JP2001216882A

JP2001216882A - 回路保護素子

Info

Publication number: JP2001216882A
Application number: JP2000023682A
Authority: JP
Inventors: Michio Fukuoka; 道生福岡; Tsuneo Yanase; 恒夫柳瀬; Hiromi Sakida; 広実崎田; Kenzo Isozaki; 賢蔵磯崎; Seiji Hoshitoku; 聖治星徳
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2001-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】実装性を良好にし若しくは小型化の少なくと
も一方を実現でき、しかも溶断特性のばらつきを抑える
ことができる回路保護素子を提供することを目的として
いる。【課題手段】柱状の基台１１上に導電膜１２を設け、
導電膜１２に溝１３を設けることによって、狭幅部１３
ａを設け、端子部１５，１６と狭幅部１３ａの間に溝１
３ｂ，１３ｃを設けた構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器あるい
は、バッテリー等を搭載したモバイル型電子機器等に用
いられ、特に、ハードディスクドライブ装置，光ディス
ク装置などの記憶装置や、パーソナルコンピュータやモ
バイル型パーソナルコンピュータなどに用いられる回路
保護素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来用いられている回路保護素子は、例
えば特開平５−１２０９８５号公報等に示されているも
のがある。

【０００３】従来の技術のものは、絶縁基板上に一対の
導電部を設け、この一対の導電部にわたってヒューズ部
を設け、このヒューズ部を覆うＪＣＲコート部を設け、
ＪＣＲコート部を覆う樹脂モールト゛部が設けられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の構成では、回路基板上などに回路保護素子を実装する
際には、回路保護素子の実装面が予め決められているの
で方向性が存在することになり、どのような向きにでも
回路基板上に実装できるわけではなかった。従って、バ
ルク実装等には従来の回路保護素子では対応できないと
いう問題点があった。また、従来の回路保護素子では、
外形が大きくなり、回路基板などの小型化が難しかっ
た。

【０００５】本発明は前記従来の課題を解決するもの
で、実装性を良好にし若しくは小型化の少なくとも一方
を実現でき、しかも溶断特性のばらつきを抑えることが
できる回路保護素子を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、柱状の基台上
に導電膜を設け、導電膜に溝を設けることによって、狭
幅部を設け、狭幅部と端子部の間に規制部を設けた。

【０００７】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、柱状の基
台と、前記基台の上に設けられた導電膜と、前記導電膜
に設けられ前記導電膜に狭幅部を形成する溝と、前記基
台の両端に設けられた端子部と、前記端子部と前記狭幅
部との間に位置する前記導電膜の少なくとも一部に設け
られ前記導電膜を非配設とした規制部と、前記端子部と
前記狭幅部の間に前記端子部と前記狭幅部を電気的に接
続する接続部とを備えた事を特徴とする回路保護素子と
したことによって、狭幅部で溶断する際に発生した熱の
拡散を規制部で、低下させることができ、溶断時間等を
短くすることができ、溶断特性を向上させることができ
る。

【０００８】請求項２記載の発明は、導電膜の一部を残
すように規制部を設け、前記導電膜の一部を接続部とし
た事を特徴とする請求項１記載の回路保護素子とするこ
とによって、別途部材を設けることなく導電膜の一部を
接続部として兼用できるので、生産性が向上する。

【０００９】請求項３記載の発明は、全周に渡って規制
部を設け、前記規制部によって分割された導電膜の間に
導電膜とは別部材の接続部を設けた事を特徴とする請求
項１記載の回路保護素子とすることで、確実に端子部と
狭幅部の間を隔離できるので、更に溶断特性を向上させ
ることができる。

【００１０】請求項４記載の発明は、基台が露出するよ
うに導電膜に設けられた溝を規制部とした事を特徴とす
る請求項１〜３いずれか１記載の回路保護素子とするこ
とによって、確実に端子部と狭幅部の間を隔離できるの
で、更に溶断特性を向上させることができる。

【００１１】請求項５記載の発明は、規制部の中に更に
熱伝導率が導電膜よりも低い特性を有する部材を設けた
事を特徴とする請求項１記載の回路保護素子とすること
で、溝内にゴミなどが入ることを防止でき、特性の劣化
を防止できる。

【００１２】請求項６記載の発明は、接続部の幅は、狭
幅部の幅よりも広い事を特徴とする請求項２記載の回路
保護素子とすることで、素子自体の電気抵抗を小さくす
ることができる。

【００１３】請求項７記載の発明は、狭幅部の電気抵抗
よりも接続部の電気抵抗を大きくした事を特徴とする請
求項１記載の回路保護素子とする事で、素子自体の電気
抵抗を小さくすることができる。

【００１４】請求項８記載の発明は、狭幅部と端子部の
最短距離を結ぶ直線上に規制部を設けた事を特徴とする
請求項１記載の回路保護素子とすることで、更に溶断特
性を向上させることができる。

【００１５】請求項９記載の発明は、柱状の基台と、前
記基台の上に設けられた導電膜と、前記導電膜に設けら
れ前記導電膜に狭幅部を形成する溝と、前記基台の両端
に設けられた端子部と、前記端子部と前記狭幅部との間
に位置する前記導電膜の少なくとも一部に設けられ他の
導電膜の膜厚よりも薄くした規制部とを備えた事を特徴
とする回路保護素子とすることで、狭幅部で溶断する際
に発生した熱の拡散を規制部で、低下させることがで
き、溶断時間等を短くすることができ、溶断特性を向上
させることができる。

