(57)【要約】      （修正有）【課題】印刷回路基板用に取り付ける低抵抗ヒューズであって、小形で、基板から及び基板への影響が小さいヒューズを得る。【解決手段】低抵抗ヒューズ１０は、ポリマーメンブレン、そのポリマーメンブレン上に形成されたヒューズ要素層２０、ならびにそのヒューズ要素層に対向する面に伸びて、且つそれに結合された第１および第２の中間絶縁層２２，２４を含む。その第１および第２の中間絶縁層の少なくとも１つはそれを通る開口部４０，４２を含み、ポリマーメンブレンがその開口部中でヒューズ要素層を支持する。ヒートシンク、ヒーター要素およびアーククエンチング媒体が、そのヒューズと組み合わせて使用されても良く、そのヒューズが接着剤積層プロセスで加工されても良い。【選択図】      図２
2005243621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーメンブレン；
前記ポリマーメンブレン上に形成されたヒューズ要素層；ならびに
前記ヒューズ要素層に対向する面上に伸び、且つそれに結合された第１および第２の中間絶縁層を含む低抵抗ヒューズであって、前記第１および第２の中間絶縁層の少なくとも１つがそれを通る開口部を含み、前記ポリマーメンブレンが前記開口部中で前記ヒューズ要素層を支持するものである、低抵抗ヒューズ。
【請求項２】
前記ポリマーメンブレンがポリイミドフィルムを含む、請求項１記載の低抵抗ヒューズ。
【請求項３】
前記ポリマーメンブレンが液晶ポリマーを含む、請求項１記載の低抵抗ヒューズ。
【請求項４】
約０．０００５インチ（０．０１３ｍｍ）以下の厚さである、請求項１記載の低抵抗ヒューズ。
【請求項５】
前記開口部中にアーククエンチング媒体を更に含み、前記アーククエンチング媒体が前記開口部内で前記ヒューズ要素層の部分を囲んでいる、請求項１記載の低抵抗ヒューズ。
【請求項６】
前記ヒューズ要素層が薄いフィルムフォイルを含む、請求項１記載の低抵抗ヒューズ。
【請求項７】
前記ヒューズ要素層が約１〜約２０ミクロンの厚みを有する、請求項６記載の低抵抗ヒューズ。
【請求項８】
前記ヒューズ要素層が約３〜約９ミクロンの厚みを有する、請求項６記載の低抵抗ヒューズ。
【請求項９】
前記ヒューズ要素層が第１および第２の接点パッドを含み、その間に少なくとも１つの可融性リンクが伸びている、請求項１記載の低抵抗ヒューズ。
【請求項１０】
前記可融性リンクに直列に接続された少なくとも１つのヒーター要素を更に含む、請求項９記載の低抵抗ヒューズ。
【請求項１１】
前記ヒューズ要素層に隣接して位置するヒートシンクを更に含む、請求項１記載の低抵抗ヒューズ。
【請求項１２】
前記第１および第２の中間絶縁層のそれぞれに積層された第１および第２外絶縁層を更に含む、請求項１記載の低抵抗ヒューズ。
【請求項１３】
前記第１および第２外絶縁層のうちの少なくとも１つならびに前記第１および第２の中間絶縁層のうちの少なくとも１つが液晶ポリマーを含む、請求項１２記載の低抵抗ヒューズ。
【請求項１４】
前記第１および第２外絶縁層のうちの少なくとも１つならびに前記第１および第２の中間絶縁層のうちの少なくとも１つがポリイミド物質を含む、請求項１２記載の低抵抗ヒューズ。
【請求項１５】
低抵抗ヒューズの加工方法であって；
第１の中間絶縁層を与え；
第１および第２の接点パッド間に伸びる可融性リンクを有するヒューズ要素層を形成し；そして
該ヒューズ要素層によって第２の中間絶縁層を第１の中間絶縁層に接着積層する、
ことを含む方法。
【請求項１６】
前記接着積層することが、ポリイミド接着フィルムを積層することを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記接着積層することが、液体ポリイミド接着剤を前記絶縁層のうちの１つに適用することを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記接着積層することが、シリコーン接着剤を前記絶縁層のうちの１つに適用することを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
前記接着積層することが、接着剤要素で該ヒューズ要素層を封入することを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
ポリマーメンブレンを与え；
該ポリマーメンブレンをメタライズして、該ヒューズ要素層を形成し；
該ヒューズ要素層から第１および第２の接点パッド間に伸びる可融性リンクを形成し；そして
前記ポリマーメンブレンを前記第１の中間絶縁層に結合する、
ことを更に含む、請求項１５記載の方法。
【請求項２１】
該絶縁層中に開口部を形成し、そして該ポリマーメンブレンを用いて該開口部内で該可融性リンクを支持することを更に含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
該ポリマーメンブレンをポリイミド物質に積層することを更に含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
該第１および第２の中間絶縁層のうちの１つのマスキングを行い、そしてそこで開口部のエッチングを行うことを更に含む、請求項１５記載の方法。
【請求項２４】
該マスクを除去することを更に含む、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記メタライズすることが、約１〜約２０ミクロンの厚さにメタライズすることを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項２６】
薄いフォイルヒューズ要素層；
前記ヒューズ要素層に対向する面上に伸び、且つそれに結合された第１および第２の中間絶縁層であって、前記ヒューズ要素層が前記第１中間絶縁層上に形成され、且つ前記第２絶縁層が前記ヒューズ要素層に積層されており、そこでは前記第１および第２の中間絶縁層の少なくとも１つがそれを通る開口部を含むものである、第１および第２の中間絶縁層；ならびに
前記開口部中に位置し、且つ前記開口部内で前記ヒューズ要素層を囲んでいる、アーククエンチング媒体、
を含む低抵抗ヒューズ。
【請求項２７】
前記ヒューズ要素層が約１〜約２０ミクロンの厚みを有する、請求項２６記載の低抵抗ヒューズ。
【請求項２８】
前記第１および第２の中間絶縁層のうちの少なくとも１つがポリイミド物質を含む、請求項２６記載の低抵抗ヒューズ。
【請求項２９】
前記第１および第２の中間絶縁層のうちの少なくとも１つが液晶ポリマーを含む、請求項２６記載の低抵抗ヒューズ。
【請求項３０】
前記ヒューズ要素層に隣接したヒートシンクを更に含む、請求項２６記載の低抵抗ヒューズ。
【請求項３１】
前記ヒューズ要素層を直列に少なくとも１つのヒーター要素を更に含む、請求項２６記載の低抵抗ヒューズ。
【請求項３２】
薄いフォイルヒューズ要素層；
前記ヒューズ要素層に対向する面上に伸び、且つそれに結合された第１および第２の中間絶縁層であって、前記ヒューズ要素層が前記第１中間絶縁層上に形成され、且つ前記第２絶縁層が前記ヒューズ要素層に積層されており、そこでは前記第１および第２の中間絶縁層の少なくとも１つがそれを通る開口部を含むものである、第１および第２の中間絶縁層；ならびに
前記第１および第２の中間絶縁層の１つに結合されたヒートシンク、
を含む低抵抗ヒューズ。
【請求項３３】
前記薄いフォイルヒューズ要素層が約１〜約２０ミクロンの厚みを有する、請求項３２記載の低抵抗ヒューズ。
【請求項３４】
前記開口部内に位置し、且つ前記開口部内で前記ヒューズ要素層を囲んでいる、アーククエンチング媒体を更に含む、請求項３２記載の低抵抗ヒューズ。
【請求項３５】
薄いフォイルヒューズ要素層；
前記ヒューズ要素層に対向する面上に伸び、且つそれに結合された第１および第２の中間絶縁層であって、前記ヒューズ要素層が可融性リンクを含んで形成され、前記第１中間絶縁層と前記第２の絶縁層が前記ヒューズ要素層に対向する面上で積層されたものである、第１および第２の中間絶縁層；ならびに
前記ヒューズ要素層上で前記可融性リンクと直列の少なくとも１つのヒーター要素
を含む低抵抗ヒューズ。
【請求項３６】
前記薄いフォイルヒューズ要素層が約１〜約２０ミクロンの厚みを有する、請求項３２記載の低抵抗ヒューズ。
【請求項３７】
薄いフォイルヒューズ要素層；
前記ヒューズ要素層に対向する面上に伸び、且つそれに結合された第１および第２の中間絶縁層であって、前記ヒューズ要素層が前記第１中間絶縁層上に形成され、且つ前記第２絶縁層が前記ヒューズ要素層に積層されており、そこでは前記第１および第２の中間絶縁層の少なくとも１つがそれを通る開口部を含むものである、第１および第２の中間絶縁層；ならびに
前記第１および第２の中間絶縁層に積層された第１および第２外絶縁層であって、そこでは、前記ヒューズ要素層と前記開口部が、前記開口部の付近で前記ヒューズ要素層の一部の周囲に断熱的囲いを形成するように構成されるものである、第１および第２外絶縁層、
を含む低抵抗ヒューズ。
【請求項３８】
前記薄いフォイルヒューズ要素層が約１〜約２０ミクロンの厚みを有する、請求項３７記載の低抵抗ヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国特許仮出願第６０／３４８，０９８号（２０００年１月１０日出願）の利益を主張する、米国特許一部継続出願第１０／３３９，１１４号（２００３年１月９日出願）に関するものである。
【０００２】
本発明は全般に、ヒューズに、特にフォイルヒューズ要素を用いるヒューズに関する。
【背景技術】
【０００３】
ヒューズは、電気回路に対する費用の掛かる損害を防止するための過電流防護装置として広範に用いられている。典型的には、ヒューズ端子または接点は、電源と電気的構成部分または電気回路中に配置された構成部分の組合せとの間の電気的接続を生成する。１つまたはそれ以上の可融性リンクまたは素子、あるいはヒューズ要素アセンブリーは、ヒューズを流れる電流が予定閾値を超えると、可融性素子が溶融し、崩壊し、断絶し、またはその他の方法でヒューズと関連した回路を開放して、電気的構成部分損害を防止するよう、ヒューズ端子または接点間を接続する。
【０００４】
