CN116997986A - 保护器件和电池组 - Google Patents

Abstract

本发明提供防止熔丝元件的断裂、还能够应对大电流化的保护器件以及使用该保护器件的电池组。上述保护器件具备：基底基板(2)，具有与外部电路连接的第一电极(3)和第二电极(4)；可熔导体(5)，一个面(5a)被基底基板(2)支承，与第一电极(3)和第二电极(4)连接；以及带发热体的基板(7)，设有通过发热使可熔导体(5)熔断的发热体(6)，可熔导体(5)的另一面(5b)与带发热体的基板(7)的接点为一处。

Description

保护器件和电池组

技术领域

本技术涉及通过熔断电流路径来保护连接在电流路径上的电路的保护器件、以及使用该保护器件的电池组。本申请基于2021年3月16日在日本申请的日本专利申请号特愿2021－042754主张优先权，该申请通过参照引用至本申请。

背景技术

许多能够充电而反复利用的二次电池被加工成电池组来提供给用户。特别是在重量能量密度高的锂离子二次电池中，为了确保用户和电子设备的安全，一般在电池组中内置过充电保护、过放电保护等一些保护电路，具有在规定的情况下将电池组的输出阻断的功能。

作为这样的面向锂离子二次电池等的保护电路的保护器件，使用在保护器件内部具有发热体、通过该发热体的发热将电流路径上的可熔导体熔断的结构。

近年来，锂离子二次电池的用途扩大，开始用于更大电流的用途，例如电动螺丝刀等电动工具、混合动力汽车、电动汽车、电动辅助自行车等运输设备。在这些用途中，特别是在启动时等，有时流过超过几10A～100A那样的大电流。期望实现应对这样的大电流容量的保护器件。此外，随着广泛采用各种应用程序，对小型化、低厚度化这样的布局限制少的零件的要求也逐渐提高。

为了实现应对这样的大电流的保护器件，提出了一种保护器件，该保护器件使用增大了截面积的可熔导体，在形成了发热体的绝缘基板的表面连接了该可熔导体。

图13是表示以往的保护器件的一个构成例的图，图13的(A)是省略罩构件而示出的俯视图，图13的(B)是A－A’剖视图。图13所示的保护器件100具备：绝缘基板101；第一、第二电极102、103，形成于绝缘基板101的表面上，并且借助形成于绝缘基板101的背面的第一、第二外部连接电极102a、103a连接于外部电路的电流路径上；发热体104，形成于绝缘基板101的表面，通电时发热；绝缘层105，被覆发热体104；发热体引出电极106，层叠于绝缘层105上并且与发热体104连接；以及熔丝元件107，借助连接用焊料以跨于第一电极102、发热体引出电极106、以及第二电极103的方式搭载。

发热体104与形成于绝缘基板101的表面上的发热体供电电极108连接。发热体供电电极108借助雉堞体(Castellation)与形成于绝缘基板101的背面的未图示的第三外部连接电极连接。发热体104借助第三外部连接电极与设于外部电路的外部电源连接。而且，发热体104始终被未图示的开关器件等控制电流和发热。

发热体104被由玻璃层等构成的绝缘层105被覆，并且隔着绝缘层105与形成于绝缘层105上的发热体引出电极106重叠。绝缘层105例如通过将玻璃糊剂印刷、烧成而形成。此外，在发热体引出电极106上连接有以跨于第一、第二电极102、103间的方式而连接的熔丝元件107。

熔丝元件107通过隔着绝缘层105与发热体104重叠而与发热体104热连接，当发热体104通过通电而发热时会熔断。

熔丝元件107由无Pb焊料等低熔点金属形成，或者具有低熔点金属被高熔点金属被覆的层叠结构。而且，熔丝元件107从第一电极102经过发热体引出电极106连接到第二电极103，由此构成组装有保护器件100的外部电路的电流路径的一部分。而且，熔丝元件107通过通电超过额定值的电流，因自发热(焦耳热)而熔断，或者因发热体104的发热而熔断，阻断第一、第二电极102、103之间。

而且，保护器件100在产生将外部电路的电流路径阻断的需要时，通过开关器件对发热体104通电。由此，发热体104发热至高温，组装到外部电路的电流路径上的熔丝元件107熔融。熔丝元件107的熔融导体朝润湿性高的发热体引出电极106以及第一、第二电极102、103拉近。由此熔丝元件107的第一电极102～发热体引出电极106～第二电极103之间熔断，外部电路的电流路径被阻断。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6030431号公报

专利文献2：日本特开2016－225090号公报

专利文献3：日本特开2015－228302号公报

发明内容

发明所要解决的问题

构成熔丝元件107的低熔点金属的熔点为300℃左右，对于将其熔融的发热体104，要求能发热至1000℃左右的性能。此外，对于设有发热体104的绝缘基板101也要求耐受发热体104的发热的热强度，可使用陶瓷基板等。

