KR100287819B1

KR100287819B1 - 표면실장형전자부품

Info

Publication number: KR100287819B1
Application number: KR1019980018499A
Authority: KR
Inventors: 유타카 이케다
Original assignee: 무라타 야스타카; 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1998-05-22
Publication date: 2001-04-16
Also published as: DE19822511B4; KR19980087296A; TW379336B; DE19822511A1; JPH10321407A; US5963423A

Abstract

본 발명의 표면실장형 전자부품은 개구부를 구비한 케이스와, 동작할 때에 열을 발생시키는 서미스터(thermistor) 또는 바리스터(varistor) 등의 상기 케이스의 내부에 수납되는 전자부품과, 상기 전자부품소자를 함께 탄성적으로 지지하며, 상기 케이스의 개구부에서 케이스의 안쪽 벽면으로부터 개구단면을 경유하여 케이스의 바깥쪽 벽면에 도달하도록 케이스의 벽을 둘러싸는 복수개의 스프링단자 및 스프링단자가 통과하는 부분을 제외하고 개구부를 밀폐하도록 케이스에 부착되는 덮개를 포함한다. 스프링단자가 벽과 접촉하는 부분에는 스프링단자를 삽입할 수 있는 홈구조가 형성되며, 상기 홈구조의 안쪽에는 스프링단자가 설치된다.

본 발명은 케이스내의 전자부품에서 발생된 열의 악영향을 현저하게 감소시킬 수 있는 표면실장형 전자부품을 제공한다.

Description

표면실장형 전자부품{Surface mountable electronic devices}

본 발명은 케이스내에서 전자부품소자를 스프링단자 사이에 삽입하여 탄성적으로 전자부품소자를 지지하는 표면실장형 전자부품에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 서미스터(thermistor) 또는 바리스터(varistor) 등의 열방출 전자부품소자를 적절하게 수납하기 위한 전자부품에 관한 것이다.

표면실장형 부품들은 고밀도 전자장비가 발달하면서 더욱 폭넓게 사용되고 있다. 일반적으로, 표면실장형 전자부품들은 인쇄회로기판상의 전극영역등의 커넥터위에 전자부품소자를 위치시키고 커넥터영역 위에서 전자부품소자의 전극들을 솔더링(soldering) 등에 의해 전기적으로 접속하여 형성된다.

도9는 원통형의 전자부품소자52의 양쪽 말단에 형성된 전극캡들(electrode caps)53, 54를 구비하는 일본 공개특허 평8-17603호 공보에 나타난 표면실장형 전자부품51의 일례를 도시하고 있다. 전극캡들53, 54는 전자부품소자52의 길이방향으로 평행하게 구부려진 말단부55a, 56b를 구비한 단자55, 56에 부착된다. 표면실장되는 경우에는, 구부려진 말단부55a, 56b가 인쇄회로기판57위에 놓여져서 솔더재료58에 의해 접합된다. 전자부품51이 일반적인 실장장비에 의해 표면실장되는 경우에, 전자부품소자52는 원통형이기 때문에 쉽게 회전될 수 있지만, 이러한 회전은 단자55, 56에 의해 방지된다.

도10은 합성수지재료의 케이스62 내부에 수납된 전자부품소자63을 포함하는 종래의 표면실장형 전자부품61의 또 다른 예를 나타낸다. 케이스62는 상면에 개구부를 구비한 본체62a와 상기 개구부를 밀폐하기 위한 덮개62b를 포함한다. 전자부품소자63은 디스크 모양의 몸체63a의 양면에 형성된 전극63b, 63c를 포함한다. 스프링단자64는 전극63b와 접촉하고 다른 전극63c는 돌출부65를 포함하는 단자에 전기적으로 접속된다. 스프링단자64는 케이스62의 외부로 연장된 다른 한쪽의 말단부64a를 구비한다. 또한, 돌출부65를 포함한 단자도 케이스62의 외부로 연장된 다른 한쪽의 말단부65a를 구비한다. 연장된 말단부64a, 65a는 인쇄회로기판67에 모두 솔더링(참조번호66 부분)된다. 이러한 전자부품은 바리스터나 서미스터 등의 열발생 전자부품소자를 수납하기 위해 이용되는데 그 이유로는 회로기판67과의 접합부분에서 솔더재료66에 발생된 열의 전달을 억제하기 위하여, 수지재료로 만들어진 케이스62와, 스프링단자64 및 돌출부65를 사용하기 때문이다.

