KR102218477B1 - 활성화가능한 온도 퓨즈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 - 제1 전기 단자(1) 및 제2 전기 단자(2);
- 상기 제1 전기 단자와 제1 전기 접점을 형성하고, 상기 제2 단자와 제2 전기 접점을 형성하는 전기전도성 브릿지 소자(3);
- 상기 제1 전기 접점이 형성되는 제1 위치로부터 상기 제1 전기 접점이 오픈되는 제2 위치로 변위가능한, 상기 브릿지 소자의 적어도 하나의 파트(4),
- 상기 파트를 상기 제1 위치에 유지하고 열감응성 부재가 사전설정된 온도값에 노출되자마자 상기 파트를 해제시키는 열감응성 부재(5);
- 상기 파트를 상기 제2 위치를 향해 바이어싱시키는 바이어싱 부재(6); 및
- 상기 활성화 소자의 제1 위치에서의 상기 파트의 변위가능성을 차단하고, 상기 활성화 소자의 제2 위치에서 상기 파트의 변위가능성을 활성화시키는 기계적으로 변위가능한 활성화 소자를 포함하는 활성화가능한 온도 퓨즈에 관한 것이다.
본 발명은 또한 활성화가능한 온도 퓨즈를 갖는 인쇄회로기판의 제조방법, 활성화가능한 온도 퓨즈를 모니터링하는 방법 및 활성화가능한 온도 퓨즈를 포함하는 전자회로에 관한 것이다.

Description

활성화가능한 온도 퓨즈
본 발명은 활성화가능한 온도 퓨즈에 관한 것이다. 추가의 양상들에 따르면, 본 발명은 활성화가능한 온도 퓨즈를 갖는 인쇄회로기판의 제조방법, 활성화가능한 온도 퓨즈를의 모니터링 방법 및 활성화가능한 온도 퓨즈를 포함하는 전자회로에 관한 것이다.
온도 퓨즈는 사전설정된 열동형 과부하 상태가 발생할 때 전기 회로를 끊는 전기 안전 장치이다. 퓨즈를 통해서 흐르는 전류에 의해 트리거되는 한류 퓨즈 (current-limiting fuse)에 비해서, 온도 퓨즈는 기본적으로 온도에 반응한다. 몇몇 응용예에서, 예를 들어. 자동차, 난방 또는 공조 응용에서 장치의 온도가 주어진 한계를 초과하면 전류 회로를 차단하는 보호 장치가 필요한다. 이러한 방식으로 예를 들어, 고출력 반도체 소자의 고장 이후의 손상이 방지된다. 온도 스위치와 달리, 온도 퓨즈는 온도가 다시 한계 아래로 떨어지더라도 전류 회로를 차단 상태로 그대로 유지한다. 전형적인 온도 한계는 200℃이다. 이러한 한계를 초과하면, 인쇄회로기판의 기본 재료를 손상시키고. 구성요소들의 납땜을 제거하고, 심지어 화재 발생의 위험이 존재한다.
전자 장치를 조립하는 일반적이고 매우 효율적인 방법은, 픽-앤-플레이스(pick-and-place) 로봇 및 리플로 납땜 공정에 의해서 인쇄회로기판에 표면 실장가능한 구성요소들을 배치하고, 전기 접점을 형성하는 과정을 포함한다. 리플로 솔더링을 위해 일반적으로 사용되는 납땜 온도는 30~60 초(JEDEC 규범) 동안 240℃~265℃ 범위이다. 따라서 온도 한계가 240℃ 미만인 일반적인 온도 퓨즈는, 온도 퓨즈가 과부하가 걸린 후 리셋되지 않을 수 있기 때문에, 리플로 솔더링과 관련된 조립 공정 중에 장착할 수 없다. 이러한 경우에는 특수한 납땜 절차를 거친 다음의 수동 배치 작업이 필요하다. 이로 인해서 제조 과정 중에 고비용이고 오류가 발생하기 쉬운 추가 단계들이 도입되어야 한다.
국제특허공개 WO 2015/096853 A1로부터, 리플로 납땜될 수 있는 SMD (surface-mounted device) 장착 형태의 온도 퓨즈가 공지되어 있다. 이 퓨즈는 온도와 퓨즈를 통해 흐르는 전류의 조합에 의해 트리거된다. 온도 퓨즈는 리플로 솔더링 공정 중에는 전류가 흐르지 않기 때문에, 납땜 중에는 트리거되지 않는다. 그의 온도-전류 특성 곡선으로 인해서, 그것은 모든 응용에 적합하지 않을 수 있다.
국제특허공개 WO 2010/110877 A1로부터 리플로가능한 온도 퓨즈가 공지되어있다. 납땜 이후에, 이러한 온도 퓨즈는 활성화될 필요가 있다. 추가 전기 접점을 통해서, 고전류는 활성화 단계에서 녹는 보조 퓨즈 와이어를 통해서 전송된다. 활성화 단계가 수행되기 전에, 보조 퓨즈 와이어는 온도 퓨즈의 트리거링을 방지한다. 그러나 추가적인 전기 접점은 공간을 차지하고, 전도체 경로 (conductor path)가 활성화 단계를 위해서만 회로 기판 상에 제공될 필요가 있다. 전원도 사용할 수 있어야 한다.
본 발명의 목적은 대안의 온도 퓨즈를 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈는 제1 및 제2 전기 단자 및 전기전도성 브릿지 소자를 포함한다. 브릿지 소자는 제1 단자와 제1 전기 접점을 형성하고, 제2 단자와 제2 전기 접점을 형성한다. 이러한 방식으로, 제1 단자부터 제2 단자까지의 전기 전도성 경로가 제공된다.
브릿지 소자의 적어도 하나의 파트는 제1 전기 접점이 형성된 제1 위치로부터 제1 전기 접점이 오픈되는 제2 위치로 변위가능하다. 브릿지 소자(bridge element)의 상기 파트가 제2 위치에 있을 때, 단자들 사이의 전기 전도성 경로(electrical conducting path)는 차단된다. 이것은 열동형 과부하에 의해 트리거된 후의 퓨즈의 상태에 해당한다.
활성화가능한 온도 퓨즈는 상기 파트를 제1 위치에 유지하고, 열감응성 부재가 사전설정된 온도값에 노출되자마자 상기 파트를 해제시키는 열감응성 부재(thermally sensitive member)를 더 포함한다.
활성화가능한 온도 퓨즈는 상기 파트를 제2 위치, 즉 "트리거된" 위치(triggered position)로 바이어스시키는 바이어싱 부재(biasing member)를 더 포함한다.
활성화가능한 온도 퓨즈는 활성화 소자의 제1 위치에서 제1 위치에서 상기 파트의 변위가능성을 차단하고, 활성화 소자의 제2 위치에서 상기 파트의 변위가능성을 인에이블링시키는 기계적으로 변위가능한 활성화 소자(mechanically displaceable acivating element)를 더 포함한다.
