KR101368901B1

KR101368901B1 - 퓨즈 소자

Info

Publication number: KR101368901B1
Application number: KR1020110061252A
Authority: KR
Inventors: 한스-피터 브래틀러; 피터 스트라웁; 요제 라모스
Original assignee: 슈르터 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2014-02-28
Also published as: ES2563170T3; HK1165933A1; PL2408277T3; BRPI1103217B1; SG177852A1; US20150187529A1; US20120013431A1; KR20120008444A; CN102394202A; MY153355A; BRPI1103217A2; JP5548166B2; JP2012023367A; TW201222612A; SG10201405472YA; EP2408277B1; US10755884B2; TWI441224B; EP2408277A1

Abstract

본 발명은 다층 기술로 구성된 전기 및/또는 전자 회로들에 사용하기에 특히 적합한 퓨즈 소자(10)와 관련이 있으며, 상기 퓨즈 소자는 특히 다층 기술에서 사용될 수 있는 프린트 회로 기판 캐리어 재료(11)를 포함하고, 상기 프린트 회로 기판 캐리어 재료는 금속 혹은 금속 합금(15)으로 코팅되어 있으며, 상기 금속 혹은 금속 합금으로부터 포토리소그래픽(photolithographic) 그리고/또는 프린팅 이미지-생성 기술들을 이용해서 그리고 후속하는 에칭 공정 혹은 인그레이빙(engraving) 공정들에 의해서 퓨즈(12)가 생성된다. 퓨즈 소자(10)는 퓨즈(12)가 그 위에 형성될 수 있는 프린트 회로 기판 캐리어 재료(11)가 적어도 고열에 안정적인 전기 절연성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 이때 적어도 상기 재료의 열 팽창 계수는 퓨즈(12)를 형성하는 금속 또는 금속 합금(15)의 열 팽창 계수와 실제로 유사하게 진행한다.

Description

퓨즈 소자 {FUSE ELEMENT}

본 발명은 특히 다층 기술로 구성된 전기 및/또는 전자 회로들에 사용하기에 적합한 퓨즈 소자에 관한 것으로서, 이와 같은 퓨즈 소자는 특히 다층 기술에서 사용할 수 있는 프린트 회로 기판 캐리어 재료를 포함하고, 상기 프린트 회로 기판 캐리어 재료는 금속 혹은 금속 합금으로 코팅되었으며, 상기와 같은 금속 혹은 금속 합금으로부터 포토리소그래픽(photolithographic) 및/또는 프린팅 이미지-생성 기술들을 이용해서 그리고 후속하는 에칭 공정들 혹은 인그레이빙(engraving) 공정들에 의해서 퓨즈가 생성된다.

전자 회로들을 제조할 때뿐만 아니라 전기 회로들을 제조할 때에도 사용되는 프린트 회로 기판들에는 - 스트립 도체들을 형성하기 위하여 전도성 재료들로 한 면 또는 양면을 코팅하는 전통적인 기술에서뿐만 아니라 다층으로 형성된 프린트 회로 기판들이 사용되는 소위 다층 기술에서도 - 가능한 모든 액티브한 그리고 패시브한 전자 혹은 전기 소자들이 장착되며, 오늘날 이와 같은 장착 과정은 자동 장착기들에 의해서 규칙적으로 이루어진다. 이때 이용되는 모든 액티브한 그리고 패시브한 전기 및 전자 소자는 이 소자들의 구조 및 취급 가능성과 관련된 자동 장착기들을 이용한 통일적인 장착 과정들 때문에 자동 장착하기에 적합해야만 한다.

상기와 같이 프린트 회로 기판들 혹은 프린트 회로 기판 캐리어들 상에 배치하기 위한 패시브 소자는 전술된 프린트 회로 기판들 혹은 프린트 회로 기판 캐리어들에 의하여 기능적인 회로들로 설계되는 전기 및 전자 회로들에 복수의 형태로 사용되는 퓨즈 소자들을 형성한다. 선행 기술에는 별도의 소자들로 형성된 퓨즈 소자들 이외에 프린트 회로 기판 기술에서와 동일한 재료들로 통상적으로 구현되는 퓨즈 소자도 공지되어 있으며, 즉 이와 같은 퓨즈들은 상응하게 계산되고 치수 설계된 횡단면을 갖고, 프린트 회로 기판 캐리어들 상에 전기 도체를 형성하는 제작 재료로부터 에칭 공정 또는 인그레이빙 공정들에 의해서 형성되는데, 다시 말하자면 상기 퓨즈 자체는 전기 혹은 전자 회로의 때때로 필수적인 구성 부품으로서 예를 들어 나머지 스트립 도체들을 형성하는 구리 또는 구리 합금과 동일한 도체 재료로 이루어진다. 도체 재료는 예를 들어 은 또는 은 합금일 수 있으나, 일반적인 요구 조건을 충족시킨다면 스트립 도체들 혹은 도체 재료를 형성하기 위한 다른 모든 금속 및 금속 합금도 가능하다.

