(57)【要約】【課題】  特に、薄型で、且つ異常発熱時に確実に導通破壊を起こすことが可能なヒューズ機能素子等を提供することを目的としている。【解決手段】  第１構成層１４上に第２構成層１５が重ねて形成され、前記第１構成層１４は、樹脂層１１に導電性粒子１２と、熱膨張性の発泡粒子１３とが分散されて成り、前記樹脂層１１の平均膜厚Ｔ２は、前記発泡粒子１３の平均粒径Ｔ１より小さく形成され、前記発泡粒子１３の表面１３ａの一部が前記樹脂層１１の上面１１ａから突出し、前記第１構成層１４上に第２構成層１５が重ねて形成されることで、前記発泡粒子１３が積層内部に閉じ込められている。これにより、薄型で、且つ異常発熱時に確実に導通破壊を起こすことが可能なヒューズ機能素子を実現できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１構成層上に第２構成層が重ねて形成され、前記第１構成層は、樹脂層に導電性粒子と、熱膨張性の発泡粒子とが分散されて成る発泡粒子含有層で形成され、前記樹脂層は、前記発泡粒子の表面の一部が前記樹脂層の上面から露出される膜厚で形成されており、前記第１構成層上に第２構成層が重ねて形成されることで、前記発泡粒子が積層内部に閉じ込められていることを特徴とするヒューズ機能素子。
【請求項２】
３層以上の積層構造で形成され、少なくとも最上層下に位置する各構成層が前記発泡粒子含有層で形成されて、前記各構成層に含まれる前記発泡粒子が積層内部に閉じ込められている請求項１記載のヒューズ機能素子。
【請求項３】
前記第１構成層の樹脂層の平均膜厚は、前記発泡粒子の平均粒径よりも薄く形成される請求項１又は２に記載のヒューズ機能素子。
【請求項４】
前記発泡粒子の表面の一部は、前記樹脂層の上面から突出している請求項１ないし３のいずれかに記載のヒューズ機能素子。
【請求項５】
積層される全ての構成層が、前記発泡粒子含有層で形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載のヒューズ機能素子。
【請求項６】
基板上に請求項１ないし５のいずれかに記載されたヒューズ機能素子を有し、
前記ヒューズ機能素子の導電性の構成層のいずれか１層が、積層部分よりも長く延出形成されて、その延出形成された部分が引き出し電極として機能していることを特徴とする回路基板。
【請求項７】
前記第１構成層が前記積層部分よりも長く延出形成されている請求項６記載の回路基板。
【請求項８】
以下の工程を有することを特徴とするヒューズ機能素子の製造方法。
基板上に、バインダー樹脂に導電性粒子と、熱膨張性の発泡粒子とを有するペースト状の発泡粒子含有層を、第１構成層として塗工し、このとき、前記発泡粒子の表面の一部が樹脂層の上面から露出するように前記樹脂層を薄く形成する工程と、
前記第１構成層を乾燥させる工程と、
乾燥させた前記第１構成層上に重ねて第２構成層を形成する工程。
【請求項９】
前記発泡粒子含有層を、積層工程と乾燥工程を繰り返して積層する請求項８記載のヒューズ機能素子の製造方法。
【請求項１０】
前記樹脂層の平均膜厚を前記発泡粒子の平均粒径よりも薄く形成する請求項８又は９に記載のヒューズ機能素子の製造方法。
【請求項１１】
基板上に請求項８ないし１０のいずれかに記載されたヒューズ機能素子を形成し、このとき、前記ヒューズ機能素子の導電性の構成層のうち、いずれか１層を、積層部分よりも長く延出形成して、引き出し電極を形成することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項１２】
前記第１構成層を前記積層部分よりも長く延出形成する請求項１１記載の回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、薄型で、且つ異常発熱時に確実に導通破壊を起こすことが可能なヒューズ機能素子及びその製造方法、ならびに、前記ヒューズ機能素子を用いた回路基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献には、例えばバッテリーパック等に内蔵されるヒューズ機能素子が開示されている。
【０００３】
前記ヒューズ機能素子は、樹脂中に導電性粒子と熱膨張性の発泡粒子が分散された構造であり、過電流が流れ発熱したときに前記発泡粒子が膨張して、樹脂を破壊して導通遮断するものである。
【特許文献１】特開平７−６６８４号公報
【特許文献２】特許第３６５０５４６号
【特許文献３】特開昭５３−８８１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１や特許文献２には、具体的なヒューズ機能素子の断面図が開示されている。例えば特許文献１の図１や特許文献２の図１１（Ａ）等には、樹脂層の内部に熱膨張性マイクロカプセル（発泡粒子）が埋設されている構造が開示されている。
【０００５】
