JPH0456028A - 温度ヒューズおよびその形成方法 - Google Patents
温度ヒューズおよびその形成方法Info
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- JPH0456028A JPH0456028A JP2162832A JP16283290A JPH0456028A JP H0456028 A JPH0456028 A JP H0456028A JP 2162832 A JP2162832 A JP 2162832A JP 16283290 A JP16283290 A JP 16283290A JP H0456028 A JPH0456028 A JP H0456028A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
- H05K1/0263—High current adaptations, e.g. printed high current conductors or using auxiliary non-printed means; Fine and coarse circuit patterns on one circuit board
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
- H05K3/3485—Applying solder paste, slurry or powder
Landscapes
- Structure Of Printed Boards (AREA)
- Fuses (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
電気回路用基板に設ける温度ヒユーズであって、該ヒユ
ーズが規定の温度になった時に正確に且つ安定して溶断
する温度ヒユーズ及びその形成方法に関する。
ーズが規定の温度になった時に正確に且つ安定して溶断
する温度ヒユーズ及びその形成方法に関する。
従来使用されている温度ヒユーズは、既に温度ヒユーズ
として、でき上ったものを、両端を回路端子にネジとめ
したり、リード線をハンダづけしたりして使用されてい
る。これらは温度が高くなると危険な状態となる場所に
取り付けられ、基板や部品そのものというよりも、その
近傍の雰囲気温度が上った時に作動する様にしたもので
ある。
として、でき上ったものを、両端を回路端子にネジとめ
したり、リード線をハンダづけしたりして使用されてい
る。これらは温度が高くなると危険な状態となる場所に
取り付けられ、基板や部品そのものというよりも、その
近傍の雰囲気温度が上った時に作動する様にしたもので
ある。
こうした従来方式の温度ヒユーズは取りつけに手間がか
かり、コストも高くなるという欠点を有している。
かり、コストも高くなるという欠点を有している。
そこで、こうした欠点を除いた方法として、我々は先に
特願昭６３−２８６６９６号により、りリーム状ハンダ
を基板上に印刷形成する方法について提案した。この印
刷法によるヒユーズの形成は基板上にクリームハンダを
印刷し、次いでハンダの溶融温度よりも高い温度に加熱
してハンダをヒユーズ作動状態直前の完全溶融に近い状
態にリフローさせて形成するものである。
特願昭６３−２８６６９６号により、りリーム状ハンダ
を基板上に印刷形成する方法について提案した。この印
刷法によるヒユーズの形成は基板上にクリームハンダを
印刷し、次いでハンダの溶融温度よりも高い温度に加熱
してハンダをヒユーズ作動状態直前の完全溶融に近い状
態にリフローさせて形成するものである。
ところで、この様なりフロー作業によるヒユーズの形成
に於いては温度ヒユーズは出来る限り、基板に対して強
固な接着が得られる様に形成するのが望ましいとの考え
から、温度ヒユーズを形成するに当ってはクリームハン
ダのハンダ粒子の形状が失われる完全溶融に近い状態に
溶融させて形成させていた。
に於いては温度ヒユーズは出来る限り、基板に対して強
固な接着が得られる様に形成するのが望ましいとの考え
から、温度ヒユーズを形成するに当ってはクリームハン
ダのハンダ粒子の形状が失われる完全溶融に近い状態に
溶融させて形成させていた。
しかしながら、この様なヒユーズ形成方法の場合は、温
度ヒユーズが所定の温度で迅速に作動するために必要と
なるハンダフラックスがヒユーズ形成時の加熱によって
周囲に流れ落ちてしまい、フラックス層がヒユーズの表
面全体を覆うことが出来なくなり、ハンダの金属表面が
部分的に露出し、目的とするヒユーズの作動特性が得ら
れなくなる場合のあることか分った。この様な場合一般
にはヒユーズ形成後にヒユーズ表面にフラックスを塗布
