JPH01117232A - ヒューズ及びその製造方法 - Google Patents

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。

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ってはめっきした
２つの接触面と該接触面に溶接又はボンディングした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ィングすることは特
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ューズの場合格
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Ｋ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
シヒニーズの特性が場合によっては変化し、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ィング
により実現すると、と為−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ィングにも欠点が
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シ、これによりて溶断導体と場合
によっ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。つまシ、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
又はボンディング部分が機械荷重を受けることＫなる。

特にミクロ割れは、初期状態のとき釦は見つけることが
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ィン
グを行うＫ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っても
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
い冒頭述べ九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
接又はボンディ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、全長にわたって被覆した溶断線を接触面に
溶接後又はボンディング後、溶接又はボンディング範囲
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Ｋしたことを特徴としている
。

溶断導体を接触面にボンディ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１０
μｍを超える場合、当該装置を再調整、りまシ改造しな
ければならな一〇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、従ってその厚
さではなく、専ら接続が簡単かどうかとｈ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、従っ
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、ボンディング装置は、
例えば金属被覆の厚さが心線の太さを基準に１０倍から
１１０５倍の間で変動する場合でも、順次作製されるあ
らゆるタイプのヒューズに、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、ボンディ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。

ボンディ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
ペーストを用い九いわゆるリフロー（ｒｅｆｌｏｗ）処
理用又はデイツプろう付は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、特にセラミック基板
に設け、基板の接触面とけ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
ルーホールめっきしである。かかるヒユーズはりフロー
処理に特に適している。

スルーホールめっきしたはんだ付面の代わシにそれぞれ
エツジ金属被覆部が設けてあってもよく、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々ければ
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
ップを後のヒ瓢−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つの相対向し九接触面を設け、個々の
ヒユーズの完成後尾この基板ストリップを個々のヒユー
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っき方式によりエツジ
金属被覆部が形成される。

（１別ヒユーズ又はヒユーズ基板に分割後、孔の領域（
エツジ金属被覆が得られ、これはデイツプろう付けにと
っ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ック材料が特に適
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ャップにとって
優れた下地であることが判明した。これにはりフロー処
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
ておシ、該リプが熱作用を受けて基板に抑圧され、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
キャップを後に起る分離の前に装着することかできる。

また合成樹脂キャップの分離のため、小さなウェブ又は
隣接するキャップ間の接続部に設定破断線を設けられて
いる。

（作　用） 溶接又はボンディ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。しかし本発明によシ設けるように被覆が本
来の溶接又はボンディ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く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くそ
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ッチングオ
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シ、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
れる上述の利点の外、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宅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
）、溶接性又はボンディ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。ボンディ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、これはボンディ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シ除くことができ、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
にめっ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シ、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１〜３−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ーツチ
ング後゛に取シ除くことができる。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。むしろ残っ
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とニ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
っている。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シ付けてあシ、これが蓋２の下で相
対向した接触面４となっている。この接触面間に本発明
により固着した溶断導体５が固定しである。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っき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かやは
シかなり拡大して第３図に図示してあシ、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って、又は後に取り除
くことになるブリッジにより、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りき７
を設ける。次に、溶接又はボンディングによシ溶断導体
５が接触面４上に設けられるが、この場合ボンディング
により接続が実現しである。被覆した溶断導体は接合部
分内で圧搾され易いので、被覆及びめっきから生の材料
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５図Ｉ／ｃ＃′ｉっき９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
っ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をめっきにボンディング後、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、シリコン又はフェスを数滴塗布する。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によって被覆された領
域の外側では被覆９のアルミニウムもめっき７のアルミ
ニウムも取り除かれる。

アンダーカットの部分を第３図にはっきシ認めることが
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
っき７の除去が完全かどうかは重要でない）、例えば１
０％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ＩＫ設け、そ
れまで両接点間に存在していたブリッジを最終的に取り
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とめりき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った心線に穏やかに
移行している。つまシ変形した範囲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。つまシ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シ
ヒューズが故障する虞を懸念する必要はない。ヒ具−ズ
のオンオフによる前述の荷重によシ、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図に示しである。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
んだ何面１３があり、これはスルーホールめっき１４に
より接触面と電気的に接触している。かかるヒューズは
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りフロー処理に
適している。第４図では本体１の横に過剰のけんだ１５
が図示しである。

