(57)【要約】      （修正有）【課題】表面実装が可能であり、定格の向上と速溶断性とを両立できるヒューズエレメント、及びこれを用いたヒューズ素子を提供する。【解決手段】ヒューズ素子１の通電経路を構成し、定格を超える電流が通電することによって自己発熱により溶断するヒューズエレメント５において、低融点金属層５ａと、低融点金属層５ａに積層された高融点金属層５ｂとを有し、低融点金属層５ａが、通電時に高融点金属層５ｂを浸食し溶断する。上記低融点金属層５ａは、ハンダであり、上記高融点金属層５ｂは、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｇ又はＣｕを主成分とする合金である。【選択図】図１
2014209467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒューズ素子の通電経路を構成し、定格を超える電流が通電することによって自己発熱により溶断するヒューズエレメントにおいて、
低融点金属層と、
上記低融点金属層に積層された高融点金属層とを有し、
上記低融点金属層が、上記通電時に上記高融点金属層を浸食し溶断する作用を用いたヒューズエレメント。
【請求項２】
上記低融点金属層は、ハンダであり、
上記高融点金属層は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｇ又はＣｕを主成分とする合金である請求項１記載のヒューズエレメント。
【請求項３】
上記低融点金属層は、上記高融点金属層よりも体積が多い請求項１又は２に記載のヒューズエレメント。
【請求項４】
上記低融点金属層と上記高融点金属層との膜厚比が
低融点金属層：高融点金属層＝２：１〜１００：１
である請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒューズエレメント。
【請求項５】
上記低融点金属層の膜厚は、３０μｍ以上であり、
上記高融点金属層の膜厚は、３μｍ以上である請求項４記載のヒューズエレメント。
【請求項６】
上記高融点金属層は、上記低融点金属層の表面にメッキすることにより形成される請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒューズエレメント。
【請求項７】
上記高融点金属層は、上記低融点金属層の表面に金属箔を貼着させることにより形成される請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒューズエレメント。
【請求項８】
上記高融点金属層は、上記低融点金属層の表面に薄膜形成工程により形成される請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒューズエレメント。
【請求項９】
上記高融点金属層の表面に、さらに酸化防止膜が形成されている請求項１〜８のいずれか１項に記載のヒューズエレメント。
【請求項１０】
上記低融点金属層と上記高融点金属層とが、交互に複数層積層されている請求項１〜８のいずれか１項に記載のヒューズエレメント。
【請求項１１】
上記低融点金属層の対向する２端面を除く外周部が上記高融点金属層によって被覆されている請求項１〜１０のいずれか１項に記載のヒューズエレメント。
【請求項１２】
外周の少なくとも一部が保護部材によって保護されている請求項１〜１１のいずれか１項に記載のヒューズエレメント。
【請求項１３】
並列する複数のエレメント部を有し、
上記複数のエレメント部が、定格を超える電流の通電による自己発熱により溶断する請求項１〜１２のいずれか１項に記載のヒューズエレメント。
【請求項１４】
上記複数のエレメント部が順次溶断する請求項１３に記載のヒューズエレメント。
【請求項１５】
１つの上記エレメント部は、一部又は全部の断面積が他のエレメント部の断面積よりも小さい請求項１４に記載のヒューズエレメント。
【請求項１６】
３つの上記エレメント部が並列され、
真ん中の上記エレメント部が最後に溶断する請求項１３又は１４に記載のヒューズエレメント。
【請求項１７】
真ん中の上記エレメント部は、一部又は全部の断面積が両側のエレメント部の断面積よりも小さい請求項１６に記載のヒューズエレメント。
【請求項１８】
上記ヒューズ素子の外部接続端子となる端子部が形成されている請求項１〜１７のいずれか１項に記載のヒューズエレメント。
【請求項１９】
上記高融点金属層の膜厚は、０．５μｍ以上である請求項５記載のヒューズエレメント。
【請求項２０】
絶縁基板と、
上記絶縁基板上に搭載され、定格を超える電流が通電することによって自己発熱により、通電経路を溶断するヒューズエレメントとを備え、
上記ヒューズエレメントは、
低融点金属層と、
上記低融点金属層に積層された高融点金属層とを有し、
上記低融点金属層が、上記通電時に上記高融点金属層を浸食し溶断する作用を用いたヒューズ素子。
【請求項２１】
上記絶縁基板に設けられた第１及び第２の電極を有し、
上記ヒューズエレメントは、上記第１及び第２の電極間にわたって実装されている請求項２０記載のヒューズ素子。
【請求項２２】
上記ヒューズエレメントは、上記第１及び第２の電極と、ハンダ接続されている請求項２１に記載のヒューズ素子。
【請求項２３】
上記ヒューズエレメントは、上記第１及び第２の電極と、超音波溶接により接続されている請求項２１に記載のヒューズ素子。
【請求項２４】
上記ヒューズエレメントは、上記絶縁基板から離間して実装されている請求項２０〜２３のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項２５】
上記ヒューズエレメントの表面がフラックスでコーティングされている請求項２０〜２４のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項２６】
カバー部材によって上記絶縁基板上が覆われている請求項２０〜２５のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項２７】
並列する複数の上記ヒューズエレメント又は並列する複数のエレメント部を有する上記ヒューズエレメントを有し、
上記ヒューズエレメントが、定格を超える電流の通電による自己発熱により溶断する請求項２０〜２６のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項２８】
複数の上記ヒューズエレメント又は複数の上記エレメント部が、順次溶断する請求項２７記載のヒューズ素子。
【請求項２９】
１つの上記ヒューズエレメント又は１つの上記エレメント部は、一部又は全部の断面積が他のヒューズエレメント又は他のエレメント部の断面積よりも小さい請求項２８に記載のヒューズ素子。
【請求項３０】
３つの上記ヒューズエレメント又は３つの上記エレメント部が並列され、
真ん中の上記ヒューズエレメント又は真ん中の上記エレメント部は、最後に溶断する請求項２７又は２８に記載のヒューズ素子。
【請求項３１】
真ん中の上記ヒューズエレメント又は真ん中の上記エレメント部は、一部又は全部の断面積が両側のヒューズエレメント又は両側のエレメント部の断面積よりも小さい請求項３０に記載のヒューズ素子。
【請求項３２】
上記絶縁基板に設けられた第１及び第２の電極間にわたって複数の上記ヒューズエレメント又は複数の上記エレメント部が並列され、
上記第１及び第２の電極は、１つの上記ヒューズエレメント又は１つの上記エレメント部が接続される部位が張り出し、電極間距離が、他の上記ヒューズエレメント又は他の上記エレメント部が接続される部位の電極間距離よりも短い請求項２８又は２９に記載のヒューズ素子。
