KR101410319B1 - 스트립 전도체 안전 퓨즈를 포함하는 이중-면 플레이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중-면 플레이트에 관한 것이고 상기 이중-면 플레이트는 인쇄회로기판상에 장착된 컴포넌트들을 전기적으로 접속하기 위하여 상기 이중-면 플레이트에 적용된 전기 스트립 전도체들을 포함하고, 상기 플레이트는 안전 퓨즈 엘리먼트를 포함하는 스트립 전도체 형태의 적어도 하나의 스트립 전도체 안전 퓨즈를 가진다. 비정상적인 동작의 경우, 특히 전기 단락-회로의 경우, 전기 회로는 퓨즈 및 안전 퓨즈 엘리먼트의 증발에 의해 차단된다. 플라즈마는 공급 라인으로서 플레이트의 다른쪽면상에 배열된 안전 퓨즈 엘리먼트의 증발 동안 생성된다.

Description

스트립 전도체 안전 퓨즈를 포함하는 이중-면 플레이트{DOUBLE-SIDED PLATE COMPRISING A STRIP CONDUCTOR SAFETY FUSE}

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 전도체 트랙 퓨즈를 포함하는 이중-면(double-sided) 인쇄회로기판에 관한 것이다.

비정상적 동작 상태의 경우, 특히 단락 회로의 경우, 인쇄회로기판의 전도체 트랙 퓨즈는 빠르고 신뢰성 있게 전압 전원에 대한 접속을 차단하는 임무를 가진다. 이것은 단락 회로가 인쇄회로기판상에서 전파하고 추가 손상을 초래하는 것을 방지하기 위한 것이다. 게다가, 전도체 트랙 퓨즈의 빠른 응답은 전원 회로-차단기가 트리거되는 것을 방지하기 위한 것이다.

이런 목적을 위해, 인쇄회로기판상 특정 전도체 트랙 섹션은 종종 용융 가능한(fusible) 링크로서 구현된다. 이런 전도체 트랙 섹션은 인쇄회로기판상 다른 전도체 트랙들과 비교하여 가운데가 잘룩하고 제어된 방식으로 용융하여 단락 회로가 발생할 때 전기 회로를 차단하기 위한 단면을 가진다.

이 경우 한가지 문제는 용융 가능한 링크의 용융 및 증발 동안 발생하는 플라즈마가 전원 전압 하에서 낮은 임피던스를 가진 새로운 접촉부들의 쌍을 발견하여 제어되지 않은 방식으로 계속 버닝(burn) 시킨다는 것이다. 이런 방식으로, 간 접 단락 회로는 트리거되고, 대부분의 경우들에서 납땜된 접합부들 및/또는 상당히 넓은 전도체 트랙들 사이에 버닝이 발생하고 이용할 수 있는 보다 많은 양의 금속으로 인해 실제 단락 회로보다 상당히 많은 전도성 플라즈마를 생성하여 인쇄회로기판 상에 추가의 손상을 야기한다. 상기 과정은 최종적으로 전원 회로-차단기가 트리거될때까지 단계적으로 확대된다. 다운스트림 전원 필터의 임피던스가 낮을수록, 즉 장치의 정격 전력이 높을수록, 보다 빈번하게 상기 경우가 발생한다.

이런 문제를 해결하기 위한 시도는 EP 0 774 887 A2에서 발견된다. 상기 유럽 특허는 전류가 반대 방향으로 흐르는 두 개의 전도체 트랙 섹션들이 서로 가능한 한 짧은 거리에서 평행하게 배열되어, 전도체 트랙 전체가 U 형상을 가지는 전도체 트랙 퓨즈를 개시한다. 짧은 거리로 인해, 자기장들은 전도성 섹션들 영역에서 서로 상호작용한다. 전도체 트랙 섹션들 중 하나는 가운데가 잘룩한 단면을 가지며 단락 회로의 경우 용융한다. 결과적으로 플라즈마는 자기장의 상호작용으로 인해 인접한 전도체 섹션으로부터 멀리 유지되고 플라즈마의 계속적인 버닝은 방지될 수 있다.