此外，为了配置于通电路径，作为导电体的熔丝元件107需要在第一、第二电极102、103的至少两处连接。

需要说明的是，以辅助绝缘基板的发热体为目的，提出了在覆盖熔丝元件上的罩构件内置发热体的结构(专利文献1)；以保护熔丝元件免受热冲击影响为目的，提出了使导电性的弹性构件介于熔丝元件与壳体侧的构成构件之间，分散/缓和应力的结构(专利文献2)；还提出了准备外部电极端子，通过设为熔丝元件仅支承设有发热体的绝缘基板的表面电极的构成来分散应力的结构(专利文献3)。

如上列举出的专利文献1～3中记载的发明能够提供结构非常简便且安全性极高的保护器件，但其是在耐受发热体的发热的绝缘基板(主要为陶瓷基板)上连接包含低熔点金属(主要为锡、铅的焊料合金)的熔丝元件的结构。这些陶瓷基板和熔丝元件在暴露于冷热循环的情况下，由于线膨胀系数的不同而产生机械应力，由于该应力，会产生机械强度比陶瓷基板低的熔丝元件渐渐撕裂的不良情况。

特别是在为了应对大电流而扩大低熔点金属的截面积的情况下，由线膨胀引起的应力变大，因此倾向于直至熔丝元件断裂为止的期间变得更短。

专利文献2～3中记载的发明是使用导电性的弹性构件、外部电极的构成，但也存在如下问题：因追加导电性构件而使导体电阻值上升，因此不适合大电流化；因外部电极的追加而大型化、制造工时增加、成本提高等。

因此，本技术的目的在于提供防止熔丝元件的断裂、还能够应对大电流化的保护器件以及使用该保护器件的电池组。

用于解决问题的方案

为了解决上述技术问题，本技术的保护器件具备：基底基板，具有与外部电路连接的第一电极和第二电极；可熔导体，一个面被上述基底基板支承，与上述第一电极和第二电极连接；以及带发热体的基板，设有通过发热使上述可熔导体熔断的发热体，上述可熔导体的另一面与上述带发热体的基板的接点为一处。

此外，本技术的电池组具备：一个以上的电池单元；保护器件，连接在上述电池单元的充放电路径上、阻断该充放电路径；以及电流控制器件，检测上述电池单元的电压值，控制向上述保护器件的通电，上述保护器件具备：基底基板，具有与外部电路连接的第一电极和第二电极；可熔导体，一个面被上述基底基板支承，与上述第一电极和第二电极连接；以及带发热体的基板，设有通过发热使上述可熔导体熔断的发热体，上述可熔导体的另一面与上述带发热体的基板的接点为一处。

发明效果

根据本技术，可熔导体与带发热体的基板的接点为一处，因此即使在反复暴露于高温环境和低温环境的情况下，也不会在可熔导体产生由内部应力带来的应变、断裂等损伤，具有外形、尺寸的稳定性。由此，本技术的保护器件和电池组中，可熔导体的电阻值稳定，能维持高额定值。

附图说明

图1是示出应用了本技术的保护器件的图，(A)为俯视图，(B)为B－B’剖视图，(C)为A－A’剖视图。

图2是示出基底基板2的俯视图。

图3是示出可熔导体熔融的状态的剖视图。

图4是示出可熔导体的剖面立体图。

图5是示出保护器件的电路构成的图。

图6是示出保护器件的变形例的剖视图。

图7是示出变形例的保护器件的电路构成的图。

图8是示出保护器件的变形例的剖视图。

图9是示出保护器件的变形例的剖视图。

图10是示出保护器件的变形例的剖视图。

图11是示出保护器件的变形例的剖视图。

图12是示出电池组的构成例的电路图。

图13是示出现有的保护器件的一个构成例的图，(A)为省略罩构件而示出的俯视图，(B)为A－A’剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对应用本技术的保护器件和使用该保护器件的电池组详细地进行说明。需要说明的是，本技术不仅限定于以下的实施方式，当然在不脱离本技术的主旨的范围内可以进行各种变更。此外，附图是示意性的，有时各尺寸的比率等与实际情况不同。具体的尺寸等应当参考以下的说明来判断。此外，当然附图彼此之间也包括彼此的尺寸的关系、比率不同的部分。

应用本技术的保护器件1如图1所示，具备：基底基板2，具有与外部电路连接的第一电极3和第二电极4；可熔导体5，一个面5a被基底基板2支承，与第一电极3和第二电极4连接；以及带发热体的基板7，设有通过发热使可熔导体5熔断的发热体6。

