(57)【要約】【課題】本発明は、低電流が流れた場合でも溶断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の両端部に設けられた一対の上面電極１２と、この一対の上面電極１２を橋絡するエレメント部１３と、このエレメント部１３と前記絶縁基板１１との間の下地層１４と、前記エレメント部１３の上面と接続された端面電極１６ａとを備え、前記エレメント部１３をスパッタで形成するとともに、前記エレメント部１３を前記絶縁基板１１側から順に第１のエレメント部１７、第２のエレメント部１８、第３のエレメント部１９の３層で構成し、かつ前記第１のエレメント部１７は前記絶縁基板１１との密着性のよい材料で構成し、前記第２のエレメント部１８はアルミニウムまたはアルミニウムと銅との合金で構成し、前記第３のエレメント部１９はニッケル又はニッケルと銅との合金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部に設けられた一対の上面電極と、この一対の上面電極を橋絡するように形成され、かつ前記一対の上面電極と電気的に接続されたエレメント部と、このエレメント部と前記絶縁基板との間に設けられ、かつ珪藻土、または内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカまたはアルミナを主成分とするフィラーを含有する下地層と、前記エレメント部を覆うように設けられた絶縁層と、前記絶縁基板の両端部において前記エレメント部の上面と接続されめっきで形成された端面電極とを備え、前記エレメント部をスパッタで形成するとともに、前記エレメント部を前記絶縁基板側から順に設けられた第１のエレメント部、第２のエレメント部、第３のエレメント部の３層で構成し、かつ前記第１のエレメント部は前記絶縁基板との密着性のよい材料で構成し、前記第２のエレメント部はアルミニウムまたはアルミニウムと銅との合金で構成し、前記第３のエレメント部はニッケルまたはニッケルと銅との合金で構成した回路保護素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電流が流れると溶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２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層５とを備えた構成としていた。また、前記エレメント部３は薄膜層の上面にＣｕをめっきすることにより形成していた。
【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、エレメント部３をめっきで構成しているため、エレメント部３の厚みが厚くなり、これにより、エレメント部３の抵抗値を高くすることができず、その結果、低電流が流れた場合、溶断できない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、低電流が流れた場合でも溶断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部に設けられた一対の上面電極と、この一対の上面電極を橋絡するように形成され、かつ前記一対の上面電極と電気的に接続されたエレメント部と、このエレメント部と前記絶縁基板との間に設けられ、かつ珪藻土、または内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカまたはアルミナを主成分とするフィラーを含有する下地層と、前記エレメント部を覆うように設けられた絶縁層と、前記絶縁基板の両端部において前記エレメント部の上面と接続されめっきで形成された端面電極とを備え、前記エレメント部をスパッタで形成するとともに、前記エレメント部を前記絶縁基板側から順に設けられた第１のエレメント部、第２のエレメント部、第３のエレメント部の３層で構成し、かつ前記第１のエレメント部は前記絶縁基板との密着性のよい材料で構成し、前記第２のエレメント部はアルミニウムまたはアルミニウムと銅との合金で構成し、前記第３のエレメント部はニッケルまたはニッケルと銅との合金で構成したもので、この構成によれば、エレメント部をスパッタで形成しているため、エレメント部の厚みを薄くすることができ、これにより、エレメント部の抵抗値を高くすることができるため、低電流が流れた場合でも溶断させることができる。また、アルミニウムまたはアルミニウムと銅との合金で第２のエレメント部を構成しているため、エレメント部の融点を低くすることができ、これにより、溶断特性を悪化させることはなく、さらに、ニッケルまたはニッケルと銅との合金で最外層の第３のエレメント部を構成しているため、エレメント部と端面電極との密着性も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】
【０００９】
以上のように本発明の回路保護素子は、エレメント部をスパッタで形成するとともに、前記エレメント部を絶縁基板側から順に設けられた第１のエレメント部、第２のエレメント部、第３のエレメント部の３層で構成し、かつ前記第１のエレメント部は前記絶縁基板との密着性のよい材料で構成し、前記第２のエレメント部はアルミニウムまたはアルミニウムと銅との合金で構成し、前記第３のエレメント部はニッケルまたはニッケルと銅との合金で構成しているため、エレメント部の厚みを薄くすることができ、これにより、エレメント部の抵抗値を高くすることができるため、低電流が流れた場合でも溶断させることができ、また、エレメント部と端面電極との密着性も向上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】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態における回路保護素子の断面図
