DE102023123321A1

DE102023123321A1 - Sicherungslegierung und Schutzelement

Info

Publication number: DE102023123321A1
Application number: DE102023123321.1A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Matsumoto; Shintaro Nakajima; Shuichi Hori
Original assignee: Schott Japan Corp
Current assignee: Schott Japan Corp
Priority date: 2022-08-31
Filing date: 2023-08-30
Publication date: 2024-02-29
Also published as: JP2024035140A; TW202412035A; KR20240031083A

Abstract

Bereitstellung eines Schutzelements, das ein aus einer Legierung bestehendes bleifreies Sicherungselement umfasst, welches reflowbeständig ist und auch nach einem Reflow einen niedrigen elektrischen Widerstand beibehalten kann. Schutzelement, das eine Isolationsplatine, eine auf der Isolationsplatine vorgesehene erste Elektrode und zweite Elektrode, ein Sicherungselement, das zumindest zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode elektrisch angeschlossen ist, und ein Flussmittel umfasst, das ein Durchbrennen des Sicherungselements unterstützt, wobei das Sicherungselement aus einer Legierung der drei Elemente Sn-Ag-Cu besteht, deren Silbergehalt 20 bis 30 Gew.-% und Kupfergehalt 2 bis 10 Gew.-% beträgt, wobei der Rest aus Sn besteht.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherungslegierung und ein Schutzelement für ein elektrisches/elektronisches Gerät.
[Hintergrundtechnologie]
In den letzten Jahren werden mit der raschen Verbreitung kompakter elektronischer Geräte wie Mobilgeräte auch als für die Schutzschaltung eines bestückten Netzteils implementierte Schutzelemente kompakte, flache Formen verwendet. Als Schutzschaltung für ein Sekundärbatteriepaket eignet sich z. B. die Verwendung eines in dem Patentdokument 1 angegebenen Schutzelements für ein oberflächenmontiertes Bauelement (SMD). Als solche Schutzelemente gibt es nicht-rückstellende Schutzelemente, die einen abnormalen Zustand wie eine aufgrund eines Überstroms in dem zu schützenden Gerät auftretende übermäßige Wärmebildung oder eine Überspannung detektieren, oder auf eine abnormale Überhitzung der Umgebungstemperatur reagieren, sodass unter bestimmten Bedingungen eine Sicherung in Betrieb gesetzt und eine elektrische Schaltung abgeschaltet wird. Bei diesen Schutzelementen wird zum Zweck der Sicherheit eines Geräts, wenn eine bei dem Gerät entstehende Abnormalität durch die Schutzschaltung detektiert wird, die Schaltung dadurch abgeschaltet, dass durch einen Signalstrom ein Widerstandselement erwärmt wird und durch diese Erwärmung ein Sicherungselement aus einem schmelzbaren Legierungsmaterial durchbrennt, oder dadurch, dass das Sicherungselement durch einen Überstrom durchbrennt.
Beispielsweise gibt es, wie im Patentdokument 1 angegeben, ein Schutzelement, das ein Sicherungselement verwendet, das aus einem Metallmaterial mit einem niedrigen Schmelzpunkt, welches bei einer Löttemperatur schmilzt, und einem auf das Metallmaterial mit einem niedrigen Schmelzpunkt aufgeschichteten löslichen Metallstrukturmaterial besteht. Bei dem Sicherungselement dieses Schutzelements haftet das Metallmaterial mit einem niedrigen Schmelzpunkt, das durch einen Lötvorgang in die flüssige Phase übergegangen ist, aufgrund der Oberflächenspannung an dem bei dieser Temperatur festen Metallstrukturmaterial, sodass es für eine bestimmte Zeit von diesem getragen und vor einem Durchbrennen geschützt wird, wodurch zumindest während des Lötens durch ein Beibehalten der Form des Sicherungselements verhindert wird, dass es durch ein Reflow-Löten zu einer Fehlfunktion des Sicherungselements kommt. Ist das Löten beendet und das Schaltungsschutzelement in die zu schützende Schaltung implementiert, wird das Metallstrukturmaterial des Sicherungselements aufgrund der Wärme des Lötens durch eine Diffusion oder ein Schmelzen in das Metallmaterial mit einem niedrigen Schmelzpunkt als Medium zu einer dünnen Schicht, sodass es durch eine abnormale Überhitzung der Installationsumgebung oder aufgrund der Erwärmung des Heizers eines eingebauten Widerstandsheizelements leicht eliminiert wird und anschließend ein Betrieb erfolgt, ohne dass ein Durchbrennen behindert wird.
