JP6951780B2 - ヒューズ抵抗組立体及びヒューズ抵抗組立体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ヒューズ抵抗組立体に係り、より詳細には、抵抗体の間に存在するヒューズを含むヒューズ抵抗組立体及びその製造方法に関する。

一般的に、テレビ、ビデオのような電子製品の電源入力端には、過電流の流入時に、回路を断線させて、回路の焼損及び基板の火災発生を予防するように、マイクロヒューズが設けられており、このマイクロヒューズは、過負荷などの異常時に、溶断特性によって回路遮断器として作用する。

このようなヒューズは、フュージブルエレメント層を成す材料であって、他の金属に比べて、固有比抵抗値は非常に低いながらも、温度係数と溶融点とが非常に高い銅を使用することにより、定格電流が１０Ａ以上の高電流化されても、安定して流すことができながら、高電流以上の過電流によっては、所定時間内に安定して溶断されることができ、高電流を使用する大型ＴＶ、モニタなどの家電製品などに既存のヒューズの代わりに使われている。

ところが、従来のヒューズ抵抗組立体は、抵抗体の発熱によるヒューズの溶断特性が一定でなく、ヒューズの溶断特性が過電流に敏感に反応しないという問題点がある。

本発明が解決しようとする課題は、抵抗体の間にヒューズを直列に接合させて、ヒューズの溶断特性を改善させるヒューズ抵抗組立体及びその製造方法を提供するものである。

前記課題を解決するための本発明によるヒューズ抵抗組立体は、印加される電流または電圧を分配する第１抵抗体と第２抵抗体；及び前記第１抵抗体と前記第２抵抗体との間に位置し、一側が前記第１抵抗体と結合され、他側が前記第２抵抗体と結合されて、前記第１抵抗体及び前記第２抵抗体と直列連結されたヒューズ；を含み、前記ヒューズは、前記第１抵抗体及び前記第２抵抗体の内部から発生する過電流による輻射熱によって溶断されることを特徴とする。

前記第１抵抗体及び前記第２抵抗体のそれぞれは、抵抗ロッドと、前記抵抗ロッドの両端に結合された第１抵抗キャップ及び第２抵抗キャップと、前記第１抵抗キャップに結合された導電性の第１抵抗リード線と、前記第２抵抗キャップに結合された導電性の第２抵抗リード線と、前記抵抗ロッドを取り囲みながら、前記第１抵抗キャップと前記第２抵抗キャップとを連結する抵抗線とを含むことを特徴とする。

前記第１抵抗体及び前記第２抵抗体のそれぞれは、前記抵抗ロッド、前記第１抵抗キャップ、前記第２抵抗キャップ及び前記抵抗線を保護するために取り囲む抵抗体保護層をさらに含むことを特徴とする。

前記ヒューズは、前記第１抵抗体及び前記第２抵抗体をそれぞれ構成する第１抵抗リード線及び第２抵抗リード線のうち、カッティング工程によってカッティングされた抵抗リード線にそれぞれ結合されたことを特徴とする。

前記第１抵抗体、前記第２抵抗体及び前記ヒューズを取り囲む組立体保護カバーをさらに含むことを特徴とする。

前記課題を解決するための本発明によるヒューズ抵抗組立体の製造方法は、印加される電流または電圧を分配する第１抵抗体と第２抵抗体とを形成する段階；前記第１抵抗体と前記第２抵抗体とに形成された抵抗リード線の一部をカッティングする段階；前記第１抵抗体及び前記第２抵抗体の内部から発生する過電流による輻射熱によって溶断されるヒューズを前記第１抵抗体と前記第２抵抗体のそれぞれのカッティングされた抵抗リード線の先端にそれぞれ結合して、前記第１抵抗体と前記第２抵抗体との間で前記ヒューズを直列連結させる段階；及び前記第１抵抗体、前記第２抵抗体及び前記ヒューズを組立体保護カバーで取り囲む段階；を含むことを特徴とする。

