(57)【要約】【課題】高感度、小型のヒューズ、低コストで大量生産が可能な薄膜型ヒューズを提供する。【解決手段】ガラス基板１にフォトクロミック材料（ＤＡＥ２）の蒸着膜を成膜し、紫外線で着色化しＤＡＥ２着色膜３を得た。ＤＡＥ２着色膜３に赤色レーザーを照射し、幅１０μｍのＤＡＥ２消色膜６を形成した後、ＤＡＥ２消色膜６に紫レーザーを２０μｍ幅で照射しＤＡＥ２再着色膜９を得た。ＤＡＥ２着色膜３、ＤＡＥ２消色膜６、ＤＡＥ２再着色膜９の上に金属鉛を蒸着すると、ＤＡＥ２着色膜３およびＤＡＥ２再着色膜９の上にのみ金属鉛蒸着膜１１および１２が成膜された。この金属鉛薄膜を所定の大きさに切断し、一対の金属鉛蒸着膜１１から他方の金属鉛蒸着膜１１に電圧を印加すると、溶断電流で鉛溶断痕１４および１５が生じ、金属鉛蒸着膜１１間は遮断されるヒューズが得られた。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
刺激の付与により第１の安定状態と第２の安定状態とを取り得る有機化合物を絶縁性の基板の上に薄膜形成する成膜ステップと、
前記刺激を前記有機化合物に付与し、前記第１の安定状態および第２の安定状態の何れかに化学構造を変換する変換ステップと、
前記基板を加熱し、真空の雰囲気中で金属を蒸着する金属蒸着ステップとを有する薄膜型ヒューズの製造方法。
【請求項２】
前記変換ステップは、前記第１の安定状態における第１の吸収帯の光を前記有機化合物に照射し前記第２の安定状態に変換するステップと、前記第２の安定状態における第２の吸収帯の光を前記有機化合物薄膜の一部に照射し前記第１の安定状態に復帰するステップとを含む、請求項１記載の薄膜型ヒューズの製造方法。
【請求項３】
前記有機化合物がフォトクロミック性化合物である、請求項１または２に記載の薄膜型ヒューズの製造方法。
【請求項４】
前記有機化合物の前記第１の安定状態は紫外線領域に吸収帯を有する無色状態であり、前記第２の安定状態は可視領域に吸収帯を有する有色状態である、請求項１乃至３のいずれかに記載の薄膜型ヒューズの製造方法。
【請求項５】
絶縁性の基板と、前記基板の上に製膜された刺激の付与により第１の安定状態と第２の安定状態とを取り得る有機化合物で構成される有機化合物層と、前記有機化合物層の上に形成した金属膜とを備え、
前記第２の安定状態の上に形成した前記金属膜は、前記第１の安定状態で複数の領域に分断され、
前記第２の安定状態の上に形成した前記複数の領域の前記金属膜同士の接続方向に対する接続部分における前記金属膜の断面積が、前記接続方向における前記金属膜の断面積未満である薄膜型ヒューズ。
【請求項６】
前記第１の安定状態における前記有機化合物層の上に形成した前記金属層の膜厚は、前記第２の安定状態における前記有機化合物層の上に形成した前記金属層の膜厚より薄い、請求項５記載の薄膜型ヒューズ。
【請求項７】
前記有機化合物層は、前記第１の安定状態と前記第２の安定状態とが前記基板の形成面で隣接し、前記形成面における前記第２の安定状態にある領域は、前記第１の安定状態にある領域未満の面積を有する、請求項５または６に記載の薄膜型ヒューズ。
【請求項８】
前記有機化合物がフォトクロミック性化合物である、請求項５乃至７のいずれかに記載の薄膜型ヒューズ。
【請求項９】
前記有機化合物の前記第１の安定状態は紫外線領域に吸収帯を有する無色状態であり、前記第２の安定状態は可視領域に吸収帯を有する有色状態である、請求項５乃至８の何れかに記載の薄膜型ヒューズ。
【請求項１０】
前記金属層が、銀、銀合金、鉛または鉛合金である、請求項８記載の薄膜型ヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜型ヒューズの構成とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子・電気技術の進歩と応用範囲の拡大に応じて、様々な関連電気機器で異常動作時や非常時に電源電流を遮断するヒューズに対し、多くの機能が要求されるようになってきている。そのようなヒューズに要請される機能では、小型化、非常に微小な電流で遮断できる高感度化、そして製造面での要請では、低コスト化のためできるだけ簡単なプロセスによる大量生産性などがあげられる。
