专利名称：芯片熔丝及其制造方法
芯片熔丝及其制造方法
技术区域
本发明涉及一种芯片熔丝(chip fuse)及其制造方法，更具体地， 涉及高额定电流区域的熔断特性是延迟型的芯片熔丝及其制造方法。
背景技术：
关于芯片熔丝，若举出已经公开的技术，有在由本申请人的专利文 献l中记载的技术。其中在绝缘基板上隔着粘接层设置熔丝膜，在粘接 层的熔丝膜的熔断部重叠的部位形成缺口部，在该缺口部中填充硅树 脂，该缺口部比熔丝膜的熔断部大，覆盖熔丝膜的保护层使用环氧树脂。 这样结构的芯片熔丝的耐脉沖性能优良，但是，缺口部的结构复杂并且 制造工序繁瑣，存在成品率低的问题。
作为与其他芯片熔丝相关的技术，在专利文献2中记载了如下的芯 片熔丝在无机材料基板的一面上形成导热性低的硅膜，在该硅膜上形 成熔丝元件。此外，在专利文献3中记载了如下的芯片熔丝在绝缘性 基板的上表面上形成基底玻璃层，在该衬底玻璃层上设置有熔丝元件。 对于这些专利文献2以及3来说，都使热导率降低来贮存热量，从而提 高速断性。
并且，在专利文献4中记载了绝缘层由在绝缘性高分子中分散了高 导热性无机物质的组成物构成的熔丝电阻器。该熔丝电阻器提高了热导 率从而使热发散。
关于芯片熔丝，如上述那样的技术已经进行了公开，但是，需求者 更期望的是高额定电流区域中的熔断特性是延迟型的芯片熔丝，在专利 文献1至4所记载的技术中不能应对该要求。
专利文献l:特开2004-319168号7>才艮
专利文献2:特开平11-96886号公报
专利文献3:特开2004-319195号公报
专利文献4:特开平7-153367号公报
发明内容
3本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的是提供一种芯片熔丝 及其制造方法，其中，高额定电流区域的恒定时的保护膜最上层的表面
温度的上升被抑制为75。C以下，熔断特性为延迟型，并且能够通过比较
简单的工序进行制造，所以成品率较好。
在本发明中，通过下述的方案(1 )至(3 )解决上述问题。
(1) 在本发明中提供一种芯片熔丝，在绝缘基板上形成有蓄热层， 在蓄热层上以不与绝缘基板接触的方式形成熔丝膜，该熔丝膜在配置于 两端的表面电极部之间具有熔丝要素部，在两表面电极部间设置由导热 性比所述蓄热层高的材料构成的保护层，覆盖所述熔丝要素部，所述蓄 热层以不覆盖形成熔丝要素部的区域的全部的大小形成，由此，所述保 护层部分地与绝缘基板接触。
(2) 根据上述(l)所述的芯片熔丝，其特征在于，所述蓄热层 由将环氧树脂、硅树脂、聚酰亚胺树脂等树脂材料作为主要成分的膜构 成，所述保护层由包含无机物作为填充物的树脂材料构成。
(3) —种芯片熔丝的制造方法，在该芯片熔丝中，在绝缘基板上 形成有蓄热层，在蓄热层上形成有熔丝膜，熔丝膜在配置于两端的表面 电极部之间具有熔丝要素部，熔丝要素部由保护层覆盖，该方法的特征 在于，包含如下工序在集合绝缘基板上，以不覆盖形成有熔丝要素部 的区域的全部的大小形成蓄热层；以不与绝缘基板接触的方式，在蓄热 层上形成熔丝膜，并且，在表面电极部之间形成熔丝要素部；在两表面 电极部间设置由导热性比所述蓄热层高的材料构成的保护层，覆盖熔丝 要素部。
(4) 根据上述(3)所述的芯片熔丝的制造方法，其特征在于，在 形成所述蓄热层的工序中，在集合绝缘基板上贴合将具有感光基的树脂 材料作为主要成分的片状材料，隔着光掩模对该片材料进行曝光之后， 除去该片材料的预定部，由残留的部分形成蓄热层。
