DE10164240A1 - Schaltungsschutzvorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Schaltungsschutzvorrichtung umfaßt ein Substrat, eine leitende Schicht, die um das Substrat herum ausgebildet ist, einen verengten Teil, der auf der leitenden Schicht in einem gewissen Teil ausgebildet ist, und Anschlüsse, die an beiden Enden des Substrats ausgebildet sind. Das Substrat weist 1 bis 30% Poren in einer Flächeneinheit in der Nähe seiner Oberfläche auf. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Befestigungsstruktur der Schaltungsschutzvorrichtung für eine Anbringung auf einer Leiterplatte.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs­ schutzvorrichtung für eine Verwendung in einem elektronischen Gerät, einem batteriebetriebenen mobilen elektronischen Gerät etc., insbesondere auf solche Schaltungsschutzvorrichtungen, die in Speichervorrichtungen, wie Festplattenspeicher, opti­ sche Plattenspeicher, die in Personalcomputer oder mobile Personalcomputer eingebaut sind, verwendet werden.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Einige Schaltungsschutzvorrichtungen (nachfolgend als Schal­ tungsschutzvorrichtung bezeichnet) für das Schützen einer Leiterplatte oder eines ähnlichen Geräts gegen einen Über­ strom sind beispielsweise in den japanischen Patentveröffent­ lichungen Nr. H02-43701, Nr. H05-120985, Nr. H03-201504 und so weiter beschrieben. Mit der zunehmenden Popularität von immer kleiner werdenden elektronischen Geräten nimmt die Forderung nach Bauteilen mit geringeren Abmessungen zu. Zur selben Zeit werden die Anforderungen an die Eigenschaften solcher Bau­ teile strenger.

Eine Schaltungsschutzvorrichtung, die in der Veröffentlichung Nr. H02-43701 beschrieben ist, weist ein Aluminiumoxidsub­ strat in Form einer flachen Platte, die mit einer Nickellage, die auf der oberen Oberfläche ausgebildet ist, versehen ist, auf. Die Nickellage wird durch einen Laserstrahl so bearbei­ tet, daß sie einen verengten Teil bildet. Der elektrische Strom konzentriert sich am verengten Teil, wobei dieser bei einem Überstrom schmilzt.

In den Schaltungsschutzvorrichtungen der obigen Struktur ver­ teilt sich die Hitze, von der man erwartet, daß sie sich am verengten Teil konzentriert, leicht durch das Substrat, da das Aluminiumoxidsubstrat einen hohen Wärmeleitkoeffizient besitzt. Die Hitze entweicht zur Verdrahtung einer Leiter­ platte durch die Anschlüsse einer Schaltungsschutzvorrich­ tung. Somit neigen die Sicherungseigenschaften einer Schal­ tungsschutzvorrichtung zu Fluktuationen in Abhängigkeit von verschiedenen Zuständen, wie der Verdrahtungsanordnung in der relevanten Leiterplatte etc.

Somit können konventionelle Schaltungsschutzvorrichtung die Wärmeausbreitung auf einer Leiterplatte nicht wirksam steu­ ern. Somit bleiben die von der Zeit und dem Strom abhängigen Ansprecheigenschaften (nachfolgend als "Eigenschaften" be­ zeichnet) und andere Leistungsgesichtspunkte nicht streng steuerbar.

Eine Schaltungsschutzvorrichtung, die in der Veröffentlichung Nr. H05-120985 beschrieben ist, weist ein Paar leitender Teile, die auf einem isolierenden Substrat angeordnet sind, auf, wobei ein Sicherungselement zwischen dem Paar der lei­ tenden Teile ausgebildet ist. Das Sicherungselement ist mit einer JCR-Beschichtung bedeckt, wobei diese weiter mit einem geschmolzenen Harz bedeckt ist.

Die oben beschriebene Struktur ist kompliziert und benötigt eine erhöhte Anzahl von Verarbeitungsschritten. Das größte Problem ist dabei, daß die Streuung der Eigenschaften relativ breit ist.

Weiter beschreibt die Veröffentlichung Nr. H03-201504 einen Sicherungswiderstand, der mit einem schmelzbaren Teil zwi­ schen den beiden Anschlüssen versehen ist. Der schmelzbare Teil wird durch das Verengen eines Widerstandsfilms durch zwei Endteile nicht kontinuierlicher Rillen erreicht.

Diese Struktur weist das Problem einer breiten Abweichung der Eigenschaften oder Ansprechzeiten auf.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Schaltungsschutzvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Substrat, eine leitende Schicht, die um das Sub­ strat herum ausgebildet ist, einen verengten Teil, der auf der leitenden Schicht in einem gewissen Teil ausgebildet ist, und Anschlüsse, die an beiden Enden des Substrats ausgebildet sind. Das Substrat weist 1 bis 30% Poren in einer Flächenein­ heit in der Nähe seiner Oberfläche auf. Die vorliegende Er­ findung bezieht sich auch auf eine Struktur, die die Montage der Schaltungsschutzvorrichtungen auf einer Leiterplatte be­ trifft.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Schaltungs­ schutzvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine Teilansicht einer Schaltungsschutzvorrich­ tung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht einer Schaltungs­ schutzvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3(b) ist eine Teilvergrößerung der Fig. 3.

Fig. 3(c) ist eine Teilvergrößerung der Fig. 3.

Fig. 4A ist eine Seitenansicht eines Substrats, das in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

Fig. 4B ist eine Seitenansicht eines Substrats, das in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

Fig. 5 ist eine Seitenansicht, die ein sogenanntes "Manhat­ tan-Phänomen" zeigt.

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Substrats, das in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung verwendet wird.

Fig. 7 ist ein Schaubild, das eine Beziehung zwischen dem Abschälproblem und der Oberflächenrauhigkeit in einem Sub­ strat, das in einer beispielhaften Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung verwendet wird, zeigt.

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht einer Schaltungsschutz­ vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 8(b) ist eine Teilvergrößerung der Fig. 8.

Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht einer anderen Schal­ tungsschutzvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht einer anderen Schal­ tungsschutzvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Schaltungsschutzvorrichtung gemäß einer beispielhaften Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Schaltungsschutzvorrichtung gemäß einer beispielhaften Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 13 ist eine Vergrößerung des verengten Teils einer Schaltungsschutzvorrichtung mit einer Rille der Breite 48 µm.

Fig. 14 ist eine Vergrößerung des verengten Teils einer Schaltungsschutzvorrichtung mit einer Rille der Breite 16 µm.

Fig. 15 zeigt eine Beziehung zwischen einem Schaltungs­ schutzvorrichtungswiderstand und einer Ansprechzeit bei einem genormten Strom von 0,5 A.

Fig. 16 zeigt eine Beziehung zwischen dem Schaltungsschutz­ vorrichtungswiderstand und einer Ansprechzeit bei einem ge­ normten Strom von 0,5 A.

Fig. 17 ist eine Teilvergrößerung einer Substratoberfläche (Porengebiet 43%).

Fig. 18 ist eine Teilvergrößerung einer Substratoberfläche (Porengebiet 15%).

Fig. 19 ist eine perspektivische Ansicht einer Schaltungs­ schutzvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 20(a) ist eine Querschnittsansicht eines Anschlusses in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung.

Fig. 20(b) ist eine Querschnittsansicht eines anderen An­ schlusses in einer beispielhaften Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung.

Fig. 20(c) ist eine Querschnittsansicht eines anderen An­ schlusses in einer beispielhaften Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung.

Fig. 21(a) ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Schaltungsschutzvorrichtung in einer beispielhaften Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 21(b) ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Schaltungsschutzvorrichtung in einer beispielhaften Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 21(c) ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Schaltungsschutzvorrichtung in einer beispielhaften Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 21(d) ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Schaltungsschutzvorrichtung in einer beispielhaften Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Schaltungs­ schutzvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 zeigt die Schaltungs­ schutzvorrichtung der Fig. 1 in einem Anblick aus der Rich­ tung Z, wobei ein Teil des Schutzmaterials 14 entfernt ist.

Betrachtet man die Fig. 1, so ist ein Substrat 11 aus einem isolierenden Material durch eine Preßformung, Extrusion oder ein ähnliches Verfahren hergestellt. Eine leitende Schicht 12 ist auf dem Substrat 11 unter Verwendung eines Druck-, Be­ schichtungs- oder Metallisierverfahrens oder einem Sputtern oder einem anderen Vakuumablagerungsverfahren ausgebildet. Eine Rille 13 ist in der leitenden Schicht 12 durch Bestrah­ len mit einem Laserstrahl oder durch ein mechanisches Verfah­ ren unter Verwendung eines Schleifsteins ausgebildet. Ein Schutzmaterial 14 ist aufgebracht, damit es ein Gebiet des Substrats 11 und der leitenden Schicht 12, dort wo die Rille 13 vorgesehen ist, bedeckt. Enden 11b, 11c stellen jeweils Anschlußelektroden dar, die an beiden Enden des Substrats 11 vorgesehen sind. Ein Zustand der leitenden Schicht, die mit der Rille 13 versehen ist, ist detailliert in den Fig. 3(a) bis 3(c) gezeigt.

Ein verengter Teil 13a ist an einem Teil der leitenden Schicht 12 vorgesehen, und er ist in der Nähe eines Gebiets angeordnet, das durch die beiden Enden der kontinuierlichen Rille 13 begrenzt wird. Eine Schaltungsschutzvorrichtung der vorliegenden Erfindung steuert den Sicherungsstrom am vereng­ ten Teil durch das Definieren von mindestens einem Merkmal, das die Breite des verengten Teils 13a und die Dicke der lei­ tenden Schicht 12 umfaßt. Sie wird auf der Basis von Spezifi­ kation, die man durch Experimente in bezug auf solche Ele­ mente wie das Material für das Substrat 11, das Material und die Dicke der leitenden Schicht 12 und die Breite des vereng­ ten Teils 13a erhält und aufbaut, so daß der verengte Teil 13a schmilzt, wenn ein Strom von 5A zwischen den Enden 11b und 11c fließt, hergestellt. Wenn ein elektrischer Strom mit einem gewissen Wert (beispielsweise 5A) zwischen den An­ schlüssen 15 und 16 fließt, schmilzt der verengte Teil 13a, und somit schützt die Schaltungsschutzvorrichtung eine Lei­ terplatte oder dergleichen (nachfolgend als "Leiterplatte" bezeichnet) oder ein elektronische Gerät gegen eine Beschädi­ gung.