【０００３】
小型化に関しては、セラミックの微小な基板上に細い導電ラインを形成したチップ型ヒューズが実用化されており、特許文献１が提案されている。特許文献１では、接地される金属基板の一方の面に未着して支持された絶縁板と、表面に相互に絶縁距離を保持して形成された導電パターンからなる陽極端子導体と陰極端子導体と制御端子導体と、各端子導体に導電結合された外部接続端子金具と、陽極端子導体に陽極側が導電結合された３端子形半導体チップとを含む絶縁型半導体装置において、陽極端子導体が３端子形半導体チップ側と外部端子金具側とに分割されて相互に絶縁され、分割陽極端子導体と金属基板との間に地絡電流が発生したときこれを感知して溶断する金属細線により分割陽極端子導体間が導通接続するは導体装置の地絡保護装置を開示している。この構成により、絶縁形半導体装置が、その陽極端子導体側で地絡したとき、外部のヒューズに頼らずに被害の拡大を防止できる効果がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−１６９５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この特許文献１で提案されているチップ型ヒューズの製造プロセスは、金属の細線を基板上に貼り付ける手法がとられており、非常に複雑なプロセスとなる課題がある。
【０００６】
一方、基板上に微細な導電部を形成する方法としては、金属の真空蒸着時に対応する開口部を備えた蒸着マスクを、基板表面側に設置する方法が挙げられる。この方法では、蒸着マスクの開口部を介し基板に金属蒸気が到達し、基板表面で急冷され、マスクの開口部の形に対応した薄膜パターンが形成される。しかしこの方法では、高感度化の要請ため、薄膜パターンの幅をミクロンレベルの微細な開口パターンを有するマスクを作るのが難しく、また一度に多数のパターンを基板上に形成するのが困難であり、量産性や低コスト化が困難という課題ある。
【０００７】
本発明は、高感度化、小型化が可能で大量生産に対応できる薄膜型ヒューズの製造方法と、薄膜型ヒューズとの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の薄膜型ヒューズの製造方法は、刺激の付与により第１の安定状態と第２の安定状態とを取り得る有機化合物を絶縁性の基板の上に薄膜形成する成膜ステップと、刺激をこの有機化合物薄膜に付与し、第１の安定状態および第２の安定状態の何れかに化学構造を変換する変換ステップと、基板を加熱し、真空の雰囲気中で金属を蒸着する金属蒸着ステップとを有する。
【０００９】
また本発明の薄膜型ヒューズは、絶縁性の基板と、基板の上に製膜された刺激の付与により第１の安定状態と第２の安定状態とを取り得る有機化合物で構成される有機化合物層と、この有機化合物層の上に形成した金属膜とを備え、第２の安定状態の上に形成した金属膜は、第１の安定状態で複数の領域に分断され、第２の安定状態の上に形成した複数の領域の金属膜同士の接続方向に対する接続部分における金属膜の断面積が、この接続方向における金属膜の断面積未満である構成を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の薄膜型ヒューズは、高感度、小型のヒューズが得られる効果がある。またその製造方法は、容易かつ低コストで大量生産が可能になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】基板温度が１０℃の時の鉛蒸着のジアリールエテン上と蒸着総量と関係図である。
