KR200323525Y1 - 과전류 보호장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 과전류 보호장치에 관한 것으로서, 균일하고 안정한 전기연접강도를 가지고 있다. 본 고안에 따른 과전류 보호장치는 온도계수재료, 정온도계수재료층(定溫度係數材料層), 상전극박(上電極箔), 하전극박(下電極箔), 제1 금속단층(金屬端層), 제2 금속단층과 적어도 하나의 절연층을 포함하고 있다. 상기 상전극박은 상기 정온도계수재료층의 윗표면에 구비되며, 상기 하전극박은 상기 정온도계수재료층의 아래 표면에 구비된다. 상기 제1 금속단층은 적어도 하나의 비전원 전기도통공(非全圓電氣導通孔)과 적어도 하나의 전원 전기도통공전기(全圓電氣導通孔 電氣)로 상기 상전극박에 연접된다. 상기 제2 금속단층은 적어도 하나의 비전원전기도통공과 적어도 하나의 전원전기도통공 전기로 상기 하전극박에 연접된다. 상기 적어도 하나의 절연층은 상기 전극박과 제2 금속단층을 격리시키는데 쓰이며, 상기 전극박과 상기 제1 금속단층을 격리시키는데 쓰인다.

Description

과전류 보호장치{Over-current protection device}

본 고안은 과전류 보호장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 균일하고 온정(穩定)한 전기연접강도를 가진 과전류 보호장치에 관한 것이다.

회로의 과전류(over-current), 혹은 과고온(over-temperature) 현상을 방지하기 위한 과전류 보호장치는 목전 휴대용 전자제품(예: 휴대폰, 노트북, 휴대용 비디오 카메라 및 전자수첩 등)의 광범한 사용으로 하여, 그 중요성이 날로 커지고있다.

정온도계수(PTC. Positive Temperature Coefficient) 과전류 보호장치는 흔히 볼 수 있는 과전류 보호장치로서, 교체하지 않고도 중복 사용할 수 있으며, 온도에 대하여 민감하고 믿을만하며, 온정성이 있는 특징과 잇점이 있다. 때문에 현재 고밀도 회로판과 상기 휴대용 정밀전기제품에 보편적으로 응용되고 있다.

PTC 과전류 보호장치는 정온도계수를 가지고 있는 도전복합재료(導電複合材料, PTC 재료)를 전류감측장치로 이용한 것이다. PTC 재료의 전기 저항치가 온도 변화에 대한 반응이 민감하기 때문에, 정상적인 사용 환경에서는, 그 전기저항이 최저치를 유지하게 되어, 전기회로가 정상적으로 운행하게 된다. 그러나, 전지의 부당한 사용으로 과전류 혹은 과온도(over temperature) 현상이 나타날 때에는, 그 전기 저항치가 순간적으로 수만 배 이상으로 높아져서 고저항 상태에 도달하게 된다. 그리하여 과전류를 반대방향으로 중화시키게 되므로, 회로부품과 전지를 보호하는 목적에 도달하게 된다.

도 1은 종래의 PTC 판재(10)이다. 그 내부 구조는 본 고안의 고안자의 미국특허번호 6,377,467 의 제목 「Surface mountable over-current protecting device(표면 탑재가능 과전류 보호장치)」의 고안을 참고할 수 있다. 도 1을 참조하면, 이 PTC재료(10)는 PTC재료(11), PTC재료(11)을 감싼 상전극박(13)과 하전극박(14), 전기로 상전극박(13)에 연접된 제1 금속단층(15), 전기로 하전극박(14)에 연접된 제2 금속단층(16), 제1 금속단층(15)와 제2 금속단층(16)사이에 위치한 방한록칠(18), 및 상전극박(13)과 제2 금속단층(16)을 격리하고, 하전극박(14)과 제1금속단층(15)을 격리하는 절연층(17)으로 구성된다. 위에서 아래 방향으로 내려다 볼 때, PTC재료(10)는 복수개의 전기도통공(12)을 가지고 있으며, 매 하나의 전기도통공(12)내에는 모두 도전재료를 도금하였다. 완제품 제조 단계에서, 반드시 절단칼로 상기 전기도통공(12)을 중심으로 절단하여, 반원(半圓)전기도통공(21)를 형성해야 하며, 도 2가 보이는 것처럼 개별적인 과전류 보호장치(20)에 대하여 포장해야 한다.

