JP2007165086A - ヒューズ素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造コストの安い印刷法を用いた場合であっても、優れた溶断特性を実現可能とする。
【解決手段】 熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である基板上にＡｇ_２Ｏナノ粒子及び有機Ａｇ化合物を含む可溶体ペーストを印刷し、焼成することにより可溶体を形成する。又は、熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である基板上に、平均粒径５０ｎｍ以下であり、アミン系分散剤で被覆された金属ナノ粒子を含む可溶体ペーストを印刷し、焼成することにより可溶体を形成する。基板として樹脂基板を用い、具体的にはガラスエポキシ基板を用いる。焼成を３００℃以下で行うことが好ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板上に可溶体を形成するヒューズ素子及びその製造方法に関する。

ヒューズ素子、例えばチップ型ヒューズ素子としては、絶縁基板上に金属被膜等からなる幅狭の可溶体が形成され、可溶体の両端に端子電極を接続した構造のものが一般的である。このような可溶体を形成する方法としては、蒸着やスパッタ等の薄膜法を利用した方法が広く知られている。この方法では、薄膜法で薄い可溶体を形成した後、リソグラフィー技術で細線化を図ることができ、可溶体の高抵抗化が容易であるという利点がある。しかしながら、蒸着やスパッタ等の薄膜法には真空技術が必要となり、大規模な製造設備等を要するため、チップ型ヒューズ素子のコストの大幅な上昇を招くという問題がある。

そこで近年、例えば特許文献１に示すように、Ａｇ系ペーストを印刷、焼成することにより可溶体を厚膜形成する技術が注目を集めている。印刷法は蒸着やスパッタで必要とされるような大規模な製造設備が不要であることから、チップ型ヒューズ素子の製造コストを大幅に低減可能な方法として期待されている。
特開２００３−１５１４２５号公報

ところで、印刷法でヒューズ素子を作製する場合、Ａｇ系ペーストの焼成に９００℃程度の高温が必要になるため、基板材料に対しては高い耐熱性が要求される。耐熱温度の高い基板材料の代表としてはアルミナ（耐熱温度１５００℃）があり、広く用いられている。しかしながら、アルミナは高い熱伝導率（２０〜４０Ｗ／（ｍ・Ｋ））を示すため、これを基板として用いると、可溶体溶断時に発生したジュール熱が基板を介して放熱されてしまい、ヒューズ素子の溶断特性低下につながる。

一方、特許文献１において基板として用いられているガラスセラミックは、１２００℃程度の比較的高い耐熱温度を持ち、また、熱伝導率が３．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度とアルミナに比べて一桁小さいため、ジュール熱が蓄熱され、ある程度の溶断特性の向上が期待される。

しかしながら、印刷法で可溶体を形成するに際しては、ガラスセラミック基板を用いる程度の蓄熱対策では不十分であり、さらなる改善が求められている。印刷法で可溶体を形成したチップ型ヒューズ素子においては、可溶体の細線化及び薄膜化に限界があるため、可溶体の抵抗値が低くなり、可溶体の溶断に必要なジュール熱を確保し難いという問題があるからである。

熱伝導率の低い材料としてガラスエポキシ基板を用いることも考えられるが、ガラスエポキシ基板の耐熱温度は２００℃〜３００℃程度と低いため、９００℃程度の高温焼成が必要な印刷法に適用することは困難である。

そこで本発明はこのような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、製造コストの安い印刷法を用いた場合であっても、溶断特性の向上を図ることが可能なヒューズ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明に係るヒューズ素子は、熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である基板上に、Ａｇナノ粒子の焼結体からなる可溶体が形成されていることを特徴とする。

また、本発明に係るヒューズ素子の製造方法は、熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である基板上にＡｇ_２Ｏナノ粒子を含む可溶体ペーストを印刷し、焼成することにより可溶体を形成することを特徴とする。

さらに、本発明に係るヒューズ素子の製造方法は、熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である基板上に平均粒径５０ｎｍ以下であり、アミン系分散剤で被覆された金属ナノ粒子を含む可溶体ペーストを印刷し、焼成することにより可溶体を形成することを特徴とする。

