(57)【要約】  過電流を確実に遮断できるヒューズを提供する。  ヒューズ１は、絶縁性基板１０と、配線１１と、低融点金属部２０と、発熱体３０とを備える。配線１１は、絶縁性基板１０の一主面１０ａ上に配されている。低融点金属部２０は、配線１１の上に設けられている。低融点金属部２０は、配線１１よりも低い融点を有する。低融点金属部２０は、融液となった際に配線１１を溶解させる。発熱体３０は、低融点金属部２０を加熱する。平面視において、発熱体３０は、低融点金属部２０が配された領域の配線１１の延びる方向における一方側端部よりも他方側に設けられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板の一主面上に配された配線と、
前記配線の上に設けられており、前記配線よりも低い融点を有するとともに、融液となった際に前記配線を溶解させる低融点金属部と、
前記低融点金属部を加熱する発熱体と、
を備え、
平面視において、前記発熱体は、前記低融点金属部が配された領域の前記配線の延びる方向における一方側端部よりも他方側に設けられている、ヒューズ。
【請求項２】
平面視において、前記発熱体は、前記低融点金属部が配された領域の前記配線の延びる方向における一方側端部よりも他方側から、前記低融点金属部が配された領域の前記配線の延びる方向における他方側端部よりも他方側にわたって設けられている、請求項１に記載のヒューズ。
【請求項３】
前記配線は、
前記低融点金属部の融液に融解することにより相対的に溶断されやすい溶断部と、
前記配線の延びる方向において前記溶断部の一方側に位置しており、相対的に溶断されにくい非溶断部と、
を含み、
平面視において、前記発熱体が、前記溶断部と重ならないように配されている、請求項１または２に記載のヒューズ。
【請求項４】
前記溶断部は、前記低融点金属部の融液に対する溶解速度が相対的に高い金属からなり、
前記非溶断部は、前記低融点金属部の融液に対する溶解速度が相対的に低い金属からなる、請求項３に記載のヒューズ。
【請求項５】
前記溶断部がＡｕ及びＡｇの少なくとも一方を含み、
前記非溶断部がＣｕ、Ｐｂ、Ｎｉ及びＰｔのうちの少なくとも一種を含む、請求項４に記載のヒューズ。
【請求項６】
前記溶断部は、前記非溶断部よりも幅狭である、請求項３〜５のいずれか一項に記載のヒューズ。
【請求項７】
前記溶断部は、前記非溶断部よりも薄い、請求項３〜６のいずれか一項に記載のヒューズ。
【請求項８】
前記絶縁性基板の一主面上において、前記低融点金属部に対して、前記配線の延びる方向の一方側に設けられており、前記低融点金属部の融液をはじく撥液部をさらに備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のヒューズ。
【請求項９】
前記発熱体は、前記基板の一主面上または前記基板の内部に設けられている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のヒューズ。
【請求項１０】
前記配線と前記低融点金属部とを絶縁する絶縁層をさらに備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載のヒューズ。
【請求項１１】
前記低融点金属部は、Ｓｎを主成分とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒューズに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品に対してヒューズエレメントを接続し、過電流から電子部品を保護する試みがなされている。例えば、特許文献１には、ヒューズエレメントの一例として、配線の溶断部に低融点金属が付着したヒューズエレメントが記載されている。このヒューズエレメントに過電流が流れると、低融点金属が溶融し、低融点金属の融液が形成される。この低融点金属の融液に溶断部が溶解することにより溶断部が溶断される。その結果、過電流が遮断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−９９３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のヒューズエレメントでは、過電流を確実に遮断できない場合があるという問題がある。【０００５】
本発明の目的は、過電流を確実に遮断できる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】
