专利名称：电路保护元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子设备，或在装电池等的可移动型电子设备等中使用的，尤其是在有关硬盘驱动装置、光盘装置等的存储装置、和个人计算机及可移动型个人计算机等中所使用的电路保护元件。
背景技术：
过去，为通过保护电路衬底等免于过电流而使用的电路保护元件(下面称元件)展示在例如特开平2-43701、特开平5-120985号公报等中。近年来，随着电子设备等的小型化也要求元件小型化，对于元件有进一步严格的特性要求。
在特开平2-43701号公报上记载的元件是这样的一种结构，在平板状氧化铝衬底上面形成的镍膜上通过激光调整设置狭窄部，将其作为电流集中部，在流过过电流时熔断。
在该结构中，由于使用在衬底上导热良好的氧化铝衬底，所以应集中在狭窄部的热通过衬底扩散。另外问题在于，由于通过端子排放到电路衬底的布线上，所以根据布线图形的形状其他条件，元件的熔断特性发生变动。
这样，在已有的元件中，由于不能有效地控制从元件到安装衬底的热扩散，所以不能可靠地进行元件熔断特性等的控制。
在特开平5-120985号公报中记载的元件，在绝缘衬底上设置一对导电部，在该一对导电部之间的熔断丝部，设备覆盖该熔断丝的JCR涂层部，还有覆盖JCR涂层部的树脂模压部。
该构成问题是由于结构复杂，所以制造工序多，熔断特性的离散性略大。
此外，在特开平3-201504号公报上，记载着端部形成非连续的沟，在端部间夹着的导体部分作为熔断部的熔断丝电阻器。
在该结构中，问题是，熔断特性，即熔断时间的离散等较大。
发明内容
本发明的电路保护元件具有基台、在基台周围形成的导电膜、在导电膜的一部分上形成的狭窄部、和在基台两端部形成的端子部，其特征在于在基台的至少表面附近具有每单位面积1～30％的孔隙。而且，本发明表示在电路衬底上安装缘这样元件的构成。
附图简述
图1是本发明一实施例的元件透视图；图2是本发明一实施例的元件的局部图；图3是本发明一实施例的元件的透视图；图3(b)是图3的局部放大图；图3(c)是图3的局部放大图；图4A是本发明一实施例的基台的侧视图；图4B是本发明一实施例的基台的侧视图；图5是表示所谓“曼哈顿现象(マンハツタン)”的侧视图；图6是用于本发明一实施例的元件的基台的透视图；图7是用于本发明一实施例的元件的基台的表面粗糙度和剥离发生率的图表；图8是本发明一实施例的元件剖面图；图8(b)是图8A的局部放大图；图9是本发明一实施例的其他元件的剖面图；图10是本发明一实施例的其他元件的剖面图；图11是本发明一实施例的其他元件的透视图；图12是本发明一实施例的其他元件的透视图；图13是设沟宽为48μm时的元件的狭窄部放大部；图14是设沟宽为16μm时的元件的狭窄部放大部；图15是表示元件的额定电流为0.5A时的元件电阻值和熔断时间的关系；图16是表示元件的额定电流为0.5A时的元件电阻值和熔断时间的关系；图17是基台表面的局部放大图(孔隙面积为43％)；图18是基台表面的局部放大图(孔隙面积为15％)；图19是本发明一实施例的元件的透视图；图20(a)是本发明一实施例的端子部的剖面图；图20(b)是本发明一实施例的其他端子部的剖面图；图20(c)是本发明一实施例的其他端子部的剖面图；
图21(a)是本发明一实施例的其他元件的透视图；图21(b)是本发明一实施例的其他元件的透视图；图21(c)是本发明一实施例的其他元件的透视图；图21(d)是本发明一实施例的其他元件的透视图。
具体实施例方式
图1是本发明一实施例的电路保护元件的透视图。图2是在图1中从Z方向看除去保护物14一部分的元件的图。
在图1中，基台11用冲压加工，挤压法等由绝缘材料成形。导电膜12在基台11上通过印刷法、涂敷法、电镀法或溅射法等的蒸镀法等形成。沟13利用在导电膜12上照射激光光线形成，或在导电膜12上触磨砥石机械成形。在设置基台11和导电膜12的沟13的部分上涂敷保护物14。端子11b、11c是分别在基台11的两端上形成的端子电极。此外，象这样，有关设置沟13的状态，详细展示在图3(a)～(c)中。
并且，狭窄部13a是导电膜12的一部分，夹在连续的2条沟13端部附近。本发明元件设定狭窄部13a宽度或导电膜12的膜厚的至少其中，以此，控制狭窄部13a的熔断电流。在端子部11b、11c之间当流过5A的电流时，为使狭窄部13a熔断，通过实验求基台11的材料、导电膜12的材料、膜厚、及狭窄部13a的宽度条件，来制作元件。其结果，如果一定的电流(例如5A的电流)在两端子部15和16之间流过，那么，狭窄部13a熔断。因此，利用过电流，元件可防止电路衬底等(以下称为衬底)和电子设备等发生故障。