프린트 회로 기판 캐리어 상에 적층된 금속들 혹은 금속 합금들, 예를 들어 구리 또는 구리 합금들에서 퓨즈 소자들을 형성할 때의 주된 문제점은, 프린트 회로 기판 캐리어를 구성하는 고유한 프린트 회로 기판 재료가 일반적으로는 에폭시 수지로 보강되고 직조된 유리 직물로 이루어지고, 예를 들어 도체 재료, 예컨대 구리와 상이한 온도 팽창 계수를 갖는다는 것이다. 앞에서 예로 언급되고 유리 직물로 보강된 에폭시 수지의 팽창 계수는 14 내지 17 ppm/K의 범위 안에 있는 한편, 스트립 도체들을 형성하는 예컨대 구리의 팽창 계수는 17 ppm/K의 범위 안에 있다. 일반적으로 전기 및 전자 소자들이 장착된 프린트 회로 기판들을 제조하기 위해서 지금까지 이용되던 공지된 프린트 회로 기판 캐리어들 혹은 프린트 회로 기판 캐리어 재료의 단점은 지금까지의 프린트 회로 기판 캐리어 재료들의 작동 온도가 통상적으로는 단지 200℃ 미만의 온도만을 허용한다는 것인데, 그 이유는 더 높은 작동 온도는 프린트 회로 기판 캐리어 재료를 손상시키기 때문이다. 이와 같은 단점은 결과적으로 고온에서는 강도 손실을 야기하고, 박리 현상을 야기하며, 궁극적으로는 폴리머의 분해 및 탄화를 야기한다. 그럼으로써 상대적으로 임피던스가 낮은 전도성 층이 생성되고, 그로부터 재차 단점적인 결과, 즉 상기와 같이 구성된 퓨즈들 혹은 퓨즈 소자들의 최소로 필요한 절연 저항에 미달하는 상황이 발생하게 된다.

종래 기술에 공지된 다른 타입의 퓨즈들에서는 훨씬 더 높은 온도에서도 전술된 프린트 회로 기판 캐리어 재료를 기재로 하는 퓨즈들보다 안정적인 Al₂O₃-세라믹이 베이스로서 이용되지만, 상기 Al₂O₃-세라믹을 토대로 하는 퓨즈들은 일반적으로 8 ppm/K 미만의 온도 팽창 계수를 가지며, 이와 같은 사실은 재차 퓨즈의 안정성에 대해서 그리고 그와 더불어 전체 전기 혹은 전자 회로에 대해서도 마찬가지로 부정적인 작용을 미치는데, 그 이유는 고유한 프린트 회로 기판 캐리어 재료와 세라믹 사이에서 응력이 발생하고, 이 응력이 세라믹 내부에 균열을 형성하고 세라믹을 손상시켜 쓸모없게 만들기 때문이다.

부가적으로 진술할 사실은 많은 열 에너지가 고유한 퓨즈 소자로부터 열 전도성이 매우 우수한 세라믹 내부로 유입된다는 것이다. 공칭 전류가 작고 속도가 빠르다는 특성을 지닌 퓨즈들은 앞에서 예로 제시된 두 가지 재료로써는 구현하기가 어렵다.

본 발명의 과제는, 종래의 프린트 회로 기판 캐리어 또는 다층 프린트 회로 기판 캐리어 상에 제공된 금속 또는 금속 합금으로 형성될 수도 있고, 프린트 회로 기판 캐리어 재료를 포함한 전자 회로가 노출되는 200℃를 초과하는 높은 작동 온도에서도 안정적으로 견딜 수 있는 퓨즈 소자를 제조하는 것으로서, 이때 상기와 같은 퓨즈는 마찬가지로 높은 주변 온도를 견딜 수 있어야만 하는 동시에 높은 절연 강도를 가져야만 한다. 이와 같은 퓨즈는 또한 전기 및 전자 소자들을 수용하기 위한 프린트 회로 기판들에서 사용되는 기술과 동일한 제조 기술로 제조될 수 있어야만 한다.

상기 과제는 본 발명에 따라, 그 위에 퓨즈가 형성되는 프린트 회로 기판 캐리어 재료가 적어도 고열에 안정적인 재료로 이루어짐으로써 해결되며, 이 경우 적어도 상기 재료의 열 팽창 계수는 퓨즈를 형성하는 금속 또는 금속 합금의 열 팽창 계수와 실제로 유사하게 진행한다.

본 발명에 따른 해결책의 실질적인 장점은, 전기 혹은 전자 회로들을 위한 최고 주변 온도까지 안정적인 퓨즈의 절연 강도가 보증된다는 것, 그리고 퓨즈를 형성하기 위해 종래 기술에서 제공된 지금까지의 해결책들이 더욱 긍정적으로 개선될 수 있는 동시에 종래 기술에 공지된 동일한 유형의 퓨즈들에 비해 재료 및 제조 비용이 현저히 줄어들 수 있다는 사실을 전류-시간-특성 곡선을 통해 알 수 있다는 것이다.

