JPH0512811B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、リード端子として場合によつてはめ
つきした２つの接触面と該接触面に溶接又はボン
デイングした１本の溶断線とを有するヒユーズ及
びその製造方法に関する。

（従来の技術） 接触面に溶断導体を溶接又はボンデイングする
ことは特に、いわゆるSMD（表面取付形デイバイ
ス）技術でプリント基板等に実装するのに使用す
るヒユーズの場合格別望ましい。この場合、ヒユ
ーズ本体はプリント基板に接着され、次に浸漬浴
内で基板から張り出した接触面を接続するため、
はんだが添加され又はこの部分に予め塗布したは
んだペーストを加熱して溶融させる。その結果、
ヒユーズ材料が概ねはんだ温度に高められ、溶断
導体を固定するためにはんだ付けが中断されたり
あるいはその他の方法に変更しなければならなく
なる。特に拡散による合金形成をしばしば観察す
ることができ、これによりヒユーズの特性が場合
によつては変化し、少なくとも老化が始まる。

（発明が解決しようとする課題） 溶断導体と接触面との間の接続を溶接又はボン
デイングにより実現すると、ヒユーズを基板に結
合する際、この不利な現象が回避される。しかし
ながら溶断線の溶接又はボンデイングにも欠点が
ある。両方の接合技術とも溶断導体及び各接触面
に一定の圧を加える必要があり、これによつて溶
断導体と場合によつては接触面の母材又はそこに
設けためつきが多かれ少なかれ強く変形する。か
かる変形は割れ、特にミクロ割れを生じることが
あり、これが後に荷重を受けるうちに広がること
がある。つまり、ヒユーズが荷重を受けるたびに
溶断導体の伸びとそれに引き続いて収縮が起き、
ヒユーズを使用した機器が投入されるたびに溶接
部分又はボンデイング部分が機械荷重を受けるこ
とになる。特にミクロ割れは、初期状態のときに
は見つけることが困難である。その理由はそれら
が最初には完全に伝導性であり、つまり電気的数
値の点検を通して見つけ出すことができないから
である。光学顕微鏡で観察してもかかる損傷が認
められる保証はない。

本発明の目的は、それを実現すると溶接又はボ
ンデイングを行うにも拘らず接触面への溶断導体
の確実な接触が実現され、投入操作の結果として
の機械荷重によつてもその初期品質を維持し、適
宜に作製したヒユーズが溶断導体と接触面との間
の接合部分に損傷の発生する虞がない冒頭述べた
種類のヒユーズ及びその製造方法を提案すること
である。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するため、ヒユーズに関し本発
明は、溶接又はボンデイング範囲の溶断線に、本
来の接触帯域を超えて被覆を設けている。またヒ
ユーズの製造方法に関し本発明は、全長にわたつ
て被覆した溶断線を接触面に溶接後又はボンデイ
ング後、溶接又はボンデイング範囲に耐食保護カ
バーを設け、次に保護カバー以外の範囲から被膜
を腐食除去するようにしたことを特徴としてい
る。

溶断導体を接触面にボンデイングするのに今日
一般に用いられる機器は、加工すべき溶断線の太
さに関し、調整に敏感である。加工すべき線の太
さ偏差が、例えば10μｍを超える場合、当該装置
を再調整、つまり改造しなければならない。この
点で本発明は大きな利点を有する。電気的観点の
下で肝要なのは金属被覆や、従つてその厚さでは
なく、専ら接続が簡単かどうかという観点の下で
それらが選定されるので、多種多様なヒユーズ
に、従つて太さの異なる心線にそれぞれ厚さの一
定した被覆を選定することができる。その結果、
ボンデイング装置は、例えば金属被覆の厚さが心
線の太さを基準に10倍から0.05倍の間で変動する
場合でも、順次作製されるあらゆるタイプのヒユ
ーズに、調整を行うことなく引き続き作動させる
ことができる。

冒頭すでに触れたように、ボンデイング又は溶
接した溶断線はSMD技術でプリント基板に実装
するためのヒユーズに関連して重要である。ボン
デイング接続又は溶接接続が好ましいことの理由
は、この固定技術の場合、当該電子部品又は電気
部品をはんだ温度に加熱しなければならない必要
性にある。別の条件として、部品の下又は側面エ
ツジの部分に、はんだペーストを用いたいわゆる
リフロー（reflow）処理用又はデイツプろう付
け用のはんだ付面を用意しなければならない。本
発明によるヒユーズを実現するため、本発明の１
展開では接触面を基板、特にセラミツク基板に設
け、基板の接触面とは反対側に電気伝導はんだ付
面を設け、接触面とそれに付属したはんだ付面と
の間がスルーホールめつきしてある。かかるヒユ
ーズはリフロー処理に特に適している。

