JP4398221B2 - チップ型ヒューズの溶断狭小部の形成方法 - 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の溶断狭小部の形成方法と、該方法により形成されてなるチップ型ヒューズに関する。

チップ型ヒューズのヒューズ膜は、所望の溶断特性に合わせて、Ａｕ系、Ａｇ系、Ｃｕ系等の各種導電性材料から厚膜形成、薄膜形成、めっき膜形成等の方法で形成されており、その溶断狭小部は、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ている。このようなヒューズ膜においては、ヒューズ膜の形成時に生じる膜厚のばらつきや膜のダレ等を原因として、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。このような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。

本願の出願人は、レーザートリミングによる溶断狭小部の形成方法を発明し、この発明は、既に特開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３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５４における溶断特性や内部抵抗値は、溶断狭小部５４の体積による影響が大きいため、長さ５４Ｌや幅５４Ｗが管理される。図４は特許文献１における溶断狭小部の形成方法を説明するための図であり、この方法では、所望の定格電流値に対応する第１トリミング溝Ｔ１の開始位置Ｔ１ｓ、側縁部に直交する方向の長さＴ１ａ、側縁部に平行な方向の長さＴ１ｂが予め設定されてトリミング機の記憶手段に格納され、また第１トリミング溝Ｔ１の形成後に計測される抵抗値を複数の偏差幅で区分するプログラムや、その偏差幅による区分に対応して設定される溶断狭小部５４の幅５４Ｗも予めトリミング機のメモリに格納されている。そして、トリミング工程では、最初に定格電流値に対応して設定された第１トリミング溝Ｔ１が図４（ａ）のように形成され、その後に、ヒューズ膜５３の初期抵抗値が計測される。この計測された初期抵抗値は図４（ｂ）に示したような複数の偏差幅で区分され、初期抵抗値偏差による各区分に応じて設定された溶断狭小部５４の幅５４Ｗになるような開始位置Ｔ２ｓ、側縁部に直交する方向の長さＴ２ａで第２トリミング溝Ｔ２が刻まれ、次に、ヒューズ膜５３の抵抗値を計測しながら、所望の抵抗値になるように側縁部に平行な方向の長さＴ２ｂが形成される。

上記特許文献１の溶断狭小部の形成方法において、溶断狭小部５４の長さ５４Ｌと、第１トリミング溝Ｔ１は定格電流値に応じて予め設定されてしまうものであり、初期抵抗値の計測後に、抵抗値偏差による区分に応じて定められるのは、第２トリミング溝Ｔ２の直交方向長さＴ２ａ、すなわち溶断狭小部５４の幅５４Ｗのみである。しかも、現在のトリミング機によっては、溶断狭小部５４の幅方向のトリミング精度は、長さ方向のトリミング精度と比較すると、あまり良好ではないため、抵抗値偏差に対応した精度の良い溶断狭小部の可変が困難である。
また上記特許文献１では、第１トリミング溝形成後のヒューズ膜の抵抗値に対する抵抗値偏差により、溶断狭小部を可変させていた。問題点として、第１トリミングの位置ずれ等により、ヒューズ膜の膜厚ばらつきに対応する初期抵抗値偏差とならない場合があるため、溶断狭小部の体積を一定にできない場合がある。

