JP2013539904A - 低電流ヒューズ - Google Patents

Abstract

それぞれの上面、底面、側面、及び端面を有する基板と、基板の上面上に形成された細長ヒューズ要素と、ヒューズ要素の両端に一体的に形成された１対の接触パッドと、ヒューズ要素と接触パッドの少なくとも一部分とを覆う少なくとも１つの不動態化層と、接触パッドの対の各々の上面にそれぞれ結合された第１及び第２の導電性電極と、電極の各々に対する少なくとも１つの導電性終端層とを含み、その定格が典型的に０．０２５から０．１２５アンペアであるヒューズ。
【選択図】 図１

Description

〔優先権請求〕
本出願は、全ての目的に対して引用により本明細書に組み込まれている２０１０年１０月１４日出願のＵＳＳＮ ６１／３９３，１４９が割り当てられた「低電流ヒューズ」という名称の先に出願された米国特許仮出願及び２０１１年１０月１１日出願の米国特許出願第１３／２７０，８５５号の恩典を請求するものである。

本発明の主題は、一般的に電気ヒューズに関し、特に、薄膜技術を利用するランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）及び表面実装（ＳＭＤ）ミリ電流ヒューズに関する。本発明者の技術は、更に、そのようなヒューズを製作する方法に関する。

表面実装法は、回路基板アセンブリの好ましい技術となった。従って、実質的に全ての形式の電子構成要素は、表面実装（すなわち、リードなし）実施形態又は用途に対して再設計されたか又は再設計されている。表面実装デバイス（ＳＭＤ）は、全ての形式の電子回路に急速に組み込まれているので、それに対応するＳＭＤヒューズの必要性が生じた。

ヒューズは、多くの回路基板に対して基本的な機能を担う。回路、選択された部分回路、及び／又はある一定の個々の構成要素でさえも溶解することにより、溶解れなければ１つの局所的な構成要素の障害から発生することがある全体システムの破損を防止することが可能である。

望ましい作動を促進するために改善が求められる電気構成要素の多くの異なる性能特性が存在する。ある一定のヒューズ態様に対処する技術の従来の例は、Ｐａｒｋｅｒ他に付与された米国特許第７，５７０，１４８号明細書に開示されている。Ｐａｒｋｅｒ他に付与された特許は、ヒューズ要素層と、ヒューズ要素層の両側に延びてそれらに結合された第１及び第２の中間絶縁層とを含む低抵抗ヒューズに関するものである。ヒューズ要素層が第１の中間絶縁層上に形成され、第２の絶縁層がヒューズ要素層に積層される。別の例は、米国特許第５，２９６，８３３号明細書（Ｂｒｅｅｎ他）である。Ｂｒｅｅｎ他の特許は、アルミナ−ガラス−ヒューズ−ガラス−アルミナ積層構造を含む表面実装ヒューズデバイスに関するものである。

ヒューズ設計の態様を備えた例示的技術を開示する付加的な参考文献は、共にＢａｄｉｈｉ他に付与された米国特許第５，２２８，１８８号明細書及び第５，１６６，６５６号明細書の両方を含む。そのようなＢａｄｉｈｉ他の参考文献は、一般的に表面実装ヒューズ及びそれらを作る方法に関する。

米国特許第７，５７０，１４８号明細書 米国特許第５，２９６，８３３号明細書 米国特許第５，２２８，１８８号明細書 米国特許第５，１６６，６５６号明細書

全ての上述の米国特許文書の開示は、それへの引用により全ての目的に対して本明細書にここに全体的に組み込まれる。どの従来技術の論文も、約５０ミリアンペアのミリ電流定格の表面実装可能ヒューズの提供の必要性に対処しないことが注目されるであろう。好ましい実施形態は、８０ミルｘ５０ミル（約２ｍｍｘ１．５ｍｍ）よりも小さい、場合によっては４０ミルｘ２０ミル（約１ｍｍｘ０．５ｍｍ）ほども小さいパッケージにおけるこの必要性に対処する。

