TWI732932B - 熔絲單元及其製造方法、熔絲元件、保護元件 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種可防止於高熔點金屬層產生裂縫等缺陷，維持良好之導通性能、熔斷特性之熔絲單元及使用其之熔絲元件、保護元件。
本發明之熔絲單元係將低熔點金屬層2與高熔點金屬層3積層而成之熔絲單元1，且於高熔點金屬層3之表面之X射線繞射光譜(2θ)中之峰值內，至少1個峰值之半高寬為0.15度以下。

Description

熔絲單元及其製造方法、熔絲元件、保護元件
本技術係關於一種構裝於電流路徑上且藉由超過電流額定之電流流過時之自發熱、或發熱體之發熱而熔斷將電流路徑遮斷之熔絲單元及使用其之熔絲元件、保護元件。
習知，使用一種於超過電流額定之電流流過時藉由自發熱而熔斷將該電流路徑遮斷之熔絲單元。作為熔絲單元，大多使用例如將焊料封入至玻璃管所得之支架固定型熔絲、或於陶瓷基板表面上印刷有Ag電極之晶片熔絲、使銅電極之一部分變細裝入至塑膠盒而成之螺絲夾或***型熔絲等。
然而，於上述現有之熔絲單元中，被指出以無法藉由回焊進行表面構裝，電流額定較低，又若因大型化而提昇電流額定，則速斷性變差。
又，於假設回焊構裝用之速斷熔絲元件之情形時，為了避免因回焊之熱而熔融，一般而言，於熔絲單元中，熔點為300℃以上之含Pb 之高熔點焊料於熔斷特性方面較佳。然而，於RoHS指令等中，含Pb焊料之使用僅被限定性允許，可認為今後無Pb化之要求將得到強化。
根據此種要求，如圖16所示，使用於無Pb焊料等之低熔點金屬層101上積層銀或銅等高熔點金屬層102而成之熔絲單元100。根據此種熔絲單元100，能夠藉由回焊進行表面構裝，對於熔絲元件或保護元件之構裝性優異，且可藉由高熔點金屬被覆而提昇電流額定，應對大電流，進而於熔斷時可藉由低熔點金屬對高熔點金屬之熔蝕作用而快速地遮斷電流路徑。
此種熔絲單元100可藉由例如於長條狀之焊料箔等之低熔點金屬層101之表面使用鍍敷或蒸鍍、濺鍍等薄膜形成技術成膜Ag等高熔點金屬102而製造。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2015-65156號公報
此處，以鍍敷或蒸鍍、濺鍍等薄膜形成工法成膜所得之高熔點金屬層係與塊材相比，結晶性較低，且機械強度較低。因此，於彎曲等變形時於該彎曲部產生裂縫，或者晶界或晶格缺陷較多導致導體電阻變高等作為導電材料之性能較低。
尤其於使用有以Sn為主成分之合金之厚度100μm以上之 低熔點金屬層之表面上藉由鍍敷而將厚度10μm以上之Ag等高熔點金屬層積層之情形時，如圖17所示，存在於藉由將積層體彎曲90°而形成之彎曲部產生高熔點金屬鍍敷之裂縫103之情況。因此，於用作熔絲單元之情形時，電流額定提昇之阻礙或電流額定之低下令人牽掛，又，亦存在所需之熔斷特性、即因規定之電流值而快速地熔斷並且於未達規定電流值時不熔斷之對於熔絲單元要求之熔斷特性產生變動之虞。
因此，本技術之目的在於提供一種可防止於高熔點金屬層產生裂縫等缺陷，維持良好之導通性能、熔斷特性之熔絲單元及使用其之熔絲元件、保護元件。
為解決上述課題，本技術之熔絲單元係將低熔點金屬層與高熔點金屬層積層而成之熔絲單元，且上述高熔點金屬層之表面之X射線繞射光譜(2θ)之峰值內之至少1個峰值之半高寬為0.15度以下。
又，本技術之熔絲單元之製造方法具有：積層步驟，其係將低熔點金屬層與高熔點金屬層進行積層；及加熱步驟，其係將上述高熔點金屬層以120℃以上且低熔點金屬層之熔點以下之溫度進行加熱。
又，本技術之熔絲元件係具備絕緣基板、及搭載於上述絕緣基板上之上述熔絲單元者。
又，本技術之保護元件係具備絕緣基板、搭載於上述絕緣基板上之上述熔絲單元；及配置於上述絕緣基板上且將上述熔絲單元加熱、熔斷之發熱體者。
