KR101354096B1 - 보호 장치 - Google Patents

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    • H01L2224/85909Post-treatment of the connector or wire bonding area
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Abstract

본 발명은 기판, 전도부 및 다리 요소를 포함하는 보호 장치를 제공한다. 상기 전도부는 상기 기판에 의해 지지되고, 제1 및 제2 전극 사이에서 전기적으로 연결된 금속 요소를 포함한다. 상기 금속 요소는 상기 제1 및 제2 전극의 용융점보다 작은 용융점을 가진 희생 구조로서 작용한다. 상기 다리 요소는 상기 금속 요소 안의 전류 흐름 방향을 가로지르는 방향으로 상기 금속 요소를 가로질러 걸치되, 상기 다리 요소는 용융 시에 상기 금속 요소의 단선을 용이하게 한다.

Description

보호 장치{PROTECTIVE DEVICE}

본 발명은 전자 기기에 적용되는 보호 장치에 대한 것으로, 특히 과전류 및 과전압을 방지할 수 있는 보호 장치에 대한 것이다.

최근 몇 년간, 정보 기술(IT)의 도약적인 발전으로, 휴대폰, 컴퓨터 및 퍼스널 디지털 보조기기들과 같은, IT 제품들이 보편화되었다. 이러한 기기들의 도움으로, 음식, 의복, 주택, 여행, 교육, 및 오락과 같은 다양한 분야에서의 수요가 충족되고, 사람들은 점차적으로 IT 기술에 의존해가고 있다. 그러나, 최근, 충전 및 비 충전 도중에 휴대용 전자 제품의 배터리 폭발에 관한 뉴스가 있어왔다. 따라서, 해당 산업은 과전류 또는 과전압에서 기인하는 충전 및 비 충전 과정에서 발생하는 배터리 폭발을 방지하도록, 배터리의 충전 및 비 충전 도중에 사용되는 보호 수단들을 향상시켜왔다.

종래의 기술에서 제시되는 보호 장치의 보호 방법에 따르면, 보호 장치 내부의 온도 퓨즈는 배터리 회로와 직렬로 연결되어 있고, 보호 장치 및 히터 내부의 온도 퓨즈는 전계 효과 트랜지스터(FET)와 집적 회로(IC)와 같은 제어부와 전기적으로 연결된다. 이러한 방식에서는, 집적 회로(IC)가 과전압을 감지했을 때, 전계 효과 트랜지스터(FET)를 구동시키고, 이로써 온도 퓨즈를 용융시키기 위해 열을 가하는 히터로 전류가 통하게 되고 그렇게 함으로써, 배터리 회로의 연결을 끊고 과전압으로부터 보호될 수 있도록 한다. 이에 더하여, 과전류가 발행하는 경우, 온도 퓨즈로 상당한 전류가 흐르고, 그렇게 함으로써 온도 퓨즈를 용융시키고, 결국 배터리 회로의 연결이 끊어져 과전류에 대한 보호라는 목적을 달성한다.

본 발명의 목적은 보호 장치를 제공하고자 하는 것으로서, 과전류 및 과전압을 효과적으로 방지하는 보호 장치를 제공하기 위함이다.

일 실시예로, 본 발명은 기판, 전도부 및 다리 요소를 포함하는 보호 장치를 제공한다. 상기 전도부는 상기 기판에 의해 지지되고, 제1 및 제2 전극 사이에서 전기적으로 연결된 금속 요소를 포함한다. 상기 금속 요소는 상기 제1 및 제2 전극의 용융점보다 작은 용융점을 가진 희생 구조로서 작용한다. 상기 다리 요소는 상기 금속 요소 안의 전류 흐름 방향을 가로지르는 방향으로 상기 금속 요소를 가로질러 걸치되, 상기 다리 요소는 용융 시에 상기 금속 요소의 단선을 용이하게 한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 다리 요소의 적어도 한 말단은 상기 기판상에서 고정적으로 지지된다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 다리 요소의 양 말단이 상기 기판상에서 고정적으로 지지된다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 보호 장치는 상기 금속 요소와 상기 기판 사이에 배치되는 중간 지지체를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 다리 요소의 적어도 한 말단은 상기 중간 지지체 상에서 고정적으로 지지된다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 다리 요소의 양 말단이 상기 중간 지지체 상에서 고정적으로 지지된다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 다리 요소는 연장된 구조를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 연장된 구조는 아크 모양 또는 구부러진 모양을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 보호 장치는 상기 다리 요소와 상기 금속 요소 사이에 일부가 배치되는 보조 매개체를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 보호 장치는 상기 금속 요소와 상기 기판 사이에 배치되는 다른 보조 매개체를 도 포함하되, 상기 다른 보조 매개체는 상기 금속 요소의 용융점보다 더 낮은 용융점을 갖는다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 보호 장치는 상기 기판에 의해 지지되고, 적어도 상기 금속 요소와 상기 보조 매개체로 열을 제공하는 열 발생 요소를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 다리 요소와 상기 보조 매개체는 상기 열 발생 요소와 일직선을 이룬다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 보호 장치는 상기 금속 요소와 상기 중간 지지체 사이의 중간층을 더 포함하되, 상기 중간층은 상기 금속 요소의 용융 온도보다 더 낮은 용융 온도를 갖는다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 보조 매개체는 플럭스 또는 납땜층이다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 보호 장치는 상기 열 발생 요소와 상기 제1 및 제2 전극 사이의 열 절연부를 더 포함하되, 상기 중간 지지체로 전달되는 열은 상기 제1 및 제2 전극으로 전달되는 속도보다 더 높다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 중간 지지체는 상기 열 발생 요소에 연결된 전극의 연장부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 기판은 제1 절연 블록과, 상기 제1 및 제2 전극 아래의 제2 절연 블록을 포함하되, 상기 제1 절연 블록의 열 전도 계수는 상기 제2 절연 블록의 열 전도 계수보다 더 크다.

위와 같은 설명에 따라, 본 발명인 보호 장치는 상기 다리 요소를 갖고, 이로써 상기 열 발생 요소가 상기 금속 요소를 용융시키기 위해 열을 발생할 때, 상기 용융된 금속 요소는 표면 장력 및 위킹 현상(모세관 작용은 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있음) 때문에 상기 접촉된 다리 요소와 상기 중간 지지체 쪽으로 흐르게 됨으로써, 회로를 차단하여 과전압 보호 및 과전류 보호를 달성할 수 있다. 더 나아가, 상기 보조 매개체가 본 발명인 보호 장치에 장착되어 있고, 상기 보조 매개체가 상기 금속 요소와 상기 열 발생 요소 사이에 배치되어 있기 때문에, 상기 열 발생 요소가 열을 발생할 때, 상기 용융된 보조 매개체는 상기 금속 요소의 용융을 효과적으로 돕는다.

이에 더하여, 본 발명인 상기 보호 장치는 저열 전도층을 가지며, 상기 열 발생 요소가 열을 발생시켜 상기 열을 상기 기판을 거쳐 상기 제3 전극으로 보낼 때, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 모두 상기 저열 전도층에 의해 막히기 때문에, 상기 열 발생 요소에 의해 발생된 열이 상기 제3 전극으로 집중적으로 전달될 수 있다.

따라서, 상기 제3 전극의 상부에 위치한 상기 금속 요소가 상기 금속 요소의 용융 량을 줄이기 위해 우선적으로 단선됨으로써, 회로를 차단하고 효율적으로 과전압 보호 및 과전류 보호를 달성할 수 있다. 반면에, 그러한 설계에 따라, 상기 용융된 금속 요소의 들러붙는 영역도 효과적으로 제어됨으로써, 한정된 용융 시간 및 방법을 달성하며, 그 러면서 제조 과정에서 발생하는 상기 열 발생 장치 및 상기 제3 전극의 배열 오류가 줄어들 수 있다.

앞에서 언급된 내용과 다른 특징들 및 본 발명의 이점들이 이해될 수 있도록, 특징들이 수반되는 몇 가지 본이 되는 실시예를 이하에서 설명한다.

