KR19990022733A - 표면실장 퓨우즈 디바이스 제조방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

박막 표면실장 퓨우즈(58)는 두 물질의 서브조립체를 갖는다. 제1서브조립체는 가용 링크(42), 이 링크의 지지기판(13) 및 터미널 패드(34,36)를 포함한다. 제2서브조립체는 충격 및 산화에 대한 보호를 제공하도록 가용 링크(42)와 겹쳐지는 보호층(56)을 포함한다. 보호층(56)은 폴리머물질로 제조되는 것이 바람직하다. 가장 바람직한 폴리머물질은 폴리우레탄 겔 또는 페이스트이다. 이외에, 가장 바람직한 지지기판은 FR-4 에폭시 또는 폴리이미드이다.

Description

표면실장 퓨우즈 디바이스 제조방법 및 장치

본 발명은 일반적으로 인쇄회로기판의 전기회로의 배치 및 보호를 위한 표면실장 퓨우즈에 관한 것이다.

관련출원

본 출원은 1994년 5월 27일 미국 출원 제08/247,584호의 일부계속출원이다.

발명의 배경

인쇄회로(PC)기판은 모든 종류의 전기 및 전자 장비에 적용이 증가되었다. 종래의 전기회로보다 더 큰 규모로 인쇄회로기판에 형성된 전자회로는 과전기에 대한 보호를 필요로 한다. 이와 같은 보호는 일반적으로 PC 보오드(인쇄회로기판)에 물리적으로 고정되는 초소형 퓨우즈로 제공된다.

그와 같은 초소형 표면실장 퓨우즈의 한 예가 미국 특허 제5,166,656호('656특허)에 개시됐다. 이와 같은 표면실장 퓨우즈의 가용 링크(fusible link)는 패시베이션층(passivation layer), 절연커버, 및 패시베이션층을 절연커버에 접착시키는 에폭시층을 포함하는 3층 복합물로 피복되는 것으로 기술됐다. '656특허, 6단(column), 4-7줄을 참조하시오. 일반적으로 패시베이션층은 화학증착 실리카이거나 두꺼운 인쇄유리층(printed glass)이다. '656특허, 4단, 43-46줄을 참조하시오. '656특허의 퓨우즈는 가용 링크를 보호하는 3층을 갖는다. 이외에 '656특허의 퓨우즈는 비교적 두꺼운 유리커버를 갖는다. 본 발명에 불필요한 몇 개의 다른 특징들이 '656특허의 퓨우즈에 존재한다. 따라서, 본 발명은 이들 및 기타 문제들을 해결하고자 계획됐다.

발명의 요약

본 발명은 두 물질의 서브조립체(subassembly)를 포함하는 박막 표면실장 퓨우즈이다. 제1서브조립체는 가용 링크, 가용 링크의 지지기판 및 터미널 패드를 포함한다. 제2서브조립체는 충격 및 산화에 대한 보호를 제공하도록 가용 링크와 겹치는 보호층을 포함한다.

보호층은 폴리머물질로 제조되는 것이 바람직하다. 가장 바람직한 폴리머물질은 형판인쇄단계가 커버층(cover coat)을 도포하도록 사용될 때의 폴리우레탄 겔 또는 페이스트(paste)이다. 그러나 폴리카보네이트는 또한 사출성형단계가 커버층을 도포하도록 사용될 때에 잘 이용된다. 이외에, 가장 바람직한 지지기판은 FR-4 에폭시 또는 폴리이미드이다.

본 발명의 제2특징은 박막 표면실장 퓨우즈이다. 이 퓨우즈는 전도물질로 제조된 가용 링크를 포함한다. 제1전도물질은 구리, 은, 니켈, 티타늄, 알루미늄 또는 이들 전도물질의 합금으로부터 선택되는 것이 바람직하나 전적으로는 아니다. 제1전도물질과 상이한 제2전도물질은 가용 링크의 표면에 용착된다. 본 발명의 표면실장 퓨우즈용으로 바람직한 금속은 구리이다. 제2도금속으로 바람직한 한 금속은 주석-납이다. 다른 바람직한 제2전도금속은 주석이다.

제2전도금속은 퓨우즈 링크에 좌우되는 사각형태, 원형태 또는 어떤 여러 다른 형태의 가용 링크에 용착될 수 있다. 제2전도금속은 가용 링크의 중앙 부분을 따라 용착되는 것이 바람직하다.

석판술, 기계 및 레이저 처리 기술이 매우 작고, 복잡하고 복합 가용 링크 형태를 만들도록 사용될 수 있다. 전기화학 및 물리적 증착(PVD) 기술을 통해 적용된 극도의 박막층과 복합될 때 이와 같은 성능은 이들 초소형 퓨우즈가 소자의 가용 구역을 제어가능하게 하고 마이크로 암페어 범위 및 암페어 범위 전류가 흐르는 회로를 보호가능하게 한다. 이는 이들 고전류에서 보호를 제공하는 종래 퓨우즈가 필라멘트선으로 제조됐다는 점에서 특이하다. 그와 같은 필라멘트선 퓨우즈의 제조는 처리에 특정한 곤란을 발생하였다.

본 발명 퓨우즈의 기판 상부에 가용 링크를 배치하여야 하기 때문에 제2처리방법을 고정밀 제2작동으로 사용가능하고, 이 방식에서 퓨우즈 소자의 최종 저항값을 조절한다.

도1은 본 발명에 따른 초소형 표면실장 퓨우즈를 제조하는데 사용된 구리도금된 FR-4 에폭시 시트의 사시도이다.

도2는 도1의 2-2선을 따라 취한 도1의 시트의 부분 단면도이다.

