JPH10504933A - セラミックチップヒューズの改良 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 超小型回路保護器が、積層構造において少なくとも一つのヒューズ要素（２４）とカバー（２０）を有するセラミック材の少なくとも一つの層を含んでいる。積層構造の端部（１２、１４）が、電導性の端部端子（３０、３２）で被覆されている。一つの層は一つ以上のヒューズ要素（２４）を有しているが、このヒューズ要素は、平列に接続されるか、或いは連続して相互接続されている。個々の層のヒューズ要素（２４）のそれぞれは、連続して、或いは平列して接続される２ないしそれ以上の個々のヒューズ要素（２４）を含んでいる。回路保護器（１０）の製造方法は、複数のグリーンセラミック基盤（４０）上に多数のヒューズ要素（２４）を印刷する工程、積層構造（６０）を形成するために基材（４０）を積み重ねる工程、前記積層（６０）を個々のユニット（７０）に切断する工程、個々のユニット（７０）を焼成する工程、および端部端子（３０、３２）を形成するために電導性材料で前記ユニットの対抗する端部（１２、１４）を被覆する工程を含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】 セラミックチップヒューズの改良 技術分野 本発明は、回路保護器に関するものである。特に、本発明は、１層或いはそれ 以上の基材層上に電流流路要素を有するセラミックチップ回路保護器に関するも のである。本発明は、また、本発明によるセラミックチップ回路保護器を製造す るための方法に関するものである。 背景技術 サイズおよび空間制限がある場合の適用において有用である超小型回路保護器 は、例えば、電子機器、電子回路の高密度パッキング(denser packinq)および小 型化のための回路基盤にとっては重要である。超小型回路保護器或いはチップヒ ューズは、他のタイプのヒューズよりもより小さいフットプリント（溶断面積） を持ち、しかも一般的に従来のヒューズよりも回路基盤上に少ない平面空間或い は所有領域を要求している。 ヒューズに対する電圧および電流要求が増加すると、典型的には長さおよび直 径でより大きいサイズのヒューズが必要とされた容量に合致させるために準備さ れる。そのような場合には、回路基盤および他の類似する適用においてサイズお よびスペースの問題は一層悪化することになる。 セラミックチップタイプのヒューズは、典型的にはセラミック或いはガラス基 板上に金属元素の層を電着させ、その電着した層を覆う絶縁カバーおよび最終構 造物から個々のヒューズに切断或いは方 形切断することによって製造される。切断作業は、それを実施するには難しくし かも費用のかかるものである。更に、電着したフィルムヒューズ要素を伴って製 造された超小型ヒューズは、一般的に、その遮断性能が低電圧と低電流のものに 限られる。 発明の開示 本発明は、一般的に、簡単でしかも比較的安価である表面埋め込み可能な超小 型回路保護器の製造方法を提供するものである。本発明は、同様に、類似する物 理的サイズで従来の回路保護器に比較して短絡電流遮断性能について改善された 短絡回路を有する超小型回路保護器を提供するものである。 特に、本発明は、プレート状の基材材料から個々のユニットに成形および急速 切断可能である多数の超小型回路保護器の製造方法を提供するものである。 本発明は、また、サイズにおいて小さく、コンパクトである高電圧および／ま たは高電流使用に対する表面埋め込み可能な超小型回路保護器を提供するもので ある。本発明による表面埋め込み可能な超小型回路保護器は、基材上に配置され 、しかもこの基材の反対側の端部でパッドに接触するために接続されたヒューズ 要素を含むものである。この代わりに、このヒューズは、少なくとも幾つかの層 の表面上に配置された可溶性要素を伴って複数のセラミック基材の層からなって も良い。それぞれ違った層の可溶性要素は、前記ヒューズの所望電圧および／ま たは電流の搬送容量によって連続或いは平行に相互連結されてもよい。 一つの態様によれば、少なくともヒューズの幾つかの層は、その上に単一のヒ ューズ要素を有している。この代わりに、可溶性要素は、単一のヒューズの少な くとも幾つかの層の上にあり、そして連 続して相互接触された２つないしそれ以上の可溶性要素からなることができる。 連続して接続された可溶性要素の複数の層は、単一のチップヒューズを形成する ために平行に接続されている。 他の態様によれば、前記可溶性要素は、平行に接続された２つないしそれ以上 の可溶性要素からなる。この接続された可溶性要素の複数の層は、連続して単一 のチップヒューズに接続されている。 本発明の方法によれば、グリーンか、或いは未焼成のセラミック材の基材プレ ートが準備される。電導性の金属フィルムがこの基材プレートの最表面上に等間 隔をもって平行な縦列に電着される。電導性ワイヤー或いは印刷された要素の形 で、ヒューズ要素は前記フィルム縦列に対して直角に基材最表面上に等間隔で平 行な横列に配置される。グリーンセラミック材の第二のプレートが、このフィル ム縦列およびヒューズ要素横列を覆って前記基材上に積層される。この第二のプ レートは、前記フィルム縦列およびヒューズ横列を覆い、しかもカプセル内に包 んでいる。 このように形成された構造は、次いでダイス切断され、すなわち、金属フィル ム縦列に沿って長手方向に、しかも前記ヒューズ横列の間を横断するように切断 されるため、対抗する端部で金属フィルムのストリップと前記金属フィルムスト リップの間のスペースを横切り端から端まで伸びるヒューズ要素を有する個々の ユニットが製造される。