바이어싱 부재는 온도 퓨즈가 트리거되면 브릿지 소자의 상기 파트가 제2 위치로 변위되어 전류 경로가 차단되는 것을 보장한다. 그럼에도 불구하고, 이것은 상기 파트가 열감응성 부재에 의해 제1 위치에 유지되지 않고 상기 파트의 변위가능성이 활성화 부재에 의해 차단되는 경우에만 가능하다. 열감응성 부재는, 예를 들어, 브릿지 소자에 대한 인터록킹 연결을 오픈하거나 야금적으로 결합된 연결을 용융시킴으로써 브릿지 소자의 상기 파트를 해제할 수 있다.
브릿지 소자의 상기 파트의 변위가능성을 차단하는 것은, 예를 들어 활성화 소자와 상기 파트 사이의 직접적인 기계적 접촉에 의해 달성되거나, 예를 들어, 열감응성 부재의 변형 또는 이동을 차단하거나 바이어싱 부재의 바이어싱을 상쇄시킴으로써 상기 파트에 간접적으로 작용하게 하여 달성할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈는 비활성, 즉 고정된 상태를 갖는데, 이러한 상태에서 상기 온도 퓨즈는 사전설정된 온도값에 도달하거나 초과하더라도 트리거되지 않는다. 이 상태에서 온도 퓨즈는 트리거되지 않고 리플로 솔더링 공정을 거칠 수 있다. 이러한 비활성 상태는 그의 제1 위치로 설정된 활성화 소자에 의해 정의된다. 온도 퓨즈는 인에이블된, 즉 활성화된 상태를 갖는데, 이 상태에서 온도 퓨즈는 사전설정된 온도값 초과에 의해 트리거된다. 이 활성화 상태는 활성화 소자가 제2 위치에 있는 것에 의해 정의된다.
본 발명에 따른 온도 퓨즈는 리플로 납땜에 의해 장착될 수 있고 활성화되기 쉬운 장점을 갖는다.
본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈는 순수하게 기계적으로 이동된 수단에 의해 활상화 상태가 된다.
비활성화 상태의 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈는, 비활성화 상태가 아니라면 온도 퓨즈를 트리거링하는 온도를 요구하는 공정을 거치도록 허용된다. 예를 들어, 리플로 솔더링은 그러한 공정일 수 있다.
서로 상충되지 않는한 후술하는 임의의 다른 실시예들과 조합될 수 있는, 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 일 실시예에서, 본 발명의 온도 퓨즈는 활성화 소자의 이동 경로(path of movement)를 한정하는 안내 요소를 포함한다. 이러한 이동 경로는 병진운동, 회전운동, 나사선운동 중 적어도 하나일 수 있다.
이 실시예의 이점은 퓨즈의 기계적 활성화가 예를 들어 그리퍼 또는 스크류 드라이버를 사용하여 쉽게 수행된다는 것이다.
서로 상충되지 않는한 전술한 임의의 다른 실시예들 및 후술하는 임의의 다른 실시예들과 조합될 수 있는, 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 일 실시예에서, 본 발명의 온도 퓨즈는 상기 활성화 소자의 제2 위치로부터 상기 활성화 소자의 제1 위치로의 활성화 소자의 복귀를 방지하는 스내핑 메커니즘을 포함한다.
이러한 실시예에 의해서, 활성화된 온도 퓨즈의 잘못된 비활성화가 방지된다.
서로 상충되지 않는한 전술한 임의의 다른 실시예들 및 후술하는 임의의 다른 실시예들과 조합될 수 있는, 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 일 실시예에서, 사전설정된 온도값은 240℃까지의 범위 내이고, 바람직하게는 상하한 값을 모두 포함하는, 150℃ 내지 240℃의 범위내이다.
사전설정된 온도값은 150℃부터 240℃까지의 범위가 특히 유용하다. 이 온도 범위는 예를 들어, 일반적인 솔더링 공정에서 납땜된 구성요소의 납땜 제거로 인한 전자회로의 파괴의 위험이 있는 온도 영역 아래에서 선택된다. 비활성화 상태의 이러한 실시예의 활성화가능한 온도 퓨즈는, 조기에 트리거되지 않고 납땜 공정을 버티고, 활성화되지마자 보호장치로서 기능한다.
서로 상충되지 않는한 앞에서 설명한 임의의 실시예들 및 후술하는 임의의 실시예들과 조합될 수 있는 본 발명의 활성화가능한 온도 퓨즈의 일 실시예에서, 열감응성 부재는 땜납(solder)을 포함한다.
이 실시예에서, 브릿지 소자의 상기 파트의 해제는 땜납이 녹을 때 발생한다. 사전설정된 온도값 또는 그 이하의 융점을 갖는 적절한 땜납을 선택함으로써, 정확하게 한정된 트리거링 온도가 달성될 수 있다.
서로 상충되지 않는한 전술한 임의의 실시예들 및 후술하는 임의의 실시예들과 조합될 수 있는, 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 일 실시예에서, 열감응성 부재는 바이메탈 스트립 또는 바이메탈 디스크를 포함한다.
신뢰할 수 있는 온도 의존 해제 메커니즘(temperature dependent releasing mechanism)은 바이메탈을 사용하여 구축할 수 있다. 특히 바이메탈 디스크는 잘 정의된 좁은 온도 범위내에서 하나의 곡률 상태에서 다른 상태로 신속하게 스냅할 수 있도록 형성될 수 있다.
서로 상충되지 않는한 전술한 임의의 실시예들 및 후술하는 임의의 실시예들과 조합될 수 있는, 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 일 실시예에서, 열감응성 부재는 형상기억합금을 포함한다.
형상기억합금은 그들의 변형 온도에서 형상을 크게 변화시키는 기계적 요소를 만들 수 있다. 이는 신뢰성이 높은 기계적 해제 메커니즘을 달성하는 데 유리하다.
서로 상충되지 않는한 전술한 임의의 실시예들 및 후술하는 임의의 실시예들과 조합될 수 있는, 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 일 실시예에서, 온도 퓨즈는 그 위에 제1 및 제2 전기 단자들이 배열되는, 하부를 갖는 하우징을 포함한다.
제1 및 제2 전기 단자들은 표면 실장에 적합한 납땜 접속일 수 있다. 온도 퓨즈의 표면 실장을 허용하는 이러한 실시예는, 표면 실장에 의한 소자의 위치설정이 매우 정확하기 때문에 유리하다. 따라서 과열 장치가 근방의 온도 퓨즈의 온도에 미치는 영향은 예측가능하고 재현가능한다. 예를 들어, 260℃의 온도에 견디는 플라스틱 재질의 하우징은, 리플로 공정에 적합하게 만든다. 하우징의 전형적인 크기는 예를 들어, 평면에서 보아, 10 mm x 12 mm이다.
서로 상충되지 않는한 전술한 임의의 실시예들 및 후술하는 임의의 실시예들과 조합될 수 있는, 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 일 실시예에서, 활성화 소자는 하우징 내에 통합되고, 특히 하우징과 하나의 조각으로 일체로 형성되며, 하우징의 상부로부터 및/또는 하부로부터 및/또는 측부로부터 접근가능하다.