蓋２又は合成樹脂ケーシングはセラミックからなる本体
に直接装着して熱溶接される。意外なことに、熱可盟性
材料の場合、蓋２とセラミッ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
は接着剤がり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
シ本体１の下面はその下にあるプリント基板１２と接着
するようになっておシ、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
ｓｏｏ’ｃ〜ａｏｏｃ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ップの両面にその全長にわ
たって金属化エツジ１６を設け、次にストリップの全個
別ヒユーズについて溶断線をボンディングによシ設ける
と得られる。次に蓋を例えば熱溶接により装着し、その
後ストリッ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。この場合各個別ヒ凰−ズ間に例えば３個の孔１
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、
通常どおシ［スルーホールめっきコする。この「スルー
ホールめっき」により、側面エツジの３箇所に又は一定
の範囲にわたって、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１７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。これらの線に沿って概ねあらゆる
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ューズを作製し、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５個の孔１７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っき１４（第４図）
と合わせて利用することができる。つまシ本体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
　４ヒューズに利用することができ、後者の場合スルー
ホールめっきは無駄になり、又はプリント基板１２の導
電路との接触に計画どおシ使用されない。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
ルーホールめっき１４０代わシに又はそれを補足してそ
の下にあるはんだ付面１５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ィングによシ固定す
るとの観点に従って選定し、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シ除いたので、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１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、分割前の複数のヒュ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
、？　−−−−−−被覆。 特許出願人　グイックマンークエルケ　ゲーエムベーハ
ー図面の浄ａ（ｌ同容に変更なし） はｇ、Ｉ はｇ、　２ 図面の浄書（内容に変更なし） Ｆ　ｉｇ、　３ はｇ、６ はｇ、　ｌ− はｇ、５ 手続補正書（方側 １　、７１￥件の表示 昭和６３年　特　許　願　第１９１９７１号２、発明の
名称 ヒユーズ及びその製造方法 ３、補正する者 事件との関係　　特許出願人 名称　ヴイックマンーヴエルケ ゲーエムベーハー ４、代　理　人 住所　東京都千代田区神田駿河台１の６（ほか２名） ５、補正命令の日付 昭和６３年ｌＯ月　５日 （全送日：昭和８３年１０月２５日） ６、補正の対象 （１）図面 ７、補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）リード端子として場合によってはめっきした２つの
   接触面と該接触面に溶接又はボンディングした１本の溶
   断線とを有するヒューズにおいて、溶断線（５）の溶接
   又はボンディ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ューズ。 ２）溶接又はボンディング範囲を保護樹脂（８）で覆っ
   たことを特徴とする請求項１記載のヒューズ。 ３）被覆（９）の材料が接触面（４）の母材又はめっき
   （７）と同じであることを特徴とする請求項１又は２記
   載のヒューズ。 ４）接触面（４）を基板、特にセラミック基板に設け、
   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っきしたこ
   とを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のヒュー
   ズ。 ５）接触面（４）を基板、特にセラミック基板に設け、
   特に印刷し、少なくとも領域ごとに側面エッジを金属化
   したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
   ヒューズ。６）基板に直接熱溶接した合成樹脂キャップ
   により溶断線（５）を覆ったことを特徴とする請求項４
   又は５記載のヒューズ。 ７）全長にわたつて被覆した溶断線を接触面に溶接後又
   はボンディング後、溶接又はボンディング範囲に耐食保
   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ューズの製造方法。 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）被覆及びめっ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、エッチング後基板を個々のヒュ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、エッジ金属化のためそ
   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
   をスルーホールめっ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ップで
   あり、接触面と電気伝導接続した長手エッジを、溶断導
   体のボンディ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）合成樹脂キャップにより各溶断導体を覆い、該キ
   ャッ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）合成樹脂キャッ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。