(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材の上に半田材料を用いて形成され、前記絶縁材を介して発熱体から伝わる熱で溶断するヒューズ素子であって、
第１の半田材料を用いて形成された下側半田材料層と、
前記第１の半田材料よりも融点の低い第２の半田材料を用いて前記下側半田材料層の上に直接形成された上側半田材料層とからなることを特徴とするヒューズ素子。
【請求項２】
絶縁材の上に半田材料を用いて形成され、前記絶縁材を介して発熱体から伝わる熱で溶断するヒューズ素子であって、
鉛を含む第１の半田材料を用いて形成された下側半田材料層と、
鉛を含まず且つ前記第１の半田材料よりも融点の低い第２の半田材料を用いて前記下側半田材料層の上に直接形成された上側半田材料層とからなることを特徴とするヒューズ素子。
【請求項３】
前記第１の半田材料の融点と前記第２の半田材料の融点の差が４０℃以上あることを特徴とする請求項１または２に記載のヒューズ素子。
【請求項４】
セラミック製のチップ状基板と、
前記チップ状基板上に配置された半田材料からなるヒューズ素子と、
前記チップ状基板上に配置されて通電されると前記ヒューズ素子を溶断するための熱を発生する発熱体とを具備し、リフローソルダリング方法により回路基板上に実装されるチップ型ヒューズであって、
前記ヒューズ素子が、
前記リフローソルダリング方法のリフロー条件におけるピーク温度よりも高い融点を有する第１の半田材料を用いて形成された下側半田材料層と、
前記ピーク温度よりも低い融点を有する第２の半田材料を用いて前記下側半田材料層の上に直接形成された上側半田材料層とからなることを特徴とするチップ型ヒューズ。
【請求項５】
前記ヒューズ素子は、前記チップ状基板の表面上に配置され、
前記発熱体は、前記チップ状基板を間に介して前記ヒューズ素子と対向するように前記チップ状基板の裏面上に配置され、
前記ヒューズ素子は、一対のヒューズ用電極と該一対のヒューズ用電極の間に配置されたヒューズ用中間電極とに跨って形成されており、
前記発熱体は一対の発熱体用電極と該一対の発熱体用電極の間に配置された発熱体用中間電極とに跨って形成されており、
前記ヒューズ用中間電極と前記発熱体用中間電極とが電気的に共通接続されており、
前記一対の発熱体用電極が電気的に共通接続されている請求項４に記載のチップ型ヒューズ。
【請求項６】
前記ピーク温度が２４５〜２５５℃であり、
前記下側半田材料層の融点が２９０〜３００℃であり、
前記上側半田材料層の融点が前記下側半田材料層の融点より４０℃以上低く、
前記下側半田材料層の抵抗値Ｒ１と、前記下側半田材料層と前記上側半田材料層とを併せた前記ヒューズ素子の抵抗値Ｒ２との比が１：１７〜１：５であることを特徴とする請求項４または５に記載のチップ型ヒューズ。
【請求項７】
チップ状基板と、
前記チップ状基板上に配置されて通電されると熱を発生する発熱体と、
前記発熱体上に配置される絶縁層と、
前記絶縁層上に配置されて前記発熱体から発生する前記熱により溶断されるヒューズ素子とを具備し、リフローソルダリング方法により回路基板上に実装されるチップ型ヒューズであって、
前記ヒューズ素子が、
前記リフローソルダリング方法のリフロー条件におけるピーク温度よりも高い融点を有する第１の半田材料を用いて形成された下側半田材料層と、
前記ピーク温度よりも低い融点を有する第２の半田材料を用いて前記下側半田材料層の上に直接形成された上側半田材料層とからなることを特徴とするチップ型ヒューズ。
【請求項８】
前記発熱体が正特性サーミスタにより形成されていることを特徴とする請求項４または７に記載のチップ型ヒューズ。
【請求項９】
