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JP2015177190A - ヒューズ抵抗器 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板上に直接抵抗素子及び温度ヒューズを表面実装するので自動化が容易であり、抵抗素子と温度ヒューズとを連結するリード線などを省略することによって製造工程を簡素化できるヒューズ抵抗器を提供する。
【解決手段】電気回路上に設けられ、電気回路及び素子を保護するヒューズ抵抗器において、第1及び第2の抵抗端子とヒューズ端子が同一平面上に並んで併設された基板;前記第1及び第2の抵抗端子上にそれぞれ表面実装され、印加される電流又は電圧を分配する第1及び第2の抵抗素子;及び前記ヒューズ端子上に表面実装され、前記第1及び第2の抵抗素子の発熱によって溶断される温度ヒューズ;を含み、前記第1及び第2の抵抗素子は、前記温度ヒューズを基準にして両側に併設され、過電流又は過電圧が印加されると、前記温度ヒューズの両側で輻射される熱によって前記温度ヒューズが溶断されることを特徴とするヒューズ抵抗器を構成する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ヒューズ抵抗器に関し、より詳細には、ヒューズと抵抗器の機能を共に行うことができ、抵抗素子と温度ヒューズを基板に表面実装方式で設置できるので自動化が容易であり、複数の抵抗素子を適宜配置することによってヒューズと抵抗器の機能を効率的に行うことができるヒューズ抵抗器及びその製造方法に関する。
一般に、LCD TV、PDP TVなどの大型電子製品、又は、スマートフォン、タブレットPCなどの携帯が可能な電子機器の電気回路には、電源のオン時又はバッテリーの充電時に発生する突入電流、内部温度の上昇、持続的な過電流などによって発生する機器の故障を防止するために、電気回路の電源入力端にヒューズ抵抗器などの保護素子を設けることによって電源回路を保護している。
このようなヒューズ抵抗器は、まず、低抗体及び温度ヒューズを備えており、低抗体と温度ヒューズはリード線を介して互いに直列に連結される。
また、ヒューズ抵抗器は、溶断体の溶断時に発生する破片によって他の電子部品が影響を受けないように低抗体と温度ヒューズをケースでパッケージングするようになり、ケースの内部には充填材が充填される。
ここで、前記充填材としては、耐熱性、伝導性、硬化性などを考慮して珪石(SiO2)を含むスラリー状の充填材が使用され、前記ケースとしては、通常、一般に抵抗のケースとして用いられているセラミック材質のケースが使用されている。
また、前記リード線の端部はケースの外部に引き出されるように延長され、従来のヒューズ抵抗器は、前記リード線の端部を印刷回路基板に半田付けし、低抗体と温度ヒューズが立設された状態になるように印刷回路基板に設置される。
したがって、このように設けられたヒューズ抵抗器は、突入電流が流入する場合は、低抗体を用いてこれを所定電流に制限するようになり、過電流が流入する場合は、低抗体の発熱によって発生した熱を前記充填材を介して温度ヒューズに伝導させ、温度ヒューズの内部に設けられている固体状の鉛又は高分子ペレットからなる溶断体が溶断され、回路を短絡させることによって家電製品の電気回路を保護するようになる。
図17を参照すると、特許文献1には、低抗体と、前記低抗体の発熱作用によって回路を短絡させるように設けられた温度ヒューズと、前記低抗体と温度ヒューズとを直列に連結するリード線と、前記リード線の端部が外部に引き出された状態で前記低抗体と温度ヒューズを内部に収容するために一面が開放され、一側壁面に前記リード線の引き出しのための引き出し溝を備えるように設けられたケースと、低抗体と温度ヒューズが内部に挿入されるように前記ケースの内部に充填され、珪石を含むように設けられた充填材とを備える温度ヒューズ抵抗器において、前記ケースは、前記充填材より相対的に小さい耐熱性を有する熱硬化性樹脂材質を射出成形して設けられたことを特徴とするヒューズ抵抗器が開示されている。
但し、前記特許文献1は、低抗体が前記温度ヒューズの一側のみに備えられるので、定格電流が印加される場合に発生する熱の分散が行われず、正常状態で製品の温度が上昇するという問題を有する。
