KR101925669B1

KR101925669B1 - 보호 소자용 플럭스, 보호 소자용 퓨즈 소자, 및 회로 보호 소자

Info

Publication number: KR101925669B1
Application number: KR1020157011242A
Authority: KR
Inventors: 에이고 키시
Original assignee: 쇼트 니혼 가부시키가이샤
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2018-12-05
Also published as: CN104781901B; TWI586472B; JP2014091162A; TW201427790A; CN104781901A; JP5807969B2; KR20150082254A; WO2014073356A1

Abstract

본 발명은, 열가융성 수지 및 활성제를 포함하는 플럭스 기재와, 무기 입자로 이루어지는 유지제를 포함하는 보호 소자용 플럭스로서, 열가융성 수지는, 예를 들면, 천연 로진, 중합 로진, 산변성 로진 및 수소첨가 로진으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하고, 활성제는, 예를 들면, 유기산류, 유기산아민염류 및 할로겐화수소산아민염류로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하고, 무기 입자는, 예를 들면, 유리분, 세라믹스분, 탄산칼슘, 탈크, 실리카, 알루미나, 카올린, 산화티탄, 운모 및 몬모리로나이트로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함한다.

Description

보호 소자용 플럭스, 보호 소자용 퓨즈 소자, 및 회로 보호 소자{FLUX FOR PROTECTION ELEMENTS, FUSE ELEMENT FOR PROTECTION ELEMENTS, AND CIRCUIT PROTECTION ELEMENT}

본 발명은, 보호 소자용 플럭스, 당해 보호 소자용 플럭스에 의해 형성된 플럭스층을 갖는 보호 소자용 퓨즈 소자, 및 당해 보호 소자용 퓨즈 소자를 구비한 전기·전자기기의 회로 보호 소자에 관한 것이다.

근래, 모바일 기기 등 소형 전자기기의 급속한 보급에 수반하여, 탑재하는 전원의 보호 회로에 실장되는 보호 소자도 소형 박형의 것이 사용되고 있다. 예를 들면, 2차전지 팩의 보호 회로에는, 표면 실장 부품(SMD)의 보호 소자가 알맞게 이용된다. 이들의 보호 소자에는, 피보호 기기의 과전류에 의해 생기는 과대 발열을 검지하고, 또는 주위 온도의 이상 과열에 감응하여, 소정 조건으로 퓨즈를 작동시켜 전기회로를 차단하는 비복귀형 보호 소자가 있다. 그 보호 소자는, 기기의 안전을 도모하기 위해, 보호 회로가 기기에 생기는 이상을 검지하면 신호 전류에 의해 저항 소자를 발열시켜, 그 발열로 가융성(可融性)의 합금재로 이루어지는 퓨즈층을 용단시켜서 회로를 차단하든지, 또는 과전류에 의해 퓨즈층을 용단시켜서 회로를 차단할 수 있다.

이들 보호 소자의 정상적인 용단을 확보하기 위해, 퓨즈층의 표면에는 보호 소자용 플럭스가 도포되어 있다. 그러나, 종래의 보호 소자용 플럭스는 열유동성이 많기 때문에, 보호 소자를 회로 기판에 실장한 때에 리플로 로(爐) 등의 열환경하에 노출되면 퓨즈층 표면에 도포한 플럭스가 유출되어 버려, 극박막층을 남기고 퓨즈층 표면에서 소실되어 버리는 일이 있다. 퓨즈층 표면에서 플럭스가 소실되면 퓨즈용 합금의 구상(球狀) 용단이 방해되고, 미용단이나 퓨즈용 합금의 표면에 잔류하는 산화물 등에 의한 실끌림(絲引き) 등 용단 불량의 원인으로 되어 있다.

플럭스를 안정하게 소정의 위치에 유지하는 기술로서, 예를 들면, 일본국 특개2010-003665호 공보(특허 문헌 1)에는, 보호 소자의 퓨즈층을 덮는 절연 커버 부재에 플럭스를 소정의 위치에 유지하는 단부(段部)가 형성된 돌조부를 마련하고, 환형상으로 형성한 단부와 퓨즈층의 중앙부에 플럭스를 접촉시켜서 도포하고, 플럭스와 절연 커버 부재와의 계면장력을 이용하여 플럭스를 유지하는 기술이 개시되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본국 특개2010-003665호 공보

종래의 플럭스는, 틱소제(劑)가 함유되어 있어도, 리플로 온도(최고 온도 250 내지 260℃)까지 승온되면 틱소성(性)을 잃어버려 유동하기 때문에, 형상 유지를 할 수가 없게 된다. 따라서 열환경하에서 유동화(流動化)한 플럭스의 유출(流出) 범위를 규제하기 위해, 예를 들면, 특허 문헌 1에 기재되는 바와 같이, 퓨즈층의 중앙부에 대향하는 절연 커버 부재에 단부를 마련한1 등 특정한 패키지 구조를 이용할 필요가 있다. 그러나, 특히 소형 박형 패키지를 사용한 경우, 절연 커버 부재의 중앙부에 단부를 마련하면, 퓨즈층이 용단될 때에, 절연 커버 부재의 단부가 내부 공간을 좁게[협애(狹隘)]하기 때문에, 용융한 퓨즈용 합금이 전극부로부터 압출되어 전극 사이를 브리지 하거나, 또는 용융한 퓨즈용 합금의 전극부에의 적심(濡れ) 유동을 저해하거나 하여 용단 불량의 원인이 된다. 즉 용융 상태의 퓨즈용 합금은, 표면장력에 의해 가열된 전극부를 적시면서 가열된 전극상에 돔형상으로 한데모여 용단되는데, 이 돔형상으로 형성된 용융 합금의 높이를 커버 부재에 마련한 단부·돌조부가 제한하기 때문에, 잉여의 용융 합금이 주변으로 삐져나와 전극 사이를 브리지 하여 미용단이 생기는 결점이 있다. 또한, 패키지의 구체(軀體)나 덮개의 일부를 특정 형상으로 성형한 경우, 패키지의 구조가 복잡하게 되고 부품 비용이 높아져 버리는 결점도 있다.

