JPH10308156A - ヒューズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極の熱容量を増大して熱的安定性を向上し
て安定した特性が得られる信頼性の高いヒューズ１を提
供する。 【解決手段】 長方形平板上に形成した絶縁基板２の一
平面上に、可溶体を各種薄膜形成方法により絶縁基板２
の長手方向に長手帯状に薄膜形成してエレメント３を形
成する。エレメント３の上面に、長手方向の両端部を露
出して酸化珪素を主成分とする保護膜４をスパッタリン
グなどにより薄膜形成する。エレメント３の露出する端
部上面にニッケルなどの電極部５を形成する。電極部５
の上面に、めっきを施した金属板を半田接続した後に背
面側に折り込み、一対の離間する電極６を形成する。保
護膜４を完全に覆って架橋構造を有する樹脂および耐熱
性樹脂などを塗布・硬化してオーバーコート７を形成す
る。電極６の高熱容量および高放熱性により、溶断前に
基板から脱落せず安定した特性を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回路の過電流破壊
を防止するヒューズに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ヒューズとしては、例えば図４お
よび図５に示す構成が知られている。

【０００３】この図４および図５に示すヒューズ10は、
例えば石英、硼珪酸などのガラス、アルミナ、窒化アル
ミなどのセラミックス、エポキシやポリイミドなどの合
成樹脂、あるいは、合成樹脂とガラス布との複合材料な
どにて形成された絶縁基板11の一平面上に、帯状に薄膜
状に可溶体のエレメント12を真空蒸着、イオンプレーテ
ィング、スパッタリング、化学気相成長法などの薄膜形
成技術やレジネートペーストの塗布・焼成などにより形
成している。さらに、エレメント12の両端部から絶縁基
板11の端面から裏面側に亘って、離間する一対の電極1
3，13を導電ペーストの塗布後に硬化または焼成した
り、めっきなどにより形成している。そして、電極13，
13の端部近傍、およびエレメント12を覆うように、スラ
リ状セラミックスやガラスペーストの塗布・焼成や、エ
ポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン、フッ素系樹
脂などの合成樹脂の塗布・硬化などによりオーバーコー
ト14を設け、エレメント12の保護およびエレメント12の
遮断時に発生するアークなどが周囲に悪影響を及ぼさな
いようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ヒューズを
過電流から保護する回路を搭載した回路基板に設けた
際、電極は常時電流路の一部を構成する。このため、図
４および図５に示す電極13，13を導電ペーストの塗布・
焼成やめっきなどにより形成した従来の構成のヒューズ
10において、小さい電流値で使用される場合には、電極
13，13において大きな発熱が生じることはないが、電流
値が高くなるにしたがって発熱量が増大するので、放熱
などの発熱に対する構成が施されていない従来の構成で
は、安定した特性が得られにくい問題がある。

【０００５】本発明は、上述の問題点に鑑みなされたも
ので、電極の熱容量を増大して熱的安定性を向上して安
定した特性が得られる信頼性の高いヒューズを提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のヒューズは、絶
縁基板と、この絶縁基板の一面に間隙を介して対向して
設けられた金属板にて形成された一対の電極と、これら
電極間に薄膜形成されたエレメントとを具備したもの
で、エレメントの端部に設けられる一対の電極を金属板
にて形成するため、従来の導電ペーストなどにて形成し
た電極に比して熱容量が大きく、例えば大きな電流が通
電された場合でも熱による影響を防止して安定した特性
が得られ、信頼性が向上する。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、本発明のヒューズの実施の
一形態を図面を参照して説明する。

【０００８】図１および図２において、１はヒューズ
で、このヒューズ１は、長方形平板状の絶縁基板２を有
している。この絶縁基板２は、例えば石英、硼珪酸など
のガラス、アルミナ、窒化アルミなどのセラミックス、
エポキシやポリイミドなどの合成樹脂、あるいは、合成
樹脂とガラス布との複合材料などにて形成されている。

【０００９】そして、この絶縁基板２の一平面上には、
長手方向に長手状のエレメント３が帯状に薄膜形成され
ている。このエレメント３は、アルミニウムや銅、各種
合金などの可溶体にて、真空蒸着、イオンプレーティン
グ、スパッタリング、化学気相成長法（Chemical Vapor
Deposition:ＣＶＤ）などの薄膜形成技術やレジネート
ペーストの塗布・焼成などにより形成されている。

【００１０】また、エレメント３の上面略中央には、エ
レメント３の長手方向の両端部分を露出させて薄膜状の
保護膜４が形成されている。この保護膜４は、例えばス
パッタリングにより珪素化合物である酸化珪素を主成分
として形成された薄膜である。

