KR20160130214A - 보호 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보호 소자에 관한 것으로서, 절연체, 퓨즈, 전극을 포함하고, 상기 절연체는 퓨즈 가용 부분의 외부을 커버하고, 상기 전극은 상기 절연체 양단에 설치되고, 상기 퓨즈 양단은 상기 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 절연체 내부 퓨즈 주위에 소파 구조가 설치되고, 상기 소파 구조에는 다수개의 돌기가 있고, 상기 돌기는 상기 퓨즈를 향하고, 상기 소파 구조는 상기 퓨즈와 떨어져 있다. 본 발명은 퓨즈의 형상을 개선한 것이고, 충격을 견딜 수 있는 소파 구조로 설계되었고, 에너지 파형을 파괴해 충격 에너지를 주변으로 분산시킴으로써 소파(에너지)의 목적을 달성할 수 있고, 소파 구조 설계는 보호 소자의 차단성능을 배가시킬 수 있고, 제조공정이 간단해 대량 생산에 적합하다.

Description

보호 소자 {PROTECTION ELEMENT}

본 발명은 전기 보호 소자 기술 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차단 성능을 향상시키는 보호 소자에 관한 것이다.

보호 소자는 전자제품을 보호해 주는 최후의 방어선으로서 안정성능이 상당히 중요하다. 보호 소자 설계 시에는 구조의 조밀도를 고려해 전류 흐름과 단락 보호 성능을 보장해야 할 뿐만 아니라, 보호 소자에 대한 차단 성능 기준이 갈수록 엄격해지고 있기 때문에 장기간 사용하는 과정에서 빈번하게 개폐하거나 간접적인 뇌서지의 충격이 가해지더라도 보호 성능이 장기간 안정적이고 효과적으로 유지되도록 해야 한다.

종래의 보호 소자는 다양한 구조를 갖고 있다. 전반적으로 살펴보면 절연체, 퓨즈 및 전극과 같은 기본 구조를 가지고 있는데, 보호 소자가 순간적으로 큰 전류 충격을 받을 경우 제품 내부 온도가 급상승하고 팽창해 퓨즈가 끊어지고 절연체 보호층을 빠르게 훼손하면서 밖으로 분사되어 나오며, 이로 인해 연소, 폭발 등 현상이 일어나고 다른 부품을 오염시킬 수 있다. 종래의 제품에는 차단 성능을 개선시킨 구조도 있는데, 예를 들어 튜브 타입 구조의 보호 소자는 퓨즈 주변에 캐비티가 있고, 통상적으로 캐비티 내를 이산화규소 또는 비활성 기체로 채워 넣어 차단 능력을 향상시키거나 외부 하우징에 미세공을 설치해 압력이 누설되도록 한다. 그러나 상기와 같은 방법으로는 차단 성능을 향상시키는 데 한계가 있으며 그 효과 역시 이상적이지 않다. 또한, 종래의 구조에 있어서 시트 타입 보호 소자는 체적이 비교적 작아 그 차단 성능과 서지 저항 능력이 비교적 떨어진다.

상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 개선된 구조의 보호 소자를 공개하며, 소자 내에 충격을 견딜 수 있는 소파 구조를 적용해 보호 소자의 차단 능력을 효과적으로 향상시키고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 아래와 같은 기술방안을 채택했다.

보호 소자에 있어서, 절연체, 퓨즈, 전극을 포함하고, 상기 절연체는 퓨즈 가용 부분의 외부을 커버하고, 상기 전극은 상기 절연체 양단에 설치되고, 상기 퓨즈 양단은 상기 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 절연체 내부 퓨즈 주위에 소파 구조가 설치되고, 상기 소파 구조에는 다수개의 돌기가 있고, 상기 돌기는 상기 퓨즈를 향하고, 상기 소파 구조는 상기 퓨즈와 떨어져 있다.

더 나아가, 상기 절연체 내에는 캐비티가 있고, 상기 퓨즈 중 가용 부분은 상기 캐비티 내에 허공에 떠서 설치되고, 상기 소파 구조는 상기 캐비티 벽에 다수개의 돌출 블록이 설치되고, 상기 돌출 블록 꼭대기단은 상기 퓨즈를 향하고, 상기 돌출 블록은 상기 퓨즈와 떨어져 있다.

더 나아가, 상기 돌출 블록 형상은 원뿔형, 원뿔대형, 원기둥형, 각기둥형 또는 직육면체형을 포함한다.

더 나아가, 상기 절연체는 튜브 타입 외부 하우징이다.

더 나아가, 상기 절연체는 위에서 아래로 중첩되는 상부 절연층, 중간 절연층 및 하부 절연층을 포함하고, 상기 중간 절연층 중간부에는 관통공이 개설되고, 관통공 벽은 상부 및 하부 절연층과 캐비티를 구성하고, 상기 소파 구조는 상부 절연층 하단면 및/또는 하부 절연층 상단면 및/또는 관통공 벽에 설치된다.

더 나아가, 상기 절연체는 절연기판과 상기 절연기판에 형성되는 절연보호층을 포함하고, 상기 전극은 절연기판 양단에 형성되고, 상기 퓨즈는 상기 절연기판 정면에 형성되고, 상기 절연보호층은 상기 절연기판 정면 양단 전극 사이 구역을 커버하고, 상기 소파 구조는 퓨즈 주위의 적어도 하나의 소파 밴드에 설치되고, 상기 소파 밴드에는 다수개의 돌출부가 있고, 상기 돌출부의 뾰족한 단부는 상기 퓨즈를 향하고 상기 돌출부는 상기 퓨즈와 떨어져 있다.

더 나아가 상기 소파 밴드는 상기 퓨즈 상측 및/또는 하측 및/또는 좌측 및/또는 우측 및/또는 네 모서리 및/또는 상기 퓨즈 자체 공간 틈 내에 설치된다.

더 나아가, 상기 퓨즈의 구부러진 지점은 호형이다.

