1.本公开涉及保险丝元件。
背景技术：
2.在电路中，以进行保护以不受异常电流影响为目的，使用小型保险丝。作为小型保险丝的例子，可列举芯片保险丝。在芯片保险丝中，在绝缘基板设置有一对端子电极，用熔断导体将那些端子电极之间连接。在产生异常电流时，通过熔断导体自身的发热，或者如专利文献1公开的那样，通过与熔断导体一起设置于端子电极间的发热导体膜的发热，熔断导体引起熔断。
3.另外，柔性印刷基板(fpc)也有时作为小型保险丝使用。fpc的构造例如被专利文献2公开，在基础材料的表面设置有构成电路图形的导体层。如果预先设为在一对电极之间配置fpc，并利用fpc的导体层将电极间连接的构造，则在电极间产生异常电流时，导体层发热，引起熔断。现有技术文献专利文献
4.专利文献1：日本特开平10-50184号公报专利文献2：日本特开2001-339126号公报
技术实现要素：
发明要解决的课题
5.在如芯片保险丝或使用fpc构成的保险丝(fpc保险丝)那样使设置于绝缘性基材上的导体熔断的方式的保险丝元件中，由于熔断时的热，有时存在于导体附近的包含有机聚合物的构件形成碳化物。作为存在于导体附近且在导体熔断时有可能形成碳化物的构件，除了构成芯片保险丝或fpc的基材(基础材料)之外，在fpc的情况下，进一步可列举保护导体层的保护层、将导体层与基础材料之间粘接的粘接剂层。在包含那些有机聚合物的层中，伴随导体的熔断而形成的碳化物也包含具有导电性的碳化物。具有导电性的碳化物有可能在电极间形成导电路径。于是，当异常电流在电极间流动时，即使导体熔断，也由碳化物形成新的导电路径，从而不能切断电路。也就是说，不能充分发挥作为保险丝的功能。
6.鉴于以上，以提供如下保险丝元件为课题：在产生异常电流时，能抑制碳化物的形成的同时将电路切断。用于解决课题的方案
7.本公开的保险丝元件具有：绝缘性的基材；和导体层，设置于所述基材的表面，在对所述导体层通电而所述导体层发热时，在比所述导体层引起熔断低的温度下，所述导体层发生物理性断裂。发明效果
8.本公开的保险丝元件在产生异常电流时，能抑制碳化物的形成的同时将电路切
断。
附图说明
9.图1是将本公开的一实施方式的保险丝元件与电极一起示意性示出的剖视图。图2是示出上述保险丝元件的层结构的剖视图。图3是示出金属箔由于发泡剂的发泡而断裂的状态的保险丝元件的截面的显微镜照片。
具体实施方式
10.[本公开的实施方式的说明]首先，列举本公开的实施方式进行说明。本公开的保险丝元件具有：绝缘性的基材；和导体层，设置于所述基材的表面，在对所述导体层通电而所述导体层发热时，在比所述导体层引起熔断低的温度下，所述导体层发生物理性断裂。
[0011]
如果将上述保险丝元件预先构成为设置于在产生异常电流时应切断的电路的中途，且电路电流经由保险丝元件的导体层流动，则在产生异常电流而在导体层中引起发热时，在导体层熔断之前，导体层发生物理性断裂，电路被切断。也就是说，在达到导体层引起熔断的程度的高温的发热前，电路被切断。因此，难以引起如下情况：基材等存在于导体层附近的包含有机聚合物的构件由于从导体层发出的高热而形成碳化物，由于通过导电性碳化物形成导电路径而妨碍电路的切断。
[0012]
在此，较佳地，所述保险丝元件使用柔性印刷基板(fpc)构成，所述保险丝元件的基材及所述导体层分别由所述fpc的基底层及金属箔构成。通过利用fpc，能简便且廉价地形成小型的保险丝元件。
[0013]
