JP2014116126A - Chip type fuse - Google Patents
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Abstract
【課題】 ヒューズエレメントに硫化しやすい金属を使用しても、硫化物の形成を防止でき、保護層としてシリコン樹脂層を使用することを可能とする。
【解決手段】 絶縁基板2に形成されたヒューズエレメントが、絶縁基板2の上面4上被着したニッケル層15と、このニッケル層15上に被着した銅層16と、この銅層16に接して銅層16及びニッケル層15とを被うニッケル層18とを有し、このヒューズ層に接して、シリコン樹脂層22がヒューズ層を被っている。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the formation of sulfide even if a metal that is easily sulfided is used for a fuse element, and to use a silicon resin layer as a protective layer.
A fuse element formed on an insulating substrate (2) is in contact with a nickel layer (15) deposited on an upper surface (4) of the insulating substrate (2), a copper layer (16) deposited on the nickel layer (15), and the copper layer (16). The nickel layer 18 covering the copper layer 16 and the nickel layer 15 is in contact with the fuse layer, and the silicon resin layer 22 covers the fuse layer.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、プリント基板に実装されるチップ型ヒューズに関し、特にヒューズ層が硫化しやすい金属を含むものに関する。 The present invention relates to a chip-type fuse mounted on a printed circuit board, and more particularly to a fuse layer containing a metal that is easily sulfided.
従来、例えば実装型の電子部品としては特許文献1に開示されているようなものがある。特許文献1の電子部品は抵抗器であって、基板上に2つの上面電極層を設け、これら2つの上面電極層を電気的に接続するように抵抗層を設け、上記の2つの上面電極層上にそれぞれ別の上面電極層を設け、これら別の上面電極層と抵抗層とを被うようにエポキシ樹脂層を保護層として設けてある。 Conventionally, for example, there is an electronic component as disclosed in Patent Document 1 as a mounting type electronic component. The electronic component of Patent Document 1 is a resistor, which is provided with two upper surface electrode layers on a substrate, a resistance layer is provided so as to electrically connect the two upper surface electrode layers, and the two upper surface electrode layers described above. A separate upper electrode layer is provided on each of them, and an epoxy resin layer is provided as a protective layer so as to cover the different upper electrode layers and the resistance layer.
チップ型ヒューズにおいても、特許文献1の抵抗器と同様な構成を採用することがあるが、この場合、抵抗層がヒューズエレメントであるが、このヒューズエレメントに硫化物を生成しやすい金属、例えば銅を使用した場合、保護層に気体や水分を透過しにくいエポキシ樹脂を使用することによって、硫化雰囲気中でチップ型ヒューズを使用しても、銅が硫化因子と化学反応を起こして硫化銅を形成しにくくなり、寿命が短くなることを防止できる。しかし、エポキシ樹脂を保護層として使用すると、耐熱性が低いため、エポキシ樹脂の変色、変質が発生し、最悪の場合には発火、発煙が生じる。また、ヒューズの溶断時の消弧機能が低く、アークの持続や溶断後の残留抵抗がエポキシ樹脂の変質等によって低くなり、充分なヒューズ性質を得ることが困難となる。 A chip-type fuse may adopt the same configuration as that of the resistor of Patent Document 1, but in this case, the resistance layer is a fuse element, but a metal that easily generates sulfide in the fuse element, for example, copper When using a chip type fuse in a sulfide atmosphere, copper causes a chemical reaction with a sulfide factor to form copper sulfide by using an epoxy resin that is hard to permeate gas and moisture in the protective layer. It is difficult to prevent the life from being shortened. However, when an epoxy resin is used as a protective layer, since the heat resistance is low, discoloration and alteration of the epoxy resin occur, and in the worst case, ignition and smoke generation occur. Further, the arc extinguishing function when the fuse is blown is low, and the persistence of the arc and the residual resistance after the blow are lowered due to the alteration of the epoxy resin or the like, making it difficult to obtain sufficient fuse properties.
