JP2003288827A - チップタイプ温度ヒューズおよびその実装構造 - Google Patents
チップタイプ温度ヒューズおよびその実装構造Info
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Abstract
搭載を可能にするチップタイプ温度ヒュ−ズとその実装
構造の提供により製品の小型薄型化と組立作業を向上す
る。 【解決手段】チップタイプ温度ヒュ−ズ10のリ−ド部
材11導出部を超音波接合、熱圧着、抵抗溶接等でプリ
ント基板30の配線パタ−ン32間にスポット的に接続
結合するチップタイプ温度ヒュ−ズ10とその実装構
造。特に、チップタイプ温度ヒュ−ズ10は樹脂パッケ
−ジ20の絶縁樹脂ケ−ス部材22に固定されたリ−ド
部材11の電極部12間にフラックス被膜15を形成し
た低融点可溶合金14を架設し、絶縁樹脂キャップ部材
24を絶縁樹脂ケ−ス部材22の開口にカバ−して気密
パッケージ化して構成される。
Description
のチップタイプ温度ヒュ−ズとその実装構造、特に低融
点可溶合金を樹脂成形体のパッケ−ジに収容する小型で
薄型化のチップタイプの合金型温度ヒューズおよびこの
チップ部品のプリント基板への実装構造に関する。
溶融時の可溶合金を球状化させる温度ヒューズは、周囲
温度の異常上昇時に設定した温度で動作して電流遮断を
行い電子機器類の保護に利用されている。従来、この種
合金型温度ヒューズは、有機物質を感温素子に用いる感
温ペレット型温度ヒュ−ズの動作温度70〜240℃に
対し、比較的低い動作温度範囲、たとえば60〜190
℃で使用でき、一対のリード先端側電極部間に低融点可
溶合金を溶着結合して構成されている。低融点可溶合金
の表面に被着されるフラックスは低融点可溶合金が溶融
温度で溶断する際に酸化膜の妨害を阻止すると共に所定
温度で溶融した可溶合金を表面張力により球状化して両
電極部間の電気的接続を断つのに役立てられる(特開平
06−243767号および特開平04−282523
号に開示される温度ヒューズを参照)。こうした温度ヒ
ュ−ズは電気こたつ、電気スト−ブ、電気カ−ペット、
電気アイロンやズボンプレッサ、ヘアドライヤ、エアコ
ン、電気扇風機、冷蔵庫、電気炊飯器、電子レンジ、給
湯機、洗濯機、照明器具、テレビ、ビデオ、パソコン、
電話器など家庭用電気機器と共に各種製造設備や加工設
備などの産業用機器類で使用されている。特に、電源用
トランス、インバ−タ、充電器、パック電池などでは機
器の携帯化や小型化に対応できるよう小型かつ薄型の温
度ヒュ−ズの使用が普及している。
の配線パタ−ン上にチップ部品を搭載するプリント配線
体も広く利用されており、チップマウンタを用いての高
速かつ高密度の実装技術も知られている。たとえば、1
mm径にも満たない各種チップ部品を自動供給システム
とマウンタ装置を利用してパ−ソナルコンピュ−タ用、
デジタルカメラ用等のプリント配線体が製造されてい
る。これに使用する温度ヒュ−ズとしては、例えば、上
記段落[0002]に記載した特開平4−282523号
の第2図に示すものが知られている。この種温度ヒュ−
ズは、低融点可溶合金を外部導出リ−ド間に橋架取付し
た構体を、セラミック筒状ケ−スに挿通して、セラミッ
ク筒状ケ−ス両端部と各外部導出リ−ド間とを樹脂など
により封止した小型化温度ヒュ−ズである。
化低融点可溶合金型温度ヒュ−ズは、外部導出リ−ドを
プリント配線体へ取付するには、つぎのような作業が必
要であった。すなわち、各外部導出リ−ドは、はんだ付
け性を考慮して、銅製導出リ−ド本体表面に予めはんだ
めっきを施しておき、このはんだめっきを加熱により溶
かした状態で、同様に加熱した治具を用いてプリント配
線体上の導電パタ−ンにはんだ付けしていた。したがっ
て、小型化低融点可溶合金型温度ヒュ−ズをプリント配
線体の所定位置に搭載して配線するには、本来熱検知セ