また、前記特許文献1は、低抗体と温度ヒューズとを連結するリード線と、ケースの外部と連結するリード線をそれぞれ連結しなければならないので、自動化工程で製造しにくいという問題を有する。
大韓民国登録特許第10―1060013号
そこで、本発明は、前記のような問題を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、基板上に直接抵抗素子及び温度ヒューズを表面実装するので自動化が容易であり、抵抗素子と温度ヒューズとを連結するリード線などを省略することによって製造工程を簡素化できるヒューズ抵抗器を提供することにある。
また、本発明の目的は、回路内に突入電流が印加されると、これを前記抵抗素子によって所定電流に制限することによって回路及び製品を保護できるヒューズ抵抗器を提供することにある。
また、本発明の目的は、回路内にサージ電圧が印加されると、これを抵抗素子で吸収することによって回路及び製品を保護できるヒューズ抵抗器を提供することにある。
また、本発明の目的は、回路内で部品の焼損又はショートが起こる場合、抵抗素子のコイルが短絡することによって回路を保護することができ、特に、第1の抵抗素子は、線径を薄くし、ターン数を少なくし、第2の抵抗素子に比べて抵抗値を低下させることによって、短絡時の爆発力を減少させ得るヒューズ抵抗器を提供することにある。
また、本発明の目的は、過電圧又は過電流が印加されるとき、温度ヒューズの両側で第1及び第2の抵抗素子が発熱するので、溶断時間を短縮させ得るヒューズ抵抗器を提供することにある。
このために、本発明に係るヒューズ抵抗器は、第1及び第2の抵抗端子及びヒューズ端子が形成された基板;前記第1及び第2の抵抗端子上にそれぞれ表面実装され、印加される電流又は電圧を分配する第1及び第2の抵抗素子;及び前記ヒューズ端子上に表面実装され、前記第1及び第2の抵抗素子の発熱によって溶断される温度ヒューズ;を含み、前記第1及び第2の抵抗素子は、非正常状態の電流又は電圧が印加される場合、これを所定値未満の電流又は電圧に制限することを特徴とする。
また、本発明に係るヒューズ抵抗器の第1及び第2の抵抗素子は、低抗体と、前記低抗体の両端に設けられ、前記抵抗端子に表面実装される抵抗キャップと、前記低抗体の外周面に巻かれているコイルとを含んで構成される巻線型抵抗素子であることを特徴とする。
また、本発明に係るヒューズ抵抗器の第1及び第2の抵抗素子は、同一の抵抗値を有し、同一の線径のコイルからなることを特徴とする。
また、本発明に係るヒューズ抵抗器の第1及び第2の抵抗素子は、互いに異なる抵抗値を有し、互いに異なる線径のコイルからなることを特徴とする。
また、本発明に係るヒューズ抵抗器の第1の抵抗素子の低抗体は、前記第2の抵抗素子の低抗体より小さく、前記第1の抵抗素子のコイルは、前記第2の抵抗素子のコイルより少ないターン数を有することを特徴とする。
また、本発明に係るヒューズ抵抗器の第1の抵抗素子は、前記第2の抵抗素子より小さい抵抗値を有し、薄い線径のコイルからなり、前記電気回路で部品の焼損又はショートが起こる場合、少なくとも前記第1の抵抗素子のコイルが短絡することを特徴とする。
また、本発明に係るヒューズ抵抗器の第1及び第2の抵抗素子は、前記温度ヒューズを基準にして両側に併設されることを特徴とする。
また、本発明に係るヒューズ抵抗器の基板には、メーン基板上に挿入して実装される一対のリード線が形成されることを特徴とする。
また、本発明に係るヒューズ抵抗器の基板にはリード線端子が形成され、前記リード線端子には表面実装型リード線が実装されることを特徴とする。
また、本発明に係るヒューズ抵抗器の基板は、下面にソルダーボールが結合するパッドが形成され、メーン基板上に表面実装されることを特徴とする。
以上のような構成の本発明に係るヒューズ抵抗器によると、基板上に直接抵抗素子及び温度ヒューズを表面実装するので自動化が容易であり、抵抗素子と温度ヒューズとを連結するリード線などを省略することによって製造工程を簡素化することができる。
また、本発明に係るヒューズ抵抗器によると、突入電流が印加されると、これを前記抵抗素子によって所定電流に制限することによって回路及び製品を保護することができる。
