(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1に記載のヒューズの場合、過電流により溶融した可融金属は、外部に飛散し、周りの電子機器に短絡等の不具合を起こすおそれがある。また、溶融した可融金属は、第1および第2の電極間に留まることもあるため、第1および第2の電極間を再び短絡するおそれがある。さらに、ヒューズが保護層を備える場合、溶融した可融金属が外部に飛散せず、第1および第2の電極間に留まりやすくなるため、第1および第2の電極間を再び短絡する可能性は、高くなる。
【0007】
特許文献2に記載のヒューズの場合でも、過電流により溶融した可融金属は、外部に飛散し、周りの電子機器に短絡等の不具合を起こすおそれがある。また、第1および第2の電極が可融金属を上下から挟む場合、電流経路は確実に切断されるが、第1および第2の電極が可融金属を横方向から挟む場合、溶融した可融金属が第1の電極および第2の電極間に留まり、留まった可融金属が第1および第2の電極間を再び短絡するおそれがある。
【0008】
本発明の目的は、実装態様にかかわらず信頼性の高いヒューズ
およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明に係るヒューズは、以下の構成を特徴とする。ヒューズは、基板と第1の電極と第2の電極と支持部と可融金属部とを備えている。第1の電極は、基板の主面に形成されている。第2の電極は、第1の電極に対向している。支持部は、第1の電極に対する第2の電極の位置を固定している。可融金属部は、第1の電極と第2の電極との間に位置している。
支持部は、基板の主面に垂直な方向から見て、可融金属部を囲む。第1の電極と第2の電極の間にあり、かつ、支持部と可融金属部との間にある全ての部分に、可融金属部が溶融したとき、可融金属部が広がるためのスペース
が形成
される。
第1の電極および第2の電極は、基板の主面に垂直な方向から見て、可融金属部より大きい。
【0010】
この構成では、溶融した可融金属は、周りのスペースに広がり、再凝固する。これにより、溶融した可融金属部は、第1および第2の電極間を再び短絡しない。したがって、実装態様にかかわらず電流経路を確実に切断するヒューズを実現することができる。
【0011】
本発明に係るヒューズでは、以下のように構成してもよい。基板は、第1の基板と第2の基板とを備えている。第1の電極は、第1の基板の主面に形成されている。第2の電極は、第2の基板の主面に形成されている。
【0012】
本発明に係るヒューズでは、第1の基板と第2の基板と支持部とが筐体を形成し、当該筐体内に可融金属部を配置してもよい。この構成では、溶融した可融金属は、筐体内に留まる。したがって、溶融した可融金属部が外部に飛散することを確実に防止することができる。
【0013】
本発明に係るヒューズでは、以下のように構成してもよい。第1の基板と第1の電極と可融金属部の一部と支持部の一部とは、第1の構造体を形成している。第2の基板と第2の電極と可融金属部の他の部分と支持部の他の部分とは、第2の構造体を形成している。そして、第1の構造体と第2の構造体とは、同一である。この構成では、ヒューズを簡素な構造により実現することができる。
【0014】
本発明に係るヒューズでは、以下のように構成してもよい。可融金属部が複数の可融金属を備え、当該複数の可融金属は
、基板の主面に垂直な方向に層状に形成されている。第1および第2の電極に接する可融金属は、他の可融金属より低い融点を有する。
【0015】
本発明に係るヒューズは、可融金属部を加熱する加熱部を備えてもよい。この構成では、ヒータ電極を発熱させることにより、任意のタイミングで可融金属部を溶融させて電流経路を切断することができる。
【0016】
本発明に係るヒューズの製造方法は、以下の構成を特徴とする。
第1の工程において、第1の電極が形成された第1の基板に、第1の低融点可融金属を形成する。
第2の工程において、第2の電極が形成された第2の基板に、第2の低融点可融金属を形成する。
第3の工程において、第1の電極と第2の電極とを対向させて、
第1の電極に対する第2の電極の位置を固定する支持部を設けるとともに、第1の電極と第2の電極との間に高融点可融金属を設ける。
また、第3の工程において、第1の基板の主面に垂直な方向から見て、支持部が高融点可融金属を囲むように、支持部を設ける。第1の電極と第2の電極の間にあり、かつ、支持部と高融点可融金属との間にある全ての部分に、高融点可融金属が溶融したとき、高融点可融金属が広がるためのスペースを形成する。第1の基板の主面に垂直な方向から見て、第1の電極および第2の電極が高融点可融金属より大きくなるように、高融点可融金属を設ける。