所述保险丝元件进一步具有将所述导体层的表面包覆的发泡层，所述发泡层含有发泡剂，通过所述发泡剂在加热时发泡，从而使所述导体层发生物理性断裂。较多的发泡剂在比导体层熔断低的温度下引起发泡。当发泡剂发泡时，由在发泡时产生的气体的压力对导体层施加冲击，能使导体层发生物理性断裂。因此，通过在导体层的表面设置含有发泡剂的层的简便方式，能够构成如下保险丝元件：能抑制伴随导体层熔断的碳化物的形成的同时将电路切断。
[0014]
在该情况下，较佳地，所述发泡剂具有200℃以上的发泡温度，所述发泡层含有10质量％以上的所述发泡剂。通过发泡剂具有200℃以上的发泡温度，从而在保险丝元件的制造工序等中容易避免不期望的发泡剂的发泡。另外，通过发泡层中的发泡剂的含量成为10质量％以上，从而即使发泡剂具有200℃以上的比较高的发泡温度，且在采用发泡层不与导体层直接接触的结构等、发泡剂难以加热到发泡温度的结构的情况下，在产生异常电流时，也能够有效地通过发泡剂的发泡而引起导体层的断裂。
[0015]
较佳地，所述保险丝元件使用fpc构成，所述保险丝元件的基材及所述导体层分别由所述fpc的基底层及金属箔构成，保护所述金属箔的表面的保护层和将所述金属箔与所述基材之间粘接的粘接剂层中的至少一方含有所述发泡剂，起到所述发泡层的作用。如果将不具备发泡层的一般的fpc用作保险丝元件，则容易发生如下情况：伴随导体层(金属箔)
的熔断，构成基底层、保护层、粘接剂层的有机聚合物形成导电性的碳化物，使作为保险丝的作用不充分发挥，但是通过预先设置发泡层，并构成为通过伴随发泡剂发泡的金属箔的断裂将电路切断，则能有效地抑制那样的情况。另外，通过将保护层及粘接剂层的至少一方作为发泡层，从而在所述fpc中，不会较大地改变以往的fpc的构造，作为不借助导体层的熔断将电路切断的保险丝元件，能利用fpc。
[0016]
较佳地，所述保险丝元件进一步具有片层，所述片层将包括所述基材、所述导体层、所述发泡层的层积体的外周包围。在该情况下，在发泡层含有的发泡剂发泡而放出气体时，该气体封入被片层包围的空气中。于是，气体压力的冲击有效地传递到导体层，引起导体层的断裂。其结果，保险丝元件灵敏度良好地检测异常电流，而能将电路切断。
[0017]
较佳地，所述发泡剂在发泡时不产生水。于是，能避免如下情况：在发泡剂发泡时，在导体层的断裂部位经由水形成导电路径，不能将电路正常地切断。
[0018]
较佳地，所述发泡剂含有偶氮化合物、亚硝基化合物、肼衍生物的至少一种。这些发泡剂是通过加热而有效地产生氮气的发泡剂，能适当地利用于由导体层的断裂引起的电路的切断。
[0019]
[本公开的实施方式的详情]以下，使用附图对本公开的实施方式的保险丝元件详细地说明。
[0020]
《fpc保险丝的构造》首先，作为本公开的保险丝元件的一例，对使用柔性电路基板(fpc)构成的fpc保险丝进行说明。图1中将本公开的一实施方式的fpc保险丝10与电极30、30等一起用剖视图示意性表示。另外，图2中示出fpc保险丝10的截面的层结构。
[0021]
如图1那样，fpc保险丝10以在设置于电路基板35上的电路的中途部位将一对电极30、30之间连接的方式设置。如图2那样，fpc保险丝10具有由多个层层积而成的构造。具体地讲，fpc保险丝10具有基底层(基材)3和将基底层3的至少一个面包覆的金属箔(导体层)1。基底层3与金属箔1之间通过粘接剂层2粘接。在金属箔1的表面设置有保护层4。保护层4也可以经由粘接剂层(图省略)固定于金属箔1的表面。这样的层积构造是在以往一般的通用的fpc中采用的构造。
[0022]
