JPH1050198A

JPH1050198A - チップヒューズ素子

Info

Publication number: JPH1050198A
Application number: JP20081196A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Fujimori; 博行藤森
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1996-07-30
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】過度の異常電流に対しては安定的に溶断動作
するチップヒューズ素子を提供するものである。【解決手段】ガラスグレーズ層１１を形成した絶縁基
板１上に、両端に端子電極２ａ、２ｂと接続したヒュー
ズ導体薄膜３を被覆形成し、該ヒューズ導体薄膜３上、
低融点ガラス膜５、シリコン弾性体被膜６、オーバーコ
ート樹脂膜７を順次被着したチップヒューズ素子であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、所定回路の異常電
流に対して回路を保護するためのチップヒューズ素子に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】チップヒューズ素子は、ガラスグレーズ
層を形成した絶縁基板の主面に、少なくとも中央部が極
細の溶断部を有する概略Ｈ字状の金属薄膜からなるヒュ
ーズ導体薄膜を形成していた。また、絶縁基板の両端部
には、ヒューズ導体薄膜の両端部に接続する端子電極が
形成され、さらに、ヒューズ導体薄膜上に低融点ガラス
膜を形成していた。

【０００３】チップヒューズ素子は、端子電極間に異常
電流が印加されると、ヒューズ導体薄膜が発熱し、この
熱がヒューズ導体被膜の金属の融点を越えると、特に極
細部で溶断することになる。しかも、ヒューズ導体薄膜
の発熱によって、低融点ガラス膜が軟化するため、溶断
による発生した溶断溝内にガラス成分が充填し、その結
果、溶断後においても高い絶縁性を維持することができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、実際の異常電
流の想定を越えた過度の異常電流、例えば、回路の短絡
電流などの非常に大きな電流がチップヒューズ素子に流
れた場合、定格溶断時間に比較して非常に短い瞬時に、
大きな瞬時エネルギーがヒューズ導体薄膜に印加され、
溶断部分が溶断せず爆発してしまう場合がある。

【０００５】この時、溶断部分の表面を被覆している低
融点ガラス膜は、爆発により吹き飛んでしまい、その他
の回路基板上の各電子部品素子等に障害を与えてしま
い、また、外観を損ねるという問題点があった。

【０００６】本発明は上述の問題点に鑑みて案出された
ものであり、その目的は、過度の異常電流によっても、
低融点ガラス層が吹き飛ぶことがないチップヒューズ素
子を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための具体的な手段】本発明によれ
ば、両端部に端子電極を有する絶縁基板上にガラスグレ
ーズ層を形成するとともに、該ガラスグレーズ層上に前
記端子電極と電気的に接続するヒューズ導体薄膜と、低
融点ガラス膜と、シリコン弾性体被膜と、オーバーコー
ト樹脂膜とを順次被着させたことを特徴とするチップヒ
ューズ素子である。

【０００８】

【作用】本発明のチップヒューズ素子によれば、ヒュー
ズ導体薄膜を、低融点ガラス膜、シリコン弾性体被膜、
オーバーコート樹脂膜で重畳したため、過度の異常電流
が印加された場合、ヒューズ導体薄膜で爆発が発生して
も、ガラス層の吹き飛びをシリコン弾性体被膜の緩衝作
用によって、その爆発力を吸収することができる。

【０００９】従って、過度の異常電流が流れに対しても
動作するとともに外観的に損なうことがないチップヒュ
ーズ素子となる。

【００１０】

【発明の実施の態様】以下、本発明のチップヒューズ素
子を図面に基づいて説明する。

【００１１】図１は、本発明のチップヒューズ素子の平
面図であり、図２は、断面構造図である。

【００１２】図において、１は絶縁基板、２ａ、２ｂは
端子電極、３はヒューズ導体薄膜、４ａ、４ｂは端面電
極、５は低融点ガラス膜、６はシリコン弾性体被膜、７
はオーバコート樹脂膜である。

【００１３】絶縁基板１は、例えばアルミナセラミック
などからなり、その形状は例えば１．６ｍｍ×３．２ｍ
ｍの矩形状となっている。この絶縁基板１の表面の全面
に渡って、ガラスグレーズ層１１が形成されている。ガ
ラスグレーズ層１１は、ホウ珪酸鉛系ガラスペーストを
塗布し、焼成することによって形成される。ガラスグレ
ーズ層１１は、ヒューズ導体薄膜３に異常電流が流れ、
発熱した時、基板側に伝わる熱を制御するものである。
即ち、ガラスグレーズ層１１が薄い場合には熱が基板１
側に伝わり易くなる。このガラスグレーズ層１１の厚み
は、異常電流に対して定格溶断時間で溶断し、また、回
路のスイッチの開閉などで生じる突入電流などでは溶断
しないように、夫々のチップヒューズ素子の要求特性に
よって、ヒューズ導体被膜３の形状を考慮して決定され
るものである。尚、通常、１０〜２０μｍであるが、ジ
ュールインテグラル特性を向上させるため、例えば４０
μｍなどの厚みとしてもよい。