【０００６】
本発明に係るヒューズは、絶縁性基板と、配線と、低融点金属部と、発熱体とを備える。配線は、絶縁性基板の一主面上に配されている。低融点金属部は、配線の上に設けられている。低融点金属部は、配線よりも低い融点を有する。低融点金属部は、融液となった際に配線を溶解させる。発熱体は、低融点金属部を加熱する。平面視において、発熱体は、低融点金属部が配された領域の配線の延びる方向における一方側端部よりも他方側に設けられている。【０００７】
本発明に係るヒューズのある特定の局面では、平面視において、発熱体は、低融点金属部が配された領域の配線の延びる方向における一方側端部よりも他方側から、低融点金属部が配された領域の配線の延びる方向における他方側端部よりも他方側にわたって設けられている。【０００８】
本発明に係るヒューズの別の特定の局面では、配線は、溶断部と、非溶断部とを含む。溶断部は、低融点金属部の融液に融解することにより相対的に溶断されやすい。非溶断部は、配線の延びる方向において溶断部の一方側に位置している。非溶断部は、相対的に溶断されにくい。平面視において、発熱体が、溶断部と重ならないように配されている。【０００９】
本発明に係るヒューズの他の特定の局面では、溶断部は、低融点金属部の融液に対する溶解速度が相対的に高い金属からなる。非溶断部は、低融点金属部の融液に対する溶解速度が相対的に低い金属からなる。【００１０】
本発明に係るヒューズのさらに他の特定の局面では、溶断部がＡｕ及びＡｇの少なくとも一方を含む。非溶断部がＣｕ、Ｐｂ、Ｎｉ及びＰｔのうちの少なくとも一種を含む。【００１１】
本発明に係るヒューズのさらに別の特定の局面では、溶断部は、非溶断部よりも幅狭である。【００１２】
本発明に係るヒューズのまた他の特定の局面では、溶断部は、非溶断部よりも薄い。【００１３】
本発明に係るヒューズのまた別の特定の局面では、ヒューズは、撥液部をさらに備える。撥液部は、絶縁性基板の一主面上において、低融点金属部に対して、配線の延びる方向の一方側に設けられている。撥液部は、低融点金属部の融液をはじく。【００１４】
本発明に係るヒューズのさらにまた他の特定の局面では、発熱体は、基板の一主面上または基板の内部に設けられている。【００１５】
本発明に係るヒューズのさらにまた別の特定の局面では、ヒューズは、配線と低融点金属部とを絶縁する絶縁層をさらに備える。【００１６】
本発明に係るヒューズのまたさらに他の特定の局面では、低融点金属部は、Ｓｎを主成分とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、過電流を確実に遮断できるヒューズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、第１の実施形態におけるヒューズの略図的断面図である。
【図２】図２は、第２の実施形態におけるヒューズの略図的断面図である。
【図３】図３は、第２の実施形態におけるヒューズの略図的平面図である。
【図４】図４は、第３の実施形態におけるヒューズの略図的断面図である。
【図５】図５は、第４の実施形態におけるヒューズの略図的断面図である。
【図６】図６は、第５の実施形態におけるヒューズの略図的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００２０】
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態におけるヒューズの略図的断面図である。
【００２２】
図１に示されるヒューズ１は、後述する配線１１に過電流が生じた際に配線１１が自動的に切断される受動素子であってもよいし、過電流を検知し、能動的に配線１１を切断する能動素子であってもよい。
【００２３】
ヒューズ１は、絶縁性基板１０を備えている。絶縁性基板１０は、例えば、アルミナ基板などのセラミック基板や樹脂基板等により構成することができる。絶縁性基板１０は、内部に配線を有する多層基板であってもよい。
【００２４】
絶縁性基板１０の第１の主面１０ａの上には、配線１１が配されている。配線１１の一方側端部は、ビアホール電極１２によって第２の主面１０ｂの上に配された端子電極１３に接続されている。配線１１の他方側端部は、ビアホール電極１４によって第２の主面１０ｂの上に配された端子電極１５に接続されている。
【００２５】
