CN109937464B - 保护元件 - Google Patents

Abstract

提供谋求兼顾到电流额定值的提高和异常时的迅速的电流截断，且提高电流截断后的绝缘可靠性的保护元件。具备：绝缘基板（10）；设置在绝缘基板（10）的第1、第2电极（11、12）；形成在绝缘基板（10）的发热体（14）；与发热体（14）电连接的发热体引出电极（16）；从第1电极（11）跨到发热体引出电极（16）而搭载的第1可熔导体（31）；以及从第2电极（12）跨到发热体引出电极（16）而搭载的第2可熔导体（32）。

Description

保护元件

技术领域

本技术涉及截断电源线或信号线的保护元件。本申请以在日本于2016年11月29日的申请的日本专利申请号特愿2016－231790、及在日本于2017年7月10日申请的日本专利申请号特愿2017－134377为基础主张优先权，这些申请通过被参照而被引入至本申请。

背景技术

充电而能够反复利用的大部分二次电池，被加工成电池组而提供给用户。特别是在重量能量密度高的锂离子二次电池中，为了确保用户及电子设备的安全，一般在电池组内置过充电保护、过放电保护等几个保护电路，从而具有在既定的情况下截断电池组的输出的功能。

在这种保护元件中，利用内置于电池组的FET（场效应晶体管：Field EffectTransistor）开关进行输出的导通/截止（ON/OFF），从而进行电池组的过充电保护或过放电保护动作。然而，因为一些原因而FET开关短路破坏的情况下、施加雷涌等而流过瞬间的大电流的情况下、或者因电池单元的寿命而输出电压异常下降或反而输出过大异常电压的情况下，电池组或电子设备也都必须进行保护，以免发生起火等的事故。因此，在这样的能设想到的任何异常状态下，为了安全截断电池单元的输出，也利用具有根据来自外部的信号截断电流路径的功能的保护元件。

作为面向锂离子二次电池等的保护电路的截断元件，如图13（A）（B）所示，在电流路径上的第1电极91、发热体引出电极95、第2电极92间连接可熔导体93而形成电流路径的一部分，通过利用过电流的自发热、或者通过设置在保护元件内部的发热体94来熔断该电流路径上的可熔导体93（参照专利文献1）。这样的保护元件90中，通过使熔化的液态的可熔导体93集中到与发热体94相连的发热体引出电极95及第1、第2电极91、92上，来分离第1、第2电极91、92间并截断电流路径。

关于保护元件，可熔导体93因发热体94的发热而熔断，另外可熔导体93也因过电流的自发热而熔断，所以用外装部件即盖部件97来密封，以使熔断的可熔导体93不会飞散。另外，保护元件90为了稳定地实现利用发热体94进行的可熔导体93的熔断作用，通过盖部件97设置用于可熔导体93熔化、流动的内部空间。

此外，保护元件90为了防止可熔导体93的表面氧化、维持速熔断性，涂敷有除去可熔导体93的表面的氧化皮膜的助熔剂98。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4110967号公报 ；

专利文献2：日本特开2015－97183号公报 。

发明内容

发明要解决的课题

这样的表面安装型的保护元件，随着所搭载的电子设备或电池组等的高容量化、高额定化，要求提高电流额定值。

要增大电流额定值，会采用体积更大的可熔导体，以降低电阻值，但是，另一方面，如果采用较大的可熔导体，熔断部分的体积较大，存在熔断上花时间，当电气电路等出现异常时不能瞬间截断电流的问题。

因此，提出了通过在可熔导体设置沿电流方向延伸的槽，并增加低熔点金属体中的熔断起始点，从而一边增加体积、增大电流容量，一边缩短动作时间、及稳定动作时间的方案（参照专利文献1）。

另外，还提出了通过利用在焊锡等的低熔点金属箔的表面包覆电阻低的Ag或Cu等的高熔点金属的熔丝单元，来增大电流额定值的保护元件（参照专利文献2）。

例如，如图13、图14（A）所示，表面安装型的带发热体的保护元件90，在两端连接于设备的通电路径上的第1、第2电极91、92、和用于向处于其中间的发热体94通电的发热体引出电极95这三个电极上配置有可熔导体93。如果因为发热体94的发热而可熔导体93熔化，则在三个电极91、92、95上鼓起而凝聚，从而发热体引出电极95与第1、第2电极91、92之间分离而电流被截断。然而，如果可熔导体93的体积变大，则如图14（B）所示，熔化导体不会完全被收容在发热体引出电极95之上，而在与第1、第2电极91、92之间短路，可能会损害截断后的绝缘可靠性。

