(57)【要約】  電気抵抗器(10)に、抵抗素子(14)と抵抗素子(14)の両端部から延びる端子(24、25)が備えられる。端子(24、25)が、抵抗素子(14)の下方に折り曲げられ、熱的に伝導性で電気的に絶縁性の充填材(28)が、抵抗素子(14)と端子(24、25)との間に挟まれ、接着される。端子(24、25)は、抵抗器(10)の電気回路組立部品(13)への実装に備えるものである。抵抗素子(14)と、充填材(28)と、端子(24、25)の間の密接な接着により、抵抗素子(14)の使用において発生した熱の放散を高め、その結果、より低い温度で動作し、構成部品の信頼性を改善する抵抗器(10)の製作が可能になる。2008532280.tif 000003
2008532280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気抵抗器であって、両端部と、上面と、下面とを有する抵抗素子と、前記抵抗素子の前記両端部の一方に第1の端子と、前記抵抗素子の前記両端部の他方に第2の端子とを備え、前記第1および第2の端子がそれぞれ、前記抵抗素子の前記下面の下方に延び、前記抵抗素子から所定の第1のスペースだけ離隔された端子面を有し、前記第1および第2の端子が、前記抵抗素子を介する以外には、互いに電気的に切り離され、さらに熱的に伝導性で電気的に非伝導性の充填材であって、前記充填材が、前記抵抗素子の前記下面とかみ合ってそこに接着され、また前記第1および第2の端子の前記端子面とかみ合ってそこに接着され、前記抵抗素子と、前記第1および第2の端子の両方に熱伝導関係にあり、それによって、熱が前記抵抗素子から前記充填材を通って前記第1および第2の端子に伝導される充填材とを備える、電気抵抗器。
【請求項２】
前記第1および第2の端子が、前記抵抗素子に溶接される、請求項1に記載の電気抵抗器。
【請求項３】
前記第1および第2の端子が、前記抵抗素子と一体化される、請求項1に記載の電気抵抗器。
【請求項４】
導電性被覆が、前記第1および第2の端子の少なくとも一部分を覆う、請求項3に記載の電気抵抗器。
【請求項５】
前記第1および第2の端子が、はんだ付け可能な被覆で覆われる、請求項3に記載の電気抵抗器。
【請求項６】
前記抵抗素子の前記下面と、前記第1および第2の端子の前記端子面との間のスペースが、.0254mm〜.254mm(1mil〜10mil)の範囲であることをさらに特徴とする、請求項1に記載の電気抵抗器。
【請求項７】
前記第1および第2の端子のそれぞれの他方の端部が互いに面し、端子スペースをそれらの間に形成するように互いに離隔され、前記充填材が、前記端子スペース内に少なくとも部分的に広がることをさらに特徴とする、請求項1に記載の電気抵抗器。
【請求項８】
電気的に非伝導性の被覆が、前記抵抗素子の前記上面上にあり、そこに保護被覆をもたらす、請求項1に記載の電気抵抗器。
【請求項９】
2つ以上の電気導体をその上に有する電気回路板をさらに備え、前記第1および第2の端子が、前記2つ以上の電気導体のうち2つ以上に取り付けられる、請求項1に記載の電気抵抗器。
【請求項１０】
前記第1および第2の端子が、電気的に伝導性で熱伝導性の材料から製作される、請求項1に記載の電気抵抗器。
【請求項１１】
前記充填材が、プラスチック、ゴム、セラミック、ならびに電気的に絶縁された金属およびガラスから基本的になる群から選択された材料である、請求項1に記載の電気抵抗器。
【請求項１２】
スペースが、前記抵抗素子と前記第1および第2の端子との間に、.1270mm(5mil)未満の厚さを有する、請求項1に記載の電気抵抗器。
【請求項１３】
電気抵抗器であって、両端部と、上面と、下面とを有する抵抗素子と、前記抵抗素子の前記両端部の一方から延びる第1の端子と、前記抵抗素子の前記両端部の他方から延びる第2の端子とを備え、前記第1および第2の端子がそれぞれ、前記抵抗素子の前記下面の下方に延びる今１つの端部を有し、また前記抵抗素子から所定の第1のスペースだけ離隔された端子面を有し、前記第1および第2の端子が、前記抵抗素子を介する以外には、互いに電気的に切り離され、さらに熱的に伝導性で電気的に非伝導性の充填材であって、前記充填材が、前記抵抗素子の前記下面ならびに前記第1および第2の端子の前記端子面とかみ合い、前記抵抗素子と前記第1および第2の端子の両方に熱伝導関係にあり、それによって、熱が前記抵抗素子から前記充填材を通って前記第1および第2の端子に伝導される充填材とを備え、前記第1のスペースが、前記抵抗素子と前記第1および第2の端子との間に、.0254mm〜.254mm(1mil〜10mil)の厚さを有する、電気抵抗器。
