JP4383912B2 - チップ型ヒューズ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器回路基板に面実装されるチップ型ヒューズ、及びその製造方法に関する。

従来のチップ型ヒューズは、例えば、アルミナセラミック等の絶縁基板を使用し、この基板上にＡｕ系、Ａｇ系、Ｃｕ系等の導電性材料でヒューズ膜を形成し、このヒューズ膜にレーザートリミングで溶断狭小部を形成している。この溶断狭小部は、各種導電性材料に応じて印刷スクリーンによるパターンやエッチング等の手法により形成される。このようなチップ型ヒューズでは、ヒューズ膜の形成時に生じる膜厚のばらつき等を原因として、溶断狭小部を形成した後に、溶断特性や内部抵抗値のばらつきが生じ易いという問題がある。この溶断特性や内部抵抗値のばらつきを防止するために、溶断狭小部の体積を一定にするべく、溶断狭小部をレーザートリミングにより形成する方法が提案されている。

かかる溶断狭小部の形成方法は、既に本願の出願人により発明されており、特開２００２−５６７６７号公報（特許文献１）として開示されている。この特許文献１は、図５に示したようなチップ型ヒューズ５０を形成する技術に関するものであり、チップ型ヒューズ５０では、基板５１上の両端に設けられた電極５２を接続するようにヒューズ膜５３が形成され、このヒューズ膜５３にはＬ字形状の第１トリミング溝Ｔ１と第２トリミング溝Ｔ２とが刻まれ、これにより溶断狭小部５４が形成されている。この溶断狭小部の形成方法では、所望の定格電流値を得るために、溶断狭小部の膜厚を調整することに加え、溶断狭小部の形状を調整するものである。

特開２００２−５６７６７号公報

しかしながら、チップ型ヒューズのヒューズ膜は、抵抗値の低い導電性被膜により形成されるうえ、チップ型ヒューズ抵抗器やチップ抵抗器のように、素子を構成する膜の素材により抵抗値を調整することが困難である。したがって、定格電流値の小さいチップ型ヒューズを形成する場合、溶断狭小部の断面積を小さく形成するため、ヒューズ膜の初期抵抗値に対して、所望の溶断定格値を得るための所望の内部抵抗値が大きく、溶断狭小部を形成するトリミング溝成形の際の抵抗値上昇率が大きい。このため、所望の内部抵抗値を得る際のトリミング精度が低く、抵抗値精度が低下するため、チップ型ヒューズの内部抵抗値、定格電流値の精度が低下し、溶断特性のばらつきや製造歩留まり低下の原因になっている。

本発明は、以上のような従来の問題を解決するものであり、定格電流値が比較的小さなチップ型ヒューズの溶断狭小部を精度良く形成するためのチップ型ヒューズの製造方法を提供することを目的とする。
また本発明は、溶断狭小部が精度良く形成された、定格電流値が比較的小さなチップ型ヒューズを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明では、絶縁基板の電極間に設けられたヒューズ膜にトリミング溝により溶断狭小部が形成されたチップ型ヒューズの製造方法において、前記溶断狭小部を形成する工程よりも先行させるか、あるいは前記溶断狭小部を形成する工程の途中で、初期抵抗値を上昇させるための手段をヒューズ膜に形成することにより、所望の内部抵抗値からの抵抗値偏差を所定範囲まで近づけることを特徴とするチップ型ヒューズの製造方法が提供される。
上述したように、予め初期抵抗値を上昇させるための手段をヒューズ膜に形成しておけば、たとえ、ヒューズ膜が抵抗値の低い導電性被膜から形成されたものであったとしても、その後の溶断狭小部の形成工程では、既に所望の内部抵抗値からの抵抗値偏差が所定範囲まで近づけられているため、トリミングにより溶断狭小部を形成すれば高精度で所望の内部抵抗値を得ることが可能になる。
なお、溶断狭小部を形成する工程よりも先に、初期抵抗値の上昇手段を形成する場合には、初期抵抗値の上昇手段は、トリミングによる溝か、あるいはヒューズ膜のパターニングによるヒューズ膜除去部分から形成することができる。一方、溶断狭小部の形成工程の途中で、初期抵抗値の上昇手段を形成する場合には、トリミングによる溝から初期抵抗値の上昇手段を形成することが好ましい。