在本发明中，熔丝膜以不与绝缘基板接触的方式形成在蓄热层上， 蓄热层形成为不覆盖形成了熔丝要素部的绝缘基板上的全部区域的大 小，覆盖熔丝要素部的保护层部分地与绝缘基板接触，并且保护层由导 热性比蓄热层高的材料形成。
因此，对芯片熔丝通电，从而熔丝要素部的温度上升时，该热量传 到下方并贮存在蓄热层12中，另一方面，传到上方的热量通过保护层从绝缘基板进行散热，由此，在发热量变得比较大的高额定电流区域， 能够抑制温度上升，并且能够使熔丝要素部的熔断延迟。
此外，在本发明中，蓄热层、熔丝膜以及保护层的任何一层都不需 要作成如专利文献l的缺口部那样使制造工序繁瑣的结构，将以具有感 光基的树脂材料为主要成分的片状材料贴合在集合绝缘基板上，隔着光
掩模对片状材料进行曝光之后，除去片状材料的预定部分，形成蓄热层， 所以，蓄热层的配置或平面形状的尺寸精度提高。此外，作为蓄热层的 材料而使用的以树脂材料为主要成分的片状材料的厚度均匀性好，所以 蓄热层的厚度尺寸精度提高。
如上所述，蓄热层的厚度、形状以及配置尺寸精度提高，从而能够 得到制造芯片熔丝时的良好的成品率。
图l(a) ~ (f)是示出芯片熔丝的制造过程中的集合绝缘基板上的 一分 区的平面图。
图2是沿图l(f)中的A-A线切割的截面图。
图3是比较本发明的芯片熔丝和现有例的熔断特性的图表。
附图标记说明 10芯片熔丝 11绝缘基板 12蓄热层 13熔丝膜 13a表面电才及部 13b熔丝要素部 14熔断部 15第一保护层
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明，但本发明不限于此。 图1(a) (f)是示出制造本发明的芯片熔丝10的工序的平面图，图2 是图l(f)的A-A线的芯片熔丝10的截面图。
5对于芯片熔丝10来说，在绝缘基板11上形成有蓄热层12,在蓄热
层12上设置有熔丝膜13,熔丝膜13具有配置在两端的表面电极部13a
和对这些两端的表面电极部13a进行连接的熔丝要素部13b，在熔丝要
素部13b上形成有Ni与Sn镀膜、或者Sn镀膜，该镀膜成为熔断部14。
并且，在熔丝要素部13b上设置有由导热性比蓄热层12高的材料构成
的第一保护层15，在该第一保护层15上形成有第二保护层16,在绝缘
基板11的背面的两端设置有背电极17,在绝缘基板11的两端面上设置
有端面电极18,电极镀膜19以覆盖表面电极13a、端面电极18以及背
电极17的方式设置。
在此，蓄热层12能够由将环氧树脂、硅树脂、聚酰亚胺树脂等树 脂材料作为主要成分的膜形成，对于第一保护层15来说，能够例如由
含有硅酸铝的环氧树脂那样含有无机物作为填充物的树脂材料形成。利 用以上的结构，例如，对于蓄热层12来说，使热导率约为0.05W/m°C 左右，对于第一保护层15来说，作成比蓄热层12高的大致0.1W/m°C 左右的热导率。
如图l(b)所示，熔丝要素部13b以对两端的表面电极部13a进行连 接的方式，以比较窄的宽度形成，对于蓄热层12来说，形成为比熔丝 膜13稍大并且大致相同的形状、或者以相同的大小形成为相同的形状， 使得熔丝膜13不与绝缘基板11接触。
这样，使蓄热层12和熔丝膜13重合，由此，在绝缘基板11的由 两端的表面电极部13a夹着的区域11 a(形成有熔丝要素部的区域)中，产 生没有被蓄热层12和熔丝膜13的任意一个覆盖的面，如图l(d)所示， 由第一保护层15覆盖在该表面上，由此，第一保护层15与熔丝要素部 13b和绝缘基板11这两者接触。
