JP3074527B2 - チップ形ヒューズ抵抗器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、主に厚膜グレーズ
で構成するチップ形ヒューズ抵抗器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、定常時には汎用抵抗器として機能
し、回路の過負荷異常時には溶断機能を具備して回路を
遮断するチップ形ヒューズ抵抗器には、次のようなもの
がる。

【０００３】すなわち、直方体のチップ形状を有する絶
縁基板上に配置した電極間に蒸着法、スパッタ法又は無
電解めっき法で抵抗膜を形成して、この抵抗膜の中央に
トリミング法による溶断狭小部を形成し、前記絶縁基板
と前記溶断部の間に部分的にガラスによりなる蓄熱層を
介在させ、トリミングされた溶断狭小部への過電流集中
と前記ガラスの蓄熱の補助作用によって溶断時間を短縮
させる構造のものが知られている。

【０００４】また、直方体のチップ形状を有する絶縁基
板上に活性化層を形成し、無電解めっき法により抵抗膜
を形成し、この抵抗膜の中央にトリミング法による溶断
狭小部を形成し、これの溶断狭小部上に溶断材を設けた
他の構造のものが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年の電子機器は、通
信機器、データ処理装置のみならず一般電子機器におい
てもコンピュータによる情報処理及び制御が普及し、ま
た、伝送線路との接続も多用され、外来サージ・ノイズ
による信号誤動作及び過負荷異常時に対する安全性の確
保が急務となっており、これに伴って定常時には汎用抵
抗器として機能すると共に、誘導雷に起因するサージに
も耐え、回路の過負荷異常時には確実に溶断して回路を
遮断するチップ形ヒューズ抵抗器が求まられている。

【０００６】しかしながら、上述するように従来のチッ
プ形ヒューズ抵抗器では、 １）トリミング法によって抵抗膜の中央に溶断狭小部を
設け、溶断狭小部の下層に設けられたガラスによる蓄熱
作用や溶断狭小部を覆うように設けられた溶断材の補助
を受けて溶断の速断性は得られるが、溶断特性を優先す
るがためにサージ流入で容易に断線に至る。

【０００７】２）抵抗膜が蒸着法、スパッタ法或いは無
電解めっき法で形成するために工程数の増加や工法の複
雑さを強いられる。

【０００８】３）ガラスによる蓄熱層が部分的に形成さ
れるための段差によって抵抗膜が均一に形成されにく
く、また、溶断材の再現性に乏しい。

【０００９】４）抵抗膜が蒸着法、スパッタ法或いは無
電解めっき法の工程で形成しているために、抵抗膜の耐
熱性と耐湿性を考慮してこれを覆う保護膜は樹脂系塗料
を採用せざる得なく、このために過負荷異常時の加熱に
よって保護膜からの煙、燃焼の発生、或いは電圧が高い
回路で使用されたときに炭化による持続アークの要因に
もなっている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、従来技
術の課題に着目しこれらを解決することにある。

【００１１】すなわち、簡易な構造にすれば、工法も少
なくて済み、且つ、溶断特性に相反する安定した耐サー
ジ性を兼ね備え、過負荷異常時の発熱でも発煙或いは燃
焼することがなく、完成抵抗値の自由度も広いチップ形
ヒューズ抵抗器を提供することにある。

【００１２】本発明に係るチップ型ヒューズ抵抗器は、
矩形チップ形状の絶縁基板の両端部に設けた一対の電極
間を連絡する抵抗膜とこの抵抗膜を被覆する保護膜とを
厚膜グレーズで形成したチップ形ヒューズ抵抗器であっ
て、前記抵抗膜を面積抵抗値の高い中央部と面積抵抗値
の低い両側部とに区分し、前記抵抗膜に施すトリミング
溝を前記中央部を電極間方向に横断して当該トリミング
溝の方向転換点及び終端点が前記両側部に位置するもの
としたことを特徴とする。

【００１３】本発明では、抵抗膜を中央部（電極間方
向）の面積抵抗値が中央部の両脇の両側部の面積抵抗値
より高くなるように配設し、また、厚膜グレーズによっ
て形成した抵抗膜及び保護膜に含まれるガラス成分の軟
化点温度に着目し、抵抗膜よりも保護膜の軟化点温度が
低くなるようなガラス成分の厚膜グレーズを選定する。
以上により、過負荷異常時の過電流によるジュール熱を
抵抗膜中央部に集中させ、この熱集中による加熱によ
り、まず、中央部を覆う保護膜部が溶融し、次いで、抵
抗膜中央部が溶融する。この際、溶融した各々のガラス
成分の濃度勾配が異なるため濃度が均一になるようにガ
ラスが流動し、これによって抵抗膜中央部の導電成分
（酸化ルテニウム粒子等）も拡散して抵抗値が高化し、
もって回路を遮断するように作用する。尚、膜厚の不均
一による溶断特性のバラツキを抑制するため、膜厚とし
て、抵抗膜を５μｍ〜１５μｍ、保護膜を１０μｍ〜２
５μｍとすることが望ましい。