而且，就可熔导体5而言，另一面5b与带发热体的基板7的接点为一处。在此，如后所述，设有发热体6的带发热体的基板7被要求耐受发热体6的发热的热强度，因此使用陶瓷基板等。另一方面，可熔导体5以能够通过发热体6的发热而熔融的低熔点金属为主成分。因此，可熔导体5与带发热体的基板7中线膨胀系数存在不同，若被基底基板2支承的可熔导体5与带发热体的基板7的接点存在多个，则在由回流安装、安装后的制品的使用环境等带来的反复暴露于高温环境和低温环境的情况下，由于与陶瓷基板的线膨胀系数不同而在可熔导体5产生内部应力，可能产生应变、断裂等损伤。

但是，保护器件1中，可熔导体5与带发热体的基板7的接点为一处，因此即使在反复暴露于高温环境和低温环境的情况下，也不会在可熔导体5产生由内部应力带来的应变、断裂等损伤，具有外形、尺寸的稳定性。由此，保护器件1中，可熔导体5的电阻值稳定，能维持高额定值。

此外，在与带发热体的基板7的接点存在多个的情况下，当为了应对大电流而扩大可熔导体5的截面积时，由与带发热体的基板7的线膨胀系数差引起的应力变大，因此倾向于直至断裂为止的时间变得更短。但是，保护器件1防止了由与带发热体的基板7的线膨胀系数差引起的内部应力的产生和损伤，因此也能够通过可熔导体5的截面积的扩大来应对大电流。

需要说明的是，可熔导体5与第一、第二电极3、4等的基底基板2的构成要素具有多个接点，但基底基板2不具备发热体6，可以使用耐热性低、线膨胀系数差小的材料，因此在与基底基板2之间几乎不会产生由线膨胀系数之差引起的内部应力带来的断裂、变形等。

即，保护器件1能够在结构上缓和对可熔导体5的热冲击。以下，对保护器件1的详细的构成进行说明。

[基底基板]

基底基板2例如由玻璃环氧基板、苯酚基板等具有绝缘性的构件形成。

如图2所示，在基底基板2的相互对置的两端部形成有第一、第二电极3、4。第一、第二电极3、4分别由Ag、Cu等的导电图案形成。此外，优选在第一、第二电极3、4的表面上通过镀敷处理等公知的方法涂敷Ni/Au镀层、Ni/Pd镀层、Ni/Pd/Au镀层等镀膜。由此，保护器件1能防止第一、第二电极3、4的氧化，防止导通电阻的上升带来的额定值的变动。此外，在回流安装保护器件1的情况下，能防止因连接可熔导体5的连接用焊料熔融而对第一、第二电极3、4进行熔蚀(焊料侵蚀)。

第一电极3从基底基板2的表面2a经由贯通基底基板2的导电通孔10与形成于背面2b的第一外部连接电极11连续。此外，第二电极4从基底基板2的表面2a经由导电通孔10与形成于背面2b的第二外部连接电极12连续。当保护器件1安装于外部电路基板时，第一、第二外部连接电极11、12与设于该外部电路基板的连接电极连接，由此可熔导体5组装到形成于该外部电路基板上的电流路径的一部分。需要说明的是，第一、第二电极3、4与第一、第二外部连接电极11、12的连接也可以借助形成于基底基板2的侧缘的雉堞体来进行。

第一、第二电极3、4借助连接焊料等导电连接材料9搭载可熔导体5，由此借助可熔导体5电连接。此外，如图3所示，在保护器件1中流过超过额定值的大电流，可熔导体5因自发热(焦耳热)而熔断，或者发热体6随着通电而发热，可熔导体5熔断，由此第一、第二电极3、4连接被阻断。

此外，基底基板2在第一电极3与第二电极4之间设有保持可熔导体5的熔融导体5c的保持部8。保持部8由对熔融导体5c的润湿性优异的材料形成，例如可以由Ag、Cu等的导电图案形成。此外，保持部8可以由与第一、第二电极3、4相同的材料形成，由此，能通过相同的形成工序同时形成。保持部8借助导电连接材料9等导热性优异的连接材料与可熔导体5连接。

需要说明的是，导电连接材料9例如为Sn－Ag、Sn－Ag－Cu、Sn－Bi、Sn－Bi－Sb等锡基底的合金、Pb－Sn、Pb－Au等铅基底的合金、Pb－In、In－Sn等铟基底的合金等、具有构成可熔导体5的低熔点金属以下的熔点的金属接合材料即可。此外，出于绝缘、可熔导体5的位置控制的目的，基底基板2也可以配置阻焊剂。

基底基板2与现有的保护器件中的绝缘基板不同，不设置发热体6。因此，基底基板2不要求高度的耐热性，也可以使用耐热性低的基材。因此，作为基底基板2的基材，可以使用与可熔导体5的线膨胀系数差小的基材。

由此，基底基板2即使在保护器件1反复暴露于高温环境和低温环境的情况下，也能抑制在与可熔导体5之间产生大的内部应力，能防止在可熔导体5产生由内部应力带来的应变、断裂等损伤，此外能维持外形、尺寸的稳定性。

[可熔导体]

