(57)【要約】【課題】本発明は、エレメント部溶断後の電流の遮断をより確実にす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、絶縁基板１１と、この絶縁基板１１の両端部に設けられた一対の上面電極１２と、この一対の上面電極１２を橋絡するように形成され、かつ前記一対の上面電極１２と電気的に接続されたエレメント部１３と、このエレメント部１３と前記絶縁基板１１との間に設けられた下地層１４と、前記エレメント部１３に形成された複数のトリミング溝１７と、前記エレメント部１３を覆うように設けられた絶縁層１５とを備え、前記絶縁層１５を樹脂と内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカを主成分とする複数のフィラーとの混合物で構成したものである。【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、この絶縁基板の両端部に設けられた一対の上面電極と、この一対の上面電極を橋絡するように形成され、かつ前記一対の上面電極と電気的に接続されたエレメント部と、このエレメント部と前記絶縁基板との間に設けられた下地層と、前記エレメント部に形成された複数のトリミング溝と、前記エレメント部を覆うように設けられた絶縁層とを備え、前記絶縁層を樹脂と内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカを主成分とする複数のフィラーとの混合物で構成した回路保護素子。
【請求項２】
複数のトリミング溝の溝内を樹脂とフィラーとの混合物で充填させた請求項１記載の回路保護素子。
【請求項３】
フィラーの径をトリミング溝の溝幅より小さくした請求項２記載の回路保護素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電流が流れると溶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は、図２に示すように、絶縁基板１と、この絶縁基板１の上面の両端部に設けられた一対の電極２と、前記絶縁基板１の上面の中央部に形成されたエポキシ樹脂からなる下地層３と、この下地層３の上面に設けられ、かつ前記一対の上面電極２と電気的に接続されたエレメント部４と、このエレメント部４を覆うように設けられた樹脂からなる絶縁層５と、前記絶縁基板１の両端面に形成された一対の端面電極層６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５−２２５８９２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の構成では、絶縁層５を樹脂で構成しているため、過電流でエレメント部４が溶断した際に発生したアークが、絶縁層５の外に飛び出してしまう場合があり、これにより、アークが周囲の製品に影響を及ぼす可能性があるという課題を有していた。
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、周囲の製品に影響を及ぼすのを防ぐ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】
【０００７】
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。
【０００８】
本発明の請求項１に記載の発明は、絶縁基板と、この絶縁基板の両端部に設けられた一対の上面電極と、この一対の上面電極を橋絡するように形成され、かつ前記一対の上面電極と電気的に接続されたエレメント部と、このエレメント部と前記絶縁基板との間に設けられた下地層と、前記エレメント部に形成された複数のトリミング溝と、前記エレメント部を覆うように設けられた絶縁層とを備え、前記絶縁層を樹脂と内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカを主成分とする複数のフィラーとの混合物で構成したもので、この構成によれば、過電流でエレメント部が溶断した際に発生するアークに含まれるエレメント部を構成する金属を、内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカを主成分とするフィラーの内部に吸収させることができるため、アークが絶縁層から飛び出すことを阻止でき、これにより、周囲の製品に影響を及ぼすのを防ぐことができる。さらに、このフィラーの内部に吸収された金属の露出面積を小さくできるため、金属が吸収されたフィラーとフィラーの間に樹脂を存在させることができ、これにより、再び電流が流れるのを阻止できるため、エレメント部溶断後の電流の遮断を確実にすることができるという作用効果が得られるものである。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、複数のトリミング溝の溝内を樹脂とフィラーとの混合物で充填させたもので、この構成によれば、トリミング溝の溝内でも過電流で溶断したエレメント部を構成する金属をフィラーの内部に吸収させることができるため、また、このフィラーの内部に吸収された金属の露出面積を小さくできるため、エレメント部溶断後の電流の遮断を確実にすることができるという作用効果が得られるものである。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、フィラーの径をトリミング溝の溝幅より小さくしたもので、この構成によれば、確実にトリミング溝の溝内にフィラーを充填できるため、エレメント部溶断後の電流の遮断をより確実にすること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、絶縁層を樹脂と内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカを主成分とする複数のフィラーとの混合物で構成しているため、過電流でエレメント部が溶断した際に絶縁層側に飛散したエレメント部を構成する金属を、内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカを主成分とするフィラーの内部に吸収させることができ、これにより、アークが絶縁層から飛び出すことを阻止でき、かつエレメント部溶断後の電流の遮断を確実にすること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断面図
