JP4188831B2 - 交換可能な面実装素子用クリップ - Google Patents

Description

[関連出願への相互参照]
この出願は、２００１年９月１３日に出願されかつ「ＳＭＴヒューズに現場交換をするためのヒューズクリップ（FUSE CLIPS FOR ADDING FIELD REPLACEMENT TO SMT FUSES）」という名称の出願、及び、２００２年５月１６日に出願されかつ「ＳＭＴヒューズに現場交換をするためのヒューズクリップ（FUSE CLIPS FOR ADDING FIELD REPLACEMENT TO SMT FUSES）」という名称の出願による優先権を主張する。これらの出願の全開示事項は本願明細書に参考文献として援用する（例えば、特許文献１及び２参照）。
米国特許出願第６０／３２２，０５２号明細書 米国特許出願第６０／３８１，８３４号明細書

本発明は、面実装技術かつ、特に、ヒューズのような面実装素子の交換を可能にするクリップに関する。

今日の高密度電子素子は面実装技術（ＳＭＴ）を用いることによって可能になされた。ここで、小さい個々の素子はプリント基板のはんだペーストが充満されたパッド上に自動的に配置され、従って結果として”（素子を）載せた“基板はその後加熱されて電気的な各接点でハンダフローによるはんだ継手に悪影響を及ぼす。高速度でこうしたプリント基板を組み立てるために、配置されつつある素子は可能な限り小さく軽いことが必要不可欠である。

こうした組立体に頻繁に組み込まれる１つのタイプの素子はヒューズである。１つ以上のヒューズは、通常、生産されつつある素子への過電流保護及び使用者の安全性を加えるために設けられる。プリント基板パッドを係合させるための良好な配置特性を有しかつ平坦な端子を有する小さく軽量なヒューズは、幾つかの製造業者から入手可能である。これらのヒューズはＳＭＴ組立工程でよく働くが、素子が使用される間に容易に修正可能な電気的故障が発生すれば、これらのヒューズの取付手段は迅速な現場交換を許容しない。

今まで、こうしたヒューズへの現場交換能力を加えることは、プリント基板上へのその配置の前により大きなヒューズ内に予め載されたヒューズを得るか、あるいは手動挿入のような費用のかかる”事後に”実装されたヒューズホルダーにヒューズを加えるかの何れかを必要とした。この目的のために利用可能なヒューズホルダーは、典型的にはヒューズ端部端子に係合する２つのクリップを含む。これらは、プリント基板へのリフロー取付の間のぬれに対するヒューズ端子及び係合クリップを効果的に保護する幾何形状を有するプラスチック基部又はハウジング内に固定される。こうしたホルダーの寸法及び重量は共に、望ましくない結果である、置換時間を遅延させ且つプリント基板の空間（real estate）を消費する。

本発明の目的は、より小さな寸法、より速やかな据え付け及び交換、及びより安価なユニット費用で、こうしたヒューズのような面実装素子のより小さく、より軽く及び交換可能な組立体を可能にするクリップを提供することである。

これら及び他の目的は、面実装素子用クリップによって行われる。このクリップは、底壁、間隔を置いて配置された第１及び第２側壁、及び底壁から直立した後壁を含む。側壁間の間隔は、その後、素子が側壁内に配置された時に、側壁が素子に力を加えるように、素子の幅より僅かに小さい。素子から離れて面する底壁、側壁及び後壁の表面は自身上にはんだ付け可能な材料を具備し、素子に面する表面ははんだ付け不可能である。

本発明の或る態様に従えば、底壁、側壁及び後壁は各々、導電性のはんだ付け不可能な金属から作られる。また、移動止めはクリップ内の素子を固締且つ保持する支援をするために、より良い電気的接触を維持するように素子により大きな力を加えるべく内側に向けられている。移動止めは側壁の前側端縁に設けられる。

他の態様に従えば、底壁、側壁及び後壁は互いに一体の構造とされ、クリップは弾発性材料から作られ、後壁は内側に彎曲され、及びクリップのはんだ付けの間に素子のはんだ結合を阻止するようにセットバックが設けられる。

別の態様に従えば、クリップは端部キャップを具備するヒューズを保持するために使用される。この例では、後壁の彎曲された表面と、移動止めとの間の間隔は、後壁が移動止めに対して端部キャップを押圧させるばね力を働かせるように、端部キャップの長さより僅かに短い。

好ましくは、クリップは、端部キャップを具備する面実装ヒューズと共に使用される。この使用のために、２つのクリップが設けられる。各クリップは、底壁、間隔を置いて配置された第１及び第２側壁、及び底壁から直立した後壁を含む。側壁間の間隔は、端部キャップが側壁内に配置された時に該側壁が端部キャップに力を加えるように、端部キャップの幅より僅かに小さい。