공지된 바와 같이, 바리스터와 서미스터 등의 일부 전자부품은 사용될 때 열을 발생시켜서, 실장되어 있는 동안에 매우 높은 온도에 도달하게 된다. 도9와 같이 실장되는 경우에, 전자부품소자52로부터 솔더재료58로의 열의 전달은 단자55, 56의 길이에 의해 억제되지만, 부품소자52가 높은 온도로 가열 된 경우에는, 열에 의한 회로기판57의 열화를 방지하기에는 불충분한 경우가 많다. 또한, 도10과 같은 구조에서도, 전자부품소자63과 인쇄회로기판67과의 사이의 간격이 비교적 좁다. 예를 들어 전자부품소자63의 온도가 100℃를 초과하면, 솔더재료66에 의한 접합부가 약해지고 인쇄회로기판67에 탄 자국이 나타나기 시작한다.

따라서, 본 발명의 목적은 전자부품 내부에 수납된 전자부품소자에 의해 발생된 열의 영향을 효과적으로 억제하는 표면실장형 전자부품을 제공하는 것이다.

도1은 본 발명에 따라서 인쇄회로기판에 실장된 표면실장형 전자부품의 종단면도이다.

도2는 도1의 전자부품의 외관을 나타내는 사시도이다.

도3a, 도3b 및 도3c는 도1의 전자부품에 사용되는 케이스의 평면도, 측면도 및 저면도이다.

도4a, 도4b 및 도4c는 도1의 전자부품에 사용되는 케이스의 또 다른 정면도, 측면도 및 저면도이다.

도5a 및 도5b는 각각 도1의 전자부품의 스프링단자의 정면도 및 측면도이다.

도6a 및 도6b는 도4a, 도4b 및 도4c의 케이스에 사용되는 덮개의 정면도 및 평면도이다.

도7은 본 발명에 따른 또 다른 표면실장형 전자부품의 단면도이다.

도8은 도7의 E-E선에 의한 단면도이다.

도9는 종래의 표면실장형 전자부품의 일례를 설명하기 위한 부분절단 단면도이다.

도10은 종래의 또 다른 표면실장형 전자부품의 종단면도이다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 표면실장형 전자부품 2 : 케이스

2a : 개구부 2f, 2g : 홈

3 : 전자부품소자로서의 서미스터 4, 5 : 스프링단자

4b, 5b : 지지부 6 : 덮개

21 : 표면실장형 전자부품 22 : 케이스

22a : 개구부 22f, 22g : 홈

23, 24 : 전자부품소자로서의 PTC서미스터

25∼27 : 스프링단자 25b, 26b : 지지부

본 발명의 바람직한 표면실장형 전자부품은, 개구부를 구비한 케이스와, 상기 케이스의 내부에 수납되는 전자부품소자와, 상기 전자부품소자를 함께 탄성적으로 지지하며 상기 개구부의 케이스벽의 말단부 부근에서 상기 케이스벽의 내측과 외측을 각각 둘러싸는 복수개의 스프링단자들 및 상기 스프링단자들이 상기 개구부를 통과하는 부분을 제외한 상기 개구부를 밀폐하도록 상기 케이스에 부착되는 덮개를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 스프링단자들이 고정되는 상기 케이스벽의 상기 말단부 부근에 홈들이 형성되는 것이 바람직하며, 상기 홈들은 상기 케이스벽에 접촉되고 상기 홈들에 설치되는 상기 스프링단자들중의 하나에 대응되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 구성된 전자부품에 의하면, 전자부품소자의 동작시에 발생되어 복수개의 스프링단자들을 통해서 전달되는 열은 케이스에 효과적으로 전도되는데, 이것은 케이스의 말단부 부근을 부분적으로 포위하여 내측과 외측 모두의 연장된 길이에 걸쳐서 접촉하고 있기 때문이다. 따라서, 전자부품이 인쇄회로기판에 솔더링에 의해 실장될 때에, 전자부품소자로부터의 열은 솔더된 접합부 또는 회로기판을 열화시키지 않고, 이에 의해서 신뢰할 만한 전자부품으로서 동작할 수 있다. 또한, 삽입성형 공정으로 케이스와 함께 스프링단자들을 형성해야만 하는 종래의 부품과 같지 않고, 본 발명의 조립에 따르는 특별한 성형공정이 요구되지 않는다. 따라서, 본 발명에 의해서 생산비를 절감할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 케이스벽에 형성된 홈들에 의하여, 상기 스프링단자들이 정확하고 용이하게 설치될 수 있다.

