CN109643624B - 熔丝单元、熔丝元件、保护元件 - Google Patents

熔丝单元、熔丝元件、保护元件 Download PDF

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Abstract

提供能够防止在高熔点金属层出现裂缝等的缺陷，并维持良好的导通性能、熔断特性的熔丝单元及采用该熔丝单元的熔丝元件、保护元件。层叠了低熔点金属层2和高熔点金属层3的熔丝单元1，在高熔点金属层3的表面的X射线衍射光谱（2θ）中的峰值内的、至少一个峰值的半值宽度为0.15度以下。

Description

熔丝单元、熔丝元件、保护元件
技术领域
本技术涉及安装在电流路径上，因流过超过电流额定值的电流时的自发热、或者发热体的发热而熔断，从而截断电流路径的熔丝单元（fuse element）及采用该熔丝单元的熔丝元件、保护元件。本申请以在日本于2016年9月16日申请的日本专利申请号特愿2016－182381为基础主张优先权，该申请通过被参照而被引入至本申请。
背景技术
一直以来，采用当流过超过电流额定值的电流时因自发热而熔断，从而截断该电流路径的熔丝单元。作为熔丝单元，多采用例如将焊锡封入玻璃管的支架固定型熔丝、或在陶瓷基板表面印刷了Ag电极的芯片熔丝、弄细铜电极的一部分而装入塑料外壳的螺纹固定或插入型熔丝等。
然而，在上述现有的熔丝单元中，被指出无法利用回流进行表面安装、电流额定值低、另外因大型化而提高电流额定值时速断性差的问题点。
另外，在设想回流安装用的速断熔丝元件的情况下，一般关于熔丝单元熔点为300℃以上的有铅高熔点焊锡在熔断特性上是优选的，以不会因回流的热而熔化。然而，在RoHS指令等中，只不过有限地承认含铅焊锡的使用，认为今后无铅化的要求会增强。
根据这样的要求，如图16所示，采用银或铜等的高熔点金属层102层叠在无铅焊锡等的低熔点金属层101的熔丝单元100。依据这样的熔丝单元100，可以利用回流进行表面安装且对熔丝元件或保护元件的安装性优异，通过覆盖高熔点金属来提高电流额定值，从而能够对应大电流，进而在熔断时通过低熔点金属对高熔点金属的熔蚀作用能够迅速截断电流路径。
这样的熔丝单元100，能够通过例如在长条状的焊锡箔等的低熔点金属层101的表面，采用电镀或蒸镀、溅射等的薄膜形成技术成膜Ag等的高熔点金属102而制造。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015－65156号公报。
发明内容
发明要解决的课题
在此，以电镀或蒸镀、溅射等的薄膜形成施工方法成膜的高熔点金属层，与大块（bulk）材料相比，结晶性低、机械强度低。因此，在弯曲等的变形时在该弯曲部产生裂缝，或者晶界或晶格缺陷变多、导体电阻变高等，作为导电材料的性能较低。
特别是，在采用以Sn为主成分的合金的厚度100μm以上的低熔点金属层的表面，以电镀层叠厚度10μm以上的Ag等的高熔点金属层的情况下，如图17所示，在通过90°弯曲层叠体而形成的弯曲部，有时出现高熔点金属镀层的裂缝103。因此，在作为熔丝单元而采用的情况下，担心会阻碍电流额定值的提高或电流额定值下降，另外，有可能期望的熔断特性、即在既定电流值下迅速熔断并且在小于既定电流值时不会熔断这一熔丝单元所要求的熔断特性会发生变动。
因此，本技术的目的在于提供能够防止在高熔点金属层出现裂缝等的缺陷，并维持良好的导通性能、熔断特性的熔丝单元及采用该熔丝单元的熔丝元件、保护元件。
用于解决课题的方案
为了解决上述的课题，本技术所涉及的熔丝单元是层叠了低熔点金属层和高熔点金属层的熔丝单元，在上述高熔点金属层的表面的X射线衍射光谱（2θ）中的峰值内的、至少一个峰值的半值宽度为0.15度以下。
另外，本技术所涉及的熔丝单元的制造方法，包括：层叠低熔点金属层和高熔点金属层的层叠工序；以及以120℃以上且低熔点金属层的熔点以下的温度加热上述高熔点金属层的加热工序。
另外，本技术所涉及的熔丝元件具备：绝缘基板；以及搭载在上述绝缘基板的上述熔丝单元。
另外，本技术所涉及的保护元件具备：绝缘基板；搭载在上述绝缘基板的上述熔丝单元；以及配置在上述绝缘基板上并将上述熔丝单元加热/熔断的发热体。
发明效果
依据本技术，由于在构成外层的高熔点金属层的表面的X射线衍射光谱（2θ）中的峰值内的、至少一个峰值的半值宽度为0.15度以下，所以提高了结晶性，且能谋求提高对于折弯加工等的机械强度及低电阻化。由此，关于熔丝单元，能够抑制裂缝，另外防止导体电阻的上升而具备期望的电流额定值，且防止熔断特性的变动。
附图说明
[图1]图1是示出适用本技术的熔丝单元及熔丝元件的图，（A）是熔丝元件的外观立体图，（B）是熔丝元件的截面图。