根據本技術，因構成外層之高熔點金屬層之表面之X射線繞射光譜(2θ)之峰值內之至少1個峰值之半高寬為0.15度以下，故可提昇結晶性，實現對於彎折加工等之機械強度之提昇、及低電阻化。藉此，熔絲單元可抑制裂縫，又可防止導體電阻之上升，具備所需之電流額定，且防止熔斷特性之變動。
1:熔絲單元
2:低熔點金屬層
3:高熔點金屬層
5:端子部
6:彎曲部
7:貫通孔
8:非貫通孔
9:凹凸部
20:熔絲元件
21:絕緣基板
22:蓋構件
23:槽部
24:第1電極
24a:第1外部連接電極
25:第2電極
25a:第2外部連接電極
27:助焊劑
28:元件框體
30:保護元件
31:絕緣基板
32:絕緣構件
33:發熱體
34:第1電極
34a:第1外部連接電極
35:第2電極
35a:第2外部連接電極
36:發熱體引出電極
37:蓋構件
38:第1發熱體電極
39:第2發熱體電極
41:通孔
圖1係表示適用本技術之熔絲單元及熔絲元件之圖，(A)係熔絲元件之外觀立體圖，(B)係熔絲元件之剖面圖。
圖2(A)係表示於絕緣基板之表面搭載有熔絲單元之狀態之外觀立體圖，圖2(B)係表示絕緣基板之外觀立體圖。
圖3係表示形成有貫通孔之熔絲單元之剖面圖。
圖4係表示形成有非貫通孔之熔絲單元之剖面圖。
圖5係表示形成有壓紋加工部之熔絲單元之圖，(A)係外觀立體圖，(B)係(A)之A-A'剖面圖。
圖6係表示形成有槽部之熔絲單元之圖，(A)係外觀立體圖，(B)係(A)之A-A'剖面圖。
圖7係表示於絕緣基板之表面形成有第1、第2電極之熔絲元件之剖面圖。
圖8係表示於絕緣基板之背面形成有第1、第2外部連接電極之熔絲元件之剖面圖。
圖9係熔絲元件之電路圖，(A)表示熔絲單元之熔斷前，(B)表示熔 斷後。
圖10係表示熔絲單元熔斷後之熔絲元件之圖，(A)係省略蓋構件所表示之立體圖，(B)係剖面圖。
圖11係表示適用本技術之熔絲單元及保護元件之圖，(A)係省略蓋構件所表示之保護元件之俯視圖，(B)係保護元件之剖面圖。
圖12係保護元件之電路圖，(A)表示熔絲單元之熔斷前，(B)表示熔斷後。
圖13係表示於絕緣基板之背面形成有第1、第2外部連接電極之保護元件之圖，(A)係省略蓋構件所表示之保護元件之俯視圖，(B)係保護元件之剖面圖。
圖14係表示實施例之熔絲單元之剖面圖。
圖15(A)及圖15(B)係表示實施例之熔絲單元之圖像，圖15(C)係表示比較例之熔絲單元之圖像。
圖16係表示習知之熔絲單元之剖面圖。
圖17係表示於彎曲部產生有裂縫之習知之熔絲單元之剖面圖。
圖18係將圖15所示之圖像以線圖表示之圖式。
以下，一邊參照圖式一邊適用本技術之熔絲單元、熔絲元件及保護元件詳細地進行說明。再者，毋庸置疑本技術並不僅限定於以下之實施形態，可於不脫離本技術之主旨之範圍內進行各種變更。又，圖式為示意性圖式，且存在各尺寸之比率等與實際情況不同之情形。具體之尺寸 等應參考以下之說明而判斷。又，毋庸置疑於圖式相互間亦包含彼此之尺寸關係或比率不同之部分。
[熔絲單元]
首先，對適用本發明之熔絲單元進行說明。適用本發明之熔絲單元1係用作下述之熔絲元件、保護元件之可熔導體，且藉由使超出電流額定之電流通電而利用自發熱(焦耳熱)進行熔斷、或利用發熱體之發熱進行熔斷。再者，以下，以搭載於熔絲元件20之情形為例對熔絲單元1之結構進行說明，但搭載於下述保護元件之情形亦同樣地發揮作用。
熔絲單元1係例如形成為整體之厚度約200μm左右之大致矩形板狀，且如圖1(A)(B)、圖2(A)(B)所示構裝於熔絲元件20之絕緣基板21上。熔絲單元1具有構成內層之低熔點金屬層2、及熔點高於低熔點金屬層2之構成外層之高熔點金屬層3。
高熔點金屬層3例如可較佳地使用Ag、Cu或者以Ag或Cu為主成分之合金，且具有即便將熔絲單元1藉由回焊爐而構裝於絕緣基板21上之情形時亦不熔融之較高之熔點。
低熔點金屬層2例如可較佳地使用Sn或以Sn為主成分之合金之一般稱為「無Pb焊料」之材料。低熔點金屬層2之熔點並非必須高於回焊爐之溫度，亦可未達260℃便熔融。又，低熔點金屬層2亦可使用於更低之溫度下熔融之Bi、In或包含Bi或In之合金。