이러한 실시예에서, 온도 퓨즈가 인쇄회로기판에 납땜된 후에 온도 퓨즈를 기계적으로 활성화시키는 것이 여전히 쉽다. 하부면으로부터의 활성화 소자에의 접근 가능성을 제공하는 실시예는, 온도 퓨즈가 위치될 영역에 구멍 또는 슬릿을 갖는 인쇄회로기판과 조합하여 사용되어, 활성화 소자가 인쇄회로기판을 통해서 작동가능할 수 있다.
서로 상충되지 않는한 전술한 임의의 실시예들 및 후술하는 임의의 실시예들과 조합될 수 있는, 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 일 실시예에서, 활성화 소자의 위치는 하우징의 상부면으로부터 볼 수 있다.
이 실시예에서, 활성화 소자의 위치는 사람에 의해 보여지거나 광학 수단에 의해 검출될 수 있는 방식으로 활성화 상태를 보여준다. 이러한 실시예를 통해서, 인쇄기판상의 모든 온도 퓨즈들이 활성화된 것을 신속하게 확인할 수 있다. 이 실시예는 특히 디지털 이미지의 획득 및 후속 이미지 분석에 의해 수행되는 자동 시각 처리 제어(automatic visual process control)에 매우 적합하다.
서로 상충되지 않는한 전술한 임의의 실시예들 및 후술하는 임의의 실시예들과 조합될 수 있는, 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 일 실시예에서, 바이어스 부재는 압축되거나, 신장되거나, 벤딩되거나 또는 트위스트된 탄성 요소이다.
서로 상충되지 않는한 전술한 임의의 실시예들 및 후술하는 임의의 실시예들과 조합될 수 있는, 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 일 실시예에서, 바이어싱 부재는 브릿지 소자의 탄성 섹션(elastic section)을 포함한다.
이 실시예에서, 브릿지 소자의 탄성 섹션은 브릿지 소자의 변위가능한 파트와 브릿지 소자의 나머지 파트 사이의 바이어싱력(biasing force)을 제공하거나 적어도 기여한다.
서로 상충되지 않는한 전술한 임의의 실시예들 및 후술하는 임의의 실시예들과 조합될 수 있는, 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 일 실시예에서, 바이어싱 부재는 코일 스프링, 나선형 스프링 또는 리프 스프링의 형태를 갖는다.
서로 상충되지 않는한 전술한 임의의 실시예들 및 후술하는 임의의 실시예들과 조합될 수 있는, 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 일 실시예에서, 브릿지 소자의 상기 파트의 제2 위치에서, 상기 제1 및 제2 접점은 오픈되고, 여기서 바람직하게 상기 브릿지 소자는 실질적으로 강성인 요소이다. 이 실시예는 간단한 대칭 구조를 허용한다. 이 경우에, 제1 및 제2 단자는 서로 호환가능하다.
서로 상충되지 않는한 전술한 임의의 실시예들 및 후술하는 임의의 실시예들과 조합될 수 있는, 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 일 실시예에서, 온도 퓨즈는 5 암페어 초과, 바람직하게는 30 암페어 초과 및 100 암페어까지의 전류를 운반하도록 구성된다.
고전류 응용에 적합하도록 구성된 이러한 실시예는, 온도 퓨즈에서 낮은 전압 강하 및 낮은 전력 소실을 유도하는 큰 전도성 단면을 갖는 브릿지 소자를 가질 수 있다.
서로 상충되지 않는한 전술한 임의의 실시예들 및 후술하는 임의의 실시예들과 조합될 수 있는, 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 일 실시예에서, 한류 퓨즈 요소(current-limiting fuse element)는 상기 제1 전기 단자와 상기 제2 전기 단자 사이의 전도성 패스에 배치된다.
이 실시예는 온도 퓨즈에 한류 기능(current limiting functionality)을 추가한다. 이 실시예에서, 사전설정된 온도값 이하의 온도에서 용융 퓨즈(melting fuse)의 특성을 갖는 활성화가능한 온도 퓨즈가 제공된다. 과전류는 사전설정된 온도값이 초과되지 않더라도 퓨즈를 트리거할 수 있다. 이 실시예에서, 예를 들어. 브릿지 소자는 한류 퓨즈 소자를 포함한다.
서로 상충되지 않는한 전술한 임의의 실시예들 및 후술하는 임의의 실시예들과 조합될 수 있는, 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 일 실시예에서, 한류 퓨즈 소자는 전기 전도성 경로, 특히 전기 절연 기판상의 전기 전도성 경로에서의 수축(constriction)으로 형성된다.
이 실시예는 한류 퓨즈 요소를 구현하는 매우 간단하고 비용 효율적인 방법이다. 이러한 유형의 한류 퓨즈 요소는 브릿지 소자 상에 구현될 수 있다. 전기 전도성 경로 내의 수축은 예를 들어, 와이어 내의 수축으로 또는 전기 절연 기판상의 인쇄회로기판 트랙 내의 수축으로서 형성될 수 있다. 전기 전도성 경로의 좁은 섹션을 통한 과전류는 이 섹션을 녹여서 퓨즈의 단자들 사이의 전기 접속을 차단한다.
서로 상충되지 않는한 전술한 임의의 실시예들 및 후술하는 임의의 실시예들과 조합될 수 있는, 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 일 실시예에서, 적어도 브릿지 소자는 실온에서 저항 온도 계수의 절대값이 500 ppm/K 미만인 저항온도 계수를 갖는 합금을 포함한다.
이 실시예는 활성화가능한 온도 퓨즈가 온도 퓨즈를 통해 흐르는 전류를 모니터링하는 방법에 사용되도록 의도된 경우에 특히 유용하다. 이 실시예에서, 퓨즈의 단자들 사이의 저항은 온도 변화에 따라 크게 변하지 않는다. 전형적으로 5000 ppm/K 정도의 저항 온도 계수를 갖는 구리와 같은 전기 전도체로서 사용되는 통상의 금속과 비교하여, 이 실시예에서는 10 배의 온도 의존성의 감소가 달성된다. 따라서 단자 사이에서 측정된 전압은 옴의 법칙을 적용하고 온도 영향을 거의 무시함으로써 전류에 대한 지표로 해석될 수 있다.
실온에서 |α|≤ 500 ppm/K의 조건을 만족하는 저항 온도 계수(TCR)(α)를 갖는 사용가능한 합금을 예로 들면 다음과 같다:
- 75-76% Cu, 23% Ni, 1-2% Mn의 합금(ISA-ZIN으로 알려짐),
- 89% Cu, 9% Ni, 2% Sn의 합금(CW351H로 알려짐),
- 85% Cu, 15% Ni, 0.3% Mn 합금( "Legierung 127"이라고 함).
이들 합금들은 비용-효율적이고, 전기 기술 분야에 적합한다. 제1 및 제2 단자들도 이러한 조건을 충족시키는 합금을 포함할 수도 있다.
