KR101505865B1 - 표면 실장용 온도 퓨즈 및 그 설치 방법 - Google Patents

Abstract

표면 실장용 온도 퓨즈 및 그 설치 방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 표면 실장용 온도 퓨즈 및 그 설치 방법은 PCB 기판에 마련되는 핀홀에 고정하기 위한 핀부와 핀부로부터 연장되며 밴딩 마련되는 탄성부와 탄성부로부터 연장되며 PCB 기판의 회로와 도전되는 도전부를 포함하는 표면 실장용 온도 퓨즈를 준비하고, 도전부를 PCB 기판의 전원단과 부하단에 솔더링 고정하며, 핀부를 핀홀에 대응하도록 위치 고정하고, 단차진 탄성가압단과 도전가압단을 구비하는 프레스를 하강하여 핀부를 핀홀에 삽입하는 동시에 도전부를 가압하여 탄성부에 탄성력을 인가한다.

Description

표면 실장용 온도 퓨즈 및 그 설치 방법{Surface mounted thermal fuse for electronic device}

본 발명은 표면 실장용 온도 퓨즈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고온 또는 과전류 인가 시 전자 장치의 회로를 보호하는 표면 실장용 온드 퓨즈 및 그 설치 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전기를 이용하는 전자 제품은 과전류 및 과열에 따른 사고 가능성이 항상 내재되어 있으며, 이를 예방하기 위해 소정 온도가 되면 열에 의해 용융되는 물질로 이루어진 일회용 퓨즈가 사용된다.

하지만 일회용 퓨즈는 비용이 낮지만 재사용이 불가능하여 사용된 이후 교체에 따른 비용이 발생한다. 이를 해결하기 위해 열팽창계수가 다른 이종의 금속판을 접합한 바이메탈 퓨즈가 개발되었으나, 바이메탈 퓨즈는 단지 접점의 기능을 수행하기 때문에 온도에 따른 작동 편차가 크고, 별도의 리미트 스위치 등이 요구된다.

최근에는 연속 사용이 가능하도록 형상기억합금을 이용한 형상기억합금 퓨즈와 특수 고분자를 이용한 고분자 퓨즈가 개발되었으나, 고분자 퓨즈 역시 화학 제품에 따른 물질의 안정성이 떨어지며 급격한 전압 및 전류의 변화 시 폭발 등에 의한 화재 위험 문제가 있었다.

또한, 최근 전자기기는 주로 인쇄 회로 기판의 표면 실장화에 따라 퓨즈 역시 실장이 가능하도록 요구하고 있다. 하지만, 실장 공정에서 솔더링을 하기 위해서는 약 섭씨 270도 이상의 온도가 필요한데, 종래의 일회용 퓨즈는 퓨즈 본래의 특성으로 인해 실장 중 용융될 수 있다. 바이메탈 퓨즈나 고분자 퓨즈의 경우는 이러한 문제를 해결할 수 있으나, 과도한 부품 크기와 솔더링 온도에 의한 열화 가능성이 높아 실질적으로 표면 실장용 온도 퓨즈로 사용되기는 어려운 실정이다.

미국 특허등록 제7864024호(2011.01.04.) 상기 문헌에 개시된 표면 실장용 온도 퓨즈는 탄성력을 가지고 있으며 인쇄 회로 기판에 도전되어 있는 퓨즈 본체와, 퓨즈 본체의 탄성력을 억제하기 위한 퓨즈 케이싱을 포함하여, 정상 상태에서는 탄성력을 억제하여 회로를 도전시키고 비정상 상태일 때는 탄성력을 해제하여 회로를 단락시키도록 구성되어 있다. 이러한 구성의 표면 실장용 온도 퓨즈는 제조 공정이 복잡하여 비용이 상승하며, 상술한 바와 같이 온도 퓨즈를 인쇄 회로 기판 설치하는 공정 중 온도 퓨즈가 열화하여 정상 동작하지 않을 수 있다. 또한, 구조적으로 탄성 효과가 미비하여 동작 시 회로의 단선이 완벽하지 못하다.

본 발명의 실시 예에 따른 표면 실장용 온도 퓨즈 및 그 설치 방법은 보다 간단한 구조를 가지며 제조가 용이하도록 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 표면 실장용 온도 퓨즈는 PCB 기판에 마련되는 핀홀에 고정하기 위한 핀부와, 핀부로부터 연장되며 밴딩 마련되는 탄성부와, 탄성부로부터 연장되며 PCB 기판의 전원단과 부하단을 도전하기 위한 도전부를 포함할 수 있다.

