(57)【要約】【課題】電気的特性及び信頼性が向上したヒューズ抵抗器を提供する。【解決手段】絶縁基板１１の一面に配置された１次ガラス層１２と、ガラス層１２上に配置された抵抗体１３と、抵抗体１３上に配置された２次ガラス層１５とを備えたヒューズ抵抗器において、１次ガラス層１２と２次ガラス層１５に用いるガラス材料の組成が同一であり、１次ガラス層１２は使用するガラス材料の軟化点以上の温度で焼成され、２次ガラス層１５は使用するガラス材料の軟化点以下の温度で焼成された。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の一面に配置された１次ガラス層と、該ガラス層上に配置された抵抗体と、該抵抗体上に配置された２次ガラス層とを備えたヒューズ抵抗器において、前記１次ガラス層と２次ガラス層に用いるガラス材料の組成が同一であり、前記１次ガラス層は使用するガラス材料の軟化点以上の温度で焼成され、前記２次ガラス層は使用するガラス材料の軟化点以下の温度で焼成されたことを特徴とするヒューズ抵抗器。
【請求項２】
絶縁基板の一面に配置された１次ガラス層と、該ガラス層上に配置された抵抗体と、該抵抗体上に配置された２次ガラス層とを備えたヒューズ抵抗器において、前記１次ガラス層と２次ガラス層に用いるガラス材料の組成が同一であり、前記２次ガラス層のガラスフリットの粒径は前記１次ガラス層のガラスフリットの粒径よりも小さく、前記１次ガラス層は使用するガラス材料の軟化点以上の温度で焼成され、前記２次ガラス層は使用するガラス材料の軟化点以下の温度で焼成されたことを特徴とするヒューズ抵抗器。
【請求項３】
絶縁基板の一面に配置された１次ガラス層と、該ガラス層上に配置された抵抗体と、該抵抗体上に配置された２次ガラス層とを備えたヒューズ抵抗器において、前記１次ガラス層と２次ガラス層に用いるガラス材料の組成が同一であり、前記２次ガラス層のガラスフリットの粒径は前記１次ガラス層のガラスフリットの粒径よりも小さく、前記２次ガラス層は、前記１次ガラス層よりも低い温度で焼成することでガラス層が形成されたことを特徴とするヒューズ抵抗器。
【請求項４】
絶縁基板の一面に配置された１次ガラス層と、該ガラス層上に配置された抵抗体と、該抵抗体上に配置された２次ガラス層とを備えたヒューズ抵抗器において、前記１次ガラス層と２次ガラス層に用いるガラス材料の組成が同一であり、前記２次ガラス層のガラス材料のフリットは前記１次ガラス層に用いられるガラスフリットの粒径の１／１０以下の大きさであり、前記２次ガラス層は、前記１次ガラス層よりも低い温度で焼成することでガラス層が形成されたことを特徴とするヒューズ抵抗器。
【請求項５】
絶縁基板の一面に配置された１次ガラス層と、該ガラス層上に配置された抵抗体と、該抵抗体上に配置された２次ガラス層とを備えたヒューズ抵抗器において、前記１次ガラス層と２次ガラス層に用いるガラス材料の組成が同一であり、前記１次ガラス層のガラスフリットの粒径は０．０５〜０．５μｍであり、前記２次ガラス層は、前記１次ガラス層よりも低い温度で焼成することでガラス層が形成されたことを特徴とするヒューズ抵抗器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の抵抗値を有する抵抗器であると共に、所定の過電流に対して溶断することによりヒューズとして動作するヒューズ抵抗器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記ヒューズ抵抗器の一例として、特許文献１に開示された構造のものが知られている。この構造のヒューズ抵抗器は、アルミナ等のセラミック基板に低融点ガラスからなる第１の蓄熱層を配置し、その上に厚膜又は薄膜の抵抗体を配置し、更にその上に低融点ガラス層からなる第２の蓄熱層を配置したものである。そして、抵抗体にはトリミングカットにより電流流路を狭隘化した領域を形成し、ここを大電流により溶断するヒュージングポイントとしている。また、トリミングカットにより抵抗値が所要の値となるように調整している。
【０００３】
