KR20020078649A

KR20020078649A - 퓨즈 저항기 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20020078649A
Application number: KR1020010018453A
Authority: KR
Inventors: 김영선; 강두원; 안규진; 노진석
Original assignee: 스마트전자 주식회사
Priority date: 2001-04-07
Filing date: 2001-04-07
Publication date: 2002-10-19
Also published as: TWI284907B

Abstract

본 발명은 퓨즈 저항기 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 저항체의 표면 상에 온도 계수가 대략 2,000 ppm/℃ 이상이며 고유 비저항치가 낮은 구리와 같은 물질로 이루어진 박막층을 증착하여 퓨저블 엘리먼트(fusible element)로서 사용함으로써, 대략 20 ∼ 100 mΩ 정도의 극저 저항치를 갖는 퓨즈 저항기를 제공한다.

이러한 구성의 퓨즈 저항기는 과다하게 발열하지 않으며 퓨즈 고유의 기능을 모두 수행할 수 있다.

Description

퓨즈 저항기 및 그 제조 방법{FUSIBLE RESISTOR AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}

본 발명은 퓨즈 저항기 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 전기적 특성이 우수하며 저렴한 퓨즈 저항기 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

퓨즈 저항기는 전자 기기에 포함되어 있는 회로 소자를 보호하기 위한 것으로서, 안정 시에는 일반 저항기로서 작용하며, 과부하 이상 시에는 용단(溶斷) 특성에 의해 회로 차단기로서 작용한다.

종래의 퓨즈 저항기는, 저항체에 탄소, Sn-Ni, Ni-Cr 등의 화합물로 이루어진 박막층을 무전해 도금 방식으로 피착한 후, 그 표면에 나선형 커팅 [이하, "트리밍(trimming)"이라고도 함]을 수행함으로써 형성된다. 이러한 종래의 퓨즈 저항기는 비교적 저렴한 비용으로 제조할 수는 있으나, 제조 방법 상 0.1 Ω 이하의 저항치 형성이 불가능하고 또한 트리밍 시에 저항치가 상승되어 통상 0.22 Ω 이하의 퓨즈 저항기의 제조는 불가능하다고 알려져 있다. 이로 인해, 특정값 이상의 전류가 전자 기기의 회로에 인가되는 경우, 퓨즈 저항기가 과다하게 발열하는 문제가 있었다. 이를 극복하기 위해, 퓨즈 저항기의 정격 전력을 증가시키거나 마이크로 퓨즈(micro fuse)를 사용하는 방법이 제안되고 있다. 그러나, 단순히 퓨즈 저항기의 정격 전류를 증가시키는 경우에는 퓨즈 저항기의 크기가 증대되며, 마이크로 퓨즈의 경우에는 제품의 구조적 특성 상 단위 생산성 및 재료비 측면에서 가격이 비싸다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 정격 전류를 증가시키지 않아도 우수한 저항 특성과 퓨징 특성을 나타내는 저렴한 퓨즈 저항기 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 퓨즈 저항기에 있어서, 저항체, 상기 저항체를 둘러싸도록 형성되고, 상기 저항체에 소정값 이상의 전류가 인가되는 경우에 용단(溶斷)되며, 제1 나선형 홈이 형성되는 퓨저블 엘리먼트(fusible element)층, 상기 퓨저블 엘리먼트층의 양단을 감싸도록 형성되어, 상기 퓨저블 엘리먼트층을 외부와 전기적으로 연결시키는 캡, 상기 캡의 외측에 부착되어, 상기 퓨즈 저항기가 장착될 다른 회로 소자와 상기 퓨저블 엘리먼트층을 전기적으로 연결시키는 리드선, 및 상기 퓨저블 엘리먼트층 및 상기 캡을 외부로부터 절연시키는 절연막을 포함하는 퓨즈 저항기가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 퓨즈 저항기를 제조하는 방법에 있어서, 저항체를 마련하는 단계, 상기 저항체 둘레에 퓨저블 엘리먼트층을 형성하는 단계 상기 퓨저블 엘리먼트층은 상기 저항체에 소정값 이상의 전류가 인가되는 경우에 용단됨 -, 상기 퓨저블 엘리먼트층의 양단에, 상기 퓨저블 엘리먼트층을 외부와 전기적으로 연결시키는 캡을 형성하는 단계, 상기 퓨저블 엘리먼트층에 제1 나선형 홈을 형성하는 단계, 상기 캡의 외측에 리드선을 형성하는 단계, 및 상기 퓨저블 엘리먼트층 및 상기 캡을 외부로부터 절연시키는 절연막을 형성하는 단계를 포함하는 퓨즈 저항기 제조 방법이 제공된다.

