JP5381352B2 - Circuit protection element - Google Patents
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Description
本発明は、過電流が流れると溶断して各種電子機器を保護する回路保護素子に関するものである。 The present invention relates to a circuit protection element that melts and protects various electronic devices when an overcurrent flows.
従来のこの種の回路保護素子は、図2に示すように、絶縁基板1と、この絶縁基板1の上面の両端部に設けられた一対の電極2と、前記絶縁基板1の上面の中央部に形成されたエポキシ樹脂からなる下地層3と、この下地層3の上面に設けられ、かつ前記一対の上面電極2と電気的に接続されたエレメント部4と、このエレメント部4を覆うように設けられた絶縁層5と、前記絶縁基板1の両端面に形成された一対の端面電極層6とを備えた構成としていた。
As shown in FIG. 2, this type of conventional circuit protection element includes an insulating substrate 1, a pair of
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。 As prior art document information relating to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.
上記した従来の回路保護素子の構成では、下地層3が耐熱性の低いエポキシ樹脂で形成されているため、レーザでエレメント部4にトリミング溝を形成しようとすると、レーザの熱で下地層3の形状が不安定となり、これにより、エレメント部4の形状が安定しない場合があるため、溶断特性がばらつくという課題を有していた。
In the configuration of the above-described conventional circuit protection element, since the
本発明は上記従来の課題を解決するもので、溶断特性を安定化させることができる回路保護素子を提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a circuit protection element that can stabilize the fusing characteristics.
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
本発明の請求項1に記載の発明は、絶縁基板と、この絶縁基板の両端部に設けられた一対の上面電極と、この一対の上面電極を橋絡するように形成され、かつ前記一対の上面電極と電気的に接続されたエレメント部と、このエレメント部と前記絶縁基板との間に設けられた下地層と、前記エレメント部を覆うように設けられた絶縁層とを備え、前記下地層をシリコン樹脂と内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカまたはアルミナを主成分とするフィラーとの混合物で構成し、かつ前記下地層を構成するフィラーの含有量を50〜60体積%としたもので、この構成によれば、下地層を耐熱性に優れているシリコン樹脂およびシリカまたはアルミナで構成しているため、レーザでエレメント部にトリミング溝を形成してもレーザの熱で下地層の形状が不安定になるということはなく、これにより、エレメント部の形状が安定するため、溶断特性を安定化させることができ、また、エレメント部をスパッタで構成する際に、エレメント部にクラックが発生したり、下地層にスパッタが付かなかったりするのを防ぐことができるという作用効果が得られるものである。 According to a first aspect of the present invention, an insulating substrate, a pair of upper surface electrodes provided at both ends of the insulating substrate, and the pair of upper surface electrodes are bridged, and the pair of upper surface electrodes are formed. An element part electrically connected to the upper surface electrode; a base layer provided between the element part and the insulating substrate; and an insulating layer provided so as to cover the element part. Is made of a mixture of a silicon resin and a filler mainly composed of silica or alumina whose inside is hollow or whose inside density is rough , and the content of the filler constituting the base layer is 50 to 60% by volume obtained by a, according to this arrangement, since the structure of silicon resin and silica or alumina are excellent underlayer heat resistance, laser be formed trimming groove in the element portion in a laser Rather that the shape of the underlying layer becomes unstable in heat, which, since the shape of the element portion is stabilized, it is possible to stabilize the fusing characteristics, also when constructing the element portion by sputtering, It is possible to obtain an operational effect that it is possible to prevent cracks from being generated in the element portion and that the base layer is not sputtered .