することが考えられるが、作業工程が増えるという問題
がある。
度ヒユーズが所定の温度で迅速に作動するために必要と
なるハンダフラックスがヒユーズ形成時の加熱によって
周囲に流れ落ちてしまい、フラックス層がヒユーズの表
面全体を覆うことが出来なくなり、ハンダの金属表面が
部分的に露出し、目的とするヒユーズの作動特性が得ら
れなくなる場合のあることか分った。この様な場合一般
にはヒユーズ形成後にヒユーズ表面にフラックスを塗布
することが考えられるが、作業工程が増えるという問題
がある。
さらに又、完全溶融に近い状態でのヒユーズ形成は、ヒ
ユーズか作動状態になり、分割された回路の？ｆｉ８ｉ
ｉ部分に二つに分かれてしまうことがあり、ヒユーズの
形成作業が難しいと共に製品の歩留りが悪くなるという
問題がある。
ユーズか作動状態になり、分割された回路の？ｆｉ８ｉ
ｉ部分に二つに分かれてしまうことがあり、ヒユーズの
形成作業が難しいと共に製品の歩留りが悪くなるという
問題がある。
本発明はこの様な欠点を改良した温度ヒユーズおよびそ
の形成方法であって、その目的とするところは基板上に
直接ヒユーズ層を形成し、基板そのものの温度を検知し
、作動する温度ヒユーズであって、ヒユーズ層の上に別
途フラックス層を設けたり密封保護層を設けたりするこ
となく、ヒュズ層を形成しただけで、規定の温度で正確
に且つ安定して回路を融断てきる温度ヒユーズ及びその
形成方法を提供することである。
の形成方法であって、その目的とするところは基板上に
直接ヒユーズ層を形成し、基板そのものの温度を検知し
、作動する温度ヒユーズであって、ヒユーズ層の上に別
途フラックス層を設けたり密封保護層を設けたりするこ
となく、ヒュズ層を形成しただけで、規定の温度で正確
に且つ安定して回路を融断てきる温度ヒユーズ及びその
形成方法を提供することである。
本発明者らは前記課題を解決するため鋭意研究を行った
。その結果、通常考えられる離隔された回路２端子間を
全体溶融後凝固させたハンダ層で結合することなく、ハ
ンダ粒子とフラックスからなるクリームハンダのハンダ
粒子表面同士が融けて結合した多孔質の導通体を形成さ
せることで解決し得ることを見い出し本発明を完成した
。
。その結果、通常考えられる離隔された回路２端子間を
全体溶融後凝固させたハンダ層で結合することなく、ハ
ンダ粒子とフラックスからなるクリームハンダのハンダ
粒子表面同士が融けて結合した多孔質の導通体を形成さ
せることで解決し得ることを見い出し本発明を完成した
。
すなわち本発明は基板上に設けた分割された回路端子間
にまたがるように形成してなる温度ヒユーズで温度ヒユ
ーズのハンダの粒子同士が結合して電気的に導通した多
孔質の状態にハンダ層を形成したことを特徴とする温度
ヒユーズである。
にまたがるように形成してなる温度ヒユーズで温度ヒユ
ーズのハンダの粒子同士が結合して電気的に導通した多
孔質の状態にハンダ層を形成したことを特徴とする温度
ヒユーズである。
その形成方法としては、基板上に設けた分割された回路
端子間にまたがるようにクリームハンダを印刷し、次い
でクリームハンダの溶融可能な溶融温度付近で短時間加
熱することにより、ハンダの粒子同士は結合して電気的
に導通するが、ハンダ粒子間の空隙が残留した多孔質の
状態にハンダ層を形成することを特徴とする温度ヒユー
ズの形成方法である。
端子間にまたがるようにクリームハンダを印刷し、次い
でクリームハンダの溶融可能な溶融温度付近で短時間加
熱することにより、ハンダの粒子同士は結合して電気的
に導通するが、ハンダ粒子間の空隙が残留した多孔質の
状態にハンダ層を形成することを特徴とする温度ヒユー
ズの形成方法である。
本発明に於ける温度ヒユーズは、基板上に直接ヒユーズ
を形成し、基板そのものの温度を検知し、作動するよう
にしたものである。従って基板としてはホーロー基板な
どのように熱伝導性の良い基板を使うと更に効果がある
。
を形成し、基板そのものの温度を検知し、作動するよう
にしたものである。従って基板としてはホーロー基板な
どのように熱伝導性の良い基板を使うと更に効果がある
。
基板上の回路で、ヒユーズを形成したい部分を分割して
、離隔された２つの回路端子を形成しておく。回路は例
えばＡｇの厚膜導体のようなもので形成した導体回路で
ある。
、離隔された２つの回路端子を形成しておく。回路は例
えばＡｇの厚膜導体のようなもので形成した導体回路で
ある。
この分割された回路端子間にまたがるようにクリームハ
ンダを印刷する。
ンダを印刷する。
このクリームハンダは、ハンダの粉末をフラックスで混
練し、ペースト状にしたものである。
練し、ペースト状にしたものである。
本発明で重要なことは、このクリームハンダの融ける温
