特許 7013517 金属ワイヤ型ヒューズエレメントを備えたチップ型ヒューズ、及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-21

(45)【発行日】2022-01-31

(54)【発明の名称】金属ワイヤ型ヒューズエレメントを備えたチップ型ヒューズ、及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01H 85/05 20060101AFI20220124BHJP

   H01H 85/12 20060101ALI20220124BHJP

   H01H 85/143 20060101ALI20220124BHJP

【ＦＩ】

H01H85/05

H01H85/12

H01H85/143

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020063734

(22)【出願日】2020-03-31

(65)【公開番号】P2021128926

(43)【公開日】2021-09-02

【審査請求日】2020-03-31

(31)【優先権主張番号】109104597

(32)【優先日】2020-02-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】510101697

【氏名又は名称】功得電子工業股▲分▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｃｏｎｑｕｅｒ Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．２６，Ｗｕｃｙｕａｎ ５ｔｈ ＲＤ．，Ｗｕｇｕ Ｄｉｓｔ．，Ｎｅｗ Ｔａｉｐｅｉ Ｃｉｔｙ，Ｔａｉｗａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】特許業務法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】邱 鴻智

(72)【発明者】

【氏名】邱 柏碩

【審査官】太田 義典

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－２２２３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１７２５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１７５９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】再公表特許第２０１４／０４９８０９（ＪＰ，Ａ１）

【文献】特開昭６２－１７２６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２８２７１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１７６７０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ８５／００－８５／６２

Ｈ０１Ｈ ３７／７６

Ｈ０１Ｈ ６９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

二つのボンディングパッドが間隔をおいて設けられた第１側面を有する基材と、
前記基材の第１側面に設けられている少なくとも一つのヒューズエレメントであって、両端部がボンディングパッドにそれぞれ電気的に接続され、且つ径方向断面が略円形であるヒューズエレメントと、
前記ヒューズエレメント及び前記ボンディングパッドを覆うように前記基材の第１側面に覆設されている保護層と、
前記ヒューズエレメントと接触して電気的に接続するように前記基材の両端部にそれぞれ設けられている二つの端部電極と、を備え、
前記基材には、前記ヒューズエレメントの位置に対応し且つ前記ヒューズエレメントと当該基材との間に介在するように配置された断熱手段が設けられ、
前記断熱手段は、前記ヒューズエレメントの外周面全体を前記保護層及び前記ボンディングパッドと共に被覆する断熱材を有するチップ型ヒューズ。

【請求項2】

前記ヒューズエレメントは複数備えられており、これらヒューズエレメントは、前記ボンディングパッドを介して互いに並列に接続されている、請求項１に記載のチップ型ヒューズ。

【請求項3】

前記断熱手段は、前記基材の第１側面から凹んで形成した凹溝を更に有する、請求項１又は２に記載のチップ型ヒューズ。

【請求項4】

各前記端部電極は、前記ヒューズエレメントの端部と電気的に接続するように前記基材の端部に設けられている銀層と、前記銀層に設けられている導電材層とを有している、請求項１から３のいずれか一項に記載のチップ型ヒューズ。

【請求項5】

前記基材の両端部に導電孔が形成されていると共に、前記導電孔の孔壁に、前記ヒューズエレメントの端部と電気的に接続する導電材料が設けられており、
各前記端部電極は、前記導電孔の孔壁における導電材料上形成された導電材層を有している、請求項１から４のいずれか一項に記載のチップ型ヒューズ。