本発明の主題は、上述したような様々な設計態様とヒューズ及び関連する電子技術のある一定の態様に関する他のものとを認識して説明する。従って、大まかに言って、現在開示されている技術の１つの最も重要な目的は、改善されたヒューズデバイスの提供である。より詳細には、本発明の開示は、ランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）構成又は表面実装（ＳＭＤ）構成のいずれかに構成することができる低電流ヒューズデバイスを説明する。

本発明の主題は、更に、一般的に多層ヒューズデバイスに関連し、より詳細には、細長ヒューズ要素を備えた基板と、基板の１つの面上に形成されてその両縦方向端部にそれと共に形成された１対の一体型接触パッドとを含むような多層ヒューズデバイスに関する。特定の実施形態において、ヒューズ及び接触パッドを覆う１対の不動態化層を提供することができ、１対の窓が、それを通じて電気メッキされた導電性電極材料を受け取るように両方の接触パッドの上方に両方の不動態化層を通して開かれる。電気メッキされた材料は、不動態化層の上面の上方に延び、かつ半田付け可能な導電材料を用いて被覆することができる。

０．０２５から０．１２５アンペアの定格を有する低電流表面実装ヒューズに対する特定の必要性が存在する。

注：ヒューズの定格は、それが意図している電流である。ヒューズは、一般的に、定格電流の約２５０％の電流で飛ぶように設計される。

本発明の第１の態様は、約０．０６から０．５アンペアの範囲の最大電流に露出されると飛ぶような定格の表面実装可能ヒューズを提供することに関する。

そのような表面実装ヒューズは、適切な金属の薄膜を使用して取得することができる。

典型的には、表面実装可能ヒューズは、３から２０ミクロン幅で０．２から２ミクロン厚みのニッケル又は銅のトラックを含む。

典型的には、表面実装可能ヒューズは、セラミック、ガラス、又はガラスセラミックを含む誘電性基板を更に含む。

最も好ましくは、誘電性基板は、ガラスを含む。

典型的には、表面実装ヒューズがニッケルのトラックを含む場合、それは、基板と金属間の接着を促進させるようにヒューズ金属の下にタンタルの薄膜を更に含む。

典型的には、タンタルの薄膜は、数百オングストロームの厚みを有する。

典型的には、表面実装可能ヒューズは、ヒューズ金属を保護する不動態化層を更に含む。

一実施形態において、不動態化層は、酸窒化ケイ素を含む。

任意的に、タンタルの層は、ヒューズ金属に対して不動態化層の接着を促進するようにヒューズ金属の上及び不動態化層の下に設けられる。

任意的に、不動態化層は、厚みが１から６ミクロンである。

典型的には、表面実装可能ヒューズは、ポリイミドの封入層を更に含む。

典型的には、表面実装可能ヒューズは、ランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）又は表面実装（ＬＧＡ）用途に使用するように構成される。

最も典型的には、表面実装可能ヒューズは、終端を更に含む。

一実施形態において、終端は、不動態化層内の窓開口部を通じてアクセス可能な接触パッドを含む。

典型的には、表面実装可能ヒューズは、不動態化層内に形成されたものにほぼ対応する窓開口部を備えたポリイミド材料の封入層を更に含む。

更に、表面実装可能ヒューズは、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）又はエポキシの保護コーティングを含むことができる。

任意的に、表面実装可能ヒューズは、電極が不動態化層の上に延びるように接触パッド上方で窓開口部を通して電気メッキされた銅（Ｃｕ）電極を更に含む。

典型的には、Ｃｕ電極１１２の露出部分は、ニッケル及び錫（Ｎｉ／Ｓｎ）層で終端する。

代替的に、Ｃｕ電極の露出部分は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）技術を使用して終端する。

一例示的実施形態において、現在開示している主題は、それぞれの上面、底面、側面、及び端面を有する基板と、そのような基板のそのような上面上に形成された細長ヒューズ要素と、そのようなヒューズ要素の両端に一体的に形成された１対の接触パッドと、そのようなヒューズ要素とそのような接触パッドの少なくとも一部分とを覆う少なくとも１つの不動態化層と、接触パッドのそのような対の各々の上面にそれぞれ結合された第１及び第２の導電性電極と、そのような電極の各々に対する少なくとも１つの導電性終端層とを含むヒューズに関連する。