有利なことに、各クリップの底壁、側壁及び後壁の各々は、導電性のはんだ付け不可能な金属で作られ、端部キャップから離れて面する各クリップの底壁、側壁及び後壁の表面は自身上にはんだ付け可能な材料を具備し、素子に面する表面ははんだ付け不可能である。クリップのはんだ付けの間に端部キャップのはんだ結合を阻止するためにセットバックが設けられる。クリップ内にヒューズを設置する支援をし且つ電気的な接触を増大させるために、クリップには移動止めも設け得る。

本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面を参照する本発明の以下の説明から明らかになる。

図１〜図３を参照すると、本体１２及び端部キャップ１３を含む、ＳＭＴヒューズ１１のような素子を保持するための一対のクリップ１０が示されている。クリップ１０は、プリント基板に実装されて示されている。クリップ１０は、以下により詳細に検討するように、ヒューズ１１がクリップ１０によってきちんと納まるように保持し得るように離隔配置されている。

クリップ１０の各々は、底壁１６、側壁１８及び後壁２０を含む。好ましくは、後壁２０の各々は内側に彎曲している。

底壁１６、側壁１８及び後壁２０の各々は、インコネル（登録商標）６２５のような導電性、耐食性及び弾発性を有し、はんだ付け不可能な金属合金で作られる。有利なことに、図４に示すように、各クリップは、打抜き後に曲げ線２４、２６及び２８に沿って曲げることによって形成される複数の打抜きユニット２３を具備する帯片２２から慣用の打抜き操作によって作り得る。

打抜き前に、クリップの外側及び底になる帯片２２の面は、接着を促進するために銅のような金属の基層で電気めっきされ、それから錫のような適切なはんだ付け可能な合金で電気めっきされる。クリップ１０が形成された後では、これはクリップ１０の底及び外側をはんだ付け可能にする一方で、内側表面がはんだ付けされるのを阻止する。クリップ１０の全ての外縁は均等に剪断された端縁である。かくして、底壁１６、側壁１８及び後壁２０の外側層１６ａ、１８ａ及び２０ａのそれぞれは、はんだ付け可能な導電性材料で作られる一方で、自身の内側表面を含む、底壁１６、側壁１８及び後壁２０の残部は導電性の、導電性のはんだ付け不可能な材料で作られる。従って、これらの端縁ははんだ付け不可能でもある。底にある端縁３０は、かくして、端部キャップ１３へと到るはんだ架橋に対する更なる障壁として働く。

側壁１８の横方向間隔は、ヒューズ１１が側壁１８間にきちんと納まるように受容されかつ図２にＦ_１で示す矢印によって表される横方向のばね固締力によってヒューズ内部に保持し得る。

側壁の前側端縁は、切抜き部３２の何れかの側で前側端縁を曲げることによって、内側に面する当り部材すなわち移動止め３４を形成可能にする該切抜き部３２を含む。図示した実施形態では、各クリップは各側壁１８に２つずつの４つの移動止め３４を具備する。移動止め３４は、ヒューズクリップ１０のヒューズキャップ１３への電気接触を増大させる。より詳細には、これらの多重接点は、銅より高い抵抗を有するインコネル（登録商標）の使用によって生じる、クリップ１０と、ヒューズキャップ１３との間の電気抵抗の増大を阻止する。

さらに、移動止め３４は、クリップ１０のヒューズキャップ１３に対する確実な配置を提供するために後壁２０と協働する。これは、鉛直面を規定する４つの移動止め３４に対してヒューズキャップ１３の前側端縁を前側に押圧する長手方向ばね力Ｆ_２を与える後壁２０の内向き曲率によって達成される。

移動止め３４及び後ろばね壁２０は、これらの移動止め及び後ろばね壁の間にキャップ１３の長さより僅かに短い距離を有するペンチとして働き、これにより、これらの間のキャップ１３を捕捉する。キャップ１３は、部片から部片まで著しく変わり得るヒューズ１１とはそれ自体異なり極めて一貫した長さを有するから、これは達成される。

各クリップ１０の別々の固締操作は、移動止め３４の平面に対してキャップ１３を直角に配置し、プリント基板４０上の組立体の正常な処理及び配置を残すのに十分な力で保持することを可能にする。クリップ１０は、通常、互いに協働しない。クリップ１０のプリント基板４０への実装後、ヒューズ１１が僅かに異なる長さを具備する１つと交換される場合にのみ協働は生じる。この状況で、２つのはんだ付けされたクリップ１０は、ヒューズ長さの変化を補償するために、これらの間に十分なコンプライアンスを有する一方で、適切な接触及び保持力を依然として与える。新しいヒューズ１１がより短ければ、移動止め３４がキャップ端縁に幾分載った時に側壁は僅かに開く。新しいヒューズ１１がより長ければ、後ばね２０は軸線方向に開き、かつキャップ端縁は移動止め３４から僅かに後戻りする。両シナリオでは、最終接点での増大した力は僅かな誤整合により接触領域の何れかの損失を補償する。

