(57)【要約】リフローにより表面実装でき、かつ電流をより確実に遮断することができる、ヒューズ素子を提供する。基板（２）と、基板（２）上に設けられた導体配線（１３）と、導体配線（１３）の一部を直接または間接的に覆うように設けられており、導体配線（１３）よりも融点が低く、融液となって導体配線（１３）を溶解させて溶断部を形成する低融点金属層（２０，２１）とを備え、低融点金属層（２０，２１）が純ＢｉもしくはＢｉを８０重量％以上含むＢｉ基合金からなる、ヒューズ素子（１）。
2015059955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、  前記基板上に設けられた導体配線と、  前記導体配線の一部を直接または間接的に覆うように設けられており、前記導体配線よりも融点が低く、融液となって導体配線を溶解させて溶断部を形成する低融点金属層とを備え、  前記低融点金属層が、純ＢｉもしくはＢｉを８０重量％以上含むＢｉ基合金からなる、ヒューズ素子。
【請求項２】
前記低融点金属層に接するように設けられた樹脂層をさらに備える、請求項１に記載のヒューズ素子。
【請求項３】
前記樹脂層が、結晶性熱可塑性樹脂からなる、請求項２に記載のヒューズ素子。
【請求項４】
前記樹脂層が前記導体配線の少なくとも一部を覆うように設けられている、請求項２または３に記載のヒューズ素子。
【請求項５】
前記樹脂層が、前記低融点金属層の少なくとも一部を覆うように設けられている、請求項２または３に記載のヒューズ素子。
【請求項６】
前記導体配線が、ＡｇまたはＡｇを主体とする合金からなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項７】
前記基板上において、前記低融点金属層が設けられる領域において該低融点金属層の下面の一部に位置するように設けられた補助金属膜をさらに備え、  前記導体配線が延びる方向を第１の方向、前記第１の方向と直交する方向を幅方向としたときに、前記補助金属膜が該幅方向において前記導体配線の幅方向端縁より外側に延びており、該補助金属膜の前記第１の方向の寸法と、前記幅方向寸法との比が０．３以上である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項８】
前記基板上に直接もしくは間接にまたは前記基板内に設けられており、電流が流れた際に発熱する発熱素子をさらに備え、  前記発熱素子が、前記導体配線の一部に接続されており、前記発熱素子が発熱した場合の熱により前記導体配線を溶断するように前記発熱素子が設けられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項９】
前記発熱素子が、抵抗体である、請求項８に記載のヒューズ素子。
【請求項１０】
前記抵抗体が前記基板上に設けられた抵抗膜からなり、該抵抗膜と前記導体配線との間に設けられた絶縁ガラス層をさらに備える、請求項９に記載のヒューズ素子。
【請求項１１】
下から順に、前記導体配線、前記絶縁ガラス層及び前記抵抗体がこの順序で積層されている、請求項９に記載のヒューズ素子。
【請求項１２】
前記発熱素子が、前記低融点金属層と重なり合っていない、請求項８〜１１のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のヒューズ素子の製造方法であって、  基板上に導体配線を設ける工程と、  前記基板上において、前記導体配線の一部を直接または間接的に覆うように、前記導体配線よりも融点が低く、融液となって前記導体配線を溶解させて溶断部を形成する低融点金属層を、純ＢｉもしくはＢｉを８０重量％以上含むＢｉ基合金により形成する工程とを備える、ヒューズ素子の製造方法。
【請求項１４】
前記基板上において前記低融点金属層に接するように樹脂層を形成する工程をさらに備える、請求項１３に記載のヒューズ素子の製造方法。
【請求項１５】
前記樹脂層が、結晶性熱可塑性樹脂である、請求項１４に記載のヒューズ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、電子回路の保護に用いられるヒューズ素子及びその製造方法に関し、より詳細には、低融点金属を用いて溶断部が構成されている、ヒューズ素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、電子機器を過電流から保護するために、様々なヒューズ素子が用いられている。下記の特許文献１には、金属からなるヒューズ導体の一部に、錫や鉛等の低融点金属が付着されているヒューズ素子が開示されている。過電流が流れた場合には、低融点金属が溶融し、かつその融液がヒューズ導体を溶解させる。それによって、回路が遮断される。
【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】  特許文献１に記載のようなヒューズ素子では、低融点金属の融液と、溶解されたヒューズ導体とを含む液状物が溶断部に留まるおそれがあった。そのため、回路を確実に遮断することができないことがあった。【０００５】  また、従来の低融点金属を用いたヒューズ素子では、低融点金属がリフローの際の温度により溶融することがあった。そのため、ヒューズ素子をリフロー法により回路基板に表面実装することができなかったり、表面実装し得たとしても、溶断特性が変化するという問題があった。【０００６】  本発明の目的は、電流をより確実に遮断でき、さらにリフローによる表面実装に際しての溶断特性の変化が生じ難い、ヒューズ素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明に係るヒューズ素子は、基板と、前記基板上に設けられた導体配線と、前記導体配線の一部を直接または間接的に覆うように設けられており、前記導体配線よりも融点が低く、融液となって導体配線を溶解させて溶断部を形成する低融点金属層とを備え、前記低融点金属層が、純ＢｉもしくはＢｉを８０重量％以上含むＢｉ基合金からなる。【０００８】  本発明に係るヒューズ素子のある特定の局面では、前記低融点金属層に接するように設けられた樹脂層がさらに備えられている。この場合には、導体配線が溶解する際の温度で樹脂が気化することにより生成されたガスにより、純ＢｉもしくはＢｉ基合金が溶融した融液の流動性を攪拌効果により高めることができる。従って、溶断部をより確実に速やかに形成することができる。好ましくは、上記樹脂層として、結晶性熱可塑性樹脂が用いられる。【０００９】  本発明に係るヒューズ素子のさらに他の特定の局面では、前記樹脂層が前記導体配線の少なくとも一部を覆うように設けられている。【００１０】  本発明に係るヒューズ素子のさらに他の特定の局面では、前記樹脂層が、前記低融点金属層の少なくとも一部を覆うように設けられている。【００１１】  本発明に係るヒューズ素子のさらに別の特定の局面では、前記導体配線が、ＡｇまたはＡｇを主体とする合金からなる。この場合には、導体配線が純Ｂｉ、およびＢｉ基合金に拡散しやすいため、溶断部をより確実に形成することができる。【００１２】  本発明に係るヒューズ素子のさらに他の特定の局面では、前記基板上において、前記低融点金属層が設けられる領域において該低融点金属層の下面の一部に位置するように設けられた補助金属膜をさらに備え、前記導体配線が延びる方向を第１の方向、第１の方向と直交する方向を幅方向としたときに、前記補助金属膜が該幅方向において前記導体配線の幅方向端縁より外側に延びており、該補助金属膜の前記第１の方向の寸法と、前記幅方向寸法との比が０．３以上である。この場合には、純ＢｉもしくはＢｉ基合金の融液が補助金属膜上を速やかに濡れ拡がる。従って、回路をより確実に遮断することができる。【００１３】  本発明に係るヒューズ素子のさらに他の特定の局面では、前記基板上に直接もしくは間接にまたは前記基板内に設けられており、電流が流れた際に発熱する発熱素子がさらに備えられており、前記発熱素子が、前記導体配線の一部に接続されており、前記発熱素子が発熱した場合の熱により前記導体配線を溶断するように前記発熱素子が設けられている。この場合には、異常が発生した際に発熱素子を発熱させ、該発熱素子の発熱により上記低融点金属層を溶融させて溶断部を形成することができる。従って、過電流が流れた際に電流を遮断し得るだけでなく、上記発熱素子の発熱によっても回路を遮断することができる。