配線１１は、溶断部１１ａと、非溶断部１１ｂとを有する。溶断部１１ａは、低融点金属部２０の融液に融解することにより相対的に溶断されやすい部分であり、非溶断部１１ｂは、低融点金属部２０の融液に融解することにより相対的に溶断されにくい部分である。
【００２６】
本実施形態では、具体的には、溶断部１１ａは、低融点金属部２０の融液に対する溶解速度が相対的に高い金属からなり、非溶断部１１ｂは、低融点金属部２０の融液に対する溶解速度が相対的に低い金属からなる。より具体的には、本実施形態では、溶断部１１ａは、Ａｕ及びＡｇの少なくとも一方を含む。溶断部１１ａは、Ａｇ、Ａｕ、またはＡｇ及びＡｕの少なくとも一方を含む合金により構成されていることが好ましい。本実施形態では、非溶断部１１ｂは、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｉ及びＰｔのうちの少なくとも一種を含む。非溶断部１１ｂは、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｐｔ、またはＣｕ、Ｐｄ、Ｎｉ及びＰｔのうちの少なくとも一種を含む合金により構成されていることが好ましい。
【００２７】
配線１１の上には、低融点金属部２０が配されている。この低融点金属部２０は、配線１１よりも低い融点を有すると共に、融液となった際に配線１１を融解させる低融点金属からなる。このような低融点金属の具体例としては、例えば，ＳｎＳｂ、ＳｎＣｕ、ＳｎＡｇ，ＳｎＡｇＣｕ，ＳｎＣｕＮｉ等のＳｎ合金が挙げられる。
【００２８】
低融点金属部２０と配線１１との間には、絶縁層２１が配されている。この絶縁層２１によって配線１１と低融点金属部２０とが電気的に絶縁されている。このため、通常時においては、端子電極１３と端子電極１５とは、ビアホール電極１２，１４と配線１１とによって電気的に接続されており、低融点金属部２０には電流は流れない。従って、過電流が生じたときに配線１１が発熱しやすい。よって、ヒューズ１のヒューズ機能が発動しやすい。
【００２９】
絶縁層２１は、低融点金属部２０と配線１１とを電気的に絶縁できると共に、低融点金属部２０の融液に融解したり、融液が生じたときに揮発するなどして除去されたりするものであることが好ましい。絶縁層２１は、例えば、ロジン系フラックス、有機酸系フラックス等により成することができる。
【００３０】
ヒューズ１には、低融点金属部２０を加熱する発熱体３０が設けられている。このため、ヒューズ１は、受動素子としても機能するし、能動素子として機能させることもできる。発熱体３０は、例えば、抵抗発熱体により構成することができる。なお、本実施形態では、発熱体３０は、絶縁性基板１０の第２の主面１０ｂの上に配されている。発熱体３０は、例えば、端子電極１３と端子電極１５とに電気的に接続されていてもよい。その場合は、配線１１に過電流が流れた際に発熱体３０にも過電流が流れ発熱体３０が発熱する。
【００３１】
配線１１、低融点金属部２０は、絶縁性基板１０の上に配された封止部材５０により覆われている。
【００３２】
ヒューズ１のヒューズ機能は以下のようにして発現する。ヒューズ１に過電流が流れた際には、配線１１が発熱する。または、図示しない検知機構により過電流が検出され、発熱体３０に電流が供給され発熱体３０が発熱する。その結果、低融点金属部２０が融解され、低融点金属部２０の融液が生じる。この低融点金属部２０の融液に配線１１が融解することにより、配線１１が切断され、端子電極１３と端子電極１５との間が電気的に絶縁される。具体的には、配線１１のうち、溶断部１１ａが優先的に溶断される。溶断部１１ａが溶断された後においても、非溶断部１１ｂの少なくとも一部は残存している。
【００３３】
ところで、低融点金属部の融液は導電性を有する。このため、低融点金属部の融液が配線の残部同士を接続しているとヒューズ機能は発現しない。ここで、ヒューズ１では、発熱体３０の一方端部が、絶縁性基板１０を平面視したときに、低融点金属部２０の一部と重なり、他方端部が重ならないように設けられている。平面視において、配線材１１の延びる方向であるｘ軸方向における発熱体３０の中央が低融点金属部２０のｘ軸方向における中央よりもｘ２側に位置している。平面視において、発熱体３０が、低融点金属部２０が配された領域の、配線材１１の延びる方向であるｘ軸方向のｘ１側端部よりもｘ２側に設けられている。よって、低融点金属部２０の融液は、より温度が高い領域に向かって流動するため、低融点金属部２０の融液は、ｘ２側に向かって流動しやすい。従って、ヒューズ機能が確実に発現し、過電流を確実に遮断することができる。