【図２】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】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態における回路保護素子について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施の形態における回路保護素子の断面図である。
【００１３】
本発明の一実施の形態における回路保護素子は、図１に示すように、絶縁基板１１と、この絶縁基板１１の両端部に設けられた一対の上面電極１２と、この一対の上面電極１２を橋絡するように形成され、かつ前記一対の上面電極１２と電気的に接続されたエレメント部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、前記エレメント部１３を覆うように設けられた絶縁層１５と、前記絶縁基板１１の両端部において前記エレメント部１３の上面と接続されめっきで形成された端面電極１６ａとを備えているものである。
【００１４】
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。また、前記一対の上面電極１２は、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形成されている。
【００１５】
そしてまた、前記エレメント部１３は、絶縁基板１１の全面を覆うように下地層１４と一対の上面電極１２の上面に位置して設けられ、かつ、前記絶縁基板１１側から順に設けられた第１のエレメント部１７、第２のエレメント部１８、第３のエレメント部１９の３層で構成されている。そして、これらの第１〜第３のエレメント部１７〜１９はすべてスパッタで形成されている。
【００１６】
前記第１のエレメント部１７は、絶縁基板１１、上面電極１２、下地層１４の上に直接形成され、クロム、チタン等の絶縁基板１１との密着性のよい材料で構成されている。これにより、第２、第３のエレメント部１８、１９と絶縁基板１１との密着性を向上させることができる。さらに、このクロム、チタン等は熱電導率が低い材料でもあるため、第１のエレメント部１７が特性に与える影響を小さくすることができる。
【００１７】
また、前記第２のエレメント部１８は、第１のエレメント部１７の上に形成され、エレメント部１３の主要部を構成する。そして、この第２のエレメント部１８はアルミニウムまたはアルミニウムと銅との合金で構成されている。なお、この第２のエレメント部１８をアルミニウムのみで構成するとヒロックが発生する場合があるため、銅を０．５重量％程度添加してアルミニウムと銅との合金とすれば、ヒロックの発生を防止できる。さらに、アルミニウムではなく亜鉛を用いてもよい。
【００１８】
そしてまた、前記第３のエレメント部１９は、ニッケルまたはニッケルと銅との合金で構成されている。このとき、前記第２のエレメント部１８は酸化され易く、銀等をめっきすることで形成された端面電極１６ａとの密着性が悪いため、端面電極１６ａとの密着性が良い第３のエレメント部１９で第２のエレメント部１８を覆うようにして端面電極１６ａとの密着性を向上させている。なお、ニッケルのみで構成するよりも銅との合金とした方が、酸化をより効果的に防止（還元）できるとともに、密着性もより向上する。
【００１９】
さらにまた、前記エレメント部１３の中心部には、レーザによってトリミング溝２０が２ヶ所、互いに対向するエレメント部１３の側面からエレメント部１３の中心方向に向かって形成され、そしてこの２つのトリミング溝２０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２１となっているものである。なお、前記トリミング溝２０を３つ以上形成して、電流が蛇行するようにしたり、抵抗値を調整したりしてもよい。
【００２０】
また、前記下地層１４は絶縁基板１１の中央部に設けられ、かつ前記一対の上面電極１２間に位置するエレメント部１３と絶縁基板１１との間に設けられている。さらに、この下地層１４は、珪藻土または内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカまたはアルミナを主成分とするフィラーと、シリコン樹脂とを混合させた混合物で構成しているもので、この珪藻土、フィラーおよびシリコン樹脂の熱伝導率は０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下となっているため、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。
【００２１】
なお、この下地層１４は絶縁基板１１の中央部だけでなく、絶縁基板１１の上面のほぼ全面に形成し、そしてこの下地層１４の両端部の上に一対の上面電極１２を形成するようにしてもよい。
【００２２】
そして、前記絶縁層１５は、エレメント部１３を覆うように設けられているもので、溶断部２１を覆うシリコン等の樹脂からなる第１の絶縁層１５ａと、この第１の絶縁層１５ａの上面に設けられたエポキシ等の樹脂からなる第２の絶縁層１５ｂとにより構成されている。
【００２３】
そしてまた、前記端面電極１６ａは、絶縁基板１１の両端部にエレメント部１３の一部に重なるように銀系の材料をめっきすることで形成されており、かつこの端面電極１６ａの表面にはニッケルおよびすずからなるめっき膜１６ｂが形成されるものである。このとき、エレメント部１３のうち最上層の第３のエレメント部１９を端面電極１６ａで覆うことになる。