【００１４】本発明ではまた、抵抗膜に施すトリミング
溝の形態としてＬ字形、Ｊ字形又はコの字形があるが、
中央部を電極間方向に横断して方向転換及び終端点が両
側部に位置するように施す。これは電極間の電流密度の
不均一化を抑制し、溶断時間のバラツキや耐サージ性の
劣化を防ぐと共に、抵抗器としての信頼性を確保するよ
うに作用する。かかるトリミング構造としては、更に方
向転換点が９０°以上となるＬ字形（図１参照）、Ｊ字
形（図５参照）又はＵ字形（図６参照）とすれば、方向
転換点周辺の電流密度をより均一にでき、耐サージ性の
向上に寄与する。

【００１５】抵抗膜、特に中央部の厚膜グレーズの導電
成分としては、酸化ルテニウム系の他、銀・パラジュウ
ム系等の材料を用いることができるが、銀・パラジュウ
ム系の材料の場合には面積抵抗値が低いことから低い範
囲の抵抗値に限定され、完成抵抗値範囲の自由度や溶断
後の残留抵抗値等の観点から酸化ルテニウム系を用いる
ことが望ましく、この際、抵抗膜のガラス軟化点温度は
５５０℃〜９００℃、好ましくは６３０℃〜６６０℃と
する。

【００１６】また、過負荷異常時の発熱による発煙、燃
焼あるいは炭化を回避する目的で、保護膜の厚膜グレー
ズとして、ほう珪酸鉛ガラス系の材料を用いることが望
ましく、この際、ガラス軟化点を５００℃〜８００℃、
好ましくは５９０℃〜６００℃とする。

【００１７】本発明に係るチップ形ヒューズ抵抗器で
は、前記両側部と前記中央部との面積抵抗値比を１：
１．５〜３とすることが望ましい。両側部の面積抵抗値
１に対する中央部の面積抵抗値が１．５未満の場合、過
負荷異常時の中央部への熱集中が緩慢になって不溶断や
溶断のバラツキが増長し、３を上回ると熱集中が過度に
なり、耐サージ性の確保が難しくなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るチップ形ヒュ
ーズ抵抗器１０の一実施形態を示す平面図であり、図２
は図１のＡ−Ａ’断面図である。抵抗器１０は、矩形チ
ップ形状の絶縁基板（アルミナ９６％）１と、絶縁基板
１の表裏両面の左右両端部に設けた左右一対の表電極２
及び裏電極２’と、絶縁基板１上において表電極２間を
連絡する抵抗膜Ｒと、抵抗膜Ｒに施したトリミング溝３
と、抵抗膜Ｒを被覆して保護する保護膜４と、表裏電極
２，２’に一部重合させて絶縁基板１の左右端面に設け
た端面電極５と、表裏電極２，２’及び端面電極５を被
覆するめっき層電極６とを基本構造として備える。

【００１９】抵抗膜Ｒ及び保護膜４は厚膜グレーズによ
って形成され、抵抗膜Ｒは中央部Ｒ１と両側部Ｒ２とに
分割され、それぞれ独立に配設される。尚、図３及び図
４に示すように、表電極２（図１及び図２と共通する部
分は同じ参照番号を付す。）間を連絡する下層抵抗膜
Ｒ’上に両側部Ｒ２’を重合させ、その間の下層抵抗膜
Ｒ’部分を中央部Ｒ１’とすることもできる。

【００２０】また、中央部Ｒ１の面積抵抗値は両側部Ｒ
２の面積抵抗値より高く設定され、保護膜４のガラス成
分の軟化点温度は中央部Ｒ１のガラス成分の軟化点温度
より低く設定される。更に、中央部Ｒ１、両側部Ｒ２及
び保護膜４の膜圧は一定に調整される。

【００２１】トリミング溝３は、中央部Ｒ１を電極間方
向に横断し且つトリミング溝３の方向転換点３及び終端
点３”が両側部Ｒ２にのみ位置するＬ字形とされる。
尚、トリミング溝をＪ字形（図５の参照番号５３）やＵ
字形（図６の参照番号６３）とすることもできる。

【００２２】以上のチップ形ヒューズ抵抗器の実施例を
以下に記載する。

【００２３】

【実施例】チップ形ヒューズ抵抗器の外形寸法を長さ
６．３ｍｍ及び幅３．２ｍｍとし、また、定格電力を１
Ｗとして完成抵抗値４．７Ω、４７Ω及び４７０Ωの試
料として作成した溶断特性及び耐サージ性の試験結果を
表１に示す。

【００２４】抵抗膜Ｒの中央部Ｒ１は、酸化ルテニウム
系のルテニウム酸鉛を導電成分とする厚膜グレーズを８
５０℃で焼成して形成し、８μｍの膜厚を得た。また、
抵抗膜Ｒの中央部Ｒ１と両側部Ｒ２との有効長比Ｌ１：
Ｌ２（×２）を１：４とし、面積抵抗値比を１：３とし
た。