【請求項6】

マトリックス状に配列された複数の基材が予め標示されている基材シートを提供するステップと、
各基材の第１側面における対向する両端部にボンディングパッドがそれぞれ形成されるように、前記基材シートに複数のボンディングパッドを形成するステップと、
一行の基材のうちのすべてを跨ぎ且つ当該行の各基材上の前記ボンディングパッドと電気的に接続するように、各行の基材に対し、径方向断面が略円形であるヒューズエレメントワイヤを少なくとも１つ設けるステップと、
各基材の第１側面及び前記ヒューズエレメントワイヤを覆うように、前記基材シートに保護層を設けるステップと、
前記基材シート及び前記ヒューズエレメントワイヤを切断し、それぞれにヒューズエレメントが設けられた複数の基材に分割するステップと、
各基材の両端部それぞれに、基材上のヒューズエレメントと接触して電気的に接続する端部電極を設けるステップと、を含み、
前記基材シートに保護層を設ける前記ステップにおいて、前記保護層は前記ヒューズエレメントワイヤを長手方向の全長にわたって接触して被覆するチップ型ヒューズの製造方法。

【請求項7】

端部電極を設ける前記ステップは、
基材の両端部に、基材上のヒューズエレメントと電気的に接続する銀層を銀浸漬によって形成するステップと、
前記銀層に導電材層を形成して前記端部電極を構成するステップと、を含む、請求項６に記載のチップ型ヒューズの製造方法。

【請求項8】

基材シートを提供する前記ステップにおいて、各基材間の接続部に導電孔が予め形成されていると共に、各導電孔の孔壁に導電材料が設けられている基材シートを提供し、
端部電極を設ける前記ステップにおいて、前記導電孔の孔壁に導電材層を形成して端部電極を構成する、請求項７に記載のチップ型ヒューズの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はヒューズに関し、特にチップ型ヒューズに関する。

【背景技術】

【0002】

チップ型ヒューズは、体積及び重量が小さくてサージ電流耐性が良好であるという特性を有しているため、各種の電子デバイスに広く使用されている。従来のチップ型ヒューズは、ヒューズエレメントが設けられたセラミック基材を備えたものであり、ヒューズエレメントをセラミック基材に設ける方法としては、セラミック基材にヒューズエレメントを印刷して厚膜ヒューズエレメントを形成する印刷法と、セラミック基材にヒューズエレメントをスパッタ成膜して薄膜ヒューズエレメントを形成するスパッタ法との二つ方法が一般的に採用されている。

【0003】

しかしながら、印刷やスパッタによって成形されたヒューズエレメントは、中心部から周縁部上の各側までの距離が異なる径方向断面を有するものである。このようなヒューズエレメントでは、溶断時に熱が周縁部上の各側まで伝導するのにかかる時間が異なるため、溶断が不均一となることがあり、瞬間的に溶断する効果はあまり望ましいものではなかった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、不均一な溶断を防止するヒューズエレメントを備えたチップ型ヒューズを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するために、本発明に係るチップ型ヒューズは、
二つのボンディングパッドが間隔をおいて設けられた第１側面を有する基材と、
前記基材の第１側面に設けられている少なくとも一つのヒューズエレメントであって、両端部がボンディングパッドにそれぞれ電気的に接続され、且つ径方向断面が略円形であるヒューズエレメントと、
前記ヒューズエレメント及び前記ボンディングパッドを覆うように前記基材の第１側面に覆設されている保護層と、
前記ヒューズエレメントと電気的に接続するように前記基材の両端部にそれぞれ設けられている二つの端部電極と、を備えることを特徴とする。

【0006】

また、上記目的を達成するために、本発明に係るチップ型ヒューズの製造方法は、
マトリックス状に配列された複数の基材が予め標示されている基材シートを提供するステップと、
各基材の第１側面における対向する両端部にボンディングパッドがそれぞれ形成されるように、前記基材シートに複数のボンディングパッドを形成するステップと、
径方向断面が略円形である複数のヒューズエレメントワイヤを、各ヒューズエレメントワイヤが対応のボンディングパッドに跨設されて当該ボンディングパッドと電気的に接続し且つ各基材が少なくとも一つのヒューズエレメントワイヤに対応するように、前記基材シートに設けるステップと、
各基材の第１側面及び前記ヒューズエレメントを覆うように、前記基材シートに保護層を設けるステップと、
前記基材シートを切断し、それぞれにヒューズエレメントが設けられた複数の基材に分割するステップと、
各基材の両端部それぞれに、基材上のヒューズエレメントと電気的に接続する端部電極を設けるステップとを含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ヒューズエレメントの断面が略円形であるため、ヒューズエレメントの中心部から周縁部上の各部位までの距離が略同一になる。その結果、熱がヒューズエレメントの周縁部上の各部位まで伝導されるのに要する時間が略同一になり、ヒューズエレメントに熱が均一にかかるため、均一に溶断する効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明に係るチップ型ヒューズの外観斜視図である。