더 나아가, 상기 퓨즈 중간에 한 구간의 얇은 퓨즈가 있고, 상기 얇은 퓨즈의 폭은 상기 퓨즈의 그 잔여 부분 몸체 폭보다 작다.

더 나아가, 상기 소파 밴드는 퓨즈 패턴 길이의 절반보다 크거나 같고, 상기 두 소파 밴드의 중심은 상기 퓨즈의 중심과 서로 대응한다.

본 발명의 유익한 효과는 다음과 같다.

본 발명에서는 퓨즈 주위에 소파 구조를 설치하며 이는 퓨즈의 돌기부를 향하기 때문에, 보호 소자가 사용 중 큰 전류, 큰 전압 충격을 받아 퓨즈가 녹아 끊기면서 열에너지가 분출하면서 충격이 일어날 때, 소파 구조 중의 돌기가 에너지 파형을 파괴해 충격 에너지를 주변으로 분산시킴으로써 소파(에너지)의 목적을 달성할 수 있고, 특히 소파 구조에 금속재료를 사용하거나 돌기에 한 층의 금속층을 씌울 경우, 금속 치밀 구조가 보다 빠르게 에너지를 차단 및 흡수하기 때문에 그 효과가 더욱 우수하고, 소파 구조는 동시에 열 충격을 분산시켜 열 충격이 한 곳에 집중돼 최외면의 절연체가 파열되는 것을 막고, 용융 형상의 금속 액체가 빠르게 밖으로 분출돼 연소되는 것을 방지해 외관에 영향을 주거나 기타 부품을 훼손하고 주위 장치를 오염시키는 것을 방지할 수 있으며, 더 나아가 열 충격 에너지 및 속도가 보호층을 훼손하는 것을 막고 이것이 외부로 분출해 폭발을 일으킬 가능성을 줄여주고, 소파 구조 설계는 보호 소자의 차단성능을 배가시킬 수 있다.

보호 소자가 시트 타입 구조인 경우, 퓨즈는 서킷 코너 설계를 채택할 수 있으며, 퓨즈의 각 단락 넓이는 균일하고 전환점에 접힌 부분이 없어 순간 서지가 순조롭게 통과할 수 있고, 퓨즈가 휘면서 전환되는 지점에서 파손 또는 파열이 쉽게 발생하지 않아 서지 저항력이 향상된다. 또한, 시트 타입 보호 소자가 간접적인 뇌서지로 인한 충격을 받을 경우, 퓨즈가 순간적으로 녹아 끊어지더라도 소파 밴드 양단이 양측 전극에 가깝기 때문에 간접 뇌서지가 퓨즈에 작용하는 동시에 고압 대전체 주의의 공기가 전리되기 때문에 도전 특성이 발생할 수 있고, 소파 밴드는 이 도전을 수용해 양측 전극과 전기적 연결되고, 일부 간접 뇌서지의 전류 전압을 신속하게 음극으로 전달해 퓨즈에 작용하는 일부 에너지를 분산시킴으로써 전체 보호 소자의 서지 저항 능력을 배가시킨다. 본 발명의 구조와 설계가 합리적이고 성능이 안정적이며 안전성이 우수하고 원가가 비교적 낮을 뿐만 아니라 제조공정이 간단해 대량 생산에 적합하다.

도 1은 튜브 타입 구조 보호 소자의 단면도이고, 여기에서 단면선은 퓨즈 연장 방향과 평행하고;
도 2는 튜브 타입 구조 보호 소자의 단면도이고, 여기에서 단면선은 퓨즈 연장 방향과 수직이고, 형상이 밖은 네모지고 안은 둥글고;
도 3은 튜브 타입 구조 보호 소자의 단면도이고, 여기에서 단면선은 퓨즈 연장 방향과 수직이고, 형상이 밖과 안 모두 네모지고;
도 4는 튜브 타입 구조 보호 소자의 단면도이고, 여기에서 단면선은 퓨즈 연장 방향과 수직이고, 외부 하우징가 상하 두 부분으로 나뉘고;
도 5는 튜브 타입 구조 보호 소자의 단면도이고, 여기에서 단면선은 퓨즈 연장 방향과 평행하고, 돌출 블록은 직육면체형, 원주형 또는 각기둥형이고;
도 6은 튜브 타입 구조 보호 소자의 단면도이고, 여기에서 단면선은 퓨즈 연장 방향과 평행하고, 돌출 블록은 둥근 테이블형이고;
도 7은 튜브 타입 구조 보호 소자의 단면도이고, 여기에서 단면선은 퓨즈 연장 방향과 평행하고, 돌출 블록은 외벽에서 프레스 피트를 통해 형성되고;
도 8은 다층 타입 보호 소자에 있어서 각 층의 분해도이고, 여기에서 돌출 블록은 원추형이고;
도 9는 다층 타입 보호 소자에 있어서 전체 구조도이고;
도 10은 다층 타입 보호 소자에 있어서 각 층의 분해도이고, 여기에서 돌출 블록은 직사각형이고
도 11은 다층 타입 보호 소자에 있어서 각 층의 분해도이고, 여기에서 돌출 블록은 둥근 테이블형이고;
도 12는 시트 타입 보호 소자에 있어서 절연기판의 일종의 정면 구조도이고;
도 13은 시트 타입 보호 소자에 있어서 절연기판의 다른 일종의 정면 구조도이고;
도 14는 시트 타입 보호 소자에 있어서 부분적 분해도이고;
도 15는 소파 밴드와 직선형 퓨즈를 가진 시트 타입 보호 소자 중 절연기판 정면 구조도이고;
도 16은 퓨즈 좌우 양측에 소파 밴드가 설치된 시트 타입 보호 소자 중 절연기판 정면 구조도이고;
도 17은 퓨즈 주위 네 모서리에 호형 소파 밴드가 설치된 시트 타입 보호 소자 중 절연기판 정면 구조도이고;
도 18은 소파 밴드를 여러 구간 설치한 시트 타입 보호 소자 중 절연기판 정면 구조도이고;
도 19는 소파 밴드를 여러 구간 설치하고 돌출부 사이즈가 다른 시트 타입 보호 소자 중 절연기판 정면 구조도이고;
도 20은 소파 밴드를 완전하게 설치하고 돌출부 사이즈가 다른 시트 타입 보호 소자 중 절연기판 정면 구조도이고;
도 21은 몇 가지 소파 밴드의 구조 예시이고;
도 22는 실시예 4에서 제안하는 보호 소자 중 절연기판 정면 구조도이다.