本発明によれば、抵抗体とヒューズとを接合するが、２個の抵抗体の間にヒューズを連結することにより、抵抗体から発生する輻射熱をヒューズに効果的に伝達させて、抵抗体に流れる過電流によってヒューズの溶断特性が敏感に反応可能にする。これにより、過電流による負荷の回路素子を適切に保護可能にする。

本発明による一実施形態のヒューズ抵抗組立体を透視した参照図である。 図１Ａに示されたヒューズ抵抗組立体から組立体保護カバーが除去された状態を例示する参照図である。 図１Ａに示されたヒューズ抵抗組立体に対する長手方向の断面図である。 第１抵抗体または第２抵抗体の細部的な構成要素を示す参照図である。 第１抵抗体と第２抵抗体との間に結合されるヒューズを例示する参照図である。 本発明によるヒューズ抵抗組立体の製造方法の一実施形態を説明するフローチャートである。 図４に示されたヒューズ抵抗組立体を製造する過程を説明する参照図である。 本発明によるヒューズ抵抗組立体の特性テストを例示する参照表である。 本発明によるヒューズ抵抗組立体の特性テストを例示する参照表である。 本発明によるヒューズ抵抗組立体の特性テストを例示する参照表である。 本発明によるヒューズ抵抗組立体の特性テストを例示する参照表である。 本発明によるヒューズ抵抗組立体の特性テストを例示する参照表である。 本発明によるヒューズ抵抗組立体の特性テストを例示する参照表である。 本発明によるヒューズ抵抗組立体の特性テストを例示する参照表である。 本発明によるヒューズ抵抗組立体の特性テストを例示する参照表である。 図６Ａないし図６Ｈに示された特性テストに係わる結果をまとめた比較表である。

本発明に関する説明は、構造的ないし機能的説明のための実施形態に過ぎないので、本発明の権利範囲は、本文に説明された実施形態によって制限されるものと解釈されてはならない。すなわち、実施形態は、多様な変更が可能であり、さまざまな形態を有するので、本発明の権利範囲は、技術的思想を実現することができる均等物を含むものと理解しなければならない。

ある構成要素が、他の構成要素に「連結されて」いるという記載は、その他の構成要素に直接連結されることもあり、中間に他の構成要素が存在していることも可能であるということを理解しなければならない。一方、ある構成要素が、他の構成要素に「直接連結されて」いるという記載は、中間に他の構成要素が存在しないものと理解しなければならない。

ここで使われるあらゆる用語は、特に定義しない限り、当業者によって、一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に使われる辞書に定義されている用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致するものと解釈されなければならず、本発明で明白に定義しない限り、理想的や過度に形式的な意味を有するものと解釈されない。

図１Ａは、本発明による一実施形態のヒューズ抵抗組立体１０を透視した参照図であり、図１Ｂは、図１Ａに示されたヒューズ抵抗組立体から組立体保護カバーが除去された状態を例示する参照図であり、図１Ｃは、図１Ａに示されたヒューズ抵抗組立体１０に対する長手方向の断面図である。

図１Ａないし図１Ｃを参照すれば、ヒューズ抵抗組立体１０は、第１抵抗体１００、第２抵抗体２００、ヒューズ３００及び組立体保護カバー４００を含む。

第１抵抗体１００は、導電性の抵抗成分を含み、突入電流を制限する機能を行う。また、第２抵抗体２００の場合にも、導電性の抵抗成分を含み、突入電流を制限する機能を行う。