상기 도전부는 PCB 기판과 솔더링 결합되고, 상기 핀부는 핀홀에 삽입 고정되며, 상기 탄성부는 양단이 PCB 기판에 삽입 및 솔더링 고정 후 중앙부가 가압되어 탄성력이 인가될 수 있다.

상기 탄성부는 사다리꼴 형태로 마련될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, PCB 기판에 마련되는 핀홀에 고정하기 위한 핀부와 핀부로부터 연장되며 밴딩 마련되는 탄성부와 탄성부로부터 연장되며 PCB 기판의 회로와 도전되는 도전부를 포함하는 표면 실장용 온도 퓨즈를 준비하고, 도전부를 PCB 기판의 전원단과 부하단에 솔더링 고정하며, 핀부를 핀홀에 대응하도록 위치 고정하고, 단차진 탄성가압단과 도전가압단을 구비하는 프레스를 하강하여 핀부를 핀홀에 삽입하는 동시에 도전부를 가압하여 탄성부에 탄성력을 인가하는 표면 실장용 온도 퓨즈의 설치 방법이 제공될 수 있다.

상기 탄성부는 핀부와 도전단의 양 단부가 벌어지도록 가압될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 표면 실장용 온도 퓨즈 및 그 설치 방법은 탄성력이 인가되지 않은 상태에서 퓨즈와 PCB 기판을 핀홀 결합 및 솔더링을 한 후 퓨즈에 탄성력을 인가하기 때문에, 설치가 용이하고 고온에서도 실장이 가능하여 동작 신뢰성이 높아진다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 표면 실장용 온도 퓨즈 및 그 설치 방법은 PCB 기판의 핀홀 고정과 퓨즈 본체의 탄성력 인가를 프레스로 동시 구현하기 때문에 설치 공정이 간소화되어 제조 효율성이 증대된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면 실장용 온도 퓨즈의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면 실장용 온도 퓨즈의 단면도이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면 실장용 온도 퓨즈의 설치 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면 실장용 온도 퓨즈를 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1의 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 실시 예에 따른 표면 실장용 온도 퓨즈는 전기가 통하는 금속 등의 도전체를 밴딩하여 마련되며, PCB 기판(1) 상에 퓨즈를 고정하기 위한 핀부(12)와, 핀부(12)로부터 연장된 탄성부(14)와, 탄성부(14)로부터 연장되며 PCB 기판 상의 회로를 통전하기 위한 도전부(16)를 포함한다.

핀부(12)는 PCB 기판(1)에 마련되는 핀홀(4)에 삽입 가능하도록 마련된다. 핀부(12)는 원활한 삽입을 위해 핀홀(4)의 내경에 강제 압입될 수 있도록 수직 방향으로 마련되며, 끝단은 핀홀의 내경에 상응하도록 횡방향으로 롤링되거나 또는 종방향으로 U 자 형상으로 밴딩될 수 있다.

탄성부(14)는 표면 실장용 온도 퓨즈가 정상 상태일 때는 도전부(16)가 PCB 기판의 전원단(2)과 부하단(3)이 통전되도록 연결하고, 비정상 상태일 때는 도전부(16)가 PCB 기판의 전원단(2)과 부하단(3)의 통전을 해제하도록 한다.

본 실시 예에 따르면, 탄성부(14)는 도 2에 도시한 바와 같이 단면이 사다리꼴 형상으로 마련된다. 즉, 탄성부(14)는 핀부(12)로부터 연장된 제1경사면(14a)과, 제1경사면(14a)로부터 연장된 평탄면(14b)과, 평탄면(14b)로부터 연장된 제2경사면(14c)을 포함하며, 제2경사면(14c)은 도전부(16)로 연장된다. 탄성부(14)는 다양한 형태를 가질 수 있으나 사다리꼴 형태의 탄성부(14)는 라운드 형태보다 가공성이 우수하고, 제조시 제품의 성능 편차를 줄일 수 있다. 비정상 상태로 인해 도전부(16)와 PCB 기판의 회로(전원단(3) 및 부하단(3)) 사이의 통전이 해제되면, 퓨즈는 핀부(12)를 중심으로 도전부(16)가 탄성부(14)의 탄성력에 의해 반시계 방향으로 PCB 기판(1)으로부터 이격된다.

도전부(16)는 PCB 기판의 전원단(2)과 부하단(3)을 동시에 도전할 수 있도록 탄성부(14)로부터 연장하여 마련된다. 본 실시 예에서 도전부(16)는 평평한 형상으로 예시되었으나 본 발명은 이에 한정되지 않고 단자 형태로 돌출 마려될 수도 있다.

