KR20160054655A - 표면 실장용 온도 퓨즈 및 그 설치 방법 - Google Patents

Abstract

표면 실장용 온도 퓨즈 및 그 설치 방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 표면 실장용 온도 퓨즈 및 그 설치 방법은 PCB 기판의 도전부를 양측에서 전기적으로 연결하기 위해 마련되는 제1리드부 및 제2리드부와, 제1,2리드부 사이에 마련되는 탄성부를 포함하는 표면 실장용 온도 퓨즈를 준비하고, 준비된 온도 퓨즈의 탄성부를 밴딩하여 탄성력을 인가하고 탄성력을 가진 상태의 온도 퓨즈를 PCB 기판의 도전부에 솔더링하며, 도전부와 솔더링된 제1리드부와 제2리드부 중 하나의 리드부 솔더링에 액상 수지를 도포하여 고정한다.

Description

표면 실장용 온도 퓨즈 및 그 설치 방법{Surface mounted thermal fuse for electronic device}

본 발명은 표면 실장용 온도 퓨즈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고온 또는 과전류 인가 시 전자 장치의 회로를 보호하는 표면 실장용 온드 퓨즈 및 그 설치 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전기를 이용하는 전자 제품은 과전류 및 과열에 따른 사고 가능성이 항상 내재되어 있으며, 이를 예방하기 위해 소정 온도가 되면 열에 의해 용융되는 물질로 이루어진 일회용 퓨즈가 사용된다.

하지만 일회용 퓨즈는 비용이 낮지만 재사용이 불가능하여 사용된 이후 교체에 따른 비용이 발생한다. 이를 해결하기 위해 열팽창계수가 다른 이종의 금속판을 접합한 바이메탈 퓨즈가 개발되었으나, 바이메탈 퓨즈는 단지 접점의 기능을 수행하기 때문에 온도에 따른 작동 편차가 크고, 별도의 리미트 스위치 등이 요구된다.

최근에는 연속 사용이 가능하도록 형상기억합금을 이용한 형상기억합금 퓨즈와 특수 고분자를 이용한 고분자 퓨즈가 개발되었으나, 고분자 퓨즈 역시 화학 제품에 따른 물질의 안정성이 떨어지며 급격한 전압 및 전류의 변화 시 폭발 등에 의한 화재 위험 문제가 있었다.

또한, 최근 전자기기는 주로 인쇄 회로 기판의 표면 실장화에 따라 퓨즈 역시 실장이 가능하도록 요구하고 있다. 하지만, 실장 공정에서 솔더링을 하기 위해서는 약 섭씨 270도 이상의 온도가 필요한데, 종래의 일회용 퓨즈는 퓨즈 본래의 특성으로 인해 실장 중 용융될 수 있었다. 바이메탈 퓨즈나 고분자 퓨즈의 경우는 이러한 문제를 해결할 수 있으나, 과도한 부품 크기와 솔더링 온도에 의한 열화 가능성이 높아 실질적으로 표면 실장용 온도 퓨즈로 사용되기는 어려운 실정이다.

현재 시판 중인 표면 실장용 온도 퓨즈는 인쇄 회로 기판에 도전되어 있는 퓨즈 본체와, 퓨즈 본체를 탄성 지지하는 탄성부재와, 퓨즈 본체를 지지하는 탄성부재의 탄성력을 억제하기 위한 퓨즈 케이싱을 포함하여, 정상 상태에서는 퓨즈 케이싱이 탄성부재의 탄성력을 억제하여 회로를 도전시키고 비정상 상태일 때는 탄성력을 해제하여 회로를 단락시키도록 구성되어 있다.