スルーホールめつきしたはんだ付面の代わりに
それぞれエツジ金属被覆部が設けてあつてもよ
く、この場合、これは各接触面との間に電気伝導
接続を有していなければならない。かかるエツジ
金属被覆部はペーストとして塗布した後500℃〜
800℃で焼成される。接触面を設ける仕方に応じ
てエツジ金属被覆部は接触面と一緒に設けること
ができる。しかも大量生産において基板ストリツ
プを後のヒユーズ長の幅において両面に１つのエ
ツジ金属被覆部又は２つの相対向した接触面を設
け、個々のヒユーズの完成後にこの基板ストリツ
プを個々のヒユーズに分割するか、又はヒユーズ
基板を平面状に配置して使用する場合、個々のヒ
ユーズ間の継目部分に孔又は溝孔を設け、これに
スルーホールめつき方式によりエツジ金属被覆部
が形成される。個別ヒユーズ又はヒユーズ基板に
分割後、孔の領域にエツジ金属被覆が得られ、こ
れはデイツプろう付けにとつて十分なものであ
る。個々のヒユーズ間の分割線範囲に孔又は溝孔
を配置すると容易に個別ヒユーズに分割できる設
定破断点が生じる。

本発明によるヒユーズ用基板としては、微細構
造にも拘らず表面に一定の粗さを有するセラミツ
ク材料が特に適している。意外にもかかる基板は
溶断導体を保護するため設けることのできる熱溶
接合成樹脂キヤツプにとつて優れた下地であるこ
とが判明した。これにはリフロー処理やデイツプ
ろう付けのとき短い熱衝撃に損傷することなく耐
える熱可塑性合成樹脂が適している。かかる合成
樹脂ケーシングは通常Ｖ形又は半円形の溶接リブ
を備えており、該リブが熱作用を受けて基板に押
圧され、強く変形し、そして全面気密シールを形
成する。

複数のヒユーズを備えるプレートの製造中に、
合成樹脂キヤツプを後に起る分離の前に装着する
ことができる。また合成樹脂キヤツプの分離のた
め、小さなウエブ又は隣接するキヤツプ間の接続
部に設定破断線を設けられている。

（作用） 溶接又はボンデイング時に避けることのできな
い溶断導体の変形は心線と被覆とからなる溶断導
体の場合にも勿論発生する。しかし本発明により
設けるように被覆が本来の溶接又はボンデイング
範囲を超えて存在するなら、溶断導体全体が本来
の接合範囲で圧搾されるにも拘らずその横に十分
な伝導断面が生じ、これが、本来の接合範囲で例
えばミクロ割れが影響を及ぼさないようになる。
というのも被覆を介し十分に大きな面積の電流経
路が存在し、これが、問題となるあらゆる電流を
故障現象なしに本来の接合部分のすぐ横にある被
覆領域内にまで伝導するからである。この領域以
外は被覆してなく、この部分から溶断線の他端の
接合部分に至るまでは心線が存在するだけであ
る。この心線は各付属の接触面と確実にそしてあ
らゆる条件の下で十分に電気接続される。

溶断導体の被覆そのものは新規ではない。特に
特性を調整するため、例えば銀線に錫被覆等を設
け、融点の低下を介しこれら両金属間に合金を形
成してスイツチングオフの変更がなされる。しか
し、本発明では被覆を、特性形成に利用するので
なく、溶断導体の心線とそれに付属した接触面と
の間で接触の向上を図るためにだけ利用する。つ
まり完成状態のとき、本発明ではヒユーズの本来
の動作領域から被覆が取り除いてあり、特性の調
整に利用するのは心線のみである。接触面から溶
断導体そして溶断導体から別の接触面への各接触
移行が確実に保証される上述の利点を外、この解
決法の更に別の格別の効果についてなお触れてお
かねばならない。

金属被覆材料は比較的自由に選定することがで
きるので（溶断挙動や心線との間での合金形成に
は目を向けない）、溶接性又はボンデイングによ
る固定の可能性に応じた選択が可能となる。特に
接触面の母材との調整、又はこの目的で接触面の
母材に設けためつきとの調整を行うことができ
る。ボンデイングは摩擦動作を伴なう一種の冷間
プレスであるので、この方法に適した材料を設け
ることができる。きわめて好適なのは、例えば金
線の被覆として使用することのできる銀であり、
後に行う除去は硝酸により行う。