도3은 시트의 구리도금이 벗겨지고, 다수의 구멍(일부가 도시됨)을 가지며, 각각의 구멍은 길이(L) 및 폭(W)으로 이격된 직경(D)을 갖고, 시트의 분리된 사분면으로 정해진 도1의 FR-4 에폭시 시트의 사시도이다.

도4는 재도포된 구리도금층을 갖는, 도3의 구멍 뚫린 시트의 절단 부분의 확대사시도이다.

도5는 시트가 자외선(UV)광 불투과성 물질의 다중 정방형 패널로 마스크된 후 재도금된 구리시트의 평평한, 상방향 표면의 절단사시도이다.

도6은 도5의 재도금된 시트로부터 구리도금중 스트립과 같은 부분의 제거후 퓨우즈 횡렬(27)중 하나에 대해 회전된 도5의 배면측 사시도이다.

도7은 점선으로 제한된 선형구역(40)을 보여주고, 퓨우즈 횡렬(27)중 하나에 대해 회전된 도6의 상면측의 사시도이다.

도8은 시트가 구리도금조에 잠겨진 다음 니켈도금조에 담겨지며, 그 결과 구리 및 니켈층이 터미널 패드의 홈을 포함하는 터미널 패드의 베이스 구리층 위에 용착된 후, 다른 퓨우즈 횡렬에서 절단되고 퓨우즈중 하나의 한 변부에서 절단된 시트의 단일 퓨우즈 횡렬(27)의 사시도이다.

도9는 UV광으로 경화되기 전에 UV광 불투과성 물질로 마스크된 가용 링크(42)의 중심부에 있는 퓨우즈-결함 부분(50)을 보여주는 도8의 스트립의 사시도이다.

도10은 구리 및 니켈층 위에 다른 층을 생성하도록 주석-납 도금조에 잠기게 한 후, 그리고 가용 링크의 중앙 부분에 주석-납 합금의 용착후인 도9의 스트립의 사시도이다.

도11은 퓨우즈 횡렬(27)의 상부에 폴리머 겔 또는 페이스트층이 추가된 도10의 스트립의 사시도이다.

도12는 다이아몬드 톱이 각각의 표면실장 퓨우즈를 형성하도록 평행 및 수직평면을 따라 스트립을 절단하도록 사용되는 소위 절단작업후 퓨우즈가 최종적으로 제조된 본 발명에 따른 개별 퓨우즈를 보여주는 사시도이다.

바람직한 실시예의 상세한 설명

본 발명이 많은 상이한 형태로 실시되기 쉬울지라도 본 발명의 바람직한 실시예가 도면에 도시됐고 여기에 상술될 것이다. 본 발명의 설명이 본 발명의 원리를 예시한 것으로 간주됨은 물론이다. 이와 같은 설명은 본 발명의 광범위한 특징을 예시된 실시예 또는 실시예들에 제한하고자 하는 것이 아니다.

본 발명의 한 바람직한 실시예가 도1에 도시됐다. 박막 표면실장 퓨우즈(thin film, surface-mounted fuse)는 PC 보오드 또는 후막 하이브리드 회로의 표면실장 구조에 사용되는 초소형(subminiature) 퓨우즈이다. 이들 퓨우즈중 하나는 일반적으로 A 케이스 퓨우즈로 이 분야에 공지됐다. 이들 퓨우즈에 대한 A 케이스 퓨우즈 표준 산업 사이즈는 125밀(mils) 길이 × 60밀(mils) 폭이다. 또한 A 케이스 퓨우즈는 또한 1206 퓨우즈로 지정됐다. 이외에 본 발명은 표준 사이즈의 표면 실장가능한 장치와 호환되는 더욱 작은 사이즈의 퓨우즈를 포함한다. 특히 본 발명은 비표준 사이즈 뿐만 아니라 1210, 0805, 0603 및 0402 퓨우즈와 같은 사이즈의 표준 실장가능한 장치의 모든 다른 표준 사이즈 내에서 사용될 수 있다.

일반적으로 본 발명은 두 물질의 서브조립체를 포함한다. 이후 알 수 있는 바와 같이 제1 서브조립체는 퓨우즈 요소 또는 가용 링크(fusible link)(42), 이의 지지기판 또는 코아(13), 및 퓨우즈(58)를 PC 보오드에 연결시키기 위한 터미널 패드(34,36)를 포함한다. 제2 서브조립체는 적어도 자동화된 조립중에 발생될 수 있는 충격으로부터 보호하고 사용중에 산화로부터 보호하기 위해 퓨우즈 상부부분의 중요부분(substantial portion)과 가용 링크(42)를 중복시키는 보호층이다.

제1 서브조립체는 두 금속 전극 또는 패드(34,36)와 용융가능한 요소 또는 링크(42)를 수용하여 지지하고, 이들 양자는 도5 및 도6에 도시된 바와 같이 단일 연속 필름으로 기판에 접착됐다. 패드(34,36)들은 상부, 바닥, 그리고 기판 또는 코어(13)의 측면에 위치되는 반면에 가용 링크(42)는 기판(13)의 상부에 위치된다. 더욱 상세히 말하면, 패드(34,36)들은 구멍(bore)(14)과 이후 더욱 기술되는 바와 같은 각 퓨우즈의 두 홈(16)(각 홈(16)은 각 구멍(14)의 1/2이다)으로 연장된다.

바람직한 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 패드들은 베이스 구리층, 보충 구리층, 니켈층 및 주석-납층을 포함하는 다수의 층으로 구성된다. 패드의 베이스 구리층과 박막 가용 링크들은 아래의 바람직한 실시예에 기술된 도금과 같은 전기화학 공정(1) 또는 PVD(2)로 동시에 용착된다. 이와 같은 동시 용착(deposition)은 가용 링크(42)와 터미널 패드(34,36) 사이에 양질의 전도경로를 보장한다. 이와 같은 용착형식은 또한 제조를 용이하게 하고, 가용 링크(42)의 매우 정밀한 두께조절을 가능하게 한다.