[图2]图2（A）是示出将熔丝单元搭载在绝缘基板的表面的状态的外观立体图，图2（B）是示出绝缘基板的外观立体图。
[图3]图3是示出形成了贯通孔的熔丝单元的截面图。
[图4]图4是示出形成了非贯通孔的熔丝单元的截面图。
[图5]图5是示出形成压花加工部的熔丝单元的图，（A）是外观立体图，（B）是（A）的A－A’截面图。
[图6]图6是示出形成槽部的熔丝单元的图，（A）是外观立体图，（B）是（A）的A－A’截面图。
[图7]图7是示出将第1、第2电极形成在绝缘基板的表面的熔丝元件的截面图。
[图8]图8是示出将第1、第2外部连接电极形成在绝缘基板的背面的熔丝元件的截面图。
[图9]图9是熔丝元件的电路图，（A）示出熔丝单元熔断前，（B）示出熔断后。
[图10]图10是示出熔丝单元熔断的熔丝元件的图，（A）是省略盖构件而示出的立体图，（B）是截面图。
[图11]图11是示出适用本技术的熔丝单元及保护元件的图，（A）是省略盖构件而示出的保护元件的平面图，（B）是保护元件的截面图。
[图12]图12是保护元件的电路图，（A）示出熔丝单元熔断前，（B）示出熔断后。
[图13]图13是示出将第1、第2外部连接电极形成在绝缘基板的背面的保护元件的图，（A）是省略盖构件而示出的保护元件的平面图，（B）是保护元件的截面图。
[图14]图14是示出实施例所涉及的熔丝单元的截面图。
[图15]图15（A）及图15（B）是示出实施例所涉及的熔丝单元的图像，图15（C）是示出比较例所涉及的熔丝单元的图像。
[图16]图16是示出现有的熔丝单元的截面图。
[图17]图17是示出在弯曲部出现裂缝的现有的熔丝单元的截面图。
[图18]图18是将图15所示的图像作为示意图而表示的附图。
具体实施方式
以下，边参照附图，边对适用本技术的熔丝单元、熔丝元件及保护元件详细地进行说明。此外，本技术并不只限于以下的实施方式，显然在不脱离本技术的要点的范围内能够进行各种变更。另外，附图是示意性的，存在各尺寸的比例等不同于现实的情况。具体尺寸等应参考以下的说明进行判断。另外，显然附图相互之间也包含彼此尺寸的关系或比例不同的部分。
[熔丝单元]
首先，对适用本发明的熔丝单元进行说明。适用本发明的熔丝单元1，可作为后述的熔丝元件、保护元件的可熔导体而采用，通过接通超过电流额定值的电流，因自发热（焦耳热）而熔断，或者因发热体的发热而熔断。此外，以下对于熔丝单元1的结构，以搭载在熔丝元件20的情况为例进行说明，但是搭载在后述的保护元件的情况下也同样地起作用。
熔丝单元1例如以整体厚度大致200μm左右的大致矩形板状形成，如图1（A）（B）、图2（A）（B）所示，安装在熔丝元件20的绝缘基板21上。熔丝单元1具有构成内层的低熔点金属层2、和熔点比低熔点金属层2高且构成外层的高熔点金属层3。
高熔点金属层3优选采用例如Ag、Cu或以Ag或Cu为主成分的合金，具有在将熔丝单元1利用回流炉在绝缘基板21上进行安装的情况下也不会熔化的较高的熔点。
低熔点金属层2优选采用例如Sn或以Sn为主成分的合金、一般被称为“无铅焊锡”的材料。低熔点金属层2的熔点未必高于回流炉的温度，也可以在低于260℃下熔化。另外，低熔点金属层2也可以采用在更低的温度下熔化的Bi、In或包含Bi或In的合金。
[熔丝单元1的制造方法]
熔丝单元1能够通过在低熔点金属层2采用电镀技术成膜高熔点金属来制造。例如熔丝单元1通过在长条状的焊锡箔利用电解电镀等实施Ag电镀来制造单元膜，当使用时，对应尺寸进行切断，从而能够有效率地制造，另外能够方便采用。
[端子部]
另外，熔丝单元1优选通过折弯长度方向的两端部来设置与外部连接电路连接的一对端子部5a、5b。通过在熔丝单元1形成端子部5a、5b，从而不需要在绝缘基板21的搭载熔丝单元1的表面设置电极并且在绝缘基板21的背面设置与该电极连接的外部连接电极，能够简化制造工序，另外无需通过绝缘基板21的电极及外部连接电极间的导通电阻来限制电流额定值，而能够用熔丝单元1自身规定电流额定值，并能提高电流额定值。
通过将搭载在绝缘基板21的表面的熔丝单元1的端部以沿着绝缘基板21的侧面的方式折弯来形成端子部5a、5b，适当进一步向外侧或内侧折弯一次或多次而形成。由此，熔丝单元1在大致平坦的主表面与折弯的前端面之间形成弯曲部6。
而且，关于熔丝元件20，端子部5a、5b面对元件外部，当安装到外部电路基板时，端子部5a、5b通过焊锡等与形成在该外部电路基板的端子连接，由此熔丝单元1组装到外部电路。
[凹凸、贯通孔、压花加工]