[Dokumente des Standes der Technik]
[Patentdokumente]
[Patentdokument 1] Patentveröffentlichung Nr. JP 2015-079608 A
[Übersicht über die Erfindung]
[Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe]
Ein für eine Sekundärbatterie verwendetes Schutzelement ist ein oberflächenmontiertes Bauteil. Daher ist es erforderlich, dass bei dem für dieses Schutzelement verwendeten Sicherungselement dafür gesorgt wird, dass es bei einem Reflow-Löten nicht durchbrennt, und es muss insbesondere für eine beidseitige Implementierung einem zweimaligen Hochtemperatur-Reflow-Löten standhalten. Ein herkömmliches reflowbeständiges Sicherungselement, bei dem eine bleifreie Legierung verwendet wird, brennt im Verlauf einer Fest-Flüssig-Koexistenz-Temperaturzone durch, in der die feste Phase und die flüssige Phase zusammen vorliegen, bevor die Temperatur erreicht ist, bei der das Sicherungselement vollständig in die flüssige Phase übergegangen ist, weist jedoch den Nachteil auf, dass sich bei einer Oberflächenmontierung eines Schutzelements auf einer Leiterplatte durch ein Reflow-Löten das Sicherungselement in der Fest-Flüssig-Koexistenz-Temperaturzone verformt. Auf das Sicherungselement ist ein Flussmittel aufgetragen, das ein Durchbrennen garantiert. Normalerweise fließt das Flussmittel in der Nähe der Arbeitstemperatur durch den Übergang in die flüssige Phase leichter, wobei es jedoch wichtig ist, dass eine erforderliche Menge an Flussmittel auf dem Sicherungselement gehalten wird, bis der Sicherungsbetrieb abgeschlossen ist. Bei einem verformten Sicherungselement kommt es jedoch vor, dass ausgehend von der verformten Stelle des Sicherungselements vor dem Auslösen des Sicherungselements Flussmittel weggeschwemmt wird und ein stabiler Betrieb verhindert wird.
Ferner wird im Allgemeinen bei einem Sicherungselement, das ein Schutzelement verwendet, unter den Gesichtspunkten einer Anpassung an höhere Ströme oder Stand-by-Energieverlusten von wiederaufladbaren Batterien bevorzugt ein Material mit einem möglichst niedrigen spezifischen elektrischen Widerstand verwendet. Lötlegierungen und Metallelemente, die für ein Sicherungselement einer bleifreien Zusammensetzung verwendet werden können, sind jedoch begrenzt, wobei herkömmlich ein solches, das gleichzeitig aus einer leicht schmelzenden Legierung oder einem Metallmaterial einer einfachen Zusammensetzung besteht, reflowbeständig ist und einen gewünschten niedrigen elektrischen Widerstand hat, und dessen Einfluss auf die Umwelt und den Menschen minimal ist, ausgesprochen selten ist, und es keines gibt, das der praktischen Anwendung genügt.
Stellvertretend für eine Lötlegierung einer bleifreien Zusammensetzung ist eine Snbasierte Legierung, insbesondere eine Legierung aus den drei Elementen Sn-Ag-Cu, wobei jedoch bei einer solchen Legierung aus den drei Elementen Sn-Ag-Cu die Entfaltung einer auch einem Hochtemperatur-Reflow-Löten standhaltenden Reflowbeständigkeit selbst bei gemeinsamen Projekten von Industrie, Hochschulen und Verwaltung zur Bleifreiheit wie NEDO nicht realisiert werden konnte, und sich trotz der Anstrengungen der Lot-Hersteller im In- und Ausland die Realisierung als ausgesprochen schwierig erwies.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der vorstehenden Probleme vorgeschlagen, und beabsichtigt bei einem Schaltungsschutzelement die Bereitstellung eines neuen Sicherungselements aus einer einfachen Legierung, das reflowbeständig ist und auch nach einem Reflow einen niedrigen elektrischen Widerstand beibehalten kann, während gleichzeitig sein Einfluss auf die Umwelt und auf Menschen ausgesprochen gering ist, sowie eines dieses Sicherungselement umfassenden Schutzelements.
[Mittel zum Lösen der Aufgabe]
Der vorliegenden Erfindung zufolge wird ein Schutzelement bereitgestellt, gekennzeichnet durch eine Isolationsplatine, eine auf dieser Isolationsplatine vorgesehene erste Elektrode und zweite Elektrode, ein Sicherungselement, das zumindest zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode elektrisch angeschlossen ist, und ein Flussmittel, das ein Durchbrennen des Sicherungselements unterstützt, wobei das Sicherungselement aus einer Legierung der drei Elemente Sn-Ag-Cu besteht, deren Silbergehalt 20 bis 30 Gew.-% und Kupfergehalt 2 bis 10 Gew.-% beträgt, wobei der Rest aus Sn besteht. Das Sicherungselement kann metallurgisch unvermeidbare Spurenelemente (unvermeidbare Verunreinigungen) enthalten. Andererseits kann das Sicherungselement auch reduzierende chemische Elemente wie Phosphor, Zink, Aluminium, Magnesium, Nickel, Indium, Gallium, Germanium oder Kobalt in geringen Mengen von z. B. weniger als 0,001 Gew.-% (einschließlich 0 Gew.-%) enthalten. Bevorzugt enthält das Sicherungselement keine reduzierenden chemischen Elemente. Ferner kann das Sicherungselement auch andere chemische Elemente als reduzierende chemische Elemente in geringen Mengen von z. B. weniger als 1 Gew.-% enthalten.
