JP2001023502A

JP2001023502A - 回路保護素子

Info

Publication number: JP2001023502A
Application number: JP18874699A
Authority: JP
Inventors: Michio Fukuoka; 道生福岡; Tsuneo Yanase; 恒夫柳瀬; Hiromi Sakida; 広実崎田; Kenzo Isozaki; 賢蔵磯崎; Seiji Hoshitoku; 聖治星徳
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2001-01-26
Anticipated expiration: 2019-07-02
Also published as: JP3549443B2

Abstract

(57)【要約】【課題】実装性を良好にし若しくは小型化の少なくと
も一方を実現できる回路保護素子を提供することを目的
としている。【解決手段】柱状の基台１１上に導電膜１２を設け、
導電膜１２に溝１３を設けることによって、狭幅部１３
ａを設ける構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器あるい
は、バッテリー等を搭載したモバイル型電子機器等に用
いられ、特に、ハードディスクドライブ装置，光ディス
ク装置などの記憶装置や、パーソナルコンピュータやモ
バイル型パーソナルコンピュータなどに用いられる回路
保護素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来用いられている回路保護素子は、例
えば特開平５−１２０９８５号公報等に示されているも
のがある。

【０００３】従来の技術のものは、絶縁基板上に一対の
導電部を設け、この一対の導電部にわたってヒューズ部
を設け、このヒューズ部を覆うＪＣＲコート部を設け、
ＪＣＲコート部を覆う樹脂モールト゛部が設けられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の構成では、回路基板上などに回路保護素子を実装する
際には、回路保護素子の実装面が予め決められているの
で方向性が存在することになり、どのような向きにでも
回路基板上に実装できるわけではなかった。従って、バ
ルク実装等には従来の回路保護素子では対応できないと
いう問題点があった。また、従来の回路保護素子では、
外形が大きくなり、回路基板などの小型化が難しかっ
た。

【０００５】本発明は前記従来の課題を解決するもの
で、実装性を良好にし若しくは小型化の少なくとも一方
を実現できる回路保護素子を提供することを目的として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、柱状の基台上
に導電膜を設け、導電膜に溝を設けることによって、狭
幅部を設ける構成とした。

【０００７】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、柱状の基
台と、前記基台の上に設けられた導電膜と、前記導電膜
に設けられた溝とを備え、前記溝によって、前記導電膜
に狭幅部を設けた事により、素子実装の際に方向性が存
在しないので、実装性が向上し、しかも小型の回路保護
素子を作製できる。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１におい
て、複数の非連続の溝を設け、前記溝同士の対向部間に
狭幅部を設けた事により、狭幅部の寸法精度等を向上さ
せることが出来る。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１におい
て、連続した一つの溝を設け、溝は両端部を非接続構造
とした周回溝とするとともに、前記周回溝の両端部間に
狭幅部を設けた事によって、溝の形成数を非常に少なく
出来るので、導電膜への影響を小さく出来、特性のばら
つきを抑え、しかも生産性が向上する。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１〜３にお
いて、基台に両端部で挟まれ、しかも両端部よりも段落
ちした第１の段落ち部を設け、前記第１の段落ち部内に
狭幅部を設けた事によって、狭幅部へ加わる衝撃などを
低減させることが出来、狭幅部のダメージを抑えること
が出来るので、特性のばらつき等を防止できる。

【００１１】請求項５記載の発明は、請求項４におい
て、前記第１の段落ち部内に更に段落ちした第２の段落
ち部を設け、前記第２の段落ち部内に狭幅部を設けたに
より、さらに狭幅部へ加わるダメージを小さく出来るの
で、特性のばらつきなどの抑制効果がさらに高まる。

【００１２】請求項６記載の発明は、請求項５におい
て、第１及び第２の段落ち部の少なくとも一つは、基台
の側面に周回した段落ち部であることによって、狭幅部
を設ける位置の選択性を向上させることができる。

【００１３】請求項７記載の発明は、請求項１〜６にお
いて、狭幅部は溝の最端部間で形成される事によって、
溝を形成する際に、基台の送らなくても良いので、生産
性が向上する。

【００１４】請求項８記載の発明は、請求項１〜６にお
いて、狭幅部は溝端部における側部間で形成されている
事によって、精度良く狭幅部を形成できるので、溶断特
性のばらつきを抑えることが出来る。

【００１５】請求項９記載の発明は、請求項７におい
て、狭幅部は基台の長手方向に沿って設けられている事
によって、溝を形成する際に、基台の送らなくても良い
ので、生産性が向上する。

【００１６】請求項１０記載の発明は、請求項８におい
て、狭幅部は基台の長手方向と略垂直方向に形成されて
いる事によって、精度良く狭幅部を形成できるので、溶
断特性のばらつきを抑えることが出来る。

【００１７】請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０
において、導電膜に複数の溝を設けることによって、基
台上に複数の狭幅部を設けた事で、狭幅部毎に特性を異
ならせることができるので、確実な溶断特性を得ること
が出来る。

【００１８】請求項１２記載の発明は、請求項１１にお
いて、複数の溝の内、個々の溝で狭幅部を設けて、複数
の狭幅部を設けた事で、狭幅部毎に特性を異ならせるこ
とができるので、確実な溶断特性を得ることが出来る。