本発明の請求項2に記載の発明は、特に、フィラーの内部に炭酸ガスを充填させたもので、この構成によれば、フィラーの内部に充填させた炭酸ガスの熱伝導度が空気より低いため、エレメント部で発生した熱をエレメント部内に蓄熱することができ、これにより、過電流が流れた際にはエレメント部を速く溶融させることができるという作用効果が得られるものである。
The invention according to
以上のように本発明の回路保護素子は、下地層を耐熱性に優れているシリコン樹脂と内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカまたはアルミナを主成分とするフィラーとの混合物で構成しているため、レーザでエレメント部にトリミング溝を形成してもレーザの熱で下地層の形状が不安定になるということはなく、これにより、エレメント部の形状が安定するため、溶断特性を安定化させることができるという優れた効果を奏するものである。 As described above, the circuit protection element of the present invention is a mixture of a silicon resin excellent in heat resistance as a base layer and a filler mainly composed of silica or alumina in which the inside is hollow or the inside density is rough. Therefore, even if a trimming groove is formed in the element part with a laser, the shape of the underlayer will not be unstable due to the heat of the laser, and this will stabilize the shape of the element part. There is an excellent effect that can be stabilized.
以下、本発明の一実施の形態における回路保護素子について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a circuit protection element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施の形態における回路保護素子の断面図を示したもので、この図1に示すように、本発明の一実施の形態における回路保護素子は、絶縁基板11と、この絶縁基板11の上面の両端部に設けられた一対の上面電極12と、この一対の上面電極12を橋絡するように形成され、かつ前記一対の上面電極12と電気的に接続されたエレメント部13と、このエレメント部13と前記絶縁基板11との間に設けられた下地層14と、前記エレメント部13を覆うように設けられた絶縁層15とを備えた構成において、前記下地層14をシリコン樹脂と内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカまたはアルミナを主成分とするフィラーとを混合させたもので構成したものである。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a circuit protection element according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the circuit protection element according to an embodiment of the present invention includes an
上記構成において、前記絶縁基板11は、その形状が方形状であり、そしてAl2O3を55%〜96%含有するアルミナで構成されているものである。また、前記一対の上面電極12は、絶縁基板11の上面の両端部に設けられ、かつAg等を印刷することによって形成されているものである。そしてまた、前記エレメント部13は、絶縁基板11の全面を覆うように下地層14および一対の上面電極12の上面に位置して設けられ、かつ薄膜層13aとめっき層13bとにより構成されている。
In the above configuration, the
さらに、前記薄膜層13aは、TiやCuをスパッタすることにより形成され、かつめっき層13bは薄膜層13aの上面に位置して設けられるもので、前記薄膜層13aをめっき核としてNi、Cu、Agをそれぞれ順番に無電解めっきすることにより形成されている。
Further, the
さらにまた、前記絶縁基板11の両端部には前記エレメント部13の一部に重なるように銀系の材料からなる端面電極層16が形成されており、かつこの端面電極層16の表面にはめっき膜(図示せず)が形成されるものである。
Furthermore, an end
また、前記エレメント部13の中心部には、レーザによってトリミング溝17が2ヶ所、互いに対向するエレメント部13の側面からエレメント部13の中心方向に向かって形成されているもので、そしてこの2つのトリミング溝17で囲まれた領域が、過電流が印加されたときに溶融して断線する溶断部18となっている。
Further, two
そしてまた、前記下地層14は絶縁基板11の上面の中央部に設けられており、かつこの下地層14は前記一対の上面電極12間に位置するエレメント部13と絶縁基板11との間に設けられている。さらに、この下地層14は、シリコン樹脂と内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカまたはアルミナを主成分とするフィラーとを混合させたもので構成している。また、フィラーは、その粒径が約10μmで、さらに、シリカまたはアルミナの内部が中空もしくは表面の密度より内部の密度が粗になっているものである。また、この下地層14は、フィラーの混合割合を10〜90体積%としているが、このフィラーの混合割合は、50〜60体積%とするのが特に好ましい。
The
そして、このフィラーは、シリカまたはアルミナを主成分としているもので、このシリカまたはアルミナは科学的に安定し、かつ耐熱性、耐火性に優れているため、過電流が流れてエレメント部13が高温となっても溶断特性を安定化させることができる。
The filler is mainly composed of silica or alumina. Since the silica or alumina is scientifically stable and excellent in heat resistance and fire resistance, an overcurrent flows and the
なお、前記下地層14は絶縁基板11の中央部だけでなく、絶縁基板11の上面のほぼ全面に形成し、そしてこの下地層14の上面の両端部に一対の上面電極12を形成するようにしてもよい。
The
また、前記絶縁層15は、エレメント部13を覆うように設けられているものであって、溶断部18を覆うシリコン等の樹脂からなる第1の絶縁層15aと、この第1の絶縁層15aの上面に設けられたエポキシ等の樹脂からなる第2の絶縁層15bとにより構成されているものである。
The
次に、本発明の一実施の形態における回路保護素子の製造方法について説明する。 Next, the manufacturing method of the circuit protection element in one embodiment of the present invention is explained.
