KR20020053763A - 회로 보호 소자 - Google Patents

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KR20020053763A
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하세가와겐이치
나가토모야스키
하타나카에이조
도다카히데유키
이와오도시유키
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모리시타 요이찌
마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 회로 보호 소자는 기대(基臺)와, 기대의 주위에 형성된 도전막과, 도전막의 일부에 형성된 협폭부(狹幅部)와, 기대의 양단부에 형성된 단자부를 가지는 회로 보호 소자이고, 기대의 적어도 표면 근방에는 단위 표면적당 1∼30%의 포어를 가진다. 또한, 본 발명은 이와같은 소자를 회로 기판에 실장하는 구성을 나타내고 있다.

Description

회로 보호 소자{Circuit protection device}
본 발명은 전자기기 혹은 배터리 등을 탑재한 모바일형 전자기기 등에 이용되고, 특히, 하드 디스크 디바이스 장치, 광 디스크 장치 등의 기억장치나 퍼스널 컴퓨터, 모바일형 퍼스널 컴퓨터 등에 이용되는 회로 보호 소자에 관한 것이다.
종래, 회로기판 등을 과전류로부터 보호하기 위해 이용되는 회로 보호 소자(이하, 소자라 칭한다)는 예를들면 특개평 2-43701, 특개평 5-120985호 공보 등에 나타나 있다. 최근, 전자기기 등의 소형화에 따라 소자에도 소형화가 요망되고 있고, 소자에는 더욱 많은 특성이 요구되고 있다.
특개평 2-43701호 공보에 기재된 소자는 평판상의 알루미나 기판의 상면에 형성된 니켈막에 레이저 트리밍에 의해 협폭부를 형성하고, 그 곳을 전류 집중부로 하여 과전류가 흘렀을 때에 용단하는 구조로 한 것이다.
이 구조에 있어서는 기판에 열전도가 좋은 알루미나 기판을 사용하므로, 협폭부에 집중해야 할 열이 기판을 통해서 확산된다. 또한 열은 단자를 통해 회로기판의 배선으로 빠져나가므로, 배선 패턴의 형상 그 밖의 조건에 의해, 소자의 용단 특성이 변동된다는 과제가 있다.
이와같이, 종래의 소자에서는 소자로부터 실장 기판으로의 열의 확산을 효과적으로 제어할 수 없어, 소자의 용단 특성 등의 제어를 확실하게 행할 수 없다.
특개평 5-120985호 공보에 기재된 소자는 절연기판상에 한쌍의 도전부를 형성하고, 이 한쌍의 도전부 사이에 퓨즈부를 형성하고, 이 퓨즈부를 덮는 JCR 코트부를 구비하며, 그 위에 JCR 코트부를 덮는 수지 몰드부가 형성되어 있다.
이 구성은 구조가 복잡하고, 제조 공수가 많아져, 용단 특성의 편차가 약간 크다는 문제점이 있었다.
또한, 특개평 3-201504호 공보에는 단부가 비연속인 홈을 형성하고, 단부 사이에 끼워진 도체 부분을 용단부로 한 퓨즈 저항기가 기재되어 있다.
이 구성에서 용단 특성, 즉 용단 시간의 편차 등이 크다는 문제점이 있었다.
본 발명의 회로 보호 소자는 기대와, 기대의 주위에 형성된 도전막과, 도전막의 일부에 형성된 협폭부와, 기대의 양단부에 형성된 단자부를 가지는 회로 보호 소자이고, 기대의 적어도 표면 근방에는 단위 표면적당 1∼30%의 포어를 가진다. 또한, 본 발명은 이러한 소자를 회로기판에 실장하는 구성을 나타내고 있다.
도1은 본 발명의 일실시 형태의 소자의 사시도,
도2는 본 발명의 일실시 형태의 소자의 일부를 도시하는 도면,
도3은 본 발명의 일실시 형태의 소자의 사시도,
도3(B)는 도3의 일부 확대도
도3(C)는 도3의 일부 확대도,
도4A는 본 발명의 일실시 형태의 기대의 측면도,
도4B는 본 발명의 일실시 형태의 기대의 측면도,
도5는 소위 「맨해튼 현상」을 나타내는 측면도
도6은 본 발명의 일실시 형태의 소자에 이용되는 기대의 사시도,
도7은 본 발명의 일실시 형태의 소자에 이용되는 기대의 표면 거칠기와 박리 발생율을 표시한 그래프,
도8은 본 발명의 일실시 형태의 소자의 단면도,
도8(B)는 도8A의 부분 확대도,
도9는 본 발명의 일실시 형태의 다른 소자의 단면도,
도10은 본 발명의 일실시 형태의 다른 소자의 단면도,
도11은 본 발명의 일실시 형태의 다른 소자의 사시도,
도12는 본 발명의 일실시 형태의 다른 소자의 사시도,
도13은 홈폭을 48㎛로 했을 때의 소자의 협폭부의 확대도,
도14는 홈폭을 16㎛로 했을 때의 소자의 협폭부의 확대도,
도15는 소자의 정격 전류를 0.5A로 했을 때의 소자의 저항치와 용단(溶斷)시간의 관계,
도16은 소자의 정격 전류를 0.5A로 했을 때의 소자의 저항치와 용단시간의 관계,
도17은 기대 표면의 부분 확대도(포어의 면적 43%),
도18은 기대 표면의 부분 확대도(포어의 면적 15%),
도19는 본 발명의 일실시 형태의 소자의 사시도,
도20(A)는 본 발명의 일실시 형태의 단자부의 단면도,
도20(B)는 본 발명의 일실시 형태의 다른 단자부의 단면도,
도20(C)는 본 발명의 일실시 형태의 다른 단자부의 단면도,
도21(A)는 본 발명의 일실시 형태의 다른 소자의 사시도,
도21(B)는 본 발명의 일실시 형태의 다른 소자의 사시도,
도21(C)는 본 발명의 일실시 형태의 다른 소자의 사시도,
도21(D)는 본 발명의 일실시 형태의 다른 소자의 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11 : 기대 12 : 도전막
13 : 홈 14 : 보호재
11a : 중앙부 11b, 11c : 단부
13a : 협폭부 200 : 기판
300 : 보호층 100, 101, 102, 103 : 면
도1은 본 발명의 일실시 형태의 회로 보호 소자의 사시도이다. 도2는 도1에서 보호재(14)의 일부를 제거한 소자를 Z방향에서 본 도면이다.
도1에서 기대(11)는 프레스 가공, 압출법 등으로 절연재료로 성형된다. 도전막(12)은 인쇄법, 도포법, 도금법 또는 스퍼터링법 등의 증착법 등에 의해기대(11)상에 형성된다. 홈(13)은 레이저 광선 등을 도전막(12)에 조사함으로써 형성되거나, 도전막(12)에 숫돌 등을 대고 기계적으로 형성되어 있다. 보호재(14)는 기대(11) 및 도전막(12)의 홈(13)을 형성한 부분에 도포된다. 단부(11b, 11c)는 각각 기대(11)의 양단에 형성된 단자 전극이다. 또한, 이와 같이 홈(13)을 형성한 상태에 대해서는 도3(a)∼(c)에 상세하게 도시한다.
또한, 협폭부(13a)는 도전막(12)의 일부로, 연속된 2개의 홈(13)의 단부의 근방에 끼워져 있다. 본 발명의 소자는 협폭부(13a) 폭 또는 도전막(12) 막두께의 적어도 한쪽을 설정함으로써, 협폭부(13a)의 용단 전류를 제어한다. 단자부(11b)와 (11c) 사이에 5A의 전류를 흐르게 했을 때에 협폭부(13a)가 용단하도록 기대(11)의 재료나 도전막(12)의 재료, 막 두께, 및 협폭부(13a)의 폭의 조건을 실험으로 구하여 소자를 제작한다. 그 결과, 소정의 전류(예컨대 5A의 전류)가 양 단자부(15와 16)사이에 흐르면, 협폭부(13a)가 용단된다. 따라서, 과전류에 의해 소자의 회로기판 등(이하 기판이라고 칭한다)이나 전자기기 등이 고장나는 것을 방지할 수 있다.
