JPH05101913A - 抵抗器及び抵抗器素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 予め設定した高電圧の過負荷に応答して熱衝
撃破断するようになした平坦なフィルム型の抵抗器によ
る装置と方法を提供すること。 【構成】 フィルム型の抵抗器には応力状態のスプリン
グワイヤが搭載され、抵抗器と回路接続されている。ハ
ンダが溶融し、スプリングが曲がり、回路を遮断するま
での間、前記スプリングワイヤを屈曲状態で保持する所
定のハンダと温度勾配が採用される。ヒートシンクがこ
のような抵抗器の回路基板に設けられている抵抗器のピ
ンを収容する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は抵抗器、組合体及びその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】電話シ
ステムのラインカード(line card)に使用される平衡抵
抗器(balancingresistor)が正確な値を有することは重
要である。正確な抵抗器は適正な線路平衡を可能とし、
適正な平衡はより忠実な音声伝搬とより適正なデータ伝
送をもたらし、信頼性を向上させる。しかし、正確な抵
抗値は、その平衡抵抗器が電話会社によって良いものと
認められるか否かを決定する要因の一つにすぎない。

【０００３】三つの特有或いは標準レベルの悪状況の下
で、平衡抵抗器やラインカードが、電話会社が要求する
或る仕方でうまく働くことは極めて重要である。第一の
レベルは、ラインカードがある状況、その一つとして電
撃があり、これにもかかわらず存続し正確に機能し続け
るということである。第二のレベルは、例えば技術者に
より誤って接続されたためにラインカードが過熱するこ
とが原因となって、平衡抵抗器が連続的に過熱する状態
と関連する。この第二レベルに関連して、ラインカード
回路基板が燃え始める前に電流を中断するために熱遮断
動作が行われなければならない。第三レベルは、例えば
電源線が電話線に落下したとき等に突然高電圧が作用す
ること等である。この第三レベルに関連して、電流が実
質上瞬間的に遮断されねばならない。さもなくば電話シ
ステムの小径の線が溶けるかもしれない。

【０００４】正確な平衡と、特定のタイプの悪状況に耐
える能力あるいは安全に電流を遮断する能力とを両立さ
せたこれらの要求を従来技術の抵抗器と比較して更に小
型の抵抗器や、従来技術の抵抗器の抵抗値のほんの一部
の抵抗値しか有さない抵抗器によって満たさねばならな
い。物理的に小さい平衡抵抗器で且つ低抵抗の平衡抵抗
器の必要性に関連する大きな問題は、電撃過渡電流や過
負荷状態の間に、低抵抗の抵抗器が、高抵抗の抵抗器の
場合よりも、より大きな電力をその中に導入することで
ある。例えば、もし抵抗値が半分になると、導入される
電力は二倍になる。物理的に小さい抵抗器によって電撃
過渡電流等で生じる大電力を扱うことは非常に困難であ
る。物理的に小さい抵抗器は、物理的に大きい従来技術
の抵抗器と比較して、本質的に熱放散表面領域が少な
く、それ故、冷却するのが困難である。

【０００５】要するに、電話会社は、与えられた空間に
より多くのカードが入るように、小型にしたラインカー
ドを望んでいる。それ故、彼らは、カード上に搭載され
る構成部品の小型化を望んでおり、そして最小限の数の
構成部品が採用されることも望んでいるが、しかしいま
だ厳しい性能要求がある。

【０００６】前述した第二レベルの悪状況に関連し、別
個に製造され、別個に搭載される部品であるヒューズ或
いは熱遮断器(thermal cutoff)を使用することが慣例に
なっている。これらは、回路基板上で組み立てるために
別個の作業工程を必要とし、さらに該基板上にかなりの
空間が必要となる。

【０００７】前述した第三レベルの悪状況に関連して、
各種の試みがなされている。これらはヒューズ、電圧制
御回路等を含んでいる。これらは、別個の構成部品や個
々に搭載する作業工程が必要で、同様に基板上に追加空
間が必要である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、フィ
ルムタイプの平衡抵抗器は、第三レベルの悪状況が生じ
たときに熱衝撃的に破壊し瞬間的に回路を遮断するよう
に意図的に構成されている。すなわち、抵抗フィルムを
取付けることができるようになした基板と、該基板に取
付けられた抵抗フィルムと、該抵抗フィルムに接続さ
れ、該抵抗フィルムを電気回路に接続する終端手段とか
らなり、前記基板は、前記抵抗フィルムに高電圧が作用
したときの熱衝撃に応答して瞬間的に破断するように構
成され、前記抵抗フィルム、基板及び終端手段は、前記
熱衝撃破断で前記抵抗器を介して電気回路を遮断するよ
うになされていることを特徴としている。従って、別個
のいかなる構成部品、基板上の余分ないかなる空間等も
必要としない。

【０００９】この発明によれば、ある種のフイルム抵抗
器レイアウトと非常に小さなスプリングワイヤ構造が、
小型で精密な構成部品という電話会社の各種要求に合致
するように、他の要素と結合して採用されている。すな
わち、基板と、該基板上に取付けられた抵抗フィルム
と、前記基板上に取付けられ、前記抵抗フィルムを接続
する終端手段と、前記基板の回路に前記抵抗フィルムと
回路をなして搭載され、応力をかけた状態の、細長の電
導性スプリング要素と、前記被応力状態ににもかかわら
ず、前記スプリングの一端を前記基板に保持するハンダ
手段とからなり、前記ハンダ手段は、前記抵抗器とその
関連要素の過熱に応答して溶融するようになしてあり、
それによって前記スプリングの一端が前記基板から離れ
るのを許容し、その結果、前記回路が遮断し、前記抵抗
器と回路の他の要素を保護するように構成したことを特
徴としている。

【００１０】

【実施例】最初に図１乃至図７の実施例によれば、抵抗
器１０が回路基板１１上に搭載されており、後者（回路
基板）は僅かな部分しか図示されていない、すなわちこ
の部分は抵抗器１０のための搭載領域を提供するもので
ある。回路基板には抵抗器１０のみでなく、電話ライン
カード構成部品も搭載され、これら全てによって電話シ
ステムのラインカードを構成する。各ラインカードは、
通常、２個から４個の通話回線を有し、各通話回線は地
面上又は地中の加入者回線に接続される。