クリップの幾何形状は、ヒューズキャップ１３の底端縁と、各クリップ１０の後部開放端縁との間のセットバック３６を含む。これらのセットバック３６は、クリップ１０がこれらのプリント基板パッド３８にはんだ付けされる時に液化したはんだペーストの質量体からはんだ付け可能なヒューズキャップ１３を更に分離する。クリップの内側表面の全ては、はんだ付け不可能であるから、ヒューズキャップ１３のはんだめっきされた表面は、プリント基板パッド３８が位置するプリント基板４０が温度を還流させるために露出する時でさえ、クリップに固着しない。

側壁１８及び後壁２０の基部の大きな半径４２は、クリップ１０をこれらのクリップのそれぞれのプリント基板パッド３８に堅固に取り付けるために多くのはんだフィレット４４の形成を可能にする。

使用に際して、クリップ１０は、内部に挿入さているヒューズ１１に先立ってプリント基板４０にはんだ付けし得る。あるいは、ヒューズ１１はクリップ１０で最初に組み立て得る。次に、組立体は１ユニットとしてプリント基板４０にはんだ付けされる。

クリップ１１はヒューズキャップ１３を覆うのみであるから、図２に示すように、ヒューズ本体１２を下から持ち上げ、これにより上向きの力Ｆ_３を加えることによって交換は容易に行われる。新しいヒューズを挿入するために、このプロセスは逆にされかつクリップ１０にヒューズ１１を挿入するために力Ｆ_４は反対方向に加えられる。クリップ１０で端部キャップ１３のみを覆うと、ヒューズの温度を減じる支援をするために、ヒューズ本体１２の周りで対流が増大することを可能にする。

本発明の他の利点は：
１．クリップ１０の質量は、ヒューズ１１が交換前に僅かに大きい短時間の過負荷に耐えることを可能にしながらも、これらのクリップがヒューズ１１に対する付加的熱量（すなわち、過渡的な熱降下）を与えるようなものである。
２．慣用のモールド成形されたホルダーよりはむしろ別々のクリップ１０の使用は、同じ寸法及びキャップ１３を分け合う長さ可変のヒューズ１１によって、これらのクリップを使用可能にする。
３．セットバック形状、はんだ付け不可能な金属からの組立、及びはんだ特有の高表面張力の使用は、プリント基板４０へのクリップ１０のリフロー実装の間に、溶融はんだがヒューズ１１のはんだ付け可能なキャップ１３に架橋しないように阻止する。クリップの屈曲領域内へのはんだの有害な侵入は同様に阻止される。従って、総体的寸法を犠牲にして、はんだマスクとして働くためにはプラスチックハウジングを包囲しないことが必要である。
４．プリント基板４０にクリップ１０を取り付ける、はんだ継手４４の品質は容易に検査される。慣用のモールド成型されたプラスチックホルダーは典型的により少ないはんだ付け可能領域を提供する。

本発明をその特定の実施形態に関して説明してきたが、当業者には多数の他の変形及び変更及び他の用途が自明であろう。従って、本発明は本願明細書の特定の開示事項によってではなく、添付の特許請求の範囲のみによって限定されることが好ましい。

素子を保持するための本発明の信頼し得る原理に従うクリップを備える一対のクリップユニットを示す立面図である。 図１の平面図である。 図１の端面図である。 図１〜図３のヒューズクリップを形成し得る金属押し型を示す図である。

符号の説明

１０ クリップ
１１ ヒューズ
１２ 本体
１３ 端部キャップ
１６ 底壁
１８ 側壁
２０ 後壁
２２ 帯片
２３ 打抜きユニット
２４、２６、２８ 曲げ線
３０ 端縁
３２ 切抜き部
３４ 移動止め
３６ セットバック
３８ プリント基板パッド
４０ プリント基板
４２ 大きな半径
４４ フィレット

Claims (8)

