JP4460647B1 - チップ型ヒューズとその製造方法 - Google Patents
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Abstract
従来と同程度の溶断特性を維持し、内部抵抗値の上昇を十分低減できる安全性に優れたチップ型ヒューズを提供する。該チップ型ヒューズは、グレーズ層を有する絶縁基板と、グレーズ層上に設けた溶断狭小部を有するヒューズ膜と、ヒューズ膜の上面両端部分に形成した表電極と、少なくともヒューズ膜上面に設けたガラス膜と、ガラス膜及びガラス膜を設けたヒューズ膜を覆う樹脂層からなるオーバーコート膜と、端面電極とを備え、表電極が形成されていないヒューズ膜上面部分にはガラス膜が、ヒューズ膜の側面にはオーバーコート膜が接して設けられた構造を有する。
【選択図】図３
【選択図】図３
Description
本発明は、集積回路等の回路における異常電流に対して、回路を保護するためのチップ型ヒューズ及びその製造方法に関する。
一般に、チップ型ヒューズとしは、アルミナのセラミック基板である絶縁基板上に設けた下地ガラス膜の上に、中央部に溶断狭小部を形成したヒューズ膜と、その両端に表電極とを形成し、さらにヒューズ膜上全面に保護膜を形成している。
この保護膜としては、例えば、図４に示すように、絶縁基板１０１の全上面に設けたグレーズ膜としてのガラスグレーズ膜１０２の上に、溶断狭小部１０６を有するヒューズ膜１０３を形成し、その上に前記グレーズ膜よりやや内側の上面に全体が四角形のガラス膜１０４を保護膜として形成したものがある（特許文献１）。また、図５に示すように、下地ガラスグレース膜１０２上のヒューズ膜１０３の全面を樹脂層の保護膜１０５で被膜したものも知られている（特許文献２）。
さらに、図６に示すように、ヒューズ膜１０３の形状に沿って、その全面をガラス膜１０７で覆い、その上の全体を保護膜１０８として樹脂層で被覆したものもある（特許文献３）。
この保護膜としては、例えば、図４に示すように、絶縁基板１０１の全上面に設けたグレーズ膜としてのガラスグレーズ膜１０２の上に、溶断狭小部１０６を有するヒューズ膜１０３を形成し、その上に前記グレーズ膜よりやや内側の上面に全体が四角形のガラス膜１０４を保護膜として形成したものがある（特許文献１）。また、図５に示すように、下地ガラスグレース膜１０２上のヒューズ膜１０３の全面を樹脂層の保護膜１０５で被膜したものも知られている（特許文献２）。
さらに、図６に示すように、ヒューズ膜１０３の形状に沿って、その全面をガラス膜１０７で覆い、その上の全体を保護膜１０８として樹脂層で被覆したものもある（特許文献３）。
しかしながら、特許文献１の発明では、ヒューズ膜１０３の全面を大きくガラス膜１０４の保護膜で覆っているので、ヒューズ膜１０３の溶断が瞬時に行われず、内部抵抗値が上昇し、当初予定した抵抗値で回路全体を保護することが困難である。
特許文献２の発明では、保護膜として樹脂層を採用するので、特許文献１の発明のような内部抵抗値の上昇は少ないが、溶断特性も上昇せず、したがって、溶断が瞬時に行われないという欠点がある。
特許文献３の発明では、ヒューズ膜１０３の全面をガラス膜及び樹脂層で被覆する構成を採用するので、内部抵抗値の上昇を抑え、溶断特性も向上する。しかし、このような構成のヒューズに非常に大きな電流が流れと、溶断狭小部を含むヒューズ膜１０３を覆うガラス膜が爆発、飛散するという問題が生じる場合がある。
特許文献２の発明では、保護膜として樹脂層を採用するので、特許文献１の発明のような内部抵抗値の上昇は少ないが、溶断特性も上昇せず、したがって、溶断が瞬時に行われないという欠点がある。