【００１１】図４、５及び６は基板の前面、裏面の両方
を示している。図７は下方の回路基板領域の底面及び表
面を示している。

【００１２】図２乃至図７に示すように、抵抗器１０は
フィルム型の抵抗器で、このフィルム型の抵抗器は細長
の長方形状の基板１２をもち、この基板１２は以下に説
明するあらかじめ設定した熱衝撃状態の下で或る一般的
な仕方で破断するように構成され関連づけられている。

【００１３】図４に示すように、（金属被覆された）一
定パターンの終端トレース１３が基板１２の前面と裏面
の両方に形成されている。前記トレース１３は、例え
ば、パラジウム−銀の混合物からなり、基板の上にスク
リーン印刷され、次いで焼成される。

【００１４】以下に説明するように、基板１２の両側に
は各２個の抵抗フイルムがある。例えば基板上の一方の
半分の領域の２個のフィルムで１個の抵抗器が形成さ
れ、他方の半分の領域の２個のフィルムで別の抵抗器が
形成されている。このような一つの抵抗器と他の一つの
抵抗器は相互に関連するように通常は五分五分にバラン
スされている（同じ抵抗値を有している）。

【００１５】このような抵抗器の回路網としては、前記
トレース１３は望ましくは次のパターンをもつている。
すなわち、２個の下段のトレース１４は軸方向に並び、
中央間隙１５で分離され、２個の上段のトレース１６は
軸方向に並び、中央間隙１７で分離され、そして２個の
端トレース１８は上段のトレース１６に接続されている
が、下段のトレース１４には接続されていない。各端ト
レース１８は下段のトレース１４との間に比較的短い間
隔があけられており、この短い間隔は基板の長さを可及
的に短くしている。トレース１４、１６は互いに平行
で、そして基板１２の上縁と下縁に対して平行であり、
一方、端トレース１８は互いに平行で、そして基板１２
の端部に対して平行であり、トレース１４、１６に対し
て垂直である。

【００１６】前記トレースパターンはさらに四組の二重
ピン（ハンダ）パッドを含んでいる。例えば、二組の外
側パッド２０、２１は、好ましくは基板端部から基板中
央までの距離の約三分の一の間隔をおいて設けられてい
る。同様に、二組の内側パッド２２、２３は基板中央か
ら外側に向けて間隔をおいて設けられている。そのた
め、下段のトレース１４の内端は内側パッド２２、２３
から内側に間隔を置いて配置されている。各組の二つの
パッド２０、２１と２２、２３はそれぞれ互いに間隔を
おいて配置され、トレース領域２４によって互いに連結
されている。これらパッドは基板１２の水平下縁に接近
して配置されている。

【００１７】外側パッド２０、２１は、トレース領域２
６によって端トレース１８の下端に連結されている。内
側パッド２２、２３は、トレース領域２７によって下段
のトレース１４に連結されている。

【００１８】２枚の抵抗フィルム２８、２９はスクリー
ン印刷によって基板１２の各側に塗布されており、図５
に示すように終端トレース１３と一致関係にある。それ
故、各フィルム２８、２９は、その上縁と下縁がそれぞ
れトレース１６、１４に重ねて印刷されている。フィル
ム２８、２９の端部はトレース１４、１６に近接して配
置されているが、好ましくはトレース１４、１６の両側
の端部を越えないように配置されている。フィルム２
８、２９はガラスマトリックスの電導性の複合金属酸化
物である。

【００１９】次の図６を参照すると、アーク防止、環境
保護被覆物３１が、前記基板１２の両側と前記トレース
の上と前記抵抗フイルムの上に施されている。この被覆
物はパッド２０−２３には施されておらず、（好ましく
は）パッド２０−２１、２２−２３の隣接する組の間の
空間にも施されていない。前記被覆物３１の構成と厚さ
は以下に述べる。

【００２０】ピン３３−４０は全て図２、３に示すよう
にそれぞれパッド２０−２３に接続され、基板１２の真
反対の両側面の２個のパッドに接続されるピン（例え
ば、図２中のピン４０）がある。各ピンは長く延びる脚
部を有し、該脚部がショルダー部で基板１２の下縁を握
持する顎部４１に一体的に接続されている。例えば、基
板の一方の側に二つの顎部があり、基板の他の側に一つ
の顎部がある。各ピンの脚部は例えば前後の寸法が0.02
54ｃｍ(0.010インチ)で、幅が0.0508ｃｍ(0.020インチ)
である。ピンは好ましくは板状にされ、打ち抜かれたり
ん青銅である。

【００２１】次に回路基板１１の説明をすると、図１、
７（そして図１０）に回路基板の一部のみを示している
が、回路基板は、その上に回路の多数の構成部品（図示
せず）と接続するための銅トレースを有する通常のエポ
キシガラス基板である。好ましい実施例では、基板１１
は、その上の銅トレースのみならず、基板の両側にピン
３３−４０を受け入れるための銅ヒートシンク領域４３
−４６を有している。図１、図７を参照すると、（この
例では）基板１１の各側面に４個のヒートシンク領域４
３−４６があり、基板表面の各領域は（好ましくは）対
応する基板裏面の領域と整合している。領域４３−４６
には８個の穴４７が形成され、各領域に二つの穴があ
る。穴４７はメッキされたスルーホールである。

【００２２】ヒートシンク領域４３−４６は基板製造時
に銅トレースが形成されると同時にエッチングによって
形成される。ハンダマスクコーティング４８は基板１１
に上側面と下側面に形成される。

【００２３】ピンは、顎部４１の底部の肩部が基板表面
に当接するまでそれぞれの穴４７に挿入される。そし
て、ハンダが各穴４７に塗布され、そこに挿入されたピ
ンの脚部をハンダ付けする。ピンの脚部の近傍以外はハ
ンダをせず、ヒートシンク領域４３−４６はハンダマス
ク部分によって被覆するのが好ましい。

