JPH10134695A - チップヒューズ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 端子電極の形成が容易で、封止樹脂等で汚さ
れることがなく、信頼性も高く、生産性の高いチップヒ
ューズ素子及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 表面に形成した２つの電極パッド３ａ、
３ｂ、側面の厚み方向に延びる凹部４１内に導電性部材
を充填して端子電極４ａ、４ｂとを有する絶縁基板２
と、前記２つの電極パッド３ａ、３ｂ間に接続配置され
た可溶導体細線からなるヒューズ素子５と、前記可溶導
体細線からなるヒューズ素子５の周囲に溶断空間６を形
成して、絶縁基板２上に塗布・硬化されて成る樹脂封止
体７とから成るチップヒューズ素子１である。また、絶
縁基板２は大型基板１００からなり、製造の最終工程で
切断・分離されて、大型基板１００の切断面から端子電
極４ａ、４ｂが形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、表面実装型に適し
たチップヒューズ及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】チップヒューズは、各種電子回路の異常
電流に対する保護素子として広汎に使用されている。

【０００３】一般にチップヒューズは、ヒューズ素子が
導体の細線または導体膜から成り、いずれの場合にで
も、溶断させたい異常電流、ヒューズ素子を構成する導
体材料の融点を考慮して、ヒューズ素子の導体部分が所
定抵抗となるように設定されていた。即ち、ヒューズ素
子に異常電流が通電されると、ヒューズ素子がジュール
熱によって発熱し、その熱によって、ヒューズ素子自身
の導体材料を溶断するものである。

【０００４】このようなヒューズにおいて、異常電流に
対して定格時間で溶断され、しかも、溶断した後に高い
絶縁性を維持して、スパークなどの発生を防止すること
が重要である。例えば、ヒューズ素子の構造を所定金属
の導体膜を用いる場合には、導体膜の融点よりも低い融
点のガラス材料で被覆する必要がある。また、ヒューズ
素子に細線を用いた場合、細線の周囲に充分な空間を形
成する必要がある。

【０００５】近時、チップヒューズは、他の電子部品と
ともに、一括的に半田リフロー方法によって、所定プリ
ント配線基板に実装できるように、表面実装に対応した
構造のチップヒューズが求められている。

【０００６】このような表面実装型のチップヒューズの
構造は、ヒューズ素子に導体薄膜を用いる場合には、従
来のチップ抵抗器に近似した構造となり、また、ヒュー
ズ素子に細線を用いた場合、２分割できる２つの基板の
接合表面の中央に凹部を形成しておき、細線を２つの基
板で挟持して接合した後、細線の両端に接続する２つの
基板の端部に端子電極を形成していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】後者のヒューズ素子に
細線を用いた表面実装型のチップヒューズは、溶断後の
絶縁特性の維持から、凹部によって形成される細線周囲
の空間を充分に大きくしなくてはならず、同時に、外観
形状を小型化し、しかも低コスト化することが求められ
ている。

【０００８】しかしながら、従来の２つの基板を用いて
接合する構造では、２つの基板で細線を挟持する際、そ
の位置決めによっては、細線周囲の空間の中心部分に細
線が位置せずに、溶断飛散した導体材料と細線の残存分
との間に充分に間隔が維持できず、スパークなどの絶縁
破壊が発生することがある。

【０００９】また、２つの基板で細線を挟持することに
なるため、小型化が困難となってしまう。

【００１０】さらに、部品点数が多く、また、製造が非
常に煩雑となり、量産性に適さず、その結果、低コスト
が達成できなかった。

【００１１】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、ヒューズ素子の周囲を空間を
確実に形成でき、溶断後の絶縁特性が安定し、小型化が
可能で、量産性に優れた表面実装対応のチップヒューズ
及びその製造方法を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、ヒューズ
素子に可溶導体細線を用いたチップヒューズであり、絶
縁基板の表面に形成した２つの電極パッドと、該電極パ
ッドに接続し、側面の厚み方向に延びる凹部内に形成し
た端子電極とを有する絶縁基板と、前記２つの電極パッ
ド間に架設され、可溶細線導体から成るヒューズ素子
と、前記ヒューズ素子の周囲に空間を設けて、絶縁基板
表面に形成された樹脂封止体とから成るものである。