沟13b、13c被设置在狭窄部13a和端部11b、11c的各自之间。在图1中，沟13b、13c尽管形成在分别与基台11周围(与面100及面100连续的面101及面103)上，但是不管哪个沟都不形成在与基台11狭窄部13a的某个面相反的面(面102)上。有关设置象这样的沟13b的状态，详细展示在图3(b)(c)上。通过设置沟13b、13c，在狭窄部13a上流过大于一定电流发热的情况下，可使熔断时间等缩短，抑制特性的离散。其原因是，通过设置沟13b、13c，可抑制热向端部11b、11c方向扩散，用狭窄部13a切断导电膜12。
此外，根据元件规格和使用的环境等也有不特别设置沟13b、13c的情况。
而且，本实施例的元件的长度L1、宽度L2、高度L3最好在下面的范围内L1＝0.5～2.2mm(最好是0.8～1.8mm)
L2＝0.2～1.3mm(最好是0.4～0.9mm)L3＝0.2～1.3mm(最好是0.4～0.9mm)如果L1在0.5mm以下，那么，加工非常困难，无法提高生产率。并且，如果L1超过2.2mm，那么，元件加大，使衬底难于小型化，不能使装其衬底的装置、电子设备等的小型化。
并且，L2、L3如果每个为0.2mm以下，则元件的强度变差，在安装装置等中在衬底上安装情况下，往往使元件折损。而且，如果L2、L3大于1.3mm时，则衬底不能小型化，不能使装其衬底的装置、电子设备等的小型化。。
此外，作为与基台11和端部11b、11c每个台阶部的L4最好是20μm～100μm。如果L4在20μm以下，如果保护物14不减薄，那么在狭窄部13a上设置熔断加速剂，在其上可不设置保护物14。其结果，安装时的冲击会影响到熔断加速剂，元件往往不具有充分的熔断特性。而且，L4如果超过100μm，则基台11的机械强度减弱，会使元件折损。
关于以上状态构成的元件，下面对各部分作详细说明。
首先，用图3及图4A、4B说明有关基台11的形状。
在图3中，基台11的截面为四边形，在衬底上容易安装，端部11b、11c的截面也是四边形。此外，端部11b、11c及中央部11a尽管截面作成四边形，但是，上述截面也可是五边形、六边等的多边形。
另外，在本实施例中，通过将与基台11的中央部11a和端部11b、11c每个之间作成台阶状，在中央部11a上涂敷保护物14，使保护物14和衬底接触。另外，如果将元件安装在衬底上，那么，将基台11和端部11b、11c的每个的截面作成一样的形状也没关系。使元件的机械强度提高，生产率也提高。
还有，如图4A所表示的状态，基台11的端部11b、11c的每个高度Z1、Z2最好满足以下条件|Z1-Z2|≤80μm(最好50μm)若Z1和Z2的差别大于80μm，则曼哈顿现象的发生概率非常高。更好是，Z1、Z2的差别在50μm以下。
所谓曼哈顿现象是，在衬底上用衬底上的焊锡把元件安装在衬底上的情况下，利用熔化的焊锡的表面张力，将元件拉在其一端部上立住。图5表示该曼哈顿现象。如图5所示，在衬底200上配置元件，在端部11b、11c和衬底200之间分别设置焊锡201、202。当用回流焊等使焊锡201、202熔化时，元件以其一端部(图5情况为端子11c)为中心旋转立起。这是由于根据焊锡201、202的每个涂敷量的差别等，熔化的焊锡201、202的表面张力不同。
该曼哈顿现象尤其发生在使用小型重量轻的芯片型电子部件(包括芯片型电路保护元件)情况下。曼哈顿现象发生的主要一个原因是，端部11b、11c的高度不同，元件倾斜地配置在衬底200上。通过形成基台11使Z1、Z2的差在80μm以下，可大大抑制在小型重量轻的芯片型电子产品上产生的曼哈顿现象发生。还有，通过使Z1、Z2的高度差在50μm以下，大体可抑制曼哈顿现象的发生。
接着说明有关基台11的倒角。
图6是本发明一实施例的元件中使用的基台的透视图。在图6所示的基台11端部11b、11c每个角部11e、11d上实施倒角。倒角的角部11e、11d的每个的曲率半径R1，及中央部11a的角部11f的曲率半径R2最好按照以下条件成形。
0.03＜R1＜0.15(mm)0.01＜R2(mm)在R1为0.03mm以下的情况下，由于角部11e、11d成尖锐形状，所以，稍微施加冲击会使角部11e、11d受损，影响元件的特性。由此，在R1为0.15mm以上的情况下，由于角部11e、11d太圆，所以易发生曼哈顿现象。还有，如果R2小于0.01mm，则元件的特性偏差加大。在角部11f上容易产生毛刺，这是由于导电膜12的厚度在角部11f的平整部分有很大的区别。
接着说明有关基台11的构成材料。基台11的构成材料最好要满足下面的物理性质。
体积固有电阻值大于1013Ωm(最好是大于1014Ωm)热膨胀系数小于5×10-4/℃(最好是小于2×10-5/℃)[20℃～500℃]弯曲强度大于1300kg/cm2(最好是大于2000kg/cm2)密度2～5g/cm3(最好是3～4g/cm3)当元件上流过多余电流的情况下，如果基台11的体积固有电阻值小于1013Ωm时，在基台11上由于流过一定电流，所以起不到作为元件充分的作用。
