CN110050323B - 保护元件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种保护元件，实现电流额定值的提高和异常时的迅速的电流断开这两者，而且提高电流断开后的绝缘信赖性。具备：绝缘基板(10)；设于绝缘基板(10)的第一、第二电极(11、12)；形成于绝缘基板(10)的发热体(14)；与发热体(14)电连接的发热体引出电极(16)；经由发热体引出电极(16)对第一、第二电极(11、12)之间进行连接的可熔导体(31、32)；以及设于发热体引出电极(16)上且供可熔导体(31、32)熔融后的熔融体濡湿扩展并保持的保持部件(24)。

Description

保护元件

技术领域

本技术涉及断开电源线、信号线的保护元件。本申请以在日本国于2016年12月12日申请的日本专利申请号特愿2016－240735为基础主张优先权，该申请通过参照而援用于本申请。

背景技术

能够充电并反复利用的二次电池大多加工成蓄电池组件来提供给用户。尤其是在重量能密度高的锂离子二次电池中，为了确保用户以及电子设备的安全，一般在蓄电池组件内置过充电保护、过放电保护等几个保护电路，在预定的情况下具有断开蓄电池组件的输出的功能。

这种保护元件通过使用内置于蓄电池组件的FET(Field Effect Transistor)开关来进行输出的接通/断开，从而进行蓄电池组件的过充电保护或者过放电保护动作。然而，即使在因某种原因而FET开关短路破坏了的情况、施加电涌等而流动瞬间的大电流的情况、或者因蓄电池单元的寿命而输出电压异常下降、或相反地输出过大的异常电压的情况下，都必须保护蓄电池组件、电子设备点火等事故的影响。因此，为了在这样能够设想的异常状态下都安全地断开蓄电池单元的输出，使用具有通过来自外部的信号来断开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断开元件，具有如下结构，即、如图24(A)(B)所示，以遍及电流路径上的第一电极91、发热体引出电极95、第二电极92间的方式连接可熔导体93并构成电流路径的一部分，通过过电流引起的自发热、或者设于保护元件内部的发热体94熔断该电流路径上的可熔导体93(参照专利文献1)。这种保护元件90中，通过将熔融的液体状的可熔导体93集中在与发热体94连接的发热体引出电极95、以及第一、第二电极91、92上，从而将第一、第二电极91、92之间分离并断开电流路径。

保护元件由于发热体94的发热而可熔导体93熔断，另外，由于过电流引起的自发热，可熔导体93也熔断，为了使熔断的可熔导体93不飞散，用作为外装部件的罩部件97进行密封。另外，保护元件90为了稳定地实现发热体94对可熔导体93的熔断作用，利用罩部件97设有用于可熔导体93熔融、流动的内部空间。

此外，保护元件90为了防止可熔导体93的表面的氧化并维持速熔断性，而涂敷有除去可熔导体93的表面的氧化覆膜的助熔剂98。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：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

发明所要解决的课题

这种表面安装型的保护元件要求随着所搭载的电子设备、蓄电池组件等的高容量化、高额定值化而提高电流额定值。

为了增大电流额定值而降低电阻值，采用体积更大的可熔导体，但另一方面，若采用大的可熔导体，则由于熔断部分的体积较大而熔断花费时间，因此存在电气电路等异常时无法瞬间断开电流之类的问题。

因此，提出如下方案：在可熔导体设置沿电流方向延伸的槽，通过增加低熔点金属体的熔断开始点来增加体积，使电流容量增大，并且使动作时间缩短、使动作时间稳定(参照专利文献1)。

在此，如图24、图25(A)(B)所示，表面安装型的带发热体保护元件90在两端连接于设备的通电路径上的第一、第二电极91、92、和用于向位于其中间的发热体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。若可熔导体93因发热体94的发热而熔融，则在三个电极91、92、95上隆起并凝集，从而发热体引出电极95与第一、第二电极91、92之间隔开间隔而电流被断开。但是，若可熔导体93的体积变大，则如图25(C)(D)所示，熔融导体无法完全容纳在发热体引出电极95上，而在与第一、第二电极91、92之间产生短路，有可能损害断开后的绝缘信赖性。

另外，由于可熔导体93搭载在第一、第二电极91、92以及发热体引出电极95上，因此直至使可熔导体93整体熔融需要加热时间，导致熔断时间与体积的大型化成比例地延迟，异常时的迅速的通电断开变得困难。

因此，本技术的目的是提供一种保护元件，其实现电流额定值的提高，而且提高电流断开后的绝缘信赖性。

用于解决课题的方案

为了解决上述的课题，本技术的保护元件具备：绝缘基板；第一电极、第二电极，其设于上述绝缘基板；发热体，其形成于上述绝缘基板；发热体引出电极，其与上述发热体电连接；可熔导体，其经由上述发热体引出电极对上述第一电极、第二电极之间进行连接；以及保持部件，其设置在上述发热体引出电极上，供上述可熔导体熔融后的熔融体濡湿扩展并保持。

发明的效果

根据本技术，通过在发热体引出电极上设置保持部件，从而能够使发热体引出电极上的熔融体的保持量增加，即使在伴随额定值的提高而可熔导体大型化的情况下，也能够防止熔融体从发热体引出电极溢出而在与第一、第二电极之间产生短路。

附图说明

图1(A)是省略壳体来表示具备方柱状的保持部件的保护元件的外观立体图，图1(B)是表示应用了本技术的电路模块的剖视图。

图2(A)是表示具备方柱状的保持部件的保护元件的可熔导体的熔断前的状态的俯视图，图2(B)是表示可熔导体的熔断前的状态的主视图，图2(C)是表示可熔导体熔断后的状态的俯视图，图2(D)是表示可熔导体熔断后的状态的侧视图。