【００１３】また、第２の発明は、第１の発明のチップ
ヒューズ素子の製造方法であり、複数の絶縁基板領域を
有し、各絶縁基板領域内の表面に２つの電極パッドと、
隣接する絶縁縁基板領域に跨がって形成された貫通孔に
導電性部材を充填して形成され、且つ該電極パッドに接
続しているビアホール導体とを有する大型絶縁基板を用
意する工程と、前記各絶縁基板領域の電極パッド間に、
可溶細線導体から成るヒューズ素子をボンディング接続
によって架設する工程と、前記ヒューズ素子をワックス
で被覆する工程と、前記大型絶縁基板上に、前記ワック
スで被覆されたヒューズ素子を覆うように熱硬化性多孔
質樹脂を塗布する工程と、前記熱硬化多孔質樹脂を加熱
硬化させるとともに、前記ワックスを熱硬化性多孔質樹
脂内に吸収させてヒューズ素子の周囲に空間を形成する
工程と、前記大型絶縁基板及び前記ワックスを吸収し、
硬化した樹脂を切断し、個々のチップヒューズ素子に分
割する工程とから成る。

【００１４】

【作用】第１の発明のチップヒューズは、絶縁基板の側
面に端子電極が形成されているため、表面実装に非常に
適した構造である。

【００１５】また、基板の表面に、この端子電極と接続
する電極パッドが形成されており、電極パッド間には、
可溶導体細線からなるヒューズ素子が直接架設され、し
かも、この周囲に溶断空間が形成されている。従って、
可溶導体細線からヒューズ素子が溶断すると、ヒューズ
素子が溶断空間内に飛び散り、完全な絶縁特性が得られ
ることになる。

【００１６】さらに、樹脂封止体は、絶縁基板上に樹脂
の塗布、硬化で形成されるため、従来のように２つの基
板を接合する必要がないため、小型化が可能で、非常に
生産性が向上することになる。

【００１７】従って、溶断後の絶縁特性が安定し、小型
化が可能で、量産性に優れた表面実装対応のチップヒュ
ーズとなる。

【００１８】第２の発明は、第１の発明（チップヒュー
ズ）を達成するための製造方法であり、特に、複数の絶
縁基板が抽出される大型基板をベースに製造することが
できるため、生産性が非常に優れたものとなる。

【００１９】また、端子電極は、大型基板の状態で形成
されており、最終工程で切断することにより、絶縁基板
の側面に現れることになる。従って、基板の側面に現れ
る端子電極が樹脂などによって汚されることがないた
め、表面実装の信頼性が非常に向上する。

【００２０】また、可溶導体細線であるヒューズ素子
は、基板表面の電極パッドをボンディングによって架設
されるため、安定した構造で、簡単に形成することがで
きる。

【００２１】さらに、ヒューズ素子の周囲の溶断空間
は、ワックスを塗布しておき、樹脂封止体の熱硬化時
に、樹脂封止体に吸収されるため、簡単かつ確実に溶断
空間を形成することができる。

【００２２】さらに、樹脂封止体は、大型基板上に一括
的に塗布し、熱硬化させることができるため、非常に生
産性に優れ、且つ簡単に形成することができる。

【００２３】以上のように、本発明の製造方法では、溶
断後の絶縁特性が安定し、小型化が可能で、低コストの
表面実装対応したチップヒューズの製造方法となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明のチップヒューズ及
びその製造方法を図面に基づいて説明する。

【００２５】図１は、本発明のチップヒューズの縦断面
図である。図２は樹脂封止体を省略した状態の平面図で
ある。

【００２６】図１、図２のチップヒューズ１において、
２は例えばアルミナセラミック基板などの耐熱性の絶縁
基板であり、３ａ、３ｂは基板２の上面の電極パッド、
４ａ、４ｂは端子電極、５は可溶導体細線からなるヒュ
ーズ素子、６は溶断空間、７は樹脂封止体である。尚、
基板２の裏面には、端子電極４ａ、４ｂと接続する下面
端子電極８ａ、８ｂを形成してもよい。

【００２７】絶縁基板２は、基板２の長辺側の両側面に
は基板２の厚み方向を貫く凹部４１が形成され、この凹
部４１内に導電性部材が充填された端子電極４ａ、４ｂ
が形成されている。また、基板１の表面には、端子電極
４ａ、４ｂと接続する２つの電極パッド３ａ、３ｂが形
成されている。

【００２８】２つの電極パッド３ａ、３ｂは、例えば、
基板２の幅方向の両方向に広がるように形成されて、端
子電極４ａ、４ｂに接続している。尚、基板２には４つ
の端子が形成されているが、同一機能を有する端子電極
を同一符号を付している。また、端子数は、少なくとも
２端子あればよく、この場合に、基板２の長手方向の側
面に形成してもよい。