接着，对可熔导体5进行说明。可熔导体5跨于第一和第二电极3、4间而安装，通过发热体6因通电引起的发热、或通电超过额定值的电流，因自发热(焦耳热)而熔断，阻断第一电极3与第二电极4之间的电流路径。

可熔导体5只要是通过发热体6因通电引起的发热或过电流状态而熔融的具有导电性的低熔点金属材料即可，例如可以使用SnAgCu系的无Pb焊料、BiPbSn合金、BiPb合金、BiSn合金、SnPb合金、PbIn合金、ZnAl合金、InSn合金、PbAgSn合金等。

此外，可熔导体5也可以是含有高熔点金属和低熔点金属的结构体。例如，如图4所示，可熔导体5是由内层和外层构成的层叠结构体，作为内层，具有低熔点金属层18，作为层叠于低熔点金属层18的外层，具有高熔点金属层19。可熔导体5借助连接焊料等导电接合材料9连接于第一、第二电极3、4和保持部8上。

低熔点金属层18优选为焊料或以Sn为主成分的金属，是通常被称为“无Pb焊料”的材料。低熔点金属层18的熔点不必一定比回流炉的温度高，可以在200℃左右熔融。高熔点金属层19是层叠于低熔点金属层18的表面的金属层，例如是Ag或Cu或以它们中的任意种为主成分的金属，具有即使在通过回流进行第一、第二电极3、4以及保持部8与可熔导体5的连接、保护器件1在外部电路基板上的安装的情况下也不熔融的高熔点。

这样的可熔导体5可以通过使用镀敷技术使高熔点金属层在低熔点金属箔上成膜来形成，或者也可以使用其他公知的层叠技术、膜形成技术来形成。此时，可熔导体5可以采用低熔点金属层18的整个面被高熔点金属层19被覆的结构，也可以是除了相互对置的一对侧面以外都被被覆的结构。需要说明的是，可熔导体5可以构成为以高熔点金属层19为内层、以低熔点金属层18为外层，此外，也可以由下述构成等各种构成来形成：设为低熔点金属层18与高熔点金属层19交替层叠而成的三层以上的多层结构，在外层的一部分设有开口部而使内层的一部分露出。

可熔导体5通过在成为内层的低熔点金属层18上层叠作为外层的高熔点金属层19，即使在回流温度超过低熔点金属层18的熔融温度的情况下，作为可熔导体5也能够维持形状，不至于熔断。因此，能通过回流高效地进行第一、第二电极3、4以及保持部8与可熔导体5的连接、保护器件1在外部电路基板上的安装，此外，通过回流，也能防止由于随着可熔导体5的变形而电阻值局部地变高或变低等而在规定的温度下未熔断、或在低于规定的温度下熔断等熔断特性的变动。

此外，在流过规定的额定电流的期间，可熔导体5即使自发热也不会熔断。而且，当流过比额定值高的值的电流时，由于自发热而熔融，阻断第一、第二电极3、4间的电流路径。此外，通过发热体6被通电而发热从而熔融，阻断第一、第二电极3、4间的电流路径。

此时，可熔导体5的熔融的低熔点金属层18对高熔点金属层19进行熔蚀(焊料侵蚀)，由此高熔点金属层19在低于熔融温度的温度下熔解。因此，可熔导体5能够利用低熔点金属层18对高熔点金属层19的侵蚀作用在短时间内熔断。此外，可熔导体5的熔融导体5c通过保持部8以及第一、第二电极3、4的物理性拉入作用被截断，因此能够快速且可靠地阻断第一、第二电极3、4间的电流路径(图3)。

此外，可熔导体5优选将低熔点金属层18的体积形成为比高熔点金属层19的体积大。可熔导体5通过由过电流引起的自发热或发热体6的发热而被加热，通过低熔点金属熔融而对高熔点金属进行熔蚀，由此能够快速地熔融、熔断。因此，可熔导体5通过将低熔点金属层18的体积形成为比高熔点金属层19的体积大，能够促进该熔蚀作用，能快速地阻断第一、第二电极3、4间。

此外，可熔导体5由于在成为内层的低熔点金属层18上层叠高熔点金属层19而构成，因此能使熔断温度比以往的由高熔点金属形成的贴片熔丝(chip fuse)等大幅降低。因此，可熔导体5与同一尺寸的贴片熔丝等相比，能够使截面积变大，能够大幅提高电流额定值。此外，与具有相同电流额定值的以往的贴片熔丝相比，能谋求小型化、薄型化，快速熔断性优异。

此外，可熔导体5能够提高对于向组装有保护器件1的电气系统瞬间施加异常高的电压的浪涌(surge)的耐性(耐脉冲性)。即，可熔导体5甚至在例如100A的电流流过几msec那样的情况下也不会熔断。关于这一点，由于在极短时间内流过的大电流会流过导体的表层(趋肤效应)，而可熔导体5设有电阻值低的Ag镀层等高熔点金属层19作为外层，因此容易使因浪涌而施加的电流流过，能够防止由自发热引起的熔断。因此，可熔导体5与以往的由焊料合金形成的熔丝相比，能够大幅提高对浪涌的耐性。