그러면, 이하에서는 도 3 내지 도 7을 참조하여 상기와 같은 구성을 갖는 표면 실장용 온도 퓨즈의 설치 방법에 대해 간단히 살펴보기로 한다.

먼저, 도 3은 표면 실장용 온도 퓨즈를 PCB 기판에 실장하기 위한 준비 단계이다. 표면 실장용 온도 퓨즈는 상술한 바와 같이 핀부(12)와, 핀부(12)로부터 연장된 탄성부(14)와, 탄성부(14)로부터 연장되는 도전부(16)를 포함하며, 이때 탄성부(14)는 밴딩은 되어 있지만 탄성이 인가되지 않은 상태이다.

준비된 표면 실장용 온도 퓨즈는 도 4에 도시한 바와 같이, PCB 기판(1)의 핀홀(4)에 핀부(12)가 대응 위치하도록 배치되는 한편, 도전부(16)가 PCB 기판의 전원단(2)과 부하단(3)에 통전되도록 고정 결합된다. 퓨즈의 PCB 기판 고정은 땜납을 리플로우(reflow)해서 이루어진다. 본 실시 예에서는 무연 솔더로서 아연 나노입자로 제조된 솔더 분말을 이용한다. 이 아연 나노입자 분말은 리플로우 공정 시 가열 온도를 180℃ 까지 낮출 수 있어 제조 효율성을 높일 수 있다.

표면 실장용 온도 퓨즈의 양단인 도전부(16)가 PCB 기판에 솔더링 고정되면, 도 5에 도시한 바와 같이 탄성가압부(5a)와 도전가압부(5b)가 단차지도록 형성된 프레스(5)를 하강하여 핀부(12)를 핀홀(4)에 수직 삽입한다.

그리고 도 6에 도시한 바와 같이 연속해서 프레스(5)를 하강하여 도전부(16)를 프레스(5)로 지지하면서, 탄성부(14)를 가압한다. 표면 실장용 온도 퓨즈 일측의 핀부(12)는 핀홀(4)에 의해 고정되어 있으며 타측의 도전부(16)는 프레스(5)의 도전가압부에 의해 고정되어 있기 때문에, 프레스(5)가 탄성부(14)를 가압하면 단차 높이(H) 만큼 탄성부(14)의 중앙부가 눌리면서 탄성력이 인가된다. 탄성부(14)는 제1경사면(14a)과 제2경사면(14c)의 사이가 벌어지도록 탄성력을 받으며, 단차 높이(H)가 높을 수록 탄성부(14)에 더 많은 탄성력을 인가할 수 있다.

도 7은 프레스가 상승하여 최종적으로 PCB 기판에 설치된 표면 실장용 온도 퓨즈를 도시한 도면이다. 이 표면 실장용 온도 퓨즈는 탄성부(14)에 탄성력이 내재된 정상 상태를 나타내며, 회로에 고온 또는 과전류가 인가된 비정상 상태가 되면 도 2에 도시된 바와 같이 도전부(16)의 솔더링이 용융되면서 도전부(16)를 PCB 기판(1)의 전원단(2)과 부하단(3)으로부터 이격시킨다.

1..PCB 기판 2..전원단
3..부하단 4..핀홀
10..온도 퓨즈 12..핀부
14..탄성부 16..도전부

Claims (5)

1. PCB 기판에 마련되는 핀홀에 고정하기 위한 핀부와, 핀부로부터 연장되며 밴딩 마련되는 탄성부와, 탄성부로부터 연장되며 PCB 기판의 회로와 도전되는 도전부를 포함하는 표면 실장용 온도 퓨즈를 준비하고,
   상기 도전부를 PCB 기판의 전원단과 부하단에 솔더링 고정하며,
   상기 핀부를 핀홀에 대응하도록 위치 고정하고,
   단차진 탄성가압단과 도전가압단을 구비하는 프레스를 하강하여 상기 핀부를 핀홀에 삽입하는 동시에 도전부를 가압하여 탄성부에 탄성력을 인가하는 표면 실장용 온도 퓨즈의 설치 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 탄성부는 핀부와 도전단의 양 단부가 벌어지도록 가압되는 표면 실장용 온도 퓨즈의 설치 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 핀부는 PCB 기판의 핀홀 내경에 강제 압입될 수 있도록 수직 방향으로 마련되며, 끝단은 핀홀의 내경에 상응하도록 횡방향으로 롤링되거나 또는 종방향으로 U 자 형상으로 밴딩 마련되는 표면 실장용 온도 퓨즈의 설치 방법.
   
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