홈(13b, 13c)은 협폭부(13a)와 단부(11b, 11c) 각각의 사이에 형성되어 있다. 도1에서 홈(13b, 13c)은 각각 기대(11)의 주위(면(100) 및 면(100)에 접하는 면(101) 및 면(103))에 형성되어 있는데, 어느쪽 홈도 기대(11)의 협폭부(13a)가 있는 면과 반대의 면(면(102))에는 형성되어 있지 않다. 이와 같이 홈(13b)을 형성한 상태에 대해서는 도3(b), (c)에 상세하게 나타낸다. 홈(13b, 13c)을 형성함으로써, 협폭부(13a)에 소정 이상의 전류가 흘러 발열된 경우에, 용단 시간 등을 짧게 할 수 있고, 특성의 편차를 억제할 수 있다. 왜냐하면, 홈(13b, 13c)을 형성함으로써, 열이 단부(11b, 11c)의 방향으로 확산되는 것을 억제할 수 있고, 도전막(12)을 협폭부(13a)에서 절단할 수 있기 때문이다.
또한, 소자의 형상이나 사용되는 환경 등에 따라서는 홈(13b, 13c)은 특별히 형성하지 않아도 되는 경우도 있다.
또한, 본 실시형태의 소자 길이(L1), 폭(L2), 높이(L3)는 이하의 길이가 바람직하다.
L1 = 0.5∼2.2mm(바람직하게는 0.8∼1.8mm)
L2 = 0.2∼1.3mm(바람직하게는 0.4∼0.9mm)
L3 = 0.2∼l.3mm(바람직하게는 0.4∼0.9mm)
L1이 0.5mm 이하이면, 가공이 매우 어려워지고, 생산성이 향상되지 않는다. 또한, L1이 2.2mm를 넘으면 소자가 커지고, 기판의 소형화가 불가능하며, 그 기판을 탑재한 장치, 전자기기 등의 소형화를 행할 수 없다.
또한, L2, L3 각각이 0.2mm이하이면, 소자의 기계적 강도가 약해지고, 실장 장치 등으로 기판에 실장하는 경우에 소자가 부러지기도 한다. 또한, L2, L3이 1.3mm 이상이 되면 소자가 커지고, 기판의 소형화가 불가능하며, 그 기판을 탑재한 장치, 전자기기 등의 소형화를 행할 수 없다.
또한, 기대(11)와 단부(11b, 11c) 각각의 계단부인 L4는 20㎛∼100㎛정도가 바람직하다. L4이 20㎛이하이면, 보호재(14)를 얇게 하지 않으면, 협폭부(13a)상에 용단 촉진 조제를 형성하고, 그 위에 다시 보호재(14)를 형성할 수 없다. 그 결과, 실장시의 충격이 용단 촉진 조제에 영향을 미쳐 소자가 충분한 용단 특성을 가지지않는다. 또한, L4가 100㎛를 넘으면 기대(11)의 기계적 강도가 약해져 소자가 부러지기도 한다.
이상과 같이 구성된 소자에 대해 이하 각 부의 상세한 설명을 한다.
우선, 기대(11)의 형상에 대해 도3 및 도4A, B를 이용하여 설명한다. 도3에서 기대(11)의 단면은 기판에 실장하기 쉽도록 사각형상이고, 단부(11b, 11c)의 단면도 사각형상이다. 또한, 단부(11b, 11c) 및 중앙부(11a)는 단면을 사각형상으로 했지만, 상기 단면은 오각형, 육각형 등의 다각형상이어도 된다.
또한, 본 실시형태에서는 기대(11)의 중앙부(11a)와 단부(11b, 11c) 각각의 사이를 계단상으로 함으로써, 보호재(14)와 기판이 접촉하지 않도록 중앙부(11a)에 보호재(14)를 도포할 수 있다. 또한, 소자를 기판에 실장할 수 있으면, 기대(11)와 단부(11b, 11c) 각각의 단면을 동일 형상으로 해도 상관없다. 소자의 기계적 강도가 향상되고, 생산성도 향상되기 때문이다.
또한, 도4A에 도시하는 바와같이 기대(11) 단부(11b, 11c)의 각각의 높이(Z1, Z2)는 하기의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
｜Z1-Z2 ｜≤ 80㎛(바람직하게는 50㎛)
Z1과 Z2의 차이가 80㎛을 넘으면, 맨해튼 현상이 발생할 확률이 매우 높아진다. 또한 바람직하게는 Z1과 Z2의 차이는 50㎛ 이하이다.
맨해튼 현상이란, 소자를 기판에 땜납 등으로 기판에 부착할 경우, 용융 땜납의 표면장력에 의해 소자가 한쪽 단부로 잡아 당겨지고, 소자가 세워지는 것을 말한다. 이 맨해튼 현상을 도5에 도시한다. 도5에 도시하는 바와같이, 기판(200)상에 소자를 배치하고, 단부(11b, 11c)와 기판(200) 사이에 각각 땜납(201, 202)이 형성되어 있다. 리플로우 등에 의해 땜납(201, 202)을 녹이면, 소자는 한쪽 단자부(도5의 경우는 단자부(11c))를 중심으로 회전하여 상승한다. 땜납(201, 202)의 각각의 도포량의 차이 등에 따라 용융한 땜납(201, 202)의 표면 장력이 다르기 때문이다.
이 맨해튼 현상은 특히 소형 경량 칩형의 전자 부품(칩형 회로 보호 소자를 포함한다)을 이용한 경우에 발생한다. 맨해튼 현상의 발생 요인의 하나는 단부(11b, 11c)의 높이가 다르고, 소자가 기울어져 기판(200)에 배치되기 때문이다. Z1와 Z2의 차이가 80㎛ 이하가 되도록 기대(11)를 성형함으로써, 소형 경량 칩형의 전자부품에 발생하는 맨해튼 현상의 발생을 대폭 억제할 수 있다. 또한, Z1과 Z2의 높이의 차를 50㎛ 이하로 함으로써, 맨해튼 현상의 발생을 억제할 수 있다.
다음에 기대(11)의 챔퍼링에 대해 설명한다.
도6은 본 발명의 일실시 형태의 소자에 이용되는 기대의 사시도이다. 도6에 도시하는 기대(11) 단부(11b, 11c)의 각각의 각부(角部)(11e, 11d)에는 챔퍼링이 실시되어 있다. 챔퍼링한 각부(11e, 11d)의 각각의 곡률 반경(R1) 및 중앙부(11a) 각부(11f)의 곡률 반경(R2)은 이하와 같이 형성되는 것이 바람직하다.
0.03 < R1 < 0.15(mm)
0.01 < R2(mm)
R1이 0.03mm 이하인 경우에는 각부(11e, 11d)가 뾰족한 형상으로 되어있으므로, 약한 충격 등에 의해 각부(11e, 11d)가 파손되어 소자의 특성이 약해지기 때문이다. 또한, R1이 0.15mm 이상인 경우에는 각부(11e, 11d)가 너무 둥글게 되므로 맨해튼 현상을 일으키기 쉽게 된다. 또한, R2가 0.01mm 이하이면, 소자 특성의 편차가 커진다. 각부(11f)에 버르가 발생하기 쉽고, 도전막(12)의 두께가 각부(11f)와 평탄한 부분에서 크게 다르기 때문이다.
다음에 기대(11)의 구성 재료에 대해 설명한다. 기대(11)의 구성 재료는 하기의 물성을 만족하는 것이 바람직하다.