【００１４】ヒューズ導体薄膜３は、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ
などの金属材料によって構成され、フォトリソグラフィ
ー技術（金属薄膜の被着、フォトレジスト膜の塗布、選
択的な露光、フォトレジスト膜の選択的な現像、Ａｇ薄
膜の選択的なエッチング、フォトレジスト膜の剥離）に
よって、所定形状、例えば概略Ｈ字状に形成されてい
る。特に、ヒューズ導体薄膜３の中央部は極細状の溶断
部３ａとなっている。ヒューズ導体薄膜３の形状で重要
なことは、ヒューズ導体薄膜３の長手方向の両端を絶縁
基板１の端部にまで延在させないことである。即ち、絶
縁基板の長手方向の両端部には、ガラスグレーズ層１１
が露出する領域が存在している。ヒューズ導体薄膜３の
長手方向の両端部には、端子電極２ａ、２ｂが重畳して
いる。

【００１５】端子電極２ａ、２ｂは、ヒューズ導体薄膜
３の両端部と絶縁基板１の両端部とを架け渡すように形
成されて、端子電極２ａ、２ｂの端部は、絶縁基板１の
両端に延出している。このような、端子電極２ａ、２ｂ
は、Ａｇなどの導電性金属粉末、ガラスフリット、有機
ビヒクルとを均質混合した導電性ペーストを印刷し、焼
きつけすることによって形成される。特に、端子電極２
ａ、２ｂの焼きつけ時、導電性ペーストに含有するガラ
ス成分が、ガラスグレース層１１と接触している領域
（ヒューズ導体薄膜３の端部と基板の端部との間の領
域）で、互いに強固に結合しあうことにより、結果とし
て、ヒューズ導体薄膜３の両端部上に接合強度の高い端
子電極が形成され、ヒューズ導体薄膜３の端部からの剥
離を防止するとともに、ヒューズ導体薄膜３と端面電極
４ａ、４ｂとの接続面積を増大化する。

【００１６】また、ヒューズ導体薄膜３上、特に溶断部
分３ａ上には、低融点ガラス膜５が形成される。低融点
ガラス膜５は、ホウ珪酸鉛系ガラスペーストを印刷し、
焼成することによって形成され、その膜厚は１０〜２０
μｍである。

【００１７】また、ヒューズ導体薄膜３上には、少なく
ともガラス膜５を完全に覆うようにシリコン弾性体被膜
６が形成されている。このシリコン弾性被体膜６は、例
えばシンエツ社製＃８１３０のシリコンゴムペーストを
塗布し、１２０℃１時間の熱処理によって硬化されて形
成される。その膜厚は、１０〜３０μｍである。

【００１８】さらに、シリコン弾性体被膜６に完全に覆
うようにオーバーコート樹脂膜７が形成される。オーバ
ーコート樹脂膜７は、例えばエポキシ系樹脂などの熱硬
化性樹脂や紫外線硬化樹脂などが例示でき、シリコン弾
性体被膜６上に塗布し、所定方法によって硬化されて形
成される。このオーバーコート樹脂膜７は、シリコン弾
性体被膜６の耐湿性が劣るという欠点を補い、また、耐
衝撃性を向上させるために設けるものである。例えばオ
ーバーコート樹脂膜７に熱硬化性エポキシ樹脂を用いた
場合、所定厚み、例えば２０〜５０μｍ塗布し、２００
℃で３０分で硬化されて形成される。

【００１９】また、絶縁基板１の端面に、チップヒュー
ズ素子をプリント配線基板上に表面実装を可能にするた
めの端面電極４ａ、４ｂが形成されている。端面電極４
ａ、４ｂは、少なくとも絶縁基板１の端面に形成すれば
よく、必要に応じて、基板の裏面の端部や素子の表面側
の端部、即ち、オーバーコート樹脂膜７上にも形成して
も構わない。