실온에서 |α| ≤ 50 ppm/K의 더 강한 조건들을 충족시키는 합금들은 구리에 비해 온도 의존성이 100 배 감소한다. 이들의 예들은 다음과 같다:
- 60% Cu, 40% Ni의 합금(Constantan으로 알려짐),
- 84% Cu, 12% Mn, 4% Ni의 합금(Manganin으로 알려짐) 또는
- 84% Cu, 13% Mn, 3% Al의 합금(Isabellin으로 알려짐).
고정밀도의 측정을 위해서, 실온에서 |α|≤ 3 ppm/K의 조건을 충족시키는 90.7% Cu, 7% Mn 및 2.3% Sn의 합금(ZERANIN 30으로 알려진)이 시판되고 있다.
온도 퓨즈의 저항의 매우 낮은 온도 의존성을 달성하기 위해서, 양 단자를 포함하는 완전한 전류 전도 경로는 상기 조건 중 하나를 충족시키는 합금으로 만들어진다. 큰 온도 범위, 특히 실온과 온도 퓨즈가 트리거되는 사전설정된 온도값 사이의 전체 범위에서 상기 조건 중 하나를 충족시키는 합금이 선택될 수 있다.
서로 상충되지 않는한 전술한 임의의 실시예들 및 후술하는 임의의 실시예들과 조합될 수 있는, 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 일 실시예에서, 활성화가능한 온도 퓨즈는 제1 및 제2 전기 단자들 이외에 추가의 단자들을 포함한다.
이 실시예는 예를 들어 제1 및 제2 전기 단자들 사이의 중간 지점에서 온도 퓨즈를 통해 전류 전도 경로에 전기적으로 접촉하도록 허용한다. 또한, 추가의 단자들은 온도 퓨즈의 하우징 내의 다른 요소들, 특히 퓨즈의 상태를 모니터링하기 위해 사용되는 센서 소자들에 대한 전기적 접점을 제공할 수 있다.
본 발명은 또한 청구항 제19항에 따른 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명 및 상술한 하나 이상의 실시예들에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈를 구비하는 인쇄회로기판의 제조방법은,
- 인쇄회로기판의 전도성 납땜 패드를 땜납으로 커버하는 단계;
- 상기 땜납으로 커버링된 전도성 납땜 패드 상에 온도 퓨즈의 제1 및 제2 전기 단자를 위치시키는 단계;
- 온도 퓨즈의 활성화 소자가 활성화 소자의 제1 위치에 있도록 보장하는 단계;
- 인쇄회로기판을 땜납의 융점 이상의 온도로 가열하는 단계;
- 인쇄회로기판을 땜납의 융점 미만으로 냉각시키는 단계;
- 온도 퓨즈의 활성화 소자를 활성화 소자의 제2 위치로 이동시키는 단계를 포함한다.
활성화 소자의 이동은 활성화 소자에 힘 또는 토크를 가함으로써 수행된다.
본 발명은 또한 청구항 제20항에 따른 전자회로에 관한 것이다.
이러한 전자회로는 고출력 반도체 소자의 전류 전도 경로에 직렬로 연결되는 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈를 포함한다.
전자회로의 실시예에서, 활성화가능한 온도 퓨즈 및 고출력 반도체 소자는 공통 하우징 내에 배치된다.
이 실시예는 온도 퓨즈의 온도가 고출력 반도체의 온도에 가깝다는 이점을 갖는다. 또한, 실제 사용시 고출력 반도체 소자의 조합은 종종 쌍으로 일어나므로, 공통 하우징 내에 미리 패키징하면 조립 공정이 더욱 더 효율적으로 이루어진다.
본 발명은 또한 청구항 제22항에 따른 방법에 관한 것이다.
이 방법은 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈 또는 본 발명에 따른 전자회로의 상태를 모니터링하는 방법으로서, 여기서 상기 상태는 트리거링 상태 및/또는 전류 및/또는 온도를 포함하고, 여기서 상기 활성화가능한 온도 퓨즈의 2 개의 전기 단자들 사이의 전압이 측정된다.
이 방법은 활성화가능한 온도 퓨즈를 센서로 사용한다. 활성화가능한 온도 퓨즈의 상태는 그것이 트리거되었거나 또는 트리거되지 않았다는 사실에 의해서 특징지워진다. 상태는 그것을 통한 전류 흐름에 의해서 또는 온도 퓨즈의 온도에 의해서 특징지워질 수 있다. 전압의 측정은, 이 실시예에서 가까이에 추가의 단자들이 있는 경우에, 제1 및 제2 전기 단자뿐만 아니라 추가의 단자들 중 하나 또는 2 개를 포함하는 단자들 가운데 임의의 두 개 사이에 수행될 수 있다. 전압의 측정을 위해서, 높은 입력 저항을 갖는 전압계가 사용될 수 있다. 이 방법과 함께 사용하기 위해, 사전설정된 저항을 갖는 저항 소자, 사전설정된 온도저항계수를 갖는 소자 또는 열전쌍 소자와 같은 특수하게 구성된 소자들이 활성화가능한 온도 퓨즈내에 있을 수 있다.
본 방법의 일 실시예에서,
- 제1 및 제2 전기 단자들 사이의 전압이 측정되고, 및
- 활성화가능한 온도 퓨즈를 통해 흐르는 전류는, 마지막 단계에서 측정된 전압과 활성화가능한 온도 퓨즈의 사전설정된 저항값으로부터 결정된다.
이 실시예에서, 활성화가능한 온도 퓨즈는 측정 저항(measuring resistor)으로 사용된다. 예를 들어 온도 퓨즈에 의한 열 보호를 필요로 하는 고출력 반도체 소자를 통한 전류 모니터링은 추가의 분로 저항 등을 필요로 하지 않고서 이러한 본 방법의 실시예에 의해서 매우 간단한 방식으로 수행될 수 있기 때문에, 컴팩트한 회로 설계가 가능해진다. 이러한 실시예의 본 발명의 방법에 사용하기 위해서, 활성화가능한 온도 퓨즈는 500 μΩ 또는 1 mΩ과 같은 소정의 저항을 갖도록 설계될 수 있다. 이러한 방식에서 저항은 너무 많은 전력을 소모하지 않을 정도로 충분히 낮지만, 퓨즈를 통해 흐르는 전류를 정밀하게 측정할 수있을 만큼 충분히 높다. 상기 소정의 저항은 저항에 대한 전기 단자의 기여를 포함한다. 본 발명의 방법의 이 실시예에서, 전류 전도 경로에서 낮은 저항의 온도 계수를 갖는 합금을 적용하는 활성화가능한 온도 퓨즈를 사용하는 것이 특히 유용하다. 이렇게 하면 저항의 온도 의존성으로 인한 측정 오차가 작게 유지된다.