【００１９】請求項１３記載の発明は、請求項１１にお
いて、複数の溝を設けることで、複数の溝間で複数の狭
幅部を設けた事によって、狭幅部毎に特性を異ならせる
ことができるので、確実な溶断特性を得ることが出来
る。

【００２０】請求項１４記載の発明は、請求項１〜１３
において、基台の中央部に狭幅部を設けた事によって、
狭幅部で発生した熱の発散を防止でき、確実な溶断特性
を得る事が出来る。

【００２１】請求項１５記載の発明は、請求項１〜１３
において、基台の中心部からずれた位置に狭幅部を設け
たことによって、素子に曲げ応力等が加わって基台が撓
んでも、中心部から狭幅部をずらしているので、狭幅部
には応力が加わらず、狭幅部の変形等を防止し、特性の
ばらつきを防止できる。

【００２２】請求項１６記載の発明は、請求項１〜１５
において、狭幅部上に溶断促進助剤を設けた事によっ
て、確実に溶断特性を向上させることが出来る。

【００２３】請求項１７記載の発明は、請求項１６にお
いて、狭幅部上と前記狭幅部を形成する溝内に溶断促進
助剤を設けた事によって狭幅部の上面及び側面に溶断促
進助剤が接触することになるので、溶断特性を飛躍的に
向上させることができる。

【００２４】請求項１８記載の発明は、請求項１〜１７
において、溝及び狭幅部を覆う保護材を設けた事によっ
て、狭幅部の保護並びに狭幅部で発生した熱の拡散防止
を行うことが出来る。

【００２５】請求項１９記載の発明は、請求項１８にお
いて、基台の両端部を避けて保護材を設けた事によっ
て、両端部を端子部として使用できる。

【００２６】請求項２０記載の発明は、請求項１〜１９
において、基台を四角柱状とし、前記基台側面の角部を
避けて狭幅部を設けた事によって、比較的導電膜の膜厚
にばらつきが生じる角部を避けて、狭幅部を設けること
ができるので、特性のばらつきを抑えることが出来る。

【００２７】請求項２１記載の発明は、請求項２０にお
いて、少なくとも基台の両端部の断面形状を略正方形と
した事によって、実装性を飛躍的に向上させることが出
来る。

【００２８】請求項２２記載の発明は、請求項１〜２２
において、基台における狭幅部を設ける部分よりも他の
部分の充填密度を低くすることで、充填密度の低い部分
は熱の拡散を妨げるので、狭幅部の溶断特性を向上させ
ることが出来る。

【００２９】以下、本発明における回路保護素子につい
ての実施の形態について説明する。

【００３０】図１，図２はそれぞれ本発明の一実施の形
態における回路保護素子を示す斜視図及び側面図であ
る。

【００３１】図１において、１１は絶縁材料などをプレ
ス加工，押し出し法等を施して構成されている基台、１
２は基台１１の上に設けられている導電膜で、導電膜１
２は、メッキ法やスパッタリング法等の蒸着法等によっ
て基台１１上に形成される。１３は基台１１及び導電膜
１２に設けられた溝で、溝１３は、レーザ光線等を導電
膜１２に照射することによって形成したり、導電膜１２
に砥石等を当てて機械的に形成されている。１４は基台
１１及び導電膜１２の溝１３を設けた部分に塗布された
保護材、１５，１６はそれぞれ端子電極が形成された端
子部で、端子部１５と端子部１６の間には、溝１３及び
保護材１４が設けられている。なお、図２は、保護材１
４の一部を取り除いた図である。

【００３２】また、１３ａは溝１３の両端部間で形成さ
れた狭幅部で、狭幅部１３ａは導電膜１２の一部であ
る。この狭幅部１３ａの幅または膜厚の少なくとも一方
の設定によって、溶断電流を制御するようにしている。
すなわち、動作としては、例えば５Ａの電流で溶断する
ように構成したい場合には、予め５Ａで狭幅部１３ａが
溶断するように、導電膜１２の材料や膜厚、狭幅部１３
ａの幅、基台１１の材料等を実験等で算出しておき、そ
の構造で回路保護素子を作製する。そして、所定の電流
（例えば５Ａの電流）が流れると、狭幅部１３ａが溶断
して、過電流による回路基板や電子機器等の故障等を防
止している。

