KR100335558B1 - 회로보호장치와회로보호장치의제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서 초소형의 회로보호장치는 유리슬리브 카트리지내에서 밀봉하여 봉합된 금속퓨즈엘리먼트를 지지하는 기판을 포함한다. 퓨즈엘리먼트는 기판상에서 증착된 필름 또는, 택일적으로 금속스트립 또는 와이어로 이루어져 있다. 도선은 회로내의 연결을 위하여 슬리브내에 마주보이는 끝으로 부터 연장되고, 동작시간과 차단능력을 개선하기 위한 적당한 환경을 제공하기 위하여 슬리브내에 가스가 봉합된다. 회로보호장치를 제조하기 위한 방법은 유리 슬리브내에 퓨즈엘리먼트를 지지하는 기판을 위치시키고 퓨즈엘리먼트와 접촉한 곳에 도선을 위치시키는 것을 포함한다. 어셈블리는 유연한 유리가 되기에 충분한 온도가 되도록 대기압력 이하로 존재하는 가스를 가열한다. 이때, 유리슬리브의 끝이 도선에 대해 밀봉하여 봉합되도록 압력이 증가된다.

Description

회로보호장치와 회로보호장치의 제조방법
[산업상의 이용분야]
본 발명은 회로보호장치의 제조하기 위한 방법과 본 발명의 방법에 의해 제조된 회로보호장치에 관한 것으로, 특히 본 발명은 저가이고 조작이 간편한 카트리지형 초소형의 회로보호장치를 제조하기 위한 방법 및 향상된 동작수명과 개선된 전류차단능력을 갖춘 회로보호장치에 관한 것이다.
[종래의 기술 및 그 문제점]
초소형의 회로보호장치는, 예를들어 전기장치를 위한 회로보드상에서 중요한 크기나 공간제한에 있어서의 적용에 유용하다. 기본적으로 유리슬리브내에 퓨즈엘리먼트를 구성한는 카트리지형 회로보호장치는 특히, 유리슬리브내에 밀봉하여 봉합되어있을 때, 믿을 수 있는 것으로 알려져있다. 그러나, 크기 축소가 요구되는 컴퓨터 회로기판을 위하여 밀봉하여 봉합된 유리슬리브 회로 보호장치를 제조하는 것은 노동집약적이고 상대적으로 비싸다. 이것은 전형적으로 기계적으로 도선을 접합하거나 퓨즈엘리먼트를 연결하는 것에 따르며, 밀봉하여 봉합된 형태가 되도록 열을 이용하여 에폭시 수지를 가공하는 것을 이용한다. 부가적으로, 이들을 생산은 얼마나 작은 회로보호장치가 만들어질 수 있는지에 대한 제한을 부과하기는 어렵다.
[발명의 목적]
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 일반적으로 간단하고 비교적 저가인 초소형의 카트리지형 회로보호장치의 제조방법을 제공하고, 또 본 발명에 의해 제조된 향상된 동작수명과 개선된 차단능력을 갖춘 초소형의 회로 보호장치를 제공하여, 특히 도선에 연결되는 금속필름 퓨즈엘리먼트를 지지하는 기판을갖추고 금속필름 퓨즈엘리먼트와 유리슬리브내에 밀폐되어 봉합된 도선엘리먼트의 부분을 갖춘 초소형의 유리카트리지 회로보호장치를 제조하기 위한 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
[발명의 구성 및 작용]
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 퓨즈엘리먼트의 동작수명을 개선하기 위한 무산화 환경을 제공하도록 유리카트리지내에 가스가 밀봉되어있다.
아크(arc)냉각특성을 갖춘 가스는 회로보호장치의 전류차단능력 개선을 위하여 선택할 수 있다.
택일적으로, 유리슬리브내의 환경은 공기나 또는, 대기압력 이하의 압력에서의 공기일 수 있다.