【0017】
この構成では、基板上に必要な構造を形成するので、生産性を向上させることができる。
【0018】
本発明に係るヒューズの製造方法は、以下のように構成してもよい。高融点可融金属は、第1および第2の高融点
可融金
属から形成されている。
第3の工程は、以下の工程を備える。第1の低融点
可融金属の表面に、第1の高融点可融金属を固着する。第2の低融点
可融金属の表面に、第2の高融点可融金属を固着する。第1の高融点可融金属と第2の高融点可融金属とを当接させる。
【0019】
この構成では、基板上に形成された構造体を合体させることによりヒューズを製造できるので、さらに生産性を向上させることができる。
【発明の効果】
【0020】
実施態様にかかわらず、電流経路を確実に切断するヒューズを簡素な構成で実現することができる。
【発明を実施するための形態】
【0022】
本発明の第1の実施形態に係るヒューズについて説明する。以下の図では、導電性の部材はハッチング表記を採用している。また、以下の説明では、
図2(A)図面上側を天面側、図面下側を底面側と称する。
【0023】
図1は、第1の実施形態に係るヒューズの外観斜視図である。
図2は、第1の実施形態に係るヒューズの断面図である。
図2(A)は、A−A’矢視断面図である。
図2(B)は、B−B’矢視断面図である。
【0024】
第1の実施形態に係るヒューズ1は、基板10A,10Bと電極14A,14Bと可融金属15A,15B,17と支持部16とビア電極13A,13Bと、外部接続電極12A,12Bとを備えている。可融金属15A,15B,17は、第1の実施形態に係る可融金属部を構成する。
【0025】
基板10Aは、矩形平板状の絶縁性基板である。基板10Aは、例えば、FR−4基板(ガラス布基材エポキシ樹脂基板)、セラミック基板、ガラス基板、その他の樹脂基板等から作られる。基板10Bは、基板10Aと同様の形状および材質を有する。基板10Aと基板10Bは、互いの主面が対向するように、配置されている。
【0026】
電極14Aは、基板10Aの天面に形成されている。電極14Aは、矩形平板状の外形形状を有する。電極14Aの平板面の面積は、基板10A,10Bの平板面の面積より小さい。電極14Bは基板10Bの底面に形成されている。電極14Bは、電極14Aと同様の形状および材質を有する。
【0027】
支持部16は、基板10A,10Bの間に位置し、基板10Aに対する基板10Bの位置を固定している。これにより、電極14A,14Bの平板面は、互いに対向する。支持部16は、略角筒状の外形形状を有し、支持部16の端面は、基板10A,10Bの外周と接している。これにより、支持部16は、基板10A,10Bとともに筐体を形成している。支持部16は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化型樹脂から作られる。
【0028】
可融金属15Aは電極14Aの天面に形成されている。可融金属15Aは、矩形平板状の外形形状を有する。可融金属15Aの平板面の面積は、電極14A,14Bの平板面の面積より小さい。可融金属15Aは、例えば、Sn−3.5Ag−0.5Cu等の半田ペーストである。可融金属15Aは、可融金属17を電極14Aに実装するために使用される。
【0029】
可融金属15Bは、電極14Bの底面に形成されている。可融金属15Bは、可融金属17を電極14Bに実装するために使用される。可融金属15Bは、可融金属15Aと同様の形状および材質を有する。
【0030】
可融金属17は、可融金属15A、15Bを介して、電極14A,14Bとの間に形成されている。つまり、可融金属15A,15B,17は、電極14Aの主面に垂直な方向に層状に形成され、電極14A,14Bの間に位置している。可融金属17は、略直方体状の外形形状を有する。可融金属17の底面は可融金属15Aの天面と、可融金属17の天面は可融金属15Bの底面と、それぞれ同じ形状を有している。可融金属17は、例えば、Sn-10Sb合金等の半田合金から作られる。
【0031】
上記の記載のように、可融金属17の天面および底面の面積ならびに可融金属15A,15Bの平板面の面積は、電極14A,14Bの平板面の面積より小さい。これにより、溶融した可融金属15A,15B,17が広がるためのスペースは、電極14A,14Bの間に形成される。