도 1a ∼ 도 1f는 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 저항기의 제조 방법을 단계별로 예시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 저항체

2 : 도전층

3 : 퓨저블 엘리먼트층

4 : 산화 방지층

5 : 캡(cap)

6 : 나선형 홈

7 : 리드선(lead wire)

8 : 보호막

다음으로, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

도 1a ∼ 도 1f는 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 저항기의 제조 방법을단계별로 예시한 단면도이다.

먼저, 도 1a에 도시한 바와 같이, 봉 형상의 저항체(rod)(1)의 표면 상에 도전성 물질로 이루어진 도전층(2)을 적층한다. 본 실시예에서, 저항체(1)는 고순도의 세라믹(ceramic)과 같은 재료로 형성된다. 도전성 물질로는 니켈 크롬(Ni-Cr)을 사용할 수 있으며, 이는 예를 들면 종래의 퓨즈 저항기 제조 방법에서 사용되는 무전해 도금 방법으로 저항체(1)의 표면 상에 적층된다.

이어서, 도전층(2)의 표면 상에 퓨징 특성을 갖는 퓨저블 엘리먼트층(3)을 적층한다 (도 1b). 본 실시예에서, 퓨저블 엘리먼트층(3)은 구리(Cu)를 포함하는 재료로 형성되며, 구리(Cu) 이외에도 온도 계수가 대략 2,000 ppm/℃ 이상의 물질로서 고유 비저항치가 대략 1.6 10^-8m ∼ 1.8 10^-8m 정도로 낮은 물질이면 어떠한 재료를 사용하여도 좋다. 퓨저블 엘리먼트층(3)은 저항체(1)에 과전류가 흐르는 경우에 발생하는 열에 의해 용융되어 용단된다. 여기서, 온도 계수는 퓨징 특성을 결정하는 가장 중요한 물질적 특성이다. 온도 계수가 높으면, 전류 상승 시 발생하는 열로 인해 퓨저블 엘리먼트층(3)의 저항치가 상승하게 된다. 이로 인해, 주울(joule)열에 의해 퓨저블 엘리먼트층(3)의 온도가 용융점(melting point)까지 상승되어, 퓨저블 엘리먼트층(3)이 용단된다. 본 실시예에서 퓨저블 엘리먼트층(3)의 재료로서 사용되는 구리는 온도 계수가 높고 비저항치가 낮을 뿐만 아니라 용융점도 낮으므로, 전기적으로 우수한 퓨즈로서 작용할 수 있다.

이러한 퓨저블 엘리먼트층(3)은 전해 도금 방법으로 도전층(2)의 표면 상에증착할 수 있다. 또 다른 방식으로서, 전해 도금 방법 이외에 스퍼터링 방법(sputtering) 등을 사용하여 퓨저블 엘리먼트층(3)을 저항체(1)의 표면 상에 직접 증착할 수도 있다. 이와 같이 전해 도금 방법을 사용하지 않고 퓨저블 엘리먼트층(3)을 적층하는 경우에는, 상기한 도전층(2)을 생략할 수 있다.

그 후, 퓨저블 엘리먼트층(3)이 대기 중에서 산화되는 것을 방지하기 위하여, 퓨저블 엘리먼트층(3)의 표면 상에 산화 방지층(4)을 증착한다 (도 1c). 예를 들어, 산화 방지층(4)은 은 페이스트(Ag-paste)를 스프레이(spray) 공법을 이용하여 증착할 수 있다. 이러한 산화 방지층(4)을 생략하고 퓨저블 엘리먼트층(3)의 표면 상에 후술할 실리콘 도료 등의 보호막을 직접 형성할 수도 있다. 그러나, 제조 공정 중에 퓨저블 엘리먼트층(3)이 대기 중에 노출될 수 있으므로, 산화 방지층(4)을 적층하는 것이 유리하다.