本発明では、前記初期抵抗値を上昇させるための手段をヒューズ膜に形成した後、ヒューズ膜の両側からトリミング溝をほぼＬ字状に対向配置で形成して前記溶断狭小部を形成しても良い。
また本発明では、ヒューズ膜の一方側からほぼＬ字状にトリミング溝を形成した後に、前記初期抵抗値を上昇させるための手段をヒューズ膜に形成し、次いで、ヒューズ膜の他方側からトリミング溝をほぼＬ字状に対向配置で形成して前記溶断狭小部を形成しても良い。

本発明では、絶縁基板の電極間のヒューズ膜に、所望の内部抵抗値からの抵抗値偏差を所定範囲内に予め近づけるための初期抵抗値を上昇させる手段が設けられ、該手段は、ヒューズ膜のパターニングによるヒューズ膜除去部分から構成され、前記上昇した初期抵抗値から更に所望の内部抵抗値に到達させるためのトリミング溝により形成された溶断狭小部を前記ヒューズ膜に備えることを特徴とするチップ型ヒューズが提供される。
このような構成のチップ型ヒューズでは、たとえ、その定格電流値が０．３１５Ａ以下といった比較的小さなものであっても、内部抵抗値や定格電流値の精度が良好で、且つ溶断特性のばらつきが少ない比較的安定したものにできる。

特に、定格電流値の低いチップ型ヒューズにおいて、溶断狭小部をトリミングにより形成しつつ、内部抵抗値を所望の抵抗値まで調整するトリミングを行う際に、初期抵抗値から所望の内部抵抗値までの上昇率が比較的大きく、トリミングを精度良く行うことが困難な場合に、本発明を適用すれば効果的である。すなわち、本発明では、前記溶断狭小部を形成する工程よりも先行させるか、あるいは前記溶断狭小部を形成する工程の途中で、予め初期抵抗値を上昇させるための手段がヒューズ膜に形成されるので、所望の内部抵抗値まで調整する際の上昇率を小さくすることができて、溶断狭小部形成時のトリミングを高精度で行うことが可能になる。このため、定格電流値のばらつきが少なく、製造歩留まりを向上させることができる。

以下、図１〜図４を参照して本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。
図１〜図４は本発明のチップ型ヒューズであって、トリミング工程後のチップ型ヒューズ１０Ａ〜１０Ｈの表面を示した図であり、これらチップ型ヒューズ１０Ａ〜１０Ｈには、基板１１の両端に電極１２が設けられ、これらの電極１２を接続するようにヒューズ膜１３が形成され、所望の内部抵抗値からの抵抗値偏差を所定範囲まで予め近づけるために初期抵抗値を上昇させる手段、すなわち初期抵抗値上昇用トリミング溝１４Ａ〜１４Ｆまたはヒューズ膜除去部分１４Ｇ，１４Ｈがヒューズ膜１３に形成され、さらに、Ｌ字形状の第１トリミング溝Ｔ１と第２トリミング溝Ｔ２とが刻まれることにより溶断狭小部１５が形成されている。

さらに各実施態様毎に説明すれば、図１〜図２のチップ型ヒューズ１０Ａ〜１０Ｅは初期抵抗値上昇用トリミング溝１４Ａ〜１４Ｅの形状がそれぞれ異なるが、その他の構成はほぼ同様に形成されたものである。
すなわち、図１（ａ）〜（ｃ）のチップ型ヒューズ１０Ａ〜１０Ｃは、初期抵抗値上昇用トリミング溝１４Ａ〜１４Ｃがヒューズ膜１３のほぼ中央において側縁から直交する方向に直線状に形成されたものであり、図１（ａ）のトリミング溝１４Ａは第１及び第２トリミング溝Ｔ１，Ｔ２に交差しない長さに両側縁から形成され、図１（ｂ）のトリミング溝１４Ｂは第１トリミング溝Ｔ１に交差しない長さに片方の側縁から形成され、図１（ｃ）のトリミング溝１４Ｃは第１及び第２トリミング溝Ｔ１，Ｔ２に達する一方で、溶断狭小部１５には重ならない長さで両側縁から形成されたものである。

また図２（ａ）（ｂ）のチップ型ヒューズ１０Ｄ，１０Ｅは、初期抵抗値上昇用トリミング溝１４Ｄ，１４Ｅがヒューズ膜１３の中央から離れた箇所で側縁から直交する方向に直線状に形成されたものであり、特に、図２（ａ）の初期抵抗値上昇用トリミング溝１４Ｄは第１及び第２トリミング溝Ｔ１，Ｔ２のトリミング開始位置に対向する配置で設けられ、図２（ｂ）の初期抵抗値上昇用トリミング溝１４Ｅは第１及び第２トリミング溝Ｔ１，Ｔ２よりも両端の電極１２に近い箇所に形成されたものである。