Die Rillen 13b und 13c sind zwischen dem verengten Teil 13a und dem Ende 11b beziehungsweise zwischen dem verengten Teil 13a und dem Ende 11c angeordnet. Betrachtet man die Fig. 1, so sind die Rillen 13b und 13c auf einer Fläche 100 und den nächsten Flächen 101, 103 des Substrats 11 ausgebildet, je­ doch nicht auf der Fläche 102, die eine Fläche darstellt, die entgegengesetzt zur Fläche, auf der der verengte Teil 13a an­ geordnet ist, liegt. Die Rille 13b ist im Detail in den Fig. 3(b) und 3(c) dargestellt. Durch das Bereitstellen der Rillen 13b, 13c kann eine Zeit, die benötigt wird, daß der verengte Teil 13a schmilzt, kürzer gemacht werden, und die Abweichung in den Eigenschaften kann kleiner gehalten werden, wenn ein elektrischer Strom, der über dem Nennstrom liegt, fließt und eine übermäßige Wärme erzeugt wird. Das ergibt sich daraus, daß die Rillen verhindern, daß die Wärme sich zu den Enden 11b, 11c ausbreitet, wobei die konzentrierte Wärme die leitende Schicht 12 am verengten Teil 13a sicher bricht.

Die Rillen 13b, 13c sind jedoch keine wesentlichen Punkte für einige der Schaltungsschutzvorrichtungen, die unter gewissen Betriebsumgebungsbedingungen arbeiten.

Bevorzugte Dimensionen (Länge L1, Breite L2, Höhe L3) für eine Schaltungsschutzvorrichtung in der vorliegenden Ausfüh­ rungsform gestalten sich folgendermaßen:
L1 = 0,5 bis 2,2 mm (noch besser 0,8 bis 1,8 mm)
L2 = 0,2 bis 1,3 mm (noch besser 0,4 bis 0,9 mm)
L3 = 0,2 bis 1,3 mm (noch besser 0,4 bis 0,9 mm).

Wenn L1 kleiner als 0,5 mm ist, so ist die Herstellung einer Schaltungsschutzvorrichtung ziemlich schwierig, und die Pro­ duktivität nimmt ab, während eine Schaltungsschutzvorrich­ tung, deren L1 größer als 2,2 mm ist, zu groß ist, um zu ei­ ner Verkleinerung der Leiterplatte und eines Geräts, das die Leiterplatte verwendet, beizutragen.

Wenn L2, L3 kleiner als 0,2 mm sind, so wird die mechanische Festigkeit der Schaltungsschutzvorrichtung schlecht, und sie bricht leicht, wenn sie durch eine Montagevorrichtung auf ei­ ner Leiterplatte montiert wird. Andererseits ist eine Schal­ tungsschutzvorrichtung, bei der die Dimensionen L2, L3 größer als 1,3 mm sind, zu groß, um zu einer Verkleinerung einer Leiterplatte und eines Geräts, das die Leiterplatte verwen­ det, beizutragen.

Die Abmessung L4, die die Stufenhöhe an den Enden 11b, 11c vom mittleren Teil des Substrats 11 darstellt, sollte vor­ zugsweise bei 20 µm bis 100 µm liegen. Wenn L4 kleiner als 20 pin ist, so ist es notwendig, daß das Schutzmaterial sehr dünn ist, wenn ein Schmelzbeschleuniger auf den verengten Teil 13a angewandt wird und dieser durch das Schutzmaterial 14 bedeckt wird. Somit kann es sein, daß der Beschleuniger durch einen mechanischen Stoß während der Montageoperation beeinträchtigt werden kann, was die erwartete Eigenschaft der Schaltungs­ schutzvorrichtung in Gefahr bringen könnte. Wenn L4 mehr als 100 µm beträgt, so wird die mechanische Festigkeit des Sub­ strats 11 schlecht, was zu einem leichten Brechen der Schal­ tungsschutzvorrichtung führt.

Nachfolgend wird die oben konfigurierte Schaltungsschutzvor­ richtung detaillierter beschrieben.

Die Form des Substrats 11 wird unter Bezug auf die Fig. 3 und die Fig. 4A und 4B beschrieben.

Betrachtet man die Fig. 3, so weist die Querschnittsansicht des Substrats 11 eine quadratische Form im Hinblick auf eine leichte Montage auf einer Leiterplatte auf. Dasselbe gilt für die Enden 11b und 11c. Neben der quadratischen Form können die Enden 11b und 11c und der mittlere Teil 11a eine polygo­ nale Form, wie eine fünfeckige, eine sechseckige oder eine ähnliche Form, im Querschnitt aufweisen.

In einem Substrat 11 der vorliegenden Ausführungsform sind die Flächen im mittleren Teil 11a nach unten gestuft auf eine im Vergleich zur Ebene der Enden 11b, 11c niedrigere Ebene, um im mittleren Teil 11a einen Raum für ein Schutzmaterial 14 zu schaffen, so daß dieses nicht in Kontakt mit einer Leiter­ platte kommt. Wenn eine Schaltungsschutzvorrichtung auf eine Leiterplatte ohne Schwierigkeiten montiert werden kann, so kann die Schaltungsschutzvorrichtung ein Substrat aufweisen, dessen Querschnittsform durch den gesamten Teil von Ende 11b bis zum Ende 11c gleich bleibt. Mit einem Substrat der voran­ gehenden Form verbessert sich die mechanische Festigkeit und auch die Produktivität der Schaltungsschutzvorrichtung.

Vorzugsweise erfüllen die Höhen Z1, Z2 in Fig. 4A an den je­ weiligen Enden 11c, 11b die folgende Bedingung.

|Z1 - Z2| < 80 µm (noch besser 50 µm).

Wenn die Differenz zwischen Z1 und Z2 80 µm überschreitet, so nimmt die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten des Manhattan- Phänomens stark zu. So sollte die Differenz vorzugsweise kleiner als 50 µm sein.

Das Manhattan-Phänomen bezieht sich auf ein Problem, bei dem eine Schaltungsschutzvorrichtung, während sie auf eine Lei­ terplatte gelötet wird, senkrecht steht, wie das in Fig. 5 gezeigt ist. Dies wird durch die Oberflächenspannung des ge­ schmolzenen Lots, die eine Schaltungsschutzvorrichtung an ei­ nem Ende zieht, verursacht. Wenn die Schaltungsschutzvorrich­ tung auf einer Leiterplatte 200 plaziert wird, wobei die Lote 201, 202 zwischen den Enden 11b, 11c und der Leiterplatte 200 aufgebracht sind, und die Lote 201 und 202 während einem Fließlöten oder einer ähnlichen Verarbeitung schmelzen, würde ein Teil der Schaltungsschutzvorrichtung sich in einer dre­ henden Bewegung um eine der Enden (11c oder Anschluß 15 in Fig. 5) senkrecht stellen. Dieses Phänomen tritt auf, wenn eine Mengendifferenz zwischen den Loten 201 und 202 vorhanden ist. Die Differenz führt zu einer Differenz in der Größe der Oberflächenspannungen durch die geschmolzenen Lote 201 und 202.

Das Manhattan-Phänomen tritt insbesondere bei kleinen und leichten elektronischen Bauteilen (die chipartige Schaltungs­ schutzvorrichtungen einschließen) auf. Wenn ein Bauteil, das eine Differenz in der Höhe zwischen den Enden 11b und 11c aufweist, auf einer Leiterplatte 200 plaziert wird, was eine schiefe Aufstellung verursacht, würde das Manhattan-Phänomen auftreten. Das Phänomen kann durch das Steuern der Differenz zwischen Z1 und Z2 eines Substrats 11, so daß diese kleiner als 80 µm ist, beträchtlich unterdrückt werden. Wenn diese Differenz weiter so gesteuert wird, daß sie weniger als 50 µm beträgt, wird das Auftreten des Manhattan-Phänomens im we­ sentlichen eliminiert.

Als nächstes wird das Abschrägen eines Substrats 11 beschrie­ ben.

Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Substrats einer Schaltungsschutzvorrichtung. Kanten 11e, 11d der Enden 11b, 11c des Substrats 11 sind abgeschrägt. Der Radius der Krümmung R1 an den abgeschrägten Kanten 11e, 11d und R2 an der Kante 11f des mittleren Teils 11a sollte vorzugsweise die folgende Bedingung erfüllen:

0,03 < R1 < 0,15 (mm)
0,01 < R2 (mm).

Wenn R1 kleiner als 0,03 mm ist, so sind die Kanten 11e, 11d zu scharf ausgebildet, was bedeutet, daß sie durch einen leichten mechanischen Schlag leicht gebrochen werden können und die Eigenschaften einer Schaltungsschutzvorrichtung be­ einträchtigen. Wenn R1 mehr als 0,15 mm beträgt, so sind die Kanten 11e, 11d zu rund ausgeführt, was bedeutet, daß sie das Auftreten des Manhattan-Phänomens begünstigen. Wenn R2 klei­ ner als 0,01 mm ist, werden die Schaltungsschutzvorrichtungen eine breite Abweichung in den Eigenschaften aufweisen, da die Kante 11f leicht einen Grat erzeugt, der manchmal zu einer wesentlichen Differenz in der Dicke der leitenden Schicht 12 zwischen dem flachen Teil und dem Kantenteil 11f führt.

Das Material für das Substrat 11 wird nachfolgend beschrie­ ben. Das Material sollte vorzugsweise die folgenden Eigen­ schaften aufweisen.

Volumenwiderstand: mehr als 10¹³ Ωm (vorzugsweise mehr als 10¹⁴ Ωm)
thermischer Ausdehnungskoeffizient: weniger als 5 × 10^-4/°C
(vorzugsweise weniger als 2 × 10^-5/°C [20°C - 500°C]
Biegefestigkeit: mehr als 1300 kg/cm² (vorzugsweise mehr als 2000 kg/cm²)
Dichte: 2-5 g/cm³ (vorzugsweise 3-4 g/cm³).