個々のユニットを切断するダイスは、セラミック基材お よびカバープレートを硬化し、しかもヒューズ要素と金属フィルムの間に金属結 合を形成するように焼成される。個々のユニットの端部は、回路内で接続してい る電気的端子を形成するために電導性材料で被覆される。 本発明の一つの態様によれば、ワイヤーヒューズ要素は、基材内にワイヤーを 圧延ないしはプレスによって基盤に付与することがで きる。圧力の付与は基材内にワイヤーを埋め込み、そしてワイヤー要素と金属フ ィルム間の接触形成を助長するものである。 本発明の他の態様によれば、積層構造は、形成された個々のユニットが対抗す る端部面と対抗する側面を有するようにダイスで切断される。各ユニットの対抗 するそれぞれの端部にある金属ストリップは、端部面と対抗する両側面にまで延 びるために、前記ユニットに付与された電気的端子被覆が端部および側面上の金 属ストリップに接続することになる。 更に、本発明の他の態様によれば、端部端子被覆は、銀或いは銀合金の第一被 覆からなる。ニッケルの第二被覆が、前記第一被覆上に付与される。錫／鉛合金 の第三の被覆が前記ニッケル被覆上に付与される。 多数のヒューズ層を準備する方法によれば、グリーンで、未焼成のセラミック 材の基材プレートが用意される。電導性金属フィルムは、基材プレートの最表面 上に等間隔で、好ましくは平行な縦列で電着される。電導性フィルムの形成にお けるヒューズ要素は、基材の最表面上に実質的に横断する方向、好ましくはフィ ルム縦列に対し直角な方向で、等間隔で、好ましくは平行な横列で配置される。 このように準備された複数の基材は、積層構造を形成するために整列された縦列 および横列に沿って積み重ねられて位置決めされる。グリーンセラミック材のカ バーは、基材最表面で積層される。形成された構造物は、次いで、個々のチップ ヒューズが、対抗する両端部で金属フィルムのストリップを有し、かつこの金属 フィルムストリップ間のスペースを端から端まで横切るように延びるヒューズ要 素を有するように製造されるべく適切な方法、好ましくは、金属フィルム縦列を 通って長手方向に、また、好ましくはヒューズ要素横列間を横切る方向に切断さ れる。個々のユニットは、セラミック基 材層およびカバーに硬化させるため、そしてヒューズ要素と金属フィルム間に金 属結合を形成させるために焼成される。個々のユニットの端部は、通常、ヒュー ズ要素を接続して電気的端子を形成するために電導性材料で被覆される。 本発明の他の態様によれば、個々のチップヒューズユニットは、対抗する端部 と対抗する側面部を持つ。積層構造は、それぞれのユニットの各対抗する端部に ある金属ストリップが、端面および両側面にまで延びるように切断され、通常前 記ユニットに付与された電気的端子被覆が両端部および両側面に接触する。この 形状は、平行な凹凸形状を形成してヒューズ要素に接続する。 本発明の他の態様によれば、適切な方法、例えば、パンチング、或いはレーザ ーないしは水ジェットで形成されるような孔部が、予め決められた位置でグリー ンセラミック基材内に形成される。この孔部は金属化され、すなわち、電導性金 属が真空引抜き方法、或いは他の適切な方法で孔部内部に配置される。電導性フ ィルムは、別のパッドの縦列にある基材表面上に電着され、そのために、このパ ッドは、予め決められた金属化した孔部に接触する。ヒューズ要素材は、２つの パッドを接続するよう電着される。この代わりに、前記ヒューズ要素材料が最初 に電着され、その後でフィルムが電着されるか、ヒューズ要素材料およびフィル ムが一緒に電着されてもよい。積層構造は、パッドとヒューズ要素材の積み重ね た層が一直線になるように複数の上塗り(overlaid)された基材で作られている。 積層構造は、パッドのパターン、ヒューズ要素および金属化した孔部が電気的 通路を形成するように切断される。切断された個々のユニットは、セラミック基 材およびカバープレートを硬化するために、そして、金属化した孔部、ヒューズ 要素と金属フィルム間の相互接触領域で金属結合を形成するために焼成される。 個々のユニッ トの端部は、通常、各々のヒューズにおいて連続する回路を完成し、電気的端子 を形成するために、通常、電導性材料で被覆される。 図面の簡単な説明 本発明は、添付した図面と共に以下の記述を参照するとより理解することがで きるが、類似する要素は同一の参照番号を付してある。 図１は、本発明によって製造された回路保護器の斜視図である。 図２は、図１の２−２線に沿って表された回路保護器の断面図である。 図３は、図２の３−３線に沿って表された回路保護器の断面図である。 図４は、本発明の電着工程を例示する基材プレートの平面図である。 図５は、図４の後続する工程での基材プレートの平面図である。 図６は、図４、図５の基材プレートとカバープレートの積層構造の側面図であ る。 図７は、図６の面に垂直な面で見た図６の積層構造の側面図である。 図８は、図６および図７の積層構造から作られた個々のヒューズユニットの斜 視図である。 図９は、本発明による複数層の回路保護器の斜視図である。 図１０ａは、本発明による回路保護器の最初の態様を例示し、図９の１０−１ ０線に沿って表された回路保護器の断面図である。 図１０ｂは、本発明による回路保護器の別の態様を例示し、図１０ａに対応す る断面図である。 図１１は、本発明による回路保護器の分解部品配列図である。 