一部の実施形態において、そのような第１及び第２の導電性電極は、その一端で接触パッドのそのような対の各々の１つに結合することができる。他のものでは、そのような第１及び第２の導電性電極の各々は、そのような少なくとも１つの不動態化層を通って延びるその第２の端部を有することができる。更に他のものでは、そのような少なくとも１つの導電性終端層は、そのような第１及び第２の導電性電極の各々のそのような第２の端部のコーティングを含むことができる。

他の本発明の代替において、その１つの縁部に沿ったそのような第１及び第２の導電性電極は、そのような基板のそれぞれの縁部部分まで延びることができる。他のものでは、そのような少なくとも１つの導電性終端層は、そのような第１及び第２の導電性電極の各々とそれぞれ電気的に関連付けられたそれぞれの端部終端を含むことができる。更に他のものでは、そのような第１及び第２の導電性電極は、その１つの側面に沿って接触パッドのそのような対の各々の１つに結合することができる。そのような他のものの一部では、そのような少なくとも１つの導電性終端層は、そのような第１及び第２の導電性電極の各々とそれぞれ電気的に関連付けられたそれぞれの端部終端を含むことができる。その代替では、そのような終端層は、そのような基板のその各端部に隣接する側面の一部分を覆うことができる。

他の本発明の開示する変形では、そのようなヒューズの例示的実施形態は、そのようなヒューズ要素と接触パッドとを覆う少なくとも１対のそのような不動態化層を含むことができる。更に、そのような終端層は、そのような不動態化層のそのような上面の少なくとも一部分を覆い、かつそのような底面の一部とその各端部に隣接するそのような基板のそのような端面の全てとを覆い、それによってそのような終端層がそのようなヒューズの表面実装を可能にする。更に、そのような終端層は、その各端部に隣接するそのような基板の側面の一部分を覆うことができる。

他の本発明の開示する変形では、そのようなヒューズは、不動態化層のそのような対を通ってそのような接触パッドの各々の上方に形成された窓を更に含むことができ、そのような第１及び第２の導電性電極は、そのような接触パッド上方のそのような不動態化層の上面の上方に延びることができ、そのような終端層は、そのような不動態化層の上面の上方に延びるそのような導電性電極の少なくとも一部分を覆い、かつそのような基板の底面の少なくとも一部分を覆うことができ、それによってそのような終端層がそのようなヒューズの表面実装を可能にする。更に、一部の事例では、そのような終端層は、その各端部に隣接するそのような基板の側面の一部分を覆うことができる。

更に他の変形では、そのようなヒューズは、そのような不動態化層を覆うガラス層を更に含むことができ、そのような第１及び第２の電極は、そのような基板の端部の方向に延びることができ、かつそこで露出され、そのような終端層は、そのようなガラス層の上面の少なくとも一部分を覆うことができ、かつその各端部に隣接するそのような基板の端面及び底面を覆うことができる。一部の代替では、そのような不動態化層は、ポリマー材料を含むことができる。他のものでは、そのような不動態化層は、ＳｉＮＯ、Ａ１２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ポリイミド、ベンゾシクロブテン、及びガラスのうちの１つ又はそれよりも多くを含むことができる。

他の本発明の開示する変形では、そのようなヒューズは、そのような少なくとも１つの不動態化層を通ってそのような接触パッドの各々の上方に形成された窓を更に含むことができ、そのような第１及び第２の導電性電極は、そのような接触パッド上方のそのような少なくとも１つの不動態化層の上面の上方に延びることができ、そのような終端層は、そのような少なくとも１つの不動態化層のそのような上面の上方に延びるそのような導電性電極の少なくとも一部分を覆うことができ、それによってそのような終端層が、ヒューズのグリッドアレイ装着を可能にする。