しかしながら上記の構造では、樹脂層の膜厚を厚くしなければならず薄型のヒューズ機能素子を得ることができなかった。また、樹脂層を十分に乾燥させないと発泡粒子が適切に膨張しない不具合が生じやすいので、前記樹脂層を厚く形成した場合には、前記樹脂層に対する乾燥時間が長くなるといった問題があった。
【０００６】
一方、前記樹脂層を薄くすると以下のような問題点があった。図１０（ａ）は発泡粒子が膨張する前の状態を示すヒューズ機能素子の断面図であり、図１０（ｂ）は、前記発泡粒子が発熱により膨張した状態を示すヒューズ機能素子の断面図である。
【０００７】
図１０（ａ）に示すようにヒューズ機能素子１は、樹脂層２と、前記樹脂層２中に含まれる多数の導電性粒子３と、発泡粒子４とを有して構成される。
【０００８】
図１０（ａ）では、前記樹脂層２が薄く形成されて、前記発泡粒子４の表面の一部が前記樹脂層２の上面２ａから突出している。
【０００９】
そして所定温度以上に発熱すると、前記発泡粒子４が膨張するが、このとき図１０（ｂ）に示すように前記発泡粒子４が前記樹脂層２の上面２ａから上方に飛び出してしまい、効果的に樹脂層２を破壊せず導通を遮断できなかった。
【００１０】
上記の特許文献のいずれにも、前記発泡粒子の表面の一部が樹脂層の上面から露出するように樹脂層を薄い膜厚で形成すると、異常発熱時に導通破壊が起こらないという課題認識がなく、当然のことながら、その課題を解決する手段は開示されていない。
【００１１】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、薄型で、且つ異常発熱時に確実に導通破壊を起こすことが可能なヒューズ機能素子及びその製造方法、ならびに、前記ヒューズ機能素子を用いた回路基板及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明におけるヒューズ機能素子は、少なくとも第１構成層上に第２構成層が重ねて形成され、前記第１構成層は、樹脂層に導電性粒子と、熱膨張性の発泡粒子とが分散されて成る発泡粒子含有層で形成され、前記樹脂層は、前記発泡粒子の表面の一部が前記樹脂層の上面から露出される膜厚で形成されており、前記第１構成層上に第２構成層が重ねて形成されることで、前記発泡粒子が積層内部に閉じ込められていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明では、上記のように、前記第１構成層を構成する前記樹脂層を、前記発泡粒子の表面の一部が前記樹脂層の上面から露出するように薄い膜厚で形成しても、前記第１構成層上に前記第２構成層が重ねて形成され、前記発泡粒子が積層内部に確実に閉じ込められる。その結果、異常発熱時に、前記発泡素子が膨張して確実に導通破壊を起こすため、適切にヒューズとして機能する。
【００１４】
以上により本発明のヒューズ機能素子によれば、ヒューズとしての機能を損なわずに、薄型化を実現できる。
【００１５】
本発明では、３層以上の積層構造で形成され、少なくとも最上層下に位置する各構成層が前記発泡粒子含有層で形成されて、前記各構成層に含まれる前記発泡粒子が積層内部に閉じ込められていることが、ヒューズとしての機能をより高めることができ好適である。
【００１６】
本発明では、前記第１構成層の樹脂層の平均膜厚は、前記発泡粒子の平均粒径よりも薄く形成されると、より薄型化に対応できる。
【００１７】
また本発明では、前記発泡粒子の表面の一部は、前記樹脂層の上面から突出するほど前記樹脂層を薄く形成しても、前記発泡粒子を確実に積層内部に閉じ込めることができるので、薄型のヒューズ機能素子を実現できる。
【００１８】
また本発明では、積層される全ての構成層が、前記発泡粒子含有層で形成されていることが、製造工程を容易化でき好適である。
【００１９】
また本発明における回路基板は、基板上に上記のいずれかに記載されたヒューズ機能素子を有し、
前記ヒューズ機能素子の導電性の構成層のいずれか１層が、積層部分よりも長く延出形成されて、その延出形成された部分が引き出し電極として機能していることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明では、上記の構成により、ヒューズ機能素子と引き出し電極を備えた回路基板を簡単な構成で実現できる。
【００２１】
本発明では、前記第１構成層が前記積層部分よりも長く延出形成されていることが、より回路基板の構成を簡単にでき好適である。
【００２２】
また本発明におけるヒューズ機能素子の製造方法は、以下の工程を有することを特徴とするものである。
【００２３】
基板上に、バインダー樹脂に導電性粒子と、熱膨張性の発泡粒子とを有するペースト状の発泡粒子含有層を、第１構成層として塗工し、このとき、前記発泡粒子の表面の一部が樹脂層の上面から露出するように前記樹脂層を薄く形成する工程と、
前記第１構成層を乾燥させる工程と、
乾燥させた前記第１構成層上に重ねて第２構成層を形成する工程。
【００２４】
本発明では、上記により、樹脂層の膜厚を薄くできるので、樹脂層に費やす乾燥時間を短く出来る等、薄型で且つ異常発熱時に確実に導通破壊を起こすことが可能なヒューズ機能素子を簡単且つ適切に製造できる。
