JPH1050184A - チップヒューズ素子 - Google Patents
チップヒューズ素子Info
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- JPH1050184A JPH1050184A JP20081296A JP20081296A JPH1050184A JP H1050184 A JPH1050184 A JP H1050184A JP 20081296 A JP20081296 A JP 20081296A JP 20081296 A JP20081296 A JP 20081296A JP H1050184 A JPH1050184 A JP H1050184A
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- fusing
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 異常電流に対しては安定的に溶断動作すると
ともに、同時に、突入電流に対して感度を低下させて、
突入電流で溶断することがないチップヒューズ素子を提
供するものである。 【解決手段】端子電極２、２間に、異常電流の入力によ
って発熱する発熱導体膜３と、該発熱導体膜３の融点よ
りも低い融点の金属材料から成り、該発熱導体膜３の発
熱によって溶断する溶断導体４とが接続配置されている
とともに、該溶断導体４が発熱導体膜３上に架設されて
いるチップヒューズ素子である。
ともに、同時に、突入電流に対して感度を低下させて、
突入電流で溶断することがないチップヒューズ素子を提
供するものである。 【解決手段】端子電極２、２間に、異常電流の入力によ
って発熱する発熱導体膜３と、該発熱導体膜３の融点よ
りも低い融点の金属材料から成り、該発熱導体膜３の発
熱によって溶断する溶断導体４とが接続配置されている
とともに、該溶断導体４が発熱導体膜３上に架設されて
いるチップヒューズ素子である。
Description
【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。
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、絶縁基板の主面
にグレーズ層を形成し、同時に、絶縁基板の対向する両
端部に端子電極を形成し、端子電極間の前記グレーズ層
上に、アルミニウムなどの金属材料からなる溶断導体膜
を被着し、さらに、溶断導体膜上に保護ガラス膜を形成
していた。
にグレーズ層を形成し、同時に、絶縁基板の対向する両
端部に端子電極を形成し、端子電極間の前記グレーズ層
上に、アルミニウムなどの金属材料からなる溶断導体膜
を被着し、さらに、溶断導体膜上に保護ガラス膜を形成
していた。
【０００３】チップヒューズ素子は、端子電極間に印加
される異常電流によって、溶断導体膜が発熱する。この
時、グレーズ層は、発熱された熱が過度に絶縁基板側に
逃げないように、熱伝導率が適宜設定されていた。そし
て、この発熱によって、溶断導体膜自体が断線し、ヒュ
ーズとしての作用をする。さらに、溶断部分に発熱によ
って軟化した保護ガラス膜が充填され、溶断後の高い絶
縁性を維持していた。
される異常電流によって、溶断導体膜が発熱する。この
時、グレーズ層は、発熱された熱が過度に絶縁基板側に
逃げないように、熱伝導率が適宜設定されていた。そし
て、この発熱によって、溶断導体膜自体が断線し、ヒュ
ーズとしての作用をする。さらに、溶断部分に発熱によ
って軟化した保護ガラス膜が充填され、溶断後の高い絶
縁性を維持していた。
【０００４】このため、溶断導体膜の発熱量を材料及び
導体パターンから適宜制御するとともに、グレーズ層、
保護ガラス膜の特性を適宜制御する必要があった。
導体パターンから適宜制御するとともに、グレーズ層、
保護ガラス膜の特性を適宜制御する必要があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のチップ
ヒューズ素子においては、端子電極間の導体が、発熱作
用を行い、且つ溶断作用を行うものであり、例えば、異
常電流に対して正常に溶断動作し、且つ所定回路のスイ
ッチングのＯＮ時に発生する突入電流には溶断動作する
ことがない安定したヒューズ素子を、溶断導体膜の金属
材料、導体厚み、導体パターンの制御のみで形成するこ
とは非常に困難であった。
ヒューズ素子においては、端子電極間の導体が、発熱作
用を行い、且つ溶断作用を行うものであり、例えば、異
常電流に対して正常に溶断動作し、且つ所定回路のスイ
ッチングのＯＮ時に発生する突入電流には溶断動作する
ことがない安定したヒューズ素子を、溶断導体膜の金属
材料、導体厚み、導体パターンの制御のみで形成するこ
とは非常に困難であった。
【０００６】本発明は上述の課題に鑑みて案出されたも
のであり、その目的は、異常電流に対しては安定的に溶