아래에서는 구체적인 실시예를 통해 본 발명의 기술방안을 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 아래 구체적인 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것으로서 본 발명의 보호범위를 제한하지 않는다. 아래 설명에서 사용한 용어 “전”, “후”, “좌”, “우”, “상” 및 “하”가 지칭하는 것은 도면 중의 방향이며, 용어 “내부” 및 “외부”는 향하는 방향 또는 특정 부품의 기하학적 중심에서 멀어지는 방향을 각각 지칭한다.

실시예 1

도 1에서 도시하는 튜브 타입 구조의 보호 소자에 있어서, 튜브 타입 절연 외부 하우징(101)를 포함하고, 외부 하우징 내에는 캐비티(102)가 있고, 퓨즈(104)의 가용 부분은 허공에 떠서(본 발명에서 말하는 허공에 뜬다는 것은 퓨즈가 양단 외에는 캐비티 내벽과 접촉하지 않는다는 것을 말하므로, 캐비티 내부에 퓨즈와 접촉하는 기타 재료가 채워져 있더라도 퓨즈가 허공에 뜬 것으로 간주함) 캐비티 내에 설치되고, 외부 하우징 양단에 전극이 설치되고, 전극은 도 1에서 도시하는 금속 엔드캡(103)이거나 기타 통상적으로 사용하는 구조일 수 있고, 금속 엔드캡(103)과 퓨즈(104) 사이는 납땜(105)을 통해 안정적으로 전기적으로 연결된다. 납땜(105)은 반드시 필요한 것이 아니므로, 본 발명이 속한 기술분야의 당업자는 글루를 이용해 퓨즈(104)를 엔드캡(103)에 접착하거나, 엔드캡(103)을 튜브 타입 외부 하우징 양단과 긴밀하게 매칭시킴으로써 퓨즈(104)를 끼워둘 수도 있다. 퓨즈(104)는 와이어 모양, 시트 모양일 수 있으나 이에만 한정되지 않고, 형상은 직선형, 곡선형 또는 와인딩 형상일 수 있으나 이에만 한정되지 않는다. 절연 외부 하우징 형상은 임의로 설계할 수 있으나, 대체적으로 튜브 타입이고 여기에 캐비티가 있어야만 본 발명의 수요를 충족시킬 수 있고, 공정상 수요 때문에 통상적으로 절연 외부 하우징는 원주형 또는 각주형을 사용하고, 캐비티 단면은 사각형, 원형 또는 타원형일 수 있고, 도 2 및 3에서 도시하는 바와 같이, 외부 하우징 캐비티 단면 형상을 일치할 수도, 일치하지 않을 수도(예를 들어 밖은 둥글고 안은 네모지거나, 밖은 네모지고 안은 둥근 경우) 있다. 캐비티 내벽에는 다수개의 소파 돌출 블록(106)이 분포하고, 도 1 내지 3에 있어서 소파 돌출 블록은 원추형 구조이고 꼭대기부에 뾰족한 단부가 있는데, 통상적으로 사용하는 원추형 또는 피라미드형을 선택할 수 있고, 소파 돌출 블록의 뾰족한 단부는 퓨즈(104)를 향하고, 소파 추체는 퓨즈(104)와 접촉한다. 녹아서 끊어질 경우, 소파 돌출 블록(특히 상면이 뾰족한 단부)은 퓨즈(104)가 끊어질 때 생성하는 에너지파와 열충격에 대해 우수한 분산 작용을 일으킨다. 캐비티 내벽의 소파 돌출 블록은 적어도 퓨즈(104) 연장 방향을 따라 한 줄을 형성하거나 캐비티 내부 벽에서 한 바퀴 감아야 하고, 바람직하게는 소파 추체는 캐비티 내벽 각 지점에 균일하게 분포하고, 이러한 방식으로 퓨즈(104)가 어디에서 끊어지던지 불문하고 소파 돌출 블록체가 안정적인 분산 작용을 일으킬 수 있다.

실험을 통해 발견한 바에 따르면, 소파 구조에 다른 형상의 돌출 블록을 사용할 경우, 꼭대기단가 퓨즈(104)를 향해야만 분산 효과를 얻을 수 있는데, 가공 수요 때문에 통상적으로 입체도형을 사용하고, 이는 예를 들어 도 5에서 도시하는 직사각형, 원주형, 각기둥형 또는 도 6에서 도시하는 둥근 테이블형이 있고, 꼭대기단가 비교적 작은 돌출 블록(예를 들어 둥근 테이블형)은 긴 직사각형과 원주형보다 더욱 우수한 효과를 나타냈으며 분산 성능이 약 15% 향상되었고, 꼭대기부에 뾰족한 단부가 있는 추체는 둥근 테이블형보다 분산 성능이 약 20% 더 높았다. 캐비티 내벽의 돌출 블록 사이즈는 다를 수 있는데, 예를 들어 캐비티 중간부에 인접한 돌출 블록이 비교적 크고, 캐비티 양단에 인접한 돌출 블록이 비교적 작고, 심지어 동일한 캐비티 내벽에 여러 형상의 돌출 블록을 설치할 수도 있다.