【００１１】さらに、保護膜４にて覆われていない露出
するエレメント３の両端部分の上面には、例えばニッケ
ルなどの電極部５，５が薄膜形成されている。

【００１２】そして、電極部５，５の上面から絶縁基板
２の端面を介して絶縁基板２の裏面側に亘って金属板が
折り込まれて、離間する一対の電極６，６が設けられて
いる。なお、この電極６，６を形成する金属板は、例え
ば銅合金板の表面にスズ−鉛めっきが施されている。

【００１３】また、電極部５，５および保護膜４を覆っ
てオーバーコート７が被覆形成されている。このオーバ
ーコート７は、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、
フッ素系樹脂などの合成樹脂が塗布・硬化などにより形
成されている。なお、オーバーコート７は、形成性、取
扱性、機械的強度、耐熱性および耐水性などの点で良好
な架橋構造を有する樹脂および耐熱性樹脂が特に好まし
い。

【００１４】次に、上記実施の一形態の製造動作を説明
する。

【００１５】まず、あらかじめ長方形平板上に形成した
絶縁基板２の一平面上に、可溶体を各種薄膜形成方法に
より絶縁基板２の長手方向に長手帯状に薄膜形成してエ
レメント３を形成する。

【００１６】そして、このエレメント３の上面略中央
に、長手方向の両端部を露出して酸化珪素を主成分とす
る保護膜４をスパッタリングなどにより薄膜形成する。
さらに、エレメント３の露出する両端部の上面に、ニッ
ケルなどを用いた薄膜形成技術により電極部５，５を薄
膜形成する。

【００１７】次に、電極部５，５の上面に、銅合金板の
表面にスズ−鉛めっきが施された金属板を高温半田を用
いて半田付けし、これら金属板を絶縁基板２の端面およ
び絶縁基板２の裏面に亘って折り込み、一対の電極６，
６を設け、エレメント３と電極６，６とを電極部５，５
を介してそれぞれ電気的に接続させる。

【００１８】この後、一部露出する電極部５，５および
保護膜４を完全に覆うように、架橋構造を有する樹脂お
よび耐熱性樹脂などを塗布・硬化してオーバーコート７
を形成し、薄膜チップタイプのヒューズ１を形成する。

【００１９】次に、上記実施の一形態の作用を説明す
る。

【００２０】まず、製造したヒューズ１のエレメント３
が設けられていない側の裏面側に位置する電極６，６
を、図示しない過電流より保護すべき回路間のランドに
半田付けして、回路基板に搭載する。

【００２１】回路基板に過電流が流れた場合、エレメン
ト３が溶断する。この溶断の際、エレメント３を被覆す
る保護膜４の酸化珪素の消弧作用により、アークの発生
を抑制し、確実にヒューズ端子間がオープンとなり過電
流が回路に流れることを防止して回路の損傷を防止す
る。また、オーバーコート７により、アークが外部に出
ることを確実に防止し、周囲に有害な影響を与えること
を防止できる。

【００２２】ここで、電気機器の駆動によるヒューズ１
への通電の際、金属板にて折曲形成された電極６，６
は、従来の導電ペーストなどの塗布形成による電極に比
して熱容量が大きく放熱性も高い。このため、電極６，
６で大きな発熱および発熱の蓄熱がなく、過電流により
エレメント３が溶断する前に電極６，６が高温となって
回路基板とを接続する半田が溶融して回路基板から脱落
することを防止できる。

【００２３】また、電極６，６を構成する金属板にピン
ホールなどがあっても、従来の導電ペーストにて形成し
た電極にピンホールが生じてしまった場合に比して電気
的特性が変動する割合が小さく、安定した特性が得られ
る。

【００２４】このように、上記実施の形態によれば、エ
レメント３の端部に設けられる一対の電極６，６を金属
板の折り込みにより形成したため、従来の導電ペースト
などにて形成した電極に比して熱容量が大きく放熱性が
高いため、例えば大きな電流が通電される場合でも、発
熱によるエレメント３の溶断特性や電気的特性などのば
らつきが小さく、また発熱により搭載される回路基板か
ら脱落することを防止でき、安定した特性が得られ、信
頼性を向上でき、従来に比して大きな定格電流に対して
も使用でき、汎用性を向上できる。

【００２５】また、エレメント３を消弧作用を有する保
護膜４にて被覆したため、大型化することなく遮断時の
アークの発生を抑制でき、周囲の回路の損傷を防止でき
るとともに、遮断性能を向上でき、用途を増大できる。

【００２６】さらに、積層構造の保護膜４を架橋構造を
有する樹脂や耐熱性樹脂などにて形成したオーバーコー
ト７にて被覆したため、エレメント３、電極部５，５お
よび保護膜４が製造中や回路基板への搭載作業などの際
に、外部からの応力を受けても損傷しにくく、エレメン
ト３、電極部５，５および保護膜４の保護性を向上でき
るとともに、周囲へのアークによる影響を防止でき、遮
断性能を向上でき、安定した特性の信頼性の高いヒュー
ズ１が容易に得られる。