【００３３】また、本実施の形態の回路保護素子は、回
路保護素子の長さＬ１，幅Ｌ２，高さＬ３は以下の通り
となっていることが好ましい。

【００３４】Ｌ１＝０．５〜２．２ｍｍ（好ましくは
０．８〜１．８ｍｍ）Ｌ２＝０．２〜１．３ｍｍ（好ましくは０．４〜０．９
ｍｍ）Ｌ３＝０．２〜１．３ｍｍ（好ましくは０．４〜０．９
ｍｍ）Ｌ１が０．５ｍｍ以下であると、加工が非常に難しくな
り、生産性が向上しない。また、Ｌ１が２．２ｍｍを超
えてしまうと、素子自体が大きくなってしまい、電子回
路等が形成された基板など（以下回路基板等と略す）回
路基板等の小型化ができず、ひいてはその回路基板等を
搭載した電子機器等の小型化を行うことができない。ま
た、Ｌ２，Ｌ３それぞれが０．２ｍｍ以下であると、素
子自体の機械的強度が弱くなりすぎてしまい、実装装置
などで、回路基板等に実装する場合に、素子折れ等が発
生することがある。また、Ｌ２，Ｌ３が１．３ｍｍ以上
となると、素子が大きくなりすぎて、回路基板等の小型
化、ひいては装置の小型化を行うことができない。な
お、Ｌ４（段落ちの深さ）は２０μｍ〜１００μｍ程度
が好ましく、２０μｍ以下であれば、狭幅部１３ａ上に
溶断促進助剤を設け、その上に更に保護材１４を設けた
ときに、保護材１４を薄くしなければならず、その結
果、実装の時などに衝撃などによって、前記溶断促進助
剤が移動し、十分な溶断特性を得ることができないこと
がある。また、Ｌ４が１００μｍを超えると基台の機械
的強度が弱くなり、やはり素子折れ等が発生することが
ある。

【００３５】以上の様に構成された回路保護素子につい
て、以下各部の詳細な説明をする。図３は導電膜を形成
した基台の断面図、図４（ａ）（ｂ）はそれぞれ基台の
側面図及び底面図である。

【００３６】まず、基台１１の形状について説明する。

【００３７】基台１１は、図３及び図４に示す様に、回
路基板等に実装しやすいように断面が四角形状の中央部
１１ａと中央部１１ａの両端に一体に設けられ、しかも
断面が四角形状の端部１１ｂ，１１ｃによって構成され
ている。なお、端部１１ｂ，１１ｃ及び中央部１１ａは
断面四角形状としたが、五角形状や六角形状などの多角
形状でも良い。中央部１１ａは端部１１ｂ，１１ｃから
段落ちした構成となっている。本実施の形態では、端部
１１ｂ，１１ｃの断面形状を略正四角状とすることによ
って、回路基板等への回路保護素子を装着性を良好にし
た。また、本実施の形態では中央部１１ａに横向きに溝
１３を形成することによって、どのように回路基板等に
実装しても方向性が無いために、取り扱いが容易にな
る。また、中央部１１ａには素子部（溝１３や保護材１
４）が形成されることとなり、端部１１ｂ，１１ｃには
端子部１５，１６が形成される。

【００３８】なお、本実施の形態では、中央部１１ａ及
び端部１１ｂ，１１ｃをともに略正四角形状としたが、
正五角形状等の正多角形状あるいは円形状にしてもよ
い。さらに、本実施の形態では、中央部１１ａと端部１
１ｃ，１１ｂそれぞれの断面形状を正四角形というよう
に同一にしたが、異なっても良い。すなわち、端部１１
ｂ、１１ｃの断面形状を正多角形状とし、中央部１１ａ
の断面形状を他の多角形状としたり、円形状としても良
い。中央部１１ａの断面形状を円形とすることによっ
て、良好に溝１３を形成することができる。

【００３９】さらに、本実施の形態では、中央部１１ａ
を端部１１ｂ，１１ｃより段落ちさせることによって、
保護材１４を塗布した際に、その保護材１４と回路基板
等が接触することなどを防止していたが、特に保護材１
４の厚みや実装される回路基板等の状況（回路基板等の
実装される部分に溝が形成されていたり、回路基板等の
電極部が盛り上がっている等）によって、中央部１１ａ
を段落ちさせなくてもよい。中央部１１ａを端部１１
ｂ，１１ｃから段落ちさせないと、基台１１の構造が簡
単になり、生産性が向上し、さらに中央部１１ａの機械
的強度も向上する。この様に段落ちさせない場合でも、
断面四角形状の四角柱形状としてもよいし、さらに断面
を多角形状とする角柱とすることもできる。

【００４０】また、図４（ａ）に示す様に基台１１の端
部の高さＺ１及びＺ２は下記の条件を満たすことが好ま
しい。

【００４１】｜Ｚ１−Ｚ２｜≦８０μｍ（好ましくは５０μｍ）Ｚ１とＺ２の高さの違いが８０μｍ（好ましくは５０μ
ｍ以下）を超えると、素子を基板に実装し、半田等で回
路基板等に取り付ける場合、半田等の表面張力によって
素子が一方の端部に引っ張られて、素子が立ってしまう
というマンハッタン現象の発生する確率が非常に高くな
る。このマンハッタン現象を図５に示す。図５に示すよ
うに、基板２００の上に回路保護素子を配置し、端子部
１５，１６それぞれと基板２００の間に半田２０１，２
０２が設けられているが、リフローなどによって半田２
０１，２０２を溶かすと、半田２０１，２０２のそれぞ
れの塗布量の違いや、材質が異なることによる融点の違
いによって、溶融した半田２０１，２０２の表面張力が
端子部１５と端子部１６で異なり、その結果、図５に示
すように一方の端子部（図５の場合は端子部１５）を中
心に回転し、回路保護素子が立ち上がってしまう。Ｚ１
とＺ２の高さの違いが８０μｍ（好ましくは５０μｍ以
下）を超えると、素子が傾いた状態で基板２００に配置
されることとなり、素子立ちを促進する。また、マンハ
ッタン現象は特に小型軽量のチップ型の電子部品（チッ
プ型回路保護素子を含む）において顕著に発生し、しか
もこのマンハッタン現象の発生要因の一つとして、端子
部１５，１６の高さの違いによって素子が傾いて基板２
００に配置されることを着目した。この結果、Ｚ１とＺ
２の高さの差を８０μｍ以下（好ましくは５０μｍ以
下）となるように、基台１１を成形などで加工すること
によって、このマンハッタン現象の発生を大幅に抑える
ことができた。Ｚ１とＺ２の高さの差を５０μｍ以下と
することによって、ほぼ、マンハッタン現象の発生を抑
えることができる。