図1において、まず、Al2O3を55%〜96%含有するアルミナで構成された絶縁基板11の上面の両端部に、銀ペーストまたは銀を主成分とする銀パラジウム合金導体ペーストを印刷して焼成することにより一対の上面電極12を形成する。
In FIG. 1, first, silver paste or a silver-palladium alloy conductor paste containing silver as a main component is printed on both ends of the upper surface of an
次に、絶縁基板11の中央部に、シリコン樹脂と、内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカまたはアルミナを主成分とするフィラーとを、フィラーの混合割合が10〜90体積%となるようにして混合させた混合物に有機溶剤を加えることにより得られたペーストを印刷する。ここで、フィラーの混合割合が10体積%より小さいと、スパッタすることにより形成される薄膜層13aと下地層14との熱収縮率の違いが大きくなるため、スパッタ時の発熱により、薄膜層13aと下地層14との熱収縮率の違いによって薄膜層13aにクラックが生じてしまう。また、フィラーの混合割合が90体積%より大きいと、下地層14の表面の凹凸が大きくなるため、薄膜層13aが形成できない可能性が生じたり、下地層14の粘度が大きくなるため、下地層14にピンホールが発生したりしてしまう。
Next, a silicon resin and a filler mainly composed of silica or alumina in which the inside is hollow or the inside has a coarse density are mixed in the central portion of the
さらに、このとき、フィラー内部の空気が抜けないように、3本ロールの間隔、圧力を調整する。 Further, at this time, the interval and pressure of the three rolls are adjusted so that the air inside the filler does not escape.
その後、150℃〜200℃程度で硬化させて有機溶剤を蒸発させることにより下地層14を形成する。
Thereafter, the
次に、下地層14および一対の上面電極12の上面にエレメント部13を形成する。この場合、エレメント部13は一対の上面電極12間を橋絡して一対の上面電極12と電気的に接続されるように構成する。
Next, the
そして、このエレメント部13は、まず、Ti、Cuを順番にスパッタすることにより薄膜層13aを設け、その後、この薄膜層13aをめっき核として薄膜層13aの上面にNi、Cu、Agを順番に無電解めっきしてめっき層13bを設けることにより形成されるものである。
The
次に、エレメント部13の中心部の2ヶ所を、互いに対向するエレメント部13の側面からエレメント部13の中心方向に向かってレーザで切削してトリミング溝17を形成することにより、この2つのトリミング溝17で囲まれた領域に、過電流が印加されたときに溶融して断線する溶断部18を設ける。
Next, two
次に、シリコン等の樹脂を少なくとも溶断部18を覆うように形成して第1の絶縁層15aを設ける。その後、この第1の絶縁層15aの上面にエポキシ等の樹脂を形成して第2の絶縁層15bを設けることにより、2層からなる絶縁層15を形成する。
Next, a first
次に、絶縁基板11の両端部においてエレメント部13の一部と重なるように樹脂銀ペーストを塗布して硬化させることにより端面電極層16を形成する。なお、この端面電極層16はスパッタ等の薄膜プロセスによって形成してもよい。
Next, the end
最後に、前記端面電極層16に、ニッケルと錫の2層構造からなるめっき膜(図示せず)を形成して、本発明の一実施の形態における回路保護素子を製造するものである。
Finally, a plated film (not shown) having a two-layer structure of nickel and tin is formed on the end
上記した本発明の一実施の形態においては、下地層14を耐熱性に優れているシリコン樹脂と内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカまたはアルミナを主成分とするフィラーとの混合物で構成しているため、レーザでエレメント部13にトリミング溝17を形成しても、レーザの熱で下地層14の形状が不安定になるということはなく、これにより、エレメント部13の形状が安定するため、溶断特性を安定化させることができるという効果が得られるものである。
In one embodiment of the present invention described above, the
