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JP2007027077A - Chip type fuse device and its manufacturing method - Google Patents

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JP2007027077A
JP2007027077A JP2005250210A JP2005250210A JP2007027077A JP 2007027077 A JP2007027077 A JP 2007027077A JP 2005250210 A JP2005250210 A JP 2005250210A JP 2005250210 A JP2005250210 A JP 2005250210A JP 2007027077 A JP2007027077 A JP 2007027077A
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metal
chip
fuse element
type fuse
metal oxide
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JP2005250210A
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Japanese (ja)
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Katsuhiko Igarashi
克彦 五十嵐
Hiroiku Tsunoda
宏郁 角田
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TDK Corp
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TDK Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the resistance of a fuse element and to facilitate the control of a resistance value of the fuse element, in a chip type fuse device with a fuse element formed by using a low-cost printing method. <P>SOLUTION: This chip type fuse device is provided, on a board, with the fuse element formed by a printing method. The fuse element includes a metal area and a metal oxide area and the metal area and the metal oxide area are formed of the same kind of metal. A surface part of a metal layer is oxidized and a metal oxide layer is formed on the surface thereof. An extraction electrode is connected to the metal layer. The metal included in the fuse element is preferably easily oxidized as compared with the metal included in the extraction electrode. The metal included in the fuse element is at least one kind selected from, for instance, Cu and Ni. The metal included in the extraction electrode is at least one kind selected from, for instance, Ag, Au, Pt, Pd, Rh, Ru and Ir. After the metal oxide layer is formed as the metal oxide area by sintering the metal oxide, the metal area may be formed by reducing a part thereof. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、印刷法により形成された可溶体を有するチップ型ヒューズ素子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a chip-type fuse element having a fusible body formed by a printing method and a method for manufacturing the same.

チップ型ヒューズ素子としては、絶縁基板上に金属被膜等からなる幅狭の可溶体を形成し、可溶体の両端に端子電極を接続した構造のものが知られている。このような可溶体を形成する方法としては、蒸着やスパッタ等の薄膜法を利用した方法(例えば特許文献1、特許文献2等参照)がある。この方法では、薄膜法で薄い可溶体を形成した後、リソグラフィー技術で細線化を図ることができ、可溶体の高抵抗化が容易であるという利点がある。しかしながら、蒸着やスパッタ等の薄膜法には真空技術が必要となり、大規模な製造設備等を要するため、チップ型ヒューズ素子のコストの大幅な上昇を招くという問題がある。   As a chip-type fuse element, one having a structure in which a narrow fusible body made of a metal film or the like is formed on an insulating substrate and terminal electrodes are connected to both ends of the fusible body is known. As a method for forming such a soluble material, there is a method using a thin film method such as vapor deposition or sputtering (see, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, etc.). In this method, after forming a thin soluble body by a thin film method, thinning can be achieved by a lithography technique, and there is an advantage that the resistance of the soluble body can be easily increased. However, a thin film method such as vapor deposition or sputtering requires a vacuum technique and requires a large-scale manufacturing facility, which causes a problem that the cost of the chip-type fuse element is significantly increased.

そこで近年、印刷法が大きな注目を集めている。例えば特許文献3等においては、Ag系のペーストのスクリーン印刷による厚膜技術を用いて可溶体を形成することが記載されている。印刷法は蒸着やスパッタで必要とされるような大規模な製造設備が不要であることから、チップ型ヒューズ素子の製造コストを大幅に低減可能な方法として期待されている。
特開平6−176680号公報 特開2003−173728号公報 特開2002−140975号公報
In recent years, therefore, printing methods have attracted much attention. For example, Patent Document 3 describes that a soluble material is formed using a thick film technique based on screen printing of an Ag-based paste. Since the printing method does not require a large-scale production facility required for vapor deposition or sputtering, it is expected as a method that can greatly reduce the manufacturing cost of the chip-type fuse element.
JP-A-6-176680 JP 2003-173728 A JP 2002-140975 A

しかしながら、印刷法で可溶体を形成したチップ型ヒューズ素子においては、可溶体の細線化及び薄膜化に限界があるため、前記薄膜法(蒸着、スパッタ)で形成される可溶体と比較して可溶体の断面積が大きくなる傾向にある。そのため、印刷法で形成される可溶体の抵抗値は低いものとなり、結果として可溶体の溶断に必要なジュール熱を確保できず、良好な溶断特性が得られないという問題がある。   However, a chip-type fuse element in which a fusible body is formed by a printing method has limitations in thinning and thinning the fusible body, so that it can be used in comparison with the fusible body formed by the thin film method (evaporation, sputtering). The cross-sectional area of the solution tends to increase. Therefore, the resistance value of the fusible body formed by the printing method is low, and as a result, there is a problem that Joule heat necessary for fusing the fusible body cannot be ensured and good fusing characteristics cannot be obtained.

また、チップ型ヒューズ素子の製造者は、ユーザーの用途に合わせて溶断される電流値(定格電流)の異なるチップ型ヒューズ素子を揃えておく必要がある。一般に定格電流は可溶体の抵抗値で決まることから、様々な抵抗値を示すチップ型ヒューズ素子を作製するに際しては可溶体の抵抗値を容易に制御する方法が重要となる。   In addition, a manufacturer of chip-type fuse elements needs to prepare chip-type fuse elements having different current values (rated currents) that are fused in accordance with the user's application. Since the rated current is generally determined by the resistance value of the fusible body, a method of easily controlling the resistance value of the fusible body is important when manufacturing a chip-type fuse element having various resistance values.

そこで本発明はこのような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、低コストな印刷法を利用して可溶体を形成したチップ型ヒューズ素子において、可溶体の高抵抗化を図るとともに、可溶体の抵抗値制御を容易なものとすることが可能なチップ型ヒューズ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and in the chip-type fuse element in which a fusible body is formed using a low-cost printing method, while increasing the resistance of the fusible body, It is an object of the present invention to provide a chip-type fuse element that can easily control the resistance value of a fusible body and a manufacturing method thereof.

前述の目的を達成するために、本発明に係るチップ型ヒューズ素子は、基板上に印刷法により形成された可溶体を備えるチップ型ヒューズ素子であって、前記可溶体は金属領域と金属酸化物領域とを含み、前記金属領域と前記金属酸化物領域とが同種金属により構成されることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a chip-type fuse element according to the present invention is a chip-type fuse element including a fusible body formed on a substrate by a printing method, and the fusible body includes a metal region and a metal oxide. And the metal region and the metal oxide region are made of the same kind of metal.

以上のようなチップ型ヒューズ素子においては、金属領域とその金属の酸化物を含有する金属酸化物領域とを可溶体中に存在させることにより、可溶体が金属のみからなる場合に比べて、可溶体として機能する領域(金属領域)の断面積を実際の可溶体断面積より小さくしている。このため、可溶体の薄膜化や細線化が困難な印刷法を利用した場合であっても、高い抵抗値を示す可溶体が得られることとなる。また、以上のようなチップ型ヒューズ素子においては、可溶体における金属領域と金属酸化物領域との割合を制御することで、可溶体の抵抗値を任意に制御できるため、様々な規格(定格電流)のチップ型ヒューズ素子が実現される。   In the chip type fuse element as described above, by allowing the metal region and the metal oxide region containing the metal oxide to exist in the fusible body, the fusible body is possible compared to the case where the fusible body is made of only metal. The cross-sectional area of the region (metal region) functioning as a solution is made smaller than the actual cross-sectional area of the soluble body. For this reason, even if it is a case where the printing method in which thinning and thinning of a soluble body are difficult is utilized, the soluble body which shows a high resistance value will be obtained. Moreover, in the above-described chip-type fuse element, the resistance value of the fusible body can be arbitrarily controlled by controlling the ratio of the metal region to the metal oxide region in the fusible body. ) Is realized.

また、本発明に係るチップ型ヒューズ素子の製造方法は、基板上に可溶体ペーストを印刷し、焼成して金属層を形成した後、その一部を酸化して金属酸化物とすることを特徴とする。   The method for manufacturing a chip-type fuse element according to the present invention is characterized in that a fusible paste is printed on a substrate and baked to form a metal layer, and then a part thereof is oxidized to form a metal oxide. And

以上のようなチップ型ヒューズ素子の製造方法は、可溶体の基板側に金属層を有するようなチップ型ヒューズ素子に適用される。印刷法により金属層を形成した後にその一部を酸化し酸化物に変化させることで、可溶体として機能する金属領域の存在割合(厚み)を減らしている。その結果、通常の印刷法により形成される可溶体に比較して、可溶体として機能する部分の断面積が減少することとなり、可溶体の抵抗値増加につながる。また、前記チップ型ヒューズ素子においては、金属酸化物を形成する際の酸化条件を制御し、可溶体における金属領域と金属酸化物領域との割合を制御することにより、所望の抵抗値を有する可溶体が得られる。   The method for manufacturing a chip-type fuse element as described above is applied to a chip-type fuse element having a metal layer on the substrate side of the fusible body. After the metal layer is formed by the printing method, a part of the metal layer is oxidized and changed into an oxide, thereby reducing the abundance (thickness) of the metal region functioning as a soluble material. As a result, the cross-sectional area of the portion functioning as a soluble body is reduced as compared with a soluble body formed by a normal printing method, leading to an increase in the resistance value of the soluble body. The chip-type fuse element can have a desired resistance value by controlling the oxidation conditions when forming the metal oxide and controlling the ratio of the metal region to the metal oxide region in the fusible body. A solution is obtained.

さらに、可溶体の基板側に金属酸化物層を有するようなチップ型ヒューズ素子に適用される製造方法を規定したのが、請求項26及び請求項28に記載される発明である。すなわち、本発明に係るチップ型ヒューズ素子の製造方法は、基板上に金属酸化物を含む可溶体ペーストを印刷し、前記金属酸化物を焼結させた後、還元して金属酸化物の一部を金属化することを特徴とする。また、本発明に係るチップ型ヒューズ素子の製造方法は、基板上に金属を含む可溶体ペーストを印刷し、脱バインダ処理を行い前記金属を金属酸化物とし、前記金属酸化物を焼結させた後、還元して前記金属酸化物の一部を金属化することを特徴とする。   Furthermore, the invention described in claim 26 and claim 28 defines a manufacturing method applied to a chip-type fuse element having a metal oxide layer on the substrate side of the fusible body. That is, in the method for manufacturing a chip-type fuse element according to the present invention, a soluble paste containing a metal oxide is printed on a substrate, the metal oxide is sintered, and then reduced to be a part of the metal oxide. It is characterized by metallizing. Further, in the method for manufacturing a chip-type fuse element according to the present invention, a fusible paste containing a metal is printed on a substrate, a binder removal process is performed to convert the metal into a metal oxide, and the metal oxide is sintered. Thereafter, the metal oxide is partially metallized by reduction.