Bei dem Schutzelement der vorliegenden Erfindung kann gegebenenfalls auch ein Erwärmungselement auf der Isolationsplatine vorgesehen, und das Erwärmungselement bestrombar sein, sodass dafür gesorgt wird, dass das Sicherungselement durch ein Erwärmen bei Bedarf zum Durchbrennen gebracht werden kann. Das heißt, es wird ein Schutzelement bereitgestellt, das gekennzeichnet ist durch eine Isolationsplatine, eine auf der Isolationsplatine vorgesehene erste Elektrode und zweite Elektrode, ein Erwärmungselement, das durch Bestromung Wärme erzeugt, eine Bestromungselektrode, die vorgesehen ist, um dem Erwärmungselement Strom zuzuführen, ein Sicherungselement, das zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode sowie der Bestromungselektrode elektrisch angeschlossen ist, und ein Flussmittel, das ein Durchbrennen des Sicherungselements unterstützt, wobei das Sicherungselement aus einer Legierung der drei Elemente Sn-Ag-Cu besteht, deren Silbergehalt 20 bis 30 Gew.-% und Kupfergehalt 2 bis 10 Gew.-% beträgt, wobei der Rest aus Sn besteht. Bei dem Schutzelement kann gegebenenfalls das Erwärmungselement der Isolationsplatine bestromt werden, sodass das Sicherungselement durch ein Erwärmen bei Bedarf zum Durchbrennen gebracht werden kann.
Bei dem Sicherungselement der vorliegenden Erfindung ist dadurch, dass der vorstehend angegebene Bereich der Legierungszusammensetzung verwendet wird, eine Nutzung als reflowbeständiges Sicherungselement aus einem einfachen Legierungsmaterial möglich, obwohl es sich um eine Legierung mit einer Fest-Flüssig-Koexistenz-Temperaturzone handelt, wobei es dadurch, dass eine Verformung des Sicherungselements auch nach einem Reflow unterdrückt wird, das Flussmittel halten kann, da es einen niedrigen elektrischen Widerstand beibehält und ein Wegschwemmen des Flussmittels, das ein Durchbrennen des Sicherungselements unterstützt, verhindert wird. Bei der Legierung aus den drei Elementen Sn-Ag-Cu selbst handelt es sich um eine bekannte Legierung, wobei sich jedoch eine beachtliche Wirkung aus der Anwendung der Legierung aus den drei Elementen Sn-Ag-Cu einer speziellen Zusammensetzung als Sicherungselement ergibt. Bei dem Sicherungselement ist die Solidustemperatur mit 217°C etwas niedriger als die allgemeine Reflow-Temperatur, während die Liquidustemperatur in der Nähe von 380°C liegt, und die Reflow-Beständigkeit zufriedenstellend ist. Durch einen Silbergehalt von 20 bis 30 Gew.-%, einen Zusatz von Kupfer von 6 ± 4 Gew.-% und Zinn als Rest verbessert sich durch einen Anstieg der Festphasen-Rückstandsrate beim Reflow die Reflowbeständigkeit gegenüber früher. Ferner ist bei der Legierung der drei Elemente Sn-Ag-Cu, aus der das Sicherungselement besteht, ein Silbergehalt von größer oder gleich 22 Gew.-% und kleiner oder gleich 25 Gew.-% bevorzugt, und ferner ein Kupfergehalt von größer oder gleich 4 Gew.-% und kleiner oder gleich 8 Gew.-% bevorzugt. Durch diesen bevorzugten Aufbau können noch hervorragendere Durchbrenneigenschaften entfaltet werden, damit die Festphasen-Rückstandsrate beim Reflow und die Reflow-Beständigkeit weiter verbessert werden, während die Liquiduskurve nicht zu hoch ansteigt. Hierbei handelt es sich bei der Festphasen-Rückstandsrate um den Anteil der Festphase bezogen auf die Flüssigphase bei der betreffenden Temperatur. Bei diesem Sicherungselement sind der Verformungswiderstand und das Durchbrennen ausgesprochen gut dafür, dass zwar die Festphasen-Rückstandsrate ansteigt, aber die Liquiduskurve nicht ansteigt. Die Gründe hierfür sind noch nicht vollständig geklärt, wobei jedoch angenommen wird, dass sich durch die Nutzung des Legierungsmaterials in diesem Zusammensetzungsbereich für das Sicherungselement aufgrund einer Ausfällintensivierung oder Kristallisierungsintensivierung der intermetallischen Verbindung zwischen irgendwelchen der die Legierung bildenden Metallelemente aus Zinn, Silber oder Kupfer die wärmebeständige Formstabilität verbessert. Um das Sicherungselement gegebenenfalls mit einer gewünschten Elektrode zu verbinden, die auf dem Isolationssubstrat vorgesehen ist, kann bei dem Sicherungselement an der gesamten Fläche der Seite, die der Elektrodenfläche, mit der es verbunden wird, gegenüberliegt oder einem Teil hiervon eine Verbindungsmetallschicht vorgesehen werden. Bei der Verbindungsmetallschicht kann es sich um ein beliebiges Legierungsmaterial, Lötmaterial, Lot oder Metallmaterial handeln, sofern es sich um ein Metall mit einer niedrigeren Schmelztemperatur als bei dem Sicherungselement handelt.