断動作するともに、同時に、突入電流に対して感度を低
下させて、突入電流で溶断するすることがないチップヒ
ューズ素子を提供するものである。
のであり、その目的は、異常電流に対しては安定的に溶
断動作するともに、同時に、突入電流に対して感度を低
下させて、突入電流で溶断するする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手段】本発明によれば、２つの
端子電極間に、異常電流の入力によって発熱する発熱導
体膜と、該発熱導体膜の融点よりも低い融点の金属材料
で形成され、前記発熱導体膜の発熱によって溶断する溶
断導体とを直列接続させるとともに、前記溶断導体を前
記発熱導体膜上に架設させたチップヒューズ素子であ
る。
端子電極間に、異常電流の入力によって発熱する発熱導
体膜と、該発熱導体膜の融点よりも低い融点の金属材料
で形成され、前記発熱導体膜の発熱によって溶断する溶
断導体とを直列接続させるとともに、前記溶断導体を前
記発熱導体膜上に架設させた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では、発熱作用が
発生する導体膜（発熱導体膜）と、溶断作用が発生する
導体（溶断導体）とを夫々別々に設けることによって、
異常電流、突入電流に対する発熱特性を簡単に制御で
き、また、この発熱によって溶断する溶断導体の溶断特
性も簡単に制御することができるため、例えば、突入電
流に対しては溶断せず、異常電流に対しては溶断するチ
ップヒューズ素子を構成することが簡単にできる。
発生する導体膜（発熱導体膜）と、溶断作用が発生する
導体（溶断導体）とを夫々別々に設けることによって、
異常電流、突入電流に対する発熱特性を簡単に制御で
き、また、この発熱によって溶断する溶断導体の溶断特
性も簡単に制御することができるため、例えば、突入電
流に対しては溶断せず、異常電流に対しては溶断するチ
ップヒューズ素子を構成することが簡単にできる。
【０００９】一般的に、突入電流は急峻な電流特性であ
り、その電流の流れる時間は瞬時である。例えば、５０
μｓｅｃ程度である。これに比較して、異常電流は、電
流が流れる時間は長い電流となる。
り、その電流の流れる時間は瞬時である。例えば、５０
μｓｅｃ程度である。これに比較して、異常電流は、電
流が流れる時間は長い電流となる。
【００１０】従って、許容できる突入電流（非常に短い
時間の電流）の時間を考慮して、発熱導体膜の抵抗値
（発熱）を、溶断導体を溶断しないように設定すれば、
突入電流に対しては発熱導体で発熱は発生するものの、
溶断導体を溶断する発熱にまで達成させないようにする
ことができる。
時間の電流）の時間を考慮して、発熱導体膜の抵抗値
（発熱）を、溶断導体を溶断しないように設定すれば、
突入電流に対しては発熱導体で発熱は発生するものの、
溶断導体を溶断する発熱にまで達成させないようにする
ことができる。
【００１１】逆に、異常電流（比較的長い時間の電流）
では、発熱導体膜で発熱は発生し、溶断導体を溶断させ
るせることができる。
では、発熱導体膜で発熱は発生し、溶断導体を溶断させ
るせることができる。
【００１２】この時、発熱導体膜の融点を、溶断導体の
融点以上にしておけば、上述の制御が非常に簡単とな
り、突入電流に対する感度を低下させて、異常電流のみ
に動作する安定したチップヒューズ素子が達成できる。
融点以上にしておけば、上述の制御が非常に簡単とな
り、突入電流に対する感度を低下させて、異常電流のみ
に動作する安定したチップヒューズ素子が達成できる。
【００１３】
【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。
子を図面に基づいて説明する。
【００１４】図１は、本発明の保護カバーを省略した状
態の斜視図であり、図２は、断面構造図である。
態の斜視図であり、図２は、断面構造図である。
【００１５】図において、１は絶縁基板、２は端子電
極、３は発熱導体膜、４は溶断導体、５は保護カバーで
ある。
極、３は発熱導体膜、４は溶断導体、５は保護カバーで
ある。
【００１６】絶縁基板１は、アルミナなどのセラミック
基板であり、必要に応じて発熱導体膜３が形成される部
分には、熱伝導率の低いガラスグレーズ層１１が形成さ
れている。また、絶縁基板１の対向する両端部には、端
子電極２が形成されている。
基板であり、必要に応じて発熱導体膜３が形成される部
分には、熱伝導率の低いガラスグレーズ層１１が形成さ
れている。また、絶縁基板１の対向する両端部には、端
子電極２が形成されている。
【００１７】端子電極２は、絶縁基板１にＡｇ系導体か
らなる下地金属導体膜２１が焼きつけ処理されて形成さ
れ、その下地導体膜２１上にＮｉメッキ、半田メッキな
どの表面メッキ層２２が被着されている。そして、一方
の端子電極２には、発熱導体膜３の一端部が接続され、