另外，为了防止在回流安装时等的高温环境下低熔点金属流动、局部出现崩溃或膨胀导致的电阻值的偏差、熔断特性的变动，熔丝单元1也可以在表面和/或背面形成贯通孔7（图3）或非贯通孔8（图4）、或者压花加工部9a（图5）或槽部9b（图6）等的凹凸部9。这样的贯通孔7、非贯通孔8及凹凸部9，能够通过对低熔点金属层和高熔点金属层的片状层叠体实施穿孔或冲压等的加工、或者对低熔点金属箔实施穿孔或冲压等的加工后用高熔点金属覆盖等来形成。而且，通过形成这样的贯通孔7或非贯通孔8、或者凹凸部9，熔丝单元1也在大致平坦的主表面与贯通孔7、非贯通孔8、压花加工部9a或槽部9b的内周面或凹凸面之间形成弯曲部6。
[结晶性]
在此，熔丝单元1提高构成外层的高熔点金属层的结晶性，并谋求了对于折弯加工等的机械强度的提高及低电阻化。由此，熔丝单元1抑制了在弯曲部6的裂缝，另外防止导体电阻的上升而具备期望的电流额定值，且能够防止熔断特性的变动。
能够通过X射线衍射光谱中的2θ的峰值的半值宽度来验证结晶性，优选多个反射峰值内至少一个峰值的半值宽度为0.15度以下。更优选最大峰值的半值宽度为0.15度以下。
为了提高结晶性，熔丝单元1在层叠低熔点金属层和高熔点金属层后，在120℃以上的温度下进行加热处理。通过进行加热处理，在高熔点金属层形成稳定的晶体构造，能够提高结晶度。熔丝单元1在实施加热处理后，形成端子部5a、5b或贯通孔7或非贯通孔8、凹凸部9等，从而能够防止在弯曲部6出现裂缝。
另外，熔丝单元1优选在低熔点金属的熔点以下的温度下进行加热处理，如上述，在作为低熔点金属采用Sn或以Sn为主成分的合金，且作为高熔点金属采用Ag、Cu、以Ag或Cu为主成分的合金的情况下，加热处理温度优选为210℃以下。通过在210℃以下的温度下进行加热处理，能够抑制低熔点金属的过剩流动，并且防止熔化的低熔点金属对高熔点金属的熔蚀，能够防止熔断特性伴随电阻值的变动而变动。
此外，熔丝单元1优选使低熔点金属层2的体积大于高熔点金属层3的体积。熔丝单元1通过增加低熔点金属层2的体积，能够有效地进行利用侵蚀高熔点金属层3的短时间的熔断。
[熔丝元件]
接着，对采用上述的熔丝单元1的熔丝元件进行说明。适用本发明的熔丝元件20，如图1所示，具备：绝缘基板21；安装在绝缘基板21的表面21a上的熔丝单元1；以及覆盖安装熔丝单元1的绝缘基板21的表面21a上并与绝缘基板21一起构成元件壳体28的盖构件22。
熔丝单元1向接合绝缘基板21及盖构件22而形成的元件壳体28的外部引出一对端子部5a、5b，能够经由端子部5a、5b与外部电路的连接电极连接。
绝缘基板21利用例如液晶聚合物等的工程塑料、氧化铝、玻璃陶瓷、莫来石、氧化锆等的具有绝缘性的构件以四角形状形成。此外，绝缘基板21也可以采用用于环氧玻璃基板、苯酚基板等的印刷布线基板的材料。
盖构件22与绝缘基板21同样，能够利用各种工程塑料、陶瓷等的具有绝缘性的构件形成，例如经由绝缘性的粘接剂与绝缘基板21连接。熔丝元件20由于熔丝单元1被盖构件22覆盖，所以在伴随因过电流而出现电弧放电的自发热截断时，熔化金属也被盖构件22捕获，能够防止向周围的飞散。
另外，绝缘基板21在安装熔丝单元1的表面21a形成槽部23。另外，盖构件22也与槽部23对置地形成有槽部29。槽部23、29为熔丝单元1进行熔化、截断的空间，熔丝单元1位于槽部23、29的部位与导热率低的空气接触，从而与和绝缘基板21及盖构件22相接的其他部位相比，温度相对上升，成为要熔断的熔断部1a。
此外，在绝缘基板21与熔丝单元1之间也可以适当介入导电性的粘接剂或焊锡。熔丝元件20经由粘接剂或者焊锡连接绝缘基板21和熔丝单元1，从而彼此的密合性变高，能够更有效率地向绝缘基板21传递热，并能使熔断部1a相对过热、熔断。
此外，如图7所示，熔丝元件20也可以取代在绝缘基板21设置槽23，而在绝缘基板21的表面21a上设置第1电极24及第2电极25。第1、第2电极24、25也可以分别通过Ag或Cu等的导电图案来形成，在表面作为防氧化对策适当设置Sn镀层、Ni/Au镀层、Ni/Pd镀层、Ni/Pd/Au镀层等的保护层。
第1及第2电极24、25经由连接用焊锡连接有熔丝单元1。熔丝单元1与第1、第2电极24、25连接，从而除了熔断部1a之外的部位的散热效果变高，能够更有效地使熔断部1a过热、熔断。
此外，在图7所示的结构中，熔丝元件20也可以在绝缘基板21设置槽23。
另外，熔丝元件20也可以取代在熔丝单元1设置端子部5a、5b，或者如图8所示与端子部5a、5b一起，在绝缘基板21的背面21b设置与第1、第2电极24、25电连接的第1、第2外部连接电极24a、25a。第1、第2电极24、25和第1、第2外部连接电极24a、25a，经由贯通绝缘基板21的通孔26或凹凸状结构（castellation）等谋求导通。第1、第2外部连接电极24a、25a也可以分别通过Ag或Cu等的导电图案形成，在表面作为防氧化对策适当设置Sn镀层、Ni/Au镀层、Ni/Pd镀层、Ni/Pd/Au镀层等的保护层。熔丝元件20取代端子部5a、5b或与端子部5a、5b一起，经由第1、第2外部连接电极24a、25a安装在外部电路基板的电流路径上。