図１２は、連続する２つのヒューズ要素を有する基材層の平面図である。 図１３は、平行する２つのヒューズ要素を有する基材層の平面図である。 図１４は、図１０ａの回路保護器の電着方法を例示する基材プレートの平面図 である。 図１５は、図１０ｂの回路保護器の電着方法を例示する基材プレートの平面図 である。 図１６は、本発明の実施態様による複数層の回路保護器の断面図である。 発明を実施するための最良の形態 図１は、本発明方法によって製造された超小型回路保護器１０、或いはヒュー ズの斜視図である。チップヒューズ１０は、現寸通りには表されたおらず、また ヒューズ１００の各部品の寸法および厚みは後に説明および図示される他の実施 形態を含めて誇張して図示してある。 図１のヒューズ１０は、一つの基材層上に配置された一つのヒューズ要素を有 する第一の態様を例示している。このヒューズ１０は、一緒に積層された上部プ レート２０と下部プレート２２を含んでいる。ヒューズ１０の対抗する端部にあ る端部端子３０、３２は、この図では例示していないヒューズ１０の内部部品に 電気的に接続している。この端部端子３０、３２は、同様にヒューズ１０と電気 回路で接続されることを許容している。 図２は、図１の２−２線で表された図１のヒューズ１０の断面図である。図３ は、図２の３−３線で表された断面図である。ヒューズ１０の上部プレート２０ と下部プレート２２の間には、ヒューズ の一方の端面１２から対抗する端面１４に延びるヒューズ要素２４が配置されて いる。この例示した実施形態におけるヒューズ要素２４は、ワイヤーの形状であ る。金属フィルム２６、２８のストリップが、前記ワイヤーヒューズ要素２４の 対抗する端部に接触してヒューズ１０端部に配置されている。前記金属ストリッ プ２６、２８は、ヒューズ１０の一方の端面１２（或いは１４）および両側面１ ６、１８にそれぞれ延びている。金属ストリップ２６、２８は、前記端面１２、 １４および側面１６、１８で端部端子３０、３２とヒューズ１０を通って電気的 接続を形成するために接触している。 端部端子３０、３２は、３層の電導性材料で形成されている。第一或いは内層 ３４は、銀或いは銀合金被覆からなる。第二層３６はニッケルからなり、第三層 ３８は錫／鉛合金の層からなり、ろう付け或いは他の適切な手段によって電気回 路内でヒューズ１０に接続するように構成されている。 ワイヤーヒューズ要素２４は、電流および電圧に対して予め決められた応答を 提供するために所望の直径を持つように選択される。この代わりに、このヒュー ズ要素は、予め決められた特性を有する電着したフィルム或いは他の適切な材料 でもよい。 図４−図７は本発明のヒューズ１０の製造方法を例示している。この方法は、 単一の基材プレートを出発材として多数の個々のヒューズの製造を可能にしてい る。図４は、本方法の最初の工程を例示する基材セラミックプレート４０の平面 図である。本発明によれば、上部表面４２を有するグリーンで、未焼成のセラミ ック材の基材プレート４０が最初に準備される。電導性の金属フィルムが、平行 して間隔をもった複数の縦列４４として上部表面４２上に電着される。この縦の 金属フィルム４４は、スクリーン印刷或いは他の適切な手段で付与される。 図５は、本方法の引き続く工程を例示する図４の基材プレート４０の平面図で ある。縦列の金属フィルム４４が、前記上部表面４２上に電着された後で、複数 のワイヤー要素５０が、前記縦列の金属フィルム４４に対して直角な方向で、し かも相互に間隔を持った関係で前記上部表面４２上に配置される。このワイヤー 要素５０は、縦列の金属フィルム４４を横切り、かつ接触するように延びている 。本方法の好ましい態様において、ワイヤー要素５０は、基材プレート４０を横 切って動く回転塗布器(rolling applicator)で付与され、そしてその動く方向で 基材内に前記ワイヤー要素が埋め込まれる。このワイヤー要素５０は、同様に他 の適切な方法で付与することもできる。 このワイヤー要素５０は、また、基材プレート４０の上部表面４２に押し付け られる。グリーンセラミック材は比較的軟質で曲げ易く、そして、ワイヤー要素 を押しつけることは、基材プレート４０内の適切な場所このワイヤー要素５０を 保持することを助長するために埋め込んでいる。ワイヤー要素５０を押し付ける ことは、同様にこのワイヤー要素５０と金属フィルム４４との間の良好な接触を 促す。金属フィルム縦列４４とワイヤー要素横列５０が基材の上部表面４０上の 適切な場所に置かれた後で、グリーンセラミック材の第二プレート４８が、図６ および図７に示したように、下部プレート４０の上部表面４２の上に積層される 。図６および図７は、積層構造６０の側面図である。第二プレート４８は、ワイ ヤー要素５０および金属フィルム縦列４４を覆い、かつ包み込んでいる。図６お よび図７に示したように、ワイヤー要素５０と金属フィルム縦列４４は、前述し た積層構造の端部面まで延びている。 積層構造６０は、次いで個々のヒューズユニットを作るためにダイス切断され る。図８は、積層構造６０から個々のユニット７０に 切断することを例示している。鋼製のルールダイス或いは他の適切なツールが、 図６および図７に例示された破線に沿って積層構造６０を切断するために使用さ れる。製造されたそれそれの個々のユニット７０は、対抗する端部で金属フィル ムのストリップ２６、２８を有し、かつ一方の端部面１２から対抗する端部面１ ４の延びるワイヤー要素２４を有している。