印刷法により金属酸化物の焼結体を形成した後、その一部を還元し金属に変化させることで、通常の印刷法により形成される可溶体に比較して、可溶体として機能する金属の存在割合(厚み)を減らしている。すなわち、通常の印刷法により形成される可溶体に比較して、可溶体として機能する部分の断面積の小さい可溶体が得られ、可溶体の抵抗値増加につながる。また、前記チップ型ヒューズ素子においては、金属領域を形成する際の還元条件を制御し、可溶体における金属領域と金属酸化物領域との割合を制御することにより、所望の抵抗値を有する可溶体が得られる。   After forming a sintered body of metal oxide by the printing method, a part of the metal that functions as a soluble body is reduced compared to a soluble body formed by a normal printing method by reducing a part of it to a metal. The existence ratio (thickness) is reduced. That is, a soluble body having a smaller cross-sectional area of a portion functioning as a soluble body is obtained as compared with a soluble body formed by a normal printing method, leading to an increase in the resistance value of the soluble body. Further, in the chip-type fuse element, the fusible body having a desired resistance value is controlled by controlling the reduction condition when forming the metal region and controlling the ratio of the metal region and the metal oxide region in the fusible body. Is obtained.

本発明に係るチップ型ヒューズ素子の製造方法は、金属粉末とその金属の酸化物粉末とを含む可溶体ペーストを印刷し、これを焼成することにより、金属領域と金属酸化物領域とが混在した状態の可溶体を形成することを特徴とする。
以上の方法により、金属領域と金属酸化物領域とが混合したような状態の可溶体の形成が実現され、可溶体の抵抗値増加につながる。また、前記チップ型ヒューズ素子においては、金属領域を形成する際の還元条件を制御し、可溶体における金属領域と金属酸化物領域との割合を制御することにより、所望の抵抗値を有する可溶体が得られる。
In the method for manufacturing a chip-type fuse element according to the present invention, a fusible paste containing a metal powder and an oxide powder of the metal is printed and fired to mix the metal region and the metal oxide region. It forms a soluble body in a state.
By the above method, formation of a soluble body in a state where the metal region and the metal oxide region are mixed is realized, leading to an increase in the resistance value of the soluble body. Further, in the chip-type fuse element, the fusible body having a desired resistance value is controlled by controlling the reduction condition when forming the metal region and controlling the ratio of the metal region and the metal oxide region in the fusible body. Is obtained.

本発明によれば、細線化及び薄膜化が困難な印刷法を利用しながらも可溶体の高抵抗化を実現し、低電流溶断が可能であり、溶断特性に優れたチップ型ヒューズ素子を提供することが可能である。また、本発明によれば、可溶体の抵抗値の設計が容易なものとなり、多様な定格電流を有するチップ型ヒューズ素子を提供することができる。さらに、本発明によれば、印刷法を利用するため、真空装置等の大規模な装置が不要であり、安価なチップ型ヒューズ素子を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a chip-type fuse element that achieves high resistance of a fusible body while using a printing method in which thinning and thinning are difficult, enables low current fusing, and has excellent fusing characteristics. Is possible. Further, according to the present invention, the resistance value of the fusible body can be easily designed, and a chip-type fuse element having various rated currents can be provided. Furthermore, according to the present invention, since a printing method is used, a large-scale device such as a vacuum device is unnecessary, and an inexpensive chip-type fuse element can be provided.

以下、本発明を適用したチップ型ヒューズ素子及びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明を適用したチップ型ヒューズ素子は、基本的には可溶体において、金属を含有する金属領域と、前記金属と同種の元素を構成元素として含む金属酸化物領域とを含むものである。そして、本発明を適用したチップ型ヒューズ素子は、可溶体の具体的な構造、すなわち金属領域と金属酸化物領域のそれぞれの存在形態に応じて、以下に説明するように第1の実施形態〜第3の実施形態に大きく分類することができる。   Hereinafter, a chip-type fuse element to which the present invention is applied and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the drawings. A chip-type fuse element to which the present invention is applied basically includes a metal region containing a metal and a metal oxide region containing the same kind of element as the constituent element in the fusible body. And the chip-type fuse element to which the present invention is applied is described in the first embodiment to the following in accordance with the specific structure of the fusible body, that is, the existence form of each of the metal region and the metal oxide region. It can be roughly classified into the third embodiment.

(第1の実施形態)
本実施形態に係るチップ型ヒューズ素子は、図1に示すように、例えば角形チップ状の基板1と、基板1上に厚膜に形成された可溶体2と、可溶体2上に形成された保護層3とを備えている。前記可溶体2は2層からなり、具体的には基板1上に形成された金属層4と金属層4上に形成された金属酸化物層5とから構成されている。また、本実施形態のチップ型ヒューズ素子の基板1上には一対の引き出し電極6が設けられている。引き出し電極6の一端は金属層4に接続され、他端は基板1の端面に形成された端子電極7に接続される。なお、図1(a)においては保護層3を省略した状態で示している。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the chip-type fuse element according to the present embodiment is formed on, for example, a rectangular chip-shaped substrate 1, a fusible body 2 formed in a thick film on the substrate 1, and a fusible body 2. And a protective layer 3. The fusible body 2 includes two layers, and specifically includes a metal layer 4 formed on the substrate 1 and a metal oxide layer 5 formed on the metal layer 4. In addition, a pair of lead electrodes 6 are provided on the substrate 1 of the chip-type fuse element of the present embodiment. One end of the extraction electrode 6 is connected to the metal layer 4, and the other end is connected to a terminal electrode 7 formed on the end surface of the substrate 1. In FIG. 1A, the protective layer 3 is omitted.

基板1の端面には、引き出し電極6と接続するように一対の端子電極7が形成される。端子電極7を構成する材料としては特に限定されないが、例えばAg等を含む樹脂により形成される。   A pair of terminal electrodes 7 are formed on the end face of the substrate 1 so as to be connected to the extraction electrode 6. Although it does not specifically limit as a material which comprises the terminal electrode 7, For example, it forms with resin containing Ag etc.

本実施形態における可溶体2は、先ず金属層4を形成し、その後金属層4の一部(表面)を酸化し、金属酸化物層5とすることにより形成されるものである。金属酸化物層5は通常絶縁性を示すため、可溶体2においては、基板1側に形成される金属層4のみが実質的な可溶体として機能することとなる。   The fusible body 2 in the present embodiment is formed by first forming the metal layer 4 and then oxidizing a part (surface) of the metal layer 4 to form the metal oxide layer 5. Since the metal oxide layer 5 normally exhibits insulating properties, in the fusible body 2, only the metal layer 4 formed on the substrate 1 side functions as a substantially soluble body.

なお、本発明において、「金属酸化物層」とは、金属酸化物領域が明確な層構造の形成に至らず、例えば金属層表面に金属酸化物領域が部分的に存在しているような場合も含んでいる。   In the present invention, the “metal oxide layer” means that the metal oxide region does not lead to the formation of a clear layer structure, for example, the metal oxide region partially exists on the surface of the metal layer. Also included.

可溶体2は金属により構成され、例えば定格電流の2倍を超えるような過大な電流が流れたときに溶断することにより、チップ型ヒューズ素子が組み込まれた電気回路等の保護を図るものである。このような観点から、可溶体2(金属層4)を構成する金属は、チップ型ヒューズ素子の可溶体として適当な融点及び比抵抗を有する金属であることが必要である。それとともに、本実施形態においては金属層4の表面を酸化して金属酸化物層5を形成させることから、可溶体2に含まれる金属として比較的酸化し易い金属であることが好ましい。このような金属としては例えばCu、Ni等が挙げられ、特にCuを用いることが好ましい。一方、金属酸化物層5は金属層4を構成する金属の酸化物によって構成されることになる。   The fusible body 2 is made of metal, and is intended to protect an electric circuit or the like in which a chip-type fuse element is incorporated by fusing when an excessive current exceeding twice the rated current flows, for example. . From such a viewpoint, the metal constituting the fusible body 2 (metal layer 4) needs to be a metal having an appropriate melting point and specific resistance as the fusible body of the chip-type fuse element. At the same time, in the present embodiment, the surface of the metal layer 4 is oxidized to form the metal oxide layer 5. Therefore, the metal contained in the fusible body 2 is preferably a metal that is relatively easily oxidized. Examples of such a metal include Cu and Ni, and Cu is particularly preferable. On the other hand, the metal oxide layer 5 is composed of a metal oxide constituting the metal layer 4.

保護層3を構成する材料としては、例えばZnO系ガラス、CaO系ガラス、Bi系ガラス、SrO系ガラス等のガラス、シリコーン樹脂等を用いることができる。 As a material constituting the protective layer 3, for example, glass such as ZnO-based glass, CaO-based glass, Bi 2 O 3- based glass, SrO-based glass, silicone resin, or the like can be used.

帯状に形成された可溶体2の両端には一対の引き出し電極6がそれぞれ接続される。引き出し電極6に含まれる金属は、可溶体2に含まれる金属より酸化し難い金属であることが好ましい。後述するように、金属酸化物層5を形成する工程において、金属層4の表面を酸化させる必要がある一方、引き出し電極6は酸化させないことが好ましいためである。このような相対的な酸化のし易さは例えば図2に示すようなエリンガム図に基づいて判別することができ、例えばAg、Au、Pt、Pd、Rh、Ru、Ir等から選ばれる少なくとも1種が適当である。   A pair of extraction electrodes 6 are connected to both ends of the fusible body 2 formed in a band shape. The metal contained in the extraction electrode 6 is preferably a metal that is less susceptible to oxidation than the metal contained in the soluble body 2. As will be described later, in the step of forming the metal oxide layer 5, the surface of the metal layer 4 needs to be oxidized, while the extraction electrode 6 is preferably not oxidized. Such relative ease of oxidation can be determined based on, for example, an Ellingham diagram as shown in FIG. 2, for example, at least one selected from Ag, Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Ir, and the like. The species is suitable.

基板1は、可溶体2の支持体となるものであり、例えば角形状に形成されている。基板1を構成する材料としては限定されるものではなく、この種のチップ型ヒューズ素子に用いられる材料をいずれも使用可能である。例えば、低い熱伝導性を示す絶縁材料を用いることができ、より具体的には、Al、ガラスセラミック等の絶縁材料を用いることができる。 The board | substrate 1 becomes a support body of the soluble body 2, for example, is formed in square shape. The material constituting the substrate 1 is not limited, and any material used for this type of chip-type fuse element can be used. For example, an insulating material exhibiting low thermal conductivity can be used, and more specifically, an insulating material such as Al 2 O 3 or glass ceramic can be used.

なお、チップ型ヒューズ素子においては、必要に応じて基板1と可溶体2との間に蓄熱層を配置してもよい。蓄熱層を構成する材料としては特に限定されないが、低い熱伝導性を示す材料を用いることが好ましく、例えば樹脂やガラス等を挙げることができる。蓄熱層は、多孔質構造とすることもできる。   In the chip-type fuse element, a heat storage layer may be disposed between the substrate 1 and the fusible body 2 as necessary. Although it does not specifically limit as a material which comprises a thermal storage layer, It is preferable to use the material which shows low heat conductivity, For example, resin, glass, etc. can be mentioned. The heat storage layer may have a porous structure.