【００１６】以下、本発明における回路保護素子につい
ての実施の形態について説明する。

【００１７】図１，図２はそれぞれ本発明の一実施の形
態における回路保護素子を示す斜視図及び側面図であ
る。

【００１８】図１において、１１は絶縁材料などをプレ
ス加工，押し出し法等を施して構成されている基台、１
２は基台１１の上に設けられている導電膜で、導電膜１
２は、メッキ法やスパッタリング法等の蒸着法等によっ
て基台１１上に形成される。１３は基台１１及び導電膜
１２に設けられた溝で、溝１３は、レーザ光線等を導電
膜１２に照射することによって形成したり、導電膜１２
に砥石等を当てて機械的に形成されている。１４は基台
１１及び導電膜１２の溝１３を設けた部分に塗布された
保護材、１５，１６はそれぞれ端子電極が形成された端
子部で、端子部１５と端子部１６の間には、溝１３及び
保護材１４が設けられている。なお、図２は、保護材１
４の一部を取り除いた図である。

【００１９】また、１３ａは溝１３の両端部間で形成さ
れた狭幅部で、狭幅部１３ａは導電膜１２の一部であ
る。この狭幅部１３ａの幅または膜厚の少なくとも一方
の設定によって、溶断電流を制御するようにしている。
すなわち、動作としては、例えば５Ａの電流で溶断する
ように構成したい場合には、予め５Ａで狭幅部１３ａが
溶断するように、導電膜１２の材料や膜厚、狭幅部１３
ａの幅、基台１１の材料等を実験等で算出しておき、そ
の構造で回路保護素子を作製する。そして、所定の電流
（例えば５Ａの電流）が流れると、狭幅部１３ａが溶断
して、過電流による回路基板や電子機器等の故障等を防
止している。

【００２０】１３ｂ，１３ｃは狭幅部１３ａと端子部１
５，１６とのそれぞれの間に設けられた溝で、溝１３
ｂ，１３ｃはそれぞれコ字型に形成されている。この溝
１３ｂ，１３ｃを設けることで、狭幅部１３ａに所定以
上の電流が流れ発熱した場合に、熱が端子部方向へ流れ
るのを抑制し、溶断時間などを短くでき、特性のばらつ
きを抑えることができる。すなわち、溝１３ｂ，１３ｃ
を設けることで、比較的熱伝導がよい導電膜１２を切断
できるので、熱の広がりを抑えることができ、溶断時間
などを短くすることができる。

【００２１】また、本実施の形態の回路保護素子は、回
路保護素子の長さＬ１，幅Ｌ２，高さＬ３は以下の通り
となっていることが好ましい。

【００２２】Ｌ１＝０．５〜２．２ｍｍ（好ましくは
０．８〜１．８ｍｍ）Ｌ２＝０．２〜１．３ｍｍ（好ましくは０．４〜０．９
ｍｍ）Ｌ３＝０．２〜１．３ｍｍ（好ましくは０．４〜０．９
ｍｍ）Ｌ１が０．５ｍｍ以下であると、加工が非常に難しくな
り、生産性が向上しない。また、Ｌ１が２．２ｍｍを超
えてしまうと、素子自体が大きくなってしまい、電子回
路等が形成された基板など（以下回路基板等と略す）回
路基板等の小型化ができず、ひいてはその回路基板等を
搭載した電子機器等の小型化を行うことができない。ま
た、Ｌ２，Ｌ３それぞれが０．２ｍｍ以下であると、素
子自体の機械的強度が弱くなりすぎてしまい、実装装置
などで、回路基板等に実装する場合に、素子折れ等が発
生することがある。また、Ｌ２，Ｌ３が１．３ｍｍ以上
となると、素子が大きくなりすぎて、回路基板等の小型
化、ひいては装置の小型化を行うことができない。な
お、Ｌ４（段落ちの深さ）は２０μｍ〜１００μｍ程度
が好ましく、２０μｍ以下であれば、狭幅部１３ａ上に
溶断促進助剤を設け、その上に更に保護材１４を設けた
ときに、保護材１４を薄くしなければならず、その結
果、実装の時などに衝撃などによって、前記溶断促進助
剤が移動し、十分な溶断特性を得ることができないこと
がある。また、Ｌ４が１００μｍを超えると基台の機械
的強度が弱くなり、やはり素子折れ等が発生することが
ある。

【００２３】以上の様に構成された回路保護素子につい
て、以下各部の詳細な説明をする。

【００２４】図３は本発明の一実施の形態における回路
保護素子に用いられる導電膜を形成した基台の断面図、
図４（ａ）（ｂ）はそれぞれ基台の側面図及び底面図で
ある。

【００２５】まず、基台１１の形状について説明する。

【００２６】基台１１は、図３及び図４に示す様に、回
路基板等に実装しやすいように断面が四角形状の中央部
１１ａと中央部１１ａの両端に一体に設けられ、しかも
断面が四角形状の端部１１ｂ，１１ｃによって構成され
ている。なお、端部１１ｂ，１１ｃ及び中央部１１ａは
断面四角形状としたが、五角形状や六角形状などの多角
形状でも良い。中央部１１ａは端部１１ｂ，１１ｃから
段落ちした構成となっている。本実施の形態では、端部
１１ｂ，１１ｃの断面形状を略正四角状とすることによ
って、回路基板等への回路保護素子を装着性を良好にし
た。また、本実施の形態では中央部１１ａに横向きに溝
１３を形成することによって、どのように回路基板等に
実装しても方向性が無いために、取り扱いが容易にな
る。また、中央部１１ａには素子部（溝１３や保護材１
４）が形成されることとなり、端部１１ｂ，１１ｃには
端子部１５，１６が形成される。