图3是表示应用了本技术的保护元件的外观立体图。

图4是表示省略壳体来表示使用了层叠型的可熔导体的保护元件的外观立体图，该层叠型的可熔导体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。

图5(A)是表示具备圆柱状的保持部件的保护元件的可熔导体的熔断前的状态的俯视图，图5(B)是表示可熔导体的熔断前的状态的主视图，图5(C)是表示可熔导体熔断后的状态的俯视图，图5(D)是表示可熔导体熔断后的状态的侧视图。

图6(A)是表示具备圆筒状的保持部件的保护元件的可熔导体的熔断前的状态的俯视图，图6(B)是表示可熔导体的熔断前的状态的主视图，图6(C)是表示可熔导体熔断后的状态的俯视图，图6(D)是表示可熔导体熔断后的状态的侧视图。

图7(A)是表示具备半圆筒状的保持部件的保护元件的可熔导体的熔断前的状态的俯视图，图7(B)是表示可熔导体的熔断前的状态的主视图，图7(C)是表示可熔导体熔断后的状态的俯视图，图7(D)是表示可熔导体熔断后的状态的侧视图。

图8(A)是表示具备螺旋状体的保持部件的保护元件的可熔导体的熔断前的状态的俯视图，图8(B)是表示可熔导体的熔断前的状态的主视图，图8(C)是表示可熔导体熔断后的状态的俯视图，图8(D)是表示可熔导体熔断后的状态的侧视图。

图9(A)是表示具备截面T字状的棒状体的保持部件的保护元件的可熔导体的熔断前的状态的俯视图，图9(B)是表示可熔导体的熔断前的状态的主视图，图9(C)是表示可熔导体熔断后的状态的俯视图，图9(D)是表示可熔导体熔断后的状态的侧视图。

图10是省略壳体来表示具备截面T字状的棒状体的保持部件的保护元件的外观立体图。

图11(A)是表示具备形成有狭缝的圆筒状的保持部件的保护元件的可熔导体的熔断前的状态的俯视图，图11(B)是表示可熔导体的熔断前的状态的主视图，图11(C)是表示可熔导体熔断后的状态的俯视图，图11(D)是表示可熔导体熔断后的状态的侧视图。

图12(A)是表示具备形成有开口部的半圆筒状的保持部件的保护元件的可熔导体的熔断前的状态的俯视图，图12(B)是表示可熔导体的熔断前的状态的主视图，图12(C)是表示可熔导体熔断后的状态的俯视图，图12(D)是表示可熔导体熔断后的状态的侧视图。

图13(A)是表示具备可熔导体片以及方柱状的保持部件的保护元件的可熔导体片的熔断前的状态的俯视图，图13(B)是表示可熔导体片的熔断前的状态的主视图，图13(C)是表示可熔导体片熔断后的状态的俯视图，图13(D)是表示可熔导体片熔断后的状态的侧视图。

图14(A)是表示具备可熔导体片以及圆柱状的保持部件的保护元件的可熔导体片的熔断前的状态的俯视图，图14(B)是表示可熔导体片的熔断前的状态的主视图，图14(C)是表示可熔导体片熔断后的状态的俯视图，图14(D)是表示可熔导体片熔断后的状态的侧视图。

图15(A)是表示具备可熔导体片以及圆筒状的保持部件的保护元件的可熔导体片的熔断前的状态的俯视图，图15(B)是表示可熔导体片的熔断前的状态的主视图，图15(C)是表示可熔导体片熔断后的状态的俯视图，图15(D)是表示可熔导体片熔断后的状态的侧视图。

图16(A)是表示具备可熔导体片以及半圆筒状的保持部件的保护元件的可熔导体片的熔断前的状态的俯视图，图16(B)是表示可熔导体片的熔断前的状态的主视图，图16(C)是表示可熔导体片熔断后的状态的俯视图，图16(D)是表示可熔导体片熔断后的状态的侧视图。

图17(A)是表示具备可熔导体片以及形成有狭缝的圆筒状的保持部件的保护元件的可熔导体片的熔断前的状态的俯视图，图17(B)是表示可熔导体片的熔断前的状态的主视图，图17(C)是表示可熔导体片熔断后的状态的俯视图，图17(D)是表示可熔导体片熔断后的状态的侧视图。

图18(A)是表示具备可熔导体片以及形成有开口部的半圆筒状的保持部件的保护元件的可熔导体片的熔断前的状态的俯视图，图18(B)是表示可熔导体片的熔断前的状态的主视图，图18(C)是表示可熔导体片熔断后的状态的俯视图，图18(D)是表示可熔导体片熔断后的状态的侧视图。

图19(A)是表示具备可熔导体片以及截面T字状的棒状体的保持部件的保护元件的可熔导体片的熔断前的状态的俯视图，图19(B)是表示可熔导体片的熔断前的状态的主视图，图19(C)是表示可熔导体片熔断后的状态的俯视图，图19(D)是表示可熔导体片熔断后的状态的侧视图。

图20(A)是表示具备可熔导体片以及螺旋状体的保持部件的保护元件的可熔导体片的熔断前的状态的俯视图，图20(B)是表示可熔导体片的熔断前的状态的主视图，图20(C)是表示可熔导体片熔断后的状态的俯视图，图20(D)是表示可熔导体片熔断后的状态的侧视图。

图21是省略壳体来表示使用了层叠型的可熔导体片的保护元件的外观立体图，该层叠型的可熔导体片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。

