JP3160294B2 - 表面実装型ヒューズデバイス - Google Patents

表面実装型ヒューズデバイス

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リッテルフューズ，インコーポレイティド
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、一般に、プリント回路板の電気回路の保護
のために取り付けられる、表面実装可能なヒューズに関
する。
発明の背景 あらゆる種類の電気および電子装置において、プリン
ト回路（PC）板は、ますます使用されている。従来の、
より大きいスケールの電気回路においてもそうであるよ
うに、これらのプリント回路板の上に形成される電気回
路は、電気的な過負荷を防ぐための保護を必要とする。
この保護は、典型的には、プリント回路板に物理的に固
定される超小型のヒューズによって提供される。
そのような超小型の表面実装型のヒューズの１つの例
は、米国特許第5,166,656号（′656特許）に開示されて
いる。この表面実装型のヒューズのヒュージブルリンク
（fusible link,可融連結部）は、パッシベーション
（不動態化）層（passivation layer）、絶縁被覆、そ
して、絶縁被覆にパッシベーション層を接着するための
エポキシ樹脂を含む３層の複合物で覆われているものと
して開示されている。'656特許、第６欄、第４〜７行を
参照。典型的には、上記のパッシベーション層は、化学
的に蒸着したシリカ（silica）またはプリントされたガ
ラスの厚い層である。'656特許、第３欄、第39〜41行を
参照。絶縁被覆は、ガラス製のカバーであってもよ
い。'656特許、第４欄、第43〜60行を参照。対照的に、
本発明では、そのヒュージブルリンクを３層ではなく１
層だけで保護する。
EP−Ａ−0 270 954は、ヒュージブルリンク、支持基
板、および、１つの伝導性のターミナルパッド層を含む
ターミナルパッドを有するチップタイプのヒューズを開
示する。この支持基板は、上部表面、下部表面、およ
び、対向する側表面を有する。伝導性のターミナルパッ
ド層とヒュージブルリンクとは互いに接続され、支持基
板の上部表面を横切って広がる。伝導性のターミナルパ
ッド層は、上記の対向する側表面の少なくとも一部を越
えて広がり、上記基板の上記下部表面の上で終端する。
１つの保護層が上記ヒュージブルリンクの上に横たわ
る。
EP−Ａ−0 270 954が本発明と異なる点は、EP−Ａ−0
270 954が以下の要素を有するデバイスを開示しないこ
とである。（１）複数の伝導性のターミナルパッド層、
および、（２）そのヒュージブルリンクと第１の伝導性
のターミナルパッド層とが１つの連続した層として形成
されること。本発明によるデバイスは、（１）および
（２）の両方を含むため、EP−Ａ−0 270 954に比較し
て高い信頼性を有していると考えられる。
GB−Ａ−1,604,820は、複数の伝導性のターミナルパ
ッド層を有する電気的安全ヒューズを開示する。更に、
GB−Ａ−1,604,820のヒュージブルリンクと第１の伝導
性のターミナルパッド層とは、１つの連続した層として
形成される。
GB−Ａ−1,604,820が本発明と異なる点は、GB−Ａ−
1,604,820が表面実装型のデバイスではないことと、直
接に回路板にはんだ付けできないことである。むしろ、
このデバイスは、回路板にはり付けるためのエンドキャ
ップ、あるいは、それに等価なものと共に使用される他
ないと考えられる。これは、最も外側の層がはんだ付け
できない材料であるアルミニウムによって形成されてい
るという事実によって裏書きされている。
GB−Ａ−1,604,820が本発明と更に異なる点は、その
特定の層が、このデバイスのブローする性質（blowing
characteristics）を助長するために選択されることで
ある。逆に、本発明の層は、デバイスの製造し易さを改
善するのに加えて、デバイスがはんだ付けし易くなるよ
うに助けるように選択される。
発明の要約 本発明は、２つの材料のサブアセンブリを含む、薄膜
の表面実装型ヒューズである。第１のサブアセンブリ
は、ヒュージブルリンク、それを支持する基板、およ
び、複数のターミナルパッドを含む。第２のサブアセン
ブリは、ヒュージブルリンクの上に横に広がって、衝撃
および酸化を防ぐように保護するための保護層を含む。
保護層は、好適には重合体材料によって形成されてい
る。最も好適な重合体材料は、ポリカーボネイトの接着
剤である。加えて、最も好適な支持基板は、FR−４エポ
キシ樹脂またはポリイミドである。
本発明の第２の形態は、薄膜の表面実装型ヒューズで
ある。このヒューズは、伝導性の金属によって形成され
ているヒュージブルリンクを有する。第１の伝導性の金
属は、好適には、しかし、これに限らないが、銅、銀、
ニッケル、チタン、アルミニウム、または、これらの伝
導性の金属の合金を含むグループから選択される。第１
の伝導性の金属と異なる第２の伝導性の金属は、このヒ
ュージブルリンクの表面上にデポジット（deposit）さ
れる。この発明の表面実装型ヒューズのための１つの好
適な金属は、銅である。第２に好適な伝導性の金属は、
すずである。
上記の第２の伝導性の金属は、ヒュージブルリンクの
上に、長方形、円形、または、いくつかの他のいずれか
の形（例えば、しかし、これに限らないが、Ｓ字型また
は曲がりくねった構成でもよい）でデポジットされても
よい。長方形または環状の構成が使われるならば、上記
の第２の伝導性の金属は、好適には、ヒュージブルリン
クの中央の部分に沿ってデポジットされる。
ヒュージブルリンクの、非常に小さく、入り組んだ、
複雑な幾何学的構造を形成するために、フォトリソグラ