【請求項３３】
上記絶縁基板に設けられた第１及び第２の電極間にわたって３つの上記ヒューズエレメント又は３つの上記エレメント部が並列され、
上記第１及び第２の電極は、真ん中の上記ヒューズエレメント又は真ん中の上記エレメント部が接続される部位が張り出し、電極間距離が、他の上記ヒューズエレメント又は他の上記エレメント部が接続される部位の電極間距離よりも短い請求項３０又は３１に記載のヒューズ素子。
【請求項３４】
上記ヒューズエレメントに、外部接続端子となる端子部が形成されている請求項２０〜３３のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項３５】
上記ヒューズエレメントは、上記端子部が上記絶縁基板の表面上に突出するように接続され、
上記端子部は、カバー部材とともに上記ヒューズエレメントの溶断部位を覆う請求項３４に記載のヒューズ素子。
【請求項３６】
上記ヒューズエレメントは、上記端子部が上記絶縁基板の側面に嵌合する請求項３４に記載のヒューズ素子。
【請求項３７】
上記絶縁基板は、上記ヒューズエレメントが搭載される面と反対側の面に、放熱用電極が形成されている請求項３６記載のヒューズ素子。
【請求項３８】
上記ヒューズエレメントは、上記絶縁基板と接着剤により接続されている請求項２７〜３７のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項３９】
上記第１及び第２の電極は、複数の上記ヒューズエレメント又は複数の上記エレメント部の搭載位置に応じて分割している請求項２７〜３８いずれか１項に記載のヒューズ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流経路上に実装され、定格を超える電流が流れた時に自己発熱により溶断し当該電流経路を遮断するヒューズエレメント及びヒューズ素子に関し、特に速断性に優れたヒューズエレメント、及び溶断後の絶縁性に優れたヒューズ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、定格を超える電流が流れた時に自己発熱により溶断し、当該電流経路を遮断するヒューズエレメントが用いられている。ヒューズエレメントとしては、例えば、ハンダをガラス管に封入したホルダー固定型ヒューズや、セラミック基板表面にＡｇ電極を印刷したチップヒューズ、銅電極の一部を細らせてプラスチックケースに組み込んだねじ止め又は差し込み型ヒューズ等が多く用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−８２０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記既存のヒューズエレメントにおいては、リフローによる表面実装ができない、電流定格が低く、また大型化によって定格を上げると速断性に劣る、といった問題点が指摘されている。
【０００５】
また、リフロー実装用の速断ヒューズ素子を想定した場合、リフローの熱によって溶融しないように、一般的には、ヒューズエレメントには融点が３００℃以上のＰｂ入り高融点ハンダが溶断特性上好ましい。しかしながら、ＲｏＨＳ指令等においては、Ｐｂ含有ハンダの使用は、限定的に認められているに過ぎず、今後Ｐｂフリー化の要求は、強まるものと考えられる。
【０００６】
すなわち、ヒューズエレメントとしては、リフローによる表面実装が可能でヒューズ素子への実装性に優れること、定格を上げて大電流に対応可能であること、定格を超える過電流時には速やかに電流経路を遮断する速溶断性を備えることが求められる。
【０００７】
そこで、本発明は、表面実装が可能であり、定格の向上と速溶断性とを両立できるヒューズエレメント、及びこれを用いたヒューズ素子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】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明に係るヒューズエレメントは、ヒューズ素子の通電経路を構成し、定格を超える電流が通電することによって自己発熱により溶断するヒューズエレメントにおいて、低融点金属層と、上記低融点金属層に積層された高融点金属層とを有し、上記低融点金属層が、上記通電時に上記高融点金属層を浸食し溶断するものである。
【０００９】
また、本発明に係るヒューズ素子は、絶縁基板と、上記絶縁基板上に搭載され、定格を超える電流が通電することによって自己発熱により、通電経路を溶断するヒューズエレメントとを備え、上記ヒューズエレメントは、低融点金属層と、上記低融点金属層に積層された高融点金属層とを有し、上記低融点金属層が、上記通電時に上記高融点金属層を浸食し溶断するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ヒューズエレメントは、内層となる低融点金属層に、外層として高融点金属層を積層することによって、リフロー温度が低融点金属層の溶融温度を超えた場合であっても、ヒューズエレメントとして溶断するに至らない。したがって、ヒューズエレメントは、リフローによって効率よく実装することができる。
【００１１】
また、本発明にかかるヒューズエレメントは、定格よりも高い値の電流が流れると、自己発熱によって溶融し、通電経路を遮断する。このとき、ヒューズエレメントは、溶融した低融点金属層が高融点金属層を浸食することにより、高融点金属層が溶融温度よりも低い温度で溶解する。したがって、ヒューズエレメントは、低融点金属層による高融点金属層の浸食作用を利用して短時間で溶断することができる。
【００１２】
また、ヒューズエレメントは、低融点金属層に低抵抗の高融点金属層が積層されて構成されているため、導体抵抗を大幅に低減することができ、同一サイズの従来のチップヒューズ等に比して、電流定格を大幅に向上させることができる。また、同じ電流定格をもつ従来のチップヒューズよりも薄型化を図ることができ、速溶断性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明が適用されたヒューズエレメント、及びヒューズ素子を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明が適用された他のヒューズエレメントを示す断面図である。
【図３】図３は、本発明が適用された他のヒューズエレメントを示す断面図である。
【図４】図４は、本発明が適用された他のヒューズエレメントを示す斜視図であり、（Ａ）は高融点金属層を低融点金属層の上下面に設けたもの、（Ｂ）は高融点金属層を長尺状の低融点金属の表面に設け適宜の長さに切断したもの、（Ｃ）は高融点金属層をワイヤー状の低融点金属の表面に設け適宜の長さに切断したものを示す。
【図５】図５は、保護部材が形成されたヒューズエレメントを示す斜視図である。
【図６】図６は、保護ケースによって保護されたヒューズエレメントを示す図であり、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は筐体内にヒューズエレメントを収納した状態を示す斜視図、（Ｃ）は蓋体によって閉塞された状態を示す斜視図である。
【図７】図７は、クランプ端子によってヒューズエレメントを挟持したヒューズ素子を示す断面図である。
