TW201707036A - 保險絲單元及保險絲元件 - Google Patents
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Abstract
本發明的目的在於提供一種保險絲單元及保險絲
元件，該保險絲單元，即便低熔點金屬會在回焊構裝時的溫度下熔融，也可抑制熔斷處自設計上的位置偏移、或抑制失去低熔點金屬之部分的導體電阻上升這樣的不良狀態的產生。
為了達成此目的，本發明是一種保險絲單元及使用該保險絲單元之保險絲元件，該保險絲單元，其構成保險絲元件的導電路徑，會由於超過額定的電流通過而因為自己發熱而熔斷，且具有低熔點金屬層、及被積層在低熔點金屬層上之高熔點金屬層，其中，低熔點金屬層，用以發揮侵蝕並熔斷高熔點金屬層之作用，該保險絲單元的特徵在於：低熔點金屬層和高熔點金屬層的任一方或雙方，具有厚度不同的高膜厚部和低膜厚部。
Description
本發明關於一種保險絲單元及保險絲元件，該保險絲單元，被構裝在導電路徑上，且當超過額定的異常電流(過電流)通過時就會因為自己發熱而熔斷，以遮斷該導電路徑。
以往，為了當過電流在導電路徑上通過時保護在該導電路徑上所配置的電路元件，而使用保險絲單元。作為這種保險絲單元，較佳是使用含Pb(鉛)焊料。然而，在2007年施行的RoHS指令(危害性物質限制指令，Restriction of Hazardous Substances Directive)下，含鉛焊料的使用要被限制，可預料到今後對於無鉛化的要求會越來越嚴格。
在這種狀況下，例如，在專利文獻1中揭露一種無Pb(鉛)之保險絲單元，其在低熔點金屬層的表面上積層有高熔點金屬層，當過電流造成發熱時，低熔點金屬層會一邊熔融一邊侵蝕高熔點金屬層，而可以藉由比高熔點金屬的熔點更低的溫度迅速地熔斷。
[先前技術文獻]
(專利文獻)
專利文獻1：日本特開2014-209467號公報
當要將一種在低熔點金屬層的表面上積層有高熔點金屬層之保險絲單元回焊且構裝在電路基板上之場合，在回焊溫度，即便低熔點金屬會熔融，積層的高熔點金屬也不會熔融，所以具有可維持單元形狀的優點。
然而，在實際的回焊條件下，已熔融的低熔點金屬會在高熔點金屬內流動而不均勻(聚集在幾處)，也會造成單元形狀的改變。當發生這種事情之場合，恐怕會產生熔斷處自設計上的位置偏移、或產生失去低熔點金屬之部分的導體電阻上升這樣的不良狀態。
本發明是鑒於上述問題而做成，其目的在於提供一種保險絲單元及保險絲元件，該保險絲單元，即便低熔點金屬會在回焊構裝時的溫度下熔融，也可抑制熔斷處自設計上的位置偏移、或抑制失去低熔點金屬之部分的導體電阻上升這樣的不良狀態的產生。
為了解決上述問題，關於本發明之保險絲單元，其構成保險絲元件的導電路徑，會由於超過額定的電流通過而因為自己發熱而熔斷，且具有低熔點金屬層、及被積層在上述低熔點金屬層上之高熔點金屬層，其中，上述低熔點金屬層，用以發揮侵蝕並熔斷上述高熔點金屬層之作用，該保險絲單元的特徵在於：上述低熔點金屬層和上述高熔
點金屬層的任一方或雙方，具有厚度不同的高膜厚部和低膜厚部。
又，關於本發明之其他形態的保險絲單元，其構成保險絲元件的導電路徑，會由於超過額定的電流通過而因為自己發熱而熔斷，且具有低熔點金屬層、及被積層在上述低熔點金屬層上之高熔點金屬層，其中，上述低熔點金屬層，用以發揮侵蝕並熔斷上述高熔點金屬層之作用，該保險絲單元的特徵在於：上述低熔點金屬層，在厚度方向上具有山形部和谷形部。
又，關於本發明之保險絲元件，其具備：絕緣基板；及，保險絲單元，其被裝配在上述絕緣基板上，會由於超過額定的電流通過而因為自己發熱而熔斷；並且，上述保險絲單元，具有低熔點金屬層、及被積層在上述低熔點金屬層上之高熔點金屬層，其中，上述低熔點金屬層，用以發揮侵蝕並熔斷上述高熔點金屬層之作用，該保險絲元件的特徵在於：上述低熔點金屬層和上述高熔點金屬層的任一方或雙方，具有厚度不同的高膜厚部和低膜厚部。
依據本發明，能夠提供一種保險絲單元及保險絲元件，該保險絲單元，由於在回焊構裝時的溫度下熔融的低熔點金屬層的移動受到限制，所以可抑制熔斷處自設計上的位置偏移、或抑制失去低熔點金屬之部分的導體電阻上升這樣的不良狀態的產生。
10‧‧‧保險絲單元