체적 고유 저항치 : 1013Ωm 이상(바람직하게는 1014Ωm 이상)
열팽창계수 : 5×10-4/℃ 이하(바람직하게는 2×10-5/℃ 이하) [20℃∼500℃]
구부림 강도 : 1300kg/㎠ 이상(바람직하게는 2000kg/㎠이상)
밀도 : 2∼5g/㎤(바람직하게는 3∼4g/㎤)
소자에 과잉 전류가 흐른 경우에는 기대(11)의 체적 고유 저항치가 1013Ωm 이하이면, 기대(11)에도 소정의 전류가 흐르기 때문에 소자로서의 역할이 불충분하다.
또한, 기대(11)가 상기와 같은 열팽창 계수를 가지므로, 기대(11)에 발생하는 크랙 등의 발생을 대폭 막을 수 있고, 도전막(12)의 열화를 방지하고, 도전막(12)의 용단 특성 편차를 방지할 수 있다. 기대(11)의 열팽창 계수가 5×10-4/℃ 이상인 경우에는 레이저 광선이나 숫돌 등을 이용하여 홈(13)을 형성할 때에, 기대(11)가 국부적으로 고온으로 되고, 기대(11)에 히트 쇼크 등으로 크랙 등이 들어가는 일이 있기 때문이다.
구부림 강도가 1300kg/㎠ 이하이면, 소자를 기판에 실장할 때에 소자가 부러지는 경우가 있다.
밀도가 2g/㎤ 이하이면, 기대(11)의 흡수율이 높아지고, 기대(11)의 특성이 현저하게 열화되고, 소자로서의 특성이 나빠진다. 또한 밀도가 5g/㎤ 이상으로 되면, 기대의 중량이 무거워지고, 실장성 등에 문제가 발생한다. 기대(11)의 밀도를 상술한 범위내로 설정하면, 흡수율도 작고, 기대(11)에의 물의 진입도 거의 없으며, 또한 중량도 가벼워져, 칩 마운터 등으로 기판에 실장할 시에도 문제가 발생하지 않는다.
이상과 같이, 기대(11)의 체적 고유 저항치, 열팽창 계수, 구부림 강도, 밀도를 규정함으로써, 소자의 특성 편차를 억제하고, 히트 쇼크 등으로 기대(11)에 크랙 등이 발생하는 것을 억제하고, 불량률을 저감할 수 있다. 또한, 기대(11)의 기계적 강도가 향상되고, 소자의 실장이 용이해지므로, 기판의 생산성이 향상되는 등의 우수한 효과를 얻을 수 있다.
상기 모든 특성을 얻기 위한 기대(11) 재료의 하나로서, 알루미나를 주성분으로 하는 세라믹 재료를 들 수 있다. 그러나, 단순히 알루미나를 주성분으로 하는 세라믹 재료를 이용해도 기대(11)는 상기 모든 특성을 얻을 수는 없다. 기대(11)의 상기 모든 특성은 기대(11)를 제작할 때의 프레스 압력, 소성 온도 및 첨가물에 따라 다르기 때문에, 제작 조건 등을 적절히 조정하지 않으면 안된다. 구체적인 제작 조건의 일례는 기대(11) 가공시의 프레스 압력이 2∼5t, 소성 온도가 1500∼1600℃, 소성 시간이 1∼3시간이다.
다음에 기대(11)의 표면 거칠기에 대해 설명한다. 또한, 본 발명에서 사용하는 표면 거칠기는 JIS B 0601에 규정된 중심선 평균 거칠기를 의미한다.
도7은 하기에 도시한 일예의 조건으로 기대를 작성한 경우의 실험결과이고, 소자에 이용되는 기대의 표면 거칠기와 도전막(12)의 박리 발생율의 관계를 나타낸 그래프이다.
기대(11)의 재료는 알루미나, 도전막(12)의 재료는 동이다. 기대(11)의 표면 거칠기를 바꾼 샘플을 제작하고, 각각의 표면이 거친 기대(11)에 동일한 조건으로 도전막(12)을 형성했다. 각각의 샘플은 초음파 세정을 행했다. 그 후에 도전막(12)의 표면을 관찰하여, 도전막(12)의 박리 유무를 측정했다. 기대(11)의 표면 거칠기는 표면 거칠기 측정기(동경정밀 사프콤사 제 574A)를 이용하여 측정하고, 측정시에는 선단(R)이 5㎛인 탐촉자(探觸子)를 이용하여 측정했다.
도7에서 알 수 있듯이 평균 표면 거칠기가 0.15㎛ 이하이면, 기대(11)상에 형성된 도전막(12)의 박리 발생율이 5% 정도로, 양호한 기대(11)와 도전막(12)의 접합 강도를 얻을 수 있다. 또한, 표면 거칠기가 0.2㎛ 이상이면, 도전막(12)의 박리가 거의 발생하지 않고, 기대(11)의 표면 거칠기는 0.2㎛ 이상이 바람직하다. 도전막(12)의 박리 발생율은 5% 이하가 바람직하다. 도전막(12)의 박리는 소자의 특성열화, 수율성의 큰 요인이 되기 때문이다. 이상의 결과에서 기대(11)의 표면 거칠기는 0.15∼1.0㎛, 바람직하게는 0.2∼0.8㎛이 좋다.
또한, 단부(11b, 11c)와 중앙부(11a)와의 표면 거칠기는 다른 것이 바람직하다. 또한, 단부(11b, 11c)의 표면 거칠기는 0.15∼0.5㎛의 범위내에서 중앙부(11a)의 표면 거칠기보다 작게 하는 것이 바람직하다. 단부(11b, 11c)는 도전막(12)을 적층함으로써 상술한 것과 같이 단자부(15, 16)가 구성된다. 단부(11b, 11c)의 표면 거칠기를 상기 범위로 함으로써, 단부(11b, 11c)상에 형성되는 도전막(12)의 표면 거칠기를 작게 할 수 있으므로, 기판과의 밀착성을 향상시킬 수 있고, 확실하게 기판과 소자의 접합을 행할 수 있기 때문이다.
중앙부(11a)의 표면 거칠기는 단부(11b, 11c)의 표면 거칠기보다 크게 한 것이 바람직하다. 중앙부(11a)에 도전막(12)을 적층하여 홈(13)을 레이저 등으로 형성할 때에, 도전막(12)이 기대(11)로부터 벗겨져 떨어지지 않도록, 도전막(12)과 기대(11)의 밀착 강도를 향상시키지 않으면 안되기 때문이다. 특히 레이저로 홈(13)을 형성하는 경우, 레이저가 조사된 부분은 다른 부분보다 급격하게 온도가 상승하고, 히트 쇼크 등으로 도전막(12)이 벗겨지는 일이 있기 때문이다.
이와 같이 중앙부(11a)의 표면 거칠기가 단부(11b, 11c)와의 표면 거칠기와는 다르므로, 소자와 기판과의 밀착성 및 홈(13)의 가공시에 도전막(12)의 벗겨짐을 방지할 수 있고, 소자의 용단 특성을 향상할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서 도전막(12)과 기대(11)의 접합강도를 기대(11)의 표면 거칠기를 조정함으로써, 도전막(12)과 기대(11)의 접합강도를 향상시켰다. 그러나, 기대(11)와 도전막(12) 사이에 Cr 단체 또는 Cr과 다른 금속의 합금중 적어도 하나로 구성된 중간층을 형성함으로써, 표면 거칠기를 조정하지 않아도 도전막(12)과 기대(11)의 밀착 강도를 향상시킬 수 있다. 물론 기대(11)의 표면 거칠기를 조정한 후, 그 기대(11)상에 중간층 및 도전막(12)을 적층함으로써, 도전막(12)과 기대(11)의 밀착 강도는 보다 강력하게 된다.
또한, 기대(11)의 밀도는 협폭부(13a)를 형성하는 부분보다, 그 이외의 부분쪽이 낮은 것이 바람직하다. 기대(11)의 밀도가 낮은 부분은 열의 확산을 방지할 수 있으므로, 협폭부(13a)에서 발생한 열의 확산을 방지할 수 있기 때문이다.