【請求項１４】
前記第1のスペースが、前記抵抗素子と前記第1および第2の端子との間に、.1270mm(5mil)未満の厚さを有する、請求項13に記載の電気抵抗器。
【請求項１５】
前記充填材が、前記抵抗素子の前記下面と前記第1および第2の端子の両方に接着される、請求項13に記載の電気抵抗器。
【請求項１６】
第1および第2の両端部と、上面と、下面とを含む抵抗素子と、前記抵抗素子の前記第1の端部から延びる第1の端子と、前記抵抗素子の前記第2の端部から延びる第2の端子とを有する電気抵抗器を製作する方法であって、未硬化で未固化の状態にある、熱的に伝導性で電気的に非伝導性の充填材を、前記抵抗素子の前記下面上に配置すること、前記第1および第2の端子を下方に前記抵抗素子の前記下面の下方に離隔されたある位置まで曲げること、前記第1および第2の端子を、前記充填材が、前記未硬化で未固化の状態のままである間、前記充填材と強制的に接触させること、ならびに前記充填材が、前記抵抗素子の前記下面と前記第1および第2の端子とに接触する間、硬化して固化することができ、それによって、前記充填材が、前記抵抗素子から前記第1および第2の端子に熱を伝導することを含む方法。
【請求項１７】
前記抵抗素子の前記下面と、前記第1および第2の端子との間の距離を、.0254mm〜.254mm(1mil〜10mil)の範囲に維持することをさらに含む、請求項16に記載の方法。
【請求項１８】
前記抵抗素子の前記下面と、前記第1および第2の端子との間の距離を、.1270mm(5mil)未満に維持することをさらに含む、請求項17に記載の方法。
【請求項１９】
前記充填材の、熱を前記抵抗素子から前記第1および第2の端子に伝導する能力を高めるように、前記充填材を、前記抵抗素子の前記下面と前記第1および第2の端子の両方に接着することをさらに含む、請求項16に記載の方法。
【請求項２０】
第1および第2の両端部と、上面と、下面とを含む抵抗素子と、前記抵抗素子の前記第1の端部から延びる第1の端子と、前記抵抗素子の前記第2の端部から延びる第2の端子とを有する電気抵抗器を製作する方法であって、熱的に伝導性で電気的に非伝導性の充填材を、前記抵抗素子の前記下面上に配置すること、前記第1および第2の端子を、下方に前記抵抗素子の前記下面の下方に離隔されたある位置まで曲げること、前記充填材の、熱を前記抵抗素子から前記第1および第2の端子に伝導する能力を高めるように、前記充填材を、前記抵抗素子と前記第1および第2の端子の両方に接着して接触させることを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱的に伝導性で、電気的に非伝導性の充填材を備えた表面実装電気抵抗器およびそれを使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、コンピュータ、民生用電子機器などの電子システムは、ますます小型になり続けている。システムが小型化するにつれて、より小型の電子部品が必要になる。しかし、システムの所要電力は、電子システムおよびその構成部品が物理的により小型になるにつれて、必ずしも大きさが低減されるわけではない。したがって、構成部品によって発生した熱を、システム用の安全な信頼性の高い動作温度を維持するように管理しなければならない。
【０００３】
抵抗器は、こうしたさまざまなシステムの電子回路組立品における主要な構成部品である。従来技術の抵抗器には、多くのさまざまな設計がある。一部の従来技術の抵抗器は、抵抗素子の長さに比べて非常に短く、抵抗素子の両端部から外側に延びる端子達を有する。他の従来技術の抵抗器は、長く、抵抗素子の下に巻きつけられているが、抵抗素子からの熱伝導性を最善にするようにされておらず、そのために、放熱のいかなる大幅な改善も妨げる端子を有する。別の従来技術の放熱用端子は、回路組立部品への電気的接続に使用されていない。別の従来技術の端子は、主としてプリント回路板への電気的接続として働くだけでなく、抵抗素子から熱を取り除くための主要な手段も提供する。しかし、これらの従来技術の端子は全て、限られたサイズおよび熱効率を有し、したがって、放熱に関して限られた能力を有する。
【０００４】
従来技術の抵抗器の例を、図1および図2に示す。図1では、抵抗素子(図示せず)を取り囲む保護被覆30Aを有する抵抗器11が、端子24Aおよび25Aも含む。これらの端子は、パッド12にはんだ付けされている。保護被覆30Aの下には空気しかなく、したがって、30A内の抵抗素子からの放熱が、所望する放熱よりも小さい。