본 발명의 방법에 따라, 금속필름 퓨즈엘리먼트를 갖춘 기판은 유리슬리브 내에 위치하고, 도선과 납은 퓨즈엘리먼트의 접촉점을 갖추어 접촉하는 장소에 위치한다. 어셈블리는 환경적으로 제어가능한 적어도 부분적으로 배기되는 챔버 (chamber)에 위치한다. 그때에 챔버는 선택가스를 갖추어 충전될 수 있다. 어셈블리는 유리가 유연해지고, 납이 녹을 수 있는 충분한 온도로 가열되고, 챔버내의 압력이 증가됨으로써 유리슬리브 끝에서의 도선과 밀봉한 봉합의 형태가 변형된다. 가열은 납이 융해하는 것의 원인이 되고, 도선과 퓨즈엘리먼트기판의 접촉간에 연결형상의 원인이된다.
어셈블리내의 환경은 공기일 수 있다. 챔버내의 압력은 부분적인 진공환경을 제공하도록 대기압력 이하의 압력으로 감소시킬 수 있다. 택일적으로, 압력은 실제대기압력으로 증가될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 선택가스는 배기후에 챔버내에 삽입된다. 실시예에서, 선택가스는 질소과 같은 불활성가스이다. 봉합된 형태일 때 가스는 슬리브내에 포위됨으로써 퓨즈엘리먼트의 동작수명이 오래가는 환경을 제공한다.
택일적인 실시예에 따라, 선택가스는 유황 헥사플루오르화물이다. 유황 헥사플루오르화물은 퓨즈엘리먼트의 차단능력을 향상시킨다.
(실시예)
이하, 예시도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 회로보호장치(10)는 기판(18)상에서 행하는 퓨즈엘리먼트(20)로 구성되며, 카트리지형 유리슬리브(30) 내에 밀봉하여 봉합되어 있다. 우선적으로 본 발명의 실시예에서, 퓨즈엘리먼트(20)는 금속필름이 기판(18)상에서 반대편의 끝에서 전기적으로 접측하는 패드(22,24)를 갖추어 증착된다.
용융부(72;위크스폿;제5도에서 도시)는 마주보는 접촉면을 연결한다. 기하학적으로 용융부(72)는 종래에 잘 알려진 회로보호장치를 위한 특별한 차단요구를 만족시키기 위하여 선택될 수 있다. 퓨즈엘리먼트(20)를 준비하여 설명한 방법은 제5도에서의 연결에서 이하 기술된다.
도선(40,42)은 전기적인 전도경로를 만들도록 긱각의 접촉면(22,24)에 연결된다. 도선(40,42)은 전기적으로 전도적 와이어 또는 그와 유사한 조합으로 구성된다. 제1도에서 도시한 도선(40,42)은 도선의 몸체보다 더 큰 머리부분(44,46)을 갖추도록 형상된다. 제1도에서 도시한 것과 같이, 유리슬리브(30)는 기판(18)을 지지하는 퓨즈요소와 슬리브내의 머리부분(44,46)을 나타낸다. 슬리브의 끝(32,34)은 도선엘리먼트(40,42)의 주위를 밀봉하여 봉합된 형태이다. 납은 도선엘리먼트(40,42)와 퓨즈엘리먼트(20)의 접촉면(22,24)간 의 전기적인 연결을 형성함을 돕도록 머리부분(44,46)의 끝에서 52,54를 미리 형성한다. 미리 형성한 50,52는 납으로 구성되어져 있고, 적당한 방법에 의해 소정량으로 쉽게 적용할 수 있다.
제3도 및 제4도는 제1도의 회로보호장치의 택일적인 실시예를 도시하였다. 제3도에서, 유리슬리브(31)는 머리부분(44,46)에 걸쳐서 뿐만아니라 전체적으로 나타나지 않은 것 까지 연장된다. 제1도에서와 같이, 머리부분(44,46)은 도선(40,42)보다 더 크게 형성되고, 유리슬리브(31)는 도선(40,42)의 머리부분(44,46)의 주위를 봉합하여 형성된다. 제4도에서, 유리관(33)은 마찬가지로 머리부분(45,47)에 걸쳐 연장된다. 본 실시예에서, 도선(41,43)과 머리부분(45,47)은 실질적으로 동일한 직경을 갖춘다. 유리슬리브(33)는 도선(41,43)의 머리부분(45,47)의 주위를 봉합하여 형성한다.
