KR20170007320A - 리플로우 가능 회로 보호 장치 - Google Patents

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앤터니 브레니카
지안후아 첸
다펑 호우
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리텔퓨즈 인코포레이티드
리텔퓨즈 프랑스 에스에이에스
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Abstract

회로 보호 장치(2500)는 베이스 조립체(2508), 베이스의 상단의 스프링(2506), 베이스와 스프링 위에 체결되는 전도성 단자(2504), 및 베이스, 스프링 및 단자 위에 체결되는 캡(2502)을 포함한다. 베이스는 베이스의 전방 측부 상에 래치(2514, 2516)를 포함한다. 전도성 단자는 베이스의 전방 측부 상의 제1 단부 및 전방 측부 반대쪽에 있는 베이스의 후방 측부 상의 제2 단부를 포함한다. 캡은 래치중 하나 위의 캡으로부터 하향 연장하는 제1 돌출부(2510) 및 다른 래치 위의 캡으로부터 하향 연장하는 제2 돌출부(2512)를 포함한다. 또한, 회로 보호 장치는 캡의 상단으로부터 베이스를 향해 규정되는 제1 방향으로 캡에 인가되는 힘에 응답하여 리플로우 이후 회로 보호 장치를 활성화시키기 위한 수단을 포함한다.

Description

리플로우 가능 회로 보호 장치{REFLOWABLE CIRCUIT PROTECTION DEVICE}
본 발명은 일반적으로 전자 보호 회로에 관한 것이다. 또한, 구체적으로, 본 발명은 리플로우 가능 표면 장착 회로 보호 장치에 관한 것이다.
고장난 회로를 다른 회로로부터 격리시키기 위해 전자 회로에 종종 보호 회로가 사용된다. 예로서, 보호 회로는 전자 회로 내의 예컨대 리튬 이온 배터리 팩 내의 전기 또는 열적 결함 조건을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 보호 회로는 전원 회로 고장에 의해 유발되는 화재와 같은 더욱 심각한 문제에 대한 보호를 위해 사용될 수 있다.
한 가지 유형의 보호 회로는 열적 퓨즈이다. 열적 퓨즈는 전형적 유리 퓨즈의 것과 유사하게 기능한다. 즉, 정상 동작 조건 하에서, 퓨즈는 단락 회로처럼 거동하고, 결함 조건 동안, 퓨즈는 개방 회로처럼 거동한다. 열적 퓨즈는 열적 퓨즈의 온도가 지정된 온도를 초과할 때 이들 두 동작 모드 사이에서 전이한다. 이들 모드를 이행하기 위해, 열적 퓨즈는 전도 상태로부터 비전도 상태로 절환될 수 있는 전도 요소, 예컨대, 용융가능 배선, 금속 접점의 세트 또는 납땜된 금속 접점의 세트를 포함한다. 감지 요소도 통합될 수 있다. 감지 요소의 물리적 상태는 감지 요소의 온도에 관하여 변한다. 예로서, 감지 요소는 저융점 금속 합금에 대응하거나 활성화 온도에서 용융되는 별개의 용융 유기 화합물일 수 있다. 감지 요소가 상태가 변할 때, 전도 요소는 전기 전도 경로를 물리적으로 차단시킴으로써 전도 상태로부터 비전도 상태로 절환된다.
동작시, 전류는 퓨즈 요소를 통해 유동한다. 감지 요소가 지정된 온도에 도달하고 나면, 이는 상태가 변하고, 전도 요소는 전도 상태로부터 비전도 상태로 절환된다.
일부 기존 열적 퓨즈의 한 가지 단점은, 열적 퓨즈의 설치 동안 감지 요소가 상태가 변하는 온도에 열적 퓨즈가 도달하는 것을 방지하기 위해 주의를 기울여야만 한다는 점이다. 결과적으로, 일부 기존 열적 퓨즈는, 감지 요소가 조기에 개방되게 하는 온도에서 동작하는 리플로우 오븐을 통해서는 회로 패널에 장착될 수 없다.
2012년 10월 16일자로 허여된 미국 특허 제8,289,122호 및 2013년 11월 12일자로 허여된 미국 특허 제8,581,686호에 개시된 열적 퓨즈는 상술한 단점을 다루고 있으며, 이들 각각의 전문은 참조로 본 명세서에 통합되어 있다. 개선된 회로 보호 장치를 제공하는 데 진전이 이루어져 왔지만, 개선된 회로 보호 장치에 대한 필요성이 남아 있다.
회로 보호 장치는 베이스 조립체, 베이스의 상단의 스프링, 베이스와 스프링 위에 체결되는 전도성 단자, 및 베이스, 스프링 및 단자를 덮는 캡을 포함한다. 베이스는 베이스의 전방 측부 상에 래치를 포함한다. 전도성 단자는 베이스의 전방 측부 상의 제1 단부 및 전방 측부 반대쪽에 있는 베이스의 후방 측부 상의 제2 단부를 포함한다. 캡은 래치중 하나 위의 캡으로부터 하향 연장하는 제1 돌출부 및 다른 래치 위의 캡으로부터 하향 연장하는 제2 돌출부를 포함한다. 또한, 회로 보호 장치는 캡의 상단으로부터 베이스를 향해 규정되는 제1 방향으로 캡에 인가되는 힘에 응답하여 리플로우 이후 회로 보호 장치를 활성화시키기 위한 수단을 포함한다.
도 1 및 도 2는 리플로우 가능 회로 보호 장치의 일 예의 분해도를 도시한다.
도 3은 베이스 조립체 상으로의 설치 이전의 캡을 보여주는, 도 1 및 도 2에 도시된 회로 보호 장치의 등각도를 도시한다.
도 4는 캡과 캡 내측에 제공된 플럭스를 포함하는, 도 3에 도시된 캡 조립체의 단면도를 도시한다.
도 5는 도 3에 도시된 베이스 조립체의 단면도를 도시한다.
도 6은 도 1 내지 도 5에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치를 제조하기 위한 공정의 일 예를 도시한다.
도 7은 다른 리플로우 가능 회로 보호 장치의 다른 예를 도시한다.
도 8은 활성화 위치로 캡이 로킹되어 있는, 도 7에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치를 도시한다.
도 9는 도 7에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치의 단면도를 도시한다.
도 10은 활성화 위치로 캡이 로킹되어 있는, 도 7에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치의 단면도를 보여준다.
도 11은 과온 조건에서 도 7에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치의 단면도를 도시한다.
도 12는 캡이 상향 위치에 있는, 다른 리플로우 가능 회로 보호 장치의 일 예의 단면도를 도시한다.
도 13은 캡이 하향 위치에 있는, 도 12에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치의 단면도를 보여준다.
도 14는 과온 조건에서 도 12에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치의 단면도를 도시한다.
도 15는 다른 리플로우 가능 회로 보호 장치의 다른 예를 도시한다.
도 16은 활성화 위치로 캡이 로킹되어 있는, 도 15에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치를 도시한다.
도 17은 도 15에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치의 단면도를 도시한다.
도 18은 활성화 위치로 캡이 로킹되어 있는, 도 15에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치의 단면도를 보여준다.
도 19는 과온 조건에서 도 15에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치의 단면도를 도시한다.
도 20은 캡 내측의 코일 스프링을 사용하는 리플로우 가능 회로 보호 장치의 다른 예의 단면도를 도시한다.
도 21은 활성화 위치로 캡이 로킹되어 있는, 도 20에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치의 단면도를 보여준다.
도 22는 과온 조건에서 도 20에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치의 단면도를 도시한다.
도 23은 리플로우 가능 회로 보호 장치의 다른 예의 단면도를 도시한다.
도 24는 활성화 위치로 캡이 로킹되어 있는, 도 23에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치의 단면도를 보여준다.
도 25는 리플로우 가능 회로 보호 장치의 다른 예의 전방의 분해도를 도시한다.
도 26은 도 25에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치의 후방의 분해도를 도시한다.