しかし、特に注目するのは安価な被覆、例えば
アルミニウム合金製の被覆である。ここで、まず
触れておかねばならないのはシリコン含有量１％
のアルミニウム・シリコン合金であり、これはボ
ンデイングに格別適している。更にこれは酸化膜
が自然に形成される結果、耐食性も十分である。
アルミニウム及びその合金は苛性ソーダ溶液中で
ごく容易に取り除くことができ、他方この溶液は
銅又は銀を侵食しない。

エツチングにおいて、例えば樹脂の形の保護カ
バー以外にめつきも腐食除去されるなら、この操
作は意味がない。腐食剤塗布前に、樹脂による保
護カバーにより、材料構成に変化のない十分に大
きな「島」が維持され、いずれにしてもこの島は
安定した確実な伝導条件を維持するのに十分であ
る。その際の面積としては１〜３mm²で間に合う。

純理論的には、例えば樹脂の形の保護カバーは
エツチング後に取り除くことができる。しかし、
保護カバーはヒユーズの機能を普通損なわないの
で、溶断線と接触面との間の接合領域に残しても
支障がない。むしろ残つた保護カバーはその樹脂
等をそのままに保つのに役立つように接合領域で
著しい変形を防止する。

（実施例） 以下、本発明の図示実施例を詳しく説明する。

第１図には本発明によるヒユーズが拡大図示さ
れている。これは合成樹脂製の本体１を有し、ヒ
ユーズ作製後に本体から上方へ突出したピンに蓋
２をかぶせた構成となつている。そして本体１の
両側にはそれぞれ接点３がＵ形に本体の周囲に取
り付けてあり、これが蓋２の下で相対向した接触
面４となつている。この接触面間に本発明により
固着した溶断導体５が固定してある。ヒユーズを
プリント基板又は基板に予備固着するため本体１
の外面の接点３間に接着面６がある。

溶断導体５と接触面４との接続の詳細が第２図
に見られる。接合部分の領域に設けられためつき
７は被覆９（第３図）の材料に合わせてあり、特
に被覆９と同じ材料から構成することができる。
一方の接合部分の一部がやはりかなり拡大して第
３図に図示してあり、以下これを詳しく説明す
る。

まず、図示省略した外部手段を使つて、又は後
に取り除くことになるブリツジにより、後の機能
位置において保持した両方の接点３に、例えばア
ルミニウムのめつき７を設ける。次に、溶接又は
ボンデイングにより溶断導体５が接触面４上に設
けられるが、この場合ボンデイングにより接続が
実現してある。被覆した溶断導体は接合部分内で
圧搾され易いので、被覆及びめつきから生の材料
を互いになじませ、一種の冷間プレスにより接続
する。変形した範囲１０を第３図にはつきり認め
ることができる。

溶断導体の心線が銀製、被覆９がアルミニウム
製であると前提する。この場合変形した範囲１０
に被覆のアルミニウムとめつき７との間で接続が
実現する。変形した範囲１０内で心線がやはり強
く変形しているのをやはりはつきり認めることが
できる。しかし、これは否定的作用を及ぼさな
い。

溶断線５をめつきにボンデイング後、接合部分
に、苛性ソーダ溶液に対し抵抗力のある保護カバ
ーとしてのエポキシ樹脂８、シリンコ又はワニス
を数滴塗布する。溶断線５の他端にも同様の接続
を仕上げた後、こうして予備作製したヒユーズを
苛性ソーダ溶液の腐食浴に入れる。腐食作用の結
果、エポキシ樹脂８によつて被覆された領域の外
側では被覆９のアルミニウムもめつき７のアルミ
ニウムも取り除かれる。アンダーカツトの部分を
第３図にはつきり認めることができる。

エポキシ樹脂８で覆われた領域以外で被覆９の
完全な腐食除去が何時終了したか、実験を通して
確認した後（めつき７の除去が完全かどうかは重
要でない）、例えば10％の安全率を見て特定のエ
ツチング時間を確定する。その後ヒユーズを洗浄
し、両接点３を本体１に設け、それまで両接点間
に存在していたブリツジを最終的に取り除く。最
後に蓋２（第１図）を装着すると、ヒユーズは使
用可能な状態に仕上がる。