가용 링크(42)와 베이스 구리를 기판(13) 위에 초기 배치시킨 후, 추가적인 전도 금속층들이 터미널 패드(34,36) 위로 위치된다. 이들 추가 층들은 각각의 사진석판술 및 용착기술에 의해 이들 패드를 한정하여 위치된다.

이 퓨우즈는 다음 공정으로 제조될 수 있다. 도1 및 도2에 도시된 것은 구리도금층(12)을 갖는 FR-4 에폭시 단체시트(solid sheet)이다. 구리도금층(12)과 이 단체시트(10)의 FR-4 에폭시 코어(13)는 도2에 가장 잘 도시될 수 있다. 이와 같이 구리도금된 FR-4 에폭시 시트(10)는 부품번호 제 0200BED130C1/C1GEN0200C1/C1A2C로 뉴욕 후식 폴스(Hoosick Falls)에 소재하는 얼라이드 시그널 라미네이트 시스템즈(Allied Signal Laminate Systems)로부터 입수가능하다. 비록 FR-4 에폭시가 바람직한 물질일지라도 기타 적당한 물질들은 PC 보오드가 제조되는 물질과 호환되는 어떤 물질, 즉 화학적으로, 물리적으로 그리고 구조적으로 PC 보오드가 제조되는 물질과 비슷한 특성의 어떤 물질을 포함한다. 따라서, 이와 같은 단체시트(10)용으로 다른 적당한 물질은 폴리이미드(polyimide)이다. FR-4 에폭시와 폴리이미드는 PC 보오드 산업에서 사용된 표준기판물질과 거의 동일한 물리적 특성들을 갖는 물질 등급(class of material)중 하나이다. 그 결과 본 발명의 퓨우즈와 이 퓨우즈가 고정되는 PC 보오드는 대단히 잘 조화된 열적특성 및 기계적특성을 갖는다. 본 발명인 퓨우즈의 기판은 또한 소정의 아크추적특성(arc-tracking characteristics)을 제공하고 동시에 아크와 관련된 에너지의 급속한 방출에 노출될 때 본래대로 유지되는 충분한 기계적인 유연성을 보여준다.

본 발명의 퓨우즈를 제조하는 다음의 공정단계에서, 구리도금층(12)은 종래의 에칭공정에서 식각되어 단체시트(10)에서 제거된다. 이와 같은 종래의 에칭공정에서, 구리층은 염화 제2철용액으로 식각되어 기판에서 제거된다.

이와 같은 단계의 완성 후 도2의 모든 구리층(12)은 식각되어 이 단체시트(10)의 FR-4 에폭시 코어에서 제거되는 것이 이해될지라도, 이 FR-4 에폭시 시트(10)의 나머지 에폭시 코어(13)는 초기에 구리층으로 처리되지 않았다. 깨끗한 FR-4 에폭시 시트와 상이하다. 특히, 화학적으로 식각된 표면처리는 구리층(12)이 에칭에 의해 제거된 후 에폭시 코어(13)의 표면에 잔존한다. 이와 같이 처리된 에폭시 코어(13)의 표면은 본 발명의 표면실장 초소형 퓨우즈의 제조에 필요한 다음 작업들에 더욱 잘 수용된다.

이와 같이 처리된 구리-자유표면을 갖는 FR-4 에폭시 시트(10)는 그 다음 도3에서 알 수 있는 바와 같이 시트(10)의 4개의 사분면(10a,10b,10c,10d)을 따라 구멍 또는 보어(14)를 형성하도록 드릴가공되거나 펀칭가공된다. 파선들은 도3에서 이들 4개의 사분면(10a,10b,10c,10d)을 시각적으로 분리시킨다. 도3에서 구멍(14)들은 종열(29)로 및 횡열(27)로 정렬됨을 더욱 주목해야 한다.

구멍(14)의 4횡열(27)만이 도3에 도시됐을지라도, 구멍(14)의 횡열(27)들은 3개의 도트(11)로 표시된 바와 같이 4개의 사분면(10a,10b,10c,10d) 모두에서 거의 전체 시트(10) 위에 실제로 배치됐다. 상기에 언급된 603 표준 사이즈 표면실장장치에 대하여, 구멍(14)의 중심 사이의 길이(L)는 대략 70밀이고, 구멍(14)의 중심 사이의 폭(W)은 대략 38밀이다. 402 표준 사이즈 표면 실장장치에 대하여, 구멍(14)의 중심 사이의 길이(L)는 대략 50밀이고, 구멍(14)의 중심 사이의 폭(W)은 대략 30밀이다. 다시, 더 작고 그리고 더 큰 표준 및 비표준 사이즈들이 본 발명에 대해 가능하다. 603 사이즈용의 각 구멍(14)에 대한 직경(D)(도4)은 대략 18밀이다.

구멍의 드릴가공 또는 펀칭가공이 완성됐을 때, 도3에 도시된 에칭되어 구멍뚫린 시트(10)는 다시 구리로 도금된다. 이와 같은 구리의 재도포는 도3의 에칭되어 구멍뚫린 시트를 무전기 구리도금조에 투입함으로써 발생된다. 이와 같은 구리도금방법은 이 분야에 널리 공지됐다.

이와 같은 구리도금단계는 시트(10)의 노출된 표면 각각을 따라 균일 두께를 갖는 구리층을 배치시킨다. 예컨대, 도4에서 알 수 있는 바와 같이 이와 같은 단계에서 발생되는 구리도금층(18)은 ⑴ 시트(10)의 평평한 상부면(22)과 ; ⑵ 홈(16)의 수직구역 및/또는 이들 수직부분은 이들이 이후 더욱 기술되는 바와 같이 최종 퓨우즈의 터미널 패드(34,36) 부분을 최종적으로 형성하기 때문에 구리도금되야 한다.