[熔絲單元1之製造方法]
熔絲單元1可藉由使用鍍敷技術將高熔點金屬成膜於低熔點金屬層2而製造。例如熔絲單元1係藉由利用電解鍍敷等對長條狀之焊料箔實施鍍 Ag而製造單元膜，且於使用時，可藉由根據大小進行切斷而效率良好地製造，又可容易地使用。
[端子部]
又，熔絲單元1較佳為設置藉由將長度方向之兩端部彎折而與外部連接電路連接之一對端子部5a、5b。因於熔絲單元1形成端子部5a、5b而無需於絕緣基板21之搭載有熔絲單元1之表面設置電極並且於絕緣基板21之背面設置與該電極連接之外部連接電極，從而可簡化製造步驟，又，藉由絕緣基板21之電極及外部連接電極間之導通電阻而無需將電流額定限制速率，便可由熔絲單元1自身規定電流額定，從而可使電流額定提昇。
端子部5a、5b可藉由將搭載於絕緣基板21表面之熔絲單元1之端部以沿絕緣基板21之側面之方式彎折而形成，且藉由適當地進一步朝外側或內側彎折一次或多次而形成。藉此，熔絲單元1於大致平坦之主面與彎折而成之前端之面之間形成彎曲部6。
繼而，熔絲元件20若使端子部5a、5b面向元件外部且構裝於外部電路基板，則端子部5a、5b藉由焊料等而與形成於該外部電路基板之端子連接，藉此將熔絲單元1裝入於外部電路。
[凹凸、貫通孔、壓紋加工]
又，為防止於回焊構裝時等之高溫環境下低熔點金屬流動局部地產生碎散或膨脹而導致之電阻值之不均、熔斷特性之變動，熔絲單元1亦可形成貫通孔7(圖3)或非貫通孔8(圖4)或於表面及/或背面形成壓紋加工部9a(圖5)或槽部9b(圖6)等凹凸部9。此種貫通孔7、非貫通孔8及凹凸部9可藉由對低熔點金屬層與高熔點金屬層之片狀積層體實施沖孔或 加壓等加工、或對低熔點金屬箔實施沖孔或加壓等加工之後由高熔點金屬進行被覆等而形成。而且，藉由形成此種貫通孔7、非貫通孔8、或凹凸部9，熔絲單元1亦可於大致平坦之主面與貫通孔7、非貫通孔8、壓紋加工部9a或槽部9b之內周面或凹凸面之間形成彎曲部6。
[結晶性]
此處，熔絲單元1使構成外層之高熔點金屬層之結晶性提昇，從而實現對於彎折加工等之機械強度之提昇、及低電阻化。藉此，熔絲單元1可抑制彎曲部6中之裂縫，又可防止導體電阻之上升而具備所需之電流額定，且防止熔斷特性之變動。
結晶性可由X射線繞射光譜中之2θ之峰值之半高寬進行驗證，且較佳為多個反射峰值內之至少1個峰值之半高寬0.15度以下。更佳為最大峰值之半高寬為0.15度以下。
熔絲單元1係為使結晶性提昇，而於使低熔點金屬層與高熔點金屬層積層之後，以120℃以上之溫度進行加熱處理。可藉由進行加熱處理而於高熔點金屬層形成穩定之結晶結構，使結晶度提昇。熔絲單元1於實施加熱處理之後形成端子部5a、5b、貫通孔7或非貫通孔8、凹凸部9等，藉此可防止於彎曲部6產生裂縫。
又，熔絲單元1係加熱處理較佳為以低熔點金屬之熔點以下之溫度進行，且如上所述，於使用Sn或以Sn為主成分之合金作為低熔點金屬，且使用Ag、Cu、以Ag或Cu為主成分之合金作為高熔點金屬之情形時，較佳為將加熱處理溫度設為210℃以下。可藉由以210℃以下之溫度進行加熱處理而抑制低熔點金屬之過度流動，並且可防止由熔融之低熔點 金屬導致之高熔點金屬之熔蝕，從而可防止伴隨電阻值變動而產生之熔斷特性之變動。
再者，熔絲單元1較佳為使低熔點金屬層2之體積大於高熔點金屬層3之體積。熔絲單元1可藉由將低熔點金屬層2之體積設為較多而有效地進行由高熔點金屬層3之腐蝕引起之短時間之熔斷。
[熔絲元件]
其次，對使用有上述熔絲單元1之熔絲元件進行說明。如圖1所示，適用本發明之熔絲元件20具備：絕緣基板21；熔絲單元1，其構裝於絕緣基板21之表面21a上；及蓋構件22，其將構裝有熔絲單元1之絕緣基板21之表面21a上覆蓋，且與絕緣基板21一同地構成元件框體28。
熔絲單元1可將一對端子部5a、5b導出至藉由接合絕緣基板21及蓋構件22而形成之元件框體28之外，且經由端子部5a、5b而與外部電路之連接電極連接。