【図２】従来の回路保護素子の断面図
【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断面図を示したもので、この図１に示すように、本発明の一実施の形態における回路保護素子は、絶縁基板１１と、この絶縁基板１１の上面の両端部に設けられた一対の上面電極１２と、この一対の上面電極１２を橋絡するように形成され、かつ前記一対の上面電極１２と電気的に接続されたエレメント部１３と、このエレメント部１３と前記絶縁基板１１との間に設けられた下地層１４と、前記エレメント部１３を覆うように設けられた絶縁層１５とを備えた構成において、前記絶縁層１５をシリコン樹脂と内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカを主成分とする複数のフィラーとを混合させたもので構成したものである。
【００１５】
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あり、そしてＡｌ2Ｏ3を５５％〜９６％含有するアルミナで構成されている。また、前記一対の上面電極１２は、絶縁基板１１の上面の両端部に設けられ、かつＡｇ等を印刷することによって形成されている。そしてまた、前記エレメント部１３は、絶縁基板１１の全面を覆うように下地層１４および一対の上面電極１２の上面に位置して設けられ、かつ薄膜層１３ａとめっき層１３ｂとにより構成されている。
【００１６】
さらに、前記薄膜層１３ａは、ＴｉやＣｕをスパッタすることにより形成され、かつめっき層１３ｂは薄膜層１３ａの上面に位置して設けられるもので、前記薄膜層１３ａをめっき核としてＮｉ、Ｃｕ、Ａｇをそれぞれ順番に無電解めっきすることにより形成されている。
【００１７】
さらにまた、前記絶縁基板１１の両端部には前記エレメント部１３の一部に重なるように銀系の材料からなる端面電極層１６が形成されており、かつこの端面電極層１６の表面にはめっき膜（図示せず）が形成されるものである。
【００１８】
また、前記エレメント部１３の中心部には、レーザによって複数のトリミング溝１７が互いに対向するエレメント部１３の側面からエレメント部１３の中心方向に向かって交互に形成されているもので、そして中央部の２つのトリミング溝１７で囲まれた領域が、過電流が印加されたときに溶融して断線する溶断部１８となり、その外側のトリミング溝１７によって抵抗値が調整される。また、トリミング溝１７の幅は２０〜３０μｍとなっている。
【００１９】
そしてまた、前記下地層１４は絶縁基板１１の上面の中央部に設けられており、かつこの下地層１４は前記一対の上面電極１２間に位置するエレメント部１３と絶縁基板１１との間に設けられている。そして、この下地層１４は、シリコン樹脂等の熱伝導性の低い材料で形成されている。
【００２０】
なお、前記下地層１４は絶縁基板１１の中央部だけでなく、絶縁基板１１の上面のほぼ全面に形成し、そしてこの下地層１４の上面の両端部に一対の上面電極１２を形成するようにしてもよい。
【００２１】
また、前記絶縁層１５は、エレメント部１３を覆うように設けられているものであって、シリコン等の樹脂と内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカを主成分とする複数のフィラーとを混合させたもので構成している。さらに、フィラーの表面は略球状で無数の凹凸が形成されている。そして、この樹脂とフィラーとの混合物は、複数のトリミング溝１７の溝内にも充填されている。これにより、トリミング溝１７の溝内でも過電流で溶断したエレメント部１３を構成する金属をフィラーの内部に吸収させることができるため、また、このフィラーの内部に吸収された金属の露出面積を小さくできるため、エレメント部１３溶断後の電流の遮断を確実にすることができる。さらにまた、このフィラーの粒径は約５〜１５μｍで、トリミング溝１７の幅より小さくなっており、これにより、確実にトリミング溝１７の溝内にフィラーを充填できるため、エレメント部１３溶断後の電流の遮断をより確実にすることができる。
【００２２】
また、この絶縁層１５は、フィラーの混合割合を１０〜９０体積％としているが、このフィラーの混合割合は、５０〜７０体積％とするのが特に好ましい。ここで、フィラーの混合割合が１０体積％より小さいと、金属の全部をフィラーの内部に吸収させることができなくなり、再び電流を流してしまう可能性がある。また、フィラーの混合割合が９０体積％より大きいと、絶縁層１５の粘度が大きくなるため、絶縁層１５にピンホールが発生したりしてしまう。
【００２３】
そして、このフィラーは、シリカまたはアルミナを主成分としているもので、このシリカまたはアルミナは科学的に安定し、かつ耐熱性、耐火性に優れているため、過電流が流れてエレメント部１３が高温となっても溶断特性を安定化させることができる。
【００２４】
なお、絶縁層１５を、溶断部１８を覆う第１の絶縁層１５ａと、この第１の絶縁層１５ａの上面に設けられた第２の絶縁層１５ｂとにより構成してもよい。
【００２５】