구리도금층의 균일한 두께는 사용자의 최종 요구에 좌우될 것이다. 특히 도4에서 알 수 있는 바와 같이 1/16 암페어에서 단락된 퓨우즈에 대하여 구리도금층(18)은 2,500 옹스트롬의 두께를 갖는다. 5암페어에서 단락될 퓨우즈에 대하여, 구리도금층(18)은 가용 링크의 특정 폭에 대해 약 75,000 옹스트롬의 두께를 갖는다.

도금이 완료된 후 도4의 구리도금된 구조물에 도달되도록 이와 같은 구조물의 전체 노출면은 소위 포토레지스트 폴리머(photoresist polymer)로 도포된다.

구리시트가 포토레지스트로 도포된 후 기타 클리어 마스크(clear mask)가 도4로부터의 재도금된 구리시트(20) 위에 위치된다. 정사각형 패널들은 제조되는 퓨우즈 사이즈에 따라 클리어 마스크의 일부분이 되고 이 마스크를 가로질러 평평하게 이격된다. 이들 정사각형 패널들은 UV광 불투과성 물질로 제조되고 일반적으로 도5에 도시된 직사각형(30)으로 도시됐다. 근본적으로 이들 패널을 갖는 이와 같은 마스크를 재도금된 구리시트(20)에 배치시킴으로써 도4로부터 재도금된 구리시트(20)의 평평하고 상방을 향한 표면(22)들중 여러 부분들이 UV광의 효과로부터 효과적으로 차단됐다. 이들 정사각형 패널들이 소위 가용 링크(42)의 형상 및 사이즈와 가용 퓨우즈 상부 부분(22)에 있는 터미널 패드(34,36)들의 상부 터미널 구역(60)을 근본적으로 한정시키는 것을 다음의 기술로부터 알게 될 것이다. 가용 링크(42)는 상부 터미널 구역(60)과 전기통신된다. 가용 링크(42)와 이들 상부 터미널 구역(60) 양자의 폭, 길이 및 형상은 이들 UV광 불투과성 패널의 사이즈 및 형상을 변화시킴으로써 변경될 수 있다.

이외에, 시트의 배면은 포토레지스트 물질로 도포되고, 다른 클리어 마스크가 포토레지스트로 도포된 후 재도금된 구리시트(20) 위로 배치된다. 사각형 패널은 이 클리어 마스크의 일부분이다. 사각형 패널들은 UV광 불투과성 물질로 제조되고, 도6에 도시된 패널(28) 사이즈에 대응하는 사이즈로 이루어진다. 근본적으로, 이들 패널을 갖는 이와 같은 마스크를 재도금된 구리시트(20) 위로 배치시킴으로써, 재도금된 구리시트(20)의 평평한 하향을 향한 표면(28)들중 몇 개의 스트립이 UV광의 효과로부터 효과적으로 차단된다. 사각형 패널들은 도6에 도시된 바와 같이 터미널 패드(34,36)의 하부 터미널 구역(62)의 형상 및 사이즈와 시트(20)의 하부 중앙 부분을 근본적으로 한정할 것이다.

시트(20) 바로 하측 부분으로부터 구리도금층은 포토레지스트 마스크에 의해 한정된다. 특히 시트(20) 바로 하측의 하부 중앙 부분(28)으로부터의 구리도금층은 제거된다. 시트(20) 바로 하측의 하부 중앙 부분(28)은 투명 에폭시의 구역(30)들 바로 아래의 라인을 따르는 스트립, 및 퓨우즈 링크(42)의 바로 그 부분이다. 이와 같이 재도금된 시트(20)의 이와 같은 부분의 사시도가 도6에 도시됐다.

전체가 재도금된 포토레지스트가 피복된 시트(20), 즉 시트의 상부, 바닥, 측면들은 그 다음 UV광을 받는다. 재도금된 시트(20)는 마스크의 정사각형 패널과 직사각형 스트립으로 피복되지 않은 포토레지스트 전부의 경화를 보장하기에 충분한 시간 동안 UV광을 받는다. 바로 직후 이들 정사각형 패널 및 직사각형 스트립을 포함하는 마스크는 재도금된 시트(20)에서 제거된다. 이들 정사각형 패널 하방에 이미 있었던 포토레지스트는 비경화된 채로 유지된다. 이 비경화된 포토레지스트는 용제를 사용하는 재도금된 시트(20)로부터 세척될 수 있다.

재도금된 시트(20)의 나머지 부분에 있는 경화된 포토레지스트는 공정의 다음 단계에 대하여 보호를 제공한다. 특히 경화된 포토레지스트는 경화된 포토레지스트의 이들 구역 바로 아래의 구리 제거를 방지한다. 이전에 정사각형 패널 하방에 있는 구역들은 경화된 포토레지스트를 갖지 않고 그와 같은 보호가 없었다. 따라서, 이들 구역으로부터의 구리는 에칭에 의해 제거될 수 있다. 이 에칭은 널리 공지된 에칭 개념을 통해 염화제2철 용액으로 실행된다.

구리가 제거된 후 도5 및 도6에서 알 수 있는 바와 같이, 이전에 정사각형 패널 하부 구역들 및 마스크의 직사각형 스트립들은 전혀 피복되지 않았다. 오히려 이들 구역들은 이제 투명 에폭시의 구역(28,30)들을 포함한다.