본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈는, 예를 들어, 차량, 난방, 환기 및 신재생 에너지 응용과 같은 고출력 응용에서 트랜지스터 보호에 적용할 수 있다. 많은 응용에서 트랜지스터는 펄스 모드로 작동한다. 펄스 작동 중에는 최대 허용 열 부하를 초과하지 않는다. 그러나 고장의 경우에는, 트랜지스터가 DC 신호에 의해 구동되거나, 트랜지스터가 손상되면, 표준 퓨즈를 트리거하는 전류 한계 미만이지만, 위험할 정도로 높은 온도로 트랜지스터를 가열할 만큼 충분히 높은 전류가 흐를 수 있다. 특히 소위 트랜지스터의 저항 고장은 이러한 상황을 초래할 수 있다. 이어서 가열된 트랜지스터는 그 주변에서 계속되는 손상을 초래하거나 심지어 화재를 일으킬 수 있다. 후속의 손상을 방지하기 위해, 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈는 고출력 트랜지스터에 근접하여, 즉, 고출력 트랜지스터에 열적으로 결합될 수 있고, 고출력 트랜지스터를 통해서 전류 경로와 직렬로 연결될 수 있다. 온도 한계를 초과하면, 온도 퓨즈가 전류 경로를 차단하여 더 이상의 가열을 방지한다.
이하에서 본 발명을 도면을 참조하여 더 예시할 것이다.
도 1(a) 내지도 1(d)는 4 가지 상이한 상태의 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 개략도이다.
도 2(a) 내지도 2(d)는 4 개의 상이한 상태의 인쇄회로기판상의 활성화가능한 온도 퓨즈의 실시예들의 단면도이다.
도 3(a) 내지도 3(d)는 4 가지 상이한 상태의 활성화가능한 온도 퓨즈의 다른 실시예의 개략도이다.
도 4(a)는 활성화가능한 온도 퓨즈를 갖는 전자회로의 사시도이다.
도 4(b)는 표면 온도가 그레이 레벨로 표시되는 도 4(b)의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 실시예를 도시한 것으로 도 5(a) 내지 도 5(c)는 세 개의 사시도이고, 도 5(d)는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 일 실시예의 사시도로서, 도 6(a)는 하우징(6)이 제거된 상태의 사시도이고, 도 6(b)는 절개사시도이다.
도 7(a) 내지 도 7(c)는 활성화가능한 온도 퓨즈의 상태를 모니터링하는 방법에 적용가능한 3 가지 측정 구성(measuring construction)의 회로도이다.
도 1은 4 가지 상이한 상태의 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈를 개략적으로 단순화시켜 도시한 도면이다.
도 1(a)는 비활성화 상태의 활성화가능한 온도 퓨즈를 도시한다. 퓨즈의 온도(T)는 온도 퓨즈의 특성인 사전설정된 온도값(TL) 아래에 놓인다. TL은 예를 들어 200℃일 수 있다. 전기적 접속이 제1 단자(1)로부터 전기전도성 브릿지 소자(3)를 거쳐 제2 단자(2)까지 형성된다. 브릿지 소자의 하나의 파트(4)가 제1 위치에 있어, 제1 단자(1)에 대한 전기 접점이 형성된다. 열감응성 부재(5)는 브릿지 소자의 상기 파트(4)를 제1 위치에 유지시킨다. 본원에서 신장된 코일스프링으로 도시되는 바이어싱 부재(6)는 화살표로 표시된 방향 B로 파트(4)를 바이어싱한다. 활성화 소자(7)는 브릿지 소자의 상기 파트(4)의 변위가능성을 차단한다.
도 1(b)는 여전히 비활성 상태에 있지만, 이제 퓨즈의 온도(T)가 사전설정된 온도값(TL)을 초과하는 활성화가능한 온도 퓨즈를 도시한 것이다. 열감응성 요소(5)는 파트(4)를 해제한다. 이러한 해제는 점선으로 표시된다. 그러나 활성화 소자(7)가 변위가능성을 차단하기 때문에, 파트(4)는 그의 제2 위치로 변위되지 않는다. 고온은 제1 및 제2 단자(1, 2)가 리플로 납땜 공정에 의해 좌측 및 우측에 도시된 리드(14, 15)에 연결되기 때문에 발생할 수 있다.
도 1(c)는 활성화 상태에 있는 활성화가능한 온도 퓨즈를 도시한 것으로, TL 미만의 온도 T에서 동작한다. 화살표로 표시된 A 방향으로의 활성화 작용의 인가에 의해, 활성화 소자는 활성화 소자의 제2 위치로 이동된다. 열감응성 부재(5)만이 브릿지 소자의 상기 파트(4)를 제1 위치에 유지한다.
도 1(d)는 활성화 상태에 있고, TL 보다 높은 온도 T에 있는 활성화가능한 온도 퓨즈를 도시한다. 열감응성 부재(5)는 파트(4)를 해제한다. 파트(4)는 바이어싱 부재(6)의 바이어싱 효과에 의해 제2 위치로 변위된다. 이에 따라서, 브릿지 소자(3)의 파트(4)와 제1 단자 사이의 전기 접점은 오픈된다. 여기에서 바이어싱 부재는 수축된 코일스프링으로 상징적으로 도시하였다.
도 2는 일 실시예의 활성화가능한 온도 퓨즈 및 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 2(a) 내지 도 2(c)는 활성화가능한 온도 퓨즈를 구비하는 인쇄회로기판의 제조방법의 단계들을 도시한다. 도 2(d)는 동일한 온도 퓨즈가 트리거된 후의 상태를 도시한다.
도 2(a)는 비활성화 상태의 온도 퓨즈의 실시예를 도시한다. 퓨즈의 온도(T)는 사전설정된 온도값(TL) 아래에 놓인다. 제1 및 제2 단자들(1, 2)은 베이스 플레이트 (12) 아래에 배치된다. 브릿지 소자의 변위가능한 파트(4)는 모자 형상을 갖는다. 예를 들면. 구리판을 딥드로잉(deep-drawing)하여 제작할 수 있다. 열감응성 부재(5)는 납땜 지점으로서 구성되는데, 이 지점에서 브릿지 소자는 제1 단자(1)에 대한 전기 접속 리딩에 납땜된다. 다른 열감응성 부재(5 ')는 유사한 납땜 지점으로서 형성되어, 브릿지 소자의 파트(4)로부터 제2 단자(2)까지의 전기적 접속을 형성한다. 열감응성 요소에 사용되는 땜납은 사전설정된 온도값인 온도 TL에서 융점을 갖는다. 압축 코일스프링은 브릿지 소자의 모자형(hat form) 내에 놓여서 브릿지 소자의 변위가능 파트(4) 상에 상방향으로의 바이어싱력을 인가한다. 하우징(11)은 온도 퓨즈를 둘러싸고 있다. 예를 들어, 하우징은 260℃의 온도에 견디는 플라스틱 재질로 구성되므로, 리플로 공정에 적합하다. 활성화 소자 내부에는 활성화 소자의 수평 병진운동을 허용하는 활성화 소자(7)에 대한 안내 부재(guiding element)가 형성된다. 활성화 소자는 제1 위치에 있고, 상기 파트(4)의 변위가능성, 이 경우에는 상기 파트(4)의 상향 이동을 차단한다. 활성화 소자는 중간 부분에 관통공(16)을 갖는다. 활성화 소자는 하우징의 오른쪽에서 외부로 돌출된다. 이것에 의해서 온도 퓨즈가 비활성 상태에 있음을 외부에서, 특히 위에서 분명하게 볼 수 있다. 온도 퓨즈는 인쇄회로기판(20) 상에 위치된다. 납땜 패드(21, 22)는 납땜(23)으로 커버된다. 제1 및 제2 단자들(1, 2)은 각각 납땜 패드 중 하나의 상부에 배치된다.