도 27은 도 25에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치의 하측의 분해도를 도시한다.
도 28 내지 도 31은 설치 이전의 도 25에 도시된 회로 보호 장치를 도시한다.
도 32 내지 도 34는 장전된 이후의 도 25에 도시된 회로 보호 장치를 도시한다.
도 35는 장치가 장전되었을 때, 도 25에 도시된 회로 보호 장치의 단면도를 도시한다.
도 36은 과온 조건 이후의 도 25에 도시된 회로 보호 장치를 도시한다.
도 37은 리플로우 가능 회로 보호 장치의 다른 예를 도시한다.
도 38은 설치 이전의 도 37에 도시된 회로 보호 장치를 도시한다.
도 39는 설치 및 장전 이후, 도 37에 도시된 회로 보호 장치를 도시한다.
도 1 및 도 2는 리플로우 가능 회로 보호 장치의 분해도를 도시한다. 장치는 두 개의 전극(104, 106) 사이에 형성된 유전체(102)를 포함하는, 베이스 조립체(100)를 포함한다. 장치는 전극(104, 106)을 통해 외부 회로에 연결된다. 각 전극(104, 106)의 하부 표면의 적어도 일부는 장치가 설치될 때 인쇄 회로 기판 상에 장착된다. 전극(104, 106) 각각의 상부 표면 사이의 유전체(102)의 부분의 폭(w)은 약 0.5 mm과 약 1.0 mm 사이일 수 있다.
베이스 조립체(100)는 또한 저융점 금속(108), 예컨대 땜납 링크를 포함하며, 전극(104, 106) 사이에 전도성 브리지를 형성하도록 전극(104, 106)과 유전체(102)의 적어도 일부 위에 형성된다. 일 실시예에서, 저융점 금속(108)은 약 0.25 mm의 높이, 약 2.0 mm의 폭 및 약 5.0 mm 이하의 길이를 가질 수 있다. 저융점 금속은 리플로우 온도보다 낮은 융점을 가지며, 예를 들어, 대략 210℃의 융점을 갖는 저융점 땜납이다. 리플로우 동안의 온도는 예로서 260℃일 수 있다. 코팅, 예컨대, 산화물 코팅이 저융점 금속(108) 상에 적용될 수 있다. 코팅이 산화물 코팅인 경우, 코팅의 적용은 산화물이 형성될 수 있게 하는 것 및/또는 산화를 가속하기 위해 열을 인가하는 것을 포함할 수 있다. 코팅은 이하에 더 상세히 설명될 바와 같이 리플로우 동안 용융될 때 금속(108)이 분리되는 것을 방지한다.
리플로우 가능 표면 장착 회로 보호 장치는 또한 캡(110) 또는 커버를 포함하고, 플럭스(112)가 캡(110) 내측에 형성된다. 일 실시예에서, 캡(110)은 약 5.0 mm x 약 5.0 mm일 수 있다. 플럭스(112)가 더 상세히 후술된다. 캡(110)은 캡(110)과 베이스 조립체(100) 사이의 스냅 체결 연결을 형성하도록 전극(104, 16)에 형성된 절결부(116)에 체결되는 돌출부(114)를 포함한다.
도 3은 베이스 조립체(100) 상으로의 설치 이전의 캡(110)을 보여주는, 회로 보호 장치의 등각도를 도시한다. 베이스 조립체가 예를 들어 260℃에서 리플로우 오븐 내에서 리플로우 공정을 받게 될 때, 저융점 금속(108)이 용융되고, 용융 금속이 전극(104, 106)을 향해 견인 분리되게 되며, 따라서, 장치가 보호 대상 회로에 설치되기도 이전에 전극 사이의 전도성 브리지를 제거하게 된다. 저융점 금속 층(108)에 적용된 코팅, 예를 들어, 산화물 코팅은 리플로우 동안 용융 금속이 분리되는 것을 방지한다. 리플로우 이후, 장치가 보호 대상 회로에 설치될 때, 저융점 금속(108)은 분리되어, 과온 조건 동안 같은 전극(104, 106) 사이의 전도성 브리지를 제거할 수 있어야 할 필요가 있다. 따라서, 플럭스(112)는 리플로우 이후, 예컨대, 캡이 설치될 때 적용된다. 플럭스(112)가 용융되고, 저융점 금속(108)을 덮을 때, 플럭스(112)는 코팅을 용해하고, 그래서, 장치가 저융점 금속(108)의 융점을 초과하는 온도로 가열될 때, 용융 금속은 분리되어, 두 개의 전극(104, 106) 사이의 전기적 연결을 절단할 수 있게 됨으로써, 장치가 과온 조건을 적절히 검출할 수 있게 한다.
도 4는 캡(110)과 캡(110) 내측에 제공된 플럭스(112)를 포함하는 캡 조립체의 단면도를 도시한다. 도 5는 베이스 조립체(100)의 단면도를 도시한다. 캡은 베이스 조립체(100)에 스냅 결합되는 캡 보유 특징을 포함하는 돌출부(114)를 포함한다. 캡 내측에 제공된 플럭스(112)는 반고체 조건에서 제공될 수 있다. 도 1 내지 도 4의 실시예에서, 적어도 캡과 플럭스는 캡에 적용된 힘에 응답하여 장치를 활성화하기 위한 수단에 대응할 수 있다.
도 6은 도 1 및 도 2에 도시된 장치 같은 리플로우 가능 회로 보호 장치를 제조하기 위한 공정의 일 예를 도시한다. 유전체가 두 전극 사이에 제공된다(602). 저융점 금속, 예컨대, 땜납 링크, 예를 들어, 주석, 은, 비스무트는 저융점 금속이 두 개의 전극 사이에 전도성 브리지를 제공하도록 두 개의 전극과 유전체의 적어도 일부 위에 제공된다(604). 저융점 금속은 초음파 용접을 사용하여 유전체와 전극 위에 적용될 수 있다. 또한, 전극이 금 도금 전극인 경우 같이, 대략 땜납 링크의 융점까지 장치를 가열함으로써 땜납 링크가 부착될 수 있다. 다른 대안으로서, 땜납 페이스트는 유전체와 전극 위에 적용될 수 있고, 그후, 저융점 금속이 땜납 페이스트 위에 적용된다. 장치는 가열되고, 저융점 금속보다 낮은 융점을 갖는 땜납 페이스트가 용융되어 페이스트와 저융점 금속 사이에 결합부를 생성한다. 예로서, 140℃의 융점을 갖는 땜납 페이스트 및 210℃의 융점을 갖는 저융점 금속이 사용되는 경우(예로서 260℃의 리플로우 온도에 대해), 장치는 땜납 페이스트를 용융시켜 결합부를 생성하기 위해 150℃로 가열될 수 있다. 땜납 페이스트가 사용되는 경우, 세척 또는 세정 단계가 저융점 금속의 적용에 후속될 수 있다.
코팅이 저융점 금속에 적용된다(606). 저융점 금속이 용융될 때, 용융 금속은 전극을 향해 견인 분리되고, 이는 전극 사이의 전기적 연결을 파괴한다. 저융점 금속의 융점보다 높은 온도로 장치가 가열될 때인 리플로우 동안 같이 금속이 용융될 때, 저융점 금속에 적용된 코팅이 전극을 향해 금속이 견인 분리되는 것을 방지한다. 이러한 방식으로, 저융점 금속은 리플로우 동안 그 형상을 유지한다. 코팅은 저융점 금속을 산화시킴으로써 형성된 산화물 코팅일 수 있다. 산화물 코팅은 저융점 금속의 융점 미만의 온도로 장치를 가열함으로써 형성된다. 산화물 코팅은 저융점 금속을 용융시키지 않고 장치가 가열될 때 저융점 금속 둘레에서 성장한다. 예로서, 210℃의 융점을 갖는 저융점 금속이 사용될 때, 장치는 산화물 코팅의 형성을 가속하기 위해 금속의 융점, 예를 들어, 200℃ 바로 아래까지 가열될 수 있다.