하지만, 이러한 구성의 표면 실장용 온도 퓨즈는 제조 공정이 복잡하여 비용이 상승하며, 상술한 바와 같이 인쇄 회로 기판 설치하는 공정 중 퓨즈가 열화하여 정상 동작하지 않을 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 표면 실장용 온도 퓨즈 및 그 설치 방법은 보다 간단한 구조를 가지며 제조가 용이하도록 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 표면 실장용 온도 퓨즈는 금속재로 마련되며, PCB 기판의 이격된 전원단과 부하단을 양측에서 도전하기 위해 마련되는 제1리드부 및 제2리드부와, 제1리드부와 제2리드부 사이에 마련되는 탄성부를 포함하고, 탄성부는 밴딩되어 탄성력이 인가된 상태로 PCB 기판에 실장되는 표면 실장용 온도 퓨즈를 제공할 수 있다.

또한, 상기 제1리드부와 제2리드부는 평면 형태로 마련되고, 상기 탄성부는 원호 형상으로 마련될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, PCB 기판의 도전부를 양측에서 전기적으로 연결하기 위해 마련되는 제1리드부 및 제2리드부와, 제1,2리드부 사이에 마련되는 탄성부를 포함하며, 서로 경사 배치된 상기 제1리드부와 제2리드부는 PCB 기판 실장 시 상기 탄성부를 밴딩하여 탄성력을 인가한 상태로 기판의 동일면 상에 솔더링되는 표면 실장용 온도 퓨즈가 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, PCB 기판의 도전부를 양측에서 전기적으로 연결하기 위해 마련되는 제1리드부 및 제2리드부와, 제1,2리드부 사이에 마련되는 탄성부를 포함하는 표면 실장용 온도 퓨즈를 준비하고, 상기 탄성부를 밴딩하여 탄성력을 인가하고, 탄성력을 가진 상태의 온도 퓨즈를 PCB 기판의 도전부에 솔더링하고, 상기 도전부와 솔더링된 제1리드부와 제2리드부 중 하나의 리드부 솔더링에 액상 수지를 도포하여 고정하는 표면 실장용 온도 퓨즈의 설치 방법이 제공될 수 있다.

상기 액상 수지는 실리콘 또는 에폭시로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 표면 실장용 온도 퓨즈는 퓨즈 자체를 밴딩하여 탄성력을 인가한 상태에서 PCB 기판의 이격된 도전부인 전원단 및 부하단에 각각 솔더링 고정한 후 두 도전부 중 하나를 고정액으로 고정하기 때문에 부품이 간소하고 설치가 용이하다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 표면 실장용 온도 퓨즈 설치 방법은 퓨즈 자체를 밴딩하여 탄성력을 인가한 상태에서 PCB 기판의 이격된 도전부인 전원단 및 부하단에 각각 솔더링 고정하고, 전원단와 부하단 중 하나를 고정액으로 고정하여 PCB 기판에 설치되기 때문에, 설치 공정이 간소화되어 제조 효율성이 증대된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면 실장용 온도 퓨즈의 사시도이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면 실장용 온도 퓨즈의 설치 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면 실장용 온도 퓨즈를 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1의 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 실시 예에 따른 표면 실장용 온도 퓨즈는 전기가 통하는 금속의 도전체를 밴딩하여 마련되며, PCB 기판(1) 상에 마련되는 도전부를 통전하기 위해 양단에 마련되는 제1리드부(12) 및 제2리드부(14)와, 제1,2리드부(12,14) 사이에 마련되는 탄성부(16)를 포함한다.

본 실시 예에서 PCB 기판(1)의 도전부는 기판 상의 회로를 지칭하는 것으로, 도전부 중 하나는 전원단(2)으로 지칭하고, 다른 하나는 부하단(3)으로 지칭한다. 전원단(2)과 부하단(3)은 퓨즈의 제1,2리드부(12,14)가 각각 접속되어 있을 때는 전기적으로 연결되고, 제1,2리드부(12,14) 중 하나가 전원단(2) 또는 부하단(3)으로부터 떨어지면 전기적 연결이 해제된다. 본 실시 예에서는 기판의 주위 환경이 과열 또는 고온 상태일 때 부하단(3)이 제2리드부(14)와 떨어지는 것으로 예시한다.