【0032】
なお、可融金属17は、複数の部分から構成されてもよい。
【0033】
ビア電極13Aは、基板10Aを貫通し、電極14Aと接続されている。ビア電極13Bは、基板10Bを貫通し、電極14Bと接続されている。
【0034】
外部接続電極12Aは、基板10A,10Bと支持部16から構成される筐体の一方の端を覆っている。外部接続電極12Bは、当該筐体の他方の端を覆っている。外部接続電極12Aは、ビア電極13Aを介して、電極14Aと接続されている。外部接続電極12Bは、ビア電極13Bを介して、電極14Bに接続されている。
【0035】
ヒューズ1は、外部接続電極12A、ビア電極13A、電極14A、可融金属15A,17,15B、電極14B、ビア電極13B、外部接続電極12Bの順に接続された電流経路を有している。
【0036】
過電流がヒューズ1に流れると、可融金属15A,15B,17は発熱し、溶融する。溶融した可融金属15A,15B,17は、電極14A,14Bに沿って、周りのスペースに濡れ広がるとともに、表面張力により基板10Aの主面に垂直な方向に分断される。
【0037】
基板10Aを下側に向けてヒューズ1を配置している場合、溶融した可融金属15A,15B,17は、電極14Aの周りのスペースに主に濡れ広がり、再凝固する。基板10Aを略垂直にしてヒューズ1を配置している場合、溶融した可融金属15A,15B,17は、下側のスペースに主に濡れ広がり、再凝固する。
【0038】
これにより、溶融した可融金属15A,15B,17は、電極14A,14B間を再び短絡しない。したがって、ヒューズ1は、実装態様にかかわらず、電流経路を確実に切断することができる。
【0039】
また、可融金属14A,14B,17は、基板10A,10Bと支持部16から形成された筐体内に配置されている。したがって、溶融した可融金属14A,14B,17は、当該筐体内に留まり、外部に飛散しない。
【0040】
また、基板10Aの主面と基板10Bの主面との距離が等しい面によりヒューズ1を分けると、当該面の基板10A側の構造と当該面の基板10B側の構造は、同一である。したがって、ヒューズ1は簡素な構造から実現される。
【0041】
なお、ヒューズ1を構成する各部の形状は、上記に限定されない。例えば、
支持部16が複数の柱を備え、当該柱により基板10Aに対する基板10Bの位置を固定してもよい。また、例えば、基板10Bを設けず、支持部16は電極14Aに対する電極14Bの位置を直接固定してもよい。
【0042】
次に、ヒューズ1の製造方法の一例について説明する。
図3は、ヒューズ1の製造工程を段階的に示すA−A’矢視断面図である。
【0043】
図3(A)に示す工程で、基板10Aの内部に所定のビア電極13Aを形成するとともに、基板10Aの所定の位置に金属箔を熱圧着することで所定の電極パターンを形成する。これにより、基板10Aに電極14Aを形成する。
【0044】
図3(A)に示す工程で、基板10Aの内部に所定のビア電極13Aを形成するとともに、基板10Aの所定の位置に金属箔を熱圧着することで所定の電極パターンを形成する。これにより、基板10Aに電極14Aを形成する。
【0045】
図3(B)に示す工程で、電極14Aにメタルマスク等を用いて半田ペーストを印刷する。半田ペーストとして、例えば、Sn−3.5Ag−0.5Cuを用いてもよい。
【0046】
図3(C)に示す工程で、所定の形状に形成した半田合金を半田ペースト上に配置する。半田合金として、例えば、Sn−10Sbを用いてもよい。そして、半田合金を配置した基板10Aをリフロー炉等により加熱する。この時、加熱温度は、半田ペーストの融点より高く半田合金の融点より低い。これにより、可融金属15A,17Aを基板10Aに形成する。その後、基板10Aを洗浄剤により70℃で10分間洗浄し、半田ペーストに含まれるフラックス等を除去する。
【0047】
図3(D)に示す工程で、ディスペンサーにより熱硬化性樹脂を塗布する。そして、基板10Aを180度で10分間加熱し、熱硬化性樹脂を半硬化させる。これにより、基板10Aに支持部16Aを形成する。
【0048】
なお、支持部16の形成方法は、
図3(D)に示す工程に限定されない。例えば、予め所定の形状に形成した熱硬化性樹脂を基板10Aの平板面に形成してもよい。
【0049】
図3(A)ないし(D)に示す工程を繰り返すことにより、構造体1A,1Bを形成する。
【0050】