In einem Fall, bei dem der kubische Widerstandswert des Sub­ strats 11 kleiner als 10¹³ Ωm beträgt, arbeitet die Schal­ tungsschutzvorrichtung gegen einen Überstrom nicht zufrieden­ stellend, da das Substrat 11 es auch ermöglicht, daß eine ge­ wisse Menge elektrischen Stroms fließt.

Ein Substrat 11, das die voranstehenden Eigenschaften im Hin­ blick auf den thermischen Ausdehnungskoeffizienten erfüllt, vermeidet mögliche Probleme des Springens. Dies trägt auch dazu bei, eine Zerstörung der leitenden Schicht 12 zu verhin­ dern, wobei eine breite Abweichung der Eigenschaften der lei­ tenden Schicht 12 verhindert werden kann. Wenn der Koeffi­ zient der thermischen Ausdehnung des Substrats 11 höher als 5 × 10^-4/°C ist, würde er das Auftreten von Sprüngen durch ei­ nen Hitzeschock begünstigen, da, wenn ein Substrat 11 mit ei­ nem Laserstrahl oder mit einem Schleifstein für das Ausbilden der Rille 13 behandelt wird, die Temperatur 11 des Substrats örtlich hoch wird.

Wenn die Biegefestigkeit kleiner als 1300 kg/cm² ist, so kann es sein, daß die Schaltungsschutzvorrichtung während der Mon­ tage auf einer Leiterplatte bricht.

Wenn die Dichte kleiner als 2 g/cm³ ist, so wird die Rate der Feuchtigkeitsabsorption des Substrats 11 hoch, was die Eigen­ schaft des Substrats 11 und die Eigenschaften einer fertig gestellten Schaltungsschutzvorrichtung beträchtlich beein­ trächtigt. Wenn die Dichte höher als 5 g/cm³ ist, nimmt das Gewicht des Substrats zu, was zu Problemen bei der Montage führen würde. Ein Substrat, dessen Dichte in den oben be­ schriebenen Bereich fällt, führt zu zufriedenstellenden Er­ gebnissen, und da es weniger Feuchtigkeit absorbiert, kriecht kaum Wasser in das Substrat 11, was weiter zu einem leichten Gewicht führt. So kann eine solche Schaltungsschutzvorrich­ tung durch eine Chipmontagevorrichtung ohne irgendwelche Probleme montiert werden.

Wie oben beschrieben wurde, kann die Abweichung der Eigen­ schaften zwischen fertig gestellten Schaltungsschutzvorrich­ tungen unterdrückt werden, und es können Sprünge im Substrat, die durch einen Hitzeschock oder dergleichen verursacht wer­ den, vermieden werden, so daß eine Ausfallrate reduziert wer­ den kann, wenn der Volumenwiderstand, der thermische Ausdeh­ nungskoeffizient, die Biegefestigkeit und die Dichte des Sub­ strats 11 gut gesteuert werden. Ein verbesserte mechanische Festigkeit des Substrats 11 führt zu einer leichteren Montage der fertig gestellten Schaltungsschutzvorrichtungen, was zu einer erhöhten Produktivität der Leiterplattenproduktion führt.

Ein keramisches Material, das Aluminiumoxyd als Hauptbestand­ teil enthält, ist eines der bevorzugten Materialien für das Substrat 11. Ein Substrat 11, das aus einem solchen kerami­ schen Material hergestellt ist, führt nicht sofort zu den überlegenen Eigenschaften, die vorher beschrieben wurden. Die bevorzugten Eigenschaften können nur erreicht werden, wenn Substrate 11 unter gesteuerten Herstellungsbedingungen, die solche Faktoren, wie den Preßdruck, die Sintertemperatur und gewisse zugefügte Additive einschließen, hergestellt werden. Einige der Herstellungsbedingungen werden beispielsweise durch einen Preßdruck von 2 bis 5 t, eine Sintertemperatur von 1500-1600°C und eine Sinterzeit von 1 bis 3 Stunden dargestellt.

Als nächstes erfolgt eine Beschreibung der Oberflächenrauhig­ keit des Substrats 11. Die Oberflächenrauhigkeit in der vor­ liegenden Erfindung bezieht sich auf eine mittlere Rauhigkeit einer Zentrallinie, wie sie in der JIS B0601 spezifiziert ist.

Fig. 7 zeigt die Ergebnisse eines Experiments, das in Bezug auf die Oberflächenrauhigkeit des Substrats in Bezug auf das Abschälverhältnis der leitenden Schicht 12 durchgeführt wurde. Die im Experiment verwendeten Substrate wurden unter den unten beschriebenen Bedingungen hergestellt.

Das Material für das Substrat 11 ist Aluminiumoxyd, und Kup­ fer wird für die leitende Schicht 12 verwendet. Probesub­ strate 11 wurden hergestellt, um verschiedene Oberflächenrau­ higkeiten bereit zu stellen, und jedes der jeweiligen Sub­ strate wurde auf der Oberfläche mit einer leitenden Schicht 12 unter denselben Verarbeitungsbedingungen versehen. Nachdem die Proben unter Verwendung von Ultraschall gereinigt wurden, wurde die Oberfläche der leitenden Schicht 12 beobachtet, um zu prüfen, ob eine abgeschälte leitende Schicht vorhanden ist. Die Oberflächenrauhigkeit der Substrate 11 wurde unter Verwendung einer Oberflächenrauhigkeitsmeßvorrichtung (Modell 574A von Tokyo Seimitsu Surfcom) gemessen, wobei diese eine Meßspitze mit einem Radius R = 5 µm am Spitzenende aufweist.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wurde die abgeschälte Schicht 12 nur bei ungefähr 5% der Substrate, die eine mittlere Oberflä­ chenrauhigkeit von weniger als 0,15 µm aufweisen, beobachtet. Diese Substrate zeigen zufriedenstellende Werte in der Ver­ bindungsfestigkeit zwischen dem Substrat 11 und der leitenden Schicht 12. Mit solchen Substraten, die eine Oberflächenrau­ higkeit von mehr als 0,2 µm aufweisen, wird kaum eine abge­ schälte leitende Schicht 12 beobachtet, was bedeutet, daß die Oberflächenrauhigkeit des Substrats 11 vorzugsweise mehr als 0,2 µm betragen sollte. Der Prozentsatz der abgeschälten lei­ tenden Schicht 12 sollte vorzugsweise weniger als 5% betra­ gen, da die abgeschälte leitende Schicht 12 einen Hauptfaktor für beeinträchtigte Eigenschaften der fertig gestellten Schaltungsschutzvorrichtung darstellt und zu einer schlechten Ausbeute bei der Produktion führt. Basierend auf experimen­ tellen Ergebnissen liegt die Oberflächenrauhigkeit des Sub­ strats 11 vorzugsweise in einem Bereich von 0,15 bis 1,0 µm oder noch besser in einem Bereich von 0,2 bis 0,8 µm.

Vorzugsweise haben die Enden 11b, 11c eine gegenüber dem mittleren Teil 11a sich unterscheidende Oberflächenrauhig­ keit. Die Oberflächenrauhigkeit an den Enden 11b, 11c sollte vorzugsweise kleiner als im mittleren Teil 11a sein, wobei die Oberflächenrauhigkeit an den Enden 11b, 11c in einen Be­ reich von 0,15 bis 0,5 µm fällt. Die Enden 11b, 11c werden zu Anschlüsse 15, 16, indem eine leitende Schicht 12 auf ihnen angeordnet wird. Da die Oberflächenrauhigkeit der Enden 11b, 11c so gesteuert wird, daß sie im oben beschriebenen Bereich liegt, so weist die Oberfläche der leitenden Schicht 12, die auf ihnen ausgebildet ist, auch eine geringe Rauhigkeit auf. Die geringe Rauhigkeit trägt zu einer engen Befestigung an der Leiterplatte bei, so daß eine Schaltungsschutzvorrichtung somit sicher mit der Leiterplatte verbunden werden kann.

Vorzugsweise ist die Oberflächenrauhigkeit im mittleren Teil 11a größer als an den Enden 11b, 11c. Der Grund dafür ist der, daß wenn eine Rille 13 in einer leitenden Schicht 12 un­ ter Verwendung eines Laserstrahls oder einer anderen Vorrich­ tung ausgebildet wird, nachdem die Schicht ausgeformt wurde, die leitende Schicht 12 dicht am Substrat 11 haften muß, so daß sie sich nicht vom Substrat 11 abschält. Wenn ein Laser­ strahl für das Ausbilden der Rille 13 aufgebracht wird, nimmt die Temperatur, dort wo der Strahl auftrifft, im Vergleich zum übrigen Gebiet stark zu, und der sich ergebende Hitze­ schock verursacht manchmal ein abgeschälte leitende Schicht 12.

Somit trägt die Differenz in der Oberflächenrauhigkeit zwi­ schen dem mittleren Teil 11a und den Enden 11b, 11c dazu bei, eine enge Verbindung zwischen einer Schaltungsschutzvorrich­ tung und der Leiterplatte zu ermöglichen, und zu verhindern, daß sich die leitende Schicht 12 während der Laserstrahlbear­ beitung für das Ausbilden der Rille 13 abschält. Diese Fakto­ ren verbessern schließlich die Eigenschaft einer Schaltungs­ schutzvorrichtung.

In der vorliegenden Ausführungsform wird die Verbindungsfe­ stigkeit zwischen der leitenden Schicht 12 und dem Substrat 11 durch das Einstellen der Oberflächenrauhigkeit des Sub­ strats 11 angehoben. Neben dem oben beschriebenen Weg der Er­ höhung der Verbindungsfestigkeit gibt es für diesen Zweck ein alternatives Verfahren, bei dem die Oberflächenrauhigkeit nicht eingestellt wird. Beim alternativen Verfahren wird eine Zwischenschicht zwischen dem Substrat 11 und der leitenden Schicht 12 vorgesehen, wobei diese mindestens aus purem Cr und einer Legierung von Cr besteht. Die Verbindungsfestigkeit kann natürlich weiter erhöht werden, indem zunächst die Ober­ flächenrauhigkeit eingestellt wird, und dann die Zwischen­ schicht darauf ausgebildet wird.