此外，在图7、图8所示的熔丝元件20中，熔丝单元1从绝缘基板21的表面21a分离而安装。因而，熔丝元件20在熔丝单元1熔化时熔化金属也不会向绝缘基板21侵入而被吸引到第1、第2电极24、25上，能够可靠地使第1、第2电极24、25间绝缘。
另外，为了防止高熔点金属层3或低熔点金属层2的氧化、和除去熔断时的氧化物及提高焊锡的流动性，熔丝元件20也可以在熔丝单元1的表面或背面涂敷未图示的焊剂。
通过涂敷焊剂，即便在外层的高熔点金属层3的表面形成以Sn为主成分的无铅焊锡等的防氧化膜的情况下，也能除去该防氧化膜的氧化物，能有效地防止高熔点金属层3的氧化，维持、提高熔断特性。
[电路结构]
这样的熔丝元件20具有图9（A）所示的电路结构。熔丝元件20经由端子部5a、5b（和/或第1、第2外部连接电极24a、25a）安装到外部电路，从而组装到该外部电路的电流路径上。熔丝元件20在熔丝单元1中流过既定额定电流的期间，也不会因自发热而熔断。而且，熔丝元件20在接通超过电流额定值的过电流时，如图10（A）（B）所示，熔丝单元1因自发热而熔断，并截断端子部5a、5b（和/或第1、第2外部连接电极24a、25a）间，从而截断该外部电路的电流路径（图9（B））。
此时，熔丝单元1如上述，由于层叠了熔点比高熔点金属层3低的低熔点金属层2，所以利用过电流造成的自发热，从低熔点金属层2的熔点开始熔化，并开始侵蚀高熔点金属层3。因而，熔丝单元1通过利用低熔点金属层2对高熔点金属层3的侵蚀作用，使得高熔点金属层3在比自身熔点低的温度下熔化，并且能够迅速熔断。
[保护元件]
接着，对采用熔丝单元1的保护元件进行说明。此外，在以下的说明中，对于与上述的熔丝元件20相同的构件标注相同的标号，并省略其详细内容。适用本发明的保护元件30，如图11（A）（B）所示，具备：绝缘基板31；层叠在绝缘基板31并被绝缘构件32覆盖的发热体33；形成在绝缘基板31的两端的第1电极34及第2电极35；在绝缘基板31上以与发热体33重叠的方式层叠并与发热体33电连接的发热体引出电极36；以及两端分别与第1、第2电极34、35连接且中央部与发热体引出电极36连接的熔丝单元1。而且，保护元件30在绝缘基板31上安装有保护内部的盖构件37。
绝缘基板31与上述绝缘基板21同样，通过例如液晶聚合物等的工程塑料、氧化铝、玻璃陶瓷、莫来石、氧化锆等的具有绝缘性的构件以四角形状形成。此外，绝缘基板31也可以采用用于环氧玻璃基板、苯酚基板等的印刷布线基板的材料。
在绝缘基板31的表面31a，在相对置的两端部形成有第1、第2电极34、35。关于第1、第2电极34、35，发热体33通电、发热时，熔化的熔丝单元1因其润湿性而汇集，使端子部5a、5b间熔断。
发热体33为通电时发热的具有导电性的构件，例如由镍铬合金、W、Mo、Ru等或包含这些的材料构成。能够通过将这些合金或者组成物、化合物的粉状体与树脂粘合剂等混合而做成膏状，并将做成膏状的物质利用网版印刷技术来图案形成在绝缘基板31上、烧结等，从而形成发热体33。
另外，保护元件30中，发热体33被绝缘构件32覆盖，且以隔着绝缘构件32而与发热体33对置的方式形成有发热体引出电极36。发热体引出电极36连接有熔丝单元1，由此发热体33经由绝缘构件32及发热体引出电极36而与熔丝单元1重叠。绝缘构件32为了谋求发热体33的保护及绝缘、并且有效率地向熔丝单元1传递发热体33的热而设置，例如由玻璃层构成。
此外，发热体33也可以形成在层叠在绝缘基板31的绝缘构件32的内部。另外，发热体33可以形成在绝缘基板31的与形成有第1、第2电极34、35的表面31a相反侧的背面31b，或者也可以在绝缘基板31的表面31a与第1、第2电极34、35邻接地形成。另外，发热体33也可以形成在绝缘基板31的内部。
另外，发热体33一端经由形成在绝缘基板31的表面31a上的第1发热体电极38与发热体引出电极36连接，另一端与形成在绝缘基板31的表面31a上的第2发热体电极39连接。发热体引出电极36与第1发热体电极38连接并且与发热体33对置而层叠在绝缘构件32上，且与熔丝单元1连接。由此，发热体33经由发热体引出电极36与熔丝单元1电连接。此外，发热体引出电极36隔着绝缘构件32而与发热体33对置配置，从而能够使熔丝单元1熔化，并且使熔化导体容易凝聚。
另外，第2发热体电极39形成在绝缘基板31的表面31a上，经由凹凸状结构与形成在绝缘基板31的背面的发热体供电电极39a（参照图12（A））连续。