【００２０】また、この端面電極４ａ、４ｂは、一連の
製造工程中にどの工程で形成するかによってその材料、
形成方法が相違する。例えば、シリコン弾性体被膜６の
形成の前に、端面電極４ａ、４ｂを形成するのであれ
ば、端面電極４ａ、４ｂは、Ａｇ系導電性ペーストの塗
布、焼きつけによって形成することができ、また、シリ
コン弾性体被膜６の形成した後に、端面電極４ａ、４ｂ
を形成するのであれば、端面電極４ａ、４ｂは、樹脂に
Ａｇ系金属粉末を含有させて導電性樹脂ペーストが用い
られ、比較的低温で熱硬化されて形成される。

【００２１】このように形成され、端面電極４ａ、４ｂ
の表面には、プリント配線基板に半田接合を容易にする
ため、必要に応じて表面メッキ被膜（図示せず）が形成
される。この場合、表面メッキ被膜とは、Ｎｉメッキに
続いて、錫メッキや半田メッキが施される。

【００２２】本発明の特徴的なことは、ヒューズ導体薄
膜３上の溶断部３ａを被覆する低融点ガラス膜５を完全
に被覆するようにシリコン弾性体被膜６を形成したこと
である。シリコン弾性体被膜６は、例えば引っ張り強度
が２８〜５０ｋｇｆ／ｍｍ²であり、その延びが７５〜
３００％であり、例えば、オーバーコート樹脂膜７に用
いるエポキシ樹脂の引っ張り強度２．８〜９．１ｋｇｆ
／ｍｍ²、延び１〜６％に比較して、何れも１桁以上は
違っている。

【００２３】このようにシリコン弾性体被膜６を低融点
ガラス膜５上に形成したため、回路の短絡電流のような
過度の異常電流がチップヒューズ素子に流れ、ヒューズ
導体薄膜３に爆発が発生し得る状態となっても、シリコ
ン弾性体被膜６の緩衝作用によって爆発が緩和され、外
部に低融点ガラス膜５が吹き飛ぶことを防止する。

【００２４】例えば、本発明のチップヒューズ素子と、
シリコン弾性体被膜６の変わりにエポキシ樹脂を用い、
低融点ガラス膜５上に２層構造のエポキシ樹脂層（外側
はオーバーコート樹脂膜７に相当する）の比較品との、
過度の異常電流に対する低融点ガラス膜５の破壊状況を
調べた。

【００２５】その結果、異常電流２０Ａの場合には、本
発明品及び比較品のいずれも破壊されることなく、安定
したヒューズとして動作した。

【００２６】過度の異常電流３０Ａでは、本発明品で
は、低融点ガラス膜５が破壊されることなく安定したヒ
ューズとして動作したのに対して、比較品では、低融点
ガラス膜５が飛び散ってしまう。その後、過度の異常電
流４０、５０Ａを流した場合でも、安定したヒューズと
して動作することを確認した。

【００２７】尚、シリコン弾性体被膜６は、一回の塗布
によって約１０〜３５μｍを形成するができる。シリコ
ン弾性体被膜６の厚みに関しては、一回の塗布分の厚
み、すなわち、１０μｍ以上あれば、過度の異常電流に
対しても安定したヒューズ動作を達成できる。上限に関
しては、厚ければその作用は大きくなるが、逆に表面の
平滑性、即ちオーバーコート樹脂膜７上の平滑性を失っ
て、プリント配線基板上の自動実装手段である吸着特性
が劣化してしまう。このため、上限は、３回塗布の約１
００μｍが限度である。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明のチップヒューズ
素子においては、ヒューズ導体薄膜上に低融点ガラス
膜、シリコン弾性体被膜、オーバーコート樹脂膜で被覆
したため、異常電流に対する通常の溶断は勿論のこと、
数十Ａという過度の異常電流が流れても、従来のように
低融点ガラス膜が爆発し飛び散るということを抑え、安
定した動作のチップヒューズ素子となる。

【００２９】よって、外観上、また動作上非常に信頼性
の高いチップヒューズ素子が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のチップヒューズ素子の平面図である。

【図２】本発明のチップヒューズ素子の断面構造図であ
る。

【符号の説明】

１・・・・・・・絶縁基板１１・・・・・・ガラスグレーズ層２ａ、２ｂ・・・端子電極３・・・・・・・ヒューズ導体薄膜４ａ、４ｂ・・・端面電極５・・・・・・・低融点ガラス膜６・・・・・・・シリコン弾性体被膜７・・・・・・・オーバーコート樹脂膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端部に端子電極を有する絶縁基板上に
ガラスグレーズ層を形成するとともに、該ガラスグレー
ズ層上に前記端子電極と電気的に接続するヒューズ導体
薄膜と、低融点ガラス膜と、シリコン弾性体被膜と、オ
ーバーコート樹脂膜とを順次被着させたことを特徴とす
るチップヒューズ素子。