而且，根据基台11具有如上述的热膨胀系数，可大大抑制在基台11是产生的裂纹等的发生，防止导电膜12的劣变，可防止导电膜12熔断特性的离散。当基台11的热膨胀系数大于5×10-4/℃的情况下，在使用激光光线和砂轮等形成沟13时，基台11局部变成高温，这是由于基台11上热冲击等进入裂纹帝原因。
如果弯曲强度小于1300kg/cm2时，则当在衬底上安装元件时元件往往容易折损。
如果密度小于2g/cm3时，则基台11的吸水率加大，基台11的特性明显变差，作为元件的特性降低。并且，如果密度大于5g/cm3时，则基台的重量加重，在安装性上等易发生问题。如果基台11的密度设定在上述范围内，那么，吸水率也小，几乎没有水进入基台11，并且，重量也轻，用芯片架(チツプマウンタ)等安装在衬底上时也不会有问题。
如上所述，规定基台11的体积固有电阻、热膨胀系数、弯曲强度、密度，可抑制元件的特性离散，可抑制因热冲击等在基台11上产生裂纹等，可降低故障率。而且，得到优异的效果，使基台11的机械强度提高，由于元件的安装容易，所以衬底的生产率提高等。
作为用于获得上述的诸特性的基台11的材料的一种，可例举以氧化铝为主要成分的陶瓷材料。然而，即使使用仅以氧化铝为主要成分的陶瓷材料，基台11也不能得到上述诸特性。由于基台11的上述诸特性因制作基台11时的冲压力、烧结温度、及添加物而不同，所以，必须适当地调整制作条件。具体的制作条件一个例子是，基台11的加工时的冲压力为2～5t，烧结温度为1500～0600℃，烧结时间为1～3小时。
下面说明有关基台11的表面粗糙度。此外，在本发明中使用的表面粗糙度是指在JISB0601中规定的中心线平均粗糙度。
图7是下述展示的一例条件制作基台情况下的实验结果，是表示在元件中使用的基台表面粗糙度和导电膜12的剥离发生率之间关系的图表。
基台11的材料是氧化铝，导电膜12的材料是铜。制作改变基台11的表面粗糙度样品，以与各表面粗糙度的基台11同样的条件形成导电膜12。对各样品进行超声波清洗。然后，观察导电膜12的表面，测定有无导电膜12的剥离。基台11的表面的粗糙度用表面粗糙度测定器(东京精密サ—フコム社制574A)测定，在测定时，用5μm的探头测定前端R。
如通过图7所了解到，如果平均表粗糙度小于0.15μm，那么，在基台11上形成的导电膜12的剥离的发生率约为5％，可得到良好的基台11和导电膜12的接合强度。再有，如果表面粗糙度大于0.2μm，那么，几乎不发生导电膜12的剥离，基台11的表面粗糙度最好是大于0.2μm。导电膜12的剥离的发生率最好小于5％。导电膜12的剥离是元件特性降低、影响产品合格率的主要原因。根据以上结果，基台11的表面粗糙度应是0.15～1.0μm，最好是0.2～0.8μm。
并且，端部11b、11c和中央部11a的表面粗糙度有最好有差别。并且，端部11b、11c的表面粗糙度在0.15～0.5μm范围内，最好使得比中央部11a的表面粗糙度小。端部11b、11c通过积层导电膜12按上述状态构成端子部15、16。端部11b、11c的表面粗糙度规定在上述范围内，由于使在端部11b、11c上形成的导电膜12的表面粗糙度作小，所以可提高与衬底的贴合性，这是使衬底和元件可靠接合的原因。
中央部11a的表面粗糙度最好比端部11b、11c的表面粗糙度还要大。在中央部11a上积层导电膜12，在用激光形成沟13时，为了不使导电膜12从基台11剥落下来，必须提高导电膜12和基台11的贴合性。尤其在用激光形成沟13的情况下，照射激光的部分比其他部分温度会急剧地升高，通过热冲击等使导电膜12剥离下来。
象这样，利用中央部11a的表面粗糙度与端部11b、11c表面粗糙度的区别，元件和衬底的贴合性及沟13加工时的导电膜12的剥离可防止，元件的熔断特性得到提高。
此外，在本实施例中，按导电膜12和基台11的接合强度调整基台11的表面粗糙度，提高导电膜12和基台11的接合强度。然而，在基台11和导电膜12之间，通过设置用Cr单质或Cr与其他金属的合金的至少其一构成的中间层，不调整表面粗糙度也能提高导电膜12和基台11的贴合强度。当然，在调整基台11的表面粗糙度之后，在其基台11上，通过积层中间层及导电膜12，导电膜12与基台11的贴合强度变得更强。
而且，基台11的密度最好其他部分比狭窄部13a的部分要低。基台11密度低的部分由于可防止热扩散，所以可防止在狭窄部13a发生的热的扩散。
接着，说明有关导电膜12。
导电膜12的材料可例举铜、银、金、镍、铝、铜合金、银合金、金合金、镍合金、铝合金等的导电性金属材料。在该铜、银、金、镍等的金属材料中也可添加用于为提高耐气候性等所用的一定的合金元素。而且，也可使金属材料和其他导电性材料组合。一般，导电膜12材料使用铜及其合金。当作为导电膜12材料使用铜的情况下，首先，在基台11上进行无电解电镀形成基膜，在其基膜上通过电解电镀形成一定的铜膜，构成导电膜12。并且，在用合金形成导电膜12的情况下，最好使用溅射法和蒸镀法。在导电膜12的材料上使用铜和锡合金的情况下，最好使导电膜12的厚度作成0.4μm～15μm。