퓨즈 소자의 바람직한 제 1 실시 예에 따르면, 퓨즈를 생성하는 금속 재료 또는 금속 합금은 구리 또는 구리 합금이며, 이와 같은 실시 예에 의해서는 프린트 회로 기판들 위에 수용될 전기 및/또는 전자 회로 혹은 상기 회로의 소자들에 상응하게 상기 회로 기판들을 최종적으로 형성하기 위한 제조 기술들을 퓨즈 소자의 형성과 관련해서도 적용시킬 수 있다는 장점이 얻어진다. 상기와 같은 내용은 퓨즈를 생성하는 금속 재료 혹은 금속 합금이 은 혹은 은 합금이거나 또는 임의의 적합한 금속 또는 임의의 적합한 금속 합금인 경우에도 실제로 적용된다. 심지어 퓨즈 소자를 형성하는 스트립 도체들조차도 전술된 금속들 혹은 금속 합금들로 이루어진 적어도 하나의 2층 코팅이어야만 한다. 이 경우 외부 층은 그 아래에 있는 재료를 위한 커버 층 또는 피복의 기능을 한다.

본 발명에 따른 퓨즈 소자를 형성하기 위해서 중요한 소자는 프린트 회로 기판 캐리어의 재료로서, 이 경우 프린트 회로 기판은 종래 방식으로 형성된 하나의 프린트 회로 기판의 형태로 형성되었든지 아니면 다층 기술로 형성된 복수의 프린트 회로 기판의 형태로 형성되었든지 상관이 없다. 이때에는 프린트 회로 기판 캐리어 재료가 적어도 열 경화되고 유리 섬유 보강된 탄화수소/세라믹-라미네이트로 구성되도록 프린트 회로 기판 캐리어를 선택하는 것이 바람직하며, 이 경우 상기와 같은 재료는 예를 들어 로저스 코퍼레이션(Rogers Corporation)에 의해 R04000이라는 상표로 제작되어 시장에서 구입 가능하다.

퓨즈 소자의 바람직한 제 2 실시 예에서는 프린트 회로 기판 캐리어 재료가 바람직하게는 적어도 세라믹으로 농축되고 온도를 가이드 하는 에폭시 수지 라미네이트로 구성되며, 이 경우 상기 재료는 알론 코포레이션(Arlon Corporation)의 Arlon91ML이라는 명칭으로 공지되어 있고 시장에서 구입 가능하다.

명백하게 언급할 사실은 - 본 명세서에 단지 시장에서 구입 가능한 예로서만 기재되어 있는 - 프린트 회로 기판 캐리어 재료를 구성하는 전술된 두 가지 재료가 본 발명을 구현하기 위해서도 사용될 수 있다는 것이다.

서문에 언급된 바와 같이, 퓨즈 소자의 온도 안정성, 더욱 상세하게 말하자면 온도를 더 잘 견딜 수 있는 성질은 프린트 회로 기판과 통합될 수 있는 적합성, 다시 말해 프린트 회로 기판을 제조하는 작업 과정과 동일한 작업 과정으로 형성될 수 있는 적합성을 판단하는 데 있어서 중요한 요소가 된다. 전통적인 방식으로 구성된 프린트 회로 기판 캐리어가 사용되고, 그 위에 적층된 금속 혹은 금속 합금으로 고유한 퓨즈 소자가 형성되면, 퓨즈 소자의 한 측면이 노출됨으로써, 결과적으로 퓨즈 소자는 상기 경로를 통해 열을 주변으로 방출할 수 있게 된다. 하지만, 퓨즈가 상호 인접하는 복수의 프린트 회로 기판 캐리어로 이루어진 다층 시스템에 사용되면, 고유한 퓨즈 소자 - 간략히 용융 도체로도 언급됨 - 는 전술된 다층 시스템 안에 완전히 매립되거나 또는 완전히 삽입된 상태로 적층된다. 따라서, 퓨즈 소자의 열 방출 작용은 상기 퓨즈 소자를 관류하는 큰 전류로 인한 자체 가열 때문에 장애를 받게 된다.

상기와 같은 경우를 위해서도 우수한 열 방출을 보증하기 위해서는, 금속 또는 금속 합금으로 구성된 퓨즈가 형성되어 있는 장소인 다층 시스템의 제 1 프린트 회로 기판 캐리어의 위치 영역에서 상기 제 1 프린트 회로 기판 캐리어 상에 이웃하여 배치된 제 2 프린트 회로 기판 캐리어 안에는 상기 제 2 프린트 회로 기판 캐리어 내부에 있는 리세스 형태의 공동부가 형성되는 것이 바람직하다.

