JP2004319195A

JP2004319195A - チップ型ヒューズ

Info

Publication number: JP2004319195A
Application number: JP2003109873A
Authority: JP
Inventors: Daizo Oda; 大造小田; Hisashi Usui; 久薄井
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2003-04-15
Filing date: 2003-04-15
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】過電流印加時におけるヒューズエレメントの速断性を向上させるとともに、製造段階におけるヒューズエレメントの特性の変化を抑制することができるチップ型ヒューズを提供する。
【解決手段】絶縁性基板と、絶縁性基板の上面に設けられた下地ガラス層と、下地ガラス層の上面に設けられた第１ヒューズエレメントと、第１ヒューズエレメントの両端に設けられた表電極と、第１ヒューズエレメント上に設けられ、第１ヒューズエレメントよりも融点が低い第２ヒューズエレメントと、第２ヒューズエレメントを被覆したシリコーンゴムからなる保護層と、を備えたチップ型ヒューズ。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過電流の流入による電子回路の破壊を防止するために、過電流による負荷が加わったときにエレメントが溶断するように構成されたチップ型ヒューズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術をチップ型ヒューズ抵抗器を例に説明すると、絶縁性基体と、該絶縁性基体上に積層した下地ガラス層と、該下地ガラス層上に配設した抵抗体と、該抵抗体に少なくとも一部が積層した一対の表電極と、上記抵抗体を被覆した保護層と、上記一対の表電極の各々に少なくとも一部が積層した端面電極と、上記表電極及び端面電極を被覆しためっき層と、からなるチップ型ヒューズ抵抗器が知られている。
【０００３】
このようなチップ型ヒューズ抵抗器においては、抵抗体を被覆した保護層を、上記の下地ガラス層を形成するガラスの軟化点よりも低い軟化点のガラスを用いて形成することで、溶断特性の速動性の向上、溶断時の発煙の抑制、確実な溶断を図る技術が知られている（特許文献１）。
【０００４】
また、ヒュージブルリンクの中央部分にすずのスポットを形成する技術が知られており、このような構成とした場合は、電流過負荷状態においてスポットが溶けて合金化するため、ヒュージブルリンクの溶解温度が低下し、溶断特性が向上するものである。（特許文献２）
【０００５】
【特許文献１】
特許２６０８０３１号公報
【特許文献２】
特許３１６０２９４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
１．特許文献１においては、下地ガラス層を形成するガラスの軟化点よりも低い軟化点のガラスを用いて保護ガラス層を形成することにより、溶断特性の速動性の向上等を図っているものの、抵抗体材料は保護ガラス層を形成する際の焼成温度に耐え得るものとする必要がある。このためヒューズエレメントとして用いられる材料は限定され、得られる特性もまた限定されることとなる。
【０００７】
２．特許文献２に記載の技術は、スポットに用いる材料をヒュージブルリンクに用いる材料よりも低融点の金属とする必要があるが、チップ型ヒューズを製造する際の焼成工程等において、スポットに用いる材料が溶融してヒュージブルリンクと合金化し、完成品において予定した溶断特性とは異なるものになってしまう可能性がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、効率良く量産可能で、高い溶断特性を得ることができるチップ型ヒューズを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、絶縁性基板と、絶縁性基板の上面に設けられた下地ガラス層と、下地ガラス層の上面に設けられた第１ヒューズエレメントと、第１ヒューズエレメントの両端に設けられた表電極と、第１ヒューズエレメント上に設けられ、第１ヒューズエレメントよりも融点が低い第２ヒューズエレメントと、第２ヒューズエレメントを被覆したシリコーンゴムからなる保護層と、を備えたチップ型ヒューズである。
【００１０】