印刷法を利用して可溶体を形成する場合には可溶体の抵抗値の低下が問題となるが、以上のように金属層4の一部を酸化して金属酸化物層5とすることにより、金属を含有する金属領域(金属層4)の厚みを実際の可溶体2の厚みより減らし、可溶体2の抵抗値を高めることができる。したがって、溶断に必要なジュール熱が十分に確保され、例えば低電流での溶断が可能となり、優れた溶断特性を示すチップ型ヒューズ素子を実現することができる。また、印刷法を利用するため、チップ型ヒューズ素子の低コスト化の点において非常に有利である。   When a soluble material is formed by using a printing method, a decrease in the resistance value of the soluble material becomes a problem, but by oxidizing a part of the metal layer 4 as described above, the metal oxide layer 5 is obtained. The thickness of the metal region (metal layer 4) containing the metal can be reduced from the actual thickness of the soluble body 2 and the resistance value of the soluble body 2 can be increased. Therefore, sufficient Joule heat required for fusing is ensured, for example, fusing at a low current is possible, and a chip-type fuse element exhibiting excellent fusing characteristics can be realized. In addition, since the printing method is used, it is very advantageous in terms of cost reduction of the chip type fuse element.

また、例えば可溶体2の長さや幅の変更等の煩雑さを伴うことなく、金属層4と金属酸化物層5との膜厚比等を制御することによって可溶体2の抵抗値を比較的容易に制御することができ、所望の規格(定格電流)のチップ型ヒューズ素子を実現することができる。   Further, for example, the resistance value of the fusible body 2 is relatively controlled by controlling the film thickness ratio of the metal layer 4 and the metal oxide layer 5 without the complexity of changing the length and width of the fusible body 2. It can be easily controlled, and a chip-type fuse element having a desired standard (rated current) can be realized.

以下、図1に示す構成のチップ型ヒューズ素子の製造方法について説明する。本実施形態のチップ型ヒューズ素子の製造方法は、基本的には、引き出し電極形成工程、金属層形成工程、金属酸化物形成工程、保護層形成工程、端子電極形成工程とを含んでいる。   A method for manufacturing the chip-type fuse element having the configuration shown in FIG. 1 will be described below. The manufacturing method of the chip-type fuse element of this embodiment basically includes a lead electrode forming step, a metal layer forming step, a metal oxide forming step, a protective layer forming step, and a terminal electrode forming step.

先ず、引き出し電極形成工程では、図3(a)に示すように、基板1上に導電ペーストを印刷し、焼成することにより引き出し電極6を形成する。導電ペーストは、金属粉末、ガラス組成物、有機ビヒクル等を混合して調製されるものである。導電ペーストに含まれる金属粉末としては、可溶体2に含有される金属に比較して酸化し難い金属を用いることができ、例えばAg、Au、Pt、Pd、Rh、Ru、Ir等から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。   First, in the lead electrode forming step, as shown in FIG. 3A, the lead electrode 6 is formed by printing and baking a conductive paste on the substrate 1. The conductive paste is prepared by mixing a metal powder, a glass composition, an organic vehicle and the like. As the metal powder contained in the conductive paste, a metal that is difficult to oxidize compared to the metal contained in the soluble body 2 can be used, and is selected from, for example, Ag, Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Ir, and the like. There is at least one kind.

導電ペースト用のガラス組成物としては、例えばZnO系ガラス、CaO系ガラス、Bi系ガラス、SrO系ガラス等を用いることができる。 As the glass composition for the conductive paste, for example, ZnO glass, CaO glass, Bi 2 O 3 glass, SrO glass, or the like can be used.

導電ペースト用の有機ビヒクルは、バインダ等を有機溶剤中に溶解することによって調製されるものである。バインダとしては、特に限定されず、例えば、エチルセルロース、ポリビニルブチラール等、各種バインダから適宜選択すればよい。有機溶剤も限定されず、テルピネオール、ブチルカルビトール、アセトン、トルエン等、各種有機溶剤から適宜選択すればよい。さらに、ペーストの物性を調節するために、分散剤等の各種添加剤を加えてもよい。   The organic vehicle for the conductive paste is prepared by dissolving a binder or the like in an organic solvent. It does not specifically limit as a binder, For example, what is necessary is just to select suitably from various binders, such as an ethyl cellulose and polyvinyl butyral. The organic solvent is not limited, and may be appropriately selected from various organic solvents such as terpineol, butyl carbitol, acetone, and toluene. Furthermore, in order to adjust the physical properties of the paste, various additives such as a dispersant may be added.

次に、金属層形成工程に移る。金属層形成工程では、まず、基板1上に金属粉末を含む可溶体ペーストをスクリーン印刷等により可溶体形状に印刷する。このとき、基板1上に塗布された導電ペースト(引き出し電極6)に一部重なるように可溶体ペーストを印刷する。その後、例えば大気等の酸化性雰囲気中で可溶体ペーストを焼成する。これにより、図3(b)に示すような金属層4を形成する。   Next, the process proceeds to the metal layer forming step. In the metal layer forming step, first, a soluble paste containing metal powder is printed on the substrate 1 in a soluble form by screen printing or the like. At this time, the soluble paste is printed so as to partially overlap the conductive paste (extracting electrode 6) applied on the substrate 1. Thereafter, the soluble paste is fired in an oxidizing atmosphere such as air. Thereby, the metal layer 4 as shown in FIG. 3B is formed.

可溶体ペーストは、可溶体2を形成する金属粉末及び有機ビヒクルを混合して調製される。可溶体ペーストに含まれる金属粉末としては、酸化物層形成工程における熱処理温度において、引き出し電極6に含有される金属に比べ酸化し易い金属を用いることができる。例えばCu、Ni等から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。可溶体ペースト用の有機ビヒクルとしては、前記導電ペーストと同様のものを用いることができる。   The soluble body paste is prepared by mixing the metal powder forming the soluble body 2 and the organic vehicle. As the metal powder contained in the soluble paste, a metal that is more easily oxidized than the metal contained in the extraction electrode 6 can be used at the heat treatment temperature in the oxide layer forming step. For example, at least one selected from Cu, Ni and the like is preferable. As the organic vehicle for the soluble paste, the same one as the conductive paste can be used.

ところで、可溶体ペースト用金属粉末は比較的酸化し易い金属からなるため、可溶体ペースト中のバインダを除去する目的で可溶体ペーストを酸化性雰囲気中で単純に焼成しただけでは、可溶体ペースト用金属粉末全体が酸化するおそれがある。このような場合、例えば大気中、400℃で焼成することによりバインダを除去した後、可溶体ペースト用金属粉末を還元する還元処理を実施することが好ましい。これにより、脱バインダ処理により生じた酸化物を還元して金属に戻すことができる。還元処理は、N、H等を含む還元雰囲気中、例えば380℃で熱処理すればよい。還元処理の後、N等の非酸化性雰囲気中、例えば750℃でさらに焼成を行うことが好ましい。還元処理後、非酸化性雰囲気中で焼成を行うことにより、金属酸化物層5を形成する前の段階の可溶体(金属層4)を形成することができる。 By the way, the metal powder for soluble paste is made of a metal that is relatively easy to oxidize. Therefore, simply baking the soluble paste in an oxidizing atmosphere for the purpose of removing the binder in the soluble paste can be used for the soluble paste. The entire metal powder may be oxidized. In such a case, for example, after removing the binder by firing at 400 ° C. in the air, it is preferable to perform a reduction treatment for reducing the metal powder for the soluble paste. Thereby, the oxide generated by the binder removal treatment can be reduced and returned to the metal. The reduction treatment may be performed by heat treatment, for example, at 380 ° C. in a reducing atmosphere containing N 2 , H 2 or the like. After the reduction treatment, it is preferable to further perform baking at 750 ° C. in a non-oxidizing atmosphere such as N 2 . By performing firing in a non-oxidizing atmosphere after the reduction treatment, it is possible to form a soluble body (metal layer 4) at a stage before the metal oxide layer 5 is formed.

次に、酸化物層形成工程を実施する。酸化物層形成工程では、金属層4を酸化性雰囲気中で熱処理することにより金属層4の表面を酸化し、図3(c)に示すように金属酸化物層5を形成する。前記金属層形成工程と酸化物層形成工程により、金属層4と金属酸化物層5とからなる可溶体2が形成される。   Next, an oxide layer forming step is performed. In the oxide layer forming step, the surface of the metal layer 4 is oxidized by heat-treating the metal layer 4 in an oxidizing atmosphere to form the metal oxide layer 5 as shown in FIG. By the metal layer forming step and the oxide layer forming step, the soluble body 2 composed of the metal layer 4 and the metal oxide layer 5 is formed.

酸化物層形成工程においては、金属層4の表面を酸化させる必要がある一方で、引き出し電極6については導電性を確保する観点から極力酸化させないように、熱処理の条件を制御する必要がある。酸化物層形成工程の熱処理条件は、可溶体2(金属層4)及び引き出し電極6に用いる金属の種類や、必要な抵抗値等に応じて適宜調整する必要があるが、例えば300℃〜900℃の温度で行えばよい。   In the oxide layer forming step, it is necessary to oxidize the surface of the metal layer 4, while it is necessary to control the heat treatment conditions so that the extraction electrode 6 is not oxidized as much as possible from the viewpoint of ensuring conductivity. The heat treatment conditions in the oxide layer forming step need to be appropriately adjusted according to the type of metal used for the fusible body 2 (metal layer 4) and the extraction electrode 6, the required resistance value, and the like. It may be performed at a temperature of ° C.

また、酸化物層形成工程における酸化性雰囲気中の酸素分圧は、可溶体2に含まれる金属の平衡酸素分圧と、引き出し電極6に含まれる平衡酸素分圧とを考慮して決めることが好ましい。具体的には、酸化性雰囲気中の酸素分圧を、可溶体2を構成する金属の平衡酸素分圧より高く、かつ、引き出し電極6を構成する金属の平衡酸素分圧より低く設定することが好ましい。酸化性雰囲気中の酸素分圧を前記範囲内とすることによって、引き出し電極6の導電性を損なうことなく、金属層4の表面を確実に金属酸化物層5へ変化させることができる。   The oxygen partial pressure in the oxidizing atmosphere in the oxide layer forming step is determined in consideration of the equilibrium oxygen partial pressure of the metal contained in the soluble body 2 and the equilibrium oxygen partial pressure contained in the extraction electrode 6. preferable. Specifically, the oxygen partial pressure in the oxidizing atmosphere may be set higher than the equilibrium oxygen partial pressure of the metal constituting the fusible body 2 and lower than the equilibrium oxygen partial pressure of the metal constituting the extraction electrode 6. preferable. By setting the oxygen partial pressure in the oxidizing atmosphere within the above range, the surface of the metal layer 4 can be reliably changed to the metal oxide layer 5 without impairing the conductivity of the extraction electrode 6.