导电膜12可以作成积层构成材料不同的导电膜的多层结构。例如，首先在基台11上形成铜膜，通过在其上积层耐气候性好的金属膜(镍)，可防止对铜的腐蚀，使导电膜12的耐气候性提高。并且，在基台11上形成铜或镍的至少一种，在其上积层银等，更理想的是也可在其银等上积层锡。
导电膜12的形成方法可例举电镀法(电解电镀法和无电解电镀法等)、溅射法、蒸镀法、涂敷法、印刷法等。即使在该形成方法中，进一步使用生产率高，并且，膜厚偏差小的电镀法。
导电膜12的表面粗糙度较好是1μm以下，更好是0.2μm以下。如果导电膜12的表面粗糙度超过1μm，那么在导电膜12的膜厚上产生偏差，对于元件的熔断特性发生偏差。
此外，在本实施例中所说的导电膜12上还包括氧化钌等的电阻膜。
接着，说明有关保护物14。
作为保护物14，使用耐气候性优良的有机材料，例如环氧树脂等的绝缘材料。而且，作为保护物14，最好使用具有沟13的状态可观测的透明度的材料。还有，保护物14最好具有透明度，同时能着一定颜色的材料。如果在保护物14上着与导电膜12和端部11b、11c等不同颜色，那么，那么可区别元件的各部分，容易作元件各部分的检查等。并且，例如，将保护物14的颜色变成红、绿、蓝，根据区别元件的大小、特性、件号，可降低把不同特性、和件号等的元件安装在衬底错误部分的差错。
并且，保护物14最好除敷成如图8所示大于达到沟13的角部和保护物14表面的长度Z1为5μm。若Z1比5μm小，则放电等容易发生，使元件特性大大降低。尤其是，最后好在沟13角部形成厚度为5μm以上的保护物14。沟13的角部特别容易发生放电等。而且，如果在角部上若不形成大于5μm保护物14，那么，在形成保护物14之后再进行电镀形成电镀膜等时，在保护物14上也形成电镀层，使元件的特性变差。在沟13设置阻燃性材料等情况下，阻燃性部件等上如果具有充分的耐湿性和强度，则特别可以不设置保护物14。
下面说明有关端子部15、16。
端子部15、16虽然仅导电膜12其功能充分，但是为了顺应各种各样的环境条件，最好规定多层结构。
图8b是本发明一实施例的元件端子部放大剖视图。在图8b中，在基台11的端子部11b上形成导电膜12，并且，在导电膜12上形成由具有耐气候性的镍、钛等材料组成的保护层300。另外，在保护层300上形成由焊锡、游离铅焊锡(铅フリ—半田)等组成的接合层301。保护层300提高接合层和导电膜12的接合前强度，同时，可提高导电膜12的耐气候性。
在本实施例中，保护物300至少是镍或镍合金之一，接合层301的材料是焊锡或游离铅焊锡。保护层300(镍)的厚最好是2～7μm，低于2μm时耐气候性差，高于7μm时保护层300(镍)的电阻变高，元件特性大大变差。还有，接合层301(焊锡)的厚度最好是5μm～10μm，低于5μm时难于期待元件和衬底的良好接合，高于10μm时容易发生曼哈顿现象，安装性能变差。
以上状态构成的元件，特性变差很小，安装性及生产率很好。
接着说明有关沟13b、13c。
沟13b被设置在狭窄部13a和端子部16之间，沟13c被设置在狭窄部13a和端子部15之间。
沟13b、13c分别不被形成在基台的全部周围上，经如图1所示的面100及与面100相邻的面101、面103的三面成形。因此，在面100的相反侧面的面102上不形成沟13b、13c。即形成在面102上的导电膜12成为狭窄部13a和端部11b、11c的电连接部。
通过设置沟13b、13c，可降低在狭窄部13a产生的热经过导电膜扩散到端子部15、16。因此，在把电路保护元件安装到电路衬底上的情况下，借助降低从端子部15、16到电路衬底等的热扩散，可缩短熔断时间。这时，如图2A所示，在导电膜13上扩散热。在不设置沟13b、13c的情况下，如图2B所示，在导电膜13上扩散热。此外，图2A、B的箭头表示热扩散方向。
而且，导电膜12构成材料的电阻均匀的情况下，夹在沟13b两端间的导电膜12的宽度及夹在沟13c两端间的导电膜的宽度较好比狭窄部13a的宽度要宽。所以使狭窄部13a的电阻要比夹在沟13b两端的导电膜12的宽度的部分的电阻小。在图1的情况下，在面102上由于不形成沟13b、13c，所以面102的宽度与夹在沟13b前端间的导电膜12的宽度及夹在沟13c前端的导电膜的宽度相当。
而且，在本实施例中，尽管通过各面100、101、103设置沟13b、13c，但是，未必要要形成这种状态。仅在一个面(例如只是面100)上设置沟13b、13c，或也可在二个面(例如面100和面101)上设置。
尤其最好是如图1所示，通过设置狭窄部13a的面100和与其面100相邻的面102、103，设置沟13b、13c。
并且，至少在设置狭窄部13a的面100上形成沟13b、13c。可防止在狭窄部13a中产生的热的扩散，可使熔断时间缩短。
