JP6811375B2 - 回路保護素子およびその製造方法 - Google Patents

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およびその製造方法に関するものである。

従来のこの種の回路保護素子は、図５に示すように、矩形状の絶縁基板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上面電極２と、前記絶縁基板１の上面において前記一対の上面電極２と電気的に接続されＣｕなどの金属をめっきすることで形成されたエレメント部３と、互いに対向するエレメント部３の側辺からエレメント部３の中心方向に向かってレーザで切削して形成された一対のトリミング溝４とを備えていた。

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。

特開２００５−１３５６６４号公報

上記した従来の回路保護素子においては、一対の上面電極２が絶縁基板１の端面に露出する部分の幅が広く、さらに、一対の上面電極２とエレメント部３との密着性が悪く、この結果、個片状に切断する際にバリが発生したり、一対の上面電極２からエレメント部３が剥がれたりして、形状不良が発生する可能性があるという課題を有していた。

また、小型化が進むと、抵抗値測定用の電流通電用プローブ、電圧測定用プローブを接触させる場所が限定され、エレメント部３の抵抗値を測定することが困難になる可能性もあった。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、形状不良の発生を抑制でき、抵抗値測定も容易な回路保護素子およびその製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、一対の上面電極を絶縁基板の端面に露出させず、エレメント部をスパッタリングで形成するとともに一対の上面電極の少なくとも一部を覆いかつ絶縁基板の端面に露出させた。

また、素子部分の一対の上面電極または前記素子部分と横方向に隣接する素子部分の一対の上面電極を覆うエレメント部に電流通電用プローブ、電圧測定用プローブを接触させて、エレメント部の抵抗値を測定するようにした。

以上のように本発明の回路保護素子は、一対の上面電極を絶縁基板の端面に露出させていないため、バリを防止でき、さらに、スパッタリングで形成したエレメント部で一対の上面電極を覆うようにしているため、一対の上面電極の上面と垂直な両端面にもエレメント部を形成することができ、これにより、一対の上面電極とエレメント部との密着性を向上させることができ、この結果、形状不良の発生を抑制できる。

さらに、素子部分の一対の上面電極または前記素子部分と横方向に隣接する素子部分の一対の上面電極を覆うエレメント部に電流通電用プローブ、電圧測定用プローブを接触させて、エレメント部の抵抗値を測定するようにしているため、電流通電用プローブ、電圧測定用プローブを接触させることができる場所を広くすることができ、これにより、エレメント部の抵抗値を測定することが容易になるという優れた効果を奏するものである。

本発明の一実施の形態における回路保護素子の一部切欠上面図 図１のＡ−Ａ線断面図 同回路保護素子の製造方法を示す上面図 同回路保護素子の製造方法を示す上面図 従来の回路保護素子の一部切欠上面図

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。

図１は本発明の一実施の形態における回路保護素子の一部切欠上面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。

本発明の一実施の形態における回路保護素子は、図１、図２に示すように、矩形状の絶縁基板１１と、この絶縁基板１１に設けられた一対の上面電極１２と、前記絶縁基板１１の上面において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と絶縁基板１１との間に設けられた下地層１４と、エレメント部１３を覆うように設けられた絶縁層１５とを備えている。

なお、図１は、説明を簡単にするため、下地層１４、絶縁層１５を省略している。

また、エレメント部１３の側辺１３ａ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することによって形成された直線状の一対の第１のトリミング溝１６と、エレメント部１３の側辺１３ａ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することによって形成された直線状の複数の第２のトリミング溝１７を形成している。

さらに、一対の上面電極１２を幅広部１２ａと前記幅広部１２ａより幅が狭い幅狭部１２ｂとで構成し、絶縁基板１１の端面１１ａに露出させず、また、エレメント部１３をスパッタで形成するとともにエレメント部１３が幅狭部１２ｂ全体を覆うようにしている。

上記構成において、前記絶縁基板１１は、その形状が矩形状（上面視にて長方形）で、Ａｌ₂Ｏ₃を５５〜９６％含有するアルミナで構成されている。

また、前記一対の上面電極１２は、絶縁基板１１の上面において、絶縁基板１１の長手方向の両端部に銀、銀パラジウム等を印刷することによって形成されている。なお、一対の上面電極１２をスパッタリングにより形成してもよい。

この一対の上面電極１２は、幅広部１２ａと幅広部１２ａより幅が狭い幅狭部１２ｂとで構成し、幅広部１２ａは幅狭部１２ｂより絶縁基板１１の中心部側に形成され、幅狭部１２ｂは、幅広部１２ａから絶縁基板１１の端面１１ａ（一対の上面電極１２が設けられている側の面）側に突出しているが、絶縁基板１１の端面１１ａに露出してはいない。

幅広部１２ａと幅狭部１２ｂは連続しており、一対の上面電極１２間に流れる電流の方向から見て、幅狭部１２ｂは幅広部１２ａから突出していない。さらに、電流の方向と直交する方向において、幅広部１２ａと幅狭部１２ｂの中心部は一致している。

