(57)【要約】【課題】本発明は、耐インラッシュ性と速断性を両立させることができる回路保護素子を提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明の回路保護素子は、絶縁基板１１と、この絶縁基板１１の両端面に設けられた一対の端面電極１２と、この一対の端面電極１２を橋絡するように形成され、かつこの一対の端面電極１２と電気的に接続された矩形状のエレメント部１３と、このエレメント部１３と前記絶縁基板１１との間に設けられた下地層１４とを備え、互いに接することがない複数のトリミング溝１５ａ、１５ｂを前記エレメント部１３に形成することにより前記エレメント部１３の形状を蛇行状にし、さらに、前記下地層１４を少なくとも複数のトリミング溝１５ａ、１５ｂで形成されたエレメント部１３に設けるとともに、前記下地層１４を前記絶縁基板１１の熱伝導率より低い熱伝導率を有する材料で構成したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、この絶縁基板の両端面に設けられた一対の端面電極と、この一対の端面電極を橋絡するように形成され、かつこの一対の端面電極と電気的に接続された矩形状のエレメント部と、このエレメント部と前記絶縁基板との間に設けられた下地層とを備え、互いに接することがない複数のトリミング溝を前記エレメント部に形成することにより前記エレメント部の形状を蛇行状にし、さらに、前記下地層を少なくとも複数のトリミング溝で形成されたエレメント部に設けるとともに、前記下地層を前記絶縁基板の熱伝導率より低い熱伝導率を有する材料で構成した回路保護素子。
【請求項２】
トリミング溝を２つ形成し、かつこれらのトリミング溝はそれぞれエレメント部の両側縁部から直交する方向に形成される直交方向トリミング溝と、この直交方向トリミング溝に連設するように前記エレメント部の両側縁部と平行な方向に形成される平行方向トリミング溝とにより構成し、さらに前記平行方向トリミング溝の延長する方向を互いに逆方向にするとともに、一方の平行方向トリミング溝を、他方の平行方向トリミング溝よりも前記他方のトリミング溝が設けられたエレメント部の側縁部に近い位置に形成した請求項１記載の回路保護素子。
【請求項３】
平行方向トリミング溝を端面電極にまで延長させて形成した請求項２記載の回路保護素子。
【請求項４】
エレメント部と一対の端面電極との間に上面電極を設けた請求項１記載の回路保護素子。
【請求項５】
端面電極の幅を上面電極の幅より狭くした請求項４記載の回路保護素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電流が流れると回路を遮断して各種電子機器を保護する回路保護素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の回路保護素子は、図９に示すように、絶縁基板１と、この絶縁基板１の上面の両端部に設けられた一対の上面電極２と、前記絶縁基板１の上面において前記一対の上面電極２と電気的に接続されたエレメント部３と、このエレメント部３を覆うように設けられた絶縁層４と、前記絶縁基板１の両端面に形成された一対の端面電極５とを備えた構成としていた。
【０００３】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３３１５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来の回路保護素子においては、耐インラッシュ性を向上させようとしてエレメント部３の断面積を大きくすると、過電流が流れたときに前記エレメント部３の温度上昇が小さくなるため、溶断しにくくなって、速断性が低下するものであり、一方、速断性を向上させようとしてエレメント部３の断面積を小さくすると、耐インラッシュ性が低下するという具合に、耐インラッシュ性と速断性を両立させることは困難であるという課題を有していた。
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、耐インラッシュ性と速断性を両立させることができる回路保護素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【０００８】