図２は、第１抵抗体１００または第２抵抗体２００の細部的な構成要素を示す参照図である。

図２を参照すれば、第１抵抗体１００は、抵抗ロッド１０２、前記抵抗ロッド１０２の両端に結合された第１抵抗キャップ１０４及び第２抵抗キャップ１０６、前記抵抗ロッド１０２を取り囲みながら、前記第１抵抗キャップ１０４と前記第２抵抗キャップ１０６とを連結する抵抗線１０８、前記第１抵抗キャップ１０４に結合された導電性の第１抵抗リード線１１０、前記第２抵抗キャップに結合された導電性の第２抵抗リード線１１２及び抵抗体保護層１１４を含む。また、第２抵抗体２００は、抵抗ロッド２０２、前記抵抗ロッド２０２の両端に結合された第１抵抗キャップ２０４及び第２抵抗キャップ２０６、前記抵抗ロッド２０２を取り囲みながら、前記第１抵抗キャップ２０４と前記第２抵抗キャップ２０６とを連結する抵抗線２０８、前記第１抵抗キャップ２０４に結合された導電性の第１抵抗リード線２１０、前記第２抵抗キャップに結合された導電性の第２抵抗リード線２１２及び抵抗体保護層２１４を含む。一方、第１抵抗体１００または第２抵抗体２００は、第１抵抗リード線１１０、２１０のみを備え、第２抵抗リード線１１２、２１２を備えないこともある。

抵抗ロッド１０２、２０２は、円柱または角柱などの形状を有し、セラミック材質で構成することができる。

第１抵抗キャップ１０４、２０４及び第２抵抗キャップ１０６、２０６は、抵抗ロッド１０２、２０２の両先端にそれぞれ挿入されて結合されうる。このために、第１抵抗キャップ１０４、２０４及び第２抵抗キャップ１０６、２０６は、それぞれ筒状構造（例えば、円筒状構造、角筒状構造）の一端が閉鎖されているキャップ形態であり得る。第１抵抗キャップ１０４、２０４及び第２抵抗キャップ１０６、２０６は、導電性を有する。

抵抗線１０８、２０８は、抵抗ロッド１０２、２０２の表面を螺旋状に取り囲みながら、第１抵抗キャップ１０４、２０４及び第２抵抗キャップ１０６、２０６を連結するための線である。このような、抵抗線１０８、２０８は、過電流によって発熱される抵抗成分を含む。抵抗線１０８、２０８の一端１０８−１、２０８−１は、第１抵抗キャップ１０４、２０４の一側に接合されており、抵抗線１０８、２０８の他端１０８−２、２０８−２は、第２抵抗キャップ１０６、２０６の一側に接合されている。

第１抵抗リード線１１０、２１０は、第１抵抗キャップ１０４、２０４の外側に接合されており、第２抵抗リード線１１２、２１２は、第２抵抗キャップ１０６、２０６の外側に接合されている。

第１抵抗リード線１１０、２１０は、第１抵抗キャップ１０４、２０４とスポット溶接、レーザ溶接、ソルダリングなどの方式で接合され、第２抵抗リード線１１２、２１２の場合にも、第２抵抗キャップ１０６、２０６とスポット溶接、レーザ溶接、ソルダリングなどの方式で接合される。この際、第１抵抗リード線１１０、２１０及び第２抵抗リード線１１２、２１２は、電気伝導性を有する線である。

一方、第１抵抗リード線１１０、２１０は、他の回路素子またはデバイスと連結されるために、一定長さ以上の長い線で形成されうるが、第２抵抗リード線１１２、２１２は、ヒューズ３００と結合するために、第１抵抗リード線１１０、２１０に比べて比較的短い長さを有するものである。第２抵抗リード線１１２、２１２は、第２抵抗キャップ１０６、２０６の外側に接合する時には、比較的長い長さのものを用いて接合し、接合後に、ヒューズ３００との結合のための最小限の長さのみ保持されるようにカッティングすることで形成されうる。

抵抗体保護層１１４、２１４は、抵抗ロッド１０２、２０２、第１抵抗キャップ１０４、２０４、第２抵抗キャップ１０６、２０６及び抵抗線１０８、２０８を取り囲む。これにより、抵抗体保護層１１４、２１４は、第１抵抗キャップ１０４、２０４及び第２抵抗キャップ１０６、２０６とそれぞれ接合される抵抗線１０８、２０８との接合関係を保護し、同時に、抵抗ロッド１０２、２０２、第１抵抗キャップ１０４、２０４、第２抵抗キャップ１０６、２０６及び抵抗線１０８、２０８の表面を保護する。また、抵抗体保護層１１４、２１４は、外部（他の部品など）との絶縁のための絶縁機能を有する。