본 발명은, 상술한 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 표면 실장형의 회로 보호 소자에 적용하는 보호 소자용 플럭스에 있어서, 보호 소자의 패키지의 구체나 덮개의 형상에 의하지 않고, 이 보호 소자가 플럭스가 용융하는 열환경하에 노출되어도, 퓨즈층 표면에 도포한 플럭스가 퓨즈층 표면에서 유출되어 소실되지 않도록 한 보호 소자용 플럭스, 이것을 사용한 보호 소자용 퓨즈 및 회로 보호 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 열가융성 수지 및 활성제를 포함하는 플럭스 기재(基材)와, 무기 입자로 이루어지는 유지제를 포함하는, 보호 소자용 플럭스를 제공한다. 상기 플럭스 기재는, 바람직하게는, 또한 틱소제를 포함한다.

상기 열가융성 수지는, 바람직하게는, 천연 로진, 중합 로진, 산변성(酸變性) 로진 및 수소첨가(水素添加) 로진으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함한다.

상기 활성제는, 바람직하게는, 유기산류, 유기산아민염류 및 할로겐화수소산아민염류로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함한다.

상기 무기 입자는, 바람직하게는, 유리분(粉), 세라믹스분, 탄산칼슘, 탈크, 실리카, 알루미나, 카올린, 산화티탄, 운모 및 몬모리로나이트로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함한다.

상기 무기 입자는, 바람직하게는, 체적평균입경(D₅₀)이 0.01 내지 10㎛의 범위이다.

상기 유지재는, 바람직하게는, 상기 플럭스 기재에 대해 0.5 내지 70질량%의 범위로 함유되어 있다.

또한, 본 발명은, 퓨즈층과, 퓨즈층의 표면에 마련한 플럭스층을 구비하고, 플럭스층은, 상기 보호 소자용 플럭스로 이루어지는, 보호 소자용 퓨즈 소자를 제공한다.

또한, 본 발명은, 절연 기판과, 절연 기판의 표면에 마련된 패턴 전극과, 패턴 전극에 전기(電氣) 접속된 퓨즈 소자를 구비하고, 상기 퓨즈 소자는, 퓨즈층과, 퓨즈층의 표면에 마련한 플럭스층을 가지며, 플럭스층은, 상기 보호 소자용 플럭스로 이루어지는, 회로 보호 소자를 제공한다.

상기 회로 보호 소자는, 절연 기판의 표면에 마련된 저항발열(抵抗發熱) 소자를 또한 구비하는 구성이라도 좋다.

본 발명에 의하면, 보호 소자용 플럭스에 무기 입자로 이루어지는 유지제를 첨가함으로써, 플럭스를 퓨즈층에 도포하여 퓨즈 소자를 형성한 경우에, 플럭스가 열환경하에서 융해하여 액상이 된 경우라도, 플럭스가 퓨즈층에서 유출되는 것을 막을 수 있다. 따라서 회로 보호 소자의 구성을 궁리하는 일 없이, 플럭스가 유출되는 것을 막을 수 있고, 퓨즈 소자의 용단시에 플럭스가 충분히 작용하여 퓨즈 소자를 신속하면서 안정하게 용단시킬 수 있다.

도 1은 제1의 실시 형태의 보호 소자용 퓨즈 소자를 모식적으로 도시하는 사시도.
도 2는 제2의 실시 형태의 회로 보호 소자의 구성을 도시하는 도면으로, 도 2(a)는 상면의 모식도, 도 2(b)는 종단면도, 도 2(c)는 하면의 모식도.
도 3은 제3의 실시 형태의 회로 보호 소자의 구성을 도시하는 도면으로, 도 3(a)는 상면의 모식도, 도 3(b)는 종단면도, 도 3(c)는 하면의 모식도.

[보호 소자용 플럭스]

본 발명의 보호 소자용 플럭스는, 열가융성 수지 및 활성제를 포함하는 플럭스 기재와, 무기 입자로 이루어지는 유지제를 포함한다. 유지제를 구성하는 무기 입자는, 절연성이고 플럭스 기재에 대해 불용불융성인 것이 바람직하다. 보호 소자용 플럭스는, 퓨즈 소자에서, 퓨즈층의 표면에 도포되어, 플럭스층을 형성한다. 플럭스층은, 퓨즈층의 표면의 산화 방지 작용을 가짐과 함께, 주위 온도의 상승으로 퓨즈층이 용융한 때에 용융한 퓨즈층을 신속하면서 안정하게 용단시키는 활성(活性) 작용을 갖는다. 플럭스 기재는, 퓨즈층이 용융한 온도에서, 바람직하게는 용융 또는 연화하고 있음에 의해, 보다 우수한 활성 작용을 이룬다. 따라서 플럭스 기재의 융점 또는 연화점은, 퓨즈층의 융점보다도 낮은 것이 바람직하다.

