JPH05282988A - ヒューズ抵抗器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 抵抗膜の抵抗温度係数を高く設定しても、周
囲の温度変化によって全体の抵抗値が変動しないヒュー
ズ抵抗器を実現する。 【構成】 絶縁基板４と、絶縁基板４の表面６に被着形
成される第１の抵抗膜８と、絶縁基板４の表面６に被着
形成され、第１の抵抗膜８と直列接続される第２の抵抗
膜10とを有してなり、第１の抵抗膜８の抵抗値が、連続
した過電流の通電による自己発熱を契機として、絶縁基
板４を砕裂するに十分な発熱量が得られる値まで上昇す
るように、第１の抵抗膜８の抵抗温度係数を設定すると
共に、第２の抵抗膜10の抵抗温度係数を、第１の抵抗膜
８の抵抗温度係数に対応する負の値に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、絶縁基板上に被着形
成した抵抗膜の発熱作用によって上記絶縁基板を砕裂
し、もって過電流の通電を遮断するよう構成したヒュー
ズ抵抗器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電話回線等の通信回線を構成する
線路間にガスアレスタ等のサージ吸収素子を接続し、誘
導雷等のサージから電話器等の電子回路を保護すること
が行われている。すなわち、上記線路にサージ等の過電
圧が瞬間的に印加されると、上記サージ吸収素子が動作
してサージを即座に吸収するため、電子回路側にサージ
が印加されることを防止できる。

【０００３】ここで、電源ラインへの誤接続や接触事
故、或いはこれらの事態を想定した過電圧試験の実施等
により、上記線路に上記サージ吸収素子の定格電圧以上
の過電圧が連続して印加された場合には、該過電圧によ
る過電流によってサージ吸収素子が破壊されるおそれが
あるため、上記線路を遮断して上記電子回路を連続過電
圧から保護する必要がある。この遮断手段として、一般
的なヒューズを用いるのが最も簡単であるが、ヒューズ
はその溶断特性が不安定であるため、最近では、図４に
示すヒューズ抵抗器50が用いられている。このヒューズ
抵抗器50は、アルミナやフォルステライト等の絶縁基板
52上に、ルテニウム系ペースト等の抵抗膜54を被着形成
し、該抵抗膜54の両側辺に電極パターン56，56を形成
し、該電極パターン56，56から外部端子58，58を導出し
てなる。

【０００４】このヒューズ抵抗器50を上記線路に直列接
続することにより、過電圧が連続して印加された場合に
は、過電圧による過電流が上記抵抗膜54に流れ、抵抗膜
54が急激に発熱する。そして、急激な温度上昇に伴う熱
歪みによって、上記絶縁基板52が砕裂し、該絶縁基板52
上に被着形成された抵抗膜54自身も切断される。その結
果、上記線路が遮断されるため、上記サージ吸収素子及
び電子回路側に連続過電圧が印加されることを防止でき
る。なお、絶縁基板52の砕裂を容易にするため、絶縁基
板52の下辺には切欠部60が形成されており、絶縁基板52
は、切欠部先端62の延長線（ロ）に沿って左右に砕裂す
る。

【０００５】ところで、上記サージ吸収素子及び電子回
路を連続過電圧から有効に保護するには、上記絶縁基板
が短時間のうちに確実に砕裂する必要がある。そのため
には、上記抵抗膜の抵抗値を高く設定すればよいのであ
るが、当初から高い抵抗値に設定しておくと、上記線路
における電送損失が大きくなる。そこで、上記抵抗膜を
抵抗温度係数の高い材料で構成すると共に、その初期抵
抗値を低く抑えることがなされている。

【０００６】このようにすれば、過電圧の印加されない
平常時や、サージ吸収素子で対処可能な瞬間的なサージ
印加時においては、抵抗膜の抵抗値が低く維持され、電
送損失を最小限に抑えることができる。一方、過電圧が
連続して印加された場合には、過電圧の印加による過電
流の通電によって上記抵抗膜が発熱し、その自己発熱を
契機としてその抵抗値が急激に上昇し、上記絶縁基板を
確実に砕裂し得る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、ヒューズ抵抗器の抵抗膜の抵抗温度係数を高く
設定すると、今度は周囲の温度変化によっても抵抗膜の
抵抗値が変化してしまい、その結果、上記電子回路の入
力インピーダンスが容易に変動してしまう点で問題であ
った。

