(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低融点金属層と、
上記低融点金属層に積層された上記低融点金属層よりも融点の高い第１の高融点金属層と、
上記低融点金属層よりも融点の高い高融点物質を有し、上記低融点金属の流動又は上記第１の高融点金属層と上記低融点金属層の積層体の変形を規制する規制部とを備えるヒューズエレメント。
【請求項２】
上記規制部は、溶融した低融点金属の流動する方向と平行しない面、又は上記第１の高融点金属層と同一ではない面を有する請求項１記載のヒューズエレメント。
【請求項３】
上記規制部は、上記低融点金属層に設けられた１又は複数の孔の側面の少なくとも一部が、上記第１の高融点金属層と連続する第２の高融点金属層によって被覆されてなる請求項１記載のヒューズエレメント。
【請求項４】
上記孔は、貫通孔又は非貫通孔である請求項３記載のヒューズエレメント。
【請求項５】
上記孔は、上記第２の高融点金属によって充填されている請求項３又は４に記載のヒューズエレメント。
【請求項６】
上記孔は、断面テーパ状又は断面矩形状に形成されている請求項３〜５のいずれか１項に記載のヒューズエレメント。
【請求項７】
上記孔の最小径は、５０μｍ以上である請求項３〜６のいずれか１項に記載のヒューズエレメント。
【請求項８】
上記孔の深さは、上記低融点金属層の厚さの５０％以上である請求項３〜７のいずれか１項に記載のヒューズエレメント。
【請求項９】
上記孔は、１５×１５ｍｍあたり１個以上設けられている請求項３〜８のいずれか１項に記載のヒューズエレメント。
【請求項１０】
上記孔は、非貫通孔であり、上記低融点金属層の一方の面と他方の面に、互いに対向又は非対向に形成されている請求項３〜９のいずれか１項に記載のヒューズエレメント。
【請求項１１】
上記孔は、少なくともヒューズエレメントの中央部に設けられている、又は当該ヒューズエレメントの中心を通る線の両側の孔の数量差もしくは密度差が５０％以下である請求項３〜１０のいずれか１項に記載のヒューズエレメント。
【請求項１２】
上記規制部は、上記低融点金属層よりも融点の高い第１の高融点粒子が上記低融点金属層に配合されてなる請求項１記載のヒューズエレメント。
【請求項１３】
上記第１の高融点粒子は、上記低融点金属層の両面に積層された上記第１の高融点金属層と接触し上記第１の高融点金属層を支持している請求項１２記載のヒューズエレメント。
【請求項１４】
上記第１の高融点粒子の粒径は、上記低融点金属層の厚さよりも小さい請求項１２記載のヒューズエレメント。
【請求項１５】
上記規制部は、上記低融点金属層よりも融点の高い第２の高融点粒子を、上記低融点金属層に圧入させてなる請求項１記載のヒューズエレメント。
【請求項１６】
上記規制部は、上記低融点金属層よりも融点の高い第２の高融点粒子が、上記第１の高融点金属層と上記低融点金属層の積層体に圧入させてなる請求項１又は３に記載のヒューズエレメント。
【請求項１７】
上記第２の高融点粒子は、上記第１の高融点金属層に接合する突縁部が設けられている請求項１６記載のヒューズエレメント。
【請求項１８】
絶縁基板と、
上記絶縁基板上に形成された第１、第２の電極と、
低融点金属層と、上記低融点金属層よりも融点の高い第１の高融点金属層とが積層され、上記第１、第２の電極間にわたって接続されるヒューズエレメントとを有し、
上記ヒューズエレメントは、上記低融点金属層よりも融点の高い高融点物質を有し、上記低融点金属の流動又は上記第１の高融点金属層と上記低融点金属層の積層体の変形を規制する規制部が設けられているヒューズ素子。
【請求項１９】
絶縁基板と、
上記絶縁基板上に形成された第１、第２の電極と、
上記絶縁基板上又は上記絶縁基板の内部に形成された発熱体と、
上記発熱体に電気的に接続された発熱体引出電極と、
低融点金属層と、上記低融点金属層よりも融点の高い第１の高融点金属層とが積層され、上記第１、第２の電極及び発熱体引出電極にわたって接続されるヒューズエレメントとを有し、
上記ヒューズエレメントは、上記低融点金属層よりも融点の高い高融点物質を有し、上記低融点金属の流動又は上記第１の高融点金属層と上記低融点金属層の積層体の変形を規制する規制部が設けられている保護素子。
【請求項２０】
第１の電極と、
上記第１の電極と隣接して設けられた第２の電極と、
上記第１の電極に支持され、溶融することにより、上記第１、第２の電極間にわたって凝集し、上記第１、第２の電極を短絡させる可溶導体と、
上記可溶導体を加熱する発熱体とを備え、
上記可溶導体は、低融点金属層と、上記低融点金属層よりも融点の高い第１の高融点金属層とが積層され、上記低融点金属層よりも融点の高い高融点物質を有し、上記低融点金属の流動又は上記第１の高融点金属層と上記低融点金属層の積層体の変形を規制する規制部が設けられている短絡素子。
【請求項２１】
絶縁基板と、
上記絶縁基板上又は上記絶縁基板の内部に形成された第１、第２の発熱体と、
上記絶縁基板上に隣接して設けられた第１、第２の電極と、
上記絶縁基板上に設けられ上記第１の発熱体と電気的に接続する第３の電極と、
上記第１、第３の電極間にわたって接続される第１の可溶導体と、
上記絶縁基板上に設けられ上記第２の発熱体と電気的に接続する第４の電極と、
上記絶縁基板上に上記第４の電極と隣接して設けられた第５の電極と、
上記第２の電極から上記第４の電極を介して上記第５の電極にわたって接続された第２の可溶導体とを有し、
上記第１、第２の可溶導体は、低融点金属層と、上記低融点金属層よりも融点の高い第１の高融点金属層とが積層され、上記低融点金属層よりも融点の高い高融点物質を有し、
上記低融点金属の流動又は上記第１の高融点金属層と上記低融点金属層の積層体の変形を規制する規制部が設けられ、
上記第２の発熱体の通電発熱により上記第２の可溶導体を溶融させて上記第２、第５の電極間を遮断し、
上記第１の発熱体の通電発熱により上記第１の可溶導体を溶融させて上記第１、第２の電極間を短絡する切替素子。
【請求項２２】
低融点金属層と、
上記低融点金属層の表裏両面に積層された上記低融点金属層よりも融点の高い第１の高融点金属層とを備え、
凹凸部を有し、
上記凹凸部により、上記ヒューズエレメントの加熱による溶融した上記低融点金属層の流動、及び変形を抑制するヒューズエレメント。
【請求項２３】
上記凹凸部は、上記低融点金属層と上記第１の高融点金属層の積層体に設けられたエンボス加工部である請求項２２に記載のヒューズエレメント。
【請求項２４】
上記エンボス加工部は、断面略波状である請求項２３に記載のヒューズエレメント。
【請求項２５】
波状の上記エンボス加工部は、山部又は谷部が連続する方向と折り目が交わる折曲部が設けられている請求項２４に記載のヒューズエレメント。
【請求項２６】
上記エンボス加工部は、山部又は谷部が連続する方向と電流の通電方向とが平行、直交又は斜交する請求項２４又は２５に記載のヒューズエレメント。
【請求項２７】
上記エンボス加工部は、平面視で１又は複数の円形状、楕円形状、角丸長方形状又は多角形状である請求項２３に記載のヒューズエレメント。
【請求項２８】
上記エンボス加工部の高さは、上記ヒューズエレメントの総厚の５％以上である請求項２３〜２７のいずれか１項に記載のヒューズエレメント。
【請求項２９】
上記エンボス加工部の総面積は、上記ヒューズエレメントの総面積の２％以上である請求項２３〜２８のいずれか１項に記載のヒューズエレメント。
【請求項３０】
上記凹凸部は、上記低融点金属層と上記第１の高融点金属層の積層体に設けられた１又は複数の溝部であり、
上記溝部の壁面の少なくとも一部が、上記第１の高融点金属層と連続する第２の高融点金属層によって被覆されてなる請求項２２に記載のヒューズエレメント。
【請求項３１】
上記溝部は、上記ヒューズエレメントの表裏面に設けられている請求項３０に記載のヒューズエレメント。
【請求項３２】
表裏面に設けられた上記溝部は、互いに平行であり、重畳する位置又は重畳しない位置に形成されている請求項３１に記載のヒューズエレメント。
【請求項３３】
表裏面に設けられた上記溝部は、互いに交差している請求項３１に記載のヒューズエレメント。
【請求項３４】
上記溝部は、平面視で長方形、角丸長方形、楕円形、多角形、又は円形である請求項３０〜３３のいずれか１項に記載のヒューズエレメント。
【請求項３５】
低融点金属層と、
上記低融点金属層の表裏両面に積層された上記低融点金属層よりも融点の高い第１の高融点金属層とを備え、
上記低融点金属層と上記第１の高融点金属層の積層体に１又は複数の貫通スリットを設け、上記貫通スリットの壁面の少なくとも一部が、上記第１の高融点金属層と連続する第２の高融点金属層によって被覆されてなるヒューズエレメント。
【請求項３６】
上記貫通スリットにより、上記ヒューズエレメントの加熱による上記低融点金属層の流動、及び変形を抑制する請求項３５に記載のヒューズエレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流経路上に実装され、定格を超える電流が流れた時の自己発熱、あるいは発熱体の発熱により溶断し電流経路を遮断又は短絡するヒューズエレメントに関し、特にリフロー実装によっても溶断特性のバラつきが抑制されたヒューズエレメント、及びこれを用いたヒューズ素子、保護素子、短絡素子、切替素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、定格を超える電流が流れた時に自己発熱により溶断し、当該電流経路を遮断するヒューズエレメントが用いられている。ヒューズエレメントとしては、例えば、ハンダをガラス管に封入したホルダー固定型ヒューズや、セラミック基板表面にＡｇ電極を印刷したチップヒューズ、銅電極の一部を細らせてプラスチックケースに組み込んだねじ止め又は差し込み型ヒューズ等が多く用いられている。
【０００３】
しかし、上記既存のヒューズエレメントにおいては、リフローによる表面実装ができない、電流定格が低く、また大型化によって定格を上げると速断性に劣る、といった問題点が指摘されている。
【０００４】
また、リフロー実装用の速断ヒューズ素子を想定した場合、リフローの熱によって溶融しないように、一般的には、ヒューズエレメントには融点が３００℃以上のＰｂ入り高融点ハンダが溶断特性上好ましい。しかしながら、ＲｏＨＳ指令等においては、Ｐｂ含有ハンダの使用は、限定的に認められているに過ぎず、今後Ｐｂフリー化の要求は、強まるものと考えられる。
【０００５】
このような要請から、図４５に示すように、Ｐｂフリーハンダ等の低融点金属層１０１に銀や銅等の高融点金属層１０２が積層されたヒューズエレメント１００が用いられている。このようなヒューズエレメント１００によれば、リフローによる表面実装が可能でヒューズ素子への実装性に優れ、高融点金属被覆されていることで定格を上げて大電流に対応可能であり、さらに溶断時には低融点金属による高融点金属の溶食作用により速やかに電流経路を遮断することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２２９２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、ヒューズエレメントを用いたヒューズ素子の用途は電子機器から産業用機械、電動自転車、電動バイク、クルマ等の大電流用途にまで広がり、さらなる高定格化、低抵抗化が求められている。このため、ヒューズエレメントも、大面積化が進んでいる。
【０００８】
しかし、大面積化されたヒューズエレメントをリフロー実装する場合や、このヒューズエレメントを用いたヒューズ素子をリフロー実装する場合に、内層を構成する低融点金属が溶融し、図４６に示すように、電極上に流出、あるいは電極上に供給された実装用ハンダの流入によって、ヒューズエレメント１００に変形が生じる。これは、大面積化したヒューズエレメント１００は剛性が低く、低融点金属の溶融に伴う張力によって局所的に潰れや膨れが発生することによる。このような潰れや膨れは、ヒューズエレメント１００の全体にうねりのように現れる。
【０００９】
そして、このような変形が生じたヒューズエレメント１００は、低融点金属の凝集によって膨張した箇所では抵抗値が下がり、反対に低融点金属が流出した箇所では抵抗値が上がってしまい、抵抗値にばらつきが生じる。その結果、所定の温度や電流で溶断しない、あるいは溶断に時間がかかる、反対に所定の温度や電流値未満で溶断してしまうなど、所定の溶断特性を維持することができない恐れがある。
【００１０】
そこで、本発明は、リフロー実装によってもヒューズエレメントの変形を防止し、安定した溶断特性を維持することができるヒューズエレメント、及びこれを用いたヒューズ素子、保護素子、短絡素子、切替素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために、本発明に係るヒューズエレメントは、低融点金属層と、上記低融点金属層に積層された上記低融点金属層よりも融点の高い第１の高融点金属層と、上記低融点金属層よりも融点の高い高融点物質を有し、上記低融点金属の流動又は上記第１の高融点金属層と上記低融点金属層の積層体の変形を規制する規制部とを備えるものである。
【００１２】
また、本発明に係るヒューズ素子は、絶縁基板と、上記絶縁基板上に形成された第１、第２の電極と、低融点金属層と、上記低融点金属層よりも融点の高い第１の高融点金属層とが積層され、上記第１、第２の電極間にわたって接続されるヒューズエレメントとを有し、上記ヒューズエレメントは、上記低融点金属層よりも融点の高い高融点物質を有し、上記低融点金属の流動又は上記第１の高融点金属層と上記低融点金属層の積層体の変形を規制する規制部が設けられているものである。
【００１３】
また、本発明に係る保護素子は、絶縁基板と、上記絶縁基板上に形成された第１、第２の電極と、上記絶縁基板上又は上記絶縁基板の内部に形成された発熱体と、上記発熱体に電気的に接続された発熱体引出電極と、低融点金属層と、上記低融点金属層よりも融点の高い第１の高融点金属層とが積層され、上記第１、第２の電極及び発熱体引出電極にわたって接続されるヒューズエレメントとを有し、上記ヒューズエレメントは、上記低融点金属層よりも融点の高い高融点物質を有し、上記低融点金属の流動又は上記第１の高融点金属層と上記低融点金属層の積層体の変形を規制する規制部が設けられているものである。
【００１４】
また、本発明に係る短絡素子は、第１の電極と、上記第１の電極と隣接して設けられた第２の電極と、上記第１の電極に支持され、溶融することにより、上記第１、第２の電極間にわたって凝集し、上記第１、第２の電極を短絡させる可溶導体と、上記可溶導体を加熱する発熱体とを備え、上記可溶導体は、低融点金属層と、上記低融点金属層よりも融点の高い第１の高融点金属層とが積層され、上記低融点金属層よりも融点の高い高融点物質を有し、上記低融点金属の流動又は上記第１の高融点金属層と上記低融点金属層の積層体の変形を規制する規制部が設けられているものである。
【００１５】
また、本発明に係る切替素子は、絶縁基板と、上記絶縁基板上又は上記絶縁基板の内部に形成された第１、第２の発熱体と、上記絶縁基板上に隣接して設けられた第１、第２の電極と、上記絶縁基板上に設けられ上記第１の発熱体と電気的に接続する第３の電極と、上記第１、第３の電極間にわたって接続される第１の可溶導体と、上記絶縁基板上に設けられ上記第２の発熱体と電気的に接続する第４の電極と、上記絶縁基板上に上記第４の電極と隣接して設けられた第５の電極と、上記第２の電極から上記第４の電極を介して上記第５の電極にわたって接続された第２の可溶導体とを有し、上記第１、第２の可溶導体は、低融点金属層と、上記低融点金属層よりも融点の高い第１の高融点金属層とが積層され、上記低融点金属層よりも融点の高い高融点物質を有し、上記低融点金属の流動又は上記第１の高融点金属層と上記低融点金属層の積層体の変形を規制する規制部が設けられ、上記第２の発熱体の通電発熱により上記第２の可溶導体を溶融させて上記第２、第５の電極間を遮断し、上記第１の発熱体の通電発熱により上記第１の可溶導体を溶融させて上記第１、第２の電極間を短絡するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、規制部によって、ヒューズエレメントの変形を溶断特性のばらつきを抑える一定の範囲内に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１（Ａ）は、ヒューズ素子の上面側をカバー部材を省略して示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、ヒューズ素子の断面図である。
【図２】図２（Ａ）は、非貫通孔を形成したヒューズエレメントのリフロー実装前における断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示すヒューズエレメントのリフロー実装後における断面図である。
【図３】図３（Ａ）は、貫通孔内が第２の高融点金属層によって充填されたヒューズエレメントを示す断面図であり、図３（Ｂ）は、非貫通孔内が第２の高融点金属層によって充填されたヒューズエレメントを示す断面図である。