소파 돌출 블록이 절연 외부 하우징를 형성할 때 외부 하우징와 같은 종류의 재료를 사용해 외부 하우징와 일체형으로 성형해 소파 벽을 안정적으로 고정시킬 수 있고, 외부 하우징를 형성한 후 소파 돌출 블록을 캐비티 벽 내에 접착시킬 수도 있다. 일체형으로 성형할 경우 절연 튜브 외부 하우징 제작 과정에서 외부 하우징가 아직 경화되기 전에 튜브 타입 외부 하우징 외벽에 일부 피트(107)(도 7에서 도시하는 바와 같음)을 프레스해 내벽에 소파 돌출 블록을 형성할 수 있다. 소파 돌출 블록을 형성할 경우, 소파 돌출 블록에 바람직하게는 한 층의 도금층을 형성하는데, 치밀한 금속 재료를 사용하면 퓨즈가 끊어질 때 생성되는 열에너지와 충격에너지를 차단 및 흡수하는 데 도움이 된다. 튜브 타입 절연체 외부 하우징는 바람직하게는 가공하기 쉬운 고분자 재료(예를 들어 FR-4 재료)를 채택하며, 외부 하우징는 일체형으로 성형할 수 있고, 도 4에서 도시하는 바와 같이 상하 두 개의 절반 U형 절연체를 먼저 제조한 후 맞추어 접합해 형성할 수도 있다. 후자의 구조는 맞추기 전에 가공 편의상 캐비티 벽에 소파 돌출 블록을 형성할 수 있다.

실시예 2

도 8 내지 11에서 도시하는 다층 타입 구조의 보호 소자에 있어서, 위에서 아래로 상부 절연층(201), 중간 절연층(202) 및 하부 절연층(203)을 포합하고, 상, 중, 하 절연층 양단에 전극(204)을 설치하고, 전극은 퓨즈(208)와 전기적 연결된다. 구체적으로 설명하자면, 전극은 각 절연층 양단에 위치한 엔드 전극 및 상부 절연층 상표면 및/또는 상부 절연층 하표면에 위치한 표면 전극을 포함하고, 엔드 전극과 표면 전극은 전기적 연결된다. 중간 절연층은 상부 절연층과 하부 절연층 사이에 설치되고, 중간 절연층에 오목홈(205)을 개설하고, 중간 절연층 중간부에 세로로 관통공(206)을 개설하고, 관통공 벽과 상부 절연층 하단면, 하부 절연층 상단면은 전체적으로 캐비티를 구성하고, 퓨즈(208)는 오목홈 내에 설치하고, 그 중간부는 캐비티 내에서 허공에 떠 있고, 퓨즈(208) 단부는 전극(204)과 연결된다. 캐비티 벽에 다수개의 소파 돌출 블록(207)이 설치되고, 돌출 블록(207)은 상부 절연층 하단면, 하부 절연층 상단면 또는 관통공 벽 중의 어느 하나 이상 지점에 위치할 수 있고, 도 8 및 9에 있어서 소파 돌출 블록은 원추형 구조이고 꼭대기부에 뾰족한 단부가 있는데, 통상적으로 사용하는 원추형 또는 피라미드형을 선택할 수 있고, 추체의 뾰족한 단부는 퓨즈를 향하고, 추체는 퓨즈와 떨어져 있고, 소파 추체(특히 상면의 뾰족한 단부)는 퓨즈가 끊어질 때 생성하는 에너지파와 열충격에 대해 우수한 분산 작용을 일으킨다. 캐비티 내벽의 소파 돌출 블록은 적어도 퓨즈(104) 연장 방향을 따라 한 줄을 형성하거나 캐비티 내부 벽에서 한 바퀴 감아야 하고(퓨즈 연장 방향과 수직), 바람직하게는 소파 추체는 캐비티 내벽 각 지점에 균일하게 분포하고, 이러한 방식으로 퓨즈(208)가 어디에서 끊어지던지 불문하고 소파 돌출 블록체가 안정적인 분산 작용을 일으킬 수 있다.

마찬가지로, 소파 구조는 도 10에서 도시하는 직사각형, 원주형, 각뿔형 또는 도 11에서 도시하는 다른 형상의 돌출 블록을 사용할 수도 있고, 캐비티 내벽의 돌출 블록 사이즈는 다를 수도 있는데, 예를 들어 캐비티 중간부에 인접한 돌출 블록이 비교적 크고, 캐비티 양단에 인접한 돌출 블록이 비교적 작고, 심지어 동일한 캐비티 내벽에 여러 형상의 돌출 블록을 설치할 수도 있다. 튜브 타입 구조와 유사하게 꼭대기단가 비교적 작은 돌출 블록(예를 들어 둥근 테이블형)은 직사각형과 원주형보다 효과가 더욱 우수하고, 꼭대기부에 뾰족한 단부가 있는 추체 성능이 가장 우수하다.

본 실시예에서 제안하는 보호 소자 제작에 있어서, 먼저 사이즈가 같은 상부 절연층, 중간 절연층 및 하부 절연층을 제작하고, 중간 절연층에 세로 관통공과 가로 오목홈을 형성하고, 오목홈은 관통공을 관통하고, 상부 절연층 하단면 및/또는 하부 절연층 상단면 및/또는 관통공 벽에 소파 돌출 블록을 형성하고, 소파 돌출 블록은 상, 중, 하의 3층 절연층을 제작할 때 각 절연층과 일체형으로 성형할 수도 있고, 소파 돌출 블록을 형성할 때, 소파 돌출 블록에 바람직하게는 한 층의 금속 코팅층을 형성하는데, 치밀한 금속 재료를 사용하면 퓨즈가 끊어질 때 생성하는 열에너지와 충격 에너지를 차단 및 흡수하는데 유익하다. 퓨즈를 오목홈 내에 위치시킬 때 그 중간부가 관통공 내에 허공에 뜨도록 하고, 상부 절연층과 하부 절연층을 덮은 후 각 절연층 측면 전기도금에서 엔드 전극을 형성하고, 수요에 따라 전체 보호 소자의 상단면 및/또는 하단면의 전기도금에서 엔드 전극과 연결되는 면 전극을 형성한다. 도 9에서 제작한 보호 소자 양단에 반원형 오목홈을 설치하는 것은 보호 소자 사용 시 더욱 우수하게 吃?하도록 하고, 회로판과 우수한 전기적 연결 성능을 나타내도록 한다.

