JPH08129950A

JPH08129950A - チップヒューズ

Info

Publication number: JPH08129950A
Application number: JP26781594A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Fujimori; 博行藤森
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1994-10-31
Publication date: 1996-05-21

Abstract

(57)【要約】【目的】溶断後のアークが発生することがなく、高い
絶縁特性が得られるチップヒューズを提供する。【構成】セラミック基板１上に、ガラスグレーズ層
２、溶断極細部３ａを有するヒューズ導体膜３、前記ヒ
ューズ導体膜３を被覆するガラス被覆層４を形成し、セ
ラミック基板１の対向する一対の端部に端子電極５ａ、
５ｂを形成して成るチップヒューズにおいて、前記ヒュ
ーズ導体膜３の溶断極細部３ａは、その中央の幅が大き
く両端側が狭くなるように形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面実装に適したチッ
プヒューズに関するものであり、特に、ヒューズ導体膜
が溶断した後の絶縁特性に優れたチップヒューズに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子機器、通信機などに使用
されるヒューズ素子として、表面実装に適した構造のチ
ップヒューズが提案されている。

【０００３】例えば、特開平４−６５０４６号公報に示
されているチップヒューズは、セラミック基板上と、ヒ
ューズ導体膜と、該ヒューズ導体膜の上下に形成される
二層の厚膜ガラスとから構成されている。上述のチップ
ヒューズでは、厚膜ガラス層で熱の放散を妨げ、蓄熱効
果を向上して、ヒューズ導体膜が高速で溶断される構造
となっている。

【０００４】また、平面的な構造として、図３に示すよ
うに、ガラスグレーズ層２が形成されたセラミック基板
１の両端に端子電極５ａ、５ｂを形成し、この端子電極
５ａ、５ｂと接続するように、溶断極細部３０ａを有す
るヒューズ導体膜３０を形成し、さらに、ヒューズ導体
膜３０をガラス被覆層４で覆っていた。ここでヒューズ
導体膜３０は、過電流による発熱により溶断される一様
な幅の溶断極細部３０ａが形成されている。

【０００５】この種のチップヒューズについての重要な
ことは、ヒューズ導体膜が高速に溶断されることは当然
のことであり、さらに、溶断された後に完全な絶縁特性
が維持できることである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ヒューズ導体
膜３０が過電流に伴う発熱によって、溶断極細部３０ａ
の一部が溶断する際に、ヒューズ導体膜３０の金属成分
がガス化、または溶け出して、周囲のガラス２、４など
の反応したり、残留したりして、溶断した後であって
も、わずかな電圧でアークを発生してしまうことがあ
る。

【０００７】一様な幅の溶断極細部３０ａでの過電流に
よる発熱の分布を調べると、ヒューズ導体膜３０の溶断
極細部３０ａの中央に熱が集中し、この中心部分から波
紋のように離れるに従って同心円上に徐々に低下してい
く分布となっている。また、過電流の発熱によって溶断
される溶断極細部３０ａの幅が一様であるため、溶断部
分は、発熱が集中する溶断極細部３０ａの中央部付近に
発生し、しかも発熱が集中するため、溶断溝幅は約５μ
ｍと極めて狭い幅となってしまう。

【０００８】従って、溶断溝幅が狭いことなどにも起因
して、溶け出したヒューズ導体膜３０の金属成分が影響
して、完全にアークを防止することができなかった。

【０００９】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、溶断極細部で溶断される溶断
溝の幅が充分に広くなり、その溶断部分に充分にガラス
を充填させることができ、安定した絶縁特性が得られる
チップヒューズを提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のチップヒューズ
は、セラミック基板上に、ガラスグレーズ層、溶断極細
部を有するヒューズ導体膜、前記ヒューズ導体膜を被覆
するガラス被覆層を形成するとともに、セラミック基板
の対向する一対の端部に前記ヒューズ導体膜が電気的に
接続される端子電極を形成して成るチップヒューズにお
いて、前記ヒューズ導体膜の溶断極細部は、その中央の
幅が広く、両端側が狭くなるように形成されているチッ
プヒューズである。

【００１１】

【作用】以上のように本発明では、ヒューズ導体膜の溶
断極細部は、その中央の幅が広く、両端側が狭くなるよ
うな形状となっている。

【００１２】即ち、溶断極細部の形状が、溶断極細部に
発生する発熱分布の形状に近似している。

【００１３】従って、溶断極細部が溶断され際には、溶
断極細部の中央のみならず、溶断極細部の発熱量が全体
的に均一化して、溶断する部分及びその周囲でも均一に
高い発熱量が発生することになり、溶断された溶断溝の
幅が広くなる。