本発明は、ヒューズエレメントに硫化しやすい金属を使用していながら硫化物の形成を防止しつつ、充分なヒューズ特性が得られるチップ型ヒューズを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a chip-type fuse that can obtain sufficient fuse characteristics while preventing the formation of sulfides while using a metal that is easily sulfided for a fuse element.
本発明の一態様のチップ型ヒューズは、絶縁基板を有し、この絶縁基板の一面にヒューズ層が形成されている。このヒューズ層は、硫化しやすい金属層、例えば銅層、銀層または銅と他の金属との合金、銀と他の金属との合金と、この金属層に接して前記金属層を被うニッケル層とを有するものである。ニッケル層は、単に前記金属層の一面に接しているのみでなく、金属層の側面も被っている。このヒューズ層に接して、ヒューズ層をシリコン樹脂層が被っている。 The chip-type fuse of one embodiment of the present invention includes an insulating substrate, and a fuse layer is formed on one surface of the insulating substrate. This fuse layer is a metal layer that is easily sulfided, such as a copper layer, a silver layer, or an alloy of copper and another metal, an alloy of silver and another metal, and nickel that covers the metal layer in contact with the metal layer. And a layer. The nickel layer is not only in contact with one surface of the metal layer, but also covers the side surface of the metal layer. A silicon resin layer covers the fuse layer in contact with the fuse layer.
このように構成したチップ型ヒューズでは、硫化しやすい金属層をニッケル層が被っているので、たとえ硫化雰囲気中で、このチップ型ヒューズを使用しても、金属層は硫化因子と化学反応を起こしにくく、硫化物を形成しにくくなる。その結果、このチップ型ヒューズの高寿命化を図ることができる。さらに、保護層として、気体や水分を透過させやすいシリコン樹脂層を使用しても硫化物の形成の問題を解消することができる。シリコン樹脂層は、エポキシ樹脂層と比較して耐熱性に優れ、さらにヒューズ溶断時の消弧機能が高く、アーク放電を消滅することができるので、このチップ型ヒューズを充分なヒューズ性能を持つものにできる。しかもシリコン樹脂層は、エポキシ樹脂層と比較して柔らかく、ヒューズ動作時の衝撃の緩衝作用が強いので、チップ型ヒューズの保護層として、適している。 In the chip type fuse constructed in this way, since the nickel layer is covered with a metal layer that is easily sulfided, even if this chip type fuse is used in a sulfurized atmosphere, the metal layer causes a chemical reaction with a sulfide factor. Difficult to form sulfides. As a result, the lifetime of this chip-type fuse can be increased. Furthermore, the problem of sulfide formation can be solved even if a silicon resin layer that easily allows gas or moisture to pass through is used as the protective layer. The silicon resin layer has excellent heat resistance compared to the epoxy resin layer, and also has a high arc extinguishing function when the fuse is blown, and the arc discharge can be extinguished. Can be. In addition, since the silicon resin layer is softer than the epoxy resin layer and has a strong shock buffering action during the fuse operation, it is suitable as a protective layer for a chip-type fuse.
上記の態様において、前記ヒューズ層の前記ニッケル層の一部に、低融点金属層を形成することもできる。低融点金属層の金属としては、例えば錫、インジウム、ビスマスまたは鉛を使用することができる。このように構成すると、ヒューズ層が溶断したときの温度によって、低融点金属層の金属とニッケルとの合金が形成され、ヒューズ層がその両端側に凝集し、残留抵抗を高くすることができる。 In the above aspect, a low melting point metal layer may be formed on a part of the nickel layer of the fuse layer. As the metal of the low melting point metal layer, for example, tin, indium, bismuth or lead can be used. If comprised in this way, the alloy of the metal of a low melting-point metal layer and nickel will be formed with the temperature when a fuse layer fuses, a fuse layer will aggregate on the both ends, and a residual resistance can be made high.