【００１４】  本発明に係るヒューズ素子の他の特定の局面では、前記発熱素子が、抵抗体である。【００１５】  本発明に係るヒューズ素子のさらに他の特定の局面では、前記抵抗体が前記基板上に設けられた抵抗膜からなり、該抵抗膜と前記導体配線との間に設けられた絶縁ガラス層がさらに備えられている。【００１６】  本発明に係るヒューズ素子のさらに別の特定の局面では���下から順に、前記導体配線、前記絶縁ガラス層及び前記抵抗体がこの順序で積層されている。【００１７】  本発明に係るヒューズ素子のさらに他の特定の局面では、前記発熱素子が、前記低融点金属層と重なり合っていない。【００１８】  本発明に係るヒューズ素子の製造方法は、本発明に従って構成されたヒューズ素子を得る方法であり、下記の各工程を備える。【００１９】  基板上に導体配線を設ける工程、並びに  前記基板上において、前記導体配線の一部を直接または間接的に覆うように、前記導体配線よりも融点が低く、融液となって導体配線を溶解させて溶断部を形成する低融点金属層を、純ＢｉもしくはＢｉを８０重量％以上含むＢｉ基合金により形成する工程。【００２０】  本発明に係るヒューズ素子の製造方法のある特定の局面では、前記基板上において前記低融点金属層に接するように樹脂層を形成する工程がさらに備えられている。好ましくは、上記樹脂層が、結晶性熱可塑性樹脂である。
【発明の効果】
【００２１】  本発明に係るヒューズ素子及びその製造方法によれば、低融点の上記純ＢｉもしくはＢｉ基合金により低融点金属層が構成されているため、リフローによる表面実装時などの高温環境下に置かれたとしても、低融点金属層が溶融し難い。従って、リフロー等により回路基板などに容易にかつ確実に表面実装することができる。また、高温環境下における溶断特性の変化も生じ難い。【００２２】  加えて、上記純ＢｉもしくはＢｉ基合金により低融点金属層が構成されているため、過電流が流れた場合等においては、溶断部を確実に形成することができ、それによって電流を確実に遮断することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るヒューズ素子の平面図及び図１（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係るヒューズ素子において回路を遮断した後の状態を説明するための断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態のヒューズ素子において、基板上に設けられた電極構造を説明するための平面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態のヒューズ素子において、基板上に一層目の電極上に抵抗体を印刷した状態を示す平面図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施形態のヒューズ素子において、抵抗体を覆うように絶縁ガラス層を形成した状態を示す平面図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施形態のヒューズ素子の製造方法において、絶縁ガラス層上に二層目の電極膜を形成した状態を示す平面図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施形態のヒューズ素子の製造方法において、オーバーコート層を形成した状態を示す平面図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施形態のヒューズ素子の平面図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施形態のヒューズ素子における補助金属膜の形状を説明するための部分切欠き平面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施形態のヒューズ素子において、低融点金属層が移動する形態を説明するための略図的平面図である。
【図１１】図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、補助金属膜を有しない場合の変形例における平面図及び図１１（ａ）中におけるＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図１２】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、図１１に示した構造において電流遮断後の状態を説明するための平面図及び図１２（ａ）中におけるＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の第１の実施形態で用いられている、延長部を有する補助金属膜を示す平面図である。
【図１４】図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、図１３に示した構造において補助金属膜上に低融点金属層が設けられている状態を示す平面図及び図１４（ａ）中におけるＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【図１５】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、図１４に示した低融点金属層が電流遮断動作後に移動した状態を示す平面図及び図１５（ａ）中におけるＦ−Ｆ線に沿う断面図である。
【図１６】図１６は、補助金属膜の好ましい形状を説明するための平面図である。
【図１７】図１７は、補助金属膜の変形例を示す平面図である。
【図１８】図１８は、補助金属膜の変形例を示す平面図である。
【図１９】図１９は、補助金属膜の変形例を示す平面図である。
【図２０】図２０は、補助金属膜の変形例を示す平面図である。
【図２１】図２１は、本発明の第２の実施形態に係るヒューズ素子の平面図である。
【図２２】図２２は、図２１中のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。
【図２３】図２３は、本発明の第２の実施形態に係るヒューズ素子において電流遮断後の状態を示す断面図であり、図２２に示した断面部分における状態を示す断面図である。
【図２４】図２４は、本発明の第２の実施形態のヒューズ素子の製造に際し、基板上に設けられた電極構造を示す平面図である。
【図２５】図２５は、第２の実施形態のヒューズ素子の製造に際し、基板上に絶縁ガラス層を形成した状態を示す模式的平面図である。
【図２６】図２６は、第２の実施形態のヒューズ素子の製造に際し、絶縁ガラス層上に抵抗体を印刷した状態を示す模式的平面図である。
【図２７】図２７は、第２の実施形態のヒューズ素子の製造方法において、オーバーコート層を形成した状態を示す平面図である。
【図２８】図２８は、低融点金属層を設けた後の低融点金属層と低融点金属層に接している樹脂層との接触状態を示す部分切欠き断面図である。
【図２９】図２９は、本発明の第３の実施形態に係るヒューズ素子の平面図である。
【図３０】図３０は、本発明の第４の実施形態に係るヒューズ素子の平面図である。
【図３１】図３１は、本発明の第５の実施形態に係るヒューズ素子の平面図である。
【図３２】図３２は、第５の実施形態のヒューズ素子の模式的正面図である。
【図３３】図３３は、第５の実施形態に係るヒューズ素子の模式的側面図である。
【図３４】図３４は、第５の実施形態のヒューズ素子において用いられるキャップの底面図である。
【図３５】図３５は、第５の実施形態のヒューズ素子からキャップを取り除いた状態を示す平面図である。
【図３６】図３６は、第５の実施形態のヒューズ素子の製造に際し、低融点金属層の上に樹脂層を設ける前の状態を示すヒューズ素子の要部の平面図である。
【図３７】図３７は、第６の実施形態に係るヒューズ素子の平面図である。
【図３８】図３８は、第６の実施形態に係るヒューズ素子の模式的正面図である。
【図３９】図３９は、第６の実施形態に係るヒューズ素子の模式的側面図である。
【図４０】図４０は、第６の実施形態に係るヒューズ素子のキャップの底面図である。
【図４１】図４１は、第６の実施形態に係るヒューズ素子からキャップを取り除いた状態を示す平面図である。
【図４２】図４２は、本発明の第７の実施形態に係るヒューズ素子の断面図である。