플럭스 기재는, 실온에서 고형상(固形狀) 또는 페이스트상(狀)이다. 본 발명에 관한 플럭스는, 플럭스 기재와 함께 무기 입자로 이루어지는 유지제를 포함함에 의해, 열환경하에서 플럭스 기재가 용융하여 액상이 되어도, 플럭스 기재가 퓨즈층의 표면에서 유출되어 소실되는 것을 방지할 수 있다. 이것은, 액상이 된 플럭스 기재의 계면장력에 의해 유지제의 간극에 플럭스 기재가 유지됨에 의한 것이라고 해석된다. 플럭스 기재가 퓨즈층의 표면에서 유출되는 것을 막음에 의해, 퓨즈 소자가 용단될 때에, 플럭스가 작용하여, 퓨즈 소자를 신속하면서 안정하게 용단시킬 수 있다.

상기 열가융성 수지는, 예를 들면, 천연 로진, 중합 로진, 산변성 로진 및 수첨 로진으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함한다. 상기 활성제는, 예를 들면, 유기산류, 유기산아민염류 및 할로겐화수소산아민염류로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함한다.

상기 무기 입자는, 절연성이고, 또한 플럭스 기재에 불용불융성인 것이 바람직하다. 상기 무기 입자는, 예를 들면, 유리분, 세라믹스분, 탄산칼슘, 탈크, 실리카, 알루미나, 카올린, 산화티탄, 운모 및 몬모리로나이트로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함한다. 상기 무기 입자의 표면은, 플럭스 기재 중에 첨가 혼합하기 쉽도록, 지방산류, 수지산류, 왁스류, 인산 화합물, 실란 커플링제 등으로 표면 수식(修飾)을 시행하여도 좋다. 상기 무기 입자의 체적평균입경(D₅₀)은, 예를 들면 0.01 내지 10㎛이고, 바람직하게는 0.01 내지 1.5㎛이다. 무기 입자의 체적평균입경(D₅₀)이 0.01 내지 1.5㎛인 경우는, 입자 분리가 없고, 분산 상태의 안정성이 좋기 때문에 바람직하다.

본 발명에 관한 보호 소자용 플럭스는, 그 밖에, 유동성을 조정하는 틱소제, 융해시의 유동성을 좋게 하기 위한 계면활성제, 산화 방지제 등이 적절히 첨가되어 있어도 좋고, 용제에 의해 희석되어 있어도 좋다. 틱소제로서는, 예를 들면, 고급지방산아미드류, 수첨(水添)고급지방산에스테르류, 수첨고급지방산류, 퓸드실리카류 등을 사용할 수 있고, 비교적 저온 영역인 온도 70 내지 140℃의 범위에서 유동성을 조정 가능한 틱소제가 바람직하게 사용된다. 틱소제의 구체례로서는, 스테아린산아미드, 미리스틴산이소프로필, 베헨산 등을 들 수 있다. 용제로서는, 석유계 탄화수소류, 글리콜에스테르류, 유기산에스테르류 등의 고비등점 용제가 바람직하게 사용된다.

본 발명에 관한 보호 소자용 플럭스는 플럭스 기재와 유지제를 포함하고, 플럭스 기재 중의 배합 비율은, 예를 들면, 열가소성 수지가 10 내지 90질량%, 바람직하게는 30 내지 70질량%, 활성제가 0.1 내지 60질량%, 바람직하게는 5 내지 30질량%이다. 유지제는, 플럭스 기재 100질량%에 대해, 예를 들면 0.5 내지 70질량%로 배합할 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 30질량%의 범위로 배합된다. 또한, 틱소제는, 플럭스 기재 중에, 바람직하게는 5 내지 40질량%의 범위로 배합된다.

[보호 소자용 퓨즈 소자]

본 발명의 퓨즈 소자는, 퓨즈층과, 퓨즈층의 표면에 마련한 플럭스층을 구비한다. 퓨즈 소자의 형상은, 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 판형상체, 봉형상체 등이다. 플럭스층은, 퓨즈 소자가 회로 보호 소자에 배치될 때에, 퓨즈층의 표면 중, 회로 보호 소자의 전극 패턴에 접촉하지 않는 표면에 마련된다.

플럭스층은, 상기 보호 소자용 플럭스를 사용하여 형성되고, 예를 들면, 상기 보호 소자용 플럭스를, 임의의 방법으로, 퓨즈층의 표면에 도포함에 의해 형성할 수 있다.

플럭스는, 퓨즈층의 표면의 전면에 도포되어 사용되어도, 퓨즈층의 표면의 중앙부에 성토(盛土)와 같이 마련하고, 부분적으로 전사(轉寫)할 뿐이라도 좋다. 부분적인 전사라도, 플럭스에 포함되는 유지제에 의해 형성된 성토의 꼭대기(頂)가 액상 플럭스 표면의 볼록형상 정점부(頂点部)를 지탱하는 작용을 하여 플럭스 기재가 퓨즈층의 표면에서 유출되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 부분적인 전사에 의해, 스며나온 액상 플럭스 기재가 퓨즈층의 표면에 자기(自己) 확장하여 피복하기 때문에 도포 작업을 효율화할 수 있다. 플럭스 기재가 퓨즈층의 표면에서 유출되는 것을 막음에 의해, 퓨즈 소자가 용단될 때에, 플럭스가 작용하여, 퓨즈 소자를 신속하면서 안정하게 용단시킬 수 있다.