ンサ−の役割をはたす温度ヒュ−ズ本体と、はんだ付け
する位置を十分に離して行う必要があり、離すスペ−ス
を採るために、高密度実装が図れない弱点があった。し
かも個別的なはんだ付けにより装着しなければならず自
動化に不向きであった。すなわち、チップタイプ電気回
路部品の自動組立実装における場合とは異なる方法、た
とえば、手動作業により配置し取り付ける方法が採用さ
れ組み込み実装作業上や組立設備上での制約を受けたり
していた。こうした制約は、実装作業工数の上昇を招き
自動化によるコストダウンの弊害となっている。それ故
に、一般のチップタイプ回路部品と同様に自動チップマ
ウンタでの実装が可能な構造の温度ヒュ−ズの提供が望
まれており、また、チップタイプ化によるこの種温度ヒ
ュ−ズをプリント基板の配線パタ−ン間に容易かつ確実
に処理できる実装構造の提案が望まれていた。
線体に組み込むに際して、作業上の不慣れや処理温度の
上昇によって温度ヒュ−ズの機能を低下させたり温度ヒ
ュ−ズ自体の破損や損傷を招いたりすることがあった
が、こうした温度ヒュ−ズの取り扱い上の不具合を防止
して常に温度ヒュ−ズ本来の機能を満足に発揮させるよ
うな実装構造が望まれており、また、そうした温度ヒュ
−ズの適正な配置方法や取り付け方法の改良提案が望ま
れていた。
提案されたものであリ、小型薄型化を実現する新規かつ
改良されたチップタイプ温度ヒューズを提供し、かつそ
の実装構造の提供を目的とする。
板の配線パタ−ン間に搭載できるチップタイプ温度ヒュ
−ズを提示すると共にその温度ヒュ−ズ機能を満足に発
揮し得るプリント基板への実用的実装構造を提供するこ
とにある。
度ヒューズは、絶縁ケ−ス部材に固定されプリント基板
の配線パタ−ンを一対のリード部とし、このリード部材
間に低融点可溶合金を架設し、低融点可溶合金の表面に
フラックスを被着して絶縁樹脂パッケージに収容した小
型薄型構造ものであって、具体的に絶縁ケ−ス部材に固
定されたリ−ド部材の電極部間にフラックスを被着した
低融点可溶合金を架設し、絶縁ケ−ス部材の開口に絶縁
キャップ部材をカバ−して気密パッケージ化して構成さ
れる。特に、絶縁ケ−ズ部材とキャップ部材はそれぞれ
熱可塑性樹脂の成形体からなり、この成形体のカバ−合
体面に係留シ−ル手段を形成して気密性を改善し、かつ
リ−ド部材は電極部と導出部とを有するフォ−ミングし
た平板状導体からなり、その電極部をめっき処理して低
融点可溶合金の溶着を容易にし、また、導出部を印刷金
属、アモルファス銅、はんだチップ等の低融点化物質を
介在させてプリント基板の配線パタ−ンとの電気機械的
結合を容易にさせたことを特徴とするチップタイプ温度
ヒューズを提供する。さらに、絶縁ケ−ス部材に固定さ
れたリ−ド部材には透孔や切り欠きによるシ−ル手段や
外部導出部分への樹脂塗着による気密化手段を形成した
ことを特徴とするチップタイプ温度ヒューズを開示す
る。
において、一対のリ−ド部材の導出部はプリント基板の
配線パタ−ン間に抵抗溶接や超音波接合、熱圧着等によ
る電気機械的に接続結合した実装構造が開示される。こ
こでチップタイプ温度ヒュ−ズは絶縁ケ−ス部材に固定
された一対のリ−ド部材の電極部間にフラックスを被着
した低融点可溶合金を架設し、絶縁キャップ部材を絶縁
ケ−ス部材の開口にカバ−して気密パッケージ化したこ
とを特徴とする。好ましくは、プリント基板のチップタ
イプ温度ヒュ−ズの配置位置に収納手段を形成して配線
パタ−ンとリ−ド部材の導出部をほぼフラット状態で接
続結合する。たとえば、切り欠きの収納手段であればチ
ップタイプ温度ヒュ−ズの本体部分をここに収容してプ
リント基板の両面の異常温度を検知して精度向上と動作
の安定化を図ることができるにとどまらず見かけ上の製
品厚みを薄くすることもできる。また、必要に応じて、
リ−ド部材の導出部はフォ−ミングされ、低融点化物質