그러나, 전자부품의 소형화 추세에 따라, 전형적인 PTC 과전류 보호장치도 점차적으로 1812(길이×너비)와 1210(길이×너비)의 규격으로부터 1206과 0805의 규격으로 변하고 있으며, 심지어는 0603과 0402의 규격도 나타나고 있다. 0603의 규격 이하에서는 절단칼의 두께와 전기도통공(12)의 직경의 차이가 많지 않아서, 절단시에 오차가 나타날 경우, 상기 PTC 과전류 보호장치(20)의 크기가 차이가 나는 전기도통공의 표면적을 조성하게 된다. 그 결과로, 상기 PTC 과전류 보호장치(20)가 회로판표면과 접착될 때 납땜성을 낮추게 된다. 이외, 고압공정에서, PTC 재료의 장력 및 연성, 전성이 모두 금속재료보다 크기 때문에 상기 PTC 과전류 보호장치(20)가 전기 연접상의 신뢰도(reliability)에 영향을 조성하게 된다.

종래의 과전류 보호장치(20)가 이와 같은 여러 가지 결점들을 가지고 있기 때문에 이런 문제점들에 대해 효과적인 해결방법을 내놓을 것이 요구된다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하게 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 부품의 전기연접강도를 가강한 과전류 보호장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하고 종래 기술의 결점을 해소하기 위한 과전류 보호장치는, 온도계수재료, 정온도계수재료층(定溫度係數材料層), 상전극박(上電極箔), 하전극박(下電極箔), 제1 금속단층(金屬端層), 제2 금속단층(金屬端層)과 적어도 하나의 절연층(絶緣層)을 포함하고 있다.

여기서, 상전극박은 상기 정온도계수재료층의 윗표면에 구비되며, 상기 하전극박은 상기 정온도계수재료층의 아래 표면에 구비된다. 상기 제1 금속단층은 적어도 하나의 비전원전기도통공(非全圓電氣導通孔)과 적어도 하나의 전원전기도통공전기(全圓電氣導通孔 電氣)로 상기 상전극박에 연접된다. 상기 제2 금속단층은 적어도 하나의 비전원전기도통공과 적어도 하나의 전원전기도통공 전기로 상기 하전극박에 연접된다. 상기 적어도 하나의 절연층은 상기 전극박과 제2 금속단층을 격리시키는데 쓰이며, 상기 전극박과 상기 제1 금속단층을 격리시키는데 쓰인다.

본 고안에 따른 과전류 보호장치는 또한 적어도 두개의 과전류보호부가 수직중첩 및 전기 병렬연결의 방식으로 조성된다. 제1 금속단층은 적어도 하나의 비전원전기도통공과 적어도 하나의 전원전기도통공전기로 상기 적어도 두개의 과전류보호보조 위에 있는 전극박에 연접되며, 제2 금속단층은 적어도 하나의 비전원전기도통공과 적어도 하나의 전원전기도통공전기로 상기 적어도 두개의 과전류보호부 아래에 있는 전극박에 연접된다. 적어도 하나의 절연층은 상기 제2 금속단층과 최상층의 과전류보호부 위의 전극박을 격리시키는데 쓰이며, 상기 제1 금속단층과 최하층의 과전류보호부 아래의 전극박 및 서로 연접된 과전류보호부를 격리시키는데 쓰인다.

도 1은 종래의 PTC 판재.

도 2는 종래의 PTC 과전류 보호장치.

도 3은 본 고안에 따른 과전류 보호장치의 제 1 실시예를 나타내는 도면.

도 4는 본 고안의 제 1 실시예에 따른 전기도통공의 하나의 연접을 나타내는 사시도.

도 5는 본 고안의 제 2 실시예에 따른 전기도통공의 다른 하나의 연접을 나타내는 사시도.

도 6은 본 고안에 따른 과전류 보호장치의 제 2 실시예를 나타내는 도면.

도 7은 본 고안에 따른 과전류 보호장치의 제 3 실시예를 나타내는 도면.

도 8은 본 고안에 따른 과전류 보호장치의 제 4 실시예를 나타내는 도면.

도 9는 본 고안에 따른 과전류 보호장치의 제 5 실시예를 나타내는 도면.

도 10은 본 고안의 제 5 실시예에 따른 전기도통공의 연접을 나타내는 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 종래의 PTC 재료 11 : PTC 재료층

12 : 전류도통공 13 : 상전극박

14 : 하전극박 15 : 제1 금속단층

16 : 제2 금속단층 17 : 절연층

18 : 방한록칠 20 : 종래의 PTC 과전류 보호장치

21 : 반원전기도통공 30 : 본 고안에 따른 PTC 과전류 보호장치

31 : 전원전기도통공 51 : 상전극박

52 : 하전극박 53 : 식각환

60 : 본 고안에 따른 과전류 보호장치 61 : 전원전류도통공

62 : 금속도선 70 : 본 고안에 따른 과전류 보호장치

71 : 전원전류도통공 80 : 본 고안에 따른 과전류 보호장치

81 : 4분의1 원 전기도통공 90 : 본 고안에 따른 과전류 보호장치

91 : 상층 과전류보호부 92 : 하층 과전류보호부

93 : 절연층

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 고안에 따른 과전류 보호장치의 제 1 실시예를 나타내는 도면이다. 종래의 기술과의 최대의 부동점은 본 고안에 따는 과전류 보호장치(30)는 제1 금속단층(15)과 제2 금속단층(16)의 수직면이 적어도 하나의 전원전기도통공(31)에 묻히게 설치되는 것이다. 때문에 상기 반원전기도통공(21)의 전기 연접성이 좋지 않은데 반해, 상기 전원전기도통공(31)은 전기연접강도와 신뢰도를 증강하였다.

