JP2007066671A - Chip type fuse element and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、可溶体が形成されてなるチップ型ヒューズ素子及びその製造方法に関し、特に、印刷法を用いて可溶体を厚膜に形成したチップ型ヒューズ素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a chip-type fuse element in which a fusible body is formed and a manufacturing method thereof, and more particularly to a chip-type fuse element in which a fusible body is formed in a thick film using a printing method and a manufacturing method thereof.
チップ型ヒューズ素子としては、絶縁基板上に金属被膜等からなる幅狭の可溶体を形成し、可溶体の両端に電極を接続した構造のものが知られている。このようなチップ型ヒューズ素子の可溶体は、蒸着やスパッタ等の薄膜法によって形成されることが一般的である。薄膜法は、可溶体に使用可能な材料選択の幅が広いため特性の調整が比較的容易であることや、可溶体の薄膜化及び幅狭化も容易であることから、高抵抗値を示す可溶体を実現でき、溶断時間の短いチップ型ヒューズ素子を作製するうえで有利である。その反面、薄膜法においては、真空装置等の大規模な製造設備が必要となり、製造工程が煩雑となることから、製造コストの大幅な上昇を招くという不都合を有している。 As a chip-type fuse element, one having a structure in which a narrow soluble body made of a metal film or the like is formed on an insulating substrate and electrodes are connected to both ends of the soluble body is known. Such a fusible body of a chip-type fuse element is generally formed by a thin film method such as vapor deposition or sputtering. The thin film method shows a high resistance because the range of materials that can be used for the fusible body is wide and the characteristics can be adjusted relatively easily, and the fusible body can be made thinner and narrower. A fusible body can be realized, which is advantageous in producing a chip-type fuse element with a short fusing time. On the other hand, in the thin film method, a large-scale manufacturing facility such as a vacuum apparatus is required, and the manufacturing process becomes complicated, resulting in a disadvantage that the manufacturing cost is significantly increased.
一方、印刷法を利用して可溶体を厚膜に形成する技術も知られている。印刷法を利用する場合、導電性材料である金属を含むペースト（可溶体ペースト）を絶縁基板上に印刷し、乾燥した後、焼成することによって可溶体が形成される。印刷法を利用することで、薄膜法を利用した場合に比べてチップ型ヒューズ素子の製造コストの大幅な低減が可能となる。可溶体の形成に印刷法を利用したヒューズとしては、例えば特許文献１に示すようにヒューズエレメント（可溶体）を銀の厚膜により構成したヒューズ素子が挙げられる。特許文献１によれば、ヒューズエレメントを銀材料により構成することで、溶断時に安定した溶断特性を得ることができ、また、厚膜技術を利用することで製造工程の簡略化が可能である。
しかしながら印刷法には、薄膜法を利用する場合に比較して可溶体として使用可能な材料の選択の幅が狭いため、良好な溶断特性を示すチップ型ヒューズ素子の作製が困難であるという問題がある。例えば比抵抗の高い可溶体材料としてＢｉが知られているが、Ｂｉはその融点の低さから焼成時に溶融して所望の形状を維持することが不可能であり、印刷法への適用が難しい。 However, the printing method has a problem in that it is difficult to produce a chip-type fuse element exhibiting good fusing characteristics because the selection range of materials that can be used as a fusible material is narrower than when using a thin film method. is there. For example, Bi is known as a soluble material having a high specific resistance, but Bi cannot be melted at the time of firing to maintain a desired shape because of its low melting point, and is difficult to apply to a printing method. .
そこで本発明はこのような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、低コストな印刷法を利用する場合であっても例えばＢｉ等の低融点を示す金属を可溶体として使用することが可能であり、溶断特性に優れたチップ型ヒューズ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and even when using a low-cost printing method, for example, a metal having a low melting point such as Bi can be used as a soluble material. An object of the present invention is to provide a chip-type fuse element that is possible and has excellent fusing characteristics and a method for manufacturing the same.