In Bezug auf die Dichte eines Substrats 11 ist diese vorzugs­ weise in einem Gebiet, bei dem es sich nicht um das Gebiet handelt, in dem der verengte Teil 13a vorgesehen ist, niedri­ ger. Da ein Gebiet einer niedrigen Dichte im Substrat 11 eine Wärmeausbreitung verhindert, so kann es die Ausbreitung der Wärme, die vom verengten Teil 13a erzeugt wird, verhindern.

Es wird nun die leitende Schicht 12 beschrieben.

Das Material für die leitende Schicht 12 kann ein leitendes Metall, wie Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Aluminium, eine Kupferlegierung, eine Silberlegierung, eine Goldlegierung, eine Nickellegierung und eine Aluminiumlegierung sein. Um die Wetterfestigkeit und andere Eigenschaften zu verbessern, kann das Kupfer, Silber, Gold, Nickel etc. mit einem spezifischen Legierungselement versehen sein. Ein Metallmaterial und ande­ res leitendes Material kann kombiniert werden. Im allgemeinen ist eine leitende Schicht 12 aus Kupfer oder dessen Legierung hergestellt. Wenn Kupfer als das Material für die leitende Schicht 12 verwendet wird, so wird das Substrat zunächst mit einer Unterschicht durch ein stromloses Metallisierverfahren versehen, und dann wird eine gewisse spezifische Kupfer­ schicht auf der Unterschicht durch ein elektrolytisches Me­ tallisierverfahren ausgebildet. Wenn eine leitende Schicht 12 mit einer Legierung hergestellt wird, so ist es vorteilhaft, ein Sputterverfahren oder ein Vakuumablagerungsverfahren zu verwenden. Wenn eine Kupfer-Zinn-Legierung für eine leitende Schicht 12 verwendet wird, so liegt die Dicke der Schicht vorzugsweise bei 0,4 µm bis 15 µm.

Eine leitende Schicht 12 kann in einer Laminatstruktur, die aus leitenden Schichten verschiedener Materialien ausgebildet ist, ausgeformt werden. Beispielsweise kann eine leitende Schicht 12 mit hoher Wetterfestigkeit durch das Ausbilden ei­ ner Kupferlage auf einem Substrat 11 und dem anschließenden Laminieren einer Schicht eines stark wetterfesten Metalls (wie Nickel), um das Kupfer gegen eine Korrosion zu schützen, darauf hergestellt werden. Ein alternativer Weg besteht im Ausformung von mindestens einer der Schichten aus Kupfer und Nickel auf einem Substrat 11, das Laminieren von beispiels­ weise Silber darauf und vorzugsweise einer weiteren dünnen Schicht auf die Silberschicht.

Das Verfahren zur Herstellung einer leitenden Schicht 12 um­ faßt das Metallisieren (elektrolytische Metallisieren oder stromloses Metallisieren), Sputtern, eine Vakuumablagerung, eine Beschichtung, ein Drucken oder ein ähnliches Verfahren. Unter diesen Verfahren wird das Metallisieren durch seine hohe Produktivität und seine geringe Abweichung bei der Schichtdicke häufig verwendet.

Die Oberflächenrauhigkeit einer leitenden Schicht 12 sollte vorzugsweise weniger als 1 µm, noch besser weniger als 0,2 µm betragen. Wenn die Oberflächenrauhigkeit einer leitenden Schicht 1 µm überschreitet, neigt die Dicke der Schicht dazu, Abweichungen zu bilden, wodurch dann auch die Eigenschaft der fertig gestellten Schaltungsschutzvorrichtung eine Abweichung zeigt.

Die leitende Schicht 12 in der vorliegenden Ausführungsform umfaßt auch eine Widerstandsschicht aus Rutheniumoxid oder dergleichen.

Als nächstes wird das Schutzmaterial 14 beschrieben.

Ein organisches Material, das eine hohe Wetterfestigkeit auf­ weist, beispielsweise eine Epoxidharz oder ein ähnliches Iso­ liermaterial, wird für das Schutzmaterial 14 verwendet. Vor­ zugsweise ist das Schutzmaterial 14 transparent, so daß man die Rille 13 durch es hindurch betrachten kann. Vorzugsweise ist das transparente Material bis zu einem gewissen Grad ge­ färbt, so daß die Transparenz noch gegeben ist. Wenn ein Schutzmaterial 14, das eine unterschiedliche Farbe beispiels­ weise der leitenden Schicht 12 und den Enden 11b, 11c auf­ weist, so kann jeder der Teilabschnitte einer Schaltungs­ schutzvorrichtung leicht unterschieden und inspiziert werden. Weiterhin trägt das Schutzmaterial 14, wenn es beispielsweise rot, blau oder grün gefärbt ist, dazu bei, eine Montage ande­ rer Typen von Schaltungsschutzvorrichtungen, die irrtümli­ cherweise beigemischt sind, zu verhindern.

Vorzugsweise wird das Schutzmaterial 14 so aufgebracht, daß eine Länge Z1, die in Fig. 8 gezeigt ist, wobei es sich um eine Länge von der Kante der Rille 13 zur Oberfläche des Schutzmaterial 14 handelt, mehr als 5 µm beträgt. Wenn Z1 kleiner als 5 µm ist, so nimmt die Wahrscheinlichkeit einer Entladung zu, was zu einer wesentlichen Verschlechterung der Eigenschaften der Schaltungsschutzvorrichtung führt. Die Ecken einer Rille 13 müssen unter anderen Plätzen mit dem Schutzmaterial 14 mit mehr als 5 µm bedeckt werden, da die Entladung die Tendenz aufweist, an den Ecken statt zu finden. Wenn die Ecken nicht mit dem Schutzmaterial 14 in einer Dicke von mehr als 5 µm bedeckt sind, so kann es sein, daß das Schutzmaterial 14 auch metallisiert wird, wenn ein Metalli­ sierverfahren beispielsweise für das Ausbilden einer Elektro­ denschicht nochmals angewandt wird, nachdem das Schutzmate­ rial 14 ausgeformt wurde. Dies würde die Eigenschaften einer Schaltungsschutzvorrichtung verschlechtern. Wenn die Rille 13 beispielsweise mit einem flammenresistenten Material versehen ist, und das flammenresistente Material einen ausreichenden Feuchtigkeitswiderstand und eine mechanische Festigkeit auf­ weist, so kann das Schutzmaterial 14 weggelassen werden.

Nachfolgend wird eine Beschreibung der Anschlüsse 15, 16 ge­ geben.

Obwohl die Anschlüsse 15, 16 ausreichend funktionieren, wenn sie nur mit einer leitenden Schicht 12 versehen werden, wei­ sen die Anschlüsse vorzugsweise eine mehrlagige Struktur auf, wenn erwartet wird, daß die Schaltungsschutzvorrichtung unter bestimmten Umweltbedingungen verwendet werden soll.

Fig. 8(b) zeigt eine Teilvergrößerung eines Anschlusses der Schaltungsschutzvorrichtung in einer beispielhaften Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung. Betrachtet man die Fig. 8(b), so ist ein Substrat 11 am Ende 11b mit einer lei­ tenden Schicht 12, die darauf ausgebildet ist, versehen, wo­ bei eine Schutzschicht 300 mit wetterfestem Nickel, Titan oder dergleichen Materialien auf der leitenden Schicht 12 ausgebildet ist. Weiter ist auf der Schutzschicht 300 eine Verbindungsschicht 301 eines Lots, eines bleifreien Lots oder aus dergleichen Materialien vorgesehen. Die Schutzschicht er­ höht neben der Erhöhung der mechanischen Festigkeit der Ver­ bindung zwischen der Verbindungsschicht und der leitenden Schicht die Wetterbeständigkeit der leitenden Schicht 12. Die Schutzschicht 300 der vorliegenden Ausführungsform ist mindestens aus Nickel und einer Nickellegierung ausgebildet, die Verbindungsschicht 301 ist ein Lot oder ein bleifreies Lot. Die bevorzugte Dicke der Schutzschicht 300 (Nickel) liegt bei 2 bis 7 µm. Wenn sie dünner als 2 µm ist, so ver­ schlechtert sich die Wetterfestigkeit, wenn sie mehr als 7 µm dick ist, so nimmt der elektrische Widerstand der Schutz­ schicht 300 (Nickel) zu, und die Eigenschaften der Schal­ tungsschutzvorrichtung verschlechtern sich wesentlich. Vor­ zugsweise beträgt die Dicke der Verbindungsschicht 301 (Lot) 5 µm bis 10 µm. Wenn sie weniger als 5 µm dick ist, so wird eine gute Verbindung zwischen der Schaltungsschutzvorrichtung und der Leiterplatte beeinträchtigt, und wenn sie mehr als 10 µm dick ist, so tritt leicht das Manhattan-Phänomen auf, was zu großen Problemen bei der Montage führt.

Die oben beschriebenen Schaltungsschutzvorrichtungen sind sehr wetterfest, wobei sie zugleich leicht montiert werden können und eine hohe Produktivität aufweisen.

Als nächstes werden die Rillen 13b und 13c beschrieben.

Die Rille 13b ist zwischen dem verengten Teil 13a und dem An­ schluß 16 vorgesehen, während die Rille 13c zwischen dem ver­ engten Teil 13a und dem Anschluß 15 vorgesehen ist.

Die jeweiligen Rillen 13b, 13c werden nicht in allen Flächen eines Substrats ausgebildet. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, so werden die Rillen in drei Flächen, der Fläche 100 und den be­ nachbarten Flächen 101 und 103, vorgesehen. Es ist nämlich keine Rille 13b, 13c auf der Fläche 102, die der Fläche 100 gegenüber liegt, vorgesehen. Somit wirkt die leitende Schicht 12, die auf der Fläche 102 ausgebildet ist, als eine elektri­ sche Verbindung zwischen dem verengten Teil 13a und dem Ende 11b und zwischen dem verengten Teil 13a und dem Ende 11c.