도 2(b)는 여전히 비활성화 상태 있는 온도 퓨즈의 실시예를 도시한다. 온도 퓨즈는 땜납(23)의 융점보다 높은 온도까지 가열된다. 퓨즈의 온도(T)는 이제 사전설정된 온도값(TL) 보다 더 높아진다. 열감응성 부재(5)는 이 온도에서 용융되어, 파트(4)를 제자리에 유지하는 능력을 상실하고, 상기 파트(4)는 활성화 소자(7)에 의해 차단되어 움직이지 않는다.
도 2(c)는 TL 미만의 온도(T)로 냉각된 후의 온도 퓨즈를 도시한다. 납땜 패드들(21, 22)과 제1 및 제2 단자(1, 2) 사이의 납땜 접점이 형성된다. 열감응성 부재(5)는 다시 고형이고, 파트(4)를 제자리에 유지하는 능력을 회복하였다. 방향 A로의 활성화 작용(activating action)에 의해서, 활성화 소자는 활성화 소자의 제2 위치로 이동되었다. 활성화 소자(7)의 돌출된 부분을 하우징(11) 내로 가압하는 상기 활성화 작용은 픽 및 플레이스 활동(pick and place activity)을 위해서도 사용되는 그리퍼(gripper)에 의해 수행될 수 있다. 이제, 활성화 소자의 관통공(16)은 브릿지 소자의 파트(4) 위에 놓여서 상기 파트(4)의 상향 이동을 가능하게 한다. 열감응성 부재(5)만이 파트(4)의 B 방향으로의 바이어싱을 방해한다. 온도 퓨즈는 활성화 상태에 놓인다.
도 2(d)는 온도 T가 TL 보다 높은 온도까지 상승한 후 활성화된 온도 퓨즈를 도시한다. 열감응성 부재를 형성하는 납땜이 녹고, 브릿지 소자의 파트(4)는 제2 위치로 변위된다. 코일 스프링(6)은 도 2(c)에 비해 확장되어, 파트(4)를 제2 위치에 유지한다. 브릿지 소자와 제1 및 제2 단자 사이의 전기 접점 및 그에 따른 단자들 사이의 전기 접점이 차단된다.
도 3은 4 개의 다른 상태의 활성화가능한 온도 퓨즈의 다른 실시예를 개략적으로 단순화시켜 도시한 것이다. 이러한 실시예에서, 브릿지 소자의 변위가능한 파트(4)는 전기 전도성 섹션과는 떨어진 비전도성인 가동 블록(movable block)(17)의 전기전도성 섹션으로서 형성된다. 제1 단자(1) 및 제2 단자(2) 각각에 대한 전기 접점은 슬라이딩 접촉을 통해 형성된다. 이 실시예에서 열감응성 부재(5)는 가동 블록(17)에 대한 인터록킹 연결(interlocking connection)을 갖는 바이메탈 스트립이다.
도 3(a)는 온도 T <TL에서 비활성화 상태의 온도 퓨즈를 도시한다. 바이메탈 스트립은 가동 블록(17)과의 인터록킹 연결이 성립되고, 파트(4)가 제1 위치에 유지되도록 직선형이다.
도 3(b)는 T> TL인 비활성화 상태의 온도 퓨즈를 도시한다. 바이메탈 스트립이 위쪽으로 벤딩되고, 인터록킹 연결이 해제된다. 활성화 소자(7)는, 이 실시예에서는 압축 코일 스프링인 바이어싱 요소(6)의 방향 B로의 바이어싱력을 상쇄시킨다.
도 3(c)는 온도 T < TL인 활성화 상태의 온도 퓨즈를 도시한다. A 방향으로 힘을 가함으로써 활성화 소자(7)가 안내 부재 역할을 하는 보어(bore) 안으로 밀린다. 활성화 소자(7)는 이제 그의 제2 위치에 있게 되어, 가동 블록(17) 및 그와 함께 파트(4)의 변위가능성이 인에이블된다. 스내핑 메커니즘(13)은 활성화 소자가 그의 제2 위치로부터 제1 위치로 복귀하는 것을 방지한다.
도 3(d)는 온도 T> TL인 활성화된 상태의 온도 퓨즈를 도시한다. 인터록킹 연결은 열감응성 부재(5)로서 기능하는 바이메탈 스트립의 상향 벤딩 때문에 해제되었다. 파트(4)는 그의 제2 위치에 놓인다. 제1 단자(1)와의 슬라이딩 접촉은 가동 블록(17)의 비전도성 부분하고만 접촉하고, 제1 단자(1)로부터 제2 단자(2)로의 전기 접속 경로는 차단된다.
도 4(a)는 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈를 구비하는 전자회로(40)를 도시한다. 온도 퓨즈(10)는 고출력 반도체 소자(41)의 근방에 장착되고 반도체 소자의 전류 전도 경로에 직렬로 연결된다. 온도 퓨즈 및 반도체 소자는 인쇄회로기판에 표면 실장된다. 반도체 소자는 예를 들어, 전계 효과 트랜지스터(FET)이다. 온도 퓨즈는 도 2(a) 내지 도 2(d)에 표시된 타입이다. 온도 퓨즈는 도 2(c)의 단면도에 해당하는 활성화된 상태로 표시된다. 활성화 소자는 제2 위치에 놓이는데, 이 실시예에서 활성화가능한 온도 퓨즈는 하우징 내부에 있어, 활성화 소자는 보이지 않는다. 온도 퓨즈 및 고출력 반도체 소자의 가능한 공통 하우징(42)이 점선으로 표시되어 있다.
도 4(b)는 도 4(a)의 전자회로(40)를 도시한다. 표면 온도는 온도값에 해당하는 회색으로 표시된다. 도시된 온도 분포는 온도 퓨즈가 트리거되지 않은 정상 작동 상태의 전형적인 온도 분포이다.
도 5는 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 일 실시예의 4 개의 상이한 도면이다. 이 네 도면에서 온도 퓨즈는 모두 비활성 상태이다.
도 5(a)는 온도 퓨즈 위에서 본 사시도이다. 이 실시예는 위쪽에서 화살표 A로 표시된 방향으로 인가된 힘에 의해 활성화된다. 하우징(11) 내의 그루브(51)는선형 이동 경로를 따라서 활성화 소자(7)를 안내한다.
도 5(b)는 동일한 온도 퓨즈를 도 5(a)와 같은 관점에서 보면서도, 하우징 내부의 부품들을 보여주기 위해 하우징을 제거한 상태의 사시도이다. 브릿지 소자(4)는 제1 단자(1)와 제2 단자들(2) 사이에 전기 접점을 형성한다. 열감응성 부재(5, 5 ')는 참조 부호로 표시된 위치들에 있는, 브릿지 소자(4)와 제1 및 제2 단자 사이의 계면에 있는 얇은 납땜 층(thin solder layer)으로서 형성된다.