【００４２】次に基台１１の面取りについて説明する。

【００４３】図６は本発明の一実施の形態における回路
保護素子に用いられる基台の斜視図である。図６に示さ
れるように、基台１１の端部１１ｂ，１１ｃそれぞれの
角部１１ｅ，１１ｄには面取りが施されており、その面
取りした角部１１ｅ，１１ｄのそれぞれの曲率半径Ｒ１
及び中央部１１ａの角部１１ｆの曲率半径Ｒ２は以下の
通りに形成されることが好ましい。

【００４４】０．０３＜Ｒ１＜０．１５（ｍｍ）０．０１＜Ｒ２（ｍｍ）Ｒ１が０．０３ｍｍ以下であると、角部１１ｅ，１１ｄ
が尖った形状となっているので、ちょっとした衝撃など
によって角部１１ｅ，１１ｄに欠けなどが生じることが
あり、その欠けによって、特性の劣化等が発生したりす
る。また、Ｒ１が０．１５ｍｍ以上であると、角部１１
ｅ，１１ｄが丸くなりすぎて、前述のマンハッタン現象
を起こしやすくなり、不具合が生じる。更にＲ２が０．
０１ｍｍ以下であると、角部１１ｆにバリなどが発生し
やすく、中央部１１ａ上に形成され、しかも素子の特性
を大きく左右する導電膜１２の厚みが角部１１ｆと平坦
な部分で大きく異なることがあり、素子特性のばらつき
が大きくなる。

【００４５】次に基台１１の構成材料について説明す
る。基台１１の構成材料として下記の特性を満足してお
くことが好ましい。

【００４６】次に基台１１の構成材料について説明す
る。基台１１の構成材料として下記の特性を満足してお
くことが好ましい。

【００４７】体積固有抵抗：１０¹³Ωｍ以上（好ましく
は１０¹⁴Ωｍ以上）熱膨張係数：５×１０^-4／℃以下（好ましくは２×１０
^-5／℃以下）［２０℃〜５００℃における熱膨張係数］曲げ強度：１３００ｋｇ／ｃｍ²以上（好ましくは２０
００ｋｇ／ｃｍ²以上）密度：２〜５ｇ／ｃｍ³（好ましくは３〜４ｇ／ｃｍ³）基台１１の構成材料の体積固有抵抗が１０¹³Ωｍ以下で
あると、多大な電流が流れた場合に基台１１にも所定に
電流が流れ始めるので、回路保護素子としての役割が不
十分となる。

【００４８】また熱膨張係数が５×１０^-4／℃以上であ
ると、基台１１にヒートショック等でクラックなどが入
ることがある。すなわち熱膨張係数が５×１０^-4／℃以
上であると、上述の様に溝１３を形成する際にレーザ光
線や砥石等を用いるので、基台１１が局部的に高温にな
り、基台１１にクラックなどが生じることあるが、上述
の様な熱膨張係数を有することによって、大幅にクラッ
ク等の発生を抑止でき、導電膜１２が劣化を防止し、溶
断特性のばらつきを生じる事を防止できる。

【００４９】曲げ強度が１３００ｋｇ／ｃｍ²以下であ
ると、実装装置で回路基板等に実装する際に素子折れ等
が発生することがある。

【００５０】密度が２ｇ／ｃｍ³以下であると、基台１
１の吸水率が高くなり、基台１１の特性が著しく劣化
し、素子としての特性が悪くなる。また密度が５ｇ／ｃ
ｍ³以上になると、基台の重量が重くなり、実装性など
に問題が発生する。特に密度を上述の範囲内に設定する
と、吸水率も小さく基台１１への水の進入もほとんどな
く、しかも重量も軽くなり、チップマウンタなどで基板
に実装する際にも問題は発生しない。

【００５１】この様に基台１１の体積固有抵抗，熱膨張
係数，曲げ強度，密度を規定することによって、特性の
ばらつきを抑制し、ヒートショック等で基台１１にクラ
ック等が発生することを抑制できるので、不良率を低減
することができ、更には、機械的強度を向上させること
ができるので、実装装置などを用いて回路基板等に実装
できるので、生産性が向上する等の優れた効果を得るこ
とができる。