第３図から明らかなように、被覆９とめつき７
との間の接続部分には大きな面接触部分が得ら
れ、そこでは、接点３と溶断導体５との間に電気
伝導を生じさせる。この大きな面はエポキシ樹脂
８のほぼ縁まで続いている被覆上にあり、この箇
所でいまや裸になつた心線に穏やかに移行してい
る。つまり変形した範囲１０又はそのすぐ横に割
れ又はミクロ割れが発生したとしてもそれらは何
の影響も及ぼさない。つまりこの部分に心線の破
断が存在していたとしても、被覆９が、裸の心線
に移行している箇所にまで電気伝導を行うので、
接続範囲の損傷によりヒユーズが故障する虞を懸
念する必要はない。ヒユーズのオンオフによる前
述の荷重により、又は老化により、付加的に割れ
が生じ又はミクロ割れが成長する場合でも、心線
に移行する箇所に別の結晶構造が現れ、これがミ
クロ割れの継続成長に対する障害物となるのでそ
れらは被覆に限定される。

SMD技術で実装するためのヒユーズに関し、
本発明の別の実施例が第４図に示してある。前述
の実施例に関連してすでに説明したように、本体
１が２つの接触面４を備え、両接触面間で、説明
したように溶断導体５が電気結合素子を形成して
いる。各接触面４の下、つまり本体１のプリント
基板１２に対向した側にそれぞれ１つのはんだ付
面１３があり、これはスルーホールめつき１４に
より接触面と電気的に接触している。かかるヒユ
ーズは特に、電気部品を、塗布又は印刷したはん
だペースト内に置いてプリント基板と一緒に加熱
するリフロー処理に適している。第４図では本体
１の横に過剰のはんだ１５が図示してある。

蓋２又は合成樹脂ケーシングはセラミツクから
なる本体に直接装着して熱溶接される。意外なこ
とに、熱可塑性材料の場合、蓋２とセラミツク基
板との間にごく緊密な良付着性の結合が得られる
ことが判明した。勿論、蓋２は接着剤がリフロー
はんだ付けの温度荷重に耐えるものであるなら接
着することもできる。

第５図に示す本発明の更に別の実施例は、特
に、本体１として働く基板の下面にはんだ付面で
はなく金属化エツジ１６が存在する点で前述のも
のと相違している。つまり本体１の下面はその下
にあるプリント基板１２と接着するようになつて
おり、この実施例は特にデイツプろう付けに適し
ている。

金属化エツジ１６は各種の方法で設けることが
できる。一般に用いられるのはペーストを塗布
し、これを次に約500℃〜800℃で焼成する方法で
ある。格別経済的な作製は本体の幅でストリツプ
の両面にその全長にわたつて金属化エツジ１６を
設け、次にストリツプの全個別ヒユーズについて
溶断線をボンデイングにより設けると得られる。
次に蓋を例えば熱溶接により装着し、その後スト
リツプを分割して個別ヒユーズを形成する。

別の種類のエツジ金属被覆部は孔１７（第６
図）を頼りに、例えばそれをパネルに穿設し、個
別ヒユーズを上下に配置するだけでなく並列にも
配置して形成することができる。この場合各個別
ヒユーズ間に例えば３個の孔７を設け、又はそれ
とは別に３個の孔１７の長さの溝孔を基板、つま
り本体１に設け、そして、本体１の下面にはかな
らずしも導体を設けなくてもよいのではあるが、
通常どおり「スルーホールめつき」する。この
「スルーホールめつき」により、側面エツジの３
箇所に又は一定の範囲にわたつて、ろう接の可能
性として特にデイツプろう付けと合わせて全く十
分な単数又は複数の金属被覆部分が得られる。パ
ネルを個々のヒユーズに分割する場合、同じ孔１
７又は同じ溝孔が後に設定破断点を形成するのに
役立つ。

第６図において垂直線と水平線が設定破断点又
は後の分離線をそれぞれ表す。これらの線に沿つ
て慨ねあらゆる操作段階で分割を行うことができ
る。蓋２の装着も含めまずパネル内で各個別ヒユ
ーズを作製し、次に分割を行うのが特に望まし
い。こうして自動化を格別有効的に利用すること
ができる。

第６図に、本体１の認められる面と３個の孔１
７の形の各設定破断点との間にそれぞれ１個の別
の孔を認めることができ、この孔はスルーホール
めつき４（第４図）と合わせて利用することがで
きる。つまり本体１としての同じ基板が第４図の
実施例又は第５図の実施例によるヒユーズに利用
することができ、後者の場合スルーホールめつき
は無駄になり、又はプリント基板１２の導電路と
の接触に計画どおり使用されない。なお指摘して
おかねばならない点として金属化エツジ１６は勿
論、スルーホールめつき１４の代わりに又はそれ
を補足してその下にあるはんだ付面１３とのスル
ーホール接続に利用することもできる。肝心なの
は、後の個別ヒユーズが確実に接触して付属のプ
リント基板１２にろう接できるかどうかの点だけ
である。

