JPH04245132A - チップヒューズ用基板及びそれを用いたチップヒューズ - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子機器等に使用される
チップヒューズ用基板及びそれを用いたチップヒューズ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子機器の誤操作、短絡等の故障
により生じた過電流による電子機器の発熱、火災や事故
等を防止するためのヒューズには、ガラス管の両端にキ
ャップ状の外部接続端子を設け、ガラス管内の端子間に
ヒューズ金属を接続した管ヒューズがあった。しかし電
子機器が小型化するにつれ前記管ヒューズの占有面積が
大きいことが問題となってきた。これを解決するために
基板に表面実装できるチップ型のヒューズが提案されて
いる（特開昭６２−１７２６２４号公報、同６２−１７
２６２５号公報、同６２−１７２６２９号公報等）。こ
れら公報に示された方法は図７に示すような直方体のチ
ップ形状の絶縁性のアルミナセラミック１４の表面に電
極１０を形成後電極間をＡｕ，Ａｌ，Ｃｕの金属線１５
でワイヤーボンディングし、このワイヤーをヒューズ金
属とし、ワイヤーを樹脂のポッティングで保護被覆して
ヒューズを形成したものである。なお、図において５は
スルーホールである。しかしながらこの方法は、外部回
路と電気的に接続するための端子電極とヒューズ金属を
別々に形成するために製造工程が煩雑になるだけでなく
、一般のチップ抵抗、チップコンデンサ等のチップ部品
に比べ複雑な形状となるため、回路基板の表面に自動実
装するには不適なものであった。また製造する際には、
１チップ形状に予め切断した絶縁性アルミナセラミック
を使用すると、１チップが小さすぎるためハンドリング
が困難となること及び一般には量産性を上げるために複
数個のチップヒューズ要素を一括形成し、最後に個々に
分割して製品とする手法が用いられるが、アルミナセラ
ミックは一般に剛性が強く、分割にはレーザやダイヤモ
ンド粉末をつけたブレードによりダイシングする手法が
用いられる。しかし、どちらの分割法も多大の作業時間
を要するため、製造コストの上昇を招くものであった。 他方で、回路基板表面に自動実装するに適したチップヒ
ューズとして図６に示した特開昭６３−１４１２３３号
公報に示されるような方法が提案されている。即ち、図
８（ａ）はチップヒューズの断面図及び（ｂ）は電極と
ヒューズ金属との関係を示す図で，一般のチップ部品と
同一寸法に形成された直方体形状のアルミナセラミック
１４の長手方向両端部に一対の電極１０，１０を設け、
電極間に（ｂ）図に示すようなパターンのヒューズ金属
膜１１をめっき法又は厚膜法で表面に平面的に形成した
ものである。なお１６は被覆層である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６３−１４１２３３号公報に示される方法は、特開昭６
２−１７２６２４号公報、同６２−１７２６２５号公報
及び同６２−１７２６２９号公報に示される方法と比較
して電極及びヒューズ金属の形成法を改良したものであ
り、量産性を上げるために多数個取りにした場合、最終
製品の分割法はやはりレーザやダイシングによるしかな
く、分割における製造コストは前記三つの公報に示され
る方法と変るところがない。また、チップヒューズを表
面実装する際の接続信頼性を上げるためには、チップ長
手方向の端子電極をチップの側面を介してチップヒュー
ズの裏面にも形成する必要があり、側面スルーホールが
ない場合や分割後に側面メタライズをする場合は特に困
難な問題を含む。つまり表裏の電極を接続するための側
壁面メタライズを無電解めっき法で形成する場合は、部
分めっきになるためめっきレジストを形成したり、エッ
チング用レジストの形成、エッチング工程等が新たに必
要となりコストアップになる。また厚膜法の場合で側面
メタライズを通常の厚膜ペーストを使用する場合は、８
５０℃近辺での熱処理が必要となり、ヒューズ金属上に
被覆したシリコン樹脂が劣化するという問題点がある。 また１８０℃近辺でキュアする厚膜ペーストを使用する
場合は、半田の濡れ性及び密着力に信頼性がないという
問題点がある。また側面スルーホールを予め形成した製
造法の場合、多数個取りのシート状態で孔を形成する必
要がある。この孔の形成法としては、通常焼結前のシー
トにパンチで孔加工してから焼結して必要位置に孔を形
成したアルミナセラミック基板を得るか、焼結したアル
ミナセラミック基板に後からレーザで開孔する方法が取
られる。しかしながら孔加工した生シートを焼結して開
孔したアルミナセラミック基板を得る方法では、一般に
アルミナセラミック基板の焼結収縮率が１％ほどばらつ
くため、所望の最終製品の孔位置と焼結したアルミナセ
ラミック基板の孔位置が合致せず歩留りを悪くするとい
う問題点がある。また焼結したアルミナセラミック基板
にレーザで開孔する場合、孔位置精度は良いものの、孔
近傍に蒸発したアルミナセラミックが再付着したり、開
孔に多大のコストを必要とするなどの問題がある。さら
に速断性が要求される用途においては、溶断すべきヒュ
ーズ金属が熱伝導性の良いアルミナセラミック基板に直
接密着しているため、過電流がヒューズ金属膜に流れた
場合のヒューズ部分の発熱が放熱されて、過電流が流れ
た際の速断性に欠けるという問題点がある。一方熱伝導
性が悪く銅等の接着や加工法の確立されているプリント
板があるが、速断性は優れるものの銅等のヒューズ金属
が溶断する融点が高く、ヒューズ支持基板の耐熱温度が
低いため、ヒューズの発熱による支持基板の劣化、発煙
、発火等の危険性の問題がある。