本発明では、Ａｇ_２Ｏナノ粒子を含む可溶体ペースト、又は平均粒径５０ｎｍ以下でありアミン系分散剤で被覆された金属ナノ粒子を含む可溶体ペーストを印刷し、焼成することで、金属ナノ粒子の焼結体からなる可溶体を形成する。これら可溶体ペーストは低温で焼成可能であるため、例えば通常の粒径（０．１〜１．０μｍ程度）のＡｇ粒子を含む可溶体ペーストに比べ、焼成温度を低く設定することが可能となる。このため、例えばガラスエポキシ基板等の樹脂基板のような、熱伝導率は低いものの耐熱性が低いことから印刷法では使用が困難とされていた基板の使用が可能となる。したがって、蓄熱性が高められ、ヒューズ素子の溶断特性の向上が実現される。

本発明によれば、安価な印刷法を利用しつつ、例えばガラスエポキシ基板のような熱伝導率の低い基板の使用を可能とし、ヒューズ素子において優れた溶断特性を実現することができる。

以下、本発明を適用したヒューズ素子及びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明を適用したヒューズ素子の一例を図１に示す。図１に示すヒューズ素子は、形状がチップ型であるチップ型ヒューズ素子１であり、基板２と、基板２上に形成された可溶体３とを基本的に備えるものである。

可溶体３の支持体となる基板２は、低い熱伝導性を示す絶縁材料からなり、具体的には熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とされる。基板２の熱伝導率を０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とすることで、溶断時に可溶体３から発生するジュール熱の放熱を防ぎ溶断特性の向上を図ることができる。熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の基板としては、例えば樹脂基板が挙げられ、より具体的には、ガラスエポキシ基板、ポリイミド等基板が挙げられる。中でもガラスエポキシ基板は０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）と低い熱伝導率を示し、チップ型ヒューズ素子に高い蓄熱性を付与することができる。

可溶体３は、例えば定格電流の２倍を超えるような過大な電流が流れたときに溶断することにより、チップ型ヒューズ素子が組み込まれた電気回路等の保護を図るものである。本発明の可溶体３は、金属ナノ粒子の焼結体からなる。本発明において、金属ナノ粒子とは、平均粒径５０ｎｍ以下の粒子のことを指すこととする。可溶体３を構成する金属ナノ粒子は、例えばＡｇナノ粒子、Ａｕナノ粒子等である。

金属ナノ粒子の焼結体からなる可溶体３は、詳細は後述するが、Ａｇ_２Ｏナノ粒子を含む可溶体ペースト、又は平均粒径５０ｎｍ以下でありアミン系分散剤で被覆された被覆金属ナノ粒子を含む可溶体ペーストを印刷し、焼成することにより形成されたものである。これら可溶体ペーストを用いることで、可溶体３を構成する焼結体において、高い抵抗値を実現し、溶断時間の短縮を図ることができる。

可溶体３は、例えば両端部３ａが幅広に形成されるとともに、これらの間の溶断部分３ｂは幅の狭い線状のパターンとして形成されている。この可溶体３の溶断部分３ｂの幅、厚さ及び材質を選択することにより、可溶体３が溶断する電流（すなわち、チップ型ヒューズ素子の定格電流）を設定することができる。

可溶体３の両端には、通常、電極４が接続される。本発明の場合、可溶体３の両端部３ａを幅広に形成し、電極４との電気的接続における接触面積を拡大して抵抗値を小さなものとし、余計な抵抗が付加されるのを防止している。これら電極４の材料は特に限定されるものではなく、例えばＡｇ、Ｐｔ、Ｐｄ等の良導電材料を含む導電性厚膜や、前記良導電材料のめっき膜、前記良導電材料を含む樹脂等から構成される。チップ型ヒューズ素子１においては、これら電極４が外部接続端子となり、外部回路との電気的接続が図られる。

チップ型ヒューズ素子１は、可溶体３を被覆する保護層５を備えていてもよい。保護層５は、可溶体３に所定の電流値を超える過電流が流れることによって可溶体３が溶断した際、溶断した可溶体３を確実に絶縁するとともに、可溶体３を構成する材料の飛散を防止するものである。保護層５を構成する材料としては特に限定されるものではなく、ＺｎＯ系ガラス、ＣａＯ系ガラス、Ｂｉ_２Ｏ_３系ガラス、ＳｒＯ系ガラス等のガラス、シリコーン樹脂、Ａｌ_２Ｏ_３、ガラスセラミック等の絶縁材料等を用いることができる。