베이스 조립체(유전체, 전극 및 저융점 금속)는 리플로우 공정을 사용하여 인쇄 회로 기판 상에 설치된다(608). 플럭스가 저융점 금속 위에 전달된다(610). 플럭스는 저융점 금속 위에 있는 코팅을 용해하는 재료이다. 코팅이 산화물인 예에서, 플럭스는 열가소성 플럭스, 예를 들어, 로진(rosin), 유기 또는 무기 산이나 유사 물질일 수 있다. 플럭스는 베이스 조립체 상에 캡을 설치함으로서 플럭스가 전달되도록 캡 내측에 있을 수 있다. 플럭스는 또한 리플로우 이후 세척 단계에서 용해될 수 있는 수용성 코팅일 수 있다.
보호 대상 회로에 설치되고 나면, 회로가 과온 조건, 예를 들어, 저융점 금속의 융점보다 높은 온도를 받을 때, 저융점 금속이 용융되고, 전극을 향해 견인 분리되어 장치의 오프상태 전환과 전극 사이의 전기적 연결을 파괴한다.
도 7은 다른 리플로우 가능 회로 보호 장치(700)의 다른 예를 도시한다. 회로 보호 장치(700)는 캡(702)을 포함하고, 보유 구멍(704, 706)이 캡(702)의 측부를 통해 형성된다. 캡(702)은 캡의 일 측부 상에서 또는 캡의 두 대향한 측부들 상에서 보유 구멍(704, 706)을 포함할 수 있다.
장치(700)는 전극(SMT 단자)(710, 712)을 포함하는 베이스 조립체(708)와 비전도성, 예를 들어, 플라스틱제, 외부벽(714)을 포함한다. 베이스 조립체(708)는 보유 탭(716)을 포함하고, 이 보유 탭은 베이스 조립체(708)에 대하여 두 개의 위치 중 하나에서 캡(702)을 보유하도록 보유 구멍(704 또는 706) 중 어느 하나에 체결되도록 성형된다. 보유 탭(716)이 보유 구멍(704) 내에 체결될 때, 캡(702)은 리플로우전 위치에 있다. 보유 탭(716)이 보유 구멍(706) 내에 체결될 때, 캡(702)은 활성화 위치에 있다. 도 8은 캡(702)이 활성화 위치에 로킹되어 있는, 즉, 보유 탭(716)이 보유 구멍(706) 내에 체결되어 있는, 도 7에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치(700)를 도시한다.
도 9는 도 7에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치(700)의 단면도를 도시한다. 도 9에서, 캡(702)은 보유 구멍(704) 내에 체결되어 있는 보유 탭(716)에 의해 나타난 바와 같은 리플로우전 위치에 있다. 캡(702)은 캡(702)의 내측을 향해 캡(702)의 측부의 내측 표면으로부터 돌출하는 리브(718, 720)를 포함한다.
베이스 조립체(708)는 전극(710, 712) 사이에 유전체(722)를 더 포함한다. 베이스 조립체(708)는 브리지 단자(724), 및 유전체(722)와 전극(710, 712)의 상부 표면의 적어도 일부와 브리지 단자(724) 사이의 땜납 링크 층(726)을 포함한다. 땜납 링크 층(726)은 브리지를 전극(710, 712)에 부착한다. 땜납 링크 층(726)은 리플로우 온도보다 낮은 융점을 특징으로 한다. 땜납 링크 층(726)과 브리지 단자(724)는 도 9에서 전극(710, 712) 사이에 전도 경로를 형성한다. 브리지 단자(724)는 전도성 금속, 예컨대, 구리, 니켈, 은, 알루미늄 또는 다른 유사한 금속을 포함할 수 있다. 브리지 단자(724)는 캔틸레버형 단부(728, 730)를 포함한다.
베이스 조립체(708)는 브리지 단자(722)의 각각의 측부 상에 스프링(730, 732)을 포함한다. 도 9에서, 스프링(732, 734)은 판 스프링이다. 설명의 편의를 위해, 리플로우 가능 회로 보호 장치(700)의 동작이 판 스프링을 사용하여 설명되지만, 다른 유형의 스프링이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 캡(702)이 리플로우전 위치에 있을 때, 스프링(732, 734)은 인장 상태에 있지 않다. 캡(702)을 활성화 위치로 가압하기 위해 캡(702)에 하향력이 인가될 때, 리브(718, 720)는 스프링(732, 734)을 각각 하향 가압하여, 스프링(732, 734)이 인장되게 한다.
도 10은 활성화 위치로 캡(702)이 로킹되어 있고, 스프링(732, 734)이 인장되어 있는, 도 7에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치의 단면도를 보여준다. 리브(720)는 스프링(734) 상에 하향력을 적용한다. 특히, 리브(720)는 스프링(734)의 일 단부 상에 하향력을 인가하고, 이는 스프링(734)의 다른 단부가 브리지 단자(724)의 캔틸레버형 단부(730)의 하측부 상에 상향력을 인가하게 한다. 리브(718)가 도 9에 도시되어 있지 않지만, 리브(718)가 유사하게 스프링(732)의 일 단부 상에 하향력을 인가하며, 이는 스프링(732)의 다른 단부가 브리지 단자(724)의 캔틸레버형 단부(728)의 하측부 상에 상향력을 인가하게 한다는 것을 알 수 있을 것이다. 브리지 단자(724)가 땜납 링크(726)에 의해 적소에 보유되기 때문에, 스프링(732, 734)에 의해 작용되는 상향력은 브리지(724)가 상향 부양되게 하지 않는다. 이러한 방식으로, 캡(702)이 활성화 위치로 가압될 때 스프링(732, 734)이 인장 상태로 배치된다.
캡(702)은 리플로우 이후 활성화 위치에 배치된다. 리플로우 동안, 리플로우 온도보다 낮은 융점을 갖는 땜납 링크(726)가 용융된다. 스프링(732, 734)이 인장 상태에 있고, 브리지 단자(724) 상에 상향력을 작용하는 경우, 이때, 땜납 링크(726)가 용융될 때의 리플로우 동안, 땜납 링크(726)는 브리지 단자(724)를 적소에 더 이상 보유하지 않는다. 리플로우 동안 캡(702)이 리플로우 위치에 있기 때문에, 리플로우 동안, 스프링(732, 734)은 인장 상태가 아니며, 땜납 링크(726)는 리플로우 동안 용융되고, 브리지 단자(724)는 적소에 잔류된다. 리플로우 이후, 장치가 냉각되고, 땜납 링크(726)가 응고되며, 다시 브리지 단자(724)를 적소에 보유한다. 스프링(732, 734)을 인장 상태에 배치하고 장치(700)를 활성화하기 위해 캡(702)이 그후 활성화 위치로 하향 가압된다.
도 11은 과온 조건에서 도 7에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치의 단면도를 도시한다. 활성화되고 나면, 장치(700)는 회로 보호 장치(700)가 설치되는 회로를 손상시킬 수 있는 과온 조건을 검출하고 그에 반응하기 위한 구조이다. 장치(700)가 땜납 링크(726)의 융점을 초과하는 온도로 가열될 때, 땜납 링크(726)가 용융된다. 땜납 링크(726)가 용융될 때, 브리지 단자(724)는 인장 상태에서 스프링(732, 734)의 상향력에 저항하도록 적소에 더 이상 유지되지 않으며, 브리지 단자(724)는 상향력을 받는다. 추가적으로, 땜납 링크(726)가 용융될 때, 용융된 땜납 링크(726)는 전극(710, 712)을 향해 견인될 것이다. 이는 브리지 단자의 부양과 함께 전극(710, 712) 사이의 전기적 연결이 절단되게 하며, 따라서, 장치를 오프 상태로 전환한다. 도 7 내지 도 11의 실시예에서, 적어도 보유 구멍과 리브를 갖는 캡은 캡에 적용된 힘에 응답하여 장치를 활성화하기 위한 수단에 대응할 수 있다.