如图3所示，在本实施例中，沟13b、13c的设置达到基台11。然而，在如图9的剖视中所示，利用蚀刻等仅选择性去除导电膜12，也可在基台11上形成沟13b、13c。或如图10所示不完全切断导电膜12，也可将沟13b、13c设置成沟13b、13c的部分膜厚比其他部分的膜厚要薄。在该情况下，最好是使设置狭窄部13a的部分的沟13b、13c的导电膜膜厚成为最小的膜厚。膜厚薄的部分的热传导率小，在狭窄部13a产生的热扩散变低。并且，通过象这样的构成，经全周(在图1中，面100、101、102、103)可设置沟13b、13c，可进一步降低热的扩散。
此外，在本实施例中，虽然设置沟13b、13c的两个沟部，但是，即便至少沟之一也能使热的扩散降低。
而且，在本实施例中，在导电膜12上设置沟13b、13c。然而，如图12所示，在导电膜12上也可设置方形、圆形或椭圆形的导电层非形成部分120。
再有，如图1所示的状态，当设狭窄部13a的间隔为W1，沟13和沟13b、13c的间隔为W2情况下，最好规定W2÷W1大于1.15，不使电阻增大，可得到稳定的特性。通常W1为10μm～40μm。
另外，沟13的沟宽度W3较好是规定为6μm＜W3＜45μm(更好是规定为11μm＜W3＜40μm)。为了可靠地熔断狭窄部13a，最好使沟13沟宽度W3小于45μm。而且，从特性面和生产率的面来看，最好规定W3大于6μm。
即，如实际上试作大量产品等制造，则对于狭窄部13a熔断时间产生离散。若详细观察狭窄部13a，那么结论是在狭窄部13a上增加热损。于是，在利用激光照射形成沟13的情况下，推定其原因是，沟13宽度W3增加给该狭窄部13a的热损。即如果构成使形成沟13特别狭窄部13a的部分的宽度W3展宽到一定宽度时，随之，必须使激光的输出和焦点等加大，其结果，在形成沟13时产生大的热量，在狭窄部13a上增加热损。图13表示形成沟13的沟宽W3达到48μm时的放大图。如图13得出的结论弄清，在沟13夹着的狭窄部13a上，增加热损，由热引起色变的部分产生在狭窄部上。
因此，在本实施例中，根据使沟宽W3小于45μm，可减少激光的输出，抑制在狭窄部13a上的热损。即，利用使沟宽W3降到一定幅度以下，在形成沟13时产生的热量可得到抑制，可减少对狭窄部13a的热损。
作为形成沟13的激光，可用YAG激光、激元激光、二氧化碳气体激光等，利用透镜等使激光聚焦，照射在基台11的中央部11a上。还有，沟13的深度等通过功率调整，沟13的宽度等利用交换激光聚焦时的透镜进行。而且，最好根据导电膜12的构成材料等，以激光的吸收率的差别，激光种类(激光的波长)根据导电膜12的材料适当选择。
此外，在本实施例中，尽管使用在沟加工中大量生产性能良好的激光，但是，也可使用电子束等的高能束。
还有，在用砂轮、光刻法技术等形成沟13的情况下，由于也产生把砂轮的宽度展宽，摩擦热等的发生加大的同样问题，所以规定上述沟13宽度是重要的。
图14表示以沟13的宽度16μm形成的状态图。在该情况下，狭窄部13a上几乎不发生颜色的改变，大批量生产的特性离散也极小。
下面，图15和图16分别表示如图13所示以48μm形成沟宽W3的情况下，和如图14所示以16μm形成沟宽W3的情况下，的熔断时间的离散。图15和图16分别表示规定额定电流0.5A时的元件电阻值和熔断时间关系的图表。从图15和图16可得出结论，沟宽W3为16μm的电阻值及熔断时间的离散小。还有，根据实验结果判定，如果沟宽W3为6μm＜W3＜45μm，则可以小的离散状态大批量生产元件。这样，通过规定沟宽W3为6μm＜W3＜45μm，可降低元件电阻值的离散，元件熔断时间的离散。
本发明的元件虽然尽管单是狭窄部13a也具有充分的熔断特性，但是，为了使可靠地使熔断时间离散减少，最好将熔断加速剂设置在狭窄部13a的上面或狭窄部13a的很近处。另外，再有熔断加速剂仅设置在狭窄部13a部分，或如果以围绕基台11的状态涂敷，那么即使比起点涂敷其精度还要差，也能在狭窄部13a上可靠地设置熔断加速剂。并且，熔断加速剂利用还设置在构成狭窄部13a的沟13中，成为在狭窄部13a上面及侧面也能接触加速剂的构成，这样能可靠地得到熔断特性。此外，设置加速剂情况下的膜为如基台11、导电膜12(狭窄部13a)熔断加速剂、保护物14的轮换结构。
作为熔断加速剂，可用例如，加入铅等的低燃点玻璃等。
接着，说明有关在基台11的表面上形成的孔隙和元件熔断特性关系。
在元件制造时，在基台11的表面形成导电膜12的情况下，必须使导电膜12的缺陷等非常少。即，实际上，如果在导电膜12存在非常多的缺陷，则在导电膜12形成的狭窄部13a上也存在缺陷部分，这是熔断特性离散的原因。本发明者们了解到，产生优良导电膜12的一种方式是控制在基台11上形成的每单位面积的孔隙面积。
即，规定沿基台11表面附近每切割的表面单位面积的孔隙面积为1％～30％(最好8％～23％)，以此，可形成良好的导电膜12。此外，如果考虑成本和大批量生产，那么使用每单位面积的孔隙占有面积小于1％的基台11也无妨。