近年の電子装置の急増により、融合技術に対する必要性が増大した。例えば慣用的ヒューズは、ガラスシリンダーまたは管に包まれ、且つ管内で空気中に吊るされたワイヤヒューズ要素（あるいは打抜きおよび／または造形金属ヒューズ要素）を含む。ヒューズ要素は、電気回路との接続のために管に取り付けられた導電性面冠間に伸びる。しかしながら、電子用途において印刷回路板とともに用いられる場合、ヒューズは典型的には非常に小さくなければならず、溶融製品の製造および組み立て経費を増大するこれらの種類のヒューズに関して製造および据付けを難しくする。
【０００５】
その他の種類のヒューズは、電子用途のためのヒューズ要素を生成するための高温有機誘電性基板（例えばＦＲ−４、フェノール系またはその他のポリマーベースの物質）上での付着メタライズを含む。ヒューズ要素は、蒸着され、スクリーン印刷され、電気鍍金され、または既知の技法を用いて基板に適用され得るし、且つヒューズ要素幾何学は、メタライズ層を化学エッチングまたはレーザートリミングしてヒューズ要素を生成することにより変更され得る。しかしながら過電流状態中は、これらの種類のヒューズは、ヒューズ要素から基板に熱を伝導して、それによりヒューズの電流定格出力を増大するだけでなくヒューズの電気抵抗も増大する傾向があり、これが低電圧電子回路に望ましくない影響を及ぼし得る。更にヒューズ要素が誘電性基板にぴったり近接するか、または誘電性基板上に直接蒸着される場合、炭素トラッキングが起こり得る。炭素トラッキングはヒューズを完全に除去させないし、またはヒューズが意図されたように回路を開放しない。
【０００６】
更にその他のヒューズは、印刷された厚いフィルム導電性物質、例えば導電性インクを伴うセラミック基板を用いて、電気回路との接続のための造形ヒューズ要素および導電性パッドを形成する。しかしながらプリント厚および幾何学を制御できないことは、融合装置における許容できない変化をもたらし得る。更に、ヒューズ要素を形成する導電性物質は、典型的には高温で燃焼され、そこで高温セラミック基板が用いられねばならない。しかしながらこれらの基板は、過電流状態でヒートシンク（heat sink）として機能して、ヒューズ要素から熱を抜き去り、且つヒューズの電気抵抗を増大する傾向がある。
【０００７】
多くの回路において、高ヒューズ抵抗は作動回路部品が機能するのに有害であり、且つある種の用途においては、電圧作用が、ヒューズ抵抗のために、作動回路部品を操作不可能にさせ得る。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
例示的な態様によれば、低抵抗ヒューズが提供される。そのヒューズは、ポリマーメンブレン、そのポリマーメンブレン上に形成されたヒューズ要素層（fuse element layer）、ならびにそのヒューズ要素層に対向する面（side）上に伸び、且つそれに結合された第１および第２の中間絶縁層を含む。その第１および第２の中間絶縁層の少なくとも１つは、それを通る開口部を含み、そしてポリマーメンブレンがその開口部中でヒューズ要素層を支持する。
【０００９】
もう１つの例示的な態様において、低抵抗ヒューズの加工方法が提供される。その方法は、第１の中間絶縁層を与えること、第１および第２の接点パッド間に伸びる可融性リンクを有するヒューズ要素層を形成すること、ならびにそのヒューズ要素層によって第２の中間絶縁層を第１の中間絶縁層に接着積層することを含む方法。
【００１０】
もう１つの例示的な態様において、低抵抗ヒューズが提供される。そのヒューズは、薄いフォイルヒューズ要素層、ならびにそのヒューズ要素層に対向する面上に伸び、且つそれに結合された第１および第２の中間絶縁層を含む。そのヒューズ要素層は第１中間絶縁層上に形成され、且つ第２絶縁層はそのヒューズ要素層に積層されている。第１および第２の中間絶縁層の少なくとも１つはそれを通る開口部を含み、そしてアーククエンチング媒体がその開口部中に位置し、且つ開口部内でヒューズ要素層を囲んでいる。
【００１１】
もう１つの例示的な態様において、低抵抗ヒューズは、薄いフォイルヒューズ要素層、ならびにそのヒューズ要素層に対向する面上に伸び、且つそれに結合された第１および第２の中間絶縁層を含む。そのヒューズ要素層は第１中間絶縁層上に形成され、且つ第２絶縁層がヒューズ要素層に積層されている。第１および第２の中間絶縁層の少なくとも１つは、それを通る開口部を含み、そして第１および第２の中間絶縁層の１つにヒートシンクが結合されている。
【００１２】
もう１つの例示的な態様において、低抵抗ヒューズが提供される。そのヒューズは、薄いフォイルヒューズ要素層、ならびにそのヒューズ要素層に対向する面上に伸び、且つそれに結合された第１および第２の中間絶縁層を含む。そのヒューズ要素層は第１中間絶縁層上に形成され、第２絶縁層がヒューズ要素層に積層されている。第１および第２の中間絶縁層の少なくとも１つは、それを通る開口部を含み、そして第１および第２の中間絶縁層の１つにヒートシンクが結合されている。
【００１３】
更にもう１つの例示的な態様において、低抵抗ヒューズが提供される。そのヒューズは、薄いフォイルヒューズ要素層、ならびにそのヒューズ要素層に対向する面上に伸び、且つそれに結合された第１および第２の中間絶縁層を含む。そのヒューズ要素層は第１中間絶縁層上に形成され、且つ第２絶縁層はヒューズ要素層に積層されており、そこでは、第１および第２の中間絶縁層の少なくとも１つが、それを通る開口部を含む。第１および第２の外絶縁層が、第１および第２の中間絶縁層に積層されており、そこでは、ヒューズ要素層と開口部が、その開口部の付近でヒューズ要素層の一部の周囲に断熱的囲いを形成するように構成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の例示的一態様によるフォイルヒューズ１０の斜視図である。下記の理由のために、ヒューズ１０は、顕著な性能利点を与え、ながら、慣用的ヒューズより低いコストで製造可能である、と考えられる。例えばヒューズ１０は、既知の匹敵するヒューズに関連した抵抗低減、ならびにヒューズが作動した後の絶縁増大を示す、と考えられる。これらの利点は、少なくとも一部は、可融性リンクの形成のための薄い金属フォイル物質およびポリマーフィルム上に取り付けられる接点終端の使用により達成される。本明細書中での説明のために、薄い金属フォイル物質は、厚さ約１〜約１００ミクロン、更に好ましくは約１〜約２０ミクロン、且つ特定の態様では約３〜約１２ミクロンの範囲であるとみなされる。
【００１５】
本発明の少なくとも１つのヒューズは、薄い金属フォイル物質で第２加工された場合に特に有益であることが判明しているが、しかしその他のメタライズ技法も有益であり得ると考えられる。例えばヒューズ要素を形成するために３〜５ミクロン未満のメタライズを要する低ヒューズ定格に関しては、当業界で既知の技法により薄いフィルム物質が用いられ、その例としてはスパッター金属フィルムが挙げられるが、これに限定されない。更に、本発明の局面は無電解金属めっき構築にも、ならびに厚いフィルムスクリーン印刷構築にも適用し得る、と理解される。したがってヒューズ１０は、例証のためにのみ記載されたものであって、本明細書中でのヒューズ１０の説明は本発明の局面をヒューズ１０の個別例に限定するよう意図されない。
【００１６】
ヒューズ１０は、以下で詳細に説明される層化構築物であり、且つハンダ接点１２（時としてはハンダバンプとも呼ばれる）間を電気的に伸びて、それと伝導関係であるフォイルヒューズ要素（図１に示されていない）を含有する。ハンダ接点１２は、使用に際して、端子、接点パッドまたは印刷回路板（示されていない）の回路終端と結合されて、ヒューズ１０を流れる、あるいは特にヒューズ要素を流れる電気回路を確立する。ヒューズ要素およびヒューズ１０の製造に用いられる特定の物質の特徴によって、ヒューズ１０を流れる電流が非許容可能限界に達すると、ヒューズ要素は溶融し、気化し、あるいは層でなければヒューズを通る電気回路を開放し、且つヒューズ１０に関連した回路中の電気部品に対する高価な損害を防止する。
【００１７】
例証的一態様では、ヒューズ１０は一般に、長方形であり、且つ小スペースを占めながら、印刷回路板にヒューズ１０を取り付ける表面に適した幅Ｗ、長さＬおよび高さＨを有する。例えば特定の一態様では、Ｌは約０．０６０インチであり、Ｗは約０．０３０インチであり、且つＨはＬまたはＷよりかなり小さく、ヒューズ１０の低プロフィールを保持する。以下で明らかになるように、Ｈは、ヒューズ１０を第２加工するために用いられる種々の層の併合厚とほぼ等しい。しかしながら、ヒューズ１０の実際の寸法は、本発明の範囲を逸脱しない限り、１インチより大きい寸法を含めて、本明細書中に記述された寸法からより大きいかまたはより小さい寸法に変更され得る、と認識される。
【００１８】
本発明の少なくともいくつかの利点は、電気回路にヒューズ１０を接続するための図示されたハンダ接点１２以外の他のヒューズ終端を用いることにより達成され得る、ということも認識される。したがって例えば接点導線（即ちワイヤ終端）、ラップアラウンド終端、浸漬メタライズ終端、めっき終端、塔状化接点、ならびにその他の既知の接続機構が、ぜひ必要である場合かまたは望ましい場合、ハンダ接点１２に代わるものとして用いられ得る。
【００１９】
図２は、ヒューズ１０の第２加工に用いられる種々の層を示すヒューズ１０の分解組み立て斜視図である。特に、例示的一態様では、ヒューズ１０は本質的に５つの層から構築され、上部および下部中間絶縁層２２、２４間に挟まれたフォイルヒューズ２０を含有し、次にこれら２２、２４は上部および下部外絶縁層２６、２７間に挟まれる。
【００２０】
フォイルヒューズ要素層２０は、一態様では、既知の技法により下部中間層２４に適用される電着３〜５ミクロン厚銅フォイルである。例示的一態様では、フォイルは、コッパーボンドエクストラシンフォイルCopperBond（登録商標）Extra Thin Foil（Olin, Inc．から入手可能）であり、薄いヒューズ要素層２０は、長方形接点パッド３２、３４間に伸びる細い可融性リンク３０を有する大文字のＩの形状に形成される。可融性リンク３０は、可融性リンク３０を流れる電流が特定レベルに達すると開放するように寸法に合わせて作られる。例えば例示的一態様では、ヒューズが１アンペア未満で作動するよう、可融性リンク３０は幅約０．００３インチである。しかしながら、代替的態様では、種々の寸法の可融性リンクが用いられ、且つ薄いヒューズ要素層２０はその他の金属フォイル、例えばニッケル、亜鉛、スズ、アルミニウム、銀、それらの合金（例えば銅／スズ、銀／スズおよび銅／銀合金）ならびに銅フォイルの代わりのその他の導電性フォイル物質（これらに限定されない）から形成され得る、と理解される。代替的態様では、９ミクロンまたは１２ミクロン厚フォイル物質が用いられ、化学的にエッチングされて、可融性リンクの厚みを低減する。更に、既知のＭ−効果融着技法は、可融性リンクの作動を強化するためにさらなる態様で用いられ得る。