另外，由于可熔导体93跨到第1、第2电极91、92及发热体引出电极95上而搭载，所以直到熔化整个可熔导体93为止需要加热时间，且熔断时间会与体积的大型化成比例地延长，异常时的迅速的通电截断变得困难。

另外，作为可熔导体93，如图15所示，利用以电阻低的Ag或Cu等的高熔点金属层93b包覆焊锡箔等的低熔点金属层93a的表面的熔丝单元的情况下，能够一边抑制可熔导体93体积的增加，一边提高电流额定值，但是，到截断为止所需要的时间会延长利用高熔点金属的部分，异常时的迅速的通电截断变得困难。

因此，本技术的目的在于提供保护元件，以谋求兼顾到电流额定值的提高和异常时的迅速的电流截断。

用于解决课题的方案

为了解决上述的课题，本技术所涉及的保护元件，具备：绝缘基板；第1、第2电极，设置在上述绝缘基板；发热体，形成在上述绝缘基板；发热体引出电极，与上述发热体电连接；第1可熔导体，从上述第1电极跨到上述发热体引出电极而搭载；以及第2可熔导体，从上述第2电极跨到上述发热体引出电极而搭载。

发明效果

依据本技术，通过将第1、第2可熔导体连接到发热体引出电极上，能够削减在电流截断时因发热体的发热而应该熔化的可熔导体的体积，并且能够向应该熔断的搭载在第1电极与发热体引出电极之间及第2电极与发热体引出电极之间的第1、第2可熔导体有效率地传递发热体的热，能够迅速截断第1、第2电极间的通电路径。

附图说明

[图1]图1（A）是省略外壳而示出适用本技术的保护元件的外观立体图，图1（B）是示出适用本技术的电路模块的截面图。

[图2]图2（A）是示出适用本技术的保护元件的可熔导体熔断前的状态的平面图，图2（B）是示出可熔导体熔断后的状态的平面图。

[图3]图3是示出适用本技术的保护元件的外观立体图。

[图4]图4是省略外壳而示出利用了具备构成内层的低熔点金属层和构成外层的高熔点金属层的层叠型的可熔导体的保护元件的外观立体图。

[图5]图5是省略外壳而示出将低熔点金属层被高熔点金属层包覆的侧面朝向第1、第2电极及发热体引出电极侧而搭载第1、第2可熔导体的保护元件的外观立体图。

[图6]图6是省略外壳而示出搭载了低熔点金属层的整个面被高熔点金属层包覆的第1、第2可熔导体的保护元件的外观立体图。

[图7]图7（A）是示出图6所示的保护元件的可熔导体熔断前的状态的平面图，图7（B）是示出可熔导体熔断后的状态的平面图。

[图8]图8是省略外壳而示出排列多个可熔导体片的保护元件的平面图。

[图9]图9（A）是示出利用了可熔导体片的保护元件熔断前的状态的平面图，图9（B）是示出可熔导体片熔断后的状态的平面图。

[图10]图10是省略外壳而示出利用了具备构成内层的低熔点金属层和构成外层的高熔点金属层的层叠型的可熔导体片的保护元件的外观立体图。

[图11]图11是示出利用适用了本发明的保护元件的电池电路的一个构成例的电路图。

[图12]图12是适用本发明的保护元件的电路图。

[图13]图13是省略外壳而示出在第1、第2电极间将一个可熔导体横跨发热体引出电极地搭载的现有的保护元件的图，图13（A）是外观立体图，图13（B）是截面图。

[图14]图14（A）是示出现有的保护元件的可熔导体熔断前的状态的平面图，图14（B）是示出可熔导体熔断后的状态的平面图。

[图15]图15是省略外壳而示出利用了具备构成内层的低熔点金属层和构成外层的高熔点金属层的层叠型的可熔导体的现有的保护元件的外观立体图。

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边对适用本技术的保护元件详细地进行说明。此外，本技术并不仅仅限于以下的实施方式，显然在不脱离本技术的要点的范围内能够进行各种变更。另外，附图是示意性，有各尺寸的比例等不同于现实的情况。具体尺寸等应该参考以下的说明进行判断。另外，显然附图相互之间也包含彼此尺寸的关系或比例不同的部分。