孔隙存在对于基台的热传导影响大，使该范围最佳化能进一步提高狭窄部熔断特性。
孔隙面积的测定沿基台11的表面附近切片，用显微镜观察其表面，利用图象处理，算出每单位面积的孔隙面积。
图17和图18是表示基台11表面状态，在图17和图18中，黑色表示的部分是孔隙。
图17表示的是孔隙数非常多面积大，每单位面积所示的孔隙面积约为43％，如果使用这样的基台11，那么，导电膜12不能很好地形成，熔断特性离散很大。并且，图18所示的是孔隙数少，面积小，每单位面积孔隙面积约为15％，如果使用这样的基台11，则导电膜12存在的缺陷等非常少，可得到良好的熔断特性。详细调查结果，当每单位面积孔隙面积小于30％的情况下，发现元件获得充分的熔断特性。
孔隙控制通过适当调整基台11的成形密度、烧结温度、材料(例如氧化铝的含有量)及添加剂等容易实现。图18所示的基台11例如包括氧化铝55％，作为添加物由包括SiO2、Na2O、MgO、CaO、K2O、ZrO2等的至少一种的材料构成。
而且，纵使在孔隙存在多的基台11中，在基台11上形成具有绝缘性的膜，通过在其膜上形成导电膜12，使单位面积的孔隙面积减少，并且，由于可抑制热的流出，所以也能提高熔断特性。
着膜方法是在基台11上，热传导率在5.0W/(m·K)以下，利用蒸镀法和溅射法着0.01μm～1.5μm的绝缘膜，在其绝缘膜上形成导电膜12。以此，减少每单位面积的孔隙面积，并且，由于可抑制热扩散，所以能提高熔断特性。
作为绝缘膜的具体构成材料，最好至少由滑石、茎群石、镁橄榄石、SiO2至少一种构成。尤其是，根据由SiO2构成绝缘膜，热传导率也非常小，可限制孔隙。
下面说明上述构成的电路保护元件，其制造方法。
首先，烧结利用冲压成形和挤压法等形成的产品，制作基台11。接着在其基台11整体上通过电镀法和溅射法等形成导电膜12。此外，在这时的基台11上按前述状态，当孔隙非常多的情况下，利用蒸镀法形成所述绝缘膜。
然后，在导电膜12上在基台11侧面成环绕状形成螺旋沟13、13b、13c。沟13、13b、13c通过激光加工和切削加工制作。另外，在该情况下，可以不必按沟13b、13c等方法形成。然而，为了形成狭窄部13a，至少必须形成沟13。激光加工适合于大批量生产沟的形成。
在该方法中，通过形成沟13制作狭窄部13a。此外，如后面所述，在跨过沟设置导电部件110、111的情况下，在这时，在导电膜12间设置导电部件110、111。
接着，通过使用环境和方法等，涂敷保护物14，再干燥。在设置熔断加速剂的情况下，在设置保护物14之前，在狭窄部13a上设置熔断加速剂。
即使在这时，尽管制品已完成，但尤其在端子部15、16上积层镍层和焊锡层，还可提高耐气候性和接合性。镍层和焊锡层形成利用电镀法等形成保护物14的半成品。
实施例2利用图19说明有关本发明第2实施例。
在图19中，基体411用基台和设置在基台上的导电膜412构成。基台的构成是用冲压加工、挤压法等施加绝缘材料，导电膜412用印刷法、涂敷法、电镀法和溅射法等形成在基台上。在基体411上设置的沟413通过在基体411的导电膜412上照射激光形成，或在导电膜412上用砂轮机械形成。而且，沟413不用上述方法切削成形，也可用光刻技术形成。即，沟413也可在基台的整个面上设置导电膜412之后通过修整形成，或也可在形成导电膜时预先设置不形成导电膜412的部分。在设置基体411的沟413的部分是涂敷保护物414。在端子部415和端子部416之间设置沟413及保护物414。保护物414也可设法不设置。
并且，在沟413之间形成的狭窄部413a是导电膜412的一部分。根据该狭窄部413a的宽度或膜厚的至少其一的设定，控制熔断电流。即，作为工作，当例如想构成用5A的电流熔断的情况下，为了预先用5A熔断狭窄部413a，通过实验算出导电膜412的材料和膜厚、狭窄部413a的宽度、基台材料等，以其构成制作电路保护元件。然后，当流过一定的电流(例如5A的电流)时，狭窄部413a熔断，以防止因过电流产生电路衬底和电子设备的故障。
而且，本实施例的电路保护元件最好与实施例1的电路保护元件的长度L1、宽度L2、高度L3的关系一样。
本实施例的特征部分具有在安装面上不配置侧面411a的构成，作为具体结构，端子部415、416形状不作成截面是正方形的，而作成截面为长方形的。
即，在图19中，端子部415、416的面415a、415b、416a、416b的宽度(L3)变成比侧面415c、415d、416c、416d的宽度(L2)要大。面415a、415b、416a、416b及侧面415c、415d、416c、416d的进深在L5大体相同。
在图19中所示的构成中，在幅度宽的侧面411c、411d(彼此相对关系)不设置狭窄部413a，在与幅度窄的侧面411或侧面411a相向的侧面411e上设置狭窄部413a。
