JP2009043513A - Chip fuse, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チップヒューズ及びその製造方法に関し、さらに詳細には、高定格電流域における溶断特性が遅延タイプのチップヒューズ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a chip fuse and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a chip fuse having a fusing characteristic in a high rated current region and a manufacturing method thereof.
チップヒューズに関して既に開示されている技術を挙げるとすれば、本出願人による特許文献1に記載されたものがある。これは、絶縁基板上に接着層を介してヒューズ膜を設け、接着層におけるヒューズ膜の溶断部が重なる箇所に切欠き部が形成され、この切欠き部にシリコーン樹脂が充填され、この切欠き部はヒューズ膜の溶断部よりも大きく、ヒューズ膜を覆う保護層にエポキシ樹脂が使用されている。このような構造のチップヒューズは耐パルス性能には優れているが、切欠き部の構造が複雑であり製造工程が煩雑になり、歩留が低下するという問題がある。
If the technique already disclosed regarding the chip fuse is given, there is one described in
他のチップヒューズに関する技術としては、特許文献2に、無機質の基板の一面に熱伝導性の低いシリコーン膜を形成し、このシリコーン膜の上にヒューズ素子を形成したチップヒューズが記載されている。また特許文献3には、絶縁性基板の上面に下地ガラス層を形成し、この下地ガラス層の上にヒューズエレメントを設けたチップヒューズが記載されている。これら特許文献2及び3は、いずれも、熱伝導率を低くして熱を蓄えて速断性を向上させようとするものである。 As a technique relating to another chip fuse, Patent Document 2 describes a chip fuse in which a silicone film having low thermal conductivity is formed on one surface of an inorganic substrate and a fuse element is formed on the silicone film. Patent Document 3 describes a chip fuse in which a base glass layer is formed on the upper surface of an insulating substrate and a fuse element is provided on the base glass layer. These Patent Documents 2 and 3 both try to improve heat-fastness by reducing heat conductivity and storing heat.
さらに、特許文献4には、絶縁層が絶縁性高分子中に高熱伝導性の無機物質を分散した組成物からなるヒューズ抵抗器が記載されている。これは、熱伝導率を高くして熱を放散させるものである。 Furthermore, Patent Document 4 describes a fuse resistor in which an insulating layer is made of a composition in which an inorganic substance having high thermal conductivity is dispersed in an insulating polymer. This increases heat conductivity and dissipates heat.
チップヒューズに関し、上述のような技術が既に開示されている一方で、需要者の更なる要望として、高定格電流域における溶断特性が遅延タイプのチップヒューズがあるが、特許文献1乃至4に記載された技術では、これに応えることができない。
本発明は、上記課題を解決するものであり、その目的は、高定格電流域における定常時の保護膜最上層の表面温度の上昇が75℃以下に抑制されて溶断特性が遅延タイプであり、しかも、比較的簡易な工程により製造することができるため歩留が良いチップヒューズ及びその製造方法を提供するものである。 The present invention solves the above-mentioned problem, and the purpose thereof is a delay type in which the increase in the surface temperature of the uppermost protective film in a steady state in a high rated current region is suppressed to 75 ° C. or less, and the fusing characteristics are delayed. In addition, the present invention provides a chip fuse having a high yield because it can be manufactured by a relatively simple process, and a manufacturing method thereof.
本発明では、以下に記載する(1)乃至(4)の手段により、上記課題が解決される。 In the present invention, the above problems are solved by means (1) to (4) described below.
(1)本発明では、絶縁基板上に蓄熱層が形成され、蓄熱層の上には絶縁基板に接触しないようにヒューズ膜が形成され、当該ヒューズ膜は両端に配置される表電極部の間にヒューズ要素部を有し、前記蓄熱層よりも熱伝導性が高い材料からなる保護層が両表電極部間に設けられて前記ヒューズ要素部を被覆し、前記蓄熱層が、ヒューズ要素部の形成される領域の全てを覆わない大きさに形成されることにより、前記保護層が部分的に絶縁基板に接触するものであるチップヒューズが提供される。 (1) In the present invention, a heat storage layer is formed on an insulating substrate, a fuse film is formed on the heat storage layer so as not to contact the insulating substrate, and the fuse film is between front electrode portions arranged at both ends. A protective layer made of a material having higher thermal conductivity than the heat storage layer is provided between both surface electrode portions to cover the fuse element portion, and the heat storage layer is formed on the fuse element portion. A chip fuse is provided in which the protective layer is partially in contact with the insulating substrate by being formed in a size that does not cover the entire region to be formed.