适用本发明的电路模块3，在电路基板2表面安装有保护元件1。电路基板2例如形成有锂离子二次电池的保护电路等，通过表面安装保护元件1，在锂离子二次电池的充放电路径上装入第1、第2可熔导体31、32。而且电路模块3在流过超过保护元件1的额定值的大电流时，第1、第2可熔导体31、32因自发热（焦耳热）而熔断，从而截断电流路径。另外，电路模块3通过设置在电路基板2等的电流控制元件，按既定定时向发热体14通电，通过发热体14的发热，使第1、第2可熔导体31、32熔断，从而能够截断电流路径。此外，图1（A）是省略外壳而示出适用本发明的保护元件1的平面图，图1（B）是适用本发明的电路模块3的截面图。

[保护元件]

如图1（A）所示，保护元件1具备：绝缘基板10；层叠在绝缘基板10并被绝缘部件15覆盖的发热体14；形成在绝缘基板10的两端的第1电极11及第2电极12；在绝缘部件15上以与发热体14重叠的方式层叠的发热体引出电极16；从第1电极11跨到发热体引出电极16而搭载的第1可熔导体31；以及从第2电极12跨到发热体引出电极16而搭载的第2可熔导体32。

绝缘基板10通过例如氧化铝、玻璃陶瓷、莫来石、氧化锆等的具有绝缘性的部件以大致方形状形成。除此以外，绝缘基板10也可以利用用于环氧玻璃基板、苯酚基板等的印刷布线基板的材料，但是需要留意可熔导体13熔断时的温度。

[第1、第2电极]

如图2（A）所示，第1、第2电极11、12通过在绝缘基板10的表面10a上在相对置的侧缘附近分别分离地配置而开放，且通过在与后述的发热体引出电极16之间分别搭载第1、第2可熔导体31、32，经由第1、第2可熔导体31、32及发热体引出电极16电连接。另外，如图2（B）所示，在保护元件1中流过超过额定值的大电流且第1、第2可熔导体31、32因自发热（焦耳热）而熔断，或者随着发热体14通电而发热、第1、第2可熔导体31、32与发热体引出电极16之间熔断，从而第1、第2电极11、12被截断。

如图3所示，第1、第2电极11、12分别经由设置在绝缘基板10的第1、第2侧面10b、10c的凹凸状结构而与设置在背面10f的外部连接电极11a、12a连接。保护元件1经由这些外部连接电极11a、12a而与形成有外部电路的电路基板2连接，构成该外部电路的通电路径的一部分。

第1、第2电极11、12能够利用Cu或Ag等的一般电极材料来形成。另外，优选通过镀层处理等的公知的手法，在第1、第2电极11、12的表面上镀敷Ni/Au镀层、Ni/Pd镀层、Ni/Pd/Au镀层等的皮膜。由此，保护元件1能够防止第1、第2电极11、12的氧化，并能防止额定值随着导通电阻的上升而发生变动。另外，在回流安装保护元件1的情况下，通过连接第1、第2可熔导体31、32的连接用焊锡或者形成第1、第2可熔导体31、32的外层的低熔点金属的熔化，能够防止第1、第2电极11、12的熔蚀（焊锡侵蚀）。

[发热体]

发热体14是通电时发热的具有导电性的部件，例如由W、Mo、Ru、Cu、Ag、或者以这些为主成分的合金等构成。发热体14能够通过将这些合金或者组合物、化合物的粉状体与树脂粘合剂等混合而做成膏状，并将其利用网版印刷技术来图案形成在绝缘基板10上，然后烧结等而形成。另外，发热体14一端与第1发热体电极18连接，另一端与第2发热体电极19连接。

保护元件1以覆盖发热体14的方式配置有绝缘部件15，且隔着该绝缘部件15以与发热体14对置的方式形成有发热体引出电极16。为了向第1、第2可熔导体31、32有效率地传递发热体14的热，也可以在发热体14与绝缘基板10之间层叠绝缘部件15。作为绝缘部件15，例如能够利用玻璃。

