JP4290244B2

JP4290244B2 - 基板型温度ヒュ−ズの製造方法

Info

Publication number: JP4290244B2
Application number: JP21643698A
Authority: JP
Inventors: 充明植村
Original assignee: Uchihashi Estec Co Ltd
Current assignee: Uchihashi Estec Co Ltd
Priority date: 1998-07-15
Filing date: 1998-07-15
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2018-07-15
Also published as: JP2000030586A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板型温度ヒュ−ズ（抵抗体付きの基板型温度ヒュ−ズを含む）の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
温度ヒュ−ズにおいては、ヒュ−ズエレメントに低融点可溶合金片を使用し、保護しようとする機器の過電流に基づく発熱で低融点可溶合金片を溶断させて機器への通電を遮断し、機器の異常発熱ひいては火災の発生を未然に防止している。
温度ヒュ−ズとして、絶縁基板上に一対の膜電極を設け、これらの膜電極間に低融点可溶合金片を溶接し、この低融点可溶合金片上にフラックスを塗布し、膜電極やフラックス塗布低融点可溶合金片を覆って絶縁層を設けた基板型温度ヒュ−ズが公知であり、膜電極においては、導電粒体とバインダ−用粒体とビヒクルと溶剤からなる導電ペ−ストをスクリ−ンメッシュとスギ−ジを用いて印刷し、乾燥により溶剤を飛散除去し、次いで焼成によりビヒクルを分解除去しバインダ−用粒体の溶融凝固により導電粒体を固定してある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この膜導体形成法は印刷回路導体の形成に汎用されている。この厚膜導体の導電性は導電粒体の相互接触面積に依存し、導電性をアップするために導電粒体には通常平均粒径が１０μｍ以下のものを使用し、一般に導電粒体の粒径はバインダ−用粒体の粒径よりも小とされている。
【０００４】
ところで、上記の厚膜法では焼成時での不純物の浮上や分解物の生成等に起因して厚膜表面に異質薄膜が生成される。この異質薄膜は金属体との溶接を困難にし、回路基板への電子部品の実装においてははんだ付け温度を高くすることにより対処している。
しかしながら、上記の基板型温度ヒュ−ズにおける膜電極と低融点可溶合金片とを溶接温度を高めて溶接すると、溶接点近傍の低融点可溶合金片部分が細径化されて温度ヒュ−ズの作動不良が招来される。
【０００５】
本発明の目的は、前記膜電極の異質薄膜に起因する作動特性への悪影響を確実に回避できる基板型温度ヒュ−ズや抵抗体付きの基板型温度ヒュ−ズを製造することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板型温度ヒュ−ズの製造方法は、Ａｇ粒体とバインダ−用粒体とビヒクルと溶剤からなる導電ペ−ストを絶縁基板上に印刷・焼付けることにより膜電極を形成し、この膜電極間に低融点可溶合金片を溶接して温度ヒュ−ズを製造する方法において、前記Ａｇ粒体の径（平均粒径）をバインダ−用粒体の径（平均粒径）よりも大とすることを特徴とする構成である。
【０００７】