【００２４】〔この発明の第一実施例（図１−図７）の
使用方法の説明と装置の説明〕第一実施例に関連する抵
抗器の使用方法によれば、基板上のいずれかの一方の抵
抗器か、或いは基板上の両方の抵抗器に高電圧の過負荷
が作用することに応答する熱衝撃によって、基板１２が
瞬間的に破断するように使用される。また、この方法に
よれば、終端トレース、抵抗フィルム及び他の要素は、
熱衝撃の破断が回路を確実に瞬間的に遮断し、全ての電
流をほとんど或いは全く電弧を生じることなく遮断する
ようにしてある。

【００２５】今説明した抵抗器は、それぞれラインカー
ドの他の構成部品とともに回路内にあり、そのために一
つ又は両方の抵抗器を介して回路を遮断すると、該抵抗
器に連結されたそれぞれの構成部品中の電流も停止する
と理解すべきである。

【００２６】従って、基板の破断によって前述した第三
レベルの悪状況を克服することができる。例えば、高電
圧電源線が電話線上に落下して瞬間的に高電圧の過負荷
が生じても、電流を早く切るので、電話回路の細線が溶
断することはない。

【００２７】この方法によれば、終端トレースと他の要
素は、瞬間的な熱衝撃破壊が基板１２の予め決められた
領域で起こり、別の領域では起こらないようにしてあ
る。このことは、残骸を減少させるだけでなく、第二実
施例と関連して以下に説明するように、相当な長さの金
属要素が回路基板の他の構成部品上に落下して、電弧を
生じたり又は回路を短絡させたりすることがないように
保証する。

【００２８】基板１２は、高電圧（６００ボルト程度の
高電圧）の過負荷が突然作用した時に瞬間的に破断する
ように十分薄いが、次の二つの要求を満たすように十分
厚い。すなわち、(1)かなりの量の熱が抵抗フィルム２
８、２９から基板を介してピン３３−４０に効果的に熱
伝導して、ヒートシンク領域４３−４６に流れること、
(2)ラインカードが壊れないように機械的破壊に対して
十分な抵抗力を備えること。

【００２９】基板１２の材料は上述の基準を満たすよう
に選択される。非常に好ましくは、セラミックである。
好ましいセラミックは酸化アルミニウムである。より具
体的には、好ましくは９６％酸化アルミニウム（コロラ
ド州、グランドジャンクションのコアズ・セラミク社の
ナンバーＡＤＳ９６Ｒが入手可能）である。

【００３０】基板の好ましい厚さは0.1016ｃｍ(0.040イ
ンチ)である。

【００３１】図１には、基板の上外側領域とその上のフ
ィルムが示されていない。これらの領域は熱衝撃破断に
よって破壊されている。図４を参照すると、この方法の
好ましい実施例では、基板１２の端部に位置するトレー
ス１８によって上段のトレース１６に電流が導かれるこ
とを示している。この電流はパッド２０、２１とトレー
ス領域２６とを通る。電流はフィルム２８、２９及びト
レース領域１４、２７を通って残りのパッド２２、２３
に流れ、このようにして回路基板を流れる。

【００３２】トレース１８を基板の外端に設けることに
よって、破壊が基板の上外側の角で生じ、トレース１８
が破壊し、そしてこのようにして抵抗器にそれぞれ接続
された構成部品に通じる回路を中断することが保証され
る（上で言及したように、過負荷は一つの抵抗器にのみ
作用し、基板１２の半分にのみ作用し、この場合一つの
トレース１８のみが破壊される）。

【００３３】図１を再び参照すると、基板の中央部分と
基板の下縁部全てはそのまま残る。これはこの方法と装
置による結果として典型的な態様である。

【００３４】この抵抗器の熱衝撃破断は、(1)電話シス
テムの他の要素の損害を防止する目的、(2)高電圧の瞬
間的作用から保護するための別個の構成部品又は回路の
必要を無くそうという二つの目的で意図的に行われるも
のである。

【００３５】抵抗器は過負荷によって引き起こされる熱
衝撃のために長いこと“破裂”するのが常であり、これ
は一般に望ましくないと見られている。一方、出願人
は、予め設定した要望するタイプの“故障”を起こし、
好ましい結果を生じるような、制御された状況を創作し
ている。抵抗フィルムと終端トレースは、必要な圧力パ
ターンを引き起こすように形造られ、相互に関連してい
る。抵抗フィルムは、電圧の作用から保護され、基板を
破断するに十分なパワーと熱を生じるように形成されて
いる。併せて、基板は熱くなったとき確実に破断するよ
うな組成と物理的形状を有するようになっている。

【００３６】熱衝撃の結果としての終端トレース１８の
破壊によって、このようなトレースが最初に破壊する場
所で瞬間的な電弧とイオン化を生ずる。電弧がほんの短
い期間起こるとはとはいえ、基板１２の角が取れ去り、
その周囲の空気をイオン化する。このことは電圧差が最
大の回路領域において電弧傾向を大きく増大させる。空
気をイオン化するにもかかわらず、このような高い電圧
差のある領域で電弧を防ぐ被覆３１を提供することはこ
の方法の更に有利な面である。

【００３７】図４乃至図６に示すように、下段のトレー
ス１４の外側端部と終端トレース１８の下方領域との間
には比較的小さい間隙Ｇがある。この間隙Ｇは幅が狭く
設定されている。何故なら、この２個の抵抗器において
は各増加分毎に２個の増加分だけ基板１２の長さが拡大
するからである。好ましくは、トレース１４と向かい合
っている各トレース１８の幅は、トレース１４上方の離
れた箇所における各トレース１８の幅よりも多少狭くな
っている。このことは、基板の長さ、したがって抵抗器
全体の長さを長くすることなく、間隙Ｇの幅を増加させ
るが、この方法では間隙Ｇの増加に関連して厳しい限界
がある。

【００３８】更にこの発明によれば、抵抗器上の、少な
くとも間隙Ｇ上のしかも間隙Ｇに比較的接近した領域、
好ましくはパッド２０−２３と基板の該パッド間の領域
を除いた全ての領域（図６）に電弧抵抗被覆３１を提供
する。