재도금된 시트(20)는 그 다음 시트(20)의 이미 경화된 구역으로부터 나머지 경화된 포토레지스트 전부를 제거하는 화학조(chemical bath)에 배치되고, 이 시트(20)는 최종적으로 다수의 부분으로 절단되며, 이들 절단된 부분들 각각은 이후 더욱 기술되는 바와 같이 본 발명에 따른 퓨우즈가 된다. 그러나 간결하게 하기 위해 3개의 횡열(27) 및 4개의 종열(29)을 포함하는 전체 시트의 절단 부분만이 도5-도7에 도시됐다. 또한 도5-도7에서 알 수 있는 바와 같이, 시트(20)의 구멍(14) 및 홈(16)은 여전히 구리도금층을 포함한다. 이들 구멍(14) 및 홈(16)은 패드(34,36)의 부분을 형성한다. 이들 패드(34,36)는 전체의 최종가공된 퓨우즈를 PC 보오드에 고정하기 위한 수단으로 결국 작용할 것이다.

도7은 도6으로부터의 시트(20)의 반대측 사시도이다. 시트(20)의 하부 중앙부분(28)과 일치하고 바로 반대인 것은 시트(20) 상부측(38)에 있는 선형구역(40)들이다. 이들 선형구역(40)들은 도7의 점선으로 한정된다.

도7은 본 발명의 제조에서 다음 단계와 고려하여 언급될 것이다. 이와 같은 다음 단계에서, 포토레지스트 폴리머는 시트(20) 상부측(38)의 선형구역(40)들 각각을 따라 배치된다. 이들 선형구역(40)들을 피복함으로써 포토레지스트 폴리머는 또한 가용 링크(42)를 포함할 비교적 얇은 부분을 따라 배치된다. 이들 가용 링크(42)들은 도전금속, 여기에서 구리로 제조된다. 그 다음 포토레지스트 폴리머는 UV광으로 처리되어 선형구역(40) 및 이의 가용 링크(42)로 폴리머의 경화를 일으킨다.

선형구역(40) 및 이의 가용 링크(42)로 이 포토레지스트가 경화됨에 따라, 금속은 시트(20)가 도금목적용 금속을 함유하는 전해조로 잠겨질 때 이 선형구역(40)에 부착되지 않을 것이다.

이외에, 상기에 설명된 바와 같이, 시트(20) 하측의 중간 부분(28)은 시트(20)가 전해도금조에 잠길 때 도금되지 않을 것이다. 이전에 이 금속부분을 피복하는 구리금속은 제거됐고 시트(20)의 베이스를 형성하는 나에폭시(bare epoxy)가 드러난다. 금속은 전해도금공정을 사용하여 이 나에폭시에 부착되지 않거나 도금되지 않을 것이다.

전체 시트(20)는 전해 구리 도금조에 잠긴 다음 전해 니켈 도금조에 잠긴다. 그 결과 도8에서 알 수 있는 바와 같이, 구리층(46)과 니켈층(48)은 베이스 구리층(44)에 용착됐다. 이들 구리층(46)과 니켈층(48)이 용착된 후 가용 링크(42)에 포토레지스트 폴리머를 포함하는 선형구역(40)상의 경화된 포토레지스트 폴리머는 선형구역(40)으로부터 제거된다.

포토레지스트 폴리머는 그 다음 전체 선형구역(40)을 따라 즉시 재도포된다. 도9에서 알 수 있는 바와 같이, 그러나 가용 링크(42)의 중앙 부분(50)은 UV광 불투과성 물질로 마스크된다. 전체 선형구역(40)은 그 다음 UV광을 받고, 그 결과 포토레지스트 폴리머의 경화는 가용 링크(42)의 마스크된 중앙 부분(50)을 제외하고 선형구역 전체에서 발생된다. 마스크는 가용 링크의 중앙 부분(50)으로부터 제거되고, 시트(20)는 헹굼된다. 이와 같은 헹굼결과로서 가용 링크(42)의 중앙 부분(50) 상방의 경화되지 않은 포토레지스트는 가용 링크(42)에서 제거된다. 그러나, 선형구역(40)의 나머지를 따라 경화된 포토레지스트는 잔존한다.

금속도금은 경화된 포토레지스트로 피복된 시트(20)의 부분에서 발생되지 않을 것이다. 그러나 가용 링크(42)의 중앙 부분(50)에서 포토레지스트가 존재하지 않기 때문에 금속은 이 중앙 부분(50)으로 도금될 수 있다.

도9에 도시된 스트립이 전해질 주석-납 도금조에 담겨질 때, 주석-납층(52)(도10)은 구리층(46)과 니켈층(40) 위로 겹쳐진다. 주석-납 스폿(spot)(54)은 또한 가용 링크(42)의 표면 위에 용착되고, 즉 전해도금 공정에 의해 가용 링크(42)의 중앙 부분(50) 위에 근본적으로 위치된다. 이 전해도금공정은 근본적으로 박막용착공정이다. 그러나 이 주석-납은 석판술 공정 또는 고진공용착실의 증착 또는 스퍼터링과 같은 물리적 증기 용착 공정에 의해 가용 링크(42)의 표면에 부가될 수 있음을 알게 될 것이다.

이 스폿(54)은 제2 전도금속, 즉 주석-납 또는 주석으로 구성되고, 주석-납 또는 주석은 가용 링크(42)의 구리금속과 다르다. 주석-납 스폿(54) 형태의 이와 같은 제2 전도금속은 사각형태의 가용 링크(42) 위에 용착된다.

가용 링크(42)상의 주석-납 스폿(54)은 특정한 장점을 갖는 가용 링크(42)를 제공한다. 먼저, 주석-납 스폿(54)은 과전류상태시에 용융되어 주석-납-구리 합금이 되는 가용 링크(42)를 발생시킨다. 이 주석-납-구리 합금은 가용 링크(42)가 구리 단독일 때보다 더 낮은 용융온도를 갖게 한다. 더 낮은 용융온도는 본 발명의 퓨우즈 장치의 작동온도를 감소시키고, 이는 장치의 성능을 개선시킨다.