【００２５】
本発明では、前記発泡粒子含有層を、積層工程と乾燥工程を繰り返して、積層することがより好ましい。
【００２６】
また本発明では、前記樹脂層の平均膜厚を前記発泡粒子の平均粒径よりも薄く形成することが、ヒューズ機能素子を更に薄型で形成でき、また樹脂層を乾燥させる乾燥時間を更に短くでき製造工程を容易化でき好適である。
【００２７】
また本発明における回路基板の製造方法は、基板上に上記に記載されたヒューズ機能素子を形成し、このとき、前記ヒューズ機能素子の導電性の構成層のうち、いずれか１層を、積層部分よりも長く延出形成して、引き出し電極を形成することを特徴とするものである。本発明では、第１構成層を前記積層部分よりも長く延出形成することが好ましい。
【００２８】
本発明では、上記により、ヒューズとして適切に機能する薄型のヒューズ機能素子と引き出し電極を備えた回路基板を簡単且つ適切に製造できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のヒューズ機能素子によれば、ヒューズとしての機能を損なわずに、薄型を図ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は本実施形態におけるヒューズ機能素子を膜厚方向から切断した断面図（膨張前）、図２は図１に示すヒューズ機能素子の発泡粒子が膨張した状態を示す前記ヒューズ機能素子の断面図、である。
【００３１】
図１に示すヒューズ機能素子１０は、樹脂層１１と、導電性粒子１２と発泡粒子１３とを備えた第１構成層１４と、前記第１構成層１４上に重ねて形成された第２構成層（カバー層）１５との積層構造で形成される。
【００３２】
前記樹脂層１１は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の別を問わないが可撓性であることが好適である。硬い材料であると、発泡粒子１３が発泡して体積が膨張したときに樹脂層１１の変形や前記発泡粒子１３の膨張自体が抑圧されて導通破壊が不十分となりやすいからである。例えば前記樹脂層１１は可溶性ポリエステル樹脂で形成される。
【００３３】
前記導電性粒子１２は、特に材質を限定するものではない。前記導電性粒子１２には、銀粒子、金粒子、ニッケル粒子、銅粒子、パラジウム粒子等を挙げることが出来るが、銀粒子が好ましく使用される。前記導電性粒子１２は、前記第１構成層１４中、１５体積％〜４０体積％含まれることが好適である。
【００３４】
前記発泡粒子１３は熱膨張性であることが条件である。前記発泡粒子１３は、例えば、低沸点炭化水素（発泡物質）１３ｃの外周を例えば、熱可塑性樹脂（例えば熱可塑性アクリロニトリル系共重合体樹脂）の外殻１３ｂで覆った熱膨張性マイクロカプセルが好ましく使用される。図１には一個の発泡粒子１３だけ、低沸点炭化水素（発泡物質）１３ｃと外殻１３ｂとの２層構造で図示しているが、全ての発泡粒子１３が前記２層構造で形成されている。
【００３５】
前記発泡粒子１３は、前記第１構成層１４中、１０体積％〜３０体積％の範囲内で含まれることが好適である。前記発泡粒子１３の含有量が１０体積％より少ないと、異常発熱時に導通遮断が有効に生じず、一方、前記発泡粒子１３の含有量が３０体積％より多いと、導電性粒子１２の含有量が減るので、導通状態（発泡粒子１３の膨張なし）での抵抗値が大きくなりすぎ好ましくない。前記発泡粒子１３の膨張倍率は体積比較で２０〜７０倍程度、直径比較で２．７〜４．１倍程度であることが好適である。
【００３６】
図１に示す実施形態では、前記発泡粒子１３の平均粒径はＴ１であり、前記樹脂層１１の平均膜厚はＴ２であり、前記樹脂層１１の平均膜厚Ｔ２は、前記発泡粒子１３の平均粒径Ｔ１よりも小さい。また、発泡粒子１３は、前記樹脂層１１よりもやや比重が小さいため、樹脂に導電性粒子１２と発泡粒子１３とを含む導電ペースト（導電インク）を乾燥させる製造過程において、前記発泡粒子１３は前記樹脂層１１の下面から上方に浮き上がった状態で固定されやすく、前記発泡粒子１３の表面１３ａの一部は、前記樹脂層１１の上面１１ａから上方に突出している。
【００３７】
前記発泡粒子１３の平均粒径Ｔ１は、１０〜４０μｍの範囲内であり、前記樹脂層１１の平均膜厚Ｔ２は、５〜１５μｍの範囲内であることが好適である。前記発泡粒子１３の平均粒径Ｔ１はメディアン径であり、レーザー回折・散乱法で測定した粒度分布における積算分布で５０％の粒子径（d50）を示したものである。
【００３８】
図１に示す実施形態では、前記第１構成層１４の上に積層される第２構成層１５も、前記第１構成層１４と同じ発泡粒子含有層で形成されている。
【００３９】
すなわち前記第２構成層１５は、樹脂層１６と導電性粒子１７と発泡粒子１８とを備えている。そして前記第２構成層１５に含まれる前記発泡粒子１８の表面１８ａの一部は前記樹脂層１６の上面１６ａから上方に突出している。
【００４０】