퓨즈층에 사용할 수 있는 금속으로서, 예를 들면, 20Sn-80Au 합금, 55Sn-45Sb 합금, Pb를 80질량% 이상 함유한 Pb-Sn 합금 등이 알맞다. 각 원소 기호의 앞에 붙여진 숫자는 합금의 배합률(중량%)을 나타낸다. 퓨즈층은, 단층, 복층 어느 것이라도 좋지만, 바람직하게는 단층으로 이루어진다.

본 발명의 퓨즈 소자는, 외부 회로에 조립하는 회로 보호 소자에 마련하여 사용되는 것이다. 외부 회로에 이상이 발생하여, 외부 회로의 온도가 올라가면, 그 이상 온도에 기인하여, 퓨즈 소자가 용단되어, 외부 회로의 동작을 긴급 정지시키는 것이다. 퓨즈 소자가 용단되는 온도는, 퓨즈층의 재료를 적절히 선택함에 의해 조정할 수 있고, 예를 들면, 247℃ 이상 296℃ 이하로 설정할 수 있다.

(제1의 실시 형태)

도 1은, 제1의 실시 형태의 보호 소자용 퓨즈 소자를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 퓨즈 소자(10)는 판형상체이고, 판향상의 퓨즈층(11)과, 퓨즈층(11)의 일방의 표면을 피복하는 플럭스층(12)을 구비한다. 퓨즈 소자(10)의 두께는, 탑재하는 회로 보호 소자의 소형화·박형화의 관점에서, 64㎛ 내지 300㎛인 것이 바람직하고, 80㎛ 내지 110㎛인 것이 더욱 바람직하다.

플럭스는, 퓨즈층(11)의 표면의 산화 방지 작용을 가짐과 함께, 주위 온도의 상승으로 퓨즈층(11)이 용융한 때에 용융한 퓨즈층(11)을 신속하면서 안정하게 용단시키는 활성 작용이 발휘되는 양(量)으로 도포되어 플럭스층(12)을 형성하는 것이면, 그 양은 특히 한정되지 않는다. 플럭스층(12)은, 예를 들면, 5 내지 60㎛의 두께로 도포할 수 있다.

[회로 보호 소자]

(제2의 실시 형태)

도 2는, 제2의 실시 형태의 회로 보호 소자의 구성을 도시하는 도면이다. 도 2(a)는 상면의 모식도이고, 도 2(b)는 종단면도이고, 도 2(c)는 하면의 모식도이다. 도 2(a)는, 도 2(b)의 d-d 단면도에 상당하고, 도 2(b)는 도 2(a) 또는 (c)의 D-D 단면도에 상당한다. 도 2에 도시하는 회로 보호 소자(30)는, 절연 기판(33)과, 절연 기판(33)의 표면에 마련된 패턴 전극(34)과, 패턴 전극(34)에 접합되고, 패턴 전극(34)에 전기 접속된 퓨즈 소자(10)와, 퓨즈 소자(10)를 덮는 캡형상 덮개체(36)를 구비한다. 또한, 절연 기판(33)의 이면에는 도전 패턴(39)과, 도전 패턴(39)에 전기 접속하도록 발열 저항체(38)가 마련되어 있다. 퓨즈 소자(10)로서는, 도 1에 도시하는 제1의 실시 형태의 퓨즈 소자(10)가 사용되고 있는 경우를 나타내고 있다.

절연 기판(33)은, 내열성의 절연 기판, 예를 들면, 유리에폭시 기판, BT(Bismalemide Triazine) 기판, 테플론(등록상표) 기판, 세라믹스 기판, 유리 기판 등으로 이루어진다. 절연 기판(33)의 두께는, 예를 들면, 0.20㎜ 이상 0.40㎜ 이하이다.

패턴 전극(34)은, 절연 기판(33)의 표면에 임의의 패턴으로 형성되고, 절연 기판(33)의 측면에 형성된 하프 스루홀에 마련된 단자(37a, 37b)를 통하여 외부 회로에 접속된다. 패턴 전극(34)은, 퓨즈 소자(10)에 전류를 흘리는 것이고, 퓨즈 소자(10)가 용단된 때에, 전기적으로 오픈이 되도록 형성되어 있다. 패턴 전극(34)은, 예를 들면, 텅스텐, 몰리브덴, 니켈, 구리, 은, 금 또는 알루미늄 등의 금속재료, 또는 그들의 합금, 또는 이들의 재료 중 복수의 재료를 혼합한 복합계 재료, 또는 그들 재료의 복합층으로 이루어진다.