다음에 도전막(12)에 대해 설명한다.
도전막(12)의 재료는 동, 은, 금, 니켈, 알루미늄, 동 합금, 은 합금, 금 합금, 니켈 합금, 알루미늄 합금 등의 도전성의 금속재료를 들 수 있다. 이 동, 은, 금, 니켈 등의 금속재료에는 내후성(耐候性) 등을 향상시켰으므로 소정의 합금 원소를 첨가해도 된다. 또한, 금속재료와 다른 도전성 재료를 조합해도 된다. 일반적으로 도전막(12)의 재료는 동 및 그 합금이 이용된다. 도전막(12)의 재료로서 동을 이용하는 경우에는, 우선 기대(11)상에 무전해 도금에 의해 기초막을 형성하고, 그 기초막상에 전해 도금으로 소정의 동막을 형성하여 도전막(12)이 형성된다. 또한, 합금 등으로 도전막(12)을 형성하는 경우에는 스퍼터링법이나 증착법을 이용하는 것이 바람직하다. 도전막(12)의 재료에 동과 주석의 합금을 이용한 경우에는 도전막(12)의 두께는 0.4㎛∼15㎛로 하는 것이 바람직하다.
도전막(12)은 구성재료가 다른 도전막을 적층한 다층 구조로 해도 된다. 예컨대, 우선 기대(11)상에 동막을 형성하고, 그 위에 내후성이 좋은 금속막(니켈 등)을 적층함으로써, 동의 부식을 방지할 수 있고, 도전막(12)의 내후성을 향상시킬 수 있다. 또한, 기대(11)상에 동 또는 니켈중 적어도 하나를 형성하고, 그 위에은 등을 적층하고, 더욱 바람직하게는 그 은 위에 주석을 적층해도 된다.
도전막(12)의 형성방법은 도금법(전해 도금법이나 무전해 도금법 등), 스퍼터링법, 증착법, 도포법, 인쇄법 등을 들 수 있다. 이 형성방법중에서도 생산성이 좋고, 또한 막 두께 편차가 작은 도금법이 잘 이용된다.
도전막(12)의 표면 거칠기는 1㎛ 이하가 바람직하고, 또한 0.2㎛ 이하가 바람직하다. 도전막(12)의 표면 거칠기가 1㎛를 넘으면, 도전막(12)의 막 두께에 편차가 발생하고, 소자의 용단 특성에 편차가 발생한다.
또한, 본 실시 형태에서 말하는 도전막(12)에는 산화루테늄 등의 저항막을 포함한다.
다음에 보호재(14)에 대해 설명한다.
보호재(14)로는 내후성이 우수한 유기재료, 예컨대 에폭시 수지 등의 절연재료가 이용된다. 또한, 보호재(14)로는 홈(13)의 상황 등을 관측할 수 있는 투명도를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 보호재(14)는 투명도를 가진 채로 소정의 색을 착색하는 것이 바람직하다. 보호재(14)에 도전막(12)이나 단부(11b, 11c) 등과는 다른 색을 착색하면, 소자 각 부의 구별을 할 수 있어, 소자 각 부의 검사 등을 용이하게 행할 수 있기 때문이다. 또한, 예컨대, 보호재(14)의 색을 적색, 청색, 녹색으로 바꾸고, 소자의 크기, 특성, 품번 등을 구별함으로써, 특성이나 품번 등이 다른 소자를 기판상의 잘못된 부분에 부착하는 등의 실수를 저감시킬 수 있다.
또한, 보호재(14)는 도8에 도시하는 바와같이 홈(13)의 각부와 보호재(14)의 표면까지의 길이 Zl이 5㎛ 이상이 되도록 도포하는 것이 바람직하다. Z1이 5㎛보다작으면 방전 등이 발생하기 쉽게 되어, 소자의 특성이 대폭 열화되기 때문이다. 특히, 홈(13)의 각부에 두께 5㎛ 이상의 보호재(14)가 형성되는 것이 바람직하다. 홈(13)의 각부는 특히 방전 등이 발생되기 쉽기 때문이다. 또한, 각부상에 5㎛ 이상의 보호재(14)가 형성되어 있지 않으면, 보호재(14)를 형성한 후에 다시 도금을 실시하여 전극막 등을 형성할 때에, 보호재(14)상에도 도금층이 형성되고, 소자 특성이 열화된다. 난연성 부재 등을 홈(13)에 형성하는 경우에, 난연성 부재 등에 충분한 내습성이나 강도가 있으면, 특별히 보호재(14)는 구비하지 않아도 된다.
다음에 단자부(15, 16)에 대해 설명한다.
단자부(15, 16)는 도전막(12)만으로도 충분히 기능하지만, 다양한 환경조건 등에 순응시키기 위해, 다층 구조로 하는 것이 바람직하다.
도8b는 본 발명의 일실시 형태의 소자 단자부의 확대 단면도이다. 도8b에서 기대(11)의 단자부(11b)상에 도전막(12)이 형성되어 있고, 또한 도전막(12) 상에는 내후성을 가지는 니켈, 티탄 등의 재료로 이루어지는 보호층(300)이 형성되어 있다. 또한 보호층(300) 상에는 땜납, 납 프리 땜납 등으로 이루어지는 접합층(301)이 형성되어 있다. 보호층(300)은 접합층과 도전막(12)의 접합 강도를 향상시킴과 동시에, 도전막(12)의 내후성을 향상시킬 수 있다.
본 실시 형태에서 보호층(300)의 재료는 니켈이나 니켈 합금중 적어도 하나이고, 접합층(301)의 재료는 땜납 혹은 납 프리 땜납이다. 보호층(300)(니켈)의 두께는 2∼7㎛이 바람직하고, 2㎛을 밑돌면 내후성이 나빠지고, 7㎛을 상회하면 보호층(300)(니켈)의 전기 저항이 높아져 소자특성이 크게 열화된다. 또한,접합층(301)(땜납)의 두께는 5㎛∼10㎛ 정도가 바람직하고, 5㎛을 밑돌면 소자와 기판의 양호한 접합을 기대할 수 없고, 10㎛를 상회하면 맨해튼 현상이 발생하기 쉬워져 실장성이 매우 나빠진다.
이상과 같이 구성된 소자는 특성 열화가 매우 적고, 실장성 및 생산성이 매우 좋다.
다음에 홈(13b, 13c)에 대해 설명한다.
홈(13b)은 협폭부(13a)와 단자부(16) 사이에 형성되어 있고, 홈(13c)은 협폭부(13a)와 단자부(15) 사이에 형성되어 있다.
홈(13b, 13c)은 각각 기대의 전체 둘레 주위에는 형성되어 있지 않고, 도1에 도시하는 면(100) 및 면(100)과 인접하는 면(101), 면(103)의 3면에 걸쳐 형성되어 있다. 따라서, 면(100)의 반대측 면이 되는 면(102)에는 홈(13b, 13c)은 형성되어 있지 않다. 즉, 면(102)에 형성되어 있는 도전막(12)은 협폭부(13a)와 단부(11b, 11c)의 전기적인 접속부로 되어 있다.
홈(13b, 13c)을 형성함으로써, 협폭부(13a)에서 발생한 열이 도전막을 경유하여 단자부(15, 16)로 확산되는 것을 저감시킬 수 있다. 따라서, 회로 보호 소자를 회로기판에 실장한 경우에는 단자부(15, 16)로부터 회로기판 등에의 열의 확산을 저하시킬 수 있고, 용단시간을 짧게 할 수 있다. 이 때, 도2A에 도시하는 바와같이, 도전막(13)상에서 열이 확산된다. 홈(13b, 13c)을 형성하지 않은 경우에는 도2B에 도시하는 바와같이, 도전막(13)상에서 열이 확산된다. 또한, 도2A, B의 화살표는 열의 확산방향을 나타낸다.