絕緣基板21係例如藉由液晶聚合物等工程塑膠、氧化鋁、玻璃陶瓷、莫來石、氧化鋯等具有絕緣性之構件而形成為方形狀。此外，絕緣基板21亦可使用用於玻璃環氧基板、酚基板等印刷配線基板之材料。
蓋構件22可與絕緣基板21同樣地藉由各種工程塑膠、陶瓷等具有絕緣性之構件而形成，且例如經由絕緣性之接著劑而與絕緣基板21連接。熔絲元件20係熔絲單元1由蓋構件22覆蓋，故即便於伴有過電流所致之電弧放電之產生之自發熱遮斷時，亦可藉由蓋構件22而捕獲熔融金屬，從而防止該熔融金屬朝向周圍之飛散。
又，絕緣基板21係於構裝有熔絲單元1之表面21a形成有 槽部23。又，蓋構件22亦形成有與槽部23對向之槽部29。槽部23、29係熔絲單元1進行熔融、遮斷之空間，且熔絲單元1係位於槽部23、29之部位因與熱導率較低之空氣接觸而溫度相較與絕緣基板21及蓋構件22相接之其他部位相對上升，成為被熔斷之熔斷部1a。
再者，於絕緣基板21與熔絲單元1之間亦可適當地介置導電性之接著劑或焊料。熔絲元件20係經由接著劑或焊料而將絕緣基板21與熔絲單元1連接，藉此相互之密接性提昇，從而可效率更佳地使熱傳遞至絕緣基板21，並且可使熔斷部1a相對地過熱、熔斷。
再者，熔絲元件20亦可如圖7所示於絕緣基板21之表面21a上設置第1電極24及第2電極25而取代於絕緣基板21設置槽23。第1、第2電極24、25亦可分別藉由Ag或Cu等之導電圖案而形成，且於表面適當地設置鍍Sn、鍍Ni/Au、鍍Ni/Pd、鍍Ni/Pd/Au等保護層作為抗氧化對策。
第1及第2電極24、25係經由連接用焊料而連接有熔絲單元1。熔絲單元1因連接於第1、第2電極24、25而除熔斷部1a以外之部位中之放熱效果提昇，從而可使熔斷部1a更有效地過熱、熔斷。
再者，即便於圖7所示之結構中，熔絲元件20亦可於絕緣基板21上設置槽23。
又，熔絲元件20而亦可取代於熔絲單元1設置端子部5a、5b，或如圖8所示與端子部5a、5b一同地於絕緣基板21之背面21b設置與第1、第2電極24、25電性連接之第1、第2外部連接電極24a、25a。第1、第2電極24、25與第1、第2外部連接電極24a、25a係經由貫通絕 緣基板21之通孔26或半圓孔等實現導通。第1、第2外部連接電極24a、25a亦可分別藉由Ag或Cu等之導電圖案而形成，且於表面適當地設置鍍Sn、鍍Ni/Au、鍍Ni/Pd、鍍Ni/Pd/Au等保護層作為抗氧化對策。熔絲元件20可取代端子部5a、5b或與端子部5a、5b一同地經由第1、第2外部連接電極24a、25a構裝於外部電路基板之電流路徑上。
再者，於圖7、圖8所示之熔絲元件20中，將熔絲單元1自絕緣基板21之表面21a隔開而構裝。因此，熔絲元件20於熔絲單元1熔融時熔融金屬亦被引入至第1、第2電極24、25上而不會陷入至絕緣基板21，從而可確實地將第1、第2電極24、25間絕緣。
又，熔絲元件20亦可出於高熔點金屬層3或低熔點金屬層2之抗氧化、以及熔斷時之氧化物去除及焊料之流動性提昇之目的，而於熔絲單元1之表面或背面塗布未圖示之助焊劑。
亦可於藉由塗布助焊劑而於外層之高熔點金屬層3之表面形成有以Sn為主成分之無Pb焊料等抗氧化膜之情形時，將該抗氧化膜之氧化物去除，從而可有效地防止高熔點金屬層3之氧化，維持、提昇熔斷特性。
[電路結構]
此種熔絲元件20具有圖9(A)所示之電路結構。熔絲元件20係經由端子部5a、5b(及/或第1、第2外部連接電極24a、25a)構裝於外部電路，藉此裝入至該外部電路之電流路徑上。熔絲元件20係於規定之額定電流流入至熔絲單元1之期間，亦不因自發熱而熔斷。而且，熔絲元件20係若通電超過電流額定之過電流，則如圖10(A)(B)所示，熔絲單元1因自發 熱而熔斷，將端子部5a、5b(及/或第1、第2外部連接電極24a、25a)間遮斷，藉此遮斷該外部電路之電流路徑(圖9(B))。
此時，如上所述，熔絲單元1積層有熔點低於高熔點金屬層3之低熔點金屬層2，故藉由過電流之自發熱而自低熔點金屬層2之熔點開始熔融，開始腐蝕高熔點金屬層3。因此，熔絲單元1可藉由利用低熔點金屬層2對高熔點金屬層3之腐蝕作用，而將高熔點金屬層3以較自身之熔點低之溫度熔融，從而可快速地熔斷。