발열 저항체(38)는, 하프 스루홀에 마련된 단자(39a, 39b)를 통하여 외부 회로에 조립된 이상 검출기에 접속된다. 이상 검출기가 외부 회로의 이상을 검출함에 의해, 단자(39a, 39b) 및 도전 패턴(39)을 통하여 발열 저항체(38)에 통전하고, 발열 저항체(38)의 온도를 상승시킨다. 그 결과, 발열 저항체(38)의 온도 상승에 기인하여, 퓨즈 소자(10)를 용단할 수 있다. 또한, 도전 패턴(39)은, 퓨즈 소자(10)에 접촉하도록 절연 기판(33)의 표면에 마련되고, 발열 저항체(38)의 온도를 고효율로 퓨즈 소자(10)에 전도할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 표리면에 형성된 패턴 전극(34) 또는 도전 패턴(39)을 하프 스루홀에 마련된 단자(37a, 37b, 39a, 39b)를 통하여 전기 접속하는 구성을 채용하였지만, 하프 스루홀에 대신하여 절연 기판(33)을 관통하는 도체 스루홀이나, 평면 전극 패턴에 의한 표면 배선을 채용하여도 좋다.

발열 저항체(38)는, 예를 들면, 텅스텐, 은, 팔라듐, 루테늄, 납, 붕소, 알루미늄 등의 금속재료, 또는 그들의 합금 또는 산화물, 복수의 재료를 혼합한 복합계 재료, 또는 그들 재료의 복합층으로 이루어진다. 발열 저항체(38)의 표면에는 절연 코팅을 시행하여도 좋다.

캡형상 덮개체(36)는, 절연 기판(33) 및 퓨즈 소자(10)를 상방에서 덮어서 소망하는 공간을 유지할 수 있으면 좋고, 형상·재질은 한정되지 않지만, 예를 들면, 돔형상 수지 필름재, 플라스틱재, 세라믹재 등으로 이루어진다.

본 발명의 회로 보호 소자는, 외부 회로에 조립되어 이용되는 것이다. 외부 회로에 이상이 발생하여, 외부 회로의 온도가 올라가면, 그 이상 온도에 기인하여, 퓨즈 소자(10)가 용단되어, 외부 회로의 동작을 긴급 정지시키는 것이다.

회로 보호 소자(30)의 제조 방법의 한 예는, 패턴 전극(34)이 표면에 마련된 절연 기판(33)과, 퓨즈층(11) 및 퓨즈층(11)의 일방의 표면을 피복하는 플럭스층(12)을 갖는 퓨즈 소자(10)를 준비하는 준비 공정(St10)과, 패턴 전극(34)에 솔더 재료를 통하여 퓨즈 소자(10)를 접촉시킨 상태로, 솔더 재료의 용융 온도까지 가열하고, 퓨즈 소자(10)를 패턴 전극(34)에 접합하여 전기 접속하는 접합 공정(St20)과, 퓨즈 소자(10)를 캡형상 덮개체(36)로 덮어서 팩키징하는 패키지 공정(St30)을 갖는다.

접합 공정(St20)에서 적용되는 가열 수단은 특히 한정되지 않고, 패턴 전극(34)과 퓨즈 소자(10)를 접합하는 솔더 재료를 용융하는 온도까지 가열할 수 있는 수단이라면, 어떤 방법, 장치를 이용하여도 무방하다. 예를 들면, 고온 배치 로(爐)를 이용한 가열, 핫 플레이트를 이용한 가열, 리플로 로를 이용한 가열 등이 알맞게 이용할 수 있다. 접합 공정(St20)에서는, 퓨즈 소자(10)와 패턴 전극(34)을 접합하는 솔더 재료의 융점보다 높은 온도까지 가열되기 때문에, 퓨즈 소자(10)에 마련된 플럭스층(12)의 플럭스 기재가 용융할 가능성이 있지만, 플럭스층(12)에는 유지제가 포함되기 때문에 플럭스 기재의 유출은 방지된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 퓨즈 소자(10)로서 미리 플럭스층(12)이 마련된 것을 사용하여 회로 보호 소자(30)를 제조하는 방법을 나타냈지만, 접합 공정(St20)에서 플럭스층(12)을 구비하지 않는 퓨즈층(11)만을 패턴 전극(34)에 접합하고, 그 후 패키지 공정(St30) 전에, 퓨즈층(11)의 표면에 플럭스를 도포하여 플럭스층(12)을 형성하는 플럭스 도포 공정(St21)을 마련하여도 좋다. 회로 보호 소자(30)는, 퓨즈 소자(10)는 용단하지 않는 것이지만, 플럭스층(12)은 용융하는 고온 환경하에 노출될 가능성이 있고, 따라서 본 발명의 플럭스에 의해 플럭스층(12)을 형성함에 의해, 플럭스에 포함되는 유지제에 의해 용융한 플럭스 기재가 퓨즈층(11)의 표면에서 유지되기 때문에, 퓨즈 소자(10)의 용단 전에 플럭스층(12)이 소실되는 것을 막을 수 있다.

(제3의 실시 형태)

도 3은, 제3의 실시 형태의 회로 보호 소자의 구성을 도시하는 도면이다. 도 3(a)는 상면의 모식도이고, 도 3(b)는 종단면도이고, 도 3(c)는 하면의 모식도이다. 도 3(a)는, 도 3(b)의 d-d 단면도에 상당하고, 도 3(b)는 도 3(a) 또는 (c)의 D-D 단면도에 상당한다. 도 3에 도시하는 회로 보호 소자(40)는, 절연 기판(43)과, 절연 기판(43)의 표면에 마련된 패턴 전극(44)과, 패턴 전극(44)에 접합되고, 패턴 전극(44)에 전기 접속된 퓨즈 소자(10)와, 퓨즈 소자(10)를 덮는 캡형상 덮개체(46)를 구비한다. 또한, 절연 기판(43)의 표면의 퓨즈 소자(10)의 하측에는, 도전 패턴(49)과, 도전 패턴(49)에 전기 접속하도록 발열 저항체(48)가 마련되어 있다. 퓨즈 소자(10)가 패턴 전극(44)에 접합되면, 저항발열체(48)에 접촉한 상태가 된다. 도 3에서는, 퓨즈 소자(10)로서, 도 1에 도시하는 제1의 실시 형태의 퓨즈 소자(10)가 사용되고 있는 경우를 나타내고 있다.