【図４３】図４３は、第７の実施形態のヒューズ素子の製造に際し、基板上にヒューズ電極を形成した状態を示す平面図である。
【図４４】図４４は、第７の実施形態のヒューズ素子の製造に際し、絶縁ガラス層を形成した状態を示す平面図である。
【図４５】図４５は、第７の実施形態のヒューズ素子の製造に際し、抵抗接続用電極を形成した状態を示す平面図である。
【図４６】図４６は、第７の実施形態のヒューズ素子の製造に際し、絶縁ガラス層上に抵抗体を印刷した状態を示す模式的平面図である。
【図４７】図４７は、第７の実施形態のヒューズ素子の製造に際し、オーバーコート層を形成した状態を示す平面図である。
【図４８】図４８は、第８の実施形態のヒューズ素子の製造に際し、導体配線の一部に第２の導体配線を積層した状態を示す平面図である。
【図４９】図４９は、本発明の第９の実施形態に係るヒューズ素子の製造に際し、基板上に導体配線を含む電極膜を形成した状態を示す平面図である。
【図５０】図５０は、第９の実施形態のヒューズ素子の製造に際し、絶縁ガラス層を形成した状態を示す平面図である。
【図５１】図５１は、第９の実施形態のヒューズ素子の製造に際し、抵抗接続用電極を形成した状態を示す平面図である。
【図５２】図５２は、第９の実施形態のヒューズ素子の製造に際し、抵抗体を印刷した状態を示す平面図である。
【図５３】図５３は、第９の実施形態の製造に際し、オーバーコート層を形成した状態を示す平面図である。
【図５４】図５４は、本発明の第１０の実施形態に係るヒューズ素子の製造に際し、導体配線上に第２の導体配線を積層した状態を示す模式的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】  以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより本発明を明らかにする。
【００２５】  ［第１の実施形態］  図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るヒューズ素子を示す平面図及び（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００２６】  ヒューズ素子１は、基板２を有する。基板２は、本実施形態では、アルミナからなる。もっとも、基板２は、適宜の絶縁性材料により形成することができる。基板２は、上面２ａと、下面２ｂと、第１，第２の端面２ｃ，２ｄと、第１，第２の側面２ｅ，２ｆとを有する。基板２は、矩形板状の形状を有する。もっとも、基板２の形状は、矩形板状以外の形状であってもよい。
【００２７】  上記基板２の厚みについては特に限定されないが、０．２ｍｍ〜０．７ｍｍ程度とすることが好ましく、それによって、薄型化を進めることができる。
【００２８】  上記基板２の上面２ａの積層構造を、図３〜図８を参照しつつ製造方法を説明することにより明らかにする。
【００２９】  まず、図３に示すように、基板２の上面２ａ上に、Ａｇ膜を成膜することにより、電極ランド３〜６を形成する。電極ランド３，４は、それぞれ、第１，第２の側面２ｅ，２ｆと上面２ａとのなす端縁に至るように形成されている。また、電極ランド３は、基板２内を貫通しているスルーホール電極７ａ，７ｂの上端と電気的に接続されている。同様に、電極ランド４は、スルーホール電極８ａ，８ｂの上端と電気的に接続されている。電極ランド５は、第１の端面２ｃ側に寄せられて設けられており、第１の端面２ｃと上面２ａとのなす端縁に至っている。電極ランド６は、第２の端面２ｄ側に寄せられて設けられており、第２の端面２ｄと上面２ａとのなす端縁に至るように設けられている。
【００３０】  上記スルーホール電極７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂの径は、特に限定されないが、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度が望ましい。
【００３１】  上記電極ランド３〜６は、導電ペーストのスクリーン印刷などの適宜の導電膜形成方法により形成され得る。また、本実施形態では、電極ランド３〜６は、Ａｇ膜からなる。もっとも、Ａｇ以外の他の金属または合金により形成されてもよい。
【００３２】  電極ランド３〜６の厚みは特に限定されないが、５μｍ〜３０μｍ程度とすることが望ましい。
【００３３】  次に、図４に示すように抵抗体１１を電極ランド５，６間に跨がるように形成する。電極ランド３，４を結ぶ方向を第１の方向、電極ランド５，６を結ぶ方向を第２の方向とする。抵抗体１１は第２の方向に延びている。
【００３４】  上記抵抗体１１は、電流が流れた際に発熱する材料により形成されている。このような材料としては、例えば、ＲｕＯ２やＡｇＰｄなどを用いることができる。また、Ｎｉを主体とし、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ及びＦｅのうちの少なくとも一種を含む合金を好適に用いることができる。上記抵抗体１１は、例えばスクリーン印刷により抵抗体含有ペーストを印刷することにより形成することができる。あるいは、他の適宜の膜形成方法を用いて、抵抗体１１を形成することができる。
【００３５】  上記抵抗体１１の膜厚は特に限定されないが、５μｍ〜３０μｍ程度とすることが望ましい。それによって、薄型化を図ると共に、抵抗体１１の加熱による溶断動作をより一層効果的に発現させることができる。
【００３６】  抵抗体１１は、上記のように、電極ランド５と電極ランド６とを電気的に接続しており、上記第２の方向に延ばされている。
【００３７】  次に、図５に示すように絶縁ガラス層１２を形成する。絶縁ガラス層１２は、上記抵抗体１１を覆うように設けられている。また、絶縁ガラス層１２は、抵抗体１１を覆っているだけでなく、抵抗体１１が設けられている部分の外側の領域において、基板２の上面２ａに密着するように設けられている。上記絶縁ガラス層１２を構成する材料としては、ガラスセラミックスなどの適宜の絶縁性ガラスを用いることができる。
【００３８】  絶縁ガラス層１２の厚みについても特に限定されないが、５μｍ〜４０μｍが好ましい。絶縁ガラス層１２の厚みがこの範囲であれば、より一層十分な絶縁性を発現すると共に、薄型化をより一層妨げ難い。
【００３９】  次に、図６に示すように、電極ランド３と電極ランド４とを結ぶように、絶縁ガラス層１２上に導体配線１３を設ける。本実施形態では、導体配線１３はＡｇ膜からなる。もっとも、導体配線１３は、後述する低融点金属溶融液により拡散現象を生じる適宜の金属材料により形成することができる。上記導体配線１３は、後述する拡散現象により溶解し、溶断部を形成する。
【００４０】  導体配線１３の厚みは特に限定されないが、好ましくは５μｍ〜５０μｍである。導体配線１３の厚みがこの範囲内であれば、ヒューズ導体としての機能をより効果的に発現させることができる。
【００４１】  より好ましくは１５μｍ〜２０μｍである。なお、導体配線の厚みを厚くするには、導体ペーストを重ね塗りする方法などの方法を好適に用いることができる。
【００４２】  上記導体配線１３は、本体部１３ａを有する。本体部１３ａの一端側に幅広部１３ｂが、他端側に幅広部１３ｃが連ねられている。幅広部１３ｂ，１３ｃは、それぞれ、電極ランド３，４に重なり合っている。幅広部１３ｂ，１３ｃの幅方向寸法、すなわち前述した第２の方向に沿う寸法は、本体部１３ａの第２の方向に沿う寸法よりも大きくされている。
【００４３】  他方、本体部１３ａにおいては、幅方向外側に延びている補助金属膜１３ｄ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｅが一体に設けられている。補助金属膜１３ｄ，１３ｄは、後述する低融点金属層の実装を補助し、かつ低融点金属の溶融液を第２の方向に導くために設けられている。補助金属膜１３ｅ，１３ｅも同様の機能を果たす。
【００４４】  補助金属膜１３ｄ，１３ｄは、基板２の中心よりも第１の電極ランド３側に寄せられて設けられている。補助金属膜１３ｅ，１３ｅは基板２の中心よりも第２の電極ランド４側に寄せて設けられている。
【００４５】  また、本体部１３ａ中央においては、接続部１３ｆが連ねられている。接続部１３ｆは、本体部１３ａから電極ランド５に至るように設けられている。それによって、本体部１３ａが、電極ランド５に電気的に接続されている。上記接続部１３ｆは第２の方向に延びているが、接続部１３ｆと本体部１３ａを介して反対側に金属膜１４が設けられている。