(2)前記蓄熱層は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料を主成分とする膜からなり、前記保護層は、フィラーとして無機物を含む樹脂材料からなることを特徴とする前記(1)に記載のチップヒューズ。 (2) The heat storage layer is made of a film mainly composed of a resin material such as an epoxy resin, a silicone resin, or a polyimide resin, and the protective layer is made of a resin material containing an inorganic substance as a filler. The chip fuse as described in 1).
(3)絶縁基板上に蓄熱層が形成され、蓄熱層の上にヒューズ膜が形成され、ヒューズ膜は両端に配置される表電極部の間にヒューズ要素部を有し、ヒューズ要素部が保護層により被覆されるチップヒューズの製造方法であって、集合絶縁基板上においてヒューズ要素部の形成される領域の全てを覆わない大きさに蓄熱層を形成する工程と、絶縁基板に接触しないように蓄熱層の上にヒューズ膜を形成するとともに、表電極部の間にヒューズ要素部を形成する工程と、前記蓄熱層よりも熱伝導性が高い材料からなる保護層を両表電極部間に設けてヒューズ要素部を被覆する工程とを含むことを特徴とするチップヒューズの製造方法。 (3) A heat storage layer is formed on the insulating substrate, a fuse film is formed on the heat storage layer, and the fuse film has a fuse element portion between front electrode portions arranged at both ends, and the fuse element portion is protected A method of manufacturing a chip fuse covered with a layer, the step of forming a heat storage layer in a size that does not cover the entire area where the fuse element portion is formed on the collective insulating substrate, and the contact with the insulating substrate Forming a fuse film on the heat storage layer, forming a fuse element portion between the surface electrode portions, and providing a protective layer made of a material having higher thermal conductivity than the heat storage layer between the surface electrode portions And a step of covering the fuse element portion.
(4)前記蓄熱層を形成する工程において、感光基を有する樹脂材料を主成分とするシート材料を集合絶縁基板上に貼り付け、当該シート材料にフォトマスクを介して露光した後に、当該シート材料の所定部を除去して残された部位から蓄熱層を形成することを特徴とする前記(3)に記載のチップヒューズの製造方法。 (4) In the step of forming the heat storage layer, a sheet material mainly composed of a resin material having a photosensitive group is attached on a collective insulating substrate, and the sheet material is exposed through a photomask, and then the sheet material. The method for manufacturing a chip fuse as described in (3) above, wherein a heat storage layer is formed from a portion left after the predetermined portion is removed.
本発明では、ヒューズ膜が絶縁基板に接触しないように蓄熱層の上に形成され、蓄熱層は、ヒューズ要素部が形成される絶縁基板上の全ての領域を覆わない大きさに形成され、ヒューズ要素部を被覆する保護層が部分的に絶縁基板に接触し、保護層は蓄熱層よりも熱伝導性が高い材料から形成される。
したがって、チップヒューズに通電してヒューズ要素部の温度が上昇すると、その熱は下方に伝わり蓄熱層に蓄えられる一方で、上方に伝わった熱は保護層を介して絶縁基板から放熱され、これにより、発熱量が比較的大きくなる高定格電流域において、温度上昇を抑制することができ、且つ、ヒューズ要素部の溶断を遅延させることが可能になる。
また本発明では、蓄熱層、ヒューズ膜及び保護層の何れの層も、特許文献1の切欠き部のように製造工程を煩雑にする構成を必要とせず、感光基を有する樹脂材料を主成分とするシート材料を絶縁基板上に貼り付け、シート材料にフォトマスクを介して露光した後に、シート材料の所定部を除去して蓄熱層を形成するので、蓄熱層の配置や平面形状の寸法精度が向上する。また蓄熱層の材料として使用する、樹脂材料を主成分とするシート材料は、その厚さが均一性に富むものであるため、蓄熱層の厚さの寸法精度も向上する。
以上のように、蓄熱層の厚さ、形状及び配置の寸法精度が向上することにより、チップヒューズの製造時における良好な歩留が可能になる。
In the present invention, the fuse film is formed on the heat storage layer so as not to contact the insulating substrate, and the heat storage layer is formed in a size that does not cover all regions on the insulating substrate on which the fuse element portion is formed. The protective layer covering the element part partially contacts the insulating substrate, and the protective layer is formed of a material having higher thermal conductivity than the heat storage layer.