他の本発明の代替では、そのようなヒューズ要素及びそのような接触パッドは、接着材料及び導電材料の一体的な複数の層として形成することができる。更に、そのような第１及び第２の導電性電極は、その一端で接触パッドのそのような対の各々の１つのニッケル層に結合することができる。更に、そのようなヒューズ要素及びそのような接触パッドは、銅、ニッケル、コバルト、及び鉄のうちの少なくとも１つ又はそれらの合金の一体化層として形成することができる。同じく、一部の代替では、そのような第１及び第２の導電性電極は、導電金属を含むことができる。更に、そのような第１及び第２の導電性電極は、銅電極を含むことができる。他の構成では、そのような基板は、ガラス、ガラスセラミック、セラミック、シリコン、及びポリマー材料のうちの１つを含むことができる。更に、導電性終端層は、終端金属を含むことができる。同じく、そのような終端金属は、ニッケルと錫の層を含むことができる。

本発明の主題の付加的な目的及び利点は、本明細書の詳細説明に列挙され、又はそこから当業者には明白であろう。同じく、具体的に例示され、参照され、意味され、かつ説明される特徴及びその段階に対する修正及び変形は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、それに対する本発明の参照によって様々な実施形態及びこの主題の使用において実施することができることは当業者によって更に認められるべきである。そのような変形は、以下に限定されるものではないが、その示され、参照され、又は説明された同等の手段及び特徴、材料、又は段階の置換、及び様々な部品、特徴、又は段階などの機能的、作動的、又は位置的な逆転を含むことができる。

更に、開示する技術の異なる実施形態、並びに異なる現在好ましい実施形態は、現在開示されている特徴及び要素の様々な組合せ又は構成又はそれらの均等物（図中又は詳細説明に明確に示されないその特徴又は構成の組合せを含む）を含むことができることは理解されるものとする。

当業者は、本明細書の残りの部分を精査することによって現在開示されている主題の特徴及び態様をより良く認めるであろう。

当業者に向けられた最善のモードを含み、添付図面を参照する本発明の開示されている主題の完全で有効な説明を本明細書に説明する。

本明細書及び添付図面を通した参照文字の反復使用は、本発明の技術の同じ又は類似の特徴、段階、又は他の要素を表現するように意図している。

本発明の技術による低電流ヒューズの例示的第１実施形態の部分切取内部図である。 図１の例示的ヒューズ実施形態の組み立て済みの斜視図である。 図１の例示的ヒューズ実施形態の分解組立図である。 表面実装を使用するように構成された本発明の技術による低電流ヒューズの例示的第２実施形態の部分切取内部図である。 図４Ａ実施形態の接触パッド区域の拡大部分を例示する図である。 図４Ａの例示的ヒューズ実施形態の組み立て済みの斜視図である。 表面実装を使用するように構成された本発明の技術による低電流ヒューズの例示的第３実施形態の部分切取内部図である。 代替の終端を示す図６の例示的ヒューズ実施形態の組み立て済みの斜視図である。 図６の例示的ヒューズ実施形態の組み立て済みの斜視図である。

「発明の概要」で上述したように、本発明の主題の態様は、改善された低電流ヒューズデバイスに関するものである。

ここで図面を参照すると、図１は、本発明の技術による一般的な低電流ヒューズ１００の例示的第１実施形態の切取内部図である。低電流ヒューズ１００は、基板１０２に対応するガラスセラミック層から始めていくつかの層上に作り上げられる。ガラス基板が好ましいが、適切な熱特性を備えたアルミナ又は他のセラミック、シリコン（Ｓｉ）、ポリマー基板のようなあらゆるセラミック（適切な不動態化層の有無に関わらず）又はガラスセラミック材料を利用することができる。

その各端部に形成される接着層１０５及び一体の接触パッド１０６（図１には１つだけしか見えない）を備えたヒューズ要素１０４は、基板１０２上にスパッタリングするか又は他の物理蒸着技術により、次に、ヒューズ金属の層のパターン化によって生成される。ヒューズのためのものとして高い導電性及び延性を有する銅を含む様々な金属を使用することができる。ニッケル（Ｎｉ）は、特に極めて低電流のヒューズのためのものとして良質な候補であることが分っており、ニッケルは、温度上昇に伴って電気抵抗の急勾配の増加を示すものと指摘されている。あらゆる特定の理論に束縛されることを望まないが、これは、その強磁性体特性のためであると考えられている。コバルト及びコバルトベースの合金のような他の磁性材料が有利であると予想されている。従って、代替的な実施形態において、他の磁性金属（Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、又はそれらの合金）を使用することができる。