【００２７】なお、本実施の形態では、中央部１１ａ及
び端部１１ｂ，１１ｃをともに略正四角形状としたが、
正五角形状等の正多角形状あるいは円形状にしてもよ
い。さらに、本実施の形態では、中央部１１ａと端部１
１ｃ，１１ｂそれぞれの断面形状を正四角形というよう
に同一にしたが、異なっても良い。すなわち、端部１１
ｂ、１１ｃの断面形状を正多角形状とし、中央部１１ａ
の断面形状を他の多角形状としたり、円形状としても良
い。中央部１１ａの断面形状を円形とすることによっ
て、良好に溝１３を形成することができる。

【００２８】さらに、本実施の形態では、中央部１１ａ
を端部１１ｂ，１１ｃより段落ちさせることによって、
保護材１４を塗布した際に、その保護材１４と回路基板
等が接触することなどを防止していたが、特に保護材１
４の厚みや実装される回路基板等の状況（回路基板等の
実装される部分に溝が形成されていたり、回路基板等の
電極部が盛り上がっている等）によって、中央部１１ａ
を段落ちさせなくてもよい。中央部１１ａを端部１１
ｂ，１１ｃから段落ちさせないと、基台１１の構造が簡
単になり、生産性が向上し、さらに中央部１１ａの機械
的強度も向上する。この様に段落ちさせない場合でも、
断面四角形状の四角柱形状としてもよいし、さらに断面
を多角形状とする角柱とすることもできる。

【００２９】また、図４（ａ）に示す様に基台１１の端
部の高さＺ１及びＺ２は下記の条件を満たすことが好ま
しい。

【００３０】｜Ｚ１−Ｚ２｜≦８０μｍ（好ましくは５０μｍ）Ｚ１とＺ２の高さの違いが８０μｍ（好ましくは５０μ
ｍ以下）を超えると、素子を基板に実装し、半田等で回
路基板等に取り付ける場合、半田等の表面張力によって
素子が一方の端部に引っ張られて、素子が立ってしまう
というマンハッタン現象の発生する確率が非常に高くな
る。このマンハッタン現象を図５に示す。図５に示すよ
うに、基板２００の上に回路保護素子を配置し、端子部
１５，１６それぞれと基板２００の間に半田２０１，２
０２が設けられているが、リフローなどによって半田２
０１，２０２を溶かすと、半田２０１，２０２のそれぞ
れの塗布量の違いや、材質が異なることによる融点の違
いによって、溶融した半田２０１，２０２の表面張力が
端子部１５と端子部１６で異なり、その結果、図５に示
すように一方の端子部（図５の場合は端子部１５）を中
心に回転し、回路保護素子が立ち上がってしまう。Ｚ１
とＺ２の高さの違いが８０μｍ（好ましくは５０μｍ以
下）を超えると、素子が傾いた状態で基板２００に配置
されることとなり、素子立ちを促進する。また、マンハ
ッタン現象は特に小型軽量のチップ型の電子部品（チッ
プ型回路保護素子を含む）において顕著に発生し、しか
もこのマンハッタン現象の発生要因の一つとして、端子
部１５，１６の高さの違いによって素子が傾いて基板２
００に配置されることを着目した。この結果、Ｚ１とＺ
２の高さの差を８０μｍ以下（好ましくは５０μｍ以
下）となるように、基台１１を成形などで加工すること
によって、このマンハッタン現象の発生を大幅に抑える
ことができた。Ｚ１とＺ２の高さの差を５０μｍ以下と
することによって、ほぼ、マンハッタン現象の発生を抑
えることができる。

【００３１】次に基台１１の面取りについて説明する。

【００３２】図６は本発明の一実施の形態における回路
保護素子に用いられる基台の斜視図である。図６に示さ
れるように、基台１１の端部１１ｂ，１１ｃそれぞれの
角部１１ｅ，１１ｄには面取りが施されており、その面
取りした角部１１ｅ，１１ｄのそれぞれの曲率半径Ｒ１
及び中央部１１ａの角部１１ｆの曲率半径Ｒ２は以下の
通りに形成されることが好ましい。

【００３３】０．０３＜Ｒ１＜０．１５（ｍｍ）０．０１＜Ｒ２（ｍｍ）Ｒ１が０．０３ｍｍ以下であると、角部１１ｅ，１１ｄ
が尖った形状となっているので、ちょっとした衝撃など
によって角部１１ｅ，１１ｄに欠けなどが生じることが
あり、その欠けによって、特性の劣化等が発生したりす
る。また、Ｒ１が０．１５ｍｍ以上であると、角部１１
ｅ，１１ｄが丸くなりすぎて、前述のマンハッタン現象
を起こしやすくなり、不具合が生じる。更にＲ２が０．
０１ｍｍ以下であると、角部１１ｆにバリなどが発生し
やすく、中央部１１ａ上に形成され、しかも素子の特性
を大きく左右する導電膜１２の厚みが角部１１ｆと平坦
な部分で大きく異なることがあり、素子特性のばらつき
が大きくなる。

【００３４】次に基台１１の構成材料について説明す
る。基台１１の構成材料として下記の特性を満足してお
くことが好ましい。

【００３５】次に基台１１の構成材料について説明す
る。基台１１の構成材料として下記の特性を満足してお
くことが好ましい。

【００３６】体積固有抵抗：１０¹³Ωｍ以上（好ましく
は１０¹⁴Ωｍ以上）熱膨張係数：５×１０^-4／℃以下（好ましくは２×１０
^-5／℃以下）［２０℃〜５００℃における熱膨張係数］曲げ強度：１３００ｋｇ／ｃｍ²以上（好ましくは２０
００ｋｇ／ｃｍ²以上）密度：２〜５ｇ／ｃｍ³（好ましくは３〜４ｇ／ｃｍ³）基台１１の構成材料の体積固有抵抗が１０¹³Ωｍ以下で
あると、多大な電流が流れた場合に基台１１にも所定に
電流が流れ始めるので、回路保護素子としての役割が不
十分となる。