发热体引出电极16的一端与第1发热体电极18连接，并且经由第1发热体电极18而与发热体14的一端连续。此外，第1发热体电极18形成在绝缘基板10的第3侧面10d侧，第2发热体电极19形成在绝缘基板10的第4侧面10e侧。另外，第2发热体电极19经由形成在第4侧面10e的凹凸状结构而与形成在绝缘基板10的背面10f的外部连接电极19a连接。

保护元件1被安装到电路基板2，从而发热体14经由外部连接电极19a而与形成在电路基板2的外部电路连接。而且，发热体14经由外部连接电极19a，按照截断外部电路的通电路径的既定定时通电、发热，从而能够熔断连接第1、第2电极11、12的第1、第2可熔导体31、32。另外，发热体14通过第1、第2可熔导体31、32的熔断，也截断自身的通电路径，因此停止发热。

[第1、第2可熔导体]

第1可熔导体31从第1电极11跨到发热体引出电极16而搭载，第2可熔导体32从第2电极12跨到发热体引出电极16而搭载，优选的是，这些第1、第2可熔导体31、32在发热体引出电极16上互相分离。

第1可熔导体31例如呈矩形板状，且连接到发热体引出电极16的第1电极11侧的侧缘部和第1电极11。同样地，第2可熔导体32例如呈矩形板状，且连接到发热体引出电极16的第2电极12侧的侧缘部和第2电极12。由此，保护元件1构成达到第1电极11、第1可熔导体31、发热体引出电极16、第2可熔导体32、第2电极12的通电路径。

这样的保护元件1将构成第1、第2电极11、12间的通电路径的可熔导体，分割为第1、第2可熔导体31、32并连接到发热体引出电极16，并将发热体引出电极16作为第1、第2电极11、12间的通电路径而利用。由此，保护元件1与在第1、第2电极间将一个可熔导体横跨发热体引出电极地搭载的现有的保护元件相比，削减发热体引出电极16上的第1、第2可熔导体31、32间的可熔导体的体积。

即，在现有的保护元件中，甚至对于第1、第2电极11、12间的通电路径的截断没有直接贡献的发热体引出电极16的中央的可熔导体也熔化，另外，由于该中央的可熔导体位于发热体14的正上方，所以先于第1、第2电极11、12间而熔化。

另一方面，保护元件1通过在发热体引出电极16上优选分离地连接第1、第2可熔导体31、32，能够削减在电流截断时因发热体14的发热而应该熔化的可熔导体的体积，并且能够有效率地向应该熔断的第1电极11与发热体引出电极16之间及第2电极12与发热体引出电极16之间的第1、第2可熔导体31、32传递发热体的热，能够迅速地截断第1、第2电极11、12间的通电路径。

另外，将发热体引出电极16作为第1、第2电极11、12间的通电路径而利用的保护元件1，与在第1、第2电极间将一个可熔导体横跨发热体引出电极地搭载的现有的保护元件相比，也维持电流额定值。因而，相对于具备相同电流额定值的现有的保护元件，削减了应该熔断的可熔导体的体积，能够相应地迅速截断第1、第2电极11、12间的通电路径。

另外，保护元件1削减了应该熔断的可熔导体的体积，从而熔化导体不会从发热体引出电极16上溢出，能够可靠地截断第1、第2电极11、12间的通电路径，并能提高通电截断后的绝缘可靠性（参照图2（B））。

这些第1、第2可熔导体31、32由因为发热体14的发热而迅速熔断的材料构成，能够适当使用例如焊锡、或以Sn为主成分的无铅焊锡等的低熔点金属。

另外，第1、第2可熔导体31、32能够利用In、Sn、Pb、Ag、Cu或以这些之中的任一种为主成分的合金等的金属来形成。另外，第1、第2可熔导体31、32，如图4所示，也可为将内层为低熔点金属并将外层为高熔点金属的层叠体。第1、第2可熔导体31、32例如能够利用焊锡箔等来构成内层的低熔点金属层33，且利用Ag镀层等来构成外层的高熔点金属层34。第1、第2可熔导体31、32通过具有内层为低熔点金属层33、且外层为高熔点金属层34的层叠构造，在回流安装保护元件1的情况下，即便回流温度超过低熔点金属的熔化温度而低熔点金属熔化，也能抑制低熔点金属向外部流出，维持第1、第2可熔导体31、32的形状。因而，第1、第2可熔导体31、32能够防止由于随着变形而电阻值局部变高或变低等，在既定温度下不会熔断、或者在小于既定温度下熔断等的熔断特性的变动。另外，第1、第2可熔导体31、32在熔断时，也因低熔点金属熔化而熔蚀（焊锡侵蚀）高熔点金属，从而能在高熔点金属的熔点以下的温度下迅速熔断。