本発明に係る抵抗体付きの基板型温度ヒュ−ズの製造方法は、Ａｇ粒体とバインダ−用粒体とビヒクルと溶剤からなる導電ペ−ストを絶縁基板上に印刷・焼付けることにより低融点可溶合金片接続用膜電極と抵抗体接続用膜電極とを形成し、抵抗体接続用膜電極間に抵抗体ペーストを印刷し、焼付けることにより膜抵抗体を形成し、低融点可溶合金片接続用膜電極間に低融点可溶合金片を溶接して抵抗体付き温度ヒュ−ズを製造する方法において、前記Ａｇ粒体の径（平均粒径）をバインダ−用粒体の径（平均粒径）よりも大とすることを特徴とする構成である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１の（イ）は本発明により製造される基板型温度ヒュ−ズを示す図面、図１の（ロ）は図１の（イ）におけるロ−ロ断面図である。
本発明により基板型温度ヒュ−ズを製造するには、まず絶縁基板１１上に膜電極１２を形成する。この膜電極を形成するには、バインダ−用粒体と該粒体よりも平均粒子径が大なるＡｇ粒体とビヒクルと溶剤からなる導電ペ−ストをスクリ−ンメッシュとスキ−ジを用いて電極パタ−ンに印刷し、次いで乾燥により溶剤を飛散除去し、而るのち、焼成してビヒクルを分解除去しバインダ−用粒体を溶融凝固させて導電粒体を固定する。
【０００９】
上記絶縁基板１１には厚さ１００μｍ〜１０００μｍの耐熱性絶縁基板、例えばアルミナセラミックス基板や窒化アルミニウム基板等のセラミックス基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板、紙フェノ−ル基板等を使用できる。
上記バインダ−用粒体にはガラス粒体またはガラスと無機酸化物の混合粒体等を用いることができ、ビヒクルには植物油変性アルキド樹脂、ポリメチルメタアクリレ−ト、ブチルベンジルフタレ−ト等を使用できる。
上記焼成後の膜電極１２の厚みは通常５μｍ〜１００μｍとされ、その焼付けにおいては、バンンダ−中不純物の浮上やバインダ−の分解生成物の析出等により凝固バインダ−表面に厚み数１０ｎｍの異質薄膜が形成される。
【００１０】
上記のように膜電極を焼成形成したのちは、これらの膜電極間に低融点可溶合金片１３を溶接により接続し、更に低融点可溶合金片１３上にロジン系フラックス１４を塗布し、更に、各膜電極１２にリ−ド線１５をはんだ付けや溶接等により接続し、而るのち、膜電極１２やフラックス塗布低融点可溶合金片１２を覆って絶縁層１６を設け、これにて本発明による基板型温度ヒュ−ズの製造を終了する。
【００１１】
前記低融点可溶合金片１３と膜電極１２との溶接には、溶接箇所とこの箇所から隔たった膜電極部分とにピン電極を当接してパルス電流を流す抵抗溶接法を使用することができる。また、熱圧着法や超音波加熱法の使用も可能である。
【００１２】
本発明に係る基板型温度ヒュ−ズの製造方法においては、Ａｇ粒体とバインダ−用粒体とビヒクルと溶剤からなる導電ペ−ストにおけるＡｇ粒体径をバインダ−用粒体径よりも大きくしており、Ａｇ粒体径がバインダ−用粒体径よりも小さい場合に較べて導電粒体とバインダ−用粒体との配合比の同一のもとで膜電極表面での導電粒体の表出面積を大きくできるから、それだけ膜電極表面の溶接性を向上でき、膜電極と低融点可溶合金片との溶接をそれだけ容易に行い得る。従って、回路板の厚膜導体への回路素子のはんだ付けの場合のような高温度を必要とせず、低融点可溶合金片の断面積を安定に維持できる。
また、膜電極表面での導電粒体の表出面積を広くできるから、それだけ溶融金属との濡れ性を良くし得、基板型温度ヒュ−ズの作動時、溶融した低融点可溶合金が溶融フラックスとの共存下で膜電極によく濡れて迅速に分断されるから、溶断作動を充分迅速に行わせ得る。