도 4는 본 고안의 제 1 실시 예에 따른 전기도통공의 하나의 연접을 나타내는 사시도이다. 상기 제1금속단층(15)은 상기 반원전기도통공(21)과 상기 전원전기도통공(31)전기로 상전극박(13)에 연접된다. 그러나 상기 제2 금속단층(16)은 상기 반원전기도통공(21)과 상기 전원전기도통공(31) 전기로 하전극박(14)에 연접된다. 상기 상전극박(13)과 하전극박(14)의 길이가 다른 한끝의 금속단층에까지 연장되지 않았기 때문에 제1 금속단층(15)과 하전극박(14) 사이 및 상기 제2 금속단층(16)과 상전극박(13) 사이에 전기 절연 특성을 유지하게 된다.

도 5는 본 고안의 제 2 실시예에 따른 전기도통공의 다른 하나의 연접을 나타내는 사시도이다. 도 4의 전기도통공 연접 시의도와 부동한 점은 상기 상전극박(51)과 하전극박(52)의 길이가 다른 한 끝에까지 연장되지 않은 것이다. 때문에 상기 전극박(51)은 제2 금속단층(16)구역의 반원전기도통공(21)과 전원전기도통공(31)의 네 주변 구역과 상대하여 하나의 식각구역(53)을 형성한다. 따라서, 제2 금속단층(16)에 설치된 반원전기도통공(21)과 전원전기도통공(31)을 차단하여 전기로 전극박(51)에 연접된다. 같은 원리로, 하극박(52)은 제1 금속단층(15)의 반원전기도통공(21)과 전원전기도통공(31)은 전기로 상기 전극박(52)에 연접된다.

도 6은 본 고안에 따른 과전류 보호장치의 제2실시예를 나타내는 도면이다. 도 3의 구조와 다른 점은 상기 전원전기도통공(61)이 상기 제1 금속단층(15)과 제2 금속단층(16)에 위치하지 않고, 상기 방한록칠(18) 구역내에 위치하고 있다는 것이다. 제1 금속단층(15)과 제2 금속단층(16)의 면적이 비교적 작기 때문에 대면적의 전원전기도통공(61)을 제조하기에 부족하다. 때문에 제 2 실시예의 과전류 보호장치(60)는 전원전기도통공(61)을 상기 방한록칠(18) 구역 내에 설치함으로써, 비교적 큰 면적의 전원전기도통공(61)을 얻게 된다. 그 후 , 다시 제1 금속도선(62)(예를 들면 동도선)을 이용하여 각각 전기로 전원전기도통공(61)을 상기 제1 금속단층(15)과 제2 금속단층(16)에 연접한다.

도 7은 본 고안에 따른 과전류 보호장치의 제3실시예를 나타내는 도면이다. 도 3의 구조와 다른 점은 상기 과전류 보호장치(70)는 두 개의 반원전기도통공(21)과 한 개의 전원전기도통공(71)을 가지고 있다는 것이다. 바꾸어 말하면, 본 고안의 원리가 바로, 반원전기도통공(21)과 전원전기도통공(71)을 효과적으로 이용하여 전기연접 강도와 신뢰도를 높이는데 있다. 즉, 반원전기도통공(21)과 전원전기도통공(71)의 위치와 수량은 설계자의 배치에 따라 자유롭게 조절할 수 있다.

도 8은 본 고안에 따른 과전류 보호장치의 제 4 실시예를 나타내는 도면이다. 과전류 보호장치(80)의 특징은 4분의1 원 전기도통공(81)을 가지고 있다는 것과 이 것이 과전류 보호장치(80)의 4개의 모퉁이에 설치된다는 것이다. 4분의1 원전기도통공(81)은 PTC 판재의 전류 도통공에 의하여 위치를 설정할 수 있으며, 절단칼의 가로 및 수직 방향의 절단을 통하여 얻을 수 있다.