そしてまた、前記エレメント部１３は、絶縁基板１１を覆うように下地層１４と一対の上面電極１２の上面に位置し、絶縁基板１１の端面１１ａから他方の端面１１ａまで連続した帯状に形成されている。エレメント部１３は、絶縁基板１１の両端面１１ａに露出している。

さらに、前記エレメント部１３は、融点が４００℃以上の金属、例えばＣｒ、ＣｕＮｉ、ＡｌＣｕをスパッタリングすることにより形成し、かつ幅狭部１２ｂ全体を覆い、幅広部１２ａの一部（側部）をエレメント部１３から露出させる。

エレメント部１３をスパッタリングで形成することによって、一対の上面電極１２の上面だけでなく、一対の上面電極１２の上面と垂直な両端面１９ａ（一対の上面電極１２の互いに対向する面と絶縁基板１１の端面１１ａの側の面の内壁部分）にもエレメント部１３を形成することができるため、独立した一対の上面電極１２それぞれをエレメント部１３で覆い包むことができ、これにより、一対の上面電極１２とエレメント部１３との接触面積を増やすことができ、両者の密着強度が増す。

さらに、幅狭部１２ｂは無くてもよいが、幅狭部１２ｂを形成した場合は、幅狭部１２ｂの周囲の側面１９ｂ（側面側の内壁部分）にもエレメント部１３を付着させることができるため、一対の上面電極１２とエレメント部１３との接触面積をより増やすことができる。

エレメント部１３をめっきや印刷ではなく、スパッタリングで形成しているため、一対の上面電極１２の両端面１９ａ、幅狭部１２ｂの側面１９ｂにエレメント部１３を容易かつ確実に形成することができる。

また、前記下地層１４は絶縁基板１１の上面中央部に設けられ、かつ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、シリコン樹脂とフィラーを混合させた混合物で構成しているもので、このシリコン樹脂は熱伝導率が低いため、この下地層１４によって、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。

なお、この下地層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の両端部の上に一対の上面電極１２を形成するようにしてもよい。

また、前記絶縁層１５は、エレメント部１３の少なくとも一部を覆うように設けられ、シリコン、エポキシ等の樹脂で構成されている。

さらにまた、前記第１のトリミング溝１６は、前記エレメント部１３の側辺１３ａからエレメント部１３の中心方向に向かって直線状にレーザで切削することによって一対形成されている。一対の第１のトリミング溝１６で囲まれた部分が過電流によって溶断する溶断部となる。

そして、前記第２のトリミング溝１７は、第１のトリミング溝１６より一対の上面電極１２側に位置し、エレメント部１３の側辺１３ａからエレメント部１３の中心方向に向かって直線状にレーザで切削することによって複数形成されている。複数の第２のトリミン
グ溝１７によって抵抗値が修正される。

そしてまた、前記絶縁基板１１の両端部には、エレメント部１３の一部と電気的に接続するように銀系の材料をめっきすることにより端面電極１８（図１では図示せず）が形成されており、さらに、この端面電極１８の表面にはニッケルおよび錫からなるめっき膜（図示せず）が形成されている。

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。

図３（ａ）に示すように、まず、Ａｌ₂Ｏ₃を９６％含有するアルミナでシート状に構成されたシート状絶縁基板２１を用意する。

なお、シート状絶縁基板２１は通常、表面に予め分割のための複数の縦分割部２１ａと横分割部２１ｂを有し、この縦分割部２１ａ、横分割部２１ｂで１つの回路保護素子に相当する素子部分２２が区切られたものを用いるが、説明を簡単にするために、以降は、縦方向３つ、横方向２つの素子部分２２が連続して形成されたものを用いて説明する。

ここで、複数（図３、図４では３本）の縦分割部２１ａが並ぶ方向を横方向（紙面で横方向）、複数（図３、図４では４本）の横分割部２１ｂが並ぶ方向を縦方向（紙面で縦方向）となる。

ここで、縦分割部２１ａと横分割部２１ｂは分割用のスリット、またはダイシングやスクライブの中心部である。

そして、シート状絶縁基板２１のそれぞれの素子部分２２において、その上面の両端部に、銀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。

このとき、それぞれの素子部分２２において、一対の上面電極１２を幅広部１２ａと幅広部１２ａより幅が狭い幅狭部１２ｂとで構成し、幅広部１２ａと幅狭部１２ｂを連続させ、一対の上面電極１２間に流れる電流の方向から見て、幅狭部１２ｂが幅広部１２ａから突出しないようにする。

また、隣接する素子部分２２の幅狭部１２ｂ同士は、縦分割部２１ａを跨いで横方向に連続させない。したがって、個片状に分割したとき、幅狭部１２ｂ（一対の上面電極１２）は絶縁基板１１の端面１１ａから露出しない。

次に、それぞれの素子部分２２において、その中央部にフィラーとシリコン樹脂との混合物および有機溶剤からなるペーストを印刷し、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（図３、図４では図示せず）を形成する。

次に、図３（ｂ）に示すように、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。なお、このエレメント部１３は、それぞれの素子部分２２において一対の上面電極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。