고유한 퓨즈 소자의 장애 없는 열 방출을 구현하기 위해서 상기와 같은 바람직한 원리를 이용하는 경우에는, 금속 또는 금속 합금으로 구성된 퓨즈가 형성되어 있는 장소인 제 1 프린트 회로 기판 캐리어의 위치 영역에서 상기 제 1 프린트 회로 기판 캐리어 상에 이웃하여 배치된 제 2 프린트 회로 기판 캐리어 내부에 뿐만 아니라 퓨즈가 형성되어 있는 제 1 프린트 회로 기판 캐리어의 위치 영역에도 개별 리세스의 형태로 각각 하나의 공동부가 형성되는 것도 바람직할 수 있다. 이와 같은 형성 예의 특별한 장점은, 실제로 다층 시스템 안에 있는 퓨즈 소자(용융 도체)의 양면에 이웃하는 공동부가 제공됨으로써, 결과적으로 퓨즈 소자를 관류하는 고전류에 의해서 생성되는 열이 양 측면으로 방출될 수 있다는 것이다.

이웃하는 공동부들을 갖는 고유한 퓨즈(용융 도체)를 형성하기 위한 상기와 같은 원리는 유사하게 위·아래로 위치 설정된 두 개 이상의 프린트 회로 기판 캐리어의 경우에도 종래 방식으로 또는 다층 기술에 의해서 실현될 수 있다.

복수의 경우에 퓨즈 소자로부터 떨어져서 마주한 공동부의 측면이 개방되어 있음으로써, 결과적으로는 순환 공기 또는 가스 형태의 주변 매체도 전술된 제 1 가능성의 경우와 마찬가지로 한 측면으로부터 퓨즈 소자에 도달하거나 또는 전술된 제 2 가능성의 경우와 마찬가지로 양 측면으로부터 퓨즈 소자에 도달할 수 있게 된다.

그러나 퓨즈 소자로부터 떨어져서 마주한 측면에서 공동부(들)를 하나의 층으로 폐쇄하는 것은 특정한 적용 목적을 위해서도 바람직할 수 있다.

상기 층은 복수의 과제를 충족시킬 수 있는데, 다시 말하자면 예를 들어 퓨즈의 아크 또는 용융된 성분들이 퓨즈의 직속 영역으로부터 주변으로 배출될 수 있는 가능성을 방지할 수 있으며, 상기 층은 또한 아크 생성시에도 아크가 공동부로부터 주변으로 배출될 수 있는 가능성을 방지할 수 있다.

공동부 안에 있는 공기의 부피를 확장시켜서 전류가 퓨즈를 관류할 때에 상기 층이 파열되지 않으면서 예를 들어 높은 압력을 흡수할 수 있도록 하기 위해서는, 상기 층을 유연한 층으로 형성하되 특히 멤브레인의 형태로 형성하는 것이 바람직하다.

멤브레인은 공동부 내부로의 공기 교환 또는 공동부로부터 외부로의 공기 교환을 가능하게 해야 하지만, 퓨즈의 용융된 성분들이 공동부로부터 외부로 배출될 수 있는 가능성을 방지해야만 하고, 퓨즈 소자에 이웃하는 소자들 및 다층 시스템 전체의 점화를 방지해야만 한다.

규칙적인 그리고 바람직하게는 박막 형태의 구조를 갖는 층, 다시 말해 두께가 얇은 층에는 바람직하게 추가의 금속 층이 제공될 수 있다. 층을 금속 코팅하면 상기 층이 열적인 그리고 기계적인 부하에 대하여 추가로 더욱 안정화될 수 있음으로써, 결과적으로 상기 층은 앞에서 예로 기술된 부하를 더욱 강력하게 견딜 수 있게 된다.

퓨즈 소자의 또 다른 바람직한 추가의 실시 예에 따르면, 퓨즈의 고유한 용융 부분을 형성하는 금속 또는 금속 합금은 복수의 관통 홀을 구비하지만, 고유한 퓨즈의 용융 부분의 영역에서 프린트 회로 기판 캐리어에 대안적으로 또는 추가로 복수의 관통 홀을 제공함으로써 금속 혹은 금속 합금의 열 전도성 및/또는 상기 고유한 프린트 회로 기판 캐리어 재료의 열 전도성에 영향을 미칠 수 있는 방법도 바람직할 수 있다. 그럼으로써 예를 들어 퓨즈의 시간-전류-특성 곡선은 더욱 신속하게 또는 더욱 완만하게 형성될 수 있다. 또한, 상기와 같은 조치에 의해서는 전류-시간-적분도 영향을 받을 수 있다.

퓨즈 소자는 바람직하게 적어도 하나의 공동부가 절연 수단으로 적어도 부분적으로 채워지도록 개선될 수 있으며, 이 경우 상기 절연 수단은 실제로 퓨즈 용융시에 불꽃 형성을 방지하는 기능을 갖는데, 다시 말하자면 소화 수단으로서의 작용을 한다. 상기와 같은 형태의 절연 수단들은 예를 들어 실리콘, 모래, 공기일 수 있지만 전술된 바람직한 재료들을 구성하는 재료, 다시 말해 프린트 회로 기판 캐리어 재료 자체를 구성하는 재료일 수도 있다. 절연 수단에 의해서는 또한 퓨즈 용융시에 일반적으로 생성될 수 있는 아크가 광범위하게 억제될 수 있다.