[Effekte der Erfindung]
Dem Schutzelement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zufolge besteht das Sicherungselement aus einer einfachen Legierung mit einem minimalen Einfluss auf die Umwelt und Menschen und ist reflowbeständig, und dadurch, dass ein Verformen des Sicherungselements auch nach einem Reflow unterdrückt wird, hält es das Flussmittel, da es einen niedrigen elektrischen Widerstand beibehält und ein Wegschwemmen des Flussmittels, mit dem das Sicherungselement bestrichen ist, verhindert wird.
[Kurze Erläuterung der Figuren]

[1] 1 zeigt ein Schutzelement 10 der vorliegenden Erfindung, wobei (a) eine Draufsicht auf einen Schnitt durch einen Deckel entlang einer Linie d-d in (b) ist, (b) ein Querschnitt durch eine Linie D-D in (a) ist, und (c) eine Unterseitenansicht hiervon ist.
[2] 2 zeigt ein Schutzelement 20 der vorliegenden Erfindung, wobei (a) eine Draufsicht auf einen Schnitt durch einen Deckel entlang einer Linie d-d in (b) ist, (b) ein Querschnitt durch eine Linie D-D in (a) ist, und (c) eine Unterseitenansicht hiervon ist.
[3] 3 zeigt ein Schutzelement 30 der vorliegenden Erfindung, wobei (a) eine Draufsicht auf einen Schnitt durch einen Deckel entlang einer Linie d-d in (b) ist, (b) ein Querschnitt durch eine Linie D-D in (a) ist, und (c) eine Unterseitenansicht hiervon ist.
[4] 4 zeigt ein Schutzelement 40 der vorliegenden Erfindung, wobei (a) eine Draufsicht auf einen Schnitt durch einen Deckel entlang einer Linie d-d in (b) ist, (b) ein Querschnitt durch eine Linie D-D in (a) ist, und (c) eine Unterseitenansicht hiervon ist.
[5] 5 zeigt ein Schutzelement 50 der vorliegenden Erfindung, wobei (a) eine Draufsicht auf einen Schnitt durch einen Deckel entlang einer Linie d-d in (b) ist, (b) ein Querschnitt durch eine Linie D-D in (a) ist, und (c) eine Unterseitenansicht hiervon ist.
[6] 6 zeigt ein Schutzelement 60 der vorliegenden Erfindung, wobei (a) eine Draufsicht auf einen Schnitt durch einen Deckel entlang einer Linie d-d in (b) ist, (b) ein Querschnitt durch eine Linie D-D in (a) ist, und (c) eine Unterseitenansicht hiervon ist.
[7] 7 zeigt ein Schutzelement 70 der vorliegenden Erfindung, wobei (a) eine Draufsicht auf einen Schnitt durch einen Deckel entlang einer Linie d-d in (b) ist, (b) ein Querschnitt durch eine Linie D-D in (a) ist, und (c) eine Unterseitenansicht hiervon ist.