【００４６】  金属膜１４は設けられずともよいが、接続部１３ｆとは反対側に金属膜１４を設けることにより、抵抗ばらつきを低減することができると共に、均熱性を高めることができる。
【００４７】  上記補助金属膜１３ｄ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｅ及び接続部１３ｆは、導体配線１３に一体的に設けられており、同じ材料からなる。もっとも、補助金属膜１３ｄ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｅ及び接続部１３ｆは、導体配線１３の本体部１３ａと別の金属材料で形成されてもよい。好ましくは、本実施形態のように導体配線１３を構成する金属材料より一体的に補助金属膜１３ｄ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｅ等を形成することが望ましい。
【００４８】  また、本実施形態では、本体部１３ａの幅方向両側に補助金属膜１３ｄ，１３ｄが設けられていたが、一方側にのみ補助金属膜１３ｄが設けられていてもよい。補助金属膜１３ｅ，１３ｅについても同様である。もっとも、好ましくは、後述する動作説明から明らかなように、幅方向両側に補助金属膜１３ｄ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｅが設けられていることが望ましい。
【００４９】  次に、図７に示すように、オーバーコート層１５を形成する。オーバーコート層１５は、適宜のガラス材料やガラスセラミックスなどにより形成することができる。また、液晶ポリマー等の高耐熱樹脂を用いてもよい。オーバーコート層１５は、後述する低融点金属の溶融物が流れたり、飛散することを防止するために設けられている。
【００５０】  上記オーバーコート層１５は、矩形枠状部１５ａを有する。矩形枠状部１５ａは、第１，第２の側面２ｅ，２ｆに沿うように延びている部分と、第１の方向に延びている一対の部分とを有する。そして、矩形枠状部１５ａの中央において、第２の方向に延びる連結部１５ｂが設けられている。連結部１５ｂは、前述した接続部１３ｆ及び金属膜１４に重なり合うように設けられている。オーバーコート層の形状は楕円形等でもよく、枠状部は一部が開放された形状でも構わない。
【００５１】  上記オーバーコート層１５の厚みは特に限定されないが、５μｍ〜４０μｍの範囲とすることが望ましい。
【００５２】  次に、図８に示すように、樹脂層１９を形成する。樹脂層１９は、本実施形態では、ポリエチレンテレフタレートなどの結晶性熱可塑性樹脂からなる。もっとも、樹脂層１９は、適宜の合成樹脂を用いて形成することができる。
【００５３】  好ましくは、低融点金属が溶融するよりも低い温度で溶融し、低融点金属の融液がヒューズ導体を溶解させる近傍温度で気化し、ガスを発生させる材料が望ましい。その場合には、発生したガスにより、低融点金属の溶融液を攪拌し、流動性を高めることができる。従って、樹脂層１９は熱可塑性樹脂からなることが好ましい。
【００５４】  より好ましくは、結晶性熱可塑性樹脂が望ましい。結晶性熱可塑性樹脂は、フラックスとは異なり、リフロー時の温度で気化しない。フラックスの場合はリフロー時の温度などで気化し、劣化するおそれがある。ヒューズ素子１の動作温度は４００℃程度と比較的高い。この場合、フラックスでは、このような動作温度に達するよりもかなり低い温度で劣化してしまう。従って、従来の純ＢｉもしくはＢｉ基合金からなる低融点金属層が溶融し、導体配線を溶解する温度では、十分な酸化物除去効果や攪拌効果が得られない。
【００５５】  これに対して、結晶性熱可塑性樹脂では、融点が高いため、純ＢｉもしくはＢｉ基合金が溶融し、導体配線を溶解する温度において気化し、発生したガスにより溶融物を攪拌する。よって、流動性を効果的に高めることができる。
【００５６】  上記のような結晶性熱可塑性樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレンなどを挙げることができる。
【００５７】  上記樹脂層１９は、前述したオーバーコート層１５の連結部１５ｂ上を通り、第１の方向において電極ランド３側及び電極ランド４側に延ばされている。すなわち、樹脂層１９は、導体配線１３の本体部１３ａを覆うように設けられている。もっとも、樹脂層１９は、補助金属膜１３ｄ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｅの全体を覆うようには設けられていない。すなわち、補助金属膜１３ｄ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｅの少なくとも一部が露出されるように樹脂層１９が設けられている。
【００５８】  上記樹脂層１９の厚みは、前述した樹脂層１９の作用効果をより効果的に発現する上では、１０μｍ以上であることが望ましく、より好ましくは２０μｍ〜６０μｍの範囲である。
【００５９】  樹脂層１９の平面形状は特に限定されず、またその平面積についても特に限定されない。
【００６０】  次に、図１（ａ）に示す低融点金属層２０，２１を設ける。低融点金属層２０，２１は、純ＢｉもしくはＢｉを８０重量％以上含むＢｉ基合金からなる。低融点金属層２０の形成に際しては、ペースト状の純ＢｉもしくはＢｉ基合金を印刷し、リフロー法により加熱する。この加熱温度は２９０℃程度である。そのため、下方の樹脂層１９がリフロー時に溶融する。従って、低融点金属層２０の下方に位置している樹脂層１９が溶融し、低融点金属層２０の両側に移動する。よって、図１（ｂ）に示すように、低融点金属層２０の下方に樹脂層１９は存在しない。言い換えれば、低融点金属層２０は、下方の導体配線１３に直接接触することとなる。また、樹脂層１９は、低融点金属層２０の側面に接触していることになる。
【００６１】  また、低融点金属層２０，２１の厚みについても特に限定されないが、低融点金属層２０，２１による溶断動作をより効果的に発現させるには、０．０７ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲が好ましい。
【００６２】  上記のようにして、図１（ａ）及び（ｂ）に示したヒューズ素子１の基板２上の構造が形成される。
【００６３】  図１（ｂ）に示すように、電極ランド３，４は、引き出し部２２，２２に連ねられている。引き出し部２２，２２は、基板２の側面２ｅ，２ｆを経由して下面２ｂに至っている。なお、前述したスルーホール電極７ａ，７ｂ及び８ａ，８ｂは、電極ランド３，４と引き出し部２２，２２の下面に至っている部分とを電気的に接続するように設けられている。
【００６４】  引き出し部２２，２２やスルーホール電極７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂは、Ａｇなどの適宜の導電性材料により形成することができる。
【００６５】  上記のように、ヒューズ素子１では、電極ランド３と電極ランド４との間に導体配線１３が接続されている。そして、導体配線１３に接触するように低融点金属層２０，２１が設けられている。
【００６６】  他方、電極ランド５，６間に前述した抵抗体１１が接続されている。電極ランド５は、導体配線１３に電気的に接続されている。従って、導体配線１３に直列に抵抗体１１が電気的に接続されている。
【００６７】  上記ヒューズ素子１による電流遮断動作を説明する。
【００６８】  ヒューズ素子１の電極ランド３と電極ランド４との間に過電流が流れると、導体配線１３が発熱する。この発熱により、低融点金属層２０，２１が溶融する。この低融点金属層２０，２１が溶融すると、低融点金属層２０，２１の溶融液に接触している導体配線部分が拡散を生じる。そのため、図２に示すように溶断部Ｘ，Ｘが形成され、導体配線１３による導通が遮断される。このようにして、過電流から電子回路を保護することができる。