기본적으로 본 발명에 따른 퓨즈 소자를 형성하기 위해서는 기계적인 혹은 기하학적인 크기의 제한이 전혀 없다. 그러나 본 발명에 따른 퓨즈 소자가 다른 전기 및/또는 전자 소자들과 동일하게 종래의 프린트 회로 기판 캐리어들 상에 또는 전술된 다층 기술 방식에 따른 프린트 회로 기판 캐리어들 상에 수용되어야만 한다면, 층이 형성되어 있는 면이 실제로 퓨즈 소자의 몸체 면을 2차원적으로 결정하는 것이 바람직하다. 다른 말로 다시 말하자면, x-y-평면에서의 상기 층의 면의 크기는 평면도에서의 퓨즈 소자의 면의 크기에 상응한다. 예를 들어 직사각형, 정방형 그리고 또한 원형의 형태를 갖는 통상적인 집적 회로에서 적용될 수 있는 바와 같이 실제로 면은 면에 상응한다.

퓨즈 소자의 높이는 바람직하게 적어도 위·아래로 겹쳐서 배치된 두 개 프린트 회로 기판 캐리어의 두께에 고유한 퓨즈를 형성하는 도체의 금속 용융 부분의 두께를 가산함으로써, 다시 말하자면 3차원적으로 결정된다. 종래의 프린트 회로 기판 기술 또는 다층 기술로 구성되지 않은 이산적인 퓨즈 소자들의 경우에 높이 혹은 전체 두께는 집적 회로의 통상적인 구조적 형상의 높이 혹은 두께에 맞추어질 수 있다.

앞에서 언급된 본 발명에 따른 퓨즈 소자들의 이산적인 구조적 형상에서는, 퓨즈 소자의 추가의 다른 바람직한 실시 예에 따라 퓨즈 소자의 용융 부분의 양 단부들은 연결 콘택들을 구비하며, 상기 연결 콘택들을 통해서는 퓨즈 소자가 프린트 회로 기판 캐리어 혹은 다층 캐리어 상에 있는 전기 및/또는 전자 회로의 나머지 부분과 연결될 수 있거나 또는 퓨즈의 두 개 극(단자)을 연결할 수 있는 별도의 라인들과도 연결될 수 있다.

마지막으로 본 발명에 따른 퓨즈 소자에서는, 언급된 바와 같이 퓨즈 소자가 실제로 3차원적인 형상을 갖는 경우, 즉 퓨즈 소자가 이산적인 퓨즈 소자로서 설계된 경우에, 퓨즈 소자를 형성하는 몸체는 관통 플레이트 결합에 의해 용융 도체의 양 단부들(극, 단자)과 연결되도록 형성된 전술된 연결 콘택들을 구비할 수 있다.

본 발명은 두 가지 실시 예를 참조하는 아래의 개략도들을 인용하면서 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 퓨즈 소자를 확대 도시한 측면도로서, 이때 고유의 퓨즈를 형성하는 용융 도체 위에는 공동부가 형성되어 있으며,
도 2는 도 1에 따른 도면이지만, 사시도로 도시되어 있고,
도 3은 도 1에 따른 측면도로 퓨즈 소자를 도시한 도면이지만, 고유의 퓨즈를 형성하는 용융 도체 상부에 그리고 하부에 공동부가 형성되어 있는 제 2 실시 예를 보여주고 있으며, 그리고
도 4는 도 3에 도시된 퓨즈 소자의 제 2 실시 예의 사시도로서, 본 도면에서는 퓨즈의 한 극 또는 단부에 대한 도전성 결합부로서의 작용을 하는 관통 플레이트 결합부도 볼 수 있다.

우선 도 1 및 도 2의 도면에는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 퓨즈 소자(10)가 도시되어 있다.

도 1 및 도 2는 프린트 회로 기판 캐리어 혹은 프린트 회로 기판 재료(11) 상에 본 발명에 따른 퓨즈(12)가 형성되어 있는 퓨즈 소자(10)와 관련이 있다. 퓨즈(12)는 금속 또는 금속 합금(12)을 이용한 라미네이팅 과정에 의해서 공지된 방식으로 코팅된 프린트 회로 기판 캐리어(11) 상에 형성되어 있으며, 이 경우 퓨즈(12)는 포토리소그래픽(photolithographic) 그리고/또는 프린팅 이미지-생성 기술들을 이용해서, 예를 들면 실크 스크린 프린팅(silk screen printing) 그리고 후속하는 에칭 공정 혹은 인그레이빙(engraving) 공정들에 의해서 생성되며, 이와 같은 공정들은 일반적으로 프린트 회로 기판들 상에 형성될 스트립 도체들을 형성하기 위한 프린트 회로 기판들을 형성할 때에 공지된 방식으로 이루어진다. 이때 프린트 회로 기판 캐리어 재료(11) 혹은 프린트 회로 기판 캐리어는 금속 혹은 금속 합금들로 한 면 및/또는 양면이 코팅되고, 종래 방식으로 구성된 프린트 회로 기판 캐리어를 의미할 뿐만 아니라 다층 기술로 형성되었거나 이와 같은 다층 기술에 사용되는 공지된 프린트 회로 기판 캐리어를 의미하기도 한다.