【図８】図８は、クランプ端子と嵌合接続されたヒューズエレメント自体をヒューズ素子として用いた実施例を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明が適用された他のヒューズエレメントを示す斜視図である。
【図１０】図１０は、図９に示すヒューズエレメントを用いたヒューズ素子の製造工程を示す図であり、（Ａ）は絶縁基板の斜視図、（Ｂ）は絶縁基板にヒューズエレメントを搭載した状態、（Ｃ）はヒューズエレメント上にフラックスを設けた状態、（Ｄ）はカバー部材を搭載した状態、（Ｅ）は回路基板への実装状態を示す。
【図１１】図１１は、一枚の板状エレメントを用いたヒューズ素子の溶断状態を示す図であり、（Ａ）は定格を超える電流が通電され始めた状態、（Ｂ）はエレメントが溶融し凝集した状態、（Ｃ）はエレメントがアーク放電を伴って爆発的に溶断した状態を示す。
【図１２】図１２は、複数のエレメント部を有するヒューズエレメントを用いたヒューズ素子の溶断状態を示す図であり、（Ａ）は定格を超える電流が通電され始めた状態、（Ｂ）は外側のエレメント部が溶断した状態、（Ｃ）は内側のエレメント部がアーク放電を伴って溶断した状態を示す。
【図１３】図１３は、ヒューズエレメントを示す平面図であり（Ａ）はエレメント部の両側を一体に支持したもの、（Ｂ）はエレメント部の片側を一体に支持したものを示す。
【図１４】図１４は、３枚のエレメントを並列させたヒューズ素子を示す斜視図である。
【図１５】図１５は、第１、第２の電極に張出し部を設けたヒューズ素子を示す図であり、（Ａ）は絶縁基板の平面図、（Ｂ）は斜視図である。
【図１６】図１６は、図９に示すヒューズエレメントを用いた他のヒューズ素子の製造工程を示す図であり、（Ａ）は絶縁基板の斜視図、（Ｂ）は絶縁基板にヒューズエレメントを搭載した状態、（Ｃ）はヒューズエレメント上にフラックスを設けた状態、（Ｄ）はカバー部材を搭載した状態及び回路基板への実装状態を示す。
【図１７】図１７は、他のヒューズエレメントを用いた他のヒューズ素子を示す斜視図である。
【図１８】図１８（Ａ）（Ｂ）は、第１、第２の分割電極を形成した絶縁基板を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明が適用されたヒューズエレメント、及びヒューズ素子について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１５】
［第１の実施の形態］
［ヒューズ素子］
本発明に係るヒューズ素子１は、図１に示すように、絶縁基板２と、絶縁基板２に設けられた第１及び第２の電極３，４と、第１及び第２の電極３，４間にわたって実装され、定格を超える電流が通電することによって自己発熱により溶断し、第１の電極３と第２の電極４との間の電流経路を遮断するヒューズエレメント５とを備える。
【００１６】
絶縁基板２は、たとえば、アルミナ、ガラスセラミックス、ムライト、ジルコニアなどの絶縁性を有する部材によって方形状に形成される。その他、絶縁基板２は、ガラスエポキシ基板、フェノール基板等のプリント配線基板に用いられる材料を用いてもよい。
【００１７】
絶縁基板の相対向する両端部には、第１、第２の電極３，４が形成されている。第１、第２の電極３，４は、それぞれ、Ｃｕ配線等の導電パターンによって形成され、表面に適宜、酸化防止対策としてＳｎメッキ等の保護層６が設けられている。また、第１、第２の電極３，４は、絶縁基板２の表面２ａより、側面を介して裏面２ｂに至る。ヒューズ素子１は、裏面２ｂに形成された第１、第２の電極３，４を介して、回路基板の電流経路上に実装される。
【００１８】
［ヒューズエレメント］
第１及び第２の電極３，４間にわたって実装されているヒューズエレメント５は、定格を超える電流が通電することによって自己発熱（ジュール熱）により溶断し、第１の電極３と第２の電極４との間の電流経路を遮断するものである。
【００１９】
ヒューズエレメント５は、内層と外層とからなる積層構造体であり、内層として低融点金属層５ａ、低融点金属層５ａに積層された外層として高融点金属層５ｂを有し、略矩形板状に形成されている。ヒューズエレメント５は、ハンダ等の接着材料８を介して第１及び第２の電極３，４間に搭載された後、リフローはんだ付け等により絶縁基板２上に接続される。
【００２０】
低融点金属層５ａは、好ましくは、Ｓｎを主成分とする金属であり、「Ｐｂフリーハンダ」と一般的に呼ばれる材料である（たとえば千住金属工業製、Ｍ７０５等）。低融点金属層５ａの融点は、必ずしもリフロー炉の温度よりも高い必要はなく、２００℃程度で溶融してもよい。高融点金属層５ｂは、低融点金属層５ａの表面に積層された金属層であり、例えば、Ａｇ若しくはＣｕ又はこれらのうちのいずれかを主成分とする金属であり、ヒューズエレメント５をリフロー炉によって絶縁基板２上に実装を行う場合においても溶融しない高い融点を有する。
【００２１】
ヒューズエレメント５は、内層となる低融点金属層５ａに、外層として高融点金属層５ｂを積層することによって、リフロー温度が低融点金属層５ａの溶融温度を超えた場合であっても、ヒューズエレメント５として溶断するに至らない。したがって、ヒューズエレメント５は、リフローによって効率よく実装することができる。
【００２２】
また、ヒューズエレメント５は、所定の定格電流が流れている間は、自己発熱によっても溶断することがない。そして、定格よりも高い値の電流が流れると、自己発熱によって溶融し、第１及び第２の電極３，４間の電流経路を遮断する。このとき、ヒューズエレメント５は、溶融した低融点金属層５ａが高融点金属層５ｂを浸食することにより、高融点金属層５ｂが溶融温度よりも低い温度で溶融する。したがって、ヒューズエレメント５は、低融点金属層５ａによる高融点金属層５ｂの浸食作用を利用して短時間で溶断することができる。加えて、ヒューズエレメント５の溶融金属は、第１及び第２の電極３，４の物理的な引き込み作用により左右に分断されることから、速やかに、かつ確実に、第１及び第２の電極３，４間の電流経路を遮断することができる。
【００２３】
また、ヒューズエレメント５は、内層となる低融点金属層５ａに高融点金属層５ｂが積層されて構成されているため、溶断温度を従来の高融点金属からなるチップヒューズ等よりも大幅に低減することができる。したがって、ヒューズエレメント５は、同一サイズのチップヒューズ等に比して、断面積を大きくでき電流定格を大幅に向上させることができる。また、同じ電流定格をもつ従来のチップヒューズよりも小型化、薄型化を図ることができ、速溶断性に優れる。
【００２４】
また、ヒューズエレメント５は、ヒューズ素子１が組み込まれた電気系統に異常に高い電圧が瞬間的に印加されるサージへの耐性（耐パルス性）を向上することができる。すなわち、ヒューズエレメント５は、例えば１００Ａの電流が数ｍｓｅｃ流れたような場合にまで溶断してはならない。この点、極短時間に流れる大電流は導体の表層を流れることから（表皮効果）、ヒューズエレメント５は、外層として抵抗値の低いＡｇメッキ等の高融点金属層５ｂが設けられているため、サージによって印加された電流を流しやすく、自己発熱による溶断を防止することができる。したがって、ヒューズエレメント５は、従来のハンダ合金からなるヒューズに比して、大幅にサージに対する耐性を向上させることができる。
【００２５】
［耐パルス試験］
ここで、ヒューズ素子１の耐パルス試験について説明する。本試験では、ヒューズ素子として、低融点金属箔（Ｓｎ９６．５／Ａｇ／Ｃｕ）の両面にそれぞれ厚さ４μｍのＡｇメッキを施したヒューズエレメント（実施例）と、低融点金属箔（Ｐｂ９０／Ｓｎ／Ａｇ）のみからなるヒューズエレメント（比較例）を用意した。実施例にかかるヒューズエレメントは、断面積が０．１ｍｍ２、長さＬが１．５ｍｍで、ヒューズ素子抵抗は２．４ｍΩである。比較例にかかるヒューズエレメントは、断面積が０．１５ｍｍ２、長さＬが１．５ｍｍで、ヒューズ素子抵抗は２．４ｍΩである。