本発明の請求項１に記載の発明は、絶縁基板と、この絶縁基板の両端面に設けられた一対の端面電極と、この一対の端面電極を橋絡するように形成され、かつこの一対の端面電極と電気的に接続された矩形状のエレメント部と、このエレメント部と前記絶縁基板との間に設けられた下地層とを備え、互いに接することがない複数のトリミング溝を前記エレメント部に形成することにより前記エレメント部の形状を蛇行状にし、さらに、前記下地層を少なくとも複数のトリミング溝で形成されたエレメント部に設けるとともに、前記下地層を前記絶縁基板の熱伝導率より低い熱伝導率を有する材料で構成したもので、この構成によれば、エレメント部の断面積を大きくして耐インラッシュ性を向上させた場合でも、エレメント部の形状を蛇行状にしているため、エレメント部の長さ（電流が流れる経路の長さ）を長くすることができ、これにより、過電流が流れたときのエレメント部の中央部の熱が端面電極から拡散するのを抑制することができ、さらに、絶縁基板の熱伝導率より低い熱伝導率を有する材料で下地層を構成しているため、耐インラッシュ性を向上させるためにエレメント部の長さを長くした場合でも、このエレメント部の熱の絶縁基板内への拡散は、この下地層によって抑制されることになり、これにより、速断性を向上させることができ、その結果、耐インラッシュ性と速断性を両立させることができるという作用効果が得られるものである。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、トリミング溝を２つ形成し、かつこれらのトリミング溝はそれぞれエレメント部の両側縁部から直交する方向に形成される直交方向トリミング溝と、この直交方向トリミング溝に連設するように前記エレメント部の両側縁部と平行な方向に形成される平行方向トリミング溝とにより構成し、さらに前記平行方向トリミング溝の延長する方向を互いに逆方向にするとともに、一方の平行方向トリミング溝を、他方の平行方向トリミング溝よりも前記他方のトリミング溝が設けられたエレメント部の側縁部に近い位置に形成したもので、この構成によれば、トリミング溝を２本形成しただけでエレメント部の電流が流れる経路の長さを容易に長くすることができるという作用効果が得られるものである。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、平行方向トリミング溝を端面電極にまで延長させて形成したもので、この構成によれば、端面電極とエレメント部との接続面積を小さくすることができるため、エレメント部の熱が端面電極へ逃げるのを妨げることができるため、速断性をより向上させることができるという作用効果が得られるものである。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、エレメント部と一対の端面電極との間に上面電極を設けたもので、この構成によれば、エレメント部の熱が端面電極へ逃げるのを上面電極の存在によって妨げることができるため、速断性をより向上させることができるという作用効果が得られるものである。
【００１２】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、端面電極の幅を上面電極の幅より狭くしたもので、この構成によれば、エレメント部の熱が端面電極を介して外部へ逃げるのを妨げることができるため、速断性をより向上させることができるという作用効果が得られるものである。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明の回路保護素子は、複数のトリミング溝をエレメント部に形成することによりエレメント部の形状を蛇行状にし、さらに、下地層を少なくとも複数のトリミング溝で形成された前記エレメント部に設けるとともに、前記下地層を絶縁基板の熱伝導率より低い熱伝導率を有する材料で構成しているため、エレメント部の断面積を大きくして耐インラッシュ性を向上させた場合でも、エレメント部の形状を蛇行状にすることにより、エレメント部の長さ（電流が流れる経路の長さ）を長くすることができ、これにより、過電流が流れたときのエレメント部の中央部の熱が端面電極から拡散するのを抑制することができ、さらに、絶縁基板の熱伝導率より低い熱伝導率を有する材料で下地層を構成しているため、耐インラッシュ性を向上させるためにエレメント部の長さを長くした場合でも、このエレメント部の熱の絶縁基板内への拡散は、この下地層によって抑制されることになり、これにより、速断性を向上させることができ、その結果、耐インラッシュ性と速断性を両立させることができるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１における回路保護素子の一部切欠上面図
