JP5937186B2 - ヒューズ抵抗器及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ヒューズ抵抗器に関し、より詳しくは、過電圧又は過電流の印加時に温度ヒューズの両側から第１、２抵抗素子が発熱するので溶断時間を短縮することができ、ケースに形成された絶縁壁に形成された温度ヒューズ収容溝に温度ヒューズを挿入することによって安定して溶断する最小限の空間を確保しショートが発生するのを防止することができ、抵抗素子および温度ヒューズを表面実装方式で基板に搭載するので自動化が容易な構造のヒューズ抵抗器及びその製造方法に関する。

一般的に、ＬＣＤ ＴＶ、ＰＤＰ ＴＶのような大型電子製品又はスマートフォン、タブレットＰＣなどの携帯可能な電子機器の電気回路には電源をつける時又はバッテリーを充電する時に発生する突入電流、内部の温度上昇、持続的な過電流などによって発生する機器故障を防止するために、電気回路の電源入力端にヒューズ抵抗器（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｆｕｓｅ Ｒｅｓｉｓｔｏｒ）のような保護素子を備えて電源回路を保護している。

このようなヒューズ抵抗器は、先ず抵抗体と温度ヒューズを備え、抵抗体と温度ヒューズはリード線を介して互いに直列に連結される。

また、ヒューズ抵抗器は溶断体の溶断時に発生する破片によって他の電子部品が影響を受けないように抵抗体と温度ヒューズをケースでパッケージングしており、ケースの内部には充填材が充填される。

ここで、前記充填材は耐熱性、伝導性、硬化性などを考慮して珪石（ＳｉＯ₂）を含むスラリー形態の充填材が用いられており、前記ケースとしては通常の一般抵抗のケースとして用いられるセラミック材質のケースが用いられている。

また、前記リード線の端部はケースの外部に引き出されるように延び、従来のヒューズ抵抗器は前記リード線の端部を印刷回路基板にはんだ付けして抵抗体と温度ヒューズが立設した状態になるように印刷回路基板に設けられる。

したがって、このように設けられたヒューズ抵抗器は、突入電流が流入する場合は抵抗体を用いてこれを所定電流に制限し、過電流が流入する場合は抵抗体の発熱によって発生した熱を前記充填材を介して温度ヒューズに伝導させて温度ヒューズの内部に備えられている固体相の鉛又は高分子ペレットからなる溶断体が溶断するように回路を短絡させることによって家電製品の電気回路を保護することになる。

図１１を参照すれば、特許文献１には、抵抗体、前記抵抗体の発熱作用によって回路を短絡させるように備えられた温度ヒューズ、前記抵抗体と温度ヒューズを直列に連結するリード線、前記リード線の端部が外部に引き出された状態で前記抵抗体と温度ヒューズを内部に収容するために一面が開放され、一側壁面に前記リード線の引き出しのための引出し溝を備えるように設けられたケース、及び抵抗体と温度ヒューズが内部に挿入されるように前記ケースの内部に充填され、珪石を含むように設けられた充填材を備える温度ヒューズ抵抗器において、前記ケースは前記充填材より相対的に耐熱性の小さい熱硬化性樹脂材質を射出成形して設けられることを特徴とするヒューズ抵抗器が開示されている。

但し、前記登録特許は抵抗体が前記温度ヒューズの一側にのみ備えられるため、定格電流が印加される場合に発生する熱の分散がなされず、正常状態で製品の温度が上昇するという問題がある。

また、前記特許文献１は、抵抗体及び温度ヒューズを連結するリード線と、ケースの外部と連結するリード線を各々連結しなければならないので自動化工程で製造し難いという問題がある。

大韓民国登録特許第１０−１０６００１３号公報

そこで、本発明は、前記のような問題点を解決するために導き出されたものであり、本発明の目的は、過電圧又は過電流の印加時に温度ヒューズの両側から第１、２抵抗素子が発熱するので溶断時間を短縮できるヒューズ抵抗器を提供することにある。