여기에서 제공되는 도면들은 본 발명에 대한 보다 나은 이해를 제공하기 위해 포함된 것이고, 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 본 발명의 실시예들을 도시하는 것이며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는데 기여한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 보호 장치를 상면에서 바라본 도면이다.
도 1b는 도 1A의 보호 장치를 아래에서 바라본 도면이다.
도 1c는 도 1A의 보호 장치를 절단선 I-I을 따라 절단했을 경우의 도식적 절단도이다.
도 1d는 도 1A의 보호 장치를 절단선 II-II을 따라 절단했을 경우의 도식적 절단도이다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호 장치를 절단한 절단면의 모습이다.
도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호 장치를 절단한 절단면의 모습이다.
도 2c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호 장치를 절단한 절단면의 모습이다.
도 3a-3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 보호 장치를 제조하기 위한 단계를 보여주는 상면도들이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호 장치를 상면에서 바라본 도면이다.
도 4b는 도 4A의 보호 장치를 아래에서 바라본 도면이다.
도 4c는 도 4A의 보호 장치를 절단선 III-III을 따라 절단했을 경우의 도식적 절단도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호 장치를 절단한 절단면의 모습이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 보호 장치를 절단한 절단면의 모습이다.
도 6b는 단선 이후의 도 6A의 보호 장치를 절단한 절단면의 모습이다.
도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호 장치를 절단한 절단면의 모습이다.
도 8는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호 장치를 절단한 절단면의 모습이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호 장치를 절단한 절단면의 모습이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호 장치를 절단한 절단면의 모습이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보호 장치를 절단한 절단면의 모습이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보호 장치를 절단한 절단면의 모습이다.

여기에서의 참조 번호는 본 발명의 바람직한 실시예들, 첨부된 도면에서 도시되는 실시예들에 대한 상세한 설명에서 사용될 것이다. 또한 가능하다면, 동일한 참조 번호가 도면 및 이와 동일하거나 유사한 부분을 언급하는 명세서에서 사용된다.

도 1a-1d를 참고하면, 본 발명의 실시예에서, 보호 장치(200a)는 기판(210), 제1 전극(220), 제2 전극(230), 제3 전극(240), 제4 전극(250), 열 발생 요소(260), 제1 보조 매개체(270), 전도성 부분 및 적어도 하나의 다리 요소(290)(도 1a 내지 도 1d에서는 개략적으로 하나만 존재하는 것으로 표시함). 제1 전극(220), 제2 전극(230), 제3 전극(240) 및 제4 전극(250)은 각각 상기 기판(210)상에 배치되어 있다. 여기에서, 상기 전도성 부분은 기판(210)에 의해 지지되고 제1 전극(220) 및 제2 전극(230) 사이에 전기적으로 연결된 금속 요소(280)를 포함한다.

구체적으로, 본 발명에 있어서, 기판(210)은 중앙부 C와 상기 중앙부 C를 둘러싸는 제1주변부(212), 제2 주변부(214), 제3주변부(216) 및 제4주변부(218)를 갖는다.

제1주변부(212)는 제2 주변부(214)와 상응되게 배치된다. 제3주변부(216)는 제4주변부(218)와 상응되게 배치된다. 제1 전극(220), 제2 전극(230), 제3 전극(240) 및 제4 전극(250)은 각각 제1주변부(212), 제2 주변부(214), 제3주변부(216) 및 제4주변부(218) 상에 배치된다. 기판(210)은 제1 표면(S1) 및 상기 제1 표면(S1)의 맞은편의 제2표면(S2)을 갖고, 제1 전극(220), 제2 전극(230), 제3 전극(240) 및 제4 전극(250)은 상기 제1 표면(S1)으로부터 상기 제2표면(S2)까지 연장되나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고 상기 제1 표면(S1) 또는 상기 제2표면(S2) 상의 각 전극들에 대한 할당 또는 각 전극들의 배치는 실제 설계 조건에 따라 결정된다. 다른 실시예에서, 상기 제4 전극(250)은 상기 제2 표면(S2)에만 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 제4 전극(250)은 또한 제외될 수 있으며, 이로 인해 과전류 및 과전압 보호 효과에 영향이 없다는 점을 주목해야 한다.

더 나아가, 일 예로서, 제3 전극(240)은 중간 지지체(242), 제2 연장부(244) 및 주요부(246)를 포함하고, 상기 중간 지지체(242)와 상기 제2 연장부(244)는 각각 상기 제1 표면(S1)과 상기 제2표면(S2) 상에 배치될 수 있고, 각각 상기 중앙부(C)상의 위치로 연장될 수 있으며, 상기 중간 지지체(242)는 상기 주요부(246)에 연결될 수 있다. 본 실시예에서, 중간 지지체(242)와 제2 연장부(244)는 대체로 평행을 이루나 서로 오버랩 되지는 않는 두 평면상에 각각 배치된다. 중간 지지체(242)는 금속 요소(280)와 기판(210) 사이에 배치된다. 상기 제4 전극(260)의 제3 연장부(252)는 제2 표면(S2)상에 배치되되 상기 중앙부(C) 상의 위치로 연장된다. 중간 지지체(242), 제2 연장부(244), 및 제3 연장부(252)는 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에 각각 배치된다. 이에 더하여, 중간 지지체(242)의 형태는 본 발명에 의해 제한되지는 않음에 주의해야 하는데, 상기 중간 지지체는 상기 전극들과 접촉하지 않은 채로 상기 기판상에서 독립적인 부분일 수 있으며, 용융 시 상기 금속 요소의 단선을 용이하게 하기 위해 좋은 열 전도성을 띤 물질을 포함한다.

기판(210)의 재질은 예로서, 세라믹(예를 들어, 알루미나), 유리 에폭시 수지, 산화 지르코늄(ZrO2), 질화 규소(Si3N4), 질화 알루미늄(AlN), 질화 붕소(BN, 또는 다른 무기 물질을 포함할 수 있다. 제1 전극(220), 제2 전극(230), 제3 전극(240) 및 제4 전극(250)의 물질은, 예를 들어, 음, 구리, 금, 니켈, 은-백금 합금, 니켈 합금 및 좋은 전기 전도성을 지닌 다른 물질일 수 있다.

열 발생 요소(260)은 제2표면(S2) 상에 배치되고 제2 연장부(244)와 제3 연장부(252) 사이에 연결되며, 제3 전극(240)의 상기 중간 지지체(242)는 (도 1C에서 보여지는 바와 같이) 상기 열 발생 요소(260) 상부에 배치된다. 상기 열 발생 요소(260)의 재료는, 예를 들어, 이산화 루테늄(RuO2), 카본 블랙(carbon black, 카본 블랙은 물 유리와 같은 무기 접착제 또는 열로 치유 가능한 수지와 같은 유기 접착제 안에 투여될 수 있다), 구리, 티타늄, 니켈-크롬 합금, 및 니켈-구리 합금을 포함할 수 있다. 게다가, 열 발생 요소(260)가 일련의 제조 과정 및 주변 환경의 습기, 산성 및 알칼리성에 의한 영향을 받는 것으로부터 보호하기 위하여, 열 발생 요소는 유리 접착제나 에폭시 수지로 이루어진 절연층(310)에 의해 덮여진다.

제1 보조 매개체(270)는 기판(210)의 제1 표면(S1) 상에 배치되고 중간 지지체(242)와 제1 전극(220) 사이, 및 중간 지지체(242)와 제2 전극(230) 사이에 위치 에 위치한다. 구체적으로, 제1 보조 매개체(270)는 제1 전극(220), 중간 지지체(242) 및 기판(210)에 의해 형성되는 제1 트렌치(R1) 안에 채워지고, 제2전극(230), 중간 지지체(242) 및 기판(210)에 의해 형성되는 제2 트렌치(R2) 안에 채워진다. 본 실시예에서, 제1 보조 매개체(270)는 송진, 유연제, 활성제 및 활성 고무로 이루어진다.