【００１４】これにより、溶断溝には充分な量のガラス
成分が充填されることになり、高い絶縁特性を得ること
ができ、アークなどの発生を有効に抑えることができ
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明のチップヒューズを図面に基づ
いて詳説する。

【００１６】図１は、本発明のチップヒューズの平面図
であり、図２は図１中のＡ−Ａ線断面を示す図である。

【００１７】本発明のチップヒューズ１０は、セラミッ
ク基板１、ガラスグレーズ層２、ヒューズ導体膜３、ガ
ラス被覆層４、端子電極５ａ、５ｂとから構成されてい
る。

【００１８】セラミック基板１は、基板厚み０．４ｍｍ
のアルミナなどのセラミックからなる。

【００１９】ガラスグレーズ層２は、ＰｂＯ・ＺｎＯ・
Ｂ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂を含むホウ珪酸鉛系などのガラスが
例示でき、セラミック基板１の表面に、２０〜５０μｍ
の厚みで形成されている。尚、ガラスグレーズ層２のの
熱伝導率は、セラミック基板１の熱伝導率に比較して小
さいものが必要である。

【００２０】具体的には、上述のガラスペーストを厚膜
技法を用いて、印刷・乾燥後、約１２００℃で焼きつけ
処理される。

【００２１】ヒューズ導体膜３は、例えば、金、銀など
の導体材料からなり、このような導体材料を含むメタロ
オーガニックペースト（例えば、エヌ・イーケムキャ
ット社製Ｅ−３６１０）を印刷・乾燥後、例えば約８０
０℃、１時間前後で焼成処理して導体膜を形成した後、
さらに耐エッチングレジスト膜をスピンコート法などで
塗布した後、マスクを当てて露光処理した後、不要パタ
ーン部分を除去したのち、エッチング処理を行うことに
より、所定形状に形成される。

【００２２】ヒューズ導体膜３は、膜厚が０．５〜２μ
ｍ程度であり、その形状は、セラミック基板１の長手方
向の両端に形成された端子電極５ａ、５ｂと接続するよ
うに、基板１の長手方向に延びるように形成されるとと
もに、その中央部分は、幅が一様でない溶断極細部３ａ
が形成されている。具体的には、溶断極細部３ａの中央
部分の幅が広く、両端に向かう程その幅が狭くなってい
る。例えば、溶断極細部３ａの中央部分の幅は０．１〜
０．２ｍｍであり、両端側の最も狭くなっている部位の
幅は、０．１ｍｍ以下であり、一辺側は外側に拡がる円
弧状となって、全体として概略楕円形状となっている。

【００２３】ガラス被覆層４は、ヒューズ導体膜３の少
なくとも溶断極細部分３ａを完全に被覆するものであ
り、ＰｂＯ・ＺｎＯ・Ｂ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂を含むホウ珪
酸鉛系などの低融点ガラスが例示できる。具体的には、
上述のガラスペーストを厚膜技法を用いて、印刷・乾燥
後、約６００℃で焼きつけ処理される。その膜厚は、３
０μｍ程度である。

【００２４】また、ガラス被覆層４の表面に、耐メッキ
被覆層を形成しても構わない。この耐メッキ被覆層は、
後述の端子電極５ａ、５ｂの表面の半田食われなどを抑
え、さらに半田の濡れ性を向上させるために、メッキ被
膜を形成する場合、メッキ液によって、ヒューズ導体膜
３、ガラス被覆膜４が変質しないようにするためであ
り、例えば樹脂やシリカを主成分となるオーバガラスが
例示できる。

【００２５】端子電極５ａ、５ｂは、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ
などのＡｇ系導体からなり、セラミック基板１の長手方
向の両端部の表面、端面、裏面の３面に渡り形成されて
いる。さらに、必要に応じて、端子電極５ａ、５ｂの表
面に半田接合の信頼性（半田食われの防止、半田の濡れ
性の向上）のために、Ｎｉメッキ層、半田メッキ層など
が形成される。

【００２６】尚、端子電極５ａ、５ｂの表面側の導体膜
はヒューズ導体膜３と接続する。この表面側の導体膜と
接続するヒューズ導体膜３は、非常に薄いため、例えば
ヒューズ導体膜３を形成した後に、ヒューズ導体膜３に
重畳するように形成される。