前記発熱体が負特性サーミスタにより形成されていることを特徴とする請求項４または７に記載のチップ型ヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒューズ素子及びチップ型ヒューズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
国際公開番号ＷＯ００／１９４７２号公報等に示された従来のチップ型ヒューズは、チップ状基板の表面上に、半田材料からなるヒューズ素子と、通電されるとヒューズ素子を溶断するための熱を発生する発熱体とを具備した構造を有している。このようなチップ型ヒューズは、例えば、予め半田ペースト（ソルダペースト）が印刷された回路基板に搭載した状態でリフロー炉内を通過させてソルダペーストを溶融させた後、冷却工程を経て溶融半田を固化させるリフローソルダリング方法により回路基板上に実装される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、リフローソルダリング方法で用いる半田ペーストとしては、スズ−鉛共晶半田が用いられている。しかしながら環境汚染の問題から、半田ペーストも、鉛を用いない鉛フリー半田を用いることが強く要請されるようになってきた。スズ−鉛共晶半田では、リフロー条件におけるピーク温度が２３０℃であったのに対して、鉛フリー半田ではピーク温度が２５０℃以上に上昇する。そのため、リフローソルダリング時におけるヒューズ素子の溶断を防ぐためにヒューズ素子の半田材料の融点を、例えば２９５℃程度にまで高めなければならなくなる。しかしながら、ヒューズ素子の半田材料の融点が高くなると、ヒューズ素子の溶断時間が長くなり、比較的早いヒューズ素子の溶断時間が求められる電子機器の保護回路には、この種のチップ型ヒューズを使用できなくなるという問題が生じる。
【０００４】
本発明の目的は、ヒューズ素子の形成に用いる半田材料の融点を高くしても、ヒューズ素子の溶断時間が長くなるのを抑制できるヒューズ素子及びチップ型ヒューズを提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、鉛フリー半田を用いるリフローソルダリング時におけるヒューズ素子の溶断を防ぐことができ、しかも比較的早いヒューズ素子の溶断時間が求められる電子部品にも対応できるチップ型ヒューズを提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、発熱体の焼損を防止できるチップ型ヒューズを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、絶縁材の上に半田材料を用いて形成され、絶縁材を介して発熱体から伝わる熱で溶断するヒューズ素子を改良の対象とする。本発明では、第１の半田材料を用いて形成された下側半田材料層と、第１の半田材料よりも融点の低い第２の半田材料を用いて下側半田材料層の上に直接形成された上側半田材料層とからヒューズ素子を構成する。本発明のように、ヒューズ素子を構成すれば、発熱体からヒューズ素子に伝わる熱によって、最初に、第１の半田材料よりも融点の低い第２の半田材料からなる上側半田材料層が溶融して、下側半田材料層の上で溶融状態になる。溶融状態になっている上側半田材料層内は、まとまろうとする力が発生するものの、下側半田材料層に対してぬれ性がよいため、溶融した上側半田材料層は溶融していない下側半田材料層の上に溶断しない状態（分離しない状態）で残っている。したがってリフローソルダリング時にヒューズ素子の上側半田材料層が溶融しても、それだけで上側半田材料層が溶断することはない。発熱体からの熱量が増加して下側半田材料層を構成する第１の半田材料の融点以上に下側半田材料層が加熱されると、下側半田材料層が溶融を開始する。下側半田材料層が溶融をし始めると、すでに溶融していて電極を中心にまとまろうとしている（または溶断しようとしている）上側半田材料層の内部の力が溶融を開始した下側半田材料層に加わって、溶融した下側半田材料層がまとまろうとする速度が速くなる。その結果、融点の高い第１の半田材料のみでヒューズ素子を形成した場合と比べて、本発明のヒューズ素子のほうが溶断に要する時間（溶断時間）が短くなる。