[8] 8 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Festphasen-Rückstandsrate und der Liquidustemperatur einer Sn-Ag-Cu-Legierung verschiedener Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

[Formen zur Ausführung der Erfindung]
Einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge wird ein Schutzelement bereitgestellt, gekennzeichnet durch eine Isolationsplatine, eine auf dieser Isolationsplatine vorgesehene erste Elektrode und zweite Elektrode, ein Sicherungselement, das zumindest zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode elektrisch angeschlossen ist, und ein Flussmittel, das ein Durchbrennen des Sicherungselements unterstützt, wobei das Sicherungselement aus einer Legierung der drei Elemente Sn-Ag-Cu besteht, deren Silbergehalt 20 bis 30 Gew.-% und Kupfergehalt 2 bis 10 Gew.-% beträgt, wobei der Rest aus Sn besteht. Dadurch, dass das Schutzelement ein für eine Oberflächenmontierung geeignetes Schutzelement ist, und ein Sicherungselement aus dem vorstehend angegebenen Bereich der Legierungszusammensetzung verwendet wird, ist eine Nutzung als reflowbeständiges Sicherungselement aus einem einfachen Legierungsmaterial möglich, wobei es dadurch, dass ein Verformen des Sicherungselements auch nach einem Reflow unterdrückt wird, das Flussmittel halten kann, da es einen niedrigen elektrischen Widerstand beibehält und ein Wegschwemmen des Flussmittels, mit dem das Sicherungselement bestrichen ist, verhindert wird. Um das Sicherungselement gegebenenfalls mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zu verbinden, die auf dem Isolationssubstrat vorgesehen sind, kann bei dem Sicherungselement an der gesamten ebenen Fläche des Sicherungselements auf der Seite, die der Elektrodenfläche, mit der das Sicherungselement verbunden wird, gegenüberliegt, oder einem Teil hiervon, eine Verbindungsmetallschicht vorgesehen werden. Für diese Verbindungsmetallschicht kann ein beliebiges Legierungsmaterial, Lötmaterial, Lot oder Metallmaterial verwendet werden, sofern es sich um ein Metall mit einer niedrigeren Schmelztemperatur als bei dem Sicherungselement handelt. Beispielsweise gibt es als Lötlegierung eine Lötlegierung aus Bal. Sn-3,0 Ag-0,5 Cu (Einheit der Zahlenwerte ist %, Bal. = Rest), oder eine Lötlegierung aus Bal. Sn-0,75 Cu (Einheit des Zahlenwerts ist %, Bal. = Rest). Solche Verbindungslegierungsschichten können metallurgisch unvermeidbare Spurenelemente (unvermeidbare Verunreinigungen) enthalten. Ferner kann die Verbindungslegierungsschicht auch reduzierende chemische Elemente wie Phosphor, Zink, Aluminium, Magnesium, Nickel, Indium, Gallium, Germanium oder Kobalt in geringen Mengen von z. B. weniger als 0,001 Gew.-% (einschließlich 0 Gew.-%) enthalten. Bevorzugt enthält die Verbindungslegierungsschicht keine reduzierenden chemischen Elemente. Ferner kann die Verbindungslegierungsschicht auch andere chemische Elemente als reduzierende chemische Elemente in geringen Mengen von z. B. weniger als 1 Gew.-% enthalten.
Einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge wird ein Schutzelement bereitgestellt, dass gekennzeichnet ist durch eine Isolationsplatine, eine auf der Isolationsplatine vorgesehene erste Elektrode und zweite Elektrode, ein Erwärmungselement, das durch Bestromung Wärme erzeugt, eine Bestromungselektrode, die vorgesehen ist, um dem Erwärmungselement Strom zuzuführen, ein Sicherungselement, das zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode sowie der Bestromungselektrode elektrisch angeschlossen ist, und ein Flussmittel, das ein Durchbrennen des Sicherungselements unterstützt, wobei das Sicherungselement aus einer Legierung der drei Elemente Sn-Ag-Cu besteht, deren Silbergehalt 20 bis 30 Gew.-% und Kupfergehalt 2 bis 10 Gew.-% beträgt, wobei der Rest aus Sn besteht. Bei dem Schutzelement kann gegebenenfalls das Erwärmungselement der Isolationsplatine bestromt werden, sodass das Sicherungselement durch ein Erwärmen bei Bedarf zum Durchbrennen gebracht werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Sicherungselement ist dadurch, dass der vorstehend angegebene Bereich der Legierungszusammensetzung verwendet wird, eine Nutzung als reflowbeständiges Sicherungselement aus einem einfachen Legierungsmaterial möglich, wobei es dadurch, dass eine Verformung des Sicherungselements auch nach einem Reflow unterdrückt wird, das Flussmittel halten kann, da es einen niedrigen elektrischen Widerstand beibehält und ein Wegschwemmen des Flussmittels, das ein Durchbrennen des Sicherungselements unterstützt, verhindert wird. Um das Sicherungselement gegebenenfalls mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode sowie der Bestromungselektrode zu verbinden, die auf dem Isolationssubstrat vorgesehen sind, kann bei dem Sicherungselement an der gesamten ebenen Fläche des Sicherungselements auf der Seite, die der Elektrodenfläche, mit der das Sicherungselement verbunden wird, gegenüberliegt oder einem Teil hiervon, eine Verbindungsmetallschicht vorgesehen werden. Bei dieser Verbindungsmetallschicht kann es sich um ein beliebiges Legierungsmaterial, Lötmaterial, Lot oder Metallmaterial handeln, sofern es sich um ein Metall mit einer niedrigeren Schmelztemperatur als bei dem Sicherungselement handelt. Beispielsweise gibt es als Lötlegierung eine Lötlegierung aus Bal. Sn-3,0 Ag-0,5 Cu (Einheit des Zahlenwerts ist %, Bal. = Rest).