프린트 회로 기판 캐리어 재료로서는 적어도 고열에 안정적인 재료가 사용되며, 이 경우 적어도 상기 재료의 열 팽창 계수는 실제로 퓨즈(12)를 형성하는 금속 또는 금속 합금(25)의 열 팽창 계수와 유사하게 진행된다.

언급할 내용은, 퓨즈(12)를 생성하는 금속 재료 또는 금속 합금은 통상적으로 구리 또는 구리 합금이라는 것이지만, 분명하게 언급할 내용은, 예를 들어 은 및 은 합금들과 같이 종래 방식의 전기 퓨즈(12)를 형성하기에 적합한 다른 금속 혹은 금속 합금들도 이용될 수 있다는 것이다. 예를 들면 제 1 층으로서 구리 혹은 구리 합금이 형성되고, 상기 제 1 층 위에서 은 혹은 은 합금으로 이루어진 층이 퓨즈(12)를 형성하는 다층 구조도 가능하다. 임의의 적합한 금속들 혹은 금속 합금들로 구성된 다층 구조들도 본 발명의 틀 안에 포함될 수 있다.

고유한 퓨즈(12)가 전술된 방식으로 형성된 본 경우에도, 프린트 회로 기판의 스트립 도체들을 형성할 수 있는 금속 혹은 금속 합금(15)으로 이루어지고 프린트 회로 기판 캐리어(11) 상에 적층되어 있는 층의 상부 또는 하부에서, 금속 또는 금속 합금(15)으로 구성된 퓨즈(12)가 형성되어 있는 위치(14) 영역에는 공동부(16)가 존재한다. 공동부(16)는 박막 형태의 구조를 갖는 층(15)에 의해서 적어도 부분적으로 폐쇄 혹은 차단되었으며, 특히 고유 퓨즈(12)로부터 떨어져서 마주한 측면(17)이 폐쇄 혹은 차단되었다. 층(18)이 가스 형태의 특정한 매체들, 예컨대 공기까지도 양방향으로 통과시킬 수 있는 멤브레인일 수 있기 때문에, 결과적으로 예를 들어 고유한 퓨즈(12)는 공기 순환에 의해서 작동될 수 있으나, 대안적으로 또는 추가로는 예컨대 금속의 진공 증착에 의해서 상기 층(18)에 추가의 금속 층(19)을 제공하는 것도 가능하며, 그 결과 가스 형태의 주변 매체는 계속해서 통과할 수 있게 되고, 예를 들어 퓨즈(12)에서 과부하로 인해 퓨즈 용융 부분의 용융 후에 형성되는 전기 아크는 공동부(16)로부터 외부로 배출될 수 없게 된다.

퓨즈(12) 영역에서는 프린트 회로 기판 캐리어(11)가 도 3 및 도 4에 따른 퓨즈 소자의 제 2 실시 예와 관련하여 아래에서 더 설명되는 프린트 회로 기판 캐리어(110, 111)에 대해서도 동일하게 적용되고, 도면에 도시되어 있지 않은 관통 홀들이 형성될 수 있으며, 상기 관통 홀은 예를 들어 레이저 장치들에 의해서 형성될 수 있고, 상기 레이저 장치들에 의해서는 퓨즈(12)의 시간-전류-특성 곡선이 더욱 신속하게 또는 더욱 완만하게 진행될 수 있으며, 이 경우에는 전류-시간-적분도 상기와 같은 조치에 의해서 영향을 받을 수 있다. 그와 마찬가지로 퓨즈의 용융 부분을 형성하는 금속 혹은 금속 합금도 상기와 같은 복수의 관통 홀을 구비할 수 있음으로써, 결과적으로는 이와 같은 형상에 의해서도 전술된 파라미터에 대안적으로 또는 추가로 영향을 미칠 수 있다. 도 3 및 도 4에 따른 퓨즈 소자(10)의 실시 예의 공동부(16) 및/또는 공동부(16, 160)는 도면에 도시되어 있지 않은 절연 수단으로 적어도 부분적으로 채워질 수 있으며, 이 경우 상기 절연 수단은 예를 들어 모래, 실리콘, 석영 가루 또는 그 밖의 적합한 비도전성 소화 수단일 수 있다. 예컨대 볼 형태로 형성된 유리, 모래, 석영 또는 세라믹도 적어도 부분적으로 공동부(16) 혹은 공동부들(16, 160) 내부를 채울 수 있다. 전술된 재료들의 혼합물도 가능하다.