【図４】図４（Ａ）は、断面が矩形状の貫通孔を設けたヒューズエレメントを示す断面図であり、図４（Ｂ）は、断面が矩形状の非貫通孔を設けたヒューズエレメントを示す断面図である。
【図５】図５は、孔の開口端側の上側まで第２の高融点金属層を設けたヒューズエレメントを示す断面図である。
【図６】図６（Ａ）は、非貫通孔を対向して形成したヒューズエレメントを示す断面図であり、図６（Ｂ）は、非貫通孔を対向させずに形成したヒューズエレメントを示す断面図である。
【図７】図７は、低融点金属層に第１の高融点粒子を配合したヒューズエレメントを示す断面図である。
【図８】図８（Ａ）は、低融点金属層に低融点金属層の厚さよりも粒子径の小さい第１の高融点粒子を配合したヒューズエレメントのリフロー実装前における断面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示すヒューズエレメントのリフロー実装後における断面図である。
【図９】図９は、低融点金属層に第２の高融点粒子を圧入したヒューズエレメントを示す断面図である。
【図１０】図１０は、第１の高融点金属層及び低融点金属層に第２の高融点粒子を圧入したヒューズエレメントを示す断面図である。
【図１１】図１１は、第２の高融点粒子の両端に突縁部を形成したヒューズエレメントを示す断面図である。
【図１２】図１２は、孔の側面を第２の高融点金属層で被覆することにより、規制面を形成したヒューズエレメントを示す断面図である。
【図１３】図１３は、低融点金属層に第１の高融点粒子を配合することにより、規制面を形成したヒューズエレメントを示す断面図である。
【図１４】図１４は、低融点金属層に第２の高融点粒子を圧入することにより、規制面を形成したヒューズエレメントを示す断面図である。
【図１５】図１５は、ヒューズ素子の回路図であり、（Ａ）はヒューズエレメントの溶断前、（Ｂ）はヒューズエレメントの溶断後を示す。
【図１６】図１６（Ａ）は、本発明が適用されたヒューズエレメントを用いた保護素子を示す平面図であり、図１６（Ｂ）は断面図である。
【図１７】図１７は、保護素子の回路図であり、（Ａ）はヒューズエレメントの溶断前、（Ｂ）はヒューズエレメントの溶断後を示す。
【図１８】図１８は、ヒューズエレメントの溶断後の保護素子を示す平面図である。
【図１９】図１９は、本発明が適用されたヒューズエレメントを用いた短絡素子を示す平面図である。
【図２０】図２０は、本発明が適用されたヒューズエレメントを用いた短絡素子を示す断面図である。
【図２１】図２１は、短絡素子の回路図であり、（Ａ）はヒューズエレメントの溶断前、（Ｂ）はヒューズエレメントの溶断後を示す。
【図２２】図２２は、ヒューズエレメントの溶断後の短絡素子を示す断面図である。
【図２３】図２３は、本発明が適用されたヒューズエレメントを用いた切替素子を示す平面図である。
【図２４】図２４は、本発明が適用されたヒューズエレメントを用いた切替素子を示す断面図である。
【図２５】図２５は、切替素子の回路図であり、（Ａ）はヒューズエレメントの溶断前、（Ｂ）はヒューズエレメントの溶断後を示す。
【図２６】図２６は、ヒューズエレメントの溶断後の切替素子を示す断面図である。
【図２７】図２７は、凹凸部が設けられたヒューズエレメントを用いたヒューズ素子の一例を示す断面図である。
【図２８】図２８（Ａ）は波型エレメントを示す斜視図であり、図２８（Ｂ）は図２８（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図２９】図２９は、折曲部が形成された波型エレメントの一例を示す斜視図である。
【図３０】図３０（Ａ）は円形部からなるエンボス加工部が設けられたヒューズエレメントを示す斜視図であり、図３０（Ｂ）は楕円形部からなるエンボス加工部が設けられたヒューズエレメントを示す斜視図であり、図３０（Ｃ）は角丸長方形部からなるエンボス加工部が設けられたヒューズエレメントを示す斜視図であり、図３０（Ｄ）は多角形部からなるエンボス加工部が設けられたヒューズエレメントを示す斜視図であり、図３０（Ｅ）は多角形部からなるエンボス加工部が設けられたヒューズエレメントを示す斜視図である。
【図３１】図３１は、図３０（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図３２】図３２（Ａ）は長溝部が形成されたヒューズエレメントを示す斜視図であり、図３２（Ｂ）は図３２（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図３３】図３３（Ａ）は短溝部が形成されたヒューズエレメントを示す斜視図であり、図３３（Ｂ）は図３３（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図３４】図３４は、断面が矩形状の長溝部又は短溝部を設けたヒューズエレメントを示す断面図である。
【図３５】図３５は、溝の開口端側の上側２／３程度の領域のみ第２の高融点金属層を設けたヒューズエレメントを示す断面図である。
【図３６】図３６（Ａ）は非貫通の長溝部又は短溝部を設けたヒューズエレメントを示す斜視図であり、図３６（Ｂ）は図３６（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図３７】図３７（Ａ）は表裏面に設けられた長溝部を互いに平行且つ重畳する位置に設けたヒューズエレメントを示す斜視図であり、図３７（Ｂ）は図３７（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図３８】図３８（Ａ）は表裏面に設けられた長溝部を互いに平行且つ重畳しない位置に設けたヒューズエレメントを示す斜視図であり、図３８（Ｂ）は図３８（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図３９】図３９（Ａ）は表裏面に設けられた長溝部を互いに交差する位置に設けたヒューズエレメントを示す斜視図であり、図３９（Ｂ）は図３９（Ａ）のＡ−Ａ’断面図であり、図３９（Ｃ）は図３９（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図４０】図４０（Ａ）は平面視で角丸長方形の短溝部を設けたヒューズエレメントを示す平面図であり、図４０（Ｂ）は平面視で楕円形の短溝部を設けたヒューズエレメントを示す平面図であり、図４０（Ｃ）は平面視で多角形の短溝部を設けたヒューズエレメントを示す平面図であり、図４０（Ｄ）は平面視で多角形の短溝部を設けたヒューズエレメントを示す平面図である。
【図４１】図４１（Ａ）は平面視で角丸長方形で、中間部が三角柱状、両端部が半円錐形状をなす溝形状の短溝部を設けたヒューズエレメントを示す斜視図であり、図４１（Ｂ）は両端が半円錐形状をなし、中間部が三角柱形状をなす突起が形成された金型を示す斜視図である。
【図４２】図４２（Ａ）は貫通スリットを設けたヒューズエレメントを示す斜視図であり、図４２（Ｂ）は図４２（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図４３】図４３は、ヒューズエレメントに冷却部材が積層されたヒューズ素子の一例を示す断面図である。
【図４４】図４４は、素子筐体を構成する冷却部材によってヒューズエレメントが挟持されているヒューズ素子の一例を示す断面図である。
【図４５】図４５は、従来のヒューズエレメントを示す断面図である。
【図４６】図４６は、局所的に潰れや膨れが発生した従来のヒューズエレメントを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本技術が適用されたヒューズエレメント、ヒューズ素子、保護素子、短絡素子、切替素子について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本技術は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１９】
［ヒューズエレメント］
先ず、本技術が適用されたヒューズエレメントについて説明する。本技術が適用されたヒューズエレメント１は、後述するヒューズ素子、保護素子、短絡素子及び切替素子の可溶導体として用いられ、定格を超える電流が通電することによって自己発熱（ジュール熱）により溶断し、あるいは発熱体の発熱により溶断されるものである。なお、以下では、ヒューズエレメント１の構成について、ヒューズ素子２０に搭載した場合を例に説明するが、後述する保護素子、短絡素子、切替素子に搭載した場合も同様に作用する。
【００２０】
ヒューズエレメント１は、例えば、全体の厚さが略１００μｍ程度の略矩形板状に形成され、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、ヒューズ素子２０の絶縁基板２１上に設けられた第１、第２の電極２２，２３にハンダ接続されている。ヒューズエレメント１は、内層を構成する低融点金属層２と、低融点金属層２よりも融点が高く外層を構成する第１の高融点金属層３とを有し、リフロー加熱時に溶融した低融点金属の流動を抑え、ヒューズエレメント１の変形を規制する規制部５が設けられている。
【００２１】
第１の高融点金属層３は、例えば、Ａｇ、Ｃｕ又はＡｇ若しくはＣｕを主成分とする合金が好適に用いられ、ヒューズエレメント１をリフロー炉によって絶縁基板２１上に実装を行う場合においても溶融しない高い融点を有する。
【００２２】
低融点金属層２は、例えばＳｎ又はＳｎを主成分とする合金で「Ｐｂフリーハンダ」と一般的に呼ばれる材料が好適に用いられる。低融点金属層２の融点は、必ずしもリフロー炉の温度よりも高い必要はなく、２００℃程度で溶融してもよい。また、低融点金属層２は、さらに低い１２０℃〜１４０℃程度で溶融するＢｉ、Ｉｎ又はＢｉ若しくはＩｎを含む合金を用いてもよい。
【００２３】
［規制部］
規制部５は、図１（Ｂ）に示すように、低融点金属層２に設けられた１又は複数の孔１０の側面１０ａの少なくとも一部が、第１の高融点金属層３と連続する高融点金属１１によって被覆されてなる。孔１０は、例えば低融点金属層２に針等の先鋭体を突き刺し、或いは低融点金属層２に金型を用いてプレス加工を施す等により形成することができる。また、孔１０は、所定のパターン、例えば四方格子状あるいは六方格子状に低融点金属層２の全面にわたって一様に形成されている。
【００２４】
第２の高融点金属層１１を構成する材料は、第１の高融点金属層３を構成する材料と同様に、リフロー温度によっては溶融しない高い融点を有する。また、第２の高融点金属層１１は、第１の高融点金属層３と同じ材料で、第１の高融点金属層３の形成工程において合わせて形成されることが製造効率上、好ましい。
【００２５】
このようなヒューズエレメント１は、図１（Ｂ）に示すように、ヒューズ素子２０の絶縁基板２１に設けられた第１、第２の電極２２，２３間にわたって搭載された後、リフロー加熱される。これにより、ヒューズエレメント１は、接続用ハンダ２８を介して第１、第２の電極２２，２３にハンダ接続される。また、ヒューズエレメント１が実装されたヒューズ素子２０は、さらに各種電子機器の外部回路基板に搭載され、リフロー実装される。
【００２６】
このとき、ヒューズエレメント１は、低融点金属層２に外層としてリフロー温度においても溶融しない第１の高融点金属層３を積層するとともに規制部５を設けることにより、ヒューズ素子２０の絶縁基板２１へのリフロー実装や、ヒューズエレメント１が用いられたヒューズ素子２０の外部回路基板へのリフロー実装において繰り返し高温環境下に曝された場合にも、規制部５によって、ヒューズエレメント１の変形を溶断特性のばらつきを抑える一定の範囲内に抑えることができる。したがって、ヒューズエレメント１は、大面積化された場合にもリフロー実装が可能となり、実装効率を向上させることができる。また、ヒューズエレメント１は、ヒューズ素子２０において、定格の向上を実現できる。
【００２７】
すなわち、ヒューズエレメント１は、低融点金属層２に孔１０を開口するとともに、孔１０の側面１０ａを第２の高融点金属層１１で被覆した規制部５を備えることにより、リフロー炉等の外部熱源によって低融点金属層２の融点以上の高熱環境に短時間曝された場合にも、孔１０の側面１０ａを被覆する第２の高融点金属層１１によって、溶融した低融点金属の流動が抑制されるとともに外層を構成する第１の高融点金属層３が支持される。したがって、ヒューズエレメント１は、張力によって溶融した低融点金属が凝集して膨張し、あるいは溶融した低融点金属が流出して薄くなり、局所的に潰れや膨れが発生することを抑制することができる。
【００２８】
これにより、ヒューズエレメント１は、リフロー実装時の温度において局所的に潰れや膨れ等の変形に伴う抵抗値の変動を防止し、所定の温度や電流で所定の時間で溶断する溶断特性を維持することができる。また、ヒューズエレメント１は、ヒューズ素子２０の絶縁基板２１へリフロー実装された後に、ヒューズ素子２０が外部回路基板へリフロー実装されるなど、リフロー温度下に繰り返し曝された場合にも溶断特性を維持することができ、実装効率を向上させることができる。
【００２９】
また、後述するように、ヒューズエレメント１が大判のエレメントシートから切り出されて製造される場合には、ヒューズエレメント１の側面から低融点金属層２が露出されるとともに、当該側面が、ヒューズ素子２０の絶縁基板２１に設けられた第１、第２の電極２２，２３と接続用ハンダ２８を介して接触されている。この場合も、ヒューズエレメント１は、規制部５によって溶融した低融点金属の流動を抑制しているため、当該側面から溶融した接続用ハンダ２８を吸い込むことにより低融点金属の体積が増えて局部的に抵抗値が下がることもない。
【００３０】
また、ヒューズエレメント１は、低抵抗の第１の高融点金属層３が積層されて構成されているため、従来の鉛系高融点ハンダを用いた可溶導体に比べ、導体抵抗を大幅に低減することができ、同一サイズの従来のチップヒューズ等に比して、電流定格を大幅に向上させることができる。また、同じ電流定格をもつ従来のチップヒューズよりも小型化を図ることができる。
【００３１】
さらに、ヒューズエレメント１は、第１の高融点金属層３よりも融点の低い低融点金属層２を備えているため、過電流による自己発熱により、低融点金属層２の融点から溶融を開始し、速やかに溶断させることができる。例えば、低融点金属層２をＳｎ‐Ｂｉ系合金やＩｎ‐Ｓｎ系合金などで構成した場合、ヒューズエレメント１は、１４０℃や１２０℃前後という低温度から溶融を開始する。そして、溶融した低融点金属層２が第１の高融点金属層３を浸食（ハンダ食われ）することにより、第１の高融点金属層３が自身の融点よりも低い温度で溶融する。したがって、ヒューズエレメント１は、低融点金属層２による第１の高融点金属層３の浸食作用を利用して、更に速やかに溶断させることができる。
【００３２】
［貫通孔・非貫通孔］
ここで、孔１０は、図１（Ｂ）に示すように、低融点金属層２を厚さ方向に貫通する貫通孔として形成してもよく、あるいは図２（Ａ）に示すように、非貫通孔として形成してもよい。孔１０を貫通孔として形成した場合、孔１０の側面１０ａを被覆する第２の高融点金属層１１は、低融点金属層２の表裏面に積層された第１の高融点金属層３と連続される。
【００３３】
また、孔１０を非貫通孔として形成した場合、図２（Ａ）に示すように孔１０は、底面１０ｂまで第２の高融点金属層１１によって被覆されていることが好ましい。ヒューズエレメント１は、孔１０を非貫通孔として形成し、リフロー加熱により低融点金属が流動した場合でも、孔１０の側面１０ａを被覆する第２の高融点金属層１１によって流動が抑制されるとともに外層を構成する第１の高融点金属層３が支持されるため、図２（Ｂ）に示すように、ヒューズエレメント１の厚さの変動は軽微であり、溶断特性が変動することにはならない。
【００３４】
［高融点金属の充填］
また、孔１０は、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、第２の高融点金属層１１によって充填されていてもよい。孔１０が第２の高融点金属層１１によって充填されることにより、ヒューズエレメント１は、外層を構成する第１の高融点金属層３を支持する規制部５の強度を向上させヒューズエレメント１の変形をより抑制できるとともに、低抵抗化によって定格を向上させることができる。
【００３５】
後述するように、第２の高融点金属層１１は、例えば孔１０が開口された低融点金属層２に第１の高融点金属層３を電解メッキする等により形成する際に、同時に形成することができ、孔径やメッキ条件を調整することにより孔１０内を第２の高融点金属層１１によって埋めることができる。
【００３６】
［断面形状］
また、孔１０は、図１（Ａ）に示すように、断面テーパ状に形成してもよい。孔１０は、例えば低融点金属層２に針等の先鋭体を突き刺して開口させることにより、当該先鋭体の形状に応じて断面テーパ状に形成することができる。また、孔１０は、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、断面矩形状に形成してもよい。ヒューズエレメント１は、例えば低融点金属層２に断面矩形状の孔１０に応じた金型を用いてプレス加工を行う等により断面矩形状の孔１０を開口することができる。