保护元件30从第1电极34经由发热体引出电极36跨到第2电极35而连接熔丝单元1。熔丝单元1经由连接用焊锡等的连接材料连接到第1、第2电极34、35及发热体引出电极36上。
[焊剂]
另外，为了防止高熔点金属层3或低熔点金属层2的氧化、除去熔断时的氧化物以及提高焊锡的流动性，保护元件30也可以在熔丝单元1的表面或背面涂敷焊剂27。通过涂敷焊剂27，在实际使用保护元件30时，能够提高低熔点金属层2（例如焊锡）的润湿性，并且除去低熔点金属熔解期间的氧化物，且利用对高熔点金属（例如Ag）的侵蚀作用而提高熔断特性。
另外，通过涂敷焊剂27，在最外层的高熔点金属层3的表面形成以Sn为主成分的无铅焊锡等的防氧化膜的情况下，也能除去该防氧化膜的氧化物，并能有效地防止高熔点金属层3的氧化，维持、提高熔断特性。
此外，第1、第2电极34、35、发热体引出电极36及第1、第2发热体电极38、39，优选通过例如Ag或Cu等的导电图案形成，且在表面适当形成Sn镀层、Ni/Au镀层、Ni/Pd镀层、Ni/Pd/Au镀层等的保护层。由此，能够防止表面的氧化，并且抑制熔丝单元1的连接用焊锡等的连接材料对第1、第2电极34、35及发热体引出电极36的侵蚀。
[盖构件]
另外，保护元件30在设置有熔丝单元1的绝缘基板31的表面31a上安装了保护内部并且防止熔化的熔丝单元1的飞散的盖构件37。盖构件37能够利用各种工程塑料、陶瓷等的具有绝缘性的构件来形成。保护元件30由于熔丝单元1被盖构件37覆盖，所以熔化金属被盖构件37捕获，能够防止向周围的飞散。
这样的保护元件30形成达到发热体供电电极39a、第2发热体电极39、发热体33、第1发热体电极38、发热体引出电极36及熔丝单元1的向发热体33的通电路径。另外，保护元件30中，第2发热体电极39经由发热体供电电极39a与向发热体33通电的外部电路连接，通过该外部电路控制第2发热体电极39和熔丝单元1间的通电。
另外，保护元件30通过熔丝单元1与发热体引出电极36的连接，构成对发热体33的通电路径的一部分。因而，保护元件30在熔丝单元1熔化、截断与外部电路的连接时，也截断对发热体33的通电路径，因此能够停止发热。
[电路图]
适用本发明的保护元件30，具有如图12所示的电路结构。即，保护元件30为由以下部分构成的电路结构：经发热体引出电极36在一对端子部5a、5b间串联连接的熔丝单元1；以及经由熔丝单元1的连接点通电发热而熔化熔丝单元1的发热体33。而且，保护元件30中，设置在熔丝单元1的两端部的端子部5a、5b及与第2发热体电极39连接的发热体供电电极39a，与外部电路基板连接。由此，保护元件30中，熔丝单元1经由端子部5a、5b而在外部电路的电流路径上串联连接，且发热体33经由发热体电极39而与设置在外部电路的电流控制元件连接。
[熔断工序]
由这样的电路结构构成的保护元件30，在需要截断外部电路的电流路径的情况下，发热体33通过设置在外部电路的电流控制元件被通电。由此，保护元件30利用发热体33的发热，熔化组装在外部电路的电流路径上的熔丝单元1，而熔丝单元1的熔化导体被润湿性高的发热体引出电极36及第1、第2电极34、35吸引，从而熔丝单元1熔断。由此，熔丝单元1能够可靠地在端子部5a～发热体引出电极36～端子部5b之间熔断（图12（B）），截断外部电路的电流路径。另外，通过熔丝单元1的熔断，还停止对发热体33的供电。
此时，熔丝单元1因发热体33的发热，从熔点比高熔点金属层3低的低熔点金属层2的熔点开始熔化，并开始侵蚀高熔点金属层3。因而，熔丝单元1利用低熔点金属层2对高熔点金属层3的侵蚀作用，使高熔点金属层3在比熔化温度低的温度下熔化，能够迅速截断外部电路的电流路径。
此外，保护元件30也可以取代在熔丝单元1设置端子部5a、5b，或者如图13所示，与端子部5a、5b一起，在绝缘基板31的背面31b设置与第1、第2电极34、35电连接的第1、第2外部连接电极34a、35a。第1、第2电极34、35和第1、第2外部连接电极34a、35a，经由贯通绝缘基板31的通孔41或凹凸状结构等谋求导通。第1、第2外部连接电极34a、35a也可以分别通过Ag或Cu等的导电图案形成，在表面作为防氧化对策适当设置Sn镀层、Ni/Au镀层、Ni/Pd镀层、Ni/Pd/Au镀层等的保护层。保护元件30取代端子部5a、5b或者与端子部5a、5b一起，经由第1、第2外部连接电极34a、35a连接到安装保护元件30的外部电路基板的连接电极，从而组装到形成在外部电路基板的电流路径上。
实施例
接着，对本技术的实施例进行说明。在本实施例中，将低熔点金属和高熔点金属层叠后的矩形板状的层叠体，在既定温度、时间下进行加热处理后，如图14所示，以凹凸状折弯而形成具有弯曲部的熔丝单元。然后，通过目视评价实施例及比较例所涉及的熔丝单元的弯曲部上有无裂缝。