また、本発明に係るヒューズ抵抗器によると、回路内にサージ電圧が印加されると、これを抵抗素子で吸収することによって回路及び製品を保護することができる。
また、本発明に係るヒューズ抵抗器によると、回路内で部品の焼損又はショートが起こる場合、抵抗素子のコイルが短絡することによって回路を保護することができ、特に、第1の抵抗素子は、線径を薄くし、ターン数を少なくし、第2の抵抗素子に比べて抵抗値を低下させることによって短絡時の爆発力を減少させることができる。
また、本発明に係るヒューズ抵抗器によると、過電圧又は過電流が印加されるとき、温度ヒューズの両側で第1及び第2の抵抗素子が発熱するので、溶断時間を短縮させることができる。
本発明に係るヒューズ抵抗器の一実施例を示す斜視図である。 本発明に係るヒューズ抵抗器の一実施例を示す分解斜視図である。 図2の温度ヒューズと異なる構造の温度ヒューズを示す図である。 メーン基板上に本発明のヒューズ抵抗器が実装される状態を示す使用状態図である。 メーン基板上に本発明のヒューズ抵抗器が実装される状態を示す使用状態図である。 メーン基板上に本発明のヒューズ抵抗器が実装される状態を示す使用状態図である。 本発明の第1及び第2の抵抗素子が直列に配置された状態を示す回路図である。 本発明の第1及び第2の抵抗素子が並列に配置された状態を示す回路図である。 本発明に係る温度ヒューズが第1及び第2の抵抗素子の発熱によって溶断される状態を示す平面図である。 本発明に係る第1及び第2の抵抗素子のコイルがサージ電圧又は電気回路の非正常的な動作によって短絡する状態を示す平面図である。 本発明に係る第1及び第2の抵抗素子のコイルが互いに異なる線径及びターン数を有して形成された状態を示す平面図である。 本発明の基板上に抵抗素子及び温度ヒューズが配置された状態を示す平面図である。 本発明の基板上に抵抗素子及び温度ヒューズが配置された状態を示す平面図である。 本発明の基板上に抵抗素子及び温度ヒューズが配置された状態を示す平面図である。 本発明の基板上に抵抗素子及び温度ヒューズが配置された状態を示す平面図である。 本発明の基板上に抵抗素子及び温度ヒューズが配置された状態を示す平面図である。 従来のヒューズ抵抗器の斜視図である。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
本発明を説明するにおいて、関連する公知機能或いは構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に不明瞭にし得ると判断される場合、それについての詳細な説明は省略する。また、後述する各用語は、本発明での機能を考慮して定義された用語であって、これは、使用者及び運用者の意図又は判例などによって変わり得る。そのため、各用語は、本明細書全般にわたる内容に基づいて定義すべきであろう。
図1は、本発明に係るヒューズ抵抗器の一実施例を示す斜視図で、図2は、本発明に係るヒューズ抵抗器の一実施例を示す分解斜視図である。
図1及び図2を参照すると、本発明に係るヒューズ抵抗器100は、電子製品の電気回路に採用されるように設けられたものであって、大きく、基板110、第1及び第2の抵抗素子130、135及び温度ヒューズ140を含むことができる。
前記基板110には、第1及び第2の抵抗端子111、113、ヒューズ端子115、リード線端子117及び溝116が形成される。
前記第1及び第2の抵抗素子130、135は、それぞれロッド状の低抗体131と、前記低抗体131の両端に設けられる抵抗キャップ133と、前記低抗体131の外周面に巻かれているコイル134とを含んで構成される巻線型抵抗素子であることを例示することができる。
そして、前記第1及び第2の抵抗素子130、135は、第1及び第2の抵抗端子111、113上に表面実装できるようにリード線のないSMD型抵抗素子であることが好ましい。このとき、前記抵抗キャップ133は、ソルダーペースト(図示せず)を用いて基板110の抵抗端子111、113に固定するようになる。