图22是表示使用了应用了本发明的保护元件的蓄电池电路的一个构成例的电路图。

图23是应用了本发明的保护元件的电路图。

图24是省略壳体来表示以遍及第一、第二电极间的方式跨越发热体引出电极地搭载一个可熔导体的现有的保护元件的图，图24(A)是外观立体图，图24(B)是剖视图。

图25(A)是表示现有的保护元件的可熔导体的熔断前的状态的俯视图，图25(B)是表示可熔导体的熔断前的状态的主视图，图25(C)是表示可熔导体熔断后的状态的俯视图，图25(D)是表示可熔导体熔断后的状态的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图对应用了本技术的保护元件进行详细说明。此外，本技术并非仅限定于以下的实施方式，不言而喻，在不脱离本技术的主旨的范围内能够进行各种变更。另外，附图是示意性的图，各尺寸的比率等有时与现实的尺寸不同。具体的尺寸等应参考以下的说明来判断。另外，不言而喻，附图相互间也包含相互的尺寸关系或比率不同的部分。

如图1所示，应用了本发明的保护元件1通过表面安装于电路基板2来构成电路模块3。电路基板2例如形成有锂离子二次电池的保护电路等，保护元件1通过表面安装而在锂离子二次电池的充电放电路径上装入有第一、第二可熔导体31、32。并且，电路模块3若流动超过保护元件1的额定值的大电流，则第一、第二可熔导体31、32因自发热(焦耳热)而熔断，由此断开电流路径。另外，电路模块3通过设于电路基板2等的电流控制元件在预定的时机向发热体14通电，通过发热体14的发热，使第一、第二可熔导体31、32熔断，从而能够断开电流路径。此外，图1(A)是省略壳体来表示应用了本发明的保护元件1的俯视图，图1(B)是应用了本发明的电路模块3的剖视图。

(保护元件)

如图1(A)所示，保护元件1具备：绝缘基板10；层叠于绝缘基板10且被绝缘部件15覆盖的发热体14；形成于绝缘基板10的两端的第一电极11以及第二电极12；以与发热体14重叠的方式层叠于绝缘部件15上的发热体引出电极16；以从第一电极11遍及发热体引出电极16的方式搭载的第一可熔导体31；以从第二电极12遍及发热体引出电极16的方式搭载的第二可熔导体32；以及设置在发热体引出电极16上且供第一、第二可熔导体31、32熔融后的熔融体濡湿扩展发并保持在发热体引出电极16上的保持部件24。

绝缘基板10例如由氧化铝、玻璃陶瓷、莫来石、氧化锆等具有绝缘性的部件形成为大致方形状。绝缘基板10除此以外也可以使用玻璃环氧基板、苯酚基板等印制配线基板所使用的材料，但需要留意第一、第二可熔导体31、32的熔断时的温度。

(第一、第二电极)

如图2(A)(B)所示，第一、第二电极11、12通过在绝缘基板10的表面10a上分别隔开间隔地配置在相对置的侧缘附近而敞开，通过分别在与后述的发热体引出电极16之间搭载有第一、第二可熔导体31、32从而经由第一、第二可熔导体31、32以及发热体引出电极16而电连接。另外，如图2(C)(D)所示，就第一、第二电极11、12而言，向保护元件1流动超过额定值的大电流，第一、第二可熔导体31、32因自发热(焦耳热)而熔断，或者发热体14伴随通电而发热，第一、第二可熔导体31、32在与发热体引出电极16之间熔断，从而断开。

如图3所示，第一、第二电极11、12分别经由设于绝缘基板10的第一、第二侧面10b、10c的牒(キャスタレーション)而与设于背面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。

第一、第二电极11、12能够使用Cu、Ag等一般的电极材料来形成。另外，优选在第一、第二电极11、12的表面上利用电镀处理等公知的方法涂覆有Ni/Au电镀、Ni/Pd电镀、Ni/Pd/Au电镀等的覆膜。由此，保护元件1能防止第一、第二电极11、12的氧化，并能够防止伴随导通电阻的上升的额定值的变动。另外，在回流安装保护元件1的情况下，通过连接第一、第二可熔导体31、32的连接用焊锡或者形成第一、第二可熔导体31、32的外层的低熔点金属熔融，能够防止使第一、第二电极11、12熔化(焊锡腐蚀)。

(发热体)

发热体14是若通电则发热的具有导电性的部件，例如由W、Mo、Ru、Cu、Ag、或者以它们为主要成分的合金等构成。发热体14能够通过将这些合金或者组成物、化合物的粉状体与树脂粘合剂等混合而成为胶状，使用丝网印刷技术将其在绝缘基板10上进行图案形成，并通过烧成等而形成。另外，发热体14的一端与第一发热体电极18连接，另一端与第二发热体电极19连接。

保护元件1以覆盖发热体14的方式配设有绝缘部件15，以经由该绝缘部件15与发热体14重叠的方式形成有发热体引出电极16。由此，保护元件1能够将发热体14的热效率良好地传递至发热体引出电极16。此外，为了将发热体14的热效率良好地传递至第一、第二可熔导体31、32，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，例如能够使用玻璃。

发热体引出电极16的一端与第一发热体电极18连接，并且经由第一发热体电极18而与发热体14的一端连续。此外，第一发热体电极18形成于绝缘基板10的第三侧面10d侧，第二发热体电极19形成于绝缘基板10的第四侧面10e侧。另外，第二发热体电极19经由形成于第四侧面10e的牒而与形成于绝缘基板10的背面10f的外部连接电极19a连接。

