JPH0760761B2 - フィルム型の電力用抵抗器組立体 - Google Patents
フィルム型の電力用抵抗器組立体Info
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- JPH0760761B2 JPH0760761B2 JP4090618A JP9061892A JPH0760761B2 JP H0760761 B2 JPH0760761 B2 JP H0760761B2 JP 4090618 A JP4090618 A JP 4090618A JP 9061892 A JP9061892 A JP 9061892A JP H0760761 B2 JPH0760761 B2 JP H0760761B2
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- H01C1/00—Details
- H01C1/02—Housing; Enclosing; Embedding; Filling the housing or enclosure
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- H—ELECTRICITY
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- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
- Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
器組立体に関する。
人により、ヒートシンクとして利用出来るだけでなく、
抵抗器の構造支持構成要素として利用出来る比較的厚い
銅板を有する電力用抵抗器が、数年来製造されている。
このヒートシンク基板の一部には、ボルトによって基台
に搭載するための孔があけられている。残りの部分は先
に述べた部分に比べて窪んでおり、該部分に結合された
セラミック基板を有している。前記基板の前記ヒートシ
ンクから離れた側には抵抗フィルムが設けられている。
このフィルムは、金属被覆されたトレース(traces)又は
ハンダによって終端リード線(termination leads)に接
続されている。基板、リード線端部及びヒートシンク基
板の一部が、ヒートシンク基板の裏面とヒートシンク基
板のボルト孔領域全体が露出するような仕方でシリコン
成形物中に包み込むように保護されている。ヒートシン
クの裏面は平たく下方の基台と接触している。
定格の電力用抵抗器が、少ないコストで且つ比較的厚い
金属を組合せた上述の抵抗器の強度と同程度の強度では
ないが非常に広範囲の応用に適する強度をもって製造で
きることが発見された。
抵抗器の定格の少なくとも二倍であり、その上、本抵抗
器全体の面積(底面)は従来の抵抗器全体の面積よりも
14%程度しか大きくない。銅の使用量が少なく、組み
立ての困難性が少ないため、本抵抗器の価格は低い。
的強度がほとんどなく、効果的な熱伝導のため基台に容
易かつ直接的に係合することが可能な、比較的薄い銅ヒ
ートシンクを備えている。最良の態様では、ヒートシン
クは長方形で、窪んでいない。セラミック基板がヒート
シンクの一方の側面の大部分の領域に搭載されている。
セラミック基板の裏面は効果的な熱伝導関係でヒートシ
ンクの表面に接合されている。抵抗フィルムは前記基板
の表面に設けられている。
ートシンクの全部分は合成樹脂体内にモールドされてい
る。基板の一部分、すなわちその内側部分もまた樹脂内
にモールドされているリード線から離れた領域には合成
樹脂とヒートシンクとを貫通する取付け孔がある。
さはかなり薄く、機械的にあまり強度を有していない。
基本的な機械的強度は前記合成樹脂によって与えられて
おり、樹脂の一部はヒートシンクを支持するだけでな
