(57)【要約】【課題】本発明は、応答性を高め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を覆うように設けられた絶縁層１５とを備え、前記絶縁基板１１をアルミナで構成するとともに、前記下地層１４を珪藻土または珪酸カルシウム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、前記エレメント部を覆うように設けられた絶縁層とを備え、前記絶縁基板をアルミナで構成するとともに、前記下地層を珪藻土または珪酸カルシウムで構成した回路保護素子。
【請求項２】
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、前記エレメント部を覆うように設けられた絶縁層とを備え、前記絶縁基板をアルミナで構成するとともに、前記下地層を珪藻土および珪酸カルシウムの混合物で構成した回路保護素子。
【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、ムライト質焼結体からなる絶縁基板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上面電極２と、前記絶縁基板１の上面において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３と、このエレメント部３を覆うように設けられた絶縁層４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。
【特許文献１】特開２００２−７５１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した従来の回路保護素子の構成では、エレメント部３に過電流が印加された際、エレメント部３の熱が絶縁基板１内へ拡散してしまうため、エレメント部３を集中的に加熱することができず、その結果、エレメント部３が溶断する温度に達するまで時間がかかり、応答性が悪いという課題を有していた。
【０００５】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、応答性が高い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】
【０００６】
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。
【０００７】
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、前記エレメント部を覆うように設けられた絶縁層とを備え、前記絶縁基板をアルミナで構成するとともに、前記下地層を珪藻土または珪酸カルシウムで構成したもので、この構成によれば、下地層を構成する珪藻土または珪酸カルシウムが従来の回路保護素子における絶縁基板を構成するムライトと比較して熱伝導率が非常に低いため、エレメント部に過電流が印加された際には、エレメント部の熱が絶縁基板内へ拡散するのをこの下地層で抑制することができ、これにより、エレメント部を集中的に加熱できるため、エレメント部が溶断する温度に達するまでの時間を短縮でき、回路保護素子の応答性を高めることができるという作用効果が得られるものである。
【０００８】
本発明の請求項２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、前記エレメント部を覆うように設けられた絶縁層とを備え、前記絶縁基板をアルミナで構成するとともに、前記下地層を珪藻土または珪酸カルシウムの混合物で構成したもので、この構成によれば、回路保護素子の応答性を高めることができ、また、珪酸カルシウムは絶縁基板を構成するアルミナとの密着性がよいため、下地層と絶縁基板との密着性を高め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】
【０００９】
以上のように本発明の回路保護素子は、エレメント部と絶縁基板との間に設けられた下地層を従来の回路保護素子における絶縁基板を構成するムライトと比較して熱伝導率が非常に低い珪藻土または珪酸カルシウムで構成しているため、エレメント部に過電流が印加された際には、エレメント部の熱が絶縁基板内へ拡散するのをこの下地層で抑制することができ、これにより、エレメント部を集中的に加熱できるため、エレメント部が溶断する温度に達するまでの時間を短縮でき、回路保護素子の応答性を高めることができるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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である。
【００１２】
本発明の一実施の形態における回路保護素子は、図１に示すように、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とを備えた構成としており、そして前記絶縁基板１１をアルミナで構成するとともに、下地層１４を珪藻土または珪酸カルシウムで構成しているものである。
【００１３】
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９６％含有するアルミナで構成されており、かつこのＡｌ2Ｏ3を９６％含有するアルミナは、チップ抵抗器等に一般的に使用されているため、安価に入手できるものである。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、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ものである。
【００１４】
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、かつ前記薄膜層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ものである。
【００１５】
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）が形成されている。
【００１６】
また、前記エレメント部１３の中心部には、トリミング溝１７が２ヶ所、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形成されている。そしてこの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となっているものである。
【００１７】
前記下地層１４は絶縁基板１１の中央部に設けられ、そしてこの下地層１４の両端部には一対の上面電極１２が重なるように形成されている。そしてまた、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ものである。
【００１８】
また、前記下地層１４は、アルミナやムライトよりも熱伝導率が低い珪藻土または珪酸カルシウムを焼成したもので構成されており、そして、この珪藻土、珪酸カルシウムは無数の微細孔を有するもの、あるいは針状結晶の多孔質となっているため、熱伝導率が非常に低くなっているものである。ここで、アルミナの熱伝導率は２４Ｗ／ｍ・Ｋであり、かつムライトの熱伝導率は１０Ｗ／ｍ・Ｋであるのに対し、珪藻土、珪酸カルシウムの熱伝導率は０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下となっている。
【００１９】