ここで、第１構成層１４を構成する樹脂層１１と第２構成層１５を構成する樹脂層１６は同じでなくてもよいが、同種とすることで、前記第１構成層１４と前記第２構成層１５間の密着性を向上できる。ここで「同種」とは、同じ材料である場合のみならずその誘導体も含み、またコポリマーの一部の単量体が異なっていても主体となる単量体が同じであれば「同種」である。また、前記第１構成層１４を構成する導電性粒子１２と、前記第２構成層１５を構成する導電性粒子１７とは異なる材料であってもよいし、前記第１構成層１４を構成する発泡粒子１３と、前記第２構成層１５を構成する発泡粒子１８とは異なる材料であってもよい。なお図３以降の実施形態における材質の選択は上記に準ずる。
【００４１】
前記第２構成層１５を構成する樹脂層１６の平均膜厚Ｔ３は、前記第１構成層１４を構成する樹脂層１１の平均膜厚Ｔ２と同程度の薄い膜厚で形成されることが好適である。前記第２構成層１５の平均膜厚Ｔ３を薄くすると、前記ヒューズ機能素子１０全体の膜厚が薄くなり従来に比べて有効に薄型化を実現できる。なお前記第２構成層１５に導電性粒子１７が含まれず元々絶縁性である場合には、前記第２構成層１５の樹脂層１６は破壊されなくてもよい。
【００４２】
図１に示す実施形態に示すように、前記第１構成層１４上に第２構成層１５が重ねて形成されているから、前記第１構成層１４の前記樹脂層１１の上面１１ａから突出する前記発泡粒子１３の表面１３ａは、前記第２構成層１５により覆われて、前記発泡粒子１３は前記第１構成層１４と前記第２構成層１５との積層内部に確実に閉じ込められる。
【００４３】
したがって前記ヒューズ機能素子１０に過電流が流れて発熱したときに、図２に示すように、前記発泡粒子１３は前記積層内部にて適切に膨張し、前記樹脂層１１，１６に亀裂１９が生じる等して樹脂層１１，１６を破壊して、確実に導通を遮断することが出来る。
【００４４】
このとき前記第２構成層１５に含まれる発泡粒子１８は、その上を覆う層がないので、図１０（ｂ）で説明した従来例と同様に、前記発泡粒子１８が膨張したとき前記樹脂層１６から上方に飛び出しやすいが、積層内部にある前記発泡粒子１３の膨張により導通破壊を起こすことができ、ヒューズとして適切に機能させることが出来るので、前記発泡粒子１８が前記樹脂層１６から飛び出すことは特に問題ではない。
【００４５】
図１に示す実施形態では、第１構成層１４を構成する樹脂層１１の平均膜厚Ｔ２を薄く形成して、前記発泡粒子１３の表面１３ａの一部を前記樹脂層１１から突出させ、さらに前記第１構成層１４上に薄い第２構成層１５を重ねた構成となっている。よってヒューズ機能素子１０の膜厚を従来に比べて簡単且つ適切に薄く形成できるとともに、前記発泡粒子１３を確実に積層内部に閉じ込めることができるため、異常発熱時に前記発泡粒子１３を積層内部で膨張させて、導通破壊を生じさせることができ、ヒューズとして適切に機能させることができる。
【００４６】
図１に示す実施形態では、前記樹脂層１１の平均膜厚Ｔ２が前記発泡粒子１３の平均粒径Ｔ１よりも小さく形成されている。よって前記発泡粒子１３の表面１３ａの一部は樹脂層１１の上面１１ａから確実に突出するが、第２構成層１５により前記発泡粒子１３を確実に積層内部に閉じ込めることができるとともに、ヒューズ機能素子１０の更なる薄型化を実現できる。
【００４７】
図３に示す実施形態は、図１と第２構成層の構成が異なる。図３において、図１と同じ符号の部分は図１と同じ構成であり特に変更が無いことを示している。図３は発泡粒子の膨張前の図である。
【００４８】
図３に示すヒューズ機能素子２０では、前記第１構成層１４上に、樹脂層２２中に多数の銀粒子等の導電性粒子２３が分散した第２構成層（カバー層）２１が重ねて形成されている。すなわち図３に示す実施形態では、図１と異なって、前記第２構成層２１に発泡粒子が含まれていないが、第２構成層２１は前記第１構成層１４上を確実に覆う役割を担うものであり、しかも図２で説明したように、最上層である第２構成層２１に発泡粒子を含めても、異常発熱時に膨張した前記発泡粒子は樹脂層１６の上面から上方に飛び出しやすい状態であるので、前記第２構成層２１に発泡粒子が含まれていなくてもよい。
【００４９】
ただし図１に示す実施形態のように、前記第２構成層１５を前記第１構成層１４と同じ発泡粒子含有層で形成すると、発泡粒子含有層を重ねて積層するだけで図１に示す構造のヒューズ機能素子１０を簡単に形成できるといったメリットがある。また前記第２構成層１５の発泡粒子１８が、どの程度、樹脂層１６内に埋まっているか、また添加量にもよるが、前記発泡粒子１８が膨張したとき、全く樹脂層（特に第２構成層１５の樹脂層１６）に亀裂等を生じさせないわけではないと考えられるので、第１構成層１４に設けられる発泡粒子１３の補助的役割として、前記発泡粒子１８を前記第２構成層１５に含ませても良い。
【００５０】
図４に示す実施形態は、図１と第２構成層の構成が異なる。図４において、図１と同じ符号の部分は図１と同じ構成であり特に変更が無いことを示している。図４は発泡粒子の膨張前の図である。