ヒューズ３００は、熱や過電流による回路連結を遮断させる機能を行う。このような、ヒューズ３００は、第１抵抗体と第２抵抗体とを電気的に連結し、過電流によって切られる可溶体に該当する。

図３は、第１抵抗体１００と第２抵抗体２００との間に結合されるヒューズ３００を例示する参照図である。

ヒューズ３００は、第１抵抗体１００と第２抵抗体２００との間で直列連結される。ヒューズ３００と第１抵抗体１００及び第２抵抗体２００とが直列連結される場合には、ヒューズ抵抗組立体１０に印加される電圧を分配することにより、サージ電圧による衝撃を減らしうる。

ヒューズ３００は、過電圧または過電流が印加されて、第１抵抗体１００または第２抵抗体２００が発熱すれば、その熱によって溶断されて電気接続を遮断する役割を果たす。ヒューズ３００は、４５０℃以下の融点を有する低融点金属または合金、例えば、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｕ及びＮｉのうちの少なくとも何れか１つの元素を含むバー（ｂａｒ）状の可溶体であることを例示することができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。ヒューズ３００は、セラミックチューブ管と、前記セラミックチューブ管の両端に形成された端子と、前記セラミックチューブ管内に挿入された可溶体線と、からなる。

図２及び図３を参照すれば、ヒューズ３００の一側３０２は、第１抵抗体１００の第２抵抗リード線１１２と直列に結合され、ヒューズ３００の他側３０４は、第２抵抗体２００の第２抵抗リード線２１２と直列に結合されうる。ヒューズ３００の一側３０２は、第２抵抗リード線１１２とスポット溶接、レーザ溶接、ソルダリングなどの方式で接合され、ヒューズ３００の他側３０４は、第２抵抗リード線２１２とスポット溶接、レーザ溶接、ソルダリングなどの方式で結合されうる。

一方、第２抵抗リード線１１２、２１２が備えられていない第１抵抗体１００または第２抵抗体２００の場合には、ヒューズ３００の一側３０２は、第１抵抗体１００の第２抵抗キャップ１０６と直接結合し、ヒューズ３００の他側３０４は、第２抵抗体２００の第２抵抗キャップ２０６と直接結合することもできる。

ヒューズ３００が第１抵抗体１００及び第２抵抗体２００の間で直列連結させることにより、ヒューズ抵抗組立体１０に印加される電圧を分配し、サージ電圧によって溶断されることにより、サージ電圧による衝撃からヒューズ抵抗組立体１０に連結された構成要素を保護することができる。

組立体保護カバー４００は、第１抵抗体１００、第２抵抗体２００及びヒューズ３００を取り囲む。組立体保護カバー４００は、第１抵抗体１００、第２抵抗体２００及びヒューズ３００を通じて流れる電流に対して外部との絶縁のためのものである。

図４は、本発明によるヒューズ抵抗組立体の製造方法の一実施形態を説明するフローチャートであり、図５は、図４に示されたヒューズ抵抗組立体を製造する過程を説明する参照図である。

まず、印加される電流または電圧を分配する第１抵抗体と第２抵抗体とを形成する（ステップＳ５００）。第１抵抗体を形成する過程を説明すれば、次の通りである。抵抗ロッドの両端に第１抵抗キャップ及び第２抵抗キャップを結合させた後に、前記第１抵抗キャップの一側に第１抵抗リード線を結合し、前記第２抵抗キャップの一側に第２抵抗リード線を結合させる（図５の（ａ）を参照）。抵抗線で前記抵抗ロッドを取り囲みながら、前記第１抵抗キャップと前記第２抵抗キャップとを連結する（図５の（ｂ）を参照）。次いで、前記抵抗ロッド、前記第１抵抗キャップ、前記第２抵抗キャップ及び前記抵抗線を抵抗体保護層で取り囲む（図５の（ｃ）を参照）。第２抵抗体を形成する過程も、前記の第１抵抗体を形成する過程と同一である。