【００３７】また熱膨張係数が５×１０^-4／℃以上であ
ると、基台１１にヒートショック等でクラックなどが入
ることがある。すなわち熱膨張係数が５×１０^-4／℃以
上であると、上述の様に溝１３を形成する際にレーザ光
線や砥石等を用いるので、基台１１が局部的に高温にな
り、基台１１にクラックなどが生じることあるが、上述
の様な熱膨張係数を有することによって、大幅にクラッ
ク等の発生を抑止でき、導電膜１２が劣化を防止し、溶
断特性のばらつきを生じる事を防止できる。

【００３８】曲げ強度が１３００ｋｇ／ｃｍ²以下であ
ると、実装装置で回路基板等に実装する際に素子折れ等
が発生することがある。

【００３９】密度が２ｇ／ｃｍ³以下であると、基台１
１の吸水率が高くなり、基台１１の特性が著しく劣化
し、素子としての特性が悪くなる。また密度が５ｇ／ｃ
ｍ³以上になると、基台の重量が重くなり、実装性など
に問題が発生する。特に密度を上述の範囲内に設定する
と、吸水率も小さく基台１１への水の進入もほとんどな
く、しかも重量も軽くなり、チップマウンタなどで基板
に実装する際にも問題は発生しない。

【００４０】この様に基台１１の体積固有抵抗，熱膨張
係数，曲げ強度，密度を規定することによって、特性の
ばらつきを抑制し、ヒートショック等で基台１１にクラ
ック等が発生することを抑制できるので、不良率を低減
することができ、更には、機械的強度を向上させること
ができるので、実装装置などを用いて回路基板等に実装
できるので、生産性が向上する等の優れた効果を得るこ
とができる。

【００４１】上記の諸特性を得る材料としては、アルミ
ナを主成分とするセラミック材料が挙げられる。しかし
ながら、単にアルミナを主成分とするセラミック材料を
用いても上記諸特性を得ることはできない。すなわち、
上記諸特性は、基台１１を作製する際のプレス圧力や焼
成温度及び添加物によって異なるので、作製条件などを
適宜調整しなければならない。具体的な作製条件とし
て、基台１１の加工時のプレス圧力を２〜５ｔ，焼成温
度を１５００〜１６００℃，焼成時間１〜３時間等の条
件が挙げられる。また、アルミナ材料の具体的な材料と
しては、Ａｌ₂Ｏ₃が９２重量％以上，ＳｉＯ₂が６重量
％以下，ＭｇＯが１．５重量％以下，Ｆｅ₂Ｏ₃が０．１
％以下，Ｎａ₂Ｏが０．３重量％以下等が挙げられる。

【００４２】次に基台１１の表面粗さについて説明す
る。なお、以下の説明で出てくる表面粗さとは、全て中
心線平均粗さを意味するものであり、導電膜１２の説明
等に出てくる粗さも中心線平均粗さである。

【００４３】基台１１の表面粗さは０．１５〜１．０μ
ｍ程度、好ましくは０．２〜０．８μｍ程度がよい。図
７は本発明の一実施の形態における回路保護素子に用い
られる基台１１の表面粗さと剥がれ発生率を示したグラ
フである。図７は下記に示すような実験の結果である。
基台１１及び導電膜１２はそれぞれアルミナ，銅で構成
し、基台１１の表面粗さをいろいろ変えたサンプルを作
製し、その各サンプルの上に同じ条件で導電膜１２を形
成した。それぞれのサンプルに超音波洗浄を行い、その
後に導電膜１２の表面を観察して、導電膜１２の剥がれ
の有無を測定した。基台１１の表面粗さは、表面粗さ測
定器（東京精密サーフコム社製５７４Ａ）を用いて、
先端Ｒが５μｍのものを用いた。この結果から判るよう
に平均表面粗さが０．１５μｍ以下であると、基台１１
の上に形成された導電膜１２の剥がれの発生率が５％程
度であり、良好な基台１１と導電膜１２の接合強度を得
ることができる。更に、表面粗さが０．２μｍ以上であ
れば導電膜１２の剥がれがほとんど発生していないの
で、できれば、基台１１の表面粗さは０．２μｍ以上が
好ましい。導電膜１２の剥がれは、素子の特性劣化の大
きな要因となるので、歩留まり等の面から発生率は５％
以下が好ましい。

【００４４】また、表面粗さは、端部１１ｂ，１１ｃと
中央部１１ａでは、平均表面粗さを異ならせた方が好ま
しい。すなわち、平均表面粗さ０．１５〜０．５μｍの
範囲内で端部１１ｂ，１１ｃの平均表面粗さを中央部１
１ａの平均表面粗さよりも小さくすることが好ましい。
端部１１ｂ，１１ｃは導電膜１２を積層することによっ
て上述の様に端子部１５，１６が構成されるので、端部
１１ｂ，１１ｃの表面粗さを中央部１１ａより小さくす
ることによって、端部１１ｂ，１１ｃ上に形成される導
電膜１２の表面粗さを小さくできるので、回路基板等の
電極との密着性を向上させることができ、確実な回路基
板等と回路保護素子の接合をおこなうことができる。ま
た、中央部１１ａには導電膜１２を積層し溝１３を形成
するので、溝１３をレーザ等で形成する際に導電膜１２
が基台１１からはがれ落ちないように導電膜１２と基台
１１の密着強度を向上させなければないので、端部１１
ｂ，１１ｃよりも中央部１１ａの表面粗さを大きくした
方が好ましい。特にレーザで溝１３を形成する場合、レ
ーザが照射された部分は他の部分よりも急激に温度が上
昇し、ヒートショック等で導電膜１２が剥がれることが
ある。従って、レーザで溝１３を形成する場合には導電
膜１２と基台１１の接合密度を他の部分よりも向上させ
ることが必要である。