既に例示したように、金属ストリッ プ２６、２８は、同様に前記ユニットの端部面１２、１４および対抗する側部面 １６、１８まで延びている。 積層構造６０のダイス切断は、その状態で比較的軟質で容易に切断しうるセラ ミックカバー４８および基材４０の未焼成状態によって容易に行える。ダイス切 断操作は、このように従来の方法よりもより少ない力で達成することができる。 加えて、グリーンセラミックが焼成されたセラミックよりも脆くないので、切断 操作においてもセラミックの割れや破壊という損失が少ない。 ダイス切断された個々のユニットは、次いで、セラミック材に硬化するために この技術分野で知られた方法で焼成される。焼成中に、確実な結合を創出するた めにワイヤー要素５０と金属フィルム４４の間に金属間結合が形成するような熱 が発生させる。 個々のユニット７０は、次いで、図１〜図３のヒューズ１０を形成するために 端部端子で被覆される。本発明の好ましい態様によれば、個々のユニット７０は 、ユニットを保持するために多数の孔部を有している設備において従来の振動性 の分級手段によって位置づけられる。前記ユニットは、前記設備内で平行に保た れ、そしてワイヤー要素５０が終わる対抗する端部１２、１４が、１ないしそれ 以上の工程で電導性材料でメッキされ、被覆される。 図９は、より高い電圧および／または電流容量に対して多数の基材層およびヒ ューズ要素を有する超小型回路保護器１００或いはチ ップの斜視図である。 このヒューズ１００は、上部層ないしカバー１２０、底部層１２６および中間 層１２２と１２４を含んでいる。この層１２２−１２６およびカバー１２０は、 チップ構造を形成するために一緒に積層される。前述したように、端部にある端 子３０、３２は、この図では例示していないが、好ましくは、ヒューズ１０の内 部にある部品に電気的に接続しているヒューズ１００の対抗する端部に設けられ ている。 図９にあるヒューズ１００は、カバー１２０および３つの底部層１２２、１２ ４および１２６と共に示されているけれども、その数は限定的なものでなく例示 してある。以下の説明から分かるように、本発明によるヒューズは、カバーと複 数の層を含むことができる。 一つの実施形態によれば、カバー１２０の下にあるそれぞれの層は、少なくと も一つの可溶性要素を含んでいる。この可溶性要素は、以下に更に述べるように 、連続的に、平行に、或いは連続と平行の組み合わせで接続されてもよい。 図１０ａは、可溶性要素が連続して接続されている本発明ヒューズの第一の態 様を例示している。この図１０ａは、図９の１０−１０線に沿って切り出した断 面図である。図１１は、連続して接続された可溶性要素を有するチップヒューズ １１２の分解部品配列図である。以下の説明は両図面を参照している。 これらから分かるように、各層１２２ａ，１２４ａおよび１２６ａは、可溶性 要素１４０ａ、１４２ａおよび１４４ａをそれぞれ含んでいる。可溶性要素１４ ０ａ、１４２ａおよび１４４ａは相互に連結され、そして好ましくは一つの端部 端子３０から他の端部端子３２まで連続する結合を形成するために貫通孔（ｖｉ ａ）１５０、 １５２、１５４を経由して端部端子３０、３２に連結されている。貫通孔１５０ −１５６は、予め決められた場所で各層の形成された孔部であり、金属化、すな わち、電導性金属で満たされている。図１１に見られるように、本発明の一つの 実施形態によれば、可溶性要素１４０ａ、１４２ａおよび１４４ａは、それぞれ の層１２２ａ，１２４ａおよび１２６ａ内に含まれており、最表の１４０ａおよ び最底の１４４ａの可溶性要素に接続された前記貫通孔１５０と１５６を通る場 合を除いて端部端子３０、３２に接触することはない。しかしながら、本発明の 他の実施形態によれば、もし所望ないし必要なら、図１０ａに示された態様にお ける貫通孔１５０および１５６を使用する替わりに、パッド１４６ａが、図１０ ａおよび図１１にある点線に示されたように、端部端子３０および３２に直接延 びることでもよい。可溶性要素は、所望され、かつ必要に応じて図１０ａに示さ れたように端部端子まで延びても良いし、或いは延びなくても良い。更に、端部 端子３０、３２は、完全に除かれても良いし、また、基材の端部にまで延びる貫 通孔１５０および１５６或いはパッド１４６ａは、チップヒューズが使用される 回路内で直接結合されてもよい。 図１１に見られる最良の実施形態として、可溶性要素１４０ａ、１４２ａおよ び１４４ａのそれぞれは、細いストリップ１４８ａによって接続された拡大パッ ド部１４６ａに間隔を持って形成されている。この細いストリップ１４８ａ或い はヒューズ要素は、電圧および／または電流に対する応答性のために薄い金属材 フィルムである。前記パッド部およびヒューズ要素は、それらの要素が同一の厚 みとなるように単一印刷で付与することができるけれども、パッド部１４６ａは 、好ましくは幾らかヒューズ要素１４８ａよりも大きい金属材料のフィルムから なる。 図１０ａに見られるように、ヒューズ要素１４８ａは、直ぐ下、すなわちパッ ド部１４６ａの前に置かれる。しかしながら、本発明によるヒューズ要素は、図 １１に見られるようにパッド部と同時に単一印刷で付与されるか、或いは図１１ の点線で示したように、パッド部の前或いは後で付与される。 図１０ａおよび図１１に見られるように、チップヒューズ１１２は、個々の層 １２２ａ、１２４ａおよび１２６ａにおけるヒューズ要素１４８ａの長さの和で ある有効長さを有する機能的ヒューズ要素として構成することができる。このよ うに前記チップヒューズ１１２は、同一の電圧定格を有する従来のヒューズより もより短く、かつコンパクトである。 