这样的可熔导体5中，一个面5a被支承于第一、第二电极以及保持部8，与一个面5a相反侧的另一面5b与带发热体的基板7相接。而且，保护器件1中，可熔导体5的另一面5b与带发热体的基板7的接点为一处。

[带发热体的基板]

带发热体的基板7具有：绝缘基板13；以及发热体6，形成于绝缘基板13并通过发热使可熔导体5熔断。

[绝缘基板]

绝缘基板13例如由氧化铝、玻璃陶瓷、莫来石、氧化锆等具有绝缘性且具备对发热体6的发热的耐性的基材形成。其中，优选使用对发热体6的高温发热的耐热性优异的陶瓷基板。

如图1所示，绝缘基板13在表面13a形成有发热体6，在背面13b形成有与可熔导体5的另一面5b连接的中间电极31。中间电极31通过连接焊料等导电连接材料9与可熔导体5的另一面5b连接。而且，在可熔导体5熔融时，中间电极31与形成于基底基板2的保持部8一起将熔融导体5c凝聚、保持。

[发热体]

发热体6是电阻值较高且通电时发热的具有导电性的构件，例如由镍铬合金、W、Mo、Ru等或包含这些的材料形成。发热体6可以通过如下方式来形成：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制成糊状物，使用丝网印刷技术将该糊状物在绝缘基板13上形成图案，进行烧成等。作为一个例子，发热体6可以通过如下方式来形成：根据规定的电压调整氧化钌系糊剂、银以及玻璃糊剂的混合糊剂，在绝缘基板13的表面13a的规定的位置以规定的面积制膜，之后，在适当条件下进行烧成处理。此外，发热体6的形状能够适当设计，但如图1所示，从使发热面积最大化方面考虑，优选根据绝缘基板13的形状设为大致矩形状。

此外，在绝缘基板13的形成有发热体6的表面13a，形成有构成向发热体6的供电路径的第一、第二发热体电极14、15。第一发热体电极14形成于绝缘基板13的表面13a的一侧缘，第二发热体电极15形成于与一侧缘相反侧的另一侧缘。发热体6中，一端与第一发热体电极14通过重叠而连接，另一端与第二发热体电极15通过重叠而连接。

第一发热体电极14和第二发热体电极15是成为向发热体6的供电端子的电极，第一发热体电极14借助雉堞体与设于绝缘基板13的背面13b的第一发热体供电电极33连接，第二发热体电极15借助雉堞体与设于绝缘基板13的背面13b的第二发热体供电电极34连接。第一发热体供电电极33和第二发热体供电电极34通过导电连接材料9等与形成于基底基板2的表面2a的第三电极35和第四电极36连接。

第三电极35从基底基板2的表面2a经由贯通基底基板2的导电通孔10与形成于背面2b的第三外部连接电极37连续。此外，第四电极36从基底基板2的表面2a经由导电通孔10与形成于背面2b的第四外部连接电极38连续。当保护器件1安装于外部电路基板时，第三、第四外部连接电极37、38与设于该外部电路基板的连接电极连接，由此组装到向发热体6供给电力的供电路径的一部分。如图5所示，向发热体6的供电路径与可熔导体5的电流路径独立地形成。需要说明的是，第三、第四电极35、36与第三、第四外部连接电极37、38的连接也可以借助形成于基底基板2的侧缘的雉堞体来进行。

需要说明的是，保护器件1如图6、图7所示，也可以使向发热体6的供电路径与可熔导体5的电流路径连结。在该情况下，第二发热体供电电极34与形成于绝缘基板13的背面13b的中间电极31连接，此外，不设置第四外部连接电极38。由此，发热体6在保护器件1组装到后述的电池组20的情况下(参照图12)，从电池堆25被供电，并且通过可熔导体5的熔断，供电路径被阻断，发热停止。需要说明的是，第二发热体电极15也可以设为经由设于绝缘基板13的未图示的导电通孔与中间电极31连接。

第一、第二发热体电极14、15、第一、第二发热体供电电极33、34、以及中间电极31可以通过将Ag、Cu等的导电糊剂印刷、烧成而形成。此外，通过相同的材料构成形成于绝缘基板13的表面13a或背面13b的电极，由此可以通过一次印刷和烧成工序形成。

发热体6被由玻璃层等构成的绝缘层32被覆来谋求保护和绝缘。绝缘层32例如可以通过涂布、烧成玻璃系的糊剂来形成。此外，出于绝缘的目的，绝缘基板13也可以配置阻焊剂。