금속 요소(280)은 기판(210)의 제1 표면(S1) 상부에 배치되고, 제1 전극(220), 중간 지지체(242) 및 제2전극(230)에 연결된다. 구체적으로, 금속 요소(280)는 제1 전극(220) 및 제2 전극(230)의 용융점보다 낮은 용융점을 가진 희생(sacrificial) 구조로서 작용한다. 금속 요소(280)는 제1 전극(220), 제1 보조 매개체(270), 중간 지지체(242) 및 제2 전극(230)의 일부를 덮는다. 열 발생 요소(260)가 제1 보조 매개체(270)와 금속 요소(280)를 용융시키기 위해 열을 발생할 때, 금속 요소(280)의 용융 효과가 개선된다. 이에 더하여, 제1 보조 매개체(270)도 상기 용융된 금속 요소(280)와 각 전극들 간의 습윤성을 증가시키고, 상기 용융된 금속 요소(280)의 접착력 자체를 향상시킴으로써 상기 용융된 금속 요소(280)는 상기 금속 요소를 효과적으로 단선할 수 있도록 하기 위해 상기 각 전극들 상에 흘러 모인다. 또한, 금속 요소(280)의 재료는 주석-납 합금, 주석-은-납 합금, 주석-인듐-비스무쓰-납 합금, 주석-안티몬 합금, 주석-은-구리 합금, 및 낮은 용융점을 갖는 다른 합금을 포함한다. 더 나아가, 다른 실시예에서, 열에 의하여 금속 요소(280)를 날리는 것을 돕기 위해 플럭스(Flux, 미도시)가 금속 요소(280)에 장착될 수 있다. 비록 본 발명에서는 과전압 및 과전류에 대해 동시에 해결하기 위해 열 발생 요소를 구비하는 보호 장치를 사용하여 설명하였으나, 본 기술 분야에 속하는 당업자라면, 과전류가 발생하여 금속 요소(280)가 열에 의해 용융될 때, 금속 요소(280)를 효과적이고 안정적으로 단선할 수 있도록 하기 위해 금속 요소(280)의 하부에 제1 보조 매개체(270)를 배치하는 특징을 금속 요소(280)를 안정적으로 단선할 수 있도록 하기 위한 열 발생 요소가 없는 구조에도 적용할 수 있을 것임에 주목해야 한다.

보호 장치(200a)는 다리 요소(290)를 포함하고, 상기 다리 요소(290)는 금속 요소(280)에서 전류가 흐르는 방향에 가로지르는 방향으로 상기 금속 요소(280)를 가로질러 걸쳐 있고, 부분적으로 금속 요소(280)와 접촉한다. 그리고 다리 요소(290)에는 제1 말단(292a) 및 상기 제1 말단(292a)의 반대편에 있는 제2 말단(292b)이 있다. 특히, 다리 요소(290)의 제1 말단(292a)은 제3 전극(240)의 주요부(246) 상에 고정되나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고 다리 요소(290)의 제1 말단(292a)은 또한 일 측에서 제3 전극(240)의 중간 지지체(242) 상에 고정되는데, 상기 중간 지지체(242)는 주요부(246)에 연결된다. 바람직하게는, 다리 요소(290)의 보다 나은 수행을 달성하기 위해, 다리 요소(290)의 제2 말단(292b)은 주요부(246)로부터 떨어진 일 측에서 제3 전극(240)의 중간 지지체(242)에 고정된다. 즉, 다리 요소(290)의 제1 말단(292a)과 제2 말단(292b)은 각각 주요부(246)와 제3 전극(240)의 중간 지지체(242) 상에 고정된다. 그리고 다리 요소(290)는 길게 연장된 구조를 가지는데, 예를 들어, 도 1D에서 볼 수 있는 바와 같은 아치형일 수 있다. 특히, 기판(210)의 제1 표면(S1) 상에 있는 다리 구조(290)의 정투영(orthographic projection)은 적어도 기판(210)의 제1 표면(S1) 상의 중간 지지체(242)의 정투영에 일부분이 오버랩된다. 더 나아가, 다리 요소(290)는 용융 시에 금속 요소(280)의 단선을 용이하게 한다.

다리 요소(290)의 모양, 개수 및 패턴이 본 발명에 의해 제한되는 것이 아님을 주목해야 한다. 비록 본 실시예의 다리 요소(290)은 길게 연장된 구조를 가지고, 예를 들어, 아치형일 수 있고, 특히 다른 실시예에서, 도 2a를 참고하면, 금속 철사일 수 있으나, 보호 장치(200a')의 다리 요소(290a)의 제1 말단(292a)만이 제3 전극(240)의 중간 지지체(242) 상에 고정되는데, 예를 들어 다리 요소(290a)는 길게 연장된 구조로서, 예를 들어, 둥근 활 모양일 수 있다. 선택적으로, 다른 실시예로서, 도 2b를 참고하면, 보호 장치(200b)의 다리 요소(290b)는 길게 연장된 구조이고, 구부러진 모양일 수 있는데, 예를 들어, 모자 모양 또는 다른 적절한 모양일 수 있다. 선택적으로, 다른 실시예로서, 보호 장치(200a)는 하나 또는 그 이상의 다리 요소(290)을 가질 수 있다. 또는 상기 다리 구조(290)는 여러 개의 비꼬아진 철사를 돌돌 감아 형성할 수도 있다(미도시). 또는 상기 다리 구조(290)가 길이를 따라 두께가 달라지는 체인, 코일, 철망(gauze), 철사의 형태일 수도 있고, 또는 길이를 따라 다른 위치에서 돌출부들을 갖는 철사일 수도 있다. 또는 상기 다리 구조(290)는 잘 휘지 않거나, 잘 휘거나, 속이 꽉 차있거나, 속이 빌 수도 있다. 또는 상기 다리 구조(290)는 U자 모양 또는 C자 모양 또는 E자 모양의 절단면 및 다른 구조를 갖는 절단면을 가질 수도 있는데, 이는 본 발명의 범위 내에 모두 포함되는 것으로 여겨진다.

본 실시예에서, 다리 요소(290)는 부분적으로 금속 요소(280)와 접촉하고, 간격 D는 다리 요소(290)의 가장 높은 지점과 기판(210)으로부터 떨어진 금속 요소(280)의 표면 사이에 형성되며, 상기 간격 D는 0.25mm와 동일하거나 혹은 작고, 바람직하게는 0 mm와 0.1 mm 사이이기 때문에, 제2 보조 매개체(275)는 용융된 금속 요소(280)의 흐름을 안내하는 매개체로서 작용하기 위해 다리 요소(290)와 금속 요소(280) 사이에 구성될 수 있다.

송진과 같은 제1 보조 매개체(270)의 재료가 사용될 수 있는 것 외에, 제2 보조 매개체(275)의 재료 역시 땝납 층 또는 그 결합일 수 있다. 다시 말해서, 제1 보조 매개체(270)와 제2 보조 매개체(275)를 이루는 물질은 실제 설계 조건에 따라 동일할 수도 있고 아니면 다를 수도 있다. 더 나아가, 다리 요소(290)의 제1 말단(292a)과 제3 전극(240)의 주요부(246) 사이의 접합 지점 및 다리 요소(290)의 제2 말단(292b)과 제3 전극(240)의의 중간 지지체(242) 사이의 접합 지점 역시 제2 보조 매개체(270)로 입혀짐으로써 상기 다리 요소(290)의 제1 말단(292a) 및 제2 말단(292b)의 산화를 방지하고, 상기 다리 요소(290)의 구조 강도를 강화할 수 있다.

본 실시예에서의 보호 장치(200a)는 다리 요소(290)를 가지기 때문에, 열 발생 요소(260)가 열을 발생하여 금속 요소(280)를 용융시킬 때, 상기 용융된 금속 요소(280)은 표면 장력과 위킹(wicking) 현상으로 인해 접촉된 다리 요소(290)에 들러붙게 되고, 더 나아가 중간 지지체(242) 쪽으로 흐를 수 있으며, 이로써 회로를 차단하여 과전류에 대한 보호 및 과전압에 대한 보호를 달성한다. 말하자면, 다리 요소(290)의 흡수로 인하여, 상기 용융된 금속 요소(280)는 중간 지지체(242)와 제1 전극(220) 또는 중간 지지체(242)와 제2 전극(230)을 전도시키지 않게 됨으로써, 보호 장치(200a)의 전기 회로 합선을 박게 되고, 따라서, 보호 장치(200a)의 높은 신뢰성을 달성할 수 있다.