の介在や圧接、熱圧着、抵抗溶接等によりプリント基板
の配線パタ−ンとの溶着を容易にして電気機械的接続結
合を達成させる。
ズは、それぞれ一端に電極部を有する一対のリード部材
と、これら両電極部間に橋状に架設した所定の溶融温度
を有する低融点可溶合金と、この低融点可溶合金の表面
に形成したフラックス被膜と、絶縁樹脂ケ−ス部材を絶
縁樹脂キャップ部材で接着したチップタイプ温度ヒュ−
ズであって、低融点可溶合金はすず(Sn)、インジウ
ム(In)、鉛(Pb)、ビスマス(Bi)、銀(A
g)および銅(Cu)を含む金属グル−プから選ばれる
2種以上の組成からなる合金であり、その組成比により
60〜190℃の動作温度範囲内で溶断温度が決められ
る。たとえば、動作温度が98℃の温度ヒュ−ズにはS
n−Pb−Biを含む三元合金材が、また、180℃の
温度ヒュ−ズにはSn−Pbの二元合金材が使用され
る。
基板への実装において、リ−ド部材の導出部がプリント
基板上の所定の配線パタ−ン間に温度ヒュ−ズ機能を低
下させることなく抵抗溶接、摩擦圧接、熱圧着、超音波
接合等により溶着して電気的機械的に接続結合させる。
この溶着手段はスポット的にレ−ザ−、超音波の付与の
ほか電気ア−ク、熱圧着などにより行なわれる。好まし
くは、アモルファス銅、インジウム、はんだチップなど
の低融点化物質を介在させる事で強度改善のみならず、
基板に与える熱的損傷を抑えることができ有効である。
一方、プリント基板の所定位置にチップタイプ温度ヒュ
−ズを正確に実装するため、プリント基板にくぼみや切
り欠きの収納手段を形成し、ここにチップタイプ温度ヒ
ュ−ズを搭載してプリント配線体の薄型化や温度ヒュ−
ズの温度検知精度の向上が図られる。
度ヒューズとその実装構造について図1を参照しつつ詳
述する。図1はプリント配線体を構成するチップタイプ
温度ヒュ−ズ10とこれをプリント基板30上に搭載し
たチップタイプ温度ヒュ−ズ実装構造を示しており、
(a)はその要部の一部を切り欠いた平面図、(b)は
図1(a)のb−b線に沿った部分断面図および(c)
は同じくc−c線に沿った部分断面図を示す。チップタ
イプ温度ヒューズ10はリ−ド部材11の一部を外部導
出した熱可塑性の樹脂パッケ−ジ20からなり、プリン
ト基板30の所定位置に搭載されて一対の配線パタ−ン
32間にリ−ド部材11を電気的機械的に接続結合して
配置される。図1(b)から明らかなように、樹脂パッ
ケ−ジ20の内部にはフラックス被膜15を被着した低
融点可溶合金14が一対のリ−ド部材11の電極部12
間に、橋絡状に溶着・架設されている。そして、樹脂パ
ッケ−ジ20から外部へ延び出る一対のリ−ド部材11
の導出部13はプリント基板30に形成の一対の配線パ
タ−ン32間に結合されてプリント配線体を構成する。
リ−ド部材11の導出部13を配線パタ−ン32と接続
結合させることについては、後に詳述する。ここで好ま
しくは、リ−ド部材11はニッケル、りん青銅、鉄など
の平板状導体から成り、プリント配線体を自動組立可能
なチップマンタに適合させるようにフォ−ミング等の加
工処理がなされる。たとえば、一対のリ−ド部材11に
は樹脂モ−ルド成形体との密着化と作業上の信頼向上の
ために小孔を形成したり、電極部12にめっき層を形成
する。図1(c)に示すように、熱可塑性の樹脂パッケ
−ジ20は、ポリエチレンテレフタレ−ト(PET)や
ポリフェニレンサルファイド(PPS)などの成形良好
な樹脂材からなる成形体である絶縁樹脂ケ−ス部材22
と絶縁樹脂キャップ部材24により構成され、ケ−ス部
材22の開口をキャップ部材24で被覆し適当な接着剤
の介在で密閉封止される。加えて、樹脂ケ−ス部材22
とキャップ部材24の成形体は、両者の係合端面にくぼ
み23とリブ25の係留シール手段が形成され、重ね合
わせ作業を容易にて合体時の安定結合を図ると共に必要
に応じて係合部分やリ−ド導出部には外部から接着剤を