前記温度ヒューズ140は、ヒューズ端子115に表面実装され、過電圧又は過電流の印加によって前記第1及び第2の抵抗素子130、135が発熱すると、その熱によって溶断され、電気接続を遮断する役割をする。
また、前記温度ヒューズ140は、図2に示したように、450℃以下の融点を有する低融点金属又は合金、例えば、Sn、Ag、Sb、In、Bi、Al、Zn、Cu及びNiのうち少なくともいずれか一つの元素を含むバー状の仮溶体であることを例示できるが、必ずしもこれに限定されることはない。
図3は、図2の温度ヒューズと異なる構造の温度ヒューズを示す図である。
前記温度ヒューズ140aは、図3に示したように、セラミックチューブ管141と、前記セラミックチューブ管141の両端に形成された端子142と、前記セラミックチューブ管141内に挿入された可溶体線143とからなり得る。
図4〜図6は、メーン基板上に本発明のヒューズ抵抗器が実装される状態を示す使用状態図である。
図1、図2及び図4を共に参照すると、前記基板に形成されたリード線端子117は、回路パターン(図示せず)を介してそれぞれ前記第1及び第2の抵抗端子111、113に電気的に接続され、前記リード線端子117には板状の表面実装型リード線119が表面実装される。
そして、前記の表面実装されたリード線119は、下向きに折り曲げられて溝116に嵌められ、メーン基板200上に形成されたホール201を介して挿入された後でソルダリングされる。
図5を参照すると、本発明のヒューズ抵抗器100は、前記メーン基板200上に表面実装されるように構成することができる。具体的に、前記基板110にはパッド112が形成され、メーン基板200上にはヒューズ抵抗器端子203が形成される。そして、前記ヒューズ抵抗器端子203上にソルダーボール205を形成し、前記パッド112を前記ソルダーボールに載せることによって基板110とメーン基板200とが接続される。
図6を参照すると、前記基板110には、上下に貫通形成されたリード線端子118が形成され得る。前記リード線端子118は、回路パターン(図示せず)を介してそれぞれ前記第1及び第2の抵抗端子111、113に電気的に接続され、リード線119aは、前記リード線端子118に挿入された状態でソルダリングされる。
図7及び図8は、それぞれ本発明の第1及び第2の抵抗素子が直列及び並列に配置された状態を示す回路図である。
本発明の第1及び第2の抵抗素子130、135は、直列又は並列に連結され得る。
図7を参照すると、本発明では、第1の抵抗素子130、温度ヒューズ140及び第2の抵抗素子135の順に直列に連結したり、又は、第1の抵抗素子130、第2の抵抗素子135及び温度ヒューズ140の順に直列に連結することができる。
このように、第1及び第2の抵抗素子130、135が直列に連結される場合は、ヒューズ抵抗器100に印加される電圧を分配することによって、サージ電圧による衝撃を減少できるようになる。
そして、第1の抵抗素子と第2の抵抗素子は、並列に連結された状態で温度ヒューズと直列に連結され得る。
このように、第1及び第2の抵抗素子が並列に連結される場合は、ヒューズ抵抗器に印加される電流を分配することによって、突入電流又はサージ電流による衝撃を減少できるようになる。
但し、以下では、図7に示したように、第1の抵抗素子、温度ヒューズ及び第2の抵抗素子が順次直列に連結される構成を中心に説明する。
以下では、本発明に係るヒューズ抵抗器を、(1)過電流/過電圧が印加される場合、(2)突入電流が印加される場合、(3)サージ電圧が所定の電圧値を超えて印加される場合、(4)電気回路及び素子が非正常的に動作する場合に区分して説明する。
図9は、本発明に係る温度ヒューズが第1及び第2の抵抗素子の発熱によって溶断される状態を示す平面図で、図10は、本発明に係る第1及び第2の抵抗素子のコイルがサージ電圧又は電気回路の非正常的に動作によって短絡する状態を示す平面図で、図11は、本発明に係る第1及び第2の抵抗素子のコイルが互いに異なる線径及びターン数を有して形成された状態を示す平面図である。
まず、本発明に係るヒューズ抵抗器100は、正常状態で不要に過度な熱が発生することを防止することができる。