【００６９】  他方、抵抗体１１に電流を流すオン状態と、流さないオフ状態とをとり得るＦＥＴなどのスイッチング素子を上記抵抗体１１に接続しておく。そして、電子回路に異常が生じた場合を検出する検出素子と、上記スイッチング素子とを電気的に接続する。異常が起こった場合には、検出素子からの信号により上記スイッチング素子がオン状態となるように、スイッチング素子を検出素子に接続しておく。この構成によれば、電子回路に異常が生じた場合には、スイッチング素子がオン状態とされ、抵抗体１１に電流が流れる。抵抗体１１は通電されると発熱する。
【００７０】  他方、抵抗体１１の熱を受けるように抵抗体１１は上記低融点金属層２０，２１に熱結合するように配置されている。従って、抵抗体１１が発熱すると、その熱により導体配線１３を溶断する。それによって、溶断部が形成され、電流が遮断されることになる。
【００７１】  すなわち、ヒューズ素子１は、上記２種類の動作モードで電流を遮断することを可能とする。もっとも、本発明においては、抵抗体１１は設けられずともよく、上記導体配線１３及び低融点金属層２０，２１を用いた一方の保護動作のみを果たすヒューズ素子であってもよい。
【００７２】  ヒューズ素子１の特徴は、純ＢｉもしくはＢｉを８０重量％以上含むＢｉ基合金を低融点金属層２０，２１に用いたことにある。そのため、拡散により溶断部を形成して確実に電流を遮断することができるだけでなく、リフロー時の温度により低融点金属層２０，２１が溶融し難い。従って、低融点金属層を用いたヒューズ素子１において、溶断特性の変化を効果的に防ぐことができると共に、リフローによる表面実装に適したヒューズ素子１を提供することができる。
【００７３】  さらに、上記実施形態のヒューズ素子１では、上記純ＢｉもしくはＢｉを８０重量％以上含むＢｉ基合金を用いた低融点金属層２０，２１に接触するように上記樹脂層１９が設けられているため、樹脂層１９の気化により生じたガスにより低融点金属層の溶融液が攪拌される。よって、低融点金属層溶融液が速やかに移動し、溶断部を確実に形成する。よって、より一層確実に電流を遮断することが可能とされている。
【００７４】  加えて、本実施形態では上記補助金属膜１３ｄ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｅが設けられているため、低融点金属層の溶融物がより確実に溶断部を形成するように移動する。これを、図９〜図１５を参照してより詳細に説明する。
【００７５】  図９は、上記実施形態における導体配線１３に連ねられた補助金属膜１３ｄ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｅを示す部分切欠き平面図である。ここで、補助金属膜１３ｄの長さをＬ、幅をＷとする。ここで、長さＬは前述した第２の方向に沿う寸法であり、幅Ｗは前述した第１の方向に沿う寸法である。
【００７６】  低融点金属層２０，２１は図１（ａ）に示すように、両側の補助金属膜１３ｄ，１３ｄ間及び補助金属膜１３ｅ，１３ｅ間にそれぞれ延びるように設けられることになる。従って、図１０に実線で示すように、第２の方向に延びる低融点金属層２０，２１が形成されることになる。
【００７７】  他方、過電流が流れた際に上記低融点金属層２０，２１が溶融すると、破線で示すように、低融点金属層２０，２１が移動する。言い換えれば、低融点金属層２０はＷ１方向に、低融点金属層２１はＷ２方向に、その中央部が移動する。
【００７８】  これは、以下の理由による。保護動作が果たされる場合、低融点金属層２０，２１で囲まれている中央部分が最も高温になる。他方、中央部分から遠ざかるにつれて温度は低くなる。そのため、低融点金属層２０，２１は、中央部分に面している側から溶融する。そして、中央部分に面している側から拡散が生じる。そのため、拡散は、Ｗ１方向及びＷ２方向に沿って進行することとなる。
【００７９】  本実施形態では、上記補助金属膜１３ｄ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｅが設けられているため、低融点金属層２０，２１が、第２の方向に延びるようにかつ導体配線１３の両側に至るように確実に設けられている。従って、図１０の破線で示すように低融点金属層２０，２１を速やかに移動させることができる。それによって拡散による溶断部の形成が確実に行われ得る。これを、補助金属膜が設けられていない構成と対比して説明する。
【００８０】  図１１（ａ）及び（ｂ）は、補助金属膜を有しない変形例における導体配線２３を示す平面図である。導体配線２３は、補助金属膜を有せず、導体配線２３の中央に低融点金属層２４が設けられている。なお、導体配線２３の第１の方向両側の端部は第２の方向に延ばされているが、これらは前述した電極ランド３，４に重なり合う部分であり、補助金属膜を形成している部分ではない。
【００８１】  図１１（ｂ）に示すように、低融点金属層２４は、導体配線２３の中央において盛り上がるように設けられている。
【００８２】  導体配線２３に過電流が流れると、図１２（ａ）において破線で示す位置から実線で示す位置に低融点金属層２４の溶融液が移動し、拡散が進行する。すなわち、図１２（ｂ）に示すように、導体配線２３の中央においては低融点金属層が存在しないことになる。よって、溶融した低融点金属層２４は第１の方向中心から外側に向かって移動し、導体配線２３の一部が拡散で溶断することとなる。
【００８３】  しかしながら、図１２（ｂ）の矢印Ｘ１で示す第２の方向両端部分では、拡散が不十分になりやすい。従って、この矢印Ｘ１，Ｘ１で示す部分において導体配線２３を構成している金属部分が残存し、電流が遮断しないおそれがある。なお、図１２（ｂ）の矢印Ｘ１，Ｘ１で示す端面近傍部分はハッチングから明らかなように金属部分が残存している部分である。
【００８４】  これに対して図１３に示す導体配線１３では、上記実施形態に従って補助金属膜１３ｄ，１３ｄが設けられている。ここでは、理解を容易とするために、上記実施形態とは若干形状を異ならせ、一対の補助金属膜１３ｄ，１３ｄのみが導体配線１３に設けられている構造とする。この場合には、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、両側の補助金属膜１３ｄ，１３ｄに跨がるように、低融点金属層２０が設けられている。そして、過電流が流れ、拡散が生じると、図１５（ａ）及び（ｂ）に示すように、低融点金属層２０が中央側から第１の方向において外側に移動することとなる。
【００８５】  図１５（ｂ）に示すように、中央部分においては、導体配線１３が存在しない溶断部Ｘ２が確実に形成される。特に、両側に補助金属膜１３ｄ，１３ｄが設けられているため、すなわち拡散が、導体配線１３の幅方向両側すなわち第２の方向の両端においても確実に進行し、溶断部を確実に形成することができる。
【００８６】  よって、上記実施形態では、上記補助金属膜１３ｄ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｅの存在により、拡散による溶断部の形成をより一層確実に果たすことができる。
【００８７】  なお、上記補助金属膜による溶断部の形成をより確実に行うには、上記補助金属膜の形状において、図１６に示す補助金属膜１３ｄを例にとると、導体配線１３の幅Ｄよりも補助金属膜１３ｄ，１３ｄを含めた幅方向寸法Ｃを長くし、Ｃ／Ｄを１．０５以上とすることが好ましい。より好ましくは１．２０以上とすることが好ましい。
【００８８】  また、上記補助金属膜１３ｄの第１の方向に沿う寸法Ｂすなわち補助金属膜１３ｄの幅Ｂと、上記導体配線１３の第２の方向に沿う寸法である幅Ｄとの比であるＢ／Ｄを０．３以上とすることが望ましく、より望ましくは０．５以上とすることが望ましい。それによって、純ＢｉもしくはＢｉ基合金実装形状の安定化及び拡散による遮断動作の確実性をより一層高めることができる。また、遮断動作後の絶縁抵抗を確保することも可能となる。また、幅Ｂが長くなると、すなわちＢ／Ｄの比が０．３以上になると、低融点金属層を確実に補助金属膜１３ｄ，１３ｄ間に至るように形成することができる。
【００８９】  上記のように、比Ｃ／Ｄ及び比Ｂ／Ｄを上記好ましい範囲とした場合にこのような結果を得られることを、下記の実験例に基づき説明する。
【００９０】  表１は、補助金金属膜１３ｄ，１３ｄにおける上記寸法Ｃ及びＤを下記の表１に示すように添加させた場合の過電流通電時の溶断部形成結果を示す。表１において、３０Ａ通電時溶断数とは、３０Ａの電流をヒューズ素子に通電し、１分以内に電流が遮断されたサンプルの数を示す。