또한, 도전막(12)의 구성재료의 저항이 균일한 경우는 홈(13b)의 양단사이에 끼워진 도전막(12)의 폭 및 홈(13c)의 양단 사이에 끼워진 도전막의 폭을 협폭부(13a)의 폭보다도 넓게 하는 것이 바람직하다. 협폭부(13a)의 전기저항을 홈(13b)의 양단 사이에 끼워진 도전막(12) 폭 부분의 전기저항보다 작게 하기 위함이다. 도1의 경우는 면(102)에는 홈(13b, 13c)이 형성되어 있지 않으므로, 면(102) 폭이 홈(13b)의 선단사이에 끼워진 도전막(12)의 폭 및 홈(13c)의 선단사이에 끼워진 도전막의 폭에 상당한다.
또한, 본 실시 형태에서는 홈(13b, 13c)을 각각 면(100, 101, 103)에 걸쳐 형성하였지만, 반드시 이러한 형태로 할 필요는 없다. 1면에만(예컨대 면(100)만) 홈(13b, 13c)을 형성하거나, 혹은 2면(예컨대, 면(100)과 면(101))에 형성해도 된다.
특히, 도1에 도시하는 바와같이 협폭부(13a)가 형성된 면(100)과 그 면(100)에 인접하는 면(102, 103)에 걸쳐, 홈(13b, 13c)을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 적어도 협폭부(13a)가 형성된 면(100)상에 홈(13b, 13c)을 형성하는 것이 바람직하다. 협폭부(13a)에서 발생한 열의 확산을 방지시킬 수 있고, 용단 시간을 짧게 하는 것이 가능하기 때문이다.
도3에 도시하는 바와같이 본 실시 형태에서 홈(13b, 13c)은 기대(11)에 도달할 때까지 형성했다. 그러나, 도9에 단면으로 표시하는 바와같이 에칭 등에 의해 도전막(12)만을 선택적으로 제거하고, 기대(11)에는 홈(13b, 13c)을 형성하지 않아도 된다. 혹은, 도10에 도시하는 바와같이, 도전막(12)을 완전히 절단하지 않고,홈(13b, 13c) 부분의 막 두께가 다른 부분의 막 두께보다 얇아지도록 홈(13b, 13c)을 형성해도 된다. 이 경우는 협폭부(13a)가 형성된 부분의 홈(13b, 13c)의 도전막의 막 두께가 최소 막 두께가 되는 것이 바람직하다. 막 두께가 얇은 부분의 열 전도율은 작아지고, 협폭부(13a)에서 발생한 열의 확산을 저하할 수 있기 때문이다. 또한, 이러한 구성에 의해 전체 둘레에 걸쳐(도1에서는 면(100, 101, 102, 103)) 홈(13b, 13c)을 형성할 수 있고, 열의 확산을 더욱 저하시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 홈(13b, 13c)에 2개의 홈부를 형성했지만, 적어도 한쪽 홈이라도 열의 확산을 저하시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 도전막(12)에 홈(13b, 13c)을 형성했다. 그러나, 도12에 도시하는 바와같이, 도전막(12)에 방형상, 원형상 혹은 타원형상의 도전층 비형성 부분(120)을 형성해도 된다.
또한, 도1에 도시하는 바와같이, 협폭부(13a)의 간격을 W1, 홈(13)과 홈(13b, 13c)의 간격을 W2로 한 경우에, W2÷ W1은 1.15이상으로 하는 것이 바람직하다. 전기저항을 크게 하지 않고, 안정적인 특성을 얻을 수 있기 때문이다. W1은 통상 10㎛∼40㎛이다.
또한, 홈(13)의 홈폭(W3)은 6㎛<W3<45㎛(더욱 바람직하게는 11㎛<W3<40㎛)로 하는 것이 바람직하다. 협폭부(13a)를 확실하게 용단하기 위해서는 홈(13)의 홈폭(W3)은 45㎛보다 작게 하는 것이 바람직하다. 또한, 특성면이나 생산성의 면에서 보면, W3는 6㎛보다 크게하는 것이 바람직하다.
즉, 실제로 양산품 등을 제작해 보면, 협폭부(13a)가 용단하는 시간에 편차가 발생했다. 협폭부(13a)를 상세하게 관찰하면, 협폭부(13a)에 열적인 손상이 가해지고 있는 것을 알았다. 그래서, 홈(13)을 레이저 조사에 의해 형성하는 경우에, 홈(13)의 폭(W3)이 이 협폭부(13a)에의 열적 손상을 가하는 원인이라고 추정된다. 즉, 홈(13)의 특히 협폭부(13a)를 형성하는 부분의 폭(W3)이 소정 이상으로 폭넓게 되도록 구성하면, 그에 따라, 레이저의 출력이나 초점 등을 크게하지 않으면 않되고, 그 결과, 홈(13)을 형성할 때에 큰 열이 발생하여, 협폭부(13a)에 열적인 손상이 가해지게 된다. 홈(13)의 협폭부(W3)를 48㎛이 되도록 형성하였을 때의 확대도를 도13에 도시한다. 도13에서 알 수 있듯이, 홈(13)에서 끼워진 협폭부(13a)에 열적인 손상이 가해지고, 열에 의해 변색 등을 일으킨 부분이 협폭부에 발생해 있는 모습을 알 수 있다.
그래서, 본 실시 형태에서는 홈폭(W3)을 45㎛보다 작게 함으로써, 레이저의 출력 등을 작게 할 수 있고, 협폭부(13a)에 열적인 손상이 가해지는 것을 억제하고 있다. 즉, 홈폭(W3)을 소정 폭 이하로 함으로써, 홈(13)을 형성할 때에 발생하는 열량을 억제할 수 있고, 협폭부(13a)에의 열적 손상을 경감시킬 수 있었다.
홈(13)을 형성하는 레이저로는 YAG 레이저, 엑시머 레이저, 탄산가스 레이저 등을 이용할 수 있고, 레이저광을 렌즈 등으로 좁힘으로써, 기대(11)의 중앙부(11a)에 조사한다. 또한, 홈(13)의 깊이 등은 레이저의 파워를 조정하고, 홈(13)의 폭 등은 레이저광을 좁힐 때의 렌즈를 교환함으로써 행할 수 있다. 또한, 도전막(12)의 구성재료 등에 따라 레이저의 흡수율이 다르기 때문에, 레이저의 종류(레이저의 파장)는 도전막(12)의 재료에 따라 적절하게 선택하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에서는 홈 가공에 생산성이 좋은 레이저를 이용했는데, 전자 빔 등의 고 에너지 빔도 이용할 수 있다.
또한, 숫돌, 포토리소그래피 기술 등으로 홈(13)이 형성되는 경우도, 숫돌의 폭을 넓힘으로써, 마찰열 등의 발생이 커져 같은 문제가 발생하므로, 상기 홈(13)의 폭을 규정하는 것이 중요하다.
홈(13)의 홈폭(W3)을 16㎛로 형성한 상태를 도14에 도시한다. 이 경우는 협폭부(13a)에 변색 등은 거의 발생하지 않고, 양산품 특성의 편차도 매우 작았다.
다음에, 도13에 도시하는 바와같이 홈폭(W3)을 48㎛로 형성한 경우와, 도14에 도시하는 바와같이 홈폭(W3)을 16㎛로 형성한 경우의 용단시간의 편차를 각각 도15, 도16에 도시한다. 도15, 도16은 각각 소자의 정격전류를 0.5A로 했을 때의 소자의 저항치와 용단시간의 관계를 나타내는 그래프이다. 도15와 도16에서 알 수 있듯이, 홈폭(W3)이 16㎛인 쪽이 저항치 및 용단시간의 편차가 작다. 또한, 실험 결과, 홈폭(W3)이 6㎛<W3<45㎛이면 편차가 작은 상태에서 소자를 양산할 수 있는 것을 알았다. 이와 같이 홈폭(W3)을 6㎛<W3<45㎛로 함으로써, 소자 저항치의 편차, 소자의 용단시간의 편차가 저감된다.