特許文献３の発明では、ヒューズ膜１０３の全面をガラス膜及び樹脂層で被覆する構成を採用するので、内部抵抗値の上昇を抑え、溶断特性も向上する。しかし、このような構成のヒューズに非常に大きな電流が流れと、溶断狭小部を含むヒューズ膜１０３を覆うガラス膜が爆発、飛散するという問題が生じる場合がある。
本発明の課題は、特許文献３に記載のヒューズと同程度の溶断特性を維持し、内部抵抗値の上昇を十分低減でき、しかも大きな電流が流れた場合にもガラス膜の爆発及び飛散を十分に防止することが可能なチップ型ヒューズを提供することにある。
本発明の別の課題は、上記本発明のチップ型ヒューズを、容易に、かつ工業的にも効率良く生産することができるチップ型ヒューズの製造方法を提供することにある。
本発明の別の課題は、上記本発明のチップ型ヒューズを、容易に、かつ工業的にも効率良く生産することができるチップ型ヒューズの製造方法を提供することにある。
本発明によれば、グレーズ層を有する絶縁基板と、該グレーズ層上に設けた溶断狭小部を有するヒューズ膜と、該ヒューズ膜の上面両端部分に形成した表電極と、少なくともヒューズ膜上面に設けたガラス膜と、該ガラス膜及び該ガラス膜を設けたヒューズ膜を覆う樹脂層からなるオーバーコート膜と、端面電極とを備え、
表電極が形成されていない前記ヒューズ膜上面部分にはガラス膜が、ヒューズ膜の側面にはオーバーコート膜が接して設けられた構造を有するチップ型ヒューズが提供される。
表電極が形成されていない前記ヒューズ膜上面部分にはガラス膜が、ヒューズ膜の側面にはオーバーコート膜が接して設けられた構造を有するチップ型ヒューズが提供される。
また本発明によれば、分割により複数のチップを得るためのスリットを縦横に複数有し、かつ表面にグレーズ層を設けたチップ形成部分が集合した集合絶縁基板を準備する工程(a)と、各チップ形成部分上にヒューズ膜を形成するために、前記グレーズ層上にヒューズ膜を形成する工程(b)と、各チップ形成部分のヒューズ膜の上面両端部分に表電極を形成する工程(c)と、少なくとも表電極を形成していない前記ヒューズ膜上にガラス膜を形成する工程(d)と、前記ヒューズ膜上にガラス膜を積層した箇所を部分的に同時に除去して溶断狭小部を形成すると共に、除去した箇所のヒューズ膜の側面を露出させる工程(e)と、前記表電極の両端を一部残し、前記ガラス膜及び前記露出したヒューズ膜の側面を樹脂層により被覆してオーバーコート膜を形成する工程(f)と、端面電極を形成するために、集合絶縁基板の縦横のスリットの一方に沿って分割し、端面電極を形成する工程(g)と、工程(g)で分割していない、集合絶縁基板の他方のスリットに沿って分割して各チップを得る工程(h)を含む、チップ型ヒューズの製造方法が提供される。
本発明のチップ型ヒューズでは、溶断狭小部を含むヒューズ膜の上面をガラス膜で保護し、その側面を樹脂層からなるオーバーコート膜で保護するので、特許文献３に記載のヒューズと同程度の溶断特性が維持でき、内部抵抗値を低減することができ、かつガラス膜の融点をグレーズ層の融点より低くする構成等を採用することにより、大電流が流れた場合にもヒューズ膜上面のガラス膜がより溶融し易くなり、ガラス膜の爆発及び飛散を十分に防止することができる。従って、本発明のチップ型ヒューズは、特定値を超える電流に対して回路全体を十分に保護し、かつ耐久性及び安全性に優れる。
本発明の製造方法では、特に、工程(e)を含むので、本発明のチップ型ヒューズを容易に、工業的にも効率良く製造することができ、更に、従来品である図６に示す、ヒューズ膜の周囲にガラス膜を形成してからオーバーコート膜である樹脂層を形成するよりも、ガラス膜の肉厚がヒューズ膜上に均等になり、チップ型ヒューズの品質の均等性を高めることができる。
以下に、図面を参照して本発明の好ましい形態を説明するが、本発明はこれらに限定されない。