제1리드부(12)는 PCB 기판(1)에 마련되는 도전부 중 전원단(또는 부하단)(2)에 솔더링 고정된다. 제1리드부(12)는 전원단(2)과 솔더링이 용이하도록 평면 형태로 마련된다.

제2리드부(14)도 PCB 기판(1)에 마련되는 도전부 중 부하단(또는 전원단)(3)에 솔더링 고정된다. 제2리드부(14)는 부하단(3)과 솔더링이 용이하도록 평면 형태로 마련된다.

탄성부(16)는 제1리드부(12)와 제2리드부(14)를 연결하는 금속재의 중간 부분을 밴딩하여 마련된다. 이 밴딩된 탄성부(16)에 의해 표면 실장용 온도 퓨즈(이하, 온도 퓨즈라 함)는 정상 상태일 때는 제1,2리드부(12,14) 모두가 PCB 기판의 전원단(2)과 부하단(3)에 각각 전기적으로 연결되어 통전되고, 비정상 상태일 때는 제2리드부(14)가 PCB 기판의 부하단(3)과 떨어지면서 통전을 해제한다.

본 실시 예에 따른 탄성부(16)는 도 2에 도시된 바와 같이 원호 형태로 밴딩 마련된다. PCB 기판(1)에 실장되기 전의 온도 퓨즈는 점선으로 도시한 바와 같이 제1,2리드부(12,14)가 대략 'V'자 형태를 가지며, 실장된 후의 온도 퓨즈는 실선으로 도시한 바와 같이 제1,2리드부(12,14)가 PCB 기판(1) 상에 'Ω'자 형태로 솔더링된다.

즉, 본 실시 예의 온도 퓨즈는 PCB 기판에 온도 퓨즈를 고정할 때 퓨즈 자체를 밴딩하여 탄성부(16)에 탄성력을 인가한 상태로 기판에 솔더링함으로써 종래 퓨즈 본체와 별도로 마련되는 탄성부재를 사용하지 않는 것이다. 정상 상태일 때(탄성력이 인가된 상태) 온도 퓨즈의 제1리드부(12) 및 PCB 기판의 전원단(2)과, 제2리드부(14) 및 PCB 기판의 부하단(3)은 모두 나란히 위치하지만(T₀=T₁), 비정상 상태일 때(탄성력이 해제된 상태) 온도 퓨즈의 제1리드부(12)와 PCB 기판의 전원단(2)은 서로 나란히 위치하고 제2리드부(14)와 PCB 기판의 부하단(3)은 서로 나란하게 위치하지 않고 소정 각도(θ)로 경사진다(T_θ).

그러면, 이하에서는 도 2 내지 도 6을 참조하여 상기와 같은 구성을 갖는 표면 실장용 온도 퓨즈의 설치 방법에 대해 간단히 살펴보기로 한다.

먼저, 도 2는 본 실시 예에 따른 온도 퓨즈(10)를 PCB 기판(1)에 실장하기 위한 준비 단계이다. 온도 퓨즈는 상술한 바와 같이 PCB 기판(1)에 고정되기 전에는 점선으로 표시한 바와 같이 제1리드부(12)와 제2리드부(14)가 대략 'V'자 형태를 가진 상태이다.

준비된 온도 퓨즈는 PCB 기판(1)에 고정하기 위해 대략 'Ω' 형태로 밴딩된다. 온도 퓨즈(10)의 밴딩은 클램프나 지그, 또는 가압장치를 이용할 수 있다. 밴딩에 의해 온도 퓨즈의 탄성부(16)에는 탄성력이 인가되며, 이 상태로 PCB 기판(1)의 전원단(2) 및 부하단(3)과 온도 퓨즈(10)의 제1리드부(12)와 제2리드부(14)가 기판의 동일면 상에 솔더링 된다. 솔더링은 무연 솔더로서 아연 나노입자로 제조된 솔더 분말을 이용한 리플로우(reflow) 방식으로 이루어질 수 있다. 아연 나노입자 분말은 리플로우 공정 시 가열 온도를 180℃ 까지 낮출 수 있어 제조 효율성을 높일 수 있다.