前述の目的を達成するために、本発明に係るチップ型ヒューズ素子は、基板上に印刷法により形成された可溶体を備えるチップ型ヒューズ素子であって、前記可溶体は、低融点金属の酸化物を焼結することにより形成され、その少なくとも一部が還元されて金属とされていることを特徴とする。 To achieve the above object, a chip-type fuse element according to the present invention is a chip-type fuse element including a fusible body formed on a substrate by a printing method, and the fusible body is an oxidation of a low melting point metal. It is formed by sintering an object, and at least a part thereof is reduced to a metal.
また、本発明に係るチップ型ヒューズ素子の製造方法は、基板上に低融点金属の酸化物を含む可溶体ペーストを印刷した後、前記金属酸化物を焼結させ、焼結した金属酸化物の少なくとも一部を還元により金属化することを特徴とする。 Further, the method for manufacturing a chip-type fuse element according to the present invention includes a step of printing a fusible paste containing a low-melting-point metal oxide on a substrate, sintering the metal oxide, and It is characterized in that at least a part is metallized by reduction.
融点の低い金属を可溶体ペーストに含ませて可溶体の形成を試みた場合、可溶体ペースト中のバインダを除去する工程において加えられる温度（脱バインダ処理温度）で前記金属が溶融し、印刷時の形状が維持できなくなることがある。この問題は、脱バインダ処理温度より融点の低い金属を用いた場合に発生する。 When trying to form a soluble material by including a metal having a low melting point in the soluble paste, the metal melts at the temperature (debinder processing temperature) applied in the step of removing the binder in the soluble paste, and at the time of printing The shape may not be maintained. This problem occurs when a metal having a melting point lower than the binder removal processing temperature is used.
そこで本発明では、低融点金属を酸化物の状態で可溶体ペーストに含ませる。酸化物は一般に金属より高い融点を示すので、脱バインダ処理温度において溶融することがない。このため、低融点金属を酸化物として可溶体ペーストに含ませて焼結を行うことで、焼結後の焼結体において所望の形状が維持される。 Therefore, in the present invention, the low melting point metal is included in the soluble paste in an oxide state. Since oxides generally have a higher melting point than metals, they do not melt at the binder removal temperature. For this reason, a desired shape is maintained in the sintered body after sintering by including low melting point metal as an oxide in the soluble paste and performing sintering.
ただし、前記焼結後に得られる焼結体は金属酸化物からなり、可溶体として機能しない。このため、焼結後に還元処理を行い、金属酸化物の焼結体の少なくとも一部を還元して金属化する必要がある。焼結後に還元処理を行うことで低融点金属からなる領域を含む可溶体が形成される。 However, the sintered body obtained after the sintering is made of a metal oxide and does not function as a soluble body. For this reason, it is necessary to perform a reduction treatment after sintering and reduce and metallize at least a part of the sintered body of the metal oxide. By performing a reduction treatment after sintering, a soluble body including a region made of a low melting point metal is formed.
したがって、本発明によれば、従来は使用の困難であったＢｉ等の低融点金属の使用が実現され、可溶体の高抵抗化も容易となる。この結果、例えば溶断時間の短縮や低電流での確実な溶断等が実現される。また、可溶体の材料選択の幅が広がる結果、必要な特性を持つチップ型ヒューズ素子を容易に得ることができ、チップ型ヒューズ素子のバリエーション増大等の要望等に充分対応することができる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to use a low melting point metal such as Bi, which has been difficult to use in the past, and to easily increase the resistance of the fusible body. As a result, for example, shortening of the fusing time and reliable fusing at a low current are realized. Further, as a result of the wide selection of fusible material, a chip-type fuse element having necessary characteristics can be easily obtained, and it is possible to sufficiently meet demands such as increased variations of the chip-type fuse element.