Therefore, when the chip fuse is energized and the temperature of the fuse element rises, the heat is transferred downward and stored in the heat storage layer, while the heat transferred upward is dissipated from the insulating substrate via the protective layer. In the high rated current region where the heat generation amount is relatively large, the temperature rise can be suppressed, and the fusing of the fuse element portion can be delayed.
In the present invention, the heat storage layer, the fuse film, and the protective layer do not require a configuration that complicates the manufacturing process as in the cutout portion of
As described above, the thickness, shape, and dimensional accuracy of the arrangement of the heat storage layer are improved, so that a good yield can be obtained at the time of manufacturing the chip fuse.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図1(a)〜(f)は本発明のチップヒューズ10を製造する工程を示した平面図であり、図2は図1(f)のA−A線におけるチップヒューズ10の断面図である。
チップヒューズ10は、絶縁基板11の上に蓄熱層12が形成され、蓄熱層12の上にヒューズ膜13が設けられ、ヒューズ膜13は、両端に配置された表電極部13aと、これら両端の表電極部13aを接続するヒューズ要素部13bとを有し、ヒューズ要素部13bの上にはNiとSnめっき膜またはSnめっき膜が形成され、このめっき膜が溶断部14となる。さらに、ヒューズ要素部13bの上には、蓄熱層12よりも熱伝導性が高い材料からなる第一の保護層15が設けられ、第一の保護層15の上に第二の保護層16が形成され、絶縁基板11の裏側の両端に裏電極17が設けられ、絶縁基板11の両端面に端面電極18が設けられ、電極めっき膜19が表電極13a、端面電極18及び裏電極17を覆うように設けられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
FIGS. 1A to 1F are plan views showing steps of manufacturing the
In the
ここで、蓄熱層12はエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料を主成分とする膜から形成することが可能であり、第一の保護層15は、例えば、珪酸アルミを含有するエポキシ樹脂のように、フィラーとして無機物を含む樹脂材料から形成することができる。以上のような構成により、例えば、蓄熱層12は熱伝導率をほぼ0.05W/m℃程度とし、第一の保護層15は、蓄熱層12よりも高いほぼ0.1W/m℃程度の熱伝導率にすることができる。
Here, the
ヒューズ要素部13bは、図1(b)に示したように、両端の表電極部13aを接続するように比較的狭い幅で形成され、蓄熱層12は、ヒューズ膜13が絶縁基板11に接触しないように、ヒューズ膜13よりも若干大きく、ほぼ同じ形状に形成されるか、または同じ大きさで同じ形状に形成される。
このように蓄熱層12とヒューズ膜13が重ね合わされることにより、絶縁基板11における両端の表電極部13aで挟まれた領域11a(ヒューズ要素部の形成される領域)には、蓄熱層12とヒューズ膜13の何れによっても覆われていない面が生じ、この面上を、図1(d)のように第一の保護層15で被覆することで、第一の保護層15はヒューズ要素部13bと絶縁基板11の両方に接触するものとなる。
As shown in FIG. 1B, the
In this manner, the
以上のような構成により、チップヒューズ10が通電されてヒューズ要素部13bに熱が発生すると、その熱は下方に伝わり蓄熱層12に蓄えられる一方で、上方に伝わった熱は第一の保護層15を介して絶縁基板11から放熱され、これにより、高定格電流域においても、定常時の温度上昇を抑制することができ、且つ、ヒューズ要素部13bの溶断を遅延させることが可能になる。
With the above configuration, when the
次に、チップヒューズ10の製造方法について、図1及び図2を参照して説明する。
チップヒューズを製造するための集合絶縁基板としては、例えば、アルミナの純度が96%程度のアルミナ基板を使用することができる。この集合絶縁基板上に複数層にわたり各構成が形成されるとともに、縦方向、横方向に切断されることにより、チップヒューズは製造されるものであるが、図1(a)〜(f)では、製造過程における集合絶縁基板上の一区画、すなわち、一つのチップヒューズの平面図が示される。
Next, a manufacturing method of the
As a collective insulating substrate for manufacturing a chip fuse, for example, an alumina substrate having an alumina purity of about 96% can be used. A chip fuse is manufactured by forming each component over a plurality of layers on this collective insulating substrate and cutting it in the vertical direction and the horizontal direction, but in FIGS. A plan view of one section on the collective insulating substrate in the manufacturing process, that is, one chip fuse is shown.