그러나, 도입부에 언급된 문제점은 상기된 시도에 의해 매 애플리케이션에 대해 신뢰성 있게 해결될 수 없다. 주로 밀집하게 자리한(populate) 인쇄회로기판들의 경우, 아직까지 단락-회로 전류가 흐르고 플라즈마를 반발(repel)하기에 충분히 강한 자기장(어떤 극성이든)을 가지지 못하므로 플라즈마가 다른 인접한 전도체 트랙들을 넘어 점핑할 위험성은 존재한다. 게다가, 공간 문제들로 인해, 모든 인쇄회로기판상에 이런 U-형상 전도체 트랙 퓨즈를 수용하는 것은 항상 가능하지 않 을 것이다.

DE 37 23 832 A1은 마찬가지로 용융 가능한 링크가 사용되는 전도체 트랙 퓨즈를 개시하고, 상기 전도체 트랙 퓨즈는 이 경우 컷아웃에 의해 감소된 전도체 트랙 단면을 가진다. 감소된 단면을 가진 위치는 스파크 소멸 매체로 커버된다. 게다가, 예를 들어 홀일 수 있고 인쇄회로기판을 관통하여 연장할 수 있는 용융 가능한 링크 내 컷아웃은 용융 과정 중 발생하는 가스들이 흘러 나가게 하기 위한 것이다.

이런 해결책에 관한 문제는 커버링 층 및 전도체 트랙 내 컷아웃의 형성의 복잡한 적용이다. 게다가, 단락-회로 전류의 차단 중 바람직한 효과를 가진 열 누적은 커버링 층 아래에서 발생할 수 있다.

본 발명의 목적은 간단한 수단으로 인쇄회로기판의 동작 신뢰성을 개선하는 것이다.

이 목적은 청구항 제 1 항의 특징들에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예들은 종속항들에 기술된다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 경우, 용융 가능한 링크로서 구현된 전도체 트랙 섹션은 전도체 트랙 자리(rest)에 대하여 인쇄회로기판의 다른쪽 면에 있다. 이것은 단락 회로의 경우, 관통 접촉부들을 통한 재료의 제거가 다양한 이유들로 인해 가능하지 않기 때문에 이런 용융 가능한 링크로서 구현된 전도체 트랙 섹션의 재료만이 증발할 수 있다는 큰 장점을 가진다. 첫째, 증발될 재료의 양은 관통 접촉부에서 비교적 크다; 둘째, 상기 재료의 부피(mass)는 관통 접촉부에서 매우 콤팩트한 방식으로 제공되고 이런 이유로 단락 회로의 경우 플라즈마의 제어되지 않은 연속적인 버닝에 대한 높은 정도의 안정성이 존재한다.

본 발명에 따른 전도체 트랙 퓨즈는 이런 퓨즈의 공간-절약 설계가 가능하다는 추가 장점을 가진다. 인쇄회로기판상에서 총 영역의 요구조건은 인쇄회로기판의 양쪽 면들이 퓨즈를 위해 사용된다는 사실로 인해 감소된다.

작은 금속 부피를 가진 매우 미세한 관통 접촉부들이 면들의 교체를 위해 사용되면, 플라즈마가 접촉-접속부를 통해 계속 버닝하는 것을 신뢰성 있게 방지하기 위하여 관통 접촉부들이 SMD 접착 스폿(spot)들로 커버되는 것은 바람직할 수 있다. 현대 전자 동작 장치들의 경우 인쇄회로기판의 하부면 및 또한 상부면에 통상적으로 SMD 컴포넌트들이 부분적으로 자리하기 때문에, 다수의 접착 스폿들은 상기 컴포넌트들이 장착되기 전에 적용되고, 상기 접착 스폿들은 납땜 처리 때까지 정위치에서 그 위에 장착된 컴포넌트들을 홀딩하기 위한 것이다. 그러므로, 관통 홀들상 두 개의 부가적인 접착 스폿들의 추가 비용들은 실제로 제로이다.