また、上記の態様において、前記金属層と前記絶縁基板の前記一面との間に別のニッケル層を介在させることもできる。このように構成すると、絶縁基板側から硫化因子が前記金属層側に浸透することを防止でき、さらに、前記金属層の高寿命化を図ることができる。 In the above aspect, another nickel layer may be interposed between the metal layer and the one surface of the insulating substrate. If comprised in this way, it can prevent that the sulfidation factor osmose | permeates the said metal layer side from the insulated substrate side, Furthermore, the lifetime improvement of the said metal layer can be achieved.
更に、前記銅層に電気的に接続された別の銅層を有する電極を設けることもできる。この別の銅層は、前記ニッケル層とも接続することが可能である。この別の銅層も、別のニッケル層によって被われている。このように構成すると、電極として形成された銅層も、硫化雰囲気中に、このチップ型ヒューズを晒したときに、硫化因子が浸透しにくく、チップ型ヒューズの高寿命化を図ることができる。 Furthermore, an electrode having another copper layer electrically connected to the copper layer can be provided. This other copper layer can also be connected to the nickel layer. This other copper layer is also covered by another nickel layer. With this configuration, the copper layer formed as an electrode is also less likely to permeate the sulfide factor when the chip-type fuse is exposed to the sulfurized atmosphere, and the lifetime of the chip-type fuse can be increased.
また、上記の態様において、前記銅層に電気的に接続された別の銅層を有する電極を設けることもできる。この別の銅層は、前記ニッケル層とも接続することが可能である。この別の銅層も、別のニッケル層によって被うことができる。この場合、前記ヒューズ層の前記ニッケル層と、前記別のニッケル層との間にエポキシ樹脂層を形成することができる。このように構成すると、ニッケル層間の隙間から硫化因子が銅層に浸透することをエポキシ樹脂層によって防止することができる上に、このエポキシ樹脂層を、別のニッケル層や別の銅層を形成する際のマスクとしても使用することができる。 In the above aspect, an electrode having another copper layer electrically connected to the copper layer can be provided. This other copper layer can also be connected to the nickel layer. This other copper layer can also be covered by another nickel layer. In this case, an epoxy resin layer can be formed between the nickel layer of the fuse layer and the other nickel layer. With this construction, the epoxy resin layer can prevent the sulfide factor from penetrating into the copper layer from the gap between the nickel layers, and this nickel resin layer or another copper layer can be formed. It can also be used as a mask when performing.
以上のように、本発明によれば、ヒューズエレメントに硫化しやすい銅や銀やこれらの合金等の金属を使用していても、硫化物の形成を防止でき、しかも保護層や消弧材層としてシリコン樹脂層を使用することが可能で、充分なヒューズ特性を得ることができる。 As described above, according to the present invention, even if a metal such as copper, silver, or an alloy thereof that is easily sulfided is used for the fuse element, the formation of sulfide can be prevented, and the protective layer or arc extinguishing material layer can be prevented. It is possible to use a silicon resin layer, and sufficient fuse characteristics can be obtained.