接着，说明有关把本发明电路保护元件安装在衬底上的结构。重要的是，为了使安装面415a、416a(在图19中为下面)与电路衬底相向在电路衬底是安装电路保护元件时，使包括狭窄部413a的熔断面与电路衬底不相向。根据该构成，在差不多熔断的情况下，电路保护元件具有大于10kΩ的电阻值。
L2和L3的关系，较好是0.4＜L2÷L3＜0.90(更好是，0.6＜L2÷L3＜0.8)。如果L2÷L3小于0.4，那么，狭窄部413a难于形成，当L2÷L3大于0.9时，则短边部分错误，存在衬底上安装的可能性。
此外，在本实施例中，端子部415、416的截面形状尽管略呈长方形，但是，也可以是如图20那样的结构。即如图20(a)、图21(a)所示，把安装面415a、416a、415b、416b作成平整部，在侧面415c、416c、415d、416d上形成一个或多个角部，使侧面415c、416c、415d、416d形成的结构是，实质上不安装在电路衬底上。
而且，如图20(b)、21(b)所示，端子部415、416的截面作成椭圆或大致椭圆状，沿长轴的安装面415a、416a、415b、416b可非常稳定地被安装在电路衬底上，由于沿短轴的侧面415c、416c、415d、416d成锐角状，所以难于被安装在电路衬底上。
还有，如图20(c)、21(c)所示，把端子部415、416的截面作成大致成等腰三角形，并且，底边比其他边要短，设斜边为安装面415a、416a、415b、416b，设顶点或底边为侧面415c、415d、416c、416d，这样，容易使安装面415a、416a、415b、416b与电路衬底对置。
从而，在本实施例中，作成象这样的形状，端子部415、416的多个侧面内，特定侧面容易被安装在电路衬底上，并且，对于其特定侧面，是在非平行面(最好是大体成正交面)上设置狭窄部413a的构成。根据这样的结构，可防止在电路衬底侧上配置狭窄部413a，熔断后的绝缘电阻加大。即，由于狭窄部413a被设置在与电路衬底侧不同侧，所以，不能用安装时的助焊剂固定保护物414。因此，熔断时因热膨胀产生保护物414容易膨胀，能可靠地使狭窄部413a熔断。
此外，在本实施例中，将设置沟413的中央部411b作成近似成端子部415、416截面形状的长方形，尽管在幅度窄的侧面上形成狭窄部413a，但是，也可仅将中央部411b作成截面为正方形的。即，在截面为正方形的侧面上，就是说规定与电路衬底容易相向或可靠相向的安装面415a、416a、415b、416b非平行(正交)的侧面上如果设置狭窄部，则，与上述具有同样的效果。
还有，如图21(d)所示，也可把中央部411b作成截面为圆形的。用这样的构成，由于可正确形成沟413，所以，可抑制特性的离散。在该情况下，在规定与电路衬底容易相向或可靠相向的安装面415a、416a、415b、416b非平行的部分上设置狭窄部413a，以此，可得到与上述同样的效果。
再有，在本实施例中，尽管使用全周通过中央部411b，使与两端成台阶的阵列状基体411，但是，也可作成无台阶的光面形状。在该情况下，由于基体411的形状特别简单，所以提高了大批量生产性。例如，也可将构成基体411的基台作成长方体形的。
此外，在本实施例中，虽然把端子部的YZ截面作成长方形，但是，也可作成多边形的。
实施例3用图11说明本发明第3实施例。
在本实施例中，在基台11的全周形成沟13b、13c。如本实施例，通过全周形成沟13b、13c，如果将导电膜12分离成狭窄部13a侧和端子部15、16侧，那么在狭窄部13a最能抑制热扩散。
该情况下，如图11所示，通过在各导电部间设置导电部件110、111，使狭窄部13a和端子部15、16间电连接。导电部件110、111使导电糊剂、焊锡、或棒状、线状、片状导电体等。这时，导电部件110、111最好设置在脱离狭窄部13的位置上。在如图11所示的例子中，在与设置狭窄部13a的面100不同的面102上设置导电部件110、111。采取这样的结构，通过导电部件110、111，可进一步抑制传递的热。特别是，最好设置在作为设置狭窄部13a的面100相反侧的面102上。
此外，在图11所示的实施例中，为了分离导电膜12，设置沟13b、13c。但是，通过设置沟13b、13c，即使在导电膜12的电阻非常高的情况下，利用设置导电部件110、111也可防止电阻的增加。
此外，在本实施例的构成中，具有这种可能性，在沟13b、13c中进入异物等不能得到一定的特性。其对策是，在沟13b、13c中，最好填入导热率比导电膜12差的材料。这些材料适合于抗蚀剂和环氧树脂等的有机材料。
如上所述，通过设置沟13b、13c，由于可抑制从狭窄部13a产生的热朝端子部15、16方向流动，所以，元件的熔断时间短。而且，作为其他效果，通过设置沟13b、13c，也可减少没有其他使上升的元件的电阻的变化。即，在导电膜12中，设置沟13b、13c的部位，通过设置导电部件110、111可取得使元件的电阻值离散变小的效果。此外，即使在本实施例中，也可只形成一条沟。
权利要求