본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 구현예들을 기술하고 본 발명의 원리를 설명한다.

도1, 도2, 도3a, 도3b 및 도3c는 전자부품소자의 일례로서 PTC서미스터3(양의 온도계수를 가짐)을 내부에 수납하는 케이스2를 구비한 표면실장형 전자부품1을 나타낸다. 도1, 도2, 도3a, 도3b 및 도3c를 참조하여 하기의 한 구현예로 본 발명을 설명한다. 케이스2의 내부에 수납되는 전자부품소자는 NTC서미스터(음의 온도계수를 가짐) 또는 바리스터 등의 다른 전자부품소자가 될 수 있다. 본 발명은 특히 수납되는 전자부품소자가 열을 발생시키는 소자인 경우에 사용되는 것이 바람직하다.

케이스2는 합성수지물질로 만들어지고 거의 사각평형6면체의 모양이며, 아래쪽에 개구부2a를 구비한다. 본 발명은 합성수지의 종류를 특별히 제한하지 않는다. 페놀수지, 폴리페닐렌 설파이드수지(polyphenylene sulfide resin) 및 페놀테레프탈레이트(phenol terephthalate) 등의 적절한 종류의 합성수지가 사용될 수 있다. 또한, 케이스2는 알루미나등의 세라믹 재료로 형성될 수 있다.

도4a, 도4b 및 도4c에 보다 상세하게 도시된 바와 같이, 케이스2는 한쌍의 상호대향측벽2b, 2c의 밑쪽 말단이 나머지 한쌍의 상호대향측벽2d, 2e의 밑쪽 말단보다 더 높게 형성된다. 따라서, 측벽2b의 방향에서 바라본 경우에, 케이스2는 도4b와 같이 아래에 빈 공간2h를 구비한 모양이 된다.

홈2f, 2g는, 도4a와 같이 중앙 밑쪽 말단부분에서와 한쌍의 측벽2d, 2e의 내면과 외면의 양쪽에서 연장되며, 이들 두 측벽2d, 2e의 두께가 홈2f, 2g가 형성되는 곳에서 약간 감소되도록 형성된다. 이들 홈2f, 2g의 목적은 스프링단자4, 5를 부착할 때에, 스프링단자4, 5의 위치결정(하기에서 보다 상세하게 설명될 것임)을 용이하게 하기 위한 것이다. 이러한 이유에서, 홈2f, 2g의 폭은 스프링단자4, 5의 폭과 거의 동일하거나 약간 크게 형성된다. 도1에 더욱 분명하게 도시된 바와 같이, 이들 홈2f, 2g는 케이스2의 내면쪽 부분이 외면쪽 부분보다 더 위쪽에 위치하도록 연장된다.

도1을 다시 참조하면, PTC서미스터3은 티탄산바륨 세라믹등의 반도체 세라믹 재료로 만들어진 평판형 몸체3a의 상호대향 주면들의 양쪽에 형성된 전극3b, 3c를 포함하고, PTC서미스터3은 상술한 스프링단자4, 5의 사이에서 이들에 의해 탄성적으로 지지되며, 이들 스프링단자중 하나(4)는 표면전극들중의 하나(3b)와 접촉되고 스프링단자의 나머지 하나(5)는 표면전극들중의 나머지 하나(3c)에 접촉된다.

