CN113424289A - 电路模块 - Google Patents

Abstract

电路模块(1)具备电路基板(2)、配置于电路基板(2)之上的绝缘性保护部件(3)以及经由绝缘性保护部件(3)安装于电路基板(2)之上的熔丝元件(4)，熔丝元件(4)具备绝缘基板(40)、覆盖绝缘基板(40)的表面的壳体(50)，壳体(50)在侧面(51)具有贯通孔(52)，熔丝元件(4)在俯视时配置于比绝缘性保护部件(3)的外周更靠内侧的位置。

Description

电路模块

技术领域

本发明涉及安装有熔丝元件的电路模块。

本申请基于2019年2月14日在日本申请的日本特愿2019-024470号主张优先权，在此引用其内容。

背景技术

目前，熔丝元件被用作便携电话、便携型计算机等电子设备或充电式的电动设备等搭载有二次电池的各种电气设备的保护元件。作为熔丝元件，已知有具备形成于绝缘基板的表面的第一电极以及第二电极、连接于该第一电极与第二电极之间并通过熔断而切断第一电极与第二电极之间的可熔导体的结构的熔丝元件。在这样的结构的熔丝元件中，通过在可熔导体中流过过电流，可熔导体自身发热而熔断。另外，还已知如下结构的熔丝元件：在熔丝元件内部设置发热体，通过来自外部的信号向设置于熔丝元件内部的发热体通电，由此能够在电路侧计划的定时熔断可熔导体。

熔丝元件的配置于绝缘基板的表面的第一电极、第二电极以及可熔导体等结构部件通常被壳体覆盖，由此保护壳体内部并且提高了操作性。然而，如果用壳体覆盖熔丝元件的结构部件，则由于过电流等导致的可熔导体熔断时的发热，壳体内部变成高温，壳体内部的空气有时急剧膨胀。为了防止因该热或空气的膨胀造成的壳体破损，在壳体设置贯通孔，使在壳体内部急剧膨胀的空气和热释放到外部(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-134317号公报

发明内容

发明要解决的课题

随着近年来电气设备的高电压化、高输出化，存在熔丝元件的可熔导体熔断时的发热量变大的倾向，在可熔导体熔断时有时会发生电弧放电。因此，在熔丝元件的壳体设置贯通孔，能够使电弧与在壳体内部膨胀的空气、热一起向外部释放是有效的。然而，如果从壳体的贯通孔向外部放出热或电弧，则有可能对熔丝元件周围的电路基板造成使布线图案局部熔融等损伤。另一方面，随着电气设备的小型化、轻量化，要求熔丝元件小型化。因此，为了满足电气设备的高电压化、高输出化以及小型化、轻量化的要求，并且不对熔丝元件的周围造成损伤而能够使熔丝元件工作，仅通过对熔丝元件进行改良来进行应对成为困难的状况。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种即使在熔丝元件的可熔导体熔断时产生的热、电弧向外部释放，也难以对熔丝元件的周围造成损伤的电路模块。

用于解决课题的手段

为了解决所述课题，本发明提供以下的手段。

(1)本发明的一个方式所涉及的电路模块具备：电路基板，其具有布线图案；绝缘性保护部件，其配置在所述电路基板上；以及熔丝元件，其经由所述绝缘性保护部件安装在所述电路基板上，所述熔丝元件具备：绝缘基板；多个表面电极，其形成于所述绝缘基板的表面；可熔导体，其连接于所述多个表面电极间，通过熔断来将所述多个表面电极间切断；多个背面电极，其形成于所述绝缘基板的背面，且与所述多个表面电极电连接；以及壳体，其覆盖所述绝缘基板的表面，所述壳体在侧面或者顶面具有贯通孔，所述熔丝元件在俯视时配置于比所述绝缘性保护部件的外周更靠内侧的位置。

(2)在所述(1)所述的方式中，也可以构成为所述绝缘性保护部材料为平板状。

(3)在所述(1)或(2)所述的方式中，也可以构成为，所述绝缘性保护部件具备将所述熔丝元件的所述背面电极与所述电路基板的所述布线图案电连接的导电部。

(4)在所述(3)所述的方式中，也可以构成为，所述导电部是设置于所述绝缘性保护部件的面内的导电性的通孔、或者是设置于所述绝缘性保护部件的外周部的导电性的侧通孔。

发明效果

根据本发明，提供一种电路模块，即使将在熔丝元件的可熔导体熔断时产生的热或电弧释放到外部，也难以对熔丝元件的周围造成损伤。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式所涉及的电路模块的平面图。