Ｓ５００段階後に、前記第１抵抗体と前記第２抵抗体とに形成された抵抗リード線の一部をカッティングする（ステップＳ５０２）。第１抵抗体と第２抵抗体とに形成された第１抵抗リード線は、他の回路素子またはデバイスと連結されるために、一定長さ以上の長い線で形成されうるが、第２抵抗リード線は、ヒューズと結合するために、第１抵抗リード線に比べて比較的短い長さを有するようにカッティングされる（図５の（ｃ）を参照）。

Ｓ５０２段階後に、前記第１抵抗体及び前記第２抵抗体の内部から発生する過電流による輻射熱によって溶断されるヒューズを前記第１抵抗体と前記第２抵抗体のそれぞれのカッティングされた抵抗リード線の先端にそれぞれ結合して、前記第１抵抗体と前記第２抵抗体との間で前記ヒューズを直列連結させる（ステップＳ５０４）。ヒューズは、低融点金属または合金、例えば、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｕ及びＮｉのうちの少なくとも何れか１つの元素を含むバー状の可溶体であることを例示することができる。ヒューズは、セラミックチューブ管と、前記セラミックチューブ管の両端に形成された端子と、前記セラミックチューブ管内に挿入された可溶体線と、からなる。

ヒューズの一側は、第１抵抗体の第２抵抗リード線と直列に結合され、ヒューズの他側は、第２抵抗体の第２抵抗リード線と直列に結合されうる（図５の（ｄ）を参照）。ヒューズの一側と他側は、それぞれ第１抵抗体と第２抵抗体との第２抵抗リード線とスポット溶接、レーザ溶接、ソルダリングなどの方式で結合されうる。

Ｓ５０４段階後に、前記第１抵抗体、前記第２抵抗体及び前記ヒューズを組立体保護カバーで取り囲む（ステップＳ５０６）。組立体保護カバーは、第１抵抗体、第２抵抗体及びヒューズを通じて流れる電流に対する絶縁機能を行う（図５の（ｅ）を参照）。

本発明によるヒューズ抵抗組立体１０は、ワインディング抵抗体２個を直列連結するために、抵抗体の間に可溶体に該当するヒューズが位置する構造を有する。このような、本発明のヒューズ抵抗組立体１０の特性は、リフロー、サージ、反短絡などの熱的／電気的特性に対するテストを通じて確認することができる。

図６Ａないし図６Ｈは、本発明によるヒューズ抵抗組立体の特性テストを例示する参照図であり、図７は、図６Ａないし図６Ｈに示された特性テストに係わる結果をまとめた比較表である。

図６Ａないし図６Ｈと図７とを参照すれば、本発明のヒューズ抵抗組立体１０は、射出において、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂の材料を使用して射出するが、リフロー（ｒｅｆｌｏｗ）工程を進行時に、外部の熱に対する可溶体の耐久性を確保することができる。

また、本発明によれば、外部から流入される熱（リフロー−ワイヤ（ｒｅｆｌｏｗ−ｗｉｒｅ）に乗って入る熱）に対する既存の射出製品よりも可溶体が内部に位置することによって、外部からの熱に対する影響力を最小化させることができる。また、ヒューズの両側に配される第１及び第２抵抗体のセラミックロッドによるヒートシンク（ｈｅａｔ ｓｉｎｋ）効果があって、ヒューズに接近する熱は、第１及び第２抵抗体で一次的に遮断されるので、外部熱の影響を最小化することができる。

また、ヒューズが第１抵抗体と第２抵抗体との間に位置することにより、動作時にヒューズは両側の第１抵抗体及び第２抵抗体による発熱で加熱されることとなり、抵抗体が１個のみ備えられていた従来のものに比べて、溶断時間を短縮させることができる。