【００２１】
当業者に理解されるように、可融性リンクの性能（例えば短絡器性能および割込み電圧容量）は、用いられる物質の融解温度および可融性リンクの幾何学によっており、ならびに主としてそれにより確定され、且つ各々の変化により、異なる性能特徴を有する事実上非限定数の可融性リンクが得られる。更に１つより多い可融性リンクは、ヒューズ性能を更に変えるために平行して伸長し得る。このような態様では、多可融性リンクが単一ヒューズ要素層中の接点パッド間を平行に伸び得るし、あるいは垂直積重ね立体配置で互いに平行に伸びる可融性リンクを含む多ヒューズ要素層が用いられ得る。
【００２２】
所望のヒューズ要素定格を有するヒューズ要素層２０を製造するための、または選定物質から第２加工されたヒューズ要素定格を確定するための物質を選定するために、融着性能は主に３つのパラメター、例えばヒューズ要素幾何学、ヒューズ要素周囲の物質の熱伝導率、および融着金属の融解温度によっている、ということが確定された。これらのパラメターの各々は、ヒューズが作動する場合、アーク放電時間に直接比例し、且つ組合せに際して、これらのパラメターは各々、ヒューズの時間対電流特徴を確定する、ということが確定された。したがってヒューズ要素層のための物質、ヒューズ要素層周囲の物質、およびヒューズ要素層の幾何学の注意深い選択により、許容可能な低抵抗ヒューズが製造され得る。
【００２３】
ヒューズ要素２０の幾何学を先ず考えると、例証のために、例示的ヒューズ要素層の特徴が分析される。例えば図６は、例示的寸法を含有する相対的に簡単なヒューズ要素幾何学の平面図を示す。
【００２４】
図６を参照すると、大文字のＩの一般的形状のヒューズ要素層が絶縁層上に形成される。ヒューズ要素層の融着特徴は、ヒューズ要素層を形成するために用い荒れる金属の電気伝導率（ρ）、融合素子層の寸法局面（即ちヒューズ要素の長さおよび幅）およびヒューズ要素層の厚みにより支配される。例証的態様では、ヒューズ要素層２０は、１／ρ*ｃｍまたは約０．１６７７９Ω／□（ここで、□は「正方形」で表される考慮中のヒューズ要素部分の寸法比である）の面積抵抗（１ミクロン厚に関して測定される）を有することが既知である３ミクロン厚銅フォイルから形成される。
【００２５】
例えば図６に示されたヒューズ要素を考えると、ヒューズ要素は、第１セグメントに対応する寸法Ｌ1およびｗ1、第２セグメントに対応するＬ2およびｗ2、ならびに三次セグメントに対応するＬ3およびｗ3で同定可能な３つの別個のセグメントを含む。セグメント中の正方形を合計することにより、ヒューズ要素そうの低効率は、むしろ直接的方法でほぼ確定され得る。したがって図６に示されたヒューズ要素に関しては：
正方形の数＝（Ｌ1／ｗ1＋Ｌ2／ｗ2＋Ｌ3／ｗ3）                  （１）
＝（１０／２０＋３０／４＋１０／２０）
＝８．５□
ここで、ヒューズ要素層の電気抵抗（Ｒ）は、以下の関係にしたがって確定され得る：
ヒューズ要素Ｒ＝（面積抵抗）＊（正方形数）／Ｔ                （２）
（式中、Ｔはヒューズ要素層の厚みである）。前記の例に引き続いて、且つ方程式（２）を適用して、以下であることが理解され得る：
ヒューズ要素抵抗＝（０．１６７７９Ω／□）＊（８．５□）／３
＝０．０４７５Ω
もちろん、より複雑な幾何学のヒューズ要素抵抗は、同様の方式で同様に確定され得る。
【００２６】
ここで、ヒューズ要素層周囲の物質の熱伝導率を考えると、同様でない物質の亜容積間の熱流量（Ｈ）は以下の関係により支配される、と当業者は理解し得る：
△ｈ(m,n)〜(m+1,n)＝
｛２（θm,n−θ）＊Ｙn＊Ｚ＊Ｋm,n＊△ｔ｝／Ｘm,n    （３）
（式中、Ｋm,nは物質の第１亜容積の熱伝導率であり、Ｋm+1,nは物質の第２亜容積の熱伝導率であり、Ｚは問題の物質の厚みであり、θは選定参照点での亜容積ｍ、ｎの温度であり、Ｘm,nは参照点からの第１亜容積測定の第１座標位置であり、且つＹnは参照点からの第２座標位置測定値であり、ならびに△ｔは当該時間値である）。
【００２７】
方程式（３）は層化ヒューズ構築物の正確な熱流動特徴を確定するために非常に詳細に試験され得るが、しかしそれは、本明細書中では主に、ヒューズ内の熱流量が用いられる物質の熱伝導率に比例することを示すために提示される。いくつかの例示的な既知の物質の熱伝導率は以下の表に記述されており、且つヒューズ要素周囲のヒューズに用いられる絶縁層の伝導率を低減することにより、ヒューズ内の熱流量はかなり低減され得る、と理解され得る。特に注目すべきは、ヒューズ要素層より上および下の絶縁物質として本発明の例証的態様で用いられるポリイミドの有意に低い伝導率である。
基板熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）
アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）                                  １９
フォルステライト（２ＭｇＯ−ＳｉＯ2）                   ７
コーディエライト（２ＭｇＯ−２Ａｌ2Ｏ3−５ＳｉＯ2）     １．３
ステアタイト（２ＭｇＯ−ＳｉＯ2）                       ３
ポリイミド                                              ０．１２
ＦＲ−４  エポキシ樹脂／ファイバーグラス積層            ０．２９３
【００２８】
ここで、ヒューズ要素層の第２加工に用いられる融着金属の作業温度を考えると、所定時点でのヒューズ要素層の作業温度θは、以下の関係により支配される、と当業者は理解し得る：
【数１】
2005243621.tif 000003
（式中、ｍはヒューズ要素層の質量であり、ｓはヒューズ要素を構成する物質の比熱であり、Ｒamは周囲温度θでのヒューズ要素層の抵抗であり、ｉはヒューズ要素層を流れる電流であり、且つαはヒューズ要素物質に関する抵抗温度係数である）。もちろん、ヒューズ要素層は、ヒューズ要素物質の融解温度までヒューズを通して回路を完了するために機能性である。一般的に用いられるヒューズ要素物質の例示的融点は、以下の表に記述されており、ヒューズ要素のより高い電流定格を可能にする銅の有意に高い融解温度のために、銅ヒューズ要素層が本発明に特に有益である、ということが注目される。
金属および金属合金融解温度（℃）
銅（Ｃｕ）                                              １０８４
亜鉛（Ｚｎ）                                              ４１９
アルミニウム（Ａｌ）                                      ６６０
銅／スズ（２０Ｃｕ／８０Ｓｎ）                            ５３０
銀／スズ（４０Ａｇ／６０Ｓｎ）                            ４５０
銅／銀（３０Ｃｕ／７０Ａｇ）                              ７８８
【００２９】
ここで、ヒューズ要素層のための物質の融解温度、ヒューズ要素層主意の物質の熱伝導率およびヒューズ要素層の抵抗率の併合作用を考慮すると、種々の性能特徴を有する許容可能な低抵抗ヒューズが製造され得る、ということは明らかであると思われる。
【００３０】
振り返って図２を参照すると、上部中間絶縁層２２はフォイルヒューズ要素層２０の上になり、且つフォイルヒューズ要素層２０のそれぞれの接点パッド３２、３４との電気的接続を促すためにそれを通して伸びる長方形終端開口部３６，３８または窓を含む。回路造形可融性リンク開口部４０は終端開口部３６、３８間を伸びて、フォイルヒューズ要素層２０の可融性リンク３０の上になる。
【００３１】
下部中間絶縁層２４はフォイルヒューズ要素層２０の下になり、フォイルヒューズ要素層２０の可融性リンク３０の下層にある円形造形ヒューズリンク開口部４２を含む。このようなものとして、可融性リンク３０がフォイルヒューズ要素２０の接点パッド３２、３４間を伸びる場合、可融性リンク３０が中間絶縁層２２、２４のいずれの表面とも接触しないよう、可融性リンク３０は、上部および下部中間絶縁層２２、２４中のそれぞれのヒューズリンク開口部４０、４２を横切って伸びる。言い換えれば、ヒューズ１が十分に第２加工された場合、可融性リンク３０はそれぞれの中間絶縁層２２、２４中のヒューズリンク開口部４０、４２によってエアポケット中に有効に吊るされる。
【００３２】
このようなものとして、ヒューズリンク開口部４０、４２は、慣用的ヒューズでは、ヒューズの電気抵抗増大に寄与する中間絶縁層２２、２４への熱伝達を防止する。したがってヒューズ１０は既知のヒューズより低抵抗で作動し、その結果、既知の匹敵するヒューズより低い回路摂動を有する。更にそして既知のヒューズとは違って、可融性リンク開口部４０、４２により作られるエアポケットは、アークトラッキングを阻止し、且つ可融性リンク３０を通る回路の完全掃去を促す。さらなる態様では、適正に造形されたエアポケットは、可融性リンクが作動し、ヒューズに対する内部の望ましくないガス蓄積および圧力を軽減する場合に、その中でのガスの通気を促し得る。したがって、開口部４０、４２は例示的態様では実質的に円形として示されているが、しかし、本発明の範囲および精神を逸脱しない限り、非円形開口部４０、４２も同様に用いられ得る。更に、中間絶縁層２２、２４中のヒューズリンク開口部として、非対称開口部が用いられ得る、ということが意図される。更に、ヒューズリンク開口部はしかしながら固体または気体で充填されて、前記の空気の代わりに、またはそれに加えて、アークトラッキングを阻止し得る、ということが意図される。
【００３３】
例証的態様では、上部および下部中間絶縁層は各々、誘電フィルム、例えば市販の、且つＫＡＰＴＯＮ（登録商標）の商標でデラウェア州ウィルミントンのデュポン社（E.I. du Pont de Nemours and Company）から販売されている０．００２インチ厚ポリイミドから第２加工される。しかしながら、代替的態様では、その他の適切な電気絶縁物質（ポリイミドおよび非ポリイミド）、例えばＣＩＲＬＥＸ（登録商標）非付着性ポリイミド貼り合せ物質、ＵＰＩＬＥＸ（登録商標）ポリイミド物質（Ube Industriesから市販されている）、ピロラックスPyrolux、ポリエチレンナフタレンジカルボキシレート（時としてＰＥＮと呼ばれる）、ジヴレックスZyvrex液晶高分子物質（Rogers Corporationから市販されている）等がＫＡＰＴＯＮ（登録商標）の代わりに用いられ得る、と理解される。