【００３９】より詳細に説明すると、電弧防止−加えて
環境保護−のための被覆３１は、間隙Ｇの幅と関連した
厚さを有するガラス層である。間隙Ｇを抵抗器サイズを
縮小するために狭くした場合には、ガラス被覆を厚くす
る。一方、間隙Ｇを小さくしなければならないほど基板
のサイズが小さくない場合には、ガラス被覆３１の厚さ
をコスト低減のために薄くする。

【００４０】詳細な例を説明すると、間隙の幅が0.0081
28ｃｍ(0.032インチ)のとき、0.00254ｃｍ(0.001イン
チ)の厚さのガラスの層は、故障（急に作用する６００
Ｖの試験電圧）に対して実質的に完全に保護することが
判明している。被覆ガラスの厚さが0.002032ｃｍ(0.000
8インチ)のとき、間隙の幅が同じだと、多少の故障があ
る。ガラス堆積厚さが0.001524ｃｍ(0.0006インチ)のと
き、指定された幅の間隙だとかなりの数の故障がある。そ
れ故、このような間隙の場合、出願人は、O.O0254ｃｍ(0.0
01インチ)の厚さのガラス被覆３１を採用することとし
ている。

【００４１】ガラスは、上述したように、基板上のトレ
ースと抵抗フィルムにスクリーン印刷される。比較的低
融点のガラスフリットが、図６に示す領域にスクリーン
印刷され、続いて該部分はガラス粒子を溶融するために
焼成される。

【００４２】前記ガラスが抵抗フィルム２８、２９を傷
つけないようにすることが重要である。抵抗フィルムが
８００°C、それ以上の温度で焼成されるから、ガラス
フリットは５００°Cよりも低い融点を有するようにさ
れている。したがって、層３１を溶融するために焼成温
度は５００°Cである。

【００４３】第一実施例の抵抗器１０も上述した第一レ
ベルの悪状況を満足させる。換言すれば抵抗器は過渡的
な稲妻によって生じるような悪状況の下で耐え、正確に
作動する。これは、抵抗器１０から回路基板、そしてピ
ン３３−４０から外部への良好な熱伝達特性を有してい
るという理由による。このことは第二実施例に関連して
以下に説明する。

【００４４】〔この発明の第二実施例の抵抗器組合体及
び方法、図７−図１５まで〕上述した抵抗器１０の典型
的な長さは4.482ｃｍ(1.8インチ)である。抵抗器の長さ
を（例えば）5.08ｃｍ(2インチ)にすると、すなわち基
板の長さを0.508ｃｍ(0.2インチ)追加すると、抵抗器組
合体は三つのレベルの悪状況を全て満足させる。これに
より、第二レベルの悪状況を満足させるために別個の熱
遮断要素を設ける必要がなくなる。

【００４５】上述した図１乃至図６の抵抗器の前面側と
裏面側は前に述べたように好ましくは同一である。第二
実施例の抵抗器では基板の前面と裏面は通常互いに同一
ではなく、或る領域については別に説明する。以下に述
べる重要な例外を除いて第二実施例の抵抗器（と回路基
板）は第一実施例の抵抗器１０と同一である。第一実施
例の要素と実質的に対応する第二実施例の要素は同一数
字に文字ａを付した以外は同じ数字を付してある。

【００４６】第二実施例の抵抗器組合体は、数字５１が
付されている（図１０）。図８（正面図）及び図１１
（背面図）を参照すると、基板１２ａは下段トレース１
４ａの他に上段トレース１６ａと端トレース１８ａを有
している。抵抗器の各半分のトレース１６ａ、１４ａの
内端は第一実施例の場合よりも離れている。抵抗器の両
側では、トレース区画５２がそれぞれ下段トレース１４
ａの内端と接続し、そして上方内側に延び、パッド５３
まで達している。基板の各側のパッド５３は離れてお
り、基板１２ａの上縁に接近している。抵抗器の前面側
のみに基板下縁に接近してパッド５４がある（図８）。
このパッド５４は、それぞれ基板前面上の前記パッド５
３の真下にある。

【００４７】パッド５６−６３（図８）は、基板１２ａ
の底縁に沿って配置され、基板１２ａの半分の領域にあ
るパッド５６−５９は、それぞれ他の半分の領域にある
パッド６０−６３と鏡像関係（左右対称位置）にある。
パッド５６と６０は、それぞれトレース領域２６ａと接
続され、そして端トレース１８ａを介して上段トレース
１６ａと接続されている。トレース部分６４と６５は、
それぞれパッド５６、５７とパッド６０、６１とを相互
に接続する。

【００４８】パッド５６は、基板の端部と隣のパッド５
７と十分距離をおいて配置されている。これに対応して
パッド６０は抵抗器の端部とパッド６１と十分距離をお
いて配置されている。他方、パッド５８、５９は相互に
接近し、パッド６２、６３も同様に接近している。パッ
ド対５８、５９はトレース１４ａの内端部分に接近して
おり、該内端部分は図示するように比較的幅が広い。こ
れに対応してパッド対６２、６３は右側のトレース１４
ａの内端部分に比較的接近しており、該内端部分は図示
するように比較的幅が広い。

【００４９】トレース領域６６はパッド５８、５９を相
互に接続し、トレース領域６７はパッド６２、６３を相
互に接続する。トレース領域６８はパッド５９とパッド
５４とを接続し、一方トレース領域６９はパッド６３と
パッド５４とを接続する。

【００５０】基板の裏面にはパッド５４又はトレース領
域６８、６９が設けられていない（図１１）。構成要素
５６、６４、５７、５８、６６、５９、６３、６７、６
２、６１、６５及び６０は基板の裏面に対応する構成要
素を有し、これらは同一数字に文字ｂを付した以外を除
いて同じ数字を付してある。

【００５１】抵抗フィルム２８ａと２９ａは、図９と１
２に図示するように、上段と下段の終端片１６ａと１４
ａとの間に設けられている。図１０及び１３の重ね塗り
層３１ａは、各種パッドとパッド５７−５８、６１−６
２（そして５７ａ−５８ａ、６１ａ−６２ａ）間を除い
てそれぞれの側の各抵抗器上に設けられている。

