JP2000331590A - 回路保護素子及びその製造方法 - Google Patents

回路保護素子及びその製造方法

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JP2000331590A
JP2000331590A JP11248636A JP24863699A JP2000331590A JP 2000331590 A JP2000331590 A JP 2000331590A JP 11248636 A JP11248636 A JP 11248636A JP 24863699 A JP24863699 A JP 24863699A JP 2000331590 A JP2000331590 A JP 2000331590A
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circuit protection
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mica
fuse element
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JP11248636A
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Etsuji Yamaoka
悦二 山岡
Hiroshi Kojima
啓史 小嶋
Hiroshi Ichikawa
洋 市川
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Koa Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な溶断特性が得られ、且つ容易に製造す
ることができる回路保護素子を提供する。 【解決手段】 角板状の基板の両側に電極12を設け、
電極12にまたがるようにヒューズエレメント14を金
属被膜で形成し、金属被膜を保護膜15で被覆した回路
保護素子10において、基板としてマイカ系(又はマイ
カを含有している)セラミック基板、チタン酸アルミニ
ウム基板、もしくはワラストナイト基板11を用い、金
属被膜からの熱伝導を低減した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は回路保護素子に係
り、特に外形寸法が1〜2mm程度の角板状の基板に金
属被膜のヒューズエレメントを配置したチップ型のヒュ
ーズ素子に関する。
【0002】
【従来の技術】チップ型のヒューズ素子としては、例え
ば図2に示す構造のものが知られている。これはアルミ
ナ等のセラミック基板21の両側に電極部22を設け、
両電極間に蓄熱層となる絶縁層23を設け、その絶縁層
の上にヒューズエレメントとなる金属被膜を配置したも
のである。金属被膜24は保護膜25で被覆されてお
り、その形状は図2(b)に示すように、その略中央部
に細幅の狭隘部24aを備えている。
【0003】係るヒューズ素子においては、過電流が流
れると、ヒューズエレメントの狭隘部24aに電流が集
中し、発熱を起こすことによりヒューズエレメントが断
線し、この回路保護素子に接続された各種電子機器を保
護するようになっている。しかしながら、セラミック基
板21は一般に熱伝導率が高く、熱が逃げやすい性質を
有している。このため、ガラス基板又はガラスエポキシ
樹脂等からなる絶縁材23をヒューズエレメント24と
セラミック基板21との間に挿入して蓄熱部とし、これ
により溶断部である細幅の狭隘部24aに生じる熱が逃
げて冷却されることを防止している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した事情
に鑑みて為されたもので、良好な溶断特性が得られ、且
つ容易に製造することができる回路保護素子を提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の回路保護素子
は、角板状の基板の両側に電極を設け、該電極に連通す
るようにヒューズエレメントを金属被膜で形成し、該金
属被膜を保護膜で被覆した回路保護素子において、前記
基板としてマイカ系(又はマイカを含有している)セラ
ミック基板、チタン酸アルミニウム基板、もしくはワラ
ストナイト基板を用い、前記金属被膜からの熱伝導を低
減したことを特徴とする。
【0006】上述した本発明によれば、角板状の基板を
マイカ系(又はマイカを含有している)セラミック基
板、チタン酸アルミニウム基板、もしくはワラストナイ
ト基板を用いたので、これらの材料は従来のアルミナ等
のセラミック基板と比較して、熱伝導率が一桁程度小さ
くなる。これにより、従来の蓄熱層である絶縁板の挿入
を必要とすることなく、良好なヒューズエレメントの溶
断特性が得られる。従って、絶縁板の挿入が不要となる
ことから、その構造をより簡素化することができ、製造
工程を短縮してその製造コストを低減することができ
る。
【0007】また、本発明の回路保護素子の製造方法
は、熱伝導率の低いシート状の基板を準備し、該基板上
の全面にCr/Cuの薄膜を形成し、レジストの塗布
後、フォトリソグラフィによりヒューズエレメント及び
電極部分のパターンを形成し、電解Cu鍍金により前記
パターンに従ってヒューズエレメント及び電極部分のC
u膜を形成し、該ヒューズエレメント及び電極の一部を
被覆するようにガラスコート層を設け、更に該ガラスコ