使用して樹脂パッケ−ジ20の気密シ−ル性を確実にし
ている。なお、プリント基板30の配線パタ−ン32は
銅箔のエッチングなどで形成される。一方、このような
プリント基板の所定位置へのチップタイプ温度ヒュ−ズ
の供給搭載には周知のチップマウンタが使用される。し
たがって、本発明のチップタイプ温度ヒュ−ズは抵抗や
コンデンサ等のチップタイプ回路部品と同様に処理でき
る組み立て作業の自動化や効率化に役立てられる。チッ
プタイプ温度ヒューズが所定位置に搭載された後、一対
のリ−ド部材の導出部13は、超音波接合や抵抗溶接な
ど短時間で局部的スポット的な超音波エネルギ−付勢や
熱圧着により配線パタ−ン32の端部で電気的機械的に
接続結合される。ここで、ニッケル、りん青銅、鉄や銅
など平板状に形成されたリ−ド部材11はチップマウン
タに適合するような所望される形状にフォ−ミング加工
される。更に、リ−ド部材の導出部13はアモルファス
銅、はんだチップ、印刷金属などの低融点化物質の介在
で溶着性を向上させ、レ−ザ、電気抵抗溶接、超音波接
合、熱圧着などで電気的機械的接続結合を確実にするの
が好ましい。この際、予めリ−ド部材11に低融点化物
質を付けておいてもよい。また、より確実に接続させる
ために配線パタ−ン上のリ−ド部材11には、穴や切り
欠き加工を施すことが好ましい。このようにしてチップ
マウンタにより自動組立可能な新規なチップタイプ温度
ヒュ−ズを提供すると共にその実装構造が実現できる。
ズの実装構造を図2に示す。この実施例はプリント基板
にチップタイプ温度ヒュ−ズの収納スペ−スを形成する
ものであって、プリント配線体のより薄型化と同時にそ
の温度感知機能をより一層向上させるものである。この
図では図1と同一部分には同一符号を付して示してお
り、プリント基板30の配線パタ−ン32にチップタイ
プ温度ヒュ−ズ10のリード部材11が溶着される。こ
の実施例の特徴は、プリント基板30の所定位置にチッ
プタイプ温度ヒューズの収容手段として切り欠き34を
形成することにある。この切り欠き34は、概念として
は、プリント基板の搭載位置に形成するくぼみでもよ
く、チップタイプ温度ヒュ−ズの樹脂ケ−ス部材22の
内で、リード部材11より下部にありプリント基板30
に埋設される一部分として収容できるものであればよ
い。このような収納手段はプリント配線体におけるチッ
プタイプ温度ヒュ−ズ10の配置位置を正確に決めると
共に温度検知の高精度化に役立つ。同時に、プリント配
線体の薄型化にも寄与する。前述の実施例と同様にリ−
ド部材11と配線パタ−ン32との接続結合は電気抵抗
による加熱やプラズマまたはレーザ照射などのスポット
的溶着が好ましく、かつリード部材の導出部にはんだチ
ップなどを介在させるのも有効で、アモルファス銅、印
刷金属、インジウム、すずなどの低融点化金属が利用さ
れる。また、リード部材11の厚さを薄く平板状にし、
例えば幅1mm、厚み0.15mmの低融点可溶合金に
対して幅3mm、厚み0.1mmのニッケルのリード部
材を使用する。
は、一対のリード部材の電極部間にフラックスを被着し
た低融点可溶合金が架設されて熱可塑性の樹脂パッケ−
ジからなるのでプリント配線体の組立作業においてチッ
プマウンタによる自動供給搭載ができる。特に、小型薄
型化したチップタイプ温度ヒュ−ズの提供と同時にこれ
をプリント基板に組み込んだプリント配線体として高精
度の温度感知機能と薄型化の実現が図られる。また、プ
リント基板にチップタイプ温度ヒュ−ズの収納手段を付
設することで、より一層温度検知力を高め、プリント配
線体の小型薄型化を向上させで品質安定化と信頼性の向
上に役立つなどの実用的効果の発揮が期待される。ま
た、これまで基板実装を妨げてきたはんだ付けに変わる
接続方法を併せて提供することで実装面積を小さくし尚
且つ誤断線を防止した基板実装を行うことができる。