（発明の効果） 本発明は被覆を専ら溶接又はボンデイングによ
り固定するとの観点に従つて選定し、接触面に溶
断導体を接続した後、接続範囲に至るまで被覆を
取り除いたので、電気的数値は専ら心線に合せて
調整され、溶断導体を接触面に接続した範囲では
そこになお存在する被覆により割れ又はその他の
損傷を防いでこの部分での確実な接触を確保する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るSMD実装用ヒユーズ
の横断面図、第２図は、第１図のヒユーズ又はそ
の他のヒユーズの溶断導体範囲の一部を示す横断
面図、第３図は、溶断線と接触面との間の本来の
接合部分を示す横断面図、第４図は、本発明の別
の実施例を示す第１図と同じ横断面図、第５図
は、本発明の第三実施例を示す第１図と同じ横断
面図、第６図は、分割前の複数のヒユーズからな
るプレート部材を上から見た図である。 ３……接点、４……接触面、５……溶断線、９
……被覆。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ リード端子として場合によつてはめつきした
   ２つの接触面と該接触面に溶接又はボンデイング
   した１本の溶断線とを有するヒユーズにおいて、
   溶断線５の溶接又はボンデイング範囲に本来の接
   触帯域を超えて被覆９を設けたことを特徴とする
   ヒユーズ。 ２ 溶接又はボンデイング範囲を保護樹脂８で覆
   つたことを特徴とする請求項１記載のヒユーズ。 ３ 被覆９の材料が接触面４の母材又はめつき７
   と同じであることを特徴とする請求項１又は２記
   載のヒユーズ。 ４ 接触面４を基板、特にセラミツク基板に設
   け、特に印刷し、基板の接触面４とは反対側に電
   気伝導はんだ付面を設け、特に印刷し、接触面４
   とそれに付属したはんだ付面との間をスルーホー
   ルめつきしたことを特徴とする請求項１〜３のい
   ずれかに記載のヒユーズ。 ５ 接触面４を基板、特にセラミツク基板に設
   け、特に印刷し、少なくとも領域ごとに側面エツ
   ジを金属化したことを特徴とする請求項１〜３の
   いずれかに記載のヒユーズ。 ６ 基板に直接熱溶接した合成樹脂キヤツプによ
   り溶断線５を覆つたことを特徴とする請求項４又
   は５記載のヒユーズ。 ７ 全長にわたつて被覆した溶断線を接触面に溶
   接後又はボンデイング後、溶接又はボンデイング
   範囲に耐食保護カバーを設け、次に保護カバー以
   外の範囲から被覆を腐食除去することを特徴とす
   るヒユーズの製造方法。 ８ 保護カバーとしてエポキシ樹脂を使用するこ
   とを特徴とする請求項７記載の方法。 ９ 被覆及びめつきとしてアルミニウムを選定
   し、腐食剤として苛性ソーダ溶液を用いることを
   特徴とする請求項７又は８記載の方法。 １０ 心線の太さが異なる場合被覆した溶断導体
   の厚さを一定に保つことを特徴とする請求項７〜
   ９のいずれか記載の方法。 １１ 接触面を基板に設け、幾つかの接触面対を
   含む基板に１つのエンドレス溶断導体又は複数の
   溶断導体を設け、エツチング後基板を個々のヒユ
   ーズに分割することを特徴とする請求項７〜１０
   のいずれかに記載の方法。 １２ 個別基板間の分離部分に、エツジ金属化の
   ためそして設定破断点として少なくとも１個の金
   属化孔又は溝孔を設けることを特徴とする請求項
   １１記載の方法。 １３ 接触面対を基板の一方の側に設け、反対側
   にはんだ付面対を設け、互いに付属した接触面と
   はんだ付面とをスルーホールめつきすることを特
   徴とする請求項１１記載の方法。 １４ 基板が並置された接触面対を備えたストリ
   ツプであり、接触面と電気伝導接続した長手エツ
   ジを、溶断導体のボンデイング前に金属化するこ
   とを特徴とする請求項１１記載の方法。 １５ 合成樹脂キヤツプにより各溶断導体を覆
   い、該キヤツプを基板に直接熱溶接することを特
   徴とする請求項７〜１４のいずれかに記載の方
   法。 １６ 合成樹脂キヤツプを個別基板と同数、かつ
   その構成において互いにつなげて設け、次に個別
   基板に分割する際一緒に分割することを特徴とす
   る請求項１２〜１５のいずれかに記載の方法。