实施例及比较例所涉及的熔丝单元，在成为构成内层的低熔点金属的厚度200μm的Sn－Ag－Cu类焊锡箔（Sn：Ag：Cu＝96.5质量％：3.0质量％：0.5质量％），利用电解电镀实施Ag电镀而层叠了厚度13μm的高熔点金属层。
[实施例1]
在实施例1中，在120℃、60min的条件下对低熔点金属和高熔点金属的层叠体进行加热处理后，常温下以凹凸状折弯而形成具有弯曲部的熔丝单元。目视观察弯曲部的结果是与后述的比较例1相比裂缝减少。
[实施例2]
在实施例2中，在130℃、15min的条件下对低熔点金属和高熔点金属的层叠体进行加热处理后，常温下以凹凸状折弯而形成具有弯曲部的熔丝单元。目视观察弯曲部的结果是与后述的比较例1相比裂缝减少。
此外，在以实施例2所涉及的熔丝单元为样品进行X射线衍射测定而得到的X射线衍射光谱中，分析｛111｝面和｛200｝面上的2θ的峰值的半值宽度，则｛111｝面为0.135度，｛200｝面为0.060度，｛111｝面与｛200｝面的峰值强度比（200面/111面）为8.280。
[实施例3]
在实施例3中，在150℃、15min的条件下对低熔点金属和高熔点金属的层叠体进行加热处理后，常温下以凹凸状折弯而形成具有弯曲部的熔丝单元。目视观察弯曲部的结果是未能确认到裂缝。
此外，在以实施例3所涉及的熔丝单元为样品进行X射线衍射测定而得到的X射线衍射光谱中，分析｛111｝面和｛200｝面上的2θ的峰值的半值宽度，则｛111｝面为0.077度，｛200｝面为0.070度，｛111｝面和｛200｝面的峰值强度比（200面/111面）为7.833。
[实施例4]
在实施例4中，在150℃、60min的条件下对低熔点金属和高熔点金属的层叠体进行加热处理后，常温下以凹凸状折弯而形成具有弯曲部的熔丝单元。目视观察弯曲部的结果是未能确认到裂缝。
[实施例5]
在实施例5中，在200℃、15min的条件下对低熔点金属和高熔点金属的层叠体进行加热处理后，常温下以凹凸状折弯而形成具有弯曲部的熔丝单元。目视观察弯曲部的结果是未能确认到裂缝。
此外，在以实施例5所涉及的熔丝单元为样品进行X射线衍射测定而得到的X射线衍射光谱中，分析｛111｝面和｛200｝面上的2θ的峰值的半值宽度，则｛111｝面为0.068度，｛200｝面为0.071度，｛111｝面和｛200｝面的峰值强度比（200面/111面）为5.073。
[实施例6]
在实施例6中，在200℃、60min的条件下对低熔点金属和高熔点金属的层叠体进行加热处理后，常温下以凹凸状折弯而形成具有弯曲部的熔丝单元。目视观察弯曲部的结果是未能确认到裂缝。
此外，在以实施例6所涉及的熔丝单元为样品进行X射线衍射测定而得到的X射线衍射光谱中，分析｛111｝面和｛200｝面上的2θ的峰值的半值宽度，则｛111｝面为0.065度，｛200｝面为0.070度，｛111｝面和｛200｝面的峰值强度比（200面/111面）为5.794。
[实施例7]
在实施例7中，在210℃、15min的条件下对低熔点金属和高熔点金属的层叠体进行加热处理后，常温下以凹凸状折弯而形成具有弯曲部的熔丝单元。目视观察弯曲部的结果是未能确认到裂缝。
[比较例1]
在比较例1中，没有对低熔点金属和高熔点金属的层叠体进行加热处理，而在常温下以凹凸状折弯而形成具有弯曲部的熔丝单元。目视观察弯曲部的结果是确认到裂缝。
此外，在以比较例1所涉及的熔丝单元为样品进行X射线衍射测定而得到的X射线衍射光谱中，分析｛111｝面和｛200｝面上的2θ的峰值的半值宽度，则｛111｝面为0.182度,｛200｝面为0.233度,｛111｝面和｛200｝面的峰值强度比（200面/111面）为0.047。
[比较例2]
在比较例2中，在100℃、60min的条件下对低熔点金属和高熔点金属的层叠体进行加热处理后，常温下以凹凸状折弯而形成具有弯曲部的熔丝单元。目视观察弯曲部的结果是确认到裂缝。
[比较例3]
在比较例3中，在110℃、60min的条件下对低熔点金属和高熔点金属的层叠体进行加热处理后，常温下以凹凸状折弯而形成具有弯曲部的熔丝单元。目视观察弯曲部的结果是确认到裂缝。
[表1]
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 比较例1 比较例2 比较例3
加热温度 120℃ 130℃ 150℃ 150℃ 200℃ 200℃ 210℃ - 100℃ 110℃
加热时间 60min 15 min 15 min 60 min 15 min 60 min 15 min - 60 min 60 min
裂缝 减少 减少 无 无 无 无 无 有 有 有
[表2]