【００９１】  表１の評価記号の×は遮断率が５０％以下、△は５０％を超え、８０％以下、○は１００％であることを示す。
【００９２】
【表１】
2015059955.tif 000003
【００９３】  表１から明らかなように、Ｃ／Ｄの比が１．０５以上であれば、遮断率が６０〜１００％と高く、１．２０以上では、遮断率が１００％であることがわかる。
【００９４】  また、図１６に示した寸法Ｂ及びＤを下記の表２に示すように変更してなる各ヒューズ素子について、上記と同様にして、３０Ａの電流を通電し、溶断試験を行った。結果を下記の表２に示す。
【００９５】  表２における評価記号の×は、遮断率が７０％以下であることを、△は７０％を超え、９０％以下であることを、○は１００％であることを示す。
【００９６】
【表２】
2015059955.tif 000004
【００９７】  表２から明らかなように、Ｂ／Ｄが０．３以上であれば、遮断率が９０％以上であり、０．５以上であれば１００％となることがわかる。
【００９８】  なお、上記実施形態では、第２の方向において導体配線１３から外側に突出する補助金属膜１３ｄ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｅを示したが、この補助金属膜の形状は特に限定されない。
【００９９】  例えば、図１７に示す補助金属膜１３ｈを用いてもよい。補助金属膜１３ｈは、導体配線１３の側辺から外側に延びる相対的に幅が細い幅細部と、幅細部の先端に設けられた太幅部とを有する。また、導体配線１３には、上記補助金属膜１３ｈが設けられている部分に隣接して切欠き１３ｇ，１３ｇが設けられている。この切欠き１３ｇ，１３ｇを設けることにより、導体配線１３の幅寸法Ｄ′が他の導体配線部分よりも狭くされている部分が設けられている。それによって、切欠き１３ｇ，１３ｇ間に位置している導体配線部分における溶断をより確実に行わせることができる。
【０１００】  また、図１８に示すように、導体配線１３と分離して補助金属膜１３ｉ，１３ｉを設けてもよい。図１９に示すように、導体配線１３の一方側の補助金属膜１３ｊと、他方側の補助金属膜１３ｋの形状を非対称としてもよい。また、図２０に示すように、導体配線１３に連なっている補助金属膜１３ｌ，１３ｍを、矩形以外の平面形状としてもよい。ここでは、補助金属膜１３ｌ，１３ｍの外周縁が曲線で構成されている。このように、補助金属膜の形状は特に限定されない。
【０１０１】  なお、第１の実施形態では、上記抵抗体１１が用いられていたが、抵抗体１１に代えて、電流が流れた際に発熱する適宜の発熱素子を用いてもよい。このような発熱素子としては、例えば、電流が流れた際に発熱するＩＣや、様々な電子部品素子を用いることができる。また、抵抗体１１は、上記のように印刷により形成された抵抗膜である必要も必ずしもない。
【０１０２】  ［第２の実施形態］  図２１は、本発明の第２の実施形態に係るヒューズ素子の平面図であり、図２２は、図２１中のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。
【０１０３】  ヒューズ素子３１は、基板３２を有する。基板３２は、アルミナなどの絶縁性材料からなる。基板３２は矩形板状の形状を有する。この基板３２の上面３２ａ上の積層構造を、図２４〜図２７を参照しつつ製造方法を説明することにより明らかにする。
【０１０４】  まず、図２４に示すように、基板３２の上面３２ａ上に、Ａｇ膜などの金属膜を成膜することにより、導体配線３３と、電極ランド３４とを形成する。導体配線３３は、基板３２の側面３２ｅと側面３２ｆとを結ぶ方向に延ばされている。第１の端面３２ｃ側に電極ランド３４が設けられている。他方、導体配線３３には、上記電極ランド３４が設けられている側とは反対側に突出するように突出部３５が連ねられている。突出部３５の先端が接続部３５ａである。接続部３５ａは、第２の端面３２ｄに近い側に位置している。突出部３５は導体配線３３と同じ材料により同一工程で形成されている。
【０１０５】  なお、上記電極ランド３４は、基板３２の第１の端面３２ｃを経て下面３２ｂに至るように形成されている。
【０１０６】  また、導体配線３３の一端は、側面３２ｅを経て、下面３２ｂに至るように設けられている。導体配線３３の他方端も、同様に側面３２ｆを経て下面３２ｂに至るように形成されている。この導体配線３３が下面３２ｂに至っている構造は、図２２の断面図に示されている。
【０１０７】  次に、図２５に示すように、上記導体配線３３の長さ方向中央を横切るように、絶縁ガラス層３６を形成する。絶縁ガラス層３６は、図５に示した絶縁ガラス層１２と同様の材料からなる。ここでは、絶縁ガラス層３６は、電極ランド３４上から、突出部３５の先端の矩形の接続部３５ａに至るように設けられている。
【０１０８】  次に、図２６に示すように、絶縁ガラス層３６上に、発熱素子としての抵抗体３７を設ける。抵抗体３７の形成は、第１の実施形態の抵抗体１１と同様にして行い得る。
【０１０９】  抵抗体３７は、絶縁ガラス層３６よりも細幅に形成されている。絶縁ガラス層３６によって、導体配線３３と抵抗体３７との電気的絶縁が図られている。本実施形態では、基板３２の上面３２ａ上において、上記導体配線３３、絶縁ガラス層３６及び抵抗体３７が下から順にこの順序で積層されていることになる。
【０１１０】  上記抵抗体３７の一端が、電極ランド３４に接合されている。抵抗体３７の他端が、接続部３５ａに接合されている。従って、電極ランド３４と接続部３５ａとの間に抵抗体３７が接続されていることになる。また、抵抗体３７の上記他端が、導体配線３３に電気的に接続されていることになる。
【０１１１】  本実施形態のヒューズ素子３１では、電極ランド３４と、導体配線３３の一方端及び他方端が外部と電気的に接続される端子となる。すなわち、３端子型のヒューズ素子３１が構成されている。
【０１１２】  次に、図２７に示すように、オーバーコート層３８を形成する。オーバーコート層３８は、第１の実施形態におけるオーバーコート層１５と同じような材料で形成することができる。オーバーコート層３８は、矩形枠状部３８ａと、仕切り部３８ｂとを有する。仕切り部３８ｂは、矩形枠状部３８ａの開口中央を上記抵抗体３７が延びる方向に延びている。それによって、開口が開口部３８ｃ，３８ｄと区画されている。上記仕切り部３８ｂは、下方の抵抗体３７を被覆する大きさとされている。従って、図２７に示すように、平面視した場合、仕切り部３８ｂにより抵抗体３７が隠されている。
【０１１３】  次に、図２１に示す樹脂層３９ａ〜３９ｃの元となる樹脂層を形成する。すなわち、第１の実施形態と同様に、矩形の平面形状の樹脂層を形成する。この矩形の形状の樹脂層とは、図２１の樹脂層３９ａから樹脂層３９ｃまでを覆う領域を占めている。樹脂層３９ａ〜３９ｃは、ポリエチレンテレフタレートなどの結晶性熱可塑性樹脂からなる。もっとも、樹脂層３９ａ〜３９ｃは、樹脂層１９と同様に適宜の合成樹脂を用いて形成し得る。
【０１１４】  上記樹脂層を形成した後に、第１の実施形態の場合と同様に、低融点金属層４０，４１を形成する。低融点金属層４０，４１は、第１の実施形態の低融点金属層２０，２１と同様に純ＢｉもしくはＢｉを８０重量％以上含むＢｉ基合金からなる。
【０１１５】  低融点金属層４０，４１の形成に際しては、ペースト状の金属もしくは上記合金を印刷し、リフロー法により加熱する。この加熱温度は２９０℃程度である。そして、低融点金属層４０，４１は前述した樹脂層上に設けられる。そのため、低融点金属層４０，４１の下方の樹脂層部分がリフロー時に溶融する。よって、低融点金属層４０，４１の下方に位置している樹脂層が溶融し、低融点金属層４０，４１の両側に位置する。このようにして、樹脂層３９ａ〜３９ｃが形成されることになる。
【０１１６】  なお、図２８は、上記のようにして形成された樹脂層３９ａと樹脂層３９ｂとの間に低融点金属層４０が位置している部分を拡大して示す。図２８に示すように、低融点金属層４０により樹脂層が押し退けられた結果、樹脂層３９ａ，３９ｂが低融点金属層４０の両側に形成されている。樹脂層３９ａ，３９ｂは、低融点金属層４０の側面に樹脂層の一部が這い上がったフィレット状の形状となっている。よって、樹脂層３９ａ，３９ｂは、低融点金属層４０の側面に接触している。
【０１１７】  上記のようにして、第２の実施形態のヒューズ素子３１を得ることができる。