주석-납 합금이 이와 같은 실시예에서 구리 가용 링크(42)에 용착될지라도, 기타 전도 금속들이 가용 링크의 전도 온도를 낮추도록 가용 링크에 용착될 수 있고, 가용 링크(42) 자체가 구리 이외의 전도 금속으로 제조될 수 있음은 이 분야에 숙련된 사람들이 알 것이다. 이외에 주석-납 합금 또는 가용 링크(42)에 용착된 기타 금속은 사각형상일 필요는 없으나 어떤 수의 부가적인 형상을 취할 수 있다.

제2 전도금속은 가용 링크의 노치 부분에, 또는 가용 링크의 구멍 또는 공간(void)에 배치될 수 있다. 병렬 퓨우즈 링크가 또한 가능하다. 이와 같은 유연성의 결과로서, 특정한 전기 특성은 최종 사용자의 다양한 필요성을 충족시키는 퓨우즈로 설계될 수 있다.

상기에 기술된 바와 같이, 가능한 가용 링크 형태중 하나는 꾸불꾸불한 형태이다. 꾸불꾸불한 형태를 사용함으로써 가용 링크의 유효길이는 가용 링크의 반대 단부에 있는 터미널들 사이의 거리가 동일하게 유지될지라도 증가될 수 있다. 이와 같은 방법에서, 꾸불꾸불한 형태는 퓨우즈 자체의 치수를 증가시키지 않고 더 긴 가용 링크를 제공한다.

본 발명 장치의 제조에서 다음 단계는 터미널 패드(34,36)들 사이에 있는 시트(20) 상부의 중요 부분을 가로지르는 보호층(56)(도11)의 배치이다. 이와 같은 보호층(56)은 본 발명 퓨우즈의 제2 서브조립체이고, 가용 링크(42)가 존재하는 시트 상부 부분 위로 비교적 틈새없는 밀봉(tight seal)을 형성한다. 이와 같은 방법에서 보호층(56)은 가용 링크의 유용한 수명 동안에 가용 링크(42)의 부식을 방지한다. 보호층(56)은 또한 PC 보오드에 부착된 동안에 산화 및 충격에 대한 보호를 제공한다. 이와 같은 보호층은 또한 진공 픽업(pick-up) 공구를 사용하는 집어서 위치시키는 작업용 표면을 제공하는 수단으로 작용한다.

이와 같은 보호층(56)은 과전류 상태중에 가용 링크(42)에서 발생되는 용융, 이온화 및 아크를 제어하는 것을 돕는다. 보호층(56) 또는 커버층 물질은 특히 가용 링크(42)의 차단시에 중요한 소정의 아크-담금질 특성을 제공한다. 보호층(56)은 폴리머로 구성될 수 있고, 바람직하기는 형판 인쇄 작업이 커버층을 도포하는데 사용될 때 폴리우레탄 겔 또는 반죽(paste)이 바람직하다. 바람직한 폴리우레탄은 다이맥스 코포레이션(Dymax Corporation)이 제조한다. 기타 비슷한 겔, 페이스트 또는 접착제들이 본 발명에 적당하다. 폴리머 외에 보호층(56)은 또한 플라스틱, 공형 코팅(conformal coating) 및 에폭시로 구성될 수 있다.

이 보호층(56)은 일반적인 형판 인쇄기의 사용을 포함하는 형판인쇄공정을 사용하여 스트립(26)에 도포된다. 과거에 다이 금형으로의 물질 사출은 시트(20)가 두 다이들 사이에 고정된 동안 실행됐다. 그러나, 형판 인쇄는 훨씬 더 빠른 공정이다. 특히 형판 인쇄기를 사용하는 동안 형판 인쇄 공정의 사용은 이전의 다이 금형 작업에 의한 퓨우즈 생산량의 적어도 2배임이 밝혀졌다. 형판 인쇄기는 모델 넘버 CP-885로 뉴저지 노오쓰브랜치의 어필리에이티드 매뉴팩처러스, 인코포레이티드(Affiliated Manufacturers, Inc.)가 제조한다.

형판인쇄공정에서, 물질은 다이 금형/사출 충진 공정에서 한 번에 두 스트립 대신에 동시에 스트립의 시트(20)에 도포된다. 이하 더욱 설명되는 바와 같이, 물질은 사출 충진 공정보다 더욱 빨리 경화되는데, 그 이유는 형판인쇄공정에서, 커버층 물질은 금형 자체가 필터로서 작용하기 때문에 램프로부터 UV방사선에 완전히 노출되기 때문이다. 더욱이 형판인쇄공정은 커버층의 높이, 폭에 대하여 사출충진공정보다 더욱 균일한 커버층을 발생시킨다. 그와 같은 균일성 때문에 퓨우즈는 자동으로 시험되어 포장될 수 있다. 사출충진공정으로는 커버층의 높이와 폭의 비균일함 때문에 퓨우즈를 시험 및 포장 장비에 정밀하게 정렬시키는 것이 종종 어려웠다.

형판인쇄기는 슬라이드되는 판(70), 베이스(72), 스퀴지 암(squeegee arm)(74), 스퀴지(76), 및 오버레이(overlay)(78)를 포함한다. 오버레이(78)는 베이스(72)에 장착되고 스퀴지(76)는 베이스(72)와 오버레이(78) 상방의 스퀴지 암(74)에 이동되게 장착된다. 판(70)은 베이스(72)와 오버레이(78) 바로 아래에서 슬라이드된다. 오버레이(78)는 커버층(56)의 폭과 일치하는 병렬 구멍(80)을 갖는다.