他方の端子電極２には、溶断導体４の一端部が接続され
ている。
らなる下地金属導体膜２１が焼きつけ処理されて形成さ
れ、その下地導体膜２１上にＮｉメッキ、半田メッキな
どの表面メッキ層２２が被着されている。そして、一方
の端子電極２には、発熱導体膜３の一端部が接続され、
他方の端子電極２には、溶断導体４の一端部が接続され
ている。
【００１８】発熱導体膜３は、溶断導体４の融点よりも
高い融点をもつ材料で構成されるとともに、突入電流の
電流特性（電流値・入力時間）による発熱量を考慮し
て、その金属材料、導体膜のパターンが決定されてい
る。例えば、Ａｇ材料で、フォトリソグラフィー技術
（Ａｇ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、所定形状にパターンに形成される。
高い融点をもつ材料で構成されるとともに、突入電流の
電流特性（電流値・入力時間）による発熱量を考慮し
て、その金属材料、導体膜のパターンが決定されてい
る。例えば、Ａｇ材料で、フォトリソグラフィー技術
（Ａｇ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、所定形状にパターンに形成される。
【００１９】上述したように、発熱導体膜３の一端は一
方の端子電極２に接続され、発熱導体膜３の他端は、溶
断導体４の他端と接続されている。
方の端子電極２に接続され、発熱導体膜３の他端は、溶
断導体４の他端と接続されている。
【００２０】溶断導体４は、少なくとも発熱導体膜３の
融点（Ａｇの場合約９６０°）よりも融点が低い金属材
料によって、例えばアルミニウム（融点、例えば６００
℃）によって構成されてる。しかも、発熱導体膜３の熱
が直接影響しえ、溶断後に完全な絶縁特性が得られるよ
うに、ワイヤボンディングなどで多用されているアルミ
ニウム細線を用いることが好ましい。
融点（Ａｇの場合約９６０°）よりも融点が低い金属材
料によって、例えばアルミニウム（融点、例えば６００
℃）によって構成されてる。しかも、発熱導体膜３の熱
が直接影響しえ、溶断後に完全な絶縁特性が得られるよ
うに、ワイヤボンディングなどで多用されているアルミ
ニウム細線を用いることが好ましい。
【００２１】そして、溶断導体４の一端は、他方の端子
電極２に接続され、その他端は、上述の発熱導体膜３の
他端に接続されている。
電極２に接続され、その他端は、上述の発熱導体膜３の
他端に接続されている。
【００２２】これにより、端子電極２、２間には、発熱
導体膜３と溶断導体４とが直列に接続した導体部分が存
在することになる。しかも、溶断導体４は、ワイヤ形状
であり、発熱導体膜３の上部を架設するように配置され
ていることになる。
導体膜３と溶断導体４とが直列に接続した導体部分が存
在することになる。しかも、溶断導体４は、ワイヤ形状
であり、発熱導体膜３の上部を架設するように配置され
ていることになる。
【００２３】このような発熱導体膜３、溶断導体４は、
保護カバー５によって被覆されている。この保護カバー
５は、溶断導体４の周囲に空間を維持する一面が開口し
た筺体形状であり、保護カバーの材料、構造などは適宜
設定すればよい。
保護カバー５によって被覆されている。この保護カバー
５は、溶断導体４の周囲に空間を維持する一面が開口し
た筺体形状であり、保護カバーの材料、構造などは適宜
設定すればよい。
【００２４】本発明においては、回路の異常電流には、
ヒューズ素子として安定して動作し、回路のスイッチＯ
Ｎ時に発生する突入電流には、動作しないように設定す
る必要がある。尚、突入電流の特性は、異常電流に比較
して非常に短い時間に急峻的に発生する電流である。例
えば、チップヒューズ素子の定格電流決定時間が通常１
秒であるのに対して、突入電流は、５０μｓｅｃ程度で
ある。
ヒューズ素子として安定して動作し、回路のスイッチＯ
Ｎ時に発生する突入電流には、動作しないように設定す
る必要がある。尚、突入電流の特性は、異常電流に比較
して非常に短い時間に急峻的に発生する電流である。例
えば、チップヒューズ素子の定格電流決定時間が通常１
秒であるのに対して、突入電流は、５０μｓｅｃ程度で
ある。
【００２５】この両電流の特性の差を考慮して、発熱導
体膜３の発熱が、突入電流の印加時には少なくとも溶断
導体４の融点に達しないように設定すればよい。具体的
には、ガラスグレーズ層１１の熱伝導率（蓄熱特性）と
発熱導体膜３の抵抗値、パターンとの関係を適宜制御し
て、発熱導体膜３でのジュール熱を所定値に設定すれば
よい。
体膜３の発熱が、突入電流の印加時には少なくとも溶断
導体４の融点に達しないように設定すればよい。具体的
には、ガラスグレーズ層１１の熱伝導率（蓄熱特性）と
発熱導体膜３の抵抗値、パターンとの関係を適宜制御し
て、発熱導体膜３でのジュール熱を所定値に設定すれば
よい。
【００２６】具体的には、ガラスグレーズ層１１に、熱