ート層を被覆するようにオーバコート層を設け、そし
て、電極部の裏面及び端面に下地金属を形成してから電
極メッキを行うことを特徴とする。ここに、前記基板と
してマイカ系(又はマイカを含有している)セラミック
基板、チタン酸アルミニウム基板、もしくはワラストナ
イト基板を用いることが好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図1を参照しながら説明する。この回路保護素子10
は、角板状の基板として従来のマイカ系(又はマイカを
含有している)セラミック基板、チタン酸アルミニウム
基板、もしくはワラストナイト基板11を採用し、その
上に直接ヒューズエレメントである金属被膜を配置して
いる。基板11の寸法としては、例えば2mm×1.2
5mm又は1.6mm×0.8mm程度の通常のチップ
部品のサイズが採用されている。電極部12は、例え
ば、厚さ2〜20μm程度のCu鍍金膜がヒューズエレ
メント部14と一体的に設けられている。そして、ヒュ
ーズエレメント部は図示するような狭隘部14aを有
し、過電流が流れるとここに電流が集中し、溶断するよ
うになっている。ヒューズエレメント部14はガラス及
び/又はエポキシ樹脂等の保護膜15により(例えば、
下地の第1層をガラスとし、その上の第2層をエポキシ
樹脂等の保護膜15により)被覆され、保護されてい
る。
【0009】上述した回路保護素子10によれば、ガラ
ス基板11の熱伝導率が0.0025程度であり、マイ
カ系(又はマイカを含有している)セラミック基板、チ
タン酸アルミニウム基板、もしくはワラストナイト基板
の場合は、約0.004程度である。ここでマイカ系
(又はマイカを含有している)セラミックとは、ガラス
材料が約2分の1であり、残りがフッ素金雲母等の材料
から構成されている焼結体であり、熱伝導率等の性質は
ガラスに近く、結晶性を有するため、加工性においては
セラミックに近い性質を有している。このようにマイカ
系(又はマイカを含有している)セラミック基板、チタ
ン酸アルミニウム基板、もしくはワラストナイト基板を
用いることにより、熱伝導率が従来のセラミックに比べ
一桁以上低いため、従来の蓄熱層である絶縁材を用いる
ことなく、ヒューズエレメントの過電流による溶断時の
放熱を防止することができ、これにより安定した溶断特
性が得られる。
【0010】次にこの回路保護素子の製造方法について
図3及び図4を参照しながら説明する。まず、図3
(a)に示すように、熱伝導率の低いシート状の基板1
を準備する。尚、図3に示す各図は、シート状の基板1
のうちの、後に1個の回路保護素子となる一部分のみを
示している。ここで、シート状の基板は、例えば10c
m角程度の大きさを有し、その厚さは0.5mm程度で
あり、マイカ系(又はマイカを含有している)セラミッ
ク基板、チタン酸アルミニウム基板、もしくはワラスト
ナイト基板を用いている。尚、後に1個の回路保護素子
となる一部分のみの寸法は、例えば2mm×1.25m
m又は1.6mm×0.8mm程度である。
【0011】次に、図3(b)に示すように、全面にC
r/Cuの2層の金属薄膜2をスパッタリング等により
形成する。次に、図3(c)に示すように、フォトリソ
グラフィによりヒューズエレメント及び電極部分のレジ
ストパターン3の形成を行う。この工程は、まず全面に
フォトレジスト膜を塗布し、ヒューズエレメント及び電
極部分のパターンを有するガラスマスクを用いて露光を
行い、現像することで同図に示すようなフォトレジスト
膜のパターン3を形成する。
【0012】次に、図3(d)に示すようにヒューズエ
レメント及び電極部分に電解銅メッキによるCu膜4を
形成する。即ち、図3(c)に示す一部にレジスト膜3
が配置された下地に金属膜2を有する基板1の表面に電
解Cuメッキを行うと、フォトレジスト膜で被覆された
部分にはメッキ膜が付かず、下地金属2が露出した部分
のみCuメッキ膜4が成長する。このようにして、ヒュ
ーズエレメント部及び電極部を構成するCu膜4が形成
され、この厚さは2〜20μm程度である。
【0013】次に、図3(e)に示すようにフォトレジ
スト膜3の剥離を行い、更にその下地のスパッタリング
により形成したCu/Crの金属薄膜層のエッチングを
行う。これにより、フォトレジスト膜で被覆されていた
部分に下地の絶縁体である基板1の表面が露出する。
【0014】次に、図4(a)に示すようにヒューズエ
レメント部及び電極の一部を被覆するようにガラスコー
ト層5を設ける。このガラスコート層5は、ガラスペー
ストをスクリーン印刷等により所定の部分に形成した後
に、加熱焼成及び/又は加温硬化して形成する。このガ
ラスコート層5は、ヒューズエレメントの溶断時にガラ
スが金属の溶断部分に入り込み、消弧する上で重要な役
割を果たしている。
【0015】次に、図4(b)に示すように裏面の電極
6を形成する。尚、この右図は基板の裏面側を示してい
る。この電極6は例えばAgペーストを用いてスクリー
ン印刷を行い、その後に加熱焼成することにより形成し
てもよく、また全面に金属をスパッタリングにより被着
して、フォトリソグラフィにより不要部分を除去するよ
うにして形成しても良い。また、メタルマスクによる部
分着膜で電極6をスパッタリングにより形成してもよ
い。
【0016】次に、図4(c)に示すように、表面側に
前述したガラスコート層を更に被覆するようにオーバコ
ート層7を形成する。これは例えばエポキシ樹脂等のペ
ーストをスクリーン印刷等により形成した後に加温硬化