基底层3构成为绝缘性的基材。构成基底层3的材料并不被特别限定，能适当使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚酰亚胺(pi)等作为一般的fpc的基底层使用的可挠性聚合物材料。作为金属箔1，优选使用作为在一般的fpc中使用的材料的铜箔。作为金属箔1的厚度，从确保充分的导电性的观点出发，最好预先设为10μm以上。另一方面，从通过后面说明的发泡剂的发泡使其容易断裂的观点出发，金属箔1的厚度最好预先设为50μm以下。粘接剂层2的构成材料也没有特别限定，只要适用丙烯酸系、环氧系、聚氨基甲酸酯系、有机硅系等的粘接剂即可。
[0023]
保护层4将金属箔1的表面包覆，设置成为fpc保险丝10的最表层。保护层也被称为覆盖层，在fpc中，起到使金属箔的表面绝缘并且对其进行保护的作用。在以往一般的fpc中，保护层构成为聚酰亚胺膜等以有机聚合物为主要成分的片材，但是在本实施方式的fpc保险丝10中，保护层4构成为含有发泡剂的发泡层。关于作为发泡层的保护层4的结构和作用将在后面详细说明。如后所述，本公开的保险丝元件也能以fpc保险丝10以外的方式构成，但是通过设为fpc保险丝10，能对保险丝元件赋予可挠性，并且能利用能廉价大量生产
的fpc简便地形成保险丝元件。
[0024]
进一步地，在本实施方式的fpc保险丝10中虽然是任意的，但是优选如图1所示，预先设置将fpc保险丝10的主体部的外周包围的片层20。片层20以将上述说明的fpc保险丝10的主体部整体的外周气密地包围的方式设置。构成片层20的材料没有特别限定，但是能例示聚烯烃或氯乙烯、以聚四氟乙烯为首的氟树脂等。只要将由那些聚合物材料构成的片(膜)缠绕于横跨两个电极30、30的区域即可。此外，在图1中，为了容易明白，在fpc保险丝10与片层20之间设置空间来表示，但是实际上尽量与fpc保险丝10紧贴地配置片层20。
[0025]
《作为发泡层的保护层》在本实施方式的fpc保险丝10中，保护层4构成为含有发泡剂的发泡层。发泡剂是通过加热而发泡的物质、也就是伴随热分解而产生气体的物质。在保护层4中，发泡剂以未发泡的状态含有。优选在有机聚合物材料中分散有发泡剂的粒子。
[0026]
如图1那样设为如下结构：在一对电极30、30之间配置fpc保险丝10，利用被保护层4包覆的金属箔1将电极30、30之间电连接。考虑到如下情况：在该状态下，在电极30、30之间产生异常电流(异常的大电流)。
[0027]
当异常电流在金属箔1流动时，由于电阻，金属箔1发热。由金属箔1产生的热也传递到保护层4，保护层4被加热。于是，保护层4包含的发泡剂被加热，引起发泡。也就是说，发泡剂一边产生气体一边引起热分解。产生的气体一边膨胀一边向周围猛烈地扩散。由于膨胀的气体的压力，对周围的构件施加冲击。也对金属箔1施加伴随气体产生的冲击，由于该冲击，金属箔1发生物理性断裂。此外，所谓金属箔1的断裂是指金属箔1的面内的材料的连续性被切断。
[0028]
当伴随发泡剂的发泡，金属箔1遍及厚度方向整个区域断裂时，则经由金属箔1的电极30、30之间的导通被切断。于是，电路在fpc保险丝10的部位被切断。这样，在产生异常电流时，通过利用保护层4含有的发泡剂的发泡将电路切断，从而能保护电路不受异常电流影响。一般来说，发泡剂引起发泡的分解温度大幅低于金属的熔点或升华点。因此，在金属箔1由于异常电流而发热时，在金属箔1由于自身的发热熔断之前引起发泡剂的发泡。也就是说，当金属箔1开始发热时，在早期阶段引起发泡剂的发泡，金属箔1断裂。在金属箔1断裂后，电流不在金属箔1流动，所以不引起金属箔1的熔断。