【図１Ｂ】基板温度が２４℃の時の鉛蒸着のジアリールエテン上と蒸着総量と関係図である。
【図１Ｃ】基板温度が４０℃の時の鉛蒸着のジアリールエテン上と蒸着総量と関係図である。
【図２】ジアリールエテン上に鉛蒸着した際の基板温度に対する蒸着量の関係図である。
【図３Ａ】一実施の形態で用いた薄膜型ヒューズの集合体の製造過程を説明する図である。
【図３Ｂ】同実施の形態の薄膜型ヒューズの平面図である。
【図４Ａ】同実施の形態における薄膜ヒューズの溶断前後の図である。
【図４Ｂ】同実施の形態における薄膜ヒューズの電流電圧特性図である。
【図４Ｃ】実施の形態におけるブリッジ部分の断面積と溶断電流値の関係図である。
【図５Ａ】他の実施の形態で用いた薄膜型ヒューズの集合体の製造過程を説明する図である。
【図５Ｂ】同実施の形態の薄膜型ヒューズの斜視図である。
【図６Ａ】同実施の形態における薄膜ヒューズの溶断前後の要部拡大図である。
【図６Ｂ】同実施の形態における薄膜ヒューズの電流電圧特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明者らは最近、フォトクロミズムに基づく金属蒸着選択性という現象を発見した（「セレクティブ  メタル  デポジション  オン  フォトスウィチャブル  モレキュラー  サーフェイス」ジャーナル  オブ  アメリカン  ケミカル  ソサエティ  １３０，２００８， １０７４０）。また、この現象に基づく微細な金属パターン形成方法について特許出願を行った（特開２００７−１８８８５４号公報）。この金属蒸着選択性とは、紫外光照射により得られた着色状態表面には、真空蒸着により金属マグネシウムが堆積し薄膜形成するが、紫外光照射前の成膜後の消色状態、および着色状態に可視光照射で得られた再消色状態の表面には、金属マグネシウムは堆積せず、換言すると金属マグネシウム膜が形成されないという現象である。この現象を、本発明者らはジアリールエテン系フォトクロミック分子薄膜で確認した。なお、消色状態は、上述したように紫外線照射前と可視光照射後との２種類存在するが、両者を特定する必要がある場合には、前者を成膜消色状態と称し、後者を再消色状態と称する。
【００１３】
このフォトクロミック表面における金属蒸着選択性は、当初金属マグネシウムにのみ発現し、他の金属種に対しては実現できなかったが、金属の蒸着速度を調整することでマンガンや亜鉛でも発現することができる（「ライトコントロールド  セレクティブ  メタル  デポジション  オン  ア  フォトクロミック  ジアリールエテン  フイルム」  ブラタン  オブ  ザ  ケミカル  ソサエティ  オブ  ジャパン  ８３，２０１０，７５６）ことが分かった。しかしながら、上記のように蒸着速度を変えるだけでは、ヒューズ用金属材料である鉛や銀では金属蒸着選択性は実現しなかった。
【００１４】
なお、有機の分野では、第１の安定状態と第２の安定状態との２つのエネルギー的に安定な状態を備える化合物が存在する。典型的な例が上述したフォトクロミズムである。フォトクロミック化合物は、スピロピラン系やジアリールエテン系などがあり、環構造が開いた開環構造と環構造を形成する閉環構造とを、開環構造および閉環構造よりも高いエネルギー準位を有するエネルギーギャップを介して、２つの安定状態を可逆的に形成する。例えばジアリールエテン系化合物の開環構造の例としては、（化１）に示す１，２−ビス［２−メトキシ−５−（パラ−メトキシフェニル）チオフェン−３−イル］−３，３，４，４，５，５−ヘキサフルオロシクロペンタン（ＤＡＥ１）や、（化２）に示す１，２−ビス［２−メチル−５−（５−トリメチルシリチオフェン−２−イル）チオフェン−３−イル］−３，３，４，４，５，５−ヘキサフルオロシクロペンタン（ＤＡＥ２）などが挙げられる。一般的には、開環構造は紫外線領域に吸収帯を備える無色体であり、この開環構造に紫外線を照射すると有色の着色体となる。