发热体14通过保护元件1安装于电路基板2而经由外部连接电极19a与形成于电路基板2的外部电路连接。并且，发热体14在断开外部电路的通电路径的预定的时机经由外部连接电极19a通电，且发热，由此能够熔断连接第一、第二电极11、12的第一、第二可熔导体31、32。另外，发热体14通过第一、第二可熔导体31、32熔断，从而自身的通电路径也被断开，因此停止发热。

(第一、第二可熔导体)

第一可熔导体31以从第一电极11遍及发热体引出电极16的方式搭载，第二可熔导体32以从第二电极12遍及发热体引出电极16的方式搭载，这些第一、第二可熔导体31、32在发热体引出电极16上相互隔开间隔。

第一可熔导体31例如呈矩形板状，与发热体引出电极16的第一电极11侧的侧缘部和第一电极11连接。同样，第二可熔导体32例如呈矩形板状，与发热体引出电极16的第二电极12侧的侧缘部和第二电极12连接。由此，保护元件1构成遍及第一电极11、第一可熔导体31、发热体引出电极16、第二可熔导体32、第二电极12的通电路径。

这种保护元件1将构成第一、第二电极11、12间的通电路径的可熔导体分割为第一、第二可熔导体31、32并与发热体引出电极16连接，将发热体引出电极16用作第一、第二电极11、12间的通电路径。由此，保护元件1与以遍及第一、第二电极间并跨越发热体引出电极的方式搭载一个可熔导体的现有的保护元件相比，可削减发热体引出电极16上的第一、第二可熔导体31、32间的可熔导体的体积。

即、在现有的保护元件中，熔融至无法直接有助于第一、第二电极11、12间的通电路径的断开的发热体引出电极16的中央的可熔导体，另外，该中央的可熔导体位于发热体14的正上方，因此比第一、第二电极11、12间先熔融。

另一方面，保护元件1通过在发热体引出电极16上隔开间隔地连接第一、第二可熔导体31、32，从而能够削减在电流断开时因发热体14的发热而应该熔融的可熔导体的体积，并且能够使发热体的热效率良好地传递至应该熔断的第一电极11与发热体引出电极16之间、以及第二电极12与发热体引出电极16之间的第一、第二可熔导体31、32，能够迅速地断开第一、第二电极11、12间的通电路径。

另外，将发热体引出电极16用作第一、第二电极11、12间的通电路径的保护元件1与以遍及第一、第二电极间并跨越发热体引出电极的方式搭载一个可熔导体的现有的保护元件相比，也维持电流额定值。因此，相对于具备相同的电流额定值的现有的保护元件，也能削减应该熔断的可熔导体的体积，相应地，能够迅速地断开第一、第二电极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，从而熔融导体也不会从发热体引出电极16上溢出，能够可靠地断开第一、第二电极11、12间的通电路径，并且能够提高通电断开后的绝缘信赖性(参照图2(C)(D))。

这些第一、第二可熔导体31、32由通过发热体14的发热而迅速地被熔断的材料构成，例如能够适当地使用以焊锡、Sn为主要成分的Pb自由焊锡等低熔点金属。

另外，第一、第二可熔导体31、32能够使用In、Sn、Pb、Ag、Cu或者以它们中的任一个为主要成分的合金等金属来形成。另外，如图4所示，第一、第二可熔导体31、32也可以是使内层为低熔点金属且使外层为高熔点金属的层叠体。第一、第二可熔导体31、32例如能够由焊锡箔等构成内层的低熔点金属层33，由Ag电镀层等构成外层的高熔点金属层34。第一、第二可熔导体31、32通过具有使内层为低熔点金属层33、使外层为高熔点金属层34的层叠构造，从而在回流安装保护元件1的情况下，即使回流温度超过低熔点金属的熔融温度而低熔点金属熔融，也可抑制低熔点金属向外部流出，能够维持第一、第二可熔导体31、32的形状。因此，能够防止第一、第二可熔导体31、32因伴随变形而电阻值局部地变高或者变低等而在预定的温度未熔断、或者在低于预定的温度熔断等的熔断特性的变动。另外，第一、第二可熔导体31、32在熔断时通过低熔点金属熔融而使高熔点金属熔化(焊锡腐蚀)，从而能够在高熔点金属的熔点以下的温度迅速地熔断。

此外，第一、第二可熔导体31、32利用焊锡等而与发热体引出电极16以及第一、第二电极11、12连接。第一、第二可熔导体31、32能够通过回流焊接而容易地连接。

另外，为了防止氧化、提高濡湿性等，第一、第二可熔导体31、32优选涂敷有助熔剂23。

(保持部件)

在发热体引出电极16上设有保持部件24。保持部件24通过熔融的第一、第二可熔导体31、32的熔融体濡湿扩展而使保持发热体引出电极16的熔融体的保持量增加。通过在发热体引出电极16上设置保持部件24，能够使发热体引出电极16上的熔融体的保持量增加，即使在伴随额定值的提高而可熔导体大型化的情况下，也能够防止熔融体从发热体引出电极16溢出而在与第一、第二电极11、12之间产生短路。

保持部件24通过热固化性的粘接剂、焊锡及其它低熔点金属胶等的连接材料25而搭载于发热体引出电极16。通过使用焊锡等具有导通性的材料来作为连接材料25，从而也能够用作将第一、第二可熔导体31、32连接于发热体引出电极16的连接材料。