【００５２】〔スプリングワイヤ遮断〕電導性のスプリ
ングワイヤ７１は、左側の抵抗器の前面上のパッド５
３、５４間にハンダ付けされている。電気伝導性のスプ
リングワイヤ７２は、右側の抵抗器の正面上のパッド５
３、５４間にハンダ付けされている。各ワイヤ７１、７
２は、自由な状態というよりはむしろ応力を加えた或い
は撓めた状態にあり、各ワイヤの下端がパッド５４から
該パッドの溶融に応答して跳ね上がるような関係にあ
る。（ハンダは図１０や図１３には図示していないが、
図１４及び図１５には図示してある。）スプリングワイ
ヤ７１、７２の上端は、ヘアピン状にＵ字形に曲げられ
て基板１２ａの上縁周辺に係合し、該基板の裏面のパッ
ド５３にハンダ付けされている（図１３及び図１４）。
従って、電流が両方の抵抗フィルム２８ａ−基板１２ａ
の前面及び裏面の抵抗フィルム−からトレース５２を通
り、そこからスプリングワイヤ７１を通ってパッド５４
とそれに結合したピンに流れる関係になっている。同じ
電流パターンがフィルム２９ａに関して−上述した場合
と鏡像関係で−起こり、電流が直列にスプリングワイヤ
７２を介して流れる。

【００５３】パッド５４に結合する各ワイヤ７１、７２
の下端は図１０に示すようにハンダと結合するワイヤ金
属量が増加するように半円によじられて曲げられてい
る。

【００５４】次に図１４及び図１５を参照すると、これ
ら図面はスプリング７１の２つの位置を示しており、同
じことがスプリング７２とそれに結合する付属品にも適
用されると理解されたい。スプリング７１は、そのアー
ムが基板１２ａの真裏側のパッド５３に（スプリングバ
イアスにより）固定されるＵ字形の上端７１ａを有して
いる。このアームはハンダ７４、７５によってパッドに
しっかり固定されている。

【００５５】基板１２ａの前面側にあるハンダ７４の下
方のスプリング７１は可撓性部分７１ｂに沿って湾曲し
ており、この部分は図１５に示す位置に跳ね上がるよう
応力が加えられている。図１４の正規の位置あるとき、
部分７１ｂの下端はハンダ７６によってパッド５４に固
定されており、ハンダ７６は図１０に示すように捩れ部
７３に結合されている。

【００５６】８本のピン７７−８４は、その顎部がそれ
ぞれのパッド５６−５９、６３、６２、６１、６０に接
続されている。第一実施例と関連して説明したように、
これらのピンは回路基板１１ａのメッキされたスルーホ
ールを貫通し、ハンダ付けされている（図１０）。基板
の両面のスルーホールの周囲には上述したものと位置以
外は対応するヒートシンク領域がある。図１０に示すピ
ンに対応し且つ受け止めるピンホール間の空間を除いて
は、図７に示すように各ピン或いはピン対の位置で真反
対側に２個のヒートシンクがある。

【００５７】出願人が採用したスプリングワイヤ７１、
７２の材料は１７−７ＰＨ、状態Ｃのステンレス鋼であ
る。各ワイヤの直径は0.0304ｃｍ(0.012インチ)であ
る。スプリング７１、７２の好ましい直径範囲は0.0127
ｃｍ(0.005インチ)乃至0.0508ｃｍ(0.020インチ)であ
る。

【００５８】各スプリングワイヤは銀メッキされてい
る。基板１２ａの前面側のパッド５４に使用するハン
ダ、好ましくは基板上の全てのパッドに使用するハンダ
は、錫が96.5％で銀が3.5％である。この共晶物の融点
は２２１°Cである。

【００５９】回路基板１１ａにピンを接続するハンダ
は、錫が63%、鉛が37％であり、温度１８３度Ｃで溶融
する、換言すれば、錫−銀ハンダの融点より３８°C低
い温度で溶融する。

【００６０】この発明の方法及び装置によれば、基板上
のハンダの融点がピンを回路基板に接続するハンダより
も確かに高いが、後者のハンダは前者のハンダ７６（図
１４及び１５）が溶融して（もし全て溶融して）スプリ
ング７１、７２が図１４に示す位置から図１５に示す開
回路位置に解放されるまで溶融しない。

【００６１】パッド５８、５９と５４及びパッド６２、
６３と５４とが接近し、これらがそれぞれ抵抗フィルム
２８ａ、２９ａの下端内側のコーナーと接近しているた
め、これらパッド及びその上のハンダは比較的熱くな
る。このことは、基板１２ａがセラミックとしては比較
的熱を良く伝導し、熱を抵抗フィルムのコーナー領域か
らパッドに伝導するために、特に言えることである。こ
の熱の大部分はラインカードを収容している容器内の循
環空気中に放散するのみならず、回路基板１１ａのピン
７９、８０及びピン８１、８２と該基板の両面上の銅ヒ
ートシンクに下降してくる。

【００６２】ピンへの熱の移行と、回路基板のピン領域
からヒートシンクを貫通する熱の移行は、スプリング７
１及び／又はスプリング７２が解放、すなわちスプリン
グ７１及び／又はスプリング７２が外れる前に回路基板
の従来型ハンダが溶融しないようにして行われる。

【００６３】回路基板のパッドからピンに下降して熱が
減少する同様の熱移行作用が、上述した第一実施例の場
合もあり、このような第一実施例と第二実施例は第一レ
ベルの悪状況に十分に耐えることができる。

【００６４】この第二実施例はまた第二レベルの悪状況
にも耐えることができる。何故なら、（一つ又は両方）
のスプリングが外れて電流を中断し、基板を保護して燃
えないように保証するからである。操作の為に再びライ
ンカードに使用するには、技術者が今ある抵抗器組立体
を同じものと取り替えればよい。

【００６５】第三レベルの悪状況に関連し、瞬間的な高
電圧の過負荷が作用した場合、スプリング７１、７２は
外れず、その代わりに基板１２ａの上側領域が熱衝撃の
ために砕け去る。破断形態は例えば図１に示すものと同
じである。基板１２ａの中央部分は破断せず、したがっ
てスプリング７１、７２とそれに結合した要素は基板の
他の部分に落下せず、電弧が生じる可能性はない。