도 12는 캡(1202)이 리플로우 위치에 있는, 다른 리플로우 가능 회로 보호 장치(1200)의 일 예의 단면도를 도시한다. 도 7에 도시된 장치(700)와 유사하게, 장치(1200) 내의 캡(1202)은 리플로우 및 활성화 위치에 배치될 수 있다. 또한, 장치(700)와 유사하게, 캡(1202)은 보유 구멍을 포함하고, 보유 구멍은 캡(1202)이 리플로우 위치로부터 활성화 위치로 캡(1202) 상의 하향력에 의해 이동할 수 있게 하는 보유 탭을 수용한다.
캡(1202)은 캡(1202) 내에서 측방향으로 연장하는 판(1204)을 포함하며, 나이프 리브(1206)가 판(1204)의 저부 표면으로부터 하향 연장한다. 판(1204) 및 나이프 리브(1206)는 리플로우 온도를 초과한 융점을 갖는, 플라스틱 같은 비전도성 재료로 형성될 수 있다. 나이프 리브(1206)는 또한 플럭스로 코팅될 수 있다. 판(1204)과 나이프 리브(1206)는 캡(1202)과 동일한 재료로 형성될 수 있다. 나이프 리브(1206)는 후술될 바와 같이, 땜납 표면 장력을 통해 파괴될 수 있는 지점에 형성된다. 캡(1202)은 캡(1202)의 상단의 하부 표면과 판(1204)의 상부 표면 사이에 형성된 간극(1208)을 포함한다. 캡(1202)은 또한 간극(1208) 내에서 판(1204) 위의 스프링(1210)을 포함한다. 도 12에 도시된 스프링(1210)은 인장 상태에 있지 않다. 간극(1208)의 높이는 적어도 인장 상태에 있지 않을 때 스프링(1210)을 수용할 만큼 크다.
장치(1200)는 베이스 조립체(1212)를 포함하고, 이 베이스 조립체는 전극(1214, 1216), 유전체(1218), 및 전극(1214, 1216)과 유전체(1212) 위에 형성된 땜납 예비성형체(1218)를 포함한다. 땜납 예비성형체(1218)는 전극(1214, 1216) 사이의 전기적 연결을 제공하고, 리플로우 온도보다 낮은 융점을 갖는다.
도 13은 활성화 위치로 캡(1202)이 로킹된 상태의, 도 12에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치의 단면도를 보여준다. 상술한 바와 같이, 캡(1202)은 리플로우 이후 활성화 위치에 배치된다. 활성화 위치에 배치되도록, 캡(1202) 상에 하향력이 부여되고, 이는 간극(1208)의 높이를 감소시키고, 이는 따라서 스프링(1210)을 인장 상태가 되게 한다. 캡(1202)이 스프링이 인장 상태에 있음에도 불구하고 적소에 유지되며, 그 이유는 캡이 예로서, 도 7에 도시된 것들 같은 보유 탭을 수용하는 보유 구멍을 포함한다. 판 스프링의 경우, 스프링(1210)은 판 스프링이 평탄화될 때 인장 상태가 된다. 캡(1202)이 활성화 위치에 있을 때, 나이프 리브(1206)의 저부 팁은 땜납 예비성형체(1220)의 상부 표면과 접한다. 인장 상태의 스프링(1210)은 판(1204) 상에 하향력을 작용한다. 이 하향력은 땜납 예비성형체(1220)에 의해 저지된다. 과온 조건 동안, 땜납 예비성형체가 용융되고, 스프링(1210)이 압축해제되어, 도 14에 도시된 바와 같이 땜납 예비성형체(1220)를 통해 판(1204)과 나이프 리브(1206)를 누를때까지 하향력에 대한 저항이 약화된다.
도 14는 과온 조건에서 도 12에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치의 단면도를 도시한다. 장치(1200)의 온도가 땜납 예비성형체(1220)의 융점을 초과하는 과온 조건 동안, 땜납 예비성형체는 용융되기 시작하고 전극(1214, 1216)을 향해 견인된다. 인장 상태의 스프링(1210)에 의해 작용된 하향력에 대한 저항은 스프링(1210)이 압축해제되어 판(1204)과 나이프 리브(1206)를 하방으로 누를 때까지 약화된다. 나이프 리브(1206)는 땜납 예비성형체 표면 장력을 파괴, 절단 또는 땜납 예비성형체를 통과하여, 전극(1214, 1216) 사이의 전기적 연결을 파괴한다. 도 14는 리플로우 공정의 결과로서 인쇄 회로 기판(1222) 상에 설치되고 접촉 패드(1224, 1226)에 연결된 장치(1200)를 도시한다. 도 12 내지 도 14의 실시예에서, 적어도 스프링, 판 및 나이프 리브를 갖는 캡은 캡에 적용된 힘에 응답하여 장치를 활성화하기 위한 수단에 대응할 수 있다.
도 15는 다른 리플로우 가능 회로 보호 장치(1500)의 다른 예를 도시한다. 회로 보호 장치(1500)는 캡(1502)을 포함하고, 보유 구멍(1504, 1506)이 캡(1502)의 측부를 통해 형성된다. 캡(1502)은 캡의 일 측부 상에서 또는 캡(1502)의 두 대향한 측부들 상에서 보유 구멍(1504, 1506)을 포함할 수 있다. 캡(1502)은 또한 보유 구멍(1504, 1506)을 갖는 캡(1502)의 측부에 인접한 캡(1502)의 측부에 형성된 다른 개구(1518)를 포함할 수 있다. 캡(1502)의 내측의 판(1522)으로부터 연장하는 측방향 돌출부(1520)(도 17에 도시됨)는 개구(1518)를 통해 적어도 부분적으로 연장할 수 있고, 개구(1518)는 판(1522)의 이동을 위한 안내부로서 기능한다.
장치(1500)는 전극(SMT 단자)(1510, 1512)을 포함하는 베이스 조립체(1508)와 비전도성, 예를 들어, 플라스틱제, 외부벽(1514)을 포함한다. 베이스 조립체(1508)는 보유 탭(1516)을 포함하고, 이 보유 탭은 베이스 조립체(1508)에 대하여 두 개의 위치 중 하나에서 캡(1502)을 보유하도록 보유 구멍(1504 또는 1506) 중 어느 하나에 체결되도록 성형된다. 보유 탭(1516)이 보유 구멍(1504) 내에 체결될 때, 캡(1502)은 리플로우전 위치에 있다. 보유 탭(1516)이 보유 구멍(1506) 내에 체결될 때, 캡(1502)은 활성화 위치에 있다. 도 16은 캡(1502)이 활성화 위치에 로킹되어 있는, 즉, 보유 탭(1516)이 보유 구멍(1506) 내에 체결되어 있는, 도 15에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치(1500)를 도시한다.
도 17은 도 15에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치(1500)의 단면도를 도시한다. 도 17에서, 캡(1502)은 보유 구멍(1504) 내에 체결되어 있는 보유 탭(1516)에 의해 나타난 바와 같은 리플로우전 위치에 있다. 캡(1502)은 수직방향 가동성 판(1522)과 캡(1502)의 상단의 내측 표면과 판(1522) 사이에서 연장하는 코일 스프링(1524)을 포함한다. 리플로우전 위치에서, 스프링(1524)은 압축된 상태에 있지 않거나, 저 압축 상태에 있다. 판(1522)은 판(1522)의 저부 표면으로부터 수직 하향 연장하는 돌출부(1526)를 포함한다. 돌출부(1526)는 수직 하향 연장하는 나이프 리브(1528)를 포함한다. 도 17은 돌출부(1526)로부터 연장하는 나이프 리브(1528)를 도시하지만, 돌출부는 하나의 리브 또는 둘 보다 많은 리브를 포함할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 판(1522)은 캡(1502)의 상단을 향해 상향 연장하는 포스트(1530) 또는 돌출부를 포함할 수 있다. 캡은 캡(1502)의 상단의 내측 표면으로부터 하향 연장하는 유사한 포스트(1532) 또는 돌출부를 포함할 수 있다. 코일 스프링(1524)의 단부는 포스트 둘레에 체결됨으로써 스프링(1524)이 캡(1502) 내측에서 측방향 또는 옆방향으로 미끄러지는 것을 방지한다.