本発明のチップ型ヒューズとしては、図１乃至図３に示されるものが例示できる。１は絶縁基板であり、該絶縁基板１上の上全面には、グレーズ層２が形成され、該グレーズ層上には長手方向がグレーズ層と同じ長さで幅方向を両端から若干内側に位置する、中央部に溶断狭小部６を有するヒューズ膜３が重層されている。
本発明のチップ型ヒューズとしては、図１乃至図３に示されるものが例示できる。１は絶縁基板であり、該絶縁基板１上の上全面には、グレーズ層２が形成され、該グレーズ層上には長手方向がグレーズ層と同じ長さで幅方向を両端から若干内側に位置する、中央部に溶断狭小部６を有するヒューズ膜３が重層されている。
前記絶縁基板１としては、例えば、アルミナセラミック基板、窒化アルミナ基板、ＭｇＯ・ＳｉＯ2を主成分とするステアタイトセラミック基板、２ＭｇＯ・ＳｉＯ2を主成分とするフォルステライトセラミック基板が挙げられるが、本発明の効果をより発揮することが可能なアルミナセラミック基板の使用が好ましい。
前記グレーズ層２は、SiO2、BaO、CaO、Al2O3、B2O3、ZrO2等のガラス質成分を組み合わせたガラス、例えば、SiO2−Al2O3−CaO系ガラスが挙げられ、また必要によりスピネル構造を有する黒色無機顔料を含有させることもできる。
前記グレーズ層２は、SiO2、BaO、CaO、Al2O3、B2O3、ZrO2等のガラス質成分を組み合わせたガラス、例えば、SiO2−Al2O3−CaO系ガラスが挙げられ、また必要によりスピネル構造を有する黒色無機顔料を含有させることもできる。
ヒューズ膜３の両端部上には、該ヒューズ膜３と同じ幅の表電極７が設けられている。また、図２に示す斜線部分は、ヒューズ膜３の上面に形成されたガラス膜８であり、該ガラス膜８は、図１及び２に示されるように一部が表電極７に重層されている。
ガラス膜８は、グレーズ層２と同様にガラス質成分で形成され、大電流が流れた場合にも、ガラス膜の爆発及び飛散をより十分に防止するために、グレーズ層２の融点より低い材料で形成されることが好ましい。例えばＳiＯ2−Ｂi2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3系のガラスやホウ珪酸鉛系ガラスにより形成されるのが好ましい。
ガラス膜８は、グレーズ層２と同様にガラス質成分で形成され、大電流が流れた場合にも、ガラス膜の爆発及び飛散をより十分に防止するために、グレーズ層２の融点より低い材料で形成されることが好ましい。例えばＳiＯ2−Ｂi2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3系のガラスやホウ珪酸鉛系ガラスにより形成されるのが好ましい。
前記ガラス膜８及び該ガラス膜８を設けたヒューズ膜３は、樹脂層のオーバーコート膜９で被覆されている。ここで、図３に示されるように、表電極７が形成されていない前記ヒューズ膜３上面部分にはガラス膜８が、ヒューズ膜３の側面にはオーバーコート膜９が接して設けられている。
オーバーコート膜９を形成する樹脂層としては、耐熱性を有する、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂により形成することができる。
オーバーコート膜９を形成する樹脂層としては、耐熱性を有する、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂により形成することができる。
本発明のチップ型ヒューズにおいては、図１に示されるように表電極７に対抗するように、絶縁基板１の裏面に裏電極７’を設けることができ、該表電極７及び裏電極７’の一部を被覆するように絶縁基板１の両端部には、端面電極１０、並びに該端面電極１０を被覆するように端子電極１１が設けられている。
つぎに、本発明のチップ型ヒューズの製造方法を以下に説明する。