스프링단자4, 5는 가늘고 긴 부재이며, 전극3b, 3c의 하나에 대응하여 탄성접촉하기 위하여 한쪽 말단부에 탄성접촉부4a, 5a를 각각 구비한다. 탄성접촉부4a, 5a는 동일한 구조이기 때문에, 도5a, 5b에서는 이들(4)중 하나만의 구조를 설명한다.

접촉부4a는 활모양으로 기다란 평판금속부재를 구부려서 형성되고, 한쌍의 분기부4a₁, 4a₂를 구비한다. 접촉부4a로부터 떨어진 반대쪽 말단에서, 금속성 재료의 스프링단자4는 도1과 같이 케이스의 아래쪽 개구부 주위의 가장자리 부근에 부착되도록 지지부4b를 형성하기 위하여 "U"모양으로 구부려진다. 이 지지부4b의 목적은 측벽2d를 둘러싸고 이에 의해서 지지되는 것이기 때문에, 도5b에 도시된 "U"모양 부분의 내부 폭A는 도1에 도시된 바와 같이 측벽2d, 2e의 아래쪽 말단부의 두께B와 거의 동일하다. 도5b를 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 폭A는 지지부4b의 베이스부4b₁의 왼쪽측면과 베이스부에 구부려져 연장되는 부분4b₂에서 베이스부4b₁에 평행하도록 다시 구부려진 선단부4b₃의 오른쪽 측면과의 사이의 거리이다. 도1의 두께B는 홈2f가 형성된 측벽2d의 내면과 외면의 사이의 두께이다.

스프링단자4, 5는 스테인리스 스틸, 인 청동(phosphor bronze), 양은(German silver) 및 동-티탄 합금 등의 소정의 탄성을 구비한 적절한 금속성 물질로 프레스성형법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

표면실장시에 스프링단자4, 5의 지지부4b, 5b의 솔더부착성을 향상시키기 위하여, 전자부품1은 Sn, Pb 및 이들의 합금 등의 솔더링 재료로 도금되는 것이 바람직하다. 지지부4b, 5b는 홈2f, 2g에 적합하도록 케이스2에 부착되어, 개구부2a의 말단부 부근에서 케이스2의 측벽2d, 2e를 둘러싼다. 따라서, 스프링단자4, 5의 지지부4b, 5b의 선단부4b₃, 5b₃는 도1과 같이 케이스2의 외부면에 노출된다. 케이스2의 개구부2a는 스프링단자4, 5가 외부로 뻗어 있는 부분을 제외하고 덮개6에 의해 밀폐된다. 도6a, 6b와 같이, 덮개6은 거의 사각형 모양이고 합성수지와 알루미나 등의 케이스2와 같은 전기적인 절연체를 포함할 수 있다. 끼워맞춤부6a, 6b는 상호대향하는 말단부를 구비하여서 케이스2의 측벽2b, 2c의 내면에 형성된 오목부에 끼워맞춰진다. 도2의 점선D는 오목부가 벽의 내부에 형성되는 위치를 나타낸다.

본 발명을 상술한 하나의 실시예로만 설명하였지만, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 범위내에서 다양한 변형과 변화가 가능하다. 예를 들어, 공간2h가 반드시 제공될 필요가 없다. 따라서, 한쌍의 측벽2b, 2c의 아래쪽 말단부와 다른 한쌍의 측벽2d, 2e의 아래쪽 말단은 동일면에 형성될 수 있다. 다른 예로써, PTC서미스터3의 평판 모양은 원형이 될 필요가 없다. 평판 모양은 사각형 또는 다른 모양이 될 수도 있다.

도1을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 표면실장형 전자부품1은 스프링단자4, 5를 포함하고, 케이스2의 아래쪽 개구부2a 주위에서 케이스2의 측벽의 말단부 부근을 둘러싸도록 형성된 지지부4b, 5b를 포함하는 것을 특징으로 한다. 도1과 같이, 전자부품1은 지지부4b, 5b가 회로기판과 접촉되고 솔더재료14, 15가 회로기판11의 접속영역12, 13에 도포됨으로써, 인쇄회로기판11에 실장된다. 지지부4b, 5b가 측벽2d, 2e의 아래쪽 말단면 뿐만아니라 내면과 외면의 밑부분을 덮도록 형성되기 때문에, 솔더재료14, 15는 큰 접촉면적에 걸쳐서 접속영역12, 13에 신뢰할만하게 부착될 수 있다.