このような酸素分圧の範囲は、図2に示すようなエリンガム図に基づいて算出することができる。例えば、焼成温度を900℃とし、Niを金属として残存させ、Alを酸化させて酸化物(Al)とするような酸素分圧を求める場合を考える。Alの平衡酸素分圧は、左上に位置する点Oと、Al酸化物に対応する線の温度900℃における点aとを結ぶ直線をPO2スケールまで外挿した点PO2(Al)で示される。一方、Niの平衡酸素分圧は、左上に位置する点Oと、Ni酸化物に対応する線Bの温度900℃における点bとを結ぶ直線をPO2スケールまで外挿した点PO2(Ni)で示される。つまり、900℃において、Xで示されるように、Niの線(ΔG)の下側であり、かつAlの線(ΔG)の下側に対応する酸素分圧であれば、Alは酸化され、かつNiは金属のまま残存する。したがって、900℃において、Niを金属として残存させ、かつAlを酸化させるという条件を満たす雰囲気の酸素分圧PO2は、図3中矢印Yで示される範囲であり、PO2(Al)<PO2<PO2(Ni)である。 Such a range of oxygen partial pressure can be calculated based on an Ellingham diagram as shown in FIG. For example, consider a case where the firing temperature is 900 ° C., Ni is left as a metal, and oxygen partial pressure is obtained by oxidizing Al to form an oxide (Al 2 O 3 ). The equilibrium oxygen partial pressure of Al is indicated by a point P O2 (Al) obtained by extrapolating the straight line connecting the point O located at the upper left and the point a at a temperature of 900 ° C. corresponding to the Al oxide to the P O2 scale. It is. On the other hand, the equilibrium oxygen partial pressure of Ni has a point O located at the upper left, the straight line connecting the point b at a temperature 900 ° C. of the line B corresponding to the Ni oxide P O2 point was extrapolated to scale P O2 (Ni ). That is, at 900 ° C., as indicated by X, if the oxygen partial pressure is below the Ni line (ΔG o ) and corresponding to the lower side of the Al line (ΔG o ), Al is oxidized. Ni remains as a metal. Therefore, at 900 ° C., the oxygen partial pressure P O2 in an atmosphere that satisfies the condition of remaining Ni as a metal and oxidizing Al is in the range indicated by the arrow Y in FIG. 3, and P O2 (Al) <P It is O2 <P O2 (Ni).

次に、保護層形成工程を実施し、図3(d)に示すように保護層3を形成する。保護層3を形成する方法は特に限定されるものではないが、シリコーン樹脂等の樹脂を含むペーストを塗布し、熱で硬化することにより保護層3を形成することが好ましい。   Next, a protective layer forming step is performed to form the protective layer 3 as shown in FIG. The method for forming the protective layer 3 is not particularly limited, but it is preferable to form the protective layer 3 by applying a paste containing a resin such as a silicone resin and curing with heat.

保護層3を形成した後、端子電極形成工程を実施する。例えばAgを含むペーストを塗布し、硬化させることにより、図3(e)に示すような端子電極7を形成する。以上の工程を経ることにより、図1に示すチップ型ヒューズ素子が得られる。   After forming the protective layer 3, a terminal electrode formation process is implemented. For example, a terminal electrode 7 as shown in FIG. 3E is formed by applying and curing a paste containing Ag. The chip-type fuse element shown in FIG. 1 is obtained through the above steps.

以上のようなチップ型ヒューズ素子の製造方法では、印刷法により金属層4を形成した後にその一部を金属酸化物層5に変化させることで、可溶体2として実際に機能する領域(金属層4)の厚みを減らしている。したがって、本発明では印刷法を利用した場合であっても金属層4の断面積を非常に小さくして可溶体2を高抵抗化することが可能となり、印刷法の利点である低コスト化と優れた溶断特性との両立を図ることができる。   In the method of manufacturing a chip-type fuse element as described above, a region (metal layer) that actually functions as the fusible body 2 is obtained by changing a part of the metal layer 4 to the metal oxide layer 5 after forming the metal layer 4 by a printing method. The thickness of 4) is reduced. Therefore, in the present invention, even when the printing method is used, the cross-sectional area of the metal layer 4 can be made extremely small to increase the resistance of the fusible body 2. Both excellent fusing characteristics can be achieved.

また、金属酸化物層5の膜厚は、酸化物層形成工程における熱処理条件等を制御することにより比較的容易に制御することができる。したがって、例えばチップ型ヒューズ素子の外形寸法・可溶体の形状・可溶体ペーストの材料のいずれをも変化させることなく、可溶体2の抵抗値を容易に所望の値に設計することができ、多様なチップ型ヒューズ素子を製造することができる。   Further, the film thickness of the metal oxide layer 5 can be controlled relatively easily by controlling the heat treatment conditions and the like in the oxide layer forming step. Therefore, for example, the resistance value of the fusible body 2 can be easily designed to a desired value without changing any of the outer dimensions of the chip-type fuse element, the shape of the fusible body, and the material of the fusible paste. A simple chip-type fuse element can be manufactured.

なお、前述の説明においては、図1に示すチップ型ヒューズ素子を製造するに際して酸化物層形成工程と保護層形成工程とをこの順に実施する方法を例に挙げたが、図1に示す構造のチップ型ヒューズ素子の製造方法はこれに限るものではない。例えば以下に説明するように、保護層形成工程と酸化物層形成工程とを共通化することができる。このような製造方法について図4を参照しながら説明する。   In the above description, the method of performing the oxide layer forming step and the protective layer forming step in this order when manufacturing the chip-type fuse element shown in FIG. 1 is taken as an example, but the structure shown in FIG. The manufacturing method of the chip-type fuse element is not limited to this. For example, as described below, the protective layer forming step and the oxide layer forming step can be made common. Such a manufacturing method will be described with reference to FIG.

先ず、引き出し電極形成工程を実施し、図4(a)に示すように基板1上に引き出し電極6を形成する。次に、金属層形成工程を実施し、図4(b)に示すように金属層4を形成する。ここまでの工程は図2を参照して説明した製造方法と同じであるため、詳細な説明を省略する。   First, an extraction electrode forming step is performed, and an extraction electrode 6 is formed on the substrate 1 as shown in FIG. Next, a metal layer forming step is performed to form the metal layer 4 as shown in FIG. Since the steps up to here are the same as those of the manufacturing method described with reference to FIG. 2, detailed description thereof is omitted.

金属層形成工程後、保護層形成工程を実施する。先ず、図4(c)に示すように、保護層3を形成するための保護層形成用ペースト3aを金属層4を被覆するように印刷し、塗布する。保護層形成用ペースト3aは、保護層3を形成するための材料、有機ビヒクル等を混合して調製される。ここで、保護層3を形成する材料としては、後述する酸化性雰囲気中の熱処理に対し耐熱性を有する材料であることが好ましく、特にガラスを用いることが好ましい。   After the metal layer forming step, a protective layer forming step is performed. First, as shown in FIG. 4C, a protective layer forming paste 3 a for forming the protective layer 3 is printed and applied so as to cover the metal layer 4. The protective layer forming paste 3a is prepared by mixing a material for forming the protective layer 3, an organic vehicle, and the like. Here, the material for forming the protective layer 3 is preferably a material having heat resistance against heat treatment in an oxidizing atmosphere described later, and glass is particularly preferably used.

保護層形成用ペースト3aを塗布した後、酸化性雰囲気中で熱処理を行う。この熱処理によって、図4(d)に示すように保護層3が形成される。それと同時に、保護層形成用3aペーストを介して雰囲気中の酸素が金属層4表面と接触し、金属層4の表面を酸化させるため、結果として図4(d)に示すように金属酸化物層5が形成される。   After applying the protective layer forming paste 3a, heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere. By this heat treatment, the protective layer 3 is formed as shown in FIG. At the same time, oxygen in the atmosphere comes into contact with the surface of the metal layer 4 through the protective layer forming 3a paste and oxidizes the surface of the metal layer 4, resulting in the metal oxide layer as shown in FIG. 5 is formed.

その後、端子電極形成工程を実施し、図4(e)に示すように端子電極7を形成する。以上のような工程を経ることにより、図1に示すチップ型ヒューズ素子が得られる。   Then, a terminal electrode formation process is implemented and the terminal electrode 7 is formed as shown in FIG.4 (e). Through the steps as described above, the chip-type fuse element shown in FIG. 1 is obtained.

以上のような製造方法においては、保護層形成工程における熱処理が酸化物層形成工程における熱処理を兼ねている。チップ型ヒューズ素子においては、耐環境性を高める目的等のために保護層3を形成することが一般的であるため、保護層形成工程が酸化物層形成工程を兼ねることで、酸化物層形成のみを目的とする熱処理工程は不要となる。したがって、前述の製造方法によれば、製造工程を簡略化でき、チップ型ヒューズ素子のさらなる低価格化が実現される。   In the manufacturing method as described above, the heat treatment in the protective layer forming step also serves as the heat treatment in the oxide layer forming step. In chip-type fuse elements, it is common to form the protective layer 3 for the purpose of improving the environmental resistance, etc., so that the protective layer forming step also serves as the oxide layer forming step. The heat treatment process only for the purpose becomes unnecessary. Therefore, according to the manufacturing method described above, the manufacturing process can be simplified, and further cost reduction of the chip-type fuse element can be realized.

(第2の実施形態)
本実施形態のチップ型ヒューズ素子は、可溶体2において金属領域(金属層4)とその金属の酸化物領域(金属酸化物層5)とを有する点において前記第1実施形態のチップ型ヒューズ素子と共通するが、可溶体2における金属層4と金属酸化物層5の積層順序が逆になっている。以下、本実施形態のチップ型ヒューズ素子について、図5を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、第1の実施形態と重複する箇所についての詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
The chip-type fuse element of the first embodiment is that the fusible body 2 has a metal region (metal layer 4) and a metal oxide region (metal oxide layer 5) in the fusible body 2. However, the stacking order of the metal layer 4 and the metal oxide layer 5 in the fusible body 2 is reversed. Hereinafter, the chip-type fuse element of the present embodiment will be described with reference to FIG. Note that in the following description, detailed description of portions overlapping with the first embodiment is omitted.

図5に示すように、本実施形態に係るチップ型ヒューズ素子は、例えば角形チップ状の基板1と、基板1上に厚膜に形成された可溶体2と、可溶体2上に形成された保護層3とを備えている。図5(a)においては保護層3を省略した状態で示している。   As shown in FIG. 5, the chip-type fuse element according to this embodiment is formed on, for example, a rectangular chip-shaped substrate 1, a soluble body 2 formed in a thick film on the substrate 1, and a soluble body 2. And a protective layer 3. In FIG. 5A, the protective layer 3 is omitted.

本実施形態の可溶体2における金属層4と金属酸化物層5の積層順序は、前記第1の実施形態とは逆である。すなわち、本実施形態の可溶体2は、基板1上に形成された金属酸化物層5と金属酸化物層5上に形成された金属層4とから構成されている。基板1の対向する一対の端面にはそれぞれ端子電極7が形成されている。前記第1の実施形態では金属層4と端子電極7との間に引き出し電極6が介在していたが、本実施形態においては金属層4と各端子電極7とは直接接続されている。   The stacking order of the metal layer 4 and the metal oxide layer 5 in the fusible body 2 of the present embodiment is opposite to that of the first embodiment. That is, the fusible body 2 of the present embodiment includes a metal oxide layer 5 formed on the substrate 1 and a metal layer 4 formed on the metal oxide layer 5. Terminal electrodes 7 are respectively formed on a pair of opposed end faces of the substrate 1. In the first embodiment, the lead electrode 6 is interposed between the metal layer 4 and the terminal electrode 7, but in the present embodiment, the metal layer 4 and each terminal electrode 7 are directly connected.