패턴 전극(44)은, 절연 기판(43)의 표면에 임의의 패턴으로 형성되고, 절연 기판(43)의 측면에 형성된 하프 스루홀에 마련된 단자(47a, 47b)를 통하여 외부 회로에 접속된다. 패턴 전극(44)은, 퓨즈 소자(10)에 전류를 흘리는 것이고, 퓨즈 소자(10)가 용단된 때에, 전기적으로 오픈이 되도록 형성되어 있다. 또한, 발열 저항체(48)는, 하프 스루홀에 마련된 단자(49a, 49b)를 이용하여 외부 회로에 조립된 이상 검출기에 접속된다. 이상 검출기가 외부 회로의 이상을 검출함에 의해, 단자(49a, 49b) 및 도전 패턴(49)을 통하여 발열 저항체(48)에 통전하고, 발열 저항체(48)의 온도를 상승시킨다. 그 결과, 발열 저항체(48)의 온도 상승에 기인하여, 퓨즈 소자(10)를 용단할 수 있다.

제3의 실시 형태의 회로 보호 소자(40)는, 제2의 실시 형태의 회로 보호 소자(30)와는, 발열 저항체(48)가 절연 기판의 표면에 마련되어 있는 점이 다를 뿐이다. 또한, 제2의 실시 형태 및 제3의 실시 형태로서, 발열 저항체를 구비하는 회로 보호 소자를 나타냈지만, 본 발명의 회로 보호 소자는, 발열 저항체를 갖지 않는 구성이라도 좋다.

실시례

[평가 시험 1]

평가 시험 1로서, 플럭스 기재(A)만으로 이루어지는 공시 플럭스 1-1, 및 100질량%의 플럭스 기재(A)에 대해 10질량%의 유지제(무정형 입상 CaCO₃, 표 1에 표시하는 체적평균입경(D₅₀))을 배합한 공시 플럭스 1-2 내지 1-8, 또한 플럭스 기재(B)만으로 이루어지는 공시 플럭스 1-9를 준비하고, 분산 안정성, 리플로 2회 후의 외관, 용단 동작의 평가를 행하였다.

(플럭스 기재(A))

플럭스 기재(A)는, 다음의 배합량으로 각 성분을 혼합하여 조제하였다.

산변성 수첨 중합 로진(열가소성 수지) 53질량%

스테아린산아미드(틱소제) 20질량%

세바신산 및 세바신산디시클로헥실아민염(활성제) 17질량%

디에틸렌글리콜모노에스테르계 고비등점 용제 10질량%

(플럭스 기재(B))

플럭스 기재(B)는, 다음의 배합량으로 각 성분을 혼합하여 조제하였다.

껌 로진(열가소성 수지) 80질량%

디에틸렌글리콜모노에스테르계 고비등점 용제 20질량%

(분산 안정성)

각 공시 플럭스 20㎖를 각각 시험관에 충전하고, 80℃로 48시간 정치(靜置)한 후의 외관을 관찰하고, 이하와 같이 평가하였다. 표 1에 결과를 표시한다.

A : 양호,

B : 미량 침전,

C : 입자 분리.

(리플로 2회 후의 외관)

각 공시 플럭스 0.75㎎를 도 2에 도시한 제2의 실시 형태의 회로 보호 소자(30)에 적용한 공시 회로 보호 소자를 준비하고, 각공시 회로 보호 소자를 프레히트 180℃로 60초간, 리플로 온도 225℃로 30초간, 내(內) 피크 온도 250℃로 12초 이내의 온도 프로파일로 2회 리플로 로를 통과시킨 후, 퓨즈층에 도포한 플럭스가 절연 기판(33)의 표면에 유출되지 않은지 확인하고, 이하와 같이 평가하였다. 표 1에 결과를 표시한다.

A : 플럭스의 유출 없음,

B : 플럭스의 유출 있음.

(용단 동작)

각 공시 플럭스 0.75㎎을 도 2에 도시한 제2의 실시 형태의 회로 보호 소자(30)에 적용한 공시 회로 보호 소자를 준비하고, 회로 보호 소자(30)의 저항발열 소자(38)에 7W 인가하여 퓨즈 소자(10)가 용단할 때까지의 동작시간을 계측하였다. 아울러서, 정상적으로 용단하는지의 여부(정상 또는 불량)를 확인하였다. 표 1에 결과를 표시한다.