係る構造のヒューズ抵抗器によれば、電流流路を狭隘化したヒュージングポイントに所定の電流が流れることで、抵抗体が発熱し、発熱した熱が抵抗体を挟み込む第１の蓄熱層及び第２の蓄熱層により蓄熱され、比較的熱伝導性の良好な絶縁基板等に熱が逃げることが防止される。これにより、良好な遮断特性が得られると共に、耐サージ特性が改善されるという効果が生じる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−７７０１６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヒューズ抵抗器としては、例えばパルス的な電流によっては遮断せず直流的な所要値の電流によって正確に遮断する電気的特性の向上、およびヒューズ素子として確実に動作する信頼性の更なる向上等が要望されている。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みて為されたもので、電気的特性及び信頼性が向上したヒューズ抵抗器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のヒューズ抵抗器は、絶縁基板の一面に配置された１次ガラス層と、該ガラス層上に配置された抵抗体と、該抵抗体上に配置された２次ガラス層とを含むヒューズ抵抗器において、前記１次ガラス層と２次ガラス層に用いるガラス材料の組成が同一であり、前記１次ガラス層は使用するガラス材料の軟化点以上の温度で焼成され、前記２次ガラス層は使用するガラス材料の軟化点以下の温度で焼成されたことを特徴とする。
【０００８】
上述したヒューズ抵抗器によれば、１次ガラス層と２次ガラス層とに同一の組成のガラス材料を用いることで、ヒュージングポイントが過電流により溶断する時に同質のガラス成分が溶断部に入り込む。これにより、溶断時の電流遮断特性を良好なものとすることができる。また、抵抗体を挟み込む１次ガラス層と２次ガラス層とに同質の材料を用いることで、その密着性を良好なものとすることができ、これにより信頼性を高めることができる。
【０００９】
ここで、１次ガラス層は使用するガラス材料の軟化点以上の温度で焼成され、２次ガラス層は使用するガラス材料の軟化点以下の温度で焼成されたものであることにより、１次ガラス層は抵抗体と絶縁基板との間に挟まれる層であるので、１次ガラス層としては緻密な層が形成され、２次ガラス層は抵抗体の上に形成される層であり、比較的緻密な層となり、これにより蓄熱効果を高めると共に良好な遮断特性が得られる。
【００１０】
また、１次ガラス層と２次ガラス層に用いるガラス材料の組成が同一であり、２次ガラス層のガラス材料の粒径が１次ガラス層のガラス材料の粒径よりも小さいものを用いることが好ましい。これにより、２次ガラス層を比較的低い温度で焼成して、良好な焼結性が確保でき、比較的緻密な層を形成できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態のヒューズ抵抗器を示す。アルミナからなる絶縁基板１１に、その一面に蓄熱層となる１次ガラス層１２が配置されている。この１次ガラス層１２は、SiO2をベースにして、Na2O,CaO,TiO,ZnO,BiO,B2O3,PbO,Al2O3等の中から選ばれた二種類以上の材料を含有する一般的な材料が用いられている。１次ガラス層１２上には電流流路の狭隘部であるヒュージングポイント１３Ａを備えた抵抗体１３が配置されている。抵抗体１３は、Ag,Au,Ag/Pd,Ag/Pt等の金属材料ペースト、または酸化ルテニウム等の抵抗体ペーストをスクリーン印刷により塗布し、焼成したもの、または、ニッケル−クロム系、ニッケル−リン系、ニッケル−リン−タングステン系などの合金をスパッタリング等により形成した薄膜抵抗体を用いることができる。また、抵抗体１３は金属薄膜をスパッタリング等により形成した後に銅等をめっきすることにより形成したものであってもよい。なお、ヒュージングポイント１３Ａはレーザトリマ等を用いて長方形状の抵抗体にトリミング溝を形成することによって設けるようにしてもよい。
【００１３】
抵抗体１３上には２次ガラス層１５が配置されている。この２次ガラス層は、１次ガラス層に用いるガラス材料の組成と同一の組成のガラス材料が用いられている。このガラス材料の組成の構成例としては、表１に示すものが用いられている。
【００１４】
【表１】
2004200506.tif 000003
【００１５】
ここで、膨張係数αは、ガラス材料の組成によって決まるが、絶縁基板１１として用いるアルミナ材料とほぼ同じ膨張係数とすることが好ましい。これにより、温度変化時の１次ガラス層１２と絶縁基板１１との間の膨張係数の差によるハガレ等の問題が防止される。ガラス材料の軟化点は、２次ガラス層１５をなるべく低温で形成する必要があるので、５００℃前後にすることが好ましい。
【００１６】