以下、チップ型ヒューズ素子１の製造方法の一例について、図２を参照しながら説明する。図２は、Ａｇ_２Ｏナノ粒子を含む可溶体ペーストを用いて可溶体３としてＡｇナノ粒子の焼結体を形成する例である。以下の図中、左側はチップ型ヒューズ素子の平面図を示し、右側は可溶体溶断部分の幅方向に沿った断面図を示している。

先ず、図２（ａ）に示すように基板２を用意する。ここで用いる基板２は、１つのチップ型ヒューズ素子１を作製可能な小面積の基板でもよいが、チップ型ヒューズ素子１を多数個取り可能な大面積基板を用い、任意のタイミングで分割することが生産性の観点から好ましい。なお、図２では、大面積の基板のうち１つのチップ型ヒューズ素子の作製領域を抜き出して示している。

次に、図２（ｂ）に示すように、基板２上に可溶体ペースト１１を例えばスクリーン印刷により所定形状に印刷する。

本発明では、可溶体ペースト１１としてＡｇ_２Ｏナノ粒子を少なくとも含むペーストを用いる。Ａｇ_２Ｏナノ粒子とは、ナノオーダーのＡｇ_２Ｏ粒子のことである。可溶体ペーストは、前記Ａｇ_２Ｏナノ粒子等を適当な有機溶剤でペースト化して調製される。有機溶剤としては、例えばテルピネオール、トリプロピレングリコール−ｎ−ブチルエーテル等、各種有機溶剤から適宜選択すればよい。

可溶体ペーストは、さらに有機Ａｇ化合物を含むことが好ましい。有機Ａｇ化合物としては、ネオデカン酸Ａｇ、ピバリン酸Ａｇ、ネオヘプタン酸Ａｇ、ネオノナン酸Ａｇ等の三級脂肪酸の銀塩を用いることができる。

可溶体ペーストを印刷した後、焼成する。前記可溶体ペーストに含まれるＡｇ_２Ｏナノ粒子は、例えば空気中、例えば３００℃以下で熱処理することにより自己還元されてＡｇナノ粒子となり、互いに融着する。一方、有機Ａｇ化合物は前記熱処理により分解し、活性なＡｇ微粒子を生成する。前記有機Ａｇ化合物由来の活性なＡｇ微粒子が融着したＡｇ微粒子の隙間を埋めることにより緻密化し、図２（ｃ）に示すようにＡｇナノ粒子の焼結体からなる可溶体３が形成されることになる。

Ａｇ_２Ｏナノ粒子を含む可溶体ペーストの焼成温度は、１５０℃以下とすることが好ましい。１５０℃以下の低温で焼成することで、Ａｇナノ粒子の焼結の程度がヒューズ可溶体として適当なものとなり、その結果、高い抵抗値を持つ可溶体３が形成される。可溶体３の抵抗値が高くなることで、過大な電流が流れたときに大きなジュール熱を発生するため、熱伝導率の低い基板の使用による蓄熱性向上効果と相俟って、優れた溶断特性が実現される。なお、Ａｇ_２Ｏナノ粒子を含む可溶体ペーストは、一般に１５０℃〜３００℃程度で焼成することが適当とされているが、前記温度範囲で焼成すると、Ａｇ焼結体の緻密化が過剰に進んで抵抗値の低い可溶体が形成されるため、ジュール熱の発生が不十分となり、結果として溶断特性が低下するおそれがある。

可溶体ペースト焼成時の雰囲気は酸化性雰囲気とし、具体的には空気雰囲気とすることができる。

また、平均粒径５０ｎｍ以下であり、アミン系分散剤で被覆された金属ナノ粒子を含む可溶体ペーストを用いてもよい。金属ナノ粒子を含む可溶体ペーストを用いた場合も、低温焼成可能であることから、Ａｇ_２Ｏナノ粒子を含む可溶体ペーストと同様に本発明の効果を得ることができる。