さらに本発明では、可溶体を形成する際に印刷法を利用するので、真空装置等が必要な薄膜法を利用する場合に比べて大幅なコスト削減を実現するとともに、製造工程が簡略化される。なお、本発明では、通常の印刷法に比較して金属を還元析出させる工程が追加されているが、この工程追加に起因する製造コストの増加や製造工程の煩雑化は、薄膜法に比較すると軽微なものである。 Furthermore, in the present invention, since the printing method is used when forming the fusible body, a significant cost reduction is realized and the manufacturing process is simplified as compared with the case where a thin film method requiring a vacuum apparatus or the like is used. . In the present invention, a step of reducing and precipitating the metal is added compared to the normal printing method, but the increase in manufacturing cost and complication of the manufacturing step due to the addition of this step are compared with the thin film method. It is a minor thing.
本発明によれば、印刷法を利用する場合において可溶体材料として低融点金属の使用が初めて可能となり、例えば可溶体の高抵抗化が可能となる。したがって、本発明によれば、低コストな印刷法を利用した場合であっても優れた溶断特性を持つチップ型ヒューズ素子が実現される。また、可溶体の材料選択の幅が拡大する結果、チップ型ヒューズ素子の特性の制御が容易となり、バリエーション増大に対する要望に対し充分に対応することができる。さらに、従来の薄膜法を利用した場合に比べて、製造コストの大幅な削減が可能となるとともに、製造工程を簡略化することができる。 According to the present invention, when a printing method is used, it is possible for the first time to use a low melting point metal as a soluble material, and for example, it is possible to increase the resistance of the soluble material. Therefore, according to the present invention, a chip-type fuse element having excellent fusing characteristics even when a low-cost printing method is used is realized. Further, as a result of the wide selection of materials for the fusible body, the characteristics of the chip-type fuse element can be easily controlled, and it is possible to sufficiently meet the demand for increased variations. Furthermore, the manufacturing cost can be greatly reduced and the manufacturing process can be simplified as compared with the case of using the conventional thin film method.
以下、本発明を適用したチップ型ヒューズ素子及びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, a chip-type fuse element to which the present invention is applied and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the drawings.
本発明を適用したチップ型ヒューズ素子は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、チップ状の基板１と、基板１上に印刷法によって厚膜に形成された可溶体２とを基本的に備えるものである。
As shown in FIGS. 1A and 1B, a chip-type fuse element to which the present invention is applied includes a chip-
基板１は、可溶体２の支持体となるものであり、例えば角形状に形成されている。基板１を構成する材料としては限定されるものではなく、この種のチップ型ヒューズ素子に用いられる材料をいずれも使用可能である。例えば、低い熱伝導性を示す絶縁材料を用いることができ、より具体的には、Ａｌ２Ｏ３、ガラスセラミック等の絶縁材料を用いることができる。
The board |
可溶体２は、低融点金属の酸化物を焼結した後、還元することにより析出させた低融点金属により構成される。ここで低融点金属とは、可溶体ペーストに含まれるバインダの除去に必要な温度（脱バインダ処理温度）より低い融点を示す金属のことをいう。この種の可溶体に用いられるバインダの除去に必要な温度は、通常３００℃〜４５０℃程度である。
The