【００３４】
上部外絶縁層２６は上部中間層２２の上にあり、且つ上部中間絶縁層２２の終端開口部３６、３８と実質的に一致する長方形の終端開口部４６、４８を含む。上部外絶縁層２６の終端開口部４６、４８および上部中間絶縁層２２の終端開口部３６、３８は一緒に、薄いヒューズ要素接点パッド３２、３４の上のそれぞれのキャビティを形成する。開口部３６、３８、４６、４８がハンダ（図２に示されていない）で充填される場合、ハンダ接点パッド１２（図１に示されている）は、例えば印刷回路板上の外部回路との接続のためにヒューズ要素接点パッド３２、３４と導電性関係で形成される。連続表面５０は、上部中間絶縁層２２の可融性リンク開口部４０の上に来る上部外絶縁層２６の終端開口部４６、４８間に伸びて、それにより可融性リンク３０を封入し、適切に絶縁する。
【００３５】
さらなる態様では、上部外絶縁層２６および／または下部外絶縁層２８は、可融性リンク開口部４０、４２内の開口ヒューズの視覚的指示を促す半透明または透明物質から第２加工される。
【００３６】
下部外絶縁層２８は、下部中間絶縁層２４の下にあり、中実性であり、即ち開口部を有さない。したがって下部外絶縁層２４の連続中実表面は下部中間絶縁層２８の可融性リンク開口部４２真下で可融性リンク３０を適切に絶縁する。
【００３７】
例証的態様では、上部および下部外絶縁層は各々、誘電フィルム、例えば市販の、且つＫＡＰＴＯＮ（登録商標）の商標でデラウェア州ウィルミントンのデュポン社から販売されている０．００５インチ厚ポリイミドフィルムから第２加工される。しかしながら、代替的態様では、その他の適切な電気絶縁物質、例えばＣＩＲＬＥＸ（登録商標）非付着性ポリイミド貼り合せ物質、ピロラックスPyrolux、ポリエチレンナフタレンジカルボキシレート等が用いられ得る、と理解される。
【００３８】
ヒューズ１０を第２加工するために用いられる例示的製造方法を説明するために、ヒューズ１０の層は、以下の表にしたがって言及される：
プロセス層 図２層 図２レファレンス
１          上部外部絶縁層                          ２６
２          上部中間絶縁層                          ２２
３          フォイルヒューズ要素層                  ２０
４          下部中間絶縁層                          ２４
５          下部外部絶縁層                          ２８
【００３９】
これらの名称を用いて、図３は、ヒューズ１０の例示的製造方法６０のフローチャートである（図１および２に示されている）。フォイルヒューズ要素層２０（層３）は、既知の積層技法により下部中間層２４（層４）に積層される６２。フォイルヒューズ要素層２０（層３）は次に、既知の技法を、例えば塩化鉄（ＩＩＩ）溶液の使用（これに限定されない）を用いて、下部中間絶縁層２４（層４）上に所望の形状にエッチングされる６４。例示的一態様では、フォイルヒューズ要素層２０（層３）は、大文字Ｉ形造形フォイルヒューズ要素が既知のエッチング法にしたがって図２に関して前記されたように残存するよう、形成される。代替的態様では、可融性リンク３０および接点パッド３２、３４を形成するために、打抜き操作がエッチング操作の代わりに用いられる。
【００４０】
下部中間絶縁層（層４）からのフォイルヒューズ要素層（層３）の形成６４が完了した後、上部中間絶縁層２２（層２）は、過程６２から既知の積層技法により予備積層化フォイルヒューズ要素層２０（層３）および下部中間絶縁層（層４）に積層６６される。中間絶縁層２２、２４（層２および４）間に挟まれたフォイルヒューズ要素層２０（層３）を用いて、３層積層がそれにより形成される。
【００４１】
次に終端開口部３６、３８および可融性リンク開口部４０（すべて図２に示されている）が、既知のエッチング、押抜きまたは孔あけ法により、上部中間絶縁層２２（層２）中に形成される６８。可融性リンク開口部４２（図２に示されている）も、既知の方法により、例えばエッチング、押抜きおよび孔あけ（これらに限定されない）により、下部中間絶縁層２８中に形成される６８。したがってヒューズ要素層接点パッド３２、３４（図２に示されている）は、上部中間絶縁層２２（層２）中の終端開口部３６、３８を通して露呈される。可融性リンク３０（図２に示されている）は、それぞれの中間絶縁層２２、２４（層２および４）の可融性リンク開口部４０、４２内に露呈される。代替的態様では、可融性リンク操作４０および終端開口部３６、３８を形成するために、打抜き操作、孔あけおよび押抜き操作等がエッチング操作の代わりに用いられ得る。
【００４２】
中間絶縁層２２、２４（層２および４）中への開口部または窓を形成６８後、過程６６および６８から、外絶縁層２６、２８（層１および５）が３層組合せ（層２、３および４）に積層７０される。外絶縁層２６、２８（層１および５）は、当業界で既知の方法および技術を用いて、３層組合せに積層される。
【００４３】
外絶縁層２６、２８（層１および５）が積層７０されて、５層組合せを形成後、ヒューズ要素接点パッド３２、３４（図２に示されている）が、それぞれの終端開口部３６、３８および４６、４８を通して上部外絶縁層２６（層１）および上部中間絶縁層２２（層２）により露呈されるように、終端開口部４６、４８（図２に示されている）が形成される７２。次に、ヒューズ１０（図１および２に示されている）の操作特徴、例えば電圧または電流定格、ヒューズ分類コード等に関係するしるしで下部外絶縁層２８（層５）がマークされる７４。マーキング７４は、既知の方法により、例えばレーザーマーキング、化学エッチングまたはプラズマエッチングにより実施され得る。その他の既知の導電性接点パッド、例えばニッケル／金、ニッケル／スズ、ニッケル／スズ／鉛およびスズめっきパッド（これに限定されない）はハンダ接点１２の代わりに代替的態様において用いられ得る、と理解される。
【００４４】
次にハンダは、ヒューズ要素接点パッド３２、３４（図２に示されている）と導電連絡するハンダ接点１２（図１に示されている）を仕上げるために適用される。したがって電気的接続は、ハンダ接点１２が電圧印加回路のラインおよびロード電気接続に結合される場合、可融性リンク３０（図２に示されている）を通って確立され得る。
【００４５】
ヒューズ１０は今まで記載された方法により単独に製造され得るが、一方、例証的態様において、ヒューズ１０はシート形態で集合的に第２加工され、次に個々のヒューズ１０に分離されるかまたは単一化される７８。バッチ過程で生成される場合、種々の形状および寸法の可融性リンク３０は、エッチングおよび打抜き過程の的確な制御により同時に生成され得る。更に、ロールおよびロール積層法が連続加工過程に用いられて、多数のヒューズを最小時間で製造し得る。
【００４６】
更に、付加的層を含むヒューズは、前記の基本的方法から逸脱することなく第２加工され得る。したがって多重ヒューズ要素層および／または付加的絶縁層が利用されて、異なる性能特徴および種々のパッケージサイズを有するヒューズを第２加工し得る。
【００４７】
したがってヒューズは、高価でない既知の技術および方法を用いて、回分操作で、低コストの広範に利用可能な材料を用いて効率的に生成され得る。光化学的エッチング法は、ヒューズ１０の最終性能における変動を最小限にするために、均一の厚みおよび導電度を有する、非常に小型のヒューズに関してさえ、薄いヒューズ要素層２０の可融性リンク３０および接点パッド３２、３４のかなり的確な生成を可能にする。更に、ヒューズ要素層２０を生成するための薄い金属フォイル材料の使用は、それが既知の匹敵するヒューズに関連した非常に低抵抗のヒューズを構築することができるようにさせる。
【００４８】
図４は、ヒューズ１０と実質的に同様のフォイルヒューズ９０の第二の態様の分解組み立て斜視図である（図１〜３に関連して上に記載されている）が、但し、下部中間絶縁層２４は除く。特に、下部中間絶縁層２４における可融性リンク開口部４２（図２に示されている）は、ヒューズ９０には存在せず、且つ可融性リンク３０は、下部中間絶縁層２４の表面を直接横切って伸びる。この特定の構築物は、可融性リンク開口部４０が、可融性リンク３０から中間絶縁層２２、２４への熱伝達を阻害するかまたは少なくとも低減するという点で、中間温度でのヒューズ操作のために申し分ない。したがってヒューズ９０の抵抗はヒューズ操作中は低減され、且つ上部中間絶縁層４０における可融性リンク開口部４０はアークトラッキングを阻止し、且つヒューズを通しての回路の完全クリアリングを促す。
【００４９】
ヒューズ９０は、実質的に方法６０（図３に関連して前記）にしたがって構築されるが、但し、もちろん、下部中間絶縁層２４中の可融性リンク開口部４２（図２に示されている）は形成されない。
【００５０】
図５は、ヒューズ９０と実質的に同様のフォイルヒューズ１００の第三の態様の分解組み立て斜視図である（図４に関連して上記）が、但し、上部中間絶縁層２２の構築物は除く。特に、上部中間絶縁層２２における可融性リンク開口部４０（図２に示されている）はヒューズ１００には存在せず、且つ可融性リンク３０は、上部および下部中間絶縁層２２、２４の表面を直接横切って伸びる。
【００５１】
ヒューズ１００は、実質的に方法６０（図３に関連して前記）にしたがって構築されるが、但し、もちろん、中間絶縁層２２、２４中の可融性リンク開口部４０および４２（図２に示されている）は形成されない。
【００５２】
薄いセラミック基板は、ポリマーフィルムの代わりに前記の態様のいずれかにおいて用いられ得るが、しかしヒューズの適正操作を保証するためにヒューズ１００に関して特に得策である、と理解される。例えば低温同時焼成可能セラミック材料等が、本発明の代替的態様で用いられ得る。
【００５３】
可融性リンクを生成するための薄いメタライズフォイル材料上での前記のエッチングおよび打抜き法を用いて、種々の異質形造金属フォイルリンクが、特定の性能目的をかなえるために形成され得る。例えば図６〜１１は、複数のヒューズ要素幾何学を、ヒューズ１０（図１および２に示されている）およびヒューズ１００（図５に示されている）に用いられ得る例示的寸法とともに示す。しかしながら、本明細書中に記載され、例証されたヒューズリンク幾何学は、例証的目的だけのためであり、いかなる点においても、本発明の実施を任意の特定のフォイル形状または可融性リンク立体は位置に限定するよう意図されない、と認識される。