【図2A】本発明に係るチップ型ヒューズの第１実施形態の正面視断面図である。

【図2B】図２Ａにおける鎖線エリアの拡大図である。

【図3】本発明に係るチップ型ヒューズの側面視断面図である。

【図4A】本発明に係るチップ型ヒューズの第２実施形態の正面視断面図である。

【図4B】本発明に係るチップ型ヒューズの第３実施形態の正面視断面図である。

【図5A】本発明に係るチップ型ヒューズの製造方法の第１実施形態を示すフローチャートである。

【図5B】本発明に係るチップ型ヒューズの製造方法の第２実施形態を示すフローチャートである。

【図5C】本発明に係るチップ型ヒューズの製造方法の第３実施形態を示すフローチャートである。

【図6】本発明に係るチップ型ヒューズの製造方法の一部ステップによる半製品を示す模式図である。

【図7A】本発明に係るチップ型ヒューズの製造方法の一部ステップによる半製品を示す模式図である。

【図7B】本発明に係るチップ型ヒューズの製造方法の一部ステップによる半製品を示す模式図である。

【図7C】本発明に係るチップ型ヒューズの製造方法の一部ステップによる半製品を示す模式図である。

【図8A】本発明に係るチップ型ヒューズの製造方法の一部ステップによる半製品を示す模式図である。

【図8B】本発明に係るチップ型ヒューズの製造方法の一部ステップによる半製品を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、発明の目的を達成するために採用された技術的手段を、図面及び本発明の実施形態を用いて説明する。ここでは、要素間の関係に基づいて本発明に係る構造又は方法を説明するため、図面は簡略化されており、図中の要素は実際の数量、実際の形状、実際のサイズ、実際の縮尺で示されていない。説明の便宜上、図中の要素のサイズが増減されることがあり、実際の状況では構成がより複雑になることがあることに留意されたい。

【0010】

図１及び図２Ａに示すように、本発明に係るチップ型ヒューズは、基材１０と、少なくとも一つのヒューズエレメント２０と、保護層３０と、二つの端部電極４０とを備えている。

【0011】

基材１０は、セラミック、ガラス又はＰＣＢなどの高温耐性を有する絶縁材料からなるが、これに限られない。基材１０の第１側面１１に、二つのボンディングパッド１２が間隔をおいて設けられている。

【0012】

ヒューズエレメント２０は、ワイヤ型のものであり、両端部が二つのボンディングパッド１２にそれぞれはんだ付けされるように、基材１０の第１側面１１に設けられている。図３に示すように、ヒューズエレメント２０の径方向断面の形状は円形又は略円形である。ヒューズエレメント２０は銅、銀、錫又はこれらの合金からなるが、これに限られない。ある実施形態において、ヒューズエレメント２０は複数本備えられており、これらヒューズエレメント２０は、間隔をおいて配置され且つボンディングパッド１２を介して互いに並列に接続されている。

【0013】

保護層３０は、ヒューズエレメント２０及びボンディングパッド１２を覆うように基材１０の第１側面１１に覆設されている。保護層３０はシリカゲルなどの高温耐性を有する絶縁材料からなるが、これに限られない。

【0014】

図１、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、二つの端部電極４０は、基材１０の両端部にそれぞれ設けられており、各端部電極４０は、ヒューズエレメント２０と電気的に接続している。端部電極４０は、例えば銀層４１と導電材層４２（ニッケル又は錫など）との組み合わせである導電材からなるが、これに限られない。