く、同様にかなり薄いセラミック基板も支持している。
間には特定或いは分離した絶縁層が介在されていない、
すなわち抵抗器の基板部分は前記フィルムと前記ヒート
シンクとの間で電気絶縁体である。前記基板は前記ヒー
トシンクにそれらの間の熱伝導性のために効果的に結合
されている。
ので、それらのもつ強度はそれと結合している合成樹脂
を効果的な保護関係と補強関係に維持するのに使われ
る。それ故、最良の態様では、ヒートシンクと基板は同
じ幅を有し、合成樹脂はヒートシンク、基板の端縁とそ
れらの間の結合領域と係合し結合する。
合された基板10を含んでいる。金属被覆されたトレー
ス12(細長い終端細線18とパッド19とからなる)
と抵抗フィルム13は基板10のヒートシンク11から
離れた側に設けられている。被覆14はトレース12と
抵抗フィルム13の上、すなわち基板10のヒートシン
ク11と離れた側の大部分の領域に設けられている。リ
ード線又はピン15はパッド9にハンダ付けされてい
る。合成樹脂製の本体17は前記リード線15の外側部
分とヒートシンク11の裏面とを除いて上述した全ての
構成要素の回りにモールドされている。ヒートシンクの
裏面は下側の基台に平たく係合出来るように露出してい
る。
現されているが、本抵抗器を高定格と比較的安い製造コ
ストとしている相互関係と要因をここで説明する。
セラミックで、平行な表面と裏面を有し、薄いが傷を付
けなければ強度がある。それは良好な電気絶縁体で、比
較的熱伝導性が良い。好ましいセラミックは酸化アルミ
ニウムである。これほど好ましくはないが、他のセラミ
ックとしては酸化ベリリウムと窒化アルミニウムがあ
る。基板10は実質上の破壊の危険なく取り扱うには十
分に厚く、以下に説明するように本抵抗器組立体の完全
性と強度を増加するのに十分厚い。それは良好な熱伝導
性能を有するのに十分薄い。好ましい厚さは約100分の3
インチ、例えば0.0762cm(0.030インチ)である。
パッド19と該パッド19に接続される二つの細長い終
端細線18とからなる金属被覆されたトレース12がス
クリーン印刷されている。図示するように、各細長のト
レース12は略L字状で、互いに相手側に向かって延
び、間隙21で互いに離れている。図示するように、前
記細長のトレース12の外縁は基板10の端縁に対して
平行で、該端縁から内側に短い距離あけられている。
が、前記基板10の同じ側にスクリーン印刷によってそ
の側縁部分が終端細線(トレース)18の内側縁部分に
重なり合って接触して設けられている。施した抵抗フィ
ルム13は例えば実質上四角形である。抵抗フィルム1
3のパッド19に最も接近した縁部は間隙23において
該パッド19と間隔が空けられている。抵抗フィルム1
3の間隙23から離れた側の縁部は基板10の対応する
縁部から内側に間隔が空けられており、該間隔は終端細
線18の縁部と基板10の縁部との間の間隔よりもいく
らか広い。
溶融ガラス層(重ね塗り層)が前記抵抗フィルム13上
に設けられている。抵抗フィルム13の間隙23の近傍
の縁部に沿って重ね塗り層14が抵抗フィルム13を越
えて延びており、間隙21及び23の縁部で細長い領域
を占有している。図6の右側に示すように、重ね塗り層
は、また基板の間隙21及び23から離れた側の縁部に
沿って設けられている。
スクリーン印刷によって塗布され、次いで焼成されたパ
ラジウム−銀の金属被覆である。その後、抵抗フィルム
13がスクリーン印刷によって設けられる。この抵抗フ
ィルム13は、好ましくはガラスマトリックスの複合金
属酸化物から構成された厚いフィルムである。抵抗フィ
ルム13を施した後、温度800°Cよりも高い温度で
焼成される。重ね塗り層14は比較的低融点のガラスフ
リットで、上述の領域にスクリーン印刷され、次いで温
度約500°Cで焼成される。前記抵抗フィルム13と
