(57)【要約】【課題】本発明は、低電流で動作させることができる回路保護素子を提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明の回路保護素子は、エレメント部１４の互いに対向する側面１４ａから前記エレメント部１４の中心方向に向かって交互にレーザ照射して複数の溶断部形成用トリミング溝１５ａ〜１５ｄを形成することにより設けられた溶断部１６と、前記エレメント部１４における前記複数の溶断部形成用トリミング溝１５ａ〜１５ｄよりも外側の箇所にレーザ照射することにより形成された２つの抵抗値調整用トリミング溝１７とを備え、下地層１３に切欠部１８を２箇所形成するとともに、前記切欠部１８および抵抗値調整用トリミング溝１７をそれぞれ溶断部１６に対して点対称に形成し、さらに前記抵抗値調整用トリミング溝１７を前記切欠部１８の内部に形成するようにしたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、この絶縁基板上面の両端部に設けられた一対の電極と、前記絶縁基板上面の中央部に設けられた下地層と、前記一対の電極間に設けられたエレメント部と、前記エレメント部の互いに対向する側面から前記エレメント部の中心方向に向かって交互にレーザ照射して複数の溶断部形成用トリミング溝を形成することにより設けられた溶断部と、前記エレメント部における前記複数の溶断部形成用トリミング溝よりも外側の箇所にレーザ照射することにより形成された２つの抵抗値調整用トリミング溝とを備え、少なくとも前記複数の溶断部形成用トリミング溝を前記下地層の周縁より内側に設け、かつ前記下地層に切欠部を２つ形成するとともに、前記切欠部および抵抗値調整用トリミング溝をそれぞれ前記溶断部に対して点対称に配置し、さらに前記抵抗値調整用トリミング溝を前記切欠部の内部に形成するようにした回路保護素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電流が流れると回路を遮断して各種電子機器を保護する回路保護素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の回路保護素子の製造方法は、図４に示すように、絶縁基板１の上面の一部に形成された第１のガラス層２と、この第１のガラス層２全体を覆うように形成されたエレメント部３と、絶縁基板１の上面においてエレメント部３の両端部と重畳する一対の電極４と、第１のガラス層２の上面におけるエレメント部３にレーザトリミングをすることによって設けられた溶断部５と、この溶断部５を覆うように形成された第２のガラス層６と、第１のガラス層２から外れた位置に設けられた抵抗値を調整するための抵抗値調整用トリミング溝７とを備えた構成としていた。
【０００３】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−７７０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来の回路保護素子においては、低電流で動作させるのが困難であるという課題を有していた。
【０００６】
すなわち、エレメント部３が第１のガラス層２全体を覆うように形成されているため、溶断部５が設けられた部分の近傍のエレメント部３は絶縁基板１と接触することになり、さらに、第１のガラス層２は絶縁基板１の上面の一部にしか形成されていないため、溶断部５で発生した熱が絶縁基板１に逃げ易く、これにより、低電流で動作させようとしても溶断部５が充分に高温とならないためである。
【０００７】
また、抵抗値調整用トリミング溝７は抵抗値を測定しながら形成するため、低電流で動作させ熱が逃げないように第１のガラス層２が絶縁基板１の略全面を覆うようにすると、エレメント部３のＴＣＲが＋数千ｐｐｍ／℃であることから、抵抗値調整用トリミング溝７をレーザ照射により形成する場合は、抵抗値調整用トリミング溝７形成時のエレメント部３の抵抗値がレーザ照射による熱によって高くなり、これにより、高い抵抗値を基準に抵抗値調整用トリミング溝７を形成することになるため、抵抗値精度が悪化する。そして、抵抗値精度が悪化するとエレメント部３に異常時に印加される電力がばらつき、溶断特性が安定しないという不具合が発生する。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、低電流で動作させることができる回路保護素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１０】