[保護元件]
其次，對使用有熔絲單元1之保護元件進行說明。再者，於以下之說明中，對於與上述熔絲元件20相同之構件標註相同之符號而省略其詳細說明。如圖11(A)(B)所示，適用本發明之保護元件30具備：絕緣基板31；發熱體33，其積層於絕緣基板31，且由絕緣構件32所覆蓋；第1電極34及第2電極35，其等形成於絕緣基板31之兩端；發熱體引出電極36，其以與發熱體33重疊之方式積層於絕緣基板31上，且電性連接於發熱體33；及熔絲單元1，其係兩端分別連接於第1、第2電極34、35，且中央部連接於發熱體引出電極36。而且，保護元件30於絕緣基板31上構裝有保護內部之蓋構件37。
絕緣基板31係與上述絕緣基板21同樣地，例如藉由液晶聚合物等工程塑膠、氧化鋁、玻璃陶瓷、莫來石、氧化鋯等具有絕緣性之構件而形成為方形狀。此外，絕緣基板31亦可使用用於玻璃環氧基板、酚基板等印刷配線基板之材料。
於絕緣基板31之表面31a，於相對向之兩端部形成有第1、 第2電極34、35。第1、第2電極34、35係若發熱體33通電而發熱，則已熔融之熔絲單元1因其之潤濕性而集中，使端子部5a、5b間熔斷。
發熱體33係通電後進行發熱之具有導電性之構件，且例如由鎳鉻合金、W、Mo、Ru等或包含該等之材料所構成。發熱體33可藉由使用網版印刷技術將使該等合金或組合物、化合物之粉狀體與樹脂黏合劑等混合成為糊狀者圖案形成於絕緣基板31上且進行煅燒等而形成。
又，保護元件30係由絕緣構件32被覆發熱體33，且以隔著絕緣構件32而與發熱體33對向之方式形成發熱體引出電極36。發熱體引出電極36連接有熔絲單元1，藉此發熱體33介隔絕緣構件32及發熱體引出電極36而與熔絲單元1重疊。絕緣構件32係為實現發熱體33之保護及絕緣，並且將發熱體33之熱效率良好地傳遞至熔絲單元1而設置，且例如由玻璃層構成。
再者，發熱體33亦可形成於積層於絕緣基板31之絕緣構件32之內部。又，發熱體33亦可形成於形成有第1、第2電極34、35之絕緣基板31之與表面31a為相反側之背面31b，或亦可與第1、第2電極34、35鄰接地形成於絕緣基板31之表面31a。又，發熱體33亦可形成於絕緣基板31之內部。
又，發熱體33係一端經由形成於絕緣基板31之表面31a上之第1發熱體電極38而與發熱體引出電極36連接，且另一端與形成於絕緣基板31之表面31a上之第2發熱體電極39連接。發熱體引出電極36係與第1發熱體電極38連接，並且與發熱體33對向地積層於絕緣構件32上，且與熔絲單元1連接。藉此，發熱體33經由發熱體引出電極36而與 熔絲單元1電性連接。再者，發熱體引出電極36係隔著絕緣構件32而與發熱體33對向配置，藉此可使熔絲單元1熔融，並且容易使熔融導體凝集。
又，第2發熱體電極39係形成於絕緣基板31之表面31a上，且經由半圓孔而與形成於絕緣基板31之背面之發熱體饋電電極39a(參照圖12(A))連續。
保護元件30係自第1電極34經由發熱體引出電極36且遍及第2電極35地連接有熔絲單元1。熔絲單元1係經由連接用焊料等連接材料而連接於第1、第2電極34、35及發熱體引出電極36上。
[助焊劑]
又，保護元件30亦可出於高熔點金屬層3或低熔點金屬層2之抗氧化、及熔斷時之氧化物去除及焊料之流動性提昇之目的，而於熔絲單元1之表面或背面塗布助焊劑27。可藉由塗布助焊劑27，而於保護元件30之實際使用時，提昇低熔點金屬層2(例如焊料)之潤濕性，並且去除低熔點金屬熔解之期間之氧化物，且利用對高熔點金屬(例如Ag)之腐蝕作用，提昇熔斷特性。
又，亦可藉由塗布助焊劑27而於最外層之高熔點金屬層3之表面形成有以Sn為主成分之無Pb焊料等抗氧化膜之情形時，將該抗氧化膜之氧化物去除，從而可有效地防止高熔點金屬層3之氧化，維持、提昇熔斷特性。