形成于带发热体的基板7的背面13b的第一、第二发热体供电电极33、34借助导电连接材料9与形成于基底基板2的表面2a的第三、第四电极35、36连接。此外，形成于带发热体的基板7的背面13b的中间电极31借助导电连接材料9与可熔导体5的另一面5b连接。由此，带发热体的基板7与基底基板2连接。此时，可熔导体5与带发热体的基板7的接点为一处，此外，发热体6形成于带发热体的基板7的与可熔导体5相接的面的相反面侧。

需要说明的是，保护器件1通过内部被未图示的外壳覆盖而被保护。外壳例如可以使用各种工程塑料、热塑性塑料、陶瓷、玻璃环氧基板等具有绝缘性的构件来形成。

根据这样的保护器件1，可熔导体5与带发热体的基板7的连接部位设为1点，因此即使在反复暴露于高温环境和低温环境的情况下，也能抑制可熔导体5的由内部应力带来的应变、断裂等损伤。此外，能提供如下的保护器件：带发热体的基板7的绝缘基板13也能够不考虑相对于可熔导体5的线膨胀系数差而使用耐热性优异的陶瓷基板等，作为器件结构能够谋求耐热性的提高并且能够设计期望的发热体6的发热温度，增加可熔导体5的截面积而谋求高额定值化并且快速熔断性也优异。

进而，作为支承可熔导体5的基底基板2，可以使用可熔导体5的线膨胀系数差更小的基材。原材料间的线膨胀系数之差越大，产生的应力越大，因此减少线膨胀系数之差关系到提高对热冲击的耐久性。例如，陶瓷基材的线膨胀系数为7.2(ppm/℃)，相对于此，玻璃环氧基材的线膨胀系数为14(ppm/℃)。此外，成为可熔导体5的材料的锡的线膨胀系数为26.9(ppm/℃)，铅的线膨胀系数为29.1(ppm/℃)。

陶瓷基材与锡的线膨胀系数差约为20，玻璃环氧基材与锡的线膨胀系数差约为13，因此，通过将基底基板2从陶瓷基板变更为玻璃环氧基板，线膨胀系数差减少40％左右。由此，成为产生的应力也能够降低40％的结构。因此，作为基底基板2，使用与带发热体的基板7的绝缘基板13相比，相对于可熔导体5的线膨胀系数的线膨胀系数之差更小的基板，由此能提高可熔导体5对于反复暴露于高温环境和低温环境的冷热循环的耐热性。

此外，关于基底基板2的导体电阻，第一、第二电极3、4所使用的材料的导体电阻值与陶瓷基板的导体电阻值相同，因此能够实现与陶瓷基板同等以上的电阻值。

此外，在将玻璃环氧基材用作基底基板2的情况下，也与陶瓷基板同样地形成第一、第二外部连接电极11、12，由此能够构成为可表面安装的保护器件，并且无需使用外部电极端子等，作为结构体也可以设为小型。

[变形例1]

接着，对应用本技术的保护器件的变形例进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，对与上述的保护器件1相同的构成标注相同的附图标记并省略其详情。应用本技术的保护器件可以设置多个可熔导体。图8所示的保护器件40中，在基底基板2设有两个可熔导体5A、5B。可熔导体5A设于第一电极3与保持部8之间，可熔导体5B设于第二电极4与保持部8之间。此外，带发热体的基板7的中间电极31形成有与设于基底基板2的可熔导体5的数量对应的数量的接点，在图8所示的保护器件40中，在两个接点处与各可熔导体5A、5B连接。

在保护器件40中，可熔导体的另一面与带发热体的基板的接点也为一处。即，可熔导体5A与中间电极31在1点处相接，可熔导体5B也与中间电极31在1点处相接。因此，保护器件40即使在反复暴露于高温环境和低温环境的情况下，也能防止由于与绝缘基板13的线膨胀系数的不同而在可熔导体5A、5B产生内部应力，产生应变、断裂等损伤。

需要说明的是，可熔导体5也可以设置三个以上。此外，可熔导体5也可以通过在基底基板2的俯视观察下以跨于第一、第二电极3、4以及保持部8间的方式并列配置而设置多个。多个可熔导体5的大小、构成、材质、电阻值、导热系数等物性可以分别相同，也可以不同。

此外，也可以设为与可熔导体5的数量对应地形成多个中间电极31，各中间电极31与各可熔导体5的接点为一处。

[变形例2]

此外，应用本技术的保护器件可以设置多个发热体。图9所示的保护器件50中，在带发热体的基板7并列设有两个发热体6A、6B。发热体6A、6B各自的一端与第一发热体电极14通过重叠而连接，另一端与第二发热体电极15通过重叠而连接。第一发热体电极14和第二发热体电极15以后的向发热体6的供电路径的构成与上述的保护器件1相同。