[集合絶縁基板の溝刻設工程]
最初に、レーザー等の手段により集合絶縁基板(図示せず)に切断用の溝(図示せず)を刻設する。集合絶縁基板には、予め切断用の溝が形成されたものもあり、その場合には、溝の刻設工程は省かれる。
[Groove-cutting process for collective insulating substrate]
First, a cutting groove (not shown) is formed on a collective insulating substrate (not shown) by means such as a laser. Some collective insulating substrates are pre-formed with a groove for cutting, in which case the step of forming the groove is omitted.
[蓄熱層の形成工程]
蓄熱層12を形成するため、絶縁基板11上にシート状材料を貼る。シート状材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂及び感光基を含み、厚さ30μ程度に形成されたB状態のものを使用することができる。貼り付け工程を、所定温度、所定圧力で行うことにより、シート状材料は接着後に厚さ25μ程度になる。蓄熱層12を更に厚くする場合には、同様のシート状材料を同様の条件で貼り重ねる。
次に、シート状材料の上にフォトマスクを介して露光した後、炭酸ナトリウム溶液をスプレーにより吹き付けることにより、シート状材料は、図1(a)に示したような形状に形成され、絶縁基板上には蓄熱層12で被覆されていない領域11aが形成される。
以上のように蓄熱層12を形成すれば、その熱伝導率をほぼ0.05W/m℃程度にできる。また上述のように、シート状材料として感光基を含むものを使用すれば、蓄熱層12の寸法精度が高まり、蓄熱層12の上に形成する第一の保護膜15と絶縁基板11との接触面積が高精度化し、溶断特性のばらつきを低減することができる。
[Formation process of heat storage layer]
In order to form the
Next, after exposing the sheet-like material through a photomask and spraying a sodium carbonate solution by spraying, the sheet-like material is formed into a shape as shown in FIG. A
If the
[ヒューズ膜の形成工程]
蓄熱層12を形成した絶縁基板11上に電解銅箔を貼り付ける。この貼り付け工程は、常温よりも高い温度で所定圧力を所定時間加えることにより行われる。次に、電解銅箔の上にネガタイプのドライフィルムを貼るか、又は液状のレジストを塗布し、その上からフォトマスクを介して露光した後、電解銅箔をエッチングしてドライフィルム又は液状レジストを剥離させる。
以上のような工程により、ヒューズ膜13が図1(b)に示したように形成される。ヒューズ膜13は蓄熱層12よりも若干小さく、ほぼ同じ形状であり、絶縁基板11に接触せず、絶縁基板11上の領域11aは蓄熱層12とヒューズ膜13の何れによっても被覆されない状態で維持される。
[Fuse film formation process]
Electrolytic copper foil is affixed on the insulating
Through the steps as described above, the
[ヒューズ膜溶断部の形成工程]
ヒューズ要素部13bのほぼ中央部には、電気めっき法により、NiとSnめっき膜またはSnめっき膜を設けることで、図1(c)に示したような溶断部14を形成し、これによりヒューズ膜13の溶断特性にM効果を得る。
[Process for forming fuse film melted part]
At the substantially central portion of the
[保護層の形成工程]
絶縁基板11上において、蓄熱層12及びヒューズ膜13で被覆されていない領域11aへの熱伝導率を高めるため、図1(d)に示したように、第一の保護層15を形成する。第一保護膜15は、ヒューズ要素部13bに生じた熱を絶縁基板11へと伝えて放熱させるものである。
さらに詳細に説明すれば、第一の保護層15は、熱伝導率がほぼ0.05W/m℃程度である蓄熱層12と比較して、これよりも高いほぼ0.1W/m℃程度の熱伝導率になるように、熱伝導性の高い材料から形成する。そのような材料としては、例えば、エポキシ樹脂のなかに、珪酸アルミ、窒化アルミ、アルミナ等の無機フィラーが分散された材料を挙げることができる。その材料に含まれる無機フィラーの含有率は20%〜60%程度が適切である。その含有率が20%以下であれば、スクリーン印刷性が低下し、特に滲みという不具合が発生する。さらに、それを適用したチップヒューズは表面温度が70℃以下という前記規定値より高くなる問題が発生する。また、50%以上であってもスクリーン印刷性が低下し、特に、擦れという不具合が発生する。さらに、それを適用したチップヒューズは溶断特性が所定の目標値を満足することができない。
第一の保護層15を形成した後、その上に感光性ソルダーレジストを設け、エポキシ系樹脂材料により、図1(e)のように第二の保護層16を形成する。
[Protective layer forming step]
On the insulating
More specifically, the first
After forming the first
[裏電極、端面電極等の形成工程]
第一及び第二の保護層15,16を形成した後に、絶縁基板11の裏側にスクリーン印刷法で銀ペーストを塗布して焼き付け、裏電極17を形成する。次に、集合絶縁基板を縦溝に沿って切断して短冊状の基板を形成し、この短冊状基板の長辺方向の側面に銀ペーストを塗布して焼き付けること、またはスパッタ法により、Cr膜とNi膜を製膜すること