【０００５】
別の形状の従来技術の抵抗器110を図2に示す。この抵抗器110は抵抗素子114を含み、抵抗素子114は、その下方に曲げられた端子124および125を有する。被覆材料128が、抵抗素子114を取り囲み、抵抗素子114とリード124、125との間に配置される。図2から分かるように、材料128の厚さは数字T1で表されており、それは約.381mm(約15mil)である。抵抗素子自体114の厚さは数字T2で表されており、約.1270mm(5mil)である。抵抗素子114を取り囲んでいる材料128は、リード124または125に取付けまたは接着されていないが、その代わりにリード124または125が、材料128が硬化して固化した後に、材料128の周囲に曲げられて、材料128と接触する。さらに、厚さT1は、抵抗素子114から材料128を通ってリード124または125に至る熱伝導を高めるのを妨げるほど大きい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の主な目的は、放熱が強化された、改善された電気抵抗器を提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、端子が抵抗素子の両端部から延びて、抵抗素子の下方に抵抗素子にごく近接して[.0254mm
〜.254mm(1mil〜10mil)]延びる抵抗素子を有する表面実装電気抵抗器を提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、抵抗素子から電気的伝導性と強化された熱伝導性の両方をもたらす端子を有する、改善された電気抵抗器を提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、端子を、熱的に伝導性で電気的に絶縁された最小厚さの充填材が、充填材を硬化させる前に抵抗素子と端子との間に挟まれるように、抵抗素子の下方に延ばすステップを含む電気抵抗器を製作する方法を提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、フィルタ材料が、抵抗素子から端子への熱伝導を高めるように抵抗素子と2つの端子の両方に接着される抵抗器を提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、製作するのに経済的であり、等しいサイズおよび電力負荷の従来技術の抵抗器よりも低い温度で機能する、表面実装型電気抵抗器を提供することである。
【００１２】
これらの目的およびその他の目的は、本発明の以下の説明から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述の諸目的は、両端部と、上面と、下面とを有する抵抗素子を備える電気抵抗器によって実現することができる。第1の端子は、抵抗素子の両端部の一方にある。第2の端子は、抵抗素子の両端部の他方にある。第1および第2の端子はそれぞれ、抵抗素子の下面の下方に延び、抵抗素子から所定の第1のスペースだけ離隔された端子面を有する。第1および第2の端子は、抵抗素子を介する以外には、互いに電気的に切り離される。熱的に伝導性で電気的に非伝導性の充填材が、抵抗素子の下面とかみ合ってそこに接着され、また第1および第2の端子の端子面とかみ合ってそこにも接着される。したがって、熱的に伝導性で、電気的に非伝導性の充填材は、抵抗素子と第1および第2の端子の両方に熱伝導関係にあり、それによって、熱が抵抗素子から充填材を通って第1および第2の端子に伝導される。
【００１４】
本発明の別の特徴によれば、抵抗素子の下面と第1および第2の端子の端子面との間のスペースが、.0254mm〜.254mm(1mil〜10mil)の範囲である。
【００１５】
本発明の別の特徴によれば、このスペースは、抵抗素子と第1および第2の端子との間に、.127mm(5mil)未満の厚さを有する。
【００１６】
本発明の別の特徴によれば、第1および第2の端子のそれぞれの他方の端部が互いに面し、.0508mm(2mil)〜抵抗器の長さ全体の3分の1の範囲の端子スペースをそれらの間に形成するように、互いに離隔される。充填材は、端子スペース内に少なくとも部分的に広がるが、充填材が端子スペース内に広がることは、本発明の目的に必要ではない。
【００１７】
本発明の別の特徴によれば、電気的に非伝導性の被覆が抵抗素子の上面上にあり、そこに保護被覆をもたらす。
【００１８】
本発明の別の特徴によれば、2つ以上の電気伝導体をその上に有する電気回路板が、第1および第2の端子に取り付けられる。