【００６６】この実施例の抵抗器を製造するには、全て
がタイバー（図示せず）に連結されているピン７１−８
４の顎部を基板１２ａの底縁のそれぞれのパッド上に搭
載する。スプリングワイヤ７１、７２の下方部分は、最
初、図示する場合よりも長く、基板からタイバーの裏側
領域に向かって下方に突き出ている。したがって、タイ
バーはスプリングの部分をパッド５４と接触させて保持
し、該スプリングは図１４の撓み関係になる。

【００６７】次いで、前記組立体を前述した特定のハン
ダ或いは（望ましくはないが）他のハンダの溶融槽に浸
漬し、同時に全てのピンの顎部をそれぞれのパッドに固
定し、スプリングをパッド５４に固定する。スプリング
の上側パッド５３の近傍部分は、後に行われる別個の浸
漬操作によってハンダ付けされるか、或いは同時に抵抗
器全体をハンダ槽に浸漬することによってハンダ付けさ
れる。その後、前記タイバーと突き出たスプリング部分
は切り取られる。

【００６８】この発明を具体化する典型的な抵抗器は５
０オームの抵抗値を有しており、すなわち基板中央の各
面の合計値は５０オームである。この５０オームの抵抗
器は12.5Ｖの電圧を印加することによって3.125ワット
となり、ラインカードを収容する容器内の周囲温度８５
°Cまでは連続動作する。８５°Cを越えると、周囲温度
とスプリング７１、７２の下端部で抵抗器が発生する熱
による温度とが合わさってスプリング７１、７２が外
れ、電流が中断する。

【００６９】一定の抵抗値のフィルム抵抗器では、フィ
ルムを基板の両側に抵抗器を設ける代わりに基板の一方
の側にのみ設けてもよい。

【００７０】以上説明した詳細な説明は図面と例示によ
って明確に理解され、この発明の精神と範囲は請求の範
囲によってのみ限定される。

【００７１】なお、前記第一実施例（図１乃至図７）に
おいて、前記抵抗フィルムが設けられる基板は平坦であ
ることが好ましい。

【００７２】ここで、前記基板はセラミック製で、前記
抵抗フィルムに高電圧の過負荷が作用したとき、これに
応答して破断する程度に十分薄く、機械的圧力に対して
耐える程度に十分厚く設定することが好ましい。

【００７３】また、前記セラミック基板は、厚さ0.1016
ｃｍ(0.040インチ)程度のものであることが好ましい。

【００７４】また、前記終端手段は、前記基板上に取付
けられ前記抵抗フィルムに接続される電導性のトレース
を含み、また前記基板に搭載され、回路基板に接続する
ために前記トレースにハンダ付けされたピンを含むこと
が好ましい。

【００７５】また、前記高電圧の過負荷は６００ボルト
である。

【００７６】また、前記トレースの少なくとも電弧が生
じやすい領域に溶融ガラス層を設けることが好ましい。

【００７７】また、突然の過負荷に応答して回路を遮断
する組み込まれた能力をもつフィルム型抵抗器でもよ
い。

【００７８】すなわち、平坦なセラミック基板と、該基
板上に設けられた抵抗フィルム手段と、前記基板に設け
られ前記抵抗フィルム手段に接続される終端トレース
と、前記基板に搭載され前記トレースに接続される終端
ピンとを有し、前記抵抗フィルム手段、前記基板及び前
記トレースが、前記ピンに突然高電圧の過負荷が作用し
たときに熱衝撃破断を受け、そのために前記トレースを
遮断し、また前記抵抗フィルム手段を介して前記回路を
遮断するように構成されていることを特徴としているも
のでもよい。

【００７９】ここで、前記抵抗フィルム手段を厚膜スク
リーン印刷によって形成し、また前記トレースをスクリ
ーン印刷によって形成し、前記抵抗フィルム手段の上と
前記トレースの上にはそれぞれ電弧防止被覆手段をスク
リーン印刷によって形成することが好ましい。

【００８０】また、前記被覆手段はガラス層であること
が好ましい。

【００８１】また、前記基板は細長で、また前記終端ト
レースは前記抵抗フィルムの端部と前記基板の端部との
間に配置されたトレース領域を含み、前記基板と前記終
端トレースは、基板の角部とトレースが高電圧の過負荷
によって破断するように関連づけられていることが好ま
しい。

【００８２】また、熱応答回路遮断手段を前記抵抗フィ
ルム手段と回路をなして前記基板上に設け、該熱応答回
路遮断手段を、前記抵抗フィルム手段に作用する高電圧
の過負荷と区別される過剰電流が該抵抗フィルム手段に
継続して流れることに応答して溶融し、抵抗フィルム手
段を介して回路を遮断するように構成することが好まし
い。このように平衡抵抗器内に熱応答回路遮断装置を組
み込んだ場合には、このような装置がない場合と比較し
て抵抗器のサイズが僅かに増加するだけである。抵抗器
内に回路遮断装置を組み込んでいるため、抵抗器を基板
上に搭載するときに追加の組み立て工程の必要がない。

【００８３】また、前記抵抗フィルム手段を前記回路基
板に搭載し、前記終端ピンを該基板に挿入し、前記回路
基板は前記ピンの位置にヒートシンク要素を有すること
が好ましい。このようにすると、精密な抵抗値の平衡抵
抗器が、比較的小さな基板上に設けられ、回路基板の比
較的小さなヒートシンク領域と相俟って電話会社が望む
ように抵抗値を非常に低くできる上に、導入した比較的
大きな電力を扱うことができる。

【００８４】また、前記ピンを前記基板に比較的融点の
高いハンダによってハンダ付けし、前記ピンを前記回路
基板に比較的融点の低いハンダによってハンダ付けする
ことが好ましい。