特開２００２−５６７６７号公報

本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、比較的広い範囲の抵抗値偏差のヒューズ膜に対して、より高精度に溶断狭小部を形成することが可能であり、溶断特性と内部抵抗値のばらつきを抑えるとともに、高い製造分留まりを得ることができる溶断狭小部の形成方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、絶縁基板１１上に設けられた両端の電極１２間に矩形のヒューズ膜１３を接続し、そのヒューズ膜の一側縁部から直交する方向に第１トリミング溝Ｔ１の直交方向トリミング溝を形成した後、該トリミング溝に連続して前記ヒューズ膜１３の長さ方向に平行な第１トリミング溝Ｔ１の平行方向トリミング溝を形成して第１のトリミング溝Ｔ１をＬ字形状に形成すると共に、前記ヒューズ膜１３の他側縁部から直行する方向に第２トリミング溝Ｔ２の直交方向トリミング溝を形成した後、該トリミング溝に連続して前記ヒューズ膜１３の長さ方向に平行な第２トリミング溝Ｔ２の平行方向トリミング溝を形成して第２のトリミング溝Ｔ２をＬ字形状に形成することにより、前記第１と第２のＬ字形状間の溶断狭小部が前記ヒューズ膜のほぼ中央部になるように形成されたチップ型ヒューズの溶断狭小部１４の形成方法であって、
前記第２のトリミング溝Ｔ２の平行方向トリミング溝の長さＴ２ｂを、前記第１のトリミング溝Ｔ１の平行方向トリミング溝の長さＴ１ｂより短くする工程を含むチップ型ヒューズの溶断狭小部の形成方法が提供される。また、別の発明によれば、絶縁基板上に設けられた両端の電極１２とその間に接続する矩形のヒューズ膜１３に、その両側縁部から直交する方向に第1トリミング溝Ｔ１の直交方向トリミング溝と第２トリミング溝Ｔ２の直交トリミング溝を形成し、それらに連続してヒューズ膜の長さ方向に平行な第１トリミング溝Ｔ１の平行方向トリミング溝と第２トリミング溝Ｔ２の平行方向トリミング溝とにより第１と第２のＬ字形状のトリミング溝Ｔ１，Ｔ２を形成するチップ型ヒューズの溶断狭小部１４の形成方法であって、
ヒューズ膜１３の初期抵抗値を測定し、該初期抵抗値を予め設定されている複数の偏差幅により区分し、定格電流値に応じて予め設定された長さで前記第１トリミング溝Ｔ１の直交方向トリミング溝を形成する第1の工程の後に、前記初期抵抗値偏差による区分に応じて設定された長さで前記第１トリミング溝Ｔ１の平行方向トリミング溝を形成する第２の工程と、次いで、定格電流値に応じて予め設定された長さで前記第２トリミング溝Ｔ２の直交方向トリミング溝を形成する第３の工程の後に、ヒューズ膜１３の抵抗値を測定しながら所望の抵抗値に達するまで、前記初期抵抗値偏差による区分に応じて設定された長さの範囲内で前記第２トリミング溝Ｔ２の平行方向トリミング溝を形成する第４の工程と、
前記第４の工程における平行方向トリミング溝の長さＴ２bを、前記第２の工程における平行方向トリミング溝の長さＴ１bより短くする工程とを含むチップ型ヒューズの溶断狭小部の形成方法も提供される。
本発明のチップ型ヒューズの溶断狭小部形成方法では、第１及び第２トリミング溝を形成する前に、ヒューズ膜の初期抵抗値を測定し、この初期抵抗値分布を複数の偏差幅に区分しているので、たとえ、ヒューズ膜を形成したときに抵抗値にばらつきが生じて抵抗値分布が広い範囲に及んだとしても、チップ型ヒューズを目標抵抗値に近づけるべく溶断狭小部を形成することができる。したがって、製造ロットが異なることにより生じる初期抵抗値のばらつきにも比較的影響を受けることがなく、良好な精度で溶断狭小部を形成することができる。
また本発明では、区分された偏差幅に応じて溶断狭小部の長さを可変させ、それと同時に抵抗値を測定しながら第２トリミング溝の長さを調整して形成するため、トリミング機による高精度な設定が可能となり、目標抵抗値に近づけるべく良好な精度で溶断狭小部を形成することができる。

本発明のチップ型ヒューズの溶断狭小部形成方法により、比較的広い範囲の抵抗値偏差のヒューズ膜に対して、より高精度に溶断狭小部を形成することが可能であり、溶断特性と内部抵抗値のばらつきを抑えるとともに、高い製造分留まりを得ることができる。

以下、図１及び図２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（ａ）はトリミング工程後のチップ型ヒューズ１０の表面を示した図であり、このチップ型ヒューズ１０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、このヒューズ膜１３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１４が形成されている。なお、本発明の方法は、図１（ａ）に示したようなパターンのトリミング溝を有するチップ型ヒューズに限定して適用されるものではなく、例えば、図１（ｂ）に示したようなパターンのトリミング溝を有するチップ型ヒューズにも適用し得るものである。