従って、本発明によれば、作動誤差をよく排除できしかも作動速度が迅速な基板型温度ヒュ−ズを製造できる。
【００１３】
上記基板型温度ヒュ−ズは、絶縁基板の裏面側に膜抵抗や膜コンデンサ−を付設したものであってもよい。
【００１４】
なお、本発明においては膜電極の印刷・焼付けに使用する導電ぺ−ストの導電粒体径を大きくしているから、膜電極中の導電粒体相互間の接触面積が減少しそれだけ膜電極の導電性が低くなるが、温度ヒュ−ズでは極めて低い定格電流の条件下で使用されるから（実質上オ−ミック発熱が問題とならない、低電流のもとで使用されるから）、支障にはならない。
【００１５】
図２の（イ）は本発明により製造される抵抗体付き基板型温度ヒュ−ズの一例を示す図面、図２の（ロ）は図２の（イ）におけるロ−ロ断面図である。
図２において、１１は絶縁基板、１２ａは低融点可溶合金片接続用膜電極、１２ｂは抵抗体接続用膜電極、１５，…は各膜電極に接続したリ−ド線、１３ａは低融点可溶合金片接続用膜電極１２ａ，１２ａ間に溶接した低融点可溶合金片、１４は低融点可溶合金片１３ａ上に塗布したフラックス、１３ｂは抵抗体接続用膜電極間に設けた膜抵抗体、１６は前記基板型温度ヒュ−ズにおけると同様な絶縁層である。
【００１６】
本発明によりこの抵抗体付き基板型温度ヒュ−ズを製造するには、バインダ−用粒体と該粒体よりも平均粒子径が大なるＡｇ粒体とビヒクルと溶剤からなる導電ペ−ストを絶縁基板１１上に印刷・焼付けることにより低融点可溶合金片接続用膜電極１２ａと抵抗体接続用膜電極１２ｂとを形成し、更に、抵抗体接続用膜電極１２ｂ，１２ｂ間に抵抗ぺ−スト（抵抗体粉末、例えば酸化ルテニウム粉末とガラスバインダ−との混合物を溶媒でペ−スト状にしたもの）を印刷し、焼付けることにより膜抵抗体１３ｂを形成し、必要に応じ膜抵抗体上に保護膜（例えばガラス焼付け膜）を形成する。而るのち、低融点可溶合金片接続用膜電極１２ａ，１２ａ間に低融点可溶合金片１３ａを溶接により接続し、更に低融点可溶合金片１３ａ上にフラックス１４を塗布し、更に、各膜電極にリ−ド線１３，…をはんだ付けや溶接等により接続し、而るのち、膜電極やフラックス塗布低融点可溶合金片を覆って絶縁層１６を設け、これにて本発明による抵抗体付き基板型温度ヒュ−ズの製造を終了する。
【００１７】
図３に示すように、膜電極１２０を低融点可溶合金片接続用と抵抗体接続用に併用することも可能である。
【００１８】
前記絶縁層１６には、常温硬化樹脂液例えば常温硬化エポキシ樹脂液への浸漬、滴下塗装等による樹脂封止の外、図５の（ロ）に示すように絶縁カバ−１６０（例えばナイロン、フェノ−ル等の樹脂カバ−、セラミックス等の無機質カバ−）によるパッケ−ジングを使用することもできる。また、図４に示すように、封止樹脂層１６１上に機械的強度の優れた封止板１６２（例えば、セラミックス板、ガラスエポキシ板、フェノ−ル板、窒化アルミニウム板等の絶縁板、ポリエステルフィルム等の樹脂フィルム）を積層して封止構造の薄厚化を図ることも可能である。
【００１９】
上記のリ−ド線１３には、銅線、銅被覆鉄線、ニッケル線、鉄線等の裸導線、またはこれらの絶縁被覆線を使用でき、裸導線を扁平加工して使用することもできる。さらに、裸導線に錫等のメツキを施すこともできる。
【００２０】