図１０ｂは、図１０ａに示す直列でなく、むしろ並列に連結された可溶性要素 を有するヒューズチップ１１４の第二の実施形態を例示している。１２２ｂ、１ ２４ｂおよび１２６ｂの各層は、可溶性要素１４０ｂ、１４２ｂ、１４４ｂの上 にある。可溶性要素１４０ｂ−１４４ｂのそれぞれは、薄いヒューズ要素１４８ ｂによって連結された対抗する端部でパッド１４６ｂを含んでいる。このパッド １４６ｂは、チップヒューズ１１４の対抗する端部で隣接する端部端子３０、３ ２と接続するために１２２ｂ、１２４ｂ、１２６ｂの各層の端部にまで延びてい る。このパッド１４６ｂは、同様に、側部のエッジを覆っている端部端子の部分 に接触する各層の横方向に側部エッジまで延びており、このように作られたもの は３側部で端部端子３０、３２に接触する。 図１０ｂに見られるように、各層の可溶性の要素１４０ｂ、１４２ｂ、１４４ ｂのそれぞれは、前記端部端子３０、３２の両者に接続されている。従って、チ ップヒューズ１１４は、複数の並列に接続されたヒューズ要素を有している。図 １０ｂのヒューズチップ１ １４は、このように多数の並列電流流路の理由からより高い電流供給容量の目的 で形成されている。 チップヒューズ１１２および１１４のそれぞれにおいて、端部端子３０、３２ は、好ましくは上述した単一層のヒューズ１０に関連して説明したように電導性 材料の３つの層で形成される。同様に、この端部端子３０、３２は、完全に除く こともでき、しかもこれらチップヒューズは、貫通孔１５０、１５６或いは基材 の端部にまで延びているパッド１４６ａおよび１４６ｂを経由して直接回路に接 続されてもよい。更に、もし所望しかつ必要なら、このチップヒューズは、例え ばチップヒューズの端部の最も近い部分に銀或いは銀合金被覆を施すために貫通 孔或いはパッドにこの被覆が接触することになり、このチップヒューズは、電気 的回路に接続するためにソケット或いはクリップ内に挿入される。 図１２は、本発明の代わりの実施形態によるチップヒューズ用の基材層１６０ の平面図である。可溶性の要素は、２つの連続して接続されたヒューズ要素１６ ２、１６４の上に形成される。基材１６０の反対側の端部にあるパッド１４６ｃ は、端部エッジおよび基材層の両側エッジまで延びている。第三のパッド１６６ は、基材１６０上に実質的に中央部に配置される。２つのヒューズ要素１６２、 １６４は、連続する２つの可溶性要素を形成するために端部にあるパッド１４６ ｃおよび中心のパッド１６６に連結している。複数の基材層１６０は、図１０ｂ に例示するような方法で、すなわち、各層のヒューズ要素が平列して連結するよ うに単一のチップヒューズに積層される。このように、基材層１６０を有するチ ップヒューズは、連続と平列の接続の組み合わせを持っている。 図１３は、基材層１７０の他の代わりの実施形態の平面図である。電導性フィ ルムのパッドは、基材１７０の対抗する端部上に配置 される。２つの可溶性要素１７２および１７４は、基材１７０の上部表面に平行 に電着され、そしてパッド１４６ｄの両者と接続する。基材層１７０は、図１０ ａとの関係で記述したように予め決められた位置にある金属化した孔部で形成さ れる。複数の基材層１７０は、平列かつ連続するヒューズ接続の組み合わせを有 するチップを形成するため、図１０ａとの関係で記述したような方法で組み立て られる。 図１４および図１５は、複数層のヒューズ１１２、１１４を製造する方法を例 示している。図１０ａとの関係で記述する図１４は、チップヒューズ１１２に関 係し、そして図１５は、図１０ｂとの関係で記述するチップヒューズ１１４に関 係するものである。この方法は、複数の基材層を出発にして多数の個々のヒュー ズの製造を含んでいる。 図１４を参照すると、上部表面１８２を有するグリーンで未焼成のセラミック 材の基材層１８０が準備される。多数のパッド１８４およびヒューズ要素１８６ が間隔をもった関係で前記上部表面１８２上に配置される。このヒューズ要素１ ８６は、前述したように、個々の基材層のための可溶性要素を形成するために２ つの隣接するパッドに接続する。このパッドおよびヒューズ要素は、スクリーン 印刷或いはたの適切な手段によって個々の工程か単一の工程で同時に電着される 。基材層１８０は、図１３に例示したように、多数のヒューズ要素１７２、１７ ４およびパッド１４６ｄに印刷される。 複数の基材層１８０は、例えば、図１０ａおよび図１１に示したように、層１ ２２ａ、１２４ａ、１２６ａを提供するために準備される。個々の層が、その層 のヒューズ要素と相互連結させるために金属化した貫通孔１５０−１５６のため に孔部を置くために打ち抜かれる。図１１から分かるように、違ったパターンの 孔部が、ヒュ ーズ要素の相互接続を容易にするために形成されたチップヒューズを収容する層 の位置に依存して基材層に打ち抜かれる。 この孔部は、真空或いは他の適切な手段で孔部を通して電導性金属のペースト を引き延ばすことによって金属化される。この孔部は、前記パッドおよびヒュー ズ要素が孔部形成および孔部の金属化に先立って、或いは形成された孔部を金属 化に先立って載置されるけれども、好ましくは、パッドおよびヒューズ要素が基 材層に電着される前に打ち抜かれ、また金属化される。 複数の基材層１８０は、棚状に積層して組立て、パッド１８４とヒューズ要素 が、図１１で単一のチップヒューズで示唆されたような被覆関係において位置さ れるように位置させる。グリーンセラミックのカバー層が、基材層の一つの頂部 に付与される。