10’‧‧‧保險絲單元
11‧‧‧低熔點金屬層
11a‧‧‧高膜厚部
11b‧‧‧低膜厚部
11c‧‧‧山形部
11d‧‧‧谷形部
12‧‧‧高熔點金屬層
12a‧‧‧高膜厚部
12b‧‧‧低膜厚部
13‧‧‧氧化防止膜
14‧‧‧保護構件
15‧‧‧蓋體
16‧‧‧框體
17‧‧‧保護殼
20‧‧‧保險絲單元
30‧‧‧保險絲單元
40‧‧‧保險絲單元
50‧‧‧保險絲單元
60‧‧‧保險絲單元
70‧‧‧保險絲單元
100‧‧‧保險絲元件
101‧‧‧絕緣基板
101a‧‧‧絕緣基板的表面
101b‧‧‧絕緣基板的背面
102‧‧‧第一電極
103‧‧‧第二電極
104‧‧‧保護層
105‧‧‧黏接材料
106‧‧‧助熔劑
107‧‧‧蓋體構件
108‧‧‧夾緊端子
110‧‧‧保險絲元件
111‧‧‧絕緣端子台
112‧‧‧第一電線端子
113‧‧‧第二電線端子
114‧‧‧螺栓
115‧‧‧螺帽
200‧‧‧保險絲單元
300‧‧‧保險絲單元
第1(a)圖是說明應用了本發明之保險絲單元10的剖面形狀之概略剖面圖。
第1(b)圖是保險絲單元10的立體圖。
第1(c)圖是說明應用了本發明之保險絲單元20的剖面形狀之概略剖面圖。
第1(d)圖是保險絲單元20的立體圖。
第2(a)圖是說明應用了本發明之保險絲單元30的剖面形狀之概略剖面圖。
第2(b)圖是保險絲單元30的立體圖。
第2(c)圖是說明應用了本發明之保險絲單元40的剖面形狀之概略剖面圖。
第2(d)圖是保險絲單元40的立體圖。
第3(a)圖是說明應用了本發明之保險絲單元50的剖面形狀之概略剖面圖。
第3(b)圖是保險絲單元50的立體圖。
第3(c)圖是說明應用了本發明之保險絲單元60的剖面形狀之概略剖面圖。
第3(d)圖是保險絲單元60的立體圖。
第4(a)圖是說明應用了本發明之保險絲單元70的剖面形狀之概略剖面圖。
第4(b)圖是保險絲單元70的立體圖。
第5圖是說明應用了本發明之保險絲單元的應用例之示意圖。
第6圖是說明應用了本發明之保險絲單元的應用例之示意圖。
第7圖是說明應用了本發明之保險絲單元的應用例之示意圖。
第8圖是說明應用了本發明之保險絲單元的應用例之示意圖。
第9圖是說明應用了本發明之保險絲元件100的剖面形狀之概略剖面圖。
第10圖是說明應用了本發明之保險絲元件110的剖面形狀之概略剖面圖。
第11圖是說明將應用了本發明之保險絲單元用作保險絲元件的例子之概略剖面圖。
第12圖是說明在回焊構裝時的溫度下的低熔點金屬的移動抑制效果的試驗之圖。
以下，參照圖式來說明本發明的實施形態。另外，本發明不受限於以下記載，而能夠進行適當的變更，只要不脫離本發明的主旨的範圍即可。又，圖式僅是示意圖，其各種尺寸的比率等與實際物體可能有所不同。具體的尺寸等應該參酌以下的說明來判斷。又，圖式彼此之間當然也包含彼此的尺寸的關係或比率不同的部分。
關於本發明的一形態之保險絲單元，具有低熔點金屬層、及被積層在該低熔點金屬層上之高熔點金屬層，其中，熔融的低熔點金屬，用以發揮侵蝕並熔斷高熔點金屬層之作用，該保險絲單元的低熔點金屬層和高熔點金屬層的任一方或雙方，具有厚度不同的高膜厚部和低膜厚部，藉此來限制在回焊構裝時的溫度下熔融的低熔點金屬層的移動。
[保險絲單元]
第1(a)圖是說明應用了本發明之保險絲單元10的剖面形狀之概略剖面圖。第1(b)圖是保險絲單元10的立體圖。保險絲單元10，是由內層和外層所構成的積層構造體，且具有低熔點金屬層11來作為內層、及被積層在該低熔點金屬層11的雙面上之高熔點金屬層12來作為外層。保險絲單元10，其低熔點金屬層11，具備高膜厚部11a和低膜厚部11b，該低膜厚部11b比該高膜厚部11a在厚度方向上的膜厚更薄。
如第1(a)圖及第1(b)圖所示，保險絲單元10的低熔點金屬層11，在剖面形狀中，於被形成大約略矩形的低膜厚部11b的厚度方向的兩側，具有被形成約略梯形的高膜厚部11a，且低膜厚部11b和高膜厚部11a在長度方向上被連續地形成。此處，高膜厚部11a，較佳是以相對於低膜厚部11b具有2倍以上的厚度的方式來構成。另外，在本發明的說明中，厚度方向表示在第1(a)圖的紙面上的保險絲單元的上下方向，長度方向表示第1(a)