本発明の製造方法は、分割により複数のチップを得るためのスリットを縦横に複数有し、かつ表面にグレーズ層を設けたチップ形成部分が集合した集合絶縁基板を準備する工程(a)を含む。
このような集合絶縁基板は、従来、チップ型ヒューズの製造に使用されている公知の基板を用いることができる。また、絶縁基板上にグレーズ層を形成するためのグレーズ用ペーストを印刷し、焼成した後、レーザー光等により所望の縦横のスリットを設けて製造された集合絶縁基板を用いることもできる。
本発明の製造方法は、分割により複数のチップを得るためのスリットを縦横に複数有し、かつ表面にグレーズ層を設けたチップ形成部分が集合した集合絶縁基板を準備する工程(a)を含む。
このような集合絶縁基板は、従来、チップ型ヒューズの製造に使用されている公知の基板を用いることができる。また、絶縁基板上にグレーズ層を形成するためのグレーズ用ペーストを印刷し、焼成した後、レーザー光等により所望の縦横のスリットを設けて製造された集合絶縁基板を用いることもできる。
本発明の製造方法は、前記集合絶縁基板の各チップ形成部分上にヒューズ膜を形成するために、前記グレーズ層上にヒューズ膜を形成する工程(b)を含む。
工程(b)において、ヒューズ膜の形成は、公知の方法等により行うことができ、例えば、金または銀等の貴金属を含む金属有機物ペーストを用いて、チップ形成部分の長手方向の長さと同じ長さで、幅方向をやや短く内側に位置するようなパターン等によりスクリーン印刷し、焼成する方法により形成することができる。焼成条件は、金属有機物ペーストの種類等に応じて適宜選択することができる。
工程(b)において、ヒューズ膜の形成は、公知の方法等により行うことができ、例えば、金または銀等の貴金属を含む金属有機物ペーストを用いて、チップ形成部分の長手方向の長さと同じ長さで、幅方向をやや短く内側に位置するようなパターン等によりスクリーン印刷し、焼成する方法により形成することができる。焼成条件は、金属有機物ペーストの種類等に応じて適宜選択することができる。
本発明の製造方法は、各チップ形成部分のヒューズ膜の上面両端部分に表電極を形成する工程(c)を含む。
工程(c)において、表電極のの形成は、公知の方法等により行うことができ、例えば、各ヒューズ形成部分におけるヒューズ膜の両端に幅を同じくするように、表電極の形成材料、例えば、厚膜銀ペースト等をスクリーン印刷し、焼成する方法により形成することができる。焼成条件は、表電極の形成材料の種類等に応じて適宜選択することができるが、工程(b)で形成したヒューズ膜の精度を維持するために、工程(b)における焼成温度よりも低い温度で行うことが好ましい。
工程(c)において、表電極のの形成は、公知の方法等により行うことができ、例えば、各ヒューズ形成部分におけるヒューズ膜の両端に幅を同じくするように、表電極の形成材料、例えば、厚膜銀ペースト等をスクリーン印刷し、焼成する方法により形成することができる。焼成条件は、表電極の形成材料の種類等に応じて適宜選択することができるが、工程(b)で形成したヒューズ膜の精度を維持するために、工程(b)における焼成温度よりも低い温度で行うことが好ましい。
本発明の製造方法は、少なくとも表電極を形成していない前記ヒューズ膜上にガラス膜を形成する工程(d)を含む。
工程(d)において、ガラス膜の形成は、ガラス質成分を含むペーストを、少なくともヒューズ膜上に、もしくは該ヒューズ膜及び表電極の一部に重層するようにスクリーン印刷し、焼成する方法により形成することができる。焼成条件は、ガラス膜を形成する材料の種類等に応じて適宜選択することができるが、工程(b)で形成したヒューズ膜の精度を維持するために、工程(b)における焼成温度よりも低い温度で、また、工程(c)で形成した表電極の焼成温度と同程度の温度で行うことが好ましい。
