JPH0433230A

JPH0433230A - チップ型ヒューズ

Info

Publication number: JPH0433230A
Application number: JP13696790A
Authority: JP
Inventors: Takeo Rokusha; 六車　武雄; Hiroshi Asanuma; 博浅沼; Kazuhiko Seki; 和彦関
Original assignee: Kamaya Electric Co Ltd; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Kamaya Electric Co Ltd; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1990-05-29
Filing date: 1990-05-29
Publication date: 1992-02-04

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〉本発明は電子機器のプリント回路基板やハイブリッドＩ
Ｃの安全対策部品を表面実装するチップヒユーズに関す
るものである。

〈従来の技術〉近年、電子機器の軽薄短小化に伴い、使用されている回
路基板も高密度表面実装基板が多用されている。中でも
電源回路を内蔵した半導体ペアチップ等で構成されるハ
イブリッドＩＣは小面積の基板に特に高密度に実装され
、樹脂封止されている。これらの機器の安全対策として
、表面実装できるチップ型ヒユーズが使用されている。

従来のチップ型ヒユーズには絶縁性のチップ基板下面に
設けた凹部内に金属薄膜よりなる導電体に形成し、これ
を前記チップ基板の両端面に電気的に接続したものが知
られている（実公昭６１−１１８８１号公報）。

また、ヒユーズ素子の機能としてタイムラグ性能を要求
される場合は、導電体４４ａを矩形波形状としく第４図
（ａ））、また速断性能を要求される場合には、導電体
４４ｂの中央部を両側部に比べて幅狭に形成する（第４
図（ｂ））等が行なわれていた。

〈発明が解決しようとする課題〉しかし、導電体の形状を矩形波形状とした場合、周知の
ように電流は導電体間の最短経路を通る性質があり、導
電体の形状を第４図（ａ）に示す矩形波形状とすれば、
最短経路である角部４５に電流が多く流れ、この角部４
５から溶融を開始し、結果的にどの箇所で、どのような
状態で溶断するかは、諸条件により様々に変化を示すも
のであった。また、導電体の外周部における隣接する角
部４７に電界が集中するため、この角部４７間で異常放
電を起こしたり、さらに近接するその他の実装部品との
間で異常放電を生ずる場合があった。

従って、導電体を矩形波形状としタイムラグ性能を持た
せた場合、電源電圧がＡＣ２５０Ｖのように高くなると
短絡電流によってヒユーズエレメント（金属薄膜導電体
）が部分的に溶融気化して回路が遮断されても、溶断に
よって生じた絶縁ギャップが狭い場合もあり、ギャップ
間に加わる２５０ｖの電圧或いは回路のインダクタンス
によって生じる逆起電力等も重畳して再び放電を開始し
て再アークに発展し、電子回路全体に大きな焼損破壊が
波及する危険がある。特に３２１６タイプ（長さ３．２
閣９幅１．６ｍｍ、厚さ０．５ｍ）のような小型のチッ
プ型ヒユーズになると安全に回路を遮断できるものは得
られていないのが現状である。

また、ヒユーズエレメントの部分にあらかじめシリコン
樹脂膜で絶縁被覆した構造のチップ型ヒユーズについて
も、ＡＣ２５０Ｖ回路で生じる溶断後のアークエネルギ
ーを吸収できる十分な消弧能力はないことが知られてい
る。さらに、シリコン樹脂を単にヒユーズ面に被覆する
程度ではチップ型ヒユーズを製造し自動搭載する迄に幾
多のハンドリングによって加えられる機械的ストレスに
よってヒユーズエレメントとシリコン樹脂膜との密着も
弱められるので十分な効果は期待できないという欠点が
あった。

さらにまた、導電体の中央部に幅が狭い挟小部を形成し
、速断性能を持たせた場合、第４図（ｂ）に示すように
挟小部４６が一部に集中すると、溶断によって生じた絶
縁ギャップも小さく、ＡＣ２５０ｖ（波高値３５５Ｖｐ
）回路では再アークを防止できなかった。また限定され
た挟小部に過電力が集中するため周囲の絶縁材料に対し
ても熱劣化、即ち炭化を促進させこれも再アークの原因
につながっていた。その他インラッシュ電流に対しても
部分加熱による抵抗値変化を起こさせる等の問題点があ
った。