베이스 조립체(1508)는 전극(1510, 1512) 사이에 유전체(1534)를 포함한다. 베이스 조립체(1508)는 땜납 예비성형체(1536)가 전극(1510, 1512) 사이의 전기적 연결을 제공하도록 전극(1510, 1512)에 부착된(예를 들어, 가열에 의해 부착됨) 땜납 예비성형체(1536)를 포함한다. 장치(1500)는 리플로우전 위치에 있는 동안 리플로우 처리된다. 리플로우 동안, 리플로우 온도보다 낮은 융점을 갖는 땜납 예비성형체(1536)는 용융된다. 리플로우 이후, 예비성형체(1536)는 응고되고, 전극(1510, 1512) 사이의 전기적 연결이 유지된다.
도 18은 활성화 위치로 캡이 로킹되어 있는, 도 15에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치(1500)의 단면도를 보여준다. 장치(1500)에 리플로우가 진행되고, 장치(1500)가 회로 기판 상에 설치된 이후, 장치(1500)를 활성화 위치에 배치하기 위해 적어도 캡(1502)의 상단의 일부에 하향력이 인가된다. 활성화 위치에서, 판(1522)과 캡(1502)의 상단은 서로 더 근접해지고, 그에 의해, 코일 스프링(1524)을 압축한다. 코일 스프링(1524)의 압축해제력은 나이프 리브(1528)가 땜납 예비성형체(1536) 상에 하향 압력을 작용하게 한다. 장치(1500)가 땜납 예비성형체(1536)의 융점을 초과하여 가열되는 경우, 예비성형체(1536)는 용융되고, 나이프 리브(1528) 및 돌출부(1526)는 예비성형체(1536)를 통해 가압되고, 전극(1510, 1512) 사이의 전기적 연결을 절단한다. 캡(1502)의 상향 이동은 보유 탭(1516)에 의해 저지되고, 따라서, 땜납 예비성형체가 용융될 때 스프링(1524)의 압축해제는 판(1522)을 하향 가압한다.
도 19는 과온 조건에서 도 15에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치(1500)의 단면도를 도시한다. 볼 수 있는 바와 같이, 예비성형체(1536)가 용융될 때, 코일 스프링(1524)의 압축해제력은 예비성형체(1536) 아래의 유전체 내에 규정된 공간 또는 간극(1538) 내로 예비성형체(1536)를 통해 돌출부(1526) 및 리브(1528)를 가압한다. 이렇게 될 때, 전극(1510, 1512) 사이의 전기적 연결이 절단되고, 장치(1500)가 오프상태로 전환된다. 도 17 내지 도 19에 도시된 돌출부(1526) 및 나이프 리브(1528)는 플럭스(1540)로 코팅된다. 예비성형체(1536) 둘레의 산화물 코팅은 예비성형체(1536)가 리플로우 동안 용융되어 공간(1538)을 충전하는 것을 방지할 수 있다. 도 15 내지 도 19의 실시예에서, 적어도 스프링, 판, 돌출부 및 나이프 리브를 갖는 캡은 캡에 적용된 힘에 응답하여 장치를 활성화하기 위한 수단에 대응할 수 있다.
도 20은 캡(2002) 내측의 코일 스프링을 사용하는 리플로우 가능 회로 보호 장치(2000)의 다른 예의 단면도를 도시한다. 캡(2002)은 캡(2002)의 측부를 통해 형성된 보유 구멍(2004, 2006)을 포함한다. 캡(2002)은 캡(2002)의 일 측부 상에서 또는 캡(2002)의 두 대향한 측부들 상에서 보유 구멍(2004, 2006)을 포함할 수 있다.
장치(2000)는 전극(2010, 2012)을 포함하는 베이스 조립체(2008)와 비전도성, 예를 들어, 플라스틱제, 외부벽(2014)을 포함한다. 베이스 조립체(2008)는 보유 탭(2016)을 포함하고, 이 보유 탭은 베이스 조립체(2008)에 대하여 두 개의 위치 중 하나에서 캡(2002)을 보유하도록 보유 구멍(2004 또는 2006) 중 어느 하나에 체결되도록 성형된다. 보유 탭(2016)이 도 20에 도시된 바와 같이 보유 구멍(2004) 내에 체결될 때, 캡(2002)은 리플로우전 위치에 있다. 보유 탭(2016)이 보유 구멍(2006) 내에 체결될 때, 캡(2002)은 활성화 위치에 있다. 도 21은 캡(2002)이 활성화 위치에 로킹되어 있는, 즉, 보유 탭(2016)이 보유 구멍(2006) 내에 체결되어 있는, 도 20에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치(2000)를 도시한다. 베이스 조립체(2008)는 또한 전극(2010, 2012) 사이에 유전체(2018)를 포함한다. 땜납 페이스트(2020)는 전극(2010, 2012) 중 하나 이상 위에 형성된다.
장치(2000)는 땜납 페이스트(2020)에 연결 또는 결합된 수평 부분과, 수평 부분의 일 단부로부터 연장하는 수직 부분을 갖는 캔틸레버형 단자(2022)를 포함한다. 단자(2022)는 전도성 재료로 이루어지며, 전극(2010, 2012) 사이의 전기적 연결을 제공한다. 장치(2000)는 수직 부분 둘레에 감겨진 코일 스프링(2024)을 포함한다. 장치(2000)가 리플로우전 위치에 있을 때, 코일 스프링(2024)은 압축된 상태에 있지 않다.
전극(2010)은 둥글거나 뾰족한 단부를 갖는 돌출부(2026)를 포함한다. 캔틸레버형 단자(2022)의 저부 표면은 돌출부(2026) 위에 체결되는 절결부를 포함한다. 돌출부(2026)와 대응 절결부의 위치는 단자(2022)의 수직 부분과 단자의 수평 부분이 측방향으로 돌출부의 별개의 측부들에 있도록 이루어진다. 추가적으로, 수평 부분에 대응하는 단자(2022)의 측부의 하부 표면은 수직 부분에 대응하는 단자(2022)의 측부의 하부 표면보다 더 낮게 또는 추가로 캡 상단부로부터 연장한다. 이러한 방식으로, 간극 또는 공간(2028)이 단자(2022)의 수직 부분의 저부 표면 아래에 형성된다. 장치(2000)가 리플로우되고 보호 대상 회로 상에 설치될 때, 땜납 페이스트(2020)는 용융될 수 있고, 단자(2022)의 수평 부분이 더 이상 페이스트(2020)에 부착되지 않지만, 리플로우 동안 스프링(2024)이 압축되지 않기 때문에, 장치는 개방되지 않는다. 리플로우 이후, 그리고, 페이스트(2020)가 냉각되고 단자(2022)가 다시 페이스트(2020)에 부착된 이후, 캡(2002)을 활성화 위치로 이동시키고 스프링(2024)을 압축하도록 캡(2002)의 상단의 적어도 일부에 하향력이 인가된다.
도 21은, 보유 구멍(2006) 내로 삽입된 보유 탭(2016)에 의해 도시되어 있는, 캡(2002)이 활성화 위치에 로킹되어 있는, 도 20에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치(2000)의 단면도를 도시한다. 장치(2000)는 캡이 활성화 위치에 있을 때 보유 구멍(2004) 내로 삽입되는 제2 보유 탭(2030)을 포함할 수 있다. 활성화 위치에서, 단자(2022)의 수직 부분의 상단 섹션(2032)은 캡(2002)의 상단에 형성된 개구(2034)를 통해 연장한다. 스프링(2024)은 압축되고, 단자(2022)의 수직 부분 상에 하향력을 작용한다.