度（以下溶融温度と称する）以上で出来る限りこれに近
い温度に短時間加熱することである。
度（以下溶融温度と称する）以上で出来る限りこれに近
い温度に短時間加熱することである。
この様な温度条件で加熱することによりクリームハンダ
の粒子同士はお互いに結合し、電気的な導通がとれるが
、印刷されたクリームハンダの形状はほとんどそのまま
残る状態とすることができる（以下半溶融状態と称する
。） この場合、当然のことながら、単に電気的な導通がとれ
るだけでは不十分で、ある程度以上のハンダ粒子同士の
結合力と基板との密着力は必要であり、所要とする抵抗
値や機械的な強度などをチエツクしながら加熱条件を決
める必要がある。
の粒子同士はお互いに結合し、電気的な導通がとれるが
、印刷されたクリームハンダの形状はほとんどそのまま
残る状態とすることができる（以下半溶融状態と称する
。） この場合、当然のことながら、単に電気的な導通がとれ
るだけでは不十分で、ある程度以上のハンダ粒子同士の
結合力と基板との密着力は必要であり、所要とする抵抗
値や機械的な強度などをチエツクしながら加熱条件を決
める必要がある。
このようにして半溶融状態のヒユーズを形成すれば、前
記のようによく融かす場合にくらべればヒユーズの形成
作業は容易になり形成時に作動状態となる様な作業上の
失敗もなくすことが出来る。
記のようによく融かす場合にくらべればヒユーズの形成
作業は容易になり形成時に作動状態となる様な作業上の
失敗もなくすことが出来る。
さらに又、この様な状態にヒユーズを形成することによ
り、ヒユーズの表面全体がフラックスで覆われるだけで
なく多くの場合クリームハンダに含まれるフラックスの
一部がヒユーズの内部に閉じ込められた形となるため、
このフラックスの働きでヒユーズの作動特性がより一層
優れたものとなる。
り、ヒユーズの表面全体がフラックスで覆われるだけで
なく多くの場合クリームハンダに含まれるフラックスの
一部がヒユーズの内部に閉じ込められた形となるため、
このフラックスの働きでヒユーズの作動特性がより一層
優れたものとなる。
フラックスとしてはハンダより融点の低い松やに、樹脂
、ロジン等が用いられるが、上記の意味で使用するクリ
ームハンダのフラックスは基板に悪影響を及ばず可能性
のある塩素含有ｍなどの少ないものを考慮して選定する
のが好ましい。
、ロジン等が用いられるが、上記の意味で使用するクリ
ームハンダのフラックスは基板に悪影響を及ばず可能性
のある塩素含有ｍなどの少ないものを考慮して選定する
のが好ましい。
第１図は本発明の温度ヒユーズを回路方向の垂直面で切
断した断面立面図であり、第２図は平面図である。
断した断面立面図であり、第２図は平面図である。
ヒユーズとして使用するハンダは作動温度すなわち溶融
温度によっているいろ選定できるが、Ｓｎ−Ｉｎ、Ａｇ
−Ｉｎ、５ｎ−Ｐｂ、Ａｇ−８ｎ、５ｎ−３ｂなどの合
金が代表的である。
温度によっているいろ選定できるが、Ｓｎ−Ｉｎ、Ａｇ
−Ｉｎ、５ｎ−Ｐｂ、Ａｇ−８ｎ、５ｎ−３ｂなどの合
金が代表的である。
殻内には共晶組成のものが溶融温度が一定となるので望
ましい。
ましい。
本発明では、最高加熱温度は、溶融温度と同じか僅かに
高い温度とし、この温度での加熱時間も、融けすぎ、融
は不足にならないように調整することが必要である。
高い温度とし、この温度での加熱時間も、融けすぎ、融
は不足にならないように調整することが必要である。
この温度と時間は単独で決まるものではなく、クリーム
ハンダに溶融の潜熱をどれだけ与えるかに関係し、クリ
ームハンダの量や、加熱によって基板に供給される熱量
と放熱によって基板が失なう熱量、言いかえると加熱方
法によって変化する。
ハンダに溶融の潜熱をどれだけ与えるかに関係し、クリ
ームハンダの量や、加熱によって基板に供給される熱量
と放熱によって基板が失なう熱量、言いかえると加熱方
法によって変化する。
−例として、実施例のようにホットプレートタイプのり
フロー装置を用いたときは、最高加熱温度は溶融温度と
同じにし、この温度での保持時間は２０〜３０秒で良好
な結果が得られた。
フロー装置を用いたときは、最高加熱温度は溶融温度と
同じにし、この温度での保持時間は２０〜３０秒で良好
な結果が得られた。
実際には熱電対などを用いる温度測定には１〜２℃の誤
差があるので、ハンダのとけ具合を見ながら設定温度を
決めることになる。
差があるので、ハンダのとけ具合を見ながら設定温度を
決めることになる。
当然のことながら最高加熱温度が高くなると、この温度
での保持時間は短かくてすむので、これらは上記の範囲
に限定されるものではない。また、最高加熱温度では必
ずしも一定温度で保持する必要はなく、徐々に上昇し、
下降する温度パターンでもよいが、このときの最高加熱