【００２６】
これら実施例及び比較例にかかるヒューズエレメントの両端を、それぞれ絶縁基板上に形成された第１、第２の電極間にハンダ接続し（図１参照）、１００Ａの電流を、１０秒間隔で、１０ｍｓｅｃ間流し（ｏｎ＝１０ｍｓｅｃ／ｏｆｆ＝１０ｓｅｃ）、溶断するまでのパルス数を計測した。
【００２７】
【表１】
2014209467.tif 000003
【００２８】
表１に示すように、実施例にかかるヒューズエレメントは、溶断までに３８９０回のパルスに耐えられたが、比較例にかかるヒューズエレメントは、断面積が実施例にかかるヒューズエレメントよりも大きいにもかかわらず４１２回しか耐えられなかった。これより、低融点金属層に高融点金属層を積層したヒューズエレメントは、耐パルス性が大幅に向上されていることが分かる。
【００２９】
なお、ヒューズエレメント５は、低融点金属層５ａの体積を高融点金属層５ｂの体積よりも大きくすることが好ましい。ヒューズエレメント５は、低融点金属層５ａの体積を多くすることにより、効果的に高融点金属層５ｂの浸食による短時間での溶断を行うことができる。
【００３０】
具体的にヒューズエレメント５は、内層が低融点金属層５ａ、外層が高融点金属層５ｂの被覆構造であり、低融点金属層５ａと高融点金属層５ｂとの層厚比が、低融点金属層：高融点金属層＝２．１：１〜１００：１としてもよい。これにより、確実に低融点金属層５ａの体積を、高融点金属層５ｂの体積よりも多くすることができ、効果的に高融点金属層５ｂの浸食による短時間での溶断を行うことができる。
【００３１】
すなわち、ヒューズエレメント５は、内層を構成する低融点金属層５ａの上下面に高融点金属層５ｂが積層されることから、層厚比が、低融点金属層：高融点金属層＝２．１：１以上に低融点金属層５ａが厚くなるほど低融点金属層５ａの体積が高融点金属層５ｂの体積よりも多くすることができる。また、ヒューズエレメント５は、層厚比が、低融点金属層：高融点金属層＝１００：１を超えて低融点金属層５ａが厚く、高融点金属層５ｂが薄くなると、高融点金属層５ｂが、リフロー実装時の熱で溶融した低融点金属層５ａによって浸食されてしまうおそれがある。
【００３２】
かかる膜厚の範囲は、膜厚を変えた複数のヒューズエレメントのサンプルを用意し、ハンダペーストを介して第１及び第２の電極３，４上に搭載した後、リフロー相当の２６０℃の温度を掛け、ヒューズエレメントが溶断しない状態を観察することにより求めた。
【００３３】
１００μｍ厚の低融点金属層５ａ（Ｓｎ９６．５／Ａｇ／Ｃｕ）の上下面に、厚さ１μｍのＡｇメッキ層を形成したヒューズエレメントでは、２６０℃の温度下でＡｇメッキが溶解してエレメント形状を維持できなかった。リフローによる表面実装を考慮すると、１００μｍ厚の低融点金属層５ａに対して、高融点金属層５ｂの厚さは３μｍ以上あればリフローによる表面実装によっても確実に形状を維持することができることを確認した。なお、高融点金属としてＣｕを用いた場合には、厚さ０．５μｍ以上であればリフローによる表面実装によっても確実に形状を維持することができる。
【００３４】
また、高融点金属層にＣｕを採用することによる浸食性の軽減や、低融点金属層の材料にＳｎ／ＢｉやＩｎ／Ｓｎなどの融点の低い合金を採用することによるＳｎ含有量の低減により、低融点金属層：高融点金属層＝１００：１とすることも可能である。
【００３５】
なお、低融点金属層５ａの厚みは、高融点金属層５ｂへの浸食を拡散し速やかに溶断すること考慮すると、ヒューズエレメントのサイズにもよるが、一般に３０μｍ以上であることが好ましい。
【００３６】
［製造方法］
ヒューズエレメント５は、低融点金属層５ａの表面に高融点金属５ｂをメッキ技術を用いて成膜することにより製造できる。ヒューズエレメント５は、例えば、長尺状のハンダ箔の表面にＡｇメッキを施すことにより効率よく製造でき、使用時には、サイズに応じて切断することで、容易に用いることができる。
【００３７】
また、ヒューズエレメント５は、低融点金属箔と高融点金属箔とを貼りあわせることにより製造してもよい。ヒューズエレメント５は、例えば、圧延した２枚のＣｕ箔、或いはＡｇ箔の間に、同じく圧延したハンダ箔を挟んでプレスすることにより製造できる。この場合、低融点金属箔は、高融点金属箔よりも柔らかい材料を選択することが好ましい。これにより、厚みのばらつきを吸収して低融点金属箔と高融点金属箔とを隙間なく密着させることができる。また、低融点金属箔はプレスによって膜厚が薄くなるため、予め厚めにしておくとよい。プレスにより低融点金属箔がヒューズエレメント端面よりはみ出した場合は、切り落として形を整えることが好ましい。
【００３８】
その他、ヒューズエレメント５は、蒸着等の薄膜形成技術や、他の周知の積層技術を用いることによっても、低融点金属層５ａに高融点金属層５ｂを積層したヒューズエレメント５を形成することができる。
【００３９】
また、ヒューズエレメント５は、図２に示すように、低融点金属層５ａと高融点金属層５ｂとを交互に複数層形成してもよい。この場合、最外層としては、低融点金属層５ａと高融点金属層５ｂのいずれでもよい。
【００４０】
また、ヒューズエレメント５は、図３に示すように、高融点金属層５ｂを最外層としたときに、さらに当該最外層の高融点金属層５ｂの表面に酸化防止膜７を形成してもよい。ヒューズエレメント５は、最外層の高融点金属層５ｂがさらに酸化防止膜７によって被覆されることにより、例えば高融点金属層５ｂとしてＣｕメッキやＣｕ箔を形成した場合にも、Ｃｕの酸化を防止することができる。したがって、ヒューズエレメント５は、Ｃｕの酸化によって溶断時間が長くなる事態を防止することができ、短時間で溶断することができる。
【００４１】
また、ヒューズエレメント５は、高融点金属層５ｂとしてＣｕ等の安価だが酸化しやすい金属を用いることができ、Ａｇ等の高価な材料を用いることなく形成することができる。
【００４２】
高融点金属の酸化防止膜７は、内層の低融点金属層５ａと同じ材料を用いることができ、例えばＳｎを主成分とするＰｂフリーハンダを用いることができる。また、酸化防止膜７は、高融点金属層５ｂの表面に錫メッキを施すことにより形成することができる。その他、酸化防止膜７は、Ａｕメッキやプリフラックスによって形成することもできる。
【００４３】
また、ヒューズエレメント５は、図４（Ａ）に示すように、低融点金属層５ａの上面及び裏面に高融点金属層５ｂが積層されてもよく、あるいは図４（Ｂ）に示すように、低融点金属層５ａの対向する２つの端面を除く外周部が高融点金属層５ｂによって被覆されてもよい。
【００４４】
また、ヒューズエレメント５は、方形の可溶導体としてもよく、図４（Ｃ）に示すように、丸線状の可溶導体としてもよい。さらに、ヒューズエレメント５は、端面を含んだ全面が高融点金属層５ｂによって被覆されていてもよい。
【００４５】
また、ヒューズエレメント５は、図５に示すように、外周の少なくとも一部に保護部材１０を設けてもよい。保護部材１０は、ヒューズエレメント５のリフロー実装時における接続用ハンダの流入や内層の低融点金属層５ａの流出を防止して形状を維持するとともに、定格を超える電流が流れたときにも溶融ハンダの流入を防止して定格の上昇による速溶断性の低下を防止するものである。
【００４６】