【００２５】保護膜４はほう珪酸鉛ガラス系の厚膜グレ
ーズを６００℃で焼成し、１２μｍの膜厚を得た。

【００２６】トリミング溝３は、レーザ出力２Ｗ、Ｑス
イッチ周波数６ｋＨｚ及びビームポジション移動速度３
０ｍｍ／ｓのレーザートリミングによってレーザスポッ
トの移動距離（幅方向）Ｐを抵抗膜Ｒの幅Ｗに対してＷ
／５、Ｗ／３及びＷ／２とした。

【００２７】溶断特性試験は、過負荷異常時を想定した
定格電力値の２５倍の過負荷に相当する電圧を印加し、
溶断時間を測定したものであり、また、耐サージ性の試
験は、図７に示す試験回路で波形Ａでは（１．２ｘ５
０）μｓでピーク電圧１０ｋＶの電圧（図７に示す端子
ａ−ａ’の開放電圧）を、波形Ｂでは（１０ｘ１００
０）μｓでピーク電圧１ｋＶの電圧（図７に示す端子ａ
−ａ’の開放電圧）をそれぞれ１０回印加した後の初期
値に対する変化率を測定したものである。

【００２８】また、試料数を各完成抵抗値で各々１０個
とした。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１から明らかなように、各完成抵抗値と
も所定の過負荷に対し０．３秒〜２．９秒で確実に溶断
し、良好な溶断特性が得られた。

【００３１】また、耐サージ性では、従来のチップ形ヒ
ューズ抵抗器が波形Ａ及び波形Ｂのいずれでも１回の印
加で断線したのに対し、本発明の態様によれば、波形Ａ
では−０．０２％〜＋０．１１％、波形Ｂでは−０．０
２％〜＋０．０２％の変化率であり、極めて安定した効
果が得られた。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るチップ
形ヒューズ抵抗器では、抵抗膜及び保護膜を厚膜グレー
ズによって形成し、抵抗膜の中央部と両側部との面積抵
抗値を前者を高く設定し、また、トリミング溝の方向転
換点及び終端点を両側部に位置させるトリミング構造を
採用することにより、過負荷異常時のジュール熱を中央
部に集中させ、保護膜と抵抗膜との軟化点の相違による
溶融時の流動・拡散によって中央部を確実且つ迅速に溶
断させることができ、更に、電極間の電流密度が均一に
なり、耐サージ性の劣化を防止し、また、抵抗器として
の信頼性を向上させることができる。

【００３３】更にまた、抵抗膜及び保護膜をスクリーン
印刷及び焼成工程を経て形成される厚膜グレーズとした
ため、製造工程を簡略化できると共に、保護膜及び抵抗
膜の膜厚を一定に調整して溶断特性のバラツキを減少さ
せたり、保護膜からの発煙や燃焼を回避したり、完成抵
抗値範囲の自由度が広くなるといった諸効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るチップ形ヒューズ抵抗器を示す平
面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。

【図３】本発明に係るチップ形ヒューズ抵抗器の別の形
態を示す平面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ’断面図である。

【図５】Ｊ字形のトリミング溝を施したチップ形ヒュー
ズ抵抗器を示す平面図である。

【図６】Ｕ字形のトリミング溝を施したチップ形ヒュー
ズ抵抗器を示す平面図である。

【図７】耐サージ性の試験回路を示す。

【符号の説明】

１ 絶縁基板 ２ 表電極 ２’ 裏電極 Ｒ 抵抗膜 Ｒ’ 下層抵抗膜 Ｒ１，Ｒ１’ 中央部 Ｒ２，Ｒ２’ 両側部 ３，５３，６３ トリミング溝 ３’ 方向転換点 ３” 終端点 ４ 保護膜 ５ 端面電極 ６ めっき層電極 １０ チップ形ヒューズ抵抗器 ＳＧ サージ発生器 Ｒid インピーダンス整合抵抗 Ａb1 サージアブソーバー（放電開始電圧 ７００Ｖ） Ａb2 サージアブソーバー（放電開始電圧 １２５Ｖ） Ｒx 供試試料 ＲL 負荷抵抗

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 矩形チップ形状の絶縁基板の両端部に設
   けた一対の電極間を連絡する抵抗膜とこの抵抗膜を被覆
   する保護膜とを厚膜グレーズで形成したチップ形ヒュー
   ズ抵抗器であって、前記抵抗膜を面積抵抗値の高い中央
   部と面積抵抗値の低い両側部とに区分し、前記抵抗膜に
   施すトリミング溝を前記中央部を電極間方向に横断して
   当該トリミング溝の方向転換点及び終端点が前記両側部
   に位置するものとしたことを特徴とするチップ形ヒュー
   ズ抵抗器。
2. 【請求項２】 前記両側部と前記中央部との面積抵抗値
   比が１：１．５〜３である請求項１に記載のチップ形ヒ
   ューズ抵抗器。
3. 【請求項３】 前記トリミング溝がＬ字形、Ｊ字形又は
   Ｕ字形のものである請求項１又は請求項２に記載のチッ
   プ形ヒューズ抵抗器。