據保險絲產業布局了解，在電子產品中，晶片保險絲具有兩種作用：即保護最終用戶免受傷害並保護電路不被損壞。這些功能使設備用戶和廠家同時受益。現對2015年我國保險絲產業布局趨勢分析。

　　過去10年，市場對服務於信息技術、移動和消費應用電子設備的需求在急劇上升。伴隨這一迅速增長的需求是電子設備發生意外情況的風險也加大，需藉助類似晶片保險絲等過流保護器件規避電氣過載等風險。

　　晶片保險絲設計原則

　　在分析市場上各種晶片保險絲的電氣特性前，最重要的是首先了解每種技術背後的基本設計原則。

　　標準熔絲可能以置於內充空氣或沙子的密封陶瓷或玻璃管內的金屬線為基礎，但晶片保險絲則基於完全不同的原則。大多數晶片保險絲看似標準晶片器件且由單或多層陶瓷基板製成。以前的一些老設計則以類似印刷線路板(PCB)那樣的環氧玻璃纖維基板為基礎。

　　單層基板上或多層基板內的熔斷元件是基於如銅、金，或類似銅-錫(Cu-Sn)或銀-鈀合金那樣的高導電材料。這些複合材料可提升保險絲承受浪涌電流的能力。但它們對熱應力的響應往往不太穩定，這增加了在歷經多個浪涌周期後不正確熔斷的可能性。

　　為取得預期特性，根據基底類型，熔斷元件可能是雷射調割的厚膜沉積也可能是化學蝕刻的金屬層。還可能採用熔焊的金線。因其形狀和厚度是確定的，所以若電流達到一定水平，則熔斷元件在過載條件下經歷一定時間後就將熔斷。

　　為了履行其作為晶片組件功能層的職能，熔斷元件必須不受環境條件的影響。對單層晶片保險絲來說，熔斷元件上通常塗覆漆環氧樹脂。多層片式保險絲的熔斷元件則由於各基板層而自然獲得了保護。由於晶片保險絲可工作在高達7～8A的額定工作電流下，所以它們要求表貼器件(SMD)連接具有低阻抗特性。

　　熔斷特性是晶片保險絲最重要的屬性。該特性界定了在一定電過流條件下的熔斷時間。若電流達到一定預設值，則在稱為弧前(pre-arc)時間的一個已知期限內，熔斷元件內耗散的電能足以把其熔化並汽化。

　　典型情況下，當流經保險絲的電流是其額定電流的兩倍時，期望保險絲能在1～3秒內熔斷。當流經電流是額定電流的10倍時，熔斷時間應小於0.1毫秒。但從相反角度看，為防範保險絲在流過正常浪涌電流時熔斷，浪涌脈動電流的最大I2T應大約在保險絲最高額定I2T的一半以內。保險絲的熔斷時間與熔斷元件和環境間的熱阻抗相關，它們取決於熔斷元件特性、基板、密封、端連接以及PCB布局。因此，熔斷時間以及所提供的保護效能，取決於生產技術和產品設計。

　　若熔斷元件和環境間的熱阻抗過低，將沒有足夠能量融化熔斷元件。這將使保險絲不能在120秒內切斷相當於額定電流兩倍的過載電流。圖2和圖3說明了多層片式保險絲以及雷射調割厚膜晶片保險絲的這種情況。

　　但在實際應用中，熔斷元件的設計和採用的生產技術對熔斷特性的精度、重複性和穩定性有很強影響。理解這兩個關鍵因素是為給定應用選用最佳晶片保險絲的關鍵。

　　熔斷特性的穩定與熔斷元件的設計緊密關聯。另一方面，重複性則主要取決於晶片保險絲生產技術的穩定性和精度。

　　穩定性

　　就熔斷特性來說，「穩定」指的是什麼?晶片保險絲的電阻是決定其熔斷特性的參數。因為在過載條件下施加的能量正比於電阻值，所以阻抗越大，保險絲熔斷的越快;相反，減少阻抗將延長熔斷所需時間。

　　保險絲行業市場調查分析報告顯示，根據厚膜電阻使用經驗，諸如短時過載、焊接熱和脈動衝擊等熱應力往往會使阻值變大。在晶片保險絲內發生這些現象將改變其特性，從而縮短熔斷所需時間。

　　為實現高 I2T值，要在熔斷元件內摻揉進銅-錫合金等不同材料。但因熱應力會使合成材料特性發生漂移，所以在經歷連續熱應力後，它們對更短的熔斷時間特別敏感。

　　重複性

　　在設計過程中，電子工程師面臨高度變異的熔斷特性。通常，晶片保險絲是阻值低的電阻、可具有低至毫歐(mΩ)級阻值水平。如上所述，熔斷特性與阻值相關。若阻值變化很大，則相應地熔斷特性也將在很寬範圍內漂移。

　　源於這種阻值變化，晶片保險絲可能在正常浪涌電流條件下熔斷。或反過來說，它也可能在過載條件下需要熔斷時而沒能熔斷。當然，這是工程師必須避免的最壞情況。圖5顯示了印刷厚膜保險絲熔斷特性的典型擴散。

　　解決熔斷特性的穩定性和準確性問題

　　薄膜技術可滿足熔斷特性對優異的穩定性、準確性以及縮窄擴散範圍的所有要求。自20世紀60年代末以來，薄膜濺射技術就已被用於生產高穩定高精確的薄膜電阻。目前在各電子領域，幾十億此類器件正被用在惡劣環境中。

　　目前的濺射技術得益於一些關鍵好處：如對沉積厚度的嚴格控制，以及在產生的金屬層實現的均勻結晶結構等。當使用薄膜技術製造晶片保險絲時，這些屬性對穩定性和縮窄熔斷參數擴散直接產生正面影響。

　　但嚴格控制熔斷元件的幾何形狀還需控制晶片保險絲的額定電流。用光刻工藝構建熔斷元件提供了製造精確幾何輪廓並溶解端子間未使用導電材料的能力。

　　採用光刻技術，可以與控制濺射薄膜層厚度相同的準確度和精度對熔斷元件的長度和寬度施加控制。圖6顯示了如何採用光刻工藝製造Vishay的MFU系列薄膜晶片保險絲，製成的熔斷元件具有整潔和清晰的形狀。

　　MFU保險絲元件的形狀

　　通過薄膜濺射技術和光刻技術的結合，器件製造商可實現熔斷元件幾何形狀的嚴緊公差。與此同時，他們可確保熔斷元件具有均勻的結晶結構。

　　這帶來了把應變引入的阻值偏差最小化以及提升生產重複性兩方面的好處。圖7說明了採用這種組合技術製成的MFU系列晶片保險絲的最短和最長熔斷時間間的緊密關聯。

　　薄膜技術是製造高端無源器件的一種成熟技術，在過去幾十年它已被證明並一直得到完善。其在精度、重複性和穩定性方面的優勢在每年數十億薄膜電阻的大規模生產中得到推崇。

　　薄膜技術製造的晶片保險絲在熔斷特性的穩定性和縮窄擴散方面具有類似的可預見屬性。將這一成熟技術用在下一代過流保護安全器件的製造，則功率電子設計人員在設計新產品時可得到更高水平的安全和性能。