フィーの技術、機械的な技術、そして、レーザー加工に
よる技術が使われてもよい。上記の機能は、電気化学的
および物理的な蒸着技術（electrochemical and physic
al vapor deposition,PVD）により形成される非常に薄
いフィルムコーティングと組み合わせられるとき、これ
らの超小型のヒューズが、その要素の溶融可能な領域を
制御することを可能にし、マイクロアンペアおよびアン
ペアのレンジの電流が通る回路を保護することを可能に
する。これらの高電流における保護を提供する従来のヒ
ューズがフィラメントワイヤによって作られていたとい
う点で、上記の技術は他に類がないものである。そのよ
うなフィラメントワイヤのヒューズの製造においては、
取り扱いに難があった。
本発明のヒューズの基板のタップにおけるヒュージブ
ルリンクの位置は、高精度二次加工としてレーザー加工
方法を使用することを可能にする。この方法によって、
ヒューズエェメントの最終的な抵抗値を微調整すること
ができる。
図面の簡単な説明 図１は、本発明による超小型の表面実装型ヒューズを
作るために使われる銅メッキされたFR−４エポキシ樹脂
シートの透視図である。
図２は、図１の線２〜２に沿って見た、図１のシート
の一部分の図である。
図３は、そのシートを４つの区分に分けた各区分内で
掘り出された、各々幅Ｗおよび長さＬを有する複数のス
ロットを有する、図１のFR−４エポキシ樹脂シートの
（上記の銅メッキをはぎ取った）透視図である。
図４は、図２のスロットが掘り出された（routed）シ
ートの部分の拡大透視図である。ただし、ここでは、銅
メッキ層は再形成されている。
図５は、再メッキされた銅シートの水平な上向きの表
面のいくつかの部分の（それらの部分の各々が紫外線不
透明材料の正方形のパネルで覆われた後の）平面図であ
る。
図６は、図５の裏側の（図５の再メッキされたシート
から銅メッキの帯（ストリップ）状の部分を除去した後
の）透視図である。
図７は、図６のストリップ26の上側38の透視図であ
り、点線によって示される線形の領域40を図示してい
る。
図８は、銅メッキ浴への浸漬に続くニッケルメッキ浴
への浸漬によってターミナルパッドの銅ベース層の上に
銅およびニッケルの層が形成された後の１つのストリッ
プ26の図である。
図９は、図８のストリップの（ただし、紫外光硬化処
理前の）透視図である。ここでは、対紫外線不透明材料
によって覆われるヒューズブルリンク42の中央の部分50
を示している。
図10は、図９のストリップの（ただし、すずメッキ浴
への浸漬して上記の銅およびニッケル層の上にもうひと
つの層を形成し、ヒューズブルリンクの中央の部分の上
にすずを堆積させた後の）図である。
図11は、（ただし、上記のストリップ26の上に熱可塑
性樹脂接着剤の層を加えた）図10のストリップを示す。
図12は、本発明による個々のヒューズの、それが最終
的に作られる構成を、そして、いわゆるダイシング操作
（dicing operation,そこでは、これらの個々の表面実
装型ヒューズを形成するために上記のストリップを平行
の線に沿って切るためにダイヤモンドソー（diamond sa
w）が使われる）の後の構成を示す。
好適な実施例の詳細な説明 本発明は多くの異なる形で実施することができるが、
ここでは、図面を参照して本発明の好適な実施例につい
て詳細に説明する。以下に説明する実施例が本発明の原
理を具体化するものと見なされることは理解されるであ
ろう。ここでの説明は、本発明の幅広い範囲を図示され
た実施例に制限することを意図するものではない。
本発明の１つの好適な実施例は図12に示される。この
薄膜表面実装型のヒューズは、プリント回路板上または
厚膜ハイブリッド回路上の表面実装型の構成において使
われる超小型のヒューズである。典型的には、これらの
ヒューズは、この技術分野においてＡケースヒューズ
（A case fuse）として知られている。これらのヒュー
ズに対する工業規格サイズは、長さ125ミル、幅60ミル
である。そのようなヒューズは、1206ヒューズとして略
称される。しかし、本発明は、上記のようなヒューズの
全ての他の標準のサイズ（例えば、1210、0805、0603、
そして、0402のようなヒューズ）、および、非標準サイ
ズでも使用され得ることは理解されるであろう。
もっとも幅広い概念において、本発明は、２つの材料
のサブアセンブリを有する。図示されるように、第１の
サブアセンブリは、ヒューズエレメントまたはヒュージ
ブルリンク42、その支持基板またはコア13、そして、ヒ
ューズ58をプリント回路板に接続するためのターミナル
パッド34および36を含む。第２のサブアセンブリは、自
動組立の間に起こるかもしれない衝撃を防ぐための保
護、そして、使用中の酸化を防ぐための保護を提供する
ように、ヒュージブルリンク42、および、そのヒューズ
の上部の本質的な部分の上に横たわる保護層56である。
第１のサブアセンブリは、２つの金属電極またはパッ
ドおよび可溶エレメント（これらは両方が１つの連続し
たフィルムとして上記の基板に接着される）を含み、且
つ、支持する。これらのパッドは上記の基板またはコア
の底および側面に位置する、一方、ヒュージブルリンク
はその基板またはコアの上部に位置する。
図示されるように、好適な実施例においては、パッド
は銅ベース層、補足の銅層、ニッケル層、および、すず
層を含むいくつかの層によって形成されている。（１）
例えば、好適な実施例において以下に記述されるメッキ
のような電気化学的なプロセスによるか、或は、（２）
PVDによって、上記のパッドの銅ベース層および薄膜ヒ
ュージブルリンクは同時にデポジットされる。このよう
な同時デポジットによって、ヒュージブルリンクおよび