伝導率０．８３６Ｗ／ｍ・Ｋのホウ珪酸系のガラスグレ
ーズ層１１を２０μｍの厚みで形成するとともに、発熱
導体膜３をＡｇで、厚み１．０μｍで形成し、その導体
の幅を０．３ｍｍ、長さ２．５ｍｍに設定するととも
に、溶断導体４をアルミニウム細線で、その長さ１．５
ｍｍ、細線径３０μｍ、発熱導体膜４上に０．５ｍｍの
最大空間となるように設定すればよい。
伝導率０．８３６Ｗ／ｍ・Ｋのホウ珪酸系のガラスグレ
ーズ層１１を２０μｍの厚みで形成するとともに、発熱
導体膜３をＡｇで、厚み１．０μｍで形成し、その導体
の幅を０．３ｍｍ、長さ２．５ｍｍに設定するととも
に、溶断導体４をアルミニウム細線で、その長さ１．５
ｍｍ、細線径３０μｍ、発熱導体膜４上に０．５ｍｍの
最大空間となるように設定すればよい。
【００２７】これは、一つの組み合わせであるが、チッ
プヒューズ素子の許容できる（溶断することのない）突
入電流の設定、異常電流の定格電流、定格溶断決定時間
によって、ガラスグレーズ層１１の蓄熱特性、発熱導体
膜３の発熱特性、溶断導体４の溶断特性を夫々適宜設計
すればよい。
プヒューズ素子の許容できる（溶断することのない）突
入電流の設定、異常電流の定格電流、定格溶断決定時間
によって、ガラスグレーズ層１１の蓄熱特性、発熱導体
膜３の発熱特性、溶断導体４の溶断特性を夫々適宜設計
すればよい。
【００２８】このようにして、異常電流のみによって溶
断された溶断導体４は、ワイヤ状であるため、一度溶断
した後は、非常に高い絶縁性を維持することができる。
断された溶断導体４は、ワイヤ状であるため、一度溶断
した後は、非常に高い絶縁性を維持することができる。
【００２９】従来のチップヒューズ素子においては、ヒ
ューズエレメトが発熱動作を行うとともに、同時にこの
熱が融点を越えた時に溶断する、即ち、１つの導体で、
発熱及び溶断の両作用を行っていたため、突入電流には
感度が鈍く、異常電流に対しては安定して溶断特性が得
られるように、ヒューズエレメトを設定することが非常
に困難であったのに対して、本発明では、上述したよう
に、発熱作用と溶断作用の導体膜（導体）を夫々別個を
設けたたため、突入電流や異常電流に対する発熱特性、
溶断特性の制御が非常に簡単となり、その結果、非常に
安定した特性を示すチップヒューズ素子を得ることがで
きる。
ューズエレメトが発熱動作を行うとともに、同時にこの
熱が融点を越えた時に溶断する、即ち、１つの導体で、
発熱及び溶断の両作用を行っていたため、突入電流には
感度が鈍く、異常電流に対しては安定して溶断特性が得
られるように、ヒューズエレメトを設定することが非常
に困難であったのに対して、本発明では、上述したよう
に、発熱作用と溶断作用の導体膜（導体）を夫々別個を
設けたたため、突入電流や異常電流に対する発熱特性、
溶断特性の制御が非常に簡単となり、その結果、非常に
安定した特性を示すチップヒューズ素子を得ることがで
きる。
【００３０】図３、図４に従来のチップヒューズ素子と
本発明のチップヒューズ素子との特性の改善の傾向を示
す。
本発明のチップヒューズ素子との特性の改善の傾向を示
す。
【００３１】図３、図４から明らかなように、通電電流
が大きい時には、溶断時間が従来よりも時間を要するこ
とを示し（図３）、比較的溶断時間が短い領域では、ジ
ュールインテグラル（電流の二乗と電流の入力時間の
積）を大きくなることを示し（図４）ている。これは、
比較的溶断時間が短い領域で、感度を鈍くなることを示
し、突入電流に対して許容できることを示している。
が大きい時には、溶断時間が従来よりも時間を要するこ
とを示し（図３）、比較的溶断時間が短い領域では、ジ
ュールインテグラル（電流の二乗と電流の入力時間の
積）を大きくなることを示し（図４）ている。これは、
比較的溶断時間が短い領域で、感度を鈍くなることを示
し、突入電流に対して許容できることを示している。
【００３２】尚、溶断導体４をワイヤボンディング細線
技術を用いて形成するため、このワイヤボンディング接
合性を向上させるため、発熱導体膜３の他端部分に、溶
断導体接続パッド３１を形成し、溶断導体４の安定的な
接続を達成するようにすることが重要である。
技術を用いて形成するため、このワイヤボンディング接
合性を向上させるため、発熱導体膜３の他端部分に、溶
断導体接続パッド３１を形成し、溶断導体４の安定的な
接続を達成するようにすることが重要である。
【００３３】
【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、ヒューズ動作、即ち、発熱動作、発熱
による溶断動作を夫々別々の導体膜または導体で構成し
たため、突入電流に対して感度が低く、異常電流に対し
てヒューズとして安定に動作することができるチップヒ
ューズ素子を簡単に構成することができる。
素子においては、ヒューズ動作、即ち、発熱動作、発熱
による溶断動作を夫々別々の導体膜または導体で構成し