このグリーンセラミックのカバー層は、組み立てられた基材層が 一緒に結合される前或いは後で付与される。この組み立て構造は、次いで図１４ の点線で示したような方法で、個々のユニットに切断あるいは引き抜かれるため 、各ユニットは棚状の積層状態で複数のヒューズ要素を含んでいる。 好ましくは、鋼製のルールダイス、或いは他の適切なツールが、上述した単一 の層ヒューズ１０とするために、積層された構造を個々のユニットに切断するた めに使用される。 個々のユニットは、次いでセラミック材に硬化させるために上述したように焼 成される。焼成している間、貫通孔１５０−１５６と金属フィルムパッド１４６ ａとの間に金属結合を形成するための熱が発生し、確実な電気的接続を作りあげ る。 個々のユニットは、次いで、図９および図１０ａに示したように上述した記述 に従ってヒューズを形成するために端部端子で被覆される。 図１４を参照すると、図１０ｂによるヒューズチップを製造するために方法が 記載されている。グリーンの、上部表面１９２を有する未焼成のセラミック材の 基材層１９０が準備される。電導性金属フィルムが、上部表面１９２上に複数の 間隔をもった、好ましくは平列な縦列１９４に電着され、図１０ｂに例示された 完成したヒューズチップに端部パッド１４６ｂを形成する。 追加の電導性金属フィルムが、上部表面１９２上に複数の間隔をもった、好ま しくは平列な横列１９６に電着され、その横列は前記縦列１９４に対して直角に 方向ずけられる。前記横列１９６は、例えば、図１０ｂに例示された完成したヒ ューズチップにおいて、ヒューズ要素１４０ｂ，１４２ｂ，１４４ｂを形成する 。基材層１９０は、ヒューズ要素１６２、１６４、および図１２に例示された中 央のパッド１６６に印刷される。 複数の基材層１９０は、整列された層に縦列と横列に積み重ねて組立てられる 。グリーンセラミックのカバーが、組立構造を形成するために最上部の基材層上 に付与される。前記基材層１９０は、グリーンセラミックのカバーが付与される 前或いは後で他の基材層と一緒に加圧される。この基材層１９０とグリーンセラ ミックのカバー１２０ｂは、好ましくは熱および圧力下で一緒に結合される。前 記組立構造は、個々のユニットに形成するために図１５の点線で示したようなパ ターンで、上述したように切断或いはダイスで引き抜かれる。 個々のユニットは、セラミックを硬化するために焼成され、この焼成されたユ ニットは、上述したように端部端子で被覆される。 本発明は、ヒューズ要素が各基材層上に配置される実施形態に限定されるもの ではない。図１６に見られるように、前記ヒューズ要素が平行に接続される替わ りにヒューズ要素が、希望するなら、例 えば、ヒューズ要素間のアークの可能性を最小にするために２２２ａ、２２４ａ 、２２６ａ、２２８ａの一つないしそれ以上の層を分割するような、連続して接 続されたヒューズ要素２４０ａ、２４２ａ、２４４ａを有するチップヒューズ２ １２を示している。更に、もし希望しかつ必要なら、ヒューズ要素は、例えば、 連続して接続されたヒューズ要素の稼働距離を増加するため希望する２２２ａ、 ２２４ａ、２２６ａ或いは２２８ａの単一の層の両面に、或いは一つの基盤の頂 部面と同一チップヒューズ内の他の層の底部側に印刷されてもよい。 以上本発明の好ましい原理および実施形態を述べたが、しかしながら、本発明 は、既に議論したような特定の実施形態に限定して解釈されるべきではない。む しろ、上述した実施形態は、限定的というよりも例示的なものとして見做される べきものであり、以下のクレームによって規定された本発明の範囲を逸脱するこ とのない実施形態によって変更、改変および均等物を含むものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年７月３１日 【補正内容】 請求の範囲 １．チップヒューズを製造する方法であって、 少なくとも一つのグリーンセラミック材の基材要素を形成する工程、 少なくとも一つの基材要素の上部表面上に電導性フィルムの複数の間隔をもっ た縦列と、前記フィルム縦列の方向に対し実質的にこれを横切る方向に他のもの と間隔をもった関係で電導性要素の複数の横列を配置し、前記フィルムと電導性 要素との間に電気的接触のために前記横列と縦列が交差するように配置する工程 、 積層構造を形成するために前記基材の上部表面にグリーンセラミック材のカバ ーを付与する工程、 前記積層構造を多数の個々のチップヒューズに分割し、対抗する端部部分で金 属フィルムのパッドと前記パッドに連結する長く伸びた電導性要素からなるヒュ ーズ要素を含む各チップヒューズとし、前記パッドがフィルムの隣接する縦列か ら形成されたパッドと、フィルムの隣接する縦列を横断する電導性要素から形成 された長く伸びた要素とする工程、および、 前記グリーンセラミックを硬化させ、そして電導性要素とパッドの間に金属結 合させるために前記チップヒューズを焼成する工程、 を含むことを特徴とするチップヒューズを製造するための方法。 ２．請求の範囲１による方法であって、以下の工程によって各基材要素上に縦 列と横列を配置する工程が、 グリーンセラミック基盤上の上部表面に電導性フィルムの間隔をもった複数の 縦列を印刷する工程、および、 相互に間隔をもった関係で、しかも前記フィルム縦列の方向に対し実質的にこ れを横切る方向で前記基材上部表面に複数の電導性要 素を印刷する工程、 を含む方法。 ３．