すなわち、従来のヒューズ抵抗器は、温度ヒューズがその一側に配置された一つの抵抗素子で発生する熱を通じて溶断されるので、定格電流又は定格電圧が印加される正常状態で過度な熱が発生していた。しかし、本発明のヒューズ抵抗器100では、抵抗素子が第1及び第2の抵抗素子130、135に分割されることによって電圧又は電流を分配するので、熱を分散させることができる。
次に、図9を参照すると、本発明に係るヒューズ抵抗器100は、例えば、定格電流が300mAである場合、1Aの過電流が所定時間の間持続的に印加されると、温度ヒューズ140の両側に配置された第1及び第2の抵抗素子130、135が発熱し、その熱が温度ヒューズ140に伝達されるので、溶断時間を短縮させることができる。
その次に、本発明に係るヒューズ抵抗器100は、電源の印加時に発生する突入電流が印加される場合は、これを前記第1及び第2の抵抗素子130、135によって所定値未満の電流に制限することによって電気回路を保護するようになる。
その次に、図10を参照すると、本発明に係る第1及び第2の抵抗素子130、135は、設定された電圧、例えば、6kV以下のサージ電圧では爆発せずに耐えるように設計され、6kVを超えるサージ電圧が印加される場合は、抵抗素子のコイル134が短絡することによって電気回路を保護するようになる。
その次に、本発明に係るヒューズ抵抗器は、前記電気回路又は前記電気回路上に実装された前記素子が非正常的に動作する場合にも、電気回路などを保護することができる。例えば、前記電気回路内でショートが起こったり、又は、前記電気回路上に実装された前記素子が焼損してエージングされた場合、第1の抵抗素子130のコイル又は第2の抵抗素子135のコイル134aが短絡しながら電気回路を保護するようになる。
図11を参照すると、本発明に係る第1及び第2の抵抗素子130、135は、コイル134、134aが互いに異なる線径及びターン数を有するように構成することができる。
例えば、第1の抵抗素子130は、コイル134の線径が薄く、ターン数が少なく、抵抗値が小さく構成され、第2の抵抗素子135は、第1の抵抗素子130に比べてコイル134aの線径が太く、ターン数が多く、抵抗値が大きく構成され得る。
図16を参照すると、前記第1の抵抗素子130の低抗体は、前記第2の抵抗素子135の低抗体より小さく、前記第1の抵抗素子130のコイルは、前記第2の抵抗素子135のコイルより少ないターン数を有するように構成することができる。
このように、前記第1の抵抗素子を前記第2の抵抗素子に比べて薄い線径及び少ないターン数を有するように構成したり(図11参照)、又は、第1の抵抗素子の低抗体を第2の抵抗素子の低抗体より小さく、少ないターン数を有するように構成すると(図16参照)、上述した(3)サージ電圧が所定の電圧値を超えて印加される場合、及び(4)電気回路及び素子が非正常的に動作する場合に、第1の抵抗素子のコイルが短絡しながら電気回路及び素子を保護するようになる。
例えば、電気回路及び素子が非正常的に動作する場合、相対的に線径が薄いか、ターン数が少ないか、抵抗値が小さい第1の抵抗素子のコイルが短絡するので、一つの抵抗素子からなる従来のヒューズ抵抗器に比べて騒音、衝撃などを著しく減少させることができる。
図12〜図16は、本発明の基板上に抵抗素子及び温度ヒューズが配置された状態を示す平面図である。
一方、図12〜図16を参照すると、前記第1及び第2の抵抗素子130、135は、それぞれ一つ又は複数で構成することができる。
例えば、前記第1の抵抗素子130と第2の抵抗素子135は、図12に示すように温度ヒューズ140の両側に一つずつ配置されてもよく、図13に示すように複数で構成されてもよい。
また、前記第1の抵抗素子130と第2の抵抗素子135は、図14に示すように、必ずしも同一の個数である必要はなく、諸般の事情に応じて互いに異なる個数で構成することもできる。
また、前記第1の抵抗素子130と第2の抵抗素子135は、図15及び図16に示すように、必ずしも同一のサイズ及び同一の抵抗値を有する必要はなく、互いに異なるサイズと抵抗値を有することができる。
結論的に、本発明に係るヒューズ抵抗器は、例えば、定格電流が300mAである場合、1Aの過電流が所定時間の間印加されると、温度ヒューズの両側に配置された第1及び第2の抵抗素子が発熱し、前記温度ヒューズを迅速に溶断することによって該当の回路を保護する。