【００５１】
図４に示すヒューズ機能素子３０では、前記第１構成層１４上に、樹脂層３２のみで構成された第２構成層３１が重ねて形成されている。すなわち図４に示す実施形態では、図１や図３と異なって、前記第２構成層３１が絶縁性である。電流は前記第１構成層１４の内部を流れるので、前記ヒューズ機能素子３０の両側に電極が形成される構成のものでは、前記第２構成層３１を絶縁層で形成することも可能である。
【００５２】
図５に示す実施形態は、図１とヒューズ機能素子４０の積層数が異なる。図５において、図１と同じ符号の部分は図１と同じ構成であり特に変更が無いことを示している。図５は発泡粒子の膨張前の図である。
【００５３】
図５に示す実施形態のヒューズ機能素子４０では、前記第１構成層１４上に第２構成層１５が重ねて形成され、前記第２構成層１５上に第３構成層（カバー層）４１が重ねて形成されている。前記第３構成層４１は樹脂層４４に多数の導電性粒子４２及び発泡粒子４３が分散した構造である。前記第３構成層４１も前記第１構成層１４や第２構成層１５と同じように、前記第３構成層４１を構成する樹脂層４４の平均膜厚が前記発泡粒子４３の平均粒径より小さくなっており、前記発泡粒子４３の表面４３ａの一部が前記樹脂層４４の上面４４ａから上方に突出した状態となっている。
【００５４】
図５に示す実施形態では、前記第１構成層１４の樹脂層１１の上面から突出した発泡粒子１３上は前記第２構成層１５で覆われ、前記第２構成層１５の樹脂層１６の上面から突出した発泡粒子１８上は前記第３構成層４１で覆われているので、前記発泡粒子１３，１８は積層内部に確実に閉じ込められている。
【００５５】
図５に示すヒューズ機能素子４０は３層の積層構造となっているが、２層よりも３層とすることで、異常発熱時に、より確実に導通破壊を起こすことができヒューズ機能を適切に高めることが出来ることが後述する実験によりわかっている。よって積層数を多くすることがヒューズ機能を向上させるには望ましいが、あまり積層数を多くするとヒューズ機能素子の薄型化を実現できないので、積層数としては２層〜５層程度であることが好適である。
【００５６】
図６に示す実施形態は、図１と第１構成層５１の樹脂層５２の平均膜厚Ｔ４が異なる。図６は発泡粒子の膨張前の図である。
【００５７】
図６に示すヒューズ機能素子５０は、前記第１構成層５１の樹脂層５２の平均膜厚がＴ４であり、前記樹脂層５２の平均膜厚Ｔ４は前記発泡粒子１３の平均粒径Ｔ１よりも厚いが、従来に比べて前記樹脂層５２の平均膜厚Ｔ４を十分に薄くしており、その結果、全ての前記発泡粒子１３の表面１３ａの一部は前記樹脂層５２の上面５２ａから露出した状態となっている。
【００５８】
そして前記第１構成層５１上に第２構成層１５が重ねて形成されることで、前記発泡粒子１３が積層内部に確実に閉じ込められる。
【００５９】
図６に示す実施形態では、全ての前記発泡粒子１３の表面１３ａの一部が前記樹脂層５２の上面５２ａから露出するように前記樹脂層５２を薄く形成することで、従来に比べてヒューズ機能素子５０の薄型化を実現できる。ただし図１に示す実施形態のように、前記樹脂層１１の平均膜厚Ｔ２を前記発泡粒子１３の平均粒径Ｔ１よりも小さく形成して、前記発泡粒子１３の表面１３ａを前記樹脂層１１の上面１１ａから突出させる構成としたほうが、よりヒューズ機能素子の薄型化を実現できるし、後述するように各構成層に対する乾燥時間を短縮でき好適である。
【００６０】
図７に示す実施形態は、図１と第１構成層６１の長さ寸法が異なっている。図７は発泡粒子の膨張前の図である。
【００６１】
図７に示すヒューズ機能素子６０の第１構成層６１は、図１に示す第１構成層１４と同様に樹脂層１１に、多数の導電性粒子１２及び発泡粒子１３が分散された構造となっているが、前記第１構成層６１の両側端部６１ａ，６１ｂは、前記第１構成層６１上に重ねて形成される第２構成層１５の両側端面１５ａ，１５ｂから両側に長く延出形成されており、前記第１構成層６１の延出形成された前記両側端部６１ａ，６１ｂを、引き出し電極として機能させることができる。前記両側端部６１ａ，６１ｂは第１構成層６１のみの一層構造であるから、異常発熱時に前記両側端部６１ａ，６１ｂに位置する発泡粒子６２，６３が膨張しても、図１０（ｂ）で説明したように、樹脂層１１から上方に飛び出してしまうので、前記両側端部６１ａ，６１ｂでの導電性は失われない構造となっている。
【００６２】
よって図９のように基板７０上に第１構成層６１の両側端部６１ａ，６１ｂを第２構成層１５の両側端面１５ａ，１５ｂよりも両側に長く引き出して形成することで、ヒューズ機能素子１０と、引き出し電極７１，７２とが一体に形成された回路基板７３を簡単な構成で形成することが可能である。
【００６３】
なお図１や図３に示す導電性を有する第２構成層１５，２１を第１構成層１４よりも長く引き出して、前記第２構成層１５，２１に引き出し電極を一体的に形成する構成や、図５に示す第３構成層４１に引き出し電極を形成する構成であってもよいが、最下層である第１構成層に前記引き出し電極を一体的に形成する構成であることが、簡単にヒューズ機能素子１０と、引き出し電極７１，７２とが一体に形成された回路基板７３を構成でき好適である。