【０００８】本発明は、上記した従来例の問題点に鑑み
てなされたものであり、抵抗膜の抵抗温度係数を高く設
定しても、周囲の温度変化によってその抵抗値が容易に
変動することがなく、したがって、電子回路の入力イン
ピーダンスを一定に保てるヒューズ抵抗器を実現するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るヒューズ抵抗器は、絶縁基板と、該絶
縁基板の表面に被着形成される第１の抵抗膜と、上記絶
縁基板の表面に被着形成され、上記第１の抵抗膜と直列
接続される第２の抵抗膜とを有してなり、上記第１の抵
抗膜の抵抗値が、連続した過電流の通電による自己発熱
を契機として、上記絶縁基板を砕裂するに十分な発熱量
が得られる値まで上昇するように、上記第１の抵抗膜の
抵抗温度係数を設定すると共に、上記第２の抵抗膜の抵
抗温度係数を、上記第１の抵抗膜の抵抗温度係数に対応
する負の値に設定するよう構成した。

【００１０】上記第１の抵抗膜の抵抗温度係数は、その
初期抵抗値（連続した過電流の通電によって第１の抵抗
膜が発熱する前の、平常時における抵抗値）、予想され
る過電流の電流値、或いは絶縁基板の割れ易さ等を基
に、実験を通じて具体的に決定される。この第１の抵抗
膜の抵抗温度係数は、例えば２８００ｐｐｍ／゜Ｃ乃至
４０００ｐｐｍ／゜Ｃの範囲に設定される。また、上記
第２の抵抗膜の抵抗温度係数は、例えば−２８００ｐｐ
ｍ／゜Ｃ乃至−４０００ｐｐｍ／゜Ｃの範囲に設定され
る。

【００１１】なお、上記「連続した過電流」における
「連続した」という表現は、「一定時間継続した」を意
味するものであり、「連続した過電流」には、直流電流
のみならず、時間の経過と共に電流値が変化する交流電
流も当然に含まれるものである。以下においても同様で
ある。

【００１２】

【作用】上記第１の抵抗膜の初期抵抗値を比較的低く設
定しても、過電流が連続して流れた場合には、該過電流
の通電によって第１の抵抗膜が発熱し、この自己発熱に
よってその抵抗値が急激に上昇する。その結果、第１の
抵抗膜における発熱量も相乗的に増加し、絶縁基板が確
実に砕裂される。

【００１３】一方、周囲の温度変化によっても、第１の
抵抗膜の抵抗値が上昇するが、これに呼応して第２の抵
抗膜の抵抗値が低下するため、ヒューズ抵抗器全体とし
ての抵抗値は一定に保たれる。

【００１４】

【実施例】以下に本発明を、図示の実施例に基づいて説
明する。図１に示すように、本発明に係るヒューズ抵抗
器２は、絶縁基板４と、該絶縁基板４の表面６に被着形
成された第１の抵抗膜８と、第２の抵抗膜10とを有して
いる。上記絶縁基板４は、アルミナ、フォルステライ
ト、ステアタイト等のセラミックによって形成され、そ
の板厚は０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度に設定される。上
記絶縁基板４の下辺12における、上記第１の抵抗膜８側
には、絶縁基板４の砕裂を容易にするため、切欠部14が
形成される。

【００１５】上記第１の抵抗膜８と第２の抵抗膜10は、
共にルテニウム系ペースト等によって形成され、その膜
厚は１０μｍ〜２５μｍ程度に設定されている。上記第
１の抵抗膜８の抵抗温度係数は、２８００ｐｐｍ／゜Ｃ
〜４０００ｐｐｍ／゜Ｃの範囲に設定されている。ま
た、上記第２の抵抗膜10の抵抗温度係数は、−２８００
ｐｐｍ／゜Ｃ〜−４０００ｐｐｍ／゜Ｃの範囲で、上記
第１の抵抗膜８の抵抗温度係数に略対応する負の値に設
定される。例えば、第１の抵抗膜８の抵抗温度係数が２
８００ｐｐｍ／゜Ｃの場合には、第２の抵抗膜10の抵抗
温度係数は、−２８００ｐｐｍ／゜Ｃ付近となる。上記
第１の抵抗膜８の抵抗温度係数は、上記ルテニウム系ペ
ーストに所定の貴金属材料を所定量混入することによっ
て、任意の値に設定することが可能である。また、上記
第２の抵抗膜10の抵抗温度係数は、上記ルテニウム系ペ
ーストに所定の卑金属材料を所定量混入することによっ
て、任意の値に設定することが可能である。