本発明は、前記第１ヒューズエレメントを、金又は銀を主成分とする金属膜としたチップ型ヒューズである。本発明は、前記第２ヒューズエレメントを、アルミニウム、亜鉛、ビスマス、錫、金、銀、銅、又はこれらから選択された合金からなる金属膜としたチップ型ヒューズである。本発明は、前記第１ヒューズエレメントを厚膜形成したチップ型ヒューズである。本発明は、前記第１ヒューズエレメントの幅よりも前記第２ヒューズエレメントの幅を広くしたチップ型ヒューズである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るチップ型ヒューズの断面図（図３（ｄ）Ａ−Ａ断面図）である。アルミナ等の絶縁性基板１の上面に下地ガラス層５が形成されている。下地ガラス層５の上面には、第１ヒューズエレメント６が形成されている。第１ヒューズエレメント６は、金又は銀からなる金属膜である。第１ヒューズエレメント６の両端には電極４ａ，４ｂが形成されている。電極４ａ，４ｂは、銀−パラジウムからなる金属膜である。第１ヒューズエレメント６の略中央部の上面には、第２ヒューズエレメント７が形成されている。第２ヒューズエレメント７は、アルミニウム、亜鉛、ビスマス、錫、金、銀、銅、又はこれらの合金からなる金属膜であり、第１ヒューズエレメント６と比べて、高比抵抗低融点の金属である。過電流が印加された場合は第２ヒューズエレメント７の形成箇所が溶断の主要部となる。
【００１２】
第２ヒューズエレメント７の上面には、第２ヒューズエレメント７全体を被覆するようにシリコーンゴムによる第１保護膜１１が形成されている。更に、第１保護膜１１、第１ヒューズエレメントの露出部及び電極４ａ，４ｂの一部を被覆するように、エポキシ系樹脂による第２保護膜１２が形成されている。絶縁性基板１の両端面には、それぞれ電極４ａ，４ｂの一部と接するようにスパッタリングにより端面電極８が形成されている。電極４ａ，４ｂの露出部及び端面電極８の表面にはニッケル−錫からなるめっき層９が施されている。なお、絶縁性基板１を挟んで表面電極４と略同じ位置に裏面電極を設けてもよい。
【００１３】
以上のチップ型ヒューズの構成により、第１ヒューズエレメント６に過電流が印加された場合は、温度上昇に伴って第２ヒューズエレメント７が溶融し、第１ヒューズエレメント６と合金化する。これによって過電流印加前の状態とは異なる溶断性が得られ、速断性が向上する。更に、導電物質が含まれていないシリコーンゴムを第１保護膜１１に使用したため、溶断した後のヒューズエレメント間が、再び導通してしまうことがない。また、ヒューズエレメントの溶断時の発煙も抑制され、優れた溶断特性が発揮される。
【００１４】
次に、図２及び図３を参照して、本発明に係るチップ型ヒューズの製造工程を説明する。図２（ａ）は、アルミナを主成分とし、多数のチップを一括して形成することができる大判の多数個取り基板１５の一部である。多数個取り基板１５には、格子状に分割溝２が形成されている。後の工程において分割溝２に沿って多数個取り基板１５を分割することによって、チップ単体の絶縁性基板１になる。分割溝２の形成は、分割溝２に対応する凸条パターンが形成された金型を焼成前のシートに押圧して、これを焼成して多数個取り基板１５を形成してもよいし、焼成後の基板にレーザーや円形刃などを用いて形成してもよい。
【００１５】
次に、図２（ｂ）に示すように、多数個取り基板１５の表面に下地ガラス層５を形成する。下地ガラス層５は、ガラスペーストを多数個取り基板１５の表面にスクリーン印刷し、９５０℃で焼成したものである。スクリーン印刷のほかスピンコートで形成してもよい。下地ガラス層１５を形成すると熱伝導が良くなりヒューズエレメントの溶断特性が安定する。
【００１６】
次に、図２（ｃ）に示すように、第１ヒューズエレメント６を形成する。第１ヒューズエレメント６は、銀系のペーストをスクリーン印刷し、８５０℃で焼成して形成される。第１ヒューズエレメント６は、分割溝２によって区画された各チップ単体の領域毎に、その略中央部分にそれぞれ細長形状で形成する。特に本例では第１ヒューズエレメント６を厚膜印刷により形成したため、薄膜による形成に比べて工程が簡易であり量産性において有利である。第１ヒューズエレメント６は、レーザーによるＬカット等により幅の調整をしてもよく、また、印刷精度を高めヒューズエレメントの幅が一定の範囲になるようにして、レーザーによる幅調整を不要としてもよい。溶断特性の安定化を図るためには後者が望ましい。
【００１７】
次に、図２（ｄ）に示すように、表面電極４を形成する。表面電極４は、銀−パラジウム系のペーストを、第１ヒューズエレメント６のそれぞれの両端に重なるように、帯状にスクリーン印刷し、８５０℃で焼成して形成される。帯状に印刷する以外に、各第１ヒューズエレメント６毎に一対の表電極４となるように、即ち、予め分割溝２によって区画された各チップ単体の領域毎に印刷されるようにしてもよい。また、多数個取り基板１の裏面側にも、表面電極４と同様に裏面電極を形成してもよい。
【００１８】
次に、図３（ａ）に示すように、第１ヒューズエレメント６に重なるように第２ヒューズエレメント７を形成する。第２ヒューズエレメント７は、錫系のペーストをスクリーン印刷し、第１ヒューズエレメント６と合金化しないように１５０℃で加熱硬化させたものである。ここで形成される第２ヒューズエレメント７は融点が２２０℃から２３０℃である。第２ヒューズエレメント７の印刷形状は、第１ヒューズエレメントの幅よりも広い印刷幅とすることが好ましい。特に本例のように、厚膜印刷により第２ヒューズエレメント７を形成した場合は、印刷のずれ、即ち、第１ヒューズエレメント６と第２ヒューズエレメント７の重なり具合によって特性にばらつきが生じる恐れがある。従って多少の印刷ずれが生じても、第１ヒューズエレメント６の全幅を覆うに足りる幅で第２ヒューズエレメントを印刷することによって、特性を安定化させることができる。なお、第２ヒューズエレメント７の形成は、スパッタリングや蒸着などの方法を用いてもよい。また、第２ヒューズエレメント７の材料としては、錫の他、アルミニウム、亜鉛、ビスマス、金、銀、銅、又はこれらから選択された金属の合金を用いることができ、過電流印加時に第１ヒューズエレメント６と合金化して溶断を促進するように作用する材料を適宜選択する。