【００３４】
低融点金属部２０の融液をｘ２側に向かってより流動しやすくなる観点から、平面視において、発熱体３０は、低融点金属部２０が配された領域のｘ１側端部よりもｘ２側から、低融点金属部２０が配された領域のｘ軸方向におけるｘ２側端部よりもｘ２側にわたって設けられていることがより好ましい。さらには、平面視において、発熱体３０が、溶断部１１ａと重ならないように配されていることが好ましい。発熱体３０が、溶断部１１ａよりもｘ２側に配されていることが好ましい。さらには、発熱体３０が低融点金属部２０よりもｘ２側に位置していることが好ましい。
【００３５】
さらに、ヒューズ１では、絶縁性基板１０上において、低融点金属部２０に対して、ｘ軸方向のｘ１側に撥液部４０が設けられている。撥液部４０は、低融点金属部２０の融液をはじく。このため、低融点金属部２０の融液は、撥液部４０によりｘ２側にはじかれ、よりスムーズにｘ２側に移動する。撥液部４０は、配線１１の幅方向において配線１１に跨がって設けられていることが好ましい。撥液部４０は、例えば、ホウケイ酸系ガラスなどのガラス材料、エポキシ樹脂などの樹脂材料などにより構成することができる。なお、「融液をはじく」とは、接触角が９０°以上であることをいう。
【００３６】
なお、本実施形態のヒューズ１は、単独の素子として存在しているが、本発明のヒューズは、電子部品に組み込まれていてもよい。例えば、本発明のヒューズは、電子部品の配線基板と一体化されていてもよい。
【００３７】
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００３８】
（第２及び第３の実施形態）
図２は、第２の実施形態におけるヒューズの略図的図断面である。図３は、第２の実施形態におけるヒューズの略図的平面図である。図４は、第３の実施形態におけるヒューズの略図的断面図である。なお、図３においては、封止部材の描画を省略している。
【００３９】
第１の実施形態では、溶断部１１ａと非溶断部１１ｂとで材料が互いに異なる例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。図２及び図４に示されるように、第２及び第３の実施形態では、配線１１は、単一の層により構成されている。図３に示されるように、第２の実施形態に係るヒューズ２では、溶断部１１ａは、非溶断部１１ｂよりも幅狭に設けられている。図４に示されるように、第３の実施形態に係るヒューズ３では、溶断部１１ａは、非溶断部１１ｂよりも薄く設けられている。これらの場合であっても、溶断部１１ａの方が、非溶断部１１ｂよりも低融点金属部２０の融液に融解しやすい。
【００４０】
また、配線１１は、単一の層であって、幅狭部や薄い部分を有さなくてもよい。その場合は、配線１１の溶断部１１ａは、低融点金属部２０が上に設けられた部分となる。この場合は、平面視において、発熱体３０が低融点金属部２０よりもｘ２側に位置していることが特に好ましい。
【００４１】
（第４及び第５の実施形態）
図５は、第４の実施形態におけるヒューズの略図的断面図である。図６は、第５の実施形態におけるヒューズの略図的断面図である。
【００４２】
図５に示されるように、第４の実施形態に係るヒューズ４では、発熱体３０が絶縁性基板１０の第１の主面１０ａ上に設けられている。低融点金属部２０と発熱体３０とは、絶縁層６０によって絶縁されている。図６に示されるように、第５の実施形態に係るヒューズ５では、発熱体３０が絶縁性基板１０の内部に設けられている。これらの場合は、発熱体３０が第２の主面１０ｂ上に設けられている場合よりも、発熱体３０の熱が低融点金属部２０に供給されやすい。従って、配線１１が溶断されやすい。
【符号の説明】
【００４３】
１〜５…ヒューズ
１０…絶縁性基板
１０ａ…第１の主面
１０ｂ…第２の主面
１１…配線
１１ａ…溶断部
１１ｂ…非溶断部
１２，１４…ビアホール電極
１３，１５…端子電極
２０…低融点金属部
２１…絶縁層
３０…発熱体
４０…撥液部
５０…封止部材
６０…絶縁層
【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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【国際調査報告】
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