【０００８】
なお第１の半田材料と第２の半田材料の融点の差及び上側半田材料層及び下側半田材料層の厚みを適宜に設定することにより、下側半田材料層の溶断時間を速めることができる。そのためリフローソルダリングにおいて必要とされるピーク温度の上昇に対応した融点の高い半田材料を用いてヒューズ素子を構成しても、溶断時間が極端に遅くなることがない。
【０００９】
環境問題を考慮すれば、第２の半田材料は、鉛を含まないものを用いるのが好ましい。また、下側半田材料層の溶断時間を短くできる効果を高めるには、第１の半田材料の融点と第２の半田材料の融点の差は４０℃以上にするのが好ましい。融点の差が４０℃より小さくなると、下側半田材料層が溶融を開始する際に上側半田材料層が完全に溶融しない場合があるので、溶断時間の短縮効果が十分に得られない。
【００１０】
本発明が改良の対象とするチップ型ヒューズは、セラミック製のチップ状基板と、チップ状基板上に配置された半田材料からなるヒューズ素子と、チップ状基板上に配置されて通電されるとヒューズ素子を溶断するための熱を発生する発熱体とを具備しており、リフローソルダリング方法により回路基板上に実装される。なお、この回路基板上には、チップ型ヒューズ以外の他の電子部品もリフローソルダリング方法により実装される。本発明では、リフローソルダリング方法のリフロー条件におけるピーク温度よりも高い融点を有する第１の半田材料を用いて形成された下側半田材料層と、ピーク温度よりも低い融点を有する第２の半田材料を用いて下側半田材料層の上に直接形成された上側半田材料層とからヒューズ素子を構成する。本発明のように、ヒューズ素子を構成すれば、前述したヒューズ素子と同様の作用により、第１及び第２の半田材料の融点及び厚み寸法を適宜に設定することにより、下側半田材料層の溶断時間を短縮することができる。そのため、高い融点を有する下側半田材料層によって、リフローソルダリング時のヒューズ素子の溶断を防ぐことができ、しかも低い融点を有する上側半田材料層によって、溶断時間を短くすることができる。特に本発明によれば、第２の半田材料は、リフロー条件におけるピーク温度よりも低い融点を有しているので、溶断時間の遅れを大幅に抑制することができる。その結果、鉛フリー半田を用いるピーク温度の高いリフローソルダリング時におけるヒューズ素子の溶断を防ぐことができ、しかも比較的短いヒューズ素子の溶断時間が求められる電子部品にも対応できるチップ型ヒューズを得ることができる。
【００１１】
前述したヒューズ素子と同様に、環境問題を考慮すれば、第２の半田材料は、鉛を含まないものを用いるのが好ましい。
【００１２】
本発明のチップ型ヒューズに用いる発熱体及びヒューズ素子は、種々の構造に構成することができる。例えば、ヒューズ素子をチップ状基板の表面上に配置し、発熱体をチップ状基板を間に介してヒューズ素子と対向するようにチップ状基板の裏面上に配置することができる。このようにすれば、発熱体とヒューズ素子との距離を最短にすることができ、また両者の対向面積を最も大きくすることができるので、発熱体から発生した熱を短い時間で効率良くヒューズ素子に伝達することができ、ヒューズ素子の溶断時間を短くすることができる。この場合、ヒューズ素子は、一対のヒューズ用電極と該一対のヒューズ用電極の間に配置されたヒューズ用中間電極とに跨って形成し、発熱体は一対の発熱体用電極と該一対の発熱体用電極の間に配置された発熱体用中間電極とに跨って形成するのが好ましい。このようにすれば、ヒューズ用中間電極に分割された直列接続の２つの分割ヒューズ素子に対して、それぞれ発熱体用中間電極に分割された分割発熱体から熱を加えることができ、２つの分割ヒューズ素子をそれぞれ確実に遮断することが可能になる。また、ヒューズ素子を形成する際には、ヒューズ用中間電極が溶融した半田材料を引き止めることができるため、半田材料の分離を防いでヒューズ素子を確実に形成できる。更にこの場合には、ヒューズ用中間電極と発熱体用中間電極とを電気的に共通接続し、一対の発熱体用電極を電気的に共通接続するのが好ましい。このようにすれば、ヒューズ，電極及び発熱体の形成が容易になる。