본 발명의 소자는 협폭부(13a) 단독이라도 충분한 용단특성을 가지는데, 확실하게 용단하는 시간의 편차 등을 작게 하기 위해서는 용단 촉진 조제를 협폭부(13a)의 위나 혹은 협폭부(13a)의 극 근방에 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 용단 촉진 조제는 협폭부(13a)의 부분에만 형성하거나, 기대(11)를 주회하도록도포하면, 포인트적으로 도포하는 것보다 정밀도가 나쁘게 도포되어도 확실하게 협폭부(13a) 상에 용단 촉진 조제를 형성할 수 있다. 또한, 용단 촉진 조제는 협폭부(13a)를 구성하는 홈(13)중에도 형성함으로써 협폭부(13a)의 상면 및 측면도 용단 촉진 조제가 접촉되는 구성으로 되므로, 확실하게 용단 특성을 얻을 수 있다. 또한, 용단 촉진 조제를 형성한 경우의 막 구성은 기대(11), 도전막(12)(협폭부(13a)) 용단 촉진 조제, 보호재(14)와 같은 순서의 구성으로 된다.
용단 촉진 조제로는 예를들면 납 등이 들어간 저융점 유리 등이 이용된다. 다음에, 기대(11)의 표면에 형성되는 포어와 소자의 용단특성의 관계에 대해 설명한다.
소자의 제조에 있어, 기대(11)의 표면에 도전막(12)을 형성하는 경우에, 도전막(12)의 결함 등을 매우 적게 할 필요가 있다. 즉, 실제로 도전막(12)에 결함이 많이 존재하면, 도전막(12)에 형성되는 협폭부(13a)에도 결함부분이 존재하는 일이 있어, 용단 특성 편차의 원인이 된다. 본원 발명자 들은 이 도전막(12)을 양질로 형성하는 하나의 수단은 기대(11)에 형성된 단위 면적당 포어 면적의 제어인 것을 발견했다.
즉, 기대(11)의 표면부 부근을 슬라이스한 표면의 단위 면적당 포어의 면적을 1%∼30%(바람직하게는 8%∼23%)로 함으로써, 도전막(12)을 양호하게 형성할 수 있다. 또한, 비용면이나 양산면 등을 고려하지 않으면, 단위 면적당의 포어가 점유하는 면적이 1%보다 작게 되는 기대(11)를 이용해도 상관없다.
포어의 존재는 기대의 열 전도에도 크게 영향을 주고, 이 범위를 최적화함으로써, 협폭부의 용단 특성을 향상시킬 수 있다.
포어 면적의 측정은 기대(11)의 표면부 근방을 슬라이스하여, 그 표면을 현미경 등으로 관찰하고, 화상처리에 의해 단위 면적당의 포어 면적을 산출했다.
도17 및 도18은 기대(11)의 표면상태를 도시하는 도면이고, 도17 및 도18에서 검게 나타나는 부분은 포어이다.
도17에 도시하는 것은 포어수가 매우 많고 면적이 크며 단위 면적당 표시하는 포어 면적은 약 43%로, 이러한 기대(11)를 이용하면, 도전막(12)이 양호하게 형성되지 않고 용단특성의 편차가 매우 커진다. 또한, 도18에 도시하는 것은 포어수가 적고 면적이 작으며, 단위 면적당의 포어 면적은 약 15%로, 이러한 기대(11)를 이용하면, 도전막(12)이 존재하는 결함 등이 매우 작고, 양호한 용단특성을 얻을 수 있다. 상세한 조사의 결과, 단위 면적당 포어 면적이 30% 이하인 경우에는 소자는 충분한 용단특성을 얻는 것을 발견했다.
포어의 제어는 기대(11)의 성형밀도, 소결온도, 재료(예를들면 알루미나의 함유율) 및 첨가제 등을 적절히 조정함으로써 용이하게 실현할 수 있다. 도18에 도시하는 기대(11)는 예컨대, 알루미나를 55% 포함하고, 첨가물로서 SiO2, Na2O, MgO, CaO, K2O, ZrO2등의 적어도 하나를 포함하는 재료로 구성했다.
또한, 포어가 많이 존재하는 기대(11)에 있어서도, 기대(11)상에 절연성을 가지는 막을 입히고, 그 막상에 도전막(12)을 형성함으로써, 단위 면적당의 포어면적을 감소시키고, 또한 열의 유출을 억제할 수 있으므로, 용단특성을 향상시킬 수 있다.
막을 입히는 방법은 기대(11)상에 열 전도율이 5.0W/(m·K) 이하이고, 0.01㎛∼1.5㎛인 절연막을 증착법이나 스퍼터링법 등을 이용하여 막을 입히고, 그 절연막상에 도전막(12)을 형성한다. 이에 따라 단위 면적당의 포어의 면적을 감소시키고, 또한 열의 확산을 억제할 수 있으므로, 용단특성을 향상시킬 수 있다.
절연막의 구체적인 구성 재료로는 스티어타이트, 코지라이트, 뮬라이트, 폴스테라이트, SiO2중 적어도 하나로 구성하는 것이 바람직하다. 특히 절연막을 SiO2로 구성함으로써, 열 전도율도 매우 작고, 포어를 억제할 수 있다.
이상과 같이 구성된 회로 보호 소자에 대해 이하 그 제조방법에 관해 설명한다.
우선, 알루미나 등의 절연재료를 프레스 성형이나 압출법 등에 의해 성형한 것을 소성하여, 기대(11)를 제작한다. 다음에 그 기대(11) 전체에 도금법이나 스퍼터링법 등에 의해 도전막(12)을 형성한다. 또한, 이 때, 기대(11)에 상술한 것과 같이 포어가 매우 많은 경우에는 상술의 절연막을 증착법 등에 의해 형성한다.
다음에 도전막(12)에 나선형 홈(13, 13b, 13c)을 기대(11)의 측면에 둘레 회전상태로 형성한다. 홈(13, 13b, 13c)은 레이저 가공이나 절삭 가공에 의해 제작된다. 또한, 이 경우에는 반드시 홈(13b, 13c)은 수단 등에 의해 형성하지 않아도 된다. 그러나 협폭부(13a)를 형성하기 위해, 적어도 홈(13)을 형성하지 않으면 안된다. 레이저 가공은 매우 생산성이 좋으므로 홈의 형성에 적합하다.
이와 같이 하여 레이저에 의해, 홈(13)을 형성함으로써, 협폭부(13a)를 제작한다. 또한, 후술하는 바와같이 홈을 넘는 도전부재(110, 111)를 형성하는 경우에는 이 시점에서 도전부재(110, 111)를 도전막(12)사이에 설치한다.
다음에 사용환경이나 용도 등에 따라서는 보호재(14)를 도포하여, 건조시킨다. 용단 촉진 조제를 형성하는 경우에는 보호재(14)를 설치하기 전에 협폭부(13a) 상에 용단 촉진 조제를 형성한다.
이 시점에서도 제품은 완성되지만, 특히 단자부(15, 16)에 니켈층이나 땜납층을 적층하고, 내후성이나 접합성을 향상시키기도 한다. 니켈층이나 땜납층은 도금법 등에 의해 보호재(14)를 형성한 반완성품으로 형성한다.
실시형태 2
본 발명의 제2 실시형태를 도19를 이용하여 설명한다.