【００５２】上記の諸特性を得る材料としては、アルミ
ナを主成分とするセラミック材料が挙げられる。しかし
ながら、単にアルミナを主成分とするセラミック材料を
用いても上記諸特性を得ることはできない。すなわち、
上記諸特性は、基台１１を作製する際のプレス圧力や焼
成温度及び添加物によって異なるので、作製条件などを
適宜調整しなければならない。具体的な作製条件とし
て、基台１１の加工時のプレス圧力を２〜５ｔ，焼成温
度を１５００〜１６００℃，焼成時間１〜３時間等の条
件が挙げられる。また、アルミナ材料の具体的な材料と
しては、Ａｌ₂Ｏ₃が９２重量％以上，ＳｉＯ₂が６重量
％以下，ＭｇＯが１．５重量％以下，Ｆｅ₂Ｏ₃が０．１
％以下，Ｎａ₂Ｏが０．３重量％以下等が挙げられる。

【００５３】次に基台１１の表面粗さについて説明す
る。なお、以下の説明で出てくる表面粗さとは、全て中
心線平均粗さを意味するものであり、導電膜１２の説明
等に出てくる粗さも中心線平均粗さである。

【００５４】基台１１の表面粗さは０．１５〜１．０μ
ｍ程度、好ましくは０．２〜０．８μｍ程度がよい。図
７は基台１１の表面粗さと剥がれ発生率を示したグラフ
である。図７は下記に示すような実験の結果である。基
台１１及び導電膜１２はそれぞれアルミナ，銅で構成
し、基台１１の表面粗さをいろいろ変えたサンプルを作
製し、その各サンプルの上に同じ条件で導電膜１２を形
成した。それぞれのサンプルに超音波洗浄を行い、その
後に導電膜１２の表面を観察して、導電膜１２の剥がれ
の有無を測定した。基台１１の表面粗さは、表面粗さ測
定器（東京精密サーフコム社製５７４Ａ）を用いて、
先端Ｒが５μｍのものを用いた。この結果から判るよう
に平均表面粗さが０．１５μｍ以下であると、基台１１
の上に形成された導電膜１２の剥がれの発生率が５％程
度であり、良好な基台１１と導電膜１２の接合強度を得
ることができる。更に、表面粗さが０．２μｍ以上であ
れば導電膜１２の剥がれがほとんど発生していないの
で、できれば、基台１１の表面粗さは０．２μｍ以上が
好ましい。導電膜１２の剥がれは、素子の特性劣化の大
きな要因となるので、歩留まり等の面から発生率は５％
以下が好ましい。

【００５５】また、表面粗さは、端部１１ｂ，１１ｃと
中央部１１ａでは、平均表面粗さを異ならせた方が好ま
しい。すなわち、平均表面粗さ０．１５〜０．５μｍの
範囲内で端部１１ｂ，１１ｃの平均表面粗さを中央部１
１ａの平均表面粗さよりも小さくすることが好ましい。
端部１１ｂ，１１ｃは導電膜１２を積層することによっ
て上述の様に端子部１５，１６が構成されるので、端部
１１ｂ，１１ｃの表面粗さを中央部１１ａより小さくす
ることによって、端部１１ｂ，１１ｃ上に形成される導
電膜１２の表面粗さを小さくできるので、回路基板等の
電極との密着性を向上させることができ、確実な回路基
板等と回路保護素子の接合をおこなうことができる。ま
た、中央部１１ａには導電膜１２を積層し溝１３を形成
するので、溝１３をレーザ等で形成する際に導電膜１２
が基台１１からはがれ落ちないように導電膜１２と基台
１１の密着強度を向上させなければないので、端部１１
ｂ，１１ｃよりも中央部１１ａの表面粗さを大きくした
方が好ましい。特にレーザで溝１３を形成する場合、レ
ーザが照射された部分は他の部分よりも急激に温度が上
昇し、ヒートショック等で導電膜１２が剥がれることが
ある。従って、レーザで溝１３を形成する場合には導電
膜１２と基台１１の接合密度を他の部分よりも向上させ
ることが必要である。

【００５６】この様に中央部１１ａと端部１１ｂ，１１
ｃとの表面粗さを異ならせることによって、回路基板等
との密着性及び溝１３の加工の際の導電膜１２のはがれ
を防止することができる。

【００５７】なお、本実施の形態では、導電膜１２と基
台１１の接合強度を基台１１の表面粗さを調整すること
によって、向上させたが、例えば、基台１１と導電膜１
２の間にＣｒ単体またはＣｒと他の金属の合金の少なく
とも一方で構成された中間層を設けることによって、表
面粗さを調整せずとも導電膜１２と基台１１の密着強度
を向上させることができる。もちろん基台１１の表面粗
さを調整し、その上その基台１１の上に中間層及び導電
膜１２を積層する場合では、より強力な導電膜１２と基
台１１の密着強度を得ることができる。

【００５８】また、狭幅部１３ａを設ける部分と基台１
１の他の部分の充填密度は、他の部分の方が低くなるよ
うに形成することが好ましい。すなわち、充填密度を低
くすることによって、熱の拡散を防止できるので、狭幅
部１３ａで発生した熱を外部に伝わりにくくでき、溶断
特性を向上させることが出来る。例えば、狭幅部１３ａ
を基台１１の中央部に設けた場合、基台１１の両端部の
充填密度を中央部よりも低くすることで、熱の拡散を防
止できる。