前記金属ナノ粒子としては、例えばＡｇ粒子、Ａｕ粒子等が挙げられる。中でもＡｇ粒子は、Ａｕと比べ融点が低いため好ましい。

また、被覆成分としては、アミン系分散剤等が挙げられる。アミン系分散剤としては、例えばドデシルアミン等が挙げられる。

前記金属ナノ粒子の平均粒径は５０ｎｍ以下とする。ナノオーダーでありかつ特定の成分で被覆した金属ナノ粒子は反応性が高く、例えばガラスエポキシ基板等の樹脂基板の耐熱温度以下で緻密化する。その結果、前記金属ナノ粒子の焼結体からなる可溶体が形成されることとなる。

前記金属ナノ粒子を含むペーストの焼成温度は、３００℃以下とすることが好ましく、２１０℃以下とすることがより好ましい。焼成時の雰囲気は酸化性雰囲気とし、具体的には空気雰囲気とすることができる。

次に、基板２に端子電極４を形成する。端子電極４を厚膜で形成するには、例えばＡｇ、Ｐｔ、Ｐｄ等を含有する導電ペーストを焼成すればよい。Ａｇ熱硬化性樹脂をディッピングした後、熱硬化させて端子電極４を形成してもよい。なお、端子電極４は、可溶体３の形成後に形成する場合に限らず、可溶体３を形成する前に予め形成しておいてもよい。また、端子電極４の焼成と可溶体３の焼成とを同時に行ってもよい。

次に、形成した可溶体３を被覆するように保護膜４を形成する。以上のようにして、図１に示す構造のチップ型ヒューズ素子が作製される。

以上のようなチップ型ヒューズ素子の製造方法によれば、例えば３００℃以下の低温焼成が実現される結果、ガラスエポキシ基板のような耐熱性の低い基板上に印刷法により可溶体を形成することが可能となる。したがって、本発明のチップ型ヒューズ素子は、印刷法の利点である低コスト化を実現しつつ、ガラスエポキシ基板のような熱伝導率の低い基板を用いることで印刷法の欠点である蓄熱性の低さを補い、優れた溶断特性を実現することができる。

ところで、前述の製造方法においては、可溶体ペーストをスクリーン印刷により印刷しているが、印刷法では線幅８０μｍ未満のようなファインパターンの形成が難しい。これは、通常のスクリーン印刷では、スクリーンメッシュのうち印刷パターン以外の領域をマスキングしたスクリーン版を用いるため、印刷形状、すなわち可溶体の線幅を細くするとペースト通過部におけるメッシュ線径が無視できなくなり、目詰まりし易くなることによる。可溶体ペーストの目詰まりを抑制しつつ可溶体の細線化を図るには、メタルマスクを用いて可溶体ペーストを印刷することも考えられる。しかしながら、通常のメタルマスクには例えば１５μｍを上回るようなある一定以上の厚みが必要となり、そして可溶体ペーストの厚みはメタルマスクの厚みに依存することから、メタルマスクを利用すると可溶体の厚みが厚くなり、溶断特性の悪化を招く。

そこで、基板上に形成したレジストパターンをマスクとして可溶体ペーストを印刷することで、薄膜化と細線化を両立することができる。以下、このような本発明の製造方法の変形例について説明する。

図３は、第１の変形例を示す図である。本変形例においては、先ず、前述のような熱伝導率の低い基板を用意し（図３（ａ））、例えばスピンコート等により基板２の略全面にレジスト１２を塗布し、プリベイクする（図３（ｂ））。基板２は、第１の例と同様、チップ型ヒューズ素子１を多数個取り可能な基板であることが好ましい。

レジスト１２としては、可溶体ペーストの種類にもよるが、通常のフォトリソグラフィ加工に用いられる一般的なレジストを使用することが可能である。具体的には、例えば、東京応化工業社製、ＯＦＰＲ−８００等を用いることができる。