また、本発明の目的は、従来の１つの抵抗素子を小さな大きさ乃至小さな抵抗値を有する複数の抵抗素子に分割することができるため、正常状態で抵抗素子によって発生する熱を分散して製品の温度が過度に上昇するのを防止できるヒューズ抵抗器を提供することにある。

なお、本発明の目的は、基板上に直接抵抗素子及び温度ヒューズを表面実装するので自動化が容易であり、抵抗素子と温度ヒューズを連結するリード線などを省略することによって製造工程を簡素化できるヒューズ抵抗器を提供することにある。

また、本発明の目的は、突入電流が印加されれば、前記抵抗素子によって所定電流に制限し、サージ電流が印加されても第１抵抗素子のコイルが短絡して回路を保護できるヒューズ抵抗器を提供することにある。

なお、本発明の目的は、ケースに形成された絶縁壁に形成された温度ヒューズ収容溝に温度ヒューズを挿入することにより、安定して溶断する最小限の空間を確保しショートが発生するのを防止できるヒューズ抵抗器を提供することにある。

また、本発明の目的は、抵抗素子収容溝に充填材を充填することにより、サージ電流又はサージ電圧が印加されて抵抗素子が爆発しても暴音を無くし、他の周辺素子を保護できるヒューズ抵抗器を提供することにある。

そのために、本発明によるヒューズ抵抗器は、基板、前記基板上に搭載される第１抵抗素子、前記基板上に搭載され、前記第１抵抗素子から離隔している第２抵抗素子、前記基板上に搭載され、前記第１、２抵抗素子の発熱によって溶断する温度ヒューズ、及び前記抵抗素子と温度ヒューズを内部に収容し、一面が開放された筒形状のケースを含み、前記第１、２抵抗素子は前記温度ヒューズを基準に両側に併設されることを特徴とする。

また、本発明によるヒューズ抵抗器のケースは、その内部空間を区画する絶縁壁、前記絶縁壁の下段部から窪んで前記温度ヒューズを収容する温度ヒューズ収容溝、及び前記絶縁壁によって区切られて前記第１、２抵抗素子を各々収容する第１、２抵抗素子収容溝を含むことを特徴とする。

なお、本発明によるヒューズ抵抗器は、抵抗素子収容溝の内部に充填される充填材をさらに含むことを特徴とする。

また、本発明によるヒューズ抵抗器の温度ヒューズ収容溝と前記温度ヒューズとの間には離隔空間が形成されることを特徴とする。

なお、本発明によるヒューズ抵抗器のケースは下面が開放され、前記絶縁壁の下面は前記ケースの下面より高く形成され、前記基板は前記ケースの開放された下面に挿入して結合されることを特徴とする。

また、本発明によるヒューズ抵抗器の第１、２抵抗素子は巻線型抵抗素子であることを特徴とする。

なお、上記発明によるヒューズ抵抗器の製造方法において、第１、２抵抗素子及び温度ヒューズは表面実装方式で前記基板に搭載され、前記第１、２抵抗素子及び温度ヒューズが表面実装された基板は前記ケースの開放された一面に結合することを特徴とする。

以上のような構成の本発明によるヒューズ抵抗器によれば、過電圧又は過電流の印加時に温度ヒューズの両側から第１、２抵抗素子が発熱するので溶断時間を短縮できるという効果がある。

また、本発明によるヒューズ抵抗器によれば、従来の１つの抵抗素子を小さな大きさ乃至小さな抵抗値を有する複数の抵抗素子に分割することにより、正常状態で抵抗素子によって発生する熱を分散して製品の温度が過度に上昇するのを防止できるという効果がある。

なお、本発明によるヒューズ抵抗器によれば、基板上に直接抵抗素子及び温度ヒューズを表面実装するので自動化生産が容易であり、抵抗素子と温度ヒューズを連結するリード線などを省略することによって製造工程を簡素化できるという効果がある。

また、本発明によるヒューズ抵抗器によれば、突入電流が印加されれば、前記抵抗素子によって所定電流に制限し、サージ電流が印加されても第１抵抗素子のコイルが短絡して回路を保護できるという効果がある。