そして、本発明に係るヒューズ抵抗器は、突入電流が印加される場合は、これが前記抵抗素子によって所定電流に制限され、サージ電圧が印加されたり、電気回路が非正常的に動作する場合は、第1及び第2の抵抗素子のコイルが短絡することによって回路を保護するようになる。
一方、本発明の詳細な説明及び添付の図面では、具体的な実施例について説明したが、本発明は、開示した実施例に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能である。したがって、本発明の範囲は、上述した実施例に限定して定めてはならなく、後述する特許請求の範囲のみならず、この特許請求の範囲と均等なものを含むものと解釈すべきであろう。
100 ヒューズ抵抗器
110 基板
111 第1の抵抗端子
112 パッド
113 第2の抵抗端子
115 ヒューズ端子
116 溝
117 リード線端子
118 引き出しホール
119 リード線
130 第1の抵抗素子
131 低抗体
133 抵抗キャップ
134 コイル
135 第2の抵抗素子
140 温度ヒューズ
200 メーン基板
201 ホール
203 ヒューズ抵抗器端子
205 ソルダーボール

Claims (9)

  1. 電気回路上に設けられ、電気回路及び素子を保護するヒューズ抵抗器において、
    第1及び第2の抵抗端子とヒューズ端子が同一平面上に並んで併設された基板;
    前記第1及び第2の抵抗端子上にそれぞれ表面実装され、印加される電流又は電圧を分配する第1及び第2の抵抗素子;及び
    前記ヒューズ端子上に表面実装され、前記第1及び第2の抵抗素子の発熱によって溶断される温度ヒューズ;を含み、
    前記第1及び第2の抵抗素子は、前記温度ヒューズを基準にして両側に併設され、
    過電流又は過電圧が印加されると、前記温度ヒューズの両側で輻射される熱によって前記温度ヒューズが溶断される、
    ことを特徴とするヒューズ抵抗器。
  2. 前記第1及び第2の抵抗素子は、低抗体と、前記低抗体の両端に設けられ、前記抵抗端子に表面実装される抵抗キャップと、前記低抗体の外周面に巻かれているコイルと、を含んで構成される巻線型抵抗素子である、
    ことを特徴とする請求項1に記載のヒューズ抵抗器。
  3. 前記第1及び第2の抵抗素子は、同一の抵抗値を有し、同一の線径のコイルからなる、
    ことを特徴とする請求項2に記載のヒューズ抵抗器。
  4. 前記第1及び第2の抵抗素子は、互いに異なる抵抗値を有し、互いに異なる線径のコイルからなる、
    ことを特徴とする請求項2に記載のヒューズ抵抗器。
  5. 前記第1の抵抗素子の低抗体は、前記第2の抵抗素子の低抗体より小さく、
    前記第1の抵抗素子のコイルは、前記第2の抵抗素子のコイルより少ないターン数を有するように構成され、
    前記電気回路又は前記電気回路上に実装された前記素子が非正常的に動作する場合、少なくとも前記第1の抵抗素子のコイルが短絡する、
    ことを特徴とする請求項2に記載のヒューズ抵抗器。
  6. 前記第1の抵抗素子は、前記第2の抵抗素子より小さい抵抗値を有し、薄い線径のコイルからなり、
    前記電気回路又は前記電気回路上に実装された前記素子が非正常的に動作する場合、少なくとも前記第1の抵抗素子のコイルが短絡する、
    ことを特徴とする請求項5に記載のヒューズ抵抗器。
  7. 前記電気回路内でショートが起こったり、又は、前記電気回路上に実装された前記素子が焼損してエージングされた場合、少なくとも前記第1の抵抗素子のコイルが短絡する、
    ことを特徴とする請求項5又は6に記載のヒューズ抵抗器。
  8. 前記基板にはリード線端子が形成され、
    前記リード線端子には表面実装型リード線が実装される、
    ことを特徴とする請求項1に記載のヒューズ抵抗器。
  9. 前記基板は、下面にソルダーボールが結合するパッドが形成され、メーン基板上に表面実装される、
    ことを特徴とする請求項1に記載のヒューズ抵抗器。
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