【００２７】また、裏面側の導体膜は、表面側の導体膜
を形成する際に同時に形成、即ち、ヒューズ導体膜を形
成した後に形成して、表面側の導体膜と同時に焼きつけ
処理してもよいし、ヒューズ導体膜３の形成前に、裏面
側の導体膜を単独に形成しても構わない。

【００２８】また、端面側の導体膜は、例えばセラミッ
ク基板１を大型基板から分割して抽出する場合、例えば
短冊状に分割処理した後に、導電性ペーストの端面印刷
・焼きつけ処理によって形成される。

【００２９】上述の構成の本発明のチップヒューズにお
いて、ヒューズ導体膜３に過電流が流れることにより、
ヒューズ導体膜３にジュール熱の発熱作用が発生し、ヒ
ューズ導体膜３の融点温度を越えることにより、ヒュー
ズ導体膜３が溶断することになるが、ヒューズ導体膜３
の溶断極細部３ａの形状が、発熱の発生分布に近似する
ような形状、即ち中央部分の幅が広く、両端側が狭くな
っている。このため、溶断極細部３ａの中央部分で集中
するものの、この中央から離れた部分であっても、従来
に比較して充分な発熱作用が発生することになり、溶断
された溶断溝の幅が充分に広くすることができる。

【００３０】本発明者が種々の条件、即ち、基板の熱伝
導率、ガラスグレーズ層の熱伝導率、ガラスグレーズ層
２、ガラス被覆層４の軟化点などを種々組み合わせて実
験を行った結果、従来のように溶断極細部３ａの幅を一
様にした場合では、最大で５μｍの溶断幅であったの
が、本発明のように溶断極細部３ａの形状を上述のよう
にした場合では、１０μｍ以上の溶断溝の幅が確保でき
ることを確認した。

【００３１】従って、この１０μｍ以上の溶断溝には、
ガラス被覆層４を構成するガラス成分が充分に軟化流入
し、高い絶縁性、例えば１０¹⁴Ω以上を確保でき、溶断
後、例えば５００Ｖなどの高い電圧が印加しても、アー
クの発生が一切起こらないチップヒューズが得られる。

【００３２】尚、ガラスグレーズ層２上のヒューズ導体
膜３を作成するにあたり、例えば、金、銀などの導体材
料から成り、このような導体材料を含むメタルオーガニ
ックペーストにより導体膜を略全面形成した後、エッチ
ング処理しているが、これはメタルオーガニックペース
トで所定形状となるように印刷形成すると、印刷塗布膜
のエッヂ部分の膜厚が急峻的に減少してしまうことを防
止するものであり、所定形状を含む略全面に印刷塗布膜
を形成して膜厚を安定化させて、さらに、エッチング処
理によって、形状の精度を高くしているものである。

【００３３】従って、メタルオーガニックペーストの印
刷のみで、膜厚が均一化し、印刷形状が高精度とするこ
とができれば、エッチング処理を省略することができ
る。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明のチップヒューズ
によれば、ヒューズ導体膜の溶断極細部の形状が、中央
部分の幅が広く、両端側の幅が狭くなるように形成され
ているだ、過電流が流れて熱が発生したとしても、例え
ば、溶断極細部の両端部分でも充分な発熱量が得られる
ことになり、溶断される部分及びその周囲においても充
分な発熱量が発生していることになり、溶断された溶断
溝の幅を充分に広くすることができる。

【００３５】このため、その溶断溝内にガラス成分など
も充分に入り込み、高い絶縁特性が維持でき、アークな
どが発生することのないチップヒューズとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のチップヒューズの平面図である。

【図２】図１中Ａ−Ａ線断面を示す図である。

【図３】従来のチップヒューズの平面図である。

【符号の説明】

１０・・チップヒューズ１・・・セラミック基板２・・・ガラスグレーズ層３・・・ヒューズ導体膜３ａ・・・溶断極細部４・・・ガラス被覆層５ａ、５ｂ・・・・端子電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック基板上に、ガラスグレーズ
層、溶断極細部を有するヒューズ導体膜、前記ヒューズ
導体膜を被覆するガラス被覆層を順次形成するととも
に、前記セラミック基板の対向する一対の端部に前記ヒ
ューズ導体膜が電気的に接続される端子電極を形成して
成るチップヒューズにおいて、前記ヒューズ導体膜の溶断極細部は、その中央の幅が両
端の幅に比較して広く形成されていることを特徴とする
チップヒューズ。