【００３７】
［高融点金属層の一部被覆］
なお、規制部５は、孔１０の側面１０ａの少なくとも一部が第１の高融点金属層３と連続する第２の高融点金属層１１によって被覆されていればよく、図５に示すように、側面１０ａの上側まで第２の高融点金属層１１によって被覆されていてもよい。また、規制部５は、低融点金属層２と第１の高融点金属層３との積層体を形成した後、第１の高融点金属層３の上から先鋭体を突き刺すことにより孔１０を開口若しくは貫通するとともに、第１の高融点金属層３の一部を孔１０の側面１０ａに押し込むことにより第２の高融点金属層１１としてもよい。
【００３８】
図５に示すように、孔１０の側面１０ａの開口端側の一部に第１の高融点金属層３と連続する第２の高融点金属層１１を積層することによっても、孔１０の側面１０ａに積層された第２の高融点金属層１１によって溶融した低融点金属の流動を抑制するとともに、開口端側の第１の高融点金属層３を支持し、ヒューズエレメント１の局所的な潰れや膨張の発生を抑制することができる。
【００３９】
また、図６（Ａ）に示すように、規制部５は、孔１０を非貫通孔として形成するとともに、低融点金属層２の一方の面及び他方の面に互いに対向させて形成してもよい。また、図６（Ｂ）に示すように、規制部５は、孔１０を非貫通孔として形成するとともに、低融点金属層２の一方の面及び他方の面に互いに対向させずに形成してもよい。非貫通の孔１０を低融点金属層２の両面に互いに対向又は非対向に形成することによっても、各孔１０の側面１０ａを被覆する第２の高融点金属層１１によって溶融した低融点金属の流動が規制されるとともに、外層を構成する第１の高融点金属層３が支持される。したがって、ヒューズエレメント１は、張力によって溶融した低融点金属が凝集して膨張し、あるいは溶融した低融点金属が流出して薄くなり、局所的に潰れや膨れが発生することを抑制することができる。
【００４０】
なお、規制部５は、孔１０の側面１０ａに電解メッキによって第２の高融点金属層１１を被覆するためにメッキ液が流入可能な孔径を備えていることが製造効率上好ましく、例えば孔の最小径が５０μｍ以上とされ、より好ましくは７０〜８０μｍとされている。なお、孔１０の最大径は第２の高融点金属層１１のメッキ限界やヒューズエレメント１の厚さ等との関係で、適宜設定することができるが、孔径が大きいと初期抵抗値が上がる傾向がある。
【００４１】
また、規制部５は、孔１０の深さを低融点金属層２の厚さの５０％以上とすることが好ましい。孔１０の深さがこれよりも浅いと、溶融した低融点金属の流動を抑制することが出来ず、ヒューズエレメント１の変形に伴って溶断特性の変動を招く恐れがある。
【００４２】
また、規制部５は、低融点金属層２に形成される孔１０を所定の密度、例えば１５×１５ｍｍあたり１個以上の密度で形成されていることが好ましい。
【００４３】
また、規制部５は、孔１０を、過電流時にヒューズエレメント１が溶断する部位に形成されていることが好ましい。ヒューズエレメント１の溶断部位は、ヒューズ素子２０の第１、第２の電極２２，２３によって支持されておらず、相対的に剛性が低い部位であるため、当該部位において低融点金属の流動による変形が生じやすい。そのため、ヒューズエレメント１の溶断部位に孔１０を開口するとともに側面１０ａを第２の高融点金属層１１によって被覆することにより、溶断部位における低融点金属の流動を抑制し変形を防止することができる。
【００４４】
また、規制部５は、孔１０を少なくともヒューズエレメント１の中央部に設けることが好ましい。ヒューズエレメント１は両端部が第１、第２の電極２２，２３に支持され、外周から最も遠い距離にある中央部は、最も剛性が低く変形が生じやすい。そのため、ヒューズエレメント１は、当該中央部に、側面１０ａが第２の高融点金属層１１によって被覆された孔１０を設けることにより、当該中央部の剛性を高め、変形を効果的に防止することができる。
【００４５】
また、規制部５は、ヒューズエレメント１の中心を通る線の両側における孔１０の数量差もしくは密度差を５０％以下としてもよい。すなわち、規制部５は、複数の孔１０をヒューズエレメント１に分散配置させるとともに、ヒューズエレメント１の全面にわたって略均等に規制部５の効果を作用させるため、ヒューズエレメント１の中心を通る線の両側における数量差又は密度差を５０％以内とする。例えば、３点支持でバランスを取るように３つの孔１０をヒューズエレメント１の全面に均等配置した場合、ヒューズエレメント１の中心を通る線の両側における孔１０の数量差もしくは密度差は５０％となる。ヒューズエレメントの中心を通る線の両側の孔１０の数量差もしくは密度差が５０％以下とすることによっても、ヒューズエレメント１全体の剛性を高め、変形を効果的に防止することができる。
【００４６】
［ヒューズエレメント１の製造方法］
ヒューズエレメント１は、低融点金属層２に規制部５を構成する孔１０を開口した後、低融点金属層２に高融点金属をメッキ技術を用いて成膜することにより製造できる。ヒューズエレメント１は、例えば、長尺状のハンダ箔に所定の孔１０を開口した後、表面にＡｇメッキを施すことによりエレメントフィルムを製造し、使用時には、サイズに応じて切断することで、効率よく製造でき、また容易に用いることができる。
【００４７】
ここで、従来の低融点金属層と高融点金属層との積層構造のみからなるヒューズエレメントでは、切断面からの接続用ハンダ２８の流入や低融点金属の流出が避けられないことから、切断面と接続用ハンダ２８との接触を避けるために両端部を屈曲させる等の加工や、ヒューズ素子の外筐体側の加工を要し、製造工数の増加や、ヒューズ素子の小型化を阻害する等の不都合が生じる。
【００４８】
この点、ヒューズエレメント１は、切断面から低融点金属層２が露出されていても、規制部５によって溶融した低融点金属の流動が抑制されているため、切断面からの接続用ハンダ２８の流入や低融点金属の流出を抑制でき、厚みの変動に伴う抵抗値のばらつき及び溶断特性の変動を防止することができる。したがって、切断面が露出する両端部の屈曲やヒューズ素子２０の外筐体の加工等も不要で、製造効率の向上やヒューズ素子の小型化を図ることができる。
【００４９】
その他、ヒューズエレメント１は、蒸着等の薄膜形成技術や、他の周知の積層技術を用いることによっても、低融点金属層２と第１の高融点金属層３とが積層されたヒューズエレメント１を形成することができる。
【００５０】
なお、ヒューズエレメント１は、外層を構成する第１の高融点金属層３の表面に図示しない酸化防止膜を形成してもよい。ヒューズエレメント１は、外層の第１の高融点金属層３がさらに酸化防止膜によって被覆されることにより、例えば第１の高融点金属層３としてＣｕメッキ層を形成した場合にも、Ｃｕの酸化を防止することができる。したがって、ヒューズエレメント１は、Ｃｕの酸化によって溶断時間が長くなる事態を防止することができ、短時間で溶断することができる。
【００５１】
また、ヒューズエレメント１は、第１の高融点金属層３としてＣｕ等の安価だが酸化しやすい金属を用いることができ、Ａｇ等の高価な材料を用いることなく形成することができる。
【００５２】
高融点金属の酸化防止膜は、低融点金属層２と同じ材料を用いることができ、例えばＳｎを主成分とするＰｂフリーハンダを用いることができる。また、酸化防止膜は、第１の高融点金属層３の表面に錫メッキを施すことにより形成することができる。その他、酸化防止膜は、Ａｕメッキやプリフラックスによって形成することもできる。
【００５３】
［エレメントシート］
また、ヒューズエレメント１は、大判のエレメントシートから、所望のサイズに切り出してもよい。すなわち、全面にわたって一様に規制部５が形成された低融点金属層２と第１の高融点金属層３との積層体からなる大判のエレメントシートを形成し、任意のサイズのヒューズエレメント１を複数切り出すことにより形成してもよい。エレメントシートから切り出されたヒューズエレメント１は、規制部５が全面にわたって一様に形成されているため、切断面から低融点金属層２が露出されていても、規制部５によって溶融した低融点金属の流動が抑制されているため、切断面からの接続用ハンダ２８の流入や低融点金属の流出を抑制でき、厚みの変動に伴う抵抗値のばらつき及び溶断特性の変動を防止することができる。
【００５４】
また、上述した長尺状のハンダ箔に所定の孔１０を開口した後、表面に電解メッキを施すことによりエレメントフィルムを製造し、これを所定の長さに切断する製法では、ヒューズエレメント１のサイズがエレメントフィルムの幅で規定されてしまい、サイズ毎にエレメントフィルムを製造する必要があった。
【００５５】
しかし、大判のエレメントシートを形成することにより、ヒューズエレメント１を所望のサイズで切り出すことができ、サイズの自由度が高くなる。
【００５６】
また、長尺状のハンダ箔に電解メッキを施すと、電界が集中する長手方向にわたる側縁部に第１の高融点金属層３が厚くメッキされ、均一な厚みのヒューズエレメント１を得ることが困難であった。そのため、ヒューズ素子上において、ヒューズエレメント１の当該肉厚部位の配置によって溶断特性が変わることから配置上の制約も生じている。
【００５７】
しかし、大判のエレメントシートを形成することにより、ヒューズエレメント１を、当該肉厚部位を避けて切り出すことができ、全面にわたって均一な厚みのヒューズエレメント１を得ることができる。したがって、エレメントシートから切り出されたヒューズエレメント１は、配置によって溶断特性が変わることもなく、配置の自由度が高く、溶断特性の安定化を図ることができる。
【００５８】
［高融点粒子］
また、ヒューズエレメント１は、図７に示すように、規制部５を、低融点金属層２よりも融点の高い第１の高融点粒子１３を低融点金属層２に配合することにより形成してもよい。第１の高融点粒子１３は、リフロー温度でも溶融しない高い融点を有する物質が用いられ、例えばＣｕ、Ａｇ、Ｎｉ等の金属やこれらを含む合金からなる粒子、ガラス粒子、セラミック粒子等を用いることができる。また、第１の高融点粒子１３は、球状、鱗片状等、その形状は問わない。なお、第１の高融点粒子１３は、金属や合金等を用いた場合、ガラスやセラミックに比して比重が大きいことから馴染みが良く分散性に優れる。
【００５９】
規制部５は、低融点金属材料に第１の高融点粒子１３を配合した後、フィルム状に成型する等により第１の高融点粒子１３が単層で分散配置された低融点金属層２を形成し、その後、第１の高融点金属層３が積層されることにより形成される。また、規制部５は、第１の高融点金属層３の積層後にヒューズエレメント１を厚さ方向にプレスすることにより、第１の高融点粒子１３を第１の高融点金属層３に密着させてもよい。これにより、規制部５は、第１の高融点金属層３が第１の高融点粒子１３によって支持され、リフロー加熱によって低融点金属が溶融した場合にも、第１の高融点粒子１３によって低融点金属の流動を抑制するとともに第１の高融点金属層３を支持し、ヒューズエレメント１の局部的な潰れや膨張の発生を抑制することができる。
【００６０】
また、規制部５は、図８（Ａ）に示すように、低融点金属層２の厚さよりも小さい粒子径の第１の高融点粒子１３を低融点金属層２に配合してもよい。この場合も、図８（Ｂ）に示すように、規制部５は、第１の高融点粒子１３によって溶融した低融点金属の流動を抑制するとともに、第１の高融点金属層３を支持し、ヒューズエレメント１の局部的な潰れや膨張の発生を抑制することができる。
【００６１】
また、ヒューズエレメント１は、図９に示すように、規制部５を、低融点金属層２よりも融点の高い第２の高融点粒子１５を、低融点金属層２に圧入させることにより形成してもよい。第２の高融点粒子１５は、上述した第１の高融点粒子１３と同様の物質を用いることができる。
【００６２】
規制部５は、低融点金属層２に第２の高融点粒子１５を圧入することにより埋め込み、その後、第１の高融点金属層３を積層することにより形成される。このとき、第２の高融点粒子１５は、低融点金属層２を厚さ方向に貫通することが好ましい。これにより、規制部５は、第１の高融点金属層３が第２の高融点粒子１５によって支持され、リフロー加熱によって低融点金属が溶融した場合にも、第２の高融点粒子１５によって低融点金属の流動を抑制するとともに第１の高融点金属層３を支持し、ヒューズエレメント１の局部的な潰れや膨張の発生を抑制することができる。
【００６３】
また、ヒューズエレメント１は、図１０に示すように、規制部５を、低融点金属層２よりも融点の高い第２の高融点粒子１５を、第１の高融点金属層３と低融点金属層２とに圧入させることにより形成してもよい。
【００６４】
規制部５は、低融点金属層２と第１の高融点金属層３との積層体に第２の高融点粒子１５を圧入し低融点金属層２内に埋め込むことにより形成される。このとき、第２の高融点粒子１５は、低融点金属層２及び第１の高融点金属層３を厚さ方向に貫通することが好ましい。これにより、規制部５は、第１の高融点金属層３が第２の高融点粒子１５によって支持され、リフロー加熱によって低融点金属が溶融した場合にも、第２の高融点粒子１５によって低融点金属の流動を抑制するとともに第１の高融点金属層３を支持し、ヒューズエレメント１の局部的な潰れや膨張の発生を抑制することができる。
【００６５】
なお、規制部５は、低融点金属層２に孔１０を形成するとともに、第２の高融点金属層１１を積層し、さらに当該孔１０内に第２の高融点粒子１５を挿入してもよい。
【００６６】
また、規制部５は、図１１に示すように、第２の高融点粒子１５に、第１の高融点金属層３に接合する突縁部１６を設けてもよい。突縁部１６は、例えば、第１の高融点粒子１３を第１の高融点金属層３と低融点金属層２とに圧入させた後、ヒューズエレメント１を厚さ方向にプレスし、第２の高融点粒子１５の両端を潰すことにより形成することができる。これにより、規制部５は、第１の高融点金属層３が第２の高融点粒子１５の突縁部１６と接合されることによってより強固に支持され、リフロー加熱によって低融点金属が溶融した場合にも、第２の高融点粒子１５によって低融点金属の流動を抑制するとともに、突縁部１６によって第１の高融点金属層３を支持し、ヒューズエレメント１の局部的な潰れや膨張の発生をより抑制することができる。
【００６７】
また、規制部５は、図１２に示すように、溶融した低融点金属の流動する方向と平行しない面、又は第１の高融点金属層３と同一ではない面を有するようにしてもよい。規制部５は、低融点金属層２に設けられた１又は複数の孔１０の側面１０ａの少なくとも一部、好ましくは孔１０の底面１０ｂまで、第１の高融点金属層３と連続する第２の高融点金属層１１によって被覆されることにより、この第２の高融点金属層１１による被覆面が低融点金属の流動方向Ｄと平行せず、溶融した低融点金属の流動を規制し、又は第１の高融点金属層３と低融点金属層２の積層体の変形を規制する規制面１７を有する。また、低融点金属層２に設けられた孔１０の側面１０ａに形成された第２の高融点金属層１１は、低融点金属層２上に積層された第１の高融点金属層３と連続することから、規制面１７は、第１の高融点金属層３と同一の面ではない。
【００６８】
板状に形成されたヒューズエレメント１は、面方向にわたって低融点金属が流動するため、この流動方向Ｄと平行しない規制面１７を低融点金属層２の内部に設けることにより、溶融した低融点金属の流動を規制し、又は第１の高融点金属層３と低融点金属層２の積層体の変形を規制することができる。なお、規制面１７は、上述した規制部５と同様の工程で形成することができる。
【００６９】
規制面１７は、孔１０の側面１０ａの少なくとも一部が第２の高融点金属層１１によって被覆されていればよく、孔１０が第２の高融点金属層１１によって充填されていてもよい（図３参照）。また、規制面１７は、断面テーパ状に形成された孔１０の側面に形成されてもよく、又は断面矩形状に形成された孔１０の側面に形成されてもよい（図４参照）。
【００７０】
また、規制面１７は、孔１０の側面１０ａの少なくとも一部が第１の高融点金属層３と連続する第２の高融点金属層１１によって被覆されていればよく、側面１０ａの上側のみが第２の高融点金属層１１によって被覆されていてもよい（図５参照）。また、規制面１７が形成される孔１０は、非貫通孔として形成するとともに、低融点金属層２の一方の面及び他方の面に互いに対向、又は非対向に形成してもよい。（図６（Ａ）（Ｂ）参照）。
【００７１】
また、ヒューズエレメント１は、図１３に示すように、低融点金属層２よりも融点の高い第１の高融点粒子１３を低融点金属層２に配合することにより、当該第１の高融点粒子１３の低融点金属の流動方向Ｄと平行しない面を規制面１７としてもよい。第１の高融点粒子１３は低融点金属層２に配合され、あるいは第１の高融点金属層３の積層後に厚さ方向にプレスされることにより第１の高融点金属層３と密着される。いずれの場合も、低融点金属の流動方向Ｄと平行しない規制面１７は、第１の高融点金属層３と同一の面ではない。
【００７２】