【００２９】電極パッド３ａ、３ｂ、端子電極４ａ、４
ｂは、銀（Ａｇ）等の導電性ペーストを焼きつけて形成
されている。この端子電極４ａ、４ｂの表面は、基板２
の側面と同一面を成している。例えば凹部４１の形状が
大きい場合には、その内壁面にＡｇなどの導体膜を付着
して、さらに半田などの導電部材で充填してもよい。

【００３０】可溶導体細線からなるヒューズ素子５は、
アルミニウム等の細線からなり、その太さは、例えば１
０μｍであり、電流容量に応じて選択されるものであ
り、２つの電極パッド３ａ、３ｂ上に跨がるように架設
されている。具体的には、ワイヤボンディング方法を用
いて架設される。また、細線となるヒューズ素子５を２
つの電極パッド３ａ、３ｂ間に、複数架設しても構わな
い。

【００３１】このような可溶導体細線からなるヒューズ
素子５の周囲には、溶断空間６が形成されて、樹脂封止
体７で被覆されている。溶断空間６は、可溶導体細線か
らなるヒューズ素子５が発熱・溶断した際、この細線が
飛び散る領域を確保するものである。この溶断空間６
は、ヒューズ素子５の周囲にワックスを塗布し、製造工
程中で樹脂封止体７内に吸収させて形成する。

【００３２】樹脂封止体７は、フェノール系樹脂などの
熱硬化性樹脂をベースに、多孔質となるようにアルミナ
セラミックの粉末が添加されている。これによって、樹
脂封止体７は熱硬化性の多孔質の樹脂体となる。

【００３３】樹脂封止体７は、後述の製造方法でも詳細
に説明するが、基板２になるように分割して抽出できる
大型基板上に、一括的に塗布し、熱硬化するため、溶断
空間６を除く基板２の表面に、即ち基板２の表面に現れ
る端子電極４ａ、４ｂの表面側露出部にも一体的に付着
する。

【００３４】以上のような構造のチップヒューズ１は、
可溶導体細線からなるヒューズ素子５を、溶断空間６を
有する樹脂封止体７で被覆しているので、ヒューズ素子
５が発熱溶断し、細線が飛び散った後でも、安定した絶
縁特性が維持できる。しかも、ヒューズ素子５と溶断空
間６との関係において、溶断空間６の略中央にヒューズ
素子５の周囲を有する樹脂封止体７で被覆しているの
で、ヒューズ素子５が発熱溶断（素子５の飛散）した場
合、飛散物が飛び散る領域を確保するものである。

【００３５】また、端子電極４ａ、４ｂが基板２の側面
から良好に露出し、且つ該側面と同一面を成しているた
め、プリント配線基板上にチップヒューズ１を表面実装
する際、安定して実装することができる。

【００３６】しかも、可溶導体細線からなるヒューズ素
子を挟持して、２つの基板を接合した構造ではなく、基
板２上に樹脂の塗布、硬化によって直接形成される樹脂
封止体７を用いているため、組立に要する部品点数が少
なくて済み、また、樹脂封止体７の形状を可溶導体細線
からなるヒューズ素子５及び溶断空間６を含めた形状に
まで近似させることができるため、非常に小型化するこ
とができる。

【００３７】尚、基板２の下面には、プリント配線基板
への表面実装信頼性を向上させるために、端子電極４
ａ、４ｂと接続する下面端子電極８ａ、８ｂを形成して
もよい。また、基板２の側面の凹部４１の形状を、平面
視概略半円形状に限ることはなく、半長円形、矩形状な
どであっても構わない。端子電極４ａ、４ｂで重要なこ
とは、凹部４１内に導電性部材が充填配置されており、
端子電極４ａ、４ｂの表面が基板２の側面と同一面を形
成していることである。

【００３８】次に、本発明のチップヒューズの製造方法
を説明する。

【００３９】本発明のチップヒューズの製造方法は、図
３に示すような大型基板をベースに用いる。

【００４０】図３において１００は大型基板であり、大
型基板１００には、複数の絶縁基板２・・・が抽出され
るように形成されている。尚、図において、点線部分
は、最終的に分割又は切断される部分を示すとともに、
各チップヒューズの領域（素子領域）を区画するもので
ある。