실시예 3

도 12 내지 15에서 도시하는 시트 타입 보호 소자는 절연기판(305), 전극 부분(301), 퓨즈(302) 및 절연보호층(304)을 포함하고, 전극 부분(301)은 절연기층 양단에 형성하고, 절연보호층(304)은 절연기판 정면 양단 전극 사이 구역을 커버해 전극 부분(301)을 노출시킬 수 있다. 구체적으로 설명하면, 전극 부분(301)은 절연기판(305) 양단면을 커버하면서 절연기판(305)의 정면과 후면까지 연장되고(본 발명에 있어서 도 12에서 도시한 절연기판 일면은 정면이고, 이와 상대되는 일면이 후면임), 우리는 절연기판(305) 정면의 전극 부분을 정전극(3011)이라 부르고, 절연기판(305) 후면에 형성되는 전극 부분을 후전극이라고 부르고, 절연기판(305) 양단 측면을 커버하는 전극 부분을 측전극(3012)이라 부르고, 측전극(3012)은 정면 전극 및 후면 전극을 연결하는 데 사용된다. 후전극은 반드시 필요한 구조가 아니며, 보호 소자 후면을 위로 향하도록 설치할 때, 절연기판 후면은 후전극을 형성할 필요가 없다. 절연기판 정면에는 퓨즈(302)가 형성되고, 퓨즈(302) 양단은 전극 부분(301)과 전기적으로 연결된다. 퓨즈(302) 주위에 하나 이상의 소파 밴드를 설치하고, 소파 밴드(303)에는 뾰족한 단부가 퓨즈를 향하는 돌출부(3031)가 있고, 돌출부(3031)의 뾰족한 단부는 퓨즈(302)를 향하고, 소파 밴드(303)은 퓨즈(302)와 접촉하지 않고, 끊어져 분리될 때 소파 밴드의 돌출부가 퓨즈가 끊기면서 생성되는 에너지파와 열 충격에 대해 우수한 분산 작용을 일으킨다. 구체적으로 설명하면, 퓨즈(302)는 퓨즈 연결부분(306)을 통해 전극 부분(301)과 연결되고, 절연보호층(304)은 퓨즈(302), 연결부분(6), 소파 밴드(303) 상부(즉 두 전극 사이 구간)를 커버해야 한다.

퓨즈(302)는 바람직하게는 서킷 코너 설계를 채택하며, 그 중간부는 규칙적으로 휘고 S자로 선회하는 패턴을 가지는데 이는 도 12에서 도시하는 바와 같다. 상기 보호 소자의 서지 저항 능력을 더욱 향상시키기 위해, 우리는 퓨즈가 휘는 코너 지점을 도 13에서 도시하는 바와 같이 호형으로 설계함으로써 순간 서지가 순조롭게 통과할 수 있도록 해 퓨즈가 휘는 지점에 파손 또는 파열이 쉽게 일어나지 않도록 했다. 당연히 퓨즈는 본 발명이 속한 기술분야의 당업자가 통상적으로 사용하는 다른 구조일 수도 있다(예를 들어 도 15에서 도시하는 직선형 퓨즈).

소파 밴드(303)는 도 12 및 13에서 도시하는 바와 같이 퓨즈(302) 상측 및/또는 하측(바람직하게는 상하 양측 대칭으로 설치)에 설치할 수 있고, 도 16에서 도시하는 바와 같이 퓨즈(302) 좌측 및/또는 우측(바람직하게는 좌우 양측 대칭으로 설치)에 설치할 수 도 있고, 심지어 퓨즈(302) 주의 네 모서리(네 모서리에 있을 경우 소파 밴드(303)는 바람직하게는 V자형 또는 호형이어야 뾰족한 가시가 퓨즈(302)를 향하도록 만들기 쉽고, 호형 설계 방식은 도 17에서 도시하는 바와 같음)에 설치할 수도 있고, 상기와 같은 위치에서 어느 하나 또는 여러 지점에 동시에 소파 밴드(303)를 설치할 수 있다. 소파 밴드(303)를 퓨즈(302) 좌측 및/또는 우측에 설치할 경우, 소파 밴드(303)은 전극에 밀착해 설치할 수 있고(도 16에 있어서 퓨즈(302) 좌우 양측의 소파 밴드(303)가 전극에 밀착), 전극과 일정한 거리를 유지할 수도 있다. 퓨즈(302) 상측, 하측에 소파 밴드(303)를 설치할 경우 추가적인 효과가 나타날 수도 있다. 즉, 보호 소자가 간접적인 뇌서지로 인한 충격을 받을 경우, 퓨즈(302)가 순간적으로 녹아 끊어진다 하더라도 상하 양측의 소파 밴드(303) 양단이 양측 전극(3012)에 인접하기 때문에, 간접적인 뇌서지가 퓨즈(302)에 작용하는 동시에 고압 대전체 주의의 공기가 전리되어 전기적 특성이 생성될 수 있고, 소파 밴드(303)는 이 도전을 수용해 양측 전극(3012)와 전기적으로 연결되고, 일부 간접적 뇌서지의 전류 전압을 신속하게 음극으로 내보냄으로써, 퓨즈(302)에 작용하는 에너지를 분산시켜 전체 보호 소자의 뇌서지 저항력을 배가시킨다. 소파 밴드(303)을 퓨즈(302) 상하 양측에 설치할 경우, 만약 소파 밴드(303)에 절연 재료를 채택하면 전극과 접촉할 수 있다. 그러나 소파 밴드(303)에 금속 재료를 채택할 경우에는 반드시 전극과 일정한 거리를 유지해야 한다. 소파 밴드(303)는 바람직하게는 긴 띠 모양이고, 퓨즈(302) 상측, 하측의 소파 밴드(303) 양단에 설치돼 퓨즈(302) 방향으로 휘면서 에워싸면서 더욱 안정적인 분산 효과를 얻을 수 있다. 퓨즈(302)의 어느 한 지점이 녹아 끊어지면서 분리될 수 있기 때문에, 소파 밴드(303)는 모든 퓨즈가 끊어질 수 있는 지점을 커버해야 하고, 소파 밴드(303)가 퓨즈(302) 상하 양측에 설치될 경우, 도 12 및 13에서 도시하는 바와 같이 소파 밴드(303)의 가로방향(c)은 퓨즈(302) 패턴의 길이(d)보다 크거나 같아야 한다.