本発明の請求項１に記載の発明は、絶縁基板と、この絶縁基板上面の両端部に設けられた一対の電極と、前記絶縁基板上面の中央部に設けられた下地層と、前記一対の電極間に設けられたエレメント部と、前記エレメント部の互いに対向する側面から前記エレメント部の中心方向に向かって交互にレーザ照射して複数の溶断部形成用トリミング溝を形成することにより設けられた溶断部と、前記エレメント部における前記複数の溶断部形成用トリミング溝よりも外側の箇所にレーザ照射することにより形成された２つの抵抗値調整用トリミング溝とを備え、少なくとも前記複数の溶断部形成用トリミング溝を前記下地層の周縁より内側に設け、かつ前記下地層に切欠部を２つ形成するとともに、前記切欠部および抵抗値調整用トリミング溝をそれぞれ前記溶断部に対して点対称に配置し、さらに前記抵抗値調整用トリミング溝を前記切欠部の内部に形成するようにしたもので、この構成によれば、複数の溶断部形成用トリミング溝を下地層の周縁より内側に設け、かつ下地層ではなく下地層の切欠部に抵抗値調整用トリミング溝を形成している（レーザでトリミングしている）ため、エレメント部の溶断部とその周辺には必ず下地層を下面に存在させることができ、これにより、溶断部で発生した熱が絶縁基板に逃げにくくなるため、低電流でも溶断部を十分に高温にすることができ、低電流で動作させることができる。さらに、抵抗値調整用トリミング溝を下地層の切欠部に形成しているため、抵抗値調整用トリミング溝の下面を絶縁基板とすることができ、これにより、抵抗値調整用トリミング溝形成時におけるレーザ照射による発熱を絶縁基板に速やかに逃がすことができるため、抵抗値調整用トリミング溝を形成している最中にレーザの熱でエレメント部の温度が上昇するのを防止してエレメント部の抵抗値変動を小さくし、この結果、精度よく抵抗値調整ができるという作用効果が得られるものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明の回路保護素子は、複数の溶断部形成用トリミング溝を下地層の周縁より内側に設け、かつ下地層ではなく下地層の切欠部にレーザによるトリミングをしているため、エレメント部の溶断部とその周辺には必ず下地層を下面に存在させることができ、これにより、溶断部で発生した熱が絶縁基板に逃げにくくなるため、低電流でも溶断部を十分に高温にすることができ、低電流で動作させることができ、さらに、抵抗値調整用トリミング溝を下地層の切欠部に形成しているため、抵抗値調整用トリミング溝の下面を絶縁基板とすることができ、これにより、抵抗値調整用トリミング溝形成時におけるレーザ照射による発熱を絶縁基板に速やかに逃がすことができるため、抵抗値調整用トリミング溝を形成している最中にレーザの熱でエレメント部の温度が上昇するのを防止してエレメント部の抵抗値変動を小さくし、この結果、精度よく抵抗値調整ができるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態における回路保護素子の一部切欠上面図
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図
【図３】同回路保護素子の他の例の一部切欠上面図
【図４】従来の回路保護素子を示す一部切欠上面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態における回路保護素子について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態における回路保護素子の一部切欠上面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００１５】
本発明の一実施の形態における回路保護素子は、図１、図２に示すように、絶縁基板１１と、この絶縁基板１１上面の両端部に設けられた一対の電極１２と、前記絶縁基板１１上面の中央部に設けられた下地層１３と、前記一対の電極１２間に設けられたエレメント部１４と、前記エレメント部１４の互いに対向する側面１４ａから前記エレメント部１４の中心方向に向かって交互にレーザ照射して複数の溶断部形成用トリミング溝１５ａ〜１５ｄを形成することにより設けられた溶断部１６と、前記エレメント部１４における前記複数の溶断部形成用トリミング溝１５ａ〜１５ｄよりも外側の箇所にレーザ照射することにより形成された２つの抵抗値調整用トリミング溝１７とを備えた構成としている。また、少なくとも前記複数の溶断部形成用トリミング溝１５ａ〜１５ｄを前記下地層１３の周縁より内側に設け、かつ下地層１３に切欠部１８を２つ形成するとともに、前記切欠部１８および抵抗値調整用トリミング溝１７をそれぞれ溶断部１６に対して点対称に配置し、さらに前記抵抗値調整用トリミング溝１７を前記切欠部１８の内部に形成するようにしたものである。