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図
【図３】同回路保護素子の他の例を示す断面図
【図４】同回路保護素子の他の例を示す一部切欠上面図
【図５】本発明の実施の形態２における回路保護素子の一部切欠上面図
【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図
【図７】同回路保護素子の他の例を示す一部切欠上面図
【図８】同回路保護素子の他の例を示す一部切欠上面図
【図９】従来の回路保護素子の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜３に記載の発明について説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態１における回路保護素子の一部切欠上面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００１７】
本発明の実施の形態１における回路保護素子は、図１、図２に示すように、絶縁基板１１と、この絶縁基板１１の両端面に設けられた一対の端面電極１２と、この一対の端面電極１２を橋絡するように形成され、かつこの一対の端面電極１２と電気的に接続された矩形状のエレメント部１３と、このエレメント部１３と前記絶縁基板１１との間に設けられた下地層１４とを備えている。そして、互いに接することがない複数のトリミング溝１５ａ、１５ｂを前記エレメント部１３に形成することにより前記エレメント部１３の形状を蛇行状にし、さらに、前記下地層１４を前記エレメント部１３のトリミング溝１５ａ、１５ｂが形成された箇所に設けるとともに、前記下地層１４を前記絶縁基板１１の熱伝導率より低い熱伝導率を有する材料で構成しているものである。
【００１８】
上記構成において、前記絶縁基板１１は、その形状が方形状で、Ａｌ2Ｏ3を５５〜９６％含有するアルミナで構成されている。
【００１９】
また、前記一対の端面電極１２は、絶縁基板１１の両端面、絶縁基板１１の両端部の下面および上面の一部に位置し、かつ上面の一部がエレメント部１３の一部に重なるように形成され、銀系の材料により構成されている。さらに、前記一対の端面電極１２の表面には、ニッケルと錫の２層構造からなるめっき膜（図示せず）が設けられている。
【００２０】
なお、絶縁基板１１の上面の両端部にＡｇ等を印刷することによって一対の上面電極を形成してもよい。
【００２１】
そしてまた、前記エレメント部１３は、絶縁基板１１を覆うように下地層１４の上面と、絶縁基板１１上における一対の端面電極１２の下側に位置して設けられている。このエレメント部１３は、スクリーン印刷やスパッタ、めっき等で形成し、単一または複数の金属材料で構成されている。そして、このエレメント部１３の両端部は一対の端面電極１２と電気的に接続される。
【００２２】
さらに、前記下地層１４は、絶縁基板１１の中央部に設けられ、かつエレメント部１３と絶縁基板１１との間に設けられている。また、この下地層１４は、珪藻土とシリコン樹脂を混合させた混合物で構成しているもので、この珪藻土およびシリコン樹脂の熱伝導率は絶縁基板１１の熱伝導率より小さくなっているため、この下地層１４によって、エレメント部１３の熱が絶縁基板１１内へ拡散するのを抑制することができる。なお、この下地層１４の材料は、前記した混合物以外の樹脂材料やガラスで構成してもよい。
【００２３】
また、この下地層１４は、図１に示すように、エレメント部１３のトリミング溝１５ａ、１５ｂが形成された箇所全体に設けられるが、絶縁基板１１の全面には形成されていない。
【００２４】
さらに、前記トリミング溝１５ａ、１５ｂは、エレメント部１３にレーザを照射することによって形成され、互いに接することがないように構成されている。そして、図１に示すように、このトリミング溝１５ａ、１５ｂは、それぞれエレメント部１３の両側縁部から直交する方向に形成される直交方向トリミング溝１７ａと、この直交方向トリミング溝１７ａに連設するように前記エレメント部１３の両側縁部と平行な方向に形成される平行方向トリミング溝１７ｂとにより構成している。すなわち、トリミング溝１５ａ、１５ｂの形状はそれぞれＬ字状になっており、また、これらの平行方向トリミング溝１７ｂは延長する方向を互いに逆方向にするとともに、一方の平行方向トリミング溝１７ｂを、他方の平行方向トリミング溝１７ｂよりも前記他方のエレメント部１３の側縁部に近い位置に形成している。すなわち、直交方向トリミング溝１７ａはそれぞれ互いにオーバーラップし、かつ平行方向トリミング溝１７ｂもそれぞれ互いにオーバーラップするように形成している。