【００４５】この様に中央部１１ａと端部１１ｂ，１１
ｃとの表面粗さを異ならせることによって、回路基板等
との密着性及び溝１３の加工の際の導電膜１２のはがれ
を防止することができる。

【００４６】なお、本実施の形態では、導電膜１２と基
台１１の接合強度を基台１１の表面粗さを調整すること
によって、向上させたが、例えば、基台１１と導電膜１
２の間にＣｒ単体またはＣｒと他の金属の合金の少なく
とも一方で構成された中間層を設けることによって、表
面粗さを調整せずとも導電膜１２と基台１１の密着強度
を向上させることができる。もちろん基台１１の表面粗
さを調整し、その上その基台１１の上に中間層及び導電
膜１２を積層する場合では、より強力な導電膜１２と基
台１１の密着強度を得ることができる。

【００４７】また、狭幅部１３ａを設ける部分と基台１
１の他の部分の充填密度は、他の部分の方が低くなるよ
うに形成することが好ましい。すなわち、充填密度を低
くすることによって、熱の拡散を防止できるので、狭幅
部１３ａで発生した熱を外部に伝わりにくくでき、溶断
特性を向上させることが出来る。例えば、狭幅部１３ａ
を基台１１の中央部に設けた場合、基台１１の両端部の
充填密度を中央部よりも低くすることで、熱の拡散を防
止できる。

【００４８】次に導電膜１２について説明する。

【００４９】以下具体的に導電膜１２について説明す
る。

【００５０】導電膜１２の構成材料としては、銅，銀，
金，ニッケルなどの導電材料が挙げられる。この銅，
銀，金，ニッケル等の材料には、耐候性等を向上させた
めに所定の元素を添加してもよい。また、導電材料と非
金属材料等の合金を用いてもよい。構成材料としてコス
ト面や耐食性の面及び作り易さの面から銅及びその合金
がよく用いられる。導電膜１２の材料として、銅等を用
いる場合には、まず、基台１１上に無電解メッキによっ
て下地膜を形成し、その下地膜の上に電解メッキにて所
定の銅膜を形成して導電膜１２が形成される。更に、合
金等で導電膜１２を形成する場合には、スパッタリング
法や蒸着法で構成することが好ましい。また、構成材料
に銅及びその合金を用いた場合導電膜１２の形成厚みは
０．４μｍ〜１５μｍとすることが好ましい。

【００５１】導電膜１２は単層で構成してもよいが、多
層構造としてもよい。すなわち、構成材料の異なる導電
膜を複数積層して構成しても良い。例えば、基台１１の
上に先ず銅膜を形成し、その上に耐候性の良い金属膜
（ニッケル等）を積層する事によって、やや耐候性に問
題がある銅の腐食を防止することができる。具体的には
基台１１の上に銅又はニッケルの少なくとも一方を形成
し、その上に銀等を積層し、さらに好ましくはその銀等
の上に錫を積層する事などが挙げられる。

【００５２】導電膜１２の形成方法としては、メッキ法
（電解メッキ法や無電解メッキ法など），スパッタリン
グ法，蒸着法等が挙げられる。この形成方法の中でも、
量産性がよく、しかも膜厚のばらつきが小さなメッキ法
がよく用いられる。

【００５３】導電膜１２の表面粗さは１μｍ以下が好ま
しく、更に好ましくは０．２μｍ以下が好ましい。導電
膜１２の表面粗さが１μｍを超えると、導電膜１２に膜
厚のばらつきが生じ溶断特性にばらつきを生じる。

【００５４】なお、本実施の形態でいう導電膜１２に
は、酸化ルテニウム等の抵抗膜をも含む。

【００５５】次に保護材１４について説明する。

【００５６】保護材１４としては、耐候性に優れた有機
材料、例えばエポキシ樹脂などの絶縁性を示す材料が用
いられる。また、保護材１４としては、溝１３の状況等
が観測できるような透明度を有する事が好ましい。更に
保護材１４には透明度を有したまま、所定の色を有する
ことが好ましい。保護材１４に赤，青，緑などの、導電
膜１２や端子部１５，１６等と異なる色を着色する事に
よって、素子各部の区別をする事ができ、素子各部の検
査などが容易に行える。また、素子の大きさ、特性、品
番等の違いで保護材１４の色を変えることによって、特
性や品番等の異なる素子を誤った部分に取り付けるなど
のミスを低減させることができる。

【００５７】また、保護材１４は、図８に示すように溝
１３の角部１３ａと保護材１４の表面までの長さＺ１が
５μｍ以上となるように塗布することが好ましい。Ｚ１
が５μｍより小さいと特性劣化や放電などが発生し易く
なり素子の特性が大幅に劣化することが考えられる。ま
た、溝１３の角部１３ａは特に放電などが発生しやすい
部分であり、この角部１３ａ上に厚さ５μｍ以上の保護
材１４が形成されることが非常に好ましい。また、保護
材１４を形成した後に再びメッキを施して電極膜等を形
成することがあるが、角部１３ａ上に５μｍ以上の保護
材１４が形成されていないと、電極膜等が付着すると不
具合が生じる保護材１４上に電極膜等が形成されること
になり、特性の劣化が生じる。