【００８５】また、電話回路の平衡抵抗器で、次のよう
に構成されたものでもよい。

【００８６】すなわち、セラミックから形成された細長
で平坦な基板と、前記基板の各半分の双方の側に設けら
れた抵抗フィルムと、前記基板の下縁に沿って配置され
たピンと、前記基板上に設けられ前記ピンと前記抵抗フ
ィルムとの間を接続する終端トレースを有し、前記基板
の双方の側の前記抵抗フィルムは間隙領域によって互い
に分離され、前記間隙領域の各側の抵抗フィルムは２個
の抵抗フィルムの１個を形成し、前記間隙領域の各側の
前記抵抗器は前記間隙領域の他の側の抵抗器と比較して
抵抗値がバランスし、前記ピンが前記間隙領域の向かい
合う両側で前記基板の双方の側の前記抵抗フィルムに対
して少なくとも２個あり、且つ前記ピンに高電圧の過負
荷が作用して前記基板と前記終端トレースに突然の熱衝
撃破断が生じ、少なくとも１個の抵抗器を介して回路を
遮断するように前記基板、抵抗フィルム及び終端トレー
スを構成したことを特徴とするものでもよい。

【００８７】ここで、前記基板と前記抵抗フィルム及び
トレース上にガラス膜を溶融して被覆することが好まし
い。

【００８８】また、前記基板は実質的に長方形で、前記
終端トレースは前記基板の各端部に沿って延び、前記ピ
ンと前記フィルムの上縁部分の終端トレースとを接続す
るトレース領域を含み、前記ピンに作用する高電圧によ
って前記基板と該基板の端部の前記トレース領域に熱衝
撃破断を引き起こすが、この破断は前記基板のほんの一
部で生じ、前記間隙領域や前記基板の下縁を含まないよ
うな関係にすることが好ましい。

【００８９】また、応力状態のスプリングワイヤを前記
基板にハンダ付けし、前記抵抗器の少なくとも一つのト
レース領域と回路接続し、前記スプリングワイヤのため
のハンダを前記スプリングワイヤの一端のハンダが溶融
することによりスプリングを前記基板から跳ね上げて回
路を遮断するようになしてあることが好ましい。

【００９０】また、前記間隙領域の少なくとも１個に２
個のスプリングワイヤを配置し、各スプリングワイヤの
一端を前記基板の双方の側の抵抗フィルムに接続するよ
うにすることが好ましい。

【００９１】また、前記基板は実質的に長方形状で、前
記終端トレースは前記基板の端部に沿って延びて前記ピ
ンと前記フィルムの上縁の終端トレースとを接続するト
レース領域を含み、前記ピンに作用する高電圧によって
前記基板と該基板の端部の前記トレース領域に熱衝撃破
断を引き起こすが、この破断は前記基板のほんの一部で
生じ、前記間隙領域や前記基板の下縁を含まないような
関係にし、応力状態のスプリングワイヤを前記基板にハ
ンダ付けし、前記抵抗器の少なくとも一つのトレース領
域に回路接続し、前記スプリングワイヤのためのハンダ
を、前記スプリングワイヤの一端のハンダが溶融するこ
とにより前記基板からワイヤを跳ね上げて回路を遮断す
るようになし、また前記間隙領域の少なくとも一方に２
個のスプリングワイヤを配置し、各スプリングワイヤの
一端を前記基板の双方の側の抵抗フィルムに接続するよ
うにすることが好ましい。

【００９２】また、前記第二実施例（図８乃至図１５）
において、前記基板は平坦で且つセラミックから形成す
ることが好ましい。

【００９３】ここで、スプリング要素はスプリングワイ
ヤで、その他端が前記基板の一端縁の回りで折り返され
るように屈曲され、該他端はハンダ手段によって固定さ
れた一端から離れていることが好ましい。

【００９４】また、第２抵抗フィルムを前記基板の前記
スプリングワイヤから離れた側に設け、該第２抵抗フィ
ルムを前記離れた側の前記スプリングワイヤの折り返し
屈曲端に接続し、該スプリングワイヤは、前記ハンダ手
段の溶融に応答し前記両方の抵抗フィルムを介して回路
を遮断するように接続されていることが好ましい。

【００９５】また、前記抵抗フィルムと前記セラミック
は、前記抵抗器の端子に高電圧が突然作用したのに応答
して前記セラミックの熱衝撃破断を引き起こし、これに
よって前記抵抗フィルムを介して回路を遮断するように
構成されていることが好ましい。

【００９６】また、前記抵抗フィルムと該抵抗フィルム
の終端手段は、前記熱衝撃破断が前記スプリングワイヤ
の下側の前記セラミックの領域を破損しないようにして
あり、これによって前記スプリングワイヤが前記熱衝撃
破断に応答して前記抵抗器から落下しないようにするこ
とが好ましい。

【００９７】ここで、前記終端手段は、前記基板にハン
ダ付けされ、回路基板にハンダ付けするように構成され
たピンを含み、該ピンは回路基板のスルーホールから突
出してそこにハンダ付けされ、前記基板上の前記ハンダ
手段は、前記ピンを前記回路基板に固定するハンダより
も実質的に高い融点を有することが好ましい。

【００９８】また、ヒートシンクパッドを前記ピンから
放熱するため前記回路基板の前記スルーホールに設ける
ことが好ましい。

【００９９】また、前記抵抗フィルムは前記基板に厚膜
スクリーン印刷によって形成され、前記終端手段は前記
基板上の終端トレースを含み、前記抵抗フィルムと前記
終端トレース上に電弧防止重ね塗り層をスクリーン印刷
することが好ましい。

【０１００】また、二つのタイプの過負荷状況に応答し
て回路を遮断するように以下のように構成した電話用抵
抗器であってもよい。

【０１０１】すなわち、セラミック基板と、該セラミッ
ク基板上に設けられた抵抗フィルムと、該抵抗フィルム
のための端子手段と、前記基板に搭載された熱応答遮断
手段からなり、前記基板は、前記抵抗フィルムに高電圧
の過負荷が突然作用することに応答して熱衝撃破断し、
前記抵抗フィルムを介して前記回路を遮断するように構
成され、前記熱応答遮断手段は、長引く電流過負荷に応
答して前記抵抗フィルムを介して前記回路を遮断するよ
うに構成してなることを特徴とするものであってもよ
い。