【００１９】
本発明の別の特徴によれば、第1および第2の端子は、電気的に伝導性で熱伝導性の材料から製作される。
【００２０】
本発明の別の特徴によれば、充填材は、プラスチック、ゴム、セラミック、エラストマ、ならびに電気的に絶縁された金属およびガラスから基本的になる群から選択された材料である。
【００２１】
本発明の方法は、未硬化で未固化の状態にある、熱的に伝導性で電気的に非伝導性の充填材を、抵抗素子の下面上に配置することを含む。第1および第2の端子が、下方に抵抗素子の下面の下方に離隔されたある位置まで曲げられる。第1および第2の端子は、充填材が未硬化で未固化の状態のままである間、充填材と強制的に接触させられる。次いで、充填材は、抵抗素子の下面ならびに第1および第2の端子と接触する間、硬化して固化することができ、その結果、充填材が抵抗素子から第1および第2の端子に熱を伝導する。
【００２２】
本発明の方法の別の特徴によれば、抵抗素子の下面と第1および第2の端子との間に、.0254mm〜.254mm(1mil〜10mil)の範囲の距離が維持される。
【００２３】
本発明の別の特徴によれば、この距離は.1270mm(5mil)未満に維持される。
【００２４】
本発明の別の特徴によれば、充填材の、熱を抵抗素子から第1および第2の端子に伝導する能力を高めるように、充填材が抵抗素子の下面と第1および第2の端子の両方に接着される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の抵抗器は、図面では参照番号10で全体が示されている。抵抗器10は、回路板13上のパッド12などの電気回路組立部品上に実装されるように適合された、表面実装抵抗器である。抵抗器10は、両端部16と、両側面18と、上面20と、底面22とを有する抵抗素子14を含む。抵抗器10は、抵抗素子14の両端部16から延びる端子(terminal)、すなわち端子(termination)24および25も含む。端子24、25は、抵抗素子14の端部に、溶接線17に沿って溶接される。端子24および25は、図3および図4に見られるように、伸長され、抵抗素子14の下方のある位置まで折り曲げられる。これらの端子の外端部26が、それらの間に小さな隙間を有して、接近して離隔される。これらの外端部26間の距離は、.0254mm(2mil)〜抵抗器10の長さの3分の1の範囲である。通常その距離は、約0.5ml(20mil)である。
【００２６】
熱的に伝導性で電気的に非伝導性の充填材28が、図3および図4に最もよく見られるように、抵抗素子14の底面22と、端子24および25との間のスペースを埋める。充填材28は、端子24および25の外端部26間の隙間内に広がっても、広がらなくてもよい。充填材28は、未硬化状態において、液体、テープ、ペースト、またはパテタイプの材料でもよく、これらの材料形態の組合せでもよい。充填材28は、未硬化状態において、端子24、25と抵抗素子14の底面22の両方と熱伝導関係になるように、端子24、25と抵抗素子14との間で押し下げられるまたは押しつぶされることができなければならない。充填材28は、硬化するとすぐ、端子24、25と抵抗素子14の底面22の両方と接着を形成する。
【００２７】
充填材28は、高度に熱伝導性で電気的に非伝導性のCLSであるどんな材料でもよい。充填材28は、プラスチック、ゴム、セラミック、電気的に絶縁された金属、ガラス、および類似の材料から選択することもできる。充填材28は、エポキシ、シリコーン、シリコーンポリエステル共重合体、エラストマとすることができる。充填材28は、構造強度の主要源ではないので、熱伝導を高めるために非常に薄くすることができる。効率的に熱を伝達することができるように、充填材28は、例えば、.0254mm〜.254mm(1〜10mil)の範囲内でできるだけ薄くあるべきである。好ましくは、充填材28は、.0254mm〜.1270mm(1〜5mil)である。充填材28は、充填材28を通る熱伝達を促進するように、電気的に絶縁された金属またはセラミック材料でも、電気的に絶縁された金属の1枚のシートでも、それらの組合せでもよいが、それらに限定されない熱伝導性を高める材料の粒子を含んでもよい。粒子はとりわけ、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、誘電的に被覆された銅、陽極酸化アルミニウム、またはそれらの任意の組合せから選択することができる。
【００２８】