[0029]
如作为背景技术描述的那样，保护层不含有发泡剂的以往一般的fpc也有时转用作保险丝。在该情况下，在产生异常电流时，金属箔由于发热而熔断，据此将电路切断。在该方式中，在产生异常电流时，在fpc中局部地引起达到金属箔的熔点以上或者升华点以上的高温的加热。于是，由于该高温，有时在存在于金属箔附近的含有有机聚合物的层、也就是基底层或粘接剂层、保护层中形成碳化物。碳化物也包括具有导电性的碳化物。当形成具有导电性的碳化物时，则有可能在由于熔断而被切断金属箔的导通的部位经由导电性碳化物形成导电路径。于是，金属箔的导通不被切断，或者由于金属箔的熔断而暂时被切断的导通再次形成。其结果，尽管使金属箔熔断，但是实际上电路中的导通不被切断，或者暂时被切断的导通再次形成，因此不能保护电路使其不受异常电流影响。
[0030]
与此相对，在本实施方式的fpc保险丝10中，不是以高温使金属箔1熔断，而是通过发泡剂的发泡使金属箔1发生物理性断裂，在能达到在周围的层形成碳化物的程度的高温前将金属箔1的导通切断。也就是说，不易引起在将导通切断的部位由于导电性碳化物的贡
献而再次形成导通道径这样的情况，能适当地保护电路使其不受异常电流影响。另外，在由发泡剂的发泡引起的金属箔1的断裂未遍及金属箔1的厚度方向整个区域，而是在厚度方向的一部分部位残留有金属箔1连续的部位的情况下，不经由金属箔1的熔断就不能将导通切断，但是在金属箔1的厚度已经变小的状态下引起熔断，所以到熔断之前的发热量被抑制得小。因此，与不使用发泡剂，仅以金属箔1的熔断将导通切断的情况比较，能将碳化物的生成及由碳化物引起的导通道径的形成抑制得少。这样，通过将与金属箔1邻接的保护层4构成为含有发泡剂的发泡层，并利用发泡剂的发泡使金属箔1在厚度方向的至少一部分区域断裂，从而在电路产生异常电流时，能抑制碳化物的形成的同时将电路切断。
[0031]
进一步地，如果预先将fpc保险丝10的外周用片层20包围，则通过发泡剂的热分解而产生的气体不向外部扩散，而是封入被片层20包围的空气中。由此，被片层20包围的空气的压力升高，也对金属箔1施加高气压。于是，由于气压的冲击，金属箔1容易断裂。也就是说，在产生异常电流时，fpc保险丝10高灵敏度地响应异常电流而使电路断裂。
[0032]
保护层4含有的发泡剂的种类并不被特别限定，但是优选热分解温度为150℃以上、进一步为170℃以上、200℃以上。于是，能抑制如下：由于外部环境的温度上升、或不被视为异常电流的程度的电流的增大导致的轻度发热、制作保护层4时的工序等、异常电流以外的主要原因导致的加热而引起发泡。另一方面，优选发泡剂的热分解温度为250℃以下。于是，灵敏地响应异常电流的产生而容易将电路切断，并且能有效地抑制由金属箔1断裂之前的有机聚合物材料形成碳化物。另外，优选发泡剂是发泡时产生的气体不含水(水蒸气)的发泡剂。这是为了抑制：水附着于金属箔1的断裂部位及其附近，经由水形成导通道径。
[0033]
具体的发泡剂的种类也并不被特别限定，能例示偶氮化合物、亚硝基化合物、肼衍生物、碳化氢等有机化合物、以及碳酸钠等无机化合物。使用由这些中的偶氮化合物、亚硝基化合物、肼衍生物构成的发泡剂较佳。这些化合物多数情况在发泡时不含水地产生氮气，另外多数情况发泡效率也高。作为偶氮化合物的例子，可列举偶氮二酰胺、偶氮二羧酸钡等。作为亚硝基化合物，可列举n，n
’‑