圖的同張紙面上的保險絲單元的左右方向。再者，保險絲單元10的高熔點金屬層12，對應於低熔點金屬層11的外面形狀而積層有預定的厚度。
第1(c)圖是說明應用了本發明之保險絲單元20的剖面形狀之概略剖面圖。第1(d)圖是保險絲單元20的立體圖。保險絲單元20，與保險絲單元10同樣是由內層和外層所構成的積層構造體，且具有低熔點金屬層11來作為內層、及被積層在該低熔點金屬層11上之高熔點金屬層12來作為外層。保險絲單元20，其內層的低熔點金屬層11、及外層的高熔點金屬層12，分別具備：高膜厚部11a和低膜厚部11b、及高膜厚部12a和低膜厚部12b。
如第1(c)圖及第1(d)圖所示，保險絲單元20，具有與保險絲單元10相同形狀的低熔點金屬層11，且以高熔點金屬層12的積層後的保險絲單元20的外面形狀成為平面形狀的方式來進行該高熔點金屬層12的積層。換句話說，保險絲單元20的高熔點金屬層12，在對應於低熔點金屬層11的低膜厚部11b之部分，在厚度方向上具有高膜厚部12a，而在對應於低熔點金屬層11的高膜厚部11a之部分，在厚度方向上具有低膜厚部12b，該低膜厚部12b比該高膜厚部12a在厚度上更薄，以此方式進行積層。
第2(a)圖是說明應用了本發明之保險絲單元30的剖面形狀之概略剖面圖。第2(b)圖是保險絲單元30
的立體圖。保險絲單元30，是由內層和外層所構成的積層構造體，且具有低熔點金屬層11來作為內層、及被積層在該低熔點金屬層11上之高熔點金屬層12來作為外層。保險絲單元30，其內層的低熔點金屬層11，具備高膜厚部11a和低膜厚部11b，該低膜厚部11b比該高膜厚部11a在厚度方向上的膜厚更薄。
如第2(a)圖及第2(b)圖所示，保險絲單元30的低熔點金屬層11，在剖面形狀中，在被形成約略矩形的低膜厚部11b的厚度方向的單側，具有被形成約略梯形的高膜厚部11a，且低膜厚部11b和高膜厚部11a在長度方向上被連續地形成。再者，保險絲單元30的高熔點金屬層12，對應於低熔點金屬層11的外面形狀而積層有預定的厚度。
第2(c)圖是說明應用了本發明之保險絲單元40的剖面形狀之概略剖面圖。第2(d)圖是保險絲單元40的立體圖。保險絲單元40，與保險絲單元30同樣是由內層和外層所構成的積層構造體，且具有低熔點金屬層11來作為內層、及被積層在該低熔點金屬層11上之高熔點金屬層12來作為外層。保險絲單元40，其內層的低熔點金屬層11、及外層的高熔點金屬層12，分別具備：高膜厚部11a和低膜厚部11b、及高膜厚部12a和低膜厚部12b。
如第2(c)圖及第2(d)圖所示，保險絲單元40，具有與保險絲單元30相同形狀的低熔點金屬層11，
且以高熔點金屬層12的積層後的保險絲單元40的外面形狀成為平面形狀的方式來進行該高熔點金屬層12的積層。換句話說，保險絲單元40的高熔點金屬層12，在對應於低熔點金屬層11的低膜厚部11b之部分，在厚度方向上具有高膜厚部12a，且在對應於低熔點金屬層11的高膜厚部11a之部分，在厚度方向上具有低膜厚部12b，該低膜厚部12b比該高膜厚部12a在厚度上更薄，以此方式進行積層。
此處，關於本發明的其他形態之保險絲單元，具有低熔點金屬層、及被積層在上述低熔點金屬層上之高熔點金屬層，其中，熔融的低熔點金屬，用以發揮侵蝕並熔斷高熔點金屬層之作用，該保險絲單元，其低熔點金屬層，在厚度方向上具有山形部和谷形部，藉此來限制在回焊構裝時的溫度下熔融的低熔點金屬層的移動。
第3(a)圖是說明應用了本發明之保險絲單元50的剖面形狀之概略剖面圖。第3(b)圖是保險絲單元50的立體圖。保險絲單元50，是由內層和外層所構成的積層構造體，且具有低熔點金屬層11來作為內層、及被積層在該低熔點金屬層11的雙面上之高熔點金屬層12來作為外層。保險絲單元50，其內層的低熔點金屬層11，在厚度方向上具備山形部11c和谷形部11d。
如第3(a)圖及第3(b)圖所示，保險絲單元50的低熔點金屬層11，在剖面形狀中，具有山形部11c和谷形部11d，且山形部11c和谷形部11d在長度方向上被
連續地形成。再者，保險絲單元50的高熔點金屬層12，對應於低熔點金屬層11的外面形狀(山形部11c和谷形部11d的形狀)而積層有預定的厚度。