充填材28の一例は、オハイオ州サークルビル、43113のデュポン・ハイ・パフォーマンス・マテリアルズ社（DuPont High Performance Materials）によって、Kapton(米国登録商標)MTという商標名で製造された、均質なポリイミド薄膜である。充填材28は、ニューヨーク州アマースト、14228-2027のセイント−ゴベイン・アドバンスド・ナイトライド・プロダクツ社（Saint-Gobain Adraneed Nitride Products）によって、COMBAT(米国登録商標)、Grade PH((325という名称で製造された窒化ホウ素工業用粉末と混合することもできる。この粉末は、充填材28の熱伝導特性を高めるが、化学的に不活性である。
【００２９】
充填材28は、端子24および25を抵抗素子の端部16に接続したところを除いて、端子24および25を抵抗素子14から電気的に分離する。端子24および25と、抵抗素子14上の他の任意の箇所との間に電気的接続があると、短絡が生じて、抵抗が抵抗器10の設計抵抗値から減少する。端子24および25、充填材28、ならびに抵抗素子14は、これら3つの層を通る熱伝達を高めるために、密接または直接に接触しなければならない。これらの構成要素間に気泡があると、熱伝達が妨げられるので、回避すべきである。
【００３０】
抵抗器10はまた、抵抗素子14の側縁部18および上面20上に保護被覆30も含む。被覆30は、抵抗素子14の底面22には施されない。被覆30には、印刷用インクまたはレーザによって抵抗器10用の識別表示(identifying indicia)を用いて印付けされる。被覆30は、誘電体材料である。被覆30は、抵抗器を、抵抗器がさらされるさまざまな環境から保護し、抵抗素子14に剛性を追加する。被覆30はまた、抵抗器10を、取付けまたは作業中に抵抗器10が接触する可能性のある他の構成部品または金属表面から絶縁する。被覆30は、抵抗素子の側縁部18および上面20に、ロール塗布しても、印刷しても、スプレーしてもよい。
【００３１】
抵抗器10は、本明細書に参照によって組み込む、レイナ（Rainer）の米国特許第5,604,477号に記載の抵抗器製作方法に類似するストリップ組み立ての形で製作することができる。抵抗器を、ストリップ組み立てではなく、単体として製作してもよい。
【００３２】
抵抗器10は次に、各抵抗器10を、米国特許第5,604,477号に記載されるように、1つまたは複数の調整溝を抵抗素子14の両側縁部18に互い違いに切り込むことによって所望の抵抗値に調整する、調整/較正ステーションに通される。抵抗器10は、図面では調整溝がない。抵抗器10を、調整溝付き、または調整溝なしで製作することができる。
【００３３】
個々の抵抗器10を形成する方法を、図8A〜図8Gに示す。
【００３４】
図8Aから分かるように、抵抗器10は、抵抗素子14の端部16に溶接線17のところで溶接された端子24、端子25からなる。抵抗素子14は底面22を含み、底面22は、図8Aでは、上向きの方向に示されている。
【００３５】
次いで、図8Aに示す抵抗素子14ならびに端子24および25は、液体の下塗り材料中にさっと浸漬(dipped)またはその他の方法で浸漬(immersed)される。この目的に使用することができる下塗り材料の一例が、ミシガン州ミッドランド、48686のダウコーニングコーポレーションによって、SYLGARD(米国登録商標)という商標で製造されている材料である。この材料は、液状であり、室温で、20〜90%の範囲の相対湿度において、1〜2時間で硬化するように適合されている。次いで抵抗素子は、ダウコーニング社のSYLGARD(米国登録商標)材料中に浸漬された後、図8Bに示す形状に曲げられる。この形状には、45°の角度に曲げられている端子25が含まれる。抵抗素子および端子に施された下塗り材料は、接着促進剤であり、抵抗器10の表面全体上に化学的被覆を残す。化学的被覆が硬化し、乾燥する速度を増すために、温度をかけることができる。
【００３６】