이상과 같이 3개의 층(2, 3, 4)으로 형성된 제1 구조물(10) 양단의 최종 초기 저항치는 각 층의 종류와 두께에 따라 정해지며, 본 실시예의 경우 대략 5 mΩ이하의 극저 저항치를 형성하게 된다.

계속해서, 구조물(10)의 양단을 감싸도록 캡(5)을 설치하여 제2 구조물(20)을 형성한다 (도 1d). 이 캡(5)을 통하여, 퓨저블 엘리먼트층(3)은 외부와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 구조물(20) 양단의 저항치는 3 ~ 4 mΩ정도로 유지된다.

이 후, 도 1e에 도시한 바와 같이, 3개의 층(2, 3, 4)에 나선형 홈(6)을 형성하여 제3 구조물(30)을 형성한다. 제3 구조물(30) 양단의 최종 완성 저항치는통상 20 ~ 100 mΩ정도로 유지된다. 이러한 최종 완성 저항치는 제1 구조물(10) 양단의 최종 초기 저항치 및 나선형 커팅의 회전수에 따라 결정된다. 보다 구체적으로 설명하면, 나선형 커팅 (트리밍) 후의 최종 완성 저항치는 나선의 폭 a에 의해 결정되며, 결정된 저항치에 따라 퓨즈의 정격 전류와 동일한 특성을 제공하게 된다. 최종 완성 저항치에 따라, 퓨즈 등의 정격 전류에 해당하는 특성이 결정될 수 있다.

마지막으로, 도 1f에 도시한 바와 같이, 캡(5)의 외측에 리드선(7)을 용접 등에 의해 부착시킨다. 이 리드선(7)은 퓨즈 저항기가 장착될 회로 기판과 퓨저블 엘리먼트층(3)을 전기적으로 연결시킨다. 그 후, 제3 구조물(30)의 외측을 절연성 도료로 코팅하여 보호막(8)을 형성함으로써, 본 발명에 따른 퓨즈 저항기(4)를 완성한다. 여기서, 보호막(8)은 퓨저블 엘리먼트층(3)과 캡(5)을 외부로부터 절연시키며, 그 내부에 있는 각각의 구성 요소를 외부의 충격으로부터 보호한다. 보호막(8)의 외측면은 정격 전류 등을 표시할 수 있도록 불연성 도료로 형성하는 것이 좋다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 저항체(1)의 표면 상에 온도 계수가 대략 2,000 ppm/℃ 이상이며 고유 비저항치가 낮은 구리와 같은 물질로 이루어진 퓨저블 엘리먼트층(3)을 증착함으로써, 대략 20 ∼ 100 mΩ 정도의 극저 저항치를 갖는 퓨즈 저항기를 제조할 수 있게 된다. 이와 같이 극저 저항치를 갖는 퓨즈 저항기는 과다하게 발열하지 않으므로, 퓨즈 고유의 기능을 모두 수행할 수 있다.

또한, 본 발명은 제조 방법 상으로도 종래의 퓨즈 저항기 공법을 응용하고 있으므로, 특정한 설비 투자없이 본 발명을 구현할 수 있게 되며 높은 생산성을 달성할 수 있다.

Claims

퓨즈 저항기에 있어서,

저항체,

상기 저항체를 둘러싸도록 형성되고, 상기 저항체에 소정값 이상의 전류가 인가되는 경우에 용단(溶斷)되며, 제1 나선형 홈이 형성되는 퓨저블 엘리먼트(fusible element)층,