そのような金属は、比較的低いジュール熱、及びエレクトロマイグレーションに対して高い抵抗、及び他の拡散及び熱活性化劣化過程を示す。ニッケル及びコバルトはまた、空気、水、及び塩化物内の腐食に対して高い延性及び抵抗を有し、それが、多湿で多少腐食性の環境でも信頼性のある作動を提供する。

しかし、例えば、適切な抵抗／融点を備えた他の金属も利用することができることに注意されたい。

ヒューズ要素１０２の厚みは、例えば、０．２−２μｍのように変えることができる。このような厚みは、許容可能な公差まで比較的容易に堆積させることができる。以下に限定されるものではないが、ヒューズ材料の上方及び／又は下方に、Ｔａ、Ｃｒ、ＴａＮ、ＴｉＷ、Ｔｉ、ＴｉＮを収容する接着層も利用することができる。好ましくは、基板に対する接着を促進するためにタンタル（Ｔａ）の薄い接着層を使用することができる。

そのような接着層１０３の厚みは、例えば、１００−１０００オングストロームのように変えることができる。ヒューズ要素１０４は、真っ直ぐな線の要素として例示されているが、例えば、付加的な長さが要求され、又は望ましい場合に、他の構成が可能であることも当業者によって認められるべきである。そのような場合は、典型的には、湾曲した又は正弦曲線の要素を使用することができる。

接触パッド１０６の上に窓開口部を備えた酸窒化ケイ素（ＳｉＮＯ）の不動態化層１０８は、要素１０４及び接触パッド１０６の上に配置される。例示的構成では、不動態化層１０８は、厚みを１−６ミクロンとし、不動態化層１０８のリソグラフィ的適用か、又は不活物質のカバー層の上でエッチングするかのいずれかから提供された窓開口部を有することができる。代替的な実施形態において、不動態化層１０８は、以下に限定されるものではないが、Ａ１₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、及びＳｉ₃Ｎ₄を含むあらゆる無機不活物質で形成することができる。

ヒューズ材料に対する不動態化層の接着を助けるために、典型的にタンタルであるが、任意的にはＴａ、Ｃｒ、ＴａＮ、ＴｉＷ、Ｔｉ、ＴｉＮ材料の薄い層が付加される。適切な接着層の選択は、ヒューズ金属、不動態化層、及び堆積技術に依存し、特定技術によって束縛されることを望まないが、格子不整合及び残留応力のような現象を克服するように設計される。

第２の不動態化層又は保護密封層１１０は、不動態化層１０８の上に適用することができる。高速堆積のために、第２の不動態化層１１０は、例えば、約５−２５ミクロンのポリイミド材料のようなポリマーとし、例えば、一般的に不動態化層１０８内に形成された範囲に対応する窓開口部と共に形成することもできる。付加的な任意的な実施形態において、第２の不動態化層１１０はまた、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）の保護コーティング、エポキシ、又は他の保護コーティングを用いて供給することができる。

電極１１２は、次に、電極１１２が不動態化層１１０を通って延びるように接触パッド１０６の上の窓開口部を通して電気メッキされる。ヒューズ金属が銅であって、更に例えばニッケルのような別の材料である場合、製作を容易にするために、電極１１２は、通常、銅（Ｃｕ）である。

Ｃｕ電極１１２の露出部分は、次に、ニッケル及び錫（Ｎｉ／Ｓｎ）層１１４で被覆することによって終端する。他の金属を使用することができ、かつより独特な終端を要求される場合に特に適している。代替構成では、銅スタッドバンピング技術の有無に関わらず、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）技術を利用することができる。

図２を参照すると、本発明の技術により構成された例示的ヒューズ２００の組み立て済みの斜視図が例示されている。図２から理解することができるように、ヒューズ２００は、不動態化層２０８及び２１０と、銅電極（図示せず）の上に露出されたＮｉ／Ｓｎコーティング２１４とを含む。