このプロセスにおける次のステップは、充填材28を施与することである。充填材28は、オハイオ州サークルビル、43113にあるデュポン・ハイ・パフォーマンス・マテリアルズ社（DuPont High Performance Materials）によって、KAPTON(米国登録商標)MT熱伝導性基材ポリイミド薄膜という商標名で製造されたテープを含む。上述の下塗り材料が、KAPTON(米国登録商標)テープの両側面上に槽を用いて載せられ、その後乾燥させることができる。次いで、KAPTON(米国登録商標)テープが、2つの材料の混合物を編組プロセスと同質の形で施すマシンブロックダイ(machine block die)に通される。この混合物の厚さは、KAPTON(米国登録商標)テープの各側で約.0762(3mil)である。材料の混合物は、ダウ・コーニング・エレクトリック・ソルーションズ社（Dow Corning Electronic Solutions）によって、Q1-4010という商標名で製造された材料を含む。Q1-4010は、熱的に伝導性であるが、電気的に非伝導性の材料からなる絶縁保護コーティング材である。Q1-4010は、後に硬化する目的で、未硬化の状態で施されるように適合されている。Q1-4010絶縁保護(conformal)コーティング材は、ニューヨーク州アマースト、14228-2027のセイント−ゴベイン・セラミックス・ボロン・ナイトライド・プロダクツ社（Saint-Gobain Ceramics Boron Nitride Products）によって、COMBAT(米国登録商標)窒化ホウ素工業用粉末、Grade PHPP325という商標で製造された窒化物粉末と混合される。Q1-4010絶縁保護コーティング材を、このCOMBAT(米国登録商標)窒化ホウ素工業用粉末と混合して、混合物を形成する。COMBAT(米国登録商標)窒化ホウ素粉末は、一般に不活性であり、Q1-4010と化学反応を始めない。しかしCOMBAT(米国登録商標)は、Q1-4010絶縁保護コーティング材とCOMBAT(米国登録商標)の混合物の温度伝導性を高める。
【００３７】
図8Dは、端子25を下方に曲げて、Q1-4010絶縁保護コーティング材とCOMBAT(米国登録商標)PHPP325A窒化ホウ素粉末との混合物で被覆されたKAPTON(米国登録商標)テープからなる、まだ硬化されていない充填材28と接触させる様子を示す。充填材28はまだ、硬化された状態ではないので、端子25を曲げて充填材28と接触させると、充填材28内に押し下げられた状態が生じ、それによって、充填材28が、端子25の側縁部および端部の周囲に滲み出る。
【００３８】
図8Eは、端子24を45°の角度に曲げるステップを示し、図8Fおよび図8Gは、端子25に関して上記で述べたのと同じようにして端子24を曲げて、まだ硬化されていない充填材28と接触させる様子を示す。抵抗素子が、図8Fおよび図8Gに示す形状に形成された後、充填材28は硬化して固化することができる。充填材28は、硬化して固化すると、抵抗素子14と端子24、25の両方の間に接着を形成する。端子24、25は、充填材28が硬化される前に曲げられて充填材28と接触されるので、端子24、25によって、充填材28が抵抗素子14に押し付けられ、また充填材28が、端子24、25によって押し下げられる。接着が生じた後、抵抗素子14は、充填材28、端子24、25を経由して回路板13上の回路パッド12内へ熱を放散することができる。端子24、25がはんだで予め被覆されていない場合、この時点ではんだ付け可能な被覆を端子24、25に施すことができる。
【００３９】
本発明の抵抗器10は、従来技術の抵抗器よりもずっと低い動作温度を有する。例えば、第5,604,477号特許に示し記載された抵抗器の場合、2ワットで、素子のホットスポット温度が275℃である。それと比較して、本発明の抵抗器10では、2ワットでの温度が約90℃である。動作温度が低い方が、より良好な電気的性能および信頼性と関連がある。図3に示すように、抵抗素子14によって発生した熱は、熱伝導性の端子24、25および熱伝導性の充填材28を通って放散される。細長い端子24、25は、好ましくは、抵抗素子14の厚さにほぼ同一の厚さを有する。したがって、端子24、25は、抵抗素子14からの熱の放散に、最大の表面積および最小の厚さをもたらす。放熱がこのように改善された理由は、少なくとも部分的には、充填材28が抵抗素子14と端子24、25の両方に接着することに起因し、また部分的には、.0254mm〜.254mmの充填材28の薄さにも起因する。
【００４０】
放熱が改善された別の理由には、これらの端子が曲げられて、硬化される前の依然として成形し易い充填材28と接触するという点がある。したがって、充填材28は、製造プロセス中に、最小厚さまで押し下げられてから硬化される。第2に、製造プロセスによって、成形し易い充填材28が、素子14および端子24、25に共形になるのが可能になり、その結果、熱伝導性を妨げる気泡が防止される。第3に、最大の熱伝達が得られるように、抵抗素子14および端子24、25の充填材28への接着を形成した後に、充填材28を硬化して、密接な接触を形成していることである。したがって、抵抗器10の熱伝達が、素子から充填材28および端子24または25を通る経路を形成することによって高められる。