【０００４】本発明は上記した不都合に鑑みなされたも
のであり、過電流がヒューズ部分に流れた際の速断性に
優れ、ヒューズの製造上容易に開孔・分割ができ、量産
性に優れたチップヒューズ用基板及びそれを用いたチッ
プヒューズを提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】発明者らは、チップヒュ
ーズの絶縁基板として従来のアルミナセラミック等に代
えて化学切削性感光性ガラス板を使用することにより、
ヒューズとして使用した場合に短絡等の異常によりヒユ
ーズに過電流が流れたときのヒューズの速断性が優れ、
またヒューズ製造において分割性及び側面メタライズ用
スルーホールの形成性が改善されるので量産性にも優れ
ることを見い出し、本発明を完成するに至った。

【０００６】本発明は、化学切削性感光性ガラス板に多
数のチップヒューズに分割するスリットを形成したチッ
プヒューズ用基板、並びにチップヒューズ用基板に、チ
ップヒューズごとに対向する二つの電極及び該電極を電
気的に接続するヒューズ金属膜を配設したチップヒュー
ズに関する。

【０００７】本発明において、化学切削性感光性ガラス
板の組成は特に制限はなく、紫外線による局部露光後の
適当な熱処理によりＨＦに易溶な結晶を析出するもので
あればよく、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３系がよく
知られているものである。このガラスは紫外線による局
部露光とそれに続く熱処理によってＨＦに易溶なＬｉ２
Ｏ・ＳｉＯ２結晶を露光部に析出するから、このガラス
板をＨＦ溶液に浸漬することにより、Ｌｉ２Ｏ・ＳｉＯ
２部を溶出させ、スルーホールやスリットの加工ができ
る。

【０００８】従って本発明のチップヒューズ用基板は、
化学切削性感光性ガラス板（以下、感光性ガラスと呼ぶ
）に、電極端子部のスルーホール及び多数のチップヒュ
ーズに分割するスリットの部分だけが露光するようなマ
スクを施して紫外線を照射してから、例えば５５０℃で
熱処理して（一次熱処理）Ｌｉ２Ｏ・ＳｉＯ２結晶を露
光部分に析出させた後、ＨＦ溶液に浸漬して析出結晶を
溶解除去し、最後に例えば８００℃で熱処理して（二次
熱処理）ガラス全体を結晶化させて得られる。局部露光
用のマスクの材料は紫外線を透過する部分と遮蔽する部
分とが形成できるものであればよく、通常は透明石英ガ
ラス板にＣｒ蒸着膜を施したマスクが使用される。紫外
線照射においては、スリット部の露光幅を充分細くして
狭いスリットへのＨＦの供給及び溶解Ｌｉ２Ｏ・ＳｉＯ
２結晶の除去速度を遅くして、スルーホールが貫通した
時点で図６に示す形状の手分割に適した深さのスリット
１２が感光性ガラス１に形成されるようにするのが好ま
しい。また、スリットに相当する部分への露光量をスル
ーホールに相当する部分への露光量よりも少なくするこ
とにより、熱処理におけるＬｉ２Ｏ・ＳｉＯ２結晶析出
量を少なくし、ＨＦ浸漬時のスリット部分の加工速度を
スルーホール開孔速度よりも遅くすることが好ましい。 このため、例えばルミラーフィルムのような紫外線を若
干吸収する材料をスリット部に重ねて照射する方法が用
いられる。