【００５８】次に端子部１５，１６について説明する。

【００５９】端子部１５，１６は、導電膜１２のみでも
十分に機能するが、様々な環境条件等に順応させるため
に、多層構造とすることが好ましい。

【００６０】図９は本発明の一実施の形態における回路
保護素子の端子部の断面図である。図９において、基台
１１の端部１１ｂの上に導電膜１２が形成されており、
しかも導電膜１２の上には耐候性を有するニッケル，チ
タン等の材料で構成される保護層３００が形成されてお
り、更に保護層３００の上には半田、鉛フリー半田等で
構成された接合層３０１が形成されている。保護層３０
０は接合層と導電膜１２の接合強度を向上させるととも
に、導電膜の耐候性を向上させることができる。本実施
の形態では、保護層３００の構成材料として、ニッケル
かニッケル合金の少なくとも一方とし、接合層３０１の
構成材料としては半田或いは鉛フリー半田を用いた。保
護層３００（ニッケル）の厚みは２〜７μｍが好まし
く、２μｍを下回ると耐候性が悪くなり、７μｍを上回
ると保護層３００（ニッケル）自体の電気抵抗が高くな
り、素子特性が大きく劣化する。また、接合層３０１
（半田）の厚みは５μｍ〜１０μｍ程度が好ましく、５
μｍを下回ると半田食われ現象が発生して素子と回路基
板等との良好な接合が期待できず、１０μｍを上回ると
マンハッタン現象が発生し易くなり、実装性が非常に悪
くなる。

【００６１】以上の様に構成された回路保護素子は、特
性劣化が無く、しかも，実装性及び生産性が非常によ
い。

【００６２】次に、溝１３ｂ，１３ｃについて説明す
る。

【００６３】溝１３ｂは狭幅部１３ａと端子部１６の間
に設けられており、更に、溝１３ｃは狭幅部１３ａと端
子部１５の間に設けられている。

【００６４】溝１３ｂ，１３ｃはそれぞれ周回状には形
成されておらず、図１に示す面１００及びその面１００
と隣り合う面１０１及び１０３に渡って形成されてい
る。なお、面１００の反対側の面となる面１０２には溝
１３ｂ，１３ｃは形成されていない。すなわち、面１０
２に形成されている導電膜１２は狭幅部１３ａと端子部
１５，１６との電気的な接続部となっている。

【００６５】この様に、溝１３ｂ，１３ｃを設けること
で、比較的熱伝導がよい導電膜１２を非配置とすること
で、狭幅部１３ａで発生した熱が端子部１５，１６に拡
散していくのを防止することができ、ひいては、回路保
護素子を回路基板に実装した場合には、端子部１５，１
６から更に回路基板などへの熱拡散を低下させる事がで
きるので、溶断時間を短くすることができる。

【００６６】また、溝１３ｂの先端間で挟まれた導電膜
１２の幅及び溝１３ｃの先端間で挟まれた導電膜の幅
（図１では、面１０２には溝１３ｂ，１３ｃが形成され
ていないので、面１０２の幅分の導電膜１２が存在して
いる）は、狭幅部１３ａよりも広くすることが好まし
く、この様な構成によって、電気抵抗が大きくなるのを
防止できる。更に広い概念で考えると、端子部１５，１
６と狭幅部１３ａを接続する溝１３ｂの先端で規制され
た導電膜１２及び溝１３ｃの先端で規制された導電膜１
２それぞれの電気抵抗を狭幅部１３ａの電気抵抗を大き
くすることが好ましい。本実施の形態では、導電膜１２
を端子部１５，１６と狭幅部１３ａを電気的に接続する
接続部は同一の材料であるので、電流が流れる面積を広
くする事が重要であるので、導電膜１２の膜厚を一定と
すると、溝１３ｂ，１３ｃで導電膜１２の幅を規制する
ことで、容易に実現可能である。

【００６７】また、本実施の形態では、溝１３ｂ，１３
ｃをそれぞれ面１００，１０１，１０３に渡って設けた
が、必ずしも、この様な形態ではなく、一面にのみ（例
えば面１００のみ）に溝１３ｂ，１３ｃを設けたり、或
いは二面（例えば、面１０１と面１０１）に設けたりし
ても良い。すなわち、端子部１５，１６と狭幅部１３ａ
との間に位置する導電膜１２に導電膜１２の非配置部を
設けることで、狭幅部１３ａから発生した熱を端子部１
５，１６の方へ拡散しないように構成されている。

【００６８】特に図１で示すように狭幅部１３ａが設け
られた面１００とその面１００に隣接する面１０２，１
０３に渡って設けることが好ましい。

【００６９】また、少なくとも狭幅部１３ａが設けられ
た面１００上に溝１３ｂ，１３ｃを形成することが好ま
しい。すなわち、狭幅部１３ａと端子部１５，１６の最
短距離は面１００において存在するので、面１００に溝
１３ｂ，１３ｃを設けることで、狭幅部１３ａで発生し
た熱の拡散を低下させることができ、溶断時間を短くす
ることができる。