なお、本発明によるヒューズ抵抗器によれば、ケースに形成された絶縁壁に形成された温度ヒューズ収容溝に温度ヒューズを挿入することにより、安定して溶断する最小限の空間を確保しショートが発生するのを防止できるという効果がある。

また、本発明によるヒューズ抵抗器によれば、抵抗素子収容溝に充填材を充填することにより、サージ電流又はサージ電圧が印加されて抵抗素子が爆発しても暴音を無くし、他の周辺素子を保護できるという効果がある。

本発明によるヒューズ抵抗器の一実施形態を示す斜視図である。 本発明によるヒューズ抵抗器の一実施形態を示す分解斜視図である。 （ａ）は図１のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は本発明の基板上にＳＭＤ型抵抗素子が搭載された様子を示す断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 図１のＣ−Ｃ断面図である。 本発明の基板上に抵抗素子及び温度ヒューズが配置された様子を示す平面図である。 本発明の基板上に抵抗素子及び温度ヒューズが配置された様子を示す平面図である。 本発明の基板上に抵抗素子及び温度ヒューズが配置された様子を示す平面図である。 本発明の基板上に抵抗素子及び温度ヒューズが配置された様子を示す平面図である。 図２の温度ヒューズとは異なる構造の温度ヒューズを示す図である。 従来のヒューズ抵抗器を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明すれば次の通りである。

本発明を説明するにおいて、関連の公知機能あるいは構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不要に濁す恐れがあると判断される場合はその詳細な説明は省略する。また、後述する用語は本発明での機能を考慮して定義された用語であり、これは使用者、運用者の意図又は判例などに応じて異なる。したがって、その定義は本明細書の全般にわたった内容に基づいて下されなければならない。

図１は本発明によるヒューズ抵抗器の一実施形態を示す斜視図であり、図２は本発明によるヒューズ抵抗器の一実施形態を示す分解斜視図であり、図３（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図であり、図３（ｂ）は本発明の基板上にＳＭＤ型抵抗素子が搭載された様子を示す断面図である。また、図４及び図５は各々図１のＢ−Ｂ及びＣ−Ｃの断面図である。

図１〜図５を参照すれば、本発明によるヒューズ抵抗器１００は電子製品の電気回路に採用されるように備えられたものであり、大きく、基板１１０、第１、２抵抗素子１３０，１３５、温度ヒューズ１４０、及び前記第１、２抵抗素子１３０，１３５と温度ヒューズ１４０を収容するケース１５０を含むことができる。

前記基板１１０には、前記第１、２抵抗素子１３０，１３５と、温度ヒューズ１４０が各々搭載されるように、第１、２抵抗端子１１１，１１３と、ヒューズ端子１１５が備えられる。

前記第１、２抵抗端子１１１，１１３とヒューズ端子１１５は、前記第１、２抵抗素子１３０，１３５と温度ヒューズ１４０が直列に又は並列に連結されるかに応じて多様に配置されることができる。

例えば、直列の場合、第１抵抗素子、温度ヒューズ及び第２抵抗素子の順に配置されるか、又は第１抵抗素子、第２抵抗素子及び温度ヒューズの順に連結されることができる。並列の場合、第１抵抗素子と第２抵抗素子が並列に連結された状態で温度ヒューズと直列に連結されることができる。

但し、以下では第１抵抗素子、温度ヒューズ及び第２抵抗素子が順次に直列連結される構成を中心に説明する。

そして、前記基板１１０には１対のリード線端子１１８が形成される。前記リード線端子１１８は、基板に形成された回路パターン（図示せず）を通じて各々前記第１抵抗端子１１１，１１３に電気接続され、リード線１１９は前記リード線端子１１８に挿入された状態ではんだ付けして接続される。

前記第１、２抵抗素子１３０，１３５は、過電圧又は過電流が印加される場合に発熱して前記温度ヒューズ１４０を溶断させ、サージ（ｓｕｒｇｅ）電流又はサージ電圧が印加される場合にコイル１３４が短絡して回路を保護する役割をする。