如图2所示，保持部件24优选设于发热体引出电极16的中央，以保持更多的熔融体。另外，保持部件24优选设于第一可熔导体与第二可熔导体之间。作为可熔导体，在如第一、第二可熔导体31、32那样以遍及第一、第二电极11、12间的方式分割配置于与发热体引出电极16之间的情况下，通过将保持部件24设置在第一可熔导体与第二可熔导体之间，能够效率良好地保持两可熔导体31、32的熔融体，能够可靠地断开第一电极11侧的电流路径以及第二电极12侧的电流路径这双方。

另外，保持部件24优选具备第一、第二可熔导体31、32的宽度以上的长度，并至少设置在与第一、第二可熔导体31、32的宽度方向的两端部正对的位置。由此，保持部件24遍及第一、第二可熔导体31、32的整个宽度地使熔融体濡湿扩展，从而能够防止第一、第二电极11、12与发热体引出电极16的短路。

另外，保持部件24优选具备第一、第二电极11、12的宽度以上的长度，并至少设置在与第一、第二电极11、12的宽度方向的两端部正对的位置。由此，保持部件24使发热体引出电极16的熔融体的保持量增大，并且能够防止熔融体在第一、第二电极11、12的长度方向的两端部与发热体引出电极16产生短路。

另外，保持部件24优选以遍及发热体引出电极16的长度方向的大致全长的方式设置。由此，保持部件24使发热体引出电极16的熔融体的保持量增大，并且能够防止熔融体在发热体引出电极16的长度方向的两端部与第一、第二电极11、12产生短路。

保持部件24优选由金属等使第一、第二可熔导体31、32的熔融体容易濡湿扩展的材料构成。或者，保持部件24优选实施使第一、第二可熔导体31、32的熔融体的濡湿变得良好的电镀处理等的表面处理。例如，保持部件24通过利用镀锡、镀镍等来实施表面处理，从而提高熔融体的濡湿性，并且能够防止氧化。

例如，如图2(A)～(D)、图1所示，保持部件24能够形成为以遍及发热体引出电极的长度方向的方式延伸的方柱状体。方柱状的保持部件24A通过使高度、宽度扩展而能够使第一、第二可熔导体31、32的熔融体濡湿扩展的表面积增大，从而能够使发热体引出电极16上的熔融体的保持量增加。

另外，如图5(A)～(D)所示，保持部件24能够形成为以遍及发热体引出电极的长度方向的方式延伸的圆柱状体。圆柱状的保持部件24B容易使第一、第二可熔导体的熔融体向周围濡湿扩展，另外发热体引出电极16上的熔融体的保持性也变高。

另外，如图6(A)～(D)所示，保持部件24能够形成为以遍及发热体引出电极的长度方向的方式延伸的圆筒状体。圆筒状的保持部件24C除了圆柱状的保持部件24的特性以外，还能够期待熔融体向圆筒内部流入，能够保持更多的熔融体。

另外，如图7(A)～(D)所示，保持部件24能够形成为以遍及发热体引出电极的长度方向的方式延伸的半圆筒状体。半圆筒状的保持部件24D除了圆柱状的保持部件24的特性以外，能够使更多的熔融体流入圆筒内部，能够保持更多的熔融体。

另外，如图8(A)～(D)所示，保持部件24能够形成为以遍及发热体引出电极的长度方向的方式延伸的螺旋状体。螺旋状的保持部件24E以螺旋状卷绕熔融体的濡湿性良好的金属、实施了电镀处理的线材而成，能够利用毛细管现象来在线材的狭小的螺距间流入并保持第一、第二可熔导体31、32的熔融体。

另外，如图9(A)～(D)、图10所示，保持部件24能够形成为以遍及发热体引出电极的长度方向的方式延伸、且具有与发热体引出电极16连接的板状的基部28和从基部28向发热体引出电极16上突出的突条部29的截面T字状的棒状体。截面T字状的保持部件24F具备基部28，能够稳定地搭载在发热体引出电极16上，并且通过扩大突条部29的高度、宽度，从而能够使第一、第二可熔导体31、32的熔融体濡湿扩展的表面积增大，能够使发热体引出电极16上的熔融体的保持量增加。

(贯通或非贯通的狭缝、开口部)

另外，保持部件24也可以形成遍及与长度方向大致正交的方向的一个或多个贯通或非贯通的狭缝、或者一个或多个贯通或非贯通的开口部。由此，保持部件24能够使熔融体濡湿扩展的表面积增加，并且能够利用通往狭小的狭缝、开口部的毛细管现象来流入并保持更多的熔融体。

例如，如图11所示，圆筒状的保持部件24C也可以形成遍及与长度方向大致正交的周向的多个狭缝26。狭缝26在圆筒内部贯通，另外，以遍及圆筒的半周的方式形成。圆筒状的保持部件24C朝向发热体引出电极16侧设置该狭缝26。由此，圆筒状的保持部件24C使毛细管现象作用于发热体引出电极16与狭缝26之间，能够向圆筒内部拉入并保持第一、第二可熔导体31、32的熔融体。

另外，例如，如图12所示，半圆筒状的保持部件24D也可以形成多个开口部27。开口部27在圆筒内部贯通地形成。半圆筒状的保持部件24D朝向发热体引出电极16侧设置该开口部27。由此，半圆筒状的保持部件24D使毛细管现象作用于发热体引出电极16与开口部27之间，能够向圆筒内部拉入并保持第一、第二可熔导体31、32的熔融体。