【０００９】化学切削性感光性ガラスは、二次熱処理し
て結晶化した場合結晶化に伴いガラスの密度が上がり寸
法収縮するが、収縮率は約１％とアルミナに比べて１桁
小さいためヒューズ形成用基板としての寸法精度が高い
。また比熱、熱伝導率及び密度がアルミナより小さいか
らヒューズが発熱した場合の熱拡散速度が遅く、ヒュー
ズが融点に達する温度までの異常電流通電時間を短くで
きる利点がある。

【００１０】チップヒューズ用基板への電極及びヒュー
ズ金属膜の形成は、公知のスクリーン印刷等の圧膜法で
ペースト状の導体を印刷、熱処理したり、表面を粗化後
めっきし、更にフォトリソグラフィ、エッチングする方
法が用いられる。後者の方法において、表面の粗化は公
知のフッ化物溶液に浸漬する方法でよい。めっきは無電
解めっき更に必要に応じて電気めっきして、スルーホー
ル内及び表面のめっき厚さを均一にする。めっき後は公
知の方法により、フォトリソグラフィ、エッチングを行
いチップヒューズの連結体とされる。電極は導電製の金
属が用いられ、ヒューズ用の金属は過電流で溶断するも
のを適宜選定して用いるが、通常は金、銀、銅又はそれ
らの合金が使用される。

【００１１】チップヒューズは、上記したチップヒュー
ズの連結体をスリットの部分から手分割して得られる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００１３】実施例１ 図１（ａ）に示すように、厚さ０．７５ｍｍで６０×６
０ｍｍの感光性ガラス（住田光学ガラス製、ＰＳＧ−１
）１の上に０．７ｍｍ角のスルーホール形状及び１５μ
ｍ幅のスリットに対応する部分にＣｒ蒸着膜のない紫外
線透過部があって、他の部分にはＣｒ蒸着膜３を施した
透明石英ガラスのマスク２を重ね合せ、オーク製作所製
ガラス基板用高精度露光装置ＯＲＣＨＭＷ−６６１Ｂ−
１により平行光の紫外線を１０Ｊ／ｃｍ２照射した。 次いで紫外線露光したガラス板を熱処理炉に入れ、一次
熱処理として大気中で５４５℃に加熱して３時間保持し
、図１（ｂ）に示すように紫外線照射部分にＬｉ２Ｏ・
ＳｉＯ２結晶４を析出させた。次にこのガラス板を６重
量％のＨＦ水溶液に９０分浸漬撹拌し、析出結晶部分を
溶解して洗浄、乾燥後、再度熱処理炉に入れて二次熱処
理として８１０℃で２時間加熱してガラスを結晶化させ
、図１（ｃ）に示すスルーホール５及び図示しないスリ
ットを有するチップヒューズ用基板６を得た。

【００１４】次にこの基板を液温３０℃の１０重量％Ｈ
Ｆ水溶液に１０分間浸漬及び撹拌して表面を粗化した。 次いでこの基板を流水で洗浄後３０重量％ＨＣｌ水溶液
に１分間浸漬し、増感剤（日立化成工業製、ＨＳ−１０
１Ｂ）に５分間浸漬後流水洗浄した。次にこれを密着促
進剤（日立化成工業製、ＡＤＰ−２０１）に５分間浸漬
し、流水洗浄後７０℃に加熱した無電解めっき液（日立
化成工業製、Ｌ−５９）に２時間浸漬し、４μｍの銅め
っきを施し、図１（ｄ）に示す銅めっき膜７を有する基
板を得た。この後図１（ｅ）のように感光性レジストフ
ィルム（日立化成工業製、ＰＨＴ−８６２ＡＦ−４０）
８を銅めっき７の上に密着し、ヒューズパターン及び電
極パターンに対応する導体形成用マスク９を配して紫外
線露光後、１重量％のＮａ２ＣＯ３水溶液で現像し、次
いで塩化銅水溶液で銅をエッチングし、レジストフィル
ム８を剥離して図２に示すようなパターンのヒューズ金
属膜１１及び電極１０を有する化学切削性感光性ガラス
チップヒューズの連結体を得た。この後スリット１２か
ら分割して複数個のチップヒューズを得た。

