面実装型回路保持素子及びその製造方法

【目的】過電流によって溶断するヒューズを備えた面実装型回路保護素子において、その低コスト化と、小型・軽量化を図る。
【構成】セラミック製チップ片１５の内部に、細いトンネル１６を、当該トンネルがチップ片における一端面１５ａと他端面１５ｂとの両方に開口するように形成し、このトンネル内に低融点金属１９を充填する一方、前記チップ片における一端面と他端面との両方に、前記トンネル内における低融点金属に電気的に導通する端子電極１７，１８を各々形成する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、過電流によって溶断するヒューズを備えた回路保持素子のうち、プリント基板等に対して面実装できるように構成した面実装型の回路保護素子と、その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の面実装型回路保護素子は、例えば、実開昭６１−１５３２６２号公報及び実開平２−１４７５０号公報等に記載され、且つ、図１６及び図１７に示すように、左右一対の金属板製リード端１，２の間に、過電流によって溶断するようにしたヒューズ線３をワイヤボンディングし、これらの全体を合成樹脂製のモールド部４にて、両リード端子１，２の一部が当該モールド部４の左右両端から突出するようにパッケージしたのち、前記両リード端子１，２を、前記モールド部４の底面に沿って折り曲げ、この両リード端子１，２を、プリント基板等における配線パターンに対して半田付けすると言う構成にしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来における面実装型回路保護素子は、左右一対の金属板製リード端子１，２を必要とすることに加えて、この両リード端子１，２間に対するヒューズ線３のワイヤボンディング、更には、前記ヒューズ３のパッケージ用モールド部４を成形する工程とを必要とするので、製造コストが大幅にアップするのであり、しかも、長さ寸法Ｌ′、高さ寸法Ｈ′及び幅寸法Ｗ′が可成り増大することにより、大幅な小型化及び軽量化を達成できないと言う問題があった。
【０００４】本発明は、製造コストの大幅な低減と、大幅な小型・軽量化とを達成できるようにした面実装型の回路保護素子を提供すると共に、その製造方法を提供することを技術的課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成するため本発明における面実装型回路保護素子は、「セラミック製チップ片の内部に、細いトンネルを、当該トンネルがチップ片における一端面と他端面との両方に開口するように形成し、このトンネル内に低融点金属を充填する一方、前記チップ片における一端面と他端面との両方に、前記トンネル内における低融点金属に電気的に導通する端子電極を各々形成する。」と言う構成にした。
【０００６】また、本発明における面実装型回路保護素子の製造方法は、「表面に熱飛散性のインクを帯状に塗布した第１セラミックグリーンシートと、第２のセラミックグリーンシートとを積層し、この積層シートをチップ片に、当該チップ片における一端面と他端面との両方に前記帯状インクが露出するように裁断したのち、このチップ片を高い温度で焼成することによって、その内部の帯状インクを熱飛散して、チップ片内にトンネルを形成し、次いで、前記チップ片における一端面と他端面との両方に多孔質の端子電極を形成したのち前記トンネル内に低融点金属を溶融状態で充填するか、或いは、前記トンネル内に低融点金属を溶融状態で充填したのちチップ片における一端面と他端面との両方に端子電極を形成する。」ことにした。
【０００７】
【作用】このように構成することにより、チップ片におけるトンネル内に充填した低融点金属が、過電流によって溶断すると言うヒューズに成る一方、前記チップ片の両端面に形成した端子電極によって、プリント基板等に対して半田付けによる面実装ができるのである。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図１〜図１５の図面について説明する。先づ、第１のセラミックグリーンシート１１と、第２のセラミックグリーンシート１２とを用意し、第１のセラミックグリーンシート１１の上面に、図１に示すように、熱飛散性のインク１３（例えば、カーボンブラック３０ｗ％、アルミナ粉末又はＰｂ粉末５〜４０ｗ％、エチルセルロース５〜１０ｗ％、残りがバインオイルの混合物）を、スクリーン印刷法によって、複数条の帯状に塗布する。
【０００９】次いで、前記第１のセラミックグリーンシート１１の上面に前記第２のセラミックグリーンシート１２を重ね合わせたのち、押圧プレスすることによって、図２に示すような積層シート１４にし、この積層シート１４を、図３〜図６に示すように、長さ寸法がＬで幅寸法がＷの多数個のチップ片１５に、当該各チップ１５における一端面１５ａと他端面１５ｂとの両方に前記帯状インク１３が露出するように裁断する。
【００１０】なお、前記の押圧プレスは、６５〜８５℃で、１０〜５０ＫｇＦ／ｃｍ²の圧力を、３〜６０分間かけて行う。そして、この各チップ片１５を、還元、中性又は酸化雰囲気の焼成炉内において、約１３００〜１４００℃の温度で焼成する。この焼成により、各チップ片１５の内部におけるインク１３の有機物質成分が熱飛散するから、各チップ片１５の内部には、図７〜図９に示すように、細いトンネル１６が、当該トンネル１６がチップ片１５における一端面１５ａと他端面１５ｂとの両方に開口するように形成されることになる。
【００１１】次いで、各チップ片１５における一端面１５ａと他端面１５ｂとの両方に、図１０に示すように、多孔質の厚膜状端子電極１７，１８を導電ペーストの塗着によって形成するか、或いは、図１１に示すように、多孔質の薄膜状端子電極１７′，１８′を適宜金属のスパッタリングにて形成する。このようにして、各チップ片１５の両端面１５ａ，１５ｂの各々に端子電極１７，１８又は１７′，１８′を形成すると、この各チップ片１５を、図１２に示すように、鉛−錫合金等の低融点金属１９を溶融状態で入れた密閉容器２０内に挿入し、溶融金属１９内に浸漬する前の状態で、先づ、密閉容器２０内を真空にすることによって、各チップ片１５におけるトンネル１６内を真空状態にする。
【００１２】次いで、前記各チップ片１５を、二点鎖線で示すように、溶融金属１９内に浸漬したのち、前記密閉容器２０内に、窒素ガス又は窒素と水素との混合ガス（但し、水素は３％以下）を２×１０⁶〜３×１０⁶Ｐａの圧力で注入することにより加圧する。これにより、溶融金属１９を、各チップ片１５の両端における多孔質の端子電極１７，１８又は１７′，１８′を透過してその内部のトンネル１６内に充填することができるから、各チップ片１５を、前記密閉容器２０内から取り出して冷却することにより、図１３〜図１５に示すような回路保護素子２１を得ることができるのである。
【００１３】ここに得られた回路保護素子２１は、セラミック製チップ片１５の内部に、細いトンネル１６を、当該トンネル１６がチップ片１５における一端面１５ａと他端面１５ｂとの両方に開口するように形成され、このトンネル１６内に低融点金属１９が充填され、且つ、前記チップ片１５における一端面１５ａと他端面１５ｂとの両方に、前記トンネル１６内における低融点金属１９に電気的に導通する端子電極１７，１８又は１７′，１８′が形成された形態になっていることにより、チップ片１５におけるトンネル１６内に充填した低融点金属１９が、過電流によって溶断すると言うヒューズに成る一方、前記チップ片１５の両端面に形成した端子電極１７，１８又は１７′，１８′によって、プリント基板等に対して半田付けによる面実装ができるのである。
【００１４】なお、前記低融点金属１９は、その溶融温度つまり融点が回路保護素子２１をプリント基板等に対して半田付けする場合における温度よりも高いものにすべきであることは言うまでもない。また、チップ片１５の両端面における端子電極１７，１８又は１７′，１８′は、チップ片１５におけるトンネル１６内に、前記図１２に示す方法にて低融点金属１９を充填したのちに形成するようにしても良いのであり、このように、チップ片１５におけるトンネル１６内に低融点金属１９を充填したのちに両端子電極を形成すると言う方法においては、両端子電極を、多孔質のものにすることに代えて非多孔質のものにすることができるのである。
【００１５】
【発明の効果】以上の通り、本発明によると、面実装型回路保護素子を、ヒューズを内蔵したセラミック製のチップ片に構成することができることにより、前記した従来の面実装型回路保護素子における一対の金属板製リード端子、ヒューズ線のワイヤボンディング及びモールド部の成形を必要としないから、製造コストを大幅に低減できて安価に提供できると共に、大幅な小型・軽量化を達成できるのである。
【００１６】特に、両端子電極を、多孔質の端子電極にした場合、この多孔質の端子電極が、チップ片内部の低融点金属が過電流によって溶融したときにおいて、この溶融金属の逃げ場となるから、低融点金属によるヒューズの溶断特性をより向上できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１及び第２セラミックグリーンシートの斜視図である。
【図２】前記第１及び第２セラミックグリーンシートによる積層シートの斜視図である。
【図３】前記積層シートを複数個のチップ片に裁断した状態の斜視図である。
【図４】チップ片の拡大斜視図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ視断面図である。
【図６】図４のVI−VI視断面図である。
【図７】焼成したあとにおけるチップ片の斜視図である。
【図８】図７のVIII−VIII視断面図である。
【図９】図７のIX−IX視断面図である。
【図１０】前記チップ片に端子電極を形成した状態の断面図である。
【図１１】前記チップ片に別の端子電極を形成した状態の断面図である。
【図１２】前記チップ片におけるトンネル内に低融点金属を充填する状態を示す断面図である。
【図１３】本発明による回路保護素子を示す斜視図である。
【図１４】図１３のXIV −XIV 視断面図である。
【図１５】図１３のXV−XV視断面図である。
【図１６】従来における回路保護素子を示す縦断正面図である。
【図１７】図１６の平面図である。
【符号の説明】
１１第１のセラミックグリーンシート
１２第２のセラミックグリーンシート
１３帯状インク
１４積層シート
１５チップ片
１５ａチップ片の一端面
１５ｂチップ片の他端面
１６トンネル
１７，１８，１７′，１８′ 端子電極
１９低融点金属