【００４１】大型基板１００は、例えば、各領域の境界
部分に凹部４１となる貫通孔を形成したアルミナなどの
セラミック基板であり、この該貫通孔にＡｇなどの導電
性ペーストを印刷・焼きつけして成るビアホール導体４
０が形成されている。同時に、各領域内に電極パッド３
ａ、３ｂ、必要に応じて下面電極８ａ、８ｂを印刷し、
焼付けして形成される。尚、このような大型基板１００
の部分断面図を図４（ａ）に示す。ここで、ビアホール
導体４０とは、Ａｇなどの導電性部材が基板１００の上
面側に形成した電極パッド３ａ、３ｂと基板１００の下
面側の下面電極８ａ、８ｂとを接続するように、貫通孔
に充填されている状態をいう。尚、また、端子電極４
ａ、４ｂの基板２の側面において比較的広い露出面積と
するために、貫通孔の開口径を大きくすることが有利で
あり、例えば１．０ｍｍ×２．０ｍｍ程度の長円形状な
どとすることがある。この場合、導体部材は、貫通孔の
内壁面にしか形成することができないが、さらに、貫通
孔の空洞部分に半田などの導電性部材を充填する。これ
により、大型基板１００において、貫通孔が完全に閉塞
されたビアホール導体４０となる。

【００４２】尚、大型基板１００の各素子領域に、電極
パッド３ａ、３ｂの形成と同時に、コンデンサや抵抗な
どの他の回路素子を搭載するため電極を形成し、続い
て、厚膜手法によってコンデンサ、抵抗を形成してもよ
い。

【００４３】次に、図４（ｂ）に示すように、大型基板
１００の各領域の電極パッド３ａ、３ｂ間に可溶導体細
線からなるヒューズ素子５を配置・接合する。具体的に
は、可溶導体細線からなるヒューズ素子５の両端を、各
々対応する電極パッド３ａ、３ｂにボンディング接合を
行う。

【００４４】次に、図４（ｃ）に示すように、大型基板
１００の各領域の可溶導体細線からなるヒューズ素子５
上、特に、可溶導体細線からなるヒューズ素子５の少な
くとも溶断部分にワックス６１を供給する。具体的に
は、デスペンサーなどを用いてワックス６１をヒューズ
素子５である可溶導体細線の周囲に付着するように滴下
・供給する。

【００４５】さらに、大型基板１００の外周に樹脂溜ま
り用治具（図示せず）を取付け、大型基板１００の上面
の各領域に一括的に樹脂封止体７となる樹脂７０を充填
する。具体的には、この樹脂７０は、少なくともワック
ス６１が付着されているヒューズ素子５が完全に埋没さ
せる程度にまで充填する。この樹脂７０は、熱硬化性を
有する例えばフエノール系樹脂に、さらに多孔質特性を
もたせるために、アルミナなどの耐熱性無機物フィラー
を添加したものである。

【００４６】次に、図４（ｄ）に示すように、充填した
樹脂７０を熱処理、例えば２００℃で加熱する。これよ
って、樹脂７０は、硬化するとともに、同時に可溶導体
細線からなるヒューズ素子５の周囲に塗布したワックス
６１は溶融し、樹脂７０の多孔質の微細孔に吸収され
る。その結果、樹脂７０が硬化した状態の樹脂７１とな
るとともに、可溶導体細線からなるヒューズ素子５の周
囲に溶断空間６が形成されることになる。

【００４７】最後に、図４（ｅ）に示すように、スライ
スやワイヤカットなどによって、大型基板１００及び硬
化した樹脂を個々の可溶導体細線からなるヒューズ１の
形状に応じて、切断分離を行う。

【００４８】この時、大型基板１００の切断面から、２
分されたビアホール導体４０の一方が現れ、基板２の側
面と同一平面を有する端子電極４ａ、４ｂが形成される
ことになる。切断後、端子電極４ａ、４ｂ、下面電極８
ａ、８ｂに必要に応じてＮｉやＳｎの無電解メッキを一
括的に施してもよい。

【００４９】上述の製造方法においては、まず、大型基
板１００を用いて、チップヒューズ１の構成部材は、２
つの基板で挟持することがなく、しかも、一括的に製造
できるため、非常に生産性に優れたものとなる。

【００５０】また、端子電極４ａ、４ｂは、平板の大型
基板１００においては、貫通孔に導電性部材を完全に充
填した状態であり、端子電極４ａ、４ｂは、最終の切断
工程における切断によって現れることになる。従って、
図４（ｃ）のように、樹脂７０などを大型基板１００の
全体に塗布しても、端子電極４ａ、４ｂの表面に全く付
着することが一切ないため、プリント配線基板上に半田
を用いて表面実装する場合、その実装信頼性が飛躍的に
向上するとともに、特に樹脂封止体７の形成が非常に簡
単に行える。