２次ガラス層１５上にはエポキシ樹脂等による保護コート１６が配置されている。そして、絶縁基板１１の両端部には表電極１７、裏電極１８、端面電極１９がそれぞれ配置され、これらの電極上にニッケルめっき層２０および半田または錫めっき層２１が配置され、チップ型ヒューズ抵抗器の電極を構成している。
【００１７】
本発明のヒューズ抵抗器においては、上述したように１次ガラス層と２次ガラス層に用いるガラス材料の組成が同一であることを特徴としている。以下に、１次ガラス層と２次ガラス層のガラスフリットの粒径が異なる場合の第１実施例について説明する。
【００１８】
【表２】
2004200506.tif 000004
【００１９】
ヒューズ抵抗器の蓄熱層として用いられるガラス層としては、一般的にガラスフリットの粒径が５．０〜１０．０μｍのガラスペーストが用いられている。しかしながら、この実施形態においては、ガラスフリットの粒径が小さなものが用いられており、１次ガラス層では１〜１０μｍのものが用いられ、２次ガラス層では更に小さな粒径である０．０５〜０．５μｍのものが用いられている。これに伴い、焼成温度については、１次ガラス層は７００〜８００℃が採用され、ガラス材料の軟化点である４９５℃よりも高い温度で焼成が行われる。これに対して、２次ガラス層は３９０〜４１０℃で焼成され、軟化点４９５℃よりも低い温度で焼成される。
【００２０】
１次ガラス層１２上にはヒューズ抵抗体１３を形成するので、この抵抗体１３の特性の安定化のためにも１次ガラス層１２を緻密な表面とすることが必要であり、上記粒径のガラスフリットを用いたガラスペーストにより上記焼成温度で焼成することで十分に緻密な１次ガラス層が得られる。一方で、２次ガラス層１３をその軟化点よりも高い温度で焼成すると、１次ガラス層の形状変化を起こすという問題がある。そこで、２次ガラス層は１次ガラス層のガラスフリットよりも粒径の小さいものを用いることで、１次ガラス層の焼成温度よりも低い温度の焼成で、比較的緻密な状態のガラス層を形成することができる。
【００２１】
係る観点からすると、ガラスフリットの粒径については、２次ガラス層のガラスフリットの粒径は１次ガラス層のガラスフリットの粒径の１／１０以下のものを用いることが好ましい。これにより、１次ガラス層をその軟化点よりも十分に高い温度で焼成することができ、２次ガラス層をその軟化温度よりも十分に低い温度で焼成することが可能である。なお、２次ガラス層のガラスフリットの粒径を大きくすると、より高温での焼成が必要になり、１次ガラス層と２次ガラス層との焼成温度の差を設けることのメリットが減少する。
【００２２】
次に、１次ガラス層と２次ガラス層とで上記表１に示すガラス材料の組成を用い、ガラスフリットの粒径として同一のものを用いた第２実施例について説明する。
【００２３】
【表３】
2004200506.tif 000005
【００２４】
この場合には、１次ガラス層１２および２次ガラス層１５共にガラスフリットの粒径が０．０５〜０．５μｍの微細粒径のガラスペーストを用いている。焼成温度については、１次ガラス層は軟化点４９５℃よりも高い７００〜８００℃を用い、２次ガラス層については軟化点４９５℃よりも低い３９０〜４１０℃を用いている。これにより、１次ガラス層１２については十分に緻密な層が形成され、その層１２上に抵抗体１３を安定して配置することができる。そして、２次ガラス層についてはガラス材料の軟化点以下の温度でも、第１実施例と同様に微細粒径であるが故に良好な焼結性が得られ、比較的緻密な状態のガラス層を形成することができる。
【００２５】
上記実施形態のヒューズ抵抗器においては、１次ガラス層１２と２次ガラス層１５とをガラス材料の組成が同一であるものを用いることで、抵抗体のヒュージングポイントの溶断時に同質のガラス材料が溶断部に入り込むことで、良好な消弧性が得られる。また、同質のガラス材料の組成の１次ガラス層と２次ガラス層との間に抵抗体を挟み込む構造であるので、これらのガラス材料間では膨張係数も完全に同一となり、安定した密着性が得られ、ヒューズ抵抗器の信頼性を向上させる。
【００２６】
つぎに、本発明のヒューズ抵抗器の製造工程について説明する。まず、図２（ａ）に示すように、絶縁基板１１の裏面側に裏電極１８を形成する。この裏電極１８は、例えば銀または銀パラジウムペーストをスクリーン印刷により塗布し、８００℃程度で焼成することにより形成する。そして、上記第１実施例または第２実施例のガラスペーストを用いて、絶縁基板１１の表面側に１次ガラス層１２をスクリーン印刷により形成し、７００〜８００℃のガラス軟化点以上の温度で焼成する。これにより、緻密な構造の１次ガラス層１２が絶縁基板１１上に配置される。なお、図示の例では絶縁基板１１は１個分のみが示されているが、実際には多数個取りの大判の基板が用いられ、多数のパターンが一括して形成される。