さらに、図３のチップ型ヒューズ１０Ｆは、一対の初期抵抗値上昇用トリミング溝１４Ｆがヒューズ膜１３の両側縁からそれぞれ向い合うようにＬ字形状に形成されたものであり、各初期抵抗値上昇用トリミング溝１４Ｆの途中から、それぞれ第１及び第２トリミング溝Ｔ１，Ｔ２が刻まれることにより溶断狭小部１５が形成されている。

図４（ａ）（ｂ）のチップ型ヒューズ１０Ｇ，１０Ｈは、ヒューズ膜１３の形成時にヒューズ膜が無い部分、すなわちヒューズ膜除去部分１４Ｇ，１４Ｈが初期抵抗値を上昇させるために予め形成されたものである。そして、図４（ａ）のチップ型ヒューズ１０Ｇではヒューズ膜除去部分１４Ｇに交差しないように、それぞれ第１及び第２トリミング溝Ｔ１，Ｔ２が刻まれることにより溶断狭小部１５が形成され、図４（ｂ）のチップ型ヒューズ１０Ｈではヒューズ膜除去部分１４Ｈの途中から、それぞれ第１及び第２トリミング溝Ｔ１，Ｔ２が刻まれることにより溶断狭小部１５が形成されている。

次に、本発明のチップ型ヒューズの製造方法について説明する。
最初に、絶縁基板上に一対の表電極と、これら表電極に重なるヒューズ膜を形成する。
この絶縁基板はアルミナセラミックス等による集合基板が使用され、製造工程中において個々の基板に分割されてチップ形状にされる。
ヒューズ膜はＡｕまたはＡｇを含有した有機物ペーストの印刷焼成により形成するか、あるいはＡｕ系、Ａｇ系、Ｃｕ系、Ａｌ系等の各種導電性材料を使用し、導電性ペーストの印刷焼成、スパッタ等による薄膜形成、めっき形成等を使用することができる。ヒューズ膜の厚さは、所望の定格電流値を得ることができる溶断狭小部体積を得るために、形成膜厚や形成回数を調整し、所望の厚さのヒューズ膜を得る。なお、ヒューズ膜の平滑化や溶断部の蓄熱を目的とし、絶縁基板とヒューズ膜との間にガラス層を形成しても良い。
一対の表電極はＡｇ系またはＡｇ−Ｐｄ系のメタルグレーズペーストが印刷焼成されて形成されるか、あるいは導電性樹脂の塗布硬化、スパッタ等による薄膜など、目的に応じた方法により形成される。

そして、図４（ａ）（ｂ）に示したようなヒューズ膜除去部分１４Ｇ，１４Ｈにより、初期抵抗値の上昇手段を構成する場合には、上記ヒューズ膜の形成工程におけるパターニング時に、ヒューズ膜除去部分１４Ｇ，１４Ｈを形成する。一方、図１〜図３に示したような初期抵抗値上昇用トリミング溝１４Ａ〜１４Ｆにより、初期抵抗値の上昇手段を構成する場合には、上記ヒューズ膜の形成工程の後、かつ第１トリミング溝Ｔ１及び第２トリミング溝Ｔ２を形成する前に、各溝１４Ａ〜１４Ｆを形成するか、あるいは、第１トリミング溝Ｔ１を形成した後、かつ第２トリミング溝Ｔ２を形成する前に、各溝１４Ａ〜１４Ｆを形成することができる。第１トリミング溝Ｔ１を形成した後、かつ第２トリミング溝Ｔ２を形成する前に、各溝１４Ａ〜１４Ｆを形成する場合には、ヒューズ膜の第１トリミング溝を形成した側に対向する側のみに、各溝１４Ａ〜１４Ｆを形成しても良い。