다른 실시예에서, 도 2c를 참고하면, 다리 요소(290b')는 금속 요소(280)과 접촉하지 않는다. 구체적으로, 도 2c에서의 실시예에서, 다리 요소(290b')의 모양은, 예를 들어, 반전된 U자 모양일 수 있고, 여기에서 상기 다리 장치(290b')는 금속 요소(280)와 접촉하지 않고, 보조 매개체(279)는 다리 요소(290b')와 금속 요소 사이에 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 보조 매개체(279)는, 예를 들어, 플럭스 또는 납땜 층일 수 있다. 열 발생 요소(260)가 금속 요소(280)을 용융시키기 위해 열을 발생할 때, 용융된 금속 요소(280)는 표면 장력과 위킹 현상으로 인해 보조 매개체(279)를 통해 다리 요소(290b')에 들러붙게 되고, 이로써 회로를 차단하여 과전류에 대한 보호 및 과전압에 대한 보호를 달성한다.

더 나아가, 금속 요소(280)는 금속 요소(280) 및 기판(210)의 제1 표면(S1) 상의 다리 요소(290)의 정투영이 서로 오버랩 되는 영역 및 그 주변부에서만 용융되기 때문에, 상기 용융된 금속 요소가 다리 요소(290)를 통하여 흘러 고정되도록 돕기 위해 제2 보조 매개체(275)만이 금속 요소(280)와 다리 요소(290) 사이에 배치되도록 요구된다. 이러한 방식으로, 금속 요소(280)의 표면 상에 제2 보조 매개체(275)에 대한 전체적인 코팅이 불필요하게 됨으로써, 제2 보조 매개체(275)의 사용 양이 줄어들어, 제작 비용을 줄이게 된다. 반면에, 금속 요소(280)의 용융 양이 감소되기 때문에, 과전압 보호에 있어서 보호 장치(200a)에 대한 구동 시간이 축소되고, 중간 지지체(242)와 제1 전극(220) 또는 중간 지지체와 제2 전극(230)을 전기적으로 연결하는 용융된 금속 요소(280)에 의한 단락 현상도 완화된다. 이렇게 함으로써, 보호 장치(200a)의 신뢰성이 향상된다.

더 나아가, 본 실시예에서, 다리 요소(290)의 재료는, 예를 들어, 단일 금속, 이중층의 금속 또는 합금일 수 있는데, 상기 단일 금속은, 예를 들어, 금, 은, 주석, 니켈, 알루미늄 또는 구리일 수 있고, 상기 이중층의 금속은, 예를 들어, 은, 금 또는 주석으로 코팅된 구리일 수 있으며, 상기 합금은, 예를 들어, 구리 은 합금, 구리 니켈 합금, 니켈 주석 합금 또는 구리 니켈 주석 합금일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다리 요소(290)의 외곽 면은 바람직하게는 용융된 금속 요소(280)에 대한 좋은 습윤성 및 흡수성 (예를 들어, 결합성)을 가짐으로써, 다리 요소(290)도 좋은 결합성을 지닌 외곽 금속 층 및 좋은 열 전도성을 지닌 내부 금속 층, 예를 들어, 은 도금된 구리, 니켈 도금된 구리, 주석 도금된 구리, 주석 도금된 니켈, 및 금 도금된 구리, 등에 의해 형성될 수 있다. 다리 요소(290)의 재료는 금속 또는 합금이기 때문에, 다리 요소(290)는 열 소실 기능을 가지게 되고, 이로써 보호 장치(200a)의 열 소실 효과를 개선하게 될 수 있다.

더 나아가, 본 실시예에서, 보호 장치(200a)는 또한 제1 전극(220), 제2 전극(230) 및 연장부(242) 상에 배치된 중간층(320)을 포함하며, 이로써 금속 요소(280)를 제1 전극(220), 제2 전극(230) 및 중간 지지체(242) 상에 고정하게 되나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 금속 요소(280) 중간층(320)을 사용하지 않는 다른 공지된 납땜 기술을 통해 고정될 수도 있다. 보다 구체적으로, 중간층(320)은 금속 소요(280)와 중간 지지체(242) 사이에 배치되는데, 제1 땜납 물질을 포함하는 상기 중간층(320)은 금속 요소(280)의 용융 온도보다 낮은 녹는 점을 갖는다. 본 실시예에서, 중간층(320)의 재료는 주석 은 합금 및 주석 납 합금, 등과 같은 땜납 물질들을 포함한다.

더 나아가, 용융된 중간층(320)은 좋은 습윤성을 지니고 있기 때문에, 금속 요소(280)가 단선되어졌을 때 용융된 중간층(320) 상에 용융된 금속이 모이고, 용융된 금속 요소(280)는 표면 장력 및 위킹 현상으로 인해 접촉된 다리 요소(290)에 들러붙으며, 중간 지지체(242) 쪽으로 더 흐르게 됨으로써, 용융된 금속으로 인하여 중간 지지체(242) 및 제1 전극(220) 또는 제2 전극(230)의 단락 현상을 방지하게 된다. 이러한 방식으로, 과전압 및 과전류를 방지하기 위해 금속 요소(280)을 효과적으로 단선되는 것이 보다 더 보장될 수 있다.

보호 장치(200a)의 제조 방법이 이하에서 구체적으로 설명된다. 도 3a-3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 보호 장치를 제조하기 위한 단계를 보여주는 상면도 들이다. 도 1a 내지 1d에 있는 구성요소들은 도 3a 내지 3d에 있는 것들과 동일하게 명명되고 표시되고, 그것에 유사한 물질들을 갖는다. 따라서, 이에 대한 자세한 설명을 여기에서는 반복하지 않을 것이다. 간단하게 하기 위해, 기판(210)의 제2 표면(S2)의 제조 단계는 생략되고, 기판(210)의 제1표면(S1)의 제조 단계만 도 3a-3d에서 도시된다.

첫째로, 도 3a를 참고하면, 기판(210)이 제공되고, 제1 전극(220), 제2 전극(230), 제3 전극(240), 및 제4 전극(250)이 기판(210) 상에 형성된다. 기판(210)은 제1 표면(S1)과 그와 반대편에 제2 표면(S2)을 갖고, 제1 전극(220), 제2 전극(230), 제3 전극(240), 및 제4 전극(250)은 제1 표면(S1)으로부터 제2 표면(S2)가지 연장된다. 본 실시예에서, 중간 지지체(242)와 제3 전극(240)의 제2 연장부(244)는 각각 제1 표면(S1) 및 제2 표면(S2) 상에 배치되고, 제3 전극(240)의 주요부(246)는 중간 지지체(242)에 연결된다. 제4 전극(250)의 제3 연장부(252)는 제2 표면(S2) 상에 배치된다. 제1 말단부(242), 제2 연장부(244), 및 제3 연장부(252)는 각각 제1 전극(220) 및 제2 전극(230) 사이에 배치된다.

그 다음, 도 3a를 다시 참고하면, 중간층(320)은, 예를 들어, 제1 전극(220), 제2 전극(230) 및 중간 지지체(242) 상에 코팅함으로써 형성될 수 있다. 그 이후에, 제1 보조 매개체(270)는, 예를 들어, 제1 전극(220), 제2 전극(230) 및 중간 지지체(242)에 둘러싸인 기판(210) 상에 코팅함으로써 형성될 수 있다. 다른 실시예 들에서, 중간층(320)의 재료는 예를 들어, 땜납 합금과 보조 매개체 물질의 10-15%를 포함할 때, 제1 보조 매개체(270)를 형성하는 방법은 중간층(320)을 (예를 들어, 섭씨 150도 이상으로) 가열하는 단계를 포함할 수 있는데, 이로써 상기 보조 매개 물질이 유연해지게 되고 제1 전극(220), 제2 전극(230) 및 중간 지지체(242)에 둘러싸인 기판(210) 쪽으로 흐른다. 만약 상기 보조 매개 물질의 양이 충분하지 않다면, 제2 보조 매개체(미 도시)가 선택적으로 추가될 수 있다.