本発明は上記欠点を解決すべくなされたものであり、電
源電圧ＡＣ２５０Ｖ以下の回路において、通常は抵抗値
変化の少ない抵抗器として作用し、回路短絡等の異常時
には、短絡電流を安全に遮断し、高い回路安定性を発揮
するチップ型ヒユーズを提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉本発明は上記目的に鑑みてなされたものであり、その要
旨は、ｌＩ！縁性のチップ基板と、該チップ基板の対向
する両側部に形成した一対の端面電極と、前記チップ基
板上面に形成し、前記一対の端面電極を電気的に接続す
る波形の導電体とを有するチップ型ヒユーズにおいて、
前記波形の導電体における前記端面電極の対向方向に対
してクロスする複数の導電部に、他′℃導電体に比して
幅の狭い挟小部を設けたチップ型ヒユーズにある。

また、前記導電体は、前記挟小部を設けた導電部と、円
弧状に湾曲する湾曲導電部とを交互に配して前記波形を
形成することもできる。

さらにまた、前記導電体を形成する金属薄膜は、銅、銅
−亜鉛合金、銀又はこれらの混合物から形成すると共に
、前記導電体の金属薄膜上に無電解ニッケル・リン膜を
形成し、表面を被覆しても良い。

なお、前記波形とは正弦波、矩形波及び台形波等その他
すべての波形を含むものである。

く作用〉短絡時などに過電流が流れた場合、前記導電体は複数の
挟小部で確実に溶断される。また、この複数の挟小部の
溶断により、前記端面電極間に所望の絶縁ギャップが得
られるように作用する。。

〈実施例〉失１旌よ本発明に係るチップ型ヒユーズを添付図面に基づいてに
説明する。

チップ型ヒユーズ１は、＋！１！縁性のチップ基板２（
長さ３．　２＋＋ｗｎｔ　＠１．６ｍｎ、厚さ０．５ａ
ｍ）と、チップ基板２の対向する両側部に形成した一対
の端面電極３と、前記一対の端面電極３を電気的に接続
する金属薄膜から成る導電体４とで基本構成を成す。

前記導電体４を形成する金属薄膜は、乾式法で知られる
スパッタリング或は真空蒸着等により成膜し、更にその
上に浸式法で知られる無電解めっき或いは電気めっきで
形成された膜を重畳したもので、材料には銅、銅−亜鉛
合金、銀及びこれらの混合物等が使用できる。前記金属
薄膜を従来のフォトエツチングによるパターン形成の方
法でヒユーズエレメントとなる導電体４を形成する。

前記導電体４の形状は、端面電極３の対向方向に対して
直交する複数の導電部４ａよと、隣接する導電部４ａ１
を接続し円弧状に湾曲する湾曲導電部４ｂとを交互に配
し、略矩形波形状の波形を成す。また導電部４ａ□の中
央部には、他の導電部に比べ幅の狭い挟小部４ａ、を形
成している。

また、形成した導電体４の金属薄膜の上には、更に薄い
無電解ニッケル・リン膜５を形成する。

次に端面電極３を公知の方法で形成する。まず、チップ
基板２の対向する側面にめっき下地電極６を形成し、め
っき下地電極６と導電体４との電気的接続部に厚い銅め
っきを施して銅電極７を形成し、最後に銅電極７上に、
表面実装の際ハンダぬれ性の良好なハンダめっきを行い
めっき電極８を形成し端面電極３とする。前記ハンダめ
っきの代りに銅めっきの後、薄いニッケルめっきを施し
、前記導電体４も含めて金の置換めっきを行っても良い
。

以上のように形成したチップ型ヒユーズｌに過電流が流
れた場合、導電体４は各挟小部４ａ２で瞬時に確実に溶
断されて電流を遮断する。また、この溶断に際しては、
導電体４に挟小部４ａ２が複数存在すること及び導電体
４を波形に形成したこと等から一種のタイムラグ性能を
発揮すると共に、再アークを十分防止し得る絶縁ギャッ
プを両端面電極３間に確実に得ることができる。このと
き、導電体４の湾曲導電部４ａ１には前述した第４図（
ａ）に示すような角部４５がないため、電流は湾曲導電
部４ａ１の全幅に亘って略−様に流れるため、この箇所
での部分的な溶融は低減される。

また、チップ型ヒユーズは第２図（ａ）、（ｂ）に示す
ようにチップ基Ｆｉ、２の対向する両側部にサイドスル
ーホール９を設け、端面電極３とすることもできる。

なお、前記チップ型ヒユーズ１を回路基板に実装後、シ
リコン樹脂コート及びエポキシ樹脂封止処理等を施すこ
とにより、導電体４の溶断部で発生する金属蒸気による
アークの連続が防止され、−層信頼性の高い回路遮断性
能を発揮する。