また、ガラス膜を形成する材料の融点は、本発明の効果をより改善するために、工程(a)で準備した集合絶縁基板のグレーズ層の融点よりも低融点とすることが好ましい。例えば、グレーズ層を、SiO2−Al2O3−CaO系ガラスペーストにより形成した場合には、ガラス膜は、これより低融点のホウ珪酸鉛系ガラスペーストを用いて形成することができる。
工程(d)において、ガラス膜の形成は、ガラス質成分を含むペーストを、少なくともヒューズ膜上に、もしくは該ヒューズ膜及び表電極の一部に重層するようにスクリーン印刷し、焼成する方法により形成することができる。焼成条件は、ガラス膜を形成する材料の種類等に応じて適宜選択することができるが、工程(b)で形成したヒューズ膜の精度を維持するために、工程(b)における焼成温度よりも低い温度で、また、工程(c)で形成した表電極の焼成温度と同程度の温度で行うことが好ましい。
また、ガラス膜を形成する材料の融点は、本発明の効果をより改善するために、工程(a)で準備した集合絶縁基板のグレーズ層の融点よりも低融点とすることが好ましい。例えば、グレーズ層を、SiO2−Al2O3−CaO系ガラスペーストにより形成した場合には、ガラス膜は、これより低融点のホウ珪酸鉛系ガラスペーストを用いて形成することができる。
本発明の製造方法は、前記ヒューズ膜上にガラス膜を積層した箇所を部分的に同時に除去して溶断狭小部を形成すると共に、除去した箇所のヒューズ膜の側面を露出させる工程(e)を含む。
工程(e)は、ヒューズ膜とガラス膜とを同時に除去して、図２に示すようなヒューズ膜３の中央部に溶断狭小部６を設け、これにより、図３に示すようにヒューズ膜３の上面にはガラス膜８が接して形成され、上記除去した箇所のヒューズ膜３の側面が露出される構成を形成する工程である。
上記ヒューズ膜とガラス膜とを同時に除去することにより、上記所望の構成を容易に、かつ効率的に形成することができる。このような除去は、例えば、レーザー法や、サンドブラスト法により実施することができる。
工程(e)は、ヒューズ膜とガラス膜とを同時に除去して、図２に示すようなヒューズ膜３の中央部に溶断狭小部６を設け、これにより、図３に示すようにヒューズ膜３の上面にはガラス膜８が接して形成され、上記除去した箇所のヒューズ膜３の側面が露出される構成を形成する工程である。
上記ヒューズ膜とガラス膜とを同時に除去することにより、上記所望の構成を容易に、かつ効率的に形成することができる。このような除去は、例えば、レーザー法や、サンドブラスト法により実施することができる。
本発明の製造方法は、前記表電極の両端を一部残し、前記ガラス膜及び前記露出したヒューズ膜の側面を樹脂層により被覆してオーバーコート膜を形成する工程(f)を含む。
工程(f)は、図３に示されるように、表電極７が形成されていない前記ヒューズ膜３上面部分にガラス膜８を有するヒューズ膜３の側面、並びに表電極７の一部とガラス膜８全体とを保護するオーバーコート膜９を形成する工程である。
オーバーコート膜は、耐熱性を有する、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂層を公知の方法等により形成することができる。
工程(f)は、図３に示されるように、表電極７が形成されていない前記ヒューズ膜３上面部分にガラス膜８を有するヒューズ膜３の側面、並びに表電極７の一部とガラス膜８全体とを保護するオーバーコート膜９を形成する工程である。
オーバーコート膜は、耐熱性を有する、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂層を公知の方法等により形成することができる。
本発明の製造方法は、端面電極を形成するために、集合絶縁基板の縦横のスリットの一方に沿って分割し、端面電極を形成する工程(g)を含む。