또한, 스프링단자4, 5의 지지부4b, 5b가 홈2f, 2g의 길이에 걸쳐서 케이스2의 측벽2d, 2f에 접촉되어 있기 때문에, PTC서미스터3이 매우 높은 온도상태인 경우에, 스프링단자4, 5를 통해서 전달된 열이 케이스2를 통해서 효과적으로 전도됨으로, 솔더재료14, 15와의 접합부를 통한 열 전달이 조절될 수 있으며, 이에 의해서 접속부의 열화 및 인쇄회로기판11이 타는 것을 방지할 수 있다.

본 전자부품1의 또 다른 장점은 구조가 단순하며, 따라서 상술한 바와 같이 케이스2에 스프링단자4, 5를 삽입하여 간단하게 조립할 수 있다. 즉, 삽입성형등의 복잡한 제조공정이 요구되지 않는다.

홈2f, 2g의 영역중 측벽2d, 2e의 하측 말단면으로부터의 깊이는, 지지부4b, 5b가 솔더링으로 용이하게 접속될 수 있도록, 스프링단자4, 5의 두께와 동일하거나 약간 얇게 하는 것이 바람직하다. 한편, 스프링단자4, 5의 하면이 말단부 부근의 개구부2a보다 높은 경우에는, 반대로 솔더부착성이 저하된다.

본 발명의 제2구현예에 따른 또 다른 표면실장형 전자부품21을 도7과 도8을 참조하여 하기에 설명한다. 전자부품21은 케이스22의 내부에 수납된 복수개(본 구현예에서는 2개)의 PTC서미스터23, 24를 구비하는 것을 특징으로 한다. 서미스터들중의 하나(23)는 서미스터 몸체23a의 주면에 형성된 전극23b, 23c를 구비하고, 나머지 서미스터24는 서미스터 몸체23a보다 작은 직경을 갖는 서미스터 몸체24a의 주면에 형성된 전극24b, 24c를 구비한다. 이들 두 개의 서미스터23, 24는 큰 서미스터23의 하나의 전극(23c)과 작은 서미스터24의 하나의 전극(24b)이 서로 맞대어 접촉하도록 배치된다. 스프링단자25는 큰 서미스터23의 전극23b에 탄성적으로 접촉하고, 다른 스프링단자26은 큰 서미스터23의 다른 전극23c에 탄성적으로 접촉하며, 또 다른 스프링단자27은 작은 서미스터24의 전극24c에 탄성적으로 접촉한다. 도8에 도시된 바와 같이, 스프링단자25는 큰 서미스터23의 한쪽 주면의 거의 중심부에서 전극23b에 접촉되지만, 스프링단자26, 27은 스프링단자25의 양쪽에서 서미스터23, 24의 각 전극23c, 24c에 접촉된다. 요약하면, 두 개의 서미스터23, 24는 케이스22의 내부에서 세 개의 스프링단자25, 26 및 27에 의해 탄성적으로 지지된다.

도7 및 도8의 개개의 스프링단자25, 26 및 27은 도1의 스프링단자4, 5와 유사하게 형성되며, 케이스22의 아래쪽 말단부의 내부면과 외부면에 형성된 홈22f, 22g의 내부에 끼워맞춰지는 지지부25b, 26b 및 27b를 구비한다. 따라서, 서미스터23 및/또는 24가 매우 높은 온도에 도달했을 때에도, 스프링단자25∼27을 통해서 전도된 열은 케이스22에 효과적으로 전달됨으로써 스프링단자25∼27과 인쇄회로기판과의 사이의 접합부 또는 회로기판 자체에 대한 열의 악영향이 억제될 수 있다.