1.一种电路保护元件，具有基台；在所述基台周围形成的导电膜；在所述导电膜的一部分上形成的狭窄部；在所述基台的两端部上形成的端子部；其特征是，在所述基台的至少表面附近每单位表面积具有1～30％的孔隙；其中，这里所述每单位表面积孔隙的比率通过研磨该面，每单位面积上所占的孔隙面积求出。
2.根据权利要求1所述的元件，其特征是，把导电膜作成积层结构，以铜或铜合金膜构成最表面。
3.根据权利要求1所述的元件，其特征是，所述基台是多边形柱状、椭圆柱状、圆柱状之一。
4.根据权利要求1所述的元件，其特征是，所述基台为四边形柱状，在包括形成所述狭窄部的面的至少一个面上形成所述沟。
5.根据权利要求1所述的元件，其特征是，所述基台在所述端部和中央部之间，具有所述中央部低的台阶，所述狭窄部形成在所述中央部上。
6.根据权利要求1所述的元件，其特征是，在所述基台的周围形成环绕状沟，在所述沟的前端附近形成所述狭窄部。
7.根据权利要求1所述的元件，其特征是，所述沟的宽度为6μm～45μm。
8.根据权利要求1所述的元件，其特征是，所述狭窄部的宽度为10μm～40μm。
9.根据权利要求1所述的元件，其特征是，在所述狭窄部上还设置熔断加速剂。
10.根据权利要求1所述的元件，其特征是，在所述狭窄部上至少具有保护物。
11.根据权利要求1所述的元件，其特征是，设置覆盖所述沟的保护物。
12.根据权利要求1所述的元件，其特征是，当规定所述电路保护元件电长度为L1、宽度为L2、高度为L3时，L1、L2、L3应满足以下条件L1＝0.5～2.2mmL2＝0.2～1.3mmL3＝0.2～1.3mm
13.根据权利要求1所述的元件，其特征是，所述基台表面的粗糙度为0.15μm～0.8μm。
14.一种电路保护元件，所述端子部的截面为多边形，往所述电路保护元件的安装衬底的安装面是包括所述多边形最短一边的平面以外的面。
15.根据权利要求14所述的元件，其特征是，在与所述安装衬底不相向的部分上形成所述狭窄部。
16.根据权利要求14所述的元件，其特征是，所述多边形是长方形，包括所述长方形的长边的面是所述安装面。
17.根据权利要求16所述的元件，其特征是，当规定所述长方形的长边宽度为L3，所述长方形的短边宽度为L2的情况下，有0.4＜(L2÷L3)＜0.90。
18.一种电路保护元件，所述端子部的截面为椭圆形，往所述电路保护元件安装衬底的安装面是与所述椭圆形长轴平行的面。
19.根据权利要求18所述的元件，其特征是，在与所述安装衬底不相向的部分上形成所述狭窄部。
20.根据权利要求1所述的元件，其特征是，在所述狭窄部和所述端子部的一个之间的所述导电膜上设置的沟，和在所述狭窄部及所述端子部的其他一个之间的所述导电膜上设置的沟的至少一个被形成在所述基台的全周上，用导电部件导通所述至少一个沟的一部分。
21.根据权利要求20所述的元件，其特征是，所述导电部件从导电糊剂、焊锡、棒状、线状、或片状的导体中选择其一。
22.根据权利要求1所述的元件，其特征是，在所述狭窄部和所述端子部的一个之间的所述导电膜上设置的沟，和在所述狭窄部及所述端子部的其他一个之间的所述导电膜上设置的沟被形成在所述基台的全周上，用导电部件导通所述二个沟的一部分。
23.根据权利要求21所述的元件，其特征是，所述导电部件从导电糊剂、焊锡、棒状、线状、或片状的导体中选择其一。
24.一种电路保护元件的安装结构，在往在其一部分上具有熔断部分的电路保护元件的电路衬底的安装结构中，以所述熔断部分不与所述电路衬底相向的状态，将所述电路保护元件安装到所述电路衬底上。
25.根据权利要求24所述的安装结构，其特征是，所述电路保护元件是这样的一种电路保护元件，具有基台；在所述基台周围形成的导电膜；在所述导电膜的一部分上形成的狭窄部；在所述基台的两端部上形成的端子部。
26.根据权利要求25所述的安装结构，其特征是，所述熔断部对于所述电路衬底大体正交。
27.根据权利要求25所述的安装结构，其特征是，把所述端子部的截面形状作成长方形，把长边部分作为安装面，把短边部分作为侧面。
28.根据权利要求25所述的安装结构，其特征是，所述电路保护元件在所述狭窄部和所述端子部的一个之间的所述导电膜上设置的沟，和在所述狭窄部及所述端子部的其他一个之间的所述导电膜上设置的沟的至少一个被形成在所述基台的全周上，用导电部件导通所述至少一个沟的一部分。
全文摘要
本发明的电路保护元件具有基台、在基台周围形成的导电膜、在导电膜的一部分形成的狭窄部、在基台两端部形成的端子部,在基台的至少表面附近具有每单位面积1～30%的孔隙。而且,本发明表示在电路衬底上安装象这样元件的构成。
文档编号F16L25/00GK1365131SQ0114289
公开日2002年8月21日 申请日期2001年12月27日 优先权日2000年12月27日
发明者福冈道生, 长谷川健一, 长友泰树, 畠中荣造, 户高秀幸, 岩尾敏之 申请人:松下电器产业株式会社