1. 面実装素子用クリップであって、
   底壁、間隔を置いて配置された第１及び第２の側壁、及び前記底壁から直立する後壁を備え、
   前記側壁間の間隔は、前記素子が前記側壁内に配置される時に、前記側壁が前記素子に力を加えるように、前記素子の幅より僅かに小さくなっており、
   前記素子から離れて面する前記底壁、側壁及び後壁の表面は自身上にはんだ付け可能な材料を具備し、前記素子に面する表面は、はんだ付け不可能であり、
   前記底壁、前記側壁及び前記後壁の各々は、はんだ付不可能な導電性金属で作られ、
   前記側壁の内側に向けられた移動止めは、より良い電気的接触を維持しかつ前記素子を前記クリップ内に固締且つ設置すべくより大きな圧力を加えるために設けられ、
   前記移動止めは、前記側壁の前側端縁に設けられ、
   はんだ付け不可能な前記導電性材料は弾発的であり、
   前記後壁は、板ばねを構成するように内側に彎曲される、面実装素子用クリップ。
2. 前記底壁、前記側壁及び前記後壁は互いに一体の構造をしている、請求項１に記載のクリップ。
3. 本体及び端部キャップを具備する面実装ヒューズ用クリップであって、
   底壁、間隔を置いて配置された第１及び第２の側壁、及び前記底壁から直立する後壁を備え、
   前記側壁間の間隔は、前記端部キャップが前記側壁内に配置される時に、前記側壁が前記素子に力を加えるように、前記素子の幅より僅かに小さくなっており、
   前記端部キャップから離れて面する前記底壁、側壁及び後壁の表面は自身上にはんだ付け可能な材料を具備し、前記端部キャップに面する表面は、はんだ付け不可能であり、
   前記底壁、前記側壁及び前記後壁の各々は、はんだ付不可能な導電性金属で作られ、
   前記側壁の内側に向けられた移動止めは、より良い電気的接触を確立しかつ前記素子を前記クリップ内に固締且つ設置すべく前記端部キャップにより大きな圧力を加えるために設けられ、
   前記移動止めは、前記側壁の前側端縁に設けられ、
   はんだ付け不可能な前記導電性材料は弾発的であり、
   前記後壁は、板ばねを構成するように内側に彎曲される、面実装用クリップ。
4. 前記端部キャップの底端縁と、前記側壁の前側及び後側開放端縁との間にセットバックが設けられる、請求項３に記載のクリップ。
5. 本体及び端部キャップを具備する面実装ヒューズを実装するためのクリップであって、
   底壁、間隔を置いて配置された第１及び第２の側壁、及び前記底壁から直立する後壁を備え、
   前記側壁間の間隔は、端部キャップが前記側壁内に配置される時に、前記側壁が前記端部キャップに力を加えるように、該端部キャップの幅より僅かに小さくなっており、及び
   各側壁の前側端縁に設けられた複数の移動止めを備え、
   前記後壁は弾発性材料で作られかつ内側に彎曲され、前記後壁の彎曲された表面と、前記移動止めとの間の間隔は、ヒューズ端部キャップが前記クリップ内に配置される時に、彎曲された前記後面が前記移動止めに対して前記端部キャップを押圧するばね力を加えるように、前記ヒューズ端部キャップの長さより僅かに短くなっており、
   前記底壁、前記側壁及び前記後壁の各々は、はんだ付不可能な導電性金属で作られ、
   前記端部キャップから離れて面する前記底壁、側壁及び後壁の表面は自身上にはんだ付け可能な材料を具備し、前記端部キャップに面する表面は、はんだ付け不可能である、面実装ヒューズを実装するためのクリップ。
6. 前記底壁、前記側壁及び前記後壁は互いに一体の構造をしており、また、端部キャップの底端縁と、前記側壁の前側及び後側開放端縁との間にセットバックが設けられる、請求項５に記載のクリップ。
7. 本体及び対向する端部キャップを具備する面実装ヒューズを実装するための装置であって、
   各々のクリップが底壁、間隔を置いて配置された第１及び第２の側壁、及び前記底壁から直立する後壁を備え、
   前記側壁間の間隔は、端部キャップが前記側壁内に配置される時に、前記側壁が前記端部キャップに力を加えるように、前記端部キャップの幅より僅かに小さくなっており、
   前記底壁、前記側壁及び前記後壁の各々は、はんだ付不可能な導電性金属で作られ、
   前記端部キャップから離れて面する前記底壁、側壁及び後壁の表面は自身上にはんだ付け可能な材料を具備し、前記端部キャップに面する表面は、はんだ付け不可能であり、
   移動止めが、各クリップの前記側壁の前側端縁に設けられ、各後壁は弾発性材料で作られかつ内側に彎曲され、クリップの前記各後壁の彎曲表面と、前記移動止めとの間の間隔は、ヒューズ端部キャップが前記クリップ内に挿入される時に、前記彎曲後壁が前記移動止めに対して前記端部キャップを押圧するばね力を加えるように、前記ヒューズ端部キャップの長さより僅かに短くなっている、装置。
8. 前記底壁、前記側壁及び前記後壁は互いに一体の構造をしており、また、各クリップには、端部キャップの底端縁と、前記側壁の前側及び後側開放端縁との間にセットバックが設けられる、請求項７に記載の装置。

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