すなわち、ヒューズエレメント５は、外周に保護部材１０を設けることにより、リフロー温度下で溶融した低融点金属層５ａの流出を防止し、エレメントの形状を維持することができる。特に、低融点金属層５ａの上面及び下面に高融点金属層５ｂを積層し、側面から低融点金属層５ａが露出しているヒューズエレメント５においては、外周部に保護部材１０を設けることにより当該側面からの低融点金属の流出が防止され、形状を維持することができる。
【００４７】
また、ヒューズエレメント５は、保護部材１０を外周に設けることにより、定格を超える電流が流れたときに溶融ハンダの流入を防止することができる。ヒューズエレメント５は、第１、第２の電極３，４上にハンダ接続される場合、定格を超える電流が流れた際の発熱により、第１、第２の電極への接続用のハンダや低融点金属層５ａを構成する金属が溶融し、溶断すべきヒューズエレメント５の中央部に流入するおそれがある。ヒューズエレメント５は、ハンダ等の溶融金属が流入すると抵抗値が下がり、発熱が阻害され、所定の電流値において溶断しない、又は溶断時間が伸び、或いは、溶断後に第１、第２の電極３，４間の絶縁信頼性を損なう恐れがある。そこで、ヒューズエレメント５は、保護部材１０を外周に設けることで、溶融金属の流入を防止し、抵抗値を固定させて、所定の電流値で速やかに溶断させ、かつ第１、第２の電極３，４間の絶縁信頼性を確保することができる。
【００４８】
このため、保護部材１０としては、絶縁性やリフロー温度における耐熱性を備え、かつ溶融ハンダ等に対するレジスト性を備えた材料が好ましい。例えば、保護部材１０は、ポリイミドフィルムを用い、図５に示すように、接着剤１１によってテープ状のヒューズエレメント５の中央部に貼り付けることにより形成することができる。また、保護部材１０は、絶縁性、耐熱性、レジスト性を備えたインクをヒューズエレメント５の外周に塗布することにより形成することができる。あるいは、保護部材１０は、ソルダーレジストを用い、ヒューズエレメント５の外周に塗布することにより形成することができる。
【００４９】
上述したフィルム、インク、ソルダーレジスト等からなる保護部材１０は、長尺状のヒューズエレメント５の外周に貼着又は塗工により形成することができ、また使用時には保護部材１０が設けられたヒューズエレメント５を切断すればよく、取扱い性に優れる。
【００５０】
また、保護部材１０は、図６（Ａ）に示すように、ヒューズエレメント５を収納する保護ケース１０ａを用いてもよい。この保護ケース１０ａは、例えば、上面が開口された筐体１２と、筐体１２の上面を覆う蓋体１３とからなる。保護ケース１０ａは、第１、第２の電極３，４と接続されるヒューズエレメント５の両端を外方へ導出させる開口部１４を有する。保護ケース１０ａは、ヒューズエレメント５を導出する開口部１４を除き閉塞され、溶融ハンダ等の筐体１２内への浸入を防止する。保護ケース１０ａは、絶縁性、耐熱性、レジスト性を備えたエンジニアリングプラスチック等を用いて形成することができる。
【００５１】
保護ケース１０ａは、図６（Ｂ）に示すように、筐体１２の開口された上面側よりヒューズエレメント５を収納し、図６（Ｃ）に示すように、蓋体１３によって閉塞することにより形成される。ヒューズエレメント５は、第１、第２の電極３，４と接続される両端が下方に折り曲げられ、筐体１２の側面より導出される。筐体１２は、蓋体１３によって閉塞されることにより、蓋体１３の内面に形成された凸部１３ａと筐体１２の側面によって、ヒューズエレメント５が導出する開口部１４が形成される。
【００５２】
このような保護部材１０や保護ケース１０ａが設けられたヒューズエレメント５は、ヒューズ素子１に組み込まれて用いられる（図１参照）以外にも、自身がヒューズ素子として、そのまま電子部品の回路基板上に直接表面実装されてもよい。
【００５３】
［実装状態］
次いで、ヒューズエレメント５の実装状態について説明する。ヒューズ素子１は、図１に示すように、ヒューズエレメント５が、絶縁基板２の表面２ａから離間して実装されている。これにより、ヒューズ素子１は、定格を超える電流が流れた時に、第１、第２の電極３，４間においてヒューズエレメント５の溶融金属が絶縁基板２の表面２ａに付着することなく、確実に電流経路を遮断することができる。
【００５４】
一方、ヒューズエレメントを絶縁基板の表面へ印刷により形成するなど、ヒューズエレメントが絶縁基板の表面と接するヒューズ素子においては、第１、第２の電極間においてヒューズエレメントの溶融金属が絶縁基板上に付着しリークが発生する。例えばＡｇペーストをセラミック基板へ印刷することによりヒューズエレメントを形成したヒューズ素子においては、セラミックと銀が焼結されて食い込んでしまい、第１、第２の電極間に残留してしまう。そのため、当該残留物によって第１、第２の電極間にリーク電流が流れ、電流経路を完全には遮断することができない。
【００５５】
この点、ヒューズ素子１においては、絶縁基板２とは別に単体でヒューズエレメント５を形成し、かつ絶縁基板２の表面２ａから離間して実装させている。したがって、ヒューズ素子１は、ヒューズエレメント５の溶融時にも溶融金属が絶縁基板２へ食い込むこともなく第１、第２の電極上に引き込まれ、確実に第１、第２の電極間を絶縁することができる。
【００５６】
［フラックスコーティング］
また、ヒューズエレメント５は、外層の高融点金属層５ｂ又は低融点金属層５ａの酸化防止と、溶断時の酸化物除去及びハンダの流動性向上のために、図１に示すように、ヒューズエレメント５上の外層のほぼ全面にフラックス１７を塗布してもよい。フラックス１７を塗布することにより、低融点金属（例えばハンダ）の濡れ性を高めるとともに、低融点金属が溶解している間の酸化物を除去し、高融点金属（例えば銀）への浸食作用を用いて速溶断性を向上させることができる。
【００５７】
また、フラックス１７を塗布することにより、最外層の高融点金属層５ｂの表面に、Ｓｎを主成分とするＰｂフリーハンダ等の酸化防止膜７を形成した場合にも、当該酸化防止膜７の酸化物を除去することができ、高融点金属層５ｂの酸化を効果的に防止し、速溶断性を維持、向上することができる。
【００５８】
かかるヒューズエレメント５は、上述したように第１、第２の電極３，４上にリフローハンダ付けによって接続することができるが、その他にも、ヒューズエレメント５は、超音波溶接によって第１、第２の電極３，４上に接続してもよい。
【００５９】
また、ヒューズエレメント５は、図７に示すように、第１、第２の電極３，４と接続されたクランプ端子２１によって実装してもよい。クランプ端子２１は、ヒューズエレメント５の端部を圧着により挟持することで、容易に接続することができる。
【００６０】
クランプ端子２１によって物理的に嵌合接続するヒューズエレメント５は、ヒューズ素子１に組み込まれて用いられる以外にも、図８に示すように、自身がヒューズ素子として、そのままヒューズボックスやブレーカー装置に直接組み込んでもよい。この場合、ヒューズエレメント５は、絶縁端子台２２上に配設された第１、第２の電線端子２３，２４とクランプ端子２１とによって挟持され、クランプ端子２１、電線端子２３，２４及び絶縁端子台２２を貫通するボルト２５と絶縁端子台２２の裏面に配されたナット２６等の締結具によって固定されている。
【００６１】
［カバー部材］
なお、ヒューズ素子１は、図１に示すように、このようにして構成された絶縁基板２の表面２ａ上を保護するためにカバー部材２０を絶縁基板２上に載置してもよい。
【００６２】