除此以外，保持部件24也可以在方柱状的保持部件24A、圆柱状的保持部件24B、截面T字状的保持部件24F的基部28形成一个或者多个非贯通的狭缝26、开口部27。该情况下，也通过朝向发热体引出电极16侧设置狭缝26、开口部27，从而使毛细管现象作用于发热体引出电极16与狭缝26、开口部27之间，能够向狭缝26、开口部27的内部拉入并保持第一、第二可熔导体31、32的熔融体。另外，保持部件24也可以在截面T字状的保持部件24F的突条部29形成一个或者多个贯通或者非贯通的狭缝26、开口部27。

保持部件24的形状除了上述的形状以外，也可以是例如沿发热体引出电极16的长度方向蛇行的形状。另外，保持部件24也可以沿发热体引出电极16的长度方向、宽度方向排列有多个小的保持部件。保持可熔导体的熔融体的保持部件24的形状、配置能够根据熔融体的保持量、可熔导体的形状、配置等的保护元件的布局而适当设定。

(壳体)

另外，为了对内部进行保护，保护元件1在绝缘基板10的表面10a上设有壳体20。壳体20根据绝缘基板10的形状而形成为大致矩形形状。另外，如图1(B)所示，壳体20具有连接在设有可熔导体13的绝缘基板10的表面10a上的侧面21、和覆盖在绝缘基板10的表面10a上的顶面22，在绝缘基板10的表面10a上具有可熔导体13熔融时呈球状地膨胀且熔融导体凝集于发热体引出电极16、第一、第二电极11、12上的充足的内部空间。

此外，保护元件1也可以将保持部件24设置在发热体引出电极16上的壳体20的顶面22。即，保持部件24也可以从壳体20的顶面22向保护元件1的内部突出，且在发热体引出电极16上对置。此时，保持部件24既可以与发热体引出电极16的表面相接、接近，但是也可以不相接。另外，保持部件24也可以经由设于发热体引出电极16的表面的上述的连接材料25而与发热体引出电极16连接。

保护元件1通过在壳体20的顶面22设置保持部件24，从而以与发热体引出电极16隔开间隔的状态将保持部件24设置在发热体引出电极16上，作为可熔导体，除了分割为第一、第二可熔导体31、32并与发热体引出电极16连接的结构以外，也可以以遍及第一、第二电极11、12间的方式跨越发热体引出电极16地搭载一个可熔导体。

(可熔导体片)

另外，如图13(A)～(D)～图20(A)～(D)所示，就保护元件1而言，也可以代替第一、第二可熔导体31、32，而以遍及第一、第二电极11、12与发热体引出电极16之间的方式分别独立地排列连接多个小的第一、第二可熔导体片31A、32A。可熔导体片31A、32A由与第一、第二可熔导体31、32相同的材料形成，大小形成为比第一、第二可熔导体31、32小。此外，就图13(A)～(D)～图20(A)～(D)所示的保护元件1而言，也可以代替第一、第二可熔导体31、32，而搭载多个第一可熔导体片31A－1、31A－2、31A－3以及第二可熔导体片32A－1、32A－2、32A－3，除此以外是与上述的图2(A)～(D)～图8(A)～(D)所示的结构相同的结构。

保护元件1例如使三个可熔导体片31A－1、31A－2、31A－3分别空出预定的间隔地独立地排列，并且也可以使三个可熔导体片32A－1、32A－2、32A－3排列。

保护元件1通过使多个可熔导体片31A、32A排列来调整可熔导体片31A、32A的个数，从而电流容量的调整变得容易。

另外，保护元件1通过使多个可熔导体片31A、32A排列而具备与一个可熔导体相同的电流容量，并且能够防止各可熔导体片31A、32A的变形，从而能够防止熔断特性的变动。例如，在上述的由以内层的低熔点金属层为外层的高熔点金属层覆盖的层叠型的可熔导体中，若平面尺寸变大，则在回流加热时等，内层的低熔点金属层熔融且流动，从而容易产生变形。由此，可熔导体产生厚度局部地变厚的部位和变薄的部位，使电阻值产生偏差，存在无法维持熔断特性的可能性。

因此，保护元件1通过使多个可熔导体片31A、32A排列，从而使各可熔导体片31A、32A的平面尺寸变小，即使在回流加热时等，也可防止热引起的变形，从而能够维持熔断特性。

另外，在以遍及第一、第二电极间的方式跨越发热体引出电极地搭载一个可熔导体的保护元件中，若为了增大电流容量而增大可熔导体的平面尺寸，则与发热体引出电极的接触面积变大，因此若因低熔点金属层加热、流动而高熔点金属层变形，则存在破坏跨越的发热体引出电极(剥落)的可能性。但是，保护元件1通过分割为多个可熔导体片31A、32A并连接，从而可抑制变形，也没有破坏发热体引出电极16的风险，从而能够提高热冲击的耐性。

此外，如图13(A)～(D)～图20(A)～(D)所示，保护元件1将可熔导体片31A、32A形成为俯视时呈大致矩形形状，并且连接为沿通电方向朝向长度方向，但也可以连接为以长度方向相对于通电方向呈任意的角度的方式倾斜。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，从而改变对第一、第二电极11、12以及发热体引出电极16的设置面积，从而能够调整元件整体的电流容量。

另外，如图21所示，保护元件1也可以将可熔导体片31A、32A形成为由低熔点金属的内层和高熔点金属的外层构成的层叠体。可熔导体片31A、32A与上述的层叠型的第一、第二可熔导体31、32相同，例如能够由焊锡箔等构成内层的低熔点金属层33，由Ag电镀层等构成外层的高熔点金属层34。可熔导体片31A、32A通过具有使内层为低熔点金属层33、使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值化，并且在回流安装保护元件1的情况下，即使回流温度超过低熔点金属的熔融温度而低熔点金属熔融，也能够维持形状，并能够防止熔断特性的变动。另外，可熔导体片31A、32A通过熔断时也使低熔点金属熔融，并使高熔点金属熔化(焊锡腐蚀)，从而能够以高熔点金属的熔点以下的温度迅速地熔断。