【００２４】
次に、本発明の一実施の形態における回路保護素子の製造方法について説明する。
【００２５】
図１において、まず、Ａｌ2Ｏ3を５５〜９６％含有するアルミナで構成された絶縁基板１１の上面の両端部に、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一対の上面電極１２を形成する。
【００２６】
次に、絶縁基板１１の中央部に、珪藻土または内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカまたはアルミナを主成分とするフィラーを４０〜９０体積％混合させたものとシリコン樹脂との混合物および有機溶剤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。
【００２７】
次に、下地層１４および一対の上面電極１２の上面にエレメント部１３を形成する。なお、このエレメント部１３は一対の上面電極１２間を橋絡して一対の上面電極１２と電気的に接続されるように構成する。
【００２８】
そして、このエレメント部１３は、まず、クロム、チタン等をスパッタして第１のエレメント部１７を形成し、その後、第１のエレメント部１７の上面にアルミニウムまたはアルミニウムと銅との合金をスパッタして第２のエレメント部１８を形成し、さらにその後、第２のエレメント部１８の上面にニッケルまたはニッケルと銅との合金をスパッタして第３のエレメント部１９を形成することによって設ける。
【００２９】
次に、エレメント部１３の中心部の２ヶ所を、互いに対向するエレメント部１３の側面からエレメント部１３の中心方向に向かってレーザで切削してトリミング溝２０を形成することにより、この２つのトリミング溝２０で囲まれた領域に、過電流が印加されたときに溶融して断線する溶断部２１を設ける。
【００３０】
次に、シリコン等の樹脂を少なくとも溶断部２１を覆うように形成して第１の絶縁層１５ａを設ける。その後、この第１の絶縁層１５ａの上面にエポキシ等の樹脂を形成して第２の絶縁層１５ｂを設けることにより、２層からなる絶縁層１５を形成する。
【００３１】
次に、絶縁基板１１の両端部においてエレメント部１３（第３のエレメント部１９の上面）の一部と重なるように銀をめっきさせることにより端面電極１６ａを形成する。
【００３２】
最後に、前記端面電極１６ａに、ニッケルと錫の２層構造からなるめっき膜１６ｂを形成して、本発明の一実施の形態における回路保護素子を製造するものである。
【００３３】
上記した本発明の一実施の形態においては、エレメント部１３をスパッタで形成しているため、エレメント部１３の厚みを薄くすることができ、これにより、エレメント部１３の抵抗値を高くすることができるため、規定の低電流が流れた場合でも溶断させることができるという効果が得られるものである。
【００３４】
また、アルミニウムまたはアルミニウムと銅との合金で第２のエレメント部１８を構成しているため、エレメント部１３の融点を低くすることができ、溶断特性を悪化させることはなく、さらに、ニッケルまたはニッケルと銅との合金で最外層の第３のエレメント部１９を構成しているため、端面電極１６ａやめっき膜１６ｂとの密着性も向上させることができるものである。
【００３５】
すなわち、本発明の一実施の形態では、単にエレメント部１３の厚みを薄くするためにエレメント部１３をスパッタで形成するだけでなく、エレメント部１３を構成する層数、材料、順番を規定することによって、溶断特性の向上、酸化の抑制、端面電極１６ａとの密着性の向上も図るようにしたものである。
【００３６】
ここで、低い電流値でも溶断させるためには、エレメント部１３の抵抗値を高くしなければならないが、本発明の一実施の形態では、エレメント部１３をすべてスパッタで形成することにより、エレメント部１３の厚みを薄くしてこれを実現している。しかし、低い電流値で溶断させるためには、さらにエレメント部１３の融点を低くし、かつ熱の拡散を防止する必要がある。
【００３７】
この場合、第２のエレメント部１８はアルミニウムまたはアルミニウムと銅との合金で構成されているため、エレメント部１３の融点を低くすることができる。さらに、下地層１４を熱伝導の低い材料である珪藻土または内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカまたはアルミナを主成分とするフィラーで構成しているため、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、これにより、低電流値であっても溶断させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係る回路保護素子は、低電流が流れた場合でも溶断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溶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】
【００３９】
１１  絶縁基板
１２  上面電極
１３  エレメント部
１４  下地層
１５  絶縁層
１６ａ  端面電極
１７  第１のエレメント部
１８  第２のエレメント部
１９  第３のエレメント部
【図１】
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【図２】
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