형판인쇄공정은 점착 테이프를 퓨우즈 시트(20) 밑에 부착시킴으로써 시작된다. 점착 테이프를 갖춘 퓨우즈 시트(20)는 판(70)과 퓨우즈 시트(20) 사이에 점착 테이프를 갖는 판(70)에 배치된다. 커버층 물질은 그 다음 오버레이(78)의 일단부에 주사기로 도포된다. 판(70)은 그 다음 오버레이(78) 바로 아래로 슬라이드되고 오버레이(78) 바로 아래의 시트(20)를 병렬 구멍(80)과 올바로 정렬시킨다. 스퀴지(76)는 그 다음 오버레이(78)의 상부에 있는 물질을 지나서 오버레이(78)와 접촉하도록 하강된다. 스퀴지(76)는 그 다음 구멍(80)이 존재하는 오버레이(78)를 가로질러 이동하고, 이에 의해 커버층 물질을 구멍(80)을 통해 시트로 밀어넣는다. 따라서 커버층은 이제 퓨우즈 링크 구역(40)(도8 및 도9)을 덮는다. 스퀴지(76)는 그 다음 상승되고, 시트(20)는 오버레이(78)에서 강제로 떼어지며, 시트(20)는 물질이 응고되어 보호층(56)(도11 및 도12)을 형성할 수 있도록 UV광 챔버(chamber)에 배치된다. 오버레이(78)의 구멍(80)은 도11 및 도12에 도시된 바와 같이 보호층이 패드(34,36)를 부분적으로 중첩시키기에 충분히 넓다. 이외에 커버층으로 사용된 물질은 물질이 시트(20) 위에 분산된 후 일반적으로 평평한 상부면(49)을 만드는 방식으로 유동하나 구멍(14) 또는 홈(16)으로 유동하지 않도록 겔 또는 페이스트 범위의 점성을 가져야 한다.

비록 무색, 투명 커버가 심미적으로 만족스러울지라도, 다른 형식의 커버층이 사용될 수 있다. 예컨대 유색, 투명물질이 사용될 수 있다. 이들 유색 물질은 투명한 폴리우레탄 겔 또는 페이스트에 염료를 추가시킴으로써 간단히 제조될 수 있다. 색깔 부호화(color coding)는 이들 유색 겔 또는 페이스트의 사용을 통해 달성될 수 있다. 바꾸어 말하면, 상이한 색깔의 겔은 상이한 암페어수(전류량)와 일치될 수 있고, 사용자에게 어떤 정해진 퓨우즈의 암페어수를 결정하는 손쉬운 방법을 제공한다. 이들 코팅 양자의 투명도는 사용자가 설치되기 전에 그리고 사용 중에 가용 퓨우즈가 사용되는 전자장치에서 가용 링크(42)를 시각적으로 검사할 수 있게 한다.

이와 같은 보호층(56)의 사용은 소위 표면을 덮는(capping)방법인 종래의 기술을 포함하는 종래 기술에 비해 중요한 장점을 갖는다. 퓨우즈 본체의 전체 상부 위로 보호층(56)을 배치시키기 때문에 가용 링크(42)의 위치에 대한 보호층의 위치는 중요하지 않다.

시트(20)는 그 다음 횡렬(27)과 종열(29)을 서로 분리시켜서 개별 퓨우즈로 만드는 소위 절단작업용으로 준비된다. 이와 같은 절단작업에서, 다이아몬드 톱 등이 시트(20)를 평행 평면(57)을 따라(도11), 그리고 다시 평면(57)에 수직으로, 구멍(14) 중심을 통해 개개의 박막 표면실장 퓨우즈(58)(도12)로 절단하도록 사용된다. 절단 방향중 하나는 터미널 패드(34,36)의 홈(16)을 노출시키고 만든다. 이들 홈(16)은 가용 링크(42)의 양쪽에 나타난다.

이와 같은 절단작업은 본 발명의 박막 표면실장 퓨우즈(58)(도12)의 제조를 완성시킨다.

본 발명에 따른 퓨우즈는 종래 기술의 장치의 정격보다 더욱 큰 전압 및 암페어수로 정격(正格)된다. 603 표준 사이즈 하의 퓨우즈는 AC 32볼트의 퓨우즈 전압정격, 및 1/16암페어와 2암페어 사이의 퓨우즈 암페어수 정격을 가짐을 시험이 나타냈다. 본 발명에 따른 퓨우즈가 광범위한 암페어수 정격에 대해 회로를 보호할 수 있을지라도, 이들 퓨우즈의 실제 물리적인 사이즈는 여전히 일정하다.

요약하면, 본 발명의 퓨우즈는 가용 링크(42)를 가로지르는 전압강하를 조정함으로써 퓨우즈 특성의 개선된 제어를 나타낸다. 일관된 제거시기는 ⑴ 용착 및 석판술 공정을 통해, 가용 링크(42)와 터미널 패드(34,36)의 치수 및 형상을 제어하는 능력 ; 및 ⑵ 가용 링크(42) 물질의 적당한 선택에 의해 보장된다.

특정 실시예들이 예시됐고 기술됐을지라도 본 발명의 정신을 상당히 벗어나지 않고 많은 변경이 이루어지며, 보호범위는 첨부되는 특허청구의 범위에 의해서만 제한된다.