단락 회로의 경우 플라즈마가 인접한 전도체 트랙들 쪽으로 넘어가는 것을 방지하기 위해, 구획부가 전도체 트랙의 용융 가능한 링크 파트(part) 및 인접한 전도체 트랙들 사이에 자리하는 것은 바람직하다. 구획부는 인쇄회로기판에 설치될 수 있지만, 또한 하우징의 일부일 수 있다. 이것은 간단한 어셈블리 및 낮은 비용들의 장점을 가진다. 용융 가능한 링크와 마주하는 면상에서, 구획부는 바람직하게 용융 가능한 링크의 용융 동안 발생하고 인접한 전도체 트랙 방향으로 움직이는 플라즈마가 인접한 전도체 트랙으로부터 멀리 편향되도록 하고, 플라즈마 분출을 확대하기 위하여, 확산기로서 동작하는 부가적인 절연 편향 표면을 구비할 수 있다. 이에 따라 효과적이고 간단한 방식으로 플라즈마가 인접한 전도체 트랙들로 전파하고 점핑하는 것을 방지하여, 간접적인 단락 회로를 방지하는 것은 가능하다.

플라즈마의 보다 우수한 반사 및 편향을 위해, 편향 표면은 평면 방식으로 구현될 수 있고 상기 구획부의 평면에 대하여 경사지게 배치될 수 있고, 상기 경사 각도는 플라즈마가 인접한 전도체 트랙으로부터 멀리 지향되고 추가로 간단한 생산 능력이 보장되도록 선택된다.

경사 표면의 배치를 위해, 구획부의 평면 및 인쇄회로기판의 표면에 대하여 45°의 각도를 선택하는 것은 가능하다.

또한 예를 들어 캔형 캐패시터들 같은 적당한 컴포넌트들에 의해 구획부를 형성하는 것도 가능하다. 많은 경우들에서 이것은 충분히 신뢰성 있고 상당히 경제적이기 때문에 실행할 수 있는 하나의 해결책을 구성한다.

도 1은 인쇄회로기판상에서 본 발명에 따른 전도체 트랙 퓨즈의 공급 라인 부분의 평면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 전도체 트랙 퓨즈 어레인지먼트의 단면도이다.

도 3은 인쇄회로기판상에서 본 발명에 따른 전도체 트랙 퓨즈의 용융 가능한 링크 부분의 평면도이다.

도 4a는 SMD 접착 스폿을 가진 전도체 트랙 퓨즈의 상세한 단면도이다.

도 4b는 SMD 접착 스폿을 가진 전도체 트랙 퓨즈의 상세한 평면도이다.

도 5는 경사진 편향 표면을 가진 구획부와 상호작용하는 전도체 트랙 퓨즈를 도시한다.

도 6은 두 개의 경사진 편향 표면들을 가진 구획부와 상호작용하는 전도체 트랙 퓨즈를 도시한다.

도 1-3에서 알 수 있는 바와 같이, 전도체 트랙 퓨즈는 두 개의 섹션들 ― 인쇄회로기판의 한쪽 측면에서 연장하는 공급 라인 파트(part)(2,3), 및 인쇄회로기판의 다른쪽 측면에서 연장하는 용융 가능한 링크 파트(4) ― 로 분류된다. 두 개의 파트들은 두 개의 관통 접촉부들(5)에 의해 접속된다. 관통 접촉부들(5)은 도 2에 도시된 바와 같이 순수한 비아들일 수 있지만, 상기 관통 접촉부들은 또한 유선 컴포넌트, 예를 들어 높은 저항을 가진 저항기에 의해 형성될 수 있다.

도 4a 및 4b에서 알 수 있는 바와 같이, 관통 접촉부(5)는 바람직하게 순수한 비아로서 구현되고, 용융 가능한 링크(4) 면상에서 SMD 접착으로 구성된 접착 스폿(6)으로 커버된다. 상기 접착 스폿은 SMD 컴포넌트 장착 동안에 적용될 수 있어서, 부가적인 작업 동작은 필요하지 않다. 접착 스폿(6)은 부가적으로 단락 회로의 경우 플라즈마(21)가 관통 접촉부를 통해 버닝(burn)할 수 없다는 사실에 기여한다.

두 개의 전도체 트랙 퓨즈들이 인쇄회로기판의 다른면들 상에 각각 제공되는 경우, SMD 접착 스폿들은 또한 관통 접촉부들의 공급 라인 파트들 면에 적용될 수 있다.

결과적으로, 관통 접촉부들(5) 사이에 놓이는 좁은 전도체 트랙 부분(4)은 증발되고, 이런 증발은 결함을 제거하고 전원으로부터 안전한 분리를 보장한다.