【００１６】なお、第１の抵抗膜８の初期抵抗値ｒ
₁と、第２の抵抗膜10の初期抵抗値ｒ₂は、「ｒ₁＝ｒ₂」
及び「１Ω≦ｒ₁＋ｒ₂≦５０Ω」となるように設定され
る。ここにいう初期抵抗値とは、温度の上昇によって、
第１の抵抗膜８及び第２の抵抗膜10の抵抗値が変化する
前の、常温時における抵抗値をいう。この初期抵抗値ｒ
₁及びｒ₂は、上記ルテニウム系ペーストに混入させる上
記貴金属材料或いは卑金属材料の種類や量を調節するこ
とによって、任意の値に設定することが可能である。ま
た、第１の抵抗膜８の面積Ｓ₁と、第２の抵抗膜10の面
積Ｓ₂は、「Ｓ₁≦Ｓ₂」となるように設定される。

【００１７】上記第１の抵抗膜８の左端辺には、第１の
電極パターン16が被着形成されると共に、上記第２の抵
抗膜10の右端辺には、第２の電極パターン18が被着形成
される。さらに、第１の抵抗膜８及び第２の抵抗膜10の
間には、接続パターン20が被着形成される。この結果、
第１の抵抗膜８と第２の抵抗膜10とは、この接続パター
ン20を介して、直列接続される。

【００１８】上記第１の電極パターン16と第２の電極パ
ターン18の下方には、それぞれ第１の外部端子接続部22
及び第２の外部端子接続部24が形成され、該第１の外部
端子接続部22には第１の外部端子26が、また第２の外部
端子接続部24には第２の外部端子28が、それぞれハンダ
付け等によって固着される。

【００１９】図２は、上記ヒューズ抵抗器２の使用例を
示す回路図である。すなわち、電話回線等を構成する線
路Ａ，Ａ’間に、ガスアレスタ等のサージ吸収素子30を
被保護回路32に対して並列に接続した保安回路におい
て、上記ヒューズ抵抗器２は線路Ａに直列接続される。

【００２０】しかして、上記線路Ａ，Ａ’に、上記サー
ジ吸収素子30の定格電圧以上のサージが瞬間的に印加さ
れた場合には、上記サージ吸収素子30が動作して、この
サージを吸収する。この場合、サージ電流の通電時間は
極めて短いため、上記第１の抵抗膜８はほとんど発熱せ
ず、したがってヒューズ抵抗器２全体の抵抗値が上昇す
ることはない。

【００２１】また、電源ラインへの誤接続や過電圧試験
の実施等により、上記線路Ａ，Ａ’に、上記サージ吸収
素子30の定格電圧以上の過電圧が連続して印加された場
合には、該過電圧による過電流の通電によって上記第１
の抵抗膜８が発熱し、この自己発熱の持続によって、そ
の抵抗値が急激に上昇する。その結果、第１の抵抗膜８
による発熱量が相乗的に増加し、急激な温度上昇に伴う
熱歪みの発生によって、上記絶縁基板４がその切欠部14
の頂点34の延長線（イ）に沿って左右に砕裂する。この
ため、上記線路Ａは遮断され、サージ吸収素子30や被保
護回路32が、連続過電圧によって破壊されることを防止
できる。

【００２２】そして、サージ等の印加されない平常時に
おいても、周囲温度の上昇によって、上記第１の抵抗膜
の抵抗値が上昇する可能性があるが、その場合には、第
２の抵抗膜10の抵抗値が低下するため、第１の抵抗膜８
と第２の抵抗膜10との合成抵抗はほとんど変化しない。
したがって、ヒューズ抵抗器２全体の抵抗値が上昇する
ことがなく、被保護回路32の入力インピーダンスは一定
に維持される。