제1도를 다시 언급하여 가스가 선택되어 유리슬리브내를 애워싸이는 퓨즈엘리먼트(20)와 기판(18)은 퓨즈엘리먼트를 위한 환경을 제공하도록 회로보호장치(10)을 생산하는 동안 슬리브내에 트랩된다.
제3도 및 제4도의 회로보호장치는 마찬가지로 여기서 기술한 것과 같은 선택한 환경을 갖추어 제공된다. 본 발명의 회로보호장치의 제조를 위한 벙법은 더욱 아래에 기술된다.
본 발명의 제1실시예에서, 선택가스는 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스이다. 불활성가스는 무산화 환경인 불활성을 제공함으로써 회로보호장치의 동작수명을 연장한다. 본 발명의 준비된 실시예에서, 선택가스는 유황 핵사 플루오르화물과 같은 아크냉각특성을 갖추어, 회로보호장치의 차단능력을 개선한다.
택일적으로, 환경은 공기로 구성될 수 있다. 환경은 마찬가지로 부분적인 진공환경을 제공하도록 대기압력 이하의 압력에서 선택가스의 하나일 수 있다.
제2도에서는, 제1도의 회로보호장치의 제조를 위한 방법이 기술된다. 제2도는 회로보호장치의 제조에 대한 엘리먼트의 어셈블리(60)를 부분적으로 도시한 것이다. 제2도에서의 엘리먼트는 제1도의 연결에서 기술된 것과 같다. 제3도 및 제4도의 회로보호장치는 언급한 것을 제외하고 기술된 것과 같은 동일한 방법으로 실질적으로 형성된다.
본 발명의 방법에 따라, 금속성필름 퓨즈엘리먼트(20)를 지지하는 기판(18)은 유리슬리브(62)내에 위치한다. 퓨즈엘리먼트(20)는 엘리먼트의 마주보이는 끝에서 전도적 접촉점(22,24)이 전기적으로 연결된다.
도선(40,42)은 기판(20)의 끝에서 접촉점과 전기적으로 연결되어 형성하기 위한 적당한 머리부분(44,46)을 제공한다. 머리부분(44,46)은 제1도와 제3도에서 도시한 것과 같이 무척 크게될 수 있고, 또는 머리부분(45,47)은 제4도에서 도시한 것과 같이 도선의 몸체와 같이 실제로 동일한 직경일 수 있다. 50,52를 미리 형성한 납은 머리부분(44,46)의 각각의 끝에 위치한다. 머리부분(44,46)은 퓨즈엘리먼트(20)의 접촉점(22,24)과 접촉하여 위치함으로써 전기적 통로는 퓨즈엘리먼트를통하여 형성된다. 유리슬리브(30)와 퓨즈엘리먼트(20)를 지지하는 기판(18)과 도선(40,42)은 어셈블리(60)를 형성한다.
어셈블리(60)는 압력과 온도제어가능 챔버내에 다음에 위치한다. 챔버는 퓨즈를 위하여 선택환경을 유입하는데 이용되고, 유리슬리브(30)와 도선(40,42)간의 봉합을 형성하는데 이용된다. 만일 퓨즈엘리먼트를 위한 환경이 공기와 다르면, 챔버는 실제로 완전히 배기된다. 만일 공기가 환경을 위하여 선택되면, 챔버는 적어도 부분적으로 배기된다.
배기후에 실시예에서 이용되어지는 공기와 다른 가스의 경우, 선택가스는 대기압력 이하의 소정압력에서 챔버내에 유입된다. 상기의 설명과 같이, 특별한 기능을 위하여 선택된 질소와 같은 불활성가스는 동작수명의 개선을 더하고 또는 유황 핵사플루오르화물과 같은 아크냉각특성을 갖춘 가스는 차단능력 개선을 위하여 선택될 수 있다.
챔버의 온도는 열을 가함으로써 유리가 유연해지는 충분한 온도로 소정시간이 지난 후 점차 증가된다. 이용되는 유리의 형태에 의존하는 이러한 목적을 위한 충분한 온도는 약 500~800(℃)의 범위 내에서이다. 이러한 온도에서 50,52로 구성되는 납이 녹아서 접촉면(22,24)을 갖추어 전기적인 연결을 형성한다.