再者，第1、第2電極34、35、發熱體引出電極36及第1、第2發熱體電極38、39較佳為例如藉由Ag或Cu等之導電圖案而形成，且適當地於表面形成有鍍Sn、鍍Ni/Au、鍍Ni/Pd、鍍Ni/Pd/Au等保護層。 藉此，可防止表面之氧化，並且抑制熔絲單元1之連接用焊料等連接材料對第1、第2電極34、35及發熱體引出電極36之腐蝕。
[蓋構件]
又，保護元件30係於設置有熔絲單元1之絕緣基板31之表面31a上，構裝有保護內部並且防止已熔融之熔絲單元1飛散之蓋構件37。蓋構件37可藉由各種工程塑膠、陶瓷等具有絕緣性之構件而形成。保護元件30係熔絲單元1由蓋構件37覆蓋，故可藉由蓋構件37而捕獲熔融金屬，防止該熔融金屬朝周圍飛散。
此種保護元件30形成朝向到達發熱體饋電電極39a、第2發熱體電極39、發熱體33、第1發熱體電極38、發熱體引出電極36及熔絲單元1之發熱體33之通電路徑。又，保護元件30係與第2發熱體電極39經由發熱體饋電電極39a使發熱體33通電之外部電路連接，且藉由該外部電路而控制遍及第2發熱體電極39與熔絲單元1之通電。
又，保護元件30係藉由將熔絲單元1與發熱體引出電極36連接而構成朝向發熱體33之通電路徑之一部分。因此，保護元件30於熔絲單元1熔融且與外部電路之連接被遮斷後，亦將朝向發熱體33之通電路徑遮斷，故可使發熱停止。
[電路圖]
適用本發明之保護元件30具有圖12所示之電路結構。即，保護元件30係由經由發熱體引出電極36遍及一對端子部5a、5b間串聯連接之熔絲單元1、與藉由經由熔絲單元1之連接點通電發熱而使熔絲單元1熔融之發熱體33所構成之電路結構。而且，保護元件30係設置於熔絲單元1之兩 端部之端子部5a、5b及與第2發熱體電極39連接之發熱體饋電電極39a連接於外部電路基板。藉此，保護元件30將熔絲單元1經由端子部5a、5b串聯連接於外部電路之電流路徑上，且將發熱體33經由發熱體電極39而與設置於外部電路之電流控制元件連接。
[熔斷步驟]
由此種電路結構所構成之保護元件30於必須遮斷外部電路之電流路徑之情形時，藉由設置於外部電路之電流控制元件而將發熱體33通電。藉此，保護元件30因發熱體33之發熱而將裝入至外部電路之電流路徑上之熔絲單元1熔融，且熔絲單元1之熔融導體被引向潤濕性較高之發熱體引出電極36及第1、第2電極34、35，藉此將熔絲單元1熔斷。藉此，熔絲單元1確實地於端子部5a~發熱體引出電極36~端子部5b之間熔斷(圖12(B))，從而可遮斷外部電路之電流路徑。又，藉由熔絲單元1熔斷而亦將對發熱體33之饋電停止。
此時，熔絲單元1藉由發熱體33之發熱而自熔點低於高熔點金屬層3之低熔點金屬層2之熔點開始熔融，且開始腐蝕高熔點金屬層3。因此，熔絲單元1藉由利用低熔點金屬層2對高熔點金屬層3之腐蝕作用而使高熔點金屬層3於較熔融溫度低之溫度熔融，從而可快速地遮斷外部電路之電流路徑。
再者，保護元件30亦可取代於熔絲單元1設置端子部5a、5b，或如圖13所示與端子部5a、5b一同地於絕緣基板31之背面31b設置與第1、第2電極34、35電性連接之第1、第2外部連接電極34a、35a。第1、第2電極34、35與第1、第2外部連接電極34a、35a係經由貫通絕 緣基板31之通孔41或半圓孔等而實現導通。第1、第2外部連接電極34a、35a亦可分別藉由Ag或Cu等之導電圖案而形成，且於表面適當地設置鍍Sn、鍍Ni/Au、鍍Ni/Pd、鍍Ni/Pd/Au等保護層作為抗氧化對策。保護元件30係取代端子部5a、5b或與端子部5a、5b一同地經由第1、第2外部連接電極34a、35a連接於被構裝保護元件30之外部電路基板之連接電極，藉此裝入至形成於外部電路基板之電流路徑上。
實施例
其次，對本技術之實施例進行說明。於本實施例中，將使低熔點金屬與高熔點金屬積層而成之矩形板狀之積層體以規定之溫度、時間進行加熱處理之後，如圖14所示，藉由彎折成凹凸狀而形成具有彎曲部之熔絲單元。繼而，藉由目測而評價實施例及比較例之熔絲單元之彎曲部有無裂縫。