低融点金属としては例えばＢｉ等が挙げられる。Ｂｉは適度に高い比抵抗を示す金属であるため、これを可溶体２に用いることで可溶体２の高抵抗化が可能となり、チップ型ヒューズ素子において低電流の溶断が可能となる。また、高い比抵抗を示すＢｉを可溶体２に用いることにより、抵抗値の大幅な低下を招くことなく可溶体２の断面積を大きくすることが可能となり、結果としてチップ型ヒューズ素子の耐パルス性向上にも寄与する。
Examples of the low melting point metal include Bi. Since Bi is a metal exhibiting a reasonably high specific resistance, by using this for the
可溶体２の平面形状は、図１に示すように、例えば略中央に幅狭の狭隘部を持つ形状とされるが、これに限らず様々な形状とすることができる。
As shown in FIG. 1, the planar shape of the
通常、可溶体２の両端には端子電極３が接続される。端子電極３は、例えばＡｇ、Ｐｔ、Ｐｄ等の良導電材料を含む厚膜、前記良導電材料のめっき膜、前記良導電材料を含む樹脂等から構成される。端子電極３は、図１に示すように可溶体２と別部材として形成されてもよく、可溶体２と一体的に形成されていてもよい。
Usually, the
また、チップ型ヒューズ素子は、可溶体２を被覆する保護層４を備えてもよい。保護層４は、可溶体２に所定の電流値を超える過電流が流れることによって可溶体２が溶断した際、溶断した可溶体２を確実に絶縁するとともに、可溶体２を構成する材料の飛散を防止するものである。保護層４としては、例えばシリコーン樹脂等の樹脂、ガラス等の絶縁材料を用いることができる。
The chip-type fuse element may include a
さらに、図２に示すように、必要に応じて基板１と可溶体２との間に蓄熱層５を配置してもよい。蓄熱層５を構成する材料としては特に限定されないが、低い熱伝導性を示す材料を用いることが好ましく、例えば樹脂やガラス等を挙げることができる。蓄熱層は、多孔質構造とすることもできる。
Furthermore, as shown in FIG. 2, a
以下、図１に示す構成のチップ型ヒューズ素子の製造方法について説明する。
先ず、基板１上に可溶体２を印刷法により形成する。可溶体２の形成工程は、以下説明するように、可溶体ペーストを印刷する印刷工程、印刷された可溶体ペーストを焼成する焼成工程、及び還元により金属を析出させる還元工程を含んでいる。
A method for manufacturing the chip-type fuse element having the configuration shown in FIG. 1 will be described below.
First, the
印刷工程では、基板１上に、可溶体ペーストを例えばスクリーン印刷等により所定形状に印刷する。
In the printing process, the soluble paste is printed on the
可溶体ペーストは、可溶体２を構成するための原料粉末と有機ビヒクルとを混合して調製される。本発明では、可溶体２を構成する低融点金属を酸化物として可溶体ペーストに含ませる必要がある。低融点金属を金属として可溶体ペーストに含ませた場合、脱バインダ処理の際に低融点金属が融解し、所望形状の可溶体を得ることが不可能となるからである。具体的には、Ｂｉ酸化物を用いることができる。
The soluble body paste is prepared by mixing the raw material powder for constituting the
有機ビヒクルは、金属や金属酸化物の粉末をペースト化させる役割を有し、この種のペーストに用いられるものがいずれも使用可能である。有機ビヒクルは、バインダを有機溶剤中に溶解することによって調製されるものである。バインダとしては、特に限定されず、例えば、エチルセルロース、ポリビニルブチラール等、各種バインダから適宜選択すればよい。有機溶剤も限定されず、テルピネオール、ブチルカルビトール、アセトン、トルエン等、各種有機溶剤から適宜選択すればよい。さらに、可溶体ペーストの物性を調節するために、分散剤等の各種添加剤を加えてもよい。 The organic vehicle has a role of making a powder of metal or metal oxide into a paste, and any of those used for this type of paste can be used. An organic vehicle is prepared by dissolving a binder in an organic solvent. It does not specifically limit as a binder, For example, what is necessary is just to select suitably from various binders, such as an ethyl cellulose and polyvinyl butyral. The organic solvent is not limited, and may be appropriately selected from various organic solvents such as terpineol, butyl carbitol, acetone, and toluene. Furthermore, in order to adjust the physical properties of the soluble paste, various additives such as a dispersant may be added.
次に、焼成工程を実施する。焼成工程は、印刷された可溶体ペースト中のバインダを除去するとともに、可溶体ペースト中の金属酸化物を焼結させる工程である。 Next, a firing process is performed. The firing step is a step of removing the binder in the printed soluble paste and sintering the metal oxide in the soluble paste.