図３を参照すると、図１及び２に示す例示的実施形態に対応する例示的ヒューズ３００の分解組立図が例示されている。ヒューズ３００は、分解組立図では基板３０２を示し、ヒューズ要素３０４と関連してそのそれぞれの両縦方向端部に位置決めされた接触パッドの対３０６、３０６’をより明白に例示している。更に、不動態化層３０８及び３１０内の開口部３１８、３１８’及び３２０、３２０’が、それぞれより完全に例示されている。開口部３１８及び３２０は、範囲が実質的に同じ広がりを有し、接触パッド３０６上方に全体的に整列していることは認められるであろう。開口部３１８’及び３２０’（不動態化層３０８、３１０の両端上の）は、接触パッド３０６’に関連して同様に配置される。

図４Ａを参照すると、本発明の技術による一般的な低電流ヒューズ４００の例示的第２実施形態の切り欠き図が例示されている。低電流ヒューズ４００は、ガラス、セラミック、又はガラスセラミック基板層４０２から始めて図１に関して先に例示したように実質的に同じ態様でいくつかの層上に作り上げられる。

その各端部に一体型接触パッド４０６を有するヒューズ要素４０４は、基板４０２上にスパッタリングし、次に、それより下又はそれより上にタンタル（Ｔａ）の接着層を用いて、銅又はニッケルのようなヒューズ金属トラックをパターン化することによって形成される。当業者によって理解されるように、接着層（現在はラベル表示されていないが、図１及び３と関連して層１０３及び１０５に表現されているような）はまた、現在の図４Ａの実施形態と関連して現在開示されている主題に準拠して実施することができる。図４Ｂに例示した拡大接触パッド区域でより良く分るように、例示的構成では、第１のＴａ層４１６、続くニッケル層４２６及び第２のＴａ層４３６は、約０．１から約１０μｍの厚みになるように互いに組み合わせて、ガラス基板４０２の上にスパッタリングすることができる。図１のヒューズ１０２と同様に、代替的な実施形態において、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅのような磁性金属又はそれらの合金、又は適切な抵抗／融点を有する銅のような他の金属を利用することができる。同様に、図１に関して、フーズ材料の上方及び／又は下方に他の接着層も利用することができる。

この第２実施形態により、図１−３に関連して先に例示したものから電極構造を変えることによって表面実装デバイス（ＳＭＤ）を提供する。第２実施形態により、電極材料４４６は、ヒューズ金属（一般的にニッケル又は銅）層４２６の上方で及びそれに接触し、かつ実質的にＮｉ層４０６を覆うように、かつ基板４０２の縁部部分４５０まで延びるように位置決めされて提供することができる。例示的構成では、電極材料４４６は、銅（Ｃｕ）とし、Ｎｉ層４１６の上に電気メッキすることができる。当業者によって認められるように、Ｃｕ層４４６を提供するために他の方法も利用することができる。電極は、銅以外の導電材料から製作することができることも認められるべきである。更に、パッド区域及びヒューズを形成するための材料がそれ自体導電性であるので、この付加的な電極材料が不可欠なものではないことが指摘されることになる。

電極材料４４６の配置に続いて、酸窒化ケイ素（ＳｉＮＯ）の第１の不動態化層４０８、続いて第２の不動態化層又は保護密封層４１０が、不動態化層４０８の上に適用される。最後に、ガラスカバー４１２、又は代替的に他の絶縁材料を適用することができる。この実施形態において、窓開口部（第１実施形態に関して例示したような）は必要とされないが、窓は、電極に適応するように形成することができ、図６に例示する実施形態に関して後に説明することになる。完成デバイスの表面実装を可能にする端部終端４４２、４４４は、次に、当業者に公知の技術を使用して適用することができる。

図５を参照すると、本発明の技術により構成された例示的ヒューズ４００の組み立て済みの斜視図が例示されている。図５から見ることができるように、ヒューズ４００は、基板４０２と、不動態化層４０８及び４１０と、ガラスカバー４１２とを含む。デバイス４００のそれぞれの端部４５２、４５４には、端部終端４４２、４４４と、図５に示すように上面４５４及び底面４５８の両方のカバー部分とが供給される。端部終端の材料は、任意的に、図８に例示するように側面に適用することができる。端部終端４４２、４４４は、例えば、公知の半田付け又は他の固定技術を使用して回路基板にデバイスを固定することを助けるために、Ｃｕ終端に対応するようにし、Ｎｉ／Ｓｎ又は他の半田材料の組合せのような材料のコーティング（別々に示していない）を含むことができる。