그 다음, 도 3b를 참고하면, 금속 요소(280)는 제1 전극(220), 제2 전극(230) 및 중간 지지체(242) 상에 배치되고, 상기 금속 요소(280)와 중간층(320)은 함께 납땜이 이루어짐으로써, 제1 보조 매개체(270)가 금속 요소(280)와 기판(210) 사이에 끼어 위치한다. 그렇게 함으로써, 기판(210) 하부의 열 발생 요소(260)가 열을 발생할 때, 기판(210) 상부의 제1 보조 매개체(270)는 상기 제1 보조 매개체(270) 상부에 배치된 금속 요소(280)를 용융시키는 것을 돕는다.

그 다음, 도 3c를 참고하면 다리 요소(290)에 용접 과정을 수행하는데 점 용접기(미 도시)가 사용됨으로써, 다리 요소(290)의 제1 말단(292a)와 제2 말단(292b)을 제3 전극(240)의 주요부(246)와 중간 지지체(242) 상에 각각 고정한다. 여기에서, 그 용접 방법은 아크(arc) 용접, 초음파 용접, 레이저 용접, 고온 용접, 또는 용융 용접 등등이 될 수 있다. 분명히, 도시되지 않은 다른 실시예들에서, 제3 전극(240)의 주요부(246) 상에 범프를 형성하기 위해(예를 들어, 다리 요소(290)의 제1 말단(292a)을 형성하기 위해) 징 박음 장치가 사용될 수 있고, 일정한 거리만큼 본딩(bonding) 와이어를 위쪽으로 연장한 다음, (예를 들어, 다리 요소(290)의 제2 말단(292b)을 형성하기 위해) 상기 본딩 와이어가 제3 전극(240)의 중간 지지체(242)로 아래쪽으로 끌어 당겨진 후, 다리 요소(290)를 형성하기 위해 스티치(stitch)를 빼낸다.

마지막으로, 도 3d를 참고하면, 제2 보조 매개체(275)는 금속 요소(280)와 다리 요소(290) 사이, 다리 요소(290)의 제1 말단(292a)과 제3 전극(240)의 주요부(246) 사이, 및 다리 요소(290)의 제2 말단(292b)과 제3 전극(240)의 중간 지지체(242) 사이에 채워진다. 그리고 양 30분 동안 (섭씨 140도 이상에서) 가열되고 약 5분 동안 냉각되어 기판(210)의 제1 표면(S1) 상의 보호 장치(200a) 제조 단계를 완성한다.

도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호 장치를 상면에서 바라본 도면이다. 도 4b는 도 4a의 보호 장치를 아래에서 바라본 도면이다. 도 4c는 도 4a의 보호 장치를 절단선 III-III을 따라 절단했을 경우의 도식적 절단도이다. 도 4a-4c를 참고하면, 본 실시예의 보호 장치(200c)는 도 1a-1d에서의 보호장치(200a)와 유사하고, 이 둘 간의 주요한 차이점은 도 4a-4c에서의 보호장치(200c)의 열 발생 요소(260), 제2 연장부(244) 및 제3 연장부(252)는 모두 기판(210)의 제1 표면(S1)에 배치된다는 것이다.

구체적으로, 제3 전극(240)은 더 나아가 결합부(248)를 갖는데, 상기 결합부(248)는 중간 지지체(242)에 연결되고, 다리 요소(290)의 제2 말단(292b)은 상기 결합부(248) 상에 고정된다. 제2 연장부(244)와 제3 연장부(252)는 제1 표면(S1) 상에 배치되고 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에 위치한다. 열 발생 요소(260)는 제2 연장부(244)와 제3 연장부(252) 사이에 배치된다. 절연층(310)은 열 발생 요소(260), 제2 연장부(244) 및 제3 연장부(252)를 덮는다. 제3 전극(240)의 중간 지지체(242)는 상기 절연층(310) 상의 위치로 연장된다. 제1 보조 매개체(270)는 절연층(310) 상에 배치되고 중간 지지체(242) 주변에 위치하는데, 예를 들어, 제1 보조 매개체(270)는 중간 지지체(242)와 제1 전극(220) 사이 및 중간 지지체(242)와 제2전극(230) 사이에 위치할 수 있다. 금속 요소(280)는 제1 전극(220), 제1 보조 매개체(270), 중간 지지체(242) 및 제2전극(230)을 덮음으로써, 제1 보조 매개체(270)가 금속 요소(280)와 절연층(310) 사이에 배치되도록 한다. 이러한 방식으로, 열 발생 요소(260)이 열을 발생할 때, 상기 열이 금속 요소(280)을 용융시키도록 하기 위해 절연층(310)을 통하여 제1 보조 매개체(270)와 금속 요소(280)로 전도되 수 있다. 게다가, 제1 보조 매개체(270)를 사용함으로써, 통상적인 전류 작용 하에서 금속 요소(280) 상에 생성되는 표면 산화층이 감소되거나 제거될 수 있으며, 이로써 금속 요소(280)를 빠르게 용융시키는 데 신뢰성을 증대시킨다. 본 실시예에 있어서, 중간 지지체(242)와 제2 연장부(244)는 대체로 평행을 이루나 서로 오버랩 되지는 않는 두 평면상에 각각 배치된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호 장치를 절단한 절단면의 모습이다. 도 5를 참고하면, 본 실시예에서의 보호 장치(200d)는 도 1A-1D에서의 보호장치(200a)와 유사하고, 이 둘 간의 주요한 차이점은 도 5에서의 보호장치(200d)는 덮개(330)를 포함한다는 것이다. 구체적으로, 상기 덮개(330)는 기판(210)의 제1 표면(S1) 상에 배치되고 금속 요소(280)를 보호하기 위해 금속 요소(280)를 덮음으로써, 용융된 금속 요소(280), 제1 보조 매개체(270) 및 중간층(320)의 쏟아짐에 의한 회로 간섭과 같은 문제를 방지한다. 더 나아가, 덮개(330)의 재료는 산화 알루미늄, 폴리 에테르 에테르 케톤(PEEK), 나일론, 열가소성 플라스틱, UV 경화 수지 또는 페놀 포름알데히드 수지 등을 포함할 수 있다.

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 보호 장치를 절단한 절단면의 모습이다. 도 6b는 단선 이후의 도 6a의 보호 장치를 절단한 절단면의 모습이다. 본 실시예에서, 도 6a의 보호 장치(400a)는 도 1a-1d에서의 보호장치(200a)와 유사하고, 이 둘 간의 주요한 차이점은 도 6a의 보호 장치(400a)는 열 발생 요소(460)와 제1 전극(420) 및 제2 전극(430) 사이에 배치되는, 제1 절연층(540)과 같은, 열 절연부를 도 포함한다는 것이다. 여기에서, 중간 지지체(442)로의 열 전달 속도는 제1 전극(420) 및 제2 전극(430)으로 전달되는 속도보다 더 높다.

구체적으로, 상기 보호 장치(400a)의 제1 절연층(540)은 기판(410)의 제1 표면(S1) 상에 배치되고, 제1 저열(low thermal) 전도부 및 제3 전극(440)의 중간 지지체(442)에 의해 상기 제1 저열 전도부(542)로부터 분리된 제2 저열 전도부(544)를 갖는다. 특히, 제1 저열 전도부(542)는 열 발생 요소(460)와 제1 전극(420) 사이에 위치하고, 제2 저열 전도부(544)는 열 발생 요소(460)와 제2 전극(430) 사이에 위치한다. 특히, 제1 저열 전도부(542)는 기판(410)과 제1 전극(420) 사이에 위치하고, 제2 저열 전도부(544)는 기판(410)과 제2 전극(430) 사이에 위치한다. 제1 공간(D1)은 제1 저열 전도부(542)와 제2 저열 전도부(544) 사이에 존재하고, 제3 전극(440)의 중간 지지체(442)는 기판(410) 상의 상기 제1 공간(D1) 안에 배치된다. 이에 더하여, 제1 절연층(540)의 재료는, 예를 들어, 유리 재료 또는 고분자 재료일 수 있고, 제1 절연층(540)의 열 전도 계수는 기판(410)의 열 전도 계수보다 작고, 바람직하게는, 제1 절연층(540)의 열 전도 계수는 2W/(m·K)보다 작고, 기판(410)의 열 전도 계수는 8W/(m·K)과 80W/(m·K) 사이에 존재하는 값이다. 예를 들어, 1W/(m·K)과 1.5W/(m·K) 사이의 열 전도 계수를 갖는 유리 재료는 SiO2, Na2O3, B2O3, MgO, 또는 CaO, 등일 수 있다. 고분자 재료는 상대적으로 낮은 열 전도 계수를 갖는데, 예를 들어, 폴리 우레탄(PU), 폴리 이미드, 에폭시 수지 또는 UV 경화 수지일 수 있는데, 상기 에폭시 수지의 열 전도 계수는 0.19W/(m·K)와 0.6W/(m·K) 사이에 존재한다.