此外，第1、第2可熔导体31、32利用焊锡等的连接材料39向发热体引出电极16及第1、第2电极11、12连接。第1、第2可熔导体31、32能够利用回流焊容易地连接。

第1、第2可熔导体31、32能够通过利用镀层技术在低熔点金属层33成膜高熔点金属层34而制造。第1、第2可熔导体31、32通过例如对长尺状的焊锡箔的表面实施Ag镀层后，按照所使用的尺寸切断，能够有效率地制造，另外能够方便地利用。

这样的第1、第2可熔导体31、32，在成为切截面的两端面露出低熔点金属层33。第1、第2可熔导体31、32既可以如图4所示，使露出该低熔点金属层33的端面朝向第1、第2电极11、12及发热体引出电极16侧而承载，也可以如图5所示，使被高熔点金属层34包覆的侧面朝向第1、第2电极11、12及发热体引出电极16侧而承载。此外，从截断后的绝缘可靠性的观点来说，与露出低熔点金属层33的端面面对第1、第2电极11、12与发热体引出电极16之间的区域的图5所示的结构相比，露出低熔点金属层33的端面面对第1、第2电极11、12及发热体引出电极16侧的图4所示的结构的可靠性更高。

另外，如图6、图7所示，第1、第2可熔导体31、32也可以通过利用镀层技术在低熔点金属层33的整个面成膜高熔点金属34而制造。第1、第2可熔导体31、32通过例如对按照使用尺寸成形的焊锡箔的整个面实施Ag镀层，能够在低熔点金属层33的整个面形成高熔点金属层34。依据图6所示的第1、第2可熔导体31、32，由于低熔点金属层33不会露出于表面，所以在向第1、第2电极11、12及发热体引出电极16回流安装时、或将保护元件1回流安装到电路基板时，能够完全抑制低熔点金属层33的流出，并能防止回流加热导致的变形，维持熔断特性。

因此，保护元件1通过在低熔点金属层33的整个面形成高熔点金属层34，也使低熔点金属层33不会流出到第1、第2电极11、12与发热体引出电极16之间的区域，维持既定熔断特性，能可靠地截断第1、第2电极11、12间的通电路径，并且能够提高通电截断后的绝缘可靠性（参照图7）。

另外，关于第1、第2可熔导体31、32、发热体引出电极16，为了防氧化、提高润湿性等，优选被涂敷助熔剂23。

[外壳]

另外，为了保护内部，保护元件1在绝缘基板10的表面10a上设置有外壳20。外壳20按照绝缘基板10的形状以大致矩形状形成。另外，如图1（B）所示，外壳20具有连接到设置有可熔导体13的绝缘基板10的表面10a上的侧面21、和覆盖绝缘基板10的表面10a上的顶面22，在绝缘基板10的表面10a上，具有对可熔导体13熔化时以球状膨胀、熔化导体凝聚到发热体引出电极16或第1、第2电极11、12上而言充分的内部空间。

[截断实验]

对于适用本技术的保护元件1和在第1、第2电极间将一个可熔导体横跨发热体引出电极16地搭载的现有的保护元件，分别连接截面积相同的可熔导体，并测量了自向发热体开始通电起的截断时间。作为可熔导体，利用了由SnSb合金（Sn：Sb＝95：5、液相点240℃）构成的低熔点金属箔。其结果，适用本技术的保护元件1，与现有的保护元件相比，截断时间变快40％。

另外，对于保护元件1和现有的保护元件，连接具有内层为低熔点金属层且外层为高熔点金属层的层叠构造的可熔导体，并测量了自向发热体开始通电起的截断时间。作为可熔导体，保护元件1及现有的保护元件都具有相同截面积，并作为内层利用由SnSb合金（Sn：Sb＝95：5、液相点240℃）构成的低熔点金属箔，且作为外层利用形成了Ag镀层的层叠型的可熔导体。其结果，适用本技术的保护元件1，与现有的保护元件相比，截断时间变快20％。