ターミナルパッドの間に良好な伝導性のパスが確実に形
成される。また、このタイプの形成によって製造は容易
になり、ヒュージブルリンクの厚さを非常に正確に制御
できるようになる。
初めに基板またはコアの上にヒュージブルリンクおよ
び銅ベース部を配置した後、伝導性の金属の付加層はタ
ーミナルパッドの上に形成される。これらの付加層は、
フォトリソグラフィーおよびデポジット技術によって、
それぞれ、これらのパッドの上に限定して形成され得
る。
このヒューズは、以下のプロセスによって作られても
よい。図１および２において示されるのは、銅メッキ12
を施したFR−４エポキシ樹脂のソリッドシート10であ
る。このソリッドシート10の銅メッキ12およびFR−４エ
ポキシ樹脂コア13は、図２において最もよく示されてい
る。この銅メッキされたFR−４エポキシ樹脂シート10
は、Allied Signal Laminate Systems、Hoosick Fall
s、New YorkからパーツNo.0200ED130C1/C1GFN0200 C1/C
1A2Cとして入手可能である、FR−４エポキシ樹脂が好適
な材料であるが、互換性を有する材料、すなわち、化学
的、物理的、そして、構造的に同様の性質を有する材料
であって、それよりプリント回路板が作られる材料であ
るならば、他の適当な材料として含まれる。こうして、
このソリッドシート10のためのもう１つの適当な材料と
して、ポリイミドがある。FR−４エポキシ樹脂およびポ
リイミドは、プリント回路板産業において使われる標準
の基板材料とほぼ全く同一の物理的特性を有する材料の
クラスに属する。この結果、本発明のヒューズ、およ
び、このヒューズが固定されるプリント回路板は、非常
に適合した熱的および機械的性質を有する。本発明のヒ
ューズの基板は、また、所望のアークトラッキング特性
（arc−tracking characteristics）を提供し、同時に
十分な機械的な耐屈曲性を示し、アーキング（arcing）
に関連して急速なエネルギーの放出にさらされても非損
傷であり続ける。
本発明のヒューズを製作するプロセスの次のステップ
において、銅メッキ12は、従来のエッチングプロセスに
よってエッチング（食刻）され、ソリッドシート10から
剥がされる。この従来のエッチングプロセスにおいて、
その銅は、塩化（第二）鉄（ferric chloride）溶液に
よってエッチング（食刻）され、その基板から剥がされ
る。
理解されるであろうが、このステップの完了の後、図
２の銅層12の全てはエッチングによってこのソリッドシ
ート10のFR−４エポキシ樹脂コア13からはがされるが、
このFR−４エポキシ樹脂シート10の残りのエポキシ樹脂
コア13は、最初に銅メッキされなかった「きれいな」FR
−４エポキシ樹脂のシートとは異なる。特に、化学的に
エッチングされた表面処置は、銅層12がエッチングによ
って取り除かれた後もエポキシ樹脂コア13の表面に残
る。エポキシ樹脂コア13の、この処置された表面は、現
在の表面実装型の超小型のヒューズの製造において必要
な次の操作に対して、より受容性がある。
それから、この処置された、銅のない表面を有するFR
−４エポキシ樹脂シート10は、図３から見とられ得るよ
うに、シート10の４区分に沿ってスロット14を形成する
ために、掘り出されるか、あるいは、穴をあけられる。
図３においては、点線によって視覚的にこれらの４区分
を切り離して示している。スロット14（図４）の幅Ｗ
は、約0.0625インチである。スロット14（図３）の各々
の長さＬは、約5.125インチである。
その掘り出し、または、穿孔が完了されたとき、上記
のエッチングされ、そして、掘り出され、或は、穴をあ
けられたシート10（図３において示される）は、再び銅
によってメッキされる。この銅再メッキは、図３のエッ
チングされ掘り出されたシートを非電気的な銅のメッキ
浴に浸けることにより行われる。この銅メッキ方法は、
当該技術分野において、よく知られている。
この銅メッキのステップによって、結果として、シー
ト10の露出された表面の各々に沿って均一の厚さを有す
る銅層が形成される。例えば、図４に示されるように、
このステップによる銅メッキ18は、（１）シート10の上
側の水平な表面、そして、（２）スロット14の少くとも
１つの部分の境界を定める垂直なすき間の領域16の両方
を被覆する。これらのすき間の領域16は銅メッキされな
ければならない。なぜならば、これらのすき間の領域16
は、最終的には、完成品のヒューズのターミナルパッド
の１部分を形づくることになるからである。
この銅メッキの均一の厚さは、ユーザーのニーズに依
存するであろう。特に、図４に示されるように、1/16ア
ンペアで開放するべく意図されたヒューズでは、銅メッ
キ18は、2,500オングストロウムの厚さを有する。５ア
ンペアで開放するべく意図されたヒューズでは、銅メッ
キ18は、およそ75,000オングストロウムの厚さを有す
る。
メッキが完了した後、図４の銅メッキされた構造に到
達するために、この構造の露出された表面全体は、いわ
ゆるフォトレジスト重合体で覆われる。
再メッキされた銅シート20がそのフォトレジストで覆
われた後、「他は透明な」マスク（以下に述べる複数の
正方形のパネルを置く部分以外は透明なマスク）が、再
メッキされた銅シート20の上に置かれる。複数の正方形
のパネルは、このクリアマスクの一部であり、このクリ
アマスクを横切って等間隔に置かれる。これらの正方形
のパネルは対紫外線不透明材料から作られており、図５
に示される長方形30のサイズに対応するサイズを有す
る。本質的には、これらのパネルを有するこのマスクを
再メッキされた銅シート20の上に置くことによって、再
メッキされた銅シート20の水平な上向きの表面22のいく