前記重ね塗り層14の焼成温度の相違は該重ね塗り層が
該抵抗フィルムに影響を与えないようにすることを意味
する。重ね塗り層14は成形本体17が抵抗フィルム1
3に悪影響を及ぼさないように保護する。
ヒートシンク11は(平行な表面と裏面をもつ)銅板で
あり、錆を防ぐためにニッケルメッキをすることが好ま
しい。ヒートシンク11は長方形状で、長く延び、以下
に理由を説明するが、基板10と実質上同じ幅を有して
いる。ヒートシンク11の長さは基板10の長さよりも
十分長い。好ましくは、基板10の長さはヒートシンク
11の長さの約3分の2である。
生する多量の熱を長手方向に伝達するのに十分である。
一方、ヒートシンクはセラミックから基台に熱を非常に
容易に伝達するのに十分薄く、それ故、ヒートシンクは
それほど構造強度を有していない。しかし、ヒートシン
クがセラミック基板に結合されたとき、このヒートシン
クとセラミック基板の組立体は成形本体17の強度と相
俟って十分な強度を有するようになる。
シンクがそのほぼ右側3分の1の箇所に配置されたピン
(図示せず)によって本体17の枠内に押し込まれたと
きにヒートシンクの裏面全体は平らな状態で平坦な底枠
表面と係合する。このようなヒートシンク裏面は単一平
面の状態にあり、その真下には合成樹脂が存在しない。
切欠24を形成するもので、該切欠24にはヒートシン
ク11の一部が露出している(図1)。
62cm(100分の3インチ)、好ましくは0.08128cm(0.032イ
ンチ)である。ヒートシンクの長さは1.27cm(2分の1イン
チ)、すなわち1.37cm(0.540インチ)である。ヒートシンク
11と基板10の幅は約0.846cm(3分の1インチ)、すなわ
ち0.838cm(0.330インチ)である。
は抵抗器を真空中で使用した時でもそれらの間の熱伝導
が極限に達するように接合されている。この接合はまた
組立体の強度を補強する。接合を実施する好ましい仕方
は図7中25に示すように基板10の背面又は裏面全体
にスクリーン印刷で金属被覆(好ましくはパラジウム−
銀の金属被覆)することである。基板は次いで焼成され
る。(基板裏面の金属被覆層は、終端細線18とパッド
19を施して焼成する前後の何れかに施されて焼成され
る。焼成は好ましくは基板の表面の金属被覆と裏面の金
属被覆に分けて行われる。抵抗フィルムと重ね塗り層を
施して焼成する前に全ての金属被覆を施して焼成す
る。)上で指摘したように、ヒートシンク11はニッケ
ルメッキされている。このニッケルメッキはヒートシン
ク11の表面及び裏面の両方に行われる。ニッケルメッ
キ層は図7の26に示されている。
層25全領域にスクリーン印刷される。次いで、基板1
0はヒートシンク11上に正確に位置決めされるので、
終端細線18はヒートシンク11の側縁に対して平行に
なり、ヒートシンクの端縁と区別される。ヒートシンク
11の一端縁は基板10のパッド19に最も接近した一
端縁(図6の左側)と一致するようにされている。ヒー
トシンク11の側縁と基板10の側縁はそれぞれ一致す
るようにされている。基板10は次いでヒートシンク1
1に固定され、そしてハンダ層27を溶融し、結合を実
施するために焼かれる。
が使用される。
すように基板の上側にしっかり固定されている。各リー
ド線15の内端は数字28が付され、パッド19に固定
されるようにしてある。この内端28は比較的広い部分
に接続され、次いで回路基板の孔内に挿入されてハンダ
付けされるようになされた狭い部分にショルダー部で接
続される。
印刷され、次いでリード線15の内端28はその上に配
置されて固定される。次いでこれらの組立体はハンダを
溶融してハンダ付け操作が完了するように焼かれる。リ
ード線のパッド19への接続はヒートシンクを基板に結
合するのと同時に、あるいは別個に行ってもよい。