請求の範囲１による方法であって、フィルムの縦列を配置する工程が、電 導性フィルムの分離するパッドの縦列に印刷することを含む工程、および、 前記電導性要素が２つのパッドを連結して電着する工程、を含む方法。 ４．請求の範囲１による方法であって、 少なくとも２つの基材層が、電導性フィルムの縦列と電導性要素の横列で準備 され、前記基材層は、各層の前記電導性要素が一列に整列するように積層構造を 形成するために層内に位置し、そして、 各層間に整列された縦列がそれらの間に電気電導のための選択された場所で相 互連結する方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 スパルディング，キース アメリカ合衆国，ミズーリ 63026，フェ ントン，サマーズ エンド ドライブ 1311 (72)発明者 ウィンネット，ジョアン アメリカ合衆国，ミズーリ 63005，チェ スターフィールド，チェスターフィールド ファームズ ドライブ 16741 (72)発明者 カルラ，バリンダー アメリカ合衆国，ミズーリ 63017−5436, チェスターフィールド，ハイクロフト ド ライブ 15397

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．チップヒューズを製造する方法であって、 少なくとも一つのグリーンセラミック材の基材要素を形成する工程、 前記基材要素の上に間隔をもった縦列と複数の電導性フィルムと、前記フィル ム縦列の方向に対し実質的にこれを横切る方向に他のものと間隔をもった関係で 複数の横列の電導性フィルムを配置する工程、 前記基材の上部表面に積層構造を形成するためにグリーンセラミック材のカバ ーを付与する工程、 各チップヒューズが電導性フィルムから形成された対抗する端部部分で金属フ ィルムのパッドと、前記電導性フィルムから形成されたパッドに接続する電導性 要素からなるヒューズ要素を含む多数の個々のチップヒューズを形成するために 前記積層構造を分割する工程、および、 前記グリーンセラミックを硬化させ、そして電導性要素と電導性金属フィルム パッドの間に金属結合させるために前記チップヒューズを焼成する工程、 を含むことを特徴とするチップヒューズを製造するための方法。 ２．請求の範囲１による方法であって、以下の工程によって各基盤要素上に縦 列と横列を配置する工程が、 グリーンセラミック基盤上の上部表面に電導性フィルムの間隔をもった複数の 縦列を印刷する工程、および、 相互に間隔をもった関係で、しかも前記フィルム縦列の方向に対し実質的にこ れを横切る方向で前記基材上部表面に複数の電導性要素を印刷する工程、 を含む方法。 ３．請求の範囲１による方法であって、フィルムの縦列を配置する工程が、電 導性フィルムの分離するパッドの縦列に印刷することを含む工程、および、 前記電導性要素が２つのパッドを連結して電着する工程、を含む方法。 ４．請求の範囲１による方法であって、 少なくとも２つの基材層が、電導性フィルムの縦列と電導性要素の横列で準備 され、前記基材層は、各層の前記電導性要素が一列に整列するように積層構造を 形成するために層内に位置し、そして、 各層間に整列された縦列がそれらの間に電気電導のための選択された場所で相 互連結する方法。 ５．請求の範囲４による方法であって、 前記層の間の整列された縦列を相互連結する工程が、 フィルム縦列位置に対応する基材の予め決められた場所に各基材に孔部を形成 する工程、および、 前記孔部を金属化する工程を含み、 この金属化された孔部が積み重ねられた層におい予め決められた場所で縦列と 電気的に接続する方法。 ６．請求の範囲５による方法であって、層の整列された縦列の相互連結が、各 チップヒューズにおいて連続してヒューズ要素を連結する方法。 ７．請求の範囲６による方法であって、 前記焼成後に、ヒューズの対抗する端部部分に端部端子を取り付ける工程、お よび、 前記端部端子の１つに連続するヒューズ要素の一方の端にパッドを電気的に接 続し、そして対抗する端部端子の連続する前記ヒュー ズ要素の対抗する端部にパッドを電気的に接続する工程、 を更に含む方法。 ８．請求の範囲７による方法であって、前記端部端子にパッドを接続する工程 が、前記パッドから間に挟まれた基材を通って前記端子まで孔部内にコンダクタ ーの各パッドを取り付けることを含む方法。 ９．請求の範囲７による方法であって、前記端部端子を取り付ける工程が、銀 合金の最内面層、前記最内面層の上のニッケル層、および前記ニッケル層の上の 合金を含む錫／鉛の層を付与することを含む方法。 １０．請求の範囲１による方法であって、焼成後にヒューズの対抗する端部部 分に端部端子を取り付ける工程を更に含み、前記端部端子が各対抗する端部部分 で金属フィルムの少なくとも一つのパッドと電気的に接続する方法。 １１．請求の範囲１０による方法であって、端部端子を取り付ける工程が、銀 合金の最内面層、前記最内面層の上のニッケル層、および前記ニッケル層の上の 合金を含む錫／鉛の層を付与することを含む方法。 １２．請求の範囲１による方法であって、端部端子を形成するために銀合金の 最内面層、前記最内面層の上のニッケル層、および前記ニッケル層の上の合金を 含む錫／鉛の層を有する被覆を各端部部分に付与する工程を更に含む方法。 １３．請求の範囲１による方法であって、 積層構造を分割する工程は、各チップヒューズが対抗する端部面と対抗する側 部面を含み、そして各層上の金属フィルムの各パッドが一つの端部面と両方の側 部面まで延びるように遂行され、そして、 前記端部端子を取り付ける工程が、各前記ヒューズチップのヒューズ要素が平 行に接続されるように対抗する端部部分で各層のパッドに接続する方法。 １４．請求の範囲１による方法であって、複数のヒューズ要素を配置する工程 が、前記基材上の複数のワイヤーヒューズ要素を圧延することを含む方法。 １５．チップヒューズであって、 上部表面をそれぞれ有するセラミック材の複数の基材層で、少なくとも最上部 と最底部の基材層を有する積み重ねて配置された前記基材層と、 ２ないしそれ以上の前記基材層の上部表面に配置された電導性材料のヒューズ 要素と、 前記最上部の基材層の上部表面を覆うセラミック材のカバーで、前記基材層と カバーが第一および第二の端部部分を有する積層構造を形成すること、および、 前記複数の基材層のヒューズ要素を電気的に相互接続する手段、 を含むチップヒューズ。 １６．請求の範囲１５で請求されたチップヒューズであって、 前記積層構造の第一および第二の端部部分のすぐ近くにある電導性材料の端部 端子と、 少なくとも一つの最表部ヒューズ要素を前記第一の端部端子に電気的に接続さ せる手段、および、 少なくとも一つの最底部ヒューズ要素を前記第二の端部端子に電気的に接続さ せる手段、 を更に含むチップヒューズ。 １７．請求の範囲１６で請求されたチップヒューズであって、 各基材層上のヒューズ要素が、前記第一の端部部分にある第一の エッジから前記基材の前記第二の端部部分にある第二のエッジまで延びており、 そして、 前記第一および第二の端部部分にある前記端部端子が、前記各基材層上のヒュ ーズ要素と電気的に接続しており、そのために、前記ヒューズ要素が前記端部端 子によって相互連結されたチップヒューズ。 １８．請求の範囲１７で請求されたチップヒューズであって、 前記ヒューズ要素のそれぞれは、前記基材の第一および第二の端部部分のそれ ぞれに配置された電導性材料のパッドで、少なくとも前記第一および第二のエッ ジまで延びるパッドと、それらの間に配置され、かつそれらパッドと電気的に接 続している可溶性要素を含むチップヒューズ。 １９．請求の範囲１８で請求されたチップヒューズであって、 前記基材上のパッドのそれぞれが、前記第一および第二の端部部分の側部エッ ジまで更に延びているチップヒューズ。 ２０．請求の範囲１７で請求されたチップヒューズであって、 前記ヒューズ要素のそれぞれが、前記基材層の第一および第二の端部部分のそ れぞれに配置された電導性材料のパッドを含み、前記パッドが少なくとも第一お よび第二のエッジまで延びており、前記第一および第二の端部部分にあるパッド の間にあり、かつ離れて位置した電導性材料の第三のパッドと、第一の端部部分 で第三のパッドの間に配置され、かつ電気的に接続している第一の可溶性要素と 、前記第三のパッドの間に配置され、かつ第二の端部部分にあるパッドと電気的 に接続している第二の可溶性要素とを含むチップヒューズ。 ２１．請求の範囲１５で請求されたチップヒューズであって、 前記ヒューズ要素のそれぞれが、前記第一の基材の端部部分のそ れぞれに配置された電導性材料のパッドと、前記パッドと電気的に接続している 少なくとも一つの可溶性要素を含むチップヒューズ。 ２２．請求の範囲２１で請求されたチップヒューズであって、 前記ヒューズ要素に電気的に相互連結するための手段が、隣接する基材層のヒ ューズ要素に電気的に接続する予め決められた位置において前記基材層を通って 延びる複数の孔部の一つにそれぞれ配置された複数のコンダクターを含むチップ ヒューズ。 ２３．請求の範囲１５で請求されたチップヒューズであって、 前記ヒューズ要素のそれぞれが、前記第一の基材の第一および第二の端部部分 のそれぞれに配置された電導性材料のパッドと、前記パッドに電気的に接続して いる少なくとも一つの可溶性要素を含み、 前記可溶性要素に電気的に相互接続するための手段が、隣接する基材層のヒュ ーズ要素に電気的に接続するために予め決められた位置において前記基材層を通 って延びる複数の孔部の一つにそれぞれ配置された複数のコンダクターを含み、 第一の端部部分で前記端部端子に少なくとも最表部ヒューズ要素を電気的に接 続するための前記手段が、最表部基材層上のパッドから最表部基材層および中間 基材層を通って前記端部端子まで延びる孔部内に配置されたコンダクターを含み 、そして、 第二の端部部分で前記端部端子に前記最底部ヒューズ要素を電気的に接続する ための前記手段が、前記第二の部分で前記最底部基材層上のパッドから最底部基 材層を通って前記端部端子まで延びる孔部内に配置されたコンダクターを含むチ ップヒューズ。 ２４．請求の範囲２３で請求されたチップヒューズであって、 前記最底部基材の第一および第二の端部部分の底面が、前記コンダクターと前 記端部端子との間に電気的接続を容易にする電導性金 属層を含んでいるチップヒューズ。 ２５．請求の範囲１６で請求されたチップヒューズであって、 前記端部端子のそれぞれが、銀／銀合金の内層と、ニッケルの中間層と材料を 含む錫／鉛の外層を含んでいるチップヒューズ。 ２６．請求の範囲１５で請求されたチップヒューズであって、 少なくとも一つのヒューズ要素の端部が、積層構造の第一および第二の端部部 分の一つに延びているチップヒューズ。 ２７．請求の範囲１５で請求されたチップヒューズであって、 ヒューズ要素が、前記基材層のそれぞれの上部表面上に配置されたチップヒュ ーズ。 ２８．請求の範囲１５で請求されたチップヒューズであって、 前記基材層のそれぞれが、低部表面を持ち、ヒューズ要素が前記基材層の少な くとも一つの低部表面上に配置されているチップヒューズ。