【0015】

ヒューズエレメント２０を、断面形状が略円形であるワイヤ型のものに構成したことで、ヒューズエレメント２０の断面の中心部から周縁部上の各部位までの距離が略同一になり、これにより、熱が周縁部上の各部位まで伝導されるのにかかる時間の差が小さくなる。定格電流を上回る異常な電流の発生によってヒューズエレメント２０が過熱になって溶断する際、熱が中心部から周縁部まで伝導するのにかかる時間が略同一であることから、ヒューズエレメント２０は均一に溶断することになり、その結果、即時に回路を遮断することができる。

【0016】

基材１０には、断熱手段が更に設けられている。断熱手段は、ヒューズエレメント２０の位置に対応し且つヒューズエレメント２０と基材１０との間に介在するように配置されている。断熱手段は、ヒューズエレメント２０に発生した熱がヒューズエレメント２０から放散されることを抑制するためのものである。断熱手段によれば、ヒューズエレメント２０と基材１０との接触による急速な放熱によってヒューズエレメント２０が回路の過熱現象に効果的に反応できなくなることを回避できる。ある実施形態（例えば図２Ａ参照）において、断熱手段は断熱層１３によって構成される。また、ある実施形態（例えば図４Ａ参照）において、断熱手段は、基材１０Ａの第１側面１１Ａから凹んで形成した凹溝１４Ａによって構成される。断熱層１３又は凹溝１４Ａによれば、ヒューズエレメント２０と基材１０の接触を防ぐことができ、或いはヒューズエレメント２０と基材１０の接触面積を低減させることができる。断熱手段を凹溝１４Ａによって構成した場合、熱伝導の媒体となる凹溝１４Ａ内の空気は、大抵の固体物質（例えば基材そのもの又は断熱層）よりも熱伝導率が低いため、より好ましい断熱効果が得られる。それに加えて、ヒューズエレメント２０と基材１０Ａの間に介在する凹溝１４Ａは、溶断する際に変形するヒューズエレメント２０を受け入れるための空間としても利用することができる。他の実施形態（例えば図４Ｂ参照）において、断熱効果を向上させるように、断熱手段は、凹溝１４Ｂ、及び凹溝１４Ｂとヒューズエレメント２０との間に介在する断熱層１３Ｂ、によって構成される。

【0017】

図５Ａに示すように、本発明に係るチップ型ヒューズの製造方法には、以下で説明するステップＳ１０～Ｓ６０が含まれている。ステップＳ１０において、マトリックス状に配列される複数の基材１０が予め標示された基材シート１００（例えば図６参照）を提供する。ステップＳ２０において、基材シート１００における、各基材１０の第１側面の両端部に対応する部位のそれぞれにボンディングパッド１２を設ける。ステップＳ３０において、基材シート１００に複数本のヒューズエレメントワイヤ２００を設け、各ヒューズエレメントワイヤ２００は、対応のボンディングパッド１２に跨設されている。ある実施形態において、ヒューズエレメントワイヤ２００ははんだ付けによって対応のボンディングパッド１２に固定され、各基材１０は、少なくとも一本のヒューズエレメントワイヤ２００に対応し、各ヒューズエレメントワイヤ２００は、互いに接触しない。ある実施形態において、各ヒューズエレメントワイヤ２００は、互いに対して平行に配置されている。ステップＳ４０において、各基材１０の第１側面及びヒューズエレメントワイヤ２００を覆うように、基材シート１００に保護層３０を設ける。ステップＳ５０において、基材シート１００を切断し、それぞれにヒューズエレメント２０が設けられた複数の基材１０に分割する（例えば図７参照）。ステップＳ６０において、基材１０の両端面それぞれに、ヒューズエレメント２０の端部と電気的に接続する端部電極４０を設け（例えば図２Ａ参照）、これにより本発明に係るチップ型ヒューズが完成される。