【００６４】
図８（発泡粒子の膨張前の図）に示す実施形態では、図１に示すヒューズ機能素子１０の上下に電極８０，８１が形成された構造である。よって電流は前記ヒューズ機能素子１０に対して膜厚方向に流れる。なお、このようにヒューズ機能素子１０の膜厚方向に電流を流す構成の場合、図４の第２構成層３１を絶縁性で形成したヒューズ機能素子３０は適用できない。
【００６５】
図１に示すヒューズ機能素子１０の製造方法について説明する。
まず、溶媒中に、バインダー樹脂を溶解させ、これに例えば銀粒子である導電性粒子１２及び熱膨張性マイクロカプセルである発泡粒子１３を混合させた導電ペースト（導電インク）を形成する。溶媒には、カルビトールアセテート、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、アセトン等を使用できる。
【００６６】
前記発泡粒子１３を前記導電ペーストの固形分中、１０体積％〜３０体積％の範囲で含むように調整することが好適である。
【００６７】
前記導電ペーストを基板上に所定のパターンでスクリーン印刷して第１構成層１４を形成する。このとき、樹脂層１１の平均膜厚Ｔ２を前記発泡粒子１３の平均粒径Ｔ１より薄く形成する。
【００６８】
続いて、前記第１構成層１４を乾燥させる。これにより、前記第１構成層１４から溶媒が蒸発し、固形成分のみが残される。乾燥温度は３０℃〜８０℃程度、乾燥時間は５分〜２０分程度である。
【００６９】
続いて、前記第１構成層１４上に第２構成層１５を重ねて所定のパターンにスクリーン印刷する。図１に示す実施形態では前記第２構成層１５は前記第１構成層１４と同じ材料層（発泡粒子含有層）であり、前記第２構成層１５をスクリーン印刷後、前記第２構成層１５を所定の条件で乾燥させる。
【００７０】
本実施形態では、前記第１構成層１４及び第２構成層１５をスクリーン印刷したとき、前記第１構成層１４及び第２構成層１５を構成する樹脂層１１，１６を薄い膜厚で形成するため、前記第１構成層１４及び第２構成層１５に対する乾燥時間を従来に比べて短くできるとともに、前記樹脂層１１，１６全体を適切に乾燥させることが出来る。樹脂層１１，１６全体が適切に乾燥していないと、異常発熱時に発泡粒子１３が適切に発泡しない等の不具合を生じる虞があるが、本実施形態では、そのような不具合の生じる虞を適切に回避することが出来る。
【００７１】
そして本実施形態では、第１構成層１４及び第２構成層１５を薄く形成するとともに、第１構成層１４の樹脂層１１の上面１１ａから突出する発泡粒子１３を積層内部に確実に閉じ込めることができるので、薄型で且つ異常発熱時に確実に導通破壊を起こすことが可能なヒューズ機能素子を簡単且つ適切に製造できる。
【００７２】
図３ないし図６に示す各実施形態は、上記した製造方法に準じた製造方法にて形成可能である。
【００７３】
図９に示す回路基板７３も上記した製造方法に準じて形成できる。すなわち、基板７０上に、第１構成層６１をスクリーン印刷するが、このとき前記第１構成層６１にヒューズ機能素子として構成される部分と、その両側に引き出し電極７１，７２として構成される両側端部６１ａ，６１ｂとを一体的に形成する。続いて、前記第１構成層６１を乾燥させた後、前記第１構成層６１上に第２構成層１５を重ねてスクリーン印刷するが、前記第２構成層１５をヒューズ機能素子となる部分のみに部分的に形成し、その後、前記第２構成層１５を乾燥させる。
【００７４】
本実施形態のヒューズ機能素子は、電池パックやバッテリーパック等の各種電子部品や電子機器の保護素子として使用することができる。
【実施例】
【００７５】
熱膨張性マイクロカプセル（大日精化工業製  商品名：ダイフォームＭ４３０Ｄ）と、銀粉（徳力化学研究所製  商品名：Ｅ−２０  シルベストＴＣＧ−７）と、バインダー樹脂として飽和ポリエステル（東洋紡製  商品名：バイロンＧＫ−１３０  バイロンＲＶ−３００）、硬化剤としてブロックイソシアネート（日本ポリウレタン製  商品名：コロネート２５１６）を溶剤であるカルビトールアセテート（関東化学製  商品名：ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート）及びアセトン（大伸化学製）に混合した導電ペースト（導電インク）を形成した。
【００７６】
まず前記銀粉を固形分に対して３６体積％程度、熱膨張性マイクロカプセルを固形分に対して１０体積％、飽和ポリエステルを固形分に対して４１．５体積％程度、ブロックイソシアネートを固形分に対して１２．５体積％程度含ませた導電ペーストを形成した（以下、発泡粒子１０％含有ペーストと呼ぶ）。
【００７７】
次に、前記銀粉を固形分に対して３２．５体積％程度、熱膨張性マイクロカプセルを固形分に対して２０体積％、飽和ポリエステルを固形分に対して３６．５体積％程度、ブロックイソシアネートを固形分に対して１１体積％程度含ませた導電ペーストを形成した（以下、発泡粒子２０％含有ペーストと呼ぶ）。