【００５４】
図１１は、ヒューズ１２０の第四の態様の分解組み立て斜視図である。前記のヒューズと同様に、ヒューズ１２０は、図１１に示された層化構築物の低抵抗ヒューズを提供する。特に、例示的態様では、ヒューズ１２０は、順次、上部および下部外絶縁層１２２、１２４間に挟まれる上部および下部中間絶縁層２２、２４の間に挟まれたフォイルヒューズ要素層２０を含めた５つの層から本質的に構築される。
【００５５】
前記の態様にしたがって、ヒューズ要素２０は、既知の技法により下部中間層２４に適用される電着３〜５ミクロン厚銅フォイルである。薄いヒューズ要素層２０は、長方形接点パッド３２、３４間に伸びる細い可融性リンク３０を有する大文字のＩの形状に形成され、可融性リンク３０を流れる電流が約７アンペア未満である場合に、開放するように寸法に合わせて作られる。しかしながら、種々の寸法の可融性リンクが用いられ、且つ薄いヒューズ要素層２０は、銅フォイルの代わりに種々の金属フォイル材料から形成され得る。
【００５６】
上部中間絶縁層２２はフォイルヒューズ要素層２０の上になり、且つそれを通して伸びる、且つフォイルヒューズ要素層２０の可融性リンク３０の上にくる円形造形可融性リンク開口部４０を含む。前記のヒューズ１０、９０および１００に対照して、ヒューズ１２０における上部中間絶縁層２２は終端開口部３６、３８（図２〜５に示されている）を包含せず、しかしむしろ可融性リンク開口部４０を除いて、すべての場合、中実である。
【００５７】
下部中間絶縁層２４はフォイルヒューズ要素層２０の下になり、フォイルヒューズ要素層２０の可融性リンク３０の下層にある円形造形ヒューズリンク開口部４２を含む。このようなものとして、可融性リンク３０がフォイルヒューズ要素２０の接点パッド３２、３４間を伸びる場合、可融性リンク３０が中間絶縁層２２、２４のいずれの表面とも接触しないよう、可融性リンク３０は、上部および下部中間絶縁層２２、２４中のそれぞれのヒューズリンク開口部４０、４２を横切って伸びる。言い換えれば、ヒューズ１０が十分に第２加工された場合、可融性リンク３０はそれぞれの中間絶縁層２２、２４中のヒューズリンク開口部４０、４２によってエアポケット中に有効に吊るされる。
【００５８】
このようなものとして、ヒューズリンク開口部４０、４２は、慣用的ヒューズでは、ヒューズの電気抵抗増大に寄与する中間絶縁層２２、２４への熱伝達を防止する。したがってヒューズ１２０は既知のヒューズより低抵抗で作動し、その結果として、既知の匹敵するヒューズより低い回路摂動を有する。更にそして既知のヒューズとは違って、可融性リンク開口部４０、４２により作られるエアポケットは、アークトラッキングを阻止し、且つ可融性リンク３０を通る回路の完全掃去を促す。更に、エアポケットは、可融性リンクが作動し、ヒューズに対する内部の望ましくないガス蓄積および圧力を軽減する場合に、その中でのガスの通気を提供する。
【００５９】
前記のように、上部および下部中間絶縁層は各々、例証的態様における誘電フィルム、例えば市販の、且つＫＡＰＴＯＮ（登録商標）の商標でデラウェア州ウィルミントンのデュポン社から販売されている０．００２インチ厚ポリイミドから第２加工される。代替的態様では、その他の適切な電気絶縁物質、例えばＣＩＲＬＥＸ（登録商標）非付着性ポリイミド貼り合せ物質、ピロラックスPyrolux、ポリエチレンナフタレンジカルボキシレート（時としてＰＥＮと呼ばれる）、ジヴレックスZyvrex液晶高分子物質（Rogers Corporationから市販されている）等が用いられ得る。
【００６０】
上部外絶縁層２６は上部中間層２２の上にあり、且つ上部外絶縁層２６の上を伸びる連続表面５０を包含し、且つ上部中間絶縁層２２の可融性リンク開口部４０の上にあり、それにより可融性リンク３０を封入し、適切に絶縁する。特に、且つ図１１に示されているように、上部中間層１２２は、終端開口部４６、４８（図２〜５に示されている）を包含しない。
【００６１】
さらなる態様では、上部外絶縁層１２２および／または下部外絶縁層１２４は、可融性リンク開口部４０、４２内の開口ヒューズの視覚的指示を促す半透明または透明物質から第２加工される。
【００６２】
下部外絶縁層１２４は、下部中間絶縁層２４の下にあり、中実性であり、即ち開口部を有さない。したがって下部外絶縁層２４の連続中実表面は下部中間絶縁層２８の可融性リンク開口部４２真下で可融性リンク３０を適切に絶縁する。
【００６３】
例証的態様では、上部および下部外絶縁層は各々、誘電フィルム、例えば市販の、且つＫＡＰＴＯＮ（登録商標）の商標でデラウェア州ウィルミントンのデュポン社から販売されている０．００５インチ厚ポリイミドフィルムから第２加工される。しかしながら、代替的態様では、その他の適切な電気絶縁物質、例えばＣＩＲＬＥＸ（登録商標）非付着性ポリイミド貼り合せ物質、ピロラックスPyrolux、ポリエチレンナフタレンジカルボキシレート等が用いられ得る、と理解される。
【００６４】
ハンダバンプ終端を含む図２〜５に示したヒューズの前記態様と違って、上部外絶縁層１２２および下部外絶縁層１２４は各々、その各面に形成され、且つヒューズリンク接点パッド３２、３４の上および下に伸びる延長終端スロット１２６、１２８を含む。ヒューズの層が組立てられると、スロット１２６、１２８はその垂直面にメタライズされて、上部中間絶縁層および下部中間絶縁層２２、２４のメタライズ垂直面１３０、１３２、ならびにそれぞれ上部および下部外絶縁層１２２、１２４の外表面上に伸びるメタライズストリップ１３４、１３６と一緒に、ヒューズ１２０の各面端上に接点終端を形成する。したがってヒューズ１２０は、ヒューズ要素接点パッド３２、３４との電気的接続を確立しながら、印刷回路板に表面固定され得る。
【００６５】
ヒューズ１２０を第２加工するために用いられる例示的製造方法を説明するために、ヒューズ１２０の層は、以下の表にしたがって言及される：
プロセス層 図１１層 図１１レファレンス
１            上部外部絶縁層                      １２２
２            上部中間絶縁層                        ２２
３            フォイルヒューズ要素層                ２０
４            下部中間絶縁層                        ２４
５            下部外部絶縁層                      １２４
【００６６】
これらの名称を用いて、図１２は、ヒューズ１２０の例示的製造方法１５０のフローチャートである（図１１に示されている）。フォイルヒューズ要素層２０（層３）は、既知の積層技法により下部中間層２４（層４）に積層されて１５２、メタライズ構築物を形成する。フォイルヒューズ要素層２０（層３）は次に、既知の技法を、例えば塩化鉄（ＩＩＩ）溶液エッチング法の使用（これに限定されない）を用いて、下部中間絶縁層２４（層４）上に所望の形状に形成される１５４。例示的一態様では、フォイルヒューズ要素層２０（層３）は、大文字Ｉ形造形フォイルヒューズ要素が前記されたように残存するよう、形成される。代替的態様では、可融性リンク３０接点パッド３２、３４を形成するために、打抜き操作がエッチング操作の代わりに用いられる。種々の形状の可融性素子は、本発明のさらなるおよび／または代替的態様に、例えば図６〜１０に示されたもの（これらに限定されない）に用いられ得る、と理解される。さらなるおよび／または代替的態様では、ヒューズ要素層は、当業者が理解するように、スパッター法、めっき法、スクリーン印刷法等を用いてメタライズされ得る、ということが更に意図される。
【００６７】
下部中間絶縁層（層４）からのフォイルヒューズ要素層（層３）の形成１５４が完了した後、上部中間絶縁層２２（層２）は、過程１５２から既知の積層技法により予備積層化フォイルヒューズ要素層２０（層３）および下部中間絶縁層（層４）に積層される１５６。中間絶縁層２２、２４（層２および４）間に挟まれたフォイルヒューズ要素層２０（層３）を用いて、３層積層がそれにより形成される。
【００６８】
次に可融性リンク開口部４０（図１１に示されている）が、上部中間絶縁層２２（層２）中に形成され１５８、且つ可融性リンク開口部４２（図１１に示されている）が下部中間絶縁層２８に形成される１５８。可融性リンク３０（図１１に示されている）は、それぞれの中間絶縁層２２、２４（層２および４）の可融性リンク開口部４０、４２内に露呈される。例示的態様では、開口部４０が、既知のエッチング、押抜き、孔あけおよび打抜き操作により形成されて、可融性リンク開口部４０および４２を形成する。
【００６９】
中間絶縁層２２、２４（層２および４）中への開口部のエッチング１５８後、過程１５６および１５８から、外絶縁層１２２、１２４（層１および５）が３層組合せ（層２、３および４）に積層される１６０。外絶縁層１２２、１２４（層１および５）は、当業界で既知の方法および技術を用いて、３層組合せに積層される。
【００７０】
本発明の目的のために特に有益であり得る積層の一形態は、非流動性ポリイミドプレプレグ材料、例えばArlon Materials for Electronics of Bear, Delawareから入手可能なものを使用する。このような材料は、通し孔破損の確率を低減し、ならびにその他の積層結合剤より良好に離層を伴わずに熱サイクルに耐えるアクリル接着剤のものより低い膨張特性を有する。しかしながら、結合剤用件は製造中のヒューズの特性によって変わり得るし、したがってある種類のヒューズまたはヒューズ定格に適していない積層結合剤が、別の種類のヒューズまたはヒューズ定格には許容可能であり得る、と理解される。
【００７１】
外絶縁層２６、２８（図２に示されている）と違って、外絶縁層１２２、１２４（図１１に示されている）は、中間絶縁層と反対側のその外側表面上に銅フォイルでメタライズされる。例証的態様では、これは、ヒューズの適正な操作を危うくし得る接着剤を用いずに銅フォイルで積層されたポリイミドシートを含めたＣＩＲＬＥＸ（登録商標）ポリイミド技法で達成され得る。もう１つの例証的態様では、これは、接着剤を用いずにスパッターされた金属フィルムと積層されたＥｓｐａｎｅｘポリイミドシート材料で達成され得る。その他の導電性材料および合金はこの目的のために銅フォイルの代わりに用いられ得るし、更に、外絶縁層１２２、１２４は、代替的態様においてＣＩＲＬＥＸ（登録商標）材料の代わりにその他の方法および技術によりメタライズされ得る、ということが意図される。