【００１５】実施例２ 実施例１と同様にして図３（ａ）に示すように感光性ガ
ラス１の上にマスク２を重ね、その上のＣｒ蒸着面と反
対側の面にスリット用透過部を充分に覆う厚さ１８８μ
ｍのポリエチレンテレフタレートのフィルム（東レ製、
商品名ルミラー）１３を重ね、以下実施例１と同様に紫
外線照射、一次熱処理をして図３（ｂ）に示すようにＬ
ｉ２Ｏ・ＳｉＯ２結晶４を析出させ、次いでＨＦエッチ
ングを行い、更に６５０℃で５時間二次熱処理して図３
（ｃ）に示すようにスルーホール孔５及びスリット１２
を有するチップヒューズ用基板６を得た。次いで通常の
厚膜スクリーン印刷法でデュポン社製銅ペースト９９２
２を表面、裏面及びスルーホール内に印刷し、焼付けて
図４に示すような形状の電極１０及びヒューズ金属膜１
１を有する化学切削性感光性ガラスチップヒューズの連
結体を得た。次いでスリット１２から分割して複数個の
チップヒューズを得た。

【００１６】比較例 厚さ０．６３５ｍｍで６０×６０ｍｍの９６％アルミナ
基板に直径０．８ｍｍのスルーホールを実施例１と同一
位置に開孔したチップヒューズ用基板（日立化成工業製
、ハロックス５５２）を用意した。次いで日立化成工業
製の脱脂液ＨＣＲ−２０１で洗浄、水洗、乾燥後３５０
℃に加熱したＮａＯＨ融液中で５分間浸漬して表面を粗
化後濃度１０重量％のＨ２ＳＯ４溶液中に５分間浸漬し
、出力３００Ｗの超音波振動エネルギーを印加してセラ
ミック表面を中和した。次いで実施例１と同一条件で銅
めっき、フォトリソ、エッチングして実施例１と同じパ
ターンのヒューズ金属膜及び電極を有するセラミックチ
ップヒューズの連結体を得た。この後スライシングマシ
ーン（ディスコ製、ＤＡＤ−２Ｈ−６）を用いて切断し
、複数個のチップヒューズを得た。

【００１７】実施例１及び比較例で得られたチップヒュ
ーズについて、ＪＩＳ　　Ｃ８３５２に規定する方法に
準拠して直流溶断性試験を行い、速断性を確認した。そ
の結果を図５に示す。図５から明らかなように実施例１
のチップヒューズの方が早く溶断する。即ちヒューズの
構成（質及びパターン）が同一でも、ヒューズの支持基
板をアルミナセラミックよりも比熱、熱伝導率及び密度
が小さい感光性ガラスに代えることで速断性が改良され
る。

【００１８】

【発明の効果】本発明のチップヒューズ用基板は、化学
切削性感光性ガラス板にスルーホール及び多数のチップ
ヒューズに分割するスリットを形成するので、寸法精度
のよいチップヒューズの量産性に優れ、またそのチップ
ヒューズは速断性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例になるチップヒューズの製造工
程を示す図。

【図２】本発明の実施例になるチップヒューズの平面図
。

【図３】本発明の実施例になるチップヒューズの製造工
程を示す図。

【図４】本発明の実施例になるチップヒューズの平面図
。

【図５】チップヒューズの溶断特性を示すグラフ。

【図６】スリットの形成状態を示す拡大図。

【図７】従来のチップヒューズを示す図。

【図８】従来のチップヒューズを示す図。

【符号の説明】

１　　　　感光性ガラス ２　　　　マスク ３　　　　Ｃｒ蒸着膜 ４　　　　Ｌｉ２Ｏ・ＳｉＯ２結晶 ５　　　　スルーホール ６　　　　チップヒューズ用基板 ７　　　　銅めっき膜 ８　　　　感光性レジストフィルム ９　　　　導体形成用マスク １０　　電極 １１　　ヒューズ金属膜 １２　　スリット １３　　フィルム １４　　アルミナセラミック １５　　ワイヤー １６　　被覆層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　化学切削性感光性ガラス板に多数のチ
   ップヒューズに分割するスリットを形成したチップヒュ
   ーズ用基板。
2. 【請求項２】　　請求項１記載のチップヒューズ用基板
   に、チップヒューズごとに、対向する二つの電極及び該
   電極を電気的に接続するヒューズ金属膜を配設したチッ
   プヒューズ。