ヒューズエレメント１は、第１高融点粒子１３に設けられた規制面１７によって溶融した低融点金属の流動を規制し、又は第１の高融点金属層３と低融点金属層２の積層体の変形を規制することができる。なお、ヒューズエレメント１は、低融点金属層２の厚さよりも小さい粒子径の第１の高融点粒子１３を低融点金属層２に配合してもよい。
【００７３】
また、ヒューズエレメント１は、図１４に示すように、低融点金属層２に、低融点金属層２よりも融点の高い第２の高融点粒子１５を低融点金属層２に圧入させることにより、第２の高融点粒子１５の低融点金属の流動方向Ｄと平行しない面を規制面１７としてもよい。第２の高融点粒子１５における低融点金属の流動方向Ｄと平行しない規制面１７は、第１の高融点金属層３と同一の面ではない。
【００７４】
これにより、ヒューズエレメント１は、第１の高融点金属層３が第２の高融点粒子１５によって支持され、リフロー加熱によって低融点金属が溶融した場合にも、低融点金属層２の内部に形成された規制面１７によって低融点金属の流動を規制し、又は第１の高融点金属層３と低融点金属層２の積層体の変形を規制することができる。
【００７５】
なお、ヒューズエレメント１は、低融点金属層２よりも融点の高い第２の高融点粒子１５を、第１の高融点金属層３と低融点金属層２の積層体に圧入させることにより低融点金属層２の内部に規制面１７を形成してもよい（図１０参照）。また、ヒューズエレメント１は、低融点金属層２に孔１０を形成するとともに、第２の高融点金属層１１を積層し、さらに当該孔１０内に第２の高融点粒子１５を挿入してもよい。また、第２の高融点粒子１５は、第１の高融点金属層３に接合する突縁部１６を設けてもよい（図１１参照）。
【００７６】
［ヒューズ素子］
次いで、上述したヒューズエレメント１を用いたヒューズ素子について説明する。本技術が適用されたヒューズ素子２０は、図１に示すように、絶縁基板２１と、絶縁基板２１に設けられた第１の電極２２及び第２の電極２３と、第１及び第２の電極２２，２３間にわたって実装され、定格を超える電流が通電することによって自己発熱により溶断し、第１の電極２２と第２の電極２３との間の電流経路を遮断するヒューズエレメント１とを備える。
【００７７】
絶縁基板２１は、たとえば、アルミナ、ガラスセラミックス、ムライト、ジルコニアなどの絶縁性を有する部材によって方形状に形成される。その他、絶縁基板２１は、ガラスエポキシ基板、フェノール基板等のプリント配線基板に用いられる材料を用いてもよい。
【００７８】
絶縁基板２１の相対向する両端部には、第１、第２の電極２２，２３が形成されている。第１、第２の電極２２，２３は、それぞれ、ＡｇやＣｕ配線等の導電パターンによって形成され、表面に適宜、酸化防止対策としてＳｎメッキ、Ｎｉ／Ａｕメッキ、Ｎｉ／Ｐｄメッキ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕメッキ等の保護層を設けてもよい。また、第１、第２の電極２２，２３は、絶縁基板２１の表面２１ａより、裏面２１ｂに形成された第１、第２の外部接続電極２２ａ，２３ａと連続されている。ヒューズ素子２０は、裏面２１ｂに形成された第１、第２の外部接続電極２２ａ，２３ａを介して、外部回路基板の電流経路上に実装される。
【００７９】
第１及び第２の電極２２，２３は、接続用ハンダ２８を介してヒューズエレメント１が接続されている。
【００８０】
上述したように、ヒューズエレメント１は、規制部５を備えることによりリフロー時の高温環境においても変形が抑制されているため実装性に優れ、接続用ハンダ２８を介して第１及び第２の電極２２，２３間に搭載された後、リフローはんだ付け等により容易に接続することができる。また、ヒューズエレメント１は、規制部５を備えることにより、ヒューズ素子２０が外部の回路基板にリフロー実装される際等に繰り返し高温環境に曝された場合にも変形が抑制され、溶断特性のばらつきを抑えることができる。このため、ヒューズエレメント１、及びこれを用いたヒューズ素子２０は、実装効率を向上させるとともに、安定した溶断特性を維持することができる。
【００８１】
次いで、ヒューズエレメント１の実装状態について説明する。ヒューズ素子２０は、図１に示すように、ヒューズエレメント１が、絶縁基板２１の表面２１ａから離間して実装されている。
【００８２】
一方、ヒューズエレメントを絶縁基板の表面へ印刷により形成するなど、ヒューズエレメントが絶縁基板の表面と接するヒューズ素子においては、第１、第２の電極間においてヒューズエレメントの溶融金属が絶縁基板上に付着しリークが発生する。例えばＡｇペーストをセラミック基板へ印刷することによりヒューズエレメントを形成したヒューズ素子においては、セラミックと銀が焼結されて食い込んでしまい、第１、第２の電極間に残留してしまう。そのため、当該ヒューズエレメントの溶融残渣によって第１、第２の電極間にリーク電流が流れ、電流経路を完全には遮断することができない。
【００８３】
この点、ヒューズ素子２０においては、絶縁基板２１とは別に単体でヒューズエレメント１を形成し、かつ絶縁基板２１の表面２１ａから離間して実装させている。したがって、ヒューズ素子２０は、ヒューズエレメント１の溶融時にも溶融金属が絶縁基板２１へ食い込むこともなく第１、第２の電極２２，２３上に引き込まれ、確実に第１、第２の電極２２，２３間を絶縁することができる。
【００８４】
また、ヒューズ素子２０は、第１の高融点金属層３又は低融点金属層２の酸化防止と、溶断時の酸化物除去及びハンダの流動性向上のために、ヒューズエレメント１の表面や裏面にフラックス２７をコーティングしてもよい。
【００８５】
フラックスシート２７をコーティングすることにより、外層の第１の高融点金属層３の表面に、Ｓｎを主成分とするＰｂフリーハンダ等の酸化防止膜を形成した場合にも、当該酸化防止膜の酸化物を除去することができ、第１の高融点金属層３の酸化を効果的に防止し、溶断特性を維持、向上することができる。
【００８６】
また、ヒューズ素子２０は、ヒューズエレメント１が設けられた絶縁基板２１の表面２１ａ上に、内部を保護するとともに溶融したヒューズエレメント１の飛散を防止するカバー部材２９が取り付けられている。カバー部材２９は、各種エンジニアリングプラスチック、セラミックス等の絶縁性を有する部材により形成することができ、絶縁性の接着剤を介して接続されている。ヒューズ素子２０は、ヒューズエレメント１がカバー部材２９によって覆われるため、過電流によるアーク放電の発生を伴う自己発熱遮断時においても、溶融金属がカバー部材２９によって捕捉され、周囲への飛散を防止できる。
【００８７】
［回路構成］
このようなヒューズ素子２０は、図１５（Ａ）に示す回路構成を有する。ヒューズ素子２０は、第１、第２の外部接続電極２２ａ，２３ａを介して外部回路に実装されることにより、当該外部回路の電流経路上に組み込まれる。ヒューズ素子２０は、ヒューズエレメント１に所定の定格電流が流れている間は、自己発熱によっても溶断することがない。そして、ヒューズ素子２０は、定格を超える過電流が通電するとヒューズエレメント１が自己発熱によって溶断し、第１、第２の電極２２，２３間を遮断することにより、当該外部回路の電流経路を遮断する（図１５（Ｂ））。
【００８８】
このとき、ヒューズエレメント１は、上述したように、第１の高融点金属層３よりも融点の低い低融点金属層２が積層されているため、過電流による自己発熱により、低融点金属層２の融点から溶融を開始し、第１の高融点金属層３を浸食し始める。したがって、ヒューズエレメント１は、低融点金属層２による第１の高融点金属層３の浸食作用を利用することにより、第１の高融点金属層３が自身の融点よりも低い温度で溶融され、速やかに溶断することができる。
【００８９】
［保護素子］
次いで、ヒューズエレメント１を用いた保護素子について説明する。なお、以下の説明において、上述したヒューズ素子２０と同一の部材については同一の符号を付してその詳細を省略する。本技術が適用された保護素子３０は、図１６（Ａ）（Ｂ）に示すように、絶縁基板３１と、絶縁基板３１に積層され、絶縁部材３２に覆われた発熱体３３と、絶縁基板３１の両端に形成された第１の電極３４及び第２の電極３５と、絶縁基板３１上に発熱体３３と重畳するように積層され、発熱体３３に電気的に接続された発熱体引出電極３６と、両端が第１、第２の電極３４，３５にそれぞれ接続され、中央部が発熱体引出電極３６に接続されたヒューズエレメント１とを備える。そして、保護素子３０は、絶縁基板３１上に内部を保護するカバー部材３７が取り付けられている。
【００９０】
絶縁基板３１は、上記絶縁基板２１と同様に、たとえば、アルミナ、ガラスセラミックス、ムライト、ジルコニアなどの絶縁性を有する部材によって方形状に形成される。その他、絶縁基板３１は、ガラスエポキシ基板、フェノール基板等のプリント配線基板に用いられる材料を用いてもよい。
【００９１】
絶縁基板３１の相対向する両端部には、第１、第２の電極３４，３５が形成されている。第１、第２の電極３４，３５は、それぞれ、ＡｇやＣｕ等の導電パターンによって形成されている。また、第１、第２の電極３４，３５は、絶縁基板３１の表面３１ａより、キャスタレーションを介して裏面３１ｂに形成された第１、第２の外部接続電極３４ａ，３５ａと連続されている。保護素子３０は、裏面３１ｂに形成された第１、第２の外部接続電極３４ａ，３５ａが保護素子３０が実装される回路基板に設けられた接続電極に接続されることにより、回路基板上に形成された電流経路の一部に組み込まれる。
【００９２】
発熱体３３は、通電すると発熱する導電性を有する部材であって、たとえばニクロム、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ等又はこれらを含む材料からなる。発熱体３３は、これらの合金あるいは組成物、化合物の粉状体を樹脂バインダ等と混合してペースト状にしたものを、絶縁基板３１上にスクリーン印刷技術を用いてパターン形成して、焼成する等によって形成することができる。
【００９３】
また、保護素子３０は、発熱体３３が絶縁部材３２によって被覆され、絶縁部材３２を介して発熱体３３と対向するように発熱体引出電極３６が形成されている。発熱体引出電極３６はヒューズエレメント１が接続され、これにより発熱体３３は、絶縁部材３２及び発熱体引出電極３６を介してヒューズエレメント１と重畳される。絶縁部材３２は、発熱体３３の保護及び絶縁を図るとともに、発熱体３３の熱を効率よくヒューズエレメント１へ伝えるために設けられ、例えばガラス層からなる。
【００９４】
なお、発熱体３３は、絶縁基板３１に積層された絶縁部材３２の内部に形成してもよい。また、発熱体３３は、第１、第２の電極３４，３５が形成された絶縁基板３１の表面３１ａと反対側の裏面３１ｂに形成してもよく、あるいは、絶縁基板３１の表面３１ａに第１、第２の電極３４，３５と隣接して形成してもよい。また、発熱体３３は、絶縁基板３１の内部に形成してもよい。
【００９５】
また、発熱体３３は、一端が発熱体引出電極３６と接続され、他端が発熱体電極３９と接続されている。発熱体引出電極３６は、絶縁基板３１の表面３１ａ上に形成されるとともに発熱体３３と接続された下層部３６ａと、発熱体３３と対向して絶縁部材３２上に積層されるとともにヒューズエレメント１と接続される上層部３６ｂとを有する。これにより、発熱体３３は、発熱体引出電極３６を介してヒューズエレメント１と電気的に接続されている。なお、発熱体引出電極３６は、絶縁部材３２を介して発熱体３３に対向配置されることにより、ヒューズエレメント１を溶融させるとともに、溶融導体を凝集しやすくすることができる。
【００９６】
また、発熱体電極３９は、絶縁基板３１の表面３１ａ上に形成され、キャスタレーションを介して絶縁基板３１の裏面３１ｂに形成された発熱体給電電極３９ａ（図１７（Ａ）参照）と連続されている。
【００９７】
保護素子３０は、第１の電極３４から発熱体引出電極３６を介して第２の電極３５にわたってヒューズエレメント１が接続されている。ヒューズエレメント１は、接続用ハンダ２８等の接続材料を介して第１、第２の電極３４，３５及び発熱体引出電極３６上に接続されている。
【００９８】
上述したように、ヒューズエレメント１は、規制部５を備えることによりリフロー時の高温環境においても変形が抑制されているため実装性に優れ、接続用ハンダ２８を介して第１及び第２の電極３４，３５間に搭載された後、リフローはんだ付け等により容易に接続することができる。また、ヒューズエレメント１は、規制部５を備えることにより、保護素子３０が外部の回路基板にリフロー実装される際等に繰り返し高温環境に曝された場合にも変形が抑制され、溶断特性のばらつきを抑えることができる。このため、ヒューズエレメント１、及びこれを用いた保護素子３０は、実装効率を向上させるとともに、安定した溶断特性を維持することができる。
【００９９】
［フラックス］
また、保護素子３０は、第１の高融点金属層３又は低融点金属層２の酸化防止と、溶断時の酸化物除去及びハンダの流動性向上のために、ヒューズエレメント１の表面や裏面にフラックス２７をコーティングしてもよい。フラックス２７をコーティングすることにより、保護素子３０の実使用時において、低融点金属層２（例えばハンダ）の濡れ性を高めるとともに、低融点金属が溶解している間の酸化物を除去し、高融点金属（例えばＡｇ）への浸食作用を用いて溶断特性を向上させることができる。
【０１００】
また、フラックス２７をコーティングすることにより、最外層の第１の高融点金属層３の表面に、Ｓｎを主成分とするＰｂフリーハンダ等の酸化防止膜を形成した場合にも、当該酸化防止膜の酸化物を除去することができ、第１の高融点金属層３の酸化を効果的に防止し、溶断特性を維持、向上することができる。
【０１０１】
なお、第１、第２の電極３４，３５、発熱体引出電極３６及び発熱体電極３９は、例えばＡｇやＣｕ等の導電パターンによって形成され、適宜、表面にＳｎメッキ、Ｎｉ／Ａｕメッキ、Ｎｉ／Ｐｄメッキ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕメッキ等の保護層が形成されていることが好ましい。これにより、表面の酸化を防止するとともに、ヒューズエレメント１の接続用ハンダ２８等の接続材料による第１、第２の電極３４，３５及び発熱体引出電極３６の浸食を抑制することができる。
【０１０２】
［カバー部材］
また、保護素子３０は、ヒューズエレメント１が設けられた絶縁基板３１の表面３１ａ上に、内部を保護するとともに溶融したヒューズエレメント１の飛散を防止するカバー部材３７が取り付けられている。カバー部材３７は、各種エンジニアリングプラスチック、セラミックス等の絶縁性を有する部材により形成することができる。保護素子３０は、ヒューズエレメント１がカバー部材３７によって覆われるため、溶融金属がカバー部材３７によって捕捉され、周囲への飛散を防止できる。
【０１０３】
このような保護素子３０は、発熱体給電電極３９ａ、発熱体電極３９、発熱体３３、発熱体引出電極３６及びヒューズエレメント１に至る発熱体３３への通電経路が形成される。また、保護素子３０は、発熱体電極３９が発熱体給電電極３９ａを介して発熱体３３に通電させる外部回路と接続され、当該外部回路によって発熱体電極３９とヒューズエレメント１にわたる通電が制御される。
【０１０４】
また、保護素子３０は、ヒューズエレメント１が発熱体引出電極３６と接続されることにより、発熱体３３への通電経路の一部を構成する。したがって、保護素子３０は、ヒューズエレメント１が溶融し、外部回路との接続が遮断されると、発熱体３３への通電経路も遮断されるため、発熱を停止させることができる。
【０１０５】
［回路図］
本技術が適用された保護素子３０は、図１７に示すような回路構成を有する。すなわち、保護素子３０は、発熱体引出電極３６を介して第１、第２の外部接続電極３４ａ，３５ａ間にわたって直列接続されたヒューズエレメント１と、ヒューズエレメント１の接続点を介して通電して発熱させることによってヒューズエレメント１を溶融する発熱体３３とからなる回路構成である。そして、保護素子３０は、第１、第２の電極３４，３５及び発熱体電極３９とそれぞれ接続された第１、第２の外部接続電極３４ａ，３５ａ及び発熱体給電電極３９ａが、外部回路基板に接続される。これにより、保護素子３０は、ヒューズエレメント１が第１、第２の電極３４，３５を介して外部回路の電流経路上に直列接続され、発熱体３３が発熱体電極３９を介して外部回路に設けられた電流制御素子と接続される。
【０１０６】
［溶断工程］
このような回路構成からなる保護素子３０は、外部回路の電流経路を遮断する必要が生じた場合に、外部回路に設けられた電流制御素子によって発熱体３３が通電される。これにより、保護素子３０は、発熱体３３の発熱により、外部回路の電流経路上に組み込まれたヒューズエレメント１が溶融され、図１８に示すように、ヒューズエレメント１の溶融導体が、濡れ性の高い発熱体引出電極３６及び第１、第２の電極３４，３５に引き寄せられることによりヒューズエレメント１が溶断される。これにより、ヒューズエレメント１は、確実に第１の電極３４〜発熱体引出電極３６〜第２の電極３５の間を溶断させ（図１７（Ｂ））、外部回路の電流経路を遮断することができる。また、ヒューズエレメント１が溶断することにより、発熱体３３への給電も停止される。