【００１６】
そして、溶断部１６を覆うようにシリコン等の樹脂からなる絶縁層１９が形成され、また絶縁基板１１の両端部においてエレメント部１４の一部と重なる端面電極層２０が設けられている。さらに端面電極層２０の表面には、ニッケルと錫の２層構造からなるめっき膜（図示せず）が形成されている。なお、図１においては、絶縁層１９、端面電極層２０を省略している。
【００１７】
上記構成において、前記絶縁基板１１は、その形状が方形状で、Ａｌ2Ｏ3を８５〜９６％含有するアルミナで構成されている。
【００１８】
また、前記一対の電極１２は、絶縁基板１１の上面の両端部に位置し、かつエレメント部１４の一部に重なるように形成され、銀系の材料により構成されている。
【００１９】
さらに、前記下地層１３は、絶縁基板１１の中央部に設けられ、かつエレメント部１４と絶縁基板１１との間に設けられている。なお、下地層１３の一部を一対の電極１２の上面に重なるようにしてもよい。また、この下地層１３は、珪藻土とシリコン樹脂を混合させた混合物で構成しているもので、この珪藻土およびシリコン樹脂の熱伝導率は絶縁基板１１の熱伝導率より小さくなっているため、この下地層１３によって、エレメント部１４の熱が絶縁基板１１内へ拡散するのを抑制することができる。なお、この下地層１３の材料は、前記した混合物以外であってもよく、絶縁基板１１の熱伝導率より小さい樹脂材料やガラスで構成してもよい。さらに、下地層１３の両端部それぞれには、下地層１３の互いに対向する側面１３ａからエレメント部１４の中心方向に向かう２つの切欠部１８が設けられている。
【００２０】
この２つの切欠部１８は、図１に示すように、下地層１３の端辺まで延びており、全体としてＺ字状になっている。なお、図３に示すように、切欠部１８を抵抗値調整用トリミング溝１７に沿った直線状に形成してもよい。
【００２１】
そして、前記エレメント部１４は、絶縁基板１１の全面を覆うように下地層１３および一対の電極１２の上面に位置して設けられている。さらに、エレメント部１４は、ＴｉやＣｕからなるスパッタ層１４ｂと、その上面に位置して設けられ、かつスパッタ層１４ｂをめっき核としてＮｉ、Ｃｕ、Ａｇのうち少なくとも１つを無電解めっきして形成されるめっき層１４ｃとで構成されている。なお、エレメント部１４をスパッタ層１４ｂのみで構成してもよい。
【００２２】
また、溶断部形成用トリミング溝１５ａ〜１５ｄは、エレメント部１４の中心部の４ヶ所を、エレメント部１４の互いに対向する側面１４ａからエレメント部１４の中心方向に向かって交互にレーザ照射して形成されたものである。これにより、最も内側に形成された２つの溶断部形成用トリミング溝１５ａ、１５ｂで囲まれた領域に、過電流が印加されたときに溶融して電流を遮断する溶断部１６が設けられる。さらに、これら溶断部形成用トリミング溝１５ａ〜１５ｄは互いにオーバーラップするように形成する。この場合、このオーバーラップした距離と最も内側に形成された２つの溶断部形成用トリミング溝１５ａ、１５ｂの間隔、すなわち溶断部１６の面積（体積）によって溶断特性が決まる。なお、溶断部形成用トリミング溝の数は４つに限定されるものではない。
【００２３】
そして、前記２つの抵抗値調整用トリミング溝１７は、レーザでトリミングした跡であり、互いに略同じ長さになっている。さらに、この２つの抵抗値調整用トリミング溝１７はエレメント部１４における溶断部形成用トリミング溝１５ａ〜１５ｄよりも外側（一対の電極１２側）に、エレメント部１４の互いに対向する側面１４ａからエレメント部１４の中心方向に向かってレーザを照射することにより形成されたものである。また、この抵抗値調整用トリミング溝１７は隣り合う溶断部形成用トリミング溝１５ｃ、１５ｄと異なるエレメント部１４の側面１４ａから形成し、エレメント部１４を蛇行状にする。
【００２４】