도 3 및 도 4에 따른 퓨즈 소자(10)의 실시 예에서는 프린트 회로 기판 캐리어(110, 111) 내부에서 퓨즈(12)의 상부 및 하부에 공동부(16, 160)가 형성되어 있음으로써, 결과적으로 도 1 및 도 2의 도시와 관련된 퓨즈 소자(10)의 실시 예와 관련하여 기술되었고 공동부(16)에 의해서 야기되는 효과들은 거의 양 측면으로부터 퓨즈(12)에 작용할 수 있게 된다. 이와 같은 내용은 도 1 및 도 2에 도시된 퓨즈 소자(10)에서 도 1 및 도 2와 관련하여 이미 기술된 층(18)에도 동일하게 적용된다.

도 3 및 도 4에 따른 퓨즈 소자(10)의 실시 예로부터 출발하는 경우에는, 도 3 및 도 4에 도시된 구조와 동일한 구조에서 이웃하는 공동부(16)를 전혀 구비하지 않는, 도 3 및 도 4에 도시되어 있지 않은 퓨즈 소자(10)의 실시 예가 참조된다. 대체로 평행하게 상호 간격을 두고 배치된 두 개의 퓨즈(12, 13)는 실제로 이웃하는 프린트 회로 기판 캐리어들(110, 110) 안에 또는 프린트 회로 기판 캐리어들(110, 110)로부터 적층되어 있다.

다층 구조물들은 전술된 상기 기본적인 구조 원리에 따라서, 다시 말하자면 다층 프린트 회로 기판 캐리어들의 원리에 따라서 이웃하는 개별 공동부들(16, 160)을 구비한 상태로 그리고 이와 같은 공동부들을 구비하지 않은 상태로 구성될 수 있다.

상기와 같은 퓨즈 소자들(10) 혹은 고유한 퓨즈들(12, 13)의 실시 예들은 퓨즈들이 - 전기적으로 - 직렬로 그리고/또는 병렬로 접속된 단순한 구조도 허용한다.

길이(X) 및 폭(Y)(도 2 참조)에 의해서 설정된 상기 층(18)의 면(20)은 실제로 퓨즈 소자(10)의 몸체(21)의 면을 결정한다. 두께(26)는 실제로 상호 인접하는 두 개의 프린트 회로 기판 캐리어(110, 111)에 퓨즈(12)의 금속 용융 부분을 형성하는 도체의 두께를 가산함으로써, 다시 말해 3차원(Z)적으로 결정된다. 퓨즈 소자(10)의 몸체(21)의 용적은 임의로 형성될 수 있는데, 예를 들면 직육면체, 정육면체의 형태로 형성될 수 있거나 또는 원형의 횡단면을 갖는 칼럼 섹션의 형태로도 형성될 수 있다. 그러나 몸체(21)의 용적 형태의 임의의 다른 적합한 혼합 형태들도 가능하다. 따라서, 퓨즈 소자(10)의 몸체(21)는 전기 및/또는 전자 회로들의 분야에서 일반적으로 공지된 바와 같은 집적 스위칭 회로와 같이 형성될 수도 있다.

도 3 및 도 4의 실시 예에 따른 퓨즈 소자(10)는 양쪽 정면이 마주 놓인 금속 접속부(27, 28)를 구비하고, 상기 금속 접속부는 퓨즈 소자(10)를 위한 접속 단자를 형성한다. 퓨즈(12)의 고유한 용융 부분의 양 단부들(22, 23)에는 - 도 1에는 일점쇄선으로 표시된 수직선들의 교차점으로서 도시되어 있음 - 연결 콘택들(24, 25)이 제공되어 있으며, 상기 연결 콘택들은 전기 및/또는 전자 회로들을 위한 프린트 회로 기판들에서 일반적으로 사용되는 것과 같은 관통 플레이트 결합부로서 형성될 수 있다.

10: 퓨즈 소자
11: 프린트 회로 기판 캐리어, 프린트 회로 기판 캐리어 재료
110: 제 1 프린트 회로 기판 캐리어 / 제 1 프린트 회로 기판 캐리어 재료
111: 제 2 프린트 회로 기판 캐리어 / 제 2 프린트 회로 기판 캐리어 재료
12: 퓨즈
13: 퓨즈
14: 제 1 프린트 회로 기판 캐리어의 위치
15: 금속 / 금속 합금
16: 공동부
160: 공동부
17: 측면
18: 층
19: 금속 층
20: 면
21: 몸체(퓨즈 소자)
22: 단부
23: 단부
24: 연결 콘택
25: 연결 콘택
26: 두께
27: 접속부(접속 단자)
28: 접속부(접속 단자)