Bei dem Schutzelement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein das Sicherungselement und das Flussmittel bedeckender kappenförmiger Deckel, der an dem Isolationsplatine haftet, angebracht werden. Zum Anschluss an ein externes Bauteil können die erste Elektrode und zweite Elektrode oder kann die Bestromungselektrode mit Elektrodenpads elektrisch verbunden werden, welche die Isolationsplatine in die Mitte nehmend auf deren entgegengesetzter Seite vorgesehen sind. Als Mittel für den elektrischen Anschluss kann ein beliebiges Verfahren verwendet werden, solange ein elektrischer Anschluss möglich ist, wobei z. B. eine Oberflächenleitung oder eine Durchgangsbohrung (einschließlich einem Kontaktloch oder einem Halb-Durchgangsloch) möglich ist.
Die Verbindungsmetallschicht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorab mit dem Sicherungselement durch eine Verkleidung usw. einteilig verklebt vorgesehen sein. Im folgenden Fall wird beim Verbindungsvorgang das Sicherungselement direkt auf die Elektrode derart aufgesetzt, dass sich die Fläche der Verbindungsmetallschicht und die Elektrodenoberfläche gegenüberliegen, und wird so erwärmt, sodass durch das Schmelzen der Verbindungsmetallschicht das Sicherungselement und das Elektrodenmaterial leicht verbunden werden können. Ferner kann beim Verbindungsvorgang auch eine Lötpaste auf die erforderlichen Stellen des Sicherungselements aufgetragen und durch ein Schmelzen der Lötpaste eine Verbindungsmetallschicht gebildet werden, wobei gleichzeitig das Sicherungselement und das Elektrodenmaterial verbunden werden. Anders ausgedrückt wird das Sicherungselement der vorliegenden Erfindung durch ein Verbinden mit einer externen Elektrode verwendet, wobei an der Fläche, die mit der Elektrode verbunden wird, außerdem eine Verbindungsmetallschicht aus einem Metallmaterial vorgesehen werden kann, bei dem die Liquidustemperatur niedriger ist als bei dem Sicherungselement. Ferner kann bei dem Sicherungselement der vorliegenden Erfindung auch nur an einem Verbindungsabschnitt zum Verbinden des Sicherungselements mit der Elektrode außerdem eine Verbindungsmetallschicht aus einem Metallmaterial vorgesehen werden, bei dem die Liquidustemperatur niedriger ist als bei dem Sicherungselement. Durch die Verbindungsmetallschicht sollte das Sicherungselement mit der Elektrode verbunden werden können, wobei eine im Vergleich zur Dicke (bzw. zum Volumen oder zur Querschnittsfläche) des Sicherungselements kleinere Filmdicke (bzw. Volumen oder Querschnittsfläche) genügt. Die Verbindungsmetallschicht besteht bevorzugt aus einem Legierungsmaterial mit den gleichen chemischen Elementen, aus denen das Legierungsmaterial besteht, aus dem das Sicherungselement gebildet ist (d. h. aus einer Sn-Ag-Cu-Legierung).
Es werden Beispiele zur Verbindung des Sicherungselements als einem einfachen Legierungsmaterial mit den jeweiligen Elektroden auf der Isolierungsplatine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Das Verfahren zur Verbindung des Sicherungselements mit den jeweiligen Elektroden ist hierauf jedoch nicht beschränkt.
Beispielsweise können das Sicherungselement und die jeweiligen Elektroden durch einen Reflow-Ofen durchgeführt und durch die in die flüssige Phase übergegangene Metallschicht, Lötpaste oder eine Löt-Nivellierung miteinander verbunden werden. Hierbei ist eine Spitzentemperatur des Reflow-Ofens von 220°C bis 240°C bevorzugt. Das Sicherungselement und die jeweiligen Elektroden können auch durch ein Ultraschallbonden mittels eines Ultraschallhorns, ein Laserbonden mittels eines Halbleiterlasers, Grünlasers, YAG-Lasers oder UV-Lasers, ein Widerstandsschweißen oder durch einen elektrisch leitenden Klebstoff verbunden werden.
Ferner kann das Sicherungselement auch im geschmolzenen Zustand mittels eines Dispensers auf die Elektroden ausgespritzt oder aufgetropft werden und dadurch das Sicherungselement mit den jeweiligen Elektroden verbunden werden.