つかの部分は、効果的に紫外光の影響からシールドされ
る。
本質的に、これらの正方形のパネルがこのヒューズの
上部22の上のいわゆるヒュージブルリンク42および広い
ターミナル領域60および62の形成およびサイズを決める
であろうことは、以下の議論から理解されるであろう。
ヒュージブルリンク42は、広いターミナル領域60および
62と電気的に通じている。ヒュージブルリンク42および
これらの広いターミナル領域60および62の両方の形状お
よびサイズが、これらの紫外光不透明体パネルのサイズ
および形状を変更することによって変えられることは、
理解されるであろう。
更に、そのシートの裏側はフォトレジスト材料で覆わ
れており、そのフォトレジストで覆われた後の再メッキ
された銅シート20の上に、１つの「他は透明な」マスク
が置かれる。長方形のパネルは、このクリアマスクの部
品の一部である。長方形のパネルは、対紫外線不透明材
料から作られており、図６に示されたパネル28のサイズ
に対応するサイズを有する。本質的には、これらのパネ
ルを有するこのマスクを再メッキされた銅シート20の上
に置くことによって、再メッキされた銅シート20の水平
な下向きの表面28のいくつかのストリップは、効果的に
紫外光の影響からシールドされる。
本質的に、長方形のパネルは、ストリップ26の下側
の、下部中央部分28の上の広いターミナル領域34および
36の形状およびサイズを決めるであろう。
ストリップ26の下側の部分からの銅メッキは、フォト
レジストマスクによって境界を決められる。特に、スト
リップ26の下側の、下部中央部分28からの銅メッキは取
り除かれる。ストリップ26の下側の、下部中央部分28
は、クリアなエポキシ樹脂の領域30のすぐ下の線に沿っ
たストリップのその部分である。この再メッキされたシ
ート20の、このセクションの透視図は、図６に示されて
いる。
再メッキされ、フォトレジストで覆われたシート20全
体、すなわち、そのシートの上、底、および、側面は、
それから、紫外光に曝される。再メッキされたシート20
は、そのマスクの前記正方形のパネルおよび長方形のス
トリップによってカバーされないフォトレジストの全て
においてキュアリング（硬化処理）が保証されるに十分
な時間、紫外光に曝される。その後、これらの正方形の
パネルおよび長方形のストリップを含むこのマスクは、
再メッキされたシート20から取り外される。それまで、
これらの正方形のパネルの下にあったフォトレジスト
は、硬化処理されずに残る。こうして、この硬化処理さ
れないフォトレジストは、依然、液体であり、再メッキ
されたシート20から洗い流され得る。
再メッキされたシート20の残りの部分の上の硬化処理
されたフォトレジストは、このプロセスにおける次のス
テップに対する保護を提供する。特に、硬化処理された
フォトレジストは、硬化処理されたフォトレジストの領
域の下にある銅の除去を妨げる。それまでは上記の正方
形のパネルの下にあったそれらの領域には、硬化処理さ
れないフォトレジストを有するので、そのような保護は
ない。こうして、それらの領域の銅は、エッチングによ
って除去され得る。このエッチングは、塩化（第二）鉄
（ferric chloride）溶液を用いて実行される。
その銅が除去された後は、図５および６に示されるよ
うに、以前、前記マスクの正方形のパネルおよび長方形
のストリップの下にあった領域は、全くカバーされな
い。むしろ、それらの領域は、今や、クリアなエポキシ
樹脂の領域28および30を含む。
その後、再メッキされたシート20は、化学薬品の液に
浸けられ、そのシート20の以前に硬化処理された領域か
ら、残っている硬化されたフォトレジストの全てが除去
される。
本明細書の目的のために、隣接するスロット14の間の
シート20の部分は、ストリップ26として知られている。
このストリップは、図４に示されるように、そのデバイ
スの長さを決定する寸法Ｄを有する。本明細書において
記述されるいくつかの操作の完了の後、このストリップ
26は、最終的に複数の断片に切り分けられるであろう。
そして、これらの断片の各々は、本発明によるヒューズ
になる。
また、図６に示されるように、ストリップ26の下側32
は、依然銅メッキを含むその周辺に沿った領域を有す
る。ストリップ26の下側32のこれらの周辺領域34および
36はパッドの部分を形づくる。これらのパッドは、最終
的には、完成したヒューズ全体をプリント回路板に固定
するための手段として使用される。
図７は、図６のストリップ26の上部38の透視図であ
る。これらのストリップ26の、下部中央部分28に直接対
向し一致するのは、この上部38の上の線形の領域40であ
る。これらの線形の領域40は、図７の点線によって示さ
れる。
図７は、本発明の製造における次のステップと関連し
て参照される。この次のステップにおいて、フォトレジ
スト重合体は、ストリップ26の上部38の線形の領域40の
各々に沿って置かれる。これらの線形の領域40の被覆に
よって、フォトレジスト重合体もまた、ヒュージブルリ
ンク42を含むであろう比較的に細い部分に沿って置かれ
る。これらのヒュージブルリンク42は、伝導性の金属
（ここでは銅）によって形成される。それから、フォト
レジスト重合体は紫外光で処理され、線形の領域40およ
びそのヒュージブルリンク42の上の重合体を硬化させ
る。
この線形の領域40およびそのヒュージブルリンク42の
上の重合体の硬化の結果、ストリップ26がメッキ目的の
ための金属を含んでいる電解浴に浸けられるとき、この
線形の領域40には金属は固着しないであろう。
また、上において説明されたように、ストリップ26の
下側32の中央部分28もまた、ストリップ26が電解質のメ
ッキ浴に浸けられてもメッキされないであろう。以前に