【０１１８】  ヒューズ素子３１の製造に際しては、外部との接続のための電極ランド３４と、ヒューズ導体としての導体配線３３とを、同じ工程において同じ材料により形成することができる。従って、第１の実施形態に比べて、製造工程の簡略化を図ることができる。
【０１１９】  ヒューズ素子３１においても、第１の実施形態のヒューズ素子１と同様にして電流が遮断される。すなわち、導体配線３３に過電流が流れると、導体配線３３が発熱する。この発熱により、低融点金属層４０，４１が溶融する。その結果、低融点金属層４０，４１の融液に、導体配線部分が拡散する。そのため、図２３に示すように、溶断部Ｘ１， Ｘ１が形成される。従って、導体配線３３による導通が遮断される。
【０１２０】  他方、抵抗体３７に電流が流れた場合には、抵抗体３７が発熱する。本実施形態では、抵抗体３７の側方に低融点金属層４０，４１が配置されている。抵抗体３７の下方には、導体配線３３が存在する。熱伝導性が高い導体配線３３が、低融点金属層４０，４１に大きな面積で接触している。他方、絶縁ガラス層３６の厚みはさほど厚くない。従って、抵抗体３７で発生した熱が、熱伝導性の高い導体配線３３に速やかに伝わり、低融点金属層４０，４１にさらに伝わる。従って、低融点金属層４０，４１が溶融し、上記と同様の溶断部を形成することとなる。
【０１２１】  よって、本実施形態のヒューズ素子３１においても、第１の実施形態のヒューズ素子１と同様に、２種類の動作モードで電流を遮断することができる。
【０１２２】  また、樹脂層３９ａ〜３９ｃは低融点金属層４０，４１に接触されている。従って、樹脂層３９ａ〜３９ｃの気化により生じたガスにより、低融点金属層４０，４１の溶融液が攪拌される。よって、溶断部を、より速やかにかつ確実に形成することができる。
【０１２３】  また、本実施形態では、上記のように低融点金属層４０，４１が抵抗体３７と平面視において重なり合っていない。従って、第１の実施形態に比べて、薄型化を図ることができる。これは、低融点金属層４０，４１の下方には、導体配線３３が存在するだけであり、絶縁ガラス層及び抵抗体が存在しないためである。
【０１２４】  なお、上記抵抗体３７は、基板３２上において、上記導体配線３３の一部及び絶縁ガラス層３６を介して設けられている。すなわち基板３２上に間接的に、抵抗体３７が設けられていることになる。
【０１２５】  ［第３の実施形態］  図２９は、本発明の第３の実施形態に係るヒューズ素子の平面図である。本実施形態のヒューズ素子５１は、第１の実施形態の変形例に相当する。すなわち、低融点金属層２０Ａ及び２１Ａは、それぞれ、発熱中心側に延びる突出部２０ａ，２１ａを有する。それによって、第１の実施形態のヒューズ素子１に比べて遮断動作を早めることができる。
【０１２６】  なお、突出部２０ａ，２１ａが設けられていることを除いては、ヒューズ素子５１はヒューズ素子１と同様に構成されている。従って、第１の実施形態の同様の作用効果を得ることができる。
【０１２７】  ［第４の実施形態］  図３０は、第４の実施形態に係るヒューズ素子５２を示す平面図である。第４の実施形態のヒューズ素子５２も、第１の実施形態のヒューズ素子１の変形例に相当する。ここでは、低融点金属層２０Ｂ，２１Ｂは、露出している導体配線の全領域を覆うように拡げられている。すなわち、図２９に示した突出部２０ａ，２１ａとは反対側に、さらに延長部２０ｂ，２１ｂが設けられている。なお、低融点金属層２０Ｂ，２１Ｂに用いられているＢｉの融液の表面張力により、Ｂｉが、露出している導体配線の上面全体に濡れ拡がらない可能性もある。従って、下方の導体配線の一部が露出していてもよい。
【０１２８】  第４の実施形態のヒューズ素子５２では、上記のように、低融点金属層２０Ｂ，２１Ｂの面積が大きくされているため、低融点金属層２０Ｂ，２１Ｂの厚みを薄くすることができる。従って、低背化を進めることができる。ヒューズ素子５２は、その他の点においては、第１の実施形態及び第３の実施形態と同様であるため、第１，第３の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【０１２９】  ［第５の実施形態及び第６の実施形態］  以下において、キャップが取り付けられた構造を有する実施形態を説明する。
【０１３０】  図３１は、本発明の第５の実施形態に係るヒューズ素子の平面図である。ヒューズ素子６１では、ヒューズ素子本体６２上にキャップ６３が固定されている。ヒューズ素子本体６２は、前述した第２の実施形態のヒューズ素子３１と同様に構成されている。すなわち、基板６２Ａ上に、図３５に示す積層構造が形成されている。図３５において、低融点金属層６５，６６が樹脂層６８と接触するように設けられている。また、上記低融点金属層６５，６６は、オーバーコート層６７の開口部内に配置されている。図３５では、明瞭ではないが、図３６に樹脂層６８、低融点金属層６５及び仕切り部３８ｂを取り除いた状態を示すように、下方には、第２の実施形態と同様に、導体配線３３、絶縁ガラス層３６及び抵抗体３７が、下から順にこの順序で積層されている。
【０１３１】  従って、ヒューズ素子本体６２は、第２の実施形態のヒューズ素子３１と同様に動作し得る。
【０１３２】  本実施形態の特徴は、上記ヒューズ素子本体６２の上面に図３１に示したキャップ６３が固定されていることにある。このキャップ６３により、上記積層部分を覆うことにより、上面が封止されたパッケージ構造のヒューズ素子６１を提供することができる。
【０１３３】  図３２は、このヒューズ素子６１の模式的正面図であり、図３３は模式的側面図である。なお、図３４は上記キャップ６３の底面図である。
【０１３４】  図３４に示すように、キャップ６３は略矩形の形状を有し、中央に凹部６３ａが設けられている。この凹部６３ａが、前述したヒューズ素子本体６２の要部の上方に被さる部分となる。すなわち、凹部６３ａは、ヒューズ素子本体６２の低融点金属層が設けられている部分等を収納するための部分である。
【０１３５】  上記凹部６３ａの外周は矩形枠状の側壁部６４である。この矩形枠状の側壁部６４は、キャップ６３の天面から下方に延びるように設けられている。もっとも、側壁部６４の下方の端面は、３種類の高さ位置を有している。図３４において、側壁の各辺の中央部６４ａ〜６４ｄは、高さ位置が最も高い。これは、外部と接続するための電極等を外部と電気的に接続するためのスペースを設けるためである。他方、中央部６４ａ〜６４ｄの両側の端面部分６４ｅ〜６４ｌは、上記中央部６４ａ〜６４ｄよりも下方に位置している。さらに、上記側壁の端面のうちコーナー部６４ｍ〜６４ｐは、その高さ位置が最も低くなっている。そして、図示しない接着剤を用いて、上記キャップ６３がヒューズ素子本体６２の上面に接合されている。
【０１３６】  なお、上記接着剤としては、エポキシ系接着剤などの適宜の接着剤を用いることができる。また、キャップ６３自体は、合成樹脂や金属などの適宜の材料により形成することができる。
【０１３７】  他方、キャップ６３の上面では、図３１に示す凹部６３ｂ，６３ｃが設けられている。凹部６３ｂ，６３ｃは対角線方向の一対のコーナー部に設けられている。凹部６３ｂ，６３ｃを設けることにより、樹脂成型しやすくなる。
【０１３８】  上記ヒューズ素子６１の寸法は特に限定されないが、平面視において縦２．５ｍｍ×横３．２ｍｍ程度の寸法とされ得る。または、厚みについては、１．０ｍｍ程度とし得る。従って、かなり小型のヒューズ素子６１を提供し得ることがわかる。
【０１３９】  図３７は、キャップ付きのヒューズ素子である第６の実施形態のヒューズ素子を示す平面図であり、図３８はその模式的正面図であり、図３９はその模式的側面図である。本実施形態のヒューズ素子７１においても、ヒューズ素子本体７２の上面にキャップ７３が接合されている。ヒューズ素子本体７２は、基板７２Ａ上に第２の実施形態と同様の積層構造を有する。すなわち、図４１に示すように、オーバーコート層７７で囲まれた開口部内に、樹脂層７４と、低融点金属層７５，７６とが配置されている。その下方には、下から順に、導体配線、絶縁ガラス層及び抵抗体がこの順序で積層されている。
【０１４０】  本実施形態においても、上記ヒューズ素子本体７２上に、キャップ６３と同様のキャップ７３が固定されている。図４０は、キャップ７３の底面図である。キャップ７３はキャップ６３とほぼ同様に構成されている。従って、相当する部分については同一の参照番号を付することによりその詳細な説明は省略する。