图2是图1的II-II线截面图。

图3是将图1所示的电路模块的熔丝元件省略壳体并示出的平面图。

图4是图1所示的电路模块的熔丝元件的立体图。

具体实施方式

以下，适当参照附图对本发明的电路模块的实施方式进行详细说明。在以下的说明所使用的附图中，为了容易理解特征，有时为了方便会将特征部分放大表示，各构成要素的尺寸比率等有时与实际不同。在以下的说明中例示的材料、尺寸等是一个例子，本发明并不限定于此，能够在起到本发明的效果的范围内适当变更来实施。

图1是本发明的一实施方式所涉及的电路模块的平面图。图2是图1的II-II线截面图，图3是将图1所示的熔丝元件省略壳体而示出的平面图，图4是图1所示的熔丝元件的立体图。

如图1、图2所示，本实施方式的电路模块1具备电路基板2、配置在电路基板上的绝缘性保护部件3以及经由绝缘性保护部件3被安装在电路基板2上的熔丝元件4。熔丝元件4在俯视时配置于比绝缘性保护部件3的外周更靠内侧的位置。

[电路基板]

电路基板2具有绝缘片20、形成于绝缘片20的表面上的布线图案21a、21b、21c、22。布线图案21a、21b、21c是与熔丝元件4连接的布线图案，布线图案22是不与熔丝元件4连接的布线图案。绝缘片20只要具有电绝缘性就没有特别限制，可以使用树脂片、陶瓷片、树脂与陶瓷颗粒的复合体片等用于电路基板的公知绝缘片。作为树脂片的例子，可以举出环氧树脂片、酚醛树脂片、聚酰亚胺片。作为陶瓷片的例子，可以举出氧化铝片、玻璃陶瓷片、莫来石片、氧化锆片。作为复合体片的例子，可以举出玻璃环氧片。作为布线图案21a、21b、21c、22的材料，能够使用Cu、Ag等一般的电极材料。

[绝缘性保护部件]

绝缘性保护部件3具有保护电路基板2的布线图案21a、21b、21c、22免受从熔丝元件4放出的热、电弧影响的功能。因此，绝缘性保护部件3的外周比熔丝元件4的外周更宽。绝缘性保护部件3的外周与熔丝元件4的外周的距离根据熔丝元件4的尺寸、电路模块1的使用条件而不同，但一般而言，优选处于熔丝元件4的外形的2倍～3倍的范围内。

绝缘性保护部件3优选为平板状。绝缘性保护部件3的厚度也根据绝缘性保护部件3的耐热性、导热性而不同，但一般优选在100μm～1000μm的范围内。另外，绝缘性保护部件3的外周也可以呈壁状地立起。

绝缘性保护部件3具备非导电部30和导电部31。导电部31将电路基板2的布线图案21a、21b、21c和熔丝元件4的第一电极41、第二电极42、第一发热体电极43电连接。非导电部30优选由耐热性和导热性优异的陶瓷材料形成。作为陶瓷材料的例子，可以举出氧化铝、玻璃陶瓷、莫来石、氧化锆。作为导电部31的材料，能够使用Cu、Ag等一般的电极材料。作为导电部31的形态，在本实施方式中，设为在绝缘性保护部件3的面内设置的导电性的通孔。但是，导电部31的形态没有特别限制，也可以是设置于绝缘性保护部件3的外周部的导电性的侧通孔。

[熔丝元件]

熔丝元件4具有绝缘基板40。绝缘基板40形成有第一电极41、第二电极42、第一发热体电极43、第二发热体电极44。第一电极41由形成于绝缘基板40的表面40a上的第一表面电极41a、形成于绝缘基板40的背面40b上的第一背面电极41c以及连接第一表面电极41a和第一背面电极41c的钝化膜41b组成。第二电极42由形成在绝缘基板40的表面40a上的第二表面电极42a、形成于绝缘基板40的背面40b上的第二背面电极42c以及连接第二表面电极42a和第二背面电极42c的钝化膜42b组成。第一发热体电极43由形成在绝缘基板40的表面40a上的第一发热体表面电极43a、形成在绝缘基板40的背面40b上的第一发热体背面电极(未图示)以及连接第一发热体表面电极43a和第一发热体背面电极(未图示)连接的钝化膜43b组成。第二发热体电极44仅由形成在绝缘基板40的表面40a上的第二发热体表面电极44a组成。

在第一表面电极41a与第二表面电极42a之间，电连接有通过熔断来将第一表面电极41a和第二表面电极42a之间切断的可熔导体45。第一背面电极41c经由绝缘性保护部件3的导电部31与布线图案21a电连接，第二背面电极42c经由绝缘性保护部件3的导电部31与布线图案21b电连接，第一发热体背面电极经由绝缘性保护部件3的导电部31与布线图案21c电连接。布线图案21c与外部的控制元件(未图示)电连接，通过来自控制元件的信号向第一发热体电极43供给电流。