도 5(c)는 제1 및 제2 단자(1, 2)를 직접 관찰할 수 있는 온도 퓨즈 아래에서 본 사시도이다. 일점 쇄선(C)은 도 5(d)의 단면의 위치를 나타낸다.
도 5(d)는 온도 퓨즈의 단면도이다. 온도 퓨즈의 단면은 제1 및 제2 단자(1, 2)의 중간에 놓이는 평면을 따르는 단면이다. 활성화 소자(7)의 일부로서 형성된 노즈(52)는 브릿지 소자(4)를 제 위치에 유지시킨다. 그것은 또한, 스냅 패스너 (sanp-fastener)와 유사한 스내핑 메커니즘을 제공한다. 활성화 소자(7)는 그의 제2 위치로 밀려 내려가서, 기계적 저항이 극복되어, 활성화 소자의 약간의 변형이 발생할 수 있다. 활성화 소자(7)가 제2 위치에 있는 상태에서, 브릿지 소자는 더 이상 제위치에 고정되지 않는데, 이것은 일단 열감응성 부재(5, 5 ')를 형성하는 납땜이 녹을 경우에, 바이어싱 요소(6)에 의해서 브릿지 소자(4)의 위에 브릿지 소자가 제1 위치로부터 빠져 나오기에 충분한 공간이 있기 때문이다. 바이어싱 요소(6)는 코일 스프링으로서 제조된다. 코일스프링은 브릿지 소자(4)에 위로 향하는 힘을 발휘한다. 이러한 힘은 노즈(52)를 브릿지 소자(4)를 가로 질러 스냅하는 데 필요한 힘보다 약하다. 이 실시예에 따라서 온도 퓨즈를 활성화시키기 위해서, 스프링의 이러한 힘보다 큰 힘이 온도 퓨즈의 상부로부터 활성화 소자 상에 인가되어야 한다. 활성화 소자(7)는 직접 엑세스가능하고 상부에서 볼 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈의 실시예를 서로 상이한 두 도면, 즉 도 6(a) 및 도 6(b)로 도시한 것이다. 이 실시예에서, 브릿지 소자는 한류 퓨즈 요소(current-limiting fuse element)(61)를 포함한다. 양자의 도면에서 온도 퓨즈는 모두 비활성 상태이다.
도 6(a)는 내부의 구성요소들이 더 잘 보이도록 하우징이 제거된 활성화가능한 온도 퓨즈의 사시도이다. 도시된 실시예에서, 브릿지 소자의 파트(4)는 열감응성 부재들(5, 5 ')에 의해 제1 및 제2 전기 단자들에 납땜되는 전도성 경로(62)를 휴대하는 전기 절연 기판(63)으로서 구성된다. 전도성 경로(62)의 수축은 한류 퓨즈 소자(61)를 형성한다. 수축 영역에서 작은 단면 때문에, 전류가 전도성 경로를 통해서 흐르는 퓨즈의 정격 전류보다 높으면, 여기서 전류 경로는 녹는다. 한류 퓨즈 소자(61)가 활성화될 필요가 없다. 활성화 힘이 활성화 소자에 A 방향으로 인가되면, 활성화 소자(7)는 활성화 소자(7)의 제2 위치로 이동되어, 그에 의해 브릿지 소자의 파트(4)의 상향 변위를 가능하게 할 수 있다. 코일 스프링의 형태인 바이어싱 부재(6)는 위로 작용하는 바이어싱력을 상기 파트(4)에 인가한다.
도 6(b)는 나머지 반쪽이 잘려나간, 활성화가능한 온도 퓨즈의 반쪽의 사시도이다. 도 6(b)에서는 하우징(11)이 존재한다. 절단면은 한류 퓨즈 부재(61)가 전도성 경로 내의 수축에 의해 형성되는 위치에서 전도성 경로(62)를 관통하여 절단한다. 전도성 경로의 박층은 전기 절연 기판(63)에 의해 휴대된다. 도시된 활성화 소자(7)의 제1 위치에서, 활성화 소자(7) 상의 2 개의 노즈(52)들은 브릿지 소자의 하우징(11)에 대한 변위가능성을 차단한다. 활성화 소자가 그의 제2 위치로 이동될 때, 하우징 내의 그루브(51)는 활성화 소자(7)를 안내한다. 활성화 소자(7)는 어느 정도 변형이 가능하여, 상부 노즈(52)가 파트(4) 및 하우징(11)의 인접한 부분에 의해 형성된 장애물 위로 밀릴 수 있다. 하우징(11)은 바이어싱 부재(6)를 제위치에 유지한다.
도 7(a) 내지도 7(c)는 활성화가능한 온도 퓨즈(10)와 온도 퓨즈의 상태를 모니터링하는 방법에서 인가된 전압(V)을 측정하기 위해 사용되는 전압계(70)를 포함하는 측정 구성(measuring configuration)의 개략 회로도를 나타낸다.
도 7(a)는 전류(I)가 제1 전기 단자(1)로 흘러들어가고 제2 전기 단자(2)로부터 흘러나오는 활성화가능한 온도 퓨즈(10)를 도시한다. 트리거되면, 활성화가능한 온도 퓨즈(10)는 전류(I)를 차단한다. 전압계(70)는 제1 단자(1)와 제2 단제(2) 사이의 전압(V)을 측정한다. 온도 퓨즈가 값 R의 저항을 갖는 것으로 알려진 경우에, 전류(I)는 I = V/R로서 계산될 수 있다.
도 7(b)는 부가의 전기 단자(71)를 갖는 활성화가능한 온도 퓨즈(10)를 도시한다. 전압계(70)는 단자들(2 및 71) 사이의 전압을 측정하도록 배열된다. 이러한 방식은, 예를 들어, 온도 퓨즈(10)의 전도성 경로를 따라서 형성된 열전쌍 접점(thermocouple contact)을 통한 열 유도 전압을 측정할 수 있다. 이 측정 구성의 또 다른 가능성은 브릿지 소자가 여전히 제2 단자(2)에 전기적으로 접촉하고 있는지, 즉 온도 퓨즈가 트리거된 상태인지 아닌지를 검출하는 것이다.
도 7(c)는 2 개의 추가적인 전기 단자들(71, 72)을 갖는 활성화가능한 온도 퓨즈(10)를 도시한다. 전압계(70)는 단자들(71 및 72) 사이의 전압을 측정하도록 배치된다. 이러한 측정 구조에서, 온도 퓨즈의 전류 전도 경로의 한정된 섹션에 걸친 전압 강하가 가능하다.