この金属部分をカバーしていた銅の金属は除去され、こ
のシート20のベース部分を形づくる裸のエポキシ樹脂を
あらわにする。金属はこの裸のエポキシ樹脂に固着せ
ず、また、電解質のメッキ工程を使用してもこの裸のエ
ポキシ樹脂上がメッキされることはないであろう。
ストリップ26全体は、電解質の銅のメッキ浴、そして
次に、電解質のニッケルメッキ浴に浸けられる。この結
果、図８に示されるように、銅46およびニッケル層48
は、銅ベース層44上に形成される。これらの銅46および
ニッケル層48の形成の後、上記の線形の領域40の上の硬
化されたフォトレジスト重合体は、ヒュージブルリンク
42の上のフォトレジスト重合体と共に、その領域40から
除去される。
それから、フォトレジスト重合体は、線形の領域40全
体に沿って、直ちに再適用される。しかし、図９に示さ
れるように、ヒュージブルリンク42は、その中央におい
て対紫外線不透明材料でマスクされた部分を有する。そ
して、線形の領域40全体は紫外光に曝され、その結果、
ヒュージブルリンク42のマスクをした中央の部分50を除
いて、その領域全体でフォトレジスト重合体が硬化す
る。そのマスクはヒュージブルリンクの中央の部分50か
ら除去され、そして、そのストリップは濯がれる。この
濯ぎの結果、ヒュージブルリンク42の中央の部分50の上
の硬化されないフォトレジストは、ヒュージブルリンク
から除去される。しかし、線形の領域40の残りに沿った
硬化されたフォトレジストは残る。
硬化されたフォトレジストによってカバーされるスト
リップ26の部分は、金属のメッキされないであろう。し
かし、そのヒュージブルリンク42の中央の部分50にフォ
トレジストがないために、金属はこの中央の部分50の上
にメッキされ得る。図９において示されるストリップが
電解質のすずメッキ浴に浸けられるとき、銅46およびニ
ッケル層48の上にさらに、すず層52（図10）が形成され
る。すずのスポット54もまた、ヒュージブルリンク42の
表面上に形成される。すなわち、本質的に、電解質のメ
ッキ工程によってヒュージブルリンク42の中央の部分50
の上に形成される。この電解質のメッキ工程は、本質的
に薄膜析出プロセスである。しかし、このすずは、ま
た、写真蝕刻法によって、或は、例えば、高真空蒸着チ
ェンバー内のスパッタリングまたは蒸発のようなPVD法
プロセスによって、ヒュージブルリンク42の表面に付加
されてもよいことは理解されるであろう、 このスポット54は、第２の伝導性の金属、すなわち、
ヒュージブルリンク42の銅の金属と異なるすずからな
る。この第２の伝導性の金属は、すずのスポット54の形
で、ヒュージブルリンク42の上へ長方形の形で付着され
る。
ヒュージブルリンク42の上のすずのスポット54は、そ
のリンク42にある種の利点を提供する。第１に、すずの
スポット54は電流過負荷状態において溶けて、すず−銅
合金になるヒュージブルリンク42を作る。このすず−銅
合金によって、すずまたは銅の単体より低い溶解温度を
有するヒュージブルリンク42になる。より低い溶解温度
によって、本発明のヒューズデバイスの動作温度は低下
され、その結果、デバイスの性能が改善される。
この例では、すずが銅のヒュージブルリンク42上に付
着されるが、ヒュージブルリンク42の溶解温度を低下さ
せるためには他の伝導性の金属をヒュージブルリンク42
上に付着してもよいこと、そして、ヒュージブルリンク
42自身も銅以外の他の伝導性の金属から作られてもよい
ことは、当業者には理解されるであろう。加えて、ヒュ
ージブルリンク42上に付着されるすずまたは他の金属
が、長方形の形状である必要はなく、多数の付加構成を
採用することができる。
上記の第２の伝導性の金属は、上記のリンクにおけ
る、穴または凹み、或は、そのリンクの刻み目をつけら
れたセクションに付着されてもよい。平行して複数のヒ
ューズ結合を設けることもまた可能である。この耐屈曲
性の結果、最終ユーザーの変化しているニーズに応ずる
ように、そのヒューズに特定の電気的特性を持たせるよ
うに設計され得る。上に示されるように、可能なヒュー
ジブルリンク構成の１つは、曲がりくねった構成であ
る。曲がりくねった構成を使用するによって、そのリン
クの両端のターミナルの間の距離が同じでも、ヒュージ
ブルリンクの実効長は増加され得る。
このようにして、曲がりくねった構成は、そのヒュー
ズ自身の寸法を増やすことなく、より長いヒュージブル
リンクを提供する。
本発明のデバイスの製造における次のステップは、ス
トリップ26の上部38全体の長さを横切って、保護層56
（図11）を配置することである。この保護層56は、この
ヒューズの第２のサブアセンブリであって、そしてヒュ
ージブルリンク42を含むストリップ26の上部38を覆って
相対的にしっかりと密閉する。このようにして、保護層
56は、その実用寿命の間、ヒュージブルリンク42の腐食
を防止する。保護層56は、また、プリント回路板への取
り付けの間においても、酸化および衝撃を防ぐための保
護を提供する。この保護層は、また、真空捕捉（ピック
アップ）工具を使用する拾い上げおよび取り付けの操作
のための場所を提供する手段としても有用である。
この保護層56は、電流過負荷状態の間にヒュージブル
リンク42で起こるイオン化およびアーク発生を制御する
際の助けとなる。保護層56または被覆塗装材料（cover
coat material）は、特にヒュージブルリンク42が不通
の際に重要な所望のアーク消去特性を提供する。
保護層56は、重合体（好適にはポリカーボネイトの接
着剤）を含んでもよい。好適なポリカーボネイトの接着
剤は、LOCTITE 3981である。他の同様な接着剤も本発明
に適する。重合体に加えて、保護層56は、また、プラス
チック、コンフォーマルコーティングおよびエポキシ樹