本発明の一実施形態のチップ型ヒューズは、図1及び図2に示すように、絶縁基板2を有している。絶縁基板2は、絶縁材によって概略直方体状に形成されており、上面4、下面6、端面8、10と、図2に示す側面12、14を有している。
The chip-type fuse of one embodiment of the present invention has an insulating substrate 2 as shown in FIGS. The insulating substrate 2 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape with an insulating material, and has an upper surface 4, a lower surface 6,
絶縁基板2の一面、例えば上面4の中央に全域に、ヒューズエレメントとしてニッケル層15が被着されている。ニッケル層15は、例えばその厚さが0.5μ乃至3μmのものが使用されている。ヒューズエレメントの消弧機能を高めるために、上面4とニッケル層15との間にシリコン樹脂による消弧材層17を上面4の中央に形成してある。ニッケル層15の上面全域に、ヒューズエレメントとして銅層16が被着されている。銅層16は、例えば2μ乃至20μmの厚さのものである。この銅層16は、電解メッキによって形成されている。
A
この銅層16の上面の全域ではなく、端面8の近傍から端面10の近傍までの領域に、ヒューズエレメントとしてニッケル層18が被着されている。このニッケル層18は、図2に示すように側面12、14の近傍まで形成され、しかも銅層16及びニッケル層15の両側面を被っている。ニッケル層18の銅層16上にある部分の厚さは、例えば0.5μ乃至3μmである。このように銅層16は、上下両側においてニッケル層15、18によって挟まれている。このニッケル層18の上面には、残留抵抗の調整用に、低融点金属層、例えば錫層20が被着されている。この錫層20の幅は図2に示すように、錫層20の下側のニッケル層18と同じであるが、その長さはニッケル層18よりも短く、ニッケル層18の中央側の位置している。このようにヒューズエレメントは、ニッケル層15、銅層16、ニッケル層18及び錫層20から構成されている。
A
この錫層20の全域とニッケル層18の端面8、10側の一部を除いた部分とを完全に被うように、これらに接触してシリコン樹脂層22が形成されている。
A
絶縁基板2の端面8、10には、電極形成下地として銀系樹脂層24、26が形成されている。これら銀系樹脂層24、26は、上面4及び下面6の一部にまで伸び、側面形状が概略コ字状をなしている。特に上面4では、銅層16上に被着されている。この銀系樹脂層24、26の外面側に、端面電極の一部として銅層28、30が被着され、これら銅層28、30は、絶縁基板2の上面上の銀系樹脂層24、26の外面を越えて、さらにニッケル層18の両端(端面8、10側の端)を一部越えて伸びて、銅層16の上面上及びニッケル層15の端の部分上に被着されている。また、銅層28、30は、絶縁基板2の下面6側では銀系樹脂層24、26の周囲を包囲するように、銀系樹脂層24、26に被着されている。これによって、ニッケル層18が被着されていない銅層16及びニッケル層15の部分(端面8、10側にある部分)と銅層28、30の絶縁基板2の上面4上にある部分が上面電極として機能する。なお、銅層28、30は、バレルメッキによって形成されている。
Silver-based
これら銅層28、30の外面側に端面電極の一部としてニッケル層32、34が被着され、さらに端面電極の一部としてニッケル層32、34の外面側に錫層36、38が被着されている。
Nickel layers 32 and 34 are deposited as part of the end face electrodes on the outer surfaces of the copper layers 28 and 30, and
これらニッケル層32、34及び錫層36、38は絶縁基板2の上面4側では、ニッケル層18の両端上には乗っているが、シリコン樹脂層22との間には、幾分の間隔がある。これら間隔を埋めるように、端子境界部保護層として、気体や水分を不透過である樹脂、例えばエポキシ樹脂層40、42がニッケル層18上及びその側面に被着されている。このエポキシ樹脂層40、42は、バレルメッキによって銅層28、30を形成する際やニッケル層32、34、錫層36、38を形成する際のマスクとしても機能するもので、銅層28、30を形成する前に、ニッケル層18上に形成される。
The nickel layers 32 and 34 and the tin layers 36 and 38 are on both ends of the