次に、可溶体パターンを形成するためのフォトマスクを介してアライナー等により露光する。露光されたレジスト１２を現像し、ポストベイクを行うことにより、可溶体３と同形状の開口部１２ａが設けられたレジストパターン１２ｂを形成する（図３（ｃ））。レジストパターン１２ｂの厚みは、形成する可溶体３の厚みに応じて適宜設定すればよいが、版としてメタルマスクを用いる場合より可溶体３の薄膜化を図る観点から、例えば１μｍ〜２０μｍ程度とすることが好ましい。レジストパターン１２ｂの厚みは、レジスト１２の粘度、コーティング条件等により制御することができる。

次に、基板２及びレジストパターン１２ｂ上から可溶体ペースト１１を塗布し、レジストパターン１２ｂの開口部１２ａに可溶体ペースト１１を埋め込む（図３（ｄ））。ここで用いる可溶体ペースト１２は、図２に示す製造方法において説明した、Ａｇ_２Ｏナノ粒子を含む可溶体ペースト又は平均粒径５０ｎｍ以下でありアミン系分散剤で被覆された金属ナノ粒子を含む可溶体ペーストである。可溶体ペースト１１を塗布するに際しては、スキージ等を用いればよく、スクリーン版やメタルマスク等は必要ない。

可溶体ペースト１１を塗布した後、焼成を行い、可溶体ペースト１１に含まれる有機溶剤等の有機成分を除去するとともに、可溶体ペースト中の金属ナノ粒子を焼結、又は金属ナノ粒子同士を融着させ、可溶体３とする（図３（ｅ））。ここで、レジストパターン１２ｂは、焼成により焼失させてもよいが、焼成温度をレジストの耐熱温度以下とすることにより基板２上に残存させることが好ましい。本発明では、耐熱性の低い基板及び低温焼成可能な可溶体ペーストを用いるため、焼成温度を例えば３００℃以下、好ましくは１５０℃以下のような低温に設定できることから、レジストパターン１２ｂを容易に残存させることができる。

焼成後、例えばアセトン等の溶剤を用いて、レジストパターン１２ｂを基板２上から除去する（図３（ｆ））。これにより、基板２上に直接塗布された可溶体ペースト１１の焼成物である可溶体３のみが基板２上に残る。

レジストパターン１２ｂの除去後、図３（ｇ）に示すように、可溶体３に保護層５を形成し、さらに電極４を形成する。或いは、可溶体３に電極４を接続した後、保護層５等を形成してもよい。以上の工程を経ることにより、図１に示すチップ型ヒューズ素子１が得られる。

以上のような第１の変形例によれば、可溶体ペーストを塗布する際に基板上に形成したレジストパターンをマスクとして用いるため、可溶体の線幅に関してはメタルマスクを用いる場合と同等程度の細線化を図りつつ、可溶体の厚みに関してはメタルマスクを用いる場合より薄くすることができる。したがって、レジストパターンを用いない場合と同様に印刷法の利点である低コスト化を実現しつつ、レジストパターンを用いない場合に比べてさらに抵抗値の高い可溶体を形成することが可能となり、より優れた溶断特性をもつチップ型ヒューズ素子を実現することができる。

また、可溶体ペーストを塗布する工程でレジストパターン表面に可溶体ペーストの一部が付着することがあるが、このような場合にレジストの耐熱温度より高温で焼成を行いレジストパターンを焼失させると、前記可溶体ペーストの焼成物（金属）が基板や可溶体等に付着して特性に悪影響を及ぼすおそれがある。これに対し、低温焼成によりレジストパターン１２ｂを残存させ、焼成後にレジストパターン１２ｂを除去することで、レジストパターン１２ｂ表面に付着した可溶体ペースト１１の焼成物をレジストパターン１２ｂと同時に除去することができ、前記悪影響を回避することができる。

なお、前述のチップ型ヒューズ素子の製造方法では、予め形成したレジストパターンの開口部に可溶体ペーストを埋め込み、可溶体ペーストを焼成した後で、レジストパターンを溶剤により除去しているが、レジストパターンを除去するタイミングはこれに限定されるものではない。例えば、レジストパターンを除去するための溶剤として可溶体ペーストに悪影響を及ぼさないものを用いる場合には、レジストパターンの開口部に可溶体ペーストを埋め込み、レジストパターンを溶剤により除去した後で、可溶体ペーストの焼成を行うことも可能である。