Claims

다층 기술 또는 다른 기술로 구성된 전기 회로 및 전자 회로 중 하나 이상에 사용하기 위한 퓨즈 소자(10)로서,
상기 다층 기술 또는 다른 기술에서 사용하기 위한 프린트 회로 기판 캐리어 재료를 포함하며,
포토리소그래픽(photolithographic) 및 프린팅 이미지-생성 기술 중 하나 이상과 후속하는 에칭 또는 인그레이빙(engraving) 공정에 의해서 형성되며 퓨즈(12)를 형성하는, 금속 또는 금속 합금(15)에 의해서 상기 프린트 회로 기판 캐리어 재료가 코팅되며,
상부에 상기 퓨즈(12)가 형성될 수 있는 상기 프린트 회로 기판 캐리어 재료(11; 110, 111)는 적어도 고열에 안정적인 전기 절연성 재료로 이루어지며, 상기 전기 절연성 재료의 열 팽창 계수가 상기 퓨즈(12)를 형성하는 금속 또는 금속 합금(15)의 열 팽창 계수와 상응하게 변화하는 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 퓨즈(12)를 형성하는 상기 금속 또는 금속 합금은 구리 또는 구리 합금인 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 퓨즈(12)를 형성하는 상기 금속 또는 금속 합금은 은 또는 은 합금인 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 퓨즈(12)는 금속 또는 금속 합금으로 이루어진 복수의 층으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.
제 4 항에 있어서,
상기 복수의 층 중에 외부 층은 은 또는 은 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프린트 회로 기판 캐리어 재료(11)는 적어도 열 경화되고 유리 섬유 보강된, 탄화수소/세라믹-라미네이트로 구성되는 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 프린트 회로 기판 캐리어 재료(11)는 적어도 세라믹으로 농축되고 온도를 가이드하는, 에폭시 수지 라미네이트로 구성되는 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
금속 또는 금속 합금으로 이루어진 퓨즈(12)가 상부에 형성되어 있는 제 1 프린트 회로 기판 캐리어(110)에 이웃하여 제 2 프린트 회로 기판 캐리어(111)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
금속 또는 금속 합금(15)으로 구성된 퓨즈(12)가 상부에 형성되어 있는 제 1 프린트 회로 기판 캐리어(110)에서 상기 퓨즈(12)가 형성되어 있는 상기 제 1 프린트 회로 기판 캐리어(110)의 위치(14) 영역에서,
상기 제 1 프린트 회로 기판 캐리어(110) 상에 이웃하여 배치된 제 2 프린트 회로 기판 캐리어(111) 내에는 상기 제 2 프린트 회로 기판 캐리어(111) 내부의 리세스 형태로 공동부(16)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
금속 또는 금속 합금(15)으로 구성된 퓨즈(12)가 상부에 형성되어 있는 제 1 프린트 회로 기판 캐리어(110)에서 상기 퓨즈(12)가 형성되어 있는 상기 제 1 프린트 회로 기판 캐리어(110)의 위치(14) 영역에서,
상기 제 1 프린트 회로 기판 캐리어(110) 상에 이웃하여 배치된 제 2 프린트 회로 기판 캐리어(111) 내에 그리고 상기 퓨즈(12)가 형성되어 있는 상기 제 1 프린트 회로 기판 캐리어(110)의 위치(14) 영역에 각각 개별 리세스의 형태로 하나씩 공동부(16, 160)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.
제 9 항에 있어서,
상기 퓨즈(12)를 등지는 측면(17) 상에서 층(18)에 의해서 공동부(16) 또는 공동부들(16, 160)이 차단된 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.
제 11 항에 있어서,
상기 층(18)이 멤브레인인 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.
제 11 항에 있어서,
상기 층(18)이 가요성 층(18)인 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.
제 11 항에 있어서,
상기 층(18)이 박막 형태의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.
제 11 항에 있어서,
상기 층(18)이 추가의 금속 층(19)을 구비하는 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프린트 회로 기판 캐리어(11; 110, 111)는 적어도 퓨즈(12)의 용융 부분의 영역에 복수의 관통 홀을 갖는 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 퓨즈(12)의 용융 부분을 형성하는 금속 또는 금속 합금(15)이 복수의 관통 홀을 갖는 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.
제 9 항에 있어서,
절연 수단에 의해 공동부(16) 또는 공동부들(16, 160)이 부분적으로 또는 완전히 채워진 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.
제 11 항에 있어서,
상기 층(18)이 상부에 형성되어 있는 면(20)은 실제로 평면에서 상기 퓨즈(12)의 몸체(21)의 면을 결정하는 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.
제 11 항에 있어서,
적어도 상호 인접하는 두 개의 프린트 회로 기판 캐리어(110, 111)의 두께와 상기 퓨즈 소자(10)의 용융 부분을 형성하는 도체의 두께를 합한 것이, 상기 퓨즈 소자(10)의 몸체(21)의 두께를 결정하는 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 퓨즈 소자(10)의 용융 부분의 양 단부들(22, 23)에 연결 콘택들(24, 25)이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.
제 21 항에 있어서,
상기 퓨즈 소자(10)를 형성하는 몸체(21)를 3차원적으로 형성하는 경우에는 상기 연결 콘택들(24, 25)이 관통 플레이트 결합에 의해 상기 퓨즈(12)의 용융 부분의 양 단부들(22, 23)에 연결되는 것을 특징으로 하는,
퓨즈 소자.