【０１０７】
このとき、ヒューズエレメント１は、発熱体３３の発熱により、第１の高融点金属層３よりも融点の低い低融点金属層２の融点から溶融を開始し、第１の高融点金属層３を浸食し始める。したがって、ヒューズエレメント１は、低融点金属層２による第１の高融点金属層３の浸食作用を利用することにより、第１の高融点金属層３が溶融温度よりも低い温度で溶融され、速やかに外部回路の電流経路を遮断することができる。
【０１０８】
［短絡素子］
次いで、ヒューズエレメント１を用いた短絡素子について説明する。なお、以下の説明において、上述したヒューズ素子２０と同一の部材については同一の符号を付してその詳細を省略する。図１９に、短絡素子４０の平面図を示し、図２０に、短絡素子４０の断面図を示す。短絡素子４０は、絶縁基板４１と、絶縁基板４１に設けられた発熱体４２と、絶縁基板４１に、互いに隣接して設けられた第１の電極４３及び第２の電極４４と、第１の電極４３と隣接して設けられるとともに、発熱体４２に電気的に接続された第３の電極４５と、第１、第３の電極４３，４５間にわたって設けられることにより電流経路を構成し、発熱体４２からの加熱により、第１、第３の電極４３，４５間の電流経路を溶断するとともに、溶融導体を介して第１、第２の電極４３，４４を短絡させるヒューズエレメント１とを備える。そして、短絡素子４０は、絶縁基板４１上に内部を保護するカバー部材４６が取り付けられている。
【０１０９】
絶縁基板４１は、たとえば、アルミナ、ガラスセラミックス、ムライト、ジルコニアなどの絶縁性を有する部材によって方形状に形成される。その他、絶縁基板４１は、ガラスエポキシ基板、フェノール基板等のプリント配線基板に用いられる材料を用いてもよい。
【０１１０】
発熱体４２は、絶縁基板４１上において絶縁部材４８に被覆されている。また、絶縁部材４８上には、第１〜第３の電極４３〜４５が形成されている。絶縁部材４８は、発熱体４２の熱を効率よく第１〜第３の電極４３〜４５へ伝えるために設けられ、例えばガラス層からなる。発熱体４２は、第１〜第３の電極４３〜４５を加熱することにより、溶融導体を凝集しやすくさせることができる。
【０１１１】
第１〜第３の電極４３〜４５は、ＡｇやＣｕ等の導電パターンによって形成されている。第１の電極４３は、一方側において第２の電極４４と隣接して形成されるとともに、離間されることにより絶縁されている。第１の電極４３の他方側には第３の電極４５が形成されている。第１の電極４３と第３の電極４５とは、ヒューズエレメント１が接続されることにより導通され、短絡素子４０の電流経路を構成する。また、第１の電極４３は、絶縁基板４１の側面に臨むキャスタレーションを介して絶縁基板４１の裏面４１ｂに設けられた第１の外部接続電極４３ａ（図２１参照）と接続されている。また、第２の電極４４は、絶縁基板４１の側面に臨むキャスタレーションを介して絶縁基板４１の裏面４１ｂに設けられた第２の外部接続電極４４ａ（図２１参照）と接続されている。
【０１１２】
また、第３の電極４５は、絶縁基板４１あるいは絶縁部材４８に設けられた発熱体引出電極４９を介して発熱体４２と接続されている。また、発熱体４２は、発熱体電極５０及び絶縁基板４１の側縁に臨むキャスタレーションを介して、絶縁基板４１の裏面４１ｂに設けられた発熱体給電電極５０ａ（図２１参照）と接続されている。
【０１１３】
第１及び第３の電極４３，４５は、接続用ハンダ２８等の接続材料を介してヒューズエレメント１が接続されている。上述したように、ヒューズエレメント１は、規制部５を備えることによりリフロー時の高温環境においても変形が抑制されているため実装性に優れ、接続用ハンダ２８を介して第１及び第３の電極４３，４５間に搭載された後、リフローはんだ付け等により容易に接続することができる。また、ヒューズエレメント１は、規制部５を備えることにより、短絡素子４０が外部の回路基板にリフロー実装される際等に繰り返し高温環境に曝された場合にも変形が抑制され、溶断特性のばらつきを抑えることができる。このため、ヒューズエレメント１、及びこれを用いた短絡素子４０は、実装効率を向上させるとともに、安定した溶断特性を維持することができる。
【０１１４】
［フラックス］
また、短絡素子４０は、第１の高融点金属層３又は低融点金属層２の酸化防止と、溶断時の酸化物除去及びハンダの流動性向上のために、ヒューズエレメント１の表面や裏面にフラックス２７をコーティングしてもよい。フラックス２７をコーティングすることにより、短絡素子４０の実使用時において、低融点金属層２（例えばハンダ）の濡れ性を高めるとともに、低融点金属が溶解している間の酸化物を除去し、高融点金属（例えばＡｇ）への浸食作用を用いて溶断特性を向上させることができる。
【０１１５】
また、フラックス２７をコーティングすることにより、最外層の第１の高融点金属層３の表面に、Ｓｎを主成分とするＰｂフリーハンダ等の酸化防止膜を形成した場合にも、当該酸化防止膜の酸化物を除去することができ、第１の高融点金属層３の酸化を効果的に防止し、溶断特性を維持、向上することができる。
【０１１６】
なお、短絡素子４０は、第１の電極４３が、第３の電極４５よりも広い面積を有することが好ましい。これにより、短絡素子４０は、より多くのヒューズエレメント１の溶融導体を第１、第２の電極４３，４４上に凝集させることができ、第１、第２の電極４３，４４間を確実に短絡させることができる（図２２参照）。
【０１１７】
また、第１〜第３の電極４３〜４５は、ＣｕやＡｇ等の一般的な電極材料を用いて形成することができるが、少なくとも第１、第２の電極４３，４４の表面上には、Ｎｉ／Ａｕメッキ、Ｎｉ／Ｐｄメッキ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕメッキ等の被膜が、公知のメッキ処理により形成されていることが好ましい。これにより、第１、第２の電極４３，４４の酸化を防止し、溶融導体を確実に保持させることができる。また、短絡素子４０をリフロー実装する場合に、ヒューズエレメント１の接続用ハンダ２８等の接続材料が溶融することにより第１の電極４３を溶食（ハンダ食われ）することを防ぐことができる。
【０１１８】
また、第１〜第３の電極４３〜４５には、上述したヒューズエレメント１の溶融導体やヒューズエレメント１の接続用ハンダ２８の流出を防止するガラス等の絶縁材料からなる流出防止部５１が形成されている。
【０１１９】
［カバー部材］
また、短絡素子４０は、ヒューズエレメント１が設けられた絶縁基板４１の表面４１ａ上に、内部を保護するとともに溶融したヒューズエレメント１の飛散を防止するカバー部材４６が取り付けられている。カバー部材４６は、各種エンジニアリングプラスチック、セラミックス等の絶縁性を有する部材により形成することができる。短絡素子４０は、ヒューズエレメント１がカバー部材４６によって覆われるため、溶融金属がカバー部材４６によって捕捉され、周囲への飛散を防止できる。
【０１２０】
［短絡素子回路］
以上のような短絡素子４０は、図２１（Ａ）（Ｂ）に示すような回路構成を有する。すなわち、短絡素子４０は、第１の電極４３と第２の電極４４とが、正常時には絶縁され（図２１（Ａ））、発熱体４２の発熱によりヒューズエレメント１が溶融すると、当該溶融導体を介して短絡するスイッチ５２を構成する（図２１（Ｂ））。そして、第１の外部接続電極４３ａと第２の外部接続電極４４ａは、スイッチ５２の両端子を構成する。また、ヒューズエレメント１は、第３の電極４５及び発熱体引出電極４９を介して発熱体４２と接続されている。
【０１２１】
そして、短絡素子４０は、電子機器等に組み込まれることにより、スイッチ５２の両端子４３ａ、４４ａが、当該電子機器の電流経路と接続され、当該電流経路を導通させる場合に、スイッチ５２を短絡させ、当該電子部品の電流経路を形成する。
【０１２２】
例えば、短絡素子４０は、電子部品の電流経路上に設けられた電子部品とスイッチ５２の両端子４３ａ，４４ａとが並列に接続され、並列接続されている電子部品に異常が生じると、発熱体給電電極５０ａと第１の外部接続電極４３ａ間に電力が供給され、発熱体４２が通電することにより発熱する。この熱によりヒューズエレメント１が溶融すると、溶融導体は、図２２に示すように、第１、第２の電極４３，４４上に凝集する。第１、第２の電極４３，４４は隣接して形成されているため、第１、第２の電極４３，４４上に凝集した溶融導体が結合し、これにより第１、第２の電極４３，４４が短絡する。すなわち、短絡素子４０は、スイッチ５２の両端子間が短絡され（図２１（Ｂ））、異常を起こした電子部品をバイパスするバイパス電流経路を形成する。なお、ヒューズエレメント１が溶断することにより第１、第３の電極４３，４５間が溶断されるため、発熱体４２への給電も停止される。
【０１２３】
このとき、ヒューズエレメント１は、上述したように、第１の高融点金属層３よりも融点の低い低融点金属層２が積層されているため、過電流による自己発熱により、低融点金属層２の融点から溶融を開始し、第１の高融点金属層３を浸食し始める。したがって、ヒューズエレメント１は、低融点金属層２による第１の高融点金属層３の浸食作用を利用することにより、第１の高融点金属層３が溶融温度よりも低い温度で溶融され、速やかに溶断することができる。
【０１２４】
［短絡素子の変形例］
なお、短絡素子４０は、必ずしも、発熱体４２を絶縁部材４８によって被覆する必要はなく、発熱体４２が絶縁基板４１の内部に設置されてもよい。絶縁基板４１の材料として熱伝導性に優れたものを用いることにより、発熱体４２をガラス層等の絶縁部材４８を介した場合と同等に加熱することができる。
【０１２５】
また、短絡素子４０は、上述したように発熱体４２を絶縁基板４１上の第１〜第３の電極４３〜４５の形成面側に形成する他にも、発熱体４２が絶縁基板４１の第１〜第３の電極４３〜４５の形成面と反対の面に設置されてもよい。発熱体４２を絶縁基板４１の裏面４１ｂに形成することにより、絶縁基板４１内に形成するよりも簡易な工程で形成することができる。なお、この場合、発熱体４２上には、絶縁部材４８が形成されると抵抗体の保護や実装時の絶縁性確保と言う意味で好ましい。
【０１２６】
さらに、短絡素子４０は、発熱体４２が絶縁基板４１の第１〜第３の電極４３〜４５の形成面上に設置されるとともに、第１〜第３の電極４３〜４５に併設されてもよい。発熱体４２を絶縁基板４１の表面４１ａに形成することにより、絶縁基板４１内に形成するよりも簡易な工程で形成することができる。なお、この場合も、発熱体４２上には、絶縁部材４８が形成される事が好ましい。
【０１２７】
また、短絡素子４０は、第２の電極４４と隣接する第４の電極及び第２の電極４４と第４の電極との間にわたって搭載される第２のヒューズエレメントを形成してもよい。第２のヒューズエレメントは、ヒューズエレメント１と同様の構成を有する。第４の電極及び第２のヒューズエレメントを設けた短絡素子４０では、ヒューズエレメント１及び第２のヒューズエレメントが溶融することにより、当該溶融導体が第１、第２の電極４３，４４間に濡れ拡がり、第１、第２の電極４３，４４を短絡させる。この場合も、第１の電極４３は第３の電極３５よりも広い面積を有することが好ましく、第２の電極４４は第４の電極よりも広い面積を有することが好ましい。これにより、短絡素子４０は、より多くの溶融導体を第１、第２の電極４３，４４上に凝集させることができ、第１、第２の電極４３，４４間を確実に短絡させることができる。
【０１２８】
［切替素子］
次いで、ヒューズエレメント１を用いた切替素子について説明する。図２３に切替素子６０の平面図を示し、図２４に切替素子６０の断面図を示す。切替素子６０は、絶縁基板６１と、絶縁基板６１に設けられた第１の発熱体６２及び第２の発熱体６３と、絶縁基板６１に、互いに隣接して設けられた第１の電極６４及び第２の電極６５と、第１の電極６４と隣接して設けられるとともに、第１の発熱体６２に電気的に接続された第３の電極６６と、第２の電極６５と隣接して設けられるとともに、第２の発熱体６３に電気的に接続された第４の電極６７と、第４の電極６７に隣接して設けられた第５の電極６８と、第１、第３の電極６４，６６間にわたって設けられることにより電流経路を構成し、第１の発熱体６２からの加熱により、第１、第３の電極６４，６６間の電流経路を溶断する第１のヒューズエレメント１Ａと、第２の電極６５から第４の電極６７を経て第５の電極６８にわたって設けられ、第２の発熱体６３からの加熱により、第２、第４、第５の電極６５，６７，６８間の電流経路を溶断する第２のヒューズエレメント１Ｂとを備える。そして、切替素子６０は、絶縁基板６１上に内部を保護するカバー部材６９が取り付けられている。
【０１２９】
絶縁基板６１は、たとえば、アルミナ、ガラスセラミックス、ムライト、ジルコニアなどの絶縁性を有する部材によって方形状に形成される。その他、絶縁基板６１は、ガラスエポキシ基板、フェノール基板等のプリント配線基板に用いられる材料を用いてもよい。
【０１３０】
第１、第２の発熱体６２，６３は、上述した発熱体３３と同様に、通電すると発熱する導電性を有する部材であって、発熱体３３と同様に形成することができる。また、第１、第２のヒューズエレメント１Ａ，１Ｂは、上述したヒューズエレメント１と同じ構成を有する。
【０１３１】
また、第１、第２の発熱体６２，６３は、絶縁基板６１上において絶縁部材７０に被覆されている。第１の発熱体６２を被覆する絶縁部材７０上には、第１、第３の電極６４，６６が形成され、第２の発熱体６３を被覆する絶縁部材７０上には、第２、第４、第５の電極６５，６７，６８が形成されている。第１の電極６４は、一方側において第２の電極６５と隣接して形成されるとともに、離間されることにより絶縁されている。第１の電極６４の他方側には第３の電極６６が形成されている。第１の電極６４と第３の電極６６とは、第１のヒューズエレメント１Ａが接続されることにより導通され、切替素子６０の電流経路を構成する。また、第１の電極６４は、絶縁基板６１の側面に臨むキャスタレーションを介して絶縁基板６１の裏面６１ｂに設けられた第１の外部接続電極６４ａ（図２５参照）に接続されている。
【０１３２】
また、第３の電極６６は、絶縁基板６１あるいは絶縁部材７０に設けられた第１の発熱体引出電極７１を介して第１の発熱体６２と接続されている。また、第１の発熱体６２は、第１の発熱体電極７２及び絶縁基板６１の側縁に臨むキャスタレーションを介して、絶縁基板６１の裏面６１ｂに設けられた第１の発熱体給電電極７２ａ（図２５参照）と接続されている。
【０１３３】
第２の電極６５の第１の電極６４と隣接する一方側と反対の他方側には、第４の電極６７が形成されている。また、第４の電極６７の第２の電極６５と隣接する一方側と反対の他方側には、第５の電極６８が形成されている。第２の電極６５、第４の電極６７及び第５の電極６８は、第２のヒューズエレメント１Ｂと接続されている。また、第２の電極６５は、絶縁基板６１の側面に臨むキャスタレーションを介して絶縁基板６１の裏面６１ｂに設けられた第２の外部接続電極６５ａ（図２５参照）と接続されている。
【０１３４】
また、第４の電極６７は、絶縁基板６１あるいは絶縁部材７０に設けられた第２の発熱体引出電極７３を介して第２の発熱体６３と接続されている。また、第２の発熱体６３は、第２の発熱体電極７４及び絶縁基板６１の側縁に臨むキャスタレーションを介して、絶縁基板６１の裏面６１ｂに設けられた第２の発熱体給電電極７４ａ（図２５参照）と接続されている。
【０１３５】
さらに、第５の電極６８は、絶縁基板６１の側面に臨むキャスタレーションを介して絶縁基板６１の裏面に設けられた第５の外部接続電極６８ａ（図２５参照）と接続されている。
【０１３６】
切替素子６０は、第１の電極６４から第３の電極６６にわたって第１のヒューズエレメント１Ａが接続され、第２の電極６５から第４の電極６７を介して第５の電極６８にわたって第２のヒューズエレメント１Ｂが接続されている。
【０１３７】
第１、第２のヒューズエレメント１Ａ，１Ｂは、上述したヒューズエレメント１と同様に、規制部５を備えることによりリフロー時の高温環境においても変形が抑制されているため実装性に優れ、接続用ハンダ２８を介して第１〜第５の電極６４〜６８上に搭載された後、リフローはんだ付け等により容易に接続することができる。また、ヒューズエレメント１は、規制部５を備えることにより、切替素子６０が外部の回路基板にリフロー実装される際等に繰り返し高温環境に曝された場合にも変形が抑制され、溶断特性のばらつきを抑えることができる。このため、ヒューズエレメント１Ａ，１Ｂ、及びこれを用いた切替素子６０は、実装効率を向上させるとともに、安定した溶断特性を維持することができる。
【０１３８】
［フラックス］
また、切替素子６０は、第１の高融点金属層３又は低融点金属層２の酸化防止と、溶断時の酸化物除去及びハンダの流動性向上のために、ヒューズエレメント１Ａ，１Ｂの表面や裏面にフラックス２７をコーティングしてもよい。フラックス２７をコーティングすることにより、切替素子６０の実使用時において、低融点金属層２（例えばハンダ）の濡れ性を高めるとともに、低融点金属が溶解している間の酸化物を除去し、高融点金属（例えばＡｇ）への浸食作用を用いて溶断特性を向上させることができる。