在保护器件50中，可熔导体的另一面与带发热体的基板的接点也为一处。即，可熔导体5在中间电极31的1点相接。因此，保护器件50即使在反复暴露于高温环境和低温环境的情况下，也能防止由于与绝缘基板13的线膨胀系数的不同而在可熔导体5产生内部应力，产生应变、断裂等损伤。

[变形例3]

此外，应用本技术的保护器件可以在带发热体的基板的与可熔导体相接的面侧形成发热体。图10所示的保护器件60中，在带发热体的基板7的绝缘基板13的背面13b设有发热体6。发热体6通过被绝缘层32被覆来谋求保护和绝缘。此外，绝缘层32上重叠有与第二发热体电极与15连接的中间电极31。

中间电极31隔着绝缘层32与发热体6重叠。此外，中间电极31借助导电连接材料9与可熔导体5的另一面5b连接。即，保护器件60中，发热体6形成于带发热体的基板7的与可熔导体5相接的面侧。

此外，第一、第二发热体电极14、15也形成于绝缘基板13的背面13b，因此，也无需形成第一、第二发热体通电电极33、34，而与形成于基底基板2的第三、第四电极35、36连接。中间电极31从第二发热体电极15形成至绝缘层32上。

在保护器件60中，可熔导体的另一面与带发热体的基板的接点也为一处。即，可熔导体5在中间电极31的1点相接。因此，保护器件60即使在反复暴露于高温环境和低温环境的情况下，也能防止由于与绝缘基板13的线膨胀系数的不同而在可熔导体5产生内部应力，产生应变、断裂等损伤。此外，保护器件60中，发热体6隔着绝缘层32和中间电极31与可熔导体5相接，因此发热体6的热更容易向可熔导体5传递，快速熔断性优异。

需要说明的是，作为保护器件40的变形例，可以与保护器件50同样地在带发热体的基板7形成多个发热体6(参照图11)。此外，作为保护器件60的变形例，也可以与保护器件40同样地在基底基板2形成多个可熔导体5，或者也可以与保护器件50同样地在带发热体的基板7形成多个发热体6。

[电池组]

这样的保护器件1、40、50、60例如被组装入锂离子二次电池的电池组20内的电路而使用。图12是表示使用了保护器件1的电池组的构成例的电路图。如图12所示，电池组20例如具有由合计四个锂离子二次电池的电池单元(battery cell)21a～21d构成的电池堆25。

电池组20具备：电池堆25；充放电控制电路26，控制电池堆25的充放电；应用本发明的保护器件1，在电池堆25异常时阻断充放电路径；检测电路27，检测各电池单元21a～21d的电压；以及电流控制器件28，成为根据检测电路27的检测结果来控制保护器件1的动作的开关器件。

电池堆25是用于保护免受过充电和过放电状态影响而需要控制的电池单元21a～21d串联连接而成的，借助电池组20的正极端子20a、负极端子20b以可拆装的方式连接于充电装置22，被施加来自充电装置22的充电电压。利用充电装置22进行了充电的电池组20通过将正极端子20a、负极端子20b连接于利用电池进行动作的电子设备，能够使该电子设备进行动作。

充放电控制电路26具备：两个电流控制器件23a、23b，串联连接在电池堆25与充电装置22之间的电流路径；以及控制部24，控制这些电流控制器件23a、23b的动作。电流控制器件23a、23b例如由场效应晶体管(以下称为FET)构成，通过利用控制部24控制栅极电压，从而控制向电池堆25的电流路径向充电方向和/或放电方向的导通和阻断。控制部24从充电装置22接受供电而进行动作，根据检测电路2的检测结果，在电池堆25为过放电或过充电时，以阻断电流路径的方式控制电流控制器件23a、23b的动作。

保护器件1例如连接在电池堆25与充放电控制电路26之间的充放电电流路径上，其动作被电流控制器件28控制。

检测电路27与各电池单元21a～21d连接，检测各电池单元21a～21d的电压值，将各电压值供给至充放电控制电路26的控制部24。此外，检测电路27在任一电池单元21a～21d成为过充电电压或过放电电压时，输出对电流控制器件28进行控制的控制信号。

电流控制器件28例如由FET构成，以如下方式进行控制：根据从检测电路27输出的检测信号，在电池单元21a～21d的电压值成为超过规定的过放电或过充电状态的电压时，使保护器件1进行动作，无论电流控制器件23a、23b的开关动作如何，都阻断电池堆25的充放电电流路径。

由以上那样的构成形成的电池组20中使用的、应用本发明的保护器件1具有图7所示那样的电路构成。即，保护器件1的第一外部连接电极11与电池堆25侧连接，第二外部连接电极12与正极端子20a侧连接，由此，可熔导体5串联连接在电池堆25的充放电路径上。此外，保护器件1的发热体6借助第一发热体电极14～第三外部连接电极37与电流控制器件28连接，并且发热体6与电池堆25的开放端连接。像这样，就发热体6而言，使一端借助中间电极31与可熔导体5和电池堆25的一个开放端连接，使另一端通过第三外部连接电极33与电流控制器件28和电池堆25的另一个开放端连接。由此，形成向能够通过电流控制器件28控制通电的发热体6的供电路径。