して、エポキシ樹脂等の保護膜を形成する。そして、図
4(d)に示すようにオーバコート層の表面にマーキン
グMを行う。
【0017】上述したマーキングまでの工程は、シート
状の一枚の基板上で多数の単位となる回路保護素子とな
る部分を一括してバッチ処理するのであるが、マーキン
グの終了後にチップの短手方向に一時分割を行い、短冊
状に多数のチップが一連につながった状態とする。そし
て、図4(e)に示すようにチップの長手方向端面にN
i/Crのスパッタリングによる下地端面電極8を形成
する。
【0018】次に、図4(f)に示すように、電極部分
にNi/ハンダによる電極メッキを行う。これは、まず
上述した短冊状の一連のチップをそれぞれのチップの長
手方向に沿って分割し、個々の回路保護素子10とす
る。そして、例えば電解バレルメッキによりまずNiメ
ッキを行い、次に引き続きハンダメッキを行うことによ
り上述した電極メッキを施した電極9が形成される。
尚、Niメッキは電極部分のハンダ食われを防止するた
めであり、ハンダメッキを行うのはNi層の酸化防止及
びハンダの接着性の確保のためである。これにより、表
面実装に好適なチップ型の回路保護素子が完成する。
【0019】このような回路保護素子の製造方法によれ
ば、蓄熱層となる絶縁材の装着の工程が不要となるの
で、材料コストが低減し、工程が短縮されるので、その
製造コストを低減できる。
【0020】尚、上記実施の形態はチップ型の回路保護
素子について説明したが、チップ型以外にも、角板状の
基板にヒューズエレメントを配置した各種の回路保護素
子に適用可能なことは勿論である。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、構
造が簡単で且つ溶断特性が改良された回路保護素子が提
供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の回路保護素子の(a)縦
断面図、(b)平面図である。
【図2】従来の回路保護素子の(a)縦断面図、(b)
平面図である。
【図3】本発明の実施の形態の回路保護素子の製造工程
の前半部を示す左側が平面図であり、右側が断面図であ
る。断面図は左側の平面図のCC線に沿った断面を示
す。
【図4】本発明の実施の形態の回路保護素子の製造工程
の前半部を示す左側が平面図であり、右側が断面図であ
る。断面図は左側の平面図のAA線に沿った断面を示
す。
【符号の説明】
1,11 マイカ系(又はマイカを含有している)セ
ラミック基板、チタン酸アルミニウム基板、もしくはワ
ラストナイト基板 2 Cr/Cuの2層の金属薄膜 3 フォトレジスト膜 4 Cuメッキ膜 5 ガラスコート層 6 裏面の電極 7 オーバコート層 8 下地端面電極 9 電極メッキを施した電極 10 回路保護素子 12 電極 14 ヒューズエレメント 15 保護膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市川 洋 長野県上伊那郡箕輪町大字中箕輪14016 コーア株式会社内 Fターム(参考) 5G502 BA08 BB13 BD02 BD20 JJ01

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 角板状の基板の両側に電極を設け、該電
    極にまたがるようにヒューズエレメントを金属被膜で形
    成し、該金属被膜を保護膜で被覆した回路保護素子にお
    いて、 前記基板としてマイカ系(又はマイカを含有している)
    セラミック基板、チタン酸アルミニウム基板、もしくは
    ワラストナイト基板を用い、前記金属被膜からの熱伝導
    を低減したことを特徴とする回路保護素子。
  2. 【請求項2】 熱伝導率の低いシート状の基板を準備
    し、該基板上の全面にCr/Cuの薄膜を形成し、レジ
    ストの塗布後、フォトリソグラフィによりヒューズエレ
    メント及び電極部分のパターンを形成し、電解Cu鍍金
    により前記パターンに従ってヒューズエレメント及び電
    極部分のCu膜を形成し、該ヒューズエレメント及び電
    極の一部を被覆するようにガラスコート層を設け、更に
    該ガラスコート層を被覆するようにオーバコート層を設
    け、そして、電極部の裏面及び端面に下地金属を形成し
    てから電極メッキを行うことを特徴とする回路保護素子
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記基板としてマイカ系(又はマイカを
    含有している)セラミック基板、チタン酸アルミニウム
    基板、もしくはワラストナイト基板を用いたことを特徴
    とする請求項2記載の回路保護素子の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009019903A1 (ja) * 2007-08-08 2009-02-12 Kamaya Electric Co., Ltd. チップヒューズ及びその製造方法
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JP2013539904A (ja) * 2010-10-14 2013-10-28 エイヴィーエックス コーポレイション 低電流ヒューズ

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