Die Rillen 13b, 13c reduzieren die Ausbreitung der Wärme, die im verengten Teil 13a erzeugt wird, in Richtung auf die An­ schlüsse 15, 16 über die leitende Schicht. Wenn eine solche Schaltungsschutzvorrichtung auf einer Leiterplatte montiert ist, kann die Ausbreitung der Wärme zur Leiterplatte über die Anschlüsse 15, 16 reduziert werden, und somit kann die An­ sprechzeit verkürzt werden. Eine Wärmeausbreitung in der lei­ tenden Schicht 12 ist in Fig. 2A gezeigt. Ohne die Rillen 13b, 13c stellt sich die Wärmeausbreitung so dar, wie das in Fig. 2B gezeigt ist. Der Pfeil in Fig. 2A, 2B bezeichnet den Weg der Wärmeausbreitung.

Wenn ein Widerstand des Materials, das eine leitende Schicht 12 bildet, über dem gesamten Gebiet homogen ist, ist bevor­ zugt die Breite der leitenden Schicht zwischen beiden Ende der Rille 13b und der der Rille 13c breiter als die Breite des verengten Teils 13a. Diese Anordnung bewirkt, daß der elektrische Widerstand im verengten Teil 13a kleiner als der elektrische Widerstand der leitenden Schicht 12 in einem Ge­ biet zwischen den Enden der Rille 13b ist. In der Schaltungs­ schutzvorrichtung der Fig. 1 ist, da keine Rille 13b, 13c auf der Fläche 102 vorgesehen ist, die Breite der Fläche 102 gleich der Breite der leitenden Schicht 12 zwischen beiden Enden der Rille 13b und der der leitenden Schicht zwischen beiden Enden der Rille 13c.

Obwohl die jeweiligen Rillen 13b, 13c auf den Flächen 100, 102 und 103 in der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen wurden, können die Rillen nur auf einer Fläche (beispiels­ weise nur der Fläche 100) oder auf zwei Flächen (beispiels­ weise den Flächen 100 und 101) vorgesehen sein.

Vorzugsweise ist die Fläche 100, auf der ein verengter Teil 13a angeordnet ist, und die benachbarten Flächen 101, 103, die mit den Rillen 13b, 13c versehen sind, so angeordnet, wie das in Fig. 1 gezeigt ist.

Die Rillen 13b, 13c sollten vorzugsweise mindestens auf der Fläche 100 vorgesehen sein, wo ein verengter Teil 13a ange­ ordnet ist. Da die Rillen dazu beitragen, die Ausbreitung der Wärme, die vom verengten Teil 13a erzeugt wird, zu unterdrücken, machen sie die Ansprechzeit kurz.

In der vorliegenden Ausführungsform wurden die Rillen 13b, 13c so vorgesehen, daß sie die Oberfläche des Substrats 11 erreichen, wie das in Fig. 3 gezeigt ist. Alternativ kann nur die leitende Schicht 12 ausgewählt entfernt werden, indem ein Ätzverfahren verwendet wird, ohne irgendwelche Rillen 13b, 13c in den Substraten 11 auszubilden (siehe Fig. 9). Oder die Rillen 13b, 13c können, wie das in Fig. 10 gezeigt ist, ohne das gründliche Schneiden einer leitenden Schicht 12 ausgeformt werden; die Rillen können so ausgebildet werden, daß die Schichtdicke in der Region, die den Rillen 13b, 13c entspricht, dünner ist als beim Rest der Schicht. In dieser Konfiguration ist vorzugsweise die Dicke der Schicht, die den Rillen 13b, 13c entspricht, am dünnsten in einem Gebiet, wo der verengte Teil 13 angeordnet ist. Da die Wärmeleitfähig­ keit einer Schicht im dünnsten Teil kleiner wird, kann die Ausbreitung der Wärme, die im engsten Teil erzeugt wird, am besten im Gebiet der dünnsten Schicht unterdrückt werden. Ge­ mäß der oben beschriebenen Anordnung können die Rillen 13b, 13c auf allen Flächen (Flächen 100, 101, 102 und 103 in Fig. 1) vorgesehen werden, so daß die Wärmeausbreitung effektiver unterdrückt werden kann.

In der vorliegenden Ausführungsform wurden zwei Rillen 13b, 13c vorgesehen. Es kann jedoch sogar eine Rille die Ausbrei­ tung der Wärme reduzieren.

In der vorliegenden Ausführungsform ist eine leitende Schicht 12 mit Rillen 13b, 13c versehen. Die leitende Schicht 12 kann jedoch, wie das in Fig. 12 dargestellt ist, mit einem qua­ dratischen, runden oder ovalen Gebiet 120, in dem keine lei­ tende Schicht 12 ausgeformt ist, versehen werden.

Weiterhin sollte, wenn man Fig. 1 betrachtet, die Breite W1 des verengten Teils 13a und der Raum W2 zwischen der Rille 13 und den Rillen 13b, 13c die Beziehung W2 + W1 ist mehr als 1,15 erfüllen. Diese Beziehung bietet eine stabile Eigen­ schaft ohne einen erhöhten elektrischen Widerstand. W1 be­ trägt normalerweise 10 µm bis 40 µm.

Die bevorzugte Breite W3 der Rille 13 liegt bei 6 µm < W3 < 45 µm (noch besser 11 µm < W3 < 40 µm). Um ein zuverlässiges Schmelzen des verengten Teils 13a zu gewährleisten, sollte W3 vorzugsweise kleiner als 45 µm sein. In Bezug auf die Eigen­ schaften und die Produktivität sollte W3 vorzugsweise größer als 6 µm sein.

Die vorangehende Beschreibung basiert auf der Erfahrung, daß die Zeit, die für das Schmelzen des verengten Teils 13a benö­ tigt wird, eine Abweichung unter den Schaltungsschutzvorrich­ tungen, die in Mengen hergestellt werden, aufweist. Nach ei­ ner detaillierten Beobachtung des verengten Teils wurde he­ rausgefunden, daß der verengte Teil 13a eine thermische Be­ schädigung erlitten hat. Die Beschädigung scheint relevant in Bezug auf die Breite W3 der Rille 13, die durch eine Bestrah­ lung mit einem Laserstrahl ausgebildet wurde, zu sein. Wenn eine Rille 13, insbesondere im Teil für das Ausbilden des verengten Teils 13a für eine große Breite ausgebildet wurde, muß die Ausgangsleistung und die Fokusierung entsprechend er­ höht werden. Somit wird ein thermischer Schaden im verengten Teil 13a hervorgerufen. Die Fig. 13 ist eine Vergrößerung einer Rille 13, die mit einer Sollbreite W3 von 48 µm ausge­ bildet wurde. Sie zeigt, daß der verengte Teil 13a zwischen der Rille 13 durch den thermischen Schaden beeinträchtigt und verfärbt wurde.

In der vorliegenden Ausführungsform wurde die Breite W3 klei­ ner als 45 µm gemacht. Somit wurde die Ausgangsleistung des Laserstrahl erniedrigt, und der thermische Schaden im vereng­ ten Teil 13a wurde reduziert. Durch das Ausbilden der Breite W3 in einem bestimmten Bereich kann somit der Umfang der Wärme, die bei Ausbilden der Rille 13 erzeugt wird, ernie­ drigt werden, und der thermische Schaden im verengten Teil 13a kann erniedrigt werden.

Die Rille 13 kann unter Verwendung des Strahls eines YAG-La­ sers, eines Excimar-Lasers, eines CO₂-Lasers oder derglei­ chen, der unter Verwendung einer Linse fokusiert wird, und der auf den mittleren Teil 11a des Substrats 11 gestrahlt wird, ausgebildet werden. Die Tiefe der Rille 13 kann durch das Steuern der Ausgangsleistung des Laserstrahls gesteuert werden, während die Breite durch das Ersetzen der Linse für die Fokusierung des Laserstrahls gesteuert werden kann. Die Absorption des Laserstrahls unterscheidet sich in Abhängig­ keit von der Art der Materialien, die die leitende Schicht 12 bilden. So muß eine passende Art eines Lasers (Wellenlänge des Lasers) unter Berücksichtigung des Materials der leiten­ den Schicht 12 ausgewählt werden.

Obwohl ein Laserstrahl in der vorliegenden Erfindung aufgrund der hohen Produktivität verwendet wurde, können statt dessen andere hoch energetische Strahlen, wie ein Elektronenstrahl, verwendet werden.

Dasselbe Problem eines thermischen Schadens tritt auf, wenn eine Rille 13 unter Verwendung eines Schleifsteins oder durch ein photolithographisches Verfahren ausgebildet wird. Wenn ein breiter Schleifstein verwendet wird, wird eine beachtli­ che Menge Wärme erzeugt. So ist es wichtig, daß die Breite der Rille 13 so gesteuert wird, daß sie innerhalb eines spe­ zifischen Bereichs liegt.

Fig. 14 zeigt eine Zustand, in dem eine Rille 13 mit einer Breite W3 von 16 µm ausgebildet ist. In diesem Fall wird kaum eine Verfärbung um den verengten Teil 13a beobachtet. Die Ab­ weichung der Eigenschaft wurde so gesteuert, daß sie unter den Schaltungsschutzvorrichtungen, die in Mengen hergestellt werden, sehr klein ist.

Eine Abweichung in der Ansprechzeit ist in Fig. 15 und Fig. 16 gezeigt, wobei die Schaltungsschutzvorrichtungen mit Ril­ len ausgebildet wurden, die in Fig. 15 eine Breite W3 von 48 µm aufweisen (siehe Fig. 13), während die Rillen in Fig. 16 eine Breite von 16 µm aufweisen (siehe Fig. 14). Die Schau­ bilder in den Fig. 15 und 16 zeigen eine Beziehung zwi­ schen dem Widerstand einer Schaltungsschutzvorrichtung und der Ansprechzeit bei einem Nennstrom von 0,5 A. Wie man aus den Schaubildern sieht, ist die Abweichung beim Widerstand und der Ansprechzeit bei der Breite W3 von 16 µm kleiner. Nach der Durchführung weiterer Experimente wurde herausgefun­ den, daß wenn die Breite W3 in den Bereich von 6 µm < W3 < 45 µm fällt, eine kleinere Abweichung unter den Schaltungs­ schutzvorrichtungen, die in der Masse hergestellt werden, er­ reicht werden kann. Somit kann durch das Steuern der Rillen­ breite W3, so daß sie in einem Bereich von 6 µm < W3 < 45 µm liegt, die Abweichungen im Widerstand und in der Ansprechzeit der Schaltungsschutzvorrichtungen reduziert werden.