특히, 기판(410)의 열 전도 계수는 제1 절연층(540)의 열 전도 계수보다 더 크다. 말하자면, 제1 절연층(540)에 비례하여, 기판(410)은 고열(high thermal) 전도층으로 여겨지고, 이로써 열 발생 요소(460)에 의해 발생된 열이 기판(410)의 중앙부를 직접적으로 통과하여 중간 지지체(442)로 빠르게 전달될 수 있다. 분명하게도, 기판(410)과 제1 절연층(540)은 동일한 물질로 만들어질 수 있는데, 말하자면, 기판(410)은 또한 저열 전도층으로 여겨질 수도 있다는 것이다. 그러나, 기판(410)의 두께와 제1 절연층(540)의 두께의 합은 실질적으로 기판(410)의 두께보다 크다. 따라서, 열 발생 요소(460)에 의해 발생된 열이 기판(410)의 중앙부를 직접적으로 통과하여 중간 지지체(442)로 빠르게 전달될 수 있다. 다시 말해서, 기판의 재료는 본 실시예의 효과에 영향을 미침이 없이 현실적 조건에 따라 선택될 수 있다. 게다가, 제1 보조 매개체(470)는 적어도 제1 절연층(540)의 일부를 덮는다.

본 실시예에서의 보호 장치(400a)는 제1 절연층(540)을 갖는다. 그러므로, 열 발생 요소(460)가 열을 발생하여 발생된 상기 열을 기판(410)을 통하여 상기 전극으로 전달할 때, 열 발생 요소(460)에 의해 발생된 상기 열의 일부는 기판(410) 상의 제1 절연층(540)에 의해 막혀져, 제1 전극(420) 및 제2 전극(430)에 의해 얻어진 열을 줄일 수 있게 되고, 열 발생 요소(460)에 의해 발생된 상기 열의 다른 일부는 제3 전극(440)을 거쳐 금속 요소(480)로 직접적으로 전달됨으로써 제3 전극(440) 상부에 위치한 금속 요소(480)를 단선한다. 말하자면, 제1 전극(420) 및 제2 전극(430)은 저열 전도 절연층에 의해 가로막히기 때문에, 제1 전극(420) 및 제2 전극(430)의 상부에 위치한 금속 요소(480)는 제3 전극(440)의 상부에 위치한 금속 요소(480)에 비하여 쉽게 단선되지 않는데, 예를 들어 금속 요소(480)의 용융량은 줄어들 수 있다. 따라서, 열 발생 요소(460)에 의해 발생된 열은 제3 전극(440)으로 집중적으로 전달되는 것으로 볼 수 있다. 다시 말해서, 도 6b에서 볼 수 있는 바와 같이, 제1 및 제2 전극(420, 430) 상에 위치한 금속 요소(480)이 녹기 전에, 제3 전극(440)의 중간 지지체(442) 상에 위치한 금속 요소(480)는 녹아서 다리 요소(490)와 중간 지지체(442) 사이에 고정될 것이다. 상기 용융된 금속 요소(480)는 용융된 물질로서 용융된 중간층(520), 용융된 제2 보조 매개체(475) 및 제1 보조 매개체(470)의 일부와 섞임으로써, 상기 용융된 물질은 표면 장력과 위킹 작용(모세관 작용은 포함될 수도 있고 안될 수도 있음)으로 인해 다리 요소(490)을 따라 흐를 수 있게 되고, 이로 인해 회로를 단락시켜 과전류 보호 및 과전압 보호를 달성하게 된다. 이러한 방식으로, 용융된 금속 요소(480)의 들러 붙는 영역은 효율적으로 조절될 수 있어 안정된 용융 시간 및 방법을 달성하고, 제조 과정에서 발생되는 열 발생 요소(460)과 제3 전극(440) 간의 배열 오류를 줄일 수 있는데, 예를 들어 제3 전극(440)의 상부에 위치한 금속 요소(480)가 우선 단선되도록 하는 것이 보장됨으로써, 회로를 단락시켜 과전류 보호 및 과전압 보호를 달성하게 된다.

다른 실시예에서, 금속 요소(480)의 용융량이 감소되기 때문에, 과전류 보호에 있어서 상기 보호 장치(400a)에 대한 구동 시간이 축소되고, 중간 지지체(442)와 제1 전극(420) 또는 중간 지지체(442)와 제2 전극(430)을 전기적으로 연결하는 용융된 금속 요소(480)에 의한 단락 현상도 완화된다. 이렇게 함으로써, 보호 장치(400a)의 신뢰성이 향상된다.

더 나아가, 중간 지지체(442)은 제1 저열 전도부(542)와 제2 저열 전도부(544) 사이에 존재하는 제1 공간(D1) 안에 배치되기 때문에, 제1 보조 매개체(470)는 상기 중간 지지체(442)의 주변부로 효율적으로 인도될 수 있다. 따라서, 중간 지지체(442)는 금속 요소(480)를 용융시키기 위한 용융 시간의 안정성을 확보하기 위한 보다 나은 습윤 효과를 갖게 될 수 있다. 더 나아가, 보호 장치(400a)는 제1 절연층(540)을 갖기 때문에, 작은 크기의 전자 제품에 맞추도록 하기 위해 보호 장치(400a)의 크기가 작아지는 때에도, 제3 전극(440)의 중간 지지체(442)도 대응되는 전극 영역을 제공할 수 있게 되어, 금속 요소(480)의 빠른 단선을 보장할 수 있다. 이러한 방식으로, 보호 장치(400a)의 적용 범위가 확장될 뿐만 아니라, 보호 장치(400a)의 신뢰성도 향상된다.

도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호 장치를 절단한 절단면의 모습이다. 도 7에서의 보호 장치(400b)는 도 6a에서의 보호 장치(400a)와 유사하고, 이 둘의 주요한 차이점은 도 7에서의 보호 장치(400b)의 전극 설계가 보호 장치(400a)에서의 전극 설계와 다르다는 점이다.

구체적으로, 제3 전극(440')의 중간 지지체(442')의 일부가 제1 공간(D1') 안에 위치하고, 중간 지지체(442')의 다른 일부는 제1 절연층(540)의 제1 저열 전도부(542)와 제2 저열 전도부(544) 상에 위치한다. 특히, 본 실시예에서, 제1 공간(D1')의 값은 제1 공간(D1)의 값보다 더 크기 때문에, 노치(notch) 구조 C는 상기 전극의 제조 과정에서의 중력 때문에 중간 지지체(442') 안에서 생성된다. 즉, 중간 지지체(442')는 제1 공간(D1') 안에 상기 노치 구조 C를 갖게 됨으로써, 제3 전극(440')은 같은 공간에서 3차원 구조를 형성한다. 이러한 방식으로, 용융된 금속 영역(480)의 들러붙는 영역이 증가될 수 있다. 게다가, 제1 보조 매개체(470)은 또한 상기 노치 구조 C 안에 채워질 수 있게 됨으로써 중간 지지체(442')는 용융된 금속 영역(480)을 흡수하는데 있어서 보다 나은 흡수력을 가지게 된다.