【０１３９】
また、フラックス２７をコーティングすることにより、最外層の第１の高融点金属層３の表面に、Ｓｎを主成分とするＰｂフリーハンダ等の酸化防止膜を形成した場合にも、当該酸化防止膜の酸化物を除去することができ、第１の高融点金属層３の酸化を効果的に防止し、溶断特性を維持、向上することができる。
【０１４０】
なお、第１〜第５の電極６４〜６８は、ＣｕやＡｇ等の一般的な電極材料を用いて形成することができるが、少なくとも第１、第２の電極６４，６５の表面上には、Ｎｉ／Ａｕメッキ、Ｎｉ／Ｐｄメッキ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕメッキ等の保護層が、公知のメッキ処理により形成されていることが好ましい。これにより、第１、第２の電極６４，６５の酸化を防止し、溶融導体を確実に保持させることができる。また、切替素子６０をリフロー実装する場合に、第１、第２のヒューズエレメント１Ａ，１Ｂを接続する接続用ハンダ２８等の接続材料が溶融することにより第１、第２の電極６４，６５を溶食（ハンダ食われ）することを防ぐことができる。
【０１４１】
また、第１〜第５の電極６４〜６８には、上述したヒューズエレメント１Ａ，１Ｂの溶融導体やヒューズエレメント１Ａ，１Ｂの接続用ハンダ２８の流出を防止するガラス等の絶縁材料からなる流出防止部７７が形成されている。
【０１４２】
［カバー部材］
また、切替素子６０は、ヒューズエレメント１Ａ，１Ｂが設けられた絶縁基板６１の表面６１ａ上に、内部を保護するとともに溶融したヒューズエレメント１Ａ，１Ｂの飛散を防止するカバー部材６９が取り付けられている。カバー部材６９は、各種エンジニアリングプラスチック、セラミックス等の絶縁性を有する部材により形成することができる。切替素子６０は、ヒューズエレメント１Ａ，１Ｂがカバー部材６９によって覆われるため、溶融金属がカバー部材６９によって捕捉され、周囲への飛散を防止できる。
【０１４３】
［切替素子回路］
以上のような切替素子６０は、図２５（Ａ）に示すような回路構成を有する。すなわち、切替素子６０は、第１の電極６４と第２の電極６５とが、正常時には絶縁され、第１、第２の発熱体６２，６３の発熱により第１、第２のヒューズエレメント１Ａ，１Ｂが溶融すると、当該溶融導体を介して短絡するスイッチ７８を構成する。そして、第１の外部接続電極６４ａと第２の外部接続電極６５ａは、スイッチ７８の両端子を構成する。
【０１４４】
また、第１のヒューズエレメント１Ａは、第３の電極６６及び第１の発熱体引出電極７１を介して第１の発熱体６２と接続されている。第２のヒューズエレメント１Ｂは、第４の電極６７及び第２の発熱体引出電極７３を介して第２の発熱体６３と接続され、さらに第２の発熱体電極７４を介して第２の発熱体給電電極７４ａと接続されている。すなわち、第２のヒューズエレメント１Ｂ及び第２のヒューズエレメント１Ｂが接続される第２の電極６５、第４の電極６７及び第５の電極６８は、切替素子６０の作動前においては第２のヒューズエレメント１Ｂを介して第２の電極６５と第５の電極６８との間を導通させ、第２のヒューズエレメント１Ｂが溶断されることにより第２の電極６５と第５の電極６８との間を遮断する保護素子として機能する。
【０１４５】
そして、切替素子６０は、電子機器等の外部回路に組み込まれることにより、第２、第５の電極６５，６８の各外部接続電極６５ａ，６８ａが当該外部回路の初期電流経路上に直列接続されるとともに第２の発熱体６３が第２の発熱体給電電極７４ａを介して外部回路に設けられた電流制御素子と接続される。また、切替素子６０は、スイッチ７８の両端子６４ａ，６５ａが当該外部回路の切替後の電流経路と接続されるとともに、第１の発熱体６２が第１の発熱体給電電極７２ａを介して外部回路に設けられた電流制御素子と接続される。
【０１４６】
切替素子６０は、作動前においては、第２、第５の外部接続電極６５ａ，６８ａ間にわたって通電される。
【０１４７】
そして、切替素子６０は、第２の発熱体給電電極７４ａより第２の発熱体６３に通電されると、図２６に示すように、第２の発熱体６３の発熱により第２のヒューズエレメント１Ｂが溶融し、第２、第４、第５の電極６５，６７，６８にそれぞれ凝集する。これにより図２５（Ｂ）に示すように、第２のヒューズエレメント１Ｂを介して接続されていた第２の電極６５と第５の電極６８とにわたる電流経路が遮断される。また、切替素子６０は、第１の発熱体給電電極７２ａより第１の発熱体６２に通電されると、第１の発熱体６２の発熱により第１のヒューズエレメント１Ａが溶融し、第１、第３の電極６４，６６にそれぞれ凝集する。これにより、切替素子６０は、図２６に示すように、第１の電極６４と第２の電極６５とに凝集した第１、第２のヒューズエレメント１Ａ，１Ｂの溶融導体が結合することにより、絶縁されていた第１の電極６４と第２の電極６５とを短絡させる。すなわち切替素子６０は、スイッチ７８を短絡させ、第２、第５の電極６５，６８間にわたる電流経路を、第１、第２の電極６４，６５間にわたる電流経路に切り替えることができる（図２５（Ｂ））。
【０１４８】
このとき、ヒューズエレメント１Ａ，１Ｂは、上述したように、第１の高融点金属層３よりも融点の低い低融点金属層２が積層されているため、第１、第２の発熱体６２，６３の発熱により、低融点金属層２の融点から溶融を開始し、第１の高融点金属層３を浸食し始める。したがって、ヒューズエレメント１Ａ，１Ｂは、低融点金属層２による第１の高融点金属層３の浸食作用を利用することにより、第１の高融点金属層３が自身の溶融温度よりも低い温度で溶融され、速やかに溶断することができる。
【０１４９】
なお、第１の発熱体６２への通電は、第１のヒューズエレメント１Ａが溶断することにより第１、第３の電極６４，６６間が遮断されるため、停止され、第２の発熱体６３への通電は、第２のヒューズエレメント１Ｂが溶断することにより、第２、第４の電極６５，６７間及び第４、第５の電極６７，６８間が遮断されるため、停止される。
【０１５０】
［第２の可溶導体の先溶融］
ここで、切替素子６０は、第２のヒューズエレメント１Ｂが第１のヒューズエレメント１Ａよりも先行して溶融することが好ましい。切替素子６０は、第１の発熱体６２と第２の発熱体６３とが、別々に発熱されることから、通電のタイミングとして第２の発熱体６３を先に発熱させ、その後に第１の発熱体６２を発熱させることで、第２のヒューズエレメント１Ｂを第１のヒューズエレメント１Ａよりも先行して溶融させ、第２、第５の電極６５，６８間にわたる要遮断回路を遮断させた後、第１、第２のバイパス回路に切り替えることができ、また、図２６に示すように、確実に第１、第２の電極６４，６５上に、第１、第２のヒューズエレメント１Ａ，１Ｂの溶融導体を凝集、結合させ、第１、第２の電極６４，６５を短絡させることができる。
【０１５１】
また、切替素子６０は、第２のヒューズエレメント１Ｂを、第１のヒューズエレメント１Ａよりも幅狭に形成することにより、第２のヒューズエレメント１Ｂを第１のヒューズエレメント１Ａよりも先に溶断するようにしてもよい。第２のヒューズエレメント１Ｂを幅狭に形成することにより、溶断時間を短くすることができるため、第２のヒューズエレメント１Ｂが第１のヒューズエレメント１Ａよりも先行して溶融させることができる。
【０１５２】
［電極面積］
また、切替素子６０は、第１の電極６４の面積を第３の電極６６よりも広くし、第２の電極６５の面積を第４、第５の電極６７，６８よりも広くすることが好ましい。溶融導体の保持量は、電極面積に比例して多くなるため、第１の電極６４の面積を第３の電極６６よりも広くし、第２の電極６５の面積を第４、第５の電極６７，６８よりも広くすることにより、より多くの溶融導体を第１、第２の電極６４，６５上に凝集させることができ、第１、第２の電極６４，６５間を確実に短絡させることができる。
【０１５３】
［切替素子の変形例］
なお、切替素子６０は、必ずしも、第１、第２の発熱体６２，６３を絶縁部材７０によって被覆する必要はなく、第１、第２の発熱体６２，６３が絶縁基板６１の内部に設置されてもよい。絶縁基板６１の材料として熱伝導性に優れたものを用いることにより、第１、第２の発熱体６２，６３は、ガラス層等の絶縁部材７０を介した場合と同等に加熱することができる。
【０１５４】
また、切替素子６０は、第１、第２の発熱体６２，６３が絶縁基板６１の第１〜第５の電極６４〜６８の形成面と反対の裏面に設置されてもよい。第１、第２の発熱体６２，６３を絶縁基板６１の裏面６１ｂに形成することにより、絶縁基板６１内に形成するよりも簡易な工程で形成することができる。なお、この場合、第１、第２の発熱体６２，６３上には、絶縁部材７０が形成されると抵抗体の保護や実装時の絶縁性確保と言う意味で好ましい。
【０１５５】
さらに、切替素子６０は、第１、第２の発熱体６２，６３が絶縁基板６１の第１〜第５の電極６４〜６８の形成面上に設置されるとともに、第１〜第５の電極６４〜６８に併設されてもよい。第１、第２の発熱体６２，６３を絶縁基板６１の表面６１ａに形成することにより、絶縁基板６１内に形成するよりも簡易な工程で形成することができる。なお、この場合も、第１、第２の発熱体６２，６３上には、絶縁部材７０が形成される事が望ましい。
【０１５６】
［ヒューズエレメントの変形例１］
［凹凸部］
次いで、ヒューズエレメントの変形例について説明する。図２７に示す本技術の一実施の形態に係るヒューズエレメント８０は、上述したヒューズエレメント１と同様に、ヒューズ素子２０、保護素子３０、短絡素子４０及び切替素子６０の可溶導体として用いられ、定格を超える電流が通電することによって自己発熱（ジュール熱）により溶断し、あるいは発熱体の発熱により溶断されるものである。なお、以下では、ヒューズエレメント８０の構成について、ヒューズ素子２０に搭載した場合を例に説明するが、保護素子３０、短絡素子４０、切替素子６０に搭載した場合も同様に作用する。
【０１５７】
ヒューズエレメント８０は、例えば、全体の厚さが略５０〜５００μｍ程度の略矩形板状に形成され、図２７に示すように、ヒューズ素子２０の絶縁基板２１上に設けられた第１、第２の電極２２，２３にハンダ接続されて用いられる。
【０１５８】
ヒューズエレメント８０は、低融点金属層８１と、低融点金属層８１よりも融点の高い第１の高融点金属層８２とを備え、低融点金属層８１の融点以上で少なくとも第１の高融点金属層８２の変形を低減する凹凸部８３を有する。
【０１５９】
低融点金属層８１は、例えばＳｎ又はＳｎを主成分とする合金で「Ｐｂフリーハンダ」と一般的に呼ばれる材料が好適に用いられる。低融点金属層８１の融点は、必ずしもリフロー炉の温度よりも高い必要はなく、２００℃程度で溶融してもよい。また、低融点金属層８１は、さらに低い１２０℃〜１４０℃程度で溶融するＢｉ、Ｉｎ又はＢｉ若しくはＩｎを含む合金を用いてもよい。
【０１６０】
第１の高融点金属層８２は、低融点金属層８１よりも融点が高い、例えば、Ａｇ、Ｃｕ又はＡｇ若しくはＣｕを主成分とする合金が好適に用いられ、ヒューズエレメント８０をリフロー炉によって絶縁基板２１上に実装を行う場合においても溶融しない高い融点を有する。
【０１６１】
また、第１の高融点金属層８２は低融点金属層８１の表裏両面に積層されている。すなわち、ヒューズエレメント８０は、低融点金属層８１が内層を構成し、低融点金属層８１よりも融点の高い第１の高融点金属層８２が外層を構成する積層構造をなす。
【０１６２】
［凹凸部］
凹凸部８３は、上述した規制部５と同様に、ヒューズエレメント８０がヒューズ素子２０の絶縁基板２１へのリフロー実装される場合や、ヒューズエレメント８０が用いられたヒューズ素子２０が外部回路基板へリフロー実装される場合等、繰り返し高温環境下に曝されたときにも、ヒューズエレメント８０の変形を抑えるものである。
【０１６３】
凹凸部８３は、一例として図２８（Ａ）（Ｂ）に示すように、低融点金属層８１と第１の高融点金属層８２の積層体に設けられたエンボス加工部８４である。エンボス加工部８４は、例えば表裏面に形成された複数の山部８５ａ及び谷部８５ｂが平行に連続する断面略波状をなし、ヒューズエレメント８０が波型エレメント８５として形成される。波型エレメント８５は、例えば低融点金属層８１と第１の高融点金属層８２の積層体を断面略波状にプレスすることにより製造することができる。
【０１６４】
なお、複数の山部８５ａ及び谷部８５ｂが平行に連続するエンボス加工部８４は、ヒューズエレメント８０の全体にわたって形成されてもよく、一部に形成されていてもよい。また、エンボス加工部８４は、少なくとも絶縁基板２１の第１、第２の電極２２，２３等に支持されていない溶断部位に設けられていることが溶断特性の変動を防止する上で好ましい。
【０１６５】
このようなヒューズエレメント８０は、ヒューズ素子２０の絶縁基板２１に設けられた第１、第２の電極２２，２３間にわたって搭載された後、リフロー加熱される。これにより、ヒューズエレメント８０は、接続用ハンダ２８を介して第１、第２の電極２２，２３にハンダ接続される。また、ヒューズエレメント８０が実装されたヒューズ素子２０は、さらに各種電子機器の外部回路基板に搭載され、リフロー実装される。
【０１６６】
このとき、ヒューズエレメント８０は、低融点金属層８１に外層としてリフロー温度においても溶融しない第１の高融点金属層８２を積層するとともにエンボス加工部８４を設けることにより、ヒューズ素子２０の絶縁基板２１へのリフロー実装や、ヒューズエレメント８０が用いられたヒューズ素子２０の外部回路基板へのリフロー実装において繰り返し高温環境下に曝された場合にも、エンボス加工部８４によって、ヒューズエレメント８０の変形を溶断特性のばらつきを抑える一定の範囲内に抑えることができる。したがって、ヒューズエレメント８０は、大面積化された場合にもリフロー実装が可能となり、実装効率を向上させることができる。また、ヒューズエレメント８０は、通電方向に対する幅広化によりヒューズ素子２０において、定格の向上を実現できる。
【０１６７】
すなわち、ヒューズエレメント８０は、凹凸部８３を設けることにより、リフロー炉等の外部熱源によって低融点金属層８１の融点以上の高熱環境に短時間曝された場合にも、溶融した低融点金属の流動が抑制されるとともに外層を構成する第１の高融点金属層８２の変形が抑制される。したがって、ヒューズエレメント８０は、張力によって溶融した低融点金属が凝集して膨張し、あるいは溶融した低融点金属が流出して薄くなり、局所的に潰れや膨れが発生することを抑制することができる。
【０１６８】
これにより、ヒューズエレメント８０は、リフロー実装時の温度において局所的に潰れや膨れ等の変形に伴う抵抗値の変動を防止し、所定の温度や電流で所定の時間で溶断する溶断特性を維持することができる。また、ヒューズエレメント８０は、ヒューズ素子２０の絶縁基板２１へリフロー実装された後に、ヒューズ素子２０が外部回路基板へリフロー実装されるなど、リフロー温度下に繰り返し曝された場合にも溶断特性を維持することができ、製品品質を向上させることができる。
【０１６９】
また、上述したヒューズエレメント１と同様に、ヒューズエレメント８０が大判のエレメントシートから切り出されて製造され、側面から低融点金属層８１が露出されている場合にも、ヒューズエレメント８０は、エンボス加工部８４によって溶融した低融点金属の流動が抑制されているため、当該側面から溶融した接続用ハンダ２８を吸い込むことにより低融点金属の体積が増えて局部的に抵抗値が下がることが抑制される。
【０１７０】
また、ヒューズエレメント８０は、低抵抗の第１の高融点金属層８２が積層されて構成されているため、従来の鉛系高融点ハンダを用いた可溶導体に比べ、導体抵抗を大幅に低減することができ、同一サイズの従来のチップヒューズ等に比して、電流定格を大幅に向上させることができる。また、同じ電流定格をもつ従来のチップヒューズよりも小型化を図ることができる。
【０１７１】
さらに、ヒューズエレメント８０は、第１の高融点金属層８２よりも融点の低い低融点金属層８１を備えているため、過電流による自己発熱により、低融点金属層８１の融点から溶融を開始し、速やかに溶断させることができる。例えば、低融点金属層８１をＳｎ‐Ｂｉ系合金やＩｎ‐Ｓｎ系合金などで構成した場合、ヒューズエレメント８０は、１４０℃や１２０℃前後という低温度から溶融を開始する。そして、溶融した低融点金属層８１が第１の高融点金属層８２を浸食（ハンダ食われ）することにより、第１の高融点金属層８２が自身の融点よりも低い温度で溶融する。したがって、ヒューズエレメント８０は、低融点金属層８１による第１の高融点金属層８２の浸食作用を利用して、更に速やかに溶断させることができる。
【０１７２】
［折曲部］
また、図２９に示すように、断面略波状のエンボス加工部８４は、複数の山部８５ａ及び谷部８５ｂが連続する方向と折り目が交わる折曲部８６を設けてもよい。折曲部８６は、波型エレメント８５の山部８５ａ及び谷部８５ｂが連続する方向の両端に形成されている。また、折曲部８６は、波型エレメント８５の主面と略平行に折り返されることにより、絶縁基板２１の第１、第２の電極２２，２３へ実装される端子部８６ａを設けてもよい。