【００２５】
このような構成とすることにより、エレメント部１３の形状は蛇行状となるため、一対の端面電極１２間に過電流が印加されたときの電流は蛇行することになり、その結果、電流が流れる経路の長さは長くなる。そしてこの２つのトリミング溝１５ａ、１５ｂで囲まれた領域が、過電流が印加されたときに溶融して断線する溶断部１８となっているもので、すなわち、エレメント部１３の蛇行状になった部分の中央部が高温となって断線する。
【００２６】
なお、前記エレメント部１３を蛇行状にするためには、複数のトリミング溝１５ａ、１５ｂを直線状にし、そして互いに対向するエレメント部１３の側縁部からエレメント部１３の中心方向に向かって形成するようにしてもよい。このとき、トリミング溝１５ａ、１５ｂを２本形成する場合は、本発明の実施の形態１のように、トリミング溝１５ａ、１５ｂをＬ字状にした方が、エレメント部１３の電流が流れる経路の長さを容易に長くすることができる。
【００２７】
また、少なくともエレメント部１３のトリミング溝１５ａ、１５ｂが形成された領域を覆うようにエポキシ等の樹脂からなる絶縁層１９が形成されている。なお、図１では絶縁層１９は省略している。
【００２８】
さらに、図３に示すように、このエレメント部１３のトリミング溝１５ａ、１５ｂが形成された箇所のみを覆うように絶縁層１９の下部分を下地層１４と同じ材料で形成すれば、エレメント部１３の熱が逃げる場所を極力少なくすることができるため、速断性をより向上させることができる。
【００２９】
次に、本発明の実施の形態１における回路保護素子の製造方法について説明する。
【００３０】
図１、図２において、まず、Ａｌ2Ｏ3を５５〜９６％含有するアルミナで方形状に構成された絶縁基板１１の上面の中央部に、有機溶剤と、珪藻土を５０〜９０体積％混合させた珪藻土およびシリコン樹脂の混合物とからなるペーストを印刷し、その後、１５０℃〜２００℃程度で硬化させて有機溶剤を蒸発させることにより下地層１４を形成する。
【００３１】
次に、前記下地層１４および絶縁基板１１の上面にエレメント部１３を形成する。
【００３２】
そして、このエレメント部１３は、まず、Ｔｉ、Ｃｕを順番にスパッタすることにより薄膜層を設け、その後、この薄膜層をめっき核として薄膜層の上面にＮｉ、Ｃｕ、Ａｇを順番に無電解めっきまたは電解めっきをしてめっき層を設けることにより形成されるものである。
【００３３】
次に、エレメント部１３の中心部を、互いに対向するエレメント部１３の側面からレーザで切削して２本のトリミング溝１５ａ、１５ｂを互いに接することがないように形成する。
【００３４】
このとき、トリミング溝１５ａ、１５ｂは、それぞれＬ字状に構成し、かつ直交方向トリミング溝１７ａを互いにオーバーラップさせるとともに、平行方向トリミング溝１７ｂも互いにオーバーラップさせる。これにより、エレメント部１３は蛇行状に構成されるため、このエレメント部１３を流れる電流経路は蛇行状になって、その長さは長くなる。なお、これらのトリミング溝１５ａ、１５ｂは、一方のトリミング溝１５ａを形成した後、他方のトリミング溝１５ｂを形成してもよいし、また直交方向トリミング溝１７ａをそれぞれ形成した後、平行方向トリミング溝１７ｂをそれぞれ形成してもよい。
【００３５】
次に、少なくともエレメント部１３のトリミング溝１５ａ、１５ｂが形成された領域を覆うようにして、エポキシ等の樹脂からなる絶縁層１９を形成する。
【００３６】
次に、絶縁基板１１の上面の両端面部に、エレメント部１３の上面と重なるように樹脂銀ペーストを塗布して硬化させることにより端面電極１２を形成する。なお、この端面電極１２はスパッタ等の薄膜プロセスによって形成してもよい。
【００３７】
最後に、前記端面電極１２の表面に、ニッケルと錫の２層構造からなるめっき膜（図示せず）を形成し、本発明の実施の形態１における回路保護素子を製造するものである。
【００３８】
上記したように本発明の実施の形態１においては、複数のトリミング溝１５ａ、１５ｂをエレメント１３部に形成することによりエレメント部１３の形状を蛇行状にしているため、エレメント部１３の断面積を大きくして耐インラッシュ性を向上させた場合でも、エレメント部１３の長さ（電流が流れる経路の長さ）を長くすることができ、これにより、過電流が流れたときのエレメント部１３の中央部の熱が端面電極１２から拡散するのを抑制することができ、さらに、下地層１４を前記エレメント部１３のトリミング溝１５ａ、１５ｂが形成された箇所に設けるとともに、前記下地層１４を絶縁基板１１の熱伝導率より低い熱伝導率を有する材料で構成しているため、耐インラッシュ性を向上させるためにエレメント部１３の電流が流れる経路の長さを長くした場合でも、このエレメント部１３の熱の絶縁基板１１内への拡散は、この下地層１４によって抑制されることになり、これにより、速断性を向上させることができ、その結果、耐インラッシュ性と速断性を両立させることができるという効果が得られるものである。