第3(c)圖是說明應用了本發明之保險絲單元60的剖面形狀之概略剖面圖。第3(d)圖是保險絲單元60的立體圖。保險絲單元60，與保險絲單元50同樣是由內層和外層所構成的積層構造體，且具有低熔點金屬層11來作為內層、及被積層在該低熔點金屬層11上之高熔點金屬層12來作為外層。保險絲單元60，其內層的低熔點金屬層11，具備山形部11c和谷形部11d，且其外層的高熔點金屬層12，具備高膜厚部12a和低膜厚部12b。
如第3(c)圖及第3(d)圖所示，保險絲單元60，具有與保險絲單元50相同形狀的低熔點金屬層11，且以高熔點金屬層12的積層後的保險絲單元60的外面形狀成為平面形狀的方式來進行該高熔點金屬層12的積層。換句話說，保險絲單元60的高熔點金屬層12，在對應於低熔點金屬層11的低膜厚部11b的山形部11c之部分，在厚度方向上具有低膜厚部12b，而在對應於低熔點金屬層11的谷形部11d之部分，在厚度方向上具有高膜厚部12a，該高膜厚部12a比該低膜厚部12b在厚度上更厚，以此方式進行積層。
另外，在保險絲單元10~60等之中，針對內層的低熔點金屬層11，具備高膜厚部11a和低膜厚部11b，且該低膜厚部11b比該高膜厚部11a在厚度上的膜
厚更薄之構成進行說明，但是不受限於此，作為保險絲單元的構成，也可以作成僅外層的高熔點金屬層12具備高膜厚部12a和低膜厚部12b之構成。
第4(a)圖是說明僅高熔點金屬層12具備高膜厚部12a和低膜厚部12b之保險絲單元70的剖面形狀之概略剖面圖。第4(b)圖是保險絲單元70的立體圖。保險絲單元70，是由內層和外層所構成的積層構造體，且具有低熔點金屬層11來作為內層、及被積層在該低熔點金屬層11上之高熔點金屬層12來作為外層。保險絲單元70，其外層之高熔點金屬層12，具備高膜厚部12a和低膜厚部12b，該低膜厚部12b比該高膜厚部12a在厚度方向上的膜厚更薄。
如第4(a)圖及第4(b)圖所示，保險絲單元70的低熔點金屬層11，在剖面形狀中被形成約略矩形狀且積層有高熔點金屬層12，該高熔點金屬層12具有高膜厚部12a和低膜厚部12b，該高膜厚部12a，在該低熔點金屬層11的表面的厚度方向的兩側且被形成約略梯形狀，該低膜厚部12b比該高膜厚部12a在厚度方向上的膜厚更薄。
接著，針對構成保險絲單元10~70之低熔點金屬層11及高熔點金屬層12進行說明。作為低熔點金屬層11，例如能夠使用Sn(錫)、或Sn-Cu(銅)合金、Sn-Bi(鉍)合金、Sn-Ag(銀)合金之所謂的「無Pb焊料」的金屬材料。再者，對於這些金屬材料施加輥軋、拉線、
退火處理等，藉此能夠得到具有想要的剖面積之金屬素材(金屬線、金屬箔、金屬軋板)。低熔點金屬層11的熔點，不一定要比回焊爐的溫度更高，也可以在200℃~240℃的程度下熔融。又，高熔點金屬層12，是被積層在低熔點金屬層11的表面上之金屬層，例如，能夠使用Ag、Cu、或是以Ag或Cu作為主成分的合金，且具有高的熔點，使得當保險絲單元10~70藉由回焊爐而構裝到絕緣基板上之場合，該高熔點金屬層12也不會熔融。
保險絲單元10~70，在作為內層的低熔點金屬層11上積層有作為外層的高熔點金屬層12，藉此即便當回焊爐的溫度超過低熔點金屬層11的熔融溫度之場台，保險絲單元10~70也不至於熔斷。因此，保險絲單元10~70，能夠藉由回焊而效率良好地構裝。另外，即便回焊爐的溫度超過低熔點金屬層11的熔融溫度而使得該低熔點金屬熔融，因為低熔點金屬層11和高熔點金屬層12的任一方或雙方，具有厚度不同的高膜厚部和低膜厚部，所以能夠抑制低熔點金屬的移動。
又，保險絲單元10~70，在預定的額定電流通過的期間，即便自己發熱也不會熔斷。再者，如果有比額定的電流更高值的電流通過，則會因為自己發熱而熔融，以遮斷電極間的導電路徑。此時，保險絲單元10~70，藉由已熔融的低熔點金屬層11侵蝕高熔點金屬層12，使得高熔點金屬層12在比熔融溫度更低的溫度下熔融。因此，保險絲單元10~70，能夠利用低熔點金屬層
11所造成的高熔點金屬層12的侵蝕作用而在短時間內熔斷。再加上，如後述，當保險絲單元10~70的熔融金屬經由電極而被構裝在絕緣基板上之場合，能夠藉由電極的物理性拉扯作用而左右分裂，以迅速且確實地遮斷電極間的導電路徑。