脂を含んでもよい。
この保護層56は、金型（die）を使用してストリップ2
6に適用される。特に、その金型は、ストリップ26の幅
に対応する開口部を有する。ポリカーボネイトの接着剤
はその金型開口部の境界の範囲内で適用される。それに
よってストリップ26のみをカバーする。それから、スト
リップ26およびその金型は、紫外光チェンバー内におよ
そ７分間置かれる。上記７分間の終わりには、ポリカー
ボネイトの接着剤は凝固して、保護層56を形づくる。
無色透明のポリカーボネイトの接着剤が美学的に好ま
しいが、代替の型の接着剤が使われてもよい。例えば、
有色の透明な接着剤が使われてもよい。これらの有色の
接着剤は、透明なポリカーボネイトの接着剤に染料を添
加することによって簡単に製作してもよい。カラーコー
ディングは、これらの有色の接着剤の使用によって構成
されてもよい。言い換えると、接着剤の異なる色を異な
るアンペア数に対応させることができる。もし、ユーザ
ーが与えられたヒューズのアンペア数を決定するための
手近な手段を持っているならば、これら両方のコーティ
ングの解り易さによって、そのヒューズが使われる電子
デバイスにおいて、取り付けに先立って、そして、使用
の間に、ヒュージブルリンク42をユーザーが視覚的に調
べることが可能となる。この保護層56の使用は、いわゆ
る、キャッピング法（capping method）という従来技術
を含む従来の技術より重要な利点を有する。ヒューズ本
体の上部38全体を覆う保護層56を配置したために、ヒュ
ージブルリンク42の位置に対する保護層の相対的な位置
は重大でない。
この時、ストリップ26、いわゆるダイシング操作の用
意ができている。ダイシング操作によって、これらのス
トリップ26は個々のヒューズに分けられる。このダイシ
ング操作においては、ダイヤモンドソー等が使用され、
平行線57（図11）に沿ってストリップ26を個々の薄膜表
面実装型のヒューズ58（図12）に切り分ける。上記の切
り分けによって、薄膜銅パターンの前記の広いターミナ
ル領域60および62は２分される。これらの広いターミナ
ル領域60および62は、ヒュージブルリンク42の両側に現
れる。
この切断操作によって、本発明の薄膜表面実装型ヒュ
ーズ58（図12）の製造は完了する。
本発明によるヒューズは、従来デバイスの定格より大
きい電圧およびアンペア数と評価される。本発明による
ヒューズがAC60ボルトのヒューズ電圧定格、および、1/
16アンペアおよび５アンペアの間のヒューズアンペア数
定格を有するであろうことを試験結果は示している。本
発明によるヒューズは、幅広いレンジのアンペア数定格
の回路を保護することができるけれども、これらのヒュ
ーズの実際の物理的サイズは一定のままである。
要するに、本発明のヒューズは、ヒュージブルリンク
42を横切る電圧降下を統制することによってフュージン
グ特性に対する制御を改善する。（１）デポジションお
よびフォトリトグラフィープロセスを通して、ヒュージ
ブルリンク42および広いターミナル60および62のその寸
法および形状を制御する能力によって、そして、（２）
ヒュージブルリンク42の材料の適当な選択によって、一
貫したクリア時間（clearing time）が保証される。基
板13および保護層56のための材料の選択を最適化するこ
とによって、再起電（restriking）の傾向は最小にされ
る。
特定の実施例について図示され記述されたが、本発明
の精神から逸脱しない範囲で多数の改良が想起される。
そして、保護の範囲は添付の請求の範囲によってのみ制
限される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ノーハルフェン，アンドリュー ジェ イ. アメリカ合衆国，イリノイ 60102，ア ルゴンクイン，サウス メイン ストリ ート 308 (72)発明者 オンケン，ダニエル ビー. アメリカ合衆国，イリノイ 62801，セ ントラリア，セスナ ドライブ 35 (56)参考文献 特開 平４−33230（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−141233（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−248222（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−21000（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−143544（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−242036（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−43701（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−126530（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−65046（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−152232（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−66844（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−1349（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭44−14840（ＪＰ，Ｙ１) 米国特許5166656（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01H 85/00 - 87/00 H01H 69/02 H01H 37/76