温度もハンダの溶融温度か、または僅かに高めにしなけ
ればならない。
での保持時間は短かくてすむので、これらは上記の範囲
に限定されるものではない。また、最高加熱温度では必
ずしも一定温度で保持する必要はなく、徐々に上昇し、
下降する温度パターンでもよいが、このときの最高加熱
温度もハンダの溶融温度か、または僅かに高めにしなけ
ればならない。
本発明の温度ヒユーズになっているかどうかは、ヒユー
ズ断面を顕微鏡で観察すれば明瞭に判別できる。本発明
のヒユーズはハンダの粒子が完全には融は合わず、その
外周部で互いに融着し合った多孔質のヒユーズとなって
おり、多くの場合、ハンダフラックスはヒユーズ表面以
外にハンダ粒子間に閉じ込められた形となって存在して
いる。
ズ断面を顕微鏡で観察すれば明瞭に判別できる。本発明
のヒユーズはハンダの粒子が完全には融は合わず、その
外周部で互いに融着し合った多孔質のヒユーズとなって
おり、多くの場合、ハンダフラックスはヒユーズ表面以
外にハンダ粒子間に閉じ込められた形となって存在して
いる。
以下に実施例によって、本発明を更に具体的に説明する
が、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
が、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
大きさ約７０Ｘ５０＊■、厚さ０．８■■のホーロー基
板の回路の一部にヒユーズを設けた。
板の回路の一部にヒユーズを設けた。
導体回路としては、Ａｇの厚膜導体とし、回路幅は２．
０龍、離隔した分割部分の長さは１．０−■とした。
０龍、離隔した分割部分の長さは１．０−■とした。
この上にまたがるように２×５−１の大きさにクリーム
ハンダを印刷した。
ハンダを印刷した。
メタルマスクを用い、厚さ０．２ｖｉに印刷した。
クリームハンダはＳｎ −Ｐｂ共品ハンダ（共晶点１８
３℃）を用いた。
３℃）を用いた。
これを基板の微少なそりによる温度の不均一を防ぐため
に銅製の平板状の治具に押しっけて密着させ、基板の各
部が同一の温度となるようにする。
に銅製の平板状の治具に押しっけて密着させ、基板の各
部が同一の温度となるようにする。
この治具をホットプレートタイプの連続リフロー装置で
加熱（リフロー）した。最終ゾーンでの最高加熱温度設
定は１８３℃とし、このゾーンでの保持時間は２５秒と
なるようにしてリフローした。
加熱（リフロー）した。最終ゾーンでの最高加熱温度設
定は１８３℃とし、このゾーンでの保持時間は２５秒と
なるようにしてリフローした。
このようにして得られたヒユーズは、形状は殆んど印刷
したときのままで、導通も良好であり、基板全体を再加
熱したときには、１８３℃を越えるとすぐにヒユーズが
作動して回路が断線し、良好な作動性を示すものであっ
た。
したときのままで、導通も良好であり、基板全体を再加
熱したときには、１８３℃を越えるとすぐにヒユーズが
作動して回路が断線し、良好な作動性を示すものであっ
た。
このヒユーズを、基板１枚につき１個所形成した基板１
００枚を１０℃／分の昇温速度で加熱したところ、１８
３℃でヒユーズが融は始め、全て１０秒以内で作動（断
！ｓ）した。
００枚を１０℃／分の昇温速度で加熱したところ、１８
３℃でヒユーズが融は始め、全て１０秒以内で作動（断
！ｓ）した。
本発明の温度ヒユーズは、離隔した回路端子間にクリー
ムハンダを印刷した後に、加熱して半溶融状態にしてヒ
ユーズを形成するので安価に大量生産ができる。
ムハンダを印刷した後に、加熱して半溶融状態にしてヒ
ユーズを形成するので安価に大量生産ができる。
またヒユーズ内部にフラックスを含み、また表面もフラ
ックスで覆われるので、経時的にヒュズの表面が酸化し
て作動不良を起こすことがなく、作動性が良好で規定し
た温度で正確に且つ安定して作動する安定した品質のも
のが得られる。
ックスで覆われるので、経時的にヒュズの表面が酸化し
て作動不良を起こすことがなく、作動性が良好で規定し
た温度で正確に且つ安定して作動する安定した品質のも
のが得られる。
形成方法としても、ハンダの完全溶融又はそれに近い状
態に加熱する従来のヒユーズ形成方法では、温度が少し
上りすぎたり、時間が少し長くなったりすると、全体の
形状がくずれ、ヒユーズ作動の状態になるので形成が非
常に難しかったが、半溶融状態の温度制御はハンダひけ
を生じないだけに温度制御が容品であり、作業がし昂い
という効果がある。
態に加熱する従来のヒユーズ形成方法では、温度が少し
上りすぎたり、時間が少し長くなったりすると、全体の
形状がくずれ、ヒユーズ作動の状態になるので形成が非
常に難しかったが、半溶融状態の温度制御はハンダひけ