由此可知，适用本技术的保护元件1，能够削减电流截断时因发热体14的发热而应该熔化的可熔导体的体积，并能更加迅速地截断第1、第2电极11、12间的通电路径。

[可熔导体片]

另外，如图8所示，保护元件1也可以取代第1、第2可熔导体31、32，而将多个（n个）较小的第1、第2可熔导体片31A、32A各自独立地并列连接在第1、第2电极11、12与发热体引出电极16之间。可熔导体片31A、32A由与第1、第2可熔导体31、32相同的材料形成，大小形成为小于第1、第2可熔导体31、32。

保护元件1例如也可以如图9（A）（B）所示，作为第1可熔导体31，使4个可熔导体片31A－1、31A－2、31A－3、31A－4分别隔着既定间隔独立地并列，并且作为第2可熔导体32，使4个可熔导体片32A－1、32A－2、32A－3、32A－4并列。

保护元件1并列多个可熔导体片31A、32A，从而调整可熔导体片31A、32A的数量而电流容量的调整变得容易。

另外，保护元件1通过并列多个可熔导体片31A、32A，具备与一个可熔导体相同的电流容量，同时防止各可熔导体片31A、32A的变形，防止熔断特性的变动。例如，上述的以成为外层的高熔点金属层包覆内层的低熔点金属层的层叠型的可熔导体，如果平面尺寸变大，则在回流加热时等因内层的低熔点金属层熔化并流动而会容易产生变形。由此，可熔导体会产生厚度局部变厚的部位和变薄的部位，且在电阻值上出现偏差，有可能无法维持熔断特性。

因此，保护元件1通过并列多个可熔导体片31A、32A，使得各可熔导体片31A、32A的平面尺寸变小，且在回流加热时等也防止热导致的变形，能够维持熔断特性。

另外，在第1、第2电极间将一个可熔导体横跨发热体引出电极地搭载的现有的保护元件中，若增大应该加大电流容量的可熔导体的平面尺寸，则与发热体引出电极的接触面积变宽，因此，如果因为低熔点金属层的加热、流动而高熔点金属层变形，则有可能会破坏（会撕下）横跨的发热体引出电极。然而，保护元件1分割成多个可熔导体片31A、32A而连接，从而变形被抑制，也没有破坏发热体引出电极16的风险，能够提高热冲击的耐性。

此外，从回流加热时等中的防止变形带来的熔断特性的可靠性、或缓冲对于第1、第2电极11、12及发热体引出电极16的冲击的方面来说，作为可熔导体片31A、32A的分割数量，例如如图9所示将可熔导体片31A、32A分别分割为4个、或4个以上等，优选使分割数量较多。另一方面，若增多各可熔导体片31A、32A的分割数量，则还会增加各可熔导体片31A、32A的制造成本、安装的工时数。

因此，如果考虑各可熔导体片31A、32A的制造成本、安装成本等和熔断特性的可靠性、对于第1、第2电极11、12及发热体引出电极16的冲击缓冲的平衡，优选将可熔导体片31A、32A分别分割为2～3个。

此外，如图9（A）所示，保护元件1中将可熔导体片31A、32A在俯视观察下以大致矩形状形成，并且以沿着通电方向朝向长边方向的方式连接，但是长边方向相对于通电方向以呈任意角度的方式倾斜地连接也可。保护元件1通过相对于通电方向倾斜地连接可熔导体片31A、32A，对第1、第2电极11、12及发热体引出电极16的设置面积发生变化，能够调整整个元件的电流容量。

另外，保护元件1也可以如图10所示，将可熔导体片31A、32A作为由低熔点金属的内层和高熔点金属的外层组成的层叠体而形成。可熔导体片31A、32A能够与上述的层叠型的第1、第2可熔导体31、32同样，例如，利用焊锡箔等来构成内层的低熔点金属层33，且利用Ag镀层等来构成外层的高熔点金属层34。可熔导体片31A、32A具有内层为低熔点金属层33且外层为高熔点金属层34的层叠构造，从而能够实现小型化和高额定化，并且在回流安装保护元件1的情况下，即便回流温度超过低熔点金属的熔化温度而低熔点金属熔化也能维持形状，能防止熔断特性的变动。另外，可熔导体片31A、32A在熔断时也因低熔点金属熔化而熔蚀（焊锡侵蚀）高熔点金属，从而能够在高熔点金属的熔点以下的温度下迅速熔断。