1: 제1 단자
2: 제2 단자
3: 브릿지 소자
4: 브릿지 소자의 파트
5: 열감응성 부재
5': 추가 열감응성 부재
6: 바이어싱 부재
7: 활성화 소자
10: 활성화가능한 온도 퓨즈
11: 하우징
12: 베이스 플레이트
13: 스내핑 메커니즘
14, 15: 리드
16: 홀(활성화 소자 내의)
17: 가동 블록
20: 인쇄회로기판
21, 22: 납땜 패드
23: 땜납
40: 활성화가능한 온도 퓨즈를 갖는 전자회로
41: 고출력 반도체 소자
42: 공통 하우징(10과 41의)
51: 그루브(하우징 내의)
52: 노즈
61: 한류 퓨즈 소자
62: 전도성 경로
63: 전기 절연 기판
70: 전압계
71, 72: 추가 전기 단자들
A: 활성화 작용의 방향
B: 바이어싱 방향
I: 전류
T: 온도
TL: 사전설정된 온도값
V: 전압

Claims (24)

  1. - 제1 전기 단자(1) 및 제2 전기 단자(2);
    - 상기 제1 전기 단자와 제1 전기 접점을 형성하고, 상기 제2 단자와 제2 전기 접점을 형성하는 전기전도성 브릿지 소자(3);
    - 상기 제1 전기 접점이 형성되는 제1 위치로부터 상기 제1 전기 접점이 오픈되는 제2 위치로 변위가능한, 상기 브릿지 소자의 적어도 하나의 파트(4),
    - 상기 파트를 상기 제1 위치에 유지하고 열감응성 부재가 사전설정된 온도값에 노출되자마자 상기 파트를 해제시키는 열감응성 부재(5);
    - 상기 파트를 상기 제2 위치를 향해 바이어싱시키는 바이어싱 부재(6); 및
    - 활성화 소자의 제1 위치에서의 상기 파트의 변위가능성을 차단하고, 상기 활성화 소자의 제2 위치에서 상기 파트의 변위가능성을 활성화시키는 기계적으로 변위가능한 활성화 소자를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 접점은 상기 브릿지 소자의 상기 파트(4)의 제2 위치에서 오픈되며,
    적어도 상기 브릿지 소자(3)는 실온에서 저항 온도 계수의 절대값이 500 ppm/K 미만인 저항 온도 계수를 갖는 합금을 포함하고,
    상기 열감응성 부재(5)는 바이메탈 스트립, 바이메탈 디스크, 형상기억합금 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성화가능한 온도 퓨즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 활성화 소자(7)의 이동 경로를 한정하는 안내 요소를 포함하고, 상기 이동 경로는 병진운동, 회전운동, 나사선운동 중 적어도 하나인 활성화가능한 온도 퓨즈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 활성화 소자(7)가 상기 활성화 소자의 제2 위치로부터 상기 활성화 소자의 제1 위치로 복귀하는 것을 방지하는 스내핑 메커니즘(13)을 포함하는 활성화가능한 온도 퓨즈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 사전설정된 온도값(TL)은 240℃까지인 것을 특징으로 하는 활성화가능한 온도 퓨즈.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 열감응성 부재(5)는 땜납을 포함하는 것을 특징으로 하는 활성화가능한 온도 퓨즈.
  6. 삭제
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    그 위에 상기 제1 전기 단자(1) 및 제2 전기 단자(2)가 배치되는 하부를 갖는 하우징(11)을 포함하는 활성화가능한 온도 퓨즈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 활성화 소자(7)는 상기 하우징(11)내에 통합되고, 상기 하우징의 상부, 하부 또는 측부로부터 액세스가능한 것을 특징으로 하는 활성화가능한 온도 퓨즈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 활성화 소자(7)의 위치는 상기 하우징(11)의 상부에서 볼 수 있는 것을 특징으로 하는 활성화가능한 온도 퓨즈.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 바이어싱 부재(6)는 압축되거나, 신장되거나, 벤딩되거나 또는 트위스트되는 탄성 부재인 것을 특징으로 하는 활성화가능한 온도 퓨즈.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 바이어싱 부재(6)는 상기 브릿지 소자(3)의 탄성 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 활성화가능한 온도 퓨즈.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 바이어싱 부재(6)는 코일 스프링, 나선형 스프링 또는 리프 스프링의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 활성화가능한 온도 퓨즈.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 브릿지 소자는 강성 부재인 것을 특징으로 하는 활성화가능한 온도 퓨즈.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 온도 퓨즈는 5 암페어를 초과하는 전류를 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 활성화가능한 온도 퓨즈.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전기 단자들(1, 2) 사이의 전도성 경로(62)에 한류 퓨즈 요소(current-limiting fuse element)(61)가 배치되는 것을 특징으로 하는 활성화가능한 온도 퓨즈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 한류 퓨즈 요소(61)는 전도성 경로(62)의 수축으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 활성화가능한 온도 퓨즈.
  17. 삭제
  18. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 활성화가능한 온도 퓨즈는 상기 제1 및 제2 전기 단자들(1, 2)에 부가하여 추가의 전기 단자들(71, 72)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 활성화가능한 온도 퓨즈.
  19. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈(10)를 구비하는 인쇄회로기판(20)을 제조하는 방법으로서,
    - 인쇄회로기판의 전도성 납땜 패드(21, 22)를 땜납(23)으로 피복하는 단계,
    - 상기 땜납(23)으로 커버링된 전도성 납땜 패드 상에 상기 온도 퓨즈의 제1 전기 단자(1) 및 제2 전기 단자(2)를 위치시키는 단계;
    상기 온도 퓨즈의 상기 활성화 소자(7)가 상기 활성화 소자의 상기 제1 위치에 있도록 보장하는 단계,
    - 인쇄회로기판을 상기 땜납의 융점 이상의 온도로 가열하는 단계;
    - 인쇄회로기판을 땜납의 융점 미만의 온도로 냉각시키는 단계;
    - 온도 퓨즈(10)의 활성화 소자(7)를 활성화 소자의 제2 위치로 이동시키는 단계를 포함하는 활성화가능한 온도 퓨즈를 구비하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  20. 고출력 반도체 소자(41)의 전류 전도 경로에 직렬로 연결되는 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 따른 활성화가능한 온도 퓨즈(10)를 포함하는 전자회로(40).
  21. 제20항에 있어서, 상기 활성화가능한 온도 퓨즈(10)와 상기 고출력 반도체 소자(41)는 공통 하우징 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자회로(40).
  22. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 활성화가능한 온도 퓨즈(10)의 상태를 모니터링하는 방법으로서, 상기 상태는 트리거링 상태, 전류 또는 온도를 포함하고, 여기서 상기 활성화가능한 온도 퓨즈의 2 개의 전기 단자들 사이의 전압이 측정되는 것을 특징으로 하는 활성화가능한 온도 퓨즈의 상태를 모니터링하는 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    - 상기 제1 전기 단자(1)와 상기 제2 전기 단자(2) 사이의 전압이 측정되고,
    - 상기 활성화가능한 온도 퓨즈를 통해서 흐르는 전류는 상기 전압 및 상기 활성화가능한 온도 퓨즈의 사전설정된 저항값으로부터 결정되는 방법.
  24. 제20항에 따른 전자회로의 상태를 모니터링하는 방법으로서, 상기 상태는 트리거링 상태, 전류 또는 온도를 포함하고, 여기서 상기 활성화가능한 온도 퓨즈의 2 개의 전기 단자들 사이의 전압이 측정되는 것을 특징으로 하는 활성화가능한 전자회로의 상태를 모니터링하는 방법.
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