【００５９】次に導電膜１２について説明する。

【００６０】以下具体的に導電膜１２について説明す
る。

【００６１】導電膜１２の構成材料としては、銅，銀，
金，ニッケルなどの導電材料が挙げられる。この銅，
銀，金，ニッケル等の材料には、耐候性等を向上させた
めに所定の元素を添加してもよい。また、導電材料と非
金属材料等の合金を用いてもよい。構成材料としてコス
ト面や耐食性の面及び作り易さの面から銅及びその合金
がよく用いられる。導電膜１２の材料として、銅等を用
いる場合には、まず、基台１１上に無電解メッキによっ
て下地膜を形成し、その下地膜の上に電解メッキにて所
定の銅膜を形成して導電膜１２が形成される。更に、合
金等で導電膜１２を形成する場合には、スパッタリング
法や蒸着法で構成することが好ましい。また、構成材料
に銅及びその合金を用いた場合導電膜１２の形成厚みは
０．４μｍ〜１５μｍとすることが好ましい。

【００６２】導電膜１２は単層で構成してもよいが、多
層構造としてもよい。すなわち、構成材料の異なる導電
膜を複数積層して構成しても良い。例えば、基台１１の
上に先ず銅膜を形成し、その上に耐候性の良い金属膜
（ニッケル等）を積層する事によって、やや耐候性に問
題がある銅の腐食を防止することができる。具体的には
基台１１の上に銅又はニッケルの少なくとも一方を形成
し、その上に銀等を積層し、さらに好ましくはその銀等
の上に錫を積層する事などが挙げられる。

【００６３】導電膜１２の形成方法としては、メッキ法
（電解メッキ法や無電解メッキ法など），スパッタリン
グ法，蒸着法等が挙げられる。この形成方法の中でも、
量産性がよく、しかも膜厚のばらつきが小さなメッキ法
がよく用いられる。

【００６４】導電膜１２の表面粗さは１μｍ以下が好ま
しく、更に好ましくは０．２μｍ以下が好ましい。導電
膜１２の表面粗さが１μｍを超えると、導電膜１２に膜
厚のばらつきが生じ溶断特性にばらつきを生じる。

【００６５】なお、本実施の形態でいう導電膜１２に
は、酸化ルテニウム等の抵抗膜をも含む。

【００６６】次に保護材１４について説明する。

【００６７】保護材１４としては、耐候性に優れた有機
材料、例えばエポキシ樹脂などの絶縁性を示す材料が用
いられる。また、保護材１４としては、溝１３の状況等
が観測できるような透明度を有する事が好ましい。更に
保護材１４には透明度を有したまま、所定の色を有する
ことが好ましい。保護材１４に赤，青，緑などの、導電
膜１２や端子部１５，１６等と異なる色を着色する事に
よって、素子各部の区別をする事ができ、素子各部の検
査などが容易に行える。また、素子の大きさ、特性、品
番等の違いで保護材１４の色を変えることによって、特
性や品番等の異なる素子を誤った部分に取り付けるなど
のミスを低減させることができる。

【００６８】また、保護材１４は、図８に示すように溝
１３の角部１３ａと保護材１４の表面までの長さＺ１が
５μｍ以上となるように塗布することが好ましい。Ｚ１
が５μｍより小さいと特性劣化や放電などが発生し易く
なり素子の特性が大幅に劣化することが考えられる。ま
た、溝１３の角部１３ａは特に放電などが発生しやすい
部分であり、この角部１３ａ上に厚さ５μｍ以上の保護
材１４が形成されることが非常に好ましい。また、保護
材１４を形成した後に再びメッキを施して電極膜等を形
成することがあるが、角部１３ａ上に５μｍ以上の保護
材１４が形成されていないと、電極膜等が付着すると不
具合が生じる保護材１４上に電極膜等が形成されること
になり、特性の劣化が生じる。

【００６９】次に端子部１５，１６について説明する。

【００７０】端子部１５，１６は、導電膜１２のみでも
十分に機能するが、様々な環境条件等に順応させるため
に、多層構造とすることが好ましい。

【００７１】図９は端子部１５の断面図である。図９に
おいて、基台１１の端部１１ｂの上に導電膜１２が形成
されており、しかも導電膜１２の上には耐候性を有する
ニッケル，チタン等の材料で構成される保護層３００が
形成されており、更に保護層３００の上には半田、鉛フ
リー半田等で構成された接合層３０１が形成されてい
る。保護層３００は接合層と導電膜１２の接合強度を向
上させるとともに、導電膜の耐候性を向上させることが
できる。本実施の形態では、保護層３００の構成材料と
して、ニッケルかニッケル合金の少なくとも一方とし、
接合層３０１の構成材料としては半田或いは鉛フリー半
田を用いた。保護層３００（ニッケル）の厚みは２〜７
μｍが好ましく、２μｍを下回ると耐候性が悪くなり、
７μｍを上回ると保護層３００（ニッケル）自体の電気
抵抗が高くなり、素子特性が大きく劣化する。また、接
合層３０１（半田）の厚みは５μｍ〜１０μｍ程度が好
ましく、５μｍを下回ると半田食われ現象が発生して素
子と回路基板等との良好な接合が期待できず、１０μｍ
を上回るとマンハッタン現象が発生し易くなり、実装性
が非常に悪くなる。