【００７８】
［比較例：発泡粒子を１０％添加の１層構造］
前記発泡粒子１０％含有ペーストを、セラミック基板の電極パターン上にスクリーン印刷して、１層構造のヒューズ機能素子を形成した。前記電極パターンは、幅２．３ｍｍ、長さ８ｍｍであった。スクリーン印刷後、前記ヒューズ機能素子を４０℃で１０分、乾燥させた。乾燥後における前記ヒューズ機能層の樹脂層の平均膜厚は約７μｍであった。一方、前記熱膨張性マイクロカプセルの平均粒径は約１５μｍであった。
【００７９】
［比較例：発泡粒子を２０％添加の１層構造］
前記発泡粒子２０％含有ペーストを、セラミック基板の電極パターン上にスクリーン印刷して、１層構造のヒューズ機能素子を形成した。前記電極パターンは、幅２．３ｍｍ、長さ８ｍｍであった。スクリーン印刷後、前記ヒューズ機能素子を４０℃で１０分、乾燥させた。乾燥後における前記ヒューズ機能層の樹脂層の平均膜厚は約８μｍであった。一方、前記熱膨張性マイクロカプセルの平均粒径は約１５μｍであった。
【００８０】
［実施例１：発泡粒子を１０％添加の２層構造］
前記発泡粒子１０％含有ペーストを、セラミック基板の電極パターン上にスクリーン印刷して第１構成層を形成した後、前記第１構成層を４０℃で１０分で乾燥させ、続いて、前記第１構成層上に、前記発泡粒子１０％含有ペーストをスクリーン印刷して第２構成層を形成した後、前記第２構成層を、４０℃で１０分で乾燥させた。前記電極パターンは、幅２．３ｍｍ、長さ８ｍｍであった。乾燥後における前記ヒューズ機能層の第１層及び第２層の各樹脂層の平均膜厚はそれぞれ約７μｍ及び約１４μｍであり、２層構成での平均総膜厚は約２１μｍであった。尚、２層構成での第２層の膜厚が第１層の膜厚と比較して厚くなるのは、第１層表面から突出した前記発泡粒子の影響があるためである。但し、印刷条件を適宜変えることにより第２層目を薄くすることも出来る。一方、前記熱膨張性マイクロカプセルの平均粒径は約１５μｍであった。
【００８１】
［実施例１：発泡粒子を２０％添加の２層構造］
前記発泡粒子２０％含有ペーストを、セラミック基板の電極パターン上にスクリーン印刷して第１構成層を形成した後、前記第１構成層を４０℃で１０分で乾燥させ、続いて、前記第１構成層上に、前記発泡粒子２０％含有ペーストをスクリーン印刷して第２層を形成した後、前記第２構成層を、４０℃で１０分で乾燥させた。前記電極パターンは、幅２．３ｍｍ、長さ８ｍｍであった。乾燥後における前記ヒューズ機能層の第１層及び第２層の各樹脂層の平均膜厚はそれぞれ約８μｍ及び約１９μｍであり、２層構成での平均総膜厚は約２７μｍであった。尚、前記発泡粒子１０％含有ペーストと同様に２層構成での第２層の膜厚が第１層の膜厚と比較して厚くなるのは、第１層表面から突出した前記発泡粒子の影響があるためである。但し、印刷条件を適宜変えることにより第２層目を薄くすることも出来る。一方、前記熱膨張性マイクロカプセルの平均粒径は約１５μｍであった。
【００８２】
［実施例２：発泡粒子を１０％添加の３層構造］
前記発泡粒子１０％含有ペーストを、セラミック基板の電極パターン上にスクリーン印刷して第１構成層を形成した後、前記第１構成層を４０℃で１０分で乾燥させ、続いて、前記第１構成層上に、前記発泡粒子１０％含有ペーストをスクリーン印刷して第２構成層を形成した後、前記第２構成層を、４０℃で１０分で乾燥させ、続いて、前記第２構成層上に、前記発泡粒子１０％含有ペーストをスクリーン印刷して第３構成層を形成した後、前記第３構成層を、４０℃で１０分で乾燥させた。前記電極パターンは、幅２．３ｍｍ、長さ８ｍｍであった。乾燥後における前記ヒューズ機能層の第１構成層、第２構成層及び第３構成層の各樹脂層の平均膜厚はそれぞれ約７μｍ及び約１４μｍ及び約１３μｍであり、３層構成での平均総膜厚は約３４μｍであった。尚、３層構成での第２層と第３層の膜厚が第１層の膜厚と比較して厚くなるのは、第１層表面又は第２層表面から突出した前記発泡粒子の影響があるためである。但し、印刷条件を適宜変えることにより第２層目以降を薄くすることも出来る。一方、前記熱膨張性マイクロカプセルの平均粒径は約１５μｍであった。
【００８３】
［実施例２：発泡粒子を２０％添加の３層構造］
前記発泡粒子２０％含有ペーストを、セラミック基板の電極パターン上にスクリーン印刷して第１構成層を形成した後、前記第１構成層を４０℃で１０分で乾燥させ、続いて、前記第１構成層上に、前記発泡粒子２０％含有ペーストをスクリーン印刷して第２構成層を形成した後、前記第２構成層を、４０℃で１０分で乾燥させ、続いて、前記第２構成層上に、前記発泡粒子２０％含有ペーストをスクリーン印刷して第３構成層を形成した後、前記第３構成層を、４０℃で１０分で乾燥させた。前記電極パターンは、幅２．３ｍｍ、長さ８ｍｍであった。乾燥後における前記ヒューズ機能層の第１構成層、第２構成層及び第３構成層の各樹脂層の平均膜厚はそれぞれ約８μｍ及び約１９μｍ及び約１５μｍであり、３層構成での平均総膜厚は約４２μｍであった。尚、３層構成での第２層と第３層の膜厚が第１層の膜厚と比較して厚くなるのは、第１層表面又は第２層表面から突出した前記発泡粒子の影響があるためである。但し、印刷条件を適宜変えることにより第２層目以降を薄くすることも出来る。一方、前記熱膨張性マイクロカプセルの平均粒径は約１５μｍであった。