亚硝基五亚甲基四胺等，作为肼衍生物，可列举联二脲、4，4
’‑
氧代双(苯磺酰肼)等。发泡剂无论仅使用一种，还是将两种以上并用都可以。
[0034]
保护层4中的发泡剂的含量没有特别限定，但是从通过发泡而有效地使金属箔1断裂的观点出发，优选为保护层4整体的5质量％以上、进一步为10质量％以上。另一方面，从提高保护层4与金属箔1之间的紧贴性的观点出发，发泡剂的含量最好预先抑制成30质量％以下。如接着的“其他方式”的项中列举的那样，在保护层4与金属箔1之间介设其他层的情况等、采用金属箔1的发热难以传递到保护层4的构造的情况、或发泡剂的发泡温度是诸如200℃以上的高温的情况下，从在产生异常电流时，提高由发泡剂的发泡引起的金属箔1的断裂的准确率的观点出发，最好将保护层4中的发泡剂的含量设定为10质量％以上那样的略多的范围。保护层4的厚度也没有特别限定，但是从充分发挥针对金属层1的保护效果的观点出发，最好预先设为30μm以上。另一方面，从提高fpc保险丝的可挠性等的观点出发，最好预先设为1mm以下。
[0035]
在保护层4中，使发泡剂分散的有机聚合物的种类并不被特别限定，能例示有机硅树脂、环氧树脂、聚氨基甲酸酯树脂等。特别是，在加热时难以形成碳化物等的方面，优选使用有机硅树脂。有机聚合物无论仅是一种，还是将两种以上混合都可以。进一步地，保护层4只要不妨碍发泡剂的发泡，也可以含有发泡剂以外的添加剂。作为那样的添加剂，能例示玻
璃泡、碳酸钙等隔热性填料。
[0036]
《其他方式》在上述中，作为本公开的实施方式的一例，对在fpc保险丝10中将与金属箔1接触的保护层4设为含有发泡剂的发泡层的方式进行了说明。但是，本公开的保险丝元件不限于那样的方式。
[0037]
在将本公开的保险丝元件构成为fpc保险丝10的情况下，不仅保护层4含有发泡剂的方式，也可以在将金属箔1与基底层3之间粘接的粘接剂层2含有发泡剂。也就是说，最好保护层4和粘接剂层2的至少一方是含有发泡剂，起到发泡层的作用的层。保护层4含有发泡剂的方式在制造时的误发泡的可能性低的方面优良，另一方面，粘接剂层2含有发泡剂的方式在金属箔1的发热容易直接传递到发泡剂的方面优良。在金属箔1与保护层4之间设置粘接剂的层的情况下，该粘接剂的层也可以含有发泡剂。
[0038]
另外，优选发泡层是如上述说明的fpc保险丝10的保护层4、粘接剂层2那样与金属箔1直接接触的层，但是只要是不妨碍由发泡剂的发泡引起金属箔1断裂的层，也可以使发泡层隔着别的层将金属箔1包覆。例如，如后面的实施例中使用的试样的保护层那样，发泡层也可以是隔着基材(基底层)及/或粘接剂层将金属箔包覆的层。
[0039]
进一步地，本公开的保险丝元件不限于使用fpc构成的方式。只要将保险丝元件形成为具有绝缘性的基材、设置于基材的表面的导体层、以及将导体层的表面直接或者隔着其他层包覆的发泡层的层积构造即可。发泡层只要含有发泡剂，并预先构成为通过发泡剂在加热时发泡而使导体层发生物理性断裂即可。构成上述层积构造的基材、导体层、发泡层分别在fpc保险丝10中与基底层3、金属箔1、保护层4对应。除了使用fpc的方式以外，作为具有上述层积构造的保险丝元件的方式，能列举具有在印刷基板上设置成为电路图形的图形保险丝(pattern fuse)、安装于印刷基板上的芯片保险丝等的构造的方式。在以fpc保险丝10以外的方式构成保险丝元件的情况下，也优选在包括基材、导体层、发泡层的层积体的外周预先设置片层等、能将通过发泡产生的气体封入的包围体。进一步地，本公开的保险丝元件不限于利用发泡剂的发泡使导体层断裂的方式，只要在对设置于基材的表面的导体层通电、导体层发热时，以比导体层引起熔断低的温度使导体层发生物理性断裂即可。实施例