Claims (23)

1. a. 가용 링크, 지지기판, 및 다수의 전도 터미널 패드층을 포함하는 터미널 패드를 포함하고, 지지기판은 상부면, 하부면 및 대향 측면을 가지며, 다수의 전도 터미널 패드층중 제1전도층과 가용 링크는 단일-연속층으로 형성되고 지지기판의 상부면을 가로질러 연장되고, 다수의 전도 터미널 패드층중 제1전도층은 대향 측면의 적어도 일부분 위로 더욱 연장되고 기판의 하부면에서 종결되는 제1서브조립체 ; 및

   b. 충격 및 산화에 대한 보호를 제공하도록 가용 링크와 겹쳐지는 단일 보호층을 포함하는 제2서브조립체의 두 물질의 서브조립체로 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 표면 실장 퓨우즈.
2. 제 1항에 있어서, 상기 보호층은 폴리머물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 박막 표면 실장 퓨우즈.
3. 제 1항에 있어서, 상기 보호층은 폴리우레탄물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 박막 표면 실장 퓨우즈.
4. 제 1항에 있어서, 상기 지지기판은 FR-4 에폭시 또는 폴리이미드로 제조되는 것을 특징으로 하는 박막 표면 실장 퓨우즈.
5. 제 1항에 있어서, 상기 폴리머물질은 투명하고 무색인 것을 특징으로 하는 박막 표면 실장 퓨우즈.
6. 제 2항에 있어서, 상기 폴리머물질은 투명하고 유색인 것을 특징으로 하는 박막 표면 실장 퓨우즈.
7. 박막 표면실장 퓨우즈를 제조하기 위한 방법에 있어서, 가용 링크와 상기 가용 링크의 대향 단부에 있는 터미널 패드를 기판의 상부에 동시에 용착시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 표면 실장 퓨우즈 제조방법.
8. 제 7항에 있어서, 표면실장 퓨우즈를 인쇄회로기판에 연결시키기 위해 퓨우즈 링크와 전기적으로 통하는 터미널 패드를 기판의 측면 일부분 및 바닥에 용착시키는 것을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 표면 실장 퓨우즈 제조방법.
9. 제 7항에 있어서, 상기 가용 링크와 넓은 터미널들은 증기 용착으로 용착되는 것을 특징으로 하는 박막 표면 실장 퓨우즈 제조방법.
10. 제 7항에 있어서, 상기 가용 링크와 넓은 터미널들은 전기화학적으로 용착되는 것을 특징으로 하는 박막 표면 실장 퓨우즈 제조방법.
11. 가용 링크와 터미널 패드를 갖고, 터미널 패드는 다수의 전도 터미널 패드층을 가지며, 기판은 상부면, 바닥면 및 대향 측면들을 가지는 박막 표면실장 퓨우즈를 보호하는 방법에 있어서, 다수의 전도 터미널 패드층중 제1전도층과 가용 링크가 기판의 상부면을 가로질러 연장되는 단일 연속 필름을 형성하고, 다수의 전도 터미널 패드층중 제1전도층은 대향 측면들중 적어도 일부분 위로 더욱 연장되어 기판의 하부면에서 종결되며, 단일 보호층을 기판의 전체 상부면 위로 배치시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 표면실장 퓨우즈를 보호하는 방법.
12. 박막 표면실장 퓨우즈에 있어서,

    a. 기판;

    b. 기판에 배치된 단일 연속층으로 형성되고, 구리, 은, 니켈, 티타늄, 알루미늄 및 이들 합금으로 구성되는 그룹으로부터의 선택된 금속으로 제조되는 가용 링크 및 제1터미널 패드층;

    c. 제1터미널 패드층에 배치되고 제1터미널 패드층과 동일 금속으로 제조되는 제2터미널 패드층;

    d. 제2터미널 패드층에 배치되고 니켈로 제조되는 제3터미널 패드층; 및

    e. 제3터미널 패드층에 배치되고 주석-납 또는 주석으로 제조되는 제4터미널 패드층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 표면실장 퓨우즈.
13. 제 12항에 있어서, 가용 링크는 중앙 부분에 배치되는 주석-납 스폿을 갖는 중앙 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 박막 표면실장 퓨우즈.
14. 제 12항에 있어서, 보호층은 가용 링크 위로 도포되는 것을 특징으로 하는 박막 표면실장 퓨우즈.
15. 제 14항에 있어서, 보호층은 또한 제4터미널 패드층의 일부분 위로 도포되는 것을 특징으로 하는 박막 표면실장 퓨우즈.
16. 박막 표면실장 퓨우즈에 있어서,

    a. 기판;

    b. 기판에 용착된 제1전도금속으로 제조되는 가용 링크;

    c. 가용 링크의 표면에 용착된 제1전도금속 이외의 제2전도금속;

    d. 가용 링크에 전기적으로 연결되고, 다수의 전도층을 가지며, 다수의 전도층중 제1전도층과 가용 링크들은 단일 연속 필름을 형성하도록 동시에 용착되는 터미널 패드들로 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 표면실장 퓨우즈.
17. 제 16항에 있어서, 다수의 전도층중 제2전도층은 다수의 전도층중 제1전도층에 용착되고 제1전도금속과 동일 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 표면실장 퓨우즈.
18. 제 17항에 있어서, 다수의 전도층중 제3전도층은 다수의 전도층중 제2전도층에 용착되고 니켈로 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 표면실장 퓨우즈.
19. 제 18항에 있어서, 다수의 전도층중 제4전도층은 다수의 전도층중 제3전도층에 용착되고 주석-납으로 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 표면실장 퓨우즈.
20. 제 16항에 있어서, 제1전도금속은 구리, 은, 니켈, 티타늄, 알루미늄 또는 이들의 합금을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 박막 표면실장 퓨우즈.
21. 제 16항에 있어서, 제2전도금속은 주석-납 합금인 것을 특징으로 하는 박막 표면실장 퓨우즈.
22. 제 21항에 있어서, 제2전도금속은 가용 링크에 사각형태로 용착되는 것을 특징으로 하는 박막 표면실장 퓨우즈.
23. 제 22항에 있어서, 가용 링크는 중앙 부분을 갖고 사각형은 상기 가용 링크의 중앙 부분을 따라 용착되는 것을 특징으로 하는 박막 표면실장 퓨우즈.