前記抵抗素子には特に制限はなく、一般的に知られた様々な種類の抵抗素子を用いることができる。

例えば、前記第１、２抵抗素子１３０，１３５は、各々、ロッド形状の抵抗体１３１、前記抵抗体１３１の両端に備えられる端子電極１３３、及び前記抵抗体１３１の外周面に巻かれているコイル１３４で構成される巻線型抵抗素子（図３（ａ）を参照）又はＳＭＤ型抵抗素子（図３（ｂ）参照）を例示することができる。

前記第１、２抵抗素子１３０，１３５は互いに離隔しており、前記温度ヒューズ１４０の両側に併設されている。

このように、第１、２抵抗素子１３０，１３５を温度ヒューズ１４０の両側に設けることによって熱的特性を向上させることができる。

すなわち、従来のヒューズ抵抗器は、温度ヒューズがその一側に配置された１つの抵抗素子から発生する熱を通じて溶断するため、定格電流又は定格電圧が印加される定常状態で過度な熱が発生した。

しかし、本発明によるヒューズ抵抗器１００は、定常状態では熱を分散して過度な熱が発生するのを防止し、過電流又は過電圧が印加される場合には溶断時間を短縮できるという長所がある。

前記温度ヒューズ１４０は、過電圧又は過電流が印加されて前記第１、２抵抗素子１３０，１３５が発熱すれば、その熱によって溶断して電気接続を遮断する役割をするものであり、前記ヒューズ端子１１５に接続される。

前記温度ヒューズ１４０は、図２のように４５０℃以下の融点を有する低融点金属又は合金、例えば、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｕ及びＮｉのうち少なくともいずれか１つの元素を含むバー形状の可溶体であるものを例示することができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。

例えば、前記温度ヒューズ１４０ａは、図１０に示すように、セラミックチューブ管１４１、前記セラミックチューブ管１４１の両端に形成された端子１４２、及び前記セラミックチューブ管１４１内に挿入された可溶体線１４３からなることができる。

前記ケース１５０は前記第１、２抵抗素子１３０，１３５と温度ヒューズ１４０を内部に収容する役割をするものであり、下面が開放された筒形状からなるものを例示することができる。

そして、前記ケース１５０は熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂又はセラミック素材からなるものを例示することができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。但し、前記ケースは、成形が簡単で、製造費用が相対的に安く、数値安定性などに優れた合成樹脂素材からなることが好ましい。

前記ケース１５０は、内部空間を区画する絶縁壁１５１、前記絶縁壁１５１の下段部から窪んで前記温度ヒューズ１４０を収容する温度ヒューズ収容溝１５７、及び前記絶縁壁１５１によって区切られて前記第１、２抵抗素子１３０，１３５を各々収容する第１、２抵抗素子収容溝１５３，１５５を含むことができる。

前記絶縁壁１５１は、前記ケース１５０を区画して第１、２抵抗素子収容溝１５３，１５５に区分する役割をする。

前記絶縁壁の下面は前記ケースの下面より高く形成され、前記基板は前記ケースの開放された下面に挿入して結合されるように構成することができる。

一方、前記第１、２抵抗素子収容溝１５３，１５５には充填材１６０が充填されることができる。

前記充填材１６０は、サージ電流又はサージ電圧が印加されて抵抗素子が破損したり爆発したりする場合、暴音を無くし、他の周辺の素子を保護する役割をする。

前記充填材１６０はシリコーン樹脂、エポキシ樹脂又はセラミック素材からなるものを例示することができるが、接着力、硬度、摩耗強度、防食力、引張強度などに優れた物性を有するシリコン又はエポキシ樹脂であることが好ましい。

前記温度ヒューズ収容溝１５７は、温度ヒューズ１４０が溶断して電気接続を遮断できる最小限の空間を確保できるようにする役割をする。よって、温度ヒューズ１４０と温度ヒューズ収容溝１５７は離隔していることが好ましい。

仮に、前記温度ヒューズ１４０が前記温度ヒューズ収容溝１５７に収容されずに充填材１６０で覆われる場合、前記温度ヒューズ１４０は溶融しても前記充填材１６０によって短絡がなされないことがあるためである。