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如表1所示，在各实施例所涉及的熔丝单元中，在120℃以上的温度下对低熔点金属和高熔点金属的层叠体进行加热处理后，形成弯曲部，因此提高了高熔点金属的结晶性，抑制了熔丝单元的弯曲部的裂缝。
另一方面，在比较例1中，由于没有进行加热处理而形成弯曲部，所以出现了裂缝。另外，在比较例2、3中由于加热温度低于120℃，所以高熔点金属的结晶性较低，且出现了裂缝。
图15是实施例及比较例所涉及的熔丝单元的弯曲部的放大照片。如图15（A）所示，在实施例3～7中，在弯曲部看不到裂缝。如图15（B）所示，在实施例1、2中，大致看不到弯曲部的裂缝。然而，在比较例1～3中，如图15（C）所示，在弯曲部出现了裂缝。
如表2所示，在实施例2、3、5、6所涉及的熔丝单元的X射线衍射光谱中，分析｛111｝面和｛200｝面上的2θ的峰值的半值宽度，则｛111｝面及｛200｝面均为0.15度以下，而未进行加热处理的比较例1的｛111｝面及｛200｝面上的峰值的半值宽度为0.18度以上。由此可知，通过使高熔点金属层的表面的X射线衍射光谱（2θ）中的峰值内的、至少一个峰值的半值宽度为0.15度以下，从而具有良好的结晶性，并能抑制裂缝。
另外，相对于比较例1所涉及的熔丝单元的｛111｝面和｛200｝面的峰值强度比（200面/111面：0.047），实施例2、3、5、6所涉及的熔丝单元的｛111｝面和｛200｝面的峰值强度比（200面/111面）却倒过来，因此推测在120℃以上的温度下进行加热处理而晶体定向性发生了变化，由此可知提高了结晶度，有助于抑制裂缝。
另外，关于实施例所涉及的熔丝单元，由于提高了结晶度，所以还抑制晶界或晶格缺陷导致的导通电阻的上升，并能维持提高电流额定值、及以既定电流值迅速熔断并且在小于既定电流值时不会熔断这一期望的熔断特性。
标号说明
1 熔丝单元；2 低熔点金属层；3 高熔点金属层；5 端子部；6弯曲部；7 贯通孔；8非贯通孔；9 凹凸部；20 熔丝元件；21 绝缘基板；22 盖构件；23 槽部；24 第1电极；24a 第1外部连接电极；25 第2电极；25a 第2外部连接电极；27 焊剂；28 元件壳体；30保护元件；31 绝缘基板；32 绝缘构件；33 发热体；34 第1电极；34a 第1外部连接电极；35 第2电极；35a 第2外部连接电极；36发热体引出电极；37 盖构件；38 第1发热体电极；39 第2发热体电极；41 通孔。

Claims (9)

1.一种熔丝单元，其层叠了低熔点金属层和高熔点金属层，在上述高熔点金属层的表面的X射线衍射光谱（2θ）中的峰值内的、至少一个峰值的半值宽度为0.15度以下。
2.如权利要求1所述的熔丝单元，其中，上述熔丝单元具有至少一处以上的弯曲部。
3.如权利要求1所述的熔丝单元，其中，以内层为上述低熔点金属层，在内层的上下层叠上述高熔点金属层。
4.如权利要求1所述的熔丝单元，其中，上述低熔点金属为Sn或以Sn为主成分的合金，上述高熔点金属为Ag、Cu、以Ag或Cu为主成分的合金。
5.一种熔丝单元的制造方法，包括：
层叠低熔点金属层和高熔点金属层的层叠工序；以及
在120℃以上且低熔点金属层的熔点以下的温度下，以在上述高熔点金属层的表面的X射线衍射光谱（2θ）中的峰值内的、至少一个峰值的半值宽度为0.15度以下的方式加热上述高熔点金属层的加热工序。
6.如权利要求5所述的熔丝单元的制造方法，其中，在上述加热工序后，形成至少一处以上的弯曲部。
7.如权利要求5或权利要求6所述的熔丝单元的制造方法，其中，上述低熔点金属为Sn或以Sn为主成分的合金，上述高熔点金属为Ag、Cu、以Ag或Cu为主成分的合金，加热处理是在210℃以下的温度进行。
8.一种熔丝元件，具备：
绝缘基板；以及
搭载在上述绝缘基板的权利要求1～4的任一项所述的熔丝单元。
9.一种保护元件，具备：
绝缘基板；
搭载在上述绝缘基板的权利要求1～4的任一项所述的熔丝单元；以及
配置在上述绝缘基板上并将上述熔丝单元加热/熔断的发热体。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102203721B1 (ko) * 2019-06-20 2021-01-18 한국생산기술연구원 용단부 단선 응답 속도 향상을 위한 단열패턴을 가지는 칩 퓨즈 및 상기 칩 퓨즈를 구비한 충전장치
JP7433811B2 (ja) * 2019-08-23 2024-02-20 デクセリアルズ株式会社 ヒューズエレメント、ヒューズ素子および保護素子
JP7393898B2 (ja) * 2019-09-04 2023-12-07 デクセリアルズ株式会社 保護素子