なお、前記一対の上面電極１２は下地層１４に重なるようにするのではなく、一対の上面電極１２と下地層１４との間に段差ができないように、一対の上面電極１２の上面と下地層１４の上面が面一になるようにしてもよく、このようにした場合は、薄膜層１３ａをスパッタで形成する際、スパッタが不要な領域に漏れないようにすることができる。また、前記下地層１４を絶縁基板１１の上面の全面に形成し、そしてこの下地層１４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ものである。
【００２０】
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、溶断部１８を覆うシリコン等の樹脂からなる第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エポキシ等の樹脂からなる第２の絶縁層１５ｂとにより構成されているものである。
【００２１】
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。
【００２２】
図１において、まず、Ａｌ2Ｏ3を９６％含有するアルミナで構成された絶縁基板１１の中央部に、珪藻土または珪酸カルシウムを印刷し、その後１０００〜１３００℃で焼成することにより下地層１４を形成する。
【００２３】
なお、珪藻土、珪酸カルシウムは１３００℃以下で焼成できるため、絶縁基板１１が反ったりすることはないが、下地層１４としてムライト、シリカ材料を使用した場合は、１３００℃以上で焼成する必要があるため、絶縁基板１１に反りが発生してしまう。
【００２４】
次に、絶縁基板１１の上面の両端部に、下地層１４にその一部が重なるように、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上面電極１２を形成する。
【００２５】
なお、実装時の安定性を確保するために、絶縁基板１１の裏面における前記上面電極１２と対向する位置に、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裏面電極を形成してもよい。
【００２６】
次に、絶縁基板１１の上面の全面を覆うように、下地層１４および一対の上面電極１２の上面にエレメント部１３を形成する。なお、このエレメント部１３は一対の上面電極１２間を橋絡して一対の上面電極１２と電気的に接続されるように構成する。
【００２７】
そして、このエレメント部１３は、まず、Ｔｉ、Ｃｕを順番にスパッタすることにより薄膜層１３ａを設け、その後、この薄膜層１３ａをめっき核として薄膜層１３ａの上面にＮｉ、Ｃｕ、Ａｇを順番に無電解めっきしてめっき層１３ｂを設けることにより形成されるものである。
【００２８】
次に、エレメント部１３の中心部の２ヶ所を、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切削してトリミング溝１７を形成することにより、この２つのトリミング溝１７で囲まれた領域に、過電流が印加されたときに溶融して断線する溶断部１８を設ける。
【００２９】
なお、この場合、溶断部１８を形成するために、トリミング溝１７を形成するのではなく、エレメント部１３をエッチング等によりパターンニングして幅狭部を設けてもよいものである。
【００３０】
次に、シリコン等の樹脂を少なくとも溶断部１８を覆うように形成して第１の絶縁層１５ａを設ける。その後、この第１の絶縁層１５ａの上面にエポキシ等の樹脂を形成して第２の絶縁層１５ｂを設けることにより、２層からなる絶縁層１５を形成する。なお、この絶縁層１５は、樹脂に限定されるものではなく、ガラスペーストを印刷焼成して形成してもよいものである。
【００３１】
次に、絶縁基板１１の両端部においてエレメント部１３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１６を形成する。なお、この端面電極層１６はスパッタ等の薄膜プロセスによって形成してもよいものである。
【００３２】
最後に、端面電極層１６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。
【００３３】
上記した本発明の一実施の形態においては、エレメント部１３と絶縁基板１１との間に設けられた下地層１４を従来の回路保護素子における絶縁基板を構成するムライトと比較して熱伝導率が非常に低い珪藻土または珪酸カルシウムで構成しているため、エレメント部１３に過電流が印加された際には、エレメント部１３の熱が絶縁基板１１内へ拡散するのをこの下地層１４で抑制することができ、これにより、エレメント部１３を集中的に加熱できるため、エレメント部１３が溶断する温度に達するまでの時間を短縮でき、回路保護素子の応答性を高めることができるという効果を有するものである。
【００３４】
また、珪藻土または珪酸カルシウムは耐火性および耐熱性が優れているため、エレメント部１３が非常に高温となっても溶断特性等の特性が劣化することはない。
【００３５】
そしてまた、絶縁基板１１を構成するＡｌ2Ｏ3を９６％含有するアルミナは、チップ抵抗器等に一般的に使用されているため、安価に入手できるという効果も期待できるものである。この場合、アルミナは従来のムライトに比べて熱伝導率が高いため、アルミナからなる絶縁基板１１に直接エレメント部１３を形成すれば、エレメント部１３の熱が絶縁基板１１内へ拡散してしまい回路保護素子の応答性が低下してしまうものであるが、本発明の一実施の形態においては、絶縁基板１１とエレメント部１３との間にアルミナ、ムライトに比べて熱伝導率が非常に低い珪藻土または珪酸カルシウムで構成された下地層１４を形成しているため、エレメント部１３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、これにより、応答性に優れた回路保護素子を得ることができるものである。
【００３６】
さらに、前記下地層１４を構成する材料としては、上記したように、非常に低い熱伝導率、低い焼成温度、優れた耐火性および耐熱性を有する珪藻土または珪酸カルシウムが最も好ましいものである。
【００３７】
さらにまた、耐サージ特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た場合でも、このエレメント部１３の熱が絶縁基板１１内へ拡散するのを前記下地層１４で抑制することができるため、回路保護素子の応答性が低下することはないものである。
【００３８】
なお、上記本発明の一実施の形態においては、下地層１４として珪藻土または珪酸カルシウムを使用したものについて説明したが、下地層１４として珪藻土と珪酸カルシウムの両方を混合させた混合物を使用してもよく、この場合は、回路保護素子の応答性を高めることができるとともに、珪酸カルシウムとアルミナからなる絶縁基板１１との密着性が良好であるため、下地層１４と絶縁基板１１との密着性も向上するという効果が得られるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る回路保護素子は、応答性を高め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。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【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
【符号の説明】
【００４１】
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
【図１】
2009064747.tif 000003
【図２】
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