を生じないだけに温度制御が容品であり、作業がし昂い
という効果がある。
第１図は本発明の温度ヒユーズを回路方向の垂直面で切
断した断面立面図である。 第２図は本発明の温度ヒユーズの平面図である。
断した断面立面図である。 第２図は本発明の温度ヒユーズの平面図である。
Claims (2)
- １． 基板上に設けた分割された回路端子間にまたがる
ようにハンダ粒子同士が結合して電気的に導通した多孔
質の状態にハンダ層を形成してなる温度ヒューズ。 - ２． 基板上に設けた分割された回路端子間にまたがる
ようにクリームハンダを印刷し、次いでクリームハンダ
の溶融温度付近の温度に短時間加熱することにより、ハ
ンダの粒子同士は結合して電気的に導通するが、ハンダ
粒子間の空隙が残留する多孔質の状態のハンダ層を形成
させることを特徴とする温度ヒューズの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2162832A JPH0456028A (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 温度ヒューズおよびその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2162832A JPH0456028A (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 温度ヒューズおよびその形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0456028A true JPH0456028A (ja) | 1992-02-24 |
Family
ID=15762092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2162832A Pending JPH0456028A (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 温度ヒューズおよびその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0456028A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07176841A (ja) * | 1992-11-12 | 1995-07-14 | Seikosha Co Ltd | 配線板 |
| US6198376B1 (en) | 1998-09-21 | 2001-03-06 | Yazaki Corporation | Safety device for electric circuit |
| US6445277B1 (en) | 1999-06-22 | 2002-09-03 | Yazaki Corporation | Safety device of electric circuit and process for producing the same |
| WO2004002202A1 (de) * | 2002-06-21 | 2003-12-31 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Leiterplatte für elektronische kraftfahrzeugsteuergeräte |
| DE102014115588A1 (de) * | 2014-10-27 | 2016-04-28 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Sicherungseinrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Sicherungseinrichtung |
-
1990
- 1990-06-22 JP JP2162832A patent/JPH0456028A/ja active Pending
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| DE102014115588B4 (de) | 2014-10-27 | 2022-04-28 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Sicherungseinrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Sicherungseinrichtung |
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