【００１３】
現在販売されている一般的な鉛フリー半田を用いるリフローソルダリング方法を用いる場合は、ピーク温度が２４５〜２５５℃となる。この場合、上側半田材料層の融点が下側半田材料層の融点より４０℃以上低く、下側半田材料層の抵抗値Ｒ１と、下側半田材料層と上側半田材料層とを併せたヒューズ素子の抵抗値Ｒ２との比が１：１７〜１：５とするのが好ましい。このようにすると、鉛フリー半田を用いてリフローソルダリング法によりチップヒューズを実装するときにおけるヒューズ素子の溶断を防ぐことができて、しかもヒューズ素子の溶断時間を短くすることができる。
【００１４】
また、本発明のヒューズ素子は、絶縁層を介して発熱体とヒューズ素子とが配置された構成物をチップ状基板上に配置するチップ型ヒューズにも適用できる。即ち、チップ状基板と、チップ状基板上に配置されて通電されると熱を発生する発熱体と、発熱体上に配置される絶縁層と、絶縁層上に配置されて発熱体から発生する熱により溶断されるヒューズ素子とを具備するチップ型ヒューズにも適用できる。
【００１５】
発熱体としては、温度特性を実質的に有しない抵抗体を用いてもよい。しかし発熱体として、温度特性を有する、サーミスタを用いることにより、ヒューズ素子の溶断時間の調整を行えたり、発熱体の焼損即ち焼き切れを防ぐことができる。例えば、発熱体に定電圧が印加される使用条件では、発熱量に比例する電力（Ｗ）と電圧（Ｖ）との関係式は、Ｗ＝Ｖ２／Ｒ（Ｒは抵抗値）になる。そのため、温度の上昇にしたがって抵抗値（Ｒ）が増加する正特性サーミスタを用いると、温度の上昇にしたがって消費電力（Ｗ）が小さくなって発熱量が減少する。また、温度の上昇にしたがって抵抗値（Ｒ）が減少する負特性サーミスタを用いると、温度の上昇にしたがって消費電力（Ｗ）が多くなって発熱量が増加する。したがって発熱体に定電圧が印加される使用条件下において、発熱体の焼き切れ防止等を図りたい場合には、発熱体として正特性サーミスタを用いるのが好ましい。また、ヒューズ素子の溶断時間を早めたい場合には、発熱体として負特性サーミスタを用いるのが好ましい。
【００１６】
また、発熱体に定電流が通電される使用条件では、発熱量に比例する電力（Ｗ）と電流（Ｉ）との関係式は、Ｗ＝Ｉ２Ｒ（Ｒは抵抗値）になる。そのため、温度の上昇にしたがって抵抗値（Ｒ）が増加する正特性サーミスタを用いると、温度の上昇にしたがって消費電力（Ｗ）が多くなって発熱量が増加する。また、温度の上昇にしたがって抵抗値（Ｒ）が減少する負特性サーミスタを用いると、温度の上昇にしたがって消費電力（Ｗ）が少なくなって発熱量が減少する。したがって、発熱体に定電流が通電される使用条件下においては、発熱体の焼き切れ防止等を図りたい場合には、発熱体として負特性サーミスタを用いるのが好ましい。また、ヒューズ素子の溶断時間を早めたい場合には、発熱体として正特性サーミスタを用いるのが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１及び図２は一部を省略した本発明の実施の形態のチップ型ヒューズの平面図及び底面図であり、図３は図１のIII-III線で切断した概略断面図である。なお、理解を容易にするため、図３においては各部の厚み寸法を誇張して描いている。図１及び図２に示すように、このチップ型ヒューズは、ほぼ矩形のチップ状基板１を有している。チップ状基板１はセラミックスにより形成されており、その長手方向に延びる２つの長辺のうちの１つの長辺には３つの半円弧状の凹部３乃至７が形成されている。また他方の長辺の中央部にも１つの円弧状の凹部９が形成されている。これらの凹部３乃至９は、チップ状基板１の表面１ａと裏面１ｂとを結ぶ側面または外周面に沿って延びている。またチップ状基板１の２つの短辺には、それぞれ平面から見てＵ字状を呈する凹部１１及び１３が形成されている。これらの凹部１１及び１３には、チップ状基板の表面１ａを覆う図示しないケースの取付用フックが嵌合される。