Die Schaltungsschutzvorrichtungen der vorliegenden Erfindung, die einen verengten Teil 13a aufweisen, bieten ein schon zu­ friedenstellendes Verhalten. Um die Abweichungen der An­ sprechzeit jedoch kleiner zu machen, ist es vorteilhaft, ei­ nen Schmelzbeschleuniger über dem verengten Teil 13a oder in der Nähe des verengten Teils 13a bereit zu stellen. Der Schmelzbeschleuniger kann durch das Bedecken von nur dem ver­ engten Teil 13a oder eine Bedeckung um das Substrat 11 herum vorgesehen werden. Wenn er als solches aufgebracht wird, so kann, sogar wenn die Aufbringung nicht sehr genau erfolgt, der Schmelzbeschleuniger im Vergleich zu einem Verfahren, bei dem der Schmelzbeschleuniger nur auf einem kleinen Zielort aufgebracht wird, sicher auf dem verengten Teil 13a aufge­ bracht werden. Wenn er weiter in den Rillen 13, die den ver­ engten Teil 13a bilden, angebracht ist, so wird der verengte Teil 13a einen Kontakt mit dem Schmelzbeschleuniger in der oberen Oberfläche und in den Seitenflächen aufweisen. Dies gewährleistet ein sicheres Schmelzen. Wenn ein Schmelzbe­ schleuniger aufgebracht wird, gestaltet sich die Schicht­ struktur in der folgenden Reihenfolge: ein Substrat 11, eine leitende Schicht 12 (verengter Teil 13a), ein Schmelzbe­ schleuniger und ein Schutzmaterial 14.

Das Material für den Schmelzbeschleuniger umfaßt beispiels­ weise ein niedrig schmelzendes Glas, das beispielsweise Blei und ähnliches Material enthält.

Nun wird im Folgenden die Beziehung zwischen den Poren in der Oberfläche des Substrats 11 und den Eigenschaften der Schal­ tungsschutzvorrichtung beschrieben.

Bei der Herstellung von Schaltungsschutzvorrichtungen sollte eine leitende Schicht 12, die auf der Oberfläche des Sub­ strats 11 ausgebildet wird, wenig Defekte aufweisen. Eine leitende Schicht 12, die viele Defekte aufweist, erzeugt näm­ lich einen verengten Teil 13a, der eine Menge Defekte auf­ weist. Das führt zu einer großen Abweichung der Eigenschaf­ ten. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausge­ funden, daß die Ausbildung einer qualitativ guten leitenden Schicht 12 von der guten Steuerung des Porengebiets pro Flä­ cheneinheit eines Substrats 11 abhängt.

Es kann nämlich eine qualitativ gute leitende Schicht 12 aus­ gebildet werden, wenn das Porengebiet pro Flächeneinheit in einem Schlitz eines Gebiets in der Nähe der Oberfläche des Substrats 11 so gesteuert wird, daß es 1% bis 30% (noch bes­ ser 8% bis 23%) beträgt. Wenn man die Kosten und die Produk­ tivität bei der Massenproduktion außer acht läßt, so kann ein Substrat 11, das ein Porengebiet von weniger als 1% aufweist, verwendet werden.

Das Vorhandensein der Poren weist eine signifikante Beziehung mit der Wärmeleitung eines Substrats auf. Durch das Optimie­ ren des Bereichs des Porengebietsprozentsatzes können die Ei­ genschaften eines verengten Teils weiter verbessert werden.

Das Porengebiet pro Flächeneinheit wurde durch eine Bildver­ arbeitung einer mikroskopischen Aufnahme eines Oberflächen­ ausschnitts des Substrats 11 gemessen.

Die Fig. 17 und 18 zeigen einen Oberflächenzustand eines Substrats 11, wobei das Gebiet, das schwarz dargestellt ist, die Poren darstellt.

Fig. 17 zeigt eine Scheibe, die eine ziemliche Anzahl von Poren mit einem beachtlich großen Gesamtgebiet aufweist, wo­ bei ungefähr 45% Porengebiet pro Flächeneinheit vorhanden sind. Es kann keine bevorzugte leitende Schicht 12 auf einem solchen Substrat 11 ausgebildet werden. Dies würde zu einer großen Abweichung bei den Eigenschaften führen. Das Substrat 11, das in Fig. 18 gezeigt ist, weist eine kleine Anzahl von Poren mit einem kleinen Gesamtgebiet, wobei ungefähr 15% Po­ rengebiet pro Flächeneinheit vorliegt, auf. Auf diesem Sub­ strat 11 kann eine überragende leitende Schicht 12 mit nur geringen Defekten ausgebildet werden. Und man erhält eine zu­ friedenstellende Eigenschaft. Nach dem Durchführen einer aus­ gearbeiteten Detailübersicht haben die Erfinder herausgefun­ den, daß Substrate, die ein Porengebiet von weniger als 30% pro Flächeneinheit aufweisen, Schaltungsschutzvorrichtungen mit einer ausreichend zufriedenstellenden Eigenschaft erge­ ben.

Die Poren können leicht durch das Einstellen von Faktoren, wie der Ausbildungsdichte, der Sintertemperatur, des Materi­ als (beispielsweise des Aluminiumgehalts), der Verwendung von Zusatzstoffen etc. gesteuert werden. Das Probensubstrat 11, das in Fig. 18 gezeigt ist, ist aus einem Material herge­ stellt, daß 55 Gewichtsprozent Aluminiumoxyd und mindestens einen Zusatzstoff aus den Stoffen SiO₂, Na₂O, MgO, CaO, K₂O, ZrO₂ etc. enthält.

Sogar ein Substrat 11, das viele Poren aufweist, kann eine verbesserte Eigenschaft aufweisen, indem zuerst eine Isolati­ onsschicht auf dem Substrat 11 und dann eine leitende Schicht 12 darauf ausgebildet wird. Indem so vorgegangen wird, kann das Porengebiet pro Flächeneinheit erniedrigt werden, und die Ausbreitung der Wärme kann unterdrückt werden, um verbesserte Eigenschaften zu erhalten.

Eine Isolationsschicht, die eine Wärmeleitfähigkeit von weni­ ger als 5,0 W/(m.k) aufweist, wird auf dem Substrat 11 in einer Dicke von 0,01 µm bis 1,5 µm durch eine Vakuumablage­ rung oder ein Sputtern ausgebildet, und es wird dann eine leitende Schicht 12 auf der Isolationsschicht ausgebildet. Auf diese Weise kann das Porengebiet pro Flächeneinheit redu­ ziert werden, und die Wärmeleitung wird unterdrückt. Somit werden die Eigenschaften verbessert.

Das bevorzugte Material für die Isolationsschicht umfaßt Steatit, Cordierit, Mullit, Forsterit und SiO₂. Es ist vor­ teilhaft, die Isolationsschicht mit mindestens einem der obi­ gen Materialien auszubilden. Die Verwendung von SiO₂ liefert unter anderem eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit und unter­ drückt die Porenbildung.

Im folgenden wird nun ein Verfahren für das Herstellen der oben konfigurierten Schaltungsschutzvorrichtungen beschrie­ ben.

Ein Substrat 11 wird durch das Sintern eines preßgeformten oder durch Extrusion geformten Isolationsmaterials, wie Alu­ miniumoxyd, hergestellt. Es wird dann eine leitende Schicht 12 über der gesamten Oberfläche des Substrats 11 unter Ver­ wendung eines Metallisierverfahrens oder eines Sputterverfah­ rens ausgebildet. Wenn das Substrat 11 zu viele Poren auf­ weist, wird eine Isolationsschicht durch eine Ablagerung oder ein anderes Verfahren vorgesehen, wie das vorher beschrieben wurde.

Die Rille 13 in einer Gesamtanordnung, und die Rillen 13b, 13c werden in der leitenden Schicht 12 unter Verwendung eines Laserstrahls oder durch Schleifen ausgebildet. In Abhängig­ keit von der Produktspezifikation können die Rillen 13b, 13c eliminiert werden. Die Rille 13 ist jedoch für die Ausbildung eines verengten Teils 13a wesentlich. Die Bearbeitung mittels Laserstrahls ist sehr produktiv und für das Vorsehen solcher Rillen geeignet.

Der verengte Teil 13a wird somit durch die Rille 13, die un­ ter Verwendung eines Laserstrahls vorgesehen wird, ausgebil­ det. Wenn ein leitendes Element 110, 111, das die Rille über­ brückt, benötigt wird, wie das in einem getrennten, später beschriebenen Beispiel angegeben ist, so wird es in dieser Stufe der Produktion vorgesehen und es verbindet die leiten­ den Schichten 12.

Wenn es durch eine Betriebsumgebung oder durch eine Spezifi­ kation erforderlich ist, wird ein Schutzmaterial 14 aufge­ bracht und getrocknet. Wenn ein Schmelzbeschleuniger verwen­ det wird, so wird er auf dem verengten Teil 13a aufgebracht, bevor ein Schutzmaterial 14 aufgebracht wird.

Damit ist ein Produkt fertiggestellt. In einem Fall, bei dem eine zusätzliche Wetterfestigkeit oder Verbindungsleistung gefordert wird, werden jedoch die Anschlüsse 15, 16 weiter mit einer Nickelschicht und eine Lotschicht laminiert. Die Nickelschicht und die Lotschicht werden nach der Aufbringung des Schutzmaterials 14 metallisiert.

Zweite Ausführungsform

Eine Schaltungsschutzvorrichtung gemäß einer zweiten bei­ spielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf Fig. 19 beschrieben.