도19에서 기체(411)는 기대와 기대상에 형성된 도전막(412)으로 구성되어 있다. 기대는 절연재료 등을 프레스 가공, 압출법 등을 실시하여 구성되어 있고, 도전막(412)은 인쇄법, 도포법, 도금법이나 스퍼터링법 등의 증착법 등에 의해 기대상에 형성된다. 기체(411)에 형성된 홈(413)은 레이저 광선 등을 기체(411)의 도전막(412)에 조사함으로써 형성하거나, 도전막(412)에 숫돌 등을 대고 기계적으로 형성되어 있다. 또한, 홈(413)은 상술과 같이 절삭 등으로 형성하지 않고, 포토리소 기술 등을 이용하여 형성해도 된다. 즉, 홈(413)은 기대의 전체면에 도전막(412)을 형성한 후에, 트리밍에 의해 형성해도 되고, 혹은 도전막을 형성할 때에 미리 도전막(412)을 형성하지 않은 부분을 구비하여 홈(413)으로 해도 된다. 기체(411)의 홈(413)을 형성한 부분에는 보호재(414)가 도포되어 있다. 단자부(415)와 단자부(416) 사이에는 홈(413) 및 보호재(414)가 형성되어 있다. 보호재(414)는 종류 등에 따라서는 형성하지 않아도 된다.
또한, 홈(413) 사이에 형성된 협폭부(413a)는 도전막(412)의 일부이다. 이 협폭부(413a)의 폭 또는 막 두께의 적어도 한쪽 설정에 의해, 용단 전류를 제어하도록 하고 있다. 즉, 동작으로는 예를들면 5A의 전류로 용단하도록 구성하고 싶은 경우에는 미리 5A에서 협폭부(413a)가 용단하도록 도전막(412)의 재료나 막 두께, 협폭부(413a)의 폭, 기대의 재료 등을 실험등으로 산출해 두고, 그 구조로 회로 보호 소자를 제작한다. 그리고, 소정의 전류(예컨대 5A의 전류)가 흐르면, 협폭부(413a)가 용단하여, 과전류에 의한 회로기판이나 전자기기 등의 고장 등을 방지한다.
또한, 본 실시형태의 회로 보호 소자는 회로 보호 소자의 길이(L1), 폭(L2), 높이(L3)의 관계는 실시형태1의 경우와 동일한 것이 바람직하다.
본 실시형태의 특징 부분은 실장면에 측면(411a)이 배치되지 않도록 한 구성을 가지고, 구체적인 구성으로는 단자부(415, 416)형상을 단면 정방형상으로 하지 않고, 단면을 장방형상으로 한 점에 있다.
즉, 도19에서 단자부(415, 416) 면(415a, 415b, 416a, 416b)의 폭(L3)은 측면(415c, 415d, 416c, 416d)의 폭(L2)보다 크게 되어 있다. 면(415a, 415b, 416a, 416b) 및 측면(415c, 415d, 416c, 416d)의 내부 깊이는 L5로 거의 동일한 깊이이다.
도19에 도시하는 구성에 있어서는 폭이 넓은 측면(411c, 411d)(상호 대향 관계)에는 협폭부(413a)는 형성하지 않고, 폭이 좁은 측면(411) 또는 측면(41la)과 대향하는 측면(411e)에 협폭부(413a)를 형성하고 있다.
다음에, 본 발명의 회로 보호 소자를 기판에 실장하는 구성에 대해 설명한다. 중요한 것은 실장면(415a, 416a)(도19에서 하면)을 회로기판과 대향하도록 회로 보호 소자를 회로 기판상에 실장했을 때에, 협폭부(413a)를 포함하는 용단면이 회로기판과 대향하지 않도록 한 것이다. 이렇게 구성함으로써, 용단후도 대개의 경우 회로 보호 소자는 10kΩ 이상의 저항치를 가진다.
L2와 L3의 관계는 0.4<L2÷L3<0.90(더욱 바람직하게는 0.6<L2÷ L3<0.8)이 바람직하다. L2÷ L3이 0.4이하이면 협폭부(413a)의 형성이 곤란해지고, L2÷ L3이 0.9이상이면 단변 부분이 잘못 기판에 실장될 가능성이 있기 때문이다.
또한, 본 실시 형태에서는 단자부(415, 416)의 단면 형상을 대략 장방형으로 했는데, 도20에 도시하는 구성이라도 된다. 즉 도20(a), 도21(a)에 도시하는 바와같이, 실장면(415a, 416a, 415b, 416b)을 평탄부로 하고, 측면(415c, 416c, 415d, 416d)에 한개 혹은 다수의 각부를 형성함으로써, 측면(415c, 416c, 415d, 416d)은 실질적으로 회로 기판상에 실장되지 않는 구성으로 하고 있다.
또한, 도20(b), 도21(b)에 도시하는 바와같이 단자부(415, 416)의 단면형상을 타원형상 혹은 대략 타원형상으로 함으로써, 장축에 따른 실장면(415a, 416a, 415b, 416b)은 매우 안정적으로 회로 기판상에 실장되고, 단축에 따른 측면(415c,416c, 415d, 416d)은 뾰족한 형상으로 되어 있으므로, 회로기판상에는 실장되기 어렵다.
또한, 도20(c), 도21(c)에 도시하는 바와같이 단자부(415, 416)의 단면형상을 대략 이등변 삼각형상으로 하고, 또한 저변이 다른 변보다 짧은 구성으로 함으로써, 기울어진 변을 실장면(415a, 416a, 415b, 416b)으로 하고, 정점 혹은 저변을 측면(415c, 416c, 415d, 416d)으로 함으로써, 실장면(415a, 416a, 415b, 416b)을 용이하게 회로기판과 대향시킬 수 있다.
따라서, 본 실시 형태에서는 단자부(415, 416)의 다수의 측면중, 특정 측면이 회로기판상에 실장되기 쉬운 형상으로 하고, 또한 그 특정 측면에 대해 비평행인 면(바람직하게는 대략 직교하는 면)에 협폭부(413a)를 형성한 구성이다. 이 구성에 의해, 협폭부(413a)가 회로기판측에 배치되는 것을 방지할 수 있고, 용단후의 절연저항을 크게할 수 있다. 즉, 협폭부(413a)가 회로기판측과는 다른 측방에 형성되므로, 실장시의 플럭스로 보호재(414)가 고정되는 일이 없다. 이때문에, 용단시에 용이하게 열 팽창에 의한 보호재(414)가 팽창하여, 협폭부(413a)의 용단을 확실하게 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서 홈(413)이 형성되는 중앙부(411b)를 단자부(415, 416)의 단면형상과 근사한 장방형상으로 하고, 폭이 좁은 측면에 협폭부(413a)를 형성했는데, 중앙부(411b)만을 단면 정방형상으로 해도 된다. 즉, 회로기판과 대향하기 쉬운 혹은 확실하게 대향하는 실장면(415a, 416a, 415b, 416b)과 비평행(직교)인 단면 정방형상의 측면에 협폭부를 형성하면, 상술과 동일한 효과를 얻을 수있다.
또한, 도21(d)에 도시하는 바와같이, 중앙부(411b)를 단면 원형상으로 해도 된다. 이 구성에서는 홈(413)을 정확하게 구성할 수 있으므로, 특성 편차를 억제할 수 있다. 이 경우에는 회로기판과 대향하기 쉬운 혹은 확실하게 대향하는 실장면(415a, 416a, 415b, 416b)과 비평행(직교)인 부분에 협폭부(413a)를 형성함으로써, 상술과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 중앙부(411b)를 전체 원주에 걸쳐 양단부보다 단락시킨 어레이상의 기체(411)를 이용했는데, 단락이 없는 스트레이트 형상으로 해도 된다. 이 경우에는 기체(411)의 형상이 매우 심플해지므로, 생산성이 향상된다. 예컨대, 기체(411)를 구성하는 기대의 형상을 직방체 형상으로 해도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는 단자부의 YZ 단면 형상을 장방형상으로 했는데, 다각형상으로 해도 된다.
실시형태 3
본 발명의 제3 실시형태를 도11을 이용하여 설명한다.
본 실시형태에 있어서는 홈(13b, 13c)을 기대(11)의 전체 둘레에 형성하고 있다. 본 실시형태와 같이, 전체 둘레에 걸쳐 홈(13b, 13c)을 형성하고, 도전막(12)을 협폭부(13a)측과 단자부(15, 16)측으로 분할하면, 협폭부(13a)에서의 열의 확산을 가장 억제할 수 있다.