【００１５】
【化１】
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【００１６】
【化２】
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【００１７】
なお、２つのエネルギー的に安定な状態を備える有機化合物としてフォトクロミズムを挙げて説明したが、光重合性のモノマーとポリマーも該当し、モノマー上に金属蒸着膜を形成した場合と、ポリマー上に金属蒸着膜を形成した場合とで金属蒸着選択性を備える場合などがある。したがって、フォトクロミズム化合物に特有の性質ではない。
【００１８】
本発明者はこの金属蒸着選択性に関して鋭意研究を進めた結果、次の（１）乃至（４）の予想、
（１）下地となる有機分子の運動状態に依存（マクロな物性値としては、ガラス転移温度（ガラス転移温度は高分子化合物におけるミクロブラウン運動の有無に関する物性値として専ら知られているが、ここでは低分子における分子の動き易さを示す温度として捉えられる）に対応するが、必ずしもそれがすべてではない）、
（２）下地となる有機分子が活発な表面分子運動を示す状態では、真空蒸着により表面有機分子に到達した金属蒸気原子が、その影響を受けて再び表面から離脱する現象が、金属蒸着選択性の原因、
（３）金属の蒸着レートが高いときは、表面における金属原子密度が高まるため、表面拡散運動中に金属原子の衝突により核形成されて膜形成が開始、
（４）上述の（１）とも関連するが、下地となる有機分子における金属蒸着雰囲気にさらされる表層の分子骨格が、例えば、開環構造か閉環構造か等のように蒸着金属原子に対する親和性の有無や柔硬の構造の有無、
をたてた。
【００１９】
なお、上記した（３）の蒸着レート依存性は表面原子密度と関連している現象である。この説明に基づけば、下地の有機化合物の表面分子運動を活発化することができれば、これまで蒸着選択性が発現し得なかった例えば鉛や銀でも出る可能性がある。この下地の有機分子における分子運動活性化の一つの手段が、蒸着時の基板温度との仮説を立て、金属の蒸着レートや有機分子膜上への蒸着膜厚などをパラメータとし、下地の有機分子の金属蒸着選択性の実験を行った。また、下記の実施の形態でも述べるが、その実験過程で金属蒸着選択性は、有機分子における２つの安定状態のいずれか一方では蒸着膜が全く堆積しない場合や、蒸着膜の膜厚に２つの安定状態の内いずれか一方が存在する場合も判明した。
【００２０】
（実施の形態１）
（化３）は、本実施の形態に適用したフォトクロミック・ジアリールエテン分子の一例として、上述のＤＡＥ２の光異性化反応を示す。（化３）の左側は消色状態分子で分子構造的には開環体であり、このＤＡＥ２の開環体は例えば波長４１０ｎｍの紫色照射や４００ｎｍ以下の紫外光照射により閉環反応し、（化３）の右側に示す開環体となり青色の着色状態に変化する。また、この着色状態は、例えば６３５ｎｍの赤色等の可視光照射により、もとの消色状態の開環状態に復帰する。
【００２１】
【化３】
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【００２２】
このＤＡＥ２を、室温でガラス基板に真空度１×１０−５Ｔｏｒｒ、タングステンの抵抗ボードを１６５℃に加熱し、蒸着速度１ｎｍ／ｓの条件で、抵抗加熱により膜厚７０ｎｍのアモルファス膜を真空蒸着法で成膜した。製膜したＤＡＥ２薄膜の一部に、波長３６５ｎｍ、パワー１００μＷ／ｃｍ２の紫外光を５分照射して着色状態とした。
【００２３】
この着色化ＤＡＥ２に蒸着速度０．０６ｎｍ／ｓで金属鉛を真空蒸着した。なお、金属鉛の蒸着時の真空度は１×１０−５Ｔｏｒｒで、上述の仮説に基づきガラス基板加熱温度をパラメータとした。
【００２４】