【００１８】
チップ状基板１の表面１ａには、凹部３乃至７に隣接して形成された表面電極１５乃至１９と、アンカー部として用いられる補助電極２１及び２３とが設けられている。表面電極１５乃至１９及び補助電極２１，２３は、ガラスペーストにＡｇ，Ａｇ−Ｐｄ等の導電性粉末が混練されてなるメタルグレーズ導電性ペーストを用いて形成されている。パターンの印刷はスクリーン印刷を用いて行われ、ペーストの焼成温度は約８５０℃程度である。凹部３及び７に隣接する表面電極１５及び１９は、接続用電極１５ａ，１９ａと一対のヒューズ用電極１５ｂ，１９ｂとをそれぞれ有している。凹部５に隣接する表面電極１７は、接続用電極１７ａと接続用電極１７ａから延びるヒューズ用中間電極１７ｂとを有している。補助電極２１は、ヒューズ用電極１５ｂとヒューズ用中間電極１７ｂとの間のほぼ中央部に形成されており、補助電極２３は、ヒューズ用電極１９ｂとヒューズ用中間電極１７ｂとの間のほぼ中央部に形成されている。
【００１９】
チップ状基板１の表面１ａ上には矩形状のヒューズ素子２５が形成されている。ヒューズ素子２５は、一対のヒューズ用電極１５ｂ，１９ｂと、補助電極２１，２３と、ヒューズ用中間電極１７ｂとを跨いで形成されており、後述する裏面１ｂ側の発熱体４５が発生する熱により溶断する。ヒューズ素子２５は、ヒューズ用中間電極１７ｂを跨ぐことにより、一対の分割ヒューズ素子２５Ａ及び２５Ｂから構成されることになる。一方の分割ヒューズ素子２５Ａは、ヒューズ素子２５のヒューズ用電極１５ｂとヒューズ用中間電極１７ｂとの間の部分であり、他方の分割ヒューズ素子２５Ｂは、ヒューズ素子２５のヒューズ用電極１９ｂとヒューズ用中間電極１７ｂとの間の部分である。本例のように、補助電極２１，２３及びヒューズ用中間電極１７ｂを跨いでヒューズ素子２５を形成すると、ヒューズ素子２５を形成する際に補助電極２１，２３及びヒューズ用中間電極１７ｂが溶融した半田材料を引き止めることができるため、半田材料の分離を防いでヒューズ素子２５を確実に形成できる。
【００２０】
また、ヒューズ素子２５は、図３に示すように、下側半田材料層２７と、下側半田材料層２７の上に直接形成された上側半田材料層２９とが積層されて構成されている。下側半田材料層２７は、本例のチップ型ヒューズを後述するリフローソルダリング方法により回路基板上に実装する際のリフロー条件におけるピーク温度（２５０℃）よりも高い融点（２９５℃）を有する鉛を含む第１の半田材料を用いて形成されている。上側半田材料層２９は、ピーク温度（２５０℃）よりも低い融点（２４５℃）を有するＳｎ／Ｓｂ系の鉛を含まない第２の半田材料を用いて形成されている。下側半田材料層２７の形成方法についていは、前述の国際公開番号ＷＯ００／１９４７２号公報に詳しく説明されているので省略する。また上側半田材料層２９の形成方法についていは、下側半田材料層２７を形成したのちに、その上に国際公開番号ＷＯ００／１９４７２号公報に示された方法と同じ方法で重ねて形成すればよい。半田同士のなじみが良いため、上側半田材料層２９を形成する際には、アンカーとなるような電極は特に必要としない。第１の半田材料の融点と第２の半田材料の融点の差は４０℃以上にするのが好ましい。また、下側半田材料層２７の抵抗値Ｒ１と、下側半田材料層２７と上側半田材料層２９とを併せたヒューズ素子の抵抗値Ｒ２との比は、１：８となっている。これらの抵抗値Ｒ１とＲ２との比は、１：１７〜１：５とするのが好ましい。なお、最も好ましいのは、１：８前後である。下側半田材料層２７及び上側半田材料層２９の作用については、後に詳細に説明する。なお、第２の半田材料は、Ｓｎ／Ｓｂ系以外にＳｎ／Ａｇ系及びＳｎ／Ｃｕ系を用いることができる。また、本発明のヒューズ素子の構造の思想は、従来の鉛を含む半田材料に用いてもよいのは勿論である。