本実施形態における可溶体2は、先ず金属酸化物層5を形成し、その後金属酸化物層5の一部(表面)を還元して金属化し、金属層4とすることにより形成されるものである。金属酸化物層5は通常絶縁性を示すため、可溶体2においては、表面に形成される金属層4のみが実質的な可溶体として機能することとなる。   The fusible body 2 in the present embodiment is formed by first forming the metal oxide layer 5, and then reducing and metalizing a part (surface) of the metal oxide layer 5 to form the metal layer 4. is there. Since the metal oxide layer 5 normally exhibits insulating properties, in the soluble body 2, only the metal layer 4 formed on the surface functions as a substantially soluble body.

なお、本発明において、「金属層」とは、金属領域が明確な層構造の形成に至らず、例えば金属酸化物層表面に金属領域が部分的に存在しているような場合も含んでいる。ただしこの場合、可溶体2として機能するために、金属領域同士が接触してネットワークを形成している必要がある。   In the present invention, the “metal layer” includes a case where the metal region does not lead to the formation of a clear layer structure, for example, the metal region partially exists on the surface of the metal oxide layer. . However, in this case, in order to function as the fusible body 2, the metal regions need to be in contact with each other to form a network.

本実施形態の可溶体2(金属層4)に使用可能な材料としては、チップ型ヒューズ素子の可溶体として適当な融点及び比抵抗を有する金属であることが必要である。それとともに、本実施形態の金属層4は、酸化物から金属を還元析出させることが容易な金属を用いることが好ましい。このような見地から、金属層4はCuから構成されることが好ましい。   The material that can be used for the fusible body 2 (metal layer 4) of the present embodiment needs to be a metal having an appropriate melting point and specific resistance as the fusible body of the chip-type fuse element. At the same time, the metal layer 4 of the present embodiment preferably uses a metal that is easy to reduce and deposit the metal from the oxide. From such a viewpoint, the metal layer 4 is preferably composed of Cu.

以上のように金属酸化物層5の一部を還元して金属層4とすることにより、金属領域(金属層4)の厚みを実際の可溶体2の厚みより減らし、可溶体2の抵抗値を高めることができる。したがって、溶断に必要なジュール熱が十分に確保され、例えば低電流での溶断が可能な優れた溶断特性を示すチップ型ヒューズ素子を実現することができる。また、印刷法を利用するため、チップ型ヒューズ素子の低コスト化の点において非常に有利である。   By reducing a part of the metal oxide layer 5 to the metal layer 4 as described above, the thickness of the metal region (metal layer 4) is reduced from the actual thickness of the soluble body 2 and the resistance value of the soluble body 2 is reduced. Can be increased. Therefore, it is possible to realize a chip-type fuse element that has sufficient Joule heat necessary for fusing and exhibits excellent fusing characteristics that can be fusing at a low current, for example. In addition, since the printing method is used, it is very advantageous in terms of cost reduction of the chip type fuse element.

また、金属酸化物層5と金属層4との膜厚比等を制御することによって可溶体2の抵抗値を比較的容易に制御することができ、所望の規格(定格電流)のチップ型ヒューズ素子を実現することができる。この際、例えば可溶体2の長さや幅を変更を伴う等の煩雑さはない。   Further, the resistance value of the fusible body 2 can be controlled relatively easily by controlling the film thickness ratio between the metal oxide layer 5 and the metal layer 4, and the chip type fuse having a desired standard (rated current). An element can be realized. At this time, there is no complication such as changing the length and width of the fusible body 2.

以下、図5に示すチップ型ヒューズ素子の製造方法の一例について、図6を参照しながら説明する。本実施形態のチップ型ヒューズ素子の製造方法は、基本的には、金属酸化物層形成工程、金属層形成工程、端子電極形成工程及び保護層形成工程を含んでいる。   Hereinafter, an example of a manufacturing method of the chip-type fuse element shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG. The manufacturing method of the chip type fuse element of this embodiment basically includes a metal oxide layer forming step, a metal layer forming step, a terminal electrode forming step, and a protective layer forming step.

先ず、金属酸化物層形成工程に先立ち、可溶体ペーストを用意する。ここで用いる可溶体ペーストは、可溶体材料として金属酸化物粉末を有機ビヒクル等と混合して調製される。例えば可溶体2の金属層4がCuからなる場合、可溶体ペーストにCuO粉末を含有させることとする。   First, a soluble paste is prepared prior to the metal oxide layer forming step. The soluble paste used here is prepared by mixing a metal oxide powder with an organic vehicle or the like as a soluble material. For example, when the metal layer 4 of the soluble body 2 is made of Cu, the soluble body paste contains CuO powder.

前記可溶体ペーストを基板1上にスクリーン印刷等により可溶体形状に印刷し、その後、例えば大気中、900℃で所定時間保持して焼成する。これにより、可溶体ペースト中のバインダを除去するとともに金属酸化物粉末を焼結し、図6(a)に示すような金属酸化物層5を形成する。   The fusible paste is printed on the substrate 1 in the form of a fusible body by screen printing or the like, and then, for example, held in the atmosphere at 900 ° C. for a predetermined time and baked. Thereby, the binder in the soluble paste is removed and the metal oxide powder is sintered to form the metal oxide layer 5 as shown in FIG.

次に、金属層形成工程では、金属酸化物の焼結体からなる金属酸化物層の表面(一部)を還元して金属酸化物の一部を金属化し、図6(b)に示すような金属層4を形成する。これにより、金属酸化物層5と金属層4とからなる可溶体2が形成される。金属酸化物層5の一部を金属層4とするには、金属酸化物層5を例えばN,H等の還元雰囲気中で熱処理すればよい。 Next, in the metal layer forming step, the surface (part) of the metal oxide layer made of a sintered metal oxide is reduced to metallize part of the metal oxide, as shown in FIG. The metal layer 4 is formed. Thereby, the soluble body 2 which consists of the metal oxide layer 5 and the metal layer 4 is formed. In order to make a part of the metal oxide layer 5 into the metal layer 4, the metal oxide layer 5 may be heat-treated in a reducing atmosphere such as N 2 or H 2 .

次に、端子電極形成工程を実施する。例えばAg等を含む熱硬化性樹脂をディッピングした後、硬化させることにより、図6(c)に示すような端子電極7を形成する。   Next, a terminal electrode forming step is performed. For example, a terminal electrode 7 as shown in FIG. 6C is formed by dipping a thermosetting resin containing Ag or the like and then curing it.

最後に、保護層形成工程を実施し、図6(d)に示すように保護層3を形成する。以上の工程を経ることにより、図5に示すチップ型ヒューズ素子が得られる。   Finally, a protective layer forming step is performed to form the protective layer 3 as shown in FIG. The chip-type fuse element shown in FIG. 5 is obtained through the above steps.

以上のようなチップ型ヒューズ素子の製造方法では、金属酸化物の焼結体(金属酸化物層5)を形成した後にその一部を還元し金属層4に変化させることで、可溶体2として実際に機能する領域(金属層4)を薄く形成している。このため、本発明では印刷法を利用した場合であっても可溶体2の金属層4の断面積を非常に小さくして可溶体2を高抵抗化することが可能となり、印刷法の利点である低コスト化と優れた溶断特性との両立を図ることができる。   In the method of manufacturing a chip-type fuse element as described above, after forming a sintered body of metal oxide (metal oxide layer 5), a part of the sintered body is reduced and changed to the metal layer 4, thereby forming the fusible body 2. The actually functioning region (metal layer 4) is thinly formed. Therefore, in the present invention, even when the printing method is used, the cross-sectional area of the metal layer 4 of the fusible body 2 can be made extremely small to increase the resistance of the fusible body 2, which is an advantage of the printing method. It is possible to achieve both low cost and excellent fusing characteristics.

また、金属層4の膜厚は、金属層形成工程における還元条件等を制御することにより比較的容易に制御することができる。したがって、例えばチップ型ヒューズ素子の外形寸法・可溶体の形状・可溶体ペーストの材料のいずれをも変化させることなく可溶体2の抵抗値を容易に所望の値に設計することができ、多様なチップ型ヒューズ素子を製造することができる。   Further, the film thickness of the metal layer 4 can be controlled relatively easily by controlling the reducing conditions in the metal layer forming step. Therefore, for example, the resistance value of the fusible body 2 can be easily designed to a desired value without changing any of the external dimensions of the chip-type fuse element, the shape of the fusible body, and the material of the fusible body paste. A chip-type fuse element can be manufactured.

なお、前述の説明では、図5に示すチップ型ヒューズ素子を作製するに際して金属酸化物粉末を含む可溶体ペーストを用いた場合を例に挙げたが、金属酸化物粉末に代えて金属粉末を含む可溶体ペーストを用いてもよい。   In the above description, the case where the fusible paste containing the metal oxide powder is used when producing the chip-type fuse element shown in FIG. 5 is described as an example, but the metal powder is used instead of the metal oxide powder. A soluble paste may be used.

金属粉末を含む可溶体ペーストを用いる場合も、基本的には金属酸化物層形成工程、金属層形成工程、端子電極形成工程及び保護層形成工程を経てチップ型ヒューズ素子を製造する。ただし、金属酸化物層形成工程において、基板1上に可溶体ペーストを印刷した後、可溶体ペースト中のバインダを除去するための脱バインダ処理が必須となる。脱バインダ処理は、例えば大気中、所定の温度で加熱保持すればよい。焼結に先立って脱バインダ処理を行うことで、可溶体ペースト中の金属粉末が酸化されて金属酸化物粉末となる。これを焼結することで、金属酸化物の焼結体からなる金属酸化物層5を形成することが可能となる。   Even when a fusible paste containing metal powder is used, a chip-type fuse element is basically manufactured through a metal oxide layer forming step, a metal layer forming step, a terminal electrode forming step, and a protective layer forming step. However, in the metal oxide layer forming step, after the fusible paste is printed on the substrate 1, a binder removal process for removing the binder in the fusible paste is essential. The binder removal process may be performed by heating and holding at a predetermined temperature in the atmosphere, for example. By performing the binder removal process prior to the sintering, the metal powder in the soluble paste is oxidized to become a metal oxide powder. By sintering this, the metal oxide layer 5 made of a sintered metal oxide can be formed.

(第3の実施形態)
ところで前述の第1の実施形態及び第2の実施形態では、可溶体2において金属と金属酸化物とがそれぞれ層を形成するような構造を取る場合を例に挙げたが、これに限定されるものではない。例えば可溶体2において、金属領域とその金属の酸化物領域とが混合したような状態で存在していても構わない。
(Third embodiment)
By the way, in the first embodiment and the second embodiment described above, the case where the fusible body 2 has a structure in which a metal and a metal oxide each form a layer is taken as an example, but the present invention is limited to this. It is not a thing. For example, in the fusible body 2, the metal region and the metal oxide region may exist in a mixed state.

本実施形態のチップ型ヒューズ素子は、例えば図7に示すように、基板1と基板1上に厚膜に形成された可溶体2と可溶体2上に形成された保護層3と可溶体2の両端に接続された端子電極7とを備えるものである。   For example, as shown in FIG. 7, the chip-type fuse element of the present embodiment includes a substrate 1, a soluble body 2 formed in a thick film on the substrate 1, a protective layer 3 formed on the soluble body 2, and a soluble body 2. Terminal electrodes 7 connected to both ends.