사실상 소파 밴드(303)는 두 전극 사이 퓨즈(302) 주의의 어느 공백 지점에 설치될 수 있으며, 퓨즈(302)를 향한 돌출부(3031)가 있고 퓨즈(302)와 일정한 거리만 유지하면 본 발명의 응용 수요를 충족시킬 수 있다. 조건이 허락하는 상황 하에서, 소파 밴드(303)는 퓨즈(302) 몸체가 형성하는 틈새 지점에 설치할 수 있고, 소파 밴드(303)는 퓨즈(302)와 접촉하지 않고, S자형으로 휘어진 퓨즈(302) 중 휘어진 퓨즈와 퓨즈 사이에는 일정한 공백을 가지는데, 이러한 지점에 소파 밴드(303)를 설치할 수도 있고, 상기 지점에 설치한 소파 밴드(303) 양면에는 모두 돌출부(3031)가 있기 때문에 양측의 퓨즈에 대해 분산 효과를 발생시킨다.

소파 밴드(303)는 구간을 나누어 설치할 수 있는데, 도 18에서 도시하는 바와 같이 퓨즈(302) 상측과 하측의 소파 밴드(303)는 모두 여러 구간이고, 각 구간 사이에는 일정한 거리가 있고, 소파 밴드(303)에는 사이즈가 일치하는 돌출부(3031)가 분포한다. 도 19에서 도시하는 바와 같이, 상측과 하측의 소파 밴드(303)는 모두 여러 구간이고, 각 구간 사이에는 일정한 거리가 있고, 각 구간의 소파 밴드(303)에는 돌출부(3031)가 있으나, 소파 밴드(303) 중간 위치에 있는 돌출부(3031) 사이즈가 비교적 크고, 소파 밴드(303) 양단에 위치하는 돌출부(3031) 사이즈가 비교적 작은데, 이것은 퓨즈(302)가 중간에 녹아서 끊어지는 상황이 많기 때문에(특히 퓨즈(302)가 S자형일 때), 통상적으로 퓨즈(302) 중간부의 분리 에너지가 비교적 크고, 소파 밴드(303) 중간부의 사이즈 돌출부(3031)은 더욱 우수한 분산 효과를 가진다. 도 20에서 도시하는 바와 같이, 퓨즈(302) 상측과 하측의 소파 밴드(303)가 긴 띠 모양일 경우, 상면의 돌추루 가시(3031)는 불균일하게 분포할 수도 있고, 도면에 있어서 소파 밴드(303) 중간에 위치한 돌출부(3031) 사이즈가 비교적 크고, 소파 밴드(303) 양단에 위치한 돌출부(3031) 사이즈가 비교적 작다. 이것은 동일한 소파 밴드(303)에 다른 사이즈와 형상의 돌출부(3031)이 있을 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 상하 양측에 동시에 소파 밴드(303)를 설치할 경우, 그 돌출부(3031) 형상은 반드시 상하 대응일 필요는 없고, 퓨즈(302) 형상에 최대한 적합하게 하고, 좌우 양측을 소파 밴드(303)에 설치할 경우에도 마찬가지로 고려해야 한다.

도 21은 소파 밴드(303) 구조의 몇 가지 실시예를 도시한 것으로서, 여기에서 도 21(A), (B), (C)에서 도시하는 소파 밴드 중의 돌출부는 일체형으로 연결되고, 대체적으로 톱니 모양을 나타내고, 도 21(A) 중 두 개의 이웃하는 톱니 봉우리 사이의 골 부분은 원호형이고, 도 21(B) 중의 돌출부는 이등변 삼각형이고, 도 21(C) 중의 돌출부는 직각삼각형이고, 돌출부가 삼각형일 경우 뾰족한 단부가 예각인 삼각형을 선택하는 것이 바람직하다. 도 21(D)에서 도시하는 소파 밴드의 돌출부는 상호 독립적이고 일체형으로 연결되지 않으나 일렬로 배치되고, 도 21(E)에서 도시하는 소파 밴드는 톱니형 선 윤곽을 가지고 있고 윤곽 내부에 중공이 있다. 여기에서 알 수 있듯이, 소파 밴드 중 돌출부의 형상은 여러 종류 형상으로 변경할 수 있는데, 돌출부의 뾰족한 단부가 있고 상기 돌출부가 소파 밴드에 균일하게 분포하기만 하면 본 발명의 요구기준을 충족시킬 수 있고, 돌출부는 서로 독립적으로 일체형으로 연결될 수도 있다. 실험을 진행한 결과, 상기 5가지 구조 모두 본 발명에서 예측한 효과를 나타낼 수 있었으며, 여기에서 도 21(A) 중 소파 밴드 구조에서 나타나는 효과가 가장 바람직했다. 하나의 소파 밴드에는 여러 종류 형상의 돌출부를 설치할 수 있다.

본 발명에서는 상기 보호 소자의 제조 방법도 제안하며, 아래와 같은 단계를 포함한다.

단계 1: 인쇄 회로 기판을 절연기판(305)로 사용하고, 하나의 완전한 절연기판(305) 일면에 한 층의 금속박을 접착하고(접착하는 금속박의 일면이 바로 절연기판 정면), 바람직하게는 동박을 사용한다.