【００２１】
チップ状基板１上に配置されたヒューズ素子２５を幅方向に挟む位置には、チップ状基板１を厚み方向に貫通する３つの貫通孔３１乃至３５が形成されている。このように貫通孔３１乃至３５を形成すると、発熱体４５から出た熱が貫通孔３１乃至３５の外側には放散し難く、ヒューズ素子２５の中央部に集まることになるため、より短い時間で発熱体４５からの熱でヒューズ素子２５を溶断することができるようになる。
【００２２】
チップ状基板１の表面１ａには、ヒューズ素子２５及び各接続用電極１５ａ…の半田付け部分を除いた領域に、ガラス材料からなる絶縁材料を用いてオーバーコート３６が形成されている。なお、図１では、理解を容易にするため、オーバーコート３６を透明に描いている。
【００２３】
図２に示すように、チップ状基板１の裏面１ｂには、凹部３乃至９に隣接して裏面電極３７乃至４３が、前述のメタルグレーズ導電性ペーストを用いて形成されている。凹部３及び７に隣接する裏面電極３７，４１は、接続用電極をそれぞれ構成している。凹部９に隣接する裏面電極４３は、接続用電極４３ａと、チップ状基板１の短辺に沿って延びる一対の発熱体用電極４３ｂ及び４３ｃと、接続用電極４３ａと一対の発熱体用電極４３ｂ及び４３ｃとをそれぞれ連結する連結部４３ｄ及び４３ｅとを有している。これにより一対の発熱体用電極４３ｂ及び４３ｃは電気的に共通接続されていることになる。凹部５に隣接する裏面電極３９は、接続用電極３９ａと接続用電極３９ａから裏面電極４３の接続用電極４３ａ側に延びる発熱体用中間電極３９ｂとを有している。この発熱体用中間電極３９ｂは、一対の発熱体用電極４３ｂ及び４３ｃの間に位置している。
【００２４】
チップ状基板１の裏面１ｂ上には、一対の発熱体用電極４３ｂ及び４３ｃと発熱体用中間電極３９ｂとを跨ぐように矩形状の発熱体４５が形成されている。この発熱体４５は、チップ状基板１を間に介して表面１ａ上のヒューズ素子２５と対向する位置に配置されている。この発熱体４５もヒューズ素子２５と同様に、発熱体用中間電極３９ｂを跨ぐことにより、一対の分割発熱体４５Ａ及び４５Ｂから構成されることになり、通電されてチップ状基板１を通してヒューズ素子２５を溶断するための熱を発生する。一方の分割発熱体４５Ａは、発熱体４５の発熱体用電極４３ｂと発熱体用中間電極３９ｂとの間の部分であり、分割ヒューズ素子２５Ｂと対向している。他方の分割発熱体４５Ｂは、発熱体４５の発熱体用電極４３ｃと発熱体用中間電極３９ｂとの間の部分であり、分割ヒューズ素子２５Ａと対向している。この発熱体４５は、温度上昇にしたがって抵抗値が変化するサーミスタにより形成されている。サーミスタの種類は、使用環境及び目的に応じて適宜に設定することができる。例えば、発熱体に定電圧が印加される使用条件下において、発熱体の焼き切れ防止等を図りたい場合には、温度上昇にしたがって抵抗値が増加する正特性サーミスタを用いるのが好ましい。また、ヒューズ素子の溶断時間を早めたい場合には、温度上昇にしたがって抵抗値が減少する負特性サーミスタを用いるのが好ましい。発熱体に定電流が通電される使用条件下において、発熱体の焼き切れ防止等を図りたい場合には、発熱体として負特性サーミスタを用いるのが好ましい。また、ヒューズ素子の溶断時間を早めたい場合には、発熱体として正特性サーミスタを用いるのが好ましい。負特性サーミスタとしては、Ｂ定数が３０００〜５０００の材料を用いることができる。