此外，保护元件1既可以使各可熔导体片31A、32A全部以相同的形状形成，并使第一可熔导体31和第二可熔导体32由相同个数的可熔导体片31A、32A构成，或者也可以按可熔导体片31A和可熔导体片32A而使形状、大小、个数不同。另外，保护元件1既可以使多个可熔导体片31A中的形状、大小不同，也可以使多个可熔导体片32A中的形状、大小不同。另外，保护元件1既可以仅使第一、第二可熔导体31、32一方由可熔导体片形成，或者也可以并用第一、第二可熔导体31、32和可熔导体片31A、32A。保护元件1通过适当变更各可熔导体片31A、32A的大小、个数，来使各可熔导体片31A、32A的电阻值在每个场所变化，从而能够调整第一、第二可熔导体31、32的熔断的顺序、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、速度等。

(电路基板)

以下，对安装有保护元件1的电路基板2进行说明。电路基板2例如使用玻璃环氧基板、玻璃基板、陶瓷基板等刚性基板、柔性基板等公知的绝缘基板。另外，如图1(B)所示，电路基板2具有通过回流等表面安装保护元件1的安装部，在安装部内设有连接电极，该连接电极分别与保护元件1的设于绝缘基板10的背面10f的外部连接端子11a、12a、19a连接。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等元件。

(电路模块的使用方法)

以下，对保护元件1以及保护元件1表面安装于电路基板2的电路模块3的使用方法进行说明。如图22所示，电路模块3例如用作锂离子二次电池的蓄电池组件内的电路。

例如，保护元件1装入蓄电池组件40来使用，该蓄电池组件40具有由共计四个锂离子二次电池的蓄电池单元41～44构成的蓄电池组45。

蓄电池组件40具备：蓄电池组45；控制蓄电池组45的充电放电的充电放电控制电路50；应用了在蓄电池组45异常时断开充电的本发明的保护元件1；检测各蓄电池单元41～44的电压的检测电路46；以及根据检测电路46的检测结果来控制保护元件1的动作的电流控制元件47。

蓄电池组45串联连接需要用于保护蓄电池组45免受过充电以及过放电状态影响的控制的蓄电池单元41～44而成，经由蓄电池组件40的正极端子40a、负极端子40b而能够装卸地与充电装置55连接，被施加来自充电装置55的充电电压。通过将利用充电装置55充电后的蓄电池组件40的正极端子40a、负极端子40b与利用蓄电池进行动作的电子设备连接，从而能够使该电子设备动作。

充电放电控制电路50具备：在从蓄电池组45流向充电装置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例如由电场效应晶体管(以下称为FET。)构成，通过由控制部53控制栅极电压，来控制蓄电池组45的电流路径的导通和断开。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，在蓄电池组45为过放电或者过充电时，以断开电流路径的方式，控制电流控制元件51、52的动作。

保护元件1例如连接于蓄电池组45与充电放电控制电路50之间的充电放电电流路径上，其动作由电流控制元件47控制。

检测电路46与各蓄电池单元41～44连接，检测各蓄电池单元41～44的电压值，并将各电压值供给至充电放电控制电路50的控制部53。另外，检测电路46在任一个蓄电池单元41～44成为过充电电压或者过放电电压时，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，根据从检测电路46输出的检测信号，当蓄电池单元41～44的电压值成为超过预定的过放电或者过充电状态的电压时，使保护元件1动作，以不依赖于电流控制元件51、52的开关动作而断开蓄电池组45的充电放电电流路径的方式进行控制。

对由以上那样的结构构成的蓄电池组件40中的保护元件1的结构进行具体说明。

首先，应用了本发明的保护元件1具有图23所示那样的电路结构。即，保护元件1是由经由发热体引出电极16而串联连接的第一、第二可熔导体31、32、以及通过经由与第一可熔导体31以及第二可熔导体32连接的发热体引出电极16而通电并发热来使第一、第二可熔导体31、32熔融的发热体14构成的电路结构。另外，在保护元件1中，例如，第一、第二可熔导体31、32在充电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的第一电极11经由外部连接电极11a而与蓄电池组45的敞开端连接，第二电极12经由外部连接电极12a而与蓄电池组件40的正极端子40a侧的敞开端连接。另外，发热体14通过经由发热体引出电极16而与第一、第二可熔导体31、32连接，从而与蓄电池组件40的充电放电电流路径连接，另外，经由第二发热体电极19以及外部连接电极19a而与电流控制元件47连接。

就这种蓄电池组件40而言，若保护元件1的发热体14通电、发热，则第一、第二可熔导体31、32熔融，因其濡湿性而被拖拉到发热体引出电极16上(参照图2(C)(D))。其结果，保护元件1通过第一、第二可熔导体31、32熔断而能够可靠地断开电流路径。另外，通过第一、第二可熔导体31、32熔断，从而向发热体14的供电路径也被断开，因此发热体14的发热也停止。

另外，在超过保护元件1的额定值的意料外的大电流流到充电放电路径上的情况下，蓄电池组件40通过第一、第二可熔导体31、32自发热(焦耳热)而熔断，从而能够断开电流路径。