以下、製造方法の第２の変形例について説明する。本例では、第１の変形例におけるレジストパターンの焼成物を除去する工程を省略し、チップ型ヒューズ素子にそのまま用いる。

前述の第１の変形例においては、焼成後に溶剤等を用いてレジストパターンを除去し、レジストパターン表面に付着した可溶体ペーストに起因する悪影響を回避している。ただし、レジストパターンの表面に付着した可溶体ペーストが特性上問題とならない場合や、レジストパターンの表面に可溶体ペーストが付着していない場合には、必ずしもレジストパターンを除去しなくても構わない。

具体的には、先ず、基板２を用意し（図４（ａ））、レジスト１２を塗布し（図４（ｂ））、露光及び現像を行って開口部１２ａを有するレジストパターン１２ｂとする（図４（ｃ））。当該レジストパターン１２ｂをマスクとして可溶体ペースト１１を塗布し、開口部１２ａに可溶体ペースト１１を埋め込んだ（図４（ｄ））後、焼成する（図４（ｅ））。ここまでは、前述の第１の変形例と同様である。

次に、基板２上にレジストパターン１２ｂを残存させた状態で、可溶体３及びレジストパターン１２ｂ上に保護層５を形成する（図４（ｆ））。そして、保護層５の形成後、又は形成前に、電極４を可溶体３に接続することにより、チップ型ヒューズ素子が得られる。

以上のように、第２の変形例によれば、レジストパターンの焼成物を除去する工程を省略することで、工程の簡略化を図ることができる。

なお、前述の実施形態においてはプリント基板上に実装可能なチップ型ヒューズ素子を例に挙げて説明してきたが、本発明のヒューズ素子はチップ型に限定されるものではない。例えば本発明のヒューズ素子は、熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の基板に配線等が形成されたプリント基板上に、可溶体を備える構成であっても構わない。このようなヒューズ素子は、Ａｇ_２Ｏナノ粒子を含む可溶体ペースト、又は平均粒径５０ｎｍ以下でありアミン系分散剤で被覆された被覆金属ナノ粒子を含む可溶体ペーストをプリント基板に印刷し、焼成することにより得ることができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。なお、本発明が以下の実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。

以下の実験では、溶断部のサイズが線幅１００μｍ、長さ０．２ｍｍである可溶体を持つチップ型ヒューズ素子の作製を試みた。

（実施例１）
先ず、ガラスエポキシ基板を用意し、Ａｇ_２Ｏナノ粒子及び有機Ａｇ化合物を含むペースト（藤倉化成社製、商品番号ＸＡ−９０５３）を可溶体形状にスクリーン印刷した。印刷後、ガラスエポキシ基板をオーブンに入れ、大気中、１５０℃、１時間の条件で熱処理を行った。この焼成により、Ａｇナノ粒子の焼結体からなる可溶体が形成された。その後、可溶体の両端にＡｇ熱硬化性樹脂をディッピングした後、熱硬化させて外部電極を形成し、チップ型ヒューズ素子を得た。

（実施例２）
可溶体ペーストとして、平均粒径５ｎｍのＡｇ粒子を含むペースト（ハリマ化成社製、銀ナノペーストＮＰＳ）を可溶体形状にスクリーン印刷した。印刷後、ガラスエポキシ基板をオーブンに入れ、大気中、２１０℃、１時間の条件で熱処理を行った。この焼成により、Ａｇナノ粒子の焼結体からなる可溶体が形成された。その後、可溶体の両端にＡｇ熱硬化性樹脂をディッピングした後、熱硬化させて外部電極を形成し、チップ型ヒューズ素子を得た。

（比較例１）
アルミナ基板上に、可溶体ペーストとして、平均粒径１μｍのＡｇ粒子を含むペーストを可溶体形状にスクリーン印刷した。印刷後、アルミナ基板をベルト炉に入れ、大気中、９００℃、１０分の条件で熱処理を行った。この焼成により、Ａｇ粒子の焼結体からなる可溶体が形成された。その後、可溶体の両端にＡｇ熱硬化性樹脂をディッピングした後、熱硬化させて外部電極を形成し、チップ型ヒューズ素子を得た。