利用以上结构，当芯片熔丝10被通电并且在熔丝要素部13b中产 生热量时，该热量传到下方并且贮存在蓄热层12中，另一方面，传到 上方的热量通过第一保护层15从绝缘基板11进行散热，由此，在高额 定电流区域中，也能够抑制恒定时的温度上升，并且能够使熔丝要素部 13b的熔断延迟。
接下来，参照图1以及图2对芯片熔丝IO的制造方法进行说明。 作为用于制造芯片熔丝的绝缘基板，例如，能够使用氧化铝的纯度 为96%左右的氧化铝基板。对于绝缘基板来说，使用能够通过在纵向以及横向对其切断而形成多个芯片熔丝io的尺寸的基板(下面，有时也称
为集合绝缘基板)，在该集合绝缘基板上形成多个层的各结构之后，在纵
向以及横向进行切断，制造每个芯片状的熔丝，但是，在图l(a) (e)的 平面图中，仅示出了集合绝缘基板的一分区、即形成有一个芯片熔丝的 分区，并且简单地记为绝缘基板11。 集合绝缘基板的槽刻设工序
首先，利用激光器等装置在集合绝缘基板(未图示)上刻设切断用的 槽(未图示)。也有在集合绝缘基板上预先形成了切断用的槽的情况，在 该情况下省略槽的刻设工序。
蓄热层的形成工序
为了形成蓄热层12,在绝缘基板ll上，贴上将具有感光基的树脂 材料作为主要成分的片状材料。作为片状材料，例如，能够使用包含丙 烯树脂、环氧树脂以及感光基并且形成为厚度30(_i左右的B状态的片状 材料。在预定温度、预定压力下进行贴合工序，由此，片状材料在粘接 后成为厚度25p左右。在使蓄热层12更厚的情况下，在相同的条件下 重叠贴上相同的片状材料。
接下来，在片状材料上隔着光掩模进行曝光之后，由喷雾器喷射碳 酸钠溶液，由此，片状材料形成为图l(a)所示的形状，在绝缘基板11 上形成没有被蓄热层12覆盖的区域lla。
若如上地形成蓄热层12,则能够使其热导率大约为0.05W/m。C左 右。此外，在上述的工序中，作为片状材料，如果使用包含感光基的片 状材料，则蓄热层12的尺寸精度提高，形成在蓄热层12上的第一保护 膜15和绝缘基板11的接触面积高精度化，并且能够降低熔断特性的偏 差。
熔丝膜的形成工序
在形成有蓄热层12的绝缘基板11上贴合电解铜箔。该贴合工序通 过在比常温高的温度下施加预定时间的预定压力来进行。接下来，在电 解铜箔上贴上负型的干膜、或者涂敷液状的抗蚀剂，并且从其上隔着光 掩模进行曝光之后，对电解铜箔进行蚀刻，使干膜或液状的抗蚀剂剥离。
通过以上的工序，如图l(b)所示，形成熔丝膜13。熔丝膜13是比 蓄热层12稍小并且大致相同的形状，并且不与绝缘基板11接触，绝缘 基板11上的区域lla维持为未被蓄热层12和熔丝膜13的任意一个覆
7盖的状态。
熔丝膜熔断部的形成工序
在熔丝要素部13b的大约中央部，由电镀法设置Ni与Sn镀膜或者 Sn镀膜，由此，形成图l(c)所示的熔断部14,由此，在熔丝膜13的熔 断特性中得到M效果。
保护层的形成工序
在绝缘基板11上，为了提高针对未被蓄热层12以及熔丝膜13覆 盖的区域lla的热导率，如图l(d)所示，形成第一保护层15。对于第一 保护膜15来说，将熔丝要素部13b中产生的热量传到绝缘基板11并进 行散热。
若更详细地进行说明，对于第一保护层15来说，与热导率为大致 0.05W/m。C左右的蓄热层12相比较，以成为比其高的大致0.1W/m。C左 右的热导率的方式，由导热性较高的材料形成。作为这样的材料，例如 能够举例出在环氧树脂中分散了硅酸铝、氮化铝、氧化铝等无机填充物 的材料。在该材料中包含的无机填充物的含有率为20%~50%左右是适 当的。如果该含有率为20%以下，则丝网印刷性下降，特别是产生渗漏 这样的不良。并且，对其进行应用的芯片熔丝产生表面温度比75。C以下 的所述预定值高的问题。此外，即便为50%以上，丝网印刷性也降低， 特别是产生磨擦这样的不良。并且，对其进行应用的芯片熔丝的熔断特 性不能满足预定的目标值。