상기 퓨저블 엘리먼트층의 양단을 감싸도록 형성되어, 상기 퓨저블 엘리먼트층을 외부와 전기적으로 연결시키는 캡,

상기 캡의 외측에 부착되어, 상기 퓨즈 저항기가 장착될 다른 회로 소자와 상기 퓨저블 엘리먼트층을 전기적으로 연결시키는 리드선, 및

상기 퓨저블 엘리먼트층 및 상기 캡을 외부로부터 절연시키는 절연막

을 포함하는 퓨즈 저항기.
제1항에 있어서, 상기 퓨저블 엘리먼트층은 구리를 포함하는 재료로 형성되는 퓨즈 저항기.
제1항에 있어서, 상기 퓨저블 엘리먼트층은 온도 계수가 대략 2,000 ppm/℃ 이상이며 고유 비저항치가 대략 1.6 10^-8m ∼ 1.8 10^-8m인 물질로 형성되는 퓨즈저항기.
제1항에 있어서, 상기 퓨저블 엘리먼트층을 둘러싸도록 형성되어, 상기 퓨저블 엘리먼트층이 산화되는 것을 방지하는 산화 방지층을 더 포함하는 퓨즈 저항기.
제4항에 있어서, 상기 산화 방지층은 은 페이스트(Ag-paste)를 포함하는 재료로 이루어진 퓨즈 저항기.
제4항에 있어서, 상기 산화 방지층에는 상기 제1 나선형 홈과 연장되어 일치하도록 제2 나선형 홈이 형성되는 퓨즈 저항기.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 저항체와 상기 퓨저블 엘리먼트층의 사이에 형성되며 도전성 물질로 이루어진 도전층을 더 포함하는 퓨즈 저항기.
제7항에 있어서, 상기 도전층은 니켈 크롬(Ni-Cr)을 포함하는 재료로 형성되는 퓨즈 저항기.
제7항에 있어서, 상기 도전층에는 상기 제1 나선형 홈과 연장되어 일치하도록 제3 나선형 홈이 형성되는 퓨즈 저항기.
퓨즈 저항기를 제조하는 방법에 있어서,

저항체를 마련하는 단계,

상기 저항체 둘레에 퓨저블 엘리먼트층을 형성하는 단계 상기 퓨저블 엘리먼트층은 상기 저항체에 소정값 이상의 전류가 인가되는 경우에 용단됨 -,

상기 퓨저블 엘리먼트층의 양단에, 상기 퓨저블 엘리먼트층을 외부와 전기적으로 연결시키는 캡을 형성하는 단계,

상기 퓨저블 엘리먼트층에 제1 나선형 홈을 형성하는 단계,

상기 캡의 외측에 리드선을 형성하는 단계, 및

상기 퓨저블 엘리먼트층 및 상기 캡을 외부로부터 절연시키는 절연막을 형성하는 단계

를 포함하는 퓨즈 저항기 제조 방법
제10항에 있어서, 상기 퓨저블 엘리먼트층은 구리를 포함하는 재료로 형성되는 퓨즈 저항기 제조 방법.
제10항에 있어서, 상기 퓨저블 엘리먼트층은 온도 계수가 대략 2,000 ppm/℃ 이상이며 고유 비저항치가 대략 1.6 10^-8m ∼ 1.8 10^-8m인 물질로 형성되는 퓨즈 저항기 제조 방법.
제10항에 있어서, 상기 퓨저블 엘리먼트층 둘레에 상기 퓨저블 엘리먼트층이 산화되는 것을 방지하는 산화 방지층을 형성하는 단계를 더 포함하는 퓨즈 저항기 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 산화 방지층은 은 페이스트를 포함하는 재료로 이루어진 퓨즈 저항기 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 산화 방지층에는 상기 제1 나선형 홈과 연장되어 일치하도록 제2 나선형 홈이 형성되는 퓨즈 저항기 제조 방법.
제10항 또는 제13항에 있어서, 상기 저항체와 상기 퓨저블 엘리먼트층의 사이에 도전성 물질로 이루어진 도전층을 형성하는 단계를 더 포함하는 퓨즈 저항기 제조 방법.
제16항에 있어서, 상기 도전층은 니켈 크롬(Ni-Cr)을 포함하는 재료로 형성되는 퓨즈 저항기 제조 방법.
제17항에 있어서, 상기 도전층에는 상기 제1 나선형 홈과 연장되어 일치하도록 제3 나선형 홈이 형성되는 퓨즈 저항기 제조 방법.