【特許請求の範囲】
【請求項１】セラミック製チップ片の内部に、細いトンネルを、当該トンネルがチップ片における一端面と他端面との両方に開口するように形成し、このトンネル内に低融点金属を充填する一方、前記チップ片における一端面と他端面との両方に、前記トンネル内における低融点金属に電気的に導通する端子電極を各々形成したことを特徴とする面実装型回路保護素子。
【請求項２】前記両端子電極を、多孔質の端子電極にしたことを特徴とする「請求項２」に記載した面実装型回路保護素子。
【請求項３】表面に熱飛散性のインクを帯状に塗布した第１セラミックグリーンシートと、第２のセラミックグリーンシートとを積層し、この積層シートをチップ片に、当該チップ片における一端面と他端面との両方に前記帯状インクが露出するように裁断したのち、このチップ片を高い温度で焼成することによって、その内部の帯状インクを熱飛散して、チップ片内にトンネルを形成し、次いで、前記チップ片における一端面と他端面との両方に多孔質の端子電極を形成したのち前記トンネル内に低融点金属を溶融状態で充填するか、或いは、前記トンネル内に低融点金属を溶融状態で充填したのちチップ片における一端面と他端面との両方に端子電極を形成することを特徴とする面実装型回路保護素子の製造方法。

【図１】