[표 1]

표 1에 표시하는 결과로부터, 유지제를 포함하지 않은 공시 플럭스 1-1 및 1-9에서는, 플럭스가 유출되어 버리는 것이 확인되었다. 또한, 틱소제를 포함하는 공시 플럭스 1-1에서는, 용단 동작은 정상이었지만, 플럭스의 유출이 있기 때문에, 사용조건을 엄하게 한 경우, 예를 들면 장기의 고온 보관 후의 동작이나 정격 하한 부근에서의 동작이 계속되는 경우는, 용단 불량이나 용단 시간이 길어지는 등이 부적합이 생기기 쉽다. 또한, 플럭스가 유출되어 실장한 회로 기판에 퍼지면, 먼지 등의 이물을 부착시켜, 절연 불량 등을 일으키는 등이 부적합이 생기기 쉽다. 또한, 표 1에 표시하는 결과로부터, 본 발명의 플럭스에 관한 유지재의 입경은, 체적평균입경이 0.01 내지 10㎛의 무기 입자가 입자 분리하지 않기 때문에 바람직하고, 그 중에서도 0.01 내지 1.5㎛의 것이 입자 분리도 없고, 분산 상태의 안정성이 양호하여서 페이스트상의 플럭스에 배합하는데도 가장 바람직하였다.

[평가 시험 2]

평가 시험 2로서, 평가 시험 1과 마찬가지로 조제한 플럭스 기재(A)만으로 이루어지는 공시 플럭스 2-1, 및 100질량%의 플럭스 기재(A)에 대해 표 2에 기재된 함유량과 종류의 유지제를 배합한 공시 플럭스 2-2 내지 2-13을 준비하고, 작업성, 리플로 2회 후의 외관, 용단 동작의 평가를 행하였다.

(작업성)

도포 온도를 조절할 수 있는 디스펜서를 이용하여 각 공시 플럭스를 도포하고, 이하와 같이 작업성을 평가하였다. 표 2에 결과를 표시한다.

A : 80℃ 미만의 도포 온도로 도포할 수 있었다,

B : 80℃ 이상의 도포 온도로 도포할 수 있었다,

C : 80℃ 이상의 도포 온도라도 도포할 수가 없었다.

(리플로 2회 후의 외관)

평가 시험 1과 같은 방법에 의해, 각 시공 플럭스를 사용하여 회로 보호 소자를 준비하고, 리플로 2회 후의 외관을 평가하였다. 표 2에 결과를 표시한다.

(용단 동작)

평가 시험 1과 같은 방법에 의해, 각 시공 플럭스를 사용하여 회로 보호 소자를 준비하고, 용단 동작의 평가를 행하였다. 표 2에 결과를 표시한다.

[표 2]

표 2에 표시하는 결과로부터, 본 발명에 관한 플럭스의 유지재는, 플럭스 기재에 0.5 내지 70질량%의 범위로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 함유량 5 내지 30질량%의 첨가 범위가 80℃ 미만의 저온에서 디스펜서 도포를 할 수 있기 때문에 알맞다.

[확인 시험]

확인 시험으로서, 평가 시험 1과 마찬가지로 조제한 플럭스 기재(A)와, 100질량%의 플럭스 기재(A)에 대해 표 3에 기재된 종류의 유지제를 표 3에 기재된 배합량으로 배합한 실시례 1 내지 3, 3-1 내지 3-19를 준비하고, 리플로 2회 후의 외관, 용단 동작의 평가를 행하였다. 실시례 1 내지 3의 플럭스의 조제 방법에 관해, 이하에 구체적으로 설명한다.

(실시례 1)

실시례 1의 보호 소자용 플럭스는, 산변성 수첨 중합 로진으로 이루어지는 열가융성 수지를 53질량%와, 스테아린산아미드로 이루어지는 틱소제를 20질량%와, 세바신산 및 세바신산디시클로헥실아민염으로 이루어지는 활성제를 17질량%와, 디에틸렌글리콜모노에스테르계 고비등점 용제를 10질량% 포함하여 균일하게 혼련한 플럭스 기재에, 체적평균입경(D₅₀)이 1 내지 1.5㎛의 무정형 입상 탄산칼슘으로 이루어지는 유지재를 플럭스 기재 100질량%에 대해, 배합량 10질량%가 되도록 첨가하여 조제하였다.

(실시례 2)

실시례 2의 보호 소자용 플럭스는, 산변성 수첨 중합 로진으로 이루어지는 열가융성 수지를 53질량%와, 스테아린산아미드로 이루어지는 틱소제를 20질량%와, 세바신산 및 세바신산디시클로헥실아민염으로 이루어지는 활성제를 17질량%와, 디에틸렌글리콜모노에스테르계 고비등점 용제를 10질량% 포함하여 균일하게 혼련한 플럭스 기재에, 체적평균입경(D₅₀)이 0.3㎛의 구상 실리카로 이루어지는 유지재를 플럭스 기재 100질량%에 대해, 배합량 20질량%가 되도록 첨가하여 조제하였다.

(실시례 3)

실시례 3의 보호 소자용 플럭스는, 산변성 수첨 중합 로진으로 이루어지는 열가융성 수지를 53질량%와, 스테아린산아미드로 이루어지는 틱소제를 20질량%와, 세바신산 및 세바신산 디페닐 아민염으로 이루어지는 활성제를 17질량%와, 디에틸렌글리콜모노에스테르계 고비등점 용제를 10질량% 포함하여 균일하게 혼련한 플럭스 기재에, 체적평균입경(D₅₀)이 1 내지 1.5㎛의 무정형 입상 알루미나로 이루어지는 유지재를 플럭스 기재 100질량%에 대해, 배합량 30질량%가 되도록 첨가하였다.