焼成工程における熱処理温度は、用いる金属酸化物の種類に応じて適宜決定すればよいが、熱処理温度が高すぎると、金属酸化物が溶融して可溶体の形状を維持できなくなるおそれがある。したがって、ここでの熱処理温度は金属酸化物の融点より低温とすることが好ましい。例えば可溶体ペースト中にＢｉ２Ｏ３等のＢｉ酸化物を含ませる場合、熱処理温度は例えば６００℃〜８２０℃とすることが好ましい。 The heat treatment temperature in the firing step may be appropriately determined according to the type of metal oxide to be used. However, if the heat treatment temperature is too high, the metal oxide may melt and the soluble form may not be maintained. Therefore, the heat treatment temperature here is preferably lower than the melting point of the metal oxide. For example, when in the fusible paste inclusion of Bi oxides such as Bi 2 O 3, the heat treatment temperature is preferably, for example, 600 ° C. to 820 ° C..
焼成時の雰囲気は、酸素を含有する雰囲気であれば特に限定されないが、例えば大気雰囲気とすればよい。 The atmosphere at the time of firing is not particularly limited as long as it contains oxygen, but it may be, for example, an air atmosphere.
前記焼成工程の後、還元工程を実施する。還元工程は、焼成工程において焼結させた金属酸化物の少なくとも一部を還元し、金属化する工程である。還元工程を実施することにより、低融点金属を含む可溶体２が形成される。
After the firing step, a reduction step is performed. The reduction step is a step of reducing and metallizing at least a part of the metal oxide sintered in the firing step. By performing the reduction step, the
金属酸化物から金属を析出させるためには、例えば還元雰囲気中で熱処理を行う。還元雰囲気とは、可溶体ペーストに含ませた金属酸化物及び焼成後に生じた金属酸化物を還元可能なガスを含む雰囲気のことをいい、例えばＨ２、メタン、Ｎ２、Ａｒ２、ＣＯやこれらの混合ガス等が挙げられる。中でもＨ２、メタン等を用いることが好ましい。 In order to deposit the metal from the metal oxide, for example, heat treatment is performed in a reducing atmosphere. The reducing atmosphere refers to an atmosphere containing a metal oxide contained in the soluble paste and a gas capable of reducing the metal oxide generated after firing, for example, H 2 , methane, N 2 , Ar 2 , CO, These mixed gas etc. are mentioned. Among these, it is preferable to use H 2 , methane or the like.
また、還元工程での熱処理の温度は、還元すべき金属酸化物の種類等に応じて適宜決定すればよいが、熱処理温度が高すぎると、金属が溶融して可溶体２の形状が維持できなくなるおそれがある。したがって、ここでの熱処理温度は、金属の融点より低温とすることが好ましい。例えばＢｉ２Ｏ３から金属Ｂｉを還元析出させる場合、熱処理温度は２５０℃〜２６０℃とすることが好ましい。
In addition, the temperature of the heat treatment in the reduction step may be appropriately determined according to the type of metal oxide to be reduced, but if the heat treatment temperature is too high, the metal melts and the shape of the
次に、基板１に端子電極３を形成する。例えば端子電極３を厚膜で形成するには、例えばＡｇ、Ｐｔ、Ｐｄ等を含有する導電ペーストを印刷し、焼成すればよい。なお、端子電極３は可溶体２を形成する前に形成してもよく、また、端子電極３の焼成と可溶体２の焼成工程とを同時に行ってもよい。
Next, the
次に、形成した可溶体２を被覆するように保護層４を形成する。以上のようにして、図１に示す構造のチップ型ヒューズ素子が作製される。
Next, the
以上のように、本発明によれば、従来の印刷技術を利用したチップ型ヒューズ素子では使用困難であった低融点金属、例えばＢｉ等を可溶体２の構成材料として選択することができるようになる。このため、高い抵抗値を示し、低電流溶断の可能なチップ型ヒューズ素子を実現することができる。
As described above, according to the present invention, a low-melting-point metal, such as Bi, which has been difficult to use with a chip-type fuse element using a conventional printing technique, can be selected as a constituent material of the