また、抵抗体のサイズを最小化することができるので、第１抵抗体１００と第２抵抗体２００とのワインディング時に、サージ特性を強化させることができる。すなわち、抵抗体の一側に巻く抵抗値を２個に線径を上昇させることができる。

また、ヒューズ３００と第１抵抗体１００または第２抵抗体２００との接合時に、第１抵抗体１００及び第２抵抗体２００の抵抗ロッド線にヒューズ３００を接合させることもでき、第１及び第２抵抗体１００、２００に抵抗ロッド線が備えられていない場合には、第１及び第２抵抗体１００、２００を構成する抵抗キャップにヒューズを直接接合することにより、ヒューズ抵抗組立体１０の体積を最小化することができる。

以上、本発明の望ましい実施形態について図示し、説明したが、本発明は、前述した特定の実施形態に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を外れずに、当業者によって多様な変形実施が可能であるということはいうまでもなく、このような変形実施は、本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されてはならない。

Claims (5)

1. 印加される電圧を分配する、それらの長手方向に沿って一列に配置される第１抵抗体と第２抵抗体と、
   前記第１抵抗体と前記第２抵抗体との間に位置し、一側が前記第１抵抗体と結合され、他側が前記第２抵抗体と結合されて、前記第１抵抗体及び前記第２抵抗体と直列連結されたヒューズと、を含み、
   前記ヒューズは、
   前記第１抵抗体及び前記第２抵抗体の内部から発生する過電流による輻射熱によって溶断され、
   前記第１抵抗体及び前記第２抵抗体のそれぞれは、
   抵抗ロッドと、前記抵抗ロッドの両端に結合された第１抵抗キャップ及び第２抵抗キャップと、前記第１抵抗キャップに結合された導電性の第１抵抗リード線と、前記第２抵抗キャップに結合された導電性の第２抵抗リード線と、前記抵抗ロッドを取り囲みながら、前記第１抵抗キャップと前記第２抵抗キャップとを連結する抵抗線とを含むことを特徴とするヒューズ抵抗組立体。
2. 前記第１抵抗体及び前記第２抵抗体のそれぞれは、
   前記抵抗ロッド、前記第１抵抗キャップ、前記第２抵抗キャップ及び前記抵抗線を保護するために取り囲む抵抗体保護層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組立体。
3. 前記ヒューズは、
   前記第１抵抗体及び前記第２抵抗体をそれぞれ構成する第１抵抗リード線及び第２抵抗リード線のうち、カッティング工程によってカッティングされた抵抗リード線にそれぞれ結合されたことを特徴とする請求項１に記載のヒューズ抵抗組立体。
4. 前記第１抵抗体、前記第２抵抗体及び前記ヒューズを取り囲む組立体保護カバー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組立体。
5. 印加される電圧を分配する、それらの長手方向に沿って一列に配置される第１抵抗体と第２抵抗体とを形成する段階と、
   前記第１抵抗体と前記第２抵抗体とに形成された抵抗リード線の一部をカッティングする段階と、
   前記第１抵抗体及び前記第２抵抗体のうちから発生する過電流による輻射熱によって溶断されるヒューズを前記第１抵抗体と前記第２抵抗体のそれぞれのカッティングされた抵抗リード線の先端にそれぞれ結合して、前記第１抵抗体と前記第２抵抗体との間で前記ヒューズを直列連結させる段階と、
   前記第１抵抗体、前記第２抵抗体及び前記ヒューズを組立体保護カバーで取り囲む段階と、
   を含み、
   前記第１抵抗体及び前記第２抵抗体のそれぞれは、
   抵抗ロッドと、前記抵抗ロッドの両端に結合された第１抵抗キャップ及び第２抵抗キャップと、前記第１抵抗キャップに結合された導電性の第１抵抗リード線と、前記第２抵抗キャップに結合された導電性の第２抵抗リード線と、前記抵抗ロッドを取り囲みながら、前記第１抵抗キャップと前記第２抵抗キャップとを連結する抵抗線とを含むことを特徴とするヒューズ抵抗組立体の製造方法。

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