また、ヒューズエレメント５は、上述した定格を超える電流による自己発熱により溶断するヒューズ素子１に適用する他、絶縁基板に設けられた発熱体の加熱によって溶断し電流経路を遮断するリチウムイオン二次電池等用の保護素子に適用することもできる。
【００６３】
［第２の実施の形態］
次いで、本発明が適用された他のヒューズエレメント及びヒューズ素子について説明する。なお、以下の説明において、上述したヒューズ素子１と同じ部材については、同一の符号を付してその詳細を省略する。図９は、ヒューズエレメント３０の斜視図であり、図１０は、ヒューズエレメント３０を用いたヒューズ素子４０の製造工程を示す斜視図である。
【００６４】
図１０に示すように、ヒューズ素子４０は、第１、第２の電極３，４が設けられた絶縁基板２と、第１、第２の電極３，４間にわたって搭載されるヒューズエレメント３０と、ヒューズエレメント３０上に設けられるフラックス１７と、ヒューズエレメント３０が設けられた絶縁基板２の表面２ａ上を覆うカバー部材２０とを有する。ヒューズ素子４０は、回路基板に実装されることにより、ヒューズエレメント３０が当該回路基板上に形成された回路に直列に組み込まれる。
【００６５】
ヒューズ素子４０は、小型且つ高定格のヒューズ素子を実現するものであり、例えば、絶縁基板２の寸法として３〜４ｍｍ×５〜６ｍｍ程度と小型でありながら、抵抗値が０．５〜１ｍΩ、５０〜６０Ａ定格と高定格化が図られている。なお、本発明は、あらゆるサイズ、抵抗値及び電流定格を備えるヒューズ素子に適用することができるのはもちろんである。
【００６６】
図９に示すように、ヒューズエレメント３０は、複数のエレメント部３１Ａ〜３１Ｃが並列されることにより、複数の通電経路を有する。図１０（Ｂ）に示すように、複数のエレメント部３１Ａ〜３１Ｃは、それぞれ絶縁基板２の表面２ａに形成された第１、第２の電極３，４間にわたって接続され、電流の通電経路となっており、定格を超える電流が通電することによって自己発熱（ジュール熱）により溶断する。ヒューズエレメント３０は、すべてのエレメント部３１Ａ〜３１Ｃが溶断することにより、第１、第２の電極３，４間にわたる電流経路を遮断する。
【００６７】
ヒューズエレメント３０は、上述したヒューズエレメント５と同様に、内層と外層とからなる積層構造体であり、内層として低融点金属層５ａ、低融点金属層５ａに積層された外層として高融点金属層５ｂを有する。また、ヒューズエレメント３０は、ハンダ等の接着材料８を介して第１及び第２の電極３，４間に搭載された後、リフローはんだ付け等により絶縁基板２上に接続される。ヒューズエレメント３０は、低融点金属層５ａ及び高融点金属層５ｂの材料や積層構造及びその製法、作用や効果等、外形以外については、上述したヒューズエレメント５と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００６８】
なお、低融点金属層５ａは、Ｓｎを主成分とすることで、高融点金属を溶食するものであり、例えばＳｎを４０％以上含ませる合金を用いることで、Ａｇ等の高融点金属を溶食し、速やかにヒューズエレメント３０を溶断することができる。
【００６９】
図９に示すように、ヒューズエレメント３０は、絶縁基板２に形成された第１、第２の電極３，４間にわたって搭載される複数のエレメント部３１Ａ〜３１Ｃが並列されている。これにより、ヒューズエレメント３０は、定格を超える電流が通電し、溶断する際に、アーク放電が発生した場合にも、溶融したヒューズエレメントが広範囲にわたって飛散し、飛散した金属によって新たに電流経路が形成され、あるいは飛散した金属が端子や周囲の電子部品等に付着することを防止することができる。
【００７０】
すなわち、図１１（Ａ）に示すように、絶縁基板４０上の電極端子４１，４２間にわたって広範囲に搭載されたヒューズエレメント４３においては、定格を超えた電圧が印加され大電流が流れると、全体的に発熱する。そして、図１１（Ｂ）に示すように、ヒューズエレメント４３は、全体が溶融し、凝集状態となった後、図１１（Ｃ）に示すように、大規模なアーク放電が発生しながら溶断する。このため、ヒューズエレメント４３の溶融物が爆発的に飛散する。このため、飛散した金属によって新たに電流経路が形成され絶縁性を損ない、あるいは、絶縁基板４０に形成された電極端子４１，４２を溶融させて共に飛散することにより、周囲の電子部品等に付着する恐れがある。さらに、ヒューズエレメント４３は、全体的に凝集した後にこれを溶融、遮断させることから溶断に要する熱エネルギーも多くなり、速溶断性に劣る。
【００７１】
アーク放電を速やかに止めて回路を遮断する対策として、中空ケース内に消弧材を詰めたものや、放熱材の周りにヒューズエレメントを螺旋状に巻きつけてタイムラグを発生させる高電圧対応の電流ヒューズも提案されている。しかし、従来の高電圧対応の電流ヒューズにおいては、消弧材の封入や螺旋ヒューズの製造といった、何れも複雑な材料や加工プロセスが必要とされ、ヒューズ素子の小型化や電流の高定格化といった面で不利である。
【００７２】
この点、ヒューズエレメント３０は、第１、第２の電極３，４間にわたって搭載される複数のエレメント部３１Ａ〜３１Ｃを並列させているため、定格を超える電流が通電されると、抵抗値の低いエレメント部３１に多くの電流が流れていき、自己発熱により順次溶断していき、最後に残ったエレメント部３１が溶断する際にのみアーク放電が発生する。したがって、ヒューズエレメント３０によれば、最後に残ったエレメント部３１の溶断時にアーク放電が発生した場合にも、エレメント部３１の体積に応じて小規模なものとなり、溶融金属の爆発的な飛散を防止することができ、また溶断後における絶縁性も大幅に向上させることができる。また、ヒューズエレメント３０は、複数のエレメント部３１Ａ〜３１Ｃ毎に溶断されることから、各エレメント部３１の溶断に要する熱エネルギーは少なくて済み、短時間で遮断することができる。
【００７３】
ヒューズエレメント３０は、複数のエレメント部３１のうち、一つのエレメント部３１の一部又は全部の断面積を他のエレメント部の断面積よりも小さくすることにより、相対的に高抵抗化してもよい。一つのエレメント部３１を相対的に高抵抗化させることにより、ヒューズエレメント３０は、定格を超える電流が通電されると、比較的低抵抗のエレメント部３１から多くの電流が通電し溶断していく。その後、残った当該高抵抗化されたエレメント部３１に電流が集中し、最後にアーク放電を伴って溶断する。したがって、ヒューズエレメント３０は、エレメント部３１を順次溶断させることができる。また、断面積の小さいエレメント部３１の溶断時にアーク放電が発生するため、エレメント部３１の体積に応じて小規模なものとなり、溶融金属の爆発的な飛散を防止することができる。
【００７４】
また、ヒューズエレメント３０は、３つ以上のエレメント部を設けるとともに、内側のエレメント部を最後に溶断させることが好ましい。例えば、図９に示すように、ヒューズエレメント３０は、３つのエレメント部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを設けるとともに、真ん中のエレメント部３１Ｂを最後に溶断させることが好ましい。
【００７５】
図１２（Ａ）に示すように、ヒューズエレメント３０に定格を超える電流が通電されると、先ず２つのエレメント部３１Ａ、３１Ｃに多くの電流が流れて自己発熱により溶断する。図１２（Ｂ）に示すように、エレメント部３１Ａ、３１Ｃの溶断は自己発熱によるアーク放電を伴うものではないため、溶融金属の爆発的な飛散もない。
【００７６】