（比較例２）
基板としてアルミナ基板を用いたこと以外は前述の実施例１と同様にして可溶体を形成し、チップ型ヒューズ素子を得た。

得られたチップ型ヒューズ素子について、抵抗値及び溶断時間を測定した。溶断時間は、可溶体に４Ａの電流を流し始めてから可溶体が切断されるまでの時間とした。結果を表１に示す。

表１の結果から明らかなように、熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の基板を用いるとともに、金属ナノ粒子の焼結体からなる可溶体を形成した実施例１及び実施例２は、比較例１、２に比べて優れた溶断特性を示している。

本発明を適用したチップ型ヒューズ素子の一例を示す図である。（ａ）は概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）の可溶体長さ方向に沿った概略断面図、（ｃ）は可溶体幅方向に沿った概略断面図である。 チップ型ヒューズ素子の製造方法の一例を説明するための図であり、（ａ）は基板、（ｂ）は可溶体ペースト印刷工程、（ｃ）は焼成工程を示す。 チップ型ヒューズ素子の製造方法の第１の変形例を説明するための図であり、（ａ）は基板、（ｂ）はレジスト塗布工程、（ｃ）はレジストパターン形成工程、（ｄ）は可溶体ペースト埋め込み工程、（ｅ）は焼成工程、（ｆ）はレジスト除去工程、（ｇ）は保護層形成工程を示す。 チップ型ヒューズ素子の製造方法の第２の変形例を説明するための図であり、（ａ）は基板、（ｂ）はレジスト塗布工程、（ｃ）はレジストパターン形成工程、（ｄ）は可溶体ペースト埋め込み工程、（ｅ）は焼成工程、（ｆ）は保護層形成工程を示す。

符号の説明

１ チップ型ヒューズ素子、２ 基板、３ 可溶体、４ 電極、５ 保護層、１１ 可溶体ペースト、１２ レジスト

Claims (17)

1. 熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である基板上に、金属ナノ粒子の焼結体からなる可溶体を備えることを特徴とするヒューズ素子。
2. 前記基板が樹脂基板であることを特徴とする請求項１記載のヒューズ素子。
3. 前記樹脂基板がガラスエポキシ基板であることを特徴とする請求項２記載のヒューズ素子。
4. 前記金属ナノ粒子がＡｇナノ粒子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のヒューズ素子。
5. チップ型であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のヒューズ素子。
6. 熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である基板上にＡｇ_２Ｏナノ粒子を含む可溶体ペーストを印刷し、焼成することにより可溶体を形成することを特徴とするヒューズ素子の製造方法。
7. 前記可溶体ペーストが有機Ａｇ化合物を含むことを特徴とする請求項６記載のヒューズ素子の製造方法。
8. 熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である基板上に、平均粒径５０ｎｍ以下であり、アミン系分散剤で被覆された金属ナノ粒子を含む可溶体ペーストを印刷し、焼成することにより可溶体を形成することを特徴とするヒューズ素子の製造方法。
9. 前記基板として樹脂基板を用いることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項記載のヒューズ素子の製造方法。
10. 前記樹脂基板としてガラスエポキシ基板を用いることを特徴とする請求項９記載のヒューズ素子の製造方法。
11. 前記焼成を３００℃以下で行うことを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項記載のヒューズ素子の製造方法。
12. 前記可溶体に対応する形状の開口部を有するレジストパターンを前記基板上に形成し、前記レジストパターンをマスクとして前記可溶体ペーストを印刷することを特徴とする請求項６〜１１のいずれか１項記載のヒューズ素子の製造方法。
13. 前記焼成温度を前記レジストパターンの耐熱温度以下とすることを特徴とする請求項１２記載のヒューズ素子の製造方法。
14. 前記焼成を行った後、前記レジストパターンの焼成物を除去することを特徴とする請求項１３記載のヒューズ素子の製造方法。
15. 前記焼成を行った後、前記レジストパターンの焼成物を除去することなく保護層を形成することを特徴とする請求項１３記載のヒューズ素子の製造方法。
16. フォトリソグラフィにより前記レジストパターンを形成することを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項記載のヒューズ素子の製造方法。
17. 前記レジストパターンの膜厚を１μｍ〜２０μｍとすることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１項記載のヒューズ素子の製造方法。

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