도 22는 과온 조건에서 도 20에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치(2000)의 단면도를 도시한다. 장치(2000)가 땜납 페이스트(2020)의 융점을 초과하도록 가열될 때, 페이스트가 용융되고, 단자(2022)의 수평 부분은 더 이상 페이스트(2020)에 부착되지 않는다. 따라서, 스프링(2024)은 압축해제되고, 단자(2022)의 수직 부분을 공간(2028)을 향해 하향 가압하고, 단자는 돌출부(2026) 위로 동요 또는 기울어지게 되어, 수직 부분이 하향 가압될 때 단자(2022)의 수평 부분이 상향 부양되게 한다. 단자가 기울어질 때, 단자(2022)의 수직 부분의 상단(2032)은 구멍(2034) 내의 측부로 기울어진다. 단자(2022)의 수평 부분이 상향 부양될 때, 전극(2010, 2012) 사이의 전기적 연결이 절단되고, 장치가 오프상태가 된다. 도 20 내지 도 22의 실시예에서, 적어도 스프링 및 캔틸레버형 단자를 갖는 캡은 캡에 적용된 힘에 응답하여 장치를 활성화하기 위한 수단에 대응할 수 있다.
도 23은 리플로우 가능 회로 보호 장치(2300)의 다른 예의 단면도를 도시한다. 장치(2302)는 캡(2302)의 측부를 통해 형성된 보유 구멍(2304, 2306)을 갖는 캡(2302)을 포함한다. 캡(2302)은 캡의 일 측부 상에서 또는 캡(2302)의 두 대향한 측부들 상에서 보유 구멍(2304, 2306)을 포함할 수 있다.
장치(2300)는 전극(2310, 2312)을 포함하는 베이스 조립체(2308)와 비전도성, 예를 들어, 플라스틱제, 외부벽(2314)을 포함한다. 베이스 조립체(2008)는 보유 탭(2316)을 포함하고, 이 보유 탭은 베이스 조립체(2308)에 대하여 두 개의 위치 중 하나에서 캡(2302)을 보유하도록 보유 구멍(2304 또는 2306) 중 어느 하나에 체결되도록 성형된다. 보유 탭(2016)이 도 23에 도시된 바와 같이 보유 구멍(2304) 내에 체결될 때, 캡(2302)은 리플로우전 위치에 있다. 보유 탭(2316)이 보유 구멍(2306) 내에 체결될 때, 캡(2302)은 활성화 위치에 있다. 도 24는 캡(2302)이 활성화 위치에 로킹되어 있는, 즉, 보유 탭(2316)이 보유 구멍(2006) 내에 체결되어 있는, 도 23에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치(2300)를 도시한다. 베이스 조립체(2308)는 또한 전극(2010, 2012) 사이에 유전체(2318)를 포함한다. 땜납 예비성형체(2320)는 하나 이상의 전극(2310, 2312) 위에 형성된다. 도 1 내지 도 4에 도시된 회로 보호 장치에 관하여 상술한 바와 같이 땜납 예비성형체(2320)에 산화물 코팅이 적용된다. 산화물 코팅은 땜납 예비성형체의 융점보다 높은 온도에서 이루어지는 리플로우 동안 땜납 예비성형체(2320)가 전극을 향해 견인되는 것을 방지한다.
장치(2300)는 리플로우 동안 땜납 예비성형체(2320) 위에 플럭스(2324)를 보유하는 플럭스 저장소(2322)를 포함한다. 캡(2302)은 캡(2302)의 상단으로부터 플럭스 저장소(2322) 내로 하향 연장하는 돌출부(2326)를 포함한다. 장치가 리플로우전 위치에 있을 때, 돌출부(2326)는 플럭스(2324) 자체 내로 연장하지 않는다.
도 24는 활성화 위치로 캡(2302)이 로킹되어 있는, 도 23에 도시된 리플로우 가능 회로 보호 장치(2300)의 단면도를 보여준다. 장치(2300)가 리플로우 처리되고 보호 대상 회로 기판 또는 다른 회로 기판 상에 설치된 이후, 캡(2302)을 활성화 위치로 이동시키도록, 즉, 보유 탭(2316)이 보유 구멍(2306) 내로 삽입된 상태가 되도록 캡(2302)의 상단에 하향력이 인가된다. 이는 돌출부(2326)가 플럭스 재료(2324) 내로 가압되게 하고, 플럭스 재료를 저장소(2322)로부터 저장소(2322)의 저부에 형성된 구멍(2328)을 통해 땜납 예비성형체(2320) 상으로 밀어넣는다. 구멍(2328)의 직경은 플럭스(2324)의 표면 장력이 리플로우 동안 저장소(2322) 내에 플럭스(2324)를 보유할 수 있게 하도록 이루어질 수 있다. 예로서, 구멍(2328)의 직경은 대략 0.1 mm와 1.0 mm 사이일 수 있다. 구멍(2328)의 직경은 사용되는 플럭스 재료의 유형의 점도에 따라 변할 수 있다. 다른 실시예에서, 증점제가 플럭스(2324)와 혼합되어 리플로우 동안 저장소(2322) 내에 플럭스(2324)를 유지하는 것을 도울 수 있다. 플럭스(2324)는 장치가 리플로우 이후 땜납 예비성형체(2320)의 융점을 초과하는 온도로 가열될 때, 용융된 금속이 전극(2310, 2312) 사이의 전기적 연결을 분리 및 절단할 수 있게 허용됨으로써 장치가 과온 조건을 적절히 검출하고 오프상태로 전환될 수 있게 하도록 산화물 코팅을 용해시킨다. 도 23 및 도 24의 실시예에서, 적어도 돌출부, 저장소 및 플럭스를 갖는 캡은 캡에 인가된 힘에 응답하여 장치를 활성화하기 위한 수단에 대응할 수 있다.
도 25 내지 도 27은 리플로우 가능 회로 보호 장치(2500)의 다른 예의 분해도를 도시한다. 장치(2500)는 사출 성형된 캡(2502), 금속 단자(2504), 압축 스프링(2506) 및 사출 성형된 베이스(2508)를 포함한다. 단자(2504)는 도금된 구리 단자일 수 있다. 압축 스프링(2506)은 스테인레스 강 압축 스프링일 수 있다. 캡(2502)은 캡으로부터 하향 연장하는 쐐기형 돌출부(2510, 2512)를 포함한다. 베이스(2508)는 래치(2514, 2516)를 포함한다. 캡에 하향력이 인가될 때, 쐐기형 돌출부(2510, 2512)가 래치(2514, 2516)를 향해 가압되고, 힘이 래치를 개방하여(즉, 캡 상의 하향력의 방향에 수직인 측방향 외측으로 래치를 가압하여) 캡(2502)이 눌러질 때 단자를 해제시킨다.
캡(2502)은 캡(2502)의 측부에 형성된 구멍(2518)의 수직 스트립을 포함한다. 대응 범프(2520)는 베이스(2508)의 측부(2526, 2528)에 포함된다. 특히, 장치(2500)는 캡(2502)의 각 측부(2526, 2528)의 두 개의 구멍(2518)과 베이스(2508)의 각 측부의 두 개의 대응 범프(2520)를 포함한다. 설치 이전에, 베이스(2508)의 상단 범프는 캡(2502)의 하부 구멍 내로 체결되고, 이는 캡(2502)을 "상부" 위치에 보유한다. 설치 이후, 캡(2502)이 눌러지고, 베이스(2508) 내의 두 개의 범프는 캡(2502)의 두 개의 구멍 내로 설치되며, 이는 캡(2502)을 "하부" 위치에 보유한다. 대안 실시예에서, 구멍 및 범프의 배열은 반전 또는 변형될 수 있으며, 예를 들어, 범프는 캡 내에 포함될 수 있고, 대응 구멍 또는 오목부가 베이스에 존재할 수 있거나, 그 소정의 조합이 이루어질 수 있다. 그러나, 이들 대안에서, 이런 특징의 기능은 한 세트의 구멍과 범프가 캡을 설치 이전에 "상부" 위치에 유지하고, 다른 세트는 설치 이후 캡을 "하부" 위치에 보유한다. 다른 실시예에서, 범프 및 구멍 특징부는 포스트 및 구멍 래치 시스템으로 대체될 수 있다.