보다 높은 전력을 사용하는 장치들의 경우, 단락-회로 전류는 단락 회로의 경우(도 5 및 6)의 다른 전도체 트랙들에 걸쳐 전도성 플라즈마(21)의 특정 위험이 존재하도록 너무 높을 수 있다. 이 경우 용융 가능한 링크(4)와 인접 전도체 트랙들(60) 사이에 구획부(8)를 제공하는 것은 편리하고, 상기 구획부는 플라즈마(21)가 인접한 전도체 트랙 부분들(60)의 영역들로 진출하는 것을 방지한다. 구획부(8)는 바람직하게 용융 가능한 링크(4)와 마주하는 편향 표면(16)을 가지며, 상기 편향 표면은 인쇄회로기판의 표면에 대하여 경사진 각도로 배열된다. 단락 회로의 경우, 용융 가능한 링크(4)로부터 편향 표면(16) 및 인접한 전도체 트랙 부분들(60) 쪽으로 멀리 흐르는 플라즈마(21)는 전도체 트랙 표면으로부터 멀리 지향되고 분산되어, 상기 플라즈마의 전도성은 감소한다. 이런 편향은 플라즈마(21)가 더 이상 인접한 전도체 트랙 부분들 근처로 지나갈 수 없게 하는 효과를 가진다.

편향 표면(16)은 예를 들어 인쇄회로기판 표면에 대해 45°각도로 배열될 수 있다. 구획부(8) 및 편향 표면(16)은 예를 들어 인쇄회로기판의 컷아웃(cutout)(14)에 클립 고정됨으로써 인쇄회로기판에 고정되는 컴포넌트를 형성할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 구획부(8)는 또한 제 2 편향 표면(26)을 가질 수 있고, 상기 제 2 편향 표면(26)은 추가로 플라즈마를 편향 및 분산시켜, 상기 플라즈마가 인접한 전도체 트랙들(60)로부터 멀리 흐른다.

그러나, 바람직하게 구획부(8) 및 편향 표면(들)(16,26)은 하우징(22)과 함께 형성된다. 이것은 부가적인 컴포넌트가 형성되고 장착될 필요가 없기 때문에 비용들이 낮다는 장점을 가진다. 인쇄회로기판(1) 및 하우징(22)의 어셈블리 동안, 구획부는 올바른 위치에 자동으로 놓여진다.

Claims (9)

1. 이중-면 인쇄회로기판으로서,

   상기 인쇄회로기판 상에 설치되고, 상기 인쇄회로기판 상에 장착된 컴포넌트들을 전기적으로 연결하기 위해 사용되는 전기 전도체 트랙들을 포함하고,

   상기 인쇄회로기판은 용융 가능한 링크 파트를 가진 전도체 트랙 형태의 적어도 하나의 전도체 트랙 퓨즈를 가지며,

   비정상적인 동작 상태의 발생시, 상기 용융 가능한 링크 파트의 용융 및 증발에 의해 전기 회로가 차단되고, 상기 용융 가능한 링크 파트의 증발시 플라즈마가 발생하고,

   상기 용융 가능한 링크 파트는, 공급 라인에 대하여 상기 인쇄회로기판의 다른 면 상에 놓이는,

   이중-면 인쇄회로기판.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 용융 가능한 링크 파트는 두 개의 관통 접촉부들 사이에 위치하는,

   이중-면 인쇄회로기판.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 관통 접촉부들의 용융 가능한 링크 측 및 공급 라인 측 중 적어도 한 측에 각각의 SMD 접착 스폿이 위치하는,

   이중-면 인쇄회로기판.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 용융 가능한 링크 파트는 상기 인쇄회로기판의 하부면 상에 위치하는,

   이중-면 인쇄회로기판.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 용융 가능한 링크 파트 및 인접한 상기 전도체 트랙들 사이에 절연 구획부가 위치하는,

   이중-면 인쇄회로기판.
6. 삭제
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 구획부의 상기 용융 가능한 링크와 마주하는 면 상에, 상기 플라즈마를 편향 및 반사하기 위한 적어도 하나의 편향 표면이 형성되는,

   이중-면 인쇄회로기판.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 편향 표면은 상기 인쇄회로기판의 표면에 대하여 경사지게 배열된,

   이중-면 인쇄회로기판.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 비정상적인 동작 상태는 전기 단락인,

   이중-면 인쇄회로기판.

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