[保护器件的动作]

当检测电路27检测到电池单元21a～21d中的任意者的异常电压时，向电流控制器件28输出阻断信号。于是，电流控制器件28控制电流以对发热体6通电。就保护器件1而言，电流从电池堆25流至发热体6，由此发热体6开始发热。保护器件1中，由于发热体6的发热，可熔导体5熔断，阻断电池堆25的充放电路径。此外，就保护器件1而言，通过含有高熔点金属和低熔点金属而形成可熔导体5，低熔点金属在高熔点金属熔断之前熔融，利用熔融的低熔点金属对高熔点金属的熔蚀作用，能够在短时间内使可熔导体5熔解。

在此，保护器件1中，被支承于基底基板2的可熔导体5与带发热体的基板7的接点为一处。因此，作为要求热强度的带发热体的基板7的绝缘基板13，可使用陶瓷基板等，即使与可熔导体5的线膨胀系数差变大，在因回流安装、制品的使用环境等而反复暴露于高温环境和低温环境的情况下，也不会在可熔导体5产生由内部应力带来的应变、断裂等损伤，具有外形、尺寸的稳定性。由此，可熔导体5能够防止由变形带来的电阻值的变动等引起的熔断特性的变动，维持高额定值，并且通过发热体6的发热而快速熔断。

保护器件1通过可熔导体5熔断，也阻断了向发热体6的供电路径，因此发热体6的发热停止。

需要说明的是，就保护器件1而言，在对电池组20通电超过额定值的过电流的情况下，可熔导体5也由于自发热而熔融，能够阻断电池组20的充放电路径。

像这样，保护器件1中，由于发热体6由通电引起的发热、或者由过电流引起的可熔导体5的自发热，可熔导体5熔断。此时，保护器件1即使在向电路基板回流安装时、对安装有保护器件1的电路基板进一步进行回流加热等暴露于高温环境下的情况下，由于具有低熔点金属被高熔点金属被覆的结构，也能抑制可熔导体5的变形。因此，能够防止由可熔导体5的变形带来的电阻值的变动等引起的熔断特性的变动，通过规定的过电流、发热体6的发热而快速熔断。

本发明的保护器件1不限于用于锂离子二次电池的电池组的情况，当然也能够应用于需要利用电气信号阻断电流路径的各种用途。

附图标记说明

1：保护器件；2：基底基板；3：第一电极；4：第二电极；5：可熔导体；6：发热体；7：带发热体的基板；8：保持部；9：导电连接材料；11：第一外部连接电极；12：第二外部连接电极；13：绝缘基板；14：第一发热体电极；15：第二发热体电极；16：第一引出电极；17：第二引出电极；18：低熔点金属层；19：高熔点金属层；20：电池组；21：电池单元；22：充电装置；23：电流控制器件；24：控制部；25：电池堆；26：充放电控制电路；27：检测电路；28：电流控制器件；31：中间电极；32：绝缘层；33：第三外部连接电极；34：第四外部连接电极；40：保护器件；50：保护器件；60：保护器件。

Claims (8)

1.一种保护器件，具备：

基底基板，具有与外部电路连接的第一电极和第二电极；

可熔导体，一个面被所述基底基板支承，与所述第一电极和第二电极连接；以及

带发热体的基板，设有通过发热使所述可熔导体熔断的发热体，

所述可熔导体的另一面与所述带发热体的基板的接点为一处。

2.根据权利要求1所述的保护器件，其中，

所述发热体形成于所述带发热体的基板的与所述可熔导体相接的面相反面侧。

3.根据权利要求1所述的保护器件，其中，

所述发热体形成于所述带发热体的基板的与所述可熔导体相接的面侧。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的保护器件，其中，

具有多个所述可熔导体，各所述可熔导体与所述带发热体的基板的接点为一处。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的保护器件，其中，

所述带发热体的基板为陶瓷基板。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的保护器件，其中，

所述基底基板与所述带发热体的基板相比，相对于所述可熔导体的线膨胀系数差更小。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的保护器件，其中，

所述带发热体的基板形成有多个所述发热体。

8.一种电池组，具备：

一个以上的电池单元；

保护器件，连接在所述电池单元的充放电路径上、阻断该充放电路径；以及

电流控制器件，检测所述电池单元的电压值，控制向所述保护器件的通电，

所述保护器件具备：

基底基板，具有与外部电路连接的第一电极和第二电极；

可熔导体，一个面被所述基底基板支承，与所述第一电极和第二电极连接；以及

带发热体的基板，设有通过发热使所述可熔导体熔断的发热体，

所述可熔导体的另一面与所述带发热体的基板的接点为一处。