又，保險絲單元10~70，是在作為內層的低熔點金屬層11上積層有高熔點金屬層12而構成，所以相較於以往的由高熔點金屬層所構成的晶片保險絲等，能夠使熔斷溫度大幅減低。因此，保險絲單元10~70，相較於相同尺寸的晶片保險絲等，能夠使剖面積變大而大幅提升額定電流。又，相較於具有相同的額定電流之晶片保險絲，能夠謀求小型化、薄型化，且快速熔斷性優異。
又，保險絲單元10~70，能夠提升組裝有保險絲元件之電氣系統對於突波之耐性(耐脈衝性)，該突波是瞬間被施加異常高的電壓。亦即，保險絲單元10~70，例如，即便當100A(安培)的電流通過數msec(毫秒)之場合也不會熔斷。此觀點，極短時間內流通的大電流在導體的表面流通(表皮效應，skin effect)之保險絲單元10~70，設置有電阻值低的Ag鍍覆等的高熔點金屬層作為外層，所以能夠使突波所施加的電流容易流通(通過)而防止由於自己發熱所造成的熔斷。因此，保險絲單元10~70，相較於以往的由焊料合金所構成的保險絲，能夠大幅提升對於突波之耐性。
另外，保險絲單元10~60，較佳是使低熔點金屬層11的體積比高熔點金屬層12的體積更大。保險絲單元10~60，藉由低熔點金屬的體積較多，而能夠在短時間內有效地完成高熔點金屬層的侵蝕所造成的熔斷。
具體來說，保險絲單元10~60，是內層的低熔點金屬層11及外層的高熔點金屬層12的被覆構造，且低熔點金屬層11與高熔點金屬層12的層厚比，也可以是低熔點金屬層11：高熔點金屬層12=10：1~3：1。藉此，能夠確實地使低熔點金屬層11的體積比高熔點金屬層12的體積更多，而能夠在短時間內有效地完成高熔點金屬層的侵蝕所造成的熔斷。
亦即，保險絲單元10~60，在構成內層的低熔點金屬層11的上面和下面積層有高熔點金屬層12，所以層厚比被設定成低熔點金屬層11：高熔點金屬層12的範圍在3：1以上而使低熔點金屬變厚的程度，能夠造成低熔點金屬層的體積比高熔點金屬層12的體積更多。
又，保險絲單元10~60，如果層厚比被設定成低熔點金屬層11：高熔點金屬層12的範圍超過10：1而使低熔點金屬層變厚且高熔點金屬層變薄，則高熔點金屬層12可能因為在回焊構裝時的熱量而被熔融的低熔點金屬層11侵蝕。
再者，保險絲單元10~70，在厚度方向上，低熔點金屬層11和高熔點金屬層12的任一方或雙方，具有厚度不同的高膜厚部和低膜厚部，所以能夠限制在回焊
構裝時的溫度下熔融的低熔點金屬層的移動，且能夠抑制熔斷處自設計上的位置偏移、或抑制失去低熔點金屬之部分的導體電阻上升這樣的不良狀態的產生。同樣地，保險絲單元10~70，能夠以低熔點金屬層11在厚度方向上具有山形部和谷形部的方式構成，所以能夠限制在回焊構裝時的溫度下熔融的低熔點金屬層的移動。
[保險絲單元的製造方法]
保險絲單元10、30、50、及70，能夠在低熔點金屬層11的表面上使用鍍覆技術而使高熔點金屬層12成膜後，使用沖壓加工來製造。例如，能夠在長條狀的焊料箔的表面上進行Ag鍍覆等的施工後，使用沖壓加工來效率良好地製造保險絲單元10、30、50、及70，且當使用時，對應於尺寸進行切斷而能夠容易地使用。
又，保險絲單元20、40、及60，使用沖壓加工將由低熔點金屬層11所構成的金屬素材做成預定的形狀後，在該低熔點金屬層11的表面上使用鍍覆技術而使高熔點金屬層12成膜，以進行製造。
又，保險絲單元10~70，也可以將低熔點金屬箔和高熔點金屬箔貼合在一起來製造。保險絲單元10~70，例如，能夠在輥軋後的2片Cu箔或Ag箔之間，夾住已同樣地輥軋後的焊料箔且進行沖壓來製造。此場合，低熔點金屬箔，較佳是選擇比高熔點金屬箔更柔軟的材料。藉此，能夠吸收厚度的偏差而使低熔點金屬箔和高熔點金屬箔沒有間隙地密合在一起。又，低熔點金屬箔的膜
厚會因為沖壓加工而變薄，所以也可以預先加厚。當沖壓加工造成低熔點金屬箔自保險絲單元的端面露出(擠出)之場合，較佳是切掉而使形狀整齊。
其他，保險絲單元10~70，使用蒸鍍等的薄膜成形技術、或其他習知的積層技術，也能夠將高熔點金屬層12積層在低熔點金屬層11上，以形成保險絲單元。
[保險絲單元的應用例]
接著，針對保險絲單元10~70的應用例來進行說明。在以後的說明中，作為保險絲單元10~70的代表例，針對保險絲單元10的應用例進行說明，但是本應用例當然也可以應用於其他的保險絲單元20~70中。