另外，在绝缘基板40的表面40a上具备发热体46和覆盖发热体46的绝缘部件47。在绝缘部件47上以与发热体46对置的方式形成发热体引出电极48。发热体46的一个端部与第一发热体表面电极43a电连接，另一个端部与第二发热体表面电极44a电连接。发热体引出电极48的一个端部与第二发热体表面电极44a电连接，并且也与可熔导体45电连接。

在可熔导体45的表面，为了防止氧化、提高润湿性等，涂敷有助焊剂49。

熔丝元件4具备覆盖绝缘基板40的表面40a的壳体50。壳体50具有粘接在绝缘基板40的表面上的侧面51和覆盖绝缘基板40的表面上的顶面53。壳体50仅在侧面51设置贯通孔52。对贯通孔52的个数、尺寸没有特别限制，但贯通孔52优选在壳体50的4个侧面51上分别设置1个以上。

壳体50优选由耐热性和导热性优异的陶瓷材料形成。作为陶瓷材料的例子，可以举出氧化铝、玻璃陶瓷、莫来石、氧化锆。

第一电极41、第二电极42、第一发热体电极43、第二发热体电极44可以使用Cu、Ag等一般的电极材料来形成。另外，在第一电极41、第二电极42的表面上优选通过镀敷处理等公知的方法涂布Ni/Au镀层、Ni/Pd镀层、Ni/Pd/Au镀层等涂层。由此，能够防止第一电极41以及第二电极42的氧化，防止伴随着导通电阻的上升的额定的变动。另外，在回流安装熔丝元件4的情况下，通过熔融连接第一电极41、第二电极42和可熔导体45的连接用焊料或形成可熔导体45的外层的低熔点金属，能够防止第一电极41以及第二电极42被熔蚀(焊料侵蚀)的情况。

可熔导体45由通过流过过电流时的自发热(焦耳热)或者通过发热体46的发热而迅速被熔断的材料构成，例如能够适当地使用焊料、以Sn为主要成分的无Pb焊料、In等低熔点金属。另外，可熔导体45可以使用以Pb、Ag、Cu或它们中的任一种为主要成分的合金等高熔点金属，或者也可以是低熔点金属与高熔点金属的层叠体。通过含有高熔点金属和低熔点金属，在回流安装熔丝元件4的情况下，即使回流温度超过低熔点金属的熔融温度，低熔点金属熔融，也能够抑制低熔点金属向外部的流出，并维持可熔导体45的形状。另外，在熔断时，通过使低熔点金属熔融来熔蚀(焊料侵蚀)高熔点金属，由此能够在高熔点金属的熔点以下的温度迅速熔断。

发热体46是在通电时发热的具有导电性的部件，例如由W、Mo、Ru、Cu、Ag或者以它们为主要成分的合金或包含它们的组合物或化合物等高电阻导电性材料构成。发热体46可以通过使用丝网印刷技术在绝缘基板40上图案形成将高电阻导电性材料的粉末和树脂粘合剂等进行混合而制备好的糊剂并进行烧制的方法等来形成。

作为绝缘部件47，例如能够使用玻璃。

发热体引出电极48具有将由发热体46产生的热经由第二发热体表面电极44a向可熔导体45传递的功能。作为发热体引出电极48的材料，能够使用Cu、Ag等导热性高的金属材料。另外，为了将发热体46的热量高效地传递给可熔导体45，也可以使绝缘部件介于发热体46与绝缘基板40之间。

本实施方式的电路模块1例如能够如下进行制造。

首先，准备电路基板2和绝缘性保护部件3，其中电路基板2在熔丝元件4的第一电极41、第二电极42、第一发热体电极43所对应的位置具有布线图案21a、21b、21c，绝缘性保护部件3具有表面侧与熔丝元件4的第一电极41、第二电极42、第一发热体电极43对应且背面侧与电路基板2的布线图案21a、21b、21c对应的导电部31。

在准备好的电路基板2上搭载绝缘性保护部件3，电路基板2的布线图案21a、21b、21c与绝缘性保护部件3的导电部3a之间配置焊料。接着，在绝缘性保护部件3上搭载熔丝元件4，在绝缘性保护部件3的导电部31和熔丝元件4的第一电极41、第二电极42以及第一发热体电极43之间配置焊料。并且，通过回流炉对焊料进行加热，从而电路基板2的布线图案21a、21b、21c和熔丝元件4的第一电极41、第二电极42、第一发热体电极43经由绝缘性保护部件3的导电部31电连接。

