KR20010090679A - 표면실장용 극소형퓨우즈 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자, 정보통신기기의 경박단소화로 인한 내부부품의 극소형화의 필요성에 따라, 제품 및 사용자의 안전을 위한 보호소자로서 필수불가결한 퓨우즈를 표면실장 칩형태로 극소화하여 모제품의 회로기판에 직접 표면실장하도록 만든 극초소형퓨우즈 및 그 제조공법을 기술한다.
현재 상용화된 전류대역의 퓨우즈를 극소 칩(chip)화 하기 위해서는 전류의 단속을 결정하는 퓨우즈가용체의 형성방법과, 통전시 가용체에서 발생하는 열량의 처리 또는 감쇄방법, 퓨우즈의 안전도를 나타내는 단락차단전류의 크기를 어느 정도까지 확장할 수 있는가 하는 점들이 현재 극소형퓨우즈 제조기술의 한계이며 제품화의 가능여부를 결정하는 요체이다.
본 발명은 현존하는 제품들과 비교하여 이러한 한계점들을 극복한 전혀 새로운 구조의 극소형퓨우즈제품 및 그 제조원가를 대폭 절감할 수 있는 획기적 제조기술을 실용화한 것이다.
본 발명품의 구조는 퓨우즈의 외부연결단자(납땜 패드)가 포함되어 있는 리드프레임형태의 연속된 프레스물을 만들고 여기에 내열플라스틱재료를 사용한 정밀인써어트사출방법을 이용하여 퓨우즈단자 및 외위기일체형 퓨우즈구조물을 형성하여 기본자재로 사용하는 신개념을 도입하였다.
이 하우징의 내부단자 사이에 정격을 맞춰 준비된 선재 퓨우즈가용체를 절단하여 정위치에 삽입시킨 후, 크림형 땜납을 내부단자위에 정밀 도포한 후, 가열기를 통과시키면 가용체가 단자사이에 용접되면서 휴즈회로를 구성하게 된다. 정밀 납땜기기를 사용하면 직접납땜을 할 수도 있다.
다음, 퓨우즈회로가 형성된 이 상자형외위기에 따로 준비된 사출물뚜껑을 씌운 후 연속된 리드프레임의 타이바아(tie bar)를 절단하여 개별 휴즈로 분리시키고, 외부단자를 절곡하여 뚜껑 위에 "J" 포오밍 밀착시켜 외부 솔더링패드를 완성함으로써 퓨우즈가 완성된다.