また、フィラーはその内部に空気が含まれているため、熱伝導率が非常に低く、さらにシリコン樹脂も熱伝導率が低いため、エレメント部13の熱が絶縁基板11内へ拡散するのを抑制することができる。したがって、下地層14を断熱層として使用できるため、耐インラッシュ性を向上させるためにエレメント部13の断面積を大きくしても、エレメント部13で発生した熱をエレメント部13内に蓄熱することができ、これにより、過電流が流れた際にはエレメント部13を速く溶融させることができるため、耐インラッシュ性と速断性を両立させることができる。
Further, since the filler contains air inside, the thermal conductivity is very low, and the silicon resin also has a low thermal conductivity, so that the heat of the
すなわち、フィラーがシリカまたはアルミナを主成分としているため、下地層14の耐熱性を向上させることができ、これにより、溶断特性を安定化させることができるだけでなく、このフィラーの内部に空気が含まれているため、下地層14の熱伝導率を低くすることができ、これにより、耐インラッシュ性と速断性を両立させることができる。
That is, since the filler is mainly composed of silica or alumina, the heat resistance of the
さらに、エレメント部13の断面積を大きくできるため、回路保護素子の直流抵抗値も下げることができるものである。
Furthermore, since the cross-sectional area of the
なお、上記したように耐インラッシュ性と速断性を両立させるためには、フィラーの熱伝導率を低くする必要があるため、主成分はシリカが好ましい。 In addition, since it is necessary to make the thermal conductivity of a filler low in order to make inrush resistance and quick cut-off compatible as mentioned above, the main component is preferably silica.
また、フィラーの粒子間にシリコン樹脂は入り込むことができるため、下地層14を強固に固定でき、さらに、前記シリコン樹脂は吸水性がほとんど無いため、下地層14に大気中の水分やめっき液が浸入することもなくなり、これにより、耐湿性を向上させることができる。
In addition, since the silicon resin can enter between the filler particles, the
そしてまた、フィラーの内部に炭酸ガスを充填すれば、この炭酸ガスは空気より熱伝導度が低いため、エレメント部13で発生した熱をエレメント部13内に蓄熱することができ、これにより、過電流が流れた際にはエレメント部13を速く溶融させることができる。なお、フィラーの内部に充填する気体としては、炭酸ガス以外に、ヘリウム、アルゴン、窒素、酸素等を使用できる。
Further, if carbon dioxide gas is filled in the filler, since the carbon dioxide has lower thermal conductivity than air, the heat generated in the
なお、上記した本発明の一実施の形態においては、回路保護素子について説明したが、溶断特性の安定化が要求されるヒューズ抵抗等の他の電子部品にも本発明は適用できるものである。 In the above-described embodiment of the present invention, the circuit protection element has been described. However, the present invention can also be applied to other electronic components such as a fuse resistor that requires stabilization of the fusing characteristics.
本発明に係る回路保護素子は、溶断特性を安定化させることができるという効果を有するものであり、特に過電流が流れると溶断して各種電子機器を保護する回路保護素子等において有用となるものである。 The circuit protection element according to the present invention has an effect that the fusing characteristics can be stabilized, and is particularly useful in a circuit protection element that melts and protects various electronic devices when an overcurrent flows. It is.
11 絶縁基板
12 上面電極
13 エレメント部
14 下地層
15 絶縁層
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