【００７２】
外絶縁層２６、２８（層１および５）が積層されて１６０、５層組合せを形成後、スロット１２６、１２８に対応する凹みが端から端まで伸ばされたものが、過程１６０で形成された５層組合せ全体に形成される。種々の態様において、スロット１２６、１２８は、それらが形成される１６４場合、レーザー機械加工され、化学エッチングされ、プラズマエッチングされ、押抜きまたは孔あけされる。次に、エッチング法により外絶縁層１２２、１２４のメタライズ外表面上に、スロット終端ストリップ１３４、１２６（図１１に示されている）が形成され１６６、且つヒューズ要素層２０がエッチングされて１６６、終端スロット１２６、１２８内にヒューズ要素層接点パッド３２、３４（図１１に示されている）が露呈される。終端ストリップ１３４、１３６を形成するための層化組合せのエッチング１６６、ならびにヒューズ要素層接点パッド３２、３４を露呈するためのヒューズ要素層２０のエッチング後、めっき過程により終端スロット１２６、１２８がメタライズされて１６８、スロット１２６、１２８におけるメタライズ接点終端を完成する。例示的な態様において、終端スロット１２６、１２８を完成するのに、ニッケル／金、ニッケル／スズ、ニッケル／スズ／鉛およびスズが既知のめっきプロセスで使用され得る。他の用途では表面固定の代わりに他の接続機構が使用され得るが、そのようなものとして例えば印刷回路板に表面固定するのに特に適したヒューズ１２０が加工され得る。
【００７３】
代替的態様では、円筒形通し孔を含めた塔状接点終端が、スロット１２６、１２８における前記の通し孔メタライズの代わりに用いられ得る。
【００７４】
一旦スロット１２６、１２８における接点終端が競合されれば、次に、ヒューズ１２０（図１１に示されている）の操作特徴、例えば電圧または電流定格、ヒューズ分類コード等に関係した指標を用いて、下部外絶縁層１２４（層５）がマークされる１７０。マーキング１７０は、既知の方法により、例えばレーザーマーキング、化学エッチングまたはプラズマエッチングにより実施され得る。
【００７５】
ヒューズ１２０は今まで記載してきた方法により単独で製造され得るが、しかし例証的態様では、ヒューズ１２０はシート形態で集合的に第２加工され、次に個々のヒューズ１２０に分離されるかまたは単一化される１７２。バッチ過程で生成される場合、種々の形状および寸法の可融性リンク３０（図１１に示されている）は、エッチングおよび打抜き過程の的確な制御により同時に生成され得る。更に、ロールおよびロール積層法が連続加工過程に用いられて、多数のヒューズを最小時間で製造し得る。更に、付加的ヒューズ要素層および／または絶縁層を用いて、高ヒューズ定格および物理的サイズを有するヒューズを与え得る。
【００７６】
一旦製造が完了されると、接点終端が電圧印加回路のラインおよびロード電気接続に結合される場合、可融性リンク３０（図１１に示されている）を通して電気接続が確立され得る。
【００７７】
ヒューズ１２０は更に、中間絶縁層２２、２４における可融性リンク開口部４０、４２の一方または両方の排除により、図４および５に前記されたように修正され得る、と認識される。したがってヒューズ１２０の抵抗は、ヒューズ１２０の異なる用途および異なる操作温度に対して変更され得る。
【００７８】
さらなる態様では、外絶縁層１２２、１２４の一方または両方が半透明材料から第２加工されて、外部絶縁層１２２、１２４を通して局所ヒューズ状態表示を提供する。したがって可融性リンク３０が作動すると、ヒューズ１２０は取替えに関して容易に確認され、これは、多数のヒューズが電気システムに用いられる場合に特に有益であり得る。
【００７９】
前記の方法によれば、ヒューズはしたがって、高価でない既知の技術および方法を用いて回分操作で、低コストの広範に利用可能な材料を用いて効率的に生成され得る。光化学的エッチング法は、ヒューズ１０の最終性能における変動を最小限にするために、均一の厚みおよび導電度を有する、非常に小型のヒューズに関してさえ、薄いヒューズ要素層２０の可融性リンク３０および接点パッド３２、３４のかなり的確な生成を可能にする。更に、ヒューズ要素層２０を生成するための薄い金属フォイル材料の使用は、それが既知の匹敵するヒューズに関連した非常に低抵抗のヒューズを構築することができるようにさせる。
【００８０】
図１３および１４は、本発明の例示的一局面に従って形成されるヒューズ２００の第五の態様の、それぞれ斜視図および分解組み立て図である。前記されたヒューズのように、ヒューズ２００は層化構造の低抵抗ヒューズを提供する。ヒューズ２００は、以下に記載されることを除いて、ヒューズ１２０（図１１に示されている）に実質上類似して組み立てられ、そしてヒューズ１２０の符号類は、図１３および１４における符号類で示されている。
【００８１】
例示的一態様において、ヒューズ２００は、上部および下部の中間絶縁層２２、２４の間にはさまれたフォイルヒューズ要素層２０を含み、それは上部および下部の外絶縁層１２２、１２４の間に順にはさまれている。そのヒューズ要素層２０、ならびに層２２、２４、１２２および１２４は、図１１および１２に関して前記されたように加工され、そして組み立てられる。
【００８２】
ヒューズ要素層２０が、可融性リンク開口部４０および４２の付近にまたはその上部および下部中間絶縁層２２、２４と直接接するように吊るされている前記の態様と違って、そのヒューズ要素層２０はポリマーメンブレン２０２上に支持されている。そのポリマーメンブレン２０２は、ヒューズ要素層２０を支持し、そのヒューズ要素層２０を形成するための表面を提供するのに供する。作動中に、ヒューズ要素層２０の金属可融性リンク３０が溶融し、ポリマーメンブレン２０２を炭化しまたはメンブレン２０２の表面上にアークトラッキングすることなく、ヒューズ２００によってその回路を掃去する。
【００８３】
ヒューズ要素層２０における可融性リンクの特定の形態および長さが、ポリマーメンブレン２０２を特に望ましいものにする。例えば、ヒューズ要素層２０において曲がりくねったまたは切り目をつけたリンクが用いられている場合、その回路を掃去する前に、可融性リンクの上および下に位置した可融性リンク開口部４０および４２の表面にヒューズ要素層２０が触れないように、ポリマーメンブレン２０２がその可融性リンクを支持する。増加した長さの可融性要素を有し、複合の形状および／または形状寸法の可融性リンクが用いられる場合のより高い電圧のヒューズおよび／または時間遅延ヒューズ要素について、ポリマーメンブレン２０２は、許容可能なヒューズ作動を得るのに重要な役割を担うと考えられている。長い要素の時間遅延ヒューズのデザインにおいて、ヒューズ要素層２０は、そのヒューズ要素層２０の形成に使用された金属の熱膨張の係数に応じて、過負荷状態時に膨張する。ヒューズ要素層２０の加熱は、ヒューズ要素層２０の少なくとも一部が液状に溶融するまで続く。ヒューズ要素層２０の加熱中におけるポリマーメンブレン２０２を介した熱消散は、ヒューズ２００の時間／電流特性に実質的で且つまた望ましい変化をもたらし得る。
【００８４】
ポリマーメンブレン２０２は、更にヒューズ２００における付加的な構造上の利点を提供する。例えば、ポリマーメンブレン２０２は、製造プロセス中にヒューズ要素層２０を支持することによって、可融性リンクに構造的な強度を提供し、そのことによって可融性リンクを強化し、高温高圧での連続した積層プロセス中における潜在的な破損を避ける。加えて、ポリマーメンブレン２０２は、ヒューズ要素層を強化し、そのヒューズが手で扱われて設置されるときの可融性リンクの潜在的な破損を防止する。更に、ポリマーメンブレン２０２は、ヒューズ要素層の熱膨張および収縮を生じる、使用時の電流サイクル中の熱応力による可融性リンクの破損の可能性を低減する。それゆえ、電流サイクルによる可融性リンクの疲労からの故障が、そのポリマーメンブレン２０２の構造的強度により軽減される。
【００８５】
従って、ポリマーメンブレン２０２またはヒューズ要素層２０のための他の支持構造を導入することによって、ヒューズ２００は、改良された機械的衝撃、熱衝撃の耐衝撃性、振動耐久性、および例えば可融性リンク３０が空気中に吊るされた場合のヒューズ１２０（図１１に示されている）に対して多分いっそう優れた性能を呈する。
【００８６】
ポリマーメンブレン２０２が上記したようにヒューズの特定のタイプまたは用途に望ましいと理解されるが、早く作動するヒューズおよび比較的短い可融性リンクを有するヒューズにおいて、その可融性リンクが充分な構造的保全と受け入れ可能な性能を有して、ポリマーメンブレン２０２を任意なものと成し得る。短い可融性リンクと早く作動するヒューズにおいて、ポリマーメンブレン２０２の具備は、ヒューズ２００の時間／電流特性に対して実質的な効果を有さないようである。
【００８７】
より厚いメンブレンが代わりの態様において使用され得ると理解されるけれども、例示的一態様において、ポリマーメンブレン２０２は約０．０００５インチ（０．０１３ｍｍ）以下の厚さを有する薄いメンブレンである。薄いポリマーメンブレンは、理想的にはヒューズの作動中に溶融し、蒸発しまたは違ったふうに崩壊する。そのポリマーメンブレン２０２の例示的な材料には、上記したような液晶ポリマー（ＬＣＰ）材料およびポリイミドフィルム材料が含まれるが、それらに限定されない。液状ポリイミド物質も、スピンコート操作またはドクターブレードを用いる塗布を含むがそれらに限定されない既知のプロセスまたは技術によって、ヒューズ要素層２０の支持メンブレン２０２を形成するために用いられ得る。ポリマーメンブレン２０２は、特定のヒューズ特性を有するヒューズを組み立てるために望ましいまたは必要な種々の形に成形され得る。
【００８８】
ヒューズ２００は、ヒューズ要素層２０を形成するための、または違ったふうにそのヒューズ要素層２０をポリマーメンブレン２０２で支持するための適当な変形を加えて、図１２に示される方法１５０に従って製造され得る。
【００８９】
図１５は、本発明の例示的な一局面に従って形成されるヒューズ２１０の第六の態様の分解組み立て図である。上記したヒューズのように、ヒューズ２１０は層化構造の低抵抗ヒューズを提供する。ヒューズ２１０は、以下に記載されることを除いて、ヒューズ１２０（図１１に示されている）に実質上類似して組み立てられ、そしてヒューズ１２０の符号類が図１５における符号類で示されている。