図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃは、ガラス基板の温度をそれぞれ１０℃、２４℃（室温）および４０℃と変え、蒸着総量（ガラス基板上への金属鉛蒸着量）とＤＡＥ２上に堆積した金属鉛蒸着量とを、その膜厚で示したグラフである。なお、横軸は蒸着総量を示すガラス基板上における金属鉛の膜厚で、縦軸は同じパラメータ条件でのＤＡＥ２上に堆積した金属鉛の膜厚である。
【００２５】
ＤＡＥ２上の金属鉛の堆積は、いずれも金属鉛の蒸着総量に比例する傾向が見られた。図１Ａの１０℃、および図１Ｂの２４℃のときは、ＤＡＥ２の着色状態表面および消色状態表面における金属鉛膜厚には多少の差はあるものの、いずれの場合でも着色状態および消色状態の両表面に金属鉛が堆積し、堆積と非堆積の明確な鉛蒸着選択性は発現しなかった。しかしながら、基板温度が４０℃のとき、ＤＡＥ２の着色状態表面に、少なくとも７０ｎｍの膜厚で金属鉛が堆積したときでも、ＤＡＥ２の消色状態表面には全く堆積せず、明確な鉛蒸着選択性が発現した。
【００２６】
このＤＡＥ２の着色状態および消色状態において、金属鉛の堆積に対する基板温度依存性をより詳しく調べるため、下記の検討をした。すなわち、金属鉛蒸着膜厚を５５ｎｍ（ガラス基板上）に一定とし、ＤＡＥ２膜の着色状態表面および消色状態表面での金属鉛膜厚を比較した結果を図２に示す。図２から明らかなように、基板温度を上昇させると、ＤＡＥ２膜の着色状態および消色状態の両表面に堆積する金属鉛量はともに減少するが、その減少の傾向に差がある。ＤＡＥ２膜が消色状態表面で全く金属鉛が堆積せず、ＤＡＥ２膜が着色表面での金属鉛膜厚が堆積する基板加熱温度は、本実施の形態における蒸着速度０．０６ｎｍ／ｓでは、３２℃以上である。
【００２７】
なお、本実施の形態において、基板加熱温度の影響もあるが、金属鉛蒸着膜の堆積と非堆積との間で有意な選択性が生じたのは、金属鉛蒸着膜の下地のＤＡＥ２膜が着色状態か消色状態かに依存していることは明らかである。下地のＤＡＥ２が消色状態のときは、分子構造的には開環状態である。上述の（１）乃至（４）に記載したように、金属鉛が非堆積する蒸着金属原子の界面に存在するＤＡＥ２では、分子構造的に柔軟性があるフレキシブルな開環状態（いわゆる、ガラス転移温度が低い状態）である。このため、消色状態のＤＡＥ２は界面に存在するＤＡＥ２分子が運動し金属鉛蒸着原子を補足し得なく、蒸着金属としての核が生成し難い。このため、界面でのＤＡＥ２の分子状態が金属蒸着膜の成長を阻害することで、金属鉛は非堆積となるものと考えられる。一方、金属鉛が堆積する着色状態のＤＡＥ２は閉環状態であるため、開環状態と比較すると分子構造的にリジッド（いわゆる、ガラス転移点が高い状態）であり、金属鉛蒸着原子の堆積に関してＤＡＥ２の分子構造的に運動での阻害要因は少ないことが要因の一つと考えられる。このため、金属鉛蒸着原子は閉環状態のＤＡＥ２膜界面で核を生成し易く、生成した核から金属鉛蒸着膜が成膜すると考えられる。
【００２８】
図３Ａは、本実施の形態の結果に基づき、ＤＡＥ２膜上に金属鉛を蒸着した薄膜型ヒューズの集合体の製造プロセスを示す。まず、図３Ａの（ａ）に示したように、上述した本実施の形態と同じ条件で、ガラス基板１上に真空蒸着で膜厚７０ｎｍのＤＡＥ２蒸着膜２を成膜した。次に、同図（ｂ）に示したように、上述と同様の紫外光を照射して、ＤＡＥ２蒸着膜２を全面着色状態にし、ＤＡＥ２着色膜２を得た。次に、同図（ｃ）に示したように、消色化レーザービーム４として赤色レーザースポット（波長６３５ｎｍ、パワー１．８ｍＷ、走査速度０．３ｍｍ／ｓ）を走査方向５の向きへの走査により、ＤＡＥ２着色膜３に、ピッチ２００μｍ、線幅１０μｍの格子状のＤＡＥ２消色膜３の消色ラインを形成した。さらに、同図（ｄ）に示したように、そのＤＡＥ２消色膜６の消色ラインの一部を横断させるレーザー走査で、ＤＡＥ２消色膜６をＤＡＥ２再着色膜９に再着色した。再着色条件は、紫色レーザー走査（波長４１０ｎｍ、パワー２ｍＷ、走査速度１ｍｍ／ｓ）で、ＤＡＥ２消色膜６にＤＡＥ２再着色膜９のブリッジ部分を形成した。次に、同図（ｅ）に示したように、蒸着速度０．０７ｎｍ／ｓ、上記の結果で得られた３２℃の最適基板加熱温度条件に余裕を持たせ、基板加熱温度３５℃で、金属鉛蒸着膜１１を真空蒸着した。なお、上述のＤＡＥ２再着色膜９の上には、金属鉛ブリッジ１２も同時に成膜した。