온도 퓨즈(10)의 제1,2리드부(12,14)가 PCB 기판(1)에 솔더링 고정되면, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 전원단(2)과 부하단(3) 중 주위 온도 변화에 따라 온도 퓨즈의 통전이 해제되더라도 회로와 전기적 연결을 지속하는 단부(전원단(2))에 디스펜서(20)를 이용하여 고정액(22)을 도포한다. 고정액(22)은 제1리드부(12)와 전원부(2)를 충분히 덮을 수 있도록 액적(液滴) 상태로 조금씩 떨어뜨려 도포한다. 또한, 고정액으로는 통상적 실장 온도인 섭씨 270도 이상의 온도에서도 용융되지 않으며 건조 속도가 빠른 내열성 액상 수지인 실리콘(Silicone)이나 에폭시(epoxy) 등의 용액이 사용될 수 있다.

도 5는 본 실시 예에 따른 표면 실장용 온도 퓨즈가 PCB 기판 최종 설치된 정상 상태를 도시한 도면으로 탄성부(16)에는 밴딩에 의해 탄성력이 인가되어 있다. 도 6은 회로에 고온 또는 과전류가 인가되어 비정상 상태가 된 온도 퓨즈를 도시한 도면으로, 솔더링이 용융되면서 제2리드부(14)와 부하단(3)이 이격된 상태를 도시한 도면이다.

1..PCB 기판 2..전원단
3..부하단 10..온도 퓨즈
12..제1리드부 14..제2리드부
16..탄성부 20..디스펜서
22..고정액

Claims (6)

1. PCB 기판의 이격된 전원단과 부하단을 양측에서 도전하기 위해 마련되는 제1리드부 및 제2리드부와, 제1리드부와 제2리드부 사이에 마련되는 탄성부를 포함하고,
   상기 탄성부는 밴딩되어 탄성력이 인가된 상태로 PCB 기판에 실장되는 표면 실장용 온도 퓨즈.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1리드부와 제2리드부는 평면 형태로 마련되고,
   상기 탄성부는 원호 형상으로 마련되는 표면 실장용 온도 퓨즈.
3. PCB 기판의 도전부를 양측에서 전기적으로 연결하기 위해 마련되는 제1리드부 및 제2리드부와, 제1,2리드부 사이에 마련되는 탄성부를 포함하며,
   서로 경사 배치된 상기 제1리드부와 제2리드부는 PCB 기판 실장 시 상기 탄성부를 밴딩하여 탄성력을 인가한 상태로 기판의 동일면 상에 솔더링되는 표면 실장용 온도 퓨즈.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제1리드부와 제2리드부는 평면 형태로 마련되고,
   상기 탄성부는 원호 형상으로 마련되는 표면 실장용 온도 퓨즈.
5. PCB 기판의 도전부를 양측에서 전기적으로 연결하기 위해 마련되는 제1리드부 및 제2리드부와, 제1,2리드부 사이에 마련되는 탄성부를 포함하는 표면 실장용 온도 퓨즈를 준비하고,
   상기 탄성부를 밴딩하여 탄성력을 인가하고, 탄성력을 가진 상태의 온도 퓨즈를 PCB 기판의 도전부에 솔더링하고,
   상기 도전부와 솔더링된 제1리드부와 제2리드부 중 하나의 리드부 솔더링에 액상 수지를 도포하여 고정하는 표면 실장용 온도 퓨즈의 설치 방법.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 액상 수지는 실리콘 또는 에폭시로 이루어지는 표면 실장용 온도 퓨즈의 설치 방법.

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