可溶体2は印刷法により形成されたものであり、金属領域と金属酸化物領域とが混合したような状態で存在している。金属領域と金属酸化物領域との存在比は任意であり、例えば金属層中に金属酸化物領域が分散したような状態、逆に、金属酸化物層中に金属領域が分散したような状態のいずれでも構わない。なお、可溶体2において金属酸化物層中に金属領域が分散したような状態とされている場合、例えば可溶体2に占める金属領域の比率を30体積%以上とし、金属領域同士を互いに接触させてネットワークを形成することにより、可溶体2として確実に機能することができる。   The fusible body 2 is formed by a printing method and exists in a state in which a metal region and a metal oxide region are mixed. The abundance ratio between the metal region and the metal oxide region is arbitrary. For example, the state in which the metal oxide region is dispersed in the metal layer, conversely, the state in which the metal region is dispersed in the metal oxide layer. Either is fine. In addition, when it is set as the state where the metal area | region disperse | distributed in the metal oxide layer in the soluble body 2, for example, the ratio of the metal area | region occupied in the soluble body 2 shall be 30 volume% or more, and metal areas are made to mutually contact. By forming a network, the fusible body 2 can function reliably.

可溶体2が以上のような構造とされることで金属からなる従来型の可溶体に比べて可溶体2の実効的な断面積が小さくなるため、可溶体2の高抵抗化が実現される。したがって、溶断に必要なジュール熱が十分に確保され、例えば低電流での溶断が可能な優れた溶断特性を示すチップ型ヒューズ素子を実現することができる。また、印刷法を利用するため、チップ型ヒューズ素子の低コスト化の点において非常に有利である。   Since the effective cross-sectional area of the fusible body 2 is smaller than that of the conventional fusible body made of metal by the fusible body 2 having the above-described structure, the resistance of the fusible body 2 is increased. . Therefore, it is possible to realize a chip-type fuse element that has sufficient Joule heat necessary for fusing and exhibits excellent fusing characteristics that can be fusing at a low current, for example. In addition, since the printing method is used, it is very advantageous in terms of cost reduction of the chip type fuse element.

また、可溶体2における金属と金属酸化物との存在比を制御することによって、可溶体2の長さや幅を変更する等の煩雑さを伴うことなく、可溶体2の抵抗値を比較的容易に制御することができ、所望の規格(定格電流)のチップ型ヒューズ素子を実現することができる。   In addition, by controlling the abundance ratio of the metal and the metal oxide in the soluble body 2, the resistance value of the soluble body 2 can be relatively easily reduced without the complexity of changing the length and width of the soluble body 2. Thus, a chip-type fuse element with a desired standard (rated current) can be realized.

以下、本実施形態のチップ型ヒューズ素子の製造方法の一例について説明する。本実施形態のチップ型ヒューズ素子の製造方法は、基本的には、可溶体形成工程、端子電極形成工程及び保護層形成工程を含んでいる。   Hereinafter, an example of a method for manufacturing the chip-type fuse element of the present embodiment will be described. The manufacturing method of the chip-type fuse element of the present embodiment basically includes a fusible body forming step, a terminal electrode forming step, and a protective layer forming step.

先ず、金属酸化物層形成工程に先立ち、可溶体ペーストを用意する。ここで用いる可溶体ペーストは、金属粉末とその金属の酸化物粉末を含み、これらが有機ビヒクルと混合されて調製される。金属粉末としては特にCu粉末を用いることが好ましい。可溶体ペーストにCu粉末を含ませる場合、金属酸化物粉末としてCu酸化物粉末を用いることとする。   First, a soluble paste is prepared prior to the metal oxide layer forming step. The soluble paste used here contains a metal powder and an oxide powder of the metal, and is prepared by mixing these with an organic vehicle. It is particularly preferable to use Cu powder as the metal powder. When Cu powder is included in the soluble paste, Cu oxide powder is used as the metal oxide powder.

次に、前記可溶体ペーストを基板1上に印刷し、脱バインダ処理を行った後、Cu及びCu酸化物がそれぞれ残存するような酸素分圧の雰囲気中、例えば900℃で所定時間保持する。これにより、CuとCu酸化物とが共存した可溶体2を形成する。Cu及びCu酸化物がそれぞれ残存するような酸素分圧は、前述したようにエリンガム図から算出すればよい。   Next, after the fusible paste is printed on the substrate 1 and subjected to binder removal treatment, the paste is held at an oxygen partial pressure atmosphere such that Cu and Cu oxide respectively remain at 900 ° C. for a predetermined time. Thereby, the soluble body 2 in which Cu and Cu oxide coexist is formed. The oxygen partial pressure at which Cu and Cu oxide each remain may be calculated from the Ellingham diagram as described above.

次に、端子電極形成工程を実施する。例えばAg等を含む熱硬化性樹脂をディッピングした後、硬化させることにより、端子電極7を形成する。   Next, a terminal electrode forming step is performed. For example, after dipping a thermosetting resin containing Ag or the like, the terminal electrode 7 is formed by curing.

最後に、保護層形成工程を実施し、保護層3を形成する。以上の工程を経ることにより、図7に示すような、金属領域と金属酸化物領域とが混合したような可溶体を備えるチップ型ヒューズ素子が得られる。   Finally, a protective layer forming step is performed to form the protective layer 3. Through the above steps, a chip-type fuse element having a fusible body in which a metal region and a metal oxide region are mixed as shown in FIG. 7 is obtained.

以下、本発明を適用した具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。なお、本発明が以下の実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。   Hereinafter, specific examples to which the present invention is applied will be described based on experimental results. Needless to say, the present invention is not limited to the following examples.

(実験1)
実験1では、金属層と金属酸化物層とがこの順に積層されてなる可溶体を備えるチップ型ヒューズ素子を作製するに際し、可溶体表面の酸化物層と保護層を別工程で形成する例について検討した。
(Experiment 1)
In Experiment 1, when producing a chip-type fuse element having a fusible body in which a metal layer and a metal oxide layer are laminated in this order, an oxide layer and a protective layer on the surface of the fusible body are formed in separate steps. investigated.

<実施例1>
先ず、導電ペーストを用意した。導電ペーストは、Ag粉末及び有機ビヒクルを各組成となるように秤量し、3本ロールミルで混練することにより調製した。有機ビヒクルは、バインダとしてエチルセルロースと、有機溶剤としてブチルカルビトールとを含むものである。
<Example 1>
First, a conductive paste was prepared. The conductive paste was prepared by weighing Ag powder and organic vehicle so as to have each composition, and kneading with a three-roll mill. The organic vehicle contains ethyl cellulose as a binder and butyl carbitol as an organic solvent.

アルミナ基板上に前記導電ペーストを一対の引き出し電極の形状に印刷し、乾燥させた。次に、大気中、850℃で焼成することにより引き出し電極を形成した。   The conductive paste was printed in the shape of a pair of extraction electrodes on an alumina substrate and dried. Next, the extraction electrode was formed by baking at 850 ° C. in the atmosphere.

一方、可溶体ペーストを用意した。可溶体ペーストは、Cu粉末及び有機ビヒクルを各組成となるように秤量し、3本ロールミルで混練し、調製したものである。有機ビヒクルは、バインダとしてエチルセルロースと、有機溶剤としてブチルカルビトールとを含むものである。なお、Cu粉末と有機ビヒクルとの配合比は、得られた可溶体ペーストがスクリーン印刷に適した粘度となるように設定した。   On the other hand, a soluble paste was prepared. The soluble paste is prepared by weighing Cu powder and organic vehicle so as to have each composition and kneading them with a three-roll mill. The organic vehicle contains ethyl cellulose as a binder and butyl carbitol as an organic solvent. The blending ratio of the Cu powder and the organic vehicle was set so that the obtained soluble paste had a viscosity suitable for screen printing.

前記可溶体ペーストを一対の引き出し電極間に接触するような可溶体形状にスクリーン印刷し、乾燥させた。次に、大気中、400℃で熱処理することにより、可溶体ペースト中のバインダを除去した。バインダを除去した後、Cuの還元処理を行った。還元処理は、N及びH混合ガス雰囲気中、380℃、30分間の条件で行った。次に、N雰囲気中、750℃、10分間の条件で焼成した。これにより、Cuからなる金属層を形成した。ここで得られたCuからなる金属層の膜厚は5μmであった。また、金属層の幅は200μm、長さは1.5mmであった。 The fusible paste was screen-printed into a fusible body shape so as to be in contact between a pair of extraction electrodes and dried. Next, the binder in the soluble paste was removed by heat treatment at 400 ° C. in the atmosphere. After removing the binder, Cu reduction treatment was performed. The reduction treatment was performed in a N 2 and H 2 mixed gas atmosphere at 380 ° C. for 30 minutes. Then, N 2 atmosphere, 750 ° C., and calcined for 10 minutes condition. This formed the metal layer which consists of Cu. The film thickness of the Cu metal layer obtained here was 5 μm. The metal layer had a width of 200 μm and a length of 1.5 mm.

次に、金属層の表面を酸化することにより、金属層の表面の一部を酸化物層とした。酸化物層の形成は、空気中、400℃、10分間の条件で熱処理することにより行った。これによりCu層とCu酸化物層との2層からなる可溶体が形成される。酸化していないCu層が実質的な可溶体となる。その後、可溶体を被覆するようにシリコーン樹脂からなる膜をスクリーン印刷により形成し、これを保護層とした。   Next, a part of the surface of the metal layer was made into an oxide layer by oxidizing the surface of the metal layer. The oxide layer was formed by heat treatment in air at 400 ° C. for 10 minutes. Thereby, the soluble body which consists of two layers of Cu layer and Cu oxide layer is formed. An unoxidized Cu layer becomes a substantially soluble material. Thereafter, a film made of a silicone resin was formed by screen printing so as to cover the soluble material, and this was used as a protective layer.

次に、基板側面にAg等を含む樹脂をディッピング後、熱硬化させることにより端子電極を形成した。その後、めっき処理を行うことにより、実施例1の小型チップ型ヒューズ素子を得た。   Next, after dipping a resin containing Ag or the like on the side surface of the substrate, a terminal electrode was formed by thermosetting. Then, the small chip-type fuse element of Example 1 was obtained by performing a plating process.

<実施例2〜実施例4>
酸化物層を形成する際の熱処理温度を表1に示すように変化させたこと以外は、実施例1と同様にして小型チップ型ヒューズ素子を得た。
<Example 2 to Example 4>
A small chip-type fuse element was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment temperature for forming the oxide layer was changed as shown in Table 1.

<比較例1>
金属層を形成した後、表面酸化を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にして小型チップ型ヒューズ素子を得た。
<Comparative Example 1>
After forming the metal layer, a small chip type fuse element was obtained in the same manner as in Example 1 except that surface oxidation was not performed.

以上のように作製した実施例1〜実施例4のチップ型ヒューズ素子の可溶体について、Cuからなる金属層の膜厚を測定した。また、実施例1〜実施例4及び比較例1のチップ型ヒューズ素子の溶断時間を測定した。溶断時間は、可溶体に4Aの電流を流し始めてから可溶体が切断されるまでの時間とした。結果を表1に示す。   Regarding the fusible bodies of the chip-type fuse elements of Examples 1 to 4 manufactured as described above, the film thickness of the metal layer made of Cu was measured. Moreover, the fusing time of the chip-type fuse elements of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 was measured. The fusing time was defined as the time from when the current of 4 A started to flow through the soluble material until the soluble material was cut. The results are shown in Table 1.