In Fig. 19 umfaßt ein Substrat 411 ein Substrat und eine leitende Schicht 412, die auf dem Substrat vorgesehen ist. Das Substrat wird aus einem isolierenden Material durch eine Preßformung oder eine Extrusionsformung hergestellt, während die leitende Schicht 412 auf dem Substrat unter Verwendung eines Druck-, Beschichtungs- oder Metallisierverfahrens oder durch ein Sputtern oder ähnliche Vakuumablagerungsverfahren ausgeformt wird. Eine Rille 413 wird auf der leitenden Schicht 412 durch das Anwenden eines Laserstrahls oder durch ein mechanisches Verfahren, das einen Schleifstein oder der­ gleichen verwendet, ausgebildet. Die Rille 413 kann auch durch ein photolithographisches Verfahren ausgebildet werden. Die Rille 413 kann nämlich durch das Bereitstellen einer lei­ tenden Schicht 412 über der gesamten Oberfläche und dem an­ schließenden Zurichten von ihr oder durch eine leere Region für die Rille 413 vor dem Ausbilden einer leitenden Schicht 412 ausgeformt werden. Ein Schutzmaterial wird auf einen Ab­ schnitt des Substrats 411, wo die Rille 413 vorgesehen ist, aufgebracht. Die Rille 413 und das Schutzmaterial 414 werden zwischen einem Anschluß 415 und einem Anschluß 416 angeord­ net. In Abhängigkeit von der Produktspezifikation kann das Schutzmaterial 414 eliminiert werden.

Ein verengter Teil 413, der zwischen der Rille 413 ausgeformt ist, ist ein Teil der leitenden Schicht 412. Der Wert des Auslösestroms wird durch das Steuern der Breite und/oder der Dicke der leitenden Schicht im verengten Teil 413a gesteuert. In der Praxis werden bei der Herstellung einer Schaltungs­ schutzvorrichtung für einen Auslösestrom von beispielsweise 5A elementare Daten, die für das Erfüllen der Produktspezifi­ kationen notwendig sind, untersucht und durch Experimente im Vorhinein bestätigt. Solche Daten umfassen das Material der Schicht 412, die Dicke der leitenden Schicht, die Breite im verengten Teil 413a, das Material für das Substrat etc. Die Produktionsaktivitäten werden auf der Basis der obigen Daten, die durch Experimente erhalten werden, durchgeführt. Wenn ein elektrischer Strom eines gewissen spezifischen Werts (bei­ spielsweise 5A) geliefert wird, so schmilzt die Schaltungs­ schutzvorrichtung am verengten Teil 413a, um eine Leiter­ platte oder ein elektronisches Gerät gegen eine Beschädigung durch einen Überstrom zu schützen.

Vorzugsweise erfüllen die Schaltungsschutzvorrichtungen der vorliegenden Ausführungsform auch die relativen Beziehungen zwischen der Länge L1, der Breite L2 und der Höhe L3, die in der vorigen Ausführungsform beschrieben wurden.

Ein Merkmal der Schaltungsschutzvorrichtung in der vorliegen­ den Ausführungsform besteht in der Befestigungsstruktur, bei der die Seitenfläche 411a nicht zu einer Leiterplatte zeigt, und darin, daß die Querschnittsform der Anschlüsse 415, 416 nicht ein regelmäßige Quadrat darstellt sondern rechteckig ist.

In Fig. 19 ist die Breite (L3) in den Flächen 415a, 415b, 416a, 416b in den Anschlüssen 415, 416 größer als die Breite (L2) an den Seitenflächen 415c, 415d, 416c, 416d. Während die Tiefe (L5) an den Flächen 415a, 415b, 416a, 416b als auch die Seitenflächen 415c, 415d, 416c, 416d im wesentlichen diesel­ ben bleiben.

In der Konfiguration der Fig. 19 gibt es keine verengten Teile 413a auf den größeren Seitenflächen 411c, 411d (die einander gegenüber liegen). Der verengte Teil 413a ist auf der kleineren Seitenfläche 411a oder der Seitenfläche 411e, die der Seite 411a gegenüber liegt, vorgesehen.

Als nächstes erfolgt eine Beschreibung einer Struktur, die in Bezug steht zur Montage einer Schaltungsschutzvorrichtung auf einer Leiterplatte. Der Punkt ist der, daß wenn eine Schal­ tungsschutzvorrichtung so montiert wird, daß die Fläche 415a, 416a der Leiterplatte gegenüber steht, eine Fläche, die den verengten Teil 413a oder einen Schmelzabschnitt enthält, nie­ mals zur Leiterplatte zeigt. Bei einer solchen Struktur zeigt der größte Teil der Schaltungsschutzvorrichtung nach dem Schmelzen einen Widerstand von mehr als 10 kΩ.

Die relative Beziehung zwischen L2 und L3 sollte vorzugsweise so sein, daß 0,4 < L2 ÷ L3 < 0,90 (noch besser 0,6 < L2 ÷ L3 < 0,8) ist. Die Ausbildung eines verengten Teils 413a wird schwierig, wenn L2 ÷ L3 kleiner als 0,4 ist. Wenn L2 ÷ L3 größer als 0,9 ist, besteht das Risiko, daß die Schutzvor­ richtung irrtümlicherweise auf der kleineren Fläche montiert wird.

In der vorliegenden Ausführungsform weisen die Anschlüsse 415, 416 eine rechteckige Form im Querschnitt auf. Statt des­ sen können sie andere Formen annehmen, wie das in Fig. 20 gezeigt ist. Wie nämlich in Fig. 20(a) und in Fig. 21(a) gezeigt ist, ist die Montagefläche 415a, 416a, 415b, 416b flach auszubilden, während eine Seitenfläche 415c, 416c, 415d, 416d mit mindestens einer oder mehreren Kanten versehen ist. Beim vorangehenden Umriß kann eine Schaltungsschutzvor­ richtung kaüm auf der Seitenfläche 415c, 416c, 415d, 416d montiert werden.

Betrachtet man die Fig. 20(b) und die Fig. 21(b), so wird, wenn die Querschnittsform der Anschlüsse 415, 416 eine ovale Form aufweist, eine Schaltungsschutzvorrichtung in einer sta­ bilen Weise auf einer Montagefläche 415a, 416a, 415b, 416b parallel zur Hauptachse des Ovals montiert. Es ist kaum mög­ lich, sie auf den vorstehenden Seitenflächen 415c, 416c, 415d, 416d zu montieren.

Weiterhin können die Anschlüsse 415, 416 so ausgebildet wer­ den, daß sie im Querschnitt die Form eines gleichschenkligen Dreiecks, bei dem die Basis kürzer als die beiden anderen Seiten ist, wie das in Fig. 20(c) und Fig. 21(c) gezeigt ist, aufweisen. Die Seiten 415a, 416a, 415b, 416b werden so ausgebildet, daß sie der Montagefläche entsprechen, während die Spitze oder die Basis so ausgebildet wird, daß sie den Seitenflächen 415c, 416c, 415d, 416d entspricht. Dadurch kann die Montagefläche 415a, 416a, 415b, 416b leicht so angeordnet werden, daß sie zur Leiterplatte zeigt.

In der vorliegenden Ausführungsform wird eine gewisse spezi­ fische Fläche unter der Vielzahl der Flächen in den Anschlüs­ sen 415, 416 so im Gleichgewicht gehalten, daß sie leicht eine Position einnimmt, die zur Leiterplatte weist und so wie sie ist, darauf montiert wird. Der verengte Teil 413a ist auf einer Fläche angeordnet, die zur gewissen spezifischen Fläche nicht parallel ist (sie vorzugsweise im wesentlichen in einem rechten Winkel zu ihre verläuft). Auf diese Weise wird ver­ hindert, daß der verengte Teil 413a so angeordnet wird, daß er zur Leiterplatte zeigt, und daß der Isolierwiderstand nach dem Schmelzen angehoben wird. Da der verengten Teil 413a näm­ lich auf einer Seitenfläche plaziert wird, die nicht zur Lei­ terplatte zeigt, wird das Schutzmaterial 414 niemals durch ein Lötmittel, das während der Montageoperation verwendet wird, befestigt. So kann sich das Schutzmaterial 414 bei der Schmelzhitze leicht ausdehnen, um das Schmelzen des verengten Teils 413a zu gewährleisten.

In der vorliegenden Ausführungsform ist der mittlere Teil 411b, der die Rille 433 aufweist, in einer rechteckigen Form ausgebildet, die der Querschnittsform der Anschlüsse 415, 416 ähnelt, und der verengte Teil 413a ist in einer schmalen Sei­ tenfläche angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, nur den mittleren Teil 411b in einer quadratischen Querschnittsform auszubilden. Die vorliegende Ausführungsform liefert densel­ ben Vorteil, wie er vorangehend beschrieben wurde, wenn der verengte Teil auf einer Seitenfläche angeordnet ist, die zur Montagefläche 415a, 416a, 415b, 416b, die dazu neigt, zur Leiterplatte zu zeigen oder die sicher zu ihr zeigt, nicht parallel verläuft (sie in einem rechten Winkel schneidet).

Weiterhin kann der mittlere Teil 411b als runde Säule ausge­ bildet sein, wie das in Fig. 21(d) gezeigt ist. In dieser Konfiguration kann die Rille 413 präzise angeordnet werden und eine Abweichung bei den Eigenschaften kann kleiner ge­ macht werden. Denselben Vorteil wie beim vorangehenden Bei­ spiel erhält man auch in der vorliegenden Konfiguration, wenn der verengte Teil 413a an einem Ort angeordnet wird, der nicht parallel zur Montagefläche 415a, 416a, 415b, 416b ist (diese in einem rechten Winkel schneidet).

Obwohl das Substrat 411 der vorliegenden Ausführungsform in einer Art Hantelform ausgebildet ist, bei der der mittlere Teil 411b im gesamten Umfang eine Stufe kleiner als die End­ teile ist, so kann es statt dessen eine gerade Form ohne ei­ nen zurückgesetzten Teil im mittleren Teil aufweisen. Die vereinfachte Form des Substrats 411 trägt zur Produktivität während der Produktion bei. Das Substrat 411 kann beispiels­ weise aus einem Material mit einem rechteckigen Körper herge­ stellt sein.

Obwohl der Anschluß der vorliegenden Ausführungsform einen rechteckigen Querschnitt in der Y-Z-Ebene aufweist, kann die­ ser statt dessen auch eine polygonale Form annehmen.

Dritte Ausführungsform

Eine dritte beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter bezug zur Fig. 11 beschrieben.

In der vorliegenden Ausführungsform sind die Rillen 13b, 13c um das gesamte Substrat 11 herum ausgeformt. Somit ist die leitende Schicht 12 in einen Teil, der den verengten Teil 13a einschließt, und Teile, die die jeweiligen Anschlüsse 15, 16 einschließen, aufgeteilt. Die Ausbreitung der Wärme, die im verengten Teil 13a erzeugt wird, kann in der vorliegenden Konfiguration am effektivsten unterdrückt werden.