Claims (28)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】薄膜表面実装型ヒューズ（58）の製造方法
    であって、 a.上部、底、および、対向する側面を有する支持基板
    （13）を設けるステップ、 b.前記基板（13）の前記上部、底、および、前記対向す
    る側面の少なくとも一部の上に第１の伝導性の層（44）
    をデポジットするステップであって、前記第１の伝導性
    の層（44）は、ヒュージブルリンク（42）、および、該
    ヒュージブルリング（42）の両端に位置する複数のター
    ミナルパッド（34,36）を同時に形成し、前記ターミナ
    ルパッド（34,36）は、前記基板（13）の前記上部から
    前記基板（13）の前記側面の少なくとも一部に沿って広
    がり、前記基板（13）の前記底の上で終端し、前記ヒュ
    ージブルリンク（42）および前記ターミナルパッドが電
    気的に接続されているようにするステップ、そして c.前記ターミナルパッドの上部に第２の伝導性の層をデ
    ポジットするステップであって、前記第２の伝導性の層
    は、ソルダリング可能であるステップを有することを特
    徴とする薄膜表面実装型ヒューズ（58）の製造方法。
  2. 【請求項２】前記ヒュージブルリンク（42）および前記
    ターミナルパッド（34,36）を形成する前記第１の伝導
    性の層が蒸着によってデポジットされる請求項１に記載
    の方法。
  3. 【請求項３】前記ヒュージブルリンク（42）および前記
    ターミナルパッド（34,36）を形成する前記第１の伝導
    性の層が電気化学的にデポジットされる請求項１に記載
    の方法。
  4. 【請求項４】ヒュージブルリンク（42）および複数のタ
    ーミナルパッド（34,36）を有する薄膜表面実装型ヒュ
    ーズ（58）を保護する方法であって、 前記ターミナルパッド（34,36）は複数の伝導性のター
    ミナルパッド層を有し、前記基板（13）は上部、底、お
    よび、対向する側表面を有し、前記複数の伝導性のター
    ミナルパッド層の第１の層（44）、および、前記ヒュー
    ジブルリンク（42）は、前記基板（13）の前記上部表面
    を横切って広がる１つの連続したフィルムを形成し、 前記複数の伝導性のターミナルパッド層の第１の層（4
    4）は、前記対向する側表面の少なくとも一部を越えて
    広がり、前記基板（13）の前記下部表面の上で終端し、 前記複数の伝導性の最も外側の層は前記第１の伝導性の
    層の上方に横たわって、ソルダリング可能であり、 前記方法が、前記基板（13）の上部表面全体の上を覆う
    １つの保護層（56）を設けることを含むことを特徴とす
    る方法。
  5. 【請求項５】薄膜表面実装型ヒューズ（58）であって、 a.基板（13）、 b.前記基板（13）上に配置される１つの連続した層とし
    て形成され、銅、銀、ニッケル、チタン、アルミニウム
    またはこれらの合金を含むグループから選択される１つ
    の金属から作られるヒュージブルリング（42）および第
    １のターミナルパッド層（44）、 c.前記第１のターミナルパッド層（44）の上に配置さ
    れ、前記第１の層と同じ金属によって形成される、第２
    のターミナルパッド層（46）、 d.前記第２のターミナルパッド層（46）の上に配置さ
    れ、ニッケルによって形成される第３のターミナルパッ
    ド層（48）、そして、 e.前記第３のターミナルパッド層（48）の上に配置さ
    れ、すずによって形成される第４のターミナルパッド層
    （52）を有することを特徴とする薄膜表面実装型ヒュー
    ズ。
  6. 【請求項６】前記ヒュージブルリンク（42）が中央部分
    （50）を有し、該中央部分（50）の上にすずのスポット
    （54）が配置される請求項５に記載の薄膜表面実装型ヒ
    ューズ。
  7. 【請求項７】保護コーティング（56）が前記ヒュージブ
    ルリンク（42）を覆って適用される請求項６に記載の薄
    膜表面実装型ヒューズ。
  8. 【請求項８】保護コーティング（56）が前記第４のター
    ミナルパッド層（52）の一部分をも覆って適用される請
    求項７に記載の薄膜表面実装型ヒューズ。
  9. 【請求項９】薄膜表面実装型ヒューズ（58）であって、 a.上部表面を有する基板（13）、 b.前記基板（13）の前記上部表面の上にデポジットさ
    れ、第１の伝導性の金属によって形成されるヒュージブ
    ルリンク（42）、 c.前記ヒュージブルリンク（42）の表面上にデポジット
    される、前記第１の伝導性の金属以外の第２の伝導性の
    金属、 d.前記ヒュージブルリンク（42）に電気的に接続され、
    複数の伝導性の層を有する複数のターミナルパッド（3
    4,36）であって、前記複数の伝導性の層の第１の層（4
    4）および前記ヒュージブルリンク（42）が１つの連続
    したフィルムを形成するターミナルパッド（34,36）、
    そして e.前記ヒュージブルリンク（42）の上に横たわり、前記
    複数の伝導性の層の少なくとも二つを覆う保護層（56）
    を有すること を特徴とする薄膜表面実装型ヒューズ。
  10. 【請求項１０】薄膜表面実装型ヒューズ（58）であっ