リード線が上述したように製造され、接続され、合成樹
脂の本体17はヒートシンク11の裏面を除いてこれら
の全ての側部の回りに成形される。図2に示すように、
成形本体17の上面31はヒートシンク11の裏面と平
行である。図1乃至3に示すように、成形本体17は略
垂直な側面32、33と端面35、36を有している。
しかし、端面35と36は図2に示すように斜面になっ
ている。成形本体17の裏面は平らで、ヒートシンク1
1の裏面と同一面をなしている。
シンクの縁部から外側に十分距離をおいて配置され、端
面35、36はそれぞれヒートシンクの端部(抵抗器の
外端で)及びヒートシンクと基板との組立体の端部(そ
れらの内端で)から外側に十分距離をおいて配置されて
いる。
ヒートシンクの組立体の軸と平行な軸を有している。本
例では、本体の長さは約3分の2インチ、すなわち1.62cm
(0.64インチ)で、本体の幅は約10分の4インチ、すなわち
0.9414cm(約0.410インチ)である。本体17の厚さ、すな
わちヒートシンクの裏面から表面31までの厚さは約8
分の1インチ、すなわち0.317cm(0.125インチ)である。
y)から形成されている。本体は高熱伝導性の硬質エポキ
シ樹脂から形成可能であるが、このことは大多数の応用
では必ずしも必要としない。膨大な量の熱が抵抗フィル
ム13から下方向に基板10及びヒートシンク11を通
って基台内に通過する。大部分の熱は図2及び3におい
て右側に向かって流れ、基板の真下ではないヒートシン
ク11の領域内に流れる。
17の基板から外れた部分の略中央に設けられている。
この孔38は、ヒートシンク11のリード線から離れた
側の縁部の中央の切欠39の直径よりも小さい直径(例
えば0.317cm(0.125インチ))を有している。切欠39は
略U字型の側面を有し(図3)、その円形の“底部”は
孔38と同軸である。
し、基板10が位置する箇所では窪んでいない。すなわ
ちこのことは高電力定格を生ぜしめる要因の一つであ
る。
11は、厚く高価な金属ヒートシンクを使用することな
く十分な強度を組立体が有するように合体する。凹まし
たり、厚いヒートシンクを使用したり或いはヒートシン
クをえぐったりする必要がない理由の一つは、上述した
ように基板10とヒートシンク11の外縁が実質的に同
一面関係にあることである。基板とヒートシンク間の結
合の外縁におけるこれらの縁部、小さな空間及びざらざ
らした領域は、合成樹脂本体17に対して幾分ざらざら
した把持領域をつくり、その結果ヒートシンク11及び
基板10は合成樹脂本体17から離れようとすることは
ない。
はヒートシンク11よりもいくらか幅が広く、その結
果、ヒートシンク11の側縁(これらの側縁はリード線
或いはピンに対して平行である)は基板10の縁部に関
してアンダーカットになっている。
搭載され、該孔38にボルトを挿入して通して固定され
る。ボルトによって基板10及びその上の抵抗フィルム
から外側の領域(右側)に大きな圧力を生じるが、基板
の真下のヒートシンクの下側にも相当の圧力があり、該
領域の基台に効果的な熱伝導を生じさせる。少量のサー
マルグリース(thermal grease)をヒートシンク11と基
台との間に使用することが好ましい。
法よって調整されることが指摘される。図3に示すよう
に、細い溝43を抵抗フィルム13にリード線15に対
して直角となるようにレーザカットすることが好まし
い。このような細い溝の長さは所望の抵抗値が得られる
まで増加させる。
み明確に理解されるべきもので、この発明の精神と範囲
は請求の範囲によって制限される。
来技術の比較的厚い金属と合体した抵抗器の強度と同程
度の強度ではないが、低コストで、非常に広範囲の応用
に適する強度をもった抵抗器を製造することが出来る。
また、電力定格が従来技術の抵抗器の定格の二倍であ
り、その上、抵抗器全体の面積(裏面)が従来技術の抵
抗器全体の面積よりも14%程度しか大きくない。更
に、銅の使用量が少なく、組み立てが簡単で、廉価であ
る。
る。
で、同尺度ではないが各種積層が示されている。
平面図である。
る。
結合層を示す拡大部分水平断面図である。
Claims (14)
- 【請求項1】 フィルム型の電力用抵抗器組立体にし
て、 (a) 実質的に平行な表面及び裏面を有する細長の平坦
な金属ヒートシンクと、 (b) 実質的に平行な表面及び裏面を有する平坦なセラ
ミック基板と、 (c) 前記セラミック基板が予め設定された位置に置か
れたとき、前記セラミック基板の裏面と前記金属ヒート
シンクの表面との間に効果的な高い熱伝導結合をもたら
し、それによって前記セラミック基板を前記位置に保持
し且つ前記金属ヒートシンクと高い熱伝導関係を維持す
る手段と、 (d) 前記セラミック基板の表面に設けられた電気抵抗
フィルムと、 (e) 前記電気抵抗フィルムの間隔をあけて離された各
箇所にそれぞれ物理的且つ電気的に接続され、電気回路
に接続するために前記セラミック基板から延びるリード
線又はピンと、 (f) 前記セラミック基板、前記リード線又はピンの内
側部分及び前記金属ヒートシンクの少なくともほぼ表面
全体とを包んで保護する合成樹脂の成形本体とを具備し
てなり、前記セラミック基板は、その裏面が、前記金属ヒートシ
ンク表面の一端部と中間部分とに平行し且つ隣接し、前
記金属ヒートシンク表面に重ね合わさるようにして、予
め設定した位置に置かれたとき、前記金属ヒートシンク
のサイズ及び形状と関連したサイズ及び形状を有し 、前記セラミック基板と前記金属ヒートシンクとの間に
は、前記金属ヒートシンク表面の他端部が前記セラミッ
ク基板の裏面から外側に離れ、前記金属ヒートシンク表
面の他端部に隣接した、前記金属ヒートシンク表面の実
質的な部分が、前記セラミック基板の裏面の下から外側
に延びるような関係があり、 前記金属ヒートシンクの裏面は、基台の表面に平らに係
合して搭載されるように露出し、 前記成形本体は、厚く、これによって前記組立体に構造
強度を提供すると共に前記電気抵抗フィルムの環境保護
を提供し、 前記金属ヒートシンクは、前記リード線又はピンのいず
れとも一体ではなく、 独立した金属要素である ことを特
徴とするフィルム型の電力用抵抗器組立体。 - 【請求項2】 前記金属ヒートシンクは、長方形で、大
きな切欠がないことを特徴とする請求項1記載のフィル
ム型の電力用抵抗器組立体。 - 【請求項3】 前記金属ヒートシンクの前記セラミック
基板裏面の下に位置しない部分には据え付けボルトを通
して受け入れる孔があり、前記合成樹脂の成形本体には
該孔と重なって該据え付けボルトを通して受け入れる孔
があることを特徴とする請求項1記載のフィルム型の電
力用抵抗器組立体。 - 【請求項4】 前記金属ヒートシンクは、前記合成樹脂
の成形本体との組み合わさった場合を除いて殆ど構造強
度をもたない程に十分薄いが、前記セラミック基板裏面
の下側に位置する部分から位置しない部分に向かって前
記セラミック基板に沿って十分な熱を伝達するのに十分
厚いことを特徴とする請求項1記載のフィルム型の電力
用抵抗器組立体。 - 【請求項5】 前記成形本体は、前記金属ヒートシンク
のほぼ全体を包むように保護するに十分な幅と厚さの側
部分と端部分とを有することを特徴とする請求項1記載
のフィルム型の電力用抵抗器組立体。 - 【請求項6】 前記セラミック基板は、その外端部分が
下側に位置する前記金属ヒートシンクの端部領域とほぼ
同一面関係を有し、これによって、セラミック基板と金
属ヒートシンクとそれらの間の結合部とが共同して、前
記成形本体とセラミック基板及び金属ヒートシンクとの
組合状態を維持するのを助けることを特徴とする請求項
1記載のフィルム型の電力用抵抗器組立体。 - 【請求項7】 前記セラミック基板の最外端面は、前記
金属ヒートシンクの少なくとも実質的中間部分におい
て、このような部分の金属ヒートシンクの最外端面と同
一平面であり、これらセラミック基板の最外端面と金属
ヒートシンクの最外端面は、前記成形本体とセラミック
基板及び金属ヒートシンクとの組合状態を維持するのを
助けることにおいて、該最外端面と対向する成形本体の
領域と共同することを特徴とする請求項6記載のフィル
ム型の電力用抵抗器組立体。 - 【請求項8】 フィルム型の電力用抵抗器組立体にし
て、 (a) 表面領域が一端部側の第1の3分の1部分と他端
部側の第2の3分の1部分とそれらの間の第3の3分の
1部分との3つに分割され得る、細長い平坦な金属ヒー
トシンクと、 (b) 少なくとも前記金属ヒートシンクの表面領域の前
記第2、第3の3分の1部分のほぼ上で、前記前記金属
ヒートシンク表面の大部分に隣接して搭載された平坦な
セラミック基板と、 (c) 前記セラミック基板の裏面と前記金属ヒートシン
クの表面との間の効果的な高い熱伝導結合をもたらす手
段と、 (d) 前記セラミック基板の表面に互いに間隔をあけて
設けられた、2つのトレースと、 (e) 前記セラミック基板の表面に設けられ、前記2つ
のトレース段間に延びる電気抵抗フィルムと、 (f) 前記2つのトレースとそれぞれ接続され、前記セ
ラミック基板から外側に延びるリード線又はピンと、 (g) 前記金属ヒートシンクの裏面と前記リード線又は
ピンの外側部分とを除いて上述した要素の全ての部分の
周囲をモールドする硬質合成樹脂の成形本体と、 とを具備し、前記金属ヒートシンクは、薄いが、前記表面領域の前記
成形本体内にある前記第1の3分の1部分に下方向の圧
力が作用したときに、前記表面領域の前記第2及び第3
の3分の1部分が、前記成形本体空間内の底壁を押圧し
て該底壁と平らに係合することができるのに十分な厚さ
を有し、 また前記金属ヒートシンクは、前記いずれのリード線又
はピンと一体とならず、独立した金属要素であり、 前記硬質合成樹脂の成形本体は、前記金属ヒートシン
ク、セラミック基板及び結合手段と組合わされて前記抵
抗器を剛体にするのに十分な厚さを有し、 ていることを特徴とするフィルム型の電力用抵抗器組立
体。 - 【請求項9】 前記抵抗フィルム上に、前記合成樹脂の
成形本体と電気抵抗フィルムとの間に、障壁材料の被覆
を施してなることを特徴とする請求項8記載のフィルム
型の電力用抵抗器組立体。 - 【請求項10】 前記セラミック基板の裏面と前記金属
ヒートシンクの表面との間に絶縁体が設けられていない
ことを特徴とする請求項8記載のフィルム型の電力用抵
抗器組立体。 - 【請求項11】 前記金属ヒートシンクは長方形で、長
く延び、実質的に窪んでおらず、前記セラミック基板が
前記金属ヒートシンクの中央部分と一端部分とに結合さ
れていることを特徴とする請求項8記載のフィルム型の
電力用抵抗器組立体。 - 【請求項12】 前記金属ヒートシンクの他端部分に
は、そこに貫通するボルト孔があり、前記合成樹脂の成
形本体には、該ボルト孔と重なって貫通するボルト孔が
あることを特徴とする請求項11記載のフィルム型の電
力用抵抗器組立体。 - 【請求項13】 前記セラミック基板は、正方形又は長
方形で、前記金属ヒートシンクに、セラミック基板の3
個の縁部が金属ヒートシンクの3個の縁部と接近し、平
行な関係で結合されていることを特徴とする請求項12
記載のフィルム型の電力用抵抗器組立体。 - 【請求項14】 前記セラミック基板は前記金属ヒート
シンクの約3分の2を覆うことを特徴とする請求項8記
載のフィルム型の電力用抵抗器組立体。
Applications Claiming Priority (2)
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