さらに、この抵抗値調整用トリミング溝１７は、下地層１３の切欠部１８の内部、すなわち、抵抗値調整用トリミング溝１７の下面が下地層１３に接触しない位置に形成されている。また、抵抗値調整用トリミング溝１７の長さＬ１は、溶断部形成用トリミング溝１５ａ〜１５ｄのうち同じ方向からエレメント部１４の中心方向に向かって形成された溶断部形成用トリミング溝の長さＬ２と略同じかそれより短くなっている。なお、切欠部１８の短手方向の長さを、前記溶断部形成用トリミング溝の長さＬ２と略同じかそれより短くして、必ず上記Ｌ１がＬ２より略同じかそれより短くなるようにしてもよい。また、抵抗値調整用トリミング溝１７の長さＬ１と切欠部１８の短手方向の長さが略同じであることが好ましい。さらに、抵抗値調整用トリミング溝１７および切欠部１８をそれぞれ溶断部１６に対して点対称になるように構成する。
【００２５】
次に、本発明の一実施の形態における回路保護素子の製造方法について説明する。
【００２６】
図１、図２において、まず、Ａｌ2Ｏ3を９６％含有するアルミナで方形状に構成された絶縁基板１１の上面の両端部に、銀ペーストまたは銀を主成分とする銀パラジウム合金導体ペーストを印刷して焼成することにより一対の電極１２を形成する。
【００２７】
次に、絶縁基板１１の中央部に、有機溶剤と、珪藻土を５０〜９０体積％混合させた珪藻土およびシリコン樹脂の混合物とからなるペーストを印刷し、その後、１５０℃〜２００℃程度で硬化させて有機溶剤を蒸発させることにより下地層１３を形成する。
【００２８】
このとき、下地層１３の両端部それぞれに、２つの切欠部１８をエッチング等の方法で形成する。そして、この２つの切欠部１８は、下地層１３の異なる側面１３ａからエレメント部１４の中心方向に向かうように、かつ下地層１３の端辺まで延びるように設けるようにする。
【００２９】
次に、下地層１３および一対の電極１２の上面にエレメント部１４を形成する。なお、このエレメント部１４は一対の電極１２間を橋絡して一対の電極１２と電気的に接続されるように構成する。
【００３０】
このエレメント部１４は、Ｔｉ、Ｃｕを順番にスパッタすることによりスパッタ層１４ｂを設け、その後、このスパッタ層１４ｂをめっき核としてその上面にＮｉ、Ｃｕ、Ａｇのうち少なくとも１つを無電解めっきまたは電解めっきしてめっき層１４ｃを設けることにより形成する。
【００３１】
次に、エレメント部１４の中心部の４ヶ所を、互いに対向するエレメント部１４の側面からエレメント部１４の中心方向に向かって交互にレーザで切削して溶断部形成用トリミング溝１５ａ〜１５ｄを形成し、最も中央部に位置する溶断部形成用トリミング溝１５ａ、１５ｄで囲まれた領域に、過電流が印加されたときに溶融して電流を遮断する溶断部１６を設ける。このとき、溶断部形成用トリミング溝１５ａ〜１５ｄは互いにオーバーラップするように形成する。
【００３２】
次に、溶断部形成用トリミング溝１５ａ〜１５ｄの両側のエレメント部１４に、一対の電極１２間の抵抗値を所定の抵抗値になるように測定しながら互いに対向するエレメント部１４の側面１４ａからエレメント部１４の中心方向に向かってレーザで切削して、トリミングを２ヶ所する（２つの抵抗値調整用トリミング溝１７を形成する）。また、２つの抵抗値調整用トリミング溝１７がそれぞれ２つの切欠部１８の内部に位置するようにする。
【００３３】
このとき、抵抗値調整用トリミング溝１７は隣り合う溶断部形成用トリミング溝１５ｃ、１５ｄと異なるエレメント部１４の側面１４ａから形成し、溶断部形成用トリミング溝１５ａ〜１５ｄと抵抗値調整用トリミング溝１７によってエレメント部１４を蛇行状に形成する。そして、２つの抵抗値調整用トリミング溝１７は、それぞれ同時かつ同じ速度で切削し、その長さも略同一にする。
【００３４】
次に、シリコン等の樹脂を少なくとも溶断部１６を覆うように形成して絶縁層１９を設ける。
【００３５】
次に、絶縁基板１１の両端部においてエレメント部１４の一部と重なるように樹脂銀ペーストを塗布して硬化させることにより端面電極層２０を形成する。なお、この端面電極層２０はスパッタ等の薄膜プロセスによって形成してもよい。
【００３６】
最後に、前記端面電極層２０の表面に、ニッケルと錫の２層構造からなるめっき膜（図示せず）を形成して、本発明の一実施の形態における回路保護素子を製造するものである。
【００３７】