    て、 a.上部表面を有する基板（13）、 b.前記基板（13）の前記上部表面にデポジットされ、第
    １の伝導性の金属によって形成されるヒュージブルリン
    ク（42）、 c.前記ヒュージブルリンク（42）の表面上にデポジット
    される、前記第１の伝導性の金属以外の第２の伝導性の
    金属、そして d.前記ヒュージブルリンク（42）に電気的に接続され、
    複数の伝導性の層を有する複数のターミナルパッド（3
    4,36）であって、前記複数の伝導性の層の第１の層（4
    4）および前記ヒュージブルリンク（42）が１つの連続
    したフィルムを形成するターミナルパッド（34,36）を
    有し、前記複数の伝導性の層の第２の層（46）が、前記
    複数の伝導性の層の前記第１の層（44）の上にデポジッ
    トされ、前記第１の伝導性の金属と同じ金属によって形
    成されることを特徴とする薄膜表面実装型ヒューズ。
  11. 【請求項１１】前記複数の伝導性の層の第３の層（48）
    が、前記複数の伝導性の層の前記第２の層（46）の上に
    デポジットされ、ニッケルによって形成される請求項10
    に記載の薄膜表面実装型ヒューズ。
  12. 【請求項１２】前記複数の伝導性の層の第４の層（52）
    が、前記複数の伝導性の層の前記第３の層（48）の上に
    デポジットされ、すずによって形成される請求項11に記
    載の薄膜表面実装型ヒューズ。
  13. 【請求項１３】前記第１の伝導性の金属が、銅、銀、ニ
    ッケル、チタン、アルミニウムまたはこれらの合金を含
    むグループから選択される請求項12に記載の薄膜表面実
    装型ヒューズ。
  14. 【請求項１４】前記第２の伝導性の金属がすずである請
    求項13に記載の薄膜表面実装型ヒューズ。
  15. 【請求項１５】前記第２の伝導性の金属が前記ヒュージ
    ブルリンク（42）の上に長方形の形でデポジットされる
    請求項14に記載の薄膜表面実装型ヒューズ。
  16. 【請求項１６】前記ヒュージブルリンク（42）が中央部
    分（50）を有し、前記長方形は前記ヒュージブルリンク
    （42）の前記中央部分（50）に沿ってデポジットされる
    請求項15に記載の薄膜表面実装型ヒューズ。
  17. 【請求項１７】薄膜表面実装型ヒューズ（58）であっ
    て、 a.基板（13）、 b.前記基板（13）上にデポジットされた第１の伝導性の
    金属によって形成されるヒュージブルリンク（42）、 c.前記ヒュージブルリンク（42）の表面上にデポジット
    される、前記第１の伝導性の金属以外の第２の伝導性の
    金属、そして d.前記ヒュージブルリンク（42）に電気的に接続され、
    複数の伝導性の層を有する複数のターミナルパッド（3
    4,36）であって、前記複数の伝導性の層の第１の層（4
    4）および前記ヒュージブルリンク（42）が１つの連続
    したフィルムを形成し、前記複数の伝導性の層の第２の
    層（46）が、前記複数の伝導性の層の前記第１の層（4
    4）の上にデポジットされ、前記第１の伝導性の金属と
    同じ金属によって形成されるターミナルパッド（34,3
    6）を有することを特徴とする薄膜表面実装型ヒュー
    ズ。
  18. 【請求項１８】前記複数の伝導性の層の第３の層（48）
    が、前記複数の伝導性の層の前記第２の層（46）の上に
    デポジットされ、ニッケルによって形成される請求項17
    に記載の薄膜表面実装型ヒューズ。
  19. 【請求項１９】前記複数の伝導性の層の第４の層（52）
    が、前記複数の伝導性の層の前記第３の層（48）の上に
    デポジットされ、すずによって形成される請求項18に記
    載の薄膜表面実装型ヒューズ。
  20. 【請求項２０】前記第１の伝導性の金属が、銅、銀、ニ
    ッケル、チタン、アルミニウムまたはこれらの合金を含
    むグループから選択される請求項19に記載の薄膜表面実
    装型ヒューズ。
  21. 【請求項２１】前記第２の伝導性の金属がすずである請
    求項20に記載の薄膜表面実装型ヒューズ。
  22. 【請求項２２】前記第２の伝導性の金属が前記ヒュージ
    ブルリンク（42）の上に長方形の形でデポジットされる
    請求項21に記載の薄膜表面実装型ヒューズ。
  23. 【請求項２３】前記ヒュージブルリンク（42）が中央部
    分（50）を有し、該長方形は前記ヒュージブルリンク
    （42）の前記中央部分（50）に沿ってデポジットされる
    請求項22に記載の薄膜表面実装型ヒューズ。
  24. 【請求項２４】前記ヒュージブルリンク（42）の上に金
    属的スポット（54）をデポジットするステップを更に含
    む請求項１に記載の方法。
  25. 【請求項２５】前記第２の伝導性の層（46）の上に第３
    の伝導性の層（48）をデポジットするステップを更に含
    む請求項１に記載の方法。
  26. 【請求項２６】前記第３の伝導性の層（48）の上に第４
    の伝導性の層（52）をデポジットするステップを更に含
    む請求項25に記載の方法。
  27. 【請求項２７】前記ヒュージブルリンク（42）の上に金
    属的スポット（54）をデポジットするステップを更に含
    む請求項26に記載の方法。
  28. 【請求項２８】前記ヒュージブルリンク（42）を保護層
    （56）で覆うステップを更に含む請求項27に記載の方
    法。
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