어셈블리(60)가 한때 소정온도에 도달하면, 부가적인 가스는 압력을 올리기 위해 챔버내에 유입되고, 유리슬리브(62)의 끝(64,66)을 밀봉하여 봉합되어 도선(40,42)을 애워싼다. 0.001에서 1기압의 범위내의 압력으로 증가하는 압력은 유리를 원하는 봉합의 형태가 되도록 함에 충분하다.
봉합이 도선의 머리부분을 애워싸서 형성되면, 가스의 일부분은 퓨즈엘리먼트(20)를 위하여 선택된 환경이 되도록 유리슬리브내에 트랩(trap)된다. 봉합이 형성된 후에 챔버내의 가스는 제거되고 대기공기로 돌아오며 챔버의 온도는 순환하는 온도로 돌아온다.
본 발명의 방법은 알려진 것보다 더 작은 0.050인치인 직경과 0.250인치의 길이인 카트리지형 회로보호장치의 제조를 가능하도록 한다. 상기 방법은 마찬가지로 단일배치(single batch)로서 다수의 회로보호장치 어셈블리의 신속한 프로세스를 위하여 제공한다. 상기 방법은 기계적으로 연관된 단계와 기계적으로 봉합하는 엘리먼트 및 생산에 이용되는 에폭시수지의 긴 열가공을 포함하는 종래의 많은 단점을 제거한다. 상기방법은 노동력과 프로세스시간을 줄이고 따라서 이들을 생산하는 단가를 줄인다.
비록 다른형태의 퓨즈엘리먼트가 마찬가지로 관찰된다고 하여도, 제5도는 본 발명의 회로보호장치(10)를 조립할 수 있는 퓨즈엘리먼트의 한 형태를 제조하기 위한 방법을 설명한다. 그러나 상기 발명은 단일증착 퓨즈엘리먼트를 제조하기 위해 기술된 것이고, 기술한 것은 평범하게 설명되어질 수 있지만, 제한되어지지는 않는다. 상기 방법은 쉬트(sheet)형태로 배치되는 다수의 그린(green) 또는 파이어 (fired)세라믹기판에 적용될 수 있다.
제5도(a)에서 위크스폿(72) 또는 용융부는 기판(18)상에 증착된다. 위크스폿(72)은 전도적 금속으로 선택되고 형성되어 구성됨으로써, 만일 충분한 전기적 전류에 노출되면, 용융될 것이고 전도가 중지될 것이다.
제5도(b)에서 도시한 것 같이, 제1전도대(74,76)는 노출되는 위크스폿의 중앙부를 지나 위크스폿(72)의 마주보이는 끝부분에 걸처 증착된다. 전도대(74,76)는 금,은 또는 다른 적당한 금속으로 형성될 수 있다.
제5도(c)에서, 제2전도대 (80,82)는 제1전도대 (74,76)에 걸처 프린트된다. 본 발명의 우선적인 실시예에서, 제2전도대 (80,82)는 은 또는 은합금이다.
제5도(d)에서 도시한 것과 같이, 유리덮개(84)는 위크스폿과 적어도 부분적으로 노출되어 제2전도대를 지나는 제1전도대(74,76)의 노출부에 걸쳐 프린트된다. 제5도(d)에서 도시한 엘리먼트는 제1도와 제2도의 어셈블리내에서 이용되는 퓨즈엘리먼트(20)이다.
앞서 기술한 명세서에서 본 발명은 특정예의 실시예에 관한 참조를 갖추어 기술하였다. 그러나 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지로 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.
제1도는 본 발명에 따른 회로보호장치의 횡단면을 도시한 도면,
제2도는 제1도의 회로보호장치 제조를 위한 어셈블리의 횡단면을 도시한 도면,
제3도는 달리택할 형태의 유리슬리브가 이용된 회로보호장치의 횡단면을 도시한 도면,
제4도는 달리택할 형태의 유리슬리브와 도선이 이용된 회로보호장치의 횡단면을 도시한 도면,
제5도(a)는 본 발명의 회로보호장치의 인쇄된 세라믹 퓨즈엘리먼트의 제조를 위한 제조 프로세스를 설명한 제1단계를 도시한 도면,
제5도(b)는 제5도(a)의 프로세스의 제2단계,
계5도(c)는 제5도(a)의 프로세스의 제3단계,
제5도(d)는 제5도(a)의 프로세스의 제4단계이다.