【０１７３】
ヒューズエレメント８０は、エンボス加工部８４に加えて折曲部８６を設けることにより、さらに山部８５ａ及び谷部８５ｂが連続する方向への溶融した低融点金属の流動を抑制し、低融点金属の流出や溶融ハンダ等の流入による変形に伴う溶断特性の変動を防止することができる。
【０１７４】
図２９に示すヒューズエレメント８０は、山部８５ａ及び谷部８５ｂが連続する方向に端子部８６ａが設けられ、当該方向が電流の通電方向とされている。なお、ヒューズエレメント８０は、山部８５ａ及び谷部８５ｂが連続する方向と直交する方向、又は斜交する方向に折曲部８６を形成し、当該方向を電流の通電方向としてもよい。
【０１７５】
［円、楕円、角丸長方形又は多角形状］
また、図３０（Ａ）に示すように、エンボス加工部８４は、平面視で凹凸形状が円形の円形部８７がヒューズエレメント８０の表裏面に複数形成されたものであってもよい。ヒューズエレメント８０は、複数の円形部８７が全体にわたって形成されることにより、リフロー炉等の外部熱源によって低融点金属層８１の融点以上の高熱環境に短時間曝された場合にも、溶融した低融点金属の流動が抑制されるとともに外層を構成する第１の高融点金属層８２の変形が抑制される。したがって、ヒューズエレメント８０は、張力によって溶融した低融点金属が凝集して膨張し、あるいは溶融した低融点金属が流出して薄くなり、局所的に潰れや膨れが発生することを抑制することができる。
【０１７６】
円形部８７は、例えば低融点金属層８１と第１の高融点金属層８２の積層体を、円形部８７に応じた形状が複数形成された凸版及び凹版でプレスすることにより製造することができる。
【０１７７】
なお、円形部８７は、ヒューズエレメント８０の一方の面に凸部８７ａを形成するとともに他方の面に凹部８７ｂを形成してもよく、一方の面及び他方の面に凸部８７ａ及び凹部８７ｂを形成してもよい。
【０１７８】
また、エンボス加工部８４は、平面視で凹凸形状が楕円形状の楕円形部８８（図３０（Ｂ））、平面視で凹凸形状が角丸長方形状の角丸長方形部８９（図３０（Ｃ））、又は平面視で凹凸形状が多角形状の多角形部９０ａ（図３０（Ｄ））若しくは多角形部９０ｂ（図３０（Ｅ））がヒューズエレメント８０の表裏面に複数形成されたものであってもよい。エンボス加工部８４は、これら円形部８７、楕円形部８８、角丸長方形部８９、多角形部９０（９０ａ，９０ｂ）のいずれか１つ又は複数組み合わされて形成されてもよい。
【０１７９】
なお、複数の円形部８７、楕円形部８８、角丸長方形部８９又は多角形部９０が形成されるエンボス加工部８４は、ヒューズエレメント８０の全体にわたって形成されてもよく、一部に形成されていてもよい。また、エンボス加工部８４は、少なくとも絶縁基板２１の第１、第２の電極２２，２３等に支持されていない溶断部位に設けられていることが溶断特性の変動を防止する上で好ましい。
【０１８０】
［凹凸部の高さ］
ここで、エンボス加工部８４の高さＨは、ヒューズエレメント８０の総厚Ｔの５％以上であることが好ましい。エンボス加工部８４の高さＨとは、図２８（Ｂ）に示す波型エレメント８５においては、同一面上の山部８５ａと谷部８５ｂとの高低差をいい、図３０（Ａ）に示す円形部８７が形成されたヒューズエレメント８０においては、図３１に示すように、ヒューズエレメント８０の主面から当該主面より突出する円形部８７の凸部８７ａの最も高い位置までの高さをいうものとする。図３０（Ｂ）〜（Ｅ）に示す楕円形部８８、角丸長方形部８９、多角形部９０ａ、多角形部９０ｂが形成されたヒューズエレメント８０においても同様である。また、ヒューズエレメント８０の総厚Ｔとは、図２８（Ｂ）に示す波型エレメント８５においては表裏面間の厚さをいい、図３０（Ａ）〜（Ｅ）に示す円形部８７等が形成されたヒューズエレメント８０においてはヒューズエレメント８０のエンボス加工が施されていない主面における表裏面間の厚さをいう。
【０１８１】
ヒューズエレメント８０は、エンボス加工部８４の高さＨが総厚Ｔの５％以上とすることで、効果的に内層を構成する低融点金属層８１の流動を抑制し、変形に伴う溶断特性の変動を防止することができる。一方、ヒューズエレメント８０は、エンボス加工部８４の高さＨが総厚Ｔの５％未満だとリフロー等の外部加熱により低融点金属層８１の流動の抑制が不十分となり、変形により溶断特性が変動する恐れがある。
【０１８２】
なお、ヒューズエレメント８０は、エンボス加工部８４の高さＨが高くなりすぎると、ヒューズエレメント８０を絶縁基板２１等に搭載したときに高さが高くなり、素子全体の小型化、薄型化を阻害する恐れもあるため、エンボス加工部８４の高さは、求められる素子サイズや定格等の条件から適宜設計される。
【０１８３】
［エンボス加工部の面積］
また、エンボス加工部８４の総面積は、ヒューズエレメント８０の総面積の２％以上であることが好ましい。エンボス加工部８４の総面積とは、平面視でみたヒューズエレメント８０において、波型エレメント８５の山部８５ａ及び谷部８５ｂが形成された面積又は円形部８７、楕円形部８８、角丸長方形部８９、多角形部９０の総面積をいう。ヒューズエレメント８０の総面積とは、平面視でみたヒューズエレメント８０の面積をいう。
【０１８４】
エンボス加工部８４の総面積をヒューズエレメント８０の総面積の２％以上とすることで、効果的に内層を構成する低融点金属層８１の流動を抑制し、変形に伴う溶断特性の変動を防止することができる。一方、ヒューズエレメント８０は、エンボス加工部８４の総面積がヒューズエレメント８０の総面積の２％未満だとリフロー等の外部加熱により低融点金属層８１の流動の抑制が不十分となり、変形により溶断特性が変動する恐れがある。
【０１８５】
ここで、ヒューズエレメント８０の総面積に対するエンボス加工部の総面積を変えたサンプルを用意し、リフロー温度に相当する温度（２６０℃）をかける前とかけた後の抵抗値の変化率を測定した。各サンプルは、ハンダ箔にＡｇメッキを施した同サイズのヒューズエレメントを用いた。サンプル１はエンボス加工を施していない（面積比率０％）。サンプル２は、複数の円形部８７からなるエンボス加工部を面積比率１．０％でヒューズエレメントの全面にわたって均等に形成した。サンプル３は、複数の円形部８７からなるエンボス加工部を面積比率３．１％でヒューズエレメントの全面にわたって均等に形成した。
【０１８６】
サンプル１〜３のリフロー加熱後の抵抗変化率は、サンプル１が１１４％、サンプル２が１１５％であったのに対して、サンプル３では１０３％に抑えられた。すなわち、エンボス加工部８４の総面積をヒューズエレメント８０の総面積の２％以上とすることで、効果的に内層を構成する低融点金属層８１の流動を抑制し、変形に伴う溶断特性の変動を防止することができることが推認できることが分かる。
【０１８７】
［溝部］
また、凹凸部８３の他の例としては、低融点金属層８１と第１の高融点金属層８２の積層体に設けられた溝部である。また、溝部は、図３２（Ａ）（Ｂ）に示すように、ヒューズエレメント８０の対向する一対の側面間にわたって形成される長溝部９１と、図３３（Ａ）（Ｂ）に示すように、ヒューズエレメント８０の対向する一対の側面間の距離よりも短い短溝部９２とがある。一つのヒューズエレメント８０には、長溝部９１及び短溝部９２のいずれか、又は両方を形成してもよい。
【０１８８】
長溝部９１及び短溝部９２は、図３２、図３３に示すように、所定のパターン、例えばヒューズエレメント８０の同一面側に、所定の間隔で平行に複数形成されている。
【０１８９】
長溝部９１及び短溝部９２は、側面９１ａ，９２ａの少なくとも一部が、第１の高融点金属層８２と連続する第２の高融点金属層９３によって被覆されている。長溝部９１及び短溝部９２は、例えば低融点金属層８１に金型を用いてプレス加工を施した後、第１、第２の高融点金属層８２，９３をメッキ等により積層することにより形成することができる。
【０１９０】
第２の高融点金属層９３を構成する材料は、第１の高融点金属層８２を構成する材料と同様に、リフロー温度によっては溶融しない高い融点を有する。また、第２の高融点金属層９３は、第１の高融点金属層８２と同じ材料で、第１の高融点金属層８２の形成工程において合わせて形成されることが製造効率上、好ましい。
【０１９１】
なお、長溝部９１及び短溝部９２は、低融点金属層８１と第１の高融点金属層８２との積層体に金型を用いてプレス加工を施した後、適宜第２の高融点金属層９３をメッキ等により積層することにより形成してもよい。
【０１９２】
このようなヒューズエレメント８０は、ヒューズ素子２０の絶縁基板２１に設けられた第１、第２の電極２２，２３間に長溝部９１及び短溝部９２の長手方向の両側縁をわたして搭載された後、リフロー加熱される。これにより、ヒューズエレメント８０は、接続用ハンダ２８を介して第１、第２の電極２２，２３にハンダ接続される。また、ヒューズエレメント８０が実装されたヒューズ素子２０は、さらに各種電子機器の外部回路基板に搭載され、リフロー実装される。
【０１９３】
このとき、ヒューズエレメント８０は、低融点金属層８１に外層としてリフロー温度においても溶融しない第１の高融点金属層８２を積層するとともに長溝部９１又は短溝部９２を設けることにより、ヒューズ素子２０の絶縁基板２１へのリフロー実装や、ヒューズエレメント８０が用いられたヒューズ素子２０の外部回路基板へのリフロー実装において繰り返し高温環境下に曝された場合にも、長溝部９１又は短溝部９２によって、ヒューズエレメント８０の変形を溶断特性のばらつきを抑える一定の範囲内に抑えることができる。したがって、ヒューズエレメント８０は、大面積化された場合にもリフロー実装が可能となり、実装効率を向上させることができる。また、ヒューズエレメント８０は、ヒューズ素子２０において、定格の向上を実現できる。
【０１９４】
すなわち、ヒューズエレメント８０は、低融点金属層８１に長溝部９１又は短溝部９２を開口するとともに、長溝部９１又は短溝部９２の側面９１ａ，９２ａを第２の高融点金属層９３で被覆することにより、リフロー炉等の外部熱源によって低融点金属層８１の融点以上の高熱環境に短時間曝された場合にも、長溝部９１又は短溝部９２の側面９１ａ，９２ａを被覆する第２の高融点金属層９３によって、溶融した低融点金属の流動が抑制されるとともに外層を構成する第１の高融点金属層８２が支持される。したがって、ヒューズエレメント８０は、張力によって溶融した低融点金属が凝集して膨張し、あるいは溶融した低融点金属が流出して薄くなり、局所的に潰れや膨れが発生することを抑制することができる。
【０１９５】
これにより、ヒューズエレメント８０は、リフロー実装時の温度において局所的に潰れや膨れ等の変形に伴う抵抗値の変動を防止し、所定の温度や電流で所定の時間で溶断する溶断特性を維持することができる。また、ヒューズエレメント８０は、ヒューズ素子２０の絶縁基板２１へリフロー実装された後に、ヒューズ素子２０が外部回路基板へリフロー実装されるなど、リフロー温度下に繰り返し曝された場合にも溶断特性を維持することができ、製品品質を向上させることができる。
【０１９６】
また、上述したヒューズエレメント１と同様に、ヒューズエレメント８０が大判のエレメントシートから切り出されて製造され、側面から低融点金属層８１が露出されている場合にも、ヒューズエレメント８０は、長溝部９１又は短溝部９２によって溶融した低融点金属の流動を抑制しているため、当該側面から溶融した接続用ハンダ２８を吸い込むことにより低融点金属の体積が増えて局部的に抵抗値が下がることが抑制される。
【０１９７】
［断面形状］
また、長溝部９１及び短溝部９２は、図３２（Ｂ）、図３３（Ｂ）に示すように、断面テーパ状に形成されている。長溝部９１及び短溝部９２は、例えば低融点金属層８１に金型を用いてプレス加工を施す等により、当該金型の形状に応じて断面テーパ状に形成することができる。また、長溝部９１及び短溝部９２は、図３４（Ａ）（Ｂ）に示すように、断面矩形状に形成してもよい。ヒューズエレメント８０は、例えば低融点金属層８１に断面矩形状の長溝部９１又は短溝部９２に応じた金型を用いてプレス加工を行う等により断面矩形状の長溝部９１又は短溝部９２を開口することができる。
【０１９８】
［高融点金属層の一部被覆］
なお、長溝部９１及び短溝部９２は、側面９１ａ，９２ａの少なくとも一部が第１の高融点金属層８２と連続する第２の高融点金属層９３によって被覆されていればよく、図３５に示すように、側面９１ａ，９２ａの上側２／３程度の領域のみ第２の高融点金属層９３によって被覆されていてもよい。また、長溝部９１及び短溝部９２は、低融点金属層８１と第１の高融点金属層８２との積層体を形成した後、第１の高融点金属層８２の上から金型でプレスするとともに、第１の高融点金属層８２の一部を長溝部９１の側面９１ａに押し込むことにより第２の高融点金属層９３としてもよい。
【０１９９】
図３５に示すように、長溝部９１及び短溝部９２の側面９１ａ，９２ａの開口端側の一部に第１の高融点金属層８２と連続する第２の高融点金属層９３を積層することによっても、長溝部９１及び短溝部９２の側面９１ａ，９２ａに積層された第２の高融点金属層９３によって溶融した低融点金属の流動を抑制するとともに、開口端側の第１の高融点金属層８２を支持し、ヒューズエレメント８０の局所的な潰れや膨張の発生を抑制することができる。
【０２００】
ここで、長溝部９１は、図３２（Ｂ）に示すように、低融点金属層８１を厚さ方向に貫通する貫通溝として形成してもよく、あるいは図３６（Ａ）（Ｂ）に示すように、低融点金属層８１の厚さよりも浅い深さを有する非貫通溝として形成してもよい。長溝部９１を貫通溝として形成した場合、長溝部９１の側面９１ａを被覆する第２の高融点金属層９３は、低融点金属層８１の裏面に積層された第１の高融点金属層８２に積層されることにより長溝部９１の底面９１ｂを構成し、開口縁において低融点金属層８１の表面に積層された第１の高融点金属層８２と連続される。
【０２０１】
長溝部９１は、非貫通溝として形成する場合、図３６（Ｂ）に示すように、底面９１ｂまで第２の高融点金属層９３によって被覆されていることが好ましい。ヒューズエレメント８０は、長溝部９１の底面９１ｂまで第２の高融点金属層９３によって被覆することにより、リフロー加熱により低融点金属が流動した場合でも、長溝部９１の側面９１ａ及び底面９１ｂを被覆する第２の高融点金属層９３によって流動が抑制されるとともに外層を構成する第１の高融点金属層８２が支持されるため、ヒューズエレメント８０の厚さの変動は軽微であり、溶断特性が変動することにはならない。
【０２０２】
また、図３７（Ａ）（Ｂ）、図３８（Ａ）（Ｂ）に示すように、ヒューズエレメント８０の表裏面に設けられた長溝部９１は、互いに平行であり、重畳する位置又は重畳しない位置に形成されていてもよい。図３７及び図３８に示す構成によっても、各長溝部９１の側面９１ａを被覆する第２の高融点金属層９３によって溶融した低融点金属の流動が規制されるとともに、外層を構成する第１の高融点金属層８２が支持される。したがって、ヒューズエレメント８０は、張力によって溶融した低融点金属が凝集して膨張し、あるいは溶融した低融点金属が流出して薄くなり、局所的に潰れや膨れが発生することを抑制することができる。
【０２０３】
なお、図３２〜図３８に示すヒューズエレメント８０は、長溝部９１の方向に対して通電方向は任意に設計することができ、長溝部９１の方向を電流の通電方向としてもよく、長溝部９１の方向と直交する方向、又は斜交する方向を電流の通電方向としてもよい。
【０２０４】
また、図３９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ヒューズエレメント８０の表裏面に設けられた長溝部９１は、互いに交差していてもよい。図３９（Ｂ）は図３９（Ａ）に示すヒューズエレメント８０のＡ−Ａ’断面図であり、図３９（Ｃ）は図３９（Ａ）に示すヒューズエレメント８０のＢ−Ｂ’断面図である。
【０２０５】
表裏面に設けられた長溝部９１は、それぞれ非貫通に形成され、互いに接しない深さ、例えばそれぞれヒューズエレメント８０の厚さの半分弱程度の深さを有する。また、表裏面に設けられた長溝部９１は、互いに直交又は斜交してもよい。図３９に示すヒューズエレメント８０は、表裏面に設けられた長溝部９１の方向に対して通電方向は任意に設計することができ、表裏いずれか一方の面に形成された長溝部９１の方向を電流の通電方向としてもよく、表裏面に設けられた長溝部９１の方向と斜交する方向を電流の通電方向としてもよい。
【０２０６】
また、短溝部９２は、図３３に示すように、一方の端部がヒューズエレメント８０の側面に臨んでいてもよく、あるいはヒューズエレメント８０の内部に形成されていてもよい。また、複数の短溝部９２は、互いに平行であってもよく、非平行であってもよい。さらに、複数の短溝部９２は、同一線上に配置されていてもよいが、同一線上に配置されていなくとも良く、例えば千鳥状に配置されていてもよい。
【０２０７】