Ferner kann auch, nachdem mittels eines Metallschablonendrucks eine Paste auf die Elektroden gedruckt wurde, durch ein Durchführen durch einen Reflow-Ofen ein Sicherungselement gebildet werden.
Das Schutzelement gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht aus einer einfachen Legierung mit einem geringen elektrischen Widerstand und einem minimalen Einfluss auf die Umwelt und Menschen, hält einem mehrmaligen Reflow stand, wobei auch nach einem Reflow ein Verformen desselben Sicherungselements verhindert werden kann, und dadurch ein Wegschwemmen des Flussmittels, das ein Durchbrennen des Sicherungselements unterstützt, verhindert und das Flussmittel gehalten wird.
[Beispiele]
Ein Schutzelement 10 eines ersten Beispiels gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wie in 1 gezeigt, gekennzeichnet durch eine Isolationsplatine 11 aus Aluminiumoxid-Keramik, eine auf dieser Isolationsplatine 11 vorgesehene erste Elektrode 12 und zweite Elektrode 13 aus einer Silberlegierung, ein Sicherungselement 16, das zumindest zwischen der ersten Elektrode 12 und der zweiten Elektrode 13 elektrisch angeschlossen ist, und ein Flussmittel, das ein Durchbrennen des Sicherungselements 16 unterstützt, wobei das Sicherungselement 16 aus einer flachen Platte einer Legierung der drei Elemente Bal. Sn-30 Ag-10 Cu (Einheit der Zahlenwerte ist %, Bal. = Rest) besteht, auf deren Oberfläche ein Flussmittel (nicht dargestellt) aufgetragen wurde. Um das Sicherungselement 16 gegebenenfalls mit der ersten Elektrode 12 und der zweiten Elektrode 13, die auf der Isolationsplatine 11 vorgesehen sind, durch Löten zu verbinden, kann bei dem Sicherungselement 16 an der gesamten ebenen Fläche des Sicherungselements auf der Seite, die der Elektrodenfläche der ersten Elektrode 12 und der zweiten Elektrode 13 gegenüberliegt, mit denen das Sicherungselement 16 verbunden wird, oder einem Teil hiervon, eine Verbindungsmetallschicht (nicht dargestellt) vorgesehen werden. Die Verbindungsmetallschicht besteht aus einer Lötlegierung aus Bal. Sn-3,0 Ag-0,5 Cu (Einheit der Zahlenwerte ist %, Bal. = Rest), deren Schmelztemperatur niedriger ist als bei dem Sicherungselement. Bei dem Schutzelement 10 ist ein das Sicherungselement 16 und das Flussmittel bedeckender kappenförmiger Deckel 100 aus einem Flüssigkristallpolymer angebracht, der an der Isolationsplatine 11 haftet. Zum Anschluss an ein externes Bauteil sind die erste Elektrode 12 und die zweite Elektrode 13 durch eine Durchgangsbohrung mit Elektrodenpads 110 verbunden, welche die Isolationsplatine 11 in die Mitte nehmend auf der entgegengesetzten Seite vorgesehen sind.
Ein Schutzelement 20 eines zweiten Beispiels gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wie in 2 gezeigt, gekennzeichnet durch eine Isolationsplatine 21 aus Aluminiumoxid-Keramik, eine auf dieser Isolationsplatine 21 vorgesehene erste Elektrode 22 und zweite Elektrode 23 aus einer Silberlegierung, ein aus einem Widerstandskörper bestehendes Erwärmungselement 24, das auf der Isolationsplatine 21 vorgesehen ist, durch eine Bestromung Wärme erzeugt und dadurch bei Bedarf ein Sicherungselement in Betrieb setzen kann, eine Bestromungselektrode 25 aus einer Silberlegierung, die zum Bestromen des Erwärmungselements 24 vorgesehen ist, ein Sicherungselement 26, das zwischen der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 23 sowie der Bestromungselektrode 25 elektrisch angeschlossen und auf einer anderen Platinenfläche als der Installationsfläche des Erwärmungselements 24 vorgesehen ist, und ein Flussmittel, das ein Durchbrennen des Sicherungselements 26 unterstützt, wobei das Sicherungselement 26 aus einer flachen Platte einer Legierung der drei Elemente Bal. Sn-30 Ag-10 Cu (Einheit der Zahlenwerte ist %, Bal. = Rest) besteht, auf deren Oberfläche ein Flussmittel (nicht dargestellt) aufgetragen wurde. Bei dem Schutzelement 20 ist ein das Sicherungselement 26 und das Flussmittel bedeckender kappenförmiger Deckel 200 aus einem Flüssigkristallpolymer angebracht, der an der Isolationsplatine 21 haftet. Zum Anschluss an ein externes Bauteil sind die erste Elektrode 22 und die zweite Elektrode 23 sowie die Bestromungselektrode 25 durch eine Durchgangsbohrung mit Elektrodenpads 210 verbunden, welche die Isolationsplatine 21 in die Mitte nehmend auf der entgegengesetzten Seite vorgesehen sind.