Claims (22)

  1. 퓨즈엘리먼트를 지지하고, 개구끝을 갖춘 유리슬리브내에서 마주보는 끝부분에 전기적 접촉을 갖춘 기판을 삽입하는 단계와;
    전기적 접촉과 접촉하는 기판의 각 끝부분에 하나의 도선을 위치시키는 단계;
    압력과 온도제어가능한 챔버내에 어셈블리를 배치하는 단계;
    챔버를 적어도 부분적으로 챔버를 배기하는 단계;
    유리슬리브를 유연하게 하는데 충분한 온도로 어셈블리를 가열하는 단계 및;
    가장 유연해진 유리슬리브의 개구끝이 도선의 주위를 밀봉하도록 하는데 충분한 압력으로 압력을 증가시키는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 회로보호장치의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 도선엘리먼트의 주위를 밀봉한 후에 대기온도로 온도를 낮추는 단계를 더 구비하여 이주어진 것을 특징으로 하는 회로보호장치의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 챔버가 설제로 배기되고, 대기압력 이하의 소정압력에서 선택가스가 챔버내로 유입하는 단계를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 회로보호장치의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 부가적인 선택가스를 챔버내로 유입함으로써 압력이 증가되는 것을 특징으로 하는 회로보호장치의 제조방법.
  5. 제3항에 있어서, 선택가스가 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 회로보호장치의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 선택가스가 질소인 것을 특징으로 하는 회로보호장치의 제조방법.
  7. 제3항에 있어서, 선택가스가 유황 핵사플루오르화물인 것을 특징으로 하는 회로보호장치의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 공기가 챔버내로 유입됨으로써 압력이 증가되는 것을 특징으로 하는 회로보호장치의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 가열된 챔버의 압력이 대기압력 이하의 압력으로 증가되는 것을 특징으로 하는 회로보호장치의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 가열된 챔버의 압력이 실제 대기압력으로 증가되는 것을 특징으로 하는 회로보호장치의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서, 도선엘리먼트의 주위를 밀봉하여 봉합된 형태인 유연한 유리가 생기도록 압력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 회로보호장치의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서, 미리 형성한 납을 각 도선의 머리부분에 공급하는 것을 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 회로보호장치의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 퓨즈엘리먼트를 접촉하기 위한 연결을 충분히 형성하도록 머리부분에서 형성하는 납을 녹여 어셈블리를 가열하는 단계를 특징으로 하는 회로보호장치의 제조방법.
  14. 금속퓨즈엘리먼트를 갖추는 기판과 기판의 마주보는 끝부분에 전기적 연결을 갖추는 메탈퓨즈엘리먼트를 갖춘 기판;
    각 전기적 접점에 연결된 도선;
    기판 및 도선의 소정부분 둘러싸며 도선의 주위를 밀봉하여 봉합을 형성하는 유리슬리브 및;
    퓨즈엘리먼트를 위한 적당한 환경을 제공하기 위한 유리슬리브내의 가스로 구성된 것을 특징으로 하는 회로보호장치.
  15. 제14항에 있어서, 금속퓨즈엘리먼트가 기판상에 증착된 필름인 것을 특징으로 하는 회로보호장치.
  16. 제14항에 있어서, 금속퓨즈엘리먼트가 금속스트립인 것을 특징으로 하는 회로보호장치.
  17. 제14항에 있어서, 메탈퓨즈엘리먼트가 와이어인 것을 특징으로 하는 회로보호장치.
  18. 제14항에 있어서, 가스가 대기압력 이하의 압력인 것을 특징으로 하는 회로보호장치.
  19. 제14항에 있어서, 가스가 질소인 것을 특징으로 하는 회로보호장치.
  20. 제14항에 있어서, 가스가 유황 핵사플루오르화물인 것을 특징으로 하는 회로보호장치.
  21. 제14항에 있어서, 가스가 공기인 것을 특징으로 하는 회로보호장치.
  22. 제14항에 있어서, 퓨즈엘리먼트에 연결된 도선의 소정부분이 미리 형성한 납을 포함하는 것을 특징으로 하는 회로보호장치.
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