１１叢主以下に示す３種のチップ型ヒユーズを用いて交流電流に
よる溶断試験を行った。

〈試験方法〉試験試料３６となるチップ型ヒユーズＡ、Ｂ。

Ｃを試験回路基板３０にハンダ付け３４を行ない、引出
しり−ド３１を取付けた後、この試験回路基板３０の上
面をシリコン樹脂３５で被覆する。この後、試験ケース
３２内の中央に挿入し、この周囲にエポキシ樹脂３３を
注形する。この状態で引出しリード３１間に試験電圧と
して２００Ｖ、２５０Ｖ、３００Ｖを加え、異常破壊す
るチップ型ヒユーズの個数を調べる。

〈試験対象〉Ａ・・・前記第１図に示した本発明に係るチップ型ヒユ
ーズ。

Ｂ・・・前記Ａにおいて導電部４ａ１に挟小部４ａ２を
形成せず、導電部４ａ、と湾曲導電部４ｂとの幅を全て
一定とし導電体４を形成したチップ型ヒユーズ。

Ｃ・・・導電体４の形状を前述した第４図（ａ）に示す
矩形波形状に形成したチップ型ヒユーズ。

本抵抗値（Ａ、Ｂ、Ｃ）−−−１，１＋０．１Ωく試験
結果〉試験結果を表１に示す。

表１　溶断試験で異常破壊した個数（試験数量２００個
）チップ型ヒユーズＡによる溶断試験後の状況は両端面
電極３の方向に並置して設けた挟小部４ａ２を中心に両
端面電極間に広範囲の絶縁ギャップが形成されており、
シリコン樹脂による消弧作用による相乗効果とともに、
両アーク放電電圧を高めている。一方、挟小部４ａ２の
形成しないチップ型ヒユーズＢや従来品によるチップ型
ヒユーズＣの場合、放電箇所は特定されず、また、導電
体４も角のある形状（Ｃ参照）のため再アーク放電電圧
も低くなり、再アークによる異常破壊を生じ、回路遮断
素子として十分機能していないことが確認された。

以上のようにチップ型ヒユーズＡは、ＡＣ３００ｖ以下
の回路でシリコン樹脂の被覆がなされるハイブリッドＩ
Ｃ回路に使用されるヒユーズとして信頼の高い素子であ
り、安全対策部品としてきわめて有益であり、また角形
チップ抵抗器等の共通仕様で大量に生産可能である。

〈発明の効果〉本発明に係るチップ型ヒユーズは、一対の端面電極を電
気的に接続する波形の導電体の複数箇所、即ち前記端面
電極の対向方向に対してクロスする複数の導電部に、他
の導電体に比して幅の狭い挟小部を設ける構成を採用し
た。従って過電流が流れた場合、前記導電体はこの複数
の挟小部で確実に遮断されるため、前記端面電極間に所
望の絶縁ギャップを得ることができ、高い回路安全性を
発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明に係るチップ型ヒユーズを示す平
面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の■−ＩＪｉ断面図
、第２図（ａ）は他の実施例を示す平面図、第２図（ｂ
）は第２図（ａ）（７）ｎ−ｎ線断面図、第３図（ａ）
は試験状態を示す側面図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）
のｍ−ｍ線断面図、第４図（ａ）、（ｂ）は従来のチッ
プ型ヒユーズを示す平面図である。１・・チップ型ヒユーズ、２・・チップ基板、３・・端
面電極、４・・導電体、４ａｉ・・導電部、４ａ、・・
挟小部、４ｂ・・湾曲導電部。！／図ｔσノ（ｂ）図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】１）絶縁性のチップ基板と、該チップ基板の対向する両
側部に形成した一対の端面電極と、前記チップ基板上面
に形成し、前記一対の端面電極を電気的に接続する波形
の導電体とを有するチップ型ヒューズにおいて、前記波形の導電体における前記端面電極の対向方向に対
してクロスする複数の導電部に、他の導電体に比して幅
の狭い挟小部を設けることを特徴とするチップ型ヒュー
ズ。２）前記導電体は、前記挟小部を設けた導電部と、円弧
状に湾曲する湾曲導電部とを交互に配して前記波形を形
成することを特徴とする請求項１記載のチップ型ヒュー
ズ。３）前記導電体を形成する金属薄膜は、銅、銅−亜鉛合
金、銀又はこれらの混合物から形成すると共に、前記導
電体の金属薄膜上に無電解ニッケル・リン膜を形成し、
表面を被覆することを特徴とする請求項１記載のチップ
型ヒューズ。