そして、エレメント部１３は複数の縦分割部２１ａを跨いで横方向の帯状に形成し、Ｃｒ、ＣｕＮｉ、ＡｌＣｕを順にスパッタリングすることにより設ける。エレメント部１３を複数の素子部分２２において一括で形成できるため、安価に生産できる。さらに、幅狭部１２ｂ全体を覆い、幅広部１２ａの一部（側部）をエレメント部１３から露出させる。
エレメント部１３のみが縦分割部２１ａを跨ぐ。

次に、図４（ａ）に示すように、エレメント部１３の側辺１３ａからエレメント部１３の中心方向に向かって直線状にレーザで切削し、一対の第１のトリミング溝１６を形成する。

次に、図４（ｂ）に示すように、それぞれの素子部分２２において、一対の上面電極１２間の抵抗値を測定しながら、エレメント部１３の側辺１３ａからエレメント部１３の中心方向に向かって直線状にレーザで切削して第２のトリミング溝１７を複数形成して、エレメント部１３の抵抗値を修正する。

このとき、素子部分２２の一対の上面電極１２（幅広部１２ａまたは幅狭部１２ｂ）、または横方向に隣接する素子部分２２の一対の上面電極１２（幅広部１２ａまたは幅狭部１２ｂ）を覆うエレメント部１３に一対の電流通電用プローブ、一対の電圧測定用プローブを接触させて、エレメント部１３の抵抗値を測定する。

このとき、幅広部１２ａの一部（側部）をエレメント部１３から露出させているため、プローブを接触位置の確認が容易である。また、幅狭部１２ｂを形成しているため、プローブを接触させることができる面積を増やすことができる。

また、図４（ｂ）において、一対の電流通電用プローブは横方向に隣接する素子部分２２の幅広部１２ａを覆うエレメント部１３の所定箇所Ｉ１、Ｉ２に当接させ、一対の電圧測定用プローブは当該素子部分２２の幅広部１２ａを覆うエレメント部１３の所定箇所Ｖ１、Ｖ２に当接させる。

次に、シリコン、エポキシ等の樹脂を少なくとも第１のトリミング溝１６、第２のトリミング溝１７を覆うように設けることにより、絶縁層１５を形成する。

次に、複数の縦分割部２１ａと横分割部２１ｂに沿ってダイシングにより切断、分割し、個片状にする。

次に、前記絶縁基板１１の両端部においてエレメント部１３の一部と電気的に接続ように銀をめっきすることにより端面電極１８を形成する。

最後に、前記端面電極１８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。

上記した本発明の一実施の形態においては、一対の上面電極１２の幅狭部１２ｂ同士を縦分割部２１ａを跨いで横方向に連続させず、スパッタリングで形成したエレメント部１３のみを絶縁基板１１の端面１１ａに露出させているため、切断時のバリを防止でき、さらに、スパッタリングで形成したエレメント部１３で幅狭部１２ｂ全体を覆うようにしているため、一対の上面電極１２の上面と垂直な両端面１９ａ、および幅狭部１２ｂの周囲の側面１９ｂにもエレメント部１３を付着させることができ、これにより、一対の上面電極１２とエレメント部１３との接触面積を増やすことができるため、一対の上面電極１２とエレメント部１３との密着性を向上させることができ、この結果、形状不良の発生を抑制できるという効果が得られるものである。

すなわち、エレメント部１３をスパッタリングで形成することによって、切断部分の金属の膜厚を薄くすることができ、また、一対の上面電極１２を構成する厚膜の金属を切断することはないため、切断時のバリを抑制できる。

さらに、エレメント部１３が横方向に隣接する素子部分２２の縦分割部２１ａを介して連続しているため、縦分割部２１ａを介して横方向に隣接する素子部分２２の一対の上面電極１２にも抵抗値測定用の電流通電用プローブ、電圧測定用プローブを接触させることができ、これにより、小型化が進んでも、電流通電用プローブ、電圧測定用プローブを接触させることができる場所を広くすることができるため、エレメント部１３の抵抗値を測定することが容易となる。

本発明に係る回路保護素子およびその製造方法は、形状不良の発生を抑制でき、抵抗値測定も容易にな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。

１１ 絶縁基板
１２ 一対の上面電極
１３ エレメント部

Claims (1)

1. 複数の縦分割部と横分割部を有し、前記縦分割部、横分割部で１つの回路保護素子に相当する素子部分が区切られたシート状絶縁基板を用意し、前記素子部分の上面の両端部に形成された一対の上面電極と、前記一対の上面電極間にスパッタリングすることによってエレメント部を形成する工程と、前記エレメント部の抵抗値を測定しながら前記エレメント部にトリミング溝を形成する工程とを備え、前記一対の上面電極は前記縦分割部を跨がないようにし、前記エレメント部を複数の前記縦分割部を跨ぐように帯状に形成するとともに前記エレメント部が前記一対の上面電極の少なくとも一部を覆うようにし、前記素子部分の前記一対の上面電極または前記素子部分と横方向に隣接する前記素子部分の前記一対の上面電極を覆う前記エレメント部に電流通電用プローブ、電圧測定用プローブを接触させて、前記エレメント部の抵抗値を測定するようにした回路保護素子の製造方法。