【００２９】
このようにして得られた薄膜型ヒューズ集合体は、図３Ｂに示すように、ＤＡＥ２着色膜３およびＤＡＥ２再着色膜９に金属鉛が堆積し、金属鉛蒸着膜１１および金属鉛ブリッジ１２が成膜されたが、ＤＡＥ２消色膜６には金属鉛は堆積しなかった。すなわち、ＤＡＥ２の第２の安定状態である着色状態のパターン、および第１の安定状態である消色状態のパターンそれぞれの光異性化パターンに対応した金属鉛パターンを得た。なお、図３Ｂにおいて、消色化レーザービーム４が走査したＤＡＥ２消色膜６、紫外線照射したＤＡＥ２着色膜３上の金属鉛蒸着膜１１、および着色化レーザービーム７が走査したＤＡＥ２再着色膜９上の金属鉛ブリッジ１２を含む四角い破線で囲まれた部分が、一つ一つの薄膜型ヒューズ領域１３で、破線でガラス基板１から切断することにより薄膜型ヒューズを製造することができる。本実施の形態では一例として、金属鉛ブリッジ１２の形成方向の長さ１００μｍ、金属鉛ブリッジ１２を横切る方向の幅１５０μｍで切断した。
【００３０】
このようにして製造した薄膜型ヒューズのヒューズ特性を、図４Ａおよび図４Ｂに示した。図４Ａは通電前後におけるヒューズの拡大写真の一例をトレースした要部拡大図である。図４Ａの（ａ）における電圧印加前の状態に示すように、一対の金属鉛蒸着膜１１は、線幅１０μｍのＤＡＥ２消色膜６を介して対峙し、線幅２０μｍの金属鉛ブリッジ１２で電気的に接続されて、薄膜型ヒューズを構成している。この一対の金属鉛蒸着膜１１の一方から他方に向けて電圧を印加すると、電流が流れる。印加電圧を上げて行くと、金属鉛ブリッジ１２に流れる電流により、金属鉛ブリッジ１２が溶断する。溶断した薄膜型ヒューズの一例の顕微鏡写真のトレースを、図４Ａ（ｂ）に示した。金属鉛ブリッジ１２が溶断することで、鉛溶断痕１４および１５が生じ、薄膜型ヒューズとして機能する。なお、鉛溶断痕１４および１５は、溶断電流により金属鉛ブリッジ１２が溶融した痕跡であり、ＤＡＥ２消色膜６および／または空気と金属鉛ブリッジ１２とが合金を生成し、図４Ａ（ａ）において金属鉛ブリッジ１２が存在していた部分は、おそらくＤＡＥ２消色膜６が溶断による熱で黒化して鉛溶断痕１４や１５に取り込まれたかまたは昇華し消失し、ガラス基板１が現れているものと考えられる。
【００３１】
なお、薄膜型ヒューズの電圧・電流特性の測定結果を、図４Ｂに示す。この薄膜型ヒューズは、金属鉛ブリッジ１２の断面積が０．３４μｍ２で、電圧２．３Ｖを印加すると溶断電流は３３０μＡであった。金属鉛ブリッジ１２の断面積が０．３４μｍ２では、図４Ａにおける鉛溶断痕１４や１５の形状は変化しても、印加電圧と溶断電流との関係は再現性があった。このように本実施の形態における薄膜型ヒューズは、電圧２．３Ｖ付近で電流３３０μＡという微小な電流遮断特性を有する高感度ヒューズであった。
【００３２】
なお、この薄膜型ヒューズの溶断特性は、金属鉛ブリッジ１２の幅や金属鉛ブリッジ１２の金属鉛膜厚を調整することで変化させることができる。すなわち、図４Ｃは金属鉛ブリッジ１２の断面積と溶断電流値との関係を示したものである。断面積を０．３μｍ２から１．２μｍ２にすると、溶断電流は数百マイクロアンペアレベルから数ミリアンペアレベルにまで変化させることができることを確認した。すなわち、金属鉛ブリッジ１２の金属鉛膜厚や線幅を調整することで、高感度ヒューズだけではなく、通常の特性を有するヒューズまで所望の溶断特性を持たせることが確認できた。