【０１４１】  もっとも、本実施形態においては、キャップ７３の寸法がキャップ６３と異なっている。すなわち、本実施形態のヒューズ素子７１は、縦３．０ｍｍ×横４．０ｍｍの略矩形の平面形状を有する。そして、厚みは１．０ｍｍ程度とされている。本実施形態においても、第５の実施形態と同様に、小型であり、特に薄型のヒューズ素子を提供し得ることがわかる。
【０１４２】  上記キャップ６３，７３の厚みは、特に限定されないが、０．６ｍｍ以下とすることが好ましい。それによって、低背化を進めることができる。
【０１４３】  図４２は、本発明の第７の実施形態に係るヒューズ素子の正面断面図である。ヒューズ素子８１の構造を、図４３〜図４７を参照しつつ、該ヒューズ素子の製造方法を説明することによりその構造を明らかにする。ヒューズ素子４１は、第６の実施形態のように、縦３．０ｍｍ×横４．０ｍｍの略矩形の平面形状を有する。なお、この縦及び横の寸法は特に限定されるものではない。
【０１４４】  まず、図４３に示すように、基板４２上に、導体配線３３Ａを形成する。この導体配線３３Ａは、図２４に示した導体配線３３と同様の形状を有する。すなわち、接続部３５ａを有する突出部３５が導体配線３３Ａと一体に形成されている。また突出部３５とは反対側の側縁から側方に突出するように補助金属膜３３ａが導体配線３３Ａと一体に設けられている。
【０１４５】  上記導体配線３３Ａ、突出部３５及び補助金属膜３３ａは、Ａｇなどの適宜の金属材料により形成することができる。
【０１４６】  次に、図４４に示すように、接続部３５ａの一部を露出させるように、突出部３５と補助金属膜３３ａを覆うように、かつ導体配線３３を横切るように、絶縁ガラス層３６を形成する。
【０１４７】  しかる後、図４５に示すように、接続用電極４３ａ，４３ｂを印刷する。接続用電極４３ａ，４３ｂは、後述する抵抗体に電気的に接続される電極である。接続用電極４３ａ，４３ｂは、前述した導体配線３３Ａと同様の材料で形成することができる。
【０１４８】  次に、図４６に示すように、抵抗体３７を絶縁ガラス層３６上に印刷する。抵抗体３７は、前述した接続用電極４３ａと、接続用電極４３ｂとに電気的に接続されるように形成される。
【０１４９】  しかる後、図４７に示すように、オーバーコート層３８を形成する。
【０１５０】  次に、図４２に示すように、樹脂層４５及び低融点金属層４６を第１の実施形態と同様に形成する。
【０１５１】  上記各工程によって、第７の実施形態のヒューズ素子８１を得ることができる。図４２に示すように、ヒューズ素子８１では、抵抗体３７が延びる方向において、抵抗体３７の下方には、導体配線３３Ａ及び接続用電極４３ａ，４３ｂが存在する。従って、金属が抵抗体３７のほぼ全領域に拡散する。例えば、導体配線３３Ａ、接続用電極４３ａ，４３ｂがＡｇからなる場合、Ａｇが抵抗体３７の長さ方向全長にわたり均一に拡散することとなる。従って、抵抗体３７において、特に抵抗が高い部分において発熱が集中するといった問題が生じ難い。よって、抵抗体３７の耐電力特性の悪化が生じ難い。
【０１５２】  図４８は、本発明の第８の実施形態のヒューズ素子の製造方法を説明するための模式的平面図である。第８の実施形態は、第７の実施形態の変形例に相当する。すなわち、図４３に示したように、基板４２上に、導体配線３３Ａ、突出部３５及び補助金属膜３３ａを形成した後に、図４８に示すように、導体配線３３Ａの中央に第２の導体配線３３Ｂを積層する。この第２の導体配線３３Ｂは、導体配線３３Ａのヒューズとして機能する導体部分上に設けられている。
【０１５３】  第２の導体配線３３Ｂは、導体配線３３Ａと同じ金属により形成されてもよく、他の金属により形成されてもよい。好ましくは、第２の導体配線３３Ｂは、導体配線３３Ａと同じ材料からなる。
【０１５４】  第２の導体配線３３Ｂを積層することにより、ヒューズ素子としての定格電流を高めることができる。
【０１５５】  図４９〜図５３は、第９の実施形態のヒューズ素子の製造方法を説明するための各平面図であり、第７の実施形態において示した図４３〜図４７に相当する図である。第９の実施形態は、縦２．５ｍｍ×横３．２ｍｍ程度の寸法を有するヒューズ素子である。すなわち、第９の実施形態では、前述したヒューズ素子６１と同程度の寸法のヒューズ素子が形成される。従って、基板６２Ａ上に、ヒューズ素子６１の場合と同様に、導体配線３３Ｃが形成される。もっとも、本実施形態においても、第７の実施形態のヒューズ素子８１の場合と同様に、導体配線３３Ｃと一体に、突出部３５及び補助金属膜３３ａが形成されている。突出部３５の先端は、接続部３５ａとされている。
【０１５６】  次に、図５０に示すように、基板６２Ａ上において、絶縁ガラス層３６を形成する。次に、図５１に示すように、絶縁ガラス層の一端を覆うように接続用電極４５ａを形成する。また、他端においても、接続用電極４５ｂを形成する。
【０１５７】  しかる後、図５２に示すように、接続用電極４５ａ，４５ｂ間に接続されるように、かつ絶縁ガラス層上に、抵抗体３７を印刷する。しかる後、図５３に示すように、オーバーコート層３８を形成する。しかる後、第７の実施形態の場合と同様に、樹脂層及び低融点金属層を形成する。このようにして、第９の実施形態のヒューズ素子が得られる。
【０１５８】  第９の実施形態で得られるヒューズ素子は、上記寸法及び形状の基板６２Ａを用いたことを除いては、ヒューズ素子８１とほぼ同様の工程で形成される。第９の実施形態においても、ヒューズ素子８１の場合と同様に、抵抗体３７の全長にわたり、金属の拡散度合が均一となる。従って、発熱集中が生じ難く、抵抗体の耐電力性が悪化し難い。
【０１５９】  図５４は、第１０の実施形態の製造工程を説明するための平面図である。第１０の実施形態は、第９の実施形態の変形例に相当する。すなわち、図５４に示すように、導体配線３３Ｃ上に、第２の導体配線３３Ｄを形成する。第１０の実施形態はその他の点については第９の実施形態と同様である。第１０の実施形態では、第８の実施形態と同様に、第２の導体配線３３Ｄを有するため、ヒューズ素子としての定格電流を高めることができる。
【符号の説明】
【０１６０】１…ヒューズ素子２…基板２ａ…上面２ｂ…下面２ｃ，２ｄ…第１，第２の端面２ｅ，２ｆ…第１，第２の側面３〜６…電極ランド７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ…スルーホール電極１１…抵抗体１２…絶縁ガラス層１３…導体配線１３ａ…本体部１３ｂ，１３ｃ…幅広部１３ｄ，１３ｅ…補助金属膜１３ｆ…接続部１３ｇ…切欠き１３ｈ〜１３ｍ…補助金属膜１４…金属膜１５…オーバーコート層１５ａ…矩形枠状部１５ｂ…連結部１９…樹脂層２０，２０Ａ，２０Ｂ，２１，２１Ａ，２１Ｂ…低融点金属層２０ａ，２１ａ…突出部２０ｂ，２１ｂ…延長部２２…引き出し部２３…導体配線２４…低融点金属層３１…ヒューズ素子３２…基板３２ａ…上面３２ｂ…下面３２ｃ，３２ｄ…第１，第２の端面３２ｅ，３２ｆ…側面３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ…導体配線３３ａ…補助金属膜３４…電極ランド３５…突出部３５ａ…接続部３６…絶縁ガラス層３７…抵抗体３８…オーバーコート層３８ａ…矩形枠状部３８ｂ…仕切り部３８ｃ，３８ｄ…開口部３９ａ〜３９ｃ…樹脂層４０，４１…低融点金属層４２…基板４３ａ，４３ｂ…接続用電極４５…樹脂層４６…低融点金属層５１，５２，６１，７１，８１，９１…ヒューズ素子６２，７２…ヒューズ素子本体６２Ａ，７２Ａ…基板６３，７３…キャップ６３ａ〜６３ｃ…凹部６４…側壁部６４ａ〜６４ｄ…中央部６４ｅ〜６４ｌ…両側端面部６４ｍ〜６４ｐ…コーナー部６５，６６，７５，７６…低融点金属層６７，７７…オーバーコート層６８，７４…樹脂層
【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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【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【国際調査報告】
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