【００２３】つぎに、第１の抵抗膜８と第２の抵抗膜10
の抵抗値の変化を、図３のグラフに基づいて説明する。
このグラフは、縦軸に抵抗値Ｒ（Ω）を、横軸に温度Ｔ
（゜Ｃ）をそれぞれ表している。この場合には、第１の
抵抗膜８の初期抵抗値ｒ₁及び第２の抵抗膜10の初期抵
抗値ｒ₂は、共に１２Ωに設定されている。また、第１
の抵抗膜８の抵抗温度係数は３７００ｐｐｍ／゜Ｃに、
第２の抵抗膜10の抵抗温度係数は−３７００ｐｐｍ／゜
Ｃにそれぞれ設定されている。まず、温度が２０゜Ｃ〜
８０゜Ｃの範囲内においては、第１の抵抗膜８の抵抗値
Ｒ₁が上昇するにしたがって、その分第２の抵抗膜10の
抵抗値Ｒ₂が低下してゆくため、両者の合成抵抗値は、
「ｒ₁＋ｒ₂＝２４Ω」のまま変化しない。

【００２４】一方、上記第１の抵抗膜８及び第２の抵抗
膜10それぞれの温度が８０゜Ｃを越えると、上記第２の
抵抗膜10の抵抗値Ｒ₂は限りなく０Ωに近づくのに対
し、第１の抵抗膜８の抵抗値Ｒ₁は急激な上昇を続ける
ため、ヒューズ抵抗器２全体の抵抗値「Ｒ₁＋Ｒ₂」が初
期の合成抵抗値「ｒ₁＋ｒ₂＝２４Ω」以上となり、その
発熱量も相乗的に増加してゆく。その結果、最終的に上
記絶縁基板４は熱歪みにより砕裂する。

【００２５】

【発明の効果】上記第１の抵抗膜の抵抗温度係数を上記
のように設定したため、その初期抵抗値を高く設定しな
くても、過電流が連続して流れた場合には、確実に上記
絶縁基板を砕裂できる。また、上記第２の抵抗膜の抵抗
温度係数を、第１の抵抗膜の抵抗温度係数に対応する負
の値に設定したため、周囲の温度変化によって第１の抵
抗膜の抵抗値が上昇しても、その分第２の抵抗膜の抵抗
値が低下するため、ヒューズ抵抗器全体の抵抗値は一定
に維持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るヒューズ抵抗器の一実施例を示す
概略斜視図である。

【図２】上記ヒューズ抵抗器の使用例を示す回路図であ
る。

【図３】第１の抵抗膜と第２の抵抗膜の抵抗値の変化を
示すグラフである。

【図４】従来のヒューズ抵抗器を示す概略斜視図であ
る。

【符号の説明】

２ ヒューズ抵抗器 ４ 絶縁基板 ６ 絶縁基板の表面 ８ 第１の抵抗膜 10 第２の抵抗膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板と、該絶縁基板の表面に被着形
   成される第１の抵抗膜と、上記絶縁基板の表面に被着形
   成され、上記第１の抵抗膜と直列接続される第２の抵抗
   膜とを有してなり、上記第１の抵抗膜の抵抗値が、連続
   した過電流の通電による自己発熱を契機として、上記絶
   縁基板を砕裂するに十分な発熱量が得られる値まで上昇
   するように、上記第１の抵抗膜の抵抗温度係数を設定す
   ると共に、上記第２の抵抗膜の抵抗温度係数を、上記第
   １の抵抗膜の抵抗温度係数に対応する負の値に設定する
   よう構成したことを特徴とするヒューズ抵抗器。
2. 【請求項２】 上記第１の抵抗膜の抵抗温度係数を２８
   ００ｐｐｍ／゜Ｃ乃至４０００ｐｐｍ／゜Ｃの範囲に設
   定すると共に、上記第２の抵抗膜の抵抗温度係数を−２
   ８００ｐｐｍ／゜Ｃ乃至−４０００ｐｐｍ／゜Ｃの範囲
   に設定したことを特徴とする請求項１に記載のヒューズ
   抵抗器。