【００３９】
なお、この下地層１４は、絶縁基板１１の略全面に形成してもよいが、本発明の実施の形態１のように、エレメント部１３のトリミング溝１５ａ、１５ｂが形成された箇所のみに設けるようにすれば、下地層１４が絶縁基板１１の端面に露出することがなくなるため、端面電極１２の密着強度を向上させることができる。また、この下地層１４は必要最小限の大きさで形成されていることから、材料費の低減も図ることができる。
【００４０】
そしてまた、図４に示すように、平行方向トリミング溝１７ｂは端面電極１２にまで延長させて形成してもよく、このような構成とすることにより、端面電極１２と接続されるエレメント部１３の幅は、平行方向トリミング溝１７ｂとエレメント部１３の側縁部との幅になるため、端面電極１２とエレメント部１３との接続面積を小さくすることができ、これにより、エレメント部１３の熱が端面電極１２へ逃げるのを妨げることができるため、速断性をより向上させることができる。
【００４１】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項４、５に記載の発明について説明する。
【００４２】
図５は本発明の実施の形態２における回路保護素子の一部切欠上面図、図６は図５のＢ−Ｂ線断面図である。なお、この本発明の実施の形態２においては、上記した本発明の実施の形態１と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しており、その説明は省略する。
【００４３】
本発明の実施の形態２が上記した本発明の実施の形態１と相違する点は、図５、図６に示すように、エレメント部１３と一対の端面電極１２との間に上面電極２０を設けた点である。
【００４４】
この場合、上面電極２０は、絶縁基板１１の両端部の上面に銀ペーストまたは銀を主成分とする銀パラジウム合金導体ペーストを印刷して焼成することにより形成する。そして、この上面電極２０の上面の一部には、エレメント部１３と一対の端面電極１２がこの部分をそれぞれ覆うように形成され、エレメント部１３と一対の端面電極１２とが上面電極２０を介して電気的に接続される。
【００４５】
このような構成にすれば、エレメント部１３の熱を幅の広い端面電極１２へ直接逃がすのではなく、上面電極２０を介して逃がすことができるため、エレメント部１３の熱が端面電極１２へ逃げるのを上面電極２０の存在によって妨げることができ、これにより、速断性をより向上させることができる。なお、図５に示すように、上面電極２０の幅をトリミング溝１５ａ、１５ｂとエレメント部１３の側縁部との間の距離と略同一の幅にすれば、上面電極２０の幅が狭くなり、より効果的となる。
【００４６】
さらに、図７に示すように、端面電極１２の幅が、上面電極２０の幅より狭くなるようにすれば、エレメント部１３の熱が端面電極１２を介して外部へ逃げるのを妨げることができるため、速断性をより向上させることができる。
【００４７】
また、図８に示すように、上面電極２０を形成するとともに、平行方向トリミング溝１７ｂを端面電極１２にまで延長させて形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明に係る回路保護素子は、耐インラッシュ性と速断性を両立させることができるという効果を有するものであり、特に過電流が流れると回路を遮断して各種電子機器を保護する回路保護素子等において有用となるものである。
【符号の説明】
【００４９】
１１  絶縁基板
１２  端面電極
１３  エレメント部
１４  下地層
１５ａ、１５ｂ  トリミング溝
１７ａ  直交方向トリミング溝
１７ｂ  平行方向トリミング溝
１９  絶縁層
２０  上面電極
【図１】
2011159410.tif 000003
【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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