また、短溝部９２は、長溝部９１と同様に、低融点金属層８１を厚さ方向に貫通する貫通溝として形成してもよく、あるいは、低融点金属層８１の厚さよりも浅い深さを有する非貫通溝として形成してもよい。短溝部９２を貫通溝として形成した場合、短溝部９２の側面９２ａを被覆する第２の高融点金属層９３は、低融点金属層８１の裏面に積層された第１の高融点金属層８２に積層されることにより短溝部９２の底面９２ｂを構成し、開口縁において低融点金属層８１の表面に積層された第１の高融点金属層８２と連続される。また、短溝部９２は、非貫通溝として形成する場合、底面９２ｂまで第２の高融点金属層９３によって被覆されていることが好ましい。
【０２０８】
また、複数の短溝部９２は、ヒューズエレメント８０の表裏面に形成されてもよい。ヒューズエレメント８０の表裏面に形成された複数の短溝部９２は、互いに重畳する位置又は重畳しない位置に形成してもよい。また、ヒューズエレメント８０の表裏面に形成された複数の短溝部９２は、互いに平行又は非平行であってもよく、また互いに交差していてもよい。
【０２０９】
また、短溝部９２は、図３３に示すように平面視で長方形としてもよく、図４０（Ａ）に示すように平面視で角丸長方形としてもよい。その他、短溝部９２は、平面視で楕円形（図４０（Ｂ））、多角形（図４０（Ｃ），（Ｄ））であってもよい。また、短溝部９２は、図４１（Ａ）に示すように、平面視で角丸長方形で、中間部が三角柱状、両端部が半円錐形状をなす溝形状であってもよい。図４１（Ａ）に示す短溝部９２は、例えば図４１（Ｂ）に示すような、両端が半円錐形状をなし、中間部が三角柱形状をなす突起９８が形成された金型９９で低融点金属層８１又は低融点金属層８１と第１の高融点金属層８２との積層体をプレスすることにより形成することができる。
【０２１０】
［ヒューズエレメントの変形例２］
［貫通スリット］
また、ヒューズエレメント８０は、凹凸部８３に代えて、１又は複数の貫通スリット９４を形成してもよい。図４２に示すように、貫通スリット９４は、低融点金属層８１と、低融点金属層８１の表裏面に積層された第１の高融点金属層８２の積層体に設けられたヒューズエレメント８０を厚さ方向に貫通するスリットであり、壁面９４ａの少なくとも一部が、第１の高融点金属層８２と連続する第２の高融点金属層９３によって被覆されている。
【０２１１】
貫通スリット９４は、上述した凹凸部８３と同様に、ヒューズエレメント８０がヒューズ素子２０の絶縁基板２１へのリフロー実装される場合や、ヒューズエレメント８０が用いられたヒューズ素子２０が外部回路基板へリフロー実装される場合等、繰り返し高温環境下に曝されたときにも、ヒューズエレメント８０の変形を抑えることができる。
【０２１２】
すなわち、ヒューズエレメント８０は、貫通スリット９４を設けることにより、リフロー炉等の外部熱源によって低融点金属層８１の融点以上の高熱環境に短時間曝された場合にも、壁面９４ａを被覆する第２の高融点金属層９３によって、溶融した低融点金属の流動が抑制されるとともに外層を構成する第１の高融点金属層８２の変形が抑制される。したがって、ヒューズエレメント８０は、張力によって溶融した低融点金属が凝集して膨張し、あるいは溶融した低融点金属が流出して薄くなり、局所的に潰れや膨れが発生することを抑制することができる。
【０２１３】
これにより、ヒューズエレメント８０は、リフロー実装時の温度において局所的に潰れや膨れ等の変形に伴う抵抗値の変動を防止し、所定の温度や電流で所定の時間で溶断する溶断特性を維持することができる。また、ヒューズエレメント８０は、ヒューズ素子２０の絶縁基板２１へリフロー実装された後に、ヒューズ素子２０が外部回路基板へリフロー実装されるなど、リフロー温度下に繰り返し曝された場合にも溶断特性を維持することができ、製品品質を向上させることができる。
【０２１４】
［冷却部材］
なお、上述したヒューズ素子２０は、絶縁基板２１上に設けられた第１、第２の電極２２，２３にヒューズエレメント８０をハンダ接続したが、図４３に示すように、ヒューズエレメント８０の通電方向の両端部を図示しない外部回路の接続電極と接続される端子部８０ａ，８０ｂとしてもよい。このヒューズ素子１１０は、ヒューズエレメント８０と、ヒューズエレメント８０に積層された冷却部材１１１と、ヒューズエレメント８０及び冷却部材１１１を収納するとともにヒューズエレメント８０の溶断時の溶融導体の飛散を防止する保護部材１１２とを有する。
【０２１５】
ヒューズエレメント８０は、通電方向の両端部が図示しない外部回路の接続電極と接続される端子部８０ａ，８０ｂとされている。ヒューズエレメント８０は、表裏面に冷却部材１１１が積層されるとともに、保護部材１１２の外に一対の端子部８０ａ，８０ｂが導出され、端子部８０ａ，８０ｂを介して外部回路の接続電極と接続可能とされている。
【０２１６】
また、ヒューズ素子１１０は、冷却部材１１１がヒューズエレメント８０に積層されることにより、ヒューズエレメント８０内に、冷却部材１１１から離隔し相対的に熱伝導性の低い低熱伝導部１１３と、冷却部材１１１と接触し相対的に熱伝導性の高い高熱伝導部１１４とが形成される。
【０２１７】
［冷却部材］
冷却部材１１１は、ヒューズエレメント８０が溶断する遮断部１１５以外の部位に積層され、ヒューズエレメント８０の発熱を吸熱することにより、選択的に冷却部材１１１が積層されていない低熱伝導部１１３を溶断させる。
【０２１８】
冷却部材１１１は、例えば接着剤を用いることができ、高い熱伝導性を有する接着剤がヒューズエレメント８０の冷却を促進する上で好ましい。また、冷却部材１１１は、バインダー樹脂に導電性粒子を含有させた導電性接着剤を用いてもよい。冷却部材１１１として導電性接着剤を用いることによっても、導電性粒子を介して高熱伝導部１１４の熱を効率よく吸熱することができる。
【０２１９】
低熱伝導部１１３は、ヒューズエレメント８０の端子部８０ａ，８０ｂ間にわたる通電方向と直交する幅方向にわたってヒューズエレメント８０が溶断する遮断部１１５に沿って設けられ、少なくとも一部が冷却部材１１１と離隔されることにより熱的に接触せず、ヒューズエレメント８０の面内において相対的に熱伝導性が低くされた部位をいう。
【０２２０】
また、高熱伝導部１１４は、遮断部１１５以外の部位で、少なくとも一部が冷却部材１１１と接触し、ヒューズエレメント８０の面内において相対的に熱伝導性が高くされた部位をいう。なお、高熱伝導部１１４は、冷却部材１１１と熱的に接触していればよく、冷却部材１１１と直接接触する他、熱伝導性を備えた部材を介して接触してもよい。
【０２２１】
ヒューズ素子１１０の内部を保護する保護部材１１２は、例えば、ナイロンやＬＣＰ樹脂（液晶ポリマー）等の合成樹脂、あるいはセラミックス等の熱伝導性の高い絶縁材料により形成することができる。保護部材１１２は側面からヒューズエレメント８０の端子部８０ａ，８０ｂが導出されている。
【０２２２】
ヒューズ素子１１０は、ヒューズエレメント８０の面内において、遮断部１１５に沿って低熱伝導部１１３が設けられるとともに、遮断部１１５以外の部位に高熱伝導部１１４が形成されることにより、定格を超える過電流時においてヒューズエレメント８０が発熱した際に、高熱伝導部１１４の熱を積極的に外部に逃がし、遮断部１１５以外の部位の発熱を抑えるとともに、遮断部１１５に沿って形成された低熱伝導部１１３に熱を集中させて、端子部８０ａ，８０ｂへの熱の影響を抑えつつ遮断部１１５を溶断することができる。これにより、ヒューズ素子１１０は、ヒューズエレメント８０の端子部８０ａ，８０ｂ間が溶断され、外部回路の電流経路を遮断することができる。
【０２２３】
したがって、ヒューズ素子１１０は、ヒューズエレメント８０を矩形板状に形成するとともに、通電方向にわたる長さを短くすることにより低抵抗化を図り、電流定格を向上させることができる。また、Ｃｕ等の高融点のヒューズエレメントを用いる場合、溶断時には高温に発熱することから、小型化によりヒューズエレメントが接続される電極端子が遮断部に近接していると、端子温度が高融点金属の融点近くにまで上がってしまい、表面実装用の接続用ハンダを溶解させる等の問題を起こすリスクがある。この点、ヒューズ素子１１０は、外部回路の接続電極と接続用ハンダ等を介して接続される端子部８０ａ，８０ｂの過熱を抑えることができ、表面実装用の接続用ハンダを溶解させる等の問題を解消し、小型化を実現することができる。
【０２２４】
また、ヒューズ素子１１０は、ヒューズエレメント８０に上述した凹凸部８３や貫通スリット９４を設けることにより、リフロー炉等の外部熱源によって低融点金属層８１の融点以上の高熱環境に短時間曝された場合にも、溶融した低融点金属の流動が抑制されるとともに外層を構成する第１の高融点金属層８２の変形が抑制される。これにより、ヒューズエレメント８０は、リフロー実装時の温度において局所的に潰れや膨れ等の変形に伴う抵抗値の変動を防止し、所定の温度や電流で所定の時間で溶断する溶断特性を維持することができる。また、ヒューズエレメント８０は、ヒューズ素子１１０が外部回路基板へリフロー実装された後に、当該外部回路基板が更に別の回路基板へリフロー実装されるなど、リフロー温度下に繰り返し曝された場合にも溶断特性を維持することができ、製品品質を向上させることができる。
【０２２５】
また、ヒューズ素子１１０では、ヒューズエレメント８０に冷却部材１１１を積層するとともに、保護部材１１２で保護したが、図４４に示すように、素子筐体を構成する冷却部材１２１（１２１ａ，１２１ｂ）でヒューズエレメント８０を挟持してもよい。このヒューズ素子１２０は、ヒューズエレメント８０と、ヒューズエレメント８０と接触もしくは近接する冷却部材１２１とを有する。
【０２２６】
ヒューズエレメント８０は、上下一対の冷却部材１２１ａ，１２１ｂによって挟持されるとともに、冷却部材１２１ａ，１２１ｂの外に一対の端子部８０ａ，８０ｂが導出され、端子部８０ａ，８０ｂを介して外部回路の接続電極と接続可能とされている。
【０２２７】
また、ヒューズ素子１２０は、冷却部材１２１の遮断部１１５に応じた位置に溝部１１６が形成されることにより、ヒューズエレメント８０の遮断部１１５以外の部位と接触もしくは近接するとともに、溝部１１６上に遮断部１１５が重畳されている。これにより、ヒューズ素子１２０は、ヒューズエレメント８０の遮断部１１５が、冷却部材１２１よりも熱伝導率の低い空気と触れることにより、低熱伝導部１１３が形成されている。
【０２２８】
そして、ヒューズ素子１２０は、ヒューズエレメント８０が上下一対の冷却部材１２１ａ，１２１ｂによって挟持されることにより、遮断部１１５の両面側が溝部１１６と重畳されている。これにより、ヒューズエレメント８０内に、冷却部材１２１ａ，１２１ｂから離隔し相対的に熱伝導性の低い低熱伝導部１１３と、冷却部材１２１ａ，１２１ｂと接触もしくは近接し相対的に熱伝導性の高い高熱伝導部１１４とが形成される。
【０２２９】
冷却部材１２１は、セラミックス等の熱伝導性の高い絶縁材料を好適に用いることができ、粉体成型等により任意の形状に成型することができる。また、冷却部材１２１は、熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・ｋ）以上であることが好ましい。なお、冷却部材１２１は、金属材料を用いて形成してもよいが、表面を絶縁被覆することが周囲の部品との短絡防止、及びハンドリング性の見地から好ましい。上下一対の冷却部材１２１ａ，１２１ｂは、例えば接着剤によって互いに結合されることにより素子筐体を形成する。
【０２３０】
ヒューズ素子１２０においても、ヒューズエレメント８０の面内において、遮断部１１５に沿って低熱伝導部１１３が設けられるとともに、遮断部１１５以外の部位に高熱伝導部１１４が形成されることにより、定格を超える過電流時においてヒューズエレメント８０が発熱した際に、高熱伝導部１１４の熱を積極的に外部に逃がし、遮断部１１５以外の部位の発熱を抑えるとともに、遮断部１１５に沿って形成された低熱伝導部１１３に熱を集中させて、端子部８０ａ，８０ｂへの熱の影響を抑えつつ遮断部１１５を溶断することができる。これにより、ヒューズ素子１２０は、ヒューズエレメント８０の端子部８０ａ，８０ｂ間が溶断され、外部回路の電流経路を遮断することができる。
【０２３１】
また、ヒューズ素子１２０は、ヒューズエレメント８０に上述した凹凸部８３や貫通スリット９４を設けることにより、リフロー炉等の外部熱源によって低融点金属層８１の融点以上の高熱環境に短時間曝された場合にも、溶融した低融点金属の流動が抑制されるとともに外層を構成する第１の高融点金属層８２の変形が抑制される。これにより、ヒューズエレメント８０は、リフロー実装時の温度において局所的に潰れや膨れ等の変形に伴う抵抗値の変動を防止し、所定の温度や電流で所定の時間で溶断する溶断特性を維持することができる。また、ヒューズエレメント８０は、ヒューズ素子１２０が外部回路基板へリフロー実装された後に、当該外部回路基板が更に別の回路基板へリフロー実装されるなど、リフロー温度下に繰り返し曝された場合にも溶断特性を維持することができ、製品品質を向上させることができる。
【０２３２】
なお、ヒューズエレメント８０は、エンボス加工部８４の高さＨが高くなりすぎると、溶断部位を除いて上下一対の冷却部材１２１ａ，１２１ｂとの密着性が悪くなり冷却効果を阻害する恐れが生じるため、低融点金属層８１の流動規制と冷却効率のバランスを考慮してエンボス加工部８４の高さＨを決めることが好ましい。
【０２３３】
なお、ヒューズ素子１１０は、図４３に示すように、ヒューズエレメント８０を保護部材１１２の側面に嵌合させるとともに、両端を保護部材１１２の外側に折り曲げ、端子部８０ａ，８０ｂを保護部材１１２の外側に形成してもよい。このとき、ヒューズエレメント８０は、端子部８０ａ，８０ｂが保護部材１１２の裏面と面一になるように折り曲げてもよく、あるいは、保護部材１１２の裏面から突出するように折り曲げてもよい。ヒューズ素子１２０においても、同様に端子部８０ａ，８０ｂを冷却部材１２１の外側に折り曲げ形成してもよい。
【０２３４】
また、ヒューズ素子１２０は、図４４に示すように、ヒューズエレメント８０を冷却部材１２１の側面に嵌合させるとともに、両端を冷却部材１２１の裏面側に折り曲げ、端子部８０ａ，８０ｂを冷却部材１２１の裏面側に形成してもよい。ヒューズ素子１１０においても、同様に端子部８０ａ，８０ｂを保護部材１１２の裏面側に折り曲げ形成してもよい。
【０２３５】
ヒューズエレメント８０は、端子部８０ａ，８０ｂを保護部材１１２又は冷却部材１２１の側面からさらに裏面側あるいは外側に折り曲げた位置に形成することにより、内層を構成する低融点金属の流出や、端子部８０ａ，８０ｂを接続する接続用ハンダの流入を抑制し、局所的な潰れや膨張による溶断特性の変動を防止することができる。
【符号の説明】
【０２３６】
１  ヒューズエレメント、２  低融点金属層、３  第１の高融点金属層、５  規制部、１０  孔、１０ａ  側面、１０ｂ  底面、１１  第２の高融点金属層、１３  第１の高融点粒子、１５  第２の高融点粒子、１６  突縁部、２０  ヒューズ素子、２１  絶縁基板、２２  第１の電極、２２ａ  第１の外部接続電極、２３  第２の電極、２３ａ  第２の外部接続電極、２７  フラックス、２８  接続用ハンダ、２９  カバー部材、３０  保護素子、３１  絶縁基板、３２  絶縁部材、３３  発熱体、３４  第１の電極、３４ａ  第１の外部接続電極、３５  第２の電極、３５ａ  第２の外部接続電極、３６  発熱体引出電極、３６ａ  下層部、３６ｂ  上層部、３７  カバー部材、３９  発熱体電極、４０  短絡素子、４１  絶縁基板、４２  発熱体、４３  第１の電極、４３ａ  第１の外部接続電極、４４  第２の電極、４４ａ  第２の外部接続電極、４５  第３の電極、４６  カバー部材、４８  絶縁部材、４９  発熱体引出電極、５０  発熱体電極、５０ａ  発熱体給電電極、５１  流出防止部、５２  スイッチ、６０  切替素子、６１  絶縁基板、６２  第１の発熱体、６３  第２の発熱体、６４  第１の電極、６４ａ  第１の外部接続電極、６５  第２の電極、６５ａ  第２の外部接続電極、６６  第３の電極、６７  第４の電極、６８  第５の電極、６８ａ  第５の外部接続電極、６９  カバー部材、７０  絶縁部材、７１  第１の発熱体引出電極、７２  第１の発熱体電極、７２ａ  第１の発熱体給電電極、７３  第２の発熱体引出電極、７４  第２の発熱体電極、７４ａ  第２の発熱体給電電極、７７  流出防止部、７８  スイッチ、８０  ヒューズエレメント、８１  低融点金属層、８２  第１の高融点金属層、８３  凹凸部、８４  エンボス加工部、８５  波型エレメント、８５ａ  山部、８５ｂ  谷部、８６  折曲部、８７  円形部、８８  楕円形部、８９  角丸長方形部、９０  多角形部、９１  長溝部、９２  短溝部、９３  第２の高融点金属層、９４  貫通スリット、１１０  ヒューズ素子、１１１  冷却部材、１１２  保護部材、１１３  低熱伝導部、１１４  高熱伝導部、１１５  遮断部、１２０  ヒューズ素子、１２１  冷却部材
【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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