【００３３】
以上のように、本実施の形態の薄膜型ヒューズでは、従来のヒューズのような溶断する金属薄や金属細線部分に代えて、金属鉛ブリッジ１２がヒューズとして作用することが分かった。また、本実施の形態でヒューズとして働く金属鉛ブリッジ１２は蒸着薄膜であるため、微少電流に対して動作する高感度のヒューズであることも分かった。
【００３４】
なお、本実施の形態では基板としてガラス基板を用いたが、セラミックやプラスチックのような絶縁性基板でも適用可能である。
【００３５】
（実施の形態２）
図５Ａは、実施の形態２に関係する薄膜型ヒューズの製造プロセスを示す。なお、用いたフォトクロミック材料は実施の形態１と同じＤＡＥ２である。また、用いた基板も実施の形態１と同じガラス基板１であり、ガラス基板１の上にＤＥＡ２蒸着膜２の成膜条件も実施の形態１と同一である。本実施の形態では、ＤＡＥ２の上に形成した蒸着膜は、金属銀である。
【００３６】
金属銀のＤＡＥ２上への堆積性は、金属鉛と同様に基板温度上昇とともに薄くなるが、本実施の形態の場合、基板加熱温度を室温から２０℃上げても完全な蒸着選択性（すなわち、消色状態のＤＡＥ２表面での非堆積現象）は得られず、消色部分の膜厚が薄くなるだけであった。本実施の形態では、このＤＡＥ２に対する金属銀の蒸着性の変調特性（第１の安定状態と第２の安定状態とを採り得る有機化合物上への金属銀の堆積特性の差）を利用している。
【００３７】
また、後述するように基板加熱温度は、室温から２０℃程度加熱した５０℃で金属銀を製膜したが、本実施の形態で用いたＤＡＥ２の成膜消色状態は室温付近の低いガラス転移点を有するので、基板温度を上げすぎると結晶化が生じるので望ましくない。下地のＤＡＥ２分子が結晶化すると、蒸着金属原子は堆積し易くなるため、本実施の形態で適用した蒸着性の変調特性が損なわれる可能性がある。
【００３８】
まず、図５Ａの（ａ）に示したように、実施の形態１と同様の条件で、ガラス基板１に上にＤＡＥ２蒸着膜２を製膜した。
【００３９】
次に、図５Ａの（ｂ）に示したように、実施の形態１と同様の条件で、ＤＡＥ２膜の全面を紫外光照射により全面着色し、ＤＡＥ２着色膜３を得た。
【００４０】
次に、図５Ａの（ｃ）に示したように、消色化レーザービーム４として赤色レーザースポット（波長６３５ｎｍ、パワー１．８ｍＷ、走査速度０．３ｍｍ／ｓ）の走査により、ＤＡＥ２着色膜３にピッチ２００μｍ、線幅５μｍのＤＡＥ２消色膜６の消色ラインを形成した。
【００４１】
次に、ＤＡＥ２着色膜３およびＤＡＥ２消色膜６上に、図５Ａの（ｄ）に示したように、金属銀を蒸着レート０．０２ｎｍ／ｓ、基板加熱温度５０℃で蒸着すると、レーザー走査により生じた異性化パターンに対応して、ＤＡＥ２着色膜３の上には膜厚３０ｎｍで金属銀が堆積し、ＤＡＥ２消色膜６の上には５ｎｍで金属銀が堆積した。すなわち本実の形態では、ヒューズの構造として実施の形態１で用いた金属鉛ブリッジ１２を省略した構成である。
【００４２】
このようにして製造した薄膜ヒューズの集合体を、図５Ａの（ｅ）に示した破線１８でガラス基板１から切断すると、図５Ｂに示した薄膜ヒューズを得ることができる。図５Ｂの拡大図で示されるように、ＤＡＥ２消色膜６の上に蒸着により成膜した金属銀蒸着薄膜１７は、ＤＡＥ２着色膜３の上に蒸着により成膜した金属銀蒸着厚膜１６よりも薄い金属銀膜が形成される。この膜厚の薄い金属銀蒸着薄膜１７が、ヒューズとして通電時に溶断することになる。なお、本実施形態の薄膜型ヒューズは一例として、幅Ｃおよび長さＤはそれぞれ２００μｍとし、幅Ｃの中央部に金属銀蒸着薄膜１７を備える。
【００４３】