【００４１】
図9は、本発明と従来技術に従って製作された抵抗器の温度上昇の比較を示す。この図表から分かるように、本発明では、28℃/ワットの温度上昇をもたらすが、従来技術に従って製作された抵抗器では、120℃/ワットの温度上昇をもたらし、劇的な差である。
【００４２】
図2に示す従来技術の抵抗器110は、抵抗素子114を含み、端子124、125が、素子114の下方に折り曲げられている。充填材128が、素子114と端子124、125の間にある。充填材128は、素子114の厚さの3倍の約0.015"厚さであり、効率的な熱伝達には厚すぎる。熱は下方に、厚い充填材128中を最も効率的な形で通るのではなく、横方向に素子114の端部を通って、端子124、125内に移動しなければならない。また、抵抗器110内では、充填材128が、端子124、125が下方に折り曲げられる前に素子114の周囲に成形され、したがって充填材128とこれらの端子の間に空隙があるのが可能になる。そうした空隙は、熱伝達を妨げる。
【００４３】
図10は、図4に類似するが、全体を数字40で示す、抵抗器の変形形態を示す図である。抵抗器40は、端子44、46を形成する抵抗素子42を含み、端子44、46は、抵抗素子42の下方に折り曲げられる。抵抗素子42は、一体型の1つのもの、すなわち端子44、46と同質であり、同じ材料でできていることに留意されたい。導電性被覆48が、電気伝導性をもたらすように、端子44、46の外面および下面全体にわたって施される。導電性被覆48は、パッド12と接触し、パッド12に、はんだを使用することによって取り付けることができる。この変形形態では、充填材52が、端子44、46と抵抗素子42の間に設けられる。非導電性被覆50が、抵抗素子42の上面に施される。熱は、抵抗素子42から下方に充填材52を通って、端子44、46内に伝導され、最終的に導電性被覆48を通ってパッド12に伝導される。
【００４４】
図11は、図4に類似するが、数字54で示される別の変形形態を示す図である。抵抗器54は、抵抗素子56を含み、抵抗素子56は、その端部で曲げられて、端子58、60を形成する。抵抗素子56は、図10において48で示すような導電性材料で被覆されていない。しかし、はんだ62が、抵抗器54をパッド12に取り付けるように、端子58、60の間に施される。非導電性被覆64が、抵抗素子56の上面に施され、充填材66が、熱を、抵抗素子56から充填材を通り、端子58、60を通り、はんだ62を通ってパッド12内に伝導するように設けられる。
【００４５】
したがって、図4、図10および図11を比較することによって、端子24、25を、図4に示すように、抵抗素子14に溶接しても、図10に示すように抵抗素子42と一体化されるが、導電性被覆48で被覆しても、図11に示すように、いかなる導電性被覆48もなしに抵抗素子56と一体化されてもよいことが分かる。
【００４６】
本発明の概念を、インダクタ、半導体、コンデンサなど、動作中に熱を発生する他の電子部品に応用することができることが理解されよう。
【００４７】
以上、本発明を、好ましい諸実施形態と共に上記に示し、説明してきた。本発明の所期の精神および範囲内にある多くの修正、置換、および追加を行うことができることが理解されよう。上で述べたことから、本発明は、述べた目的の少なくとも全てを達成するものであることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】従来技術の抵抗器の斜視図である。
【図２】別の従来技術の抵抗器の断面図である。
【図３】本発明の抵抗器が、プリント回路板上に実装された様子を示す斜視図である。
【図４】図3の抵抗器の、図3の線4-4に沿った断面図である。
【図５】本抵抗器の、図4の線5-5に沿った断面図である。
【図６】本抵抗器の平面図である。
【図７】本抵抗器の底面図である。
【図８Ａ】図8Aは、本抵抗器の1つを保護被覆なしで製作する際の1ステップを示す斜視図である。
【図８Ｂ】図8Bは、本抵抗器の1つを保護被覆なしで製作する際の、図8Aに続くステップを示す斜視図である。
【図８Ｃ】図8Cは、本抵抗器の1つを保護被覆なしで製作する際の、図8Bに続くステップを示す斜視図である。
【図８Ｄ】図8Dは、本抵抗器の1つを保護被覆なしで製作する際の、図8Cに続くステップを示す斜視図である。