なお、構造体1A,1Bを並行して形成してもよい。また、多数の構造体1Aを大判基板に形成し、構造体1A毎に大判基板を切断することにより、構造体1A,1Bを得てもよい。また、構造体1Aと1Bとが異なる構造を有する場合、どちらを先に形成してもよい。
【0051】
図3(E)に示す工程で、支持部16Aの端面と支持部16Bの端面とが合わさるように、構造体1Bを構造体1Aの上に配置する。そして、構造体1A,1Bを180℃で60分間加熱し、
図3(D)で半硬化済みの支持部16A,16Bを本硬化させる。これにより、支持部16A,16Bを一体とし、支持部16を形成する。さらに、構造体1A,1Bをリフロー炉等により加熱して、可融金属17A,17Bの接触面を半田ペースト等により接合する。この時、加熱温度は、半田ペーストの融点より高く半田合金の融点より低い。これにより、可融金属17を形成する。
【0052】
図3(F)に示す工程で、外部接続電極12A,12Bを、金属メッキ等により形成する。
【0053】
以上の工程により、ヒューズ1を製造することができる。
【0054】
次に、本発明の第2の実施形態に係るヒューズについて説明する。第2の実施形態に係るヒューズの外観は、
図1と同様である。
図4は、第2の実施形態に係るヒューズのA−A’矢視断面図である。なお、外部からヒータ電極46への電流経路は、図示されていない。
【0055】
第2の実施形態に係るヒューズ41は、電極44Aと樹脂膜45とヒータ電極46とを備えている。その他の構成は、第1の実施形態の構成と同様である。以下では、第1の実施形態と異なる点を説明する。
【0056】
電極44Aと樹脂膜45とヒータ電極46とは、下から順にヒータ電極46、樹脂膜45、電極44Aの順に積層されている。樹脂膜45は、電極44Aとヒータ電極46との間を絶縁している。ヒータ電極46は、第2の実施形態に係る加熱部であり、電極44Aを加熱する。
【0057】
ヒータ電極46に外部から電流を印加すると、ヒータ電極46は発熱する。発熱したヒータ電極46は、可融金属15A,15B,17を加熱し、溶融させる。したがって、ヒータ電極46に電流を印加することにより、電流経路の切断タイミングを制御することができる。
【0058】
次に、ヒューズ41の製造方法の一例について説明する。
図5は、ヒューズ41の製造工程を段階的に示すA−A’矢視断面図である。なお、外部からヒータ電極46への電流経路は、図示されていない。
【0059】
図5(A)に示す工程で、基板10Aの内部に所定のビア電極を形成するとともに、基板10Aの両面に所定の配線を形成する。これにより、基板10Aにビア電極13A等を形成する。
【0060】
図5(B)に示す工程で、カーボンペースト等の抵抗体ペーストを基板10Aの所定の位置に印刷する。そして、基板10Aをオーブン等により150℃で20分間加熱し、抵抗体ペーストを硬化させる。これにより、ヒータ電極46を形成する。
【0061】
図5(C)に示す工程で、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を抵抗体ペースト表面に印刷により塗布する。そして、基板10Aを180℃で60分加熱し、熱硬化樹脂を硬化させる。これにより、ヒータ電極46の表面に樹脂膜45を形成する。
【0062】
図5(D)に示す工程で、樹脂膜45の表面に金属箔を熱圧着する。これにより、樹脂膜45の表面に電極44Aを形成する。以降の工程は、
図3と同様である。
【0063】
以上の工程により、ヒューズ41を製造することができる。
【0064】
次に、本発明の第3の実施形態に係るヒューズについて説明する。第3の実施形態に係るヒューズ51では、第1の実施形態に係るヒューズ1と同様の構成を有するが、異なる方法により製造される。以下では、ヒューズ51の製造方法の一例について、第1の実施形態と異なる点を説明する。
【0065】
図6は、ヒューズ51の製造方法の一工程を示すA−A’矢視断面図である。
図3(A)ないし(B)に示す工程により構造体5Bを形成する。
図3(A)ないし(D)に示す工程により構造体5Aを形成する。可融金属15Bと可融金属17が当接するように、構造体5Aの上に構造体5Bを配置する。構造体5A,5Bをリフロー炉等により加熱して、可融金属15B,17を接合するとともに、基板10Bと支持部16を接着する。以降の工程は、
図3と同様である。
【0066】
以上の工程により、ヒューズ41を製造することができる。
【0067】
なお、本発明に係るヒューズの構成は、上記に限定されない。また、本発明に係るヒューズの製造方法は、上記に限定されない。