たため、突入電流に対して感度が低く、異常電流に対し
てヒューズとして安定に動作することができるチップヒ
ューズ素子を簡単に構成することができる。
【図１】本発明のチップヒューズ素子の保護カバーを省
略した状態の斜視図である。
略した状態の斜視図である。
【図２】本発明のチップヒューズ素子の断面構造図であ
る。
る。
【図３】本発明のチップヒューズ素子と従来のチップヒ
ューズ素子の通電電流と溶断時間との関係を示す特性図
である。
ューズ素子の通電電流と溶断時間との関係を示す特性図
である。
【図４】本発明のチップヒューズ素子と従来のチップヒ
ューズ素子の溶断時間とジュールインテグラルとの関係
を示す特性図である。
ューズ素子の溶断時間とジュールインテグラルとの関係
を示す特性図である。
【符号の説明】 １・・・・・・・絶縁基板 １１・・・・・・グレーズ層 ２・・・・・・・端子電極 ３・・・・・・・発熱導体膜 ３１・・・・・・接続用パッド ４・・・・・・・溶断導体 ５・・・・・・・保護カバー
Claims (1)
- 【請求項１】２つの端子電極間に、異常電流の入力によ
って発熱する発熱導体膜と、該発熱導体膜の融点よりも
低い融点の金属材料で形成され、前記発熱導体膜の発熱
によって溶断する溶断導体とを直列接続させるととも
に、前記溶断導体を前記発熱導体膜上に架設させたこと
を特徴とするチップヒューズ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20081296A JPH1050184A (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | チップヒューズ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20081296A JPH1050184A (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | チップヒューズ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1050184A true JPH1050184A (ja) | 1998-02-20 |
Family
ID=16430614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20081296A Pending JPH1050184A (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | チップヒューズ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1050184A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011126091A1 (ja) * | 2010-04-08 | 2011-10-13 | ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社 | 保護素子、バッテリ制御装置、及びバッテリパック |
| WO2012118153A1 (ja) * | 2011-03-03 | 2012-09-07 | タイコエレクトロニクスジャパン合同会社 | 保護素子 |
| CN104584176A (zh) * | 2012-08-31 | 2015-04-29 | 泰科电子日本合同会社 | 保护元件 |
| JP2017053236A (ja) * | 2015-09-07 | 2017-03-16 | 株式会社デンソー | 噴射制御装置 |
| KR20170072946A (ko) * | 2014-12-18 | 2017-06-27 | 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤 | 스위치 소자 |
| JP2021077817A (ja) * | 2019-11-13 | 2021-05-20 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| WO2022209696A1 (ja) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | ヒューズ素子 |
| US12362123B2 (en) | 2021-03-30 | 2025-07-15 | Autonetworks Technologies, Ltd. | Fuse element |
-
1996
- 1996-07-30 JP JP20081296A patent/JPH1050184A/ja active Pending
Cited By (13)
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