本発明の方法では、トリミングに際し、チップ型ヒューズの基板サイズと定格電流値に対応するトリミングプログラムをトリミング機の記憶手段から読み出す。それぞれのトリミングプログラムは、定格電流値に対応して設定されるデータ、すなわち、目標抵抗値、初期抵抗値により複数に区分するための偏差幅の閾値、ヒューズ膜１３の側縁部に直交する方向の第１及び第２トリミング溝Ｔ１，Ｔ２の長さＴ１ａ，Ｔ２ａをデータとして有している。またトリミングプログラムは、初期抵抗値の偏差による複数の区分に対応するように設定されたデータ、すなわち、第１及び第２トリミング溝Ｔ１，Ｔ２の開始位置Ｔ１ｓ，Ｔ２ｓ、ヒューズ膜１３の側縁部に平行な方向の第１トリミング溝Ｔ１の長さＴ１ｂ、ヒューズ膜１３の側縁部に平行な方向の第２トリミング溝Ｔ２の最大許容長さＴ２ｂをデータとして有している。

次に、図２（ａ）に示したように、トリミング溝を形成する前のチップ型ヒューズ１０の初期抵抗値をトリミング機により測定し、この初期抵抗値をトリミング機の記憶手段に格納する。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複数の偏差幅が設定され、測定した初期抵抗値を、図２（ｂ）に示したように、複数の偏差幅に区分し、区分結果をトリミング機の記憶手段に格納する。偏差幅は、定格電流値に応じてＬｏｐ、偏差幅１、偏差幅２・・・・偏差幅ｎ、Ｈｏｐと定められるものであるが、図２（ｂ）〜（ｃ）では偏差幅は４区分で例示した。またＬｏｐ、Ｈｏｐと区分されたものはトリミング不可と判断し、引き続き行われるトリミング工程でオープンカットされるものである。

各偏差幅で区分した後、図２（ｃ）に示したように、区分された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。この第１トリミング溝Ｔ１の開始位置Ｔ１ｓは、溶断狭小部１４がヒューズ膜１３のほぼ中央になるように設定され、直交方向の長さＴ１ａは、定格電流値に対応して予め定められている溶断狭小部幅１４Ｗを形成し得る長さに設定される。また平行方向の長さＴ１ｂは、偏差幅による区分に応じて定められた溶断狭小部長さ１４Ｌを形成し得る長さに設定される。

第１トリミング溝Ｔ１を形成した後、図２（ｄ）に示したように、偏差幅による区分にに対応する第２トリミング溝Ｔ２を形成する。この第２トリミング溝Ｔ２の開始位置Ｔ２ｓは、溶断狭小部１４がヒューズ膜１３のほぼ中央になるように設定され、直交方向の長さＴ２ａは、定格電流値に対応して予め定められている溶断狭小部幅１４Ｗを形成し得る長さに設定される。この直交方向の長さＴ２ａ部分を形成した後に、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までトリミング溝をヒューズ膜１３の側縁部に平行な方向に延長する。ここで、第２トリミング溝Ｔ２の最大許容長さＴ２ｂは、区分された偏差幅に応じて溶断狭小部長さ１４Ｌを形成し得る最大長さとして設定されたものであり、第２トリミング溝Ｔ２の平行方向部分は、これ以上にならないように形成される。
以上のように第１トリミング溝Ｔ１と第２トリミング溝Ｔ２を形成して、トリミング工程が終了すると、チップ型ヒューズ１０の抵抗値が許容範囲内に納まるように溶断狭小部１４が形成される。

次に、以上のように形成された溶断狭小部１４を有するチップ型ヒューズの他の構成について簡略に説明する。上述したような工程により第１トリミング溝Ｔ１と第２トリミング溝Ｔ２が形成されたら、ヒューズ膜１３を覆うように少なくとも一層の保護層が形成される。そして、必要に応じて、基板１１の裏面両端には裏面電極が形成され、この裏面電極と表面の電極１２とを電気的に接続するように端面電極が設けられる。さらに、表面の電極１２、端面電極、裏面電極の露出した部分にめっき膜が形成されると、チップ型ヒューズは完成する。なお、上記各構成の材料に関しては、規格に応じて適宜定め得るものであるため、これに関する更なる説明は省略する。