図６Ａはこの薄膜ヒューズに通電したときの、溶断前後における一例の顕微鏡写真をトレースした図である。すなわち、図６Ａの（ａ）は電圧印加前で、ＤＡＥ２着色膜３に堆積した一対の金属銀蒸着厚膜１６の間に、ＤＡＥ２消色膜６に堆積した金属銀蒸着薄膜１７を備えている。なお、膜厚の金属銀蒸着薄膜１７の抵抗値が高いため、電圧の印加により電流が流れるとジュール熱が発生することで、金属銀蒸着薄膜１７の温度が上昇し、図６Ａの（ｂ）に示すように、金属銀蒸着薄膜１７で溶断する。また、一対の金属銀蒸着厚膜１６の何れか一方から他方にかけて溶断電圧を印加すると、図６Ａの（ｂ）に一例を示したように、金属銀蒸着薄膜１７が溶断し銀溶断痕１９が生じる。
【００４４】
この銀溶断痕１９は、溶断電流により金属銀蒸着薄膜１７とＤＡＥ２消色膜６および／または空気とが合金を生成し、図６Ａの（ａ）において金属銀蒸着薄膜１７が存在していた部分は、おそらくＤＡＥ２消色膜６が溶断による熱で黒化して銀溶断痕１９に取り込まれたか、または昇華し消失し、ガラス基板１が現れているものと考えられる。なお、このときの溶断電圧と溶断電流とは、図６Ｂに示すように、電圧１２Ｖで約３５０ｍＡ（具体的には、１２Ｖで３５１ｍＡ、１２．１Ｖで３４９ｍＡであり、１２Ｖで電流降下が始まっていた）であった。
【００４５】
すなわち、本実施の形態の薄膜型ヒューズでは、従来のヒューズのような溶断する金属薄や金属細線部分に代えて、金属銀蒸着薄膜１７がヒューズとして作用することが分かった。また、本実施の形態でヒューズとして働く金属銀は蒸着薄膜であるため、微少電流に対して動作する高感度のヒューズであることも分かった。なお、実施の形態１のようにＤＡＥ２再着色膜９の上に形成した金属鉛ブリッジ１２を備えない構成であっても、薄膜型ヒューズとしての機能を有することが判明した。なお、本実施の形態の薄膜型ヒューズの溶断電圧や溶断電流は、実施の形態１と同様に、金属銀蒸着薄膜１７の膜厚や線幅等を変えることで、所望の値に調整することができることも確認した。
【００４６】
以上述べたように、本実施の形態の薄膜型ヒューズは、実施の形態１と比較しても、より簡単な構造、より少ないプロセスで大量生産が可能である。しかも、本実施の形態における薄膜ヒューズは、ヒューズ機能を呈する金属材料として銀薄膜を適用していることから、鉛フリーで高性能なヒューズとして適用することができる。
【００４７】
また、本実施の形態では基板としてガラス基板を用いたが、セラミックやプラスチックのような絶縁性基板でも適用可能である。
【００４８】
なお、上述した実施の形態では、金属種として金属鉛や金属銀について説明したが、金属種は鉛や銀に限定されるものではない。すなわち、第１の安定状態と第２の安定状態とを取り得る有機化合物の一方の状態と他方の状態とで、有機化合物の上に堆積する金属薄膜の特性が異なる金属薄膜を成膜できれば、有機化合物および／または金属種は何れであっても適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の薄膜型ヒューズは、上述したように電流がマイクロアンペアレベルからミリアンペアレベルという高範囲な溶断電流特性に適用されるため、例えば集積回路を保護する保護回路用のヒューズを始め、一般家庭で用いられるヒューズまで広く用いることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  ガラス基板
２  ＤＡＥ２蒸着膜
３  ＤＡＥ２着色膜
４  消色化レーザービーム
５  走査方向
６  ＤＡＥ２消色膜
７  着色化レーザービーム
８  走査方向
９  ＤＡＥ２再着色膜
１０  加熱
１１  金属鉛蒸着膜
１２  金属鉛ブリッジ
１３  ヒューズ領域
１４、１５  鉛溶断痕
１６  金属銀蒸着厚膜
１７  金属銀蒸着薄膜
１８  切断線
１９  銀溶断痕
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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