工程(g)は、集合絶縁基板の一次分割を実施し、例えば、公知の方法で端面電極を形成する工程である。この工程(g)においては、例えば、集合絶縁基板の一次分割前、もしくは該一次分割後であって、端面電極の形成前に、図１に示されるように裏電極７’を形成することもできる。
裏電極の形成は、例えば、スパッタ法やスクリーン印刷法により、ニッケルとクロムの合金や、導電性樹脂ペーストを用いて行うことができる。
工程(g)は、集合絶縁基板の一次分割を実施し、例えば、公知の方法で端面電極を形成する工程である。この工程(g)においては、例えば、集合絶縁基板の一次分割前、もしくは該一次分割後であって、端面電極の形成前に、図１に示されるように裏電極７’を形成することもできる。
裏電極の形成は、例えば、スパッタ法やスクリーン印刷法により、ニッケルとクロムの合金や、導電性樹脂ペーストを用いて行うことができる。
本発明の製造方法は、工程(g)で分割していない、集合絶縁基板の他方のスリットに沿って分割して各チップを得る工程(h)を含む。
工程(h)は、集合絶縁基板に形成された各チップ形成用部分を二次分割により最終的に個々に分割する工程である。
工程(h)の後には、チップ型ヒューズを回路に実装するために、例えば、銅、ニッケル、及び錫等からなる各層をめっきにより形成し、図１に示されるように端面電極１０を被覆するように端子電極１１を設けることができる。
工程(h)は、集合絶縁基板に形成された各チップ形成用部分を二次分割により最終的に個々に分割する工程である。
工程(h)の後には、チップ型ヒューズを回路に実装するために、例えば、銅、ニッケル、及び錫等からなる各層をめっきにより形成し、図１に示されるように端面電極１０を被覆するように端子電極１１を設けることができる。
１ 絶縁基板
２ グレーズ層
３ ヒューズ膜
６ 溶断狭小部
７ 表電極
７’裏電極
８ ガラス層
９ オーバーコート膜
１０ 端面電極
１１ 端子電極
２ グレーズ層
３ ヒューズ膜
６ 溶断狭小部
７ 表電極
７’裏電極
８ ガラス層
９ オーバーコート膜
１０ 端面電極
１１ 端子電極
Claims (3)
- グレーズ層を有する絶縁基板と、該グレーズ層上に設けた溶断狭小部を有するヒューズ膜と、該ヒューズ膜の上面両端部分に形成した表電極と、少なくともヒューズ膜上面に設けたガラス膜と、該ガラス膜及び該ガラス膜を設けたヒューズ膜を覆う樹脂層からなるオーバーコート膜と、端面電極とを備え、
表電極が形成されていない前記ヒューズ膜上面部分にはガラス膜が、ヒューズ膜の側面にはオーバーコート膜が接して設けられた構造を有するチップ型ヒューズ。 - ガラス膜が、グレーズ層の融点より低い材料で形成されている請求項１記載のチップ型ヒューズ。
- 分割により複数のチップを得るためのスリットを縦横に複数有し、かつ表面にグレーズ層を設けたチップ形成部分が集合した集合絶縁基板を準備する工程(a)と、
各チップ形成部分上にヒューズ膜を形成するために、前記グレーズ層上にヒューズ膜を形成する工程(b)と、
各チップ形成部分のヒューズ膜の上面両端部分に表電極を形成する工程(c)と、
少なくとも表電極を形成していない前記ヒューズ膜上にガラス膜を形成する工程(d)と、
前記ヒューズ膜上にガラス膜を積層した箇所を部分的に同時に除去して溶断狭小部を形成すると共に、除去した箇所のヒューズ膜の側面を露出させる工程(e)と、
前記表電極の両端を一部残し、前記ガラス膜及び前記露出したヒューズ膜の側面を樹脂層により被覆してオーバーコート膜を形成する工程(f)と、
端面電極を形成するために、集合絶縁基板の縦横のスリットの一方に沿って分割し、端面電極を形成する工程(g)と、
工程(g)で分割していない、集合絶縁基板の他方のスリットに沿って分割して各チップを得る工程(h)を含む、チップ型ヒューズの製造方法。
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