CN114203678B (zh) * 2022-02-18 2022-05-06 威海嘉瑞光电科技股份有限公司 一种集成封装结构及其制造方法
KR102622122B1 (ko) * 2023-05-19 2024-01-09 스마트전자 주식회사 회로보호용 대전류 터미널 및 이를 이용한 회로 보호 시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1079197A (zh) * 1992-03-06 1993-12-08 卡努德金属制品有限公司 叠层金属板
CN102877045A (zh) * 2012-10-10 2013-01-16 常州大学 一种化学镀Ni-P镀层的晶化处理方法
CN105518820A (zh) * 2013-08-28 2016-04-20 迪睿合株式会社 熔丝元件及熔丝单元

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58204603A (ja) * 1982-05-24 1983-11-29 Mitsubishi Electric Corp 導波管の製造方法
EP1274110A1 (de) * 2001-07-02 2003-01-08 Abb Research Ltd. Schmelzsicherung
US7321130B2 (en) * 2005-06-17 2008-01-22 Macronix International Co., Ltd. Thin film fuse phase change RAM and manufacturing method
DE102007014334A1 (de) * 2007-03-26 2008-10-02 Robert Bosch Gmbh Schmelzlegierungselement, Thermosicherung mit einem Schmelzlegierungselement sowie Verfahren zum Herstellen einer Thermosicherung
US8421579B2 (en) * 2010-10-12 2013-04-16 Hung-Chih Chiu Current protection device
KR101975252B1 (ko) * 2012-10-05 2019-05-07 도요 고한 가부시키가이샤 에피택셜 성장용 기판 및 그 제조 방법과 초전도 선재용 기판
JP6420053B2 (ja) * 2013-03-28 2018-11-07 デクセリアルズ株式会社 ヒューズエレメント、及びヒューズ素子
JP6214318B2 (ja) * 2013-10-09 2017-10-18 デクセリアルズ株式会社 電流ヒューズ
JP2015097183A (ja) * 2013-11-15 2015-05-21 デクセリアルズ株式会社 可溶導体の製造方法
US9472364B2 (en) * 2014-05-02 2016-10-18 Littelfuse, Inc. Reflowable circuit protection device
JP6491431B2 (ja) * 2014-07-15 2019-03-27 デクセリアルズ株式会社 ヒューズ素子、及びヒューズエレメント
JP6483987B2 (ja) * 2014-09-26 2019-03-13 デクセリアルズ株式会社 ヒューズエレメント、ヒューズ素子、及び発熱体内蔵ヒューズ素子
JP6437262B2 (ja) * 2014-09-26 2018-12-12 デクセリアルズ株式会社 実装体の製造方法、温度ヒューズ素子の実装方法及び温度ヒューズ素子
JP6714943B2 (ja) * 2015-03-11 2020-07-01 デクセリアルズ株式会社 ヒューズエレメント及びヒューズ素子

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1079197A (zh) * 1992-03-06 1993-12-08 卡努德金属制品有限公司 叠层金属板
CN102877045A (zh) * 2012-10-10 2013-01-16 常州大学 一种化学镀Ni-P镀层的晶化处理方法
CN105518820A (zh) * 2013-08-28 2016-04-20 迪睿合株式会社 熔丝元件及熔丝单元

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