また、可溶体２の材料選択の幅が広がる結果、抵抗値や溶断時間の調整が比較的容易となり、様々な特性を持つチップ型ヒューズ素子を容易に作製できる。さらに、本発明では印刷法を利用しているため、薄膜法を利用する場合に比べて製造工程の大幅な簡略化が実現され、製造コストを低減することができる。
Further, as a result of the wide selection of materials for the
なお、前述の説明では、焼結後の金属酸化物を完全に還元し、可溶体２の全体を低融点金属とした構成を例に挙げたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち可溶体２は、焼結後の低融点金属の金属酸化物の全体を還元することなく、その少なくとも一部が還元されて金属化していればよい。これを図示したのが図３である。
In the above explanation, the metal oxide after sintering is completely reduced and the entire
図３に示す可溶体２は、金属酸化物を焼結して焼結体を形成した後、焼結体の一部（表面）を還元して金属化することにより、金属酸化物からなる金属酸化物層２ａと金属層２ｂとの２層構造となっている。還元工程においては可溶体２の表面から基板１側へ向けて還元が進むため、金属酸化物を還元を完全に行わなかった場合に図３に示す２層構造の可溶体２が得られる。この構造の可溶体２を持つチップ型ヒューズ素子においては、可溶体２が金属のみからなる場合に比べてさらなる高抵抗化を図ることができる。
The
また、還元雰囲気や熱処理温度等の還元条件を制御することによって、可溶体２における金属酸化物層２ａと金属層２ｂの膜厚比は容易に制御できる。このため、可溶体２の抵抗値を任意に制御することができ、例えば金属層２ｂの膜厚を薄く、金属酸化物層２ａの膜厚を相対的に厚くすることで、可溶体２の抵抗値をより高めることができる。
Moreover, the film thickness ratio of the
以下、本発明を適用した具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。なお、本発明が以下の実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。 Hereinafter, specific examples to which the present invention is applied will be described based on experimental results. Needless to say, the present invention is not limited to the following examples.
＜実施例＞
先ず、可溶体ペーストを作製した。Ｂｉ２Ｏ３粉末及び有機ビヒクルを各組成となるように秤量し、３本ロールミルで混練し、可溶体ペーストを得た。有機ビヒクルは、バインダとしてエチルセルロールと、有機溶剤としてターピネオールとを含むものである。なお、Ｂｉ２Ｏ３と有機ビヒクルの配合比は、得られた抵抗体ペーストがスクリーン印刷に適した粘度となるように設定した。
<Example>
First, a soluble paste was prepared. Bi 2 O 3 powder and organic vehicle were weighed so as to have each composition, and kneaded with a three-roll mill to obtain a soluble paste. The organic vehicle contains ethyl cellulose as a binder and terpineol as an organic solvent. The mixing ratio of Bi 2 O 3 and the organic vehicle was set so that the obtained resistor paste had a viscosity suitable for screen printing.
次に、印刷工程において、基板上に、前記可溶体ペーストを、図１に示す形状にスクリーン印刷して乾燥させた。可溶体ペーストを印刷する際には、焼成後の可溶体の膜厚：２０μｍ、幅狭部の幅：１００μｍ、長さ：２．５ｍｍとなるように塗布した。基板としては、アルミナ板を用いた。その後、焼成工程を実施した。焼成工程では、この基板をベルト炉に入れ、大気中でペースト中のバインダを除去し、Ｂｉ２Ｏ３を焼結させた。この時の熱処理温度は７５０℃、その温度での保持時間は５分間とした。 Next, in the printing process, the soluble paste was screen-printed in the shape shown in FIG. 1 and dried on the substrate. When printing the fusible paste, it was applied so that the film thickness of the fusible body after firing was 20 μm, the width of the narrow portion was 100 μm, and the length was 2.5 mm. An alumina plate was used as the substrate. Then, the baking process was implemented. In the firing step, this substrate was placed in a belt furnace, the binder in the paste was removed in the atmosphere, and Bi 2 O 3 was sintered. The heat treatment temperature at this time was 750 ° C., and the holding time at that temperature was 5 minutes.