Description

표면실장용 극소형퓨우즈 및 그 제조방법{SMD Super microfuse ＆ Manufacturing Method}
기존의 이 종류의 휴즈들은 극소 크기에 따른 제조방법의 한계 때문에 불가피하게 인쇄회로기판 또는 세라믹제 구리박막기판의 동판부분을 에칭하는 방법으로 휴즈가용체를 형성시킨 후, 노출된 가용체외부에 수지 등을 사용하여 덧씌우기 방법으로 봉함함으로써 단락차단특성을 가지는 봉입형퓨우즈로 제조하고 있으나, 기판과 외부봉함 수지에 밀착된 가용체의 통전 또는 용단에너지가 기판 등 주변에 빠르게 전도됨으로써 퓨우즈몸체가 쉽게 고온에 도달하여 납땜부위를 녹이는 등, 퓨우즈의 정격을 어느 한계 이상 올릴 수 없었다.
또 가용체가 기판 및 몰딩으로 밀착된 관계로 열전도량이 매우 많아서 일정 과부하에서의 용단특성규정을 만족시키기 위해서는 가용체단면적이 공기중에 노출될 경우보다 훨씬 작아야 하므로, 대부분의 최신 기기들이 가지고 있는 대규모의 초기 순간돌입전류(유도성전류 또는 낙뢰등 통상전류의 수배 내지 수십배)에서 견디는 능력 즉 내써어지특성이 작아진다.
따라서 기기의 통상사용 중에도 얼마 못가서 퓨우즈가 용단되고, 실제적으로는 기기가 필요로 하는 통상전류보다 훨씬 높은 정격전류의 휴즈를 사용하여야 소비자의 리콜을 줄일 수 있게 되어 결과적으로는 다른 부품이 먼저 단선되는 등, 사실상 퓨우즈가 있으나마나한 현상이 많이 발생하게 되었다.
또, 융점이 섭씨1083도에 달하는 구리박막가용체(현실적으로 모든 박막제품이 구리를 사용하고 있음)가 퓨우즈외장물에 밀착밀봉되어 있는 관계로 퓨우즈외부의 온도상승이 매우 높아 상대적으로 높은 정격의 퓨우즈제조가 불가능하고, 또 단락시 아아크에너지를 흡수할 여유공간이 없으므로, 특히 열적,기계적 충격에 약한 사기재료를 사용한 제품에서는 퓨우즈의 안전도를 나타내는 단락차단용량이 제한되어 있으므로 퓨우즈의 안전신뢰성이 매우 떨어질 뿐 아니라 재료제원의 특징상 높은 제조원가가 필요한 제품들이다.
칩형 퓨우즈에 있어서 정밀가공이 가능한 선형가용체를 사용하면 가장 정밀도가 있는 퓨우즈를 제조할 수 있으며, 또 융점이 낮은 별도의 각종 합금류 선재를 단자간에 연결하여 가용체로 사용할 수 있다면 가용체의 단면적을 크게할 수 있어 초단시간의 에너지 함유량이 커지므로 대부분의 현대적인 기기들이 요구하는 내써지특성이 높은 퓨우즈 제조가 가능하다.
또 이 극초소 크기인 퓨우즈 외위기재료를 기계적, 열적 충격에 강한 엔지니어링 플라스틱과 같은 재질을 사용할 수 있다거나, 더욱이 가용체주위에 아아크에너지의 충격을 완화시킬 수 있는 빈공간을 형성할 수 있다면 퓨우즈의 가장 중요한 안전특성인 단락차단용량을 높일 수 있어 퓨우즈 크기에 비해 매우 높은 정격의 퓨우즈 제조가 가능하다.
한편으로는 제조공법과 제조공수를 여하히 단순화하여 제조비용을 낮출 수 있는가 하는 과제 및 최근 더욱 경박단소화되는 전자정보통신기기와 주변기기들이 요구하고 있는 퓨우즈의 크기와 높이를 최소화할 수 있는 방법을 찾는 것이 본 발명의 기술적 과제이다.
도1은 기존의 칩퓨우즈의 개략적인 사시도이고,
도2는 본 발명품의 기본자재인 리드프레임하우징의 평면도이고,
도3은 본 발명의 일실시예에 의한 극소형칩퓨우즈의 개략적인 사시도이고,
도4는 본 발명의 일실시예에 의한 극소형칩퓨우즈의 개략적인 분해사시도,
도5은 도3의 화살표 X-X'를 따라 취한 단면도이고,
도6는 본 발명의 제조공정도를 약술한 것이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명
10 : 단자부
10A : 납땜부위 10B : 'J' 포오밍 절곡부
20 : 플라스틱하우징
20A : 퓨우즈가용체가이드 겸 납땜구획턱
30 : 하우징뚜껑
40 : 납땜
50 : 퓨우즈가용체
칩형퓨우즈의 외부연결단자는 필수적으로 극소형이므로(일반적으로 1mm2이하) 이를 세라믹제퓨우즈처럼 독립개체 상태로 조립하는 것은 제조코스트가 매우 큰 방법이기 때문에, 본 발명에서는 단자(10)로 쓰일 부분을 용이하게 자동화할 수 있는 2방연속 리드프레임형태(도2)로 만들고, 퓨우즈 가용체가 위치할 부분과 주위를 봉함하는 하우징(20)을 조성하기 위해서 초정밀플라스틱사출법을 이용하였다.
즉 사출금형에 리이드프레임을 장착하여 필요부분만 사출성형하는 인써어트 사출공법을 이용하여 퓨우즈몸체가 될 부분에 뚜껑 없는 상자형태의 플라스틱하우징을 성형하면 본 고안품의 기본골격(도2)이 완성된 것이다.
하우징 내부의 납땜단자(10A)간 공간에 이미 표준화된 가용체(50)를 절단 삽입하여 양단자간(10A)에 걸쳐 놓은 후, 이 단자부에 적당량의 크림솔더등을 사용하여 납땜(40)이 이루어지면 이로써 퓨우즈회로가 완결된 것이다.
이 하우징(20)부에 뚜껑(30)을 덮은 후, 리드프레임(도2)으로부터 퓨우즈제품부위를 절단하여 분리하고 리이드단자를 'J'형으로 포오밍(10B)하여 몸체외부에 밀착시키면 극소형칩퓨우즈가 완성된다.
본 발명은 퓨우즈의 내써지특성을 현저히 향상시킴으로써 본 제품류의 주요 사용처인 2차전지 및 각종 전원장치, 컴퓨터 및 주변장치, 액정표시장치(TFTLCD)등 써지전류가 큰 제품들에 채용하였을 때, 통상 사용시에도 빈번히 발생하는 불필요한 퓨우즈 용단을 방지함으로써 모제품의 신뢰성을 매우 향상시켰고, 동일한 크기의 퓨우즈로서 상대적으로 높은 정격의 퓨우즈제조를 가능케 하였다.
또 퓨우즈의 안전소자로서의 기본특성인 단락차단용량을, 현존하는 박막형칩퓨우즈나 파열이 쉬운 세라믹제하우징을 사용한 칩퓨우즈보다 현격하게 향상시킴으로써 이 제품들의 최대약점인 퓨우즈파손이나 폭발등 안전과 관련된 문제들을 미연에 방지할 수 있게 되었다.
또한, 현존하는 동종 퓨우즈들은 화학적인 제조공법을 기본으로 하여 퓨우즈정격을 설정하므로 제품의 특성편차가 심하고, 공정자체가 매우 복잡하여 제조원가가 많이 드는데 반하여, 본 발명은 매우 단순한 퓨우즈조립공정을 거치므로 제조원가가 비교할 수 없을 정도로 저렴하여 시장성을 결정짓는 경쟁력면에서 최우위를 차지할 것이다.

Claims (3)

  1. 퓨우즈의 구조물(하우징)과 단자를 일체화한 인서어트사출된 리드프레임을 퓨우즈 기본자재로 사용하는 방법(도2)
  2. 퓨우즈 가용체를 수평 방향의 단자 위에 안착시킨 후, 납땜될 부분의 한계를 설정하기 위한 칸막이 겸 가용체가이드 설치.(20A)
    이는 납이 묻지않은 순수가용체부분의 길이를 일정하게 함으로써 퓨우즈 정격별로 규정된 고유저항범위내에 들도록 하는 구조물임
  3. 윗면 터진 상자형 하우징(20)에 뚜껑(30)을 덮고, 하우징측면에서 수직하게 형성되어 있던 판형단자(10)를 이 뚜껑 위로 'J' 포오밍(10B)하여 고정함으로써 별도의 뚜껑접착 공정을 생략하는 구조
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