단계 2: 금속박에 광저항층을 형성하고, 황색광 공정을 이용해 빛을 비춘 후 광차폐판 패턴을 광저항층으로 전사하고, 현상을 거쳐 광저항층을 나타내고, 형성해야 하는 퓨즈, 정면 전극, 소파 밴드 패턴 부분(퓨즈와 정면 전극 간의 퓨즈 연결부분을 포함)을 차폐하고, 비(非)패턴 구역을 노출시키고, 금속박에 가로 세로 여러 세트의 필요한 패턴(퓨즈, 정면 전극, 소파 밴드 패턴)을 식각한 후, 광저항층을 제거해 절연기판(305) 정면에 어레이 타입으로 분포된 퓨즈(302), 정면 전극 및 소파 밴드(303)의 패턴(퓨즈와 정면 전극 간의 퓨즈 연결부분을 포함)을 형성한다.

단계 3: 절연기층(305)을 후면으로 뒤집고, 스크린 인쇄 방식을 이용해 절연기판(305) 후면에 필요한 후전극 패턴을 인쇄하고, 소결 성형한다. 후전극을 형성할 필요가 없을 경우 상기 단계는 생략할 수 있다.

단계4: 절연기판(305)를 정면으로 뒤집고, 절연기판 양단 전극 사이에 절연보호층(304)을 인쇄하고, 절연보호층(304)은 퓨즈(302) 및 소파 밴드(303)를 커버하고(퓨즈와 정면 전극 사이의 퓨즈 연결부분 포함), 절연 정면 전극의 부분은 커버하지 않는다.

단계 5: 하나의 완전한 절연기판을 띠 모양으로 절삭해 나누고, 측변을 가지런하게 배열한 후 한 층의 금속층을 스퍼터링해 측면 전극으로 삼고, 정면 전극 및 후면 전극을 연결하는 데 사용하고, 다시 띠 모양 절연기판을 최종적인 입자 모양 보호 소자 제품으로 절삭하고, 표면 처리 방식을 이용해 정면 전극, 후면 전극 및 측면 전극의 도금층을 추가해 전체적으로 전극 부분(301)을 형성해 보호 소자 제품의 제작을 완료한다. 후전극을 형성할 필요가 없을 경우에는 측면 전극은 정면 전극에 연결하기만 하며, 도금층은 정면 전극과 측면 전극을 커버해 전극 부분(301)을 형성하도록 만들면 된다.

상기 방법을 통해 제작한 소파 밴드를 가진 새로운 보호 소자 제품은 작은 사이즈의 보호 소자의 차단 성능과 뇌서지 저항 성능을 1배 이상 향상시켜 준다. 예를 들어 사이즈가 6.4mm×3.25mm×0.75mm이고, 정격 전류가 2A인 시트 타입 퓨즈의 경우, 종래 설계의 구조에 따라 220V 이상 전압을 수용할 수 없고, dc(직류전기) 회로에서만 사용할 수 있고, 125V/50A dc의 차단 능력까지만 도달할 수 있고, 0.5KV 뇌서지까지만 저항할 수 있다. 본 발명에서 제조한 동일한 사이즈의 정격 전류가 2A인 새로운 보호 소자는 250v/100A(교류전기) 또는 250V/100A dc(직류전기)의 차단 성능에 도달할 수 있고 뇌서지 저항능력이 1KV까지 향상된다.

실시예 4

실시예 3을 개선한 것으로서 도 22에서 도시하는 바와 같이, 보호 소자의 차단 성능을 더욱 향상시키기 위해 퓨즈(302)의 패턴을 설계할 때 정중앙 한 구간에 폭이 비교적 좁은 미세 퓨즈를 설치해 퓨즈 최중앙에서 녹아 끊어지도록 함으로써 전체가 양측으로 편향되지 않도록 한다. 여기에서 상하 양측의 소파 밴드는 이에 상응해 길이를 줄일 수도 있는데, c는 대략적으로 퓨즈 패턴 가로 길이(d)의 반 이상이면 되며, 소파 밴드의 중심은 퓨즈의 중심과 서로 대응하고, 두 소파 밴드의 중심은 퓨즈의 중심과 수직 방향으로 다시 만나는데, 즉 하나의 직선에 있다. 본 실시예에 있어서 보호 소자의 나머지 구조 특징은 실시예 1과 동일하며, 보호 소자의 제조방법은 실시예 3과 동일하다.

실시예 5

실시예 3 또는 4를 개선한 것으로서, 본 실시예 중의 절연기판은 세라믹 기판을 사용하는데, 세라믹 기판은 경도가 비교적 높고 금속박층과의 결합성이 충분히 우수하지 않고, 세라믹 기판 사용 중에 열전도성이 비교적 우수해 세라믹 기판과 퓨즈 사이, 세라믹 기판과 소파 밴드 사이, 세라믹 기판과 정전극(3011) 사이에 단열고정층이 있고, 단열고정층은 바람직하게는 PI(폴리이미드 재료)를 사용하는데, 이는 금속박과 세라믹 기판 사이의 결합성을 증가시킬 수 있고 단열보온 작용을 일으키고, 퓨즈 안정성을 향상시켜 준다. 본 실시예에 있어서 보호 소자의 나머지 기술 특징은 실시예 1 또는 2와 동일하다.

이에 상응해 상기 보호 소자를 제조할 때 실시예 1 방법 단계 A 중 세라믹기판에 금속박을 접착하기 전에 한 층의 단열고정층을 추가로 접착해야 하며, 기타 제조 단계는 실시예 1과 동일하다.

실시예 6

본 실시예는 보호 소자의 다른 생산방법에 관한 것으로서 아래 단계를 포함한다.

단계 1: 전체 절연기판(305)에 스크린 인쇄 방식으로 메탈 페이스트를 정면에 가로 세로 여러 세트로 퓨즈(302), 정면 전극 및 소파 밴드(303)의 패턴(퓨즈와 정면 전극 간의 퓨즈 연결부분 포함)을 인쇄하고, 어레이 패턴을 형성하고, 메탈 페이스트는 바람직하게는 실버 페이스트를 사용하고, 절연기판(305)는 세라믹 재료 또는 인쇄 회로판을 채택한다.

단계 2: 면을 뒤집은 후 스크린 인쇄 방식을 이용해 후전극의 어레이 패턴을 인쇄하고, 소결 성형한다. 후전극을 형성할 필요가 없을 경우 상기 단계는 생략할 수 있다.