ヒューズの実装構造であり、(a)はその部分切り欠き
平面図、(b)は図1(a)のb−b線に沿った部分断
面図および(c)は同じくc−c線に沿った部分断面
図、図2 本発明の別の実施例である温度ヒュ−ズ
の実装構造の要部断面図、
Claims (13)
- 【請求項1】絶縁ケ−ス部材に固定された一対のリ−ド
部材と、このリ−ド部材間にフラックスを被着した低融
点可溶合金を架設し、前記絶縁ケ−ス部材の開口に絶縁
キャップ部材をカバ−して気密パッケージ化し、プリン
ト基板上に実装したことを特徴とするチップタイプ温度
ヒューズ。 - 【請求項2】前記絶縁ケ−ス部材および絶縁キャップ部
材がそれぞれ熱可塑性樹脂からなり、この熱可塑性樹脂
の成形体のカバ−合体面に係留シ−ル手段を形成したこ
とを特徴とする請求項1に記載のチップタイプ温度ヒュ
−ズ。 - 【請求項3】プリント基板と外部リ−ド部材との接続部
位におけるリ−ド部材形状は、穴開きまたは切り欠き部
を設けたことを特徴とする請求項1に記載のチップタイ
プ温度ヒュ−ズ。 - 【請求項4】前記チップタイプ温度ヒュ−ズにあたっ
て、リ−ド導出部を含む全面あるいは一部分にシ−ル材
を塗布したことを特徴とする請求項2に記載のチップタ
イプ温度ヒュ−ズ。 - 【請求項5】前記チップタイプ温度ヒュ−ズにあたっ
て、リ−ド部材と絶縁ケ−スの界面を含浸材にて気密封
止したことを特徴とする請求項2に記載のチップタイプ
温度ヒュ−ズ。 - 【請求項6】前記一対のリ−ド部材は前記絶縁ケ−ス部
材に関して内部側に電極部、外部側に導出部を具備し、
前記電極部をめっき処理して前記低融点可溶合金を溶着
したことを特徴とする請求項1に記載のチップタイプ温
度ヒューズ。 - 【請求項7】前記一対のリ−ド部材は前記絶縁ケ−ス部
材から延び出る部分に透孔または切り欠きの樹脂密着化
手段を形成したことを特徴とする請求項1ないし6に記
載のチップタイプ温度ヒューズ。 - 【請求項8】リ−ド部材の導出部を超音波接合、熱圧
着、抵抗溶接等でプリント基板の配線パタ−ン間に結合
する温度ヒュ−ズの実装構造であって、前記温度ヒュ−
ズは絶縁ケ−ス部材に固定された前記リ−ド部材の電極
部間にフラックスを被着した低融点可溶合金を架設し、
前記絶縁ケ−ス部材の開口に絶縁キャップ部材をカバ−
して気密パッケージ化したチップタイプ温度ヒューズの
実装構造。 - 【請求項9】前記プリント基板は前記チップタイプ温度
ヒュ−ズの収納手段を配置位置に形成し、前記リ−ド部
材の導出部をほぼフラット状態で前記配線パタ−ン間に
結合したことを特徴とする請求項8に記載のチップタイ
プ温度ヒュ−ズの実装構造。 - 【請求項10】前記収納手段が前記チップタイプ温度ヒ
ュ−ズの本体部分を収容する切り欠きとして前記プリン
ト基板の両面で温度検知できるようにしたことを特徴と
する請求項9に記載のチップタイプ温度ヒューズの実装
構造。 - 【請求項11】前記リ−ド部材の導出部がフォ−ミング
され、また印刷金属、アモルファス銅、はんだチップ等
の低融点物質を介在させて前記配線パタ−ンとの溶着を
容易にしたことを特徴とする請求項8ないし10に記載
のチップタイプ温度ヒューズの実装構造。 - 【請求項12】前記チップタイプ温度ヒュ−ズは絶縁ケ
−ズ部材と絶縁キャップ部材がそれぞれ熱可塑性樹脂の
成形体からなり、この成形体のカバ−合体面に係留シ−
ル手段を形成したことを特徴とする請求項8に記載のチ
ップタイプ温度ヒュ−ズの実装構造。 - 【請求項13】前記温度ヒュ−ズはリ−ド部材がニッケ
ル、りん青銅、鉄及び銅等の平板状導体からなり、その
外部電極部を銅あるいははんだめっき処理を施しプリン
ト基板上に形成された配線パタ−ンとの溶着を容易にし
たことを特徴とする請求項11に記載のチップタイプ温
度ヒューズの実装構造。
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