이 경우는 도11에 도시하는 바와같이, 도전부재(110, 111)를 각 도전부사이에 형성함으로써, 협폭부(13a)와 단자부(15, 16) 사이가 전기적으로 접속된다. 도전부재(110, 111)는 도전 페이스트, 땜납, 혹은 막대형상, 선상태, 시트상의 도전체 등이 이용된다. 이 때, 도전부재(110, 111)는 협폭부(13)로부터 떨어진 위치에 형성하는 것이 바람직하다. 도11에 도시하는 실시 형태에서는 협폭부(13a)가 형성된 면(100)과는 다른 면(102)에 도전부재(110, 111)를 형성했다. 이러한 구성을 취함으로써, 도전부재(110, 111)를 통해 전달되는 열을 더 억제할 수 있다. 특히, 협폭부(13a)가 구비된 면(100)의 반대측인 면(102)에 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 도11에 도시하는 실시형태에서는 도전막(12)을 분할하도록 홈(13b, 13c)을 형성했다. 그러나, 홈(13b, 13c)을 형성함으로써, 도전막(12)의 전기저항이 매우 높아지는 경우라도, 도전부재(110, 111)를 형성함으로써 전기저항의 증가를 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 구성에서 홈(13b, 13c) 속에 이물 등이 진입하여 소정의 특성을 얻을 수 없는 경우가 발생할 가능성이 있다. 이 대책으로서, 홈(13b, 13c) 속에, 도전막(12)보다 전열율이 낮은 재료를 메워넣는 것이 바람직하다. 이 재료는 레지스트나 실리콘 수지 등의 유기재료가 적합하다.
이상과 같이 홈(13b, 13c)을 형성함으로써, 협폭부(13a)에서 발생한 열이 단자부(15, 16)쪽으로 흐르는 것을 억제할 수 있으므로, 소자의 용단시간을 짧게할 수 있다. 또한, 다른 효과로서, 홈(13b, 13c)을 형성함으로써 어쩔 수 없이 상승되는 소자 저항의 변화도 작게 할 수 있다. 즉, 도전막(12)안에서 홈(13b, 13c)이 형성된 장소에 도전부재(110, 111)를 형성함으로써 소자 저항치의 편차를 작게 하는효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서도 홈은 1개만 형성해도 된다.

Claims (28)

  1. 기대와,
    상기 기대의 주위에 형성된 도전막과,
    상기 도전막의 일부에 형성된 협폭부와,
    상기 기대의 양단부에 형성된 단자부를 가지는 회로 보호 소자로서, 상기 기대의 적어도 표면 근방에는 단위 표면적당 1∼30%의 포어를 가지는 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자. 단, 여기에 기술하는 단위 표면적당 포어 비율은 해당면을 연마하여, 단위 면적에 점하는 포어의 면적에서 구하는 것으로 한다.
  2. 제1항에 있어서, 도전막을 적층 구조로 하고, 가장 표면을 동 혹은 동 합금의 막으로 구성한 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기대가 다각주 형상, 타원주 형상, 원주 형상중 하나인 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기대가 사각 기둥이고, 상기 홈이 상기 협폭부가 형성된 면을 포함하는 적어도 하나의 면상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기대는 상기 단부와 중앙부 사이에서 상기 중앙부가 낮은 단차를 가지고, 상기 협폭부는 상기 중앙부에 형성된 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기대의 주위에 주회 형태로 홈을 구성하여 상기 홈의 선단부 부근에 상기 협폭부를 형성한 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
  7. 제1항에 있어서, 상기 홈 폭이 6㎛∼45㎛인 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
  8. 제1항에 있어서, 상기 협폭부의 폭이 10∼40㎛인 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
  9. 제1항에 있어서, 상기 협폭부상에 용단 촉진 조제를 형성한 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
  10. 제1항에 있어서, 적어도 상기 협폭부상에 보호재를 가지는 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
  11. 제1항에 있어서, 상기 홈을 덮는 보호재를 형성한 것을 특징으로 하는 회로보호 소자.
  12. 제1항에 있어서, 상기 회로 보호 소자의 길이를 L1, 폭을 L2, 높이를 L3로 했을 때, L1, L2 및 L3는 하기 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
    L1 = 0.5∼2.2mm
    L2 = 0.2∼1.3mm
    L3 = 0.2∼l.3mm
  13. 제1항에 있어서, 상기 기대 표면 거칠기는 0.15㎛∼0.8㎛인 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
  14. 상기 단자부 단면이 다각형이고, 상기 회로 보호 소자의 실장 기판에의 실장면이 상기 다각형의 가장 짧은 1변을 포함하는 평면 이외의 면인 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
  15. 제14항에 있어서, 상기 협폭부가 상기 실장 기판에 대향하지 않는 부분에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
  16. 제14항에 있어서, 상기 다각형이 장방형이고, 상기 장방형의 장변을 포함하는 면이 상기 실장면인 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
  17. 제16항에 있어서, 상기 장방형의 장변 폭을 L3, 상기 장방형의 단변 폭을 L2로 한 경우에 0.40＜(L2÷L3)＜0.90인 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
  18. 상기 단자부의 단면이 타원형이고, 상기 회로 보호 소자의 실장 기판에의 실장면이 상기 타원형의 장축에 평행한 면인 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
  19. 제18항에 있어서, 상기 협폭부가 상기 실장 기판에 대향하지 않는 부분에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
  20. 제1항에 있어서, 상기 협폭부와 상기 단자부 하나 사이의 상기 도전막에 형성된 홈과 상기 협폭부 및 상기 단자부의 다른 하나 사이의 상기 도전막에 형성된 홈의 적어도 하나는 상기 기대 전체 둘레 주위에 형성되고, 상기 적어도 하나의 홈의 일부가 도전 부재에 의해 도통되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
  21. 제20항에 있어서, 상기 도전 부재는 도전 페이스트, 납땜, 막대형상, 선 형상 또는 시트형상의 도체에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
  22. 제1항에 있어서, 상기 협폭부와 상기 단자부 하나 사이의 상기 도전막에 형성된 홈 및 상기 협폭부 및 상기 단자부의 다른 하나 사이의 상기 도전막에 형성된 홈은 상기 기대 전체 둘레 주위에 형성되고, 상기 두개의 홈의 일부가 도전 부재에 의해 도통되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
  23. 제21항에 있어서, 상기 도전 부재는 도전 페이스트, 납땜, 막대형상, 선상태 또는 시트형상의 도체에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
  24. 일부에 용단 부분을 가지는 회로 보호 소자의 회로기판에의 실장 구조에서, 상기 용단 부분이 상기 회로 기판에 대향하지 않는 상태에서 상기 회로 보호 소자가 상기 회로 기판에 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자의 실장구조.
  25. 제24항에 있어서, 상기 회로 보호 소자는 기대와,
    상기 기대의 주위에 형성된 도전막과,
    상기 도전막의 일부에 형성된 협폭부와,
    상기 기대의 양단부에 형성된 단자부를 가지는 회로 보호 소자인 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자의 실장 구조.
  26. 제25항에 있어서, 상기 용단부는 상기 회로 기판에 대해 대략 직교하는 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자의 실장구조.
  27. 제25항에 있어서, 상기 단자부의 단면 형상을 장방 형상으로 하고, 장변 부분을 실장면으로 하여 단변 부분을 측면으로 한 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자의 실장구조.
  28. 제25항에 있어서, 상기 회로 보호 소자는 상기 협폭부와 상기 단자부 하나 사이의 상기 도전막에 형성된 홈과 상기 협폭부 및 상기 단자부의 다른 하나 사이의 상기 도전막에 형성된 홈의 적어도 하나는 상기 기대 전체 둘레 주위에 형성되고, 상기 적어도 하나의 홈의 일부가 도전 부재에 의해 도통되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자의 실장구조.
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