도 25 내지 도 27은 또한 캡(2502)의 전방 측부(2522)가 개방되고, 캡(2502)의 후방 측부(2524)가 폐쇄되어 있다는 것을 보여준다. 도 26은 또한 캡(2502)이 캡(2502)의 후방 측부(2524)에 추가적 쐐기형 돌출부(2602, 2604)를 포함하고, 베이스(2508)는 베이스의 후방 측부(래치(2514, 2516)가 위치되는 측부 반대쪽의 측부)에 래치(2606, 2608)를 포함한다는 것을 보여준다. 상술한 바와 같이, 캡(2502)이 눌러질 때, 돌출부(2602, 2604)는 래치(2606, 2608)를 상술한 측방향으로 밀어낸다. 적어도 캡(2502), 돌출부(2510, 2512) 및 래치(2514, 2516)는 캡에 인가된 힘에 응답하여 장치를 활성화시키기 위한 수단일 수 있다. 범프(2520) 및 구멍(2518)도 캡에 인가된 힘에 응답하여 장치를 활성화시키기 위한 수단의 일부일 수 있다.
도 28 내지 도 31은 설치 이전의, 즉, 캡(2502)이 "상부" 위치에 있는 장치(2500)를 도시한다. 도 28은 특히 래치(2514, 2516)가 단자(2504)의 일부 위로 연장하는 캔틸레버형 부분(2802)을 포함하고, 래치는 단자(2504)를 SMT 위치 아래에 보유한다. 래치(2514, 2516)는 단자(2504)를 보유하고, 이는 스프링(2506)을 단자(2504) 아래에서 압축된 상태로 보유한다.
도 30은 단자(2504)의 납땜가능한 SMT 패드(3002, 3004)를 보여주는, 장치(2500)의 하측면을 도시한다. 장치(2500)는 캡(2502)이 "상부" 위치에 있는 상태로 회로에, 예를 들어 PCB 패드에 납땜될 수 있다. 도 31은 캡이 "상부" 위치에 있는 상태의, 장치(2500)의 단면도를 도시한다.
도 32 내지 도 34는 캡(2502)이 "하부" 위치에 있는, 장전 이후의 장치(2500)를 도시한다. 장치(2500)는 보호 대상 회로에 설치된 이후 장전된다. 도 32에 예시된 바와 같이, 장치(2500)는 캡(2502) 상에 하향력을 작용함으로써 장전된다. 쐐기 돌출부(2510, 2512)는 래치(2514, 2516)를 캡(2502)에 인가된 하향력에 대해 측방향으로 이동하게 하며, 그래서, 래치(2514, 2516)의 캔틸레버형 부분(2802)은 더 이상 단자(2504)의 일부 위에 있지 않게 된다. 달리 말하면, 장치(2500)가 장전되었을 때, 래치(2514, 2516)는 더 이상 단자(2504)를 보유하지 않게 된다. 대신, 납땜된 패드(3002, 3004)가 단자를 보유하고, 스프링(2506)의 압축해제력에 저항한다.
추가적으로, 도 33에 예시된 바와 같이, 장치(2500)가 장전될 때, 캡(2502)의 구멍(2518)이 베이스(2508)의 범프(2520)와 정렬된다. 도 34는 장치(2500)의 하측면도를 도시하며, 이는 래치(2604, 2516)가 측방향으로 단자 단부로부터 멀리 이동되어 있는 것을 추가로 예시한다.
도 35는 장치가 장전되었을 대 장치(2500)의 단면도를 도시한다. 장전된 상태에서, 스프링(2506)은 단자(2504)와 베이스(2508) 사이에서 압축된다. 땜납 패드(3002, 3004)는 단자(2404)를 보유하고, 압축된 스프링(2506)의 상향력에 저항한다.
도 36은 과온 조건 이후 장치(2500)를 도시한다. 땜납(3002)이 고온 조건 동안 용융되면, 압축된 스프링의 상향력에 대한 땜납의 저항은 약화되며, 압축된 스프링(2506)은 단자(2504)의 적어도 하나의 측부를 위로 민다. SMT 패드(3002, 3004) 사이의 전도성 경로는 따라서 절단되고, 그에 의해 장치를 오프상태로 전환한다. 과온 조건 동안 부양되는 단자(2405)의 측부는 열원에 대해 가장 먼 측부일 수 있다. 장치가 적절히 기능하기 위해, 양 측부 상의 땜납은 용융되어야 하며, 일 측부는 힌지로서 작용하고, 다른 측부는 분리 지점이 된다. 열원에 가장 근접한 단자(2405)의 측부는 분리가 규제되기 때문에, 회로는 양 측부 상의 땜납이 용융될 때까지 전류 전달 및 장치 가열을 지속할 것이다.
도 37 내지 도 39는 리플로우 가능 회로 보호 장치(3700)의 다른 예를 도시한다. 도 37을 참조하면, 장치(3700)는 직립 포스트(3702, 3704)가 베이스(2508)의 측부들(2526, 2528)의 상단으로부터 상향 연장하고, 사출 성형 캡(2502)이 캡(2502)의 상단에 형성된 구멍(3706, 3708)을 포함하는 것을 제외하면, 도 25 내지 도 36에 예시된 장치(2500)와 유사하다. 구멍(3706, 3708)은 장치(3700)가 장전되었을 때, 포스트(3702, 3704)가 각각 구멍(3706, 3708) 내로 삽입되도록 포스트(3702, 3704)의 형상에 일치하도록 성형된다. 장치(3700)가 장전되었을 때, 포스트(3702, 3704)의 상단 표면(3710, 3712)은 캡(2502)의 상단 표면과 실질적으로 동일 평면에 있을 수 있거나, 장치(3700)가 장전되어 있다는 시각적 지표를 제공하도록 캡(2502)의 상단 표면 위로 연장할 수 있다.
도 38은 캡(2502)이 "상부" 위치에 있는, 장전 이전의 장치(3700)를 도시한다. 도 39는 캡(2502)이 "하부" 위치에 있는, 설치 및 장전 이후의 장치(3700)를 도시한다. 포스트(3702, 3704)의 상단 표면(3710, 3712)은 장치(3700)가 장전되었을 때, 포스트(3702, 3704)의 상단 표면(3710, 3712)이 장치(3700)의 상면 시야로부터 보여질 수 있도록 캡(2502)과는 다른 색상일 수 있다. 상단 표면(3710, 3712)은 캡(2502)의 색상과 대비되는 색상으로 패드 인쇄될 수 있다. 대안적으로, 전체 베이스(2508)와 캡(2502)은 서로 다른 색상으로 성형될 수 있으며, 예로서, 캡(2502)은 백색 또는 적색일 수 있으며, 베이스(2508)는 검정색일 수 있다.
회로 보호 장치를 특정 실시예를 참조로 설명하였지만, 본 기술 분야의 숙련자는 본 출원의 청구범위의 범주로부터 벗어나지 않고 다양한 변경이 이루어질 수 있고 균등물이 치환될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 추가적으로, 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 특정 상황 및 재료를 교지에 적응시키기 위해 다수의 변경이 이루어질 수 있다. 따라서, 리플로우 가능 회로 보호 장치는 개시된 특정 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위의 범주 내에 포함되는 임의의 실시예에 적용되는 것을 의도한다.