【００７２】以上の様に構成された回路保護素子は、特
性劣化が無く、しかも，実装性及び生産性が非常によ
い。

【００７３】確実な溶断特性を得るために狭幅部１３ａ
上に溶断促進助剤を設ける事が好ましい。すなわち狭幅
部１３ａ単独でも十分な溶断特性を有するものの、確実
にしかも溶断する時間のばらつき等を小さくするにはこ
の溶断促進助剤を狭幅部１３ａの上かもしくは狭幅部１
３ａの極近傍に設けることが好ましい。更に溶断促進錠
剤は狭幅部１３ａの部分のみに設けたり、基台１１を周
回する様に溶断促進錠剤を塗布することによって、ポイ
ント的に塗布するよりも精度が悪く塗布しても確実に狭
幅部１３ａ上に溶断促進助剤を設けることができる。ま
た、溶断促進助剤は狭幅部１３ａを構成する溝１３中に
も設けることによって狭幅部１３ａの上面及び側面も溶
断促進助剤が接触する構成となるので、確実に溶断特性
を得ることが出来る。なお、溶断促進助剤を設けた場合
の膜構成は基台１１、導電膜１２（狭幅部１３ａ）溶断
促進助剤、保護材１４というような順番の構成になる。

【００７４】溶断促進助剤としては、例えば、鉛などが
入った低融点ガラス等が用いられる。

【００７５】以上の様に構成された回路保護素子につい
て、以下その製造方法について説明する。

【００７６】まず、アルミナ等の絶縁材料をプレス成形
や押し出し法によって、基台１１を作製する。次にその
基台１１全体にメッキ法やスパッタリング法などによっ
て導電膜１２を形成する。次に導電膜１２を形成した基
台１１にスパイラル状の溝１３を形成する。溝１３はレ
ーザ加工や切削加工によって作製される。レーザ加工
は、非常に生産性が良いので、以下レーザ加工について
説明する。

【００７７】レーザは、ＹＡＧレーザ，エキシマレー
ザ，炭酸ガスレーザなどを用いることができ、レーザ光
をレンズなどで絞り込むことによって、基台１１の中央
部１１ａに照射する。更に、溝１３の深さ等は、レーザ
のパワーを調整し、溝１３の幅等は、レーザ光を絞り込
む際のレンズを交換することによって行える。また、導
電膜１２の構成材料等によって、レーザの吸収率が異な
るので、レーザの種類（レーザの波長）は、導電膜１２
の構成材料によって、適宜選択することが好ましい。な
お、本実施の形態では、溝加工にレーザを用いたが、電
子ビーム等の粒子ビームも用いることができる。すなわ
ち、溝加工には高エネルギービームが用いられる。

【００７８】この様にレーザによって、溝１３を形成す
ることによって、狭幅部１３ａを作製する。

【００７９】溝１３を形成した後に、溝１３を形成した
部分（中央部１１ａ）に保護材１４を塗布し、乾燥させ
る。溶断促進助剤を設ける場合には、保護材１４を設け
る前に狭幅部１３ａ上に溶断促進助剤を設ける。

【００８０】この時点でも、製品は完成するが、特に端
子部１５，１６にニッケル層や半田層を積層して、耐候
性や接合性を向上させることもある。ニッケル層や半田
層は、メッキ法等によって保護材１４を形成した半完成
品に形成する。

【００８１】また、他の実施の形態として、図１では、
周回状の溝１３を一つしか設けなかったが、複数の周回
状の溝１３を設けて、複数の狭幅部１３ａを設けても良
い。

【００８２】さらに、図１０に示すように連続していな
い２つの溝１３ｂ，１３ｃを設けて狭幅部１３ａを設け
ても良い。図１０の場合には、コ字型の溝１３ｂ，１３
ｃの端部同士を接合させて複数の狭幅部１３ａを設けて
いる。

【００８３】なお、図１０では、非連続の溝を２つしか
設けなかったが３以上の非連続溝を設けても良い。

【００８４】また、図１などで示した回路保護素子は、
基台１１の長手方向とは交差した方向に沿って狭幅部１
３ａを設けたが、図１１に示すように溝１３の先端部間
で狭幅部１３ａを形成することで、基台１１の長手方向
に沿って形成してもよい。

【００８５】また、図１２に示すように、断落ち部に更
に断落ちさせた段部５０を設け、その段部５０内に狭幅
部１３ａを設けることで、さらに狭幅部１３ａの保護を
行うことが出来る。また、１００は狭幅部１３ａ上や溝
１３内に設けられた溶断促進助剤である。なお、図１３
に示すように段落ち部に更に周回状に段部５１を設けて
も良い。また、図１４に示すように断落ち部を基台１１
の中心部に行くにしたがって細く（このましくは、円弧
状に細く）することもできる。

【００８６】

【発明の効果】本発明は、柱状の基台上に導電膜を設
け、導電膜に溝を設けることによって、狭幅部を設ける
構成とした事によって、実装性を良好にし若しくは小型
化の少なくとも一方を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における回路保護素子を
示す斜視図