図６を参照すると、本発明の技術による一般的な低電流ヒューズ６００の例示的第３実施形態の切取内部図が例示されている。低電流ヒューズ６００は、基板６０２に対応するガラス、セラミック、又はガラスセラミックのような誘電体層から始めて図１及び３に関して先に例示したのと実質的に同じ態様でいくつかの層上に作り上げられる。

本発明の主題のこの第３実施形態により、図４−５に関連して先に例示したものから電極構造を変えることによって表面実装デバイス（ＳＭＤ）を提供する。第３実施形態により、電極材料６４６は、金属層６０６の上方で及びそれに接触し、かつ金属層６０６の部分を覆うように位置決めして提供することができる。電極材料６４６は、切り欠き部分６４６’で例示するように、場合によっては不動態化層６０８、６１０内の窓を通って上方に延び、少なくとも上側不動態化層６１０の面まで延びる。完成デバイスの表面実装を可能にするために、端部終端６４４、６４４は、次に、図４Ａ及び５に関して上述したように当業者に公知の技術を使用して適用することができる。

図６及び８に例示した実施形態において、終端材料６４４、８４２、６４４、８４４、８５２は、完成デバイスの端部、上面、及び底面に沿ってだけでなく図８に８６２、８６４で例示した側部に沿っても延びることができる。

図７を参照すると、終端材料７４４、７５２、７４４が完成デバイスの端部、上面、及び底面に制限される代替の終端を提供する本発明の技術により構成された例示的ヒューズ７００の組み立て済みの斜視図が例示されている。

適切な寸法（ヒューズとして役立つ金属のストリップの厚み、長さ、及び幅）を計算するための理論及び得られる方程式は十分に理解されている。

図１を参照して、下記の好ましい実施形態は、０．１と０．５アンペアの間の最大電流を超える電流に露出されると飛ぶような定格の低電流ヒューズ１００を提供することに関する。

寸法は、正確に再現可能にする必要があり、ヒューズは、エレクトロマイグレーションに対して高い抵抗を有するべきである。この形式の正確な低電流ヒューズは、０．２から２ミクロンの範囲の所定の厚みを有し、好ましくは、一体のパッド１０６を有する３から２０μｍ（ミクロン）幅トラックのニッケル又は銅で構成されたヒューズ要素１０４を堆積させることによって取得することができる。

好ましくは、良好な接着性を得るためにかつ基板１０２とニッケルヒューズ要素１０４の間の干渉を防止するために、タンタルの薄い層１０３が第１に堆積される。

選択された基板１０２は、ガラスである。広範なガラス、セラミック、又はガラスセラミックを使用することができることは注目されるであろう。

タンタルの薄い層１０３は、物理蒸着（ＰＶＤ）によって堆積させることができ、その厚みは、通常、数百オングストロームである。

そのような脆弱なヒューズの場合、ポリイミドによるカプセル封入が適切であることが見出されている。

酸窒化ケイ素が、不動態化するためにニッケルヒューズ要素１０４上に化学気相蒸着によって第１に堆積され、次に、ポリイミドの１１０の第２の層を不動態化層１０８上に付加することができる。

好ましくは、タンタルの第２の層が、不動態化層の良好な接着を得るためにかつヒューズ要素１０４と不動態化層の間の干渉を防止するために、ヒューズ金属の上及び不動態化層の下に堆積される。

そのようなデバイスの全体寸法は、パッケージ化された状態で２ｍｍｘ３ｍｍよりも小さく、かつ１ｍｍｘ０．５ｍｍほども小さい場合があり、それらが小さいデバイスに表面実装されることを可能にする。

本発明の主題をその特定の実施形態に関して詳細に説明したが、当業者は、上述事項の理解に達する時にこのような実施形態に対する代替、その変形、及びそれに対する均等物を容易に生成することができることを認めるであろう。従って、本発明の開示の範囲は、一例であって制限ではなく、本発明の開示は、当業者に容易に明らかなように、本発明の主題に対するそのような修正、変形、及び／又は追加の包含を排除するものではない。