Ein Schutzelement 30 eines dritten Beispiels gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wie in 3 gezeigt, gekennzeichnet durch eine Isolationsplatine 31 aus Aluminiumoxid-Keramik, eine auf dieser Isolationsplatine 31 vorgesehene erste Elektrode 32 und zweite Elektrode 33 aus einer Silberlegierung, ein aus einem Widerstandskörper bestehendes Erwärmungselement 34, das auf der Isolationsplatine 31 vorgesehen ist, durch eine Bestromung Wärme erzeugt und dadurch bei Bedarf ein Sicherungselement in Betrieb setzen kann, eine Bestromungselektrode 35 aus einer Silberlegierung, die zum Bestromen des Erwärmungselements 34 vorgesehen ist, ein Sicherungselement 36, das zwischen der ersten Elektrode 32 und der zweiten Elektrode 33 sowie der Bestromungselektrode 35 elektrisch angeschlossen und auf einer anderen Platinenfläche als der Installationsfläche des Erwärmungselements 34 vorgesehen ist, und ein Flussmittel, das ein Durchbrennen des Sicherungselements 36 unterstützt, wobei das Sicherungselement 36 aus einer flachen Platte einer Legierung der drei Elemente Bal. Sn-20 Ag-2 Cu (Einheit der Zahlenwerte ist %, Bal. = Rest) besteht, auf deren Oberfläche ein Flussmittel (nicht dargestellt) aufgetragen wurde, auf der ebenen Fläche der flachen Platte, die der ersten Elektrode 32 und der zweiten Elektrode 33 sowie der Bestromungselektrode 35 gegenüberliegt, außerdem eine Verbindungsmetallschicht 37 aus einer Lötlegierung aus Bal. Sn-3,0 Ag-0,5 Cu (Einheit der Zahlenwerte ist %, Bal. = Rest), bei der die Liquidustemperatur niedriger ist als bei dem Sicherungselement 36, und die eine geringere Dicke hat, als Verkleidung vorgesehen ist, und die Verbindungsmetallschicht 37 in die Mitte nehmend zwischen der ersten Elektrode 32 und der zweiten Elektrode 33 sowie der Bestromungselektrode 35 elektrisch angeschlossen ist. Bei dem Schutzelement 30 ist ein das Sicherungselement 36 und das Flussmittel bedeckender kappenförmiger Deckel 300 aus einem Flüssigkristallpolymer angebracht, der an der Isolationsplatine 31 haftet. Zum Anschluss an ein externes Bauteil sind die erste Elektrode 32 und die zweite Elektrode 33 sowie die Bestromungselektrode 35 durch eine Durchgangsbohrung mit Elektrodenpads 310 verbunden, welche die Isolationsplatine 31 in die Mitte nehmend auf der entgegengesetzten Seite vorgesehen sind.
Ein Schutzelement 40 eines vierten Beispiels gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wie in 4 gezeigt, gekennzeichnet durch eine Isolationsplatine 41 aus Aluminiumoxid-Keramik, eine auf dieser Isolationsplatine 41 vorgesehene erste Elektrode 42 und zweite Elektrode 43 aus einer Silberlegierung, ein aus einem Widerstandskörper bestehendes Erwärmungselement 44, das auf der Isolationsplatine 41 vorgesehen ist, durch eine Bestromung Wärme erzeugt und dadurch bei Bedarf ein Sicherungselement in Betrieb setzen kann, eine Bestromungselektrode 45 aus einer Silberlegierung, die zum Bestromen des Erwärmungselements 44 vorgesehen ist, ein Sicherungselement 46, das zwischen der ersten Elektrode 42 und der zweiten Elektrode 43 sowie der Bestromungselektrode 45 elektrisch angeschlossen und auf einer anderen Platinenfläche als der Installationsfläche des Erwärmungselements 44 vorgesehen ist, und ein Flussmittel, das ein Durchbrennen des Sicherungselements 46 unterstützt, wobei das Sicherungselement 46 aus einer flachen Platte einer Legierung der drei Elemente Bal. Sn-20 Ag-10 Cu (Einheit der Zahlenwerte ist %, Bal. = Rest) besteht, auf deren Oberfläche ein Flussmittel (nicht dargestellt) aufgetragen wurde, auf den jeweiligen Verbindungsflächen mit der ersten Elektrode 42 und der zweiten Elektrode 43 sowie der Bestromungselektrