KR100187938B1 - 저전류마이크로퓨우즈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저전류마이크로퓨우즈에 관한 것이다. 본 발명에 따른 초축소형의 퓨우즈는 유리코팅된 세라믹기판을 포함하고 있고, 이 유리코팅상에는 가용링크가 배치되어 있으며, 유리코팅의 반대편면상에는 리드선이 설치되는 용접 패드가 배치된다 그리고 리드선이 부착된 이 기판은 플라스틱 캡슐안에 싸여져 있다.

Description

저전류마이크로퓨우즈
제1도는 본 발명에 따른 퓨우즈의 단면사시도.
제2도는 제1도에 도시된 퓨우즈의 유리코팅된 각각의 칩을 제조하기 위해 이용되는 유리코팅된 세라믹 기판의 평면도.
제3도는 제1도에 도시된 퓨우즈에서의 유리코팅된 각각의 칩의 측면도.
제4도는 제3도에 도시된 칩의 평면도.
제5도는 제4도에 도시된 칩에서의 유리부분상에 배치된 박막가용링크(Thin film fusing link)가 배치된 상태의 칩의 측면도.
제6도는 제5도에 도시된 칩의 평면도.
제7도는 제6도에 도시된 칩상에 용접패드(Welding Pad)가 배치된 상태의 칩의 측면도.
제8도는 제7도에 도시된 칩의 측면도.
제9도는 제8도에 도시된 칩에서의 용접패드상에 리드가 배치된 상태의 칩의 측면도.
제10도는 제9도에 도시된 칩의 평면도.
제11도는 본 발명에 따른 퓨우즈의 다른 구성예를 도시해 놓은 단면사시도.
제12도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면의 단면도이다.
[산업상의 이용분야]
본 발명은 퓨우즈의 분야에 관한 것으로, 특히 마이크로퓨우즈에 관한 것이다.
[종래의 기술 및 그 문제점]
일반적으로, 마이크로퓨우즈는 텔레비전과 라디오, 컴퓨터 및 물리적으로 작은 회로차단장치를 필요로 하는 그밖의 장치 등의 트랜시즈터화된 회로소자에 사용되어 전자적인 구성소자을 보호하는데 이용되는 물리적으로 작은 퓨우즈로서, 통상 이 마이크로퓨우즈는 길이가 약 1/4 인치 정도이고, 폭은 약 1/10인치정도이다.
또한, 고속의 자동화된 어셈블리에 적합한 종래의 마이크로퓨유즈는 그 양단부상에 금속화된 용접패드를 갖춤과 더불어 이 용접패드에 부착되는 리드를 갖춘 세라믹기판과, 상기 금속화된 용접패드에 초음파적으로 결합된 도선형태의 가용링크(Fusing link)를 사용하고 있다. 또 이 패드와 도선을 갖춘 기판은 아아크담금질제(Arc Quencing media)로 피복되면서, 그 위에 플라스틱 등의 코팅보호제가 피복되어 있다.
한편, 이와 같이 초음파적으로 결합된 가용도선을 사용하는 마이크로컴퓨우즈는 제한된 정격범위를 갖는 바, 그 자동적으로 결합되는 도선의 최소지름은 퓨우즈디자이너가 저전류퓨우즈를 만들기에는 너무 크고, 작은 지름의 퓨우즈도선은 파단되기 쉽기 때문에 이러한 퓨우즈도선이 파손되는 것을 줄이기 위해 마이크로퓨우즈의 제조시에 특수한 처리가 필요하게 된다.
따라서, 이러한 마이크로퓨우즈에 이용되는 퓨우즈도선에 관계되는 파손이나 처리문제에 대한 대책으로서, 마이크로퓨우즈의 도선으로 이루어진 가용링크 대신에 후막(Thick film)으로 이루어진 가용링크를 사용하는 것이 제안되어 있다. 이 후막 소자는 일반적으로 도전성 잉크를 스크린인쇄(screen print)함으로써 기판상에 직접 부착된다. 그리고, 퓨우즈리드도선을 설치하기 위한 서로 대향하는 용접패드를 갖춘 패턴과, 그 사이에 가용부분을 형성하는 폭이 좁은 부분을 형성하기 위해 마스크가 이용된다. 이러한 퓨우즈의 정격전류량을 변화시키기 위해서는 퓨우즈의 가장 폭이 좁은 부분(또는 약한 부분)의 단면부를 변화시켜야 한다. 왜냐하면 가용링크용으로 사용되는 재료는 단면이 좁아질수록 그 퓨우즈의 오픈에 필요로 되는 전류가 더 적어지기 때문이다. 이 후막 잉크(Thick film ink)의 물리적인 성질은 일반적인 두께인 500μin(Microinches)의 2~8배로 약한 지점의 최소 폭이 제한된다. 이 후막의 약한 지점의 최소 단면부는 너무 크기 때문에, 제조퓨우즈는 가용링크재료가 은인 경우에는 대략 1앰프[amp]이하로 평가할 수 없다. 보다 더 높은 비저항을 가진 가용링크재료를 이용할 수 있지만, 그 결과 마이크로퓨우즈는 보다 더 높은 저항을 가지게 되어 전압은 떨어지고, 자체온도와 차단능력이 떨어지게 된다.
상기 퓨즈의 정격전류량을 줄이기 위한 보다 더 효과적인 방법은, 두께가 다른 가용링크와 용접패드를 만드는 것이다. 이것은, 박막잉크를 가지고 가용링크를 프린트하거나, 증기침전을 이용하여 박막을 침전시키거나, 스퍼터링(Sputtering)법, 또는 CVD법(Chemical Vapor Deposition techniqyes) 등에 의해 가장 좋게 실현할 수 있다. 상기한 가용링크의 두께가 대략 100μin로 떨어지면, 기판의 표면거칠기는 기판상의 가용링크가 형성되는 금속두께에 큰 차이를 나타내게 되는 원인이 되어 불규칙한 퓨우즈 저항과 동작이 일어나게 된다. 이러한 불규칙한 동작은 규격화된 개방시간 이외의 특성을 가지고 있는 퓨우즈를 포함하고 있어서 전압이 떨어지고 사용전에 퓨으즈가 오픈된다.
일반적인 세라믹기판은 평균 표면거칠기가 약 10~40μin로 된다. 그러나, 유리로 코팅된 세라믹기판은 0.06μin의 평균 표면거칠기를 갖는다. 그래서, 6μin의 두께로 박막금속화는 연속층에 단면부의 차이가 1% 미만으로 되게 한다. 이 유리층은 두께가 2,300μin이다.
그러나, 만약 모든 세라믹칩이 유리로 코팅되어 있다면, 2가지의 문제가 발생한다. 첫째로, 마이크로퓨우즈의 고속 자동화된 조립을 하기 위해 외부리드는 세라믹칩의 끝에 있는 금속화된 패드에 용접된 저항이다. 이 용접된 결합의 세기는, 만약 금속화된 것과 세라믹 회로기판 사이에 유리층을 형성한 경우에는 적합하지 못하다.
또한, 용접시에 저항이 받는 이 열충격으로 인해 유리층에는 미세한 균열이 생기게 된다.
상기한 바와 같이 1앰프미만의 정격전류량을 가지고 고속자동화된 장치로 저비용의 저전류마이크로퓨유즈를 제조하기에는 불가능했다.
[발명의 목적]
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해, 1앰프의 1/32범위내의 마이크로퓨우즈의 고속자동화된 제조방법을 제공함에 그 목적이 이다.
[발명의 구성]
상기한 목적을 실현하기 위해 본 발명은, 양단부 사이에 배치된 중심부를 가진 절연기판과, 이 중심부상에만 배치된 절연코팅부, 이 절연코팅부에 배치된 퓨우즈소자, 이 퓨우즈소자가 접속되고, 상기한 유리코팅부의 모서리상에 확장되며, 상기한 각각의 양단부상에 배치된 금속화된 리드가 부착된 패드 및, 상기한 절연코팅부가 배치된 퓨우즈소자의 두께의 25%로 제한된 평균표면거칠기와 이 퓨우즈소자의 두께의 10%로 제한된 표면전위를 가진 절연코팅부를 구비한 것을 특징으로 한다.
[작용]
본 발명은, 알루미나세라믹기판상에 코팅되는 패턴을 갖춘 유리를 포함하낟. 기판상에 횡선으로 유리코팅하여 경계설정을 하고 칩의 적단한 위치 설정을 함으로써, 이 유리코팅은 단지 박막퓨우즈소자아래에만 위치하고 칩의 끝가지는 확장되지 않는다. 그러므로, 외부의 리드는 박막의 금속화가 칩의 유리코팅된 부분으로 공급되는 동안에 그 세라믹표면 위에 직접 공급되는 금속화에 의해 용접된다. 그러므로, 본 발명은 고강도의 용접결합에 외부리드나 박막금속화을 위해 매끄러운 표면을 공급한다.
상기한 것에 의해, 본 발명은 1/32~1앰프 사이의 정격전류량을 선택하여 저비용으로 제조할 수 있다.
[실시예]
먼저, 제1도에 대해 언급하면, 절연체내에 설치된 장대모양의 플라스틱몸체(12)와 전기회로에 퓨우즈(10)를 연결하기 위해 그 양단부(18,20)로부터 돌출되는 서로 대향하는 리드(14,16)를 갖춘 일반적으로 원통형의 초축소형 퓨우즈(Subminiature fuse; 10)를 나타내고 있다. 퓨우즈(10)를 통해 전류를 흘리거나 선택적으로 차단하기 위해서, 양단부(28,30)상에 배치된 용접패드(24,26)를 갖춘 회로기판칩(22)은 리드(14,16) 사이의 몸체(12)내에 배치되어 있다. 각각의 리드(14,16)는 각각의 용접패드(24,26)를 저항용접시킴으로써 서로 결합되어 있다. 유리코팅(34)시에 칩(22)의 중간부분(32)에 인접하게 한정되어 있는 용접패드(24,26)는 기판칩(22)에 배치되어 있다. 박막가용링크(36)는 유리코팅(34)상에 배치되어 있고, 기판칩(22)의 중간부분(32) 건너편의 용접패드(24,26)와 서로 전기적으로 결합되어 있다. 아아크담금질재료(Arc quenchining material;38)의 코팅은 퓨우즈차단중에 발생하는 최종에너지와 지속시간을 줄이기 위해 몸체(12)내의 가용링크(36)주위에 배치되어 있다.
다음으로 제2도 내지 제4도에 대해 언급하면, 회로기판칩(22)은 얇고, 0.025인치의 두꺼운 세라믹평면부재는 유리줄무늬영역(42)과 그 위에 베어영역(43)을 갖춘 평판(40)으로부터 분리되어 있다. 이 평판(40)은 줄무늬 패턴(42)안에 있는 액체상태의 실리카를 프린트한 첫 번째 막에 의해 조합되고, 이 평판(40)면상에 유리줄무늬(42)를 가공하기 위해 오븐안에 점화평판(40)을 넣는다. 각각의 줄무늬(42)는 약 0.0023인치의 두께이고, 일반적으로 0.06μin의 평면거칠기를 갖는다. 제2도에 나타낸 것처럼 칩(22)은 팬텀라인(Phantom line;44)을 따라 평판(40)으로부터 분리되어 있고, 이러한 각각의 칩은 유리코팅부(34)로 피복된 중간부분(32)과 유리코팅부(34) 양단면 위의 베어부분(Bare section;48,50)으로 되어 있다.
제5도 내지 제6도에 대해 언급하면, 가용링크(36)는 유리코팅부(34)에 직접 도전성 잉크를 이용한 막프린트에 의해 유리코팅부(34)상에 위치하게 된다. 가용링크(36)는 약 6μin두께로 한다. 가용링크(36)는 유리코팅부(34)상에 위치하고 있고, 용접패드의 양단경계면(52,54)과 이들 사이에 넥다운영역(Neck down area;56)이 포함되어 있다. 넥다운영역(56)은 가용링크(36)의 폭영역을 줄일 수 있어 폭을 다양화할 수 있다. 퓨우즈의 제조중에 넥다운영역(56)의 폭은 특별한 정격전류량을 잴 수 있다. 넥다운영역(56)이 넓어지면, 넓어질수록, 퓨우즈의 전력전송능력은 보다 더 커지게 된다.
제7도와 제8도에 대해 언급하면, 용접패드(24,26)는 기판칩(22)상이나 유리코팅부상에, 또는 도전성 잉크를 이용한 베어부분(48,50)상에 프린트된 두꺼운 막이다. 용접패드(24,26)는 기판칩(22)의 베어부분(48,50)상에 배치된 확장부분(Enlarged portions;58)과 유리코팅위에 확장된 캔틸레버부분(Cantilevered Portion;60) 및 용접패드경계면(52,54) 등을 각각 포함하고 있다. 그리고, 리드(14,16)는 저항용접에 의해 각각의 용접패드(24,26)의 확장부분(58)으로 적용되고 있다. 확장부분(58)의 절연용접은 용접공정중에 생기는 열변형력에 의한 유리코팅균열을 피할 수 있다.
제1도 또는 제10도 내지 제11도에 대해 언급하면, 먼저 리드(14,16)는 기판(22)에 부착되고, 아아크담금질재료(38)의 코팅이 가용부분(36)을 통해서 기판칩(22)에 적용된다. 이러한 모든 조립은 몰드안에서 이루어진다. 그런 후에 플라스틱몸체(12)에는 플라스틱몸체로부터 돌출되는 리드(14,16)의 연단부가 남게 되어 사출성형(射出成形)된다.
다음에는 제11도와 제12도를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예를 설명한다. 제11도에 있어서, 기판칩(22)을 이용하는 퓨우즈(70)는 클립타입으로 기판칩(22)의 같은 면으로부터 서로 평행하게 돌출된 리드(14,16)를 포함하고 있으며, 원통형과는 반대되는 것으로서 초축소형 퓨우즈이다.
제12도에 있어서, 기판크립(22)을 이용하는 퓨우즈(80)는 퓨우즈(80) 몸체주위로 넓적하게 하여 구부린 리드(14,16)를 포함하고 있다. 제12도의 퓨우즈패키지는 미국특허 제4,771,260호에 나타내어져 있다.
[발명의 효과]
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 가용링크 아래를 유리로 평활(平滑)코팅하는 박막가공기술은 1앰프미만의 전격전류량을 가진 서브미니어처퓨우즈을 만드는데 이용된다. 이 유리코팅은 또 한가지의 이익을 부가해 준다. 유리의 열전도도가 알루미나의 열전도도보다도 높기 때문에, 이 퓨우즈소자에 발생되는 보다 높은 열은 그 소자가 유지하게 되고, 이에 따라 과전류상태가 가해지는 동안에 그 소자가 녹는데 필요한 시간은 줄어들게 된다. 본 발명은 모든 가용링크나 넥다운부분의 단면축을 확대하는 것에 의한 큰 전류퓨우즈에 사용될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 6μin의 얇은 가용링크(36)만 나타내어져 있지만, 다른 두께의 가용링크도 사용될 수 있다. 게다가, 유리코팅은 필수적인 표면마무리를 갖춘 다른 금속을 덧붙임으로써 대신할 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예에서 나타낸 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 기술변경이 가능하다.

Claims (7)

  1. 양단부(28,30) 사이에 중심부(32)가 배치된 절연기판(22)과, 이 중심부(32)상에만 배치된 절연코팅부(34), 이 절연코팅부(34)상에 배치된 퓨우즈소자, 이 퓨우즈소자가 접속되고, 상기한 유리코팅부(34)의 모서리상에 확장되며, 상기한 각각의 양단부(28,30)상에 배치된 금속화된 리드부착패드(24,26) 및, 상기한 절연코팅부(34)가 배치된 퓨우즈소자의 두께의 25%로 제한된 평균표면거칠기와 이 퓨우즈소자의 두께의 10%로 제한된 표면전위를 가진 절연코팅부(34)를 구비한 것을 특징으로 하는 마이크로퓨우즈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절연코팅부(34)가 유리인 것을 특징으로 하는 마이크로퓨우즈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 퓨우즈소자의 두께가 100마이크로인치(Micro-inches)미만인 것을 특징으로 하는 마이크로퓨우즈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 절연기판이 세라믹인 것을 특징으로 하는 마이크로퓨우즈.
  5. 양단부(28,30) 사이에 중심부(32)가 배치된 절연기판(22)과, 이 중심부(32)상에만 배치된 절연코팅부(34), 이 절연코팅부(34)상에 배치된 퓨우즈소자, 이 퓨우즈소자가 접속되고, 상기한 유리코팅부(34)의 모서리상에 확장되며, 상기한 각각의 양단부상에 배치된 금속화된 리드부착패드(24,26), 상기한 절연코팅부(34)가 배치된 퓨우즈소자의 두께의 25%로 제한된 평균표면거칠기와 이 퓨우즈소자의 두께의 10%로 제한된 표면전위를 가진 절연코팅부(34), 상기 리드부착패드(24,26)로부터 밖으로 돌출되어 부착된 리드(14,16), 이 퓨우즈소자를 충분히 피복하는 아아크담금질코팅부(38) 및, 상기한 퓨우즈조립부품을 둘러 쌓아 몰드된 플라스틱봉입물(12)과 거기로부터 돌출되는 리드(14,16)를 갖춘 코팅부를 구비한 것을 특징으로 하는 마이크로퓨우즈.
  6. 양단부(28,30) 사이에 배치된 중심부(32)를 가진 절연기판(22)과, 이 중심부(32)상에만 배치된 절연코팅부(34), 이 절연코팅부(34)상에 배치된 퓨우즈소자, 이 퓨우즈소자가 접속되고, 상기한 유리코팅부(34)의 모서리상에 확장되며, 상기한 각각의 양단부(28,30)상에 배치된 금속화된 리드부착패드(24,26), 상기한 절연코팅부(34)가 배치된 퓨우즈소자의 두께의 25%로 제한된 평균표면거칠기와 이 퓨우즈소자의 두께의 10%로 제한된 표면전위를 가진 절연코팅부(34), 상기 부착패드(24,26)로부터 밖으로 돌출되어 부착된 리드(14,16) 및, 그 돌출되는 리드(14,16)를 갖춘 상기한 퓨우즈조립부품을 둘러 쌓아 몰드된 플라스틱봉입물(12) 구비한 것을 특징으로 하는 마이크로퓨우즈.
  7. 절연금속관(12)과, 양단부(28,30)사이에 배치된 중심부(32)를 갖춘 절연기판(22), 이 중심부(32)상에만 배치된 절연코팅부(34), 이 절연코팅부(34)상에 배치된 퓨우즈소자, 이 퓨우즈소자가 접속되고, 상기한 유리코팅부(34)의 모서리상에 확장되며, 상기한 각각의 양단부(28,30)상에 배치된 금속화된 리드부착패드(24,26) 및, 상기 금속관(12)과 쌍을 이루고, 상기 리드부착패드(24,26)에 전기적인 접속을 이루고 있는 캡슐말단부(14,16)를 구비한 것을 특징으로 하는 마이크로퓨우즈.
KR1019910006068A 1990-04-16 1991-04-16 저전류마이크로퓨우즈 KR100187938B1 (ko)

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