【００７０】本実施の形態では、溝１３ｂ，１３ｃは図
３に示すように、基台１１に達するまで設けたが、図１
０に示すようにエッチングなどによって、導電膜１２の
みを選択的に取り除き、基台１１には溝１３ｂ，１３ｃ
を形成しない様な構成でも良いし、あるいは、図１１に
示すように、導電膜１２を完全に切断せず、導電膜１２
の膜厚が他の部分より（特に好ましくは狭幅部１３ａが
設けられた部分の導電膜の膜厚）よりも薄くなるように
溝１３ｂ，１３ｃを設けても良い。溝１３ｂ，１３ｃの
形成によって、導電膜１２の一部分の膜厚を薄くでき、
それによって、熱の伝熱面積を小さくすることができる
ので、狭幅部１３ａで発生した熱の拡散を低下でき、し
かもこの様な構成によって、全周に渡って（図１では、
面１００，１０１，１０２，１０３の全て）溝１３ｂ，
１３ｃを設けることができ、熱の拡散を更に低下させる
ことができる。また、この時狭幅部１３ａと端子部１
５，１６との接続部は、溝１３ｂ，１３ｃの底面に残っ
た導電膜１２となる。

【００７１】更に他の実施の形態として、図１２に示す
ように、溝１３ｂ，１３ｃを周回状に形成して、導電膜
１２を狭幅部１３ａ側と端子部１５，１６側に分割した
場合、狭幅部１３ａでの熱の拡散は最も抑えられるが、
この場合、端子部１５，１６と狭幅部１３ａ間の電気的
な接続は、図１２に示すように、導電部材１１０，１１
１を各導電部材間に設けることで、達成できる。導電部
材１１０，１１１としては、導電ペースト、半田，或い
は棒状，線状，シート状，板状の導電体を導電性材料で
接合したものなどが用いられる。この時、できれば、導
電部材１１０，１１１は狭幅部１３から離れた位置に設
けることが好ましく、図１２に示す実施の形態では、狭
幅部１３ａが設けられた面１００とは異なる面１０２に
設けた。この様な構成を取ることで、導電部材１１０，
１１１を介して伝わる熱を更に抑えることができる。特
に好ましくは、狭幅部１３ａが設けられた面１００の反
対側である面１０２に設ける事が好ましい。なお、図１
２に示す実施の形態では、導電膜１２を分割するよう
に、溝１３ｂ，１３ｃを設けたが、一部導電膜１２が接
続しているように溝１３ｂ，１３ｃを形成し（この場合
は、導電膜１２の接続部の電気抵抗が非常に高くな
る）、導電部材１１０，１１１を設けることで、電気抵
抗の増加を防止できる。

【００７２】また、溝１３ｂ，１３ｃを設けることによ
って、その溝の中に異物が進入したりなどして、所定の
特性が得られない場合には、溝１３ｂ，１３ｃの中に、
導電膜１２よりも伝熱率が低い材料を埋め込むことが好
ましい。具体的材料としては、レジストなどの有機材料
や、合金材料などが好適に用いられる。

【００７３】以上の様に、溝１３ｂ，１３ｃを設けるこ
とで、狭幅部１３ａから発生した熱を端子部１５，１６
の方に流れるのを抑制できるので、溶断時間を短くでき
るが、他の効果として、溝１３ｂ，１３ｃを設けること
で、実装面における素子の抵抗の変化をも小さくするこ
とができる。すなわち、溝１３ｂ，１３ｃで規制された
導電膜１２（接続部）及び導電部材１１０，１１１で、
端子部１５，１６と狭幅部１３ａ間の電流の流れる通路
を規制することで、素子の抵抗値のばらつきを小さくす
るという効果を得ることができる。

【００７４】なお、本実施の形態では、規制部として溝
１３ｂ，１３ｃの２つの溝部を設けたが、少なくとも一
方でも、熱の拡散を低下させることができる。

【００７５】また、本実施の形態では規制部として、溝
１３ｂ，１３ｃのように、溝状のものを規制部とした
が、図１３の様に、方形状の導電膜１２の非配設部２０
０等を設ける構成としても良い。なお、方形状の非配設
部２００ではなく、円形状あるいは楕円形状の非配設部
でも良い。

【００７６】更に、狭幅部１３ａを構成する溝１３と規
制部となる溝１３ｂ，１３ｃとの間隔は、図１に示すよ
うに、狭幅部１３ａの間隔をＷ１、溝１３と溝１３ｂ，
１３ｃとの間隔をＷ２とした場合に、Ｗ２÷Ｗ１は１．
１５以上となるように構成することで、電気抵抗を大き
くせず、安定的な特性を得ることができる。

【００７７】確実な溶断特性を得るために狭幅部１３ａ
上に溶断促進助剤を設ける事が好ましい。すなわち狭幅
部１３ａ単独でも十分な溶断特性を有するものの、確実
にしかも溶断する時間のばらつき等を小さくするにはこ
の溶断促進助剤を狭幅部１３ａの上かもしくは狭幅部１
３ａの極近傍に設けることが好ましい。更に溶断促進錠
剤は狭幅部１３ａの部分のみに設けたり、基台１１を周
回する様に溶断促進錠剤を塗布することによって、ポイ
ント的に塗布するよりも精度が悪く塗布しても確実に狭
幅部１３ａ上に溶断促進助剤を設けることができる。ま
た、溶断促進助剤は狭幅部１３ａを構成する溝１３中に
も設けることによって狭幅部１３ａの上面及び側面も溶
断促進助剤が接触する構成となるので、確実に溶断特性
を得ることが出来る。なお、溶断促進助剤を設けた場合
の膜構成は基台１１、導電膜１２（狭幅部１３ａ）溶断
促進助剤、保護材１４というような順番の構成になる。

【００７８】溶断促進助剤としては、例えば、鉛などが
入った低融点ガラス等が用いられる。

【００７９】以上の様に構成された回路保護素子につい
て、以下その製造方法について説明する。

【００８０】まず、アルミナ等の絶縁材料をプレス成形
や押し出し法によって、基台１１を作製する。次にその
基台１１全体にメッキ法やスパッタリング法などによっ
て導電膜１２を形成する。次に導電膜１２を形成した基
台１１にスパイラル状の溝１３，１３ｂ，１３ｃを形成
する。溝１３，１３ｂ，１３ｃはレーザ加工や切削加工
によって作製される。レーザ加工は、非常に生産性が良
いので、以下レーザ加工について説明する。