在形成第一保护层15之后，在其上设置感光性阻焊剂，并且，如 图l(e)所示，利用环氧树脂类树脂材料形成第二保护层16。
背电极、端面电极等的形成工序
在形成第一以及第二保护层15、 16之后，在绝缘基板ll的背面， 由丝网印刷法涂敷银膏并且进行烧接，形成背电极17。接下来，沿纵槽 切断集合绝缘基板，形成长方形形状的绝缘基板，在该长方形形状绝缘 基板的长边方向的侧面涂敷银膏并进行烧接、或者由溅射法对Cr膜和 Ni膜进行制膜，从而形成端面电极18。并且，沿横槽切断长方形形状 绝缘基板，作成每个芯片，利用滚筒电镀法与模型(dummy) —起放入 笼中，形成由Cu膜、Ni膜以及Sn膜构成的电极镀膜19,则如图l(f) 所示，本发明的芯片熔丝10完成。
接下来，图3是比较本发明的额定电流为5A的芯片熔丝和专利文献1的发明的额定电流为5A的芯片熔丝的熔断特性的图表。当比较本 发明和现有例时，与专利文献1的芯片熔丝相比，本发明的芯片熔丝能
够使熔断时间延迟IO倍以上。
权利要求
1.一种芯片熔丝，其中，在绝缘基板上形成有蓄热层，在蓄热层上以不与绝缘基板接触的方式形成有熔丝膜，该熔丝膜在配置于两端的表面电极部之间具有熔丝要素部，由导热性比所述蓄热层高的材料构成的保护层设置在两表面电极部间并且覆盖所述熔丝要素部，所述蓄热层以不覆盖形成熔丝要素部的区域的全部的大小形成，由此，所述保护层部分地与绝缘基板接触。
2. 根据权利要求1的芯片熔丝，其特征在于，所述蓄热层由将环氧树脂、硅树脂、聚酰亚胺树脂等树脂材料作为 主要成分的膜构成，所述保护层由包含无机物作为填充物的树脂材料构成。
3. —种芯片熔丝的制造方法，在该芯片熔丝中，在绝缘基板上形成 有蓄热层，在蓄热层上形成有熔丝膜，熔丝膜在配置于两端的表面电极 部之间具有熔丝要素部，熔丝要素部由保护层覆盖，该方法的特征在于， 包含如下工序在集合绝缘基板上，以不覆盖形成熔丝要素部的区域的全部的大小 形成蓄热层，以不与绝缘基板接触的方式，在蓄热层上形成熔丝膜，并且，在表 面电极部之间形成熔丝要素部，在两表面电极部间设置由导热性比所述蓄热层高的材料构成的保 护层，覆盖熔丝要素部。
4. 根据权利要求3的芯片熔丝的制造方法，其特征在于， 在形成所述蓄热层的工序中，在集合绝缘基板上贴合将具有感光基的树脂材料作为主要成分的片状材料，隔着光掩模对该片材料进行曝光 之后，除去该片材料的预定部，由残留的部分形成蓄热层。
全文摘要
本发明提供高额定电流区域的恒定时的温度上升被抑制、且熔断特性是延迟型的成品率较高的芯片熔丝及其制造方法。在该芯片熔丝中，在绝缘基板(11)上形成有蓄热层(12)，在蓄热层(12)上，以不与绝缘基板(11)接触的方式形成有熔丝膜(13)，该熔丝膜(13)在配置于两端的表面电极部(13a)之间具有熔丝要素部(13b)，在两表面电极部(13a)之间设置由导热性比蓄热层(12)高的材料构成的保护层(15)，覆盖熔丝要素部(13b)，将蓄热层(12)形成为不覆盖形成熔丝要素部(13b)的区域(11a)的全部的大小，从而保护层(15)部分地接触绝缘基板。
文档编号H01H85/045GK101542670SQ20088000040
公开日2009年9月23日 申请日期2008年2月28日 优先权日2007年8月8日
发明者佐藤仁, 山岸克哉, 清野英树 申请人:釜屋电机株式会社