保險絲單元10，也可以做成如第5圖所示的保險絲單元10’的構成，其除了低熔點金屬層11的對向的2個端面之外的外周部都被覆有高熔點金屬層12。如第6圖所示，當將高熔點金屬層12作為最外層時，也可以進一步在該最外層的高熔點金屬層12的表面上形成氧化防止膜13。保險絲單元10，藉由進一步在最外層的高熔點金屬層12上被覆有氧化防止膜13，例如，即便當以Cu鍍覆或Cu箔來形成高熔點金屬層12之場合，也能夠防止Cu的氧化。因此，保險絲單元10，能夠防止Cu的氧化所造成的熔斷時間變長的情況，而能夠在短時間內熔斷。
又，保險絲單元10，能夠使用Cu等便宜而容易氧化的金屬來作為高熔點金屬層12，也可以不使用Ag等高價的金屬來形成。
又，氧化防止膜13，能夠使用與內層的低熔點金屬層11相同的金屬材料。例如，能夠使用以Sn為主成分之無Pb焊料。又，氧化防止膜13，能夠在高熔點金屬的表面施加Sn鍍覆來形成。其他，氧化防止膜13，也能夠藉由Au(金)鍍覆或預焊劑(preflux)來形成。
又，保險絲單元10，如第7圖所示，也可以在外周的至少一部分上設置保護構件14。保護構件14，當在保險絲單元10的回焊構裝時防止連接用焊料的流入或內裝的低熔點金屬層11的流出以維持形狀，並且當超過額定電流之電流通過時，防止熔融焊料的流入，以防止由於額定電流的上升所造成的快速熔斷性的降低。
亦即，保險絲單元10，在外周設置保護構件14，藉此防止在回焊溫度下熔融的低熔點金屬層11的流出，而能夠維持單元形狀。特別是在低熔點金屬層11的上面及下面積層有高熔點金屬層12且低熔點金屬層自側面露出的保險絲單元10中，在外周部設置保護構件14，藉此能夠防止低熔點金屬自該側面流出以維持形狀。
又，保險絲單元10，在外周設置保護構件，藉此當超過額定電流之電流通過時，能夠防止熔融焊料的流入。當保險絲單元10被焊料連接到電極上之場合，當由於超過額定電流之電流通過時的發熱所造成的電極連接用的焊料或構成低熔點金屬層11之金屬的熔融，則恐怕會流入應該熔斷的保險絲單元10的中央部。保險絲單元10，如果因為焊料等之熔融金屬的流入而造成電阻值
下降，則發熱會受到阻礙，而恐怕無法在預定的電流值下熔斷、或延長熔斷時間，或者在熔斷後損害電極間的絕緣可靠性。所以，保險絲單元10，將保護構件14設置在外周，藉此防止熔融金屬的流入，以固定電阻值，而能夠在預定的電流值下迅速地熔斷且確保電極間的絕緣信賴性。
因此，作為保護構件14，較佳是使用具備絕緣性和在回焊溫度下的耐熱性且對於熔融焊料等具備抵抗性之材料。作為顯示出絕緣性之樹脂，例如能夠舉例如下：聚醯亞胺、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、醋酸纖維素、聚醯胺、酚類樹脂、三聚氰胺樹脂、矽氧樹脂、不飽和聚酯等。這些絕緣性樹脂，也可以單獨使用，也可以組合複數種使用。再者，例如，能夠使用聚醯亞胺膜且藉由黏接劑貼附到帶狀的保險絲單元10的中央部來作為保護構件，以形成具有保護構件之保險絲單元10。又，能夠將具備絕緣性、絕熱性、抵抗性之墨水塗布在保險絲單元的外周來形成保護構件；或者使用抗焊劑(solder resist)塗布在保險絲單元的外周來形成保護構件。
由上述膜、墨水、抗焊劑等所構成的保護構件，能夠貼附或塗附在長條狀的保險絲單元的外周來形成，又當使用時只要切斷設置有保護構件之保險絲單元即可，使用性也優異。
又，作為保護構件，如第8圖所示，也可以使用要收納保險絲單元10之保護殼17。如第8(a)圖所示，此保護殼17，例如由上面開口之框體16、及覆蓋在框體的上面之蓋體15所構成。保護殼17，具有開口部以使被連接到電極上之保險絲單元的兩端朝向外方導出。保護殼17，除了導出保險絲單元之開口部之外，閉塞且防止熔融焊料等侵入到框體內。保護殼17，能夠使用具備絕緣性、耐熱性、抵抗性之工程塑膠等來形成。
保護殼17，如第8(b)圖所示，自框體16被開口的上方側來收納保險絲單元10，如第8(c)圖所示，藉由蓋體15的閉塞來形成。保險絲單元10，被連接到電極上之兩端被彎曲到下方，且自框體16的側面被導出。框體16，藉由蓋體15的閉塞，由被形成在蓋體15的內面之凸部、及框體16的側面來形成開口部，以導出保險絲單元10。