次いで、図１２（Ｃ）に示すように、真ん中のエレメント部３１Ｂに電流が集中し、アーク放電を伴いながら溶断する。このとき、ヒューズエレメント３０は、真ん中のエレメント部３１Ｂを最後に溶断させることにより、アーク放電が発生しても、エレメント部３１Ｂの溶融金属を、先に溶断している外側のエレメント部３１Ａ，３１Ｃによって捕捉することができる。したがって、エレメント部３１Ｂの溶融金属の飛散を抑制し、溶融金属によるショート等を防止することができる。
【００７７】
このとき、ヒューズエレメント３０は、３つのエレメント部３１Ａ〜３１Ｃのうち、内側に位置する真ん中のエレメント部３１Ｂの一部又は全部の断面積を外側に位置する他のエレメント部３１Ａ，３１Ｃの断面積よりも小さくすることにより、相対的に高抵抗化し、これにより真ん中のエレメント部３１Ｂを最後に溶断させてもよい。この場合も、断面積を相対的に小さくすることにより最後に溶断させているため、アーク放電もエレメント部３１Ｂの体積に応じて小規模なものとなり、溶融金属の爆発的な飛散をより抑制することができる。
【００７８】
［エレメント製法］
このような複数のエレメント部３１が形成されたヒューズエレメント３０は、例えば図１３（Ａ）に示すように、板状の低融点金属５ａと高融点金属５ｂの積層体３２の中央部２か所を矩形状に打ち抜くことにより製造することができる。ヒューズエレメント３０は、並列する３つのエレメント部３１Ａ〜３１Ｃの両側が一体に支持されている。なお、図１３（Ｂ）に示すように、ヒューズエレメント３０は、並列する３つのエレメント部３１Ａ〜３１Ｃの片側が一体に支持されたものでもよい。
【００７９】
［端子部］
また、ヒューズエレメント３０は、絶縁基板２に形成された第１、第２の電極３，４の外部接続端子となる端子部３３を形成してもよい。端子部３３は、ヒューズエレメント３０が搭載されたヒューズ素子４０が回路基板に実装されると、当該回路基板に形成された回路とヒューズエレメント３０とを接続するものであり、図９に示すように、エレメント部３１の長手方向の両側に形成されている。そして、端子部３３は、ヒューズ素子４０がフェースダウンで回路基板に実装されることにより、回路基板上に形成された電極端子とハンダ等を介して接続される。
【００８０】
ヒューズ素子４０は、ヒューズエレメント３０に形成した端子部３３を介して回路基板と導通接続されることにより、素子全体の抵抗値を下げて、小型化且つ高定格化を図ることができる。すなわち、ヒューズ素子４０は、絶縁基板２の裏面に回路基板との接続用電極を設けるとともに、導電ペーストが充填されたスルーホール等を介して第１、第２の電極３，４と接続する場合、スルーホールやキャスタレーションの孔径や孔数の制限や、導電ペーストの抵抗率や膜厚の制限により、ヒューズエレメントの抵抗値以下の実現が難しく、高定格化が困難となる。
【００８１】
そこで、ヒューズ素子４０は、ヒューズエレメント３０に端子部３３を形成するとともに、カバー部材２０を介して素子外部へ突出させる。そして、ヒューズ素子４０は、図１０（ｅ）に示すように、回路基板上にフェースダウン実装することにより、端子部３３を直接、回路基板の電極端子に接続する。これにより、ヒューズ素子４０は、導電スルーホールを介在させることによる高抵抗化を防止でき、ヒューズエレメント３０によって素子の定格が決まり、小型化を図るとともに高定格化を実現できる。
【００８２】
また、ヒューズ素子４０は、ヒューズエレメント３０に端子部３３を形成することにより、絶縁基板２の裏面に回路基板との接続用電極を形成する必要がなく、表面２ａのみに第１、第２の電極３，４を形成すれば足り、製造工数の削減を図ることができる。
【００８３】
端子部３３が設けられたヒューズエレメント３０は、例えば、板状の低融点金属５ａと高融点金属５ｂの積層体を打ち抜くとともに、両側縁部を折り曲げることにより製造することができる。あるいは、第１及び第２の電極３，４上に端子部３３を構成する金属板を接続することにより製造してもよい。
【００８４】
なお、ヒューズ素子４０は、端子部３３を、ヒューズエレメント３０を構成する板状の低融点金属５ａと高融点金属５ｂの積層体を折り曲げて製造する場合には、端子部３３と複数のエレメント部３１とは予め一体に形成されているため、絶縁基板２に第１、第２の電極３，４を設けなくともよい。この場合、絶縁基板２は、ヒューズエレメント３０の熱を放熱するために用いられ、熱伝導性の良いセラミック基板が好適に用いられる。また、ヒューズエレメント３０を絶縁基板２に接続する接着剤としては、導電性は無くともよく、熱伝導性に優れるものが好ましい。
【００８５】
また、ヒューズエレメントとして、エレメント部３１に相当する複数枚のエレメント３４を第１及び第２の電極３，４間にわたって並列に接続することにより製造してもよい。図１４に示すように、エレメント３４は、例えばエレメント３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの３枚が並列される。各エレメント３４Ａ〜３４Ｃは、矩形板状に形成されるとともに、両端に端子部３３が折り曲げ形成されている。エレメント３４は、内側に設けられている真ん中のエレメント３４Ｂの断面積を外側に設けられている他のエレメント３４Ａ，３４Ｂよりも断面積よりも小さくすることにより、相対的に高抵抗化し、最後に溶断せるようにしてもよい。
【００８６】
［ヒューズ素子］
ヒューズエレメント３０が用いられるヒューズ素子４０は、以下の工程により製造される。ヒューズエレメント３０が搭載される絶縁基板２は、図１０（Ａ）に示すように、表面２ａに第１、第２の電極３，４が形成されている。第１、第２の電極３，４は、ヒューズエレメント３０が接続される（図１０（Ｂ））。これにより、ヒューズエレメント３０は、ヒューズ素子４０が回路基板に実装されることにより、回路基板に形成された回路上に直列に組み込まれる。
【００８７】
ヒューズエレメント３０は、第１、第２の電極３，４間にハンダ等の接続材料を介して搭載され、ヒューズ素子４０が回路基板にリフロー実装される際にハンダ接続される。また、図１０（Ｃ）に示すように、ヒューズエレメント３０上にはフラックス１７が設けられる。フラックス１７が設けられることにより、ヒューズエレメント３０の酸化防止、濡れ性の向上を図り、速やかに溶断させることができる。また、フラックス１７を設けることにより、アーク放電による溶融金属の絶縁基板２への付着を抑制し、溶断後における絶縁性を向上させることができる。
【００８８】
次いで、図１０（Ｄ）に示すように、絶縁基板２の表面２ａ上を保護するとともに、アーク放電によるヒューズエレメント３０の溶融飛散物を低減させるカバー部材２０が搭載されることによりヒューズ素子４０が完成する。カバー部材２０は、長手方向の両端に幅方向に亘る一対の脚部が形成され、この脚部が表面２ａ上に設置されるとともに、開放された側面からヒューズエレメント３０の端子部３３が上方に突出されている。
【００８９】
このヒューズ素子４０は、図１０（Ｅ）に示すように、カバー部材２０が設けられた表面２ａ側を回路基板に向けるフェースダウン実装によって接続される。これにより、ヒューズ素子４０は、ヒューズエレメント３０の各エレメント部３１がカバー部材２０及び端子部３３によって覆われるため、アーク放電の発生によっても溶融金属が端子部３３やカバー部材２０によって捕捉され、周囲への飛散を防止できる。
【００９０】
［第１、第２の電極の張出し部］
また、ヒューズ素子４０は、図１５（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１、第２の電極３，４の１つのエレメント部３１が接続される部位が張り出す張出し部３ａ，４ａを形成し、張出し部３ａ，４ａ間における電極間距離が、他のエレメント部３１が接続される部位の電極間距離よりも短くしてもよい。