實施例及比較例之熔絲單元係使用於構成內層之作為低熔點金屬之厚度200μm之Sn-Ag-Cu系焊料箔(Sn：Ag：Cu=96.5質量%：3.0質量%：0.5質量%)上藉由電鍍而實施鍍Ag且積層厚度13μm之高熔點金屬層而成。
[實施例1]
於實施例1中，將低熔點金屬與高熔點金屬之積層體於120℃、60min之條件下進行加熱處理之後，藉由於常溫下彎折成凹凸狀而形成具有彎曲部之熔絲單元。目測觀察彎曲部之結果，裂縫較下述比較例1減少。
[實施例2]
於實施例2中，將低熔點金屬與高熔點金屬之積層體於130℃、15min 之條件下進行加熱處理之後，藉由於常溫下彎折成凹凸狀而形成具有彎曲部之熔絲單元。目測觀察彎曲部之結果，裂縫較下述比較例1減少。
再者，於將實施例2之熔絲單元作為試樣進行X射線繞射測定所獲得之X射線繞射光譜中，分析{111}面與{200}面之2θ之峰值之半高寬後，{111}面為0.135度，{200}面為0.060度，{111}面與{200}面之峰值強度比(200面/111面)為8.280。
[實施例3]
於實施例3中，將低熔點金屬與高熔點金屬之積層體於150℃、15min之條件下進行加熱處理之後，藉由於常溫下彎折成凹凸狀而形成具有彎曲部之熔絲單元。目測觀察彎曲部之結果，未確認到裂縫。
再者，於將實施例3之熔絲單元作為試樣進行X射線繞射測定所獲得之X射線繞射光譜中，分析{111}面與{200}面之2θ之峰值之半高寬後，{111}面為0.077度，{200}面為0.070度，{111}面與{200}面之峰值強度比(200面/111面)為7.833。
[實施例4]
於實施例4中，將低熔點金屬與高熔點金屬之積層體於150℃、60min之條件下進行加熱處理之後，藉由於常溫下彎折成凹凸狀而形成具有彎曲部之熔絲單元。目測觀察彎曲部之結果，未確認到裂縫。
[實施例5]
於實施例5中，將低熔點金屬與高熔點金屬之積層體於200℃、15min之條件下進行加熱處理之後，藉由於常溫下彎折成凹凸狀而形成具有彎曲部之熔絲單元。目測觀察彎曲部之結果，未確認到裂縫。
再者，於將實施例5之熔絲單元作為試樣進行X射線繞射測定所獲得之X射線繞射光譜中，分析{111}面與{200}面之2θ之峰值之半高寬後，{111}面為0.068度，{200}面為0.071度，{111}面與{200}面之峰值強度比(200面/111面)為5.073。
[實施例6]
於實施例6中，將低熔點金屬與高熔點金屬之積層體於200℃、60min之條件下進行加熱處理之後，藉由於常溫下彎折成凹凸狀而形成具有彎曲部之熔絲單元。目測觀察彎曲部之結果，未確認到裂縫。
再者，於將實施例6之熔絲單元作為試樣進行X射線繞射測定所獲得之X射線繞射光譜中，分析{111}面與{200}面之2θ之峰值之半高寬後，{111}面為0.065度，{200}面為0.070度，{111}面與{200}面之峰值強度比(200面/111面)為5.794。
[實施例7]
於實施例7中，將低熔點金屬與高熔點金屬之積層體於210℃、15min之條件下進行加熱處理之後，藉由於常溫下彎折成凹凸狀而形成具有彎曲部之熔絲單元。目測觀察彎曲部之結果，未確認到裂縫。
[比較例1]
於比較例1中，未對低熔點金屬與高熔點金屬之積層體進行加熱處理，但藉由於常溫下彎折成凹凸狀而形成具有彎曲部之熔絲單元。目測觀察彎曲部之結果，確認到裂縫。
再者，於將比較例1之熔絲單元作為試樣進行X射線繞射測定所獲得之X射線繞射光譜中，分析{111}面與{200}面之2θ之峰值之半 高寬後，{111}面為0.182度，{200}面為0.233度，{111}面與{200}面之峰值強度比(200面/111面)為0.047。
[比較例2]
於比較例2中，將低熔點金屬與高熔點金屬之積層體於100℃、60min之條件下進行加熱處理之後，藉由於常溫下彎折成凹凸狀而形成具有彎曲部之熔絲單元。目測觀察彎曲部之結果，確認到裂縫。
[比較例3]