【図２】本発明の一実施の形態における回路保護素子を
示す側面図

【図３】本発明の一実施の形態における回路保護素子に
用いられる導電膜を形成した基台の断面図

【図４】本発明の一実施の形態における回路保護素子に
用いられる基台を示す図

【図５】マンハッタン現象を示す側面図

【図６】本発明の一実施の形態における回路保護素子に
用いられる基台の斜視図

【図７】本発明の一実施の形態における回路保護素子に
用いられる基台の表面粗さと剥がれ発生率を示したグラ
フ

【図８】本発明の一実施の形態における回路保護素子の
保護材を設けた部分の側面図

【図９】本発明の一実施の形態における回路保護素子の
端子部の断面図

【図１０】本発明の他の実施の形態における回路保護素
子を示す斜視図

【図１１】本発明の他の実施の形態における回路保護素
子を示す側面図

【図１２】本発明の他の実施の形態における回路保護素
子を示す斜視図

【図１３】本発明の他の実施の形態における回路保護素
子を示す斜視図

【図１４】本発明の他の実施の形態における回路保護素
子を示す斜視図

【符号の説明】

１１基台１１ａ中央部１１ｂ，１１ｃ端部１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ角部１２導電膜１３溝１３ａ狭幅部１３ｂ，１３ｃ溝１４保護材１５，１６端子部５０，５１段部１００溶断促進助剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者崎田広実大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者磯崎賢蔵大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者星徳聖治大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5G502 AA01 BA08 BB07 CC04 JJ01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】柱状の基台と、前記基台の上に設けられた
導電膜と、前記導電膜に設けられた溝とを備え、前記溝
によって、前記導電膜に狭幅部を設けた事を特徴とする
回路保護素子。
【請求項２】複数の非連続の溝を設け、前記溝同士の対
向部間に狭幅部を設けた事を特徴とする請求項１記載の
回路保護素子。
【請求項３】連続した一つの溝を設け、溝は両端部を非
接続構造とした周回溝とするとともに、前記周回溝の両
端部間に狭幅部を設けた事を特徴とする請求項１記載の
回路保護素子。
【請求項４】基台に両端部で挟まれ、しかも両端部より
も段落ちした第１の段落ち部を設け、前記第１の段落ち
部内に狭幅部を設けた事を特徴とする請求項１〜３いず
れか１記載の回路保護素子。
【請求項５】前記第１の段落ち部内に更に段落ちした第
２の段落ち部を設け、前記第２の段落ち部内に狭幅部を
設けた事を特徴とする請求項４記載の回路保護素子。
【請求項６】第１及び第２の段落ち部の少なくとも一つ
は、基台の側面に周回した段落ち部であることを特徴と
する請求項５記載の回路保護素子。
【請求項７】狭幅部は溝の最端部間で形成される事を特
徴とする請求項１〜６いずれか１記載の回路保護素子。
【請求項８】狭幅部は溝端部における側部間で形成され
ている事を特徴とする請求項１〜６いずれか１記載の回
路保護素子。
【請求項９】狭幅部は基台の長手方向に沿って設けられ
ている事を特徴とする請求項７記載の回路保護素子。
【請求項１０】狭幅部は基台の長手方向と略垂直方向に
形成されている事を特徴とする請求項８記載の回路保護
素子。
【請求項１１】導電膜に複数の溝を設けることによっ
て、基台上に複数の狭幅部を設けた事を特徴とする請求
項１〜１０いずれか１記載の回路保護素子。
【請求項１２】複数の溝の内、個々の溝で狭幅部を設け
て、複数の狭幅部を設けた事を特徴とする請求項１１記
載の回路保護素子。
【請求項１３】複数の溝を設けることで、複数の溝間で
複数の狭幅部を設けた事を特徴とする請求項１１記載の
回路保護素子。
【請求項１４】基台の中央部に狭幅部を設けた事を特徴
とする請求項１〜１３いずれか１記載の回路保護素子。
【請求項１５】基台の中心部からずれた位置に狭幅部を
設けた事を特徴とする請求項１〜１３いずれか１記載の
回路保護素子。
【請求項１６】狭幅部上に溶断促進助剤を設けた事を特
徴とする請求項１〜１５いずれか１記載の回路保護素
子。
【請求項１７】狭幅部上と前記狭幅部を形成する溝内に
溶断促進助剤を設けた事を特徴とする請求項１６記載の
回路保護素子。
【請求項１８】溝及び狭幅部を覆う保護材を設けた事を
特徴とする請求項１〜１７いずれか１記載の回路保護素
子。
【請求項１９】基台の両端部を避けて保護材を設けた事
を特徴とする請求項１８記載の回路保護素子。
【請求項２０】基台を四角柱状とし、前記基台側面の角
部を避けて狭幅部を設けた事を特徴とする請求項１〜１
９いずれか１記載の回路保護素子。
【請求項２１】少なくとも基台の両端部の断面形状を略
正方形とした事を特徴とする請求項２０記載の回路保護
素子。
【請求項２２】基台における狭幅部を設ける部分よりも
他の部分の充填密度を低くしたことを特徴とする請求項
１〜２１いずれか１記載の回路保護素子。