도 8는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호 장치를 절단한 절단면의 모습이다. 도 8에서의 보호 장치(400c)는 도 6a에서의 보호 장치(400a)와 유사하고, 이 둘의 주요한 차이점은 도 8에서의 보호 장치(400c)에서는 열 발생 요소(460), 제2 연장부(444), 및 제3 연장부(452)가 모두 기판(410)의 제1 표면(S1) 상에 배치되고, 상기 보호 장치(400c)는 제2 절연층(550a)를 더 포함한다는 것이다. 여기에서, 제2 절연층(550a)의 열 전도 계수는 제1 절연층(540a)의 열 전도 계수보다 더 크다.

구체적으로, 본 실시예에서의 보호 장치(400c)의 제2 절연층(550a)은 열 발생 요소(460)와 제3 전극(440)의 중간 지지체(442) 사이에 배치된다. 여기에서, 제1 저열 전도부(542a)는 제2 저열 전도부(544a)와 연결되고, 열 발생 요소(460)는 제2 절연층(550a)과 제1 절연층(540a) 사이에 위치한다. 특히, 본 실시예에서의 제1 절연층(540a)은 제3 저열 전도부(546a), 제4 저열 전도부(548a)를 포함하는데, 여기에서 상기 제3 저열 전도부(546a)는 제1 저열 전도부(542a)와 연결되고 제3 연장부(452)로 연장되며, 상기 제4 저열 전도부(548a)는 제2 저열 전도부(544a)와 연결되고, 제2 연장부(444)로 연장된다. 본 실시예에서, 제2 공간 (D2)는 제3 저열 전도부(546a)와 제4 저열 전도부(548a) 사이에 존재하고, 제2 절연층(550a)의 일부는 제2 공간 (D2) 안에 배치되고, 제2 절연층(550a)의 다른 일부는 제3 저열 전도부(546a)와 제4 저열 전도부(548a) 상에 위치한다. 이에 더하여, 열 발생 요소(460)에 의해 발생한 열의 대부분을 중간 지지체(442)로 전달하기 위하여, 바람직하게는, 제2 절연층(550a)의 열 전달 계수는 제1 절연층(540a)의 열 전달 계수보다 8배 더 크다. 예를 들어, 제2 절연층(550a)의 재료는 세라믹 재료, 예를 들어, Al2O3, BN, AlN일 수 있는데, 여기에서 Al2O3의 열 전달 계수는 28W/(m·K)과 40W/(m·K) 사이이고, BN의 열 전달 계수는 50W/(m·K)과 60W/(m·K) 사이이며, AlN의 열 전달 계수는 160W/(m·K)과 230W/(m·K) 사이이다. 바람직하게는, 제2 절연층(550a)의 열 전달 계수는 8W/(m·K)과 80W/(m·K) 사이이다.

보호 장치(400c)의 제2 절연층(550a)은 중간 지지체(442)와 열 발생 요소(460) 사이에 위치하기 때문에, 열 발생 요소(460)가 열을 발생할 때, 열 발생 요소(460)에 의해 발생된 열의 상당부분은 중간 지지체(442)로 직접적으로 전달되고, 이로써 중간 지지체(442) 상에 위치한 금속 요소(480)는 빠르게 단선될 수 있고, 이로써 금속 요소(480)의 용융 양을 감소시킬 수 있으며, 회로를 차단시켜 효과적으로 과전압 보호 또는 과전류 보호를 달성할 수 있게 된다. 반면에, 금속 요소(480)의 용융량이 줄어들기 때문에, 과전압 보호에 있어서 보호 장치(400c)의 구동 시간이 단축되고, 중간 지지체(442)와 제1 전극(420) 또는 중간 지지체(442)와 제2 전극(430)을 전기적으로 연결하는 용융된 금속 요소(480)에 의한 단락 현상도 완화된다. 이렇게 함으로써, 보호 장치(400c)의 신뢰성이 향상된다.

더 나아가, 보호 장치(400c)는 제1 절연층(540a)과 제2 절연층(550a)을 동시에 갖기 때문에, 작은 크기의 전자 제품에 맞추도록 하기 위해 보호 장치(400a)의 크기가 작아지는 때에도, 제3 전극(440)의 중간 지지체(442)도 대응되는 전극 영역을 제공할 수 있게 되어, 금속 요소(480)의 빠른 단선을 보장할 수 있다. 이러한 방식으로, 보호 장치(400a)의 적용 범위가 확장될 뿐만 아니라, 보호 장치(400a)의 신뢰성도 향상된다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호 장치를 절단한 절단면의 모습이다. 도 9에서의 보호 장치(400d)는 도 8에서의 보호 장치(400c)와 유사하고, 이 둘의 주요한 차이점은 도 9에서의 보호 장치(400d)의 제1 절연층(540b)와 제2 절연층(550b)가 배치하는 위치가 도 8에서의 보호 장치(400c)의 제1 절연층(540a)와 제2 절연층(550a)이 배치하는 위치와 다르다는 것이다.

구체적으로, 제3 저열 전도부(546b)와 제4 저열 전도부(548b)은 제2 절연층(550b) 상에 배치되고, 제2 공간(D2')은 제3 저열 전도부(546b)와 제4 저열 전도부(548b) 사이에 존재하며, 제3 전극(440)의 중간 지지체(442)는 제2 공간(D2') 안에 배치된다. 본 실시예에서의 보호 장치(400d)는 제1 절연층(540b)과 제2 절연층(550b)을 동시에 갖기 때문에, 열 발생 요소(460)가 열을 발생할 때, 열 발생 요소(460)에 의해 발생된 열의 일부분은 제3 저열 전도부(546b)와 제4 저열 전도부(548b)에 의해 막히게 되고, 이로써 제3 저열 전도부(546b)와 제4 저열 전도부(548b)의 상부에 위치한 금속 요소(480)에 전달되는 열량은 줄어들 수 있다. 다른 실시예에서, 열 발생 요소(460)에 의해 발생된 열의 다른 부분은 제2 절연층(550b)과 중간 지지체(442)을 거쳐 금속 요소(480)으로 직접적으로 전달됨으로써 중간 지지체(442)의 상부에 위치하는 금속 요소(480)를 단선할 수 있다. 결국, 과전압 보호에 있어서 보호 장치(400d)에 대한 구동 시간을 줄이기 위하여 금속 요소(480)의 용융량이 감소될 수 있고, 과전압 보호 또는 과전류 보호가 동시에 달성될 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호 장치를 절단한 절단면의 모습이다. 도 10에서의 보호 장치(400e)는 도 6a에서의 보호 장치(400a)와 유사하고, 이 둘의 주요한 차이점은 도 10에서의 보호 장치(400e)의 기판(410a)의 설계가 도 6의 제1 절연층(540)의 수행을 달성할 수 있도록 변경되었다는 점이다.

구체적으로, 본 실시예에서의 기판(410a)는 제1 절연 블록(412a) 및 상기 제1 절연 블록(412a)에 연결된 제2 절연 블록(414a)을 갖는다. 여기에서, 제2 절연 블록(414a)은 제1 절연 블록(412a)을 둘러싸고, 제1 절연 블록(412a) 및 제2 절연 블록(414a)은 실질적으로 동일 평면상에 있다. 제3 전극(440)의 중간 지지체(442)는 제1 절연 블록(412a) 상에 위치하고, 제1 전극(420) 및 제2 전극(430)은 제2 절연 블록(414a) 상에 위치한다. 제1 보조 매개체(470)는 기판(410a)의 제1 표면(S1) 상에 배치되고, 제3 전극(440)의 중간 지지체(442)와 제1 전극(420) 사이 및 제3 전극(440)의 중간 지지체(442)와 제2 전극(430) 사이에 위치한다. 여기에서, 제1 보조 매개체(470)는 제2 절연 블록(414a)의 일부를 덮는다. 특히, 제1 절연 블록(412a)의 열 전도 계수는 제2 절연 블록(414a)의 열 전도 계수보다 더 크다.