於比較例3中，將低熔點金屬與高熔點金屬之積層體於110℃、60min之條件下進行加熱處理之後，藉由於常溫下彎折成凹凸狀而形成具有彎曲部之熔絲單元。目測觀察彎曲部之結果，確認到裂縫。
Figure 106130312-A0305-02-0022-1
Figure 106130312-A0305-02-0022-2
如表1所示，於各實施例之熔絲單元中，將低熔點金屬與高熔點金屬之積層體以120℃以上之溫度進行加熱處理之後，形成彎曲部，故高熔點金屬之結晶性提昇，熔絲單元之彎曲部之裂縫得以抑制。
另一方面，於比較例1中，未進行加熱處理地形成彎曲部，故產生有裂縫。又，於比較例2、3中因加熱溫度未達120℃，故高熔點金屬之結晶性較低，產生有裂縫。
圖15係實施例及比較例之熔絲單元之彎曲部之放大照片。如圖15(A)所示，於實施例3~7中，於彎曲部未見裂縫。如圖15(B)所示，於實施例1、2中，幾乎未見彎曲部之裂縫。然而，於比較例1~3中，如圖15(C)所示，於彎曲部產生有裂縫。
如表2所示，於實施例2、3、5、6之熔絲單元之X射線繞射光譜中，分析{111}面與{200}面之2θ之峰值之半高寬後，{111}面及{200}面均為0.15度以下，而未經加熱處理之比較例1之{111}面及{200}面中之峰值之半高寬為0.18度以上。由此可知，可藉由將高熔點金屬層之表面之X射線繞射光譜(2θ)中之峰值內之至少1個峰值之半高寬設為0.15度以下而具有良好之結晶性，從而可抑制裂縫。
又，可知相對於比較例1之熔絲單元之{111}面與{200}面之峰值強度比(200面/111面：0.047)，實施例2、3、5、6之熔絲單元之{111}面與{200}面之峰值強度比(200面/111面)逆轉，故而，推測結晶配向性因以120℃以上之溫度進行加熱處理而變化，藉此結晶度提昇，有助於抑制裂縫。
又，實施例之熔絲單元中，可藉由將結晶度提昇而亦抑制晶界或晶格缺陷導致之導通電阻之上升，且亦可維持電流額定之提昇、及以規定之電流值快速地熔斷並且未達規定之電流值則不熔斷之所需之熔斷特性。
1:熔絲單元
1a:熔斷部
2:低熔點金屬層
3:高熔點金屬層
5a、5b:端子部
6:彎曲部
20:熔絲元件
21:絕緣基板
21a:表面
22:蓋構件
23:槽部
28:元件框體
29:槽部

Claims (9)

  1. 一種熔絲單元，其係將低熔點金屬層與高熔點金屬層積層而成，且於上述高熔點金屬層之表面之X射線繞射光譜(2θ)之峰值內，至少1個峰值之半高寬為0.15度以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之熔絲單元，其中，上述熔絲單元具有至少1處以上之彎曲部。
  3. 如申請專利範圍第1項之熔絲單元，其中，將內層設為上述低熔點金屬層，且於內層之上下積層上述高熔點金屬層。
  4. 如申請專利範圍第1項之熔絲單元，其中，上述低熔點金屬係設為以Sn或以Sn為主成分之合金，上述高熔點金屬係Ag、Cu、及以Ag或Cu為主成分之合金。
  5. 一種熔絲單元之製造方法，其具有：積層步驟，其係將低熔點金屬層與高熔點金屬層進行積層；及加熱步驟，其係將上述高熔點金屬層以120℃以上且低熔點金屬層之熔點以下之溫度進行加熱。
  6. 如申請專利範圍第5項之熔絲單元之製造方法，其中，於上述加熱步驟之後，形成至少1處以上之彎曲部。
  7. 如申請專利範圍第5或6項之熔絲單元之製造方法，其中，上述低熔點金屬係設為以Sn或以Sn為主成分之合金，上述高熔點金屬係Ag、Cu、及以Ag或Cu為主成分之合金，且加熱處理為210℃以下之溫度。
  8. 一種熔絲元件，其具備：絕緣基板；及 申請專利範圍第1至4項中任一項之熔絲單元，其搭載於上述絕緣基板。
  9. 一種保護元件，其具備：絕緣基板；申請專利範圍第1至4項中任一項之熔絲單元，其搭載於上述絕緣基板；及發熱體，其配置於上述絕緣基板上，將上述熔絲單元加熱、熔斷。
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