ここで、初期抵抗値上昇用トリミング溝１４Ａ〜１４Ｆ、あるいはヒューズ膜除去部分１４Ｇ，１４Ｈを形成することにより、所望の内部抵抗値からの抵抗値偏差を所定範囲まで近づけた後に、第１及び第２トリミング溝Ｔ１,Ｔ２を形成する場合には、初期抵抗値上昇用トリミング溝１４Ａ〜１４Ｆを形成した後に、チップ型ヒューズの初期抵抗値をトリミング機により測定し、予めトリミング機の記憶手段に格納されている閾値により、測定した初期抵抗値を複数の偏差幅に区分し、その後に、偏差幅にそれぞれ対応する第１トリミング溝Ｔ１を形成する。そして、第１トリミング溝Ｔ１を形成した後に、偏差幅による区分に対応する第２トリミング溝Ｔ２を形成する。この第２トリミング溝Ｔ２は、溶断狭小部１５がヒューズ膜１３のほぼ中央になるように形成されるものであり、トリミング機により抵抗値を測定しながら、所望の目標抵抗値に達するように形成される。以上のようにトリミング工程が終了すると、チップ型ヒューズの抵抗値が許容範囲内に納まるように溶断狭小部１５が形成される。
一方、第１トリミング溝Ｔ１の形成後、かつ第２トリミング溝Ｔ２の形成前に、各溝１４Ａ〜１４Ｆを形成する場合には、最初に、チップ型ヒューズの初期抵抗値をトリミング機により測定し、予めトリミング機の記憶手段に格納されている閾値により、測定した初期抵抗値を複数の偏差幅に区分し、その後に、偏差幅にそれぞれ対応する第１トリミング溝Ｔ１を形成する。そして、第１トリミング溝Ｔ１を形成した後に、初期抵抗値上昇用トリミング溝１４Ａ〜１４Ｆを形成して、所望の内部抵抗値からの抵抗値偏差を所定範囲まで近づけた後に、トリミング機により抵抗値を測定しながら、所望の目標抵抗値に達するように第２トリミング溝Ｔ２が形成される。

溶断狭小部の形成工程の後に、第１及び第２トリミング溝Ｔ１，Ｔ２、初期抵抗値上昇用トリミング溝１４Ａ〜１４Ｆあるいはヒューズ膜除去部分１４Ｇ，１４Ｈを覆う保護層を形成する。この保護層は、ガラスペーストの印刷焼成、樹脂の印刷硬化またはこれらの組合せにより形成される。さらに必要に応じて、一対の裏面電極を形成し、この裏面電極と表面電極とを導通させるための端面電極を形成すれば、チップ型ヒューズが完成する。

（ａ）〜（ｃ）は本発明のチップ型ヒューズのトリミング工程後の表面を示した図である。 （ａ）（ｂ）は図１とは異なる実施態様のトリミング工程後の表面を示した図である。 図１及び図２とは異なる実施態様のトリミング工程後の表面を示した図である。 （ａ）（ｂ）は図１乃至図３とは異なる実施態様のトリミング工程後の表面を示した図である。 従来のチップ型ヒューズの斜視図である。

符号の説明

１０Ａ〜１０Ｈ チップ型ヒューズ
１１ 基板
１２ 電極
１３ ヒューズ膜
１４Ａ〜１４Ｆ 初期抵抗値上昇用トリミング溝
１４Ｇ，１４Ｈ ヒューズ膜除去部分
１５ 溶断狭小部
Ｔ１ 第１トリミング溝
Ｔ２ 第２トリミング溝

Claims (3)

1. 絶縁基板の電極間に設けられたヒューズ膜にトリミング溝により溶断狭小部が形成されたチップ型ヒューズの製造方法において、
   前記溶断狭小部を形成する工程よりも先行させるか、あるいは前記溶断狭小部を形成する工程の途中で、初期抵抗値を上昇させるための手段をヒューズ膜に形成することにより、所望の内部抵抗値からの抵抗値偏差を所定範囲まで近づけることを特徴とするチップ型ヒューズの製造方法。
2. 前記初期抵抗値を上昇させるための手段をヒューズ膜に形成した後、ヒューズ膜の両側からトリミング溝をほぼＬ字状に対向配置で形成して前記溶断狭小部を形成することを特徴とする請求項１に記載のチップ型ヒューズの製造方法。
3. ヒューズ膜の一方側からほぼＬ字状にトリミング溝を形成した後に、前記初期抵抗値を上昇させるための手段をヒューズ膜に形成し、次いで、ヒューズ膜の他方側からトリミング溝をほぼＬ字状に対向配置で形成して前記溶断狭小部を形成することを特徴とする請求項１に記載のチップ型ヒューズの製造方法。

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