本实施方式的电路模块1例如能够用作锂离子二次电池的电池组的保护电路。本实施方式的电路模块1即使在通过熔丝元件4产生了电弧的情况下，也不易对熔丝元件4的周围造成损伤，因此能够有利地作为使用大电流的电气设备的电池组的保护电路来使用。作为使用大电流的电气设备，可以举出超过几个10A～100A的大电流的电气设备，例如电动螺丝刀等电动工具、混合动力汽车、电动汽车、电动助力自行车等输送设备等。

在如以上那样构成的本实施方式的电路模块1中，当在电路基板2的布线图案21a、21b中流过过电流时，在将布线图案21a、21b所连接的熔丝元件4的第一电极41和第二电极42进行连接的可熔导体45中流过过电流。通过在可熔导体45中流过过电流，可熔导体45自身发热并熔化，由此熔断，电路模块1内的电流路径被切断。

另外，在本实施方式的电路模块1中，在电路模块1内例如检测到电池电压值的异常等不良情况的情况下，根据来自外部的控制元件(未图示)的信号，向第一发热体电极43供给电流。由此，发热体46发热，该热量经由第二发热体表面电极44a和发热体引出电极48传递到可熔导体45，通过熔化可熔导体45进行熔断，电路模块1内的电流路径被切断。

在本实施方式的电路模块1中，在熔丝元件4的壳体50的侧面51形成贯通孔52，因此在可熔导体45熔断时产生的热量、由于该热量而膨胀的空气以及电弧从贯通孔52被释放。因此，在可熔导体45熔断时不易引起壳体50破损。另外，在本实施方式的电路模块1中，熔丝元件4在俯视时配置于比绝缘性保护部件3的外周更靠内侧的位置，熔丝元件4的周围的电路基板2的表面被绝缘性保护部件3保护。因此，即使将熔丝元件4的可熔导体45熔断时产生的热、电弧经由贯通孔52释放到外部，也很难对熔丝元件4的周围造成损伤。

以上，对本发明的实施方式进行了详述，但本发明并不限定于所述实施方式，在请求专利保护的范围所记载的本发明的主旨范围内，能够进行各种变形、变更。

在本实施方式中，熔丝元件4在第一电极41与第二电极42之间连接可熔导体45，但只要电极的个数为2个以上的多个就没有限制。例如，也可以进一步设置一对电极，在该一对电极之间连接其他的可熔导体。

另外，在本实施方式中，仅在壳体50的侧面51设置贯通孔52，但贯通孔52也可以设置在顶面53上。

附图标记的说明

1 电路模块；

2 电路基板；

3 绝缘性保护部件；

4 熔丝元件；

20 绝缘片；

21a、21b、21c、22 布线图案；

30 非导电部；

31 导电部；

40 绝缘基板；

40a 表面；

40b 背面；

41 第一电极；

41a 第一表面电极；

41b 钝化膜；

41c 第一背面电极；

42 第二电极；

42a 第二表面电极；

42b 钝化膜；

42c 第二背面电极；

43 第一发热体电极；

43a 第一发热体表面电极；

43b 钝化膜；

44 第二发热体电极；

44a 第二发热体表面电极；

45 可熔导体；

46 发热体；

47 绝缘部件；

48 发热体引出电极；

49 助焊剂；

50 壳体；

51 侧面；

52 贯通孔；

53 顶面。

Claims (4)

1.一种电路模块，其特征在于，

该电路模块具备：

电路基板，其具有布线图案；

绝缘性保护部件，其配置在所述电路基板上；以及

熔丝元件，其经由所述绝缘性保护部件安装在所述电路基板上，

所述熔丝元件具备：

绝缘基板；

多个表面电极，其形成于所述绝缘基板的表面上；

可熔导体，其连接在所述多个表面电极间，通过熔断将所述多个表面电极间切断；

多个背面电极，其形成在所述绝缘基板的背面，与所述多个表面电极电连接；以及

壳体，其覆盖所述绝缘基板的表面，

所述壳体在侧面或顶面具有贯通孔，

所述熔丝元件在俯视时配置在比所述绝缘性保护部件的外周更靠内侧的位置。

2.根据权利要求1所述的电路模块，其特征在于，

所述绝缘性保护部件为平板状。

3.根据权利要求1或2所述的电路模块，其特征在于，

所述绝缘性保护部件具备将所述熔丝元件的所述背面电极与所述电路基板的所述布线图案电连接的导电部。

4.根据权利要求3所述的电路模块，其特征在于，

所述导电部是设置于所述绝缘性保护部件的面内的导电性的通孔或设置于所述绝缘性保护部件的外周部的导电性的侧通孔。

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