Claims (15)

  1. 회로 보호 장치이며,
    베이스로서,
    베이스의 전방 측부 상의 제1 래치; 및
    베이스의 전방 측부 상의 제2 래치
    를 포함하는 베이스와;
    베이스의 상단의 스프링과;
    베이스 위에 체결되는 전도성 단자로서, 전도성 단자는 베이스의 전방 측부 상의 제1 단부 및 전방 측부 반대쪽에 있는 베이스의 후방 측부 상의 제2 단부를 포함하고, 제1 및 제2 래치는 각각 전도성 단자의 제1 단부의 일부의 상단에 배치되는 부분을 포함하는, 전도성 단자와;
    베이스, 전도성 단자 및 스프링을 덮는 캡으로서,
    제1 래치 위에서 캡으로부터 하향 연장하는 제1 돌출부; 및
    제2 래치 위에서 캡으로부터 하향 연장하는 제2 돌출부
    를 포함하는 캡; 및
    캡의 상단으로부터 베이스를 향해 규정되는 제1 방향으로 캡에 인가되는 힘에 응답하여 리플로우 이후 회로 보호 장치를 활성화시키기 위한 수단을 포함하는, 회로 보호 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    베이스는 제1 돌출부 및 제1 돌출부 아래의 제2 돌출부를 포함하는 제1 측벽을 더 포함하고,
    캡은 캡의 일 측부에 형성된 제1 구멍과 제1 구멍 아래에서 캡의 상기 측부에 형성된 제2 구멍을 더 포함하며,
    제1 및 제2 돌출부와 제1 및 제2 구멍은 회로 보호 장치의 활성화 이전에 제1 돌출부가 제2 구멍과 정렬되고, 회로 보호 장치의 활성화 이후, 제1 돌출부가 제1 구멍과 정렬되며 제2 돌출부가 제2 구멍과 정렬되도록 위치설정되는, 회로 보호 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    제1 및 제2 돌출부는 제1 방향으로 캡에 힘이 인가될 때, 제1 및 제2 돌출부가 제1 및 제2 래치 각각을 제1 방향에 수직인 측방향으로 이동하게 하도록 각각 제1 및 제2 래치에 대해 위치설정되는, 회로 보호 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    베이스는 제1 측벽을 더 포함하고, 제1 측벽은 제1 측벽의 상단으로부터 상향 연장하는 포스트를 포함하고,
    캡은 포스트와 제1 방향으로 수직방향으로 정렬되는 캡 내의 위치에서 캡의 상단 표면에 형성된 구멍을 포함하고, 바람직하게는, 구멍은 제1 방향으로 캡에 힘이 인가될 때 포스트를 수용하도록 형성되는, 회로 보호 장치.
  5. 제4항에 있어서, 포스트의 상단 표면은 캡의 색상과는 다른 인쇄된 색상을 포함하는, 회로 보호 장치.
  6. 회로 보호 장치이며,
    베이스 조립체로서,
    제1 전극;
    제2 전극;
    제1 전극과 제2 전극을 분리하는 유전체; 및
    금속 층으로서, 금속 층은 제1 전극과 제2 전극 사이에서 전도성 브리지를 형성하도록 제1 전극과 제2 전극 각각의 상부 표면의 적어도 일부 상에 형성되고, 금속 층은 리플로우 온도 미만인 융점을 갖는, 금속 층
    을 포함하는, 베이스 조립체와;
    베이스 조립체를 덮는 캡; 및
    캡의 상단으로부터 베이스 조립체를 향해 규정되는 제1 방향으로 캡에 인가되는 힘에 응답하여 리플로우 이후 회로 보호 장치를 활성화시키기 위한 수단을 포함하는, 회로 보호 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    금속 층은 (i) 땜납 링크 또는 (ii) 금속 층이 용융할 때 금속 층이 견인 분리되는 것을 방지하는 코팅을 포함하고, 바람직하게는, 코팅은 산화물 코팅인, 회로 보호 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    회로 보호 장치를 활성화하기 위한 수단은 금속 층 위에, 그리고, 캡 내측에 플럭스 재료를 포함하는, 회로 보호 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    회로 보호 장치를 활성화하기 위한 수단은
    캡의 내부측으로부터 캡의 반대쪽 내부측으로 연장하는 판과;
    캡의 상단의 하부 표면과 판의 상부 표면 사이에 형성된 간극과;
    베이스 조립체를 향해 판의 저부 표면으로부터 연장하는 나이프 리브; 및
    간극 내에 위치된 스프링을 포함하는, 회로 보호 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    회로 보호 장치를 활성화하기 위한 수단은 캡에 인가된 힘에 응답하여 하중부여되는 스프링을 포함하는, 회로 보호 장치.
  11. 회로 보호 장치를 제조하는 방법이며,
    제1 전극, 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재된 유전체를 제공하는 단계;
    금속 층이 제1 전극과 제2 전극 사이에 전도성 브리지를 형성하도록 제1 전극과 제2 전극 각각의 상부 표면의 적어도 일부 상에 금속 층을 제공하는 단계;
    금속 층 위에 코팅을 형성하는 단계로서, 코팅은 금속 층이 용융될 때, 금속 층이 견인 분리되는 것을 방지하는 재료를 포함하는, 단계;
    제1 전극, 제2 전극, 유전체, 금속층, 및 코팅을 포함하는 구조체에 리플로우 오븐 내에서 리플로우 공정을 적용하는 단계로서, 금속 층의 융점은 리플로우 공정의 온도 미만인, 단계; 및
    리플로우 공정 이후 금속 층 위에 플럭스를 적용하는 단계로서, 바람직하게는, 플럭스는 플럭스가 용융될 때 코팅을 용해시키는 재료를 포함하는, 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    금속 층을 제공하는 단계는
    유전체, 제1 전극, 및 제2 전극 위에 땜납 페이스트를 적용하는 단계로서, 땜납 페이스트는 금속 층의 융점 미만인 융점을 갖는, 단계;
    땜납 페이스트 위에 금속 층을 적용하는 단계; 및
    땜납 페이스트와 금속 층 사이에 결합부를 형성하도록 제1 전극, 제2 전극, 유전체, 땜납 페이스트 및 금속 층을 포함하는 구조체를 땜납 페이스트의 융점을 초과한, 그러나, 금속 층의 융점 미만인 온도로 가열하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 회로 보호 장치이며,
    베이스 조립체로서,
    제1 전극;
    제2 전극;
    제1 전극과 제2 전극을 분리하는 유전체; 및
    금속 층으로서, 금속 층이 제1 전극과 제2 전극 사이에서 전도성 브리지를 형성하도록 제1 전극과 제2 전극 각각의 상부 표면의 적어도 일부 상에 형성되고, 금속 층은 리플로우 온도 미만인 융점을 갖는 금속에 의해 제1 및 제2 전극 위에서 적소에 유지되는, 금속 층
    을 포함하는, 베이스 조립체와;
    베이스 조립체를 덮는 캡; 및
    캡의 상단으로부터 베이스 조립체를 향해 규정되는 제1 방향으로 캡에 인가되는 힘에 응답하여 리플로우 이후 회로 보호 장치를 활성화시키기 위한 수단을 포함하는, 회로 보호 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    베이스 조립체는
    금속 층 위에 위치된 브리지 단자로서, 캔틸레버형 단부를 포함하는, 브리지 단자; 및
    캔틸레버형 단부 아래의 제1 단부와 제2 단부를 포함하는 스프링을 더 포함하고,
    회로 보호 장치를 활성화하기 위한 수단은 캡에 인가된 힘에 응답하여, 제1 방향으로 스프링의 제2 단부 상에 힘을 작용하는 캡의 내측 표면으로부터 연장하는 리브를 포함하는, 회로 보호 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    베이스 조립체는 보유 탭을 갖는 측벽을 포함하고, 캡은 캡의 일 측부에 형성되며 보유 탭을 수용하도록 성형된 제1 보유 구멍과, 상기 제1 보유 구멍 아래에서 캡의 상기 측부에 형성되며 보유 탭을 수용하도록 성형되는 제2 보유 구멍을 포함하며, 바람직하게는 제1 및 제2 구멍은 제1 방향으로 인가된 힘이 보유 탭을 제1 보유 구멍 내로 삽입되게 하도록 캡의 상기 측부에 위치되는, 회로 보호 장치.
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