【００２７】
つぎに、図２（ｂ）に示すように、スクリーン印刷により１次ガラス層１２上へ抵抗体１３を形成する。抵抗体１３はAg,Au,Ag/Pd,Ag/Pt等の金属材料ペーストを用い、５００〜６００℃で焼成することにより厚膜抵抗体を形成する。なお、抵抗体１３は、薄膜抵抗体を用いてもよく、まためっきによる抵抗体を用いてもよい。そして、図２（ｃ）に示すように、表電極１７を形成する。表電極１７は、Ag,Au,Ag/Pd,Ag/Pt等の金属材料ペーストをスクリーン印刷によりパターン形成し、５００〜６００℃の温度で焼成することにより形成する。なお、この実施形態では抵抗体上に表電極を形成する例について説明したが、表電極を最初に形成し、その上に一部重畳するように抵抗体を形成するようにしてもよい。
【００２８】
つぎに、図２（ｄ）に示すように、上記第１実施例または第２実施例のガラスペーストを用いて、抵抗体上に２次ガラス層１５を形成する。２次ガラス層は、上述したように０．０５〜０．５μｍの微細粒径のガラスフリットからなるガラスペーストをスクリーン印刷により塗布して形成するので、その焼成温度がガラス軟化点以下の３９０〜４１０℃程度の温度で良好な焼結性が得られ、比較的緻密な構造のガラス層が得られる。なお、２次ガラス層の形成前に、必要に応じてレーザトリミングにより抵抗値調整を行うこともある。そして、例えばエポキシ樹脂を用いて保護コート層１６を形成する。これは、樹脂ペーストをスクリーン印刷して、２００℃程度の温度で硬化することにより形成する。なお、以上の処理は大判の基板段階で多数のチップ相当区画に一括して処理を行う。
【００２９】
つぎに、図２（ｅ）に示すように、大判の基板を短冊状に長手方向端面が露出するようにブレークまたはダイシング加工して、その端面に端面電極１９を形成する。そして、各チップにブレークまたはダイシングにより分割した後に、めっき処理によりめっき電極を形成する。即ち、表電極１７、裏電極１８、端面電極１９上に半田喰われの防止のためのニッケルめっき層２０を形成し、つぎに実装時の半田付け性を良好にするための半田または錫めっき層２１を形成する。その後、マーキング（捺印）、最終特性検査等の工程を経てチップ型ヒューズ抵抗器が完成する。
【００３０】
このヒューズ抵抗器の製造方法によれば、１次ガラス層１２と２次ガラス層１５とを同一のガラス材料により形成するので、上述したように電気的特性が向上すると共に信頼性が向上する。さらに、同一のガラス材料を用いることにより工程管理が容易となるという利点がある。また、微細粒径のガラスフリットによるガラス材料を用いることで、１次ガラス層と２次ガラス層とをそれぞれガラス軟化点よりも高い焼成温度と低い焼成温度とに設定することが可能である。これにより緻密な構造の１次ガラス層が得られると共に、ヒューズ抵抗器の溶断特性を良好なものとすることができる比較的緻密な２次ガラス層を形成することができる。
【００３１】
尚、上記実施形態は本発明の実施例の一態様を述べたもので、本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変形実施例が可能なことは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、１次ガラス層と２次ガラス層とをガラス材料の組成が同一のものを用い、１次ガラス層はガラス材料の軟化点以上の温度で焼成して、２次ガラス層はガラス材料の軟化点以下の温度で焼成するようにしたものである。これにより、電気的な特性及び信頼性に優れたヒューズ抵抗器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のヒューズ抵抗器の（ａ）断面図と、（ｂ）抵抗体パターン例を示す平面図である。
【図２】本発明の実施形態のヒューズ抵抗器の製造工程の各段階を示す断面図である。
【符号の説明】
１１      絶縁基板
１２      １次ガラス層
１３      抵抗体
１５      ２次ガラス層
１６      保護コート
１７      表電極
１８      裏電極
１９      端面電極
２０      ニッケルめっき層
２１      半田または錫めっき層
【図１】
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【図２】
2004200506.tif 000007