Die jeweiligen Teile der leitenden Schicht 12 werden durch leitende Elemente 110, 111 für das elektrische Verbinden des verengten Teils 13a und der Anschlüsse 15, 16 gekoppelt. Das leitende Element 110, 111 ist aus einem leitenden Material in Form einer leitenden Paste oder eines Stifts, eines Bandes oder einer Fläche ausgebildet. Vorzugsweise wird das leitende Element 110, 111 an einem Ort angeordnet, der vom verengten Teil 13a entfernt ist. In einer Ausführungsform, die in Fig. 11 gezeigt ist, ist es auf einer Fläche 102 plaziert, bei der es sich nicht um die Fläche 100, die den verengten Teil 13a enthält, handelt. Unter dieser Konfiguration kann die Wärme­ leitung über das leitende Element 110, 111 weiter unterdrückt werden. Ein speziell bevorzugter Platz für das leitende Ele­ ment ist die Fläche 102, die entgegengesetzt zur Fläche 100, die den verengten Teil 13 enthält, angeordnet ist.

In der Ausführungsform der Fig. 11 wurden die Rillen 13b, 13c durch das Spalten einer leitenden Schicht vorgesehen. In einigen Fällen führt das Vorsehen der Rillen 13b, 13c zu ei­ nem wesentlich angehobenen elektrischen Widerstand in der leitenden Schicht 12. Sogar in einem solchen Fall trägt das leitende Element 110, 111 dazu bei, die Erhöhung des elektri­ schen Widerstands der Schaltungsschutzvorrichtung zu verhin­ dern.

In der vorliegenden Konfiguration besteht die Möglichkeit, daß fremde Stoffe in der Rille 13b, 13c die erwarteten Eigen­ schaften beeinträchtigen können. Eine bevorzugte Vorsichts­ maßnahme gegen solche Probleme besteht darin, die Rillen 13b, 13c mit einem gewissen Material, dessen Wärmeleitfähigkeit geringer als die der leitenden Schicht 12 ist, zu füllen. Ein für diesen Zweck geeignetes Material ist ein organisches Ma­ terial, wie unterschiedliche Arten von Fotolack, ein Silikon­ harz oder ähnliche Materialien.

Wie oben beschrieben wurde, so unterdrücken die Rillen 13b, 13c die Ausbreitung der Wärme, die vom verengter. Teil 13a er­ zeugt wird, in Richtung auf die Anschlüsse 15, 16 in beacht­ licher Weise. Dies verkürzt die Ansprechzeit einer Schal­ tungsschutzvorrichtung. Ein anderer Vorteil der vorliegenden Konfiguration besteht in einer Reduktion des Widerstands der Schaltungsschutzvorrichtung, der durch das Vorsehen der Ril­ len 13b, 13c steigen kann. Ein leitendes Element 110, 111, das auf der leitenden Schicht 12 angeordnet ist und die Rille 13b, 13c überbrückt, trägt nämlich dazu bei, die Abweichung im Widerstand der Schaltungsschutzvorrichtungen zu reduzieren und einzuengen. Die Rille kann auch in der vorliegenden Aus­ führungsform in Form nur einer Rille vorgesehen werden.

Claims (28)

1. Schaltungsschutzvorrichtung, umfassend:
ein Substrat;
eine leitende Schicht, die um dieses Substrat herum aus­ gebildet ist;
einen verengten Teil, der in einem Teil der leitenden Schicht ausgebildet ist;
einen Anschluß, der an beiden Enden des Substrats ausge­ bildet ist,
wobei das Substrat Poren einer Fläche von 1 bis 30% pro Flächeneinheit der Oberfläche auf mindestens einer Oberfläche und in der Nähe der Oberfläche aufweist, wobei dieser Pro­ zentsatz der Poren als Verhältnis der Poren, die auf einer polierten Oberfläche pro Flächeneinheit erscheinen, definiert ist.

2. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die leitende Schicht eine laminierte Struktur darstellt, bei der Kupfer oder seine Legierung auf die obere Schicht laminiert ist.

3. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Substrat aus einer polygonalen Säule, einer elliptischen Säule oder einer runden Säule besteht.

4. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Substrat eine quadratische Säule darstellt, und eine Rille auf mindestens einer Seite, die den verengten Teil enthält, ausgebildet ist.

5. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Substrat ein abgestuftes niedrigeres Niveau im mittleren Teil zwischen den Enden aufweist, und der verengte Teil in diesem mittleren Teil ausgebildet ist.

6. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Substrat mit einer Rille, die in einer spiralförmigen Form ausgebildet ist, versehen ist, und wobei der verengte Teil in der Nähe beider Enden der Rille ausgebildet ist.

7. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Rille eine Breite von 6 µm bis 45 µm aufweist.

8. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der verengte Teil eine Breite von 10 µm bis 40 µm aufweist.

9. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sie weiter einen Schmelzbeschleuniger, der auf dem verengten Teil vorgesehen ist, umfaßt.

10. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sie weiter ein Schutzmaterial, das zumindest den verengten Teil bedeckt, umfaßt.

11. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sie weiter ein Schutzmaterial, das die Rille bedeckt, umfaßt.

12. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sie folgende Anforderungen an die Dimensionen erfüllt:
L1 = 0,5-2,2 mm
L2 = 0,2-1,3 mm
L3 = 0,2-1,3 mm
wobei L1 eine Gesamtlänge, L2 eine Breite und L3 eine Höhe der Schaltungsschutzvorrichtung darstellt.

13. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Substrat eine Oberflächenrauhigkeit von 0,15 µm - 0,8 µm auf­ weist, wobei die Oberflächenrauhigkeit eine mittlere Rauhig­ keit einer zentralen Linie, wie sie in JIS B0601 spezifiziert ist, ist.

14. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Querschnittsform der Anschlüsse polygonal ist, und eine Mon­ tagefläche für eine Leiterplatte eine Fläche des Anschlusses ist, die nicht die Fläche ist, die die kürzeste Seite des Po­ lygons enthält.

15. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 14, wobei der verengte Teil auf einer Fläche angeordnet ist, die der Lei­ terplatte nicht gegenüber liegt, wenn die Schaltungsschutz­ vorrichtung auf dieser montiert wird.

16. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die polygonale Form ein Rechteck ist, und eine Fläche, die die längerer Seite enthält, der Leiterplatte gegenüber liegt, wenn die Schaltungsschutzvorrichtung auf ihr montiert wird.

17. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 16, wobei sie die folgenden Anforderungen an die Dimensionen erfüllt:
0,40 < (L2 + L3) < 0,90
wobei L3 eine Breite der längeren Seite des Rechtecks und L2 eine Breite der kürzeren Seite des Rechtecks ist.

18. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Querschnittsform des Anschlusses elliptisch ist, und eine Fläche parallel zur Hauptachse der elliptischen Form einer Leiterplatte gegenüber liegt, wenn die Schaltungsschutzvor­ richtung auf dieser montiert wird.

19. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 18, wobei der verengte Teil an einem Ort angeordnet ist, der der Leiter­ platte nicht gegenüber liegt, wenn die Schaltungsschutzvor­ richtung auf dieser montiert wird.

20. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die leitende Schicht mit einer Rille an einem Ort, der zwischen dem verengten Teil und einem der Anschlüsse liegt, und mit einer Rille an einem Ort zwischen dem verengten Teil und dem anderen der Anschlüsse versehen ist, wobei mindestens eine der Rillen sich um die Substratoberfläche herum erstreckt, und mindestens eine der Rillen in einem Teil durch ein elek­ trisches Element für eine elektrische Leitung überbrückt ist.

21. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 20, wobei das leitende Element aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus ei­ ner leitenden Paste, einem Lot und einem elektrisch leitenden Material in einer Stift-, Draht- oder Schichtform besteht.

22. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die leitende Schicht mit einer Rille an einem Ort zwischen dem verengten Teil und einem der Anschlüsse und einer Rille an einem Ort zwischen dem verengten Teil und dem anderen der An­ schlüsse versehen ist, wobei sich die Rillen um die Substrat­ oberfläche herum erstrecken und jeder der beiden Rillen in einem Teil durch ein leitendes Element für eine elektrische Leitung überbrückt ist.

23. Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 22, wobei das leitende Element aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus ei­ ner leitenden Paste, einem Lot und einem elektrisch leitenden Material in einer Stift-, Draht- oder Schichtform besteht.

24. Befestigungsstruktur einer Schaltungsschutzvorrichtung, die einen Schmelzteil aufweist, auf einer Leiterplatte, wobei der Schmelzteil der Leiterplatte nicht gegenüber liegt, wenn eine Schaltungsschutzvorrichtung darauf montiert wird.

25. Befestigungsstruktur einer Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Schaltungsschutzvorrichtung fol­ gendes umfaßt:
ein Substrat;
eine leitende Schicht, die um das Substrat herum ausge­ bildet ist;
einen verengten Teil, der in einem Teil der leitenden Schicht ausgebildet ist, und
einen Anschluß, der an beiden Enden des Substrats ausge­ bildet ist.

26. Befestigungsstruktur einer Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 24, wobei der Schmelzteil in im wesentlichen einem rechten Winkel zur Leiterplatte angeordnet ist.

27. Befestigungsstruktur einer Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 25, wobei der Anschluß eine rechteckige Quer­ schnittsform und eine Fläche, die eine längere Seite auf­ weist, die der Leiterplatte gegenüber liegt, besitzt, wenn die Schaltungsschutzvorrichtung darauf montiert wird, während eine Fläche, die eine kürzere Seite aufweist, als Seitenflä­ che steht.

28. Befestigungsstruktur einer Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 25, wobei die leitende Schicht mit einer Rille an einem Ort zwischen dem verengten Teil und einem der An­ schlüsse und einer Rille an einem Ort zwischen dem verengten Teil und einem anderen der Anschlüsse versehen ist, wobei mindestens eine der Rillen sich um das Substrat erstreckt, und die mindestens eine Rille in einem Teil durch ein leiten­ des Element für eine elektrische Leitung überbrückt ist.