続いて、還元工程を実施した。還元工程では、Ｂｉ２Ｏ３を還元するために、還元雰囲気中で熱処理を行った。還元条件は、水素雰囲気、熱処理温度２５８℃、その温度での保持時間は1時間とした。この還元処理によって金属Ｂｉを析出させ、金属Ｂｉを含有する可溶体を形成した。 Subsequently, a reduction process was performed. In the reduction step, heat treatment was performed in a reducing atmosphere in order to reduce Bi 2 O 3 . The reduction conditions were a hydrogen atmosphere, a heat treatment temperature of 258 ° C., and the holding time at that temperature was 1 hour. By this reduction treatment, metal Bi was deposited to form a soluble material containing metal Bi.
その後、可溶体の両端に接続するように電極を形成した。電極の構成材料はＡｇ熱硬化性導電性樹脂である。電極はディッピングすることにより形成した。さらに、可溶体を被覆するように保護膜としてシリコーンゴムを成膜し、実施例のチップ型ヒューズ素子を得た。 Thereafter, electrodes were formed so as to be connected to both ends of the fusible body. The constituent material of the electrode is Ag thermosetting conductive resin. The electrode was formed by dipping. Further, a silicone rubber film was formed as a protective film so as to cover the fusible material, and the chip-type fuse element of the example was obtained.
＜比較例１＞
先ず、可溶体ペーストを作製した。Ａｇ粉末及び有機ビヒクルを各組成となるように秤量し、３本ロールミルで混練し、可溶体ペーストを得た。有機ビヒクルは、バインダとしてエチルセルロースと、有機溶剤としてターピネオールとを含むものである。なお、Ａｇと有機ビヒクルの配合比は、得られた抵抗体ペーストがスクリーン印刷に適した粘度となるように設定した。
<Comparative Example 1>
First, a soluble paste was prepared. The Ag powder and the organic vehicle were weighed so as to have each composition and kneaded with a three-roll mill to obtain a soluble paste. The organic vehicle contains ethyl cellulose as a binder and terpineol as an organic solvent. The mixing ratio of Ag and organic vehicle was set so that the obtained resistor paste had a viscosity suitable for screen printing.
次に、基板上に、前記可溶体ペーストを実施例１と同様の形状となるようにスクリーン印刷して乾燥させた。基板としては、アルミナ板を用いた。この基板をベルト炉に入れ、大気中で焼成を行い、ペースト中のバインダを除去した。この時の熱処理温度は９００℃、その温度での保持時間は５分間とした。 Next, the soluble paste was screen-printed and dried on the substrate so as to have the same shape as in Example 1. An alumina plate was used as the substrate. This substrate was placed in a belt furnace and baked in the air to remove the binder in the paste. The heat treatment temperature at this time was 900 ° C., and the holding time at that temperature was 5 minutes.
その後、可溶体の両端に接続するように電極を形成した。電極の構成材料はＡｇ熱硬化性導電性樹脂である。電極はディッピングすることにより形成した。さらに、可溶体を被覆するように保護膜としてシリコーンゴムを成膜し、比較例１のチップ型ヒューズ素子を得た。比較例１のチップ型ヒューズ素子の可溶体は、Ａｇを含有することになる。 Thereafter, electrodes were formed so as to be connected to both ends of the fusible body. The constituent material of the electrode is Ag thermosetting conductive resin. The electrode was formed by dipping. Further, a silicone rubber film was formed as a protective film so as to cover the fusible material, and the chip-type fuse element of Comparative Example 1 was obtained. The fusible body of the chip-type fuse element of Comparative Example 1 will contain Ag.