【００９０】
例示的一態様において、ヒューズ２１０は、上部および下部の中間絶縁層２２、２４の間にはさまれたフォイルヒューズ要素層２０を含み、それは上部および下部の外絶縁層１２２、１２４の間に順にはさまれている。そのヒューズ要素層２０、ならびに層２２、２４、１２２および１２４は、図１１および１２に関して前記されたように加工され、そして組み立てられる。
【００９１】
前記の態様と違って、アーククエンチング媒体２１２が、上部および下部中間絶縁層２２、２４の可融性リンク開口部４０および４２内に提供される。それゆえ、ヒューズ要素層２０が開放するときのアークエネルギーの消散が促進される。それは、ヒューズの電圧定格を増加させるので有益である。もしアークエネルギーがヒューズを破裂させ、周囲環境へ放出すれば、そのヒューズに付随する感度の高い電気装置と電子部品が危険に陥れられ、近隣の人々および職員にとって危険の多い状態が生じるかもしれない。アークが生じるとき、周囲のアーククエンチング媒体２１２が熱くなり相転移を受け、そしてエントロピーによりアークエネルギーがそのアーククエンチング媒体によって吸収される。それゆえ、アークエネルギーは、ヒューズ２１０の内部の位置で、可融性リンク開口部４０および４２の範囲内に有効に収容される。従って、電気装置および部品へ損害が避けられ、安全な作業環境が保護される。
【００９２】
例示のために、アークを抑制する特性を有するように知られたセラミック、シリコーンおよびセラミック／シリコーン複合材料が、そのアーククエンチング媒体２１２として使用され得る。当業者が理解し得るように、粉末状、スラリー状または接着剤の形のセラミック製品が使用され得て、既知のプロセスおよび技術に従ってヒューズリンク開口部４０および４２に適用され得る。最も特別には、ＲＴＶおよび変性アルコキシシリコーンのようなシリコーン類がアーククエンチング媒体２１２として使用され得る。アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、アルミナ３水和物（Ａｌ２Ｏ３＊３Ｈ２Ｏ）および／またはＡｌ２Ｏ３＊ＭｇＯ＊ＳｉＯ２三元系内の化合物のようなセラミック材料も、アーククエンチング媒体２１２として使用され得る。ＭｇＯ＊ＺｒＯ２化合物、およびＡｌ２Ｏ３＊ＭｇＯのようなスピネル類、およびナトリウムニトレート（ＮａＮＯ２、ＮａＮＯ３）のような高い転移熱を有する他のアーククエンチング媒体も、アーククエンチング媒体２１０としての使用に適している。
【００９３】
図１５に示すように、１層以上の付加的な絶縁材料の層２１４が、ヒューズ要素層２０に隣接して提供され得て、可融性リンク開口部２１６がそこに提供され得る。その絶縁層２１４は、前記された上部および下部の絶縁層２２、２４と同様または類似の材料から加工され得る。アーククエンチング媒体２１２は、絶縁層２１４における開口部２１６を満たしている。それゆえ、より高い電圧のヒューズについて望ましいヒューズ特性を達成するための付加的な絶縁およびアーククエンチング性能が提供される。
【００９４】
ポリマーメンブレン２０２（図１４に示されている）が、所望のときにヒューズ２１０と組み合わされて使用され得ることが理解される。また、ヒューズ２１０が、アーククエンチング媒体２１２および１層以上の追加絶縁層２１４を導入するのに適した変化を加えて、図１２に示される方法１５０に従って製造され得ることも理解される。
【００９５】
図１６は、本発明の例示的な一局面に従って形成されるヒューズ２２０の第七の態様の分解組み立て図である。上記したヒューズのように、ヒューズ２２０は層化構造の低抵抗ヒューズを提供する。ヒューズ２２０は、ヒューズ１２０（図１１に示されている）と共通の要素を含み、そしてヒューズ１２０の符号類が図１６における符号類で示されている。
【００９６】
例示的一態様において、ヒューズ２２０は、上部および下部の中間絶縁層２２、２４の間にはさまれたフォイルヒューズ要素層２０を含み、それは上部および下部の外絶縁層１２２、１２４の間に順にはさまれている。そのヒューズ要素層２０、ならびに層２２、２４、１２２および１２４は、図１１および１２に関して前記されたものである。
【００９７】
接着剤なしの前記の態様と違って、ヒューズ２２０は、ヒューズ要素層２０を上部および下部の中間絶縁層２２、２４にしっかり留めて、更にその上部および下部の中間絶縁層２２、２４を外絶縁層１２２、１２４にしっかり留めるために、接着剤要素２２２（図１６に見せかけのもので示されている）を含む。慣用的な接着剤と違って、例示的態様における接着剤要素２２２は、ヒューズ要素層２０が解放し、ヒューズ２２０によって回路を掃去するときに、炭化またはアークトラッキングを生じない。加えて、接着剤要素２２２は、ヒューズ２２０の製造中に低温、低圧での積層を可能にするのに対して、前記された接着剤なしの態様は比較的高い積層温度および圧力を要する。ヒューズ２２０の製造中における低下された積層温度および圧力は、ヒューズ２２０の製造におけるエネルギー消費の低減、製造手順の簡略化を含むがそれらに限定されない多くの利点を提供する。その利点の各々がヒューズ２２０を供給するためのコストを減少させる。
【００９８】
種々の態様において、接着剤要素２２２は、例えばポリイミド液状接着剤、ポリイミド接着剤フィルムまたはシリコーン接着剤であり得る。最も特別には、Ｅｓｐａｎｅｘ  ＳＰＩおよびＥｓｐａｎｅｘ  ＳＰＣ接着フィルムのような材料が使用され得る。一方、液状接着剤がスクリーン印刷されまたはキャストされて、次いで硬化されて、接着剤要素２２２を形成しても良い。
【００９９】
接着剤フィルムが接着剤要素２２２として使用される場合、その接着剤フィルムは予備パンチされて、上部および下部の中間絶縁層２２、２４中の可融性リンク開口部４０、４２を形成し得る。一旦開口部４０、４２が形成されると、その接着剤要素２２２は中間絶縁層２２、２４と外絶縁層１２２、１２４のそれぞれに積層される。オーバーレイフィルムの形のポリイミド前駆体およびインクが積層プレスにおいて使用され得て、一旦硬化されると、前に詳述されたようにポリイミドの利点と共に、ポリイミドの電気的、機械的および形状についての性質の全てが所定のものになる。
【０１００】
更なる態様において、接着剤要素２２２は、金属フォイルヒューズ要素層２０を封入し得る。例えば、低融点ヒューズ合金または金属が使用される場合、或いはメトカフ（Metcalf）型合金系が使用される場合に、低硬化温度の封入剤が使用され得る。
【０１０１】
４つの接着剤要素２２２が図１６に示されるが、ヒューズ２２０の利点の少なくともいくつかを取得して、そして本発明の範囲から離れることなく、それより多いまたは少ない接着剤要素２２２が、代わりの態様において使用され得ることが理解される。
【０１０２】
ポリマーメンブレン２０２（図１４に示されている）が所望のときにヒューズ２２０と組み合わせて使用され得ることが理解される。そのヒューズ２２０は、接着剤要素２２２を導入するために必要な変化を加えて、図１２に示される方法１５０に従って製造され得ることも理解される。加えて、アーククエンチング媒体２１２（図１５に示されている）および１層以上の付加的絶縁層２１４（図１５に示されている）が、所望のときにヒューズ２２０中に使用され得ることが理解される。
【０１０３】
図１７は、本発明の例示的な一局面に従って形成されるヒューズ２３０の第八の態様の模式図である。前記されたヒューズのように、ヒューズ２３０は層化構造の低抵抗ヒューズを提供する。ヒューズ２３０は、前記の態様と共通の要素を含み、そしてヒューズ２３０の符号類が図１７における符号類で示されている。
【０１０４】
例示的一態様において、ヒューズ２３０は、上部および下部の中間絶縁層２２、２４の間にはさまれたフォイルヒューズ要素層２０を含み、それは上部および下部の外絶縁層１２２、１２４の間に順にはさまれている。そのヒューズ要素層２０、ならびに層２２、２４、１２２および１２４は、図１１および１２に関して前に記載されている。
【０１０５】
前述の態様と違って、ヒューズ２３０はヒートシンク２３２と追加の絶縁層２１４（図１５に示されている）を含む。熱的ヒートシンク２３２は、ヒューズ要素層２０の可融性リンク３０の近傍に設置され、そしてそのヒートシンク２３２が特定のヒューズの用途に対する時間遅延特性を改良する。局所的な加熱が通常ヒューズ要素層２０の中央において（即ち図１７に示される可融性リンク３０の場所で）生じるにつれて、電流がそこを流れるように、ヒートシンク２３２がヒューズ要素層２０から遠ざかるように熱を方向付ける。その結果、ヒューズ要素層２０を加熱して、特定された電流過負荷状態でそのヒューズ２３０を開放または作動させるためのその融点に達するのに、増加された期間を要する。
【０１０６】
他の態様において、他のヒートシンク材料およびヒートシンク２３２の他の相対的位置も採用され得ると理解されるが、例示的一態様では、ヒートシンク２３２がヒューズ要素層２０の上部または下部のいずれかでそのヒューズ要素の近傍に設置されるセラミックまたは金属の要素である。一態様において、そして図１７に示されるように、ヒートシンク２３２は、操作中にヒューズ要素層２０の最も熱い部分から離れて位置される。即ち、そのヒートシンク２３２は、図１７で示された態様においてヒューズ要素層２０または可融性リンク３０の中央から離れてまたは間隔を置いて位置される。可融性リンク３０から間隔を置いてヒートシンク２３２を位置させることによって、そのヒートシンク２３１がヒューズ要素層２０による回路の開放および掃去を妨げなくなる。
【０１０７】
ポリマーメンブレン２０２（図１４に示されている）が、所望のときにヒューズ２２０と組合せて使用され得ることが理解される。加えて、アーククエンチング媒体２１２（図１５に示されている）および１層以上の付加的絶縁層２１４（図１５に示されている）が、所望されるときにヒューズ２３０に使用され得ることが理解される。ヒューズ２２０が、前記の特徴を導入するために適した変化と共に、図１２に示された方法１５０に従って製造され得ることも理解される。
【０１０８】
図１８は、前述のヒューズの態様と共に使用され得るヒューズ要素層２０の例示的一態様の平面図である。図１８に示されるように、ヒューズ要素層２０はヒーター要素２４０を含む。ヒューズ要素層２０を形成するためにより低い融点の材料が使用される場合には特に、ヒーター要素２４０の追加は、ヒューズが早い作動と高いサージ抵抗性の特性を有することを容易にする。通常、非常に早い作動特性を有するヒューズは、例えばＬＣＤ平面パネルディスプレイのような用途で遭遇される流入電流（inrush current）に抵抗し得ない。ヒーター要素２４０は、ヒューズ要素層２０がヒューズを解放することなくそのような流入電流に抵抗することを可能にする。