此外，保护元件1既可以将各可熔导体片31A、32A全部以同一形状形成，且由相同数量的可熔导体片31A、32A构成第1可熔导体31和第2可熔导体32，或者也可以使可熔导体片31A和可熔导体片32A在形状、大小、数量上不同。另外，保护元件1既可以在多个可熔导体片31A之中使形状或大小不同，也可以在多个可熔导体片32A之中使形状或大小不同。另外，保护元件1也可以只将第1、第2可熔导体31、32的一个由可熔导体片形成，或者也可以同时使用第1、第2可熔导体31、32和可熔导体片31A、32A。保护元件1能够通过适当变更各可熔导体片31A、32A的大小或个数，能够按每个场所改变各可熔导体片31A、32A的电阻值，并能调整第1、第2可熔导体31、32的熔断顺序、或者多个可熔导体片31A、32A内的各可熔导体片的熔断的顺序或速度等。

[电路基板]

接着，对安装有保护元件1的电路基板2进行说明。电路基板2能利用公知的绝缘基板，例如环氧玻璃基板或玻璃基板、陶瓷基板等的刚性基板、或柔性基板等。另外，如图1（B）所示，电路基板2具有通过回流等来表面安装保护元件1的安装部，在安装部内设置有与设置在保护元件1的绝缘基板10的背面10f的外部连接端子11a、12a、19a分别连接的连接电极。此外，电路基板2安装有向保护元件1的发热体14通电的FET等的元件。

[电路模块的使用方法]

接着，对保护元件1及在电路基板2表面安装有保护元件1的电路模块3的使用方法进行说明。如图11所示，电路模块3例如作为锂离子二次电池的电池组内的电路而被利用。

例如，保护元件1装入具有由共4个锂离子二次电池的电池单元41～44构成的电池堆栈45的电池组40而使用。

电池组40具备：电池堆栈45；控制电池堆栈45的充放电的充放电控制电路50；在电池堆栈45异常时截断充电的适用了本发明的保护元件1；检测各电池单元41～44的电压的检测电路46；以及根据检测电路46的检测结果控制保护元件1的动作的电流控制元件47。

电池堆栈45是需要用于进行过充电及过放电状态保护的控制的电池单元41～44串联连接而成，经由电池组40的正极端子40a、负极端子40b，可拆卸地连接到充电装置55，被施加来自充电装置55的充电电压。将利用充电装置55来充电的电池组40的正极端子40a、负极端子40b连接到以电池进行动作的电子设备，从而能够使该电子设备进行动作。

充放电控制电路50具备：在从电池堆栈45流入充电装置55的电流路径上串联连接的两个电流控制元件51、52；以及控制这些电流控制元件51、52的动作的控制部53。电流控制元件51、52例如由场效应晶体管（以下，称为FET。）构成，通过用控制部53来控制栅极电压，控制电池堆栈45的电流路径的导通和截断。控制部53从充电装置55接受电力供给而动作，根据检测电路46的检测结果，以在电池堆栈45为过放电或过充电时截断电流路径的方式，控制电流控制元件51、52的动作。

保护元件1例如连接在电池堆栈45与充放电控制电路50之间的充放电电流路径上，其动作由电流控制元件47控制。

检测电路46与各电池单元41～44连接，检测各电池单元41～44的电压值，将各电压值供给充放电控制电路50的控制部53。另外，检测电路46在任一个电池单元41～44成为过充电电压或过放电电压时，输出控制电流控制元件47的控制信号。

电流控制元件47例如由FET构成，通过从检测电路46输出的检测信号，当电池单元41～44的电压值成为超过既定过放电或过充电状态的电压时，使保护元件1动作，以电池堆栈45的充放电电流路径与电流控制元件51、52的开关动作无关地截断的方式进行控制。