도 9는 본 고안에 따른 과전류 보호장치의 제 5 실시예를 나타내는 도면이다. 상기 과전류 보호장치(90)의 특점은 상기 제1 금속단층(15)과 제2 금속단층(16) 사이에 적어도 두 개의 서로 연결되는 전류보호부(91,92)를 가지고 있는 것이다. 때문에 부품의 전기저항치와 부품의 공율소모치를 줄일 수 있다. 상층 과전류보호부(91)와 상기 하층 과전류보호부(92) 사이에는 절연층(93)이 있는데, 이는 폴리프로필렌 혹은 유리섬유 등 재질을 사용하여 절연효과를 제공하며, 일정한 경도를 유지할 수 있다.

도 10은 본 고안의 제 5 실시예에 따른 전기도통공의 연접을 나타내는 사시도이다. 제1 금속단층(15)은 반원전기도통공(21)과 전원전기도통공(31)전기로 상층 과전류보호부(91) 위의 전극박과 하층 과전류보호부(92) 위의 전극박에 연접된다. 그러나, 제2 금속단층(16)은 상기 반원전기도통공(21)과 전원전기도통공(31) 전기로 상층 과전류보호부(91) 아래의 전극박과 하층 과전류보호부(92) 아래의 전극박에 연접된다.

상술한 전기연접의 방식으로 상기 제1 금속단층(15)와 상기 제2 금속단층(16) 사이에 서로 연결되지 않은 상층 과전류보호부(91)와 하층 과전류보호부(92)를 구비할 수 있게 된다. 따라서, 부품의 전기저항치와 공율 소모치를 줄일 수 있다.

이상 본 고안에 따른 바람직한 실시 예를 상술하였지만, 본 고안은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 본 고안이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (11)

1. 정온도계수재료층(定溫度係數材料層);

   상기 정온도계수재료층의 윗표면에 구비된 상전극박;

   상기 정온도계수재료층의 아래 표면에 구비된 하전극박;

   적어도 하나의 비전원전기도통공(非全圓電氣導通孔)과 적어도 하나의 전원전기도통공전기(全圓電氣導通孔 電氣)로 상기 상전극박에 연접된 제1 금속단층;

   적어도 하나의 비전원전기도통공과 적어도 하나의 전원전기도통공 전기로 상기 하전극박에 연접된 제2 금속단층과;

   상기 전극박과 제2 금속단층을 격리시키는데 쓰이며, 상기 전극박과 상기 제1 금속단층을 격리시키는데 쓰이는 적어도 하나의 절연층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 과전류 보호장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 금속단층과 상기 제2 금속단층 사이에 방한록칠이 구비되는 것을 특징으로 하는 과전류 보호장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 전원전기도통공은 상기 제1 금속단층과 제2 금속단층의 표면에 구비되는 것을 특징으로 하는 과전류 보호장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 전원전기도통공은 상기 방한록칠의 표면에 구비되며, 금속도선에 의하여 상기 제1 금속단층 및 상기 제2 금속단층에 연접되는 것을 특징으로 하는 과전류 보호장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 비전원전기도통공은 반원 혹은 4분의1 원 전기도통공인 것을 특징으로 하는 과전류 보호장치.
6. 수직층 겹침과 전기병렬연접의 방식으로 조성된, (a) 정온도계수재료층; (b) 상기 정온도계수재층의 윗 표면에 구비된 상전극박과; (c) 상기 정온도계수재료층의 아래 표면에 구비된 하전극박을 포함한 적어도 두 개의 과전류보호부;

   적어도 하나의 비전원전기도통공과 적어도 하나의 전원전기도통공 전기로 상기 적어도 두개의 과전류보호부 아래의 하전극박에 연접된 제2 금속단층과;

   상기 제2 금속단층과 최상층의 과전류보호부 위의 전극박을 격리시키는데 쓰이며, 상기 제1 금속단층과 최하층의 과전류보호부 아래의 전극박 및 서로 연접된 과전류보호부를 격리시키는데 쓰이는 적어도 하나의 절연층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 과전류 보호장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 제1 금속단층과 상기 제2 금속단층 사이에 방한록칠이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 과전류 보호장치.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 전원전기도통공은 상기 제1 금속단층과 상기 제2 금속단층의 표면에 구비되는 것을 특징으로 하는 과전류 보호장치.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 전원전기도통공은 상기 방한록칠의 표면에 구비되며, 다시 금속도선에 의하여 상기 제1 금속단층 및 제2 금속단층에 연접되는 것을 특징으로 하는 과전류 보호장치.
10. 제 6 항에 있어서, 상기 서로 연접된 과전류보호부 사이의 절연층은 폴리프로필렌 혹은 유리섬유를 사용하는 것을 특징으로 하는 과전류 보호장치.
11. 제 6 항에 있어서, 상기 비전원전기도통공은 반원 혹은 4분의1 원 전기도통공인 것을 특징으로 하는 과전류 보호장치.