這種設置有保護構件14或保護殼17之保險絲單元，除了組裝在保險絲元件中使用之外，也可以自身作為保險絲元件而就這樣直接表面構裝在電子零件的電路基板上。
[保險絲元件]
接著，針對應用了本發明之保險絲元件100來進行說明。第9圖是說明保險絲元件100的剖面形狀之概略剖面圖。如第9圖所示，保險絲元件100，具備絕緣基板101、保險絲單元10、以及在絕緣基板101上所設置的第一電
極102和第二電極103，且被蓋體構件107覆蓋，該保險絲單元10，以橫跨第一電極102與第二電極103之間的方式構裝，且當超過額定電流之電流通過時就會因為自己發熱而熔斷，以遮斷該第一電極102與第二電極103之間的導電路徑。另外，在以後的說明中，作為保險絲單元10~70的代表例，針對保險絲單元10的應用例進行說明，但是本應用例當然也可以適用於其他的保險絲單元20~70中。
絕緣基板101，例如，藉由氧化鋁、玻璃陶瓷、莫來石(mullite)、氧化鋯(zirconia)等具有絕緣性的構件來形成方形狀。其他，作為絕緣基板101，也可以使用玻璃環氧基板、酚類基板等所謂的印刷電路用基板所使用的材料。
再者，在絕緣基板101相對向的兩端部上，形成有第一電極102及第二電極103。第一電極102及第二電極103，各自藉由Cu電路等的導電圖案來形成，其表面適當地設置有Sn鍍覆等的保護層104來作為氧化防止對策。又，第一電極102及第二電極103，自絕緣基板101的表面101a，經由側面而到達背面101b。保險絲元件100，經由在絕緣基板101的背面101b上形成的第一電極102及第二電極103而構裝在電路基板的電流電路上。
如前述，以橫跨第一電極102與第二電極103之間的方式構裝的保險絲單元10，當超過額定電流之電流通過時就會因為自己發熱而熔斷，以遮斷該第一電極
102與第二電極103之間的導電路徑。如第1(a)圖及第1(b)圖所示，保險絲單元10的低熔點金屬層11，在剖面形狀中，於低膜厚部11b的厚度方向的兩側，具有被形成約略梯形的高膜厚部11a，且低膜厚部11b和高膜厚部11a在長度方向上被連續地形成。再加上，保險絲單元10的高熔點金屬層12，對應於低熔點金屬層11的外面形狀而積層有預定的厚度。具有這種構成之保險絲單元10，經由焊料等之黏接材料105而裝配在第一電極102及第二電極103上之後，藉由回焊焊料的施加等而連接到絕緣基板101上。此時，保險絲單元10的低熔點金屬層11，具有厚度不同的高膜厚部和低膜厚部，所以在回焊構裝時的溫度下可限制熔融的低熔點金屬層的移動，而能夠抑制熔斷處自設計上的位置偏移、或抑制失去低熔點金屬之部分的導體電阻上升這樣的不良狀態的產生。
又，在關於本發明之保險絲元件100中，在絕緣基板101之外，個別地形成有單體的保險絲單元10，且該保險絲單元10以自絕緣基板101的表面101a離開的方式構裝。因此，保險絲元件100，即便當保險絲單元10發生熔斷時，熔融金屬也不會侵蝕進入絕緣基板101而被引入到第一電極102及第二電極103上，因而能夠確實地使第一電極102與第二電極103之間絕緣。
進一步，在關於本發明之保險絲元件100中，也可以是在保險絲單元10上的外層的約略整個面上塗布有助熔劑106的形態。藉由塗布助熔劑106，能夠提高低
熔點金屬層11的濕潤性，並且除去當低熔點金屬的熔融期間的氧化物，且促進對於高熔點金屬的侵蝕作用。又，即便當將助熔劑106形成在最外層的高熔點金屬層12的表面上以作為主成分是Sn之無鉛焊料的氧化防止膜之場合，也能夠除去該氧化防止膜的氧化物，所以能夠防止高熔點金屬層12的氧化。
又，作為本發明的其他形態之保險絲元件100，如第10圖所示，也可以是藉由連接於第一電極102和第二電極103之夾子狀的黏接材料105來構裝保險絲單元10的形態。夾子狀的黏接材料105，藉由按壓來挾持住保險絲單元10的端部，而能夠容易地連接。
藉由夾子狀的黏接材料105而物理性地嵌合連接之保險絲單元10，除了組裝到如第9圖及第10圖所示的保險絲元件100及保險絲元件110中以外，例如，如第11圖所示，是將自身作為保險絲元件，就這樣直接組裝到保險絲箱體或斷電器裝置的形態也無妨。此場合，保險絲單元10，藉由夾緊端子108來挾持住在絕緣端子台111上所配設的第一電線端子112及第二電線端子113，夾緊端子108，藉由貫通電線端子112、113及絕緣端子台111之螺栓114、以及被配置在絕緣端子台111的背面之螺帽115等緊固件來固定。