홈2f, 2g, 22f 및 22g는 스프링단자4, 5, 25, 26 및 27의 위치결정을 용이하게 하지만, 이들이 반드시 설치될 필요는 없다. 또, 덮개6도 스프링단자가 케이스2 또는 22의 내부로부터 아래쪽으로 뻗어 있는 부분을 제외하고 케이스2 또는 22의 아래쪽 개구부가 밀폐되도록 하는 접착제등의 다른 수단으로 케이스2 또는 22에 부착될 수 있다

본 발명의 제2구현예의 범위는 도7 및 도8에 의해 제한되지 않는다. 더욱이, 케이스의 내부에 수납되는 전자부품소자의 갯수도 2개로 제한되지 않고 3개 이상이 될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 표면실장형 전자부품은, 예를 들어 인쇄회로기판에 실장된 상태에서 전자부품소자가 발열하여도, 솔더된 접합부분의 열화나 인쇄회로기판의 탄 자국의 발생 등의 열에 의한 손상이 발생하기 어렵다. 더욱이, 서미스터나 바리스터 등의 고온이 되는 전자부품소자를 실장하여 사용하는 경우에 있어서도, 신뢰성에서 우수한 표면실장형 전자부품을 제공할 수 있다.

또, 삽입성형등으로 스프링단자를 케이스와 일체로 성형한 종래의 표면실장형 전자부품에서는, 조립에 특수한 금형을 필요로 하며, 작업이 복잡하고 제조비가 높아지는데 비해서, 본 발명은 스프링단자가 상기 케이스에 부착되기 때문에, 특수한 금형을 필요로 하지 않고 용이하게 조립할 수 있으므로, 표면실장형 전자부품의 비용을 증대시킬 염려도 없다. 또한, 스프링단자를 집어넣을 수 있는 홈이 케이스에 형성됨으로, 스프링단자를 케이스에 부착하는 작업을 용이하게 행할 수 있으며, 스프링단자를 케이스의 원하는 위치에 확실하게 부착시킬 수 있다.

Claims

개구부를 구비한 케이스;

상기 케이스의 내부에 수납되는 전자부품소자;

상기 전자부품소자를 함께 탄성적으로 지지하며, 상기 개구부의 케이스벽의 말단부 부근에서 상기 케이스벽의 안쪽과 바깥쪽을 각각 둘러싸는 복수개의 스프링단자들; 및

상기 스프링단자들이 상기 개구부를 통과하는 부분을 제외하고 상기 개구부를 밀폐하도록 상기 케이스에 부착되는 덮개를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면실장형 전자부품.
제1항에 있어서, 상기 케이스벽의 상기 말단부 부근에 홈들이 형성되며, 상기 홈들은 상기 케이스벽에 접촉되고 상기 홈들에 고정되는 상기 스프링단자들중의 하나에 대응되는 것을 특징으로 하는 표면실장형 전자부품.
제1항에 있어서, 상기 전자부품소자는 동작할 때에 열을 발생시키는 것을 특징으로 하는 표면실장형 전자부품.
제2항에 있어서, 상기 전자부품소자는 동작할 때에 열을 발생시키는 것을 특징으로 하는 표면실장형 전자부품.
제1항에 있어서, 상기 각 스프링단자들은 가늘고 길며, 한쪽 말단부에서 상기 전자부품과 접촉하여 지지하는 활모양의 탄성접촉부를 구비하고, 다른쪽 말단부에서 직각으로 두 번 구부려짐을 특징으로 하는 표면실장형 전자부품.
제2항에 있어서, 상기 각 스프링단자들은 가늘고 길며, 한쪽 말단부에서 상기 전자부품과 접촉하여 지지하는 활모양의 탄성접촉부를 구비하고, 다른쪽 말단부에서 직각으로 두 번 구부려짐을 특징으로 하는 표면실장형 전자부품.
제1항에 있어서, 상기 케이스는 케이스내에 복수개의 전자부품소자들을 수납하며, 상기 각 복수개의 전자부품들은 적어도 상기 스프링단자들중의 하나에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 표면실장형 전자부품.
제7항에 있어서, 상기 복수개의 전자부품들은 상기 스프링단자들에 의해 상호간에 압박되는 것을 특징으로 하는 표면실장형 전자부품.
제8항에 있어서, 상기 복수개의 전자부품소자들은 양측이 평면이고, 표면적이 다른 것을 특징으로 하는 표면실장형 전자부품.