【００５１】また、ヒューズ素子５を被覆する樹脂封止
体７が、封止樹脂の塗布・硬化、全体の切断によって形
成されるため、従来のように、中央に凹部が形成された
基板を接合封止する必要がなく、しかも、樹脂封止体７
中の溶断空間６や端子電極４ａ、４ｂの形成のため、基
板２に余裕寸法をとる必要がなく、チップヒューズ１の
全体形状を非常に小さくすることができる。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明のチップヒュ
ーズによれば、基板の側面に凹部を設けて、その凹部内
に予め端子電極となる導電性部材を充填したため、端子
電極の個別形成が不要となる。

【００５３】しかも、樹脂封止体が、基板の平面形状と
同一形状であり、製造方法とあいまって、樹脂が基板の
端端子電極に流れることが一切ないため、プリント配線
基板上への表面実装の信頼性が非常に向上する。

【００５４】また、設計上、端子電極形成、溶断空間の
形成、封止構造に対する寸法上の余裕を必要とせず、小
型のチップヒューズとすることができる。

【００５５】また、樹脂封止体を個々に切断する前の大
型基板上に、チップヒューズを構成する部分が複数のチ
ップヒューズ素子領域に共通的に且つ一括的に形成する
ことができるため、生産性の高いチップヒューズ素子の
製造方法となる。

【００５６】また、大型基板に既に導電性部材で貫通孔
を充填した端子電極となるビアホール導体が形成されて
おり、個々のチップヒューズ素子の形状に切断した時
に、初めて端子電極となるため、端子電極の形成が非常
に容易で、製造し易く、且つ実装信頼性が大きく向上す
る製造方法となる。

【００５７】可溶導体細線からなるヒューズ素子の封止
の信頼性が高く、かつプリント配線基板への表面実装時
の信頼性も高く、さらに生産性が非常に高いチップヒュ
ーズ素子及びその製造方法となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のチップヒューズ素子の例を示す縦断面
図である。

【図２】本発明のチップヒューズ素子の樹脂封止体を省
略した状態の平面図である。

【図３】本発明のチップヒューズ素子の製造方法に用い
る大型基板の平面図である。

【図４】（ａ）〜（ｅ）は、本発明のチップヒューズ素
子の製造方法を説明するための部分断面図である。

【符号の説明】

１・・・チップヒューズ ２・・・・・基板 ３ａ、３ｂ・・・電極パッド ４ａ、４ｂ・・・端子電極 ５・・・・・可溶導体細線からなるヒューズ素子 ６・・・・・溶断空間 ７・・・・・樹脂封止体 ８ａ、８ｂ・下面電極 １００・・・大型基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に形成した２つの電極パッドと、該
   電極パッドに接続し、側面の厚み方向に延びる凹部内に
   形成した端子電極とを有する絶縁基板と、 前記２つの電極パッド間に架設され、可溶細線導体から
   成るヒューズ素子と、 前記ヒューズ素子の周囲に空間を設けて、絶縁基板表面
   に形成された樹脂封止体とから成るチップヒューズ。
2. 【請求項２】複数の絶縁基板領域を有し、各絶縁基板領
   域内の表面に２つの電極パッドと、隣接する絶縁縁基板
   領域に跨がって形成された貫通孔に導電性部材を充填し
   て形成され、且つ該電極パッドに接続しているビアホー
   ル導体とを有する大型絶縁基板を用意する工程と、 前記各絶縁基板領域の電極パッド間に、可溶細線導体か
   ら成るヒューズ素子をボンディング接続によって架設す
   る工程と、 前記ヒューズ素子をワックスで被覆する工程と、 前記大型絶縁基板上に、前記ワックスで被覆されたヒュ
   ーズ素子を覆うように熱硬化性多孔質樹脂を塗布する工
   程と、 前記熱硬化多孔質樹脂を加熱硬化させるとともに、前記
   ワックスを熱硬化性多孔質樹脂内に吸収させてヒューズ
   素子の周囲に空間を形成する工程と、 前記大型絶縁基板及び前記ワックスを吸収し、硬化した
   樹脂を切断し、個々のチップヒューズ素子に分割する工
   程とから成るチップヒューズの製造方法。