上記基板型温度ヒュ−ズにおいては、リ−ド線を省略し、図５の（イ）及び図５の（ロ）〔図５の（イ）におけるロ−ロ断面図〕に示すように膜電極１２３を絶縁基板１１の裏側に周り込ませ、この裏側の膜電極部分を回路基板の導体にはんだ付けする、いわゆるチップタイプとすることもできる。図５において、１３は低融点可溶合金片を、１４はフラックスを、１６０は絶縁カバ−をそれぞれ示している。
【００２１】
上記何れの抵抗体付き基板型温度ヒュ−ズにおいても、リ−ド線を省略し、全ての膜電極を絶縁基板の裏側に周り込ませ、この裏側の膜電極部分を回路基板の導体にはんだ付けする、チップタイプとすることもできる。
【００２２】
【実施例】
〔実施例〕
導電ペ−ストには銀ペ−ストで銀／バインダ−の重量比が１００／２０であり、銀粒体の平均粒子径がほぼ１０μｍ、バインダ−用粒体の平均粒子径がほぼ５μｍのものを使用した。
この導電ペ−ストをスクリ−ンメツシュとスキ−ジを用いてアルミナセラミックス基板上に電極形状に印刷し、さらに温度１２０℃×１５分で乾燥し、次いでピ−ク温度８５０℃×１０分、６０分サイクルで焼成した。
この焼成膜電極に直径０．５ｍｍの低融点可溶合金線を溶接した。
このようにして得た試料２０個について、溶接強度を試験したところすべて低融点可溶合金線が破断した。
【００２３】
〔比較例〕
銀粒体に平均粒子径がほぼ４μｍのものを使用した以外、実施例に同じとした。実施例と同様にして製作した試料２０個について、溶接強度を試験したところ８個が溶接界面の剥離であった。残り１２個では低融点可溶合金線が破断した。
【００２４】
【発明の効果】
本発明に係る基板型温度ヒュ−ズや抵抗体付き基板型温度ヒュ−ズの製造方法においては、膜電極表面を良溶接性若しくは易濡れ性にしてその電極と低融点可溶合金片との溶接接続を行っているから、その溶接を円滑に行い得て低融点可溶合金片の断面寸法（低抵抗値）をよく保持させ得、また温度ヒュ−ズ作動時での溶融低融点可溶合金の膜電極への良好な濡れ性により迅速遮断性を保証でき、優れた特性の基板型温度ヒュ−ズや抵抗体付き基板型温度ヒュ−ズを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により製造される基板型温度ヒュ−ズの一例を示す図面である。
【図２】本発明により製造される抵抗体付き基板型温度ヒュ−ズの一例を示す図面である。
【図３】本発明により製造される抵抗体付き基板型温度ヒュ−ズの上記とは別の例を示す図面である。
【図４】本発明により製造される抵抗体付き基板型温度ヒュ−ズの上記とは別の例を示す図面である。
【図５】本発明により製造される基板型温度ヒュ−ズの上記とは別の例を示す図面である。
【符号の説明】
１１絶縁基板
１２膜電極
１２ａ膜電極
１２ｂ膜電極
１２０膜電極
１３低融点可溶合金片
１３ａ低融点可溶合金片
１３ｂ抵抗体

Claims

Ａｇ粒体とバインダ−用粒体とビヒクルと溶剤からなる導電ペ−ストを絶縁基板上に印刷・焼付けることにより膜電極を形成し、この膜電極間に低融点可溶合金片を溶接して温度ヒュ−ズを製造する方法において、前記Ａｇ粒体の径（平均粒径）をバインダ−用粒体の径（平均粒径）よりも大とすることを特徴とする基板型温度ヒュ−ズの製造方法。
Ａｇ粒体とバインダ−用粒体とビヒクルと溶剤からなる導電ペ−ストを絶縁基板上に印刷・焼付けることにより低融点可溶合金片接続用膜電極と抵抗体接続用膜電極とを形成し、抵抗体接続用膜電極間に抵抗体ペーストを印刷し、焼付けることにより膜抵抗体を形成し、低融点可溶合金片接続用膜電極間に低融点可溶合金片を溶接して抵抗体付き温度ヒュ−ズを製造する方法において、前記Ａｇ粒体の径（平均粒径）をバインダ−用粒体の径（平均粒径）よりも大とすることを特徴とする基板型温度ヒュ−ズの製造方法。