특히, 본 실시예에서, 제1 절연 블록(412a)의 재료는, 예를 들어, 세라믹 재료일 수 있다. 세라믹 재료는, 예를 들어, Al2O3, BN, AlN일 수 있다. 바람직하게는 제1 절연 블록(412a)의 열 전도 계수는 8W/(m·K)과 40W/(m·K) 사이이다. 다른 실시예에서, 제2 절연 블록(414a)은, 예를 들어, 유리 재료이거나 고분자 재료일 수 있다. 예를 들어, 상기 유리 재료는 SiO2, Na2O3, B2O3, MgO, 또는 CaO, 등일 수 있고, 고분자 재료는 폴리 우레탄(PU), 폴리 이미드, 에폭시 또는 UV 경화 수지일 수 있다. 바람직하게는, 제2 절연 블록(414a)의 열 전도 계수는 2W/(m·K)보다 작다.

열 발생 요소(460)가 제1 절연 블록(412a) 상에 위치해 있기 때문에, 열 발생 요소(460)가 열을 발생할 때, 열 발생 요소(460)에 의해 발생된 열의 상당부분은 중간 지지체(442)으로 직접적으로 전달되고, 이로써 중간 지지체(442) 상에 위치한 금속 요소(480)는 빠르게 단선되고 다리 요소(490)에 들러붙게 되며, 이로써 금속 요소(480)의 용융 양을 감소시킬 수 있고, 회로를 차단시켜 효과적으로 과전압 보호 또는 과전류 보호를 달성할 수 있게 된다. 반면에, 금속 요소(480)의 용융량이 줄어들기 때문에, 과전압 보호에 있어서 보호 장치(400e)의 구동 시간이 단축되고, 중간 지지체(442)와 제1 전극(420) 또는 중간 지지체(442)와 제2 전극(430)을 전기적으로 연결하는 용융된 금속 요소(480)에 의한 단락 현상도 완화된다. 이렇게 함으로써, 보호 장치(400e)의 신뢰성이 향상된다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보호 장치를 절단한 절단면의 모습이다. 도 11에서의 보호 장치(400f)는 도 11에서의 보호 장치(400f)의 기판(410b)의 제1 절연 블록(412b)와 제2 절연 블록(414b)이 사실상 동일 평면상에 있지 않다는 것을 제외하고는 도 10에서의 보호 장치(400e)와 유사하다.

구체적으로, 제1 절연 블록(412b)의 두께는 제2 절연 블록(414b)의 두께보다 작고, 이로써 노치 V가 제1 절연 블록(412b)와 제2 절연 블록(414b) 사이에 존재한다. 본 실시예에서, 중간 지지체(442)의 일부는 상기 노치 V 안에 배치되고 제1 절연 블록(412b) 상에 위치하며, 중간 지지체(442)의 다른 일부는 제2 절연 블록(414b) 상에 배치된다. 특히, 본 실시예에서, 노치 V가 제1 절연 블록(412b)와 제2 절연 블록(414b) 사이에 존재하기 때문에, 전극의 제조 과정 동안에, 노치 구조 C'은 중력 때문에 중간 지지체(442) 안에서 형성된다. 따라서, 제3전극(440)은 같은 공간 안에서 3차원 구조를 형성하고 용융된 금속 요소(480)의 들러붙는 영역은 증가될 수 있다. 더 나아가, 제1 보조 매개체(470)도 상기 노치 구조 C' 안에 채워질 수 있고, 이로써 중간 지지체(442)는 용융된 금속 요소(480)를 흡수함에 있어서 보다 나은 흡수력을 가질 수 있다. 게다가, 용융된 금속 요소(480)는 노치 구조 C'로 인하여 위킹 현상(모세관 작용은 포함될 수도 있고 안될 수도 있음)을 가질 수 있는데, 이는 금속 요소(480)를 단선하게 하고, 이로 인해 회로를 단락시켜 과전류 보호 및 과전압 보호를 달성하게 된다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보호 장치를 절단한 절단면의 모습이다. 도 12를 참고하면, 도 12에서의 보호 장치(400g)는 도 6에서의 보호 장치(400a)와 유사하고, 이 둘의 주요한 차이점은 도 12에서의 보호 장치(400g)는 덮개(530)를 포함한다는 것이다. 구체적으로, 상기 덮개(530)는 기판(410)의 제1 표면(S1) 상에 배치되고 금속 요소(480)를 보호하기 위해 금속 요소(480)를 덮으며, 용융된 금속 요소(480), 제1 보조 매개체(470) 및 중간층(520)의 쏟아짐에 의한 회로 간섭과 같은 문제를 방지한다. 더 나아가, 덮개(530)의 재료는, 예를 들어, 알루미나, 폴리 에테르 에테르 케톤(PEEK), 나일론, 열가소성 플라스틱, UV 경화 수지 또는 페놀 포름알데히드 수지 등을 포함할 수 있다.

본 발명의 범위 또는 본질로부터 벗어나지 않고서도 본 발명에서 제시하는 구조에 다다르는데 있어서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 당업자에게 자명할 것이다. 이와 같은 관점에서, 본 발명은 다음의 청구항 및 그 균등한 범위 내에서 제공되는 발명에 대한 수정 및 변형된 형태까지도 미치는 것으로 본다.

Claims (19)

  1. 기판;
    상기 기판에 의해 지지되고, 제1 및 제2 전극 사이에서 전기적으로 연결된 금속 요소를 포함하는 전도부;
    상기 금속 요소 안의 전류 흐름 방향을 가로지르는 방향으로 상기 금속 요소를 가로질러 걸치는 다리 요소; 및
    상기 금속 요소와 상기 기판 사이에 배치되는 중간 지지체를 포함하되,
    상기 금속 요소는 상기 제1 및 제2 전극의 용융점보다 작은 용융점을 가진 희생 구조로서 작용하고,
    상기 다리 요소는 용융 시에 상기 금속 요소의 단선을 용이하게 하는 보호 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다리 요소의 적어도 한 말단은 상기 기판상에서 고정적으로 지지되는 보호 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다리 요소의 양 말단이 상기 기판상에서 고정적으로 지지되는 보호 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다리 요소의 적어도 한 말단은 상기 중간 지지체 상에서 고정적으로 지지되는 보호 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다리 요소의 양 말단이 상기 중간 지지체 상에서 고정적으로 지지되는 보호 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 다리 요소는 연장된 구조를 포함하는 보호 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연장된 구조는 아크 모양 또는 구부러진 모양을 포함하는 보호 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 다리 요소와 상기 금속 요소 사이에 일부가 배치되는 보조 매개체를 더 포함하는 보호 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 금속 요소와 상기 기판 사이에 배치되는 다른 보조 매개체를 더 포함하되, 상기 다른 보조 매개체는 상기 금속 요소의 용융점보다 더 낮은 용융점을 갖는 보호 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 기판에 의해 지지되고, 적어도 상기 금속 요소와 상기 보조 매개체로 열을 제공하는 열 발생 요소를 더 포함하는 보호 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 다리 요소와 상기 보조 매개체는 상기 열 발생 요소와 일직선을 이루는 보호 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 열 발생 요소는 상기 금속 요소와 상기 기판 사이에서 지지되는 보호 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 열 발생 요소는 상기 금속 요소로부터 떨어진 기판의 일 면에 의해 지지되는 보호 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 금속 요소와 상기 중간 지지체 사이의 중간층을 더 포함하되, 상기 중간층은 상기 금속 요소의 용융 온도보다 더 낮은 용융 온도를 갖는 보호 장치.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 보조 매개체는 플럭스 또는 납땜층인 보호 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    열 발생 요소와 상기 제1 및 제2 전극 사이의 열 절연부를 더 포함하되, 상기 중간 지지체로 전달되는 열은 상기 제1 및 제2 전극으로 전달되는 속도보다 더 높은 보호 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 중간 지지체는 열 발생 요소에 연결된 전극의 연장부를 포함하는 보호 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 제1 절연 블록과, 상기 제1 및 제2 전극 아래의 제2 절연 블록을 포함하되, 상기 제1 절연 블록의 열 전도 계수는 상기 제2 절연 블록의 열 전도 계수보다 더 큰 보호 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS62107341U (ko) * 1985-12-25 1987-07-09
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JPH11126553A (ja) * 1997-10-23 1999-05-11 Uchihashi Estec Co Ltd 合金型温度ヒュ−ズ
JP2004179309A (ja) * 2002-11-26 2004-06-24 New Japan Radio Co Ltd プリント回路基板の放熱構造とその製造方法

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