図６〜図１１は本発明の基板上に抵抗素子及び温度ヒューズが配置された様子を示す平面図である。

一方、図６〜図９を参照すれば、前記第１、２抵抗素子１３０，１３５は各々１つ又は複数で構成することができる。

例えば、前記第１抵抗素子１３０と第２抵抗素子１３５が図６のように温度ヒューズ１４０の両側に１つずつ配置されても良く、図７のように複数からなっても良い。

また、前記第１抵抗素子１３０と第２抵抗素子１３５は図８のように必ずしも同一個数である必要はなく、諸般事情に応じて互いに異なる個数で構成しても良い。

なお、前記第１抵抗素子１３０と第２抵抗素子１３５は図９のように必ずしも同一の大きさ及び同一の抵抗値を有する必要はなく、互いに異なる大きさと抵抗値を有しても良い。

結論的に、本発明によるヒューズ抵抗器は、例えば、定格電流が３００ｍＡの場合、１Ａの過電流が所定時間印加されれば、温度ヒューズの両側に配置された第１、２抵抗素子が発熱して前記温度ヒューズを速かに溶断することによって該当回路を保護する。

そして、本発明によるヒューズ抵抗器は、３０Ａを超過する突入電流が印加される場合は前記抵抗素子によって所定電流に制限され、６ｋＶのサージ電圧が印加される場合は抵抗素子のコイルが短絡して回路を保護するようになる。

一方、本発明の詳細な説明及び添付図面では具体的な実施形態について説明したが、本発明は開示された実施形態に限定されず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能である。したがって、本発明の範囲は説明された実施形態に限定して定められてはならず、後述する特許請求の範囲のみならず、この特許請求の範囲と均等なものを含むものとして解釈するべきである。

１００・・・ヒューズ抵抗器
１１０・・・基板
１１１・・・第１抵抗端子
１１３・・・第２抵抗端子
１１５・・・ヒューズ端子
１１８・・・リード線端子
１１９・・・リード線
１３０・・・第１抵抗素子
１３１・・・抵抗体
１３３・・・端子電極
１３４・・・コイル
１３５・・・第２抵抗素子
１４０・・・温度ヒューズ
１５０・・・ケース
１５１・・・絶縁壁
１５３・・・第１抵抗素子収容溝
１５５・・・第２抵抗素子収容溝
１５７・・・温度ヒューズ収容溝
１６０・・・充填材

Claims (5)

1. 基板、
   前記基板上に搭載される第１抵抗素子、
   前記基板上に搭載され、前記第１抵抗素子から離隔している第２抵抗素子、
   前記基板上に搭載され、前記第１、２抵抗素子の発熱によって溶断する温度ヒューズ、及び
   前記第１、２抵抗素子と温度ヒューズを内部に収容し、一面が開放された筒形状のケースを含み、
   前記第１、２抵抗素子は前記温度ヒューズを基準に両側に併設され、
   前記ケースは、
   その内部空間を区画する絶縁壁、前記絶縁壁の下段部から窪んで前記温度ヒューズを収容する温度ヒューズ収容溝、及び前記絶縁壁によって区切られて前記第１、２抵抗素子を各々収容する第１、２抵抗素子収容溝を含み、下面が開放された構造からなり、
   前記基板は前記ケースの開放された下面に挿入して結合され、
   前記温度ヒューズ収容溝と前記温度ヒューズとの間には前記温度ヒューズが溶融して溶断するように離隔空間が形成される、
   ことを特徴とするヒューズ抵抗器。
2. 前記第１、２抵抗素子収容溝の内部に充填される充填材をさらに含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のヒューズ抵抗器。
3. 前記絶縁壁の下面は前記ケースの下面より高く形成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のヒューズ抵抗器。
4. 前記第１、２抵抗素子は巻線型抵抗素子である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のヒューズ抵抗器。
5. 請求項１に記載のヒューズ抵抗器の製造方法であって、
   前記第１、２抵抗素子及び温度ヒューズは表面実装方式で前記基板に搭載され、
   前記第１、２抵抗素子及び温度ヒューズが表面実装された基板は前記ケースの開放された一面に結合する、
   ことを特徴とするヒューズ抵抗器の製造方法。

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