＜比較例２＞
可溶体を作製する際に還元工程を実施しなかったこと以外は、実施例１と同様にしてチップ型ヒューズ素子を作製した。比較例２のチップ型ヒューズ素子の可溶体は、Ｂｉ酸化物を含有することになる。
<Comparative example 2>
A chip-type fuse element was produced in the same manner as in Example 1 except that the reduction step was not performed when producing the fusible material. The fusible body of the chip-type fuse element of Comparative Example 2 contains Bi oxide.
＜チップ型ヒューズ素子の溶断特性の評価＞
得られた実施例、比較例１及び比較例２のそれぞれにつき、可溶体の抵抗値を測定した。また、得られたチップ型ヒューズ素子の溶断時間の測定を行った。溶断時間は、可溶体に４Ａの電流を流し始めてから可溶体が切断されるまでの時間とした。結果を表１に示す。
For each of the obtained Examples, Comparative Examples 1 and 2, the resistance value of the soluble material was measured. Moreover, the fusing time of the obtained chip-type fuse element was measured. The fusing time was defined as the time from when the current of 4 A started to flow through the soluble material until the soluble material was cut. The results are shown in Table 1.
実施例１のチップ型ヒューズ素子の可溶体においては、可溶体ペーストを印刷したときの形状がそのまま維持されていた。また、Ｂｉを析出させた実施例１と析出させない比較例２との比較から、焼結後に還元処理を実施することによって可溶体材料としてＢｉの使用が可能となることが分かる。さらに、還元析出させたＢｉを可溶体に用いた場合（実施例）、Ａｇを用いた従来型のチップ型ヒューズ素子（比較例１）に比べ、可溶体の抵抗値が適度に高い値を示しており、溶断時間が短くなっている。 In the fusible body of the chip-type fuse element of Example 1, the shape when the fusible paste was printed was maintained as it was. Moreover, it turns out that Bi can be used as a soluble material by performing the reduction process after sintering from the comparison of Example 1 in which Bi is precipitated and Comparative Example 2 in which Bi is not precipitated. Furthermore, when the reduced-precipitated Bi is used for the fusible body (Example), the resistance value of the fusible body shows a reasonably high value as compared with the conventional chip-type fuse element using Ag (Comparative Example 1). The fusing time is shortened.
以上の結果から、本発明を適用したチップ型ヒューズ素子においては、可溶体に低融点金属であるＢｉが使用可能であることが確認されるとともに、溶断特性の向上が可能となることが確認された。 From the above results, in the chip-type fuse element to which the present invention is applied, it is confirmed that Bi, which is a low melting point metal, can be used for the fusible body, and that the fusing characteristics can be improved. It was.
１ 基板、２ 可溶体、３ 端子電極、４ 保護層、５ 蓄熱層 1 substrate, 2 fusible body, 3 terminal electrode, 4 protective layer, 5 heat storage layer
Claims (6)
前記可溶体は、低融点金属の酸化物を焼結することにより形成され、その少なくとも一部が還元されて金属とされていることを特徴とするチップ型ヒューズ素子。 A chip-type fuse element comprising a fusible body formed by a printing method on a substrate,
The chip-type fuse element, wherein the fusible body is formed by sintering an oxide of a low melting point metal, and at least a part of the fusible body is reduced to a metal.
焼結した金属酸化物の少なくとも一部を還元により金属化することを特徴とするチップ型ヒューズ素子の製造方法。 After printing a soluble paste containing a low-melting-point metal oxide on the substrate, the metal oxide is sintered,
A method of manufacturing a chip-type fuse element, wherein at least a part of a sintered metal oxide is metallized by reduction.
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