【０１０９】
例示的一態様において、ニッケル（Nickel）、バルコ（Balco）、白金（Platinum）、カンタル（Kanthal）またはニクロム（Nichrome）のようなヒーター合金が、ヒーター要素２４０として使用され、既知のプロセスおよび技術に従ってヒューズ要素層２０に適用され得る。これらの、ならびに他の代わりの物質および金属が、バルク抵抗、抵抗の温度係数（TCR）、安定性、直線性およびコストのような材料特性に基づいてヒーター要素２４０のために選択され得る。
【０１１０】
２つのヒーター要素２４０が、図１８における大文字Iの形の特定のヒューズ要素層２０に示されているが、ヒューズ要素層が、本発明の範囲から離れることなく、図６〜１０に示されるような形状を含んで、それらに限定されない種々の幾何学的形状に形成され得ること、そして異なるヒューズ要素形状に適するようにまたは特定の特性パラメータのために適用可能な使用を達成するように、より多くのまたは少ないヒーター要素２４０が使用され得ることが理解される。
【０１１１】
図１９は、絶縁層２５２上に形成されたヒューズ要素層２５０の部分の例示的一態様の平面図である。ヒューズ要素層２５０は、図１０に示されたものを思わせる曲がりくねった形状に、前記のようなヒューズ要素層２０に関して記載されたように形成される。絶縁層２５２は、前記のような低部の中間絶縁層２４に関して記載されたように形成される。そのヒューズ要素層は、前述のいかなるヒューズの態様においても使用され得て、そして図１４〜１８において上記されたいかなる特徴（即ちポリマーメンブレン２０２、アーククエンチング媒体２１２、接着剤要素２２２、ヒートシンク２３２、またはヒーター２４０）とも組み合わせて使用され得る。
【０１１２】
可融性リンク２５４は、絶縁層２５２に形成された可融性リンク開口部２５６を横切って伸びており、その可融性リンクは曲がりくねったヒューズ要素層２５０の残りに比較して狭くなった幅を有する。その曲がりくねったヒューズ要素層２５０と可融性リンク２５４は、絶縁層２５２上の比較的長い導電性パスを確立しており、それは時間遅延ヒューズに良く適している。
【０１１３】
当業者が理解し得るように、ヒューズ要素層２５０の融点が、ヒューズ要素層２５０の最大エネルギー吸収能力（Ｑ）を計算することによってちょうど良いときに決定され得る。より詳細には、最大エネルギー吸収能力は次の関係によって計算される。
【数２】
2005243621.tif 000004
そこでは、νが形成されたヒューズ要素層形態の材料の体積であり、ｉがヒューズ要素を通って流れる瞬間電流値であり、ｔがそのヒューズ要素を通って流れる電流についての時間値であり、ΔＴがそのヒューズ要素層の形成に用いられた材料の融点と時間ｔでのその材料の周囲温度の差であり、Ｃｐがヒューズ要素層材料の比熱容量であり、δがヒューズ要素層材料の密度であり、Ａがヒューズ要素の断面積であり、そしてＬがヒューズ要素の長さである。
【０１１４】
ヒューズ要素層についての断面積、長さおよび使用された材料のタイプは、次の関係によってそれの抵抗（Ｒ）に影響する。
Ｒ＝（ρＬ）／Ａ                                  （６）
そこでは、ρがヒューズ要素層の物質固有抵抗であり、Ｌがヒューズ要素の長さであり、そしてＡがヒューズ要素の断面積である。
【０１１５】
ヒューズについて所定の電気抵抗でまたはそれよりも低い電気抵抗で特定のヒューズ特性を提供するために、式（４）、（５）を考慮して、妥当な断面積と長さでヒューズ要素層が設計され得る。従って、特定の目的に合うように、またはそれを超えるように、低抵抗ヒューズが構成され得る。
【０１１６】
例えば、低気化温度合金から加工されたヒューズ要素層２５０と直列の１つ以上のヒーター要素２４０（図１８に示されている）を、ヒューズ要素層２５０の上部と下部の両方に位置された絶縁層中で可融性リンク開口部２５６と組み合わせて、最適な断熱状態がヒューズ作動のために生成される。
【０１１７】
理想的なヒューズ状態は断熱であって、そこでは電流過負荷状態時に熱のゲインもロスも無い。断熱状態において、周りの要素と熱交換することなく、その回路が掃去される。現実的には、非常に早く開放する場合においてのみ、断熱状態が生じ、そこではヒューズの終端またはヒューズの層の終端のいずれかから消散する熱がほとんど無いか全く無い。可融性リンクの周りに断熱囲いを成形することによって、安定したほぼ断熱の状態が実現され得るが、それによって可融性リンクを熱のゲインもロスも無い熱力学的な系に密封する。
【０１１８】
低い熱伝導性の材料で可融性リンクを取り囲むことによって、断熱方式の囲いが少なくとも部分的に達成され得る。例えば、ヒューズ要素層のいずれか一方の面での、上部および下部の絶縁層における可融性リンク開口部によってヒューズ要素を取り囲む空気ポケットが、その可融性リンクを絶縁し、ヒューズの層を通じての熱の消散を防止する。加えて、最小のアスペクト比で、または要素厚さで割った要素幅で、ヒューズ要素の形状寸法を構成することが、例えば上部および下部の中間絶縁層への伝熱のためのヒューズ要素層の表面積を減少させる。更には、前述のヒーター要素２４０のようなヒーター要素をヒューズ要素に直列に設置することが、ヒューズ要素からそのヒューズの層へ、およびヒューズ終端への伝熱を防止する。
【０１１９】
上記のように断熱囲いの様式を形成することによって、過電流の発生で、ジュール（Joule）熱が吸収されることが無く、ヒューズ要素がすばやく融解され得る。ヒューズ要素が融解されてしまった後にアークが生成されたとしても、そのアークを生成しそうな金属蒸気がその囲い中に閉じ込められるだろう。
【０１２０】
ヒューズの前記態様について、ヒューズマトリックスの熱伝導性を前述のようなヒューズ要素の最大エネルギー吸収能力と組み合わせて考察することによって、ヒューズの電気特性が予測され得る。熱伝導式（Heat Conduction Equation）における熱拡散率（Thermal Diffusivity）は定数である。
δＴ（ｒ，ｔ）／δｔ＝ＫΔ2（ｒ，ｔ）              （７）
上記式は、熱が媒体を通じて伝達される速度を表しており、次式によって、熱伝導率ｋ、比熱Ｃｐおよび密度οに関連付けられる。
Ｋ＝Ｉｍｆｐｖ＝ｋ／οＣｐ                               （８）
【０１２１】
図２０は、本発明の例示的な一局面に従って形成されるヒューズ２６０の分解組み立て図である。前記されたヒューズのように、ヒューズ製品２６０は層化構造の低抵抗ヒューズを提供する。ヒューズ製品２６０は、前記の態様と共通の要素を含み、そして符号類が図１７における符号類で示されている。
【０１２２】
例示的一態様において、ヒューズ２６０は、上部および下部の中間絶縁層２２、２４の間にはさまれたフォイルヒューズ要素層２０を含み、それは上部および下部の外絶縁層１２２、１２４の間に順にはさまれている。そのヒューズ要素層２０、ならびに層２２、２４、１２２および１２４は、図１１および１２に関して前に記載されている。追加の絶縁層２１４もまた、図１５に関して前に記載されているように提供される。
【０１２３】
前述の態様と違って、マスク２６２が１層以上の形成を促進するために提供される。そのマスク２６２は、その層類の内の１層における可融性リンク開口部に対応する開口部２６４、および各々の層を形作るための丸くなった終端溝２６６の範囲を規定する。マスク２６２は、製造プロセス中にそのヒューズの各々の層の可融性リンク開口部と終端の形成を促進するために使用される。ヒューズの層の開口部と終端の生成および形作りのために、所望のときに、他の材料および他の技術が使用され得ることが予期されるけれども、例示的一態様におけるマスク２６２は、プラズマエッチングプロセスと共に使用される銅フォイルマスクである。
【０１２４】
例示的一態様において、ヒューズの層類を積層する前に、そのマスク２６２がその構造体から物理的に除去される。もう１つの態様では、マスクが最終のヒューズ製品における層中に含まれていても良い。
【０１２５】
種々の特定の態様に関して本発明を説明してきたが、しかし、本発明は、特許請求の範囲に記載した精神および範囲内での修正を伴って実施され得る、と当業者は認識する。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】フォイルヒューズの斜視図である。
【０１２７】
【図２】図１に示したヒューズの分解組み立て斜視図である。
【０１２８】
【図３】図１および２に示したヒューズの製造方法の工程流れ図である。
【０１２９】
【図４】フォイルヒューズの第二の態様の分解組み立て斜視図である。
【０１３０】
【図５】フォイルヒューズの第三の態様の分解組み立て斜視図である。
【０１３１】
【図６】図１〜５に示したヒューズに関するヒューズ要素形状の平面図である。
【図７】図１〜５に示したヒューズに関するヒューズ要素形状の平面図である。
【図８】図１〜５に示したヒューズに関するヒューズ要素形状の平面図である。
【図９】図１〜５に示したヒューズに関するヒューズ要素形状の平面図である。
【図１０】図１〜５に示したヒューズに関するヒューズ要素形状の平面図である。
【０１３２】
【図１１】ヒューズの第四の態様の分解組み立て斜視図である。
【０１３３】
【図１２】図１１に示したヒューズの製造方法の工程流図である。
【０１３４】
【図１３】ヒューズの第五の態様の斜視図である。
【０１３５】
【図１４】図１２に示したヒューズの分解組み立て図である。
【０１３６】
【図１５】ヒューズの第六の態様の分解組み立て図である。
【０１３７】
【図１６】ヒューズの第七の態様の分解組み立て図である。
【０１３８】
【図１７】ヒューズの第八の態様の分解組み立て図である。
【０１３９】
【図１８】ヒューズ要素に関する１態様の平面図である。
【０１４０】
【図１９】ヒューズ要素に関するもう１つの態様の平面図である。
【０１４１】
【図２０】ヒューズ製造の分解組み立て図である。
【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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【外国語明細書】
2005243621000001.pdf