【００２５】
チップ状基板１の裏面１ｂには、裏面電極４１の半田付け部分を除いた領域、一対の発熱体用電極４３ｂ，４３ｃ及び発熱体４５を覆うようにガラス材料または樹脂からなる絶縁コート４７が形成されている。なお、図２では、理解を容易にするため、絶縁コート４７を透明に描いている。
【００２６】
また、図１及び図２には示していないが、チップ状基板１の表面１ａ上の各接続用電極１５ａ，１７ａ，１９ａと、各接続用電極１５ａ，１７ａ，１９ａに対応する裏面１ｂ上の各接続用電極３７，３９，４１とをそれぞれ接続するために、両者に亘って図４に示すような側面電極４９…が形成されている。ここで、接続用電極１５ａと接続用電極３７との接続例を示す図３を用いて側面電極４９について説明する。図４示すように、側面電極４９は、前述のメタルグレーズ導電性ペーストを用いて、チップ状基板１の表面１ａと裏面１ｂとをつなぐ外側面上に形成されており、対応する表面電極の接続用電極１５ａ…及び裏面電極の接続用電極３７…の上に部分的に重なっている。このように側面電極４９を形成した場合には、チップ状基板１の角部で側面電極４９の厚みが薄くなる傾向があり、この部分でジュール熱が発生し、ヒューズ素子２５の溶断時間が長くなる可能性がある。そこでこの例では、側面電極４９と接続用電極１５ａ…の上に補足電極５１を重ねて形成して、厚みが薄くなった側面電極４９の部分を補足している。補足電極５１もメタルグレーズ導電性ペーストを用いて形成されている。このように側面電極４９…が形成されることにより、ヒューズ用中間電極１７ｂと発熱体用中間電極３９ｂとが電気的に共通接続される。
【００２７】
またチップ状基板１の裏面１ｂには、スぺーサ手段を構成する４つの突出部５３Ａ，５３Ｂ，５５Ａ，５５Ｂが分散した状態で形成されている。突出部５３Ａ，５３Ｂは、矩形状を有しており、一対の発熱体用電極４３ｂ及び４３ｃの外側にそれぞれ形成されている。突出部５５Ａ，５５Ｂも矩形状を有しており、裏面電極４１と裏面電極３９との間及び裏面電極３７と裏面電極３９との間にそれぞれ形成されている。これらの突出部５３Ａ…は、先端部の位置が絶縁コート４７の表面よりもチップ状基板１から離れた位置にあって、チップ型ヒューズが回路基板上に実装されたときに、絶縁コート４７が回路基板と実質的に接触しないようにするためのスペースを形成している。これらの突出部５３Ａ…は、いずれも絶縁コート４７を形成する材料と同じ絶縁材料（ガラス材料または樹脂）により形成されている。
【００２８】
本例のチップ型ヒューズは、接続用電極３７，３９ａ，４１，４３ａに対応する位置に予め半田ペースト（ソルダペースト）が印刷された回路基板に搭載した状態で熱風が噴出する炉を通過させてソルダペーストを溶融させ、その後冷却工程を経て固化させるリフローソルダリング方法により回路基板上に実装される。本例では、下側半田材料層２７が、リフローソルダリング方法により回路基板上に実装する際のリフロー条件におけるピーク温度（２５０℃）よりも高い融点（２９５℃）を有する第１の半田材料を用いて形成されているため、回路基板上に実装される際にヒューズ素子２５が溶断されることはない。また、実装時には、上側半田材料層２９の第２の半田材料は溶融した状態で下側半田材料層２７の上に連続した溶融状態で留まっている。
【００２９】