【０１０２】また、突然の高電圧の過負荷に応答して抵
抗器を含んだ電話回路を遮断する遮断方法にして、
（ａ） 前記抵抗器を熱衝撃破断するように構成された
基板上に抵抗フィルムの形で設ける工程と、（ｂ） 前
記抵抗フィルムをその上に設けた前記基板特有の熱衝撃
破断特性を意図的に選択し、電源線が電話線上に落下す
る結果としての高電圧の過負荷に応答して前記基板が瞬
間的に破断し、そして前記抵抗フィルムを介して前記回
路を遮断するようにした工程と、（ｃ）電話回線上に電
源線が落下したときの高電圧の過負荷にさらされるよう
になっている電話回路に、前記抵抗器を接続する工程、
を有してなることを特徴とする遮断方法であってもよ
い。

【０１０３】また、前記第二実施例の抵抗器要素と回路
遮断要素の組合体の製造方法において、前記抵抗器が端
子ピンを有するフィルム抵抗器で、該ピンを前記抵抗器
の基板に前記ハンダと同じハンダで同じ浸漬操作で固定
することが好ましい。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
一、第二、第三レベルの悪状況に耐えることができる。例
えば、第三レベルの悪状況が生じたときに、熱衝撃的に
破壊して瞬間的に回路を遮断する。従って、別個のいか
なる構成部品、基板上の余分ないかなる空間等も必要と
しない。

【０１０５】また、この発明によれば、フイルム抵抗器
レイアウトと非常に小さなスプリングワイヤ構造が、小
型で精密な構成部品という電話会社の各種要求に合致す
るように、他の要素と結合して採用されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】回路基板の底部と結合した破断基板を示す等角
投影図である。

【図２】基板を図示しないが、破断が生じる前の図１の
抵抗器（ネットワーク）の前部平面図である。

【図３】図２に示す抵抗器の端部の立面図である。

【図４】図１乃至図３の抵抗器基板の平面図で、抵抗器
基板の前後両方の終端トレースを示している。

【図５】基板に抵抗フイルム（ハッチングによって図式
的に表現されている）を適用した後の抵抗器の前後の平
面図である。

【図６】重ね塗り（別のハッチングで図示）された後の
抵抗器の前後の平面図である。

【図７】図１に描かれている回路基板の平衡抵抗器の下
方領域（ピンは図示していない）における表面及び底面
を示す平面図である。

【図８】第二レベルの悪状況が生じたときの電流遮断の
ための手段をもつ第二実施例による平衡抵抗器を示す前
部平面図である。

【図９】図８と類似の前部平面図で、抵抗フイルムを示
している。

【図１０】図９と類似の前部平面図で、重ね塗りと回路
遮断スプリング手段、さらにピンと回路基板の下方領域
を断面で示し、ヒートシンクとハンダは図示しない。

【図１１】図８乃至１０の抵抗器の後部平面図で、抵抗
器の後部の終端トレースを示している。

【図１２】後部に抵抗フイルムを設けた抵抗器の後部平
面図である。

【図１３】後部に重ね塗りした抵抗器の後部平面図であ
り、これはピンと回路基板部分を図示しない図１０の背
面図に相当し、ハンダは図示していない。

【図１４】図１０の１４−１４線に沿う一部断面一部側
立面で示した拡大図である。

【図１５】図１４と類似の図で、回路遮断後と仮定した
場合のスプリングの位置を示している。

【符号の説明】

１０ 抵抗器 １１ 回路基板 １２、１２ａ 基板 １３ トレース １４、１４ａ 下段のトレース １６、１６ａ 上段のトレース １８ 端トレース ２０−２３、５３、５４、５６−６３ パッド ２８、２９、２８ａ、２９ａ 抵抗フィルム ３１ 環境保護被覆物 ３３−４０、７７−８４ ピン ４３−４６ ヒートシンク領域 ７１、７２ スプリングワイヤ ７４、７５、７６ ハンダ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年５月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 抵抗器及び抵抗器素子

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフィルム型抵抗器、電話
回路の平衡抵抗器、電話用抵抗器等の抵抗器及び抵抗器
素子に関する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｈ 85/048

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 抵抗フィルムを取付けることができるよ
   うになした基板と、該基板に取付けられた抵抗フィルム
   と、該抵抗フィルムに接続され、該抵抗フィルムを電気
   回路に接続する終端手段とからなり、 前記基板は、前記抵抗フィルムに高電圧が作用したとき
   の熱衝撃に応答して瞬間的に破断するように構成され、 前記抵抗フィルム、基板及び終端手段は、前記熱衝撃破
   断で前記抵抗器を介して電気回路を遮断するようになさ
   れていることを特徴とする抵抗器。
2. 【請求項２】 抵抗器要素と回路遮断機要素の組合体に
   して、 基板と、該基板上に取付けられた抵抗フィルムと、前記
   基板上に取付けられ、前記抵抗フィルムを接続する終端
   手段と、前記基板の回路に前記抵抗フィルムと回路をな
   して搭載され、応力をかけた状態の、細長の電導性スプ
   リング要素と、前記被応力状態ににもかかわらず、前記
   スプリングの一端を前記基板に保持するハンダ手段とか
   らなり、 前記ハンダ手段は、前記抵抗器とその関連要素の過熱に
   応答して溶融するようになしてあり、それによって前記
   スプリングの一端が前記基板から離れるのを許容し、そ
   の結果、前記回路が遮断し、前記抵抗器と回路の他の要
   素を保護するように構成した、 ことを特徴とする抵抗器要素と回路遮断要素の組合体。
3. 【請求項３】 請求項２記載の抵抗器要素と回路遮断要
   素の組合体の製造方法にして、 小径のステンレス鋼ワイヤを準備し、 前記ワイヤを屈曲し、 前記ワイヤの少なくとも一端を錫と銀を主成分とするハ
   ンダ手段によって抵抗器に接続して搭載し、 前記ハンダが溶融したときに回路を遮断するように、前
   記ワイヤと前記抵抗器を相互に回路接続する、 以上の各工程からなるこを特徴とする抵抗器要素と回路
   遮断要素の組合体の製造方法。