【0018】

本実施形態において、基材シート１００ははんだ不濡れ（ｎｏｎ－ｗｅｔｔｉｎｇ）であるため、ヒューズエレメント２０は、基材シート１００にではなく、対応するボンディングパッド１２にはんだ付けによって固定されている。ヒューズエレメント２０の両端部における接点の位置をボンディングパッド１２の領域内に固定することで、ヒューズエレメント２０の両端部における接点間の距離が一定となる。チップ型ヒューズの抵抗値はヒューズエレメント２０の両端における接点間の距離によって決まるところ、接点間の距離を一定にすることで、チップ型ヒューズ間の抵抗値のばらつきを低減することができ、はんだ付けされた接点の位置ずれによる誤差が少なくて済むので、製品としてのヒューズの電気的性質が一致し、品質が向上する。

【0019】

本実施形態において、一つの基材１０に対して二つのヒューズエレメント２０が設けられている（例えば図７Ａ参照）が、これに限られない。図７Ｂに示すように、一つの基材１０に対して単一のヒューズエレメント２０を設けてもよい。また、図７Ｃに示すように、一つの基材１０に対して３本以上のヒューズエレメント２０を設けてもよい。

【0020】

他の実施形態において、本発明に係る製造方法は、図５Ｂに示すように、ステップＳ２０とステップＳ３０の間に行われるステップＳ２１を更に含み、ステップＳ２１において、基材シート１００に断熱手段を設ける。

【0021】

また、本発明に係る製造方法において、端部電極４０を設けるステップＳ６０において実行される処理は、基材１０の形状及び前処理によって決まる。ある実施形態において、図７Ａに示すように基材１０の両端部が平面となっている場合では、図５Ｃ及び図２Ａ、Ｂに示すように、ステップＳ５０の後に実行されるステップＳ６０は、基材１０の両端部に、ヒューズエレメント２０の端部と電気的に接続する銀層４１を銀浸漬（ｓｉｌｖｅｒ ｄｉｐｐｉｎｇ）によって形成するステップＳ６１と、銀層４１に（例えば電気めっきだがこれに限られない方法によって）導電材層４２を形成して端部電極４０を構成するステップＳ６２とを含む。他の実施形態において、図８Ａ、８Ｂに示すように、基材シート１００Ｃにおける基材１０Ｃ間の接続部に導電孔１０１Ｃが予め形成されており、且つ導電孔１０１Ｃの孔壁には、ヒューズエレメントの端部と電気的に接続する導電材料（例えば銀）が予め印刷されている場合では、図５Ａに示すように、ステップＳ５０の後に実行されるステップＳ６０において、基材１０Ｃの両端部における導電孔１０１Ｃに（例えば電気めっきだがこれに限られない方法によって）導電材層を形成して端部電極を構成する。このように、基材シート１００Ｃに導電孔１０１Ｃが予め形成されている実施形態においては、銀浸漬によって銀層を設けるステップを省略することができ、製造工程が比較的簡単となる。

【0022】

上述した実施形態は例示にすぎず、本発明を限定するものではない。本発明を上記実施形態により説明したが、本発明はこれら開示された実施形態に限定されず、当業者であれば、本発明の技術的思想を逸脱することなく、様々な変更および修飾を加えて均等物とすることができる。したがって、上記実施形態に変更、改変および修飾を加えた内容もまた、本発明の技術的思想に含まれるものである。

【符号の説明】

【0023】

１０、１０Ｃ 基材
１１ 第１側面
１２ ボンディングパッド
１３、１３Ｂ 断熱層
１４Ａ、１４Ｂ ボンディングパッド
２０ ヒューズエレメント
３０ 保護層
４０ 端部電極
４１ 銀層
４２ 導電材層
１００ 基材シート
１０１Ｃ 導電孔
２００ ヒューズエレメントワイヤ

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】