【００１９】
次に、図３（ｂ）に示すように、第２ヒューズエレメント７の表面を被覆する第１保護層１１を形成する。第１保護層１１は、シリコーンゴムからなるペーストを、第１ヒューズエレメント６の露出部分及び第２ヒューズエレメント７を個々に被覆するように、スクリーン印刷した後、１５０℃で加熱硬化させたものである。仮に、第１保護層をガラスペーストで形成した場合は、焼成温度が高いため、第１ヒューズエレメント６と第２ヒューズエレメント７とが合金化してしまい、当初期待した特性とは異なるものとなってしまう。シリコーンゴムの場合は、第２ヒューズエレメント７の融点よりも低い温度で硬化させることができるため、第１ヒューズエレメント６と第２ヒューズエレメント７とが合金化する恐れがない。また、シリコーンゴムには溶断後においてヒューズエレメント間を導通させる導電成分が含まれておらず好適である。
【００２０】
更に、第１保護膜１１の表面及び表面電極４の一部を覆うように第２保護膜１２を形成する。第２保護膜はエポキシ系樹脂からなるペーストをスクリーン印刷し、１５０℃で加熱硬化させたものである。次に、多数個取り基板１５を、図３（ｂ）において点線で示す上下方向の分割溝２ａに沿って１次分割する。
【００２１】
図３（ｃ）は１次分割された後の、短冊状基板１６の一部である。短冊状基板１６の両端面にはスパッタリングによりニッケル−クロム系金属を析出させ、端面電極８を形成する。端面電極８は表面電極４の一部と接続するように形成されている。また、裏面電極が形成されている場合には、表面電極と裏面電極とを導通させるように端面電極８が形成される。端面電極８は、導電粉末と樹脂とを混練した樹脂ペーストを作成し、短冊状基板１６の端面部分に塗布し乾燥させることで形成してもよい。
【００２２】
その後、分割溝２ｂに沿って２次分割を行ない、チップ単体に分割する。図３（ｄ）は２次分割されたチップ単体の平面図を示している。２次分割後、チップ単体の表面電極４の露出部分、端面電極の表面、及び裏面電極がある場合にはこの露出部分の表面に、バレルによる電解めっきにより、ニッケル層および錫層からなるめっき層９を形成する。以上の工程により本発明に係るチップ型ヒューズ２０が完成する。
【００２３】
【本発明の効果】
本発明によれば、第２ヒューズエレメントの作用により、過電流印加時におけるヒューズエレメントの速断性が向上するとともに、このようなヒューズエレメントを構成した場合においても、第１保護膜としてシリコーンゴムを用いたため、チップ型ヒューズの製造段階におけるヒューズエレメントの特性の変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例に係るチップ型ヒューズの図３（ｄ）Ａ−Ａ断面図である。
【図２】本発明の実施の形態例に係るチップ抵抗器の製造工程を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態例に係るチップ抵抗器の製造工程を説明する図である。
【符号の説明】
１絶縁性基板
２分割溝
４表面電極
５下地ガラス層
６第１ヒューズエレメント
７第２ヒューズエレメント
８端面電極
９めっき
１１第１保護層
１２第２保護層
２０チップ型ヒューズ

Claims

絶縁性基板と、
絶縁性基板の上面に設けられた下地ガラス層と、
下地ガラス層の上面に設けられた第１ヒューズエレメントと、
第１ヒューズエレメントの両端に設けられた表電極と、
第１ヒューズエレメント上に設けられ、第１ヒューズエレメントよりも融点が低い第２ヒューズエレメントと、
第２ヒューズエレメントを被覆したシリコーンゴムからなる保護層と、
を備えたチップ型ヒューズ。
第１ヒューズエレメントは、金又は銀を主成分とする金属膜であることを特徴とする請求項１に記載のチップ型ヒューズ。
第２ヒューズエレメントは、アルミニウム、亜鉛、ビスマス、錫、金、銀、銅、又はこれらから選択された合金からなる金属膜であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチップ型ヒューズ。
第１ヒューズエレメントは厚膜形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のチップ型ヒューズ。
第１ヒューズエレメントの幅よりも第２ヒューズエレメントの幅が広いことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載のチップ型ヒューズ。