（ａ）は本発明におけるトリミング工程後のチップ型ヒューズを示した図であり、（ｂ）は（ａ）とは異なるパターンのトリミング溝を有するチップ型ヒューズの図である。 本発明における各工程を説明するための図である。 従来方法を説明するためのチップ型ヒューズの斜視図である。 従来方法における各工程を説明するための図である。

符号の説明

１０ チップ型ヒューズ
１１ 基板
１２ 電極
１３ ヒューズ膜
１４ 溶断狭小部
Ｔ１ 第１トリミング溝
Ｔ１ａ 第１トリミング溝の直交方向の長さ
Ｔ１ｂ 第１トリミング溝の平行方向の長さ
Ｔ１ｓ 第１トリミング溝のトリミング開始位置
Ｔ２ 第２トリミング溝
Ｔ２ａ 第２トリミング溝の直交方向の長さ
Ｔ２ｂ 第２トリミング溝の平行方向の最大長さ
Ｔ２ｓ 第２トリミング溝のトリミング開始位置

Claims (2)

1. 絶縁基板（１１）上に設けられた両端の電極（１２）間に矩形のヒューズ膜（１３）を接続し、そのヒューズ膜の一側縁部から直交する方向に第１トリミング溝（Ｔ１）の直交方向トリミング溝を形成した後、該トリミング溝に連続して前記ヒューズ膜（１３）の長さ方向に平行な第１トリミング溝（Ｔ１）の平行方向トリミング溝を形成して第１のトリミング溝（Ｔ１）をＬ字形状に形成すると共に、前記ヒューズ膜（１３）の他側縁部から直行する方向に第２トリミング溝（Ｔ２）の直交方向トリミング溝を形成した後、該トリミング溝に連続して前記ヒューズ膜（１３）の長さ方向に平行な第２トリミング溝（Ｔ２）の平行方向トリミング溝を形成して第２のトリミング溝（Ｔ２）をＬ字形状に形成することにより、前記第１と第２のＬ字形状間の溶断狭小部が前記ヒューズ膜のほぼ中央部になるように形成されたチップ型ヒューズの溶断狭小部（１４）の形成方法であって、
   前記第２のトリミング溝（Ｔ２）の平行方向トリミング溝の長さ（Ｔ２ｂ）を、前記第１のトリミング溝（Ｔ１）の平行方向トリミング溝の長さ（Ｔ１ｂ）より短くする工程を含むチップ型ヒューズの溶断狭小部の形成方法。
2. 絶縁基板上に設けられた両端の電極（１２）とその間に接続する矩形のヒューズ膜（１３）に、その両側縁部から直交する方向に第1トリミング溝（Ｔ１）の直交方向トリミング溝と第２トリミング溝（Ｔ２）の直交トリミング溝を形成し、それらに連続してヒューズ膜の長さ方向に平行な第１トリミング溝（Ｔ１）の平行方向トリミング溝と第２トリミング溝（Ｔ２）の平行方向トリミング溝とにより第１と第２のＬ字形状のトリミング溝（Ｔ１），（Ｔ２）を形成するチップ型ヒューズの溶断狭小部（１４）の形成方法であって、
   ヒューズ膜（１３）の初期抵抗値を測定し、該初期抵抗値を予め設定されている複数の偏差幅により区分し、定格電流値に応じて予め設定された長さで前記第１トリミング溝（Ｔ１）の直交方向トリミング溝を形成する第1の工程の後に、前記初期抵抗値偏差による区分に応じて設定された長さで前記第１トリミング溝（Ｔ１）の平行方向トリミング溝を形成する第２の工程と、次いで、定格電流値に応じて予め設定された長さで前記第２トリミング溝（Ｔ２）の直交方向トリミング溝を形成する第３の工程の後に、ヒューズ膜（１３）の抵抗値を測定しながら所望の抵抗値に達するまで、前記初期抵抗値偏差による区分に応じて設定された長さの範囲内で前記第２トリミング溝（Ｔ２）の平行方向トリミング溝を形成する第４の工程と、
   前記第４の工程における平行方向トリミング溝の長さ（Ｔ２b）を、前記第２の工程における平行方向トリミング溝の長さ（Ｔ１b）より短くする工程とを含むチップ型ヒューズの溶断狭小部の形成方法。

Images