【００８４】
上記各試料に対して、１４０℃で１０分間の加熱処理を行った。前記熱膨張性マイクロカプセルの発泡開始温度は約１００℃であり、最大発泡温度は約１３５℃である。よって加熱温度を１４０℃とすることで確実に、前記熱膨張性マイクロカプセルを膨張させることが可能である。
【００８５】
加熱前（発泡なし）での各試料の抵抗値と、加熱後（発泡あり）での各試料の抵抗値を測定した。その実験結果を表１に示す。
【００８６】
【表１】
2008269883.tif 000003
【００８７】
表１に示すようにヒューズ機能素子を１層構造とした比較例では、発泡粒子を１０体積％含んだもの、２０体積％含んだものの両方において、加熱後（発泡あり）での抵抗値の増大は観測されなかった。
【００８８】
加熱後（発泡あり）では、比較例の試料の表面は、粗くなっており発泡粒子の膨張は確認できたが、前記発泡粒子の膨張によって導通破壊を起こさせるには至らなかった。これは、図１０（ｂ）で示したように、膨張した発泡粒子が樹脂層から上方に飛び出したことが原因と思われる。
【００８９】
一方、表１に示すように、ヒューズ機能素子を２層構造とした実施例１では、発泡粒子を２０体積％含んだ構造のもの、及び、ヒューズ機能素子を３層構造とした実施例２では、発泡粒子を１０体積％含んだ構造のもの及び発泡粒子を２０体積％含んだ構造のものの双方において、加熱後（発泡あり）での抵抗値が測定範囲外まで上昇し、導通破壊を起こしていることがわかった。
【００９０】
このようにヒューズ機能素子の各構成層を薄膜の積層構造とすることで、積層内部に発泡粒子を確実に閉じ込めることができ、その結果、発泡粒子の膨張によって樹脂層を破壊して導通を遮断状態にできるものと推測される。
【００９１】
表１の結果から、前記ヒューズ機能素子を２層以上の積層構造にすることが好ましく、また発泡粒子の添加量を１０体積％以上にすることが、ヒューズ機能を適切に高めることができて好ましいことがわかった。また、前記ヒューズ機能素子を２層構造とする場合は、発泡粒子の添加量を２０体積％以上にすることが好ましく、前記ヒューズ機能素子を３層構造とする場合は、発泡粒子の添加量を１０体積％以上にすることが好ましいことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本実施形態におけるヒューズ機能素子を膜厚方向から切断した断面図（膨張前）、
【図２】図１に示すヒューズ機能素子の発泡粒子が膨張した状態を示す前記ヒューズ機能素子の断面図、
【図３】図１とは別の本実施形態におけるヒューズ機能素子を膜厚方向から切断した断面図（膨張前）、
【図４】図１とは別の本実施形態におけるヒューズ機能素子を膜厚方向から切断した断面図（膨張前）、
【図５】図１とは別の本実施形態におけるヒューズ機能素子を膜厚方向から切断した断面図（膨張前）、
【図６】図１とは別の本実施形態におけるヒューズ機能素子を膜厚方向から切断した断面図（膨張前）、
【図７】図１とは別の本実施形態におけるヒューズ機能素子を膜厚方向から切断した断面図（膨張前）、
【図８】図１とは別の本実施形態におけるヒューズ機能素子を膜厚方向から切断した断面図（膨張前）、
【図９】本実施形態のヒューズ機能素子と引き出し電極を有する回路基板の斜視図、
【図１０】（ａ）は、従来におけるヒューズ機能素子を膜厚方向から切断した断面図（膨張前）、（ｂ）は、図１０（ａ）に示すヒューズ機能素子の発泡粒子が膨張した状態を示す前記ヒューズ機能素子の断面図、
【符号の説明】
【００９３】
１０、２０、３０、４０、５０、６０  ヒューズ機能素子
１１、１６、２２、３２、４４、５２  樹脂層
１２、１７、２３、４２  導電性粒子
１３、１８、４３、６２、６３  発泡粒子
１４、５１、６１  第１構成層
１５、２１、３１  第２構成層
１９  亀裂
４１  第３構成層
６１ａ、６１ｂ  両側端部
７０  基板
７１、７２  引き出し電極
７３  回路基板
８０、８１  電極
【図１】
2008269883.tif 000004
【図２】
2008269883.tif 000005
【図３】
2008269883.tif 000006
【図４】
2008269883.tif 000007
【図５】
2008269883.tif 000008
【図６】
2008269883.tif 000009
【図７】
2008269883.tif 000010
【図８】
2008269883.tif 000011
【図９】
2008269883.tif 000012
【図１０】
2008269883.tif 000013