Figure 2007027077
Figure 2007027077

以上、表1の結果から、酸化物層を形成することによって、可溶体として実質的に機能する金属層(Cu)の膜厚を減少させることができ、溶断時間の短縮が可能となることが確認された。特にCuの膜厚を4.3μmより小さくすることにより、溶断時間が1秒未満となり、さらに良好な溶断特性が得られている。また、Cuの膜厚減少に伴って溶断時間が短くなることから、酸化物層と金属層の膜厚を制御することによって、溶断時間の制御が可能となることがわかる。   As described above, from the results shown in Table 1, by forming the oxide layer, the film thickness of the metal layer (Cu) substantially functioning as a soluble material can be reduced, and the fusing time can be shortened. confirmed. In particular, by making the Cu film thickness smaller than 4.3 μm, the fusing time is less than 1 second, and even better fusing characteristics are obtained. In addition, since the fusing time is shortened as the Cu film thickness decreases, it can be seen that the fusing time can be controlled by controlling the film thickness of the oxide layer and the metal layer.

(実験2)
実験2では、保護層としてガラスを用いるとともに、保護層形成工程が酸化物層形成工程を兼ねる例について検討した。
(Experiment 2)
In Experiment 2, an example in which glass was used as the protective layer and the protective layer forming step also served as the oxide layer forming step was examined.

<実施例5>
先ず、実施例1と同様にしてアルミナ基板上に引き出し電極及びCuからなる金属層を形成した。
一方、保護層形成用のガラスペーストを用意した。ガラスペーストは、Bi、B、SiOを、軟化点が420℃となるように配合し、混練することにより調製した。
<Example 5>
First, in the same manner as in Example 1, a lead electrode and a metal layer made of Cu were formed on an alumina substrate.
On the other hand, a glass paste for forming a protective layer was prepared. The glass paste was prepared by blending Bi 2 O 3 , B 2 O 3 and SiO 2 so that the softening point was 420 ° C. and kneading.

次に、金属層を被覆するように前記ガラスペーストを塗布し、空気中、500℃、10分間の条件で焼成した。これにより、保護層が形成されるとともに、金属層表面が酸化されることにより金属酸化物層となり、可溶体が形成された。   Next, the said glass paste was apply | coated so that a metal layer might be coat | covered, and it baked on 500 degreeC and the conditions for 10 minutes in the air. As a result, a protective layer was formed, and the surface of the metal layer was oxidized to form a metal oxide layer, thereby forming a soluble material.

その後、実施例1と同様にして端子電極を形成し、めっき処理を行うことにより、実施例5の小型チップ型ヒューズ素子を得た。   Thereafter, terminal electrodes were formed in the same manner as in Example 1, and plating treatment was performed to obtain a small chip type fuse element of Example 5.

<実施例6,実施例7>
保護層及び酸化物層を形成する際の熱処理温度を表2に示すように変化させるとともに、各熱処理温度に応じた軟化点を有するガラスを用いた。それ以外は、実施例5と同様にして小型チップ型ヒューズ素子を得た。
<Example 6, Example 7>
Glass having a softening point corresponding to each heat treatment temperature was used while changing the heat treatment temperature when forming the protective layer and the oxide layer as shown in Table 2. Other than that was carried out similarly to Example 5, and obtained the small chip-type fuse element.

以上のように作製した実施例5〜実施例7のチップ型ヒューズ素子の可溶体について、実験1と同様にしてCuの膜厚を測定した。また、実験1と同様にして実施例5〜実施例7のチップ型ヒューズ素子の溶断時間を測定した。結果を表2に示す。   For the fusible bodies of the chip-type fuse elements of Examples 5 to 7 manufactured as described above, the film thickness of Cu was measured in the same manner as in Experiment 1. Further, in the same manner as in Experiment 1, the fusing time of the chip-type fuse elements of Examples 5 to 7 was measured. The results are shown in Table 2.

Figure 2007027077
Figure 2007027077

以上、表2の結果から、ガラス保護層の形成と同時に酸化物層を形成した場合も、酸化物層を形成することによって可溶体として機能するCuの膜厚を減少させることができ、溶断時間の短縮が可能となることが確認された。   As described above, even when the oxide layer is formed simultaneously with the formation of the glass protective layer, the film thickness of Cu functioning as a soluble material can be reduced by forming the oxide layer, and the fusing time can be reduced. It was confirmed that shortening of

(実験3)
実験3では、金属酸化物層と金属層とがこの順に積層されてなる可溶体を備えるチップ型ヒューズ素子について検討した。
(Experiment 3)
In Experiment 3, a chip-type fuse element including a fusible body in which a metal oxide layer and a metal layer were laminated in this order was examined.

<実施例8>
先ず、可溶体ペーストを用意した。可溶体ペーストは、酸化第二銅CuO粉末(平均粒径1μm)及び有機ビヒクルを各組成となるように秤量し、3本ロールミルで混練し、調製したものである。有機ビヒクルは、バインダとしてエチルセルロースと、有機溶剤としてブチルカルビトールとを含むものである。なお、CuO粉末と有機ビヒクルとの配合比は、得られた可溶体ペーストがスクリーン印刷に適した粘度となるように設定した。
<Example 8>
First, a soluble paste was prepared. The soluble paste is prepared by weighing cupric oxide CuO powder (average particle size 1 μm) and organic vehicle so as to have each composition and kneading them with a three-roll mill. The organic vehicle contains ethyl cellulose as a binder and butyl carbitol as an organic solvent. The mixing ratio of the CuO powder and the organic vehicle was set so that the obtained soluble paste had a viscosity suitable for screen printing.

前記可溶体ペーストをアルミナ基板上にスクリーン印刷した。印刷した可溶体ペーストの狭隘部の幅は100μm、膜厚は20μm、長さは2.5mmとした。   The soluble paste was screen printed on an alumina substrate. The width of the narrow part of the printed soluble paste was 100 μm, the film thickness was 20 μm, and the length was 2.5 mm.

次に、大気中、900℃で5分間保持し、焼成した。これにより、Cu酸化物からなる焼結体を得た。その後、還元熱処理を行い、Cu酸化物層の表面にCuを析出させて可溶体とした。還元熱処理の条件は、N−4%H雰囲気中、400℃、1分間とした。 Next, it was kept in the atmosphere at 900 ° C. for 5 minutes and fired. This obtained the sintered compact which consists of Cu oxides. Thereafter, reduction heat treatment was performed to deposit Cu on the surface of the Cu oxide layer to obtain a soluble material. The conditions for the reduction heat treatment were 400 ° C. for 1 minute in an N 2 -4% H 2 atmosphere.

次に、基板側面にAg等を含む樹脂をディッピング後、熱硬化させることにより端子電極を形成し、実施例8の小型チップ型ヒューズ素子を得た。   Next, after dipping a resin containing Ag or the like on the side surface of the substrate, a terminal electrode was formed by thermosetting, and the small chip type fuse element of Example 8 was obtained.

<比較例2>
先ず、可溶体ペーストを用意した。可溶体ペーストは、金属Cu粉末(平均粒径1μm)及び有機ビヒクルを各組成となるように秤量し、3本ロールミルで混練し、調製したものである。有機ビヒクルは、バインダとしてエチルセルロースと、有機溶剤としてブチルカルビトールとを含むものである。なお、Cu粉末と有機ビヒクルとの配合比は、得られた可溶体ペーストがスクリーン印刷に適した粘度となるように設定した。
<Comparative example 2>
First, a soluble paste was prepared. The soluble paste is prepared by weighing a metal Cu powder (average particle size 1 μm) and an organic vehicle so as to have each composition and kneading them with a three-roll mill. The organic vehicle contains ethyl cellulose as a binder and butyl carbitol as an organic solvent. The blending ratio of the Cu powder and the organic vehicle was set so that the obtained soluble paste had a viscosity suitable for screen printing.

次に、前記可溶体ペーストをアルミナ基板上にスクリーン印刷した。印刷形状は先の実施例8と同様である。   Next, the soluble paste was screen printed on an alumina substrate. The printing shape is the same as that in the eighth embodiment.

次に、脱バインダ処理を行い、可溶体ペースト中のバインダを除去した。脱バインダ処理は、大気中、400℃、30分間の条件で行った。   Next, a binder removal process was performed to remove the binder in the soluble paste. The binder removal treatment was performed in the atmosphere at 400 ° C. for 30 minutes.

可溶体ペースト中のCu粉末は、前記脱バインダ処理により酸化されているため、これを還元してCuに戻した。ここでの還元条件は、N−4%H雰囲気中、400℃、30分間とした。次に、還元したCuの焼結を行った。Cuの焼結は、N雰囲気中、900℃、5分間の条件で行った。これにより、Cuからなる可溶体が形成された。 Since the Cu powder in the soluble paste was oxidized by the binder removal treatment, it was reduced to Cu. The reducing conditions here were 400 ° C. and 30 minutes in an N 2 -4% H 2 atmosphere. Next, the reduced Cu was sintered. The sintering of Cu was performed in an N 2 atmosphere at 900 ° C. for 5 minutes. Thereby, the soluble body which consists of Cu was formed.

次に、基板側面にAg等を含む樹脂をディッピング後、熱硬化させることにより端子電極を形成した。これにより、比較例2の小型チップ型ヒューズ素子を得た。   Next, after dipping a resin containing Ag or the like on the side surface of the substrate, a terminal electrode was formed by thermosetting. Thereby, the small chip type fuse element of Comparative Example 2 was obtained.

以上のように作製した実施例8及び比較例2について、可溶体の抵抗値と溶断時間を測定した。結果を表3に示す。   About Example 8 and Comparative Example 2 produced as described above, the resistance value and the fusing time of the soluble material were measured. The results are shown in Table 3.

Figure 2007027077
Figure 2007027077

以上、表3の結果から、Cu酸化物からなる焼結体の表面に金属Cuを析出させることで、高い抵抗値を示す可溶体を得ることができ、溶断時間の短縮が可能となることが確認された。   As described above, from the results shown in Table 3, it is possible to obtain a fusible body having a high resistance value by precipitating metal Cu on the surface of a sintered body made of Cu oxide and to shorten the fusing time. confirmed.