この実施の形態のチップ型ヒューズの回路図は、図５に示す通りである。このチップ型ヒューズでは、接続用電極３７及び４１が保護すべき回路の遮断部分に接続され、また接続用電極４３ａが保護すべき回路の過電圧を検出すべき箇所に接続される。そして、過大電圧が接続用電極４３ａから一対の分割発熱体４５Ａ，４５Ｂに印加されると一対の分割ヒューズ素子２５Ａ及び２５Ｂの少なくとも一方を通って電流が流れる。そして分割抵抗体４５Ａ，４５Ｂからの発熱により、一対の分割ヒューズ素子２５Ａ，２５Ｂの少なくとも一つが溶融温度まで加熱されると溶断する。また過大電流が接続用電極３７と接続用電極３９との間を流れると、その際の熱で一対の分割ヒューズ素子２５Ａ，２５Ｂの少なくとも一つが溶断し、接続用電極３７と接続用電極４１との間で回路が遮断する。本例のように、高い融点を有する第１の半田材料を用いて形成された下側半田材料層２７と、低い融点を有する第２の半田材料を用いて下側半田材料層２７の上に直接形成された上側半田材料層２９とからヒューズ素子２５を構成すると、発熱体４５からヒューズ素子２５に伝わる熱によって、最初に、融点の低い第２の半田材料が溶融して上側半田材料層２９が溶断され、次に第１の半田材料が溶融する。その際に第１の半田材料の両端部が溶断された上側半田材料層２９にそれぞれ引っ張られるため、下側半田材料層２７の溶断が容易になる。そのため、高い融点を有する下側半田材料層２７によって、リフローソルダリング時のヒューズ素子の溶断を防ぐことができ、しかも低い融点を有する上側半田材料層２９によって、溶断時間の遅れを抑制できる。
【００３０】
次に、２９５℃の融点を有する下側半田材料層２７と、２４５℃の融点を有する上側半田材料層２９とを備えた本例のチップ型ヒューズ１０個と、２９５℃の融点を有する一層構造の半田材料層を備えた比較例のチップ型ヒューズ１０個とにそれぞれ５Ｗの電力を供給するように電圧を印加して各チップ型ヒューズの溶断時間を測定した。なお、本試験に用いたヒューズは、いずれも４ｍΩの抵抗値を有しており、発熱体にはサーミスタではない通常の抵抗体（４．１Ω）を用いた。測定結果は、比較例のチップ型ヒューズは６０秒以内において４個のチップ型ヒューズのヒューズ素子が溶断せず、溶断したチップ型ヒューズはいずれも６０秒に近い時間がかかって溶断した。これに対して本例のチップ型ヒューズでは、平均２９．３秒でいずれのチップ型ヒューズもヒューズ素子が溶断した。これにより、本例のチップ型ヒューズは、溶断時間を短くできるのが分かる。
【００３１】
なお、本発明のヒューズ素子は、絶縁層を介して発熱体とヒューズ素子とが配置された構成物をチップ状基板上に配置するタイプのチップ型ヒューズにも適用できる。この場合、チップ状基板に発熱体を形成し、この発熱体上に絶縁ガラス等の絶縁層を作る。次に、絶縁層上に下側半田材料層を形成した後に上側半田材料層を形成してヒューズ素子を形成するようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、融点を高くしても、溶断時間が短いヒューズ素子を得ることができる。また、鉛フリー半田を用いるピーク温度の高いリフローソルダリング時におけるヒューズ素子の溶断を防ぐことができ、しかも比較的短いヒューズ素子の溶断時間が求められる電子機器にも対応できるチップ型ヒューズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一部を省略した本発明の実施の形態のチップ型ヒューズの平面図である。
【図２】  一部を省略した本発明の実施の形態のチップ型ヒューズの底面図である。
【図３】  図１をIII-III線で切断した概略断面図である。
【図４】  図１の実施の形態のチップ型ヒューズの側面電極の構造を示す部分拡大断面図である。
【図５】  図１の実施の形態のチップ型ヒューズの回路図である。
【符号の説明】
１  チップ状基板
１５ｂ，１９ｂ  一対のヒューズ用電極
１７ｂ  ヒューズ用中間電極
２５  ヒューズ素子
２７  下側半田材料層
２９  上側半田材料層
３９ｂ  発熱体用中間電極
４３ｂ，４３ｃ  一対の発熱体用電極
４５  発熱体
【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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