[0040]
以下示出实施例。此外，本发明并不被这些实施例限定。
[0041]
《试样的制作》准备如下fpc保险丝：在铜箔的两面隔着粘接剂层设置有基底层，进一步在那些基底层的一方的表面设置有保护层。在该fpc保险丝中，基底层由厚度25μm的聚酰亚胺树脂构成，粘接剂层由厚度10μm的环氧树脂构成，导体层由厚度35μm的铜箔构成。作为保护层，使用在有机硅树脂(东丽dow公司制“cv9204-20”)添加有下述发泡剂的材料，制作厚度50μm的层。在试样1～5中，发泡剂的有无及种类、添加量如下表1所示。进一步地，将形成的fpc保险丝的外周用聚四氟乙烯树脂制的膜气密地包围。
■
发泡剂a：永和化成公司制
“ネ
才
セルボン”
(4，4
’‑
氧代双(苯磺酰肼)系；发泡温度160℃)
·
发泡剂b：永和化成公司制
“ビ
二
ホ
一
ル”
(偶氮二酰胺系；发泡温度208℃)
[0042]
《试验方法》
将制作的fpc保险丝与直流电源连接，使1.5a的电流流动60秒钟。在此期间，确认电路是否被fpc保险丝切断。关于电路被切断的情况，通过目视观察fpc保险丝的外观，确认到电路的切断不是由铜箔的熔断，而是由物理断裂引起。
[0043]
《结果》在下表1中总结添加到保护层的发泡剂的种类及添加量(保护层整体中的比例)、由铜箔的断裂引起的电路切断的有无。另外，在图3中，关于试样4示出对电路切断后的fpc保险丝的截面进行摄影的显微镜照片。
[0044]
[表1]
[0045]
根据表1，在试样4中，通过通电，引起电路的切断。并且，在示出电路切断后的试样4的截面的图3中，如用三角形表示的那样，在铜箔的面内看见大量铜箔的连续性中断的部位。这些部位能与铜箔的断裂对应起来。从这些结果可确认：在fpc保险丝中，不是由于铜箔的熔断，而是由于伴随保护层含有的发泡剂发泡的铜箔断裂，电路被切断。
[0046]
根据表1，在使保护层含有10质量％以上的具有200℃以上的发泡温度的发泡剂b的试样4、5中，引起电路的切断，但是在添加有发泡温度不足200℃的发泡剂a的试样2中，即使添加20质量％的发泡剂，也不引起电路的切断。认为这是因为：由于发泡剂的发泡温度低，从而在fpc保险丝中形成保护层的期间，发泡剂已经发泡。认为如下：如果通过研究保护层的形成条件等能抑制保护层制作时的发泡剂的发泡，则作为添加到保护层的发泡剂，发泡剂a也充分耐用。另外，在发泡剂b的含量不足10质量％的试样3中不引起电路的切断，这被解释为：由于发泡剂b的发泡温度高，另外在保护层与金属箔之间夹设基底层及粘接剂层而使从金属箔向保护层的热传递效率差，不能确保到金属箔断裂为止的充分的发泡量。在作为发泡剂使用发泡温度低的发泡剂的情况、或与金属箔直接接触地设置保护层等提高从金属箔向保护层的热传递效率的情况下，认为即使发泡剂的含量不足10质量％，在产生异常电流时也充分引起发泡，能够进行由金属箔的断裂引起的电路切断。
[0047]
以上，对本公开的实施方式详细地进行了说明，但是本发明完全不限定于上述实施方式，能在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种变形。附图标记说明
[0048]
10fpc保险丝(保险丝元件)1金属箔(导体层)2粘接剂层3基底层(基材)4保护层(发泡层)
20片层30电极35电路基板