【００８１】レーザは、ＹＡＧレーザ，エキシマレー
ザ，炭酸ガスレーザなどを用いることができ、レーザ光
をレンズなどで絞り込むことによって、基台１１の中央
部１１ａに照射する。更に、溝１３の深さ等は、レーザ
のパワーを調整し、溝１３の幅等は、レーザ光を絞り込
む際のレンズを交換することによって行える。また、導
電膜１２の構成材料等によって、レーザの吸収率が異な
るので、レーザの種類（レーザの波長）は、導電膜１２
の構成材料によって、適宜選択することが好ましい。な
お、本実施の形態では、溝加工にレーザを用いたが、電
子ビーム等の粒子ビームも用いることができる。すなわ
ち、溝加工には高エネルギービームが用いられる。

【００８２】この様にレーザによって、溝１３を形成す
ることによって、狭幅部１３ａを作製する。なお、導電
部材１１０，１１１を設ける場合には、この時点で導電
部材１１０，１１１を導電膜１２間に設ける。

【００８３】次に溝１３及び溝１３ｂ，１３ｃを形成し
た部分（中央部１１ａ）に保護材１４を塗布し、乾燥さ
せる。溶断促進助剤を設ける場合には、保護材１４を設
ける前に狭幅部１３ａ上に溶断促進助剤を設ける。

【００８４】この時点でも、製品は完成するが、特に端
子部１５，１６にニッケル層や半田層を積層して、耐候
性や接合性を向上させることもある。ニッケル層や半田
層は、メッキ法等によって保護材１４を形成した半完成
品に形成する。

【００８５】

【発明の効果】本発明は、柱状の基台上に導電膜を設
け、導電膜に溝を設けることによって、狭幅部を設け、
狭幅部と端子部の間に規制部を設けたことによって、狭
幅部で溶断する際に発生した熱の拡散を規制部で、低下
させることができ、溶断時間等を短くすることができ、
溶断特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における回路保護素子を
示す斜視図

【図２】本発明の一実施の形態における回路保護素子を
示す側面図

【図３】本発明の一実施の形態における回路保護素子に
用いられる導電膜を形成した基台の断面図

【図４】本発明の一実施の形態における回路保護素子に
用いられる基台を示す図

【図５】マンハッタン現象を示す側面図

【図６】本発明の一実施の形態における回路保護素子に
用いられる基台の斜視図

【図７】本発明の一実施の形態における回路保護素子に
用いられる基台の表面粗さと剥がれ発生率を示したグラ
フ

【図８】本発明の一実施の形態における回路保護素子の
保護材を設けた部分の側面図

【図９】本発明の一実施の形態における回路保護素子の
端子部の断面図

【図１０】本発明の他の実施の形態における回路保護素
子を示す斜視図

【図１１】本発明の他の実施の形態における回路保護素
子を示す側面図

【図１２】本発明の他の実施の形態における回路保護素
子を示す斜視図

【図１３】本発明の他の実施の形態における回路保護素
子を示す斜視図

【符号の説明】

１１基台１１ａ中央部１１ｂ，１１ｃ端部１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ角部１２導電膜１３溝１３ａ狭幅部１３ｂ，１３ｃ溝１４保護材１５，１６端子部５０，５１段部１００溶断促進助剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者崎田広実大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者磯崎賢蔵大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者星徳聖治大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5G502 AA01 AA20 BA08 BB06 BB07 CC04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】柱状の基台と、前記基台の上に設けられた
導電膜と、前記導電膜に設けられ前記導電膜に狭幅部を
形成する溝と、前記基台の両端に設けられた端子部と、
前記端子部と前記狭幅部との間に位置する前記導電膜の
少なくとも一部に設けられ前記導電膜を非配設とした規
制部と、前記端子部と前記狭幅部の間に前記端子部と前
記狭幅部を電気的に接続する接続部とを備えた事を特徴
とする回路保護素子。
【請求項２】導電膜の一部を残すように規制部を設け、
前記導電膜の一部を接続部とした事を特徴とする請求項
１記載の回路保護素子。
【請求項３】全周に渡って規制部を設け、前記規制部に
よって分割された導電膜の間に導電膜とは別部材の接続
部を設けた事を特徴とする請求項１記載の回路保護素
子。
【請求項４】基台が露出するように導電膜に設けられた
溝を規制部とした事を特徴とする請求項１〜３いずれか
１記載の回路保護素子。
【請求項５】規制部の中に更に熱伝導率が導電膜よりも
低い特性を有する部材を設けた事を特徴とする請求項１
記載の回路保護素子。
【請求項６】接続部の幅は、狭幅部の幅よりも広い事を
特徴とする請求項２記載の回路保護素子。
【請求項７】狭幅部の電気抵抗よりも接続部の電気抵抗
を大きくした事を特徴とする請求項１記載の回路保護素
子。
【請求項８】狭幅部と端子部の最短距離を結ぶ直線上に
規制部を設けた事を特徴とする請求項１記載の回路保護
素子。
【請求項９】柱状の基台と、前記基台の上に設けられた
導電膜と、前記導電膜に設けられ前記導電膜に狭幅部を
形成する溝と、前記基台の両端に設けられた端子部と、
前記端子部と前記狭幅部との間に位置する前記導電膜の
少なくとも一部に設けられ他の導電膜の膜厚よりも薄く
した規制部とを備えた事を特徴とする回路保護素子。