【図８Ｅ】図8Eは、本抵抗器の1つを保護被覆なしで製作する際の、図8Dに続くステップを示す斜視図である。
【図８Ｆ】図8Fは、本抵抗器の1つを保護被覆なしで製作する際の、図8Eに続くステップを示す斜視図である。
【図８Ｇ】図8Gは、本抵抗器の1つを保護被覆なしで製作する際の、図8Fに続くステップを示す斜視図である。
【図９】本発明の温度上昇を、従来技術に従って製作された抵抗器の温度上昇と比較している図表である。
【図１０】図4に類似するが、本抵抗器の変形形態を示す図である。
【図１１】図4に類似するが、本抵抗器の変形形態を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年8月30日(2007.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気抵抗器(10,40)であって、両端部(16)と、上面(20)と、下面(22)とを有する抵抗素子(14,42)と、前記抵抗素子(14,42)の前記両端部(16)の一方から延びる第1の端子(24,44)と、前記抵抗素子(14,42)の前記両端部(16)の他方から延びる第2の端子(25,46)とを備え、前記第1および第2の端子(24,25,44,46)はそれぞれ、前記抵抗素子(14,42)の前記下面(22)の下方に延びる今１つの端部(26)を有し、また前記抵抗素子(14,42)から離隔された端子上面を有し、前記第1および第2の端子(24,25,44,46)は、前記抵抗素子(14,42)を介する以外には、互いに電気的に切り離されており、さらに電気的に非伝導性の充填材(28)とを備える、電気抵抗器。
【請求項２】
前記充填材(28)は、前記抵抗素子の下面と前記第1および第2の端子(24,25,44,46)間の厚さが、.0254mm〜.254mmの間であって、前記抵抗素子(14,42)と前記第1および第2の端子(24,25,44,46)の間のスペースを完全に埋めている、請求項１に記載の電気抵抗器。
【請求項３】
前記充填材(28)が、前記抵抗素子(14,42)の下面(22)と前記第1および第2の端子(24,25,44,46)とに接着されている、請求項１に記載の電気抵抗器。
【請求項４】
第1および第2の両端部(16)と、上面(20)と、下面(22)とを含む抵抗素子(14,42)と、前記抵抗素子(14,42)の前記第1の端部(16)から延びる第1の端子(24,44)と、前記抵抗素子(14,42)の前記第2の端部(16)から延びる第2の端子(25,46)とを有する電気抵抗器(10,40)を製作する方法であって、未硬化で未固化の状態にある、電気的に非伝導性の充填材(28)を、前記抵抗素子(14,42)の前記下面(22)上に配置すること、前記第1および第2の端子(24,25,44,46)を下方に前記抵抗素子(14,42)の前記下面(22)の下方に離隔されたある位置まで曲げること、前記第1および第2の端子(24,25,44,46)を、前記充填材(28)が、前記未硬化で未固化の状態のままである間、前記充填材(28)と強制的に接触させること、ならびに前記充填材(28)が、前記抵抗素子(14,42)の前記下面(22)と前記第1および第2の端子とに接触する間、硬化して固化することができ、それによって、前記充填材(28)が、前記抵抗素子(14,42)から前記第1および第2の端子(24,25,44,46)に熱を伝導することを含む方法。
【請求項５】
第1および第2の両端部(16)と、上面(20)と、下面(22)とを含む抵抗素子(14,42)と、前記抵抗素子(14,42)の前記第1の端部(16)から延びる第1の端子(24,44)と、前記抵抗素子(14,42)の前記第2の端部(16)から延びる第2の端子(25,46)とを有する電気抵抗器(10,40)を製作する方法であって、未硬化で未固化の電気的に非伝導性の充填材(28)を、前記抵抗素子(14,42)の前記下面(22)上に配置すること、前記第1および第2の端子(24,25,44,46)を、下方に前記抵抗素子(14,42)の前記下面(22)の下方に離隔されたある位置まで曲げること、硬化し固化した後、前記充填材(28)の、熱を前記抵抗素子(14,42)から前記第1および第2の端子(24,25,44,46)に伝導する能力を高めるように、前記充填材(28)を、前記抵抗素子(14,42)と前記第1および第2の端子(24,25,44,46)の両方に接着して接触させることを含む方法。
【国際調査報告】
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