(리플로 2회 후의 외관)

평가 시험 1과 같은 방법에 의해, 각 실시례의 플럭스를 사용하여 회로 보호 소자를 준비하고, 리플로 2회 후의 외관을 평가하였다. 표 3에 결과를 표시한다.

(용단 동작)

평가 시험 1과 같은 방법에 의해, 각 실시례의 플럭스를 사용하여 회로 보호 소자를 준비하고, 용단 동작의 평가를 행하였다. 표 3에 결과를 표시한다.

[표 3]

표 3에 표시하는 바와 같이, 실시례 1 내지 3, 실시례 3-1 내지 3-19의 플럭스를 적용한 회로 보호 소자는, 모두 리플로 2회 후의 절연 기판에의 플럭스의 유출이 없고, 또한 수십초에서 정상적으로 용단 동작하고 있음을 알았다.

[실시례 4]

실시례 4의 회로 보호 소자는, 실시례 1 내지 실시례 3의 어느 하나의 보호 소자용 플럭스를 사용한 회로 보호 소자이고, 도 2에 도시하는 제2의 실시 형태의 구성을 갖는다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 상하면에 복수의 Ag 합금제의 패턴 전극(34)을 마련한 알루미나·세라믹스제의 절연 기판(33)과, 패턴 전극(34)과 전기 접속되고 절연 기판(33)의 하면에 마련한 저항발열 소자(38)와, 절연 기판(33)의 상면의 패턴 전극(34)에 전기 접속한 퓨즈층(11)과, 이 퓨즈층(11)의 표면에 플럭스를 도포하여 마련한 플럭스층(12)과, 플럭스층(12)을 포함하는 퓨즈 소자(10)의 상부를 덮고서 절연 기판(33)에 고착된 액정 폴리머제의 캡형상 덮개체(36)를 구비한다. 특히 도시하지 않지만, 저항발열 소자(38)의 표면은 유리재의 오버글레이즈를 시행하고 있다.

[실시례 5]

실시례 5의 회로 보호 소자는, 실시례 1 내지 실시례 3의 어느 하나의 보호 소자용 플럭스를 사용한 회로 보호 소자이고, 도 3에 도시하는 제3의 실시 형태의 구성을 갖는다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 상하면에 복수의 Ag 합금제 패턴 전극(49)을 마련한 알루미나·세라믹스제의 베이스 기판(43)과, 패턴 전극(49)과 전기 접속되고 절연 기판(43)의 상면에 마련한 저항발열 소자(48)와, 이 저항발열 소자(48)에 당접하여 절연 기판(43)의 상면의 패턴 전극(49)에 전기 접속한 퓨즈층(11)과, 이 퓨즈층(11)의 표면에 플럭스를 도포하여 마련한 플럭스층(12)과, 이 플럭스층(12)을 포함하는 퓨즈 소자(10)의 상부를 덮고서 절연 기판(43)에 고착된 액정 폴리머제의 캡형상 덮개체(46)를 구비한다. 특히 도시하지 않지만, 저항발열 소자(23)의 표면은 유리재의 오버글레이즈를 시행하고 있다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명의 보호 소자용 플럭스 및 이것을 사용한 회로 보호 소자는, 다른 표면 실장 부품과 함께 피보호 회로판에 마운트할 수 있고, 리플로 공법 등으로 일괄 솔더링 실장되고, 전지 팩 등 2차전지의 보호 장치에 이용할 수 있다.

10 : 퓨즈 소자
11 : 퓨즈층
12 : 플럭스층
30, 40 : 회로 보호 소자
33, 43 : 절연 기판
34, 44 : 패턴 전극
36, 46 : 캡형상 덮개체
39, 49 : 도전 패턴
38, 48 : 발열 저항체

Claims

절연 기판과, 상기 절연 기판의 표면에 마련된 패턴 전극과, 패턴 전극에 전기 접속된 퓨즈 소자를 구비하고,
상기 퓨즈 소자는, 퓨즈층과, 상기 퓨즈층의 표면에 마련한 플럭스층을 가지며,
상기 플럭스층은, 열가융성 수지, 활성제 및 틱소제를 포함하는 플럭스 기재와, 무기 입자로 이루어지는 유지제를 포함하는, 보호 소자용 플럭스로 이루어지고,
상기 틱소제는, 고급지방산아미드류, 수첨 고급지방산에스테르류, 수첨 고급지방산류, 퓸드실리카류에서 선택되는 적어도 하나를 포함하고,
상기 무기 입자는, 체적평균입경(D₅₀)이 0.01∼10㎛이고, 상기 플럭스 기재 100질량%에 대해 5∼30질량%의 범위에서 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
제1항에 있어서,
상기 절연 기판의 표면에 마련된 저항발열 소자를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 열가융성 수지는, 천연 로진, 중합 로진, 산변성 로진 및 수소첨가 로진으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 활성제는, 유기산류, 유기산아민염류 및 할로겐화수소산아민염류로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 무기 입자는, 유리분, 세라믹스분, 탄산칼슘, 탈크, 실리카, 알루미나, 카올린, 산화티탄, 운모 및 몬모리로나이트로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 무기 입자는, 체적평균입경(D₅₀)이 0.01 내지 1.5㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 회로 보호 소자.
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