【００９１】
張出し部３ａ，４ａ上にもエレメント部３１を搭載することにより、当該エレメント部３１は、第１、第２の電極３，４及び張出し部３ａ，４ａとの接触面積が増える。このため、当該エレメント部３１は、電流が流れて自己発熱した場合にも、第１、第２の電極３，４及びその張出し部３ａ，４ａを介して放熱されることから、張出し部３ａ，４ａが設けられていない部位に搭載された他のエレメント部３１に比して冷めやすくなり、他のエレメント部３１よりも遅れて溶断する。これにより、ヒューズ素子４０は、ヒューズエレメント３０のエレメント部３１を順次溶断させることができる。
【００９２】
また、張出し部３ａ，４ａを設けることにより、電極間距離が他のエレメント部に比して短くなる。エレメント部３１は、電極間距離が長くなるほど溶断しやすくなることから、張出し部３ａ，４ａ上に搭載されたエレメント部３１は、他のエレメント部３１よりも溶断されにくく、他のエレメント部３１に遅れて溶断する。これによっても、ヒューズ素子４０は、ヒューズエレメント３０のエレメント部３１を順次溶断させることができる。
【００９３】
また、ヒューズ素子４０は、３つ以上のエレメント部が設けられたヒューズエレメント３０を用い、第１、第２の電極３，４のうち、内側のエレメント部３１が搭載される部位に張出し部３ａ，４ａを設け、内側のエレメント部３１を最後に溶断させることが好ましい。例えば、図１５に示すように、３つのエレメント部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを設けたヒューズエレメント３０を用いるとともに、真ん中のエレメント部３１Ｂが搭載される部位に張出し部３ａ，４ａを設け、真ん中のエレメント部３１Ｂを冷めやすくするとともに電極間距離も短くすることにより、最後に溶断させることが好ましい。
【００９４】
上述したようにヒューズエレメント３０は、最後のエレメント部３１が溶断する際に、アーク放電を伴うことから、真ん中のエレメント部３１Ｂを最後に溶断させることにより、アーク放電が発生しても、エレメント部３１Ｂの溶融金属を、先に溶断している外側のエレメント部３１Ａ，３１Ｃによって捕捉することができる。したがって、エレメント部３１Ｂの溶融金属の飛散を抑制し、溶融金属によるショート等を防止することができる。
【００９５】
なお、このとき、ヒューズエレメント３０は、３つのエレメント部３１Ａ〜３１Ｃのうち、内側に位置する真ん中のエレメント部３１Ｂの一部又は全部の断面積を外側に位置する他のエレメント部３１Ａ，３１Ｃの断面積よりも小さくすることにより、相対的に高抵抗化し、これにより真ん中のエレメント部３１Ｂを最後に溶断させてもよい。この場合も、断面積を相対的に小さくすることにより最後に溶断させているため、アーク放電もエレメント部３１Ｂの体積に応じて小規模なものとすることができる。
【００９６】
また、本発明が適用されたヒューズ素子は、図１６（Ｂ）に示すように、ヒューズエレメント３０に端子部３３を一体成型するとともに、この端子部３３を絶縁基板２の側面に嵌合させ、絶縁基板２の裏面側に突出させてもよい。
【００９７】
このヒューズ素子５０は、図１６（Ｃ）に示すように、ヒューズエレメント３０上にフラックス１７を設け、次いで、図１６（Ｄ）に示すように、絶縁基板２の表面２ａ上にカバー部材２０を搭載することにより製造される。端子部３３は、カバー部材２０の開放された側面より絶縁基板２の裏面側へ突出される。なお、ヒューズ素子５０において、カバー部材２０は必ずしも搭載する必要はない。
【００９８】
そして、ヒューズ素子５０は、ハンダ等の接続材料により、絶縁基板２の裏面を回路基板へ向けて実装される。これにより、ヒューズ素子５０は、端子部３３が回路基板に形成された電極端子と接続され、ヒューズエレメント３０が回路基板の回路と直列に接続される。
【００９９】
このヒューズ素子５０は、図１６（Ａ）に示すように、絶縁基板２の側面にヒューズエレメント３０の端子部３３が嵌合する嵌合凹部３５を形成することにより、回路基板への実装面積が広がることもなく、また、ヒューズエレメント３０の嵌合位置を固定することができる。
【０１００】
なお、図１６に示すヒューズ素子５０は、絶縁基板２の表面２ａには、第１、第２の電極３，４を形成しなくともよい。これにより、ヒューズ素子５０は、絶縁基板２の表面２ａに電極を形成する必要がなく、製造工数の削減を図ることができる。
【０１０１】
また、ヒューズ素子５０において、絶縁基板２は、ヒューズエレメント３０の熱を放熱するために用いられ、熱伝導性の良いセラミック基板が好適に用いられる。また、ヒューズエレメント３０を絶縁基板２に接続する接着剤としては、導電性は無くともよく、熱伝導性に優れるものが好ましい。さらに、このヒューズ素子５０は、絶縁基板２の裏面に、放熱用の電極を形成してもよい。
【０１０２】
また、ヒューズ素子５０は、図１７に示すように、エレメント部３１に相当する複数枚のエレメント５１を第１及び第２の電極３，４間にわたって並列に接続することにより製造してもよい。各エレメント５１は、端子部５２が折り曲げ形成されるとともに、これら端子部５２を絶縁基板２の側面に嵌合させ、絶縁基板２の裏面側に突出させている。
【０１０３】
この場合も、絶縁基板２の表面２ａに設けられた第１、第２の電極３，４は形成しなくともよい。また、ヒューズ素子５０は、エレメント５１を３枚並列させ、内側に設けられている真ん中のエレメント５１Ｂの断面積を外側に設けられている他のエレメント５１Ａ，５１Ｂの断面積よりも小さくすることにより、相対的に高抵抗化し、最後に溶断せるようにしてもよい。
【０１０４】
［第１、第２の電極の分割］
また、ヒューズ素子４０は、図１８（Ａ）に示すように、第１、第２の電極３，４がヒューズエレメント３０の複数のエレメント部３１Ａ〜３１Ｃや複数枚のエレメント３４の搭載位置に応じて、第１の分割電極３Ａ〜３Ｃ及び第２分割電極４Ａ〜４Ｃに分割してもよい。同様に、ヒューズ素子５０も、図１８（Ｂ）に示すように、第１、第２の電極３，４がヒューズエレメント３０のエレメント部３１Ａ〜３１Ｃや複数枚のエレメント５１の搭載位置に応じて、第１の分割電極３Ａ〜３Ｃ及び第２分割電極４Ａ〜４Ｃに分割してもよい。
【０１０５】
第１の電極３を第１の分割電極３Ａ〜３Ｃに、第２の電極４を第２の分割電極４Ａ〜４Ｃに分割する事により、ヒューズエレメント３０のエレメント部３１Ａ〜３１Ｃもしくは複数枚のエレメント３４，５１の半田接続時の半田の表面張力による実装ズレや不用意な半田溜まりを抑制することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１  ヒューズ素子、２  絶縁基板、２ａ  表面、２ｂ  裏面、３  第１の電極、４  第２の電極、５  ヒューズエレメント、５ａ  低融点金属層、５ｂ  高融点金属層、７  酸化防止膜、１０  保護部材、１０ａ  保護ケース、１１  接着剤、１２  筐体、１３  蓋体、１４  開口部、１７  フラックス、２０  カバー部材、３０  ヒューズエレメント、３１  エレメント部、３３  端子部、３４  エレメント、３５  嵌合凹部、４０，５０  ヒューズ素子、５１  エレメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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