この場合、第１の絶縁層１５ａを、シリコン等の樹脂と内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカを主成分とする複数のフィラーとを混合させたもので構成し、第２の絶縁層１５ｂをエポキシ等の樹脂で構成してもよい。また、第１の絶縁層１５ａをシリコン等の樹脂で構成し、第２の絶縁層１５ｂをエポキシ等の樹脂と内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカを主成分とする複数のフィラーとを混合させたもので構成してもよい。さらに、第１の絶縁層１５ａ、第２の絶縁層１５ｂともに、内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカを主成分とする複数のフィラーを混合させてもよい。
【００２６】
上記した本発明の一実施の形態においては、絶縁層１５を樹脂と内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカを主成分とする複数のフィラーとの混合物で構成しているため、過電流でエレメント部１３が溶断した際に発生するアークに含まれるエレメント部１３を構成する金属を、内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカを主成分とするフィラーの内部に吸収させることができ、これにより、アークが絶縁層から飛び出すことを阻止できるため、アークが周囲の製品に影響を及ぼすのを防ぐことができるという効果が得られるものである。
【００２７】
また、このフィラーの内部に吸収された金属の露出面積を小さくできるため、金属が吸収されたフィラーとフィラーの間に樹脂を存在させることができ、これにより、再び電流が流れるのを阻止できるため、エレメント部溶断後の電流の遮断を確実にすることができる。
【００２８】
すなわち、アークは、過電流で溶断したエレメント部１３を構成する金属が昇華して飛散したものであるため、内部に空気が含まれ、表面に無数の凹凸が形成されている略球状でその表面積が大きなフィラーの内部や表面に、飛散したこの金属を吸着させることによって、昇華した金属が絶縁層１５から飛び出すことを防止できる。さらに、フィラーの内部や表面に飛散した金属を吸着させることによって、金属間に絶縁性の樹脂を存在させることができるため、溶断後の再導通を防ぐことができる。
【００２９】
ここで、エレメント部１３溶断後の電流の遮断をより確実にするには、内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカを主成分とする複数のフィラーを、絶縁層１５に混合させる必要があり、一方、このフィラーを下地層１４に混合させてもその効果はほとんど得られない。
【００３０】
すなわち、アークは四方に飛び散るが、エレメント部１３の下にある絶縁基板１１はアルミナで構成されているため、アークが製品の下方（絶縁基板１１の下）に飛び出すことはないが、製品の上方（絶縁層１５）は樹脂であるためアークが樹脂の外に飛び出して周囲の製品に影響を及ぼす可能性があるからである。
【００３１】
また、フィラーはその内部に空気が含まれているため、熱伝導率が非常に低く、さらにシリコン樹脂も熱伝導率が低いため、耐インラッシュ性を向上させるためにエレメント部１３の断面積を大きくしても、エレメント部１３で発生した熱をエレメント部１３内に蓄熱することができ、これにより、過電流が流れた際にはエレメント部１３を速く溶融させることができるため、耐インラッシュ性と速断性を両立させることができる。
【００３２】
なお、上記したように耐インラッシュ性と速断性を両立させるためには、フィラーの熱伝導率を低くする必要があるため、内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカを主成分としている。
【００３３】
さらに、フィラーがシリカを主成分としているため、絶縁層１５の耐熱性を向上させることができ、これにより、溶断特性を安定化させることができる。
【００３４】
そして、フィラーとフィラーの粒子間にシリコン樹脂は入り込むことができるため、絶縁層１５を強固に固定でき、さらに、前記シリコン樹脂は吸水性がほとんど無いため、絶縁層１５に大気中の水分やめっき液が浸入することもなくなり、これにより、耐湿性を向上させることができる。
【００３５】
なお、下地層１４に内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカを主成分とする複数のフィラーを混合してもよく、この場合は、フィラーの内部に空気が含まれているため、下地層１４の熱伝導率を低くすることができ、これにより、より耐インラッシュ性と速断性を向上させることができる。
【００３６】
また、上記した本発明の一実施の形態においては、回路保護素子について説明したが、溶断特性の安定化が要求されるヒューズ抵抗等の他の電子部品にも本発明は適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係る回路保護素子は、エレメント部溶断後の電流の遮断をより確実にす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溶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】
【００３８】
１１  絶縁基板
１２  上面電極
１３  エレメント部
１４  下地層
１５  絶縁層
１７  トリミング溝
【図１】
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【図２】
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