(a)は第1の実施形態のチップ型ヒューズ素子の一例を示す概略平面図であり、(b)は(a)の概略断面図である。(A) is a schematic plan view which shows an example of the chip-type fuse element of 1st Embodiment, (b) is a schematic sectional drawing of (a). エリンガム図の概略図である。It is the schematic of an Ellingham figure. 図1に示すチップ型ヒューズ素子の製造方法の一例を説明するための概略断面図であり、(a)は引き出し電極形成工程、(b)は金属層形成工程、(c)は酸化物層形成工程、(d)は保護層形成工程、(e)は端子電極形成工程を示す。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of a manufacturing method of the chip-type fuse element shown in FIG. 1, (a) is a lead electrode forming step, (b) is a metal layer forming step, and (c) is an oxide layer forming. Step, (d) shows a protective layer forming step, and (e) shows a terminal electrode forming step. 図1に示すチップ型ヒューズ素子の製造方法の他の例を説明するための概略断面図であり、(a)は引き出し電極形成工程、(b)は金属層形成工程、(c)は保護層形成用ペースト塗布工程、(d)は保護層及び酸化物層形成工程、(e)は端子電極形成工程を示す。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the other example of the manufacturing method of the chip-type fuse element shown in FIG. 1, (a) is an extraction electrode formation process, (b) is a metal layer formation process, (c) is a protective layer. A forming paste applying step, (d) shows a protective layer and oxide layer forming step, and (e) shows a terminal electrode forming step. (a)は第2の実施形態のチップ型ヒューズ素子の一例を示す概略平面図であり、(b)は(a)の概略断面図である。(A) is a schematic plan view which shows an example of the chip-type fuse element of 2nd Embodiment, (b) is a schematic sectional drawing of (a). 図5に示すチップ型ヒューズ素子の製造方法の一例を説明するための概略断面図であり、(a)は金属酸化物層形成工程、(b)は金属層形成工程、(c)は端子電極形成工程、(d)は保護層形成工程を示す。6A and 6B are schematic cross-sectional views for explaining an example of a manufacturing method of the chip-type fuse element shown in FIG. 5, wherein FIG. 5A is a metal oxide layer forming step, FIG. 5B is a metal layer forming step, and FIG. A formation process and (d) show a protective layer formation process. 第3の実施形態のチップ型ヒューズ素子の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the chip-type fuse element of 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板、2 可溶体、3 保護層、4 金属層、5 金属酸化物層、6 引き出し電極、7 端子電極   1 substrate, 2 fusible body, 3 protective layer, 4 metal layer, 5 metal oxide layer, 6 lead electrode, 7 terminal electrode

Claims (30)

基板上に印刷法により形成された可溶体を備えるチップ型ヒューズ素子であって、
前記可溶体は金属領域と金属酸化物領域とを含み、前記金属領域と前記金属酸化物領域とが同種金属により構成されることを特徴とするチップ型ヒューズ素子。
A chip-type fuse element comprising a fusible body formed by a printing method on a substrate,
The fusible body includes a metal region and a metal oxide region, and the metal region and the metal oxide region are made of the same kind of metal.
前記金属領域として金属層を形成した後、その一部が酸化されることにより前記金属酸化物領域が形成されること特徴とする請求項1記載のチップ型ヒューズ素子。   2. The chip-type fuse element according to claim 1, wherein after the metal layer is formed as the metal region, a part of the metal layer is oxidized to form the metal oxide region. 前記金属層の表面部分が酸化され、表面に金属酸化物層が形成されることを特徴とする請求項2記載のチップ型ヒューズ素子。   3. The chip-type fuse element according to claim 2, wherein a surface portion of the metal layer is oxidized to form a metal oxide layer on the surface. 前記金属層に引き出し電極が接続されることを特徴とする請求項2又は3記載のチップ型ヒューズ素子。   4. The chip type fuse element according to claim 2, wherein a lead electrode is connected to the metal layer. 前記可溶体に含まれる金属は、前記引き出し電極に含まれる金属より酸化し易いことを特徴とする請求項4記載のチップ型ヒューズ素子。   5. The chip-type fuse element according to claim 4, wherein the metal contained in the fusible body is more easily oxidized than the metal contained in the extraction electrode. 前記可溶体に含まれる金属は、Cu、Niから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項5記載のチップ型ヒューズ素子。   6. The chip-type fuse element according to claim 5, wherein the metal contained in the fusible body is at least one selected from Cu and Ni. 前記引き出し電極に含まれる金属は、Ag、Au、Pt、Pd、Rh、Ru、Irから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項記載のチップ型ヒューズ素子。   The chip-type fuse according to any one of claims 4 to 6, wherein the metal contained in the lead electrode is at least one selected from Ag, Au, Pt, Pd, Rh, Ru, and Ir. element. 前記引き出し電極に端子電極が接続されることを特徴とする請求項4〜7のいずれか1項記載のチップ型ヒューズ素子。   The chip-type fuse element according to claim 4, wherein a terminal electrode is connected to the lead electrode. 前記可溶体上に保護層を備えることを特徴とする請求項2〜8のいずれか1項記載のチップ型ヒューズ素子。   The chip-type fuse element according to claim 2, further comprising a protective layer on the fusible body. 金属酸化物を焼結することにより前記金属酸化物領域として金属酸化物層を形成した後、その一部が還元されて前記金属領域が形成されることを特徴とする請求項1記載のチップ型ヒューズ素子。   2. The chip type according to claim 1, wherein a metal oxide layer is formed as the metal oxide region by sintering a metal oxide, and then a part of the metal oxide layer is reduced to form the metal region. Fuse element. 前記金属酸化物層の表面部分が還元され、表面に金属層を有することを特徴とする請求項10記載のチップ型ヒューズ素子。   11. The chip-type fuse element according to claim 10, wherein a surface portion of the metal oxide layer is reduced and has a metal layer on the surface. 前記金属酸化物がCuの酸化物であり、前記金属がCuであることを特徴とする請求項10又は11記載のチップ型ヒューズ素子。   The chip-type fuse element according to claim 10 or 11, wherein the metal oxide is an oxide of Cu, and the metal is Cu. 前記可溶体において前記金属領域と前記金属酸化物領域とが混在していることを特徴とする請求項1記載のチップ型ヒューズ素子。   The chip-type fuse element according to claim 1, wherein the metal region and the metal oxide region are mixed in the fusible body. 金属層中に前記金属酸化物領域が分散していることを特徴とする請求項13記載のチップ型ヒューズ素子。   14. The chip type fuse element according to claim 13, wherein the metal oxide region is dispersed in the metal layer. 金属酸化物層中に前記金属領域が分散していることを特徴とする請求項13記載のチップ型ヒューズ素子。   14. The chip-type fuse element according to claim 13, wherein the metal region is dispersed in the metal oxide layer. 基板上に可溶体ペーストを印刷し、焼成して金属層を形成した後、その一部を酸化して金属酸化物とすることを特徴とするチップ型ヒューズ素子の製造方法。   A method of manufacturing a chip-type fuse element, wherein a fusible paste is printed on a substrate and fired to form a metal layer, and then a part thereof is oxidized to form a metal oxide. 前記金属酸化物を含有する領域として金属酸化物層を前記金属層表面に形成することを特徴とする特徴とする請求項16記載のチップ型ヒューズ素子の製造方法。   17. The method for manufacturing a chip-type fuse element according to claim 16, wherein a metal oxide layer is formed on the surface of the metal layer as the region containing the metal oxide. 前記金属層を形成する前に、前記基板上に導電ペーストを印刷し、焼成して引き出し電極を形成することを特徴とする請求項16又は17記載のチップ型ヒューズ素子の製造方法。   18. The method of manufacturing a chip-type fuse element according to claim 16, wherein a conductive paste is printed on the substrate and fired to form a lead electrode before forming the metal layer. 前記可溶体ペーストに含まれる金属として、前記導電ペーストに含まれる金属より酸化し易い金属を用いることを特徴とする請求項18記載のチップ型ヒューズ素子の製造方法。   19. The method for manufacturing a chip-type fuse element according to claim 18, wherein a metal that is more easily oxidized than a metal contained in the conductive paste is used as the metal contained in the soluble paste. 前記可溶体ペーストに含まれる金属が、Cu、Niから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項19記載のチップ型ヒューズ素子の製造方法。   20. The method for manufacturing a chip-type fuse element according to claim 19, wherein the metal contained in the fusible paste is at least one selected from Cu and Ni. 前記導電ペーストに含まれる金属が、Ag、Au、Pt、Pd、Rh、Ru、Irから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項18〜20のいずれか1項記載のチップ型ヒューズ素子の製造方法。   21. The chip fuse according to claim 18, wherein the metal contained in the conductive paste is at least one selected from Ag, Au, Pt, Pd, Rh, Ru, and Ir. Device manufacturing method. 前記金属酸化物を形成した後、可溶体表面に保護層を形成することを有することを特徴とする請求項16〜21のいずれか1項記載のチップ型ヒューズ素子の製造方法。   The method for manufacturing a chip-type fuse element according to any one of claims 16 to 21, further comprising forming a protective layer on the surface of the soluble body after forming the metal oxide. 前記保護層は樹脂であることを特徴とする請求項22記載のチップ型ヒューズ素子の製造方法。   The method for manufacturing a chip-type fuse element according to claim 22, wherein the protective layer is a resin. 前記金属層を形成した後、前記金属層表面に保護層形成用ペーストを印刷し、酸化性雰囲気で熱処理して保護層を形成する工程を有し
前記保護層を形成する工程が前記金属酸化物を形成する工程を兼ねることを特徴とする請求項16〜21のいずれか1項記載のチップ型ヒューズ素子の製造方法。
After forming the metal layer, the method includes printing a protective layer forming paste on the surface of the metal layer and heat-treating in an oxidizing atmosphere to form the protective layer. The step of forming the protective layer includes the metal oxide. The method for manufacturing a chip-type fuse element according to any one of claims 16 to 21, which also serves as a step of forming a chip.
前記保護層はガラスであることを特徴とする請求項24記載のチップ型ヒューズ素子の製造方法。   The method for manufacturing a chip-type fuse element according to claim 24, wherein the protective layer is made of glass. 基板上に金属酸化物を含む可溶体ペーストを印刷し、前記金属酸化物を焼結させた後、還元して金属酸化物の一部を金属化することを特徴とするチップ型ヒューズ素子の製造方法。   A fusible paste containing a metal oxide is printed on a substrate, the metal oxide is sintered, and then reduced to metallize a part of the metal oxide. Method. 前記金属酸化物としてCuの酸化物を用いることを特徴とする請求項26記載のチップ型ヒューズ素子の製造方法。   27. The method for manufacturing a chip-type fuse element according to claim 26, wherein an oxide of Cu is used as the metal oxide. 基板上に金属を含む可溶体ペーストを印刷し、脱バインダ処理を行い前記金属を金属酸化物とし、前記金属酸化物を焼結させた後、還元して前記金属酸化物の一部を金属化することを特徴とするチップ型ヒューズ素子の製造方法。   Print a fusible paste containing metal on the substrate, remove the binder, convert the metal into a metal oxide, sinter the metal oxide, and reduce to metallize part of the metal oxide A method for manufacturing a chip-type fuse element. 前記金属としてCuを用いることを特徴とする請求項28記載のチップ型ヒューズ素子の製造方法。   29. The method of manufacturing a chip-type fuse element according to claim 28, wherein Cu is used as the metal. 金属粉末とその金属の酸化物粉末とを含む可溶体ペーストを印刷し、これを焼成することにより、金属領域と金属酸化物領域とが混在した状態の可溶体を形成することを特徴とするチップ型ヒューズ素子の製造方法。   A chip characterized in that a fusible body in which a metal region and a metal oxide region are mixed is formed by printing a fusible paste including a metal powder and an oxide powder of the metal and firing the paste. Method for manufacturing a type fuse element.
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