在第一、第二可熔导体31、32熔断时，保护元件1由于在发热体引出电极16上设有保持部件24，因此能够使发热体引出电极16上的熔融体的保持量增加，即使在伴随额定值的提高而可熔导体大型化的情况下，也能够防止熔融体从发热体引出电极16溢出而在与第一、第二电极11、12之间产生短路。

另外，保护元件1通过第一、第二可熔导体31、32相互隔开间隔地连接于发热体引出电极16，从而与以遍及第一、第二电极间的方式跨越发热体引出电极地搭载一个可熔导体的现有的保护元件相比，可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断开时因发热体14的发热而应该熔融的可熔导体的体积，能够迅速地断开第一、第二电极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，从而熔融导体也不会从发热体引出电极16上溢出，能够可靠地断开第一、第二电极11、12间的通电路径，并且能够提高通电断开后的绝缘信赖性(参照图2(C)(D))。

此外，应用了本技术的保护元件1不限于用于锂离子二次电池的蓄电池组件的情况，不言而喻能够应用于IC的异常过热等、需要基于电信号的电流路径的断开的各种用途。

符号说明

1—保护元件，2—电路基板，3—电路模块，10—绝缘基板，10a—表面，10b—第一侧面，10c—第二侧面，10d—第三侧面，10e—第四侧面，10f—背面，11—第一电极，11a—外部连接电极，12—第二电极，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—第一发热体电极，19—第二发热体电极，19a—外部连接电极，20—壳体，21—侧面，21a—角部，22—顶面，24—保持部件，25—连接材料，26—狭缝，27—开口部，28—基部，29—突条部，31—第一可熔导体，32—第二可熔导体，40—蓄电池组件，41～44—蓄电池单元，45—蓄电池组，46—检测电路，47—电流控制元件，50—充电放电控制电路，51、52—电流控制元件，53—控制部，55—充电装置。

Claims (16)

1.一种保护元件，其特征在于，

具备：

绝缘基板；

第一电极、第二电极，其设于上述绝缘基板；

发热体，其形成于上述绝缘基板；

发热体引出电极，其与上述发热体电连接；

可熔导体，其经由上述发热体引出电极对上述第一电极、第二电极之间进行连接；以及

保持部件，其设置在上述发热体引出电极上，供上述可熔导体熔融后的熔融体濡湿扩展并保持。

2.根据权利要求1所述的保护元件，其特征在于，

上述保持部件搭载于上述发热体引出电极。

3.根据权利要求1或2所述的保护元件，其特征在于，

上述可熔导体具备：

第一可熔导体，其以从上述第一电极遍及上述发热体引出电极的方式搭载；以及

第二可熔导体，其以从上述第二电极遍及上述发热体引出电极的方式搭载。

4.根据权利要求3所述的保护元件，其特征在于，

上述保持部件设置在上述第一可熔导体与上述第二可熔导体之间。

5.根据权利要求1或2所述的保护元件，其特征在于，

上述保持部件实施了使上述可熔导体的熔融体容易濡湿扩展的表面处理。

6.根据权利要求4所述的保护元件，其特征在于，

上述保持部件实施了使上述可熔导体的熔融体容易濡湿扩展的表面处理。

7.根据权利要求1或2所述的保护元件，其特征在于，

上述保持部件是以遍及上述发热体引出电极的长度方向的方式延伸的方柱状体、圆柱状体、圆筒状体、半圆筒状体、螺旋状体、或者截面T字状的棒状体，该截面T字状的棒状体具有与上述发热体引出电极连接的板状的基部和从上述基部向上述发热体引出电极上突出的突条部。

8.根据权利要求4所述的保护元件，其特征在于，

上述保持部件是以遍及上述发热体引出电极的长度方向的方式延伸的方柱状体、圆柱状体、圆筒状体、半圆筒状体、螺旋状体、或者截面T字状的棒状体，该截面T字状的棒状体具有与上述发热体引出电极连接的板状的基部和从上述基部向上述发热体引出电极上突出的突条部。

9.根据权利要求7所述的保护元件，其特征在于，

上述保持部件形成有遍及与长度方向大致正交的方向的一个或多个贯通或非贯通的狭缝、或者一个或多个贯通或非贯通的开口部。

10.根据权利要求8所述的保护元件，其特征在于，

上述保持部件形成有遍及与长度方向大致正交的方向的一个或多个贯通或非贯通的狭缝、或者一个或多个贯通或非贯通的开口部。

11.根据权利要求3所述的保护元件，其特征在于，

代替上述第一可熔导体、第二可熔导体或者与上述第一可熔导体、第二可熔导体一起，将多个第一可熔导体片以及第二可熔导体片分别独立地设置在与上述发热体引出电极之间。

12.根据权利要求4所述的保护元件，其特征在于，

代替上述第一可熔导体、第二可熔导体或者与上述第一可熔导体、第二可熔导体一起，将多个第一可熔导体片以及第二可熔导体片分别独立地设置在与上述发热体引出电极之间。

13.根据权利要求3所述的保护元件，其特征在于，

上述第一可熔导体、第二可熔导体分别具有使内层为低熔点金属层、使外层为高熔点金属层的层叠构造。

14.根据权利要求11所述的保护元件，其特征在于，

上述第一可熔导体、第二可熔导体或者上述第一可熔导体片、第二可熔导体片分别具有使内层为低熔点金属层、使外层为高熔点金属层的层叠构造。

15.根据权利要求1或2所述的保护元件，其特征在于，

上述发热体和上述发热体引出电极重叠。

16.根据权利要求1所述的保护元件，其特征在于，

具备壳体，该壳体覆盖上述绝缘基板的搭载有上述可熔导体的表面，

上述保持部件设于上述壳体。

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