단계 3: 절연기판(305) 정면 양단 전극 사이는 스크린 인쇄 방식으로 절연보호층(304)을 인쇄하고, 절연보호층(304)은 퓨즈(302) 및 소파 밴드(303)을 커버하고(퓨즈와 정면 전극 사이의 퓨즈 연결부분 포함), 절연 정면 전극의 부분은 커버하지 않는다.

단계 4: 하나의 완전한 절연기판을 띠 모양으로 절삭해 나누고, 각 절연기판에 세로 방향으로 약간의 보호 소자의 중간 제품이 분포하고, 각 절연기판 측변을 가지런하게 배열한 후 기판 양단 측면에 한 층의 금속박을 스퍼터링해 측면 전극으로 삼고, 정면 전극 및 후면 전극을 연결하는 데 사용하고, 다시 띠 모양 절연기판을 최종적인 입자 모양 보호 소자 제품으로 절삭하고, 표면 처리 방식을 이용해 정면 전극, 후면 전극 및 측면 전극의 도금층을 추가해 전체적으로 전극 부분(301)을 형성해 보호 소자 제품의 제작을 완료한다. 후전극을 형성할 필요가 없을 경우에는 측면 전극은 정면 전극에 연결하기만 하며, 도금층은 정면 전극과 측면 전극을 커버해 전극 부분(301)을 형성하도록 만들면 된다.

본 실시예의 방법은 실시예 3 내지 5에 있어서 상기 구조는 보호 소자 제조에 활용한다.

도면에서 도시한 소파 구조와 보호 소자 전체 비율은 참고용에 불과하므로 본 발명을 제한하지 않으며, 실제 제품의 사이즈, 캐비티 사이즈, 퓨즈 조밀도에 따라 소파 구조의 돌기 부분의 사이즈는 조정할 수 있다.

본 발명에서 공개한 기술수단은 상기 실시예에서 공개한 기술수단으로만 한정되지 않으며, 상기 기술특징으로 임의 조합한 기술방안을 더 포함한다. 본 발명이 속한 기술분야의 당업자는 본 발명의 원리를 기반으로 약간의 개선과 수식을 가할 수도 있으며, 이는 모두 본 발명의 보호범위에 속한다.

101: 절연 외부 하우징 102: 캐비티
103: 엔드캡 104: 퓨즈
105: 납땜 106: 돌출 블록
107: 피트
201: 상부 절연층 202: 중간 절연층
203: 하부 절연층 204: 전극
205: 오목홈 206: 관통공
207: 돌출블록 208: 퓨즈
301: 전극 부분 3011: 정전극
3012: 측전극 302: 퓨즈
303: 소파 밴드 3031: 돌출부
304: 절연보호층 305: 절연기판
306: 퓨즈 연결부분
a: 퓨즈 몸체의 폭 c: 소파 밴드 길이
d: 퓨즈 패턴 길이

Claims (10)

1. 보호 소자에 있어서, 절연체, 퓨즈, 전극을 포함하고, 상기 절연체는 퓨즈 가용 부분의 외부을 커버하고, 상기 전극은 상기 절연체 양단에 설치되고, 상기 퓨즈 양단은 상기 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 절연체 내부 퓨즈 주위에 소파 구조가 설치되고, 상기 소파 구조에는 다수개의 돌기가 있고, 상기 돌기는 상기 퓨즈를 향하고, 상기 소파 구조는 상기 퓨즈와 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 절연체 내에는 캐비티가 있고, 상기 퓨즈 중 가용 부분은 상기 캐비티 내에 허공에 떠서 설치되고, 상기 소파 구조는 상기 캐비티 벽에 다수개의 돌출 블록이 설치되고, 상기 돌출 블록 꼭대기단은 상기 퓨즈를 향하고, 상기 돌출 블록은 상기 퓨즈와 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 돌출 블록 형상은 원뿔형, 원뿔대형, 원기둥형, 각기둥형 또는 직육면체형을 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 절연체는 튜브 타입 외부 하우징인 것을 특징으로 하는 보호 소자.
5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 절연체는 위에서 아래로 중첩되는 상부 절연층, 중간 절연층 및 하부 절연층을 포함하고, 상기 중간 절연층 중간부에는 관통공이 개설되고, 상기 관통공 벽은 상부 및 하부 절연층과 캐비티를 구성하고, 상기 소파 구조는 상부 절연층 하단면 및/또는 하부 절연층 상단면 및/또는 관통공 벽에 설치되는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 절연체는 절연기판과 상기 절연기판에 형성되는 절연보호층을 포함하고, 상기 전극은 절연기판 양단에 형성되고, 상기 퓨즈는 상기 절연기판 정면에 형성되고, 상기 절연보호층은 상기 절연기판 정면 양단 전극 사이 구역을 커버하고, 상기 소파 구조는 퓨즈 주위의 적어도 하나의 소파 밴드에 설치되고, 상기 소파 밴드에는 다수개의 돌출부가 있고, 상기 돌출부의 뾰족한 단부는 상기 퓨즈를 향하고 상기 돌출부는 상기 퓨즈와 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 소파 밴드는 상기 퓨즈 상측 및/또는 하측 및/또는 좌측 및/또는 우측 및/또는 네 모서리 및/또는 상기 퓨즈 자체 공간 틈 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 시트 타입 보호 소자.
8. 제 6항에 있어서,
   상기 퓨즈의 구부러진 지점이 호형인 것을 특징으로 하는 시트 타입 보호 소자.
9. 제 6항에 있어서,
   상기 퓨즈 중간에 한 구간의 얇은 퓨즈가 있고, 상기 얇은 퓨즈의 폭은 상기 퓨즈의 그 잔여 부분 몸체 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 시트 타입 보호 소자.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 소파 밴드는 퓨즈 패턴 길이의 절반보다 크거나 같고, 상기 두 소파 밴드의 중심은 상기 퓨즈의 중심과 서로 대응하는 것을 특징으로 하는 시트 타입 보호 소자.

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