により端面電極18を形成する。さらに、短冊状の基板を横溝に沿って切断し、一個ずつのチップとし、バレルめっき法によりダミーとともに籠に入れ、Cu膜、Ni膜及びSn膜からなる電極めっき膜19を形成すれば、図1(f)に示したように、本発明のチップヒューズ10が完成する。
[Back electrode, end face electrode formation process]
After forming the first and second
次に、図3は、本発明による定格電流5Aのチップヒューズと、特許文献1の発明による定格電流5Aのチップヒューズとの溶断特性を比較したグラフである。本発明と従来例とを比較すると、本発明のチップヒューズでは、特許文献1のチップヒューズよりも、溶断時間を10倍以上遅延させることが可能になる。
Next, FIG. 3 is a graph comparing the fusing characteristics of a chip fuse with a rated current of 5 A according to the present invention and a chip fuse with a rated current of 5 A according to the invention of
10 絶縁基板
11 絶縁基板
12 蓄熱層
13 ヒューズ膜
13a 表電極部
13b ヒューズ要素部
14 溶断部
15 第一の保護層
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記蓄熱層よりも熱伝導性が高い材料からなる保護層が両表電極部間に設けられて前記ヒューズ要素部を被覆し、前記蓄熱層が、ヒューズ要素部の形成される領域の全てを覆わない大きさに形成されることにより、前記保護層が部分的に絶縁基板に接触するものであるチップヒューズ。 A heat storage layer is formed on the insulating substrate, a fuse film is formed on the heat storage layer so as not to contact the insulating substrate, and the fuse film has a fuse element portion between front electrode portions arranged at both ends. ,
A protective layer made of a material having higher thermal conductivity than the heat storage layer is provided between both surface electrode portions to cover the fuse element portion, and the heat storage layer covers all the region where the fuse element portion is formed. A chip fuse in which the protective layer is partially in contact with the insulating substrate by being formed to a size that is not.
集合絶縁基板上においてヒューズ要素部の形成される領域の全てを覆わない大きさに蓄熱層を形成する工程と、絶縁基板に接触しないように蓄熱層の上にヒューズ膜を形成するとともに、表電極部の間にヒューズ要素部を形成する工程と、前記蓄熱層よりも熱伝導性が高い材料からなる保護層を両表電極部間に設けてヒューズ要素部を被覆する工程とを含むことを特徴とするチップヒューズの製造方法。 A heat storage layer is formed on the insulating substrate, a fuse film is formed on the heat storage layer, and the fuse film has a fuse element portion between front electrode portions arranged at both ends, and the fuse element portion is covered with a protective layer A method of manufacturing a chip fuse, comprising:
A step of forming a heat storage layer in a size that does not cover the entire region where the fuse element portion is formed on the collective insulating substrate, a fuse film is formed on the heat storage layer so as not to contact the insulating substrate, and a surface electrode A step of forming a fuse element portion between the portions, and a step of covering the fuse element portion by providing a protective layer made of a material having higher thermal conductivity than the heat storage layer between both surface electrode portions. A method for manufacturing a chip fuse.
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