[低熔點金屬的移動抑制效果的試驗]
接著，針對應用了本發明之保險絲單元的低熔點金屬的移動抑制效果的試驗進行說明。第12(a)圖，作為本試
驗中的參照例使用，且是說明在低熔點金屬層11的雙面上積層有高熔點金屬層12之保險絲單元200的剖面形狀之概略剖面圖。第12(b)圖，作為關於本發明之代表例，相當於第1(a)圖所示的保險絲單元10，且是說明低熔點金屬層11具有1處的高膜厚部11a和2處的低膜厚部11b之保險絲單元300的剖面形狀之概略剖面圖。
如第12(a)圖所示的保險絲單元200及如第12(b)圖所示的保險絲單元300，各自都經過以下試驗：利用回焊構裝時的一般的設定溫度240℃，進行加熱4分鐘後，藉由X光影像來確認有無低熔點金屬的移動。
其結果，在僅於低熔點金屬層11的雙面上積層有高熔點金屬層12之保險絲單元200中，伴隨著4分鐘的加熱而產生低熔點金屬的厚度變薄處，而確認到不可控制低熔點金屬的移動。另一方面，在低熔點金屬層11具有1處的高膜厚部11a和2處的低膜厚部11b之保險絲單元300中，即便經過4分鐘的加熱後，低膜厚部11b仍會阻擋低熔點金屬的移動，而確認到可控制低熔點金屬的移動。
如以上，依據關於本發明之保險絲單元及保險絲元件，則能夠提供一種保險絲單元及保險絲元件，該保險絲單元，即便是低熔點金屬會在回焊構裝時的溫度下熔融，也可以抑制熔斷處自設計上的位置偏移、或抑制失去低熔點金屬之部分的導體電阻上升這樣的不良狀態的產生。
10‧‧‧保險絲單元
11‧‧‧低熔點金屬層
11a‧‧‧高膜厚部
11b‧‧‧低膜厚部
12‧‧‧高熔點金屬層
12a‧‧‧高膜厚部
12b‧‧‧低膜厚部
20‧‧‧保險絲單元
Claims (10)
- 一種保險絲單元，其構成保險絲元件的導電路徑，會由於超過額定的電流通過而因為自己發熱而熔斷，且具有低熔點金屬層、及被積層在上述低熔點金屬層上之高熔點金屬層，其中，上述低熔點金屬層，用以發揮侵蝕並熔斷上述高熔點金屬層之作用，該保險絲單元的特徵在於：上述低熔點金屬層和上述高熔點金屬層的任一方或雙方，具有厚度不同的高膜厚部和低膜厚部。
- 如請求項1所述之保險絲單元，其中，僅上述低熔點金屬層具備厚度不同的高膜厚部和低膜厚部。
- 如請求項1所述之保險絲單元，其中，僅上述高熔點金屬層具備厚度不同的高膜厚部和低膜厚部。
- 如請求項1至請求項3中任一項所述之保險絲單元，其中，上述高膜厚部和上述低膜厚部，在長度方向上被連續地形成。
- 如請求項1至請求項4中任一項所述之保險絲單元，其中，相對於上述低膜厚部，上述高膜厚部具有2倍以上的厚度。
- 一種保險絲單元，其構成保險絲元件的導電路徑，會由於超過額定的電流通過而因為自己發熱而熔斷，且具有低熔點金屬層、及被積層在上述低熔點金屬層上之高熔點金屬層，其中，上述低熔點金屬層，用以發揮侵蝕並熔斷上述高熔點金屬層之作用，該保險絲單元的特徵在 於：上述低熔點金屬層，在厚度方向上具有山形部和谷形部。
- 如請求項6所述之保險絲單元，其中，上述山形部和上述谷形部，在長度方向上被連續地形成。
- 如請求項1至請求項7中任一項所述之保險絲單元，其中，上述低熔點金屬層是焊料；上述高熔點金屬層是Ag、Cu、或是以Ag或Cu作為主成分的合金。
- 如請求項1至請求項8中任一項所述之保險絲單元，其中，上述低熔點金屬層與上述高熔點金屬層的層厚比，是低熔點金屬層：高熔點金屬層=10：1~3：1。
- 一種保險絲元件，其具備：絕緣基板；及，保險絲單元，其被裝配在上述絕緣基板上，會由於超過額定的電流通過而因為自己發熱而熔斷；並且，上述保險絲單元，具有低熔點金屬層、及被積層在上述低熔點金屬層上之高熔點金屬層，其中，上述低熔點金屬層，用以發揮侵蝕並熔斷上述高熔點金屬層之作用，該保險絲元件的特徵在於：上述低熔點金屬層和上述高熔點金屬層的任一方或雙方，具有厚度不同的高膜厚部和低膜厚部。
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