１００ 低電流ヒューズ
１０２ 基板
１０３ 接着層
１０４ ヒューズ要素
１０８ 不動態化層
１１２ 電極

Claims (24)

1. 定格が０．０２５から０．１２５アンペアの表面実装可能ヒューズ。
2. 約０．０６から０．５アンペアの範囲の最大電流に露出された場合に飛ぶように設計されることを特徴とする請求項１に記載の表面実装可能ヒューズ。
3. 幅が３から２０μｍ及び厚みが０．２から２μｍの範囲のニッケル又は銅のトラックで構成されたヒューズ要素を含むことを特徴とする請求項１に記載の表面実装可能ヒューズ。
4. 前記ヒューズ要素を支持する誘電性基板を更に含み、
   前記誘電性基板は、セラミック、ガラス、及びガラスセラミックを含む群から選択された材料を含む、
   ことを特徴とする請求項３に記載の表面実装可能ヒューズ。
5. 前記誘電性基板は、ガラスを含むことを特徴とする請求項３に記載の表面実装可能ヒューズ。
6. 前記ヒューズ金属の下にタンタルの薄い層を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の表面実装可能ヒューズ。
7. 前記タンタルの薄い層は、数百オングストロームの厚みを有することを特徴とする請求項５に記載の表面実装可能ヒューズ。
8. 前記ニッケル又は銅を保護する不動態化層を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の表面実装可能ヒューズ。
9. 前記不動態化層は、酸窒化ケイ素を含むことを特徴とする請求項８に記載の表面実装可能ヒューズ。
10. 前記不動態化層は、１から６ミクロンの厚みであることを特徴とする請求項９に記載の表面実装可能ヒューズ。
11. 接着層が、前記ヒューズ金属と前記不動態化層の間に堆積されることを特徴とする請求項９に記載の表面実装可能ヒューズ。
12. 前記接着層は、タンタルを含むことを特徴とする請求項９に記載の表面実装可能ヒューズ。
13. ポリイミドの封入層を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の表面実装可能ヒューズ。
14. ランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）に又は表面実装（ＳＭＤ）用途に使用するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の表面実装可能ヒューズ。
15. 終端を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の表面実装可能ヒューズ。
16. 前記終端は、前記ヒューズ要素の各端部にかつ前記不動態化層内の窓開口部を通してアクセス可能である接触パッドを含むことを特徴とする請求項１６に記載の表面実装可能ヒューズ。
17. 不動態化層に形成された前記窓開口部にほぼ対応する付加的な窓開口部を備えたポリイミド材料の封入層を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の表面実装可能ヒューズ。
18. ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）又はエポキシの保護コーティングを更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の表面実装可能ヒューズ。
19. 電極が不動態化層の上を延びるように前記接触パッドの上方の前記窓開口部を通して電気メッキされた銅（Ｃｕ）電極を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の表面実装可能ヒューズ。
20. 前記Ｃｕ電極１１２の露出部分が、ニッケル及び錫（Ｎｉ／Ｓｎ）層で終端されることを特徴とする請求項１６４に記載の表面実装可能ヒューズ。
21. 前記Ｃｕ電極の露出部分が、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）技術を使用して終端されることを特徴とする請求項１６に記載の表面実装可能ヒューズ。
22. ３ｍｍｘ２ｍｍよりも大きくない全体寸法を有する構成要素として製作されることを特徴とする請求項１６に記載の表面実装可能ヒューズ。
23. １ｍｍｘ０．５ｍｍよりも大きくない全体寸法を有する構成要素として製作されることを特徴とする請求項１６に記載の表面実装可能ヒューズ。
24. ヒューズであって、
    それぞれの上面、底面、側面、及び端面を有する基板と、
    前記基板の前記上面上に形成された細長ヒューズ要素と、
    前記ヒューズ要素の両端に一体的に形成された１対の接触パッドと、
    前記ヒューズ要素と前記接触パッドの少なくとも一部分とを覆う少なくとも１つの不動態化層と、
    前記対の接触パッドの各々の上面にそれぞれ結合された第１及び第２の導電性電極と、
    前記電極の各々に対する少なくとも１つの導電性終端層と、
    を含むことを特徴とするヒューズ。

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