对由以上那样的结构构成的电池组40中，保护元件1的结构具体地进行说明。

首先，适用本发明的保护元件1，具有如图12所示的电路结构。即，保护元件1是包括下列部分的电路结构：经由发热体引出电极16串联连接的第1、第2可熔导体31、32；以及经由与第1可熔导体31及第2可熔导体32连接的发热体引出电极16而通电并发热，从而熔化第1、第2可熔导体31、32的发热体14。另外，保护元件1中，例如，第1、第2可熔导体31、32在充放电电流路径上串联连接，发热体14与电流控制元件47连接。保护元件1的第1电极11经由外部连接电极11a而与电池堆栈45的开放端连接，第2电极12经由外部连接电极12a而与电池组40的正极端子40a侧的开放端连接。另外，发热体14经由发热体引出电极16而与第1、第2可熔导体31、32连接，从而与电池组40的充放电电流路径连接，另外经由第2发热体电极19及外部连接电极19a而与电流控制元件47连接。

这样的电池组40在保护元件1的发热体14被通电、发热时，第1、第2可熔导体31、32熔化，因其润湿性而被吸引到发热体引出电极16上（参照图2（B））。其结果，保护元件1因为第1、第2可熔导体31、32熔断而能够可靠地截断电流路径。另外，因第1、第2可熔导体31、32熔断而对发热体14的供电路径也被截断，因此发热体14的发热也停止。

另外，电池组40在充放电路径上流过超过保护元件1的额定值的未预料的大电流的情况下，第1、第2可熔导体31、32因自发热（焦耳热）而熔断，从而能够截断电流路径。

此时，保护元件1通过优选将第1、第2可熔导体31、32互相分离地连接到发热体引出电极16，与在第1、第2电极间将一个可熔导体横跨发热体引出电极地搭载的现有的保护元件相比，削减发热体引出电极16上的可熔导体的体积，因此能够削减在电流截断时因发热体14的发热而应该熔化的可熔导体的体积，能迅速截断第1、第2电极11、12间的通电路径。

另外，保护元件1通过削减应该熔断的可熔导体的体积，使得熔化导体不会从发热体引出电极16上溢出，而能够可靠地截断第1、第2电极11、12间的通电路径，并且能够提高通电截断后的绝缘可靠性（参照图2（B））。

此外，适用本技术的保护元件1，不限于利用在锂离子二次电池的电池组的情况，显然还能够适用于IC异常过热等、需要利用电信号截断电流路径的各种用途。

标号说明

1 保护元件；2 电路基板；3 电路模块；10 绝缘基板；10a 表面；10b 第1侧面；10c第2侧面；10d 第3侧面；10e 第4侧面；10f 背面；11 第1电极；11a 外部连接电极；12 第2电极；12a 外部连接电极；14 发热体；15 绝缘部件；16 发热体引出电极；18 第1发热体电极；19 第2发热体电极；19a 外部连接电极；20 外壳；21 侧面；21a 角部；22 顶面；31 第1可熔导体；32 第2可熔导体；40 电池组；41～44 电池单元；45 电池堆栈；46 检测电路；47 电流控制元件；50 充放电控制电路；51、52 电流控制元件；53 控制部；55 充电装置。

Claims (4)

1.一种保护元件，具备：

绝缘基板；

第1、第2电极，设置在上述绝缘基板；

发热体，形成在上述绝缘基板；

发热体引出电极，与上述发热体电连接；

第1可熔导体，从上述第1电极直接跨到上述发热体引出电极的上述第1电极侧的侧缘部而搭载；以及

第2可熔导体，从上述第2电极直接跨到上述发热体引出电极的上述第2电极侧的侧缘部而搭载，

上述第1可熔导体和上述第2可熔导体在上述发热体引出电极上互相分离，

上述第1、第2可熔导体分别为相同的形状和大小，并且以相同的材料形成，

上述第1、第2可熔导体分别具有内层为低熔点金属层且外层为高熔点金属层的层叠构造。

2.如权利要求1所述的保护元件，其中，取代上述第1、第2可熔导体或者与上述第1、第2可熔导体一起，在上述第1、第2电极与上述发热体引出电极之间分别独立地并列有多个第1、第2可熔导体片。

3.如权利要求2所述的保护元件，其中，上述第1、第2可熔导体片分别具有内层为低熔点金属层且外层为高熔点金属层的层叠构造。

4.如权利要求1所述的保护元件，其中，上述发热体与上述发热体引出电极重叠。

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