【００２７】また、保護膜４をスパッタリングにより形
成された薄膜としたため、保護膜４をさらに容易に薄膜
化でき、製造性も向上できる。

【００２８】なお、上記実施の一形態において、保護膜
４を酸化珪素を主成分とせずパッシベート膜に形成して
説明したが、例えばシリコーンにて塗布・硬化形成する
など、消弧作用を有するいずれの材料をいずれの方法を
用いて形成してもよい。さらに、エレメント３、保護膜
４、電極部５，５、オーバーコート７の形成方法など、
上記実施の形態に限られることはなく、いずれの形成方
法でもできる。

【００２９】さらに、オーバーコート７も架橋構造を有
する樹脂や耐熱性樹脂の他に、例えばセラミックスやガ
ラス材料などの無機材料を用いて形成するなどしてもよ
い。なお、無機材料を用いる場合には、これら材料を塗
布後に焼成して膜形成させるため、この焼成温度に耐え
得る材料によりエレメント３などを形成する必要があ
り、このヒューズ１に通電した際の温度上昇が高くな
り、回路基板を損傷するなどのおそれもあるため、架橋
構造を有する樹脂や耐熱性樹脂が好ましい。

【００３０】

【実施例】上記実施の形態のヒューズの遮断性能につい
て実験した。

【００３１】なお、本実施例の試料としては、石英ガラ
スにて縦寸法が７mm、横寸法が４mm、厚さ寸法が１mmに
形成した絶縁基板１上に、アルミニウムを厚さ約１．５
μｍで薄膜形成した後、エッチングにより所定のパター
ンを形成してエレメント３とする。そして、エレメント
３の上面に反応性スパッタリングにより酸化珪素からな
る薄膜を厚さ約０．６μｍで薄膜積層形成し、エレメン
ト３の両端部分の酸化珪素からなる薄膜を除去して露出
させ、保護膜４とした。さらに、エレメント３の露出す
る部分に重ねるようにニッケルをスパッタリングにより
堆積させることにより、厚さ約０．２μｍの電極部５，
５を薄膜形成した。次に、銅合金板の表面にスズ−鉛め
っきを施した金属板を電極部５，５の表面に高温半田を
用いて半田付けした後、金属板を絶縁基板２の端面およ
び絶縁基板２の裏面に亘って折り込み、一対の電極６，
７を設ける。この後、エポキシ樹脂（太陽インキ製造株
式会社製 商品名：Ｓ−２２２）にて一部露出する電極
部５，５および保護膜４を完全に覆うように塗布し硬化
してオーバーコート７を形成して試料とした。

【００３２】一方、比較試料としては、図４および図５
に示すように、本実施例の電極部５，５および金属板に
よる電極６，６の代わりに、導電ペースト（藤倉化成株
式会社製 商品名：ドータイトＤ−１２３０改）を露出
するエレメント12の端部部分に重ねるように塗布し硬化
させて電極13，13を形成したものを用いた。

【００３３】そして、各種試料を厚さ約１．５mmのガラ
ス−エポキシ樹脂基板上に銅箔パターンを形成した試験
用プリント板に半田付けし、通電電流に対する溶断時間
を測定して溶断特性を観察した。その結果を図３に示
す。

【００３４】この図３に示す結果から、比較例は、最小
溶断電流付近でエレメント12が溶断する前に電極13，13
を試験用プリント板に接続する半田が溶融して比較例の
ヒューズ10が試験用プリント板から脱落してしまった。
すなわち、比較例のヒューズ10では、回路保護の機能を
示さない電流領域が存在してしまい、安定したヒューズ
としての機能が得られない。これは、電極13，13の放熱
性が低くためと考えられ、特に定格電流が大きい場合に
は、この現象が顕著に認められる。

【００３５】これに対して、本実施例のヒューズ１は、
比較例に比して若干ではあるが高い定格電流が得られ、
エレメント３が溶断する前に試験用プリント基板から脱
落する現象も認められず、良好な溶断特性が得られた。
このことから、従来の構造では放熱設計が困難なために
使用できない大きな定格電流のヒューズに対しても利用
できることが分かる。

【００３６】

【発明の効果】本発明のヒューズによれば、エレメント
の端部に設けられる一対の電極を金属板にて形成したた
め、従来の導電ペーストなどにて形成した電極に比して
熱容量が大きく、例えば大きな電流が通電された場合で
も熱による影響が防止され、安定した特性が得られ、信
頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヒューズの実施の一形態を示す断面図
である。

【図２】同上斜視図である。

【図３】同上の通電電流と溶断時間との関係を示すグラ
フである。

【図４】従来例のヒューズを示す断面図である。

【図５】同上斜視図である。

【符号の説明】

１ ヒューズ ２ 絶縁基板 ３ エレメント ６ 電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板と、 この絶縁基板の一面に間隙を介して対向して設けられた
   金属板にて形成された一対の電極と、 これら電極間に薄膜形成されたエレメントとを具備した
   ことを特徴とするヒューズ。