このチップ型ヒューズでは、ヒューズエレメントの一部として、硫化物を生成しやすい銅層16を使用しているが、その銅層16のうち端面電極によって被われていない部分にニッケル層18を形成している。その結果、硫化雰囲気中で、このチップ型ヒューズを使用しても、ニッケル層18によって阻止されて、硫化因子が銅層16に浸透しにくい。従って、保護層として気体や水分を透過しやすいシリコン樹脂層22を使用しても、硫化因子は銅層16に到達しにくくなり、硫化銅が形成されにくくすることができ、チップ型ヒューズの高寿命化を図ることができる。しかも、保護層としてシリコン樹脂層22を使用しているので、ヒューズ溶断時のアーク放電を消弧機能により押さえ込むことができ、さらに耐熱性が高くなることで溶断後の残留抵抗が高くなり、充分なヒューズ性能を得ることもできるし、ヒューズ動作時の衝撃の緩衝作用を強めることができる。また、ニッケル層15を絶縁基板2の上面と銅層16との間にも形成してあるので、絶縁基板2側から硫化因子が銅層16に浸透しにくく、硫化銅を形成しにくくできる。
In this chip-type fuse, a
また、端面電極も銅層28、30を使用しているが、銅層28、30の外面側をニッケル層32、34によって被ってあるので、硫化雰囲気中に、このチップ型ヒューズを晒しても、端面電極の銅層28、30から硫化銅が形成されにくくなる。さらに、絶縁基板2の上面4側の両端面電極の端とシリコン樹脂22の両端との間のニッケル層18上には、エポキシ樹脂層40、42が被着されているので、これらの部分から硫化因子が浸透することを防止でき、より銅層16が硫化銅を形成しにくくできる。なおエポキシ樹脂層40、42が被着されている領域は、ニッケル層18の両端のごく一部であるので、耐熱性が劣るエポキシ樹脂40、42を使用しても、ヒューズ性能に影響は無い。
The end face electrodes also use the copper layers 28 and 30. However, since the outer surfaces of the copper layers 28 and 30 are covered with the nickel layers 32 and 34, even if this chip-type fuse is exposed to a sulfur atmosphere. Copper sulfide is hardly formed from the copper layers 28 and 30 of the end face electrodes. Further, since the epoxy resin layers 40 and 42 are deposited on the
ニッケル層18上に錫層20を設けているのは、次の理由による。一般に、ヒューズは、異常電流による発熱によってヒューズエレメントが溶断し、ヒューズエレメントの両端にある両電極に凝集し、電気を遮断する。そのため、両電極への凝集が不十分であると、ヒューズエレメントの溶断後の残留抵抗が低くなり、再導通が発生する可能性がある。本実施形態のように、ニッケル層18をヒューズエレメントの一部として使用した場合、ニッケルは従来のヒューズエレメントよりも融点が高いので、異常電流による発熱が不十分であると、凝集が起こりにくくなる。そのため、ニッケル層18の一部に低融点金属の一例である錫を使用した錫層20を形成することで、ヒューズエレメントの溶断前後の温度でニッケルを含む低融点の金属の合金を形成させて、残留抵抗を高くしている。無論、錫層20によっても硫化因子の銅層16への浸透が防止されている。なお、錫に代えて、インジウム、ビスマスまたは鉛の層を低融点金属層として形成することもできる。
The reason why the
上記の実施形態では、ヒューズエレメントの一部として銅層16を使用したが、これに代えて銀層を使用することもできるし、銅と他の金属、例えば銅と錫との合金や、銀と他の金属、例えば銀と錫との合金を使用することもできる。上記の実施形態では、ニッケル層15及び銅層16を、絶縁基板2の上面4の全域に設けたが、一部のみに設け、別途に上面電極を設けることもできる。また、ニッケル層15を設けたが、絶縁基板2側からの硫化因子の銅層16への浸透が起こりにくい場合には、ニッケル層15を省略することもできる。また、上面4とニッケル層15との間の一部に消弧材層17を形成したが、上面4とヒューズエレメント層16との間に消弧材層17を設けることもできる。
In the above embodiment, the
2 絶縁基板
16 銅層
18 ニッケル層
22 シリコン樹脂層
2 Insulating
Claims (5)
前記絶縁基板の一面に形成され、銅層と、この銅層に接して前記銅層を被うニッケル層とを有するヒューズ層と、
前記ヒューズ層に接して、前記ヒューズ層を被うシリコン樹脂層とを、
具備するチップ型ヒューズ。 An insulating substrate;
A fuse layer formed on one surface of the insulating substrate, having a copper layer, and a nickel layer covering the copper layer in contact with the copper layer;
A silicon resin layer covering the fuse layer in contact with the fuse layer;
Chip-type fuse provided.
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