上記した本発明の一実施の形態においては、複数の溶断部形成用トリミング溝１５ａ〜１５ｄを下地層１３の周縁より内側に設け、かつ下地層１３ではなく下地層１３の切欠部１８に抵抗値調整用トリミング溝１７を形成している（トリミングしている）ため、エレメント部１４の溶断部１６とその周辺には必ず下地層１３を下面に存在させることができ、これにより、溶断部１６で発生した熱が絶縁基板１１に逃げにくくなるため、低電流でも溶断部１６を十分に高温にすることができ、この結果、低電流で動作させることができ、さらに、抵抗値調整用トリミング溝１７を下地層１３の切欠部１８に形成しているため、抵抗値調整用トリミング溝１７の下面を絶縁基板１１とすることができ、これにより、抵抗値調整用トリミング溝１７形成時におけるレーザ照射による発熱を絶縁基板１１に速やかに逃がすことができるため、抵抗値調整用トリミング溝１７を形成している最中にエレメント部１４の温度が上昇するのを防止してエレメント部１４の抵抗値変動を小さくし、この結果、精度よく抵抗値調整ができるという効果が得られるものである。
【００３８】
すなわち、近年小電力化が進んでいるが、低電流で動作（溶断）させるには、溶断部の熱が絶縁基板に逃げないようにすることが必要であり、本発明では、複数の溶断部形成用トリミング溝１５ａ〜１５ｄを下地層１３の周縁より内側に設け、溶断部１６で発生した熱が絶縁基板１１に逃げにくいようにしている。また、低電流で動作させるには、さらに抵抗値精度も必要となり、本発明では、抵抗値調整用トリミング溝１７を下地層１３の切欠部１８に形成し、抵抗値調整用トリミング溝１７が直接絶縁基板１１と接するようにして、抵抗値調整用トリミング溝１７形成時のレーザ照射による発熱を絶縁基板１１に速やかに逃がし、その際のエレメント部１４の抵抗値変動を防止している。そして、抵抗値の精度が良くなれば、エレメント部１４に異常時に印加される電力が安定するため、溶断特性も安定する。
【００３９】
一方、抵抗値調整用トリミング溝１７形成時のエレメント部１４の抵抗値が、レーザ照射による熱によって高くなると、抵抗値調整用トリミング溝１７は抵抗値を測定しながら形成しているため、高い抵抗値を基準に抵抗値調整用トリミング溝１７形成することになり、これにより、実際の抵抗値の精度が悪化する。ここで、エレメント部１４を構成する金属はＴＣＲが高いため、レーザ照射による熱によってエレメント部１４の抵抗値は非常に高くなる。
【００４０】
このように本発明では、動作時には過電流による熱が絶縁基板１１に逃げにくいようにし、抵抗値調整用トリミング溝１７形成時には熱が絶縁基板１１に逃げ易いようにして、低電流での動作を容易にしている。
【００４１】
また、抵抗値調整用トリミング溝１７形成時には熱が絶縁基板１１に逃げ易いようにし、エレメント部１４の抵抗値変動が発生しないようにしているため、エレメント部１４が冷却するのを待たずに済み、これにより、抵抗値調整には工数がかからず生産性を悪化させることはない。
【００４２】
さらに、本発明では抵抗値調整用トリミング溝１７を点対称な位置に２ヶ所設けるようにしているが、１本のみの抵抗値調整用トリミング溝１７で抵抗値調整しようとすると、抵抗値調整用トリミング溝１７の長さＬ１が溶断部形成用トリミング溝１５ａ〜１５ｄのうち同じ方向からエレメント部１４の中心方向に向かって形成された溶断部形成用トリミング溝の長さＬ２より長くなる可能性があり、このような場合は、電流の流れを抵抗値調整用トリミング溝１７で遮るようになるため、抵抗値修正率が高くなり、これにより、精度よく抵抗値を修正するのが困難になる。
【００４３】
そしてまた、抵抗値調整用トリミング溝１７を点対称に設けているため、エレメント部１４の熱を均一化でき、これにより、安定した溶断特性が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る回路保護素子は、低電流で動作させることができるという効果を有するものであり、特に過電流が流れると回路を遮断して各種電子機器を保護する回路保護素子等において有用となるものである。
【符号の説明】
【００４５】
１１  絶縁基板
１２  電極
１３  下地層
１４  エレメント部
１４ａ  エレメント部の側面
１５ａ〜１５ｄ  溶断部形成用トリミング溝
１６  溶断部
１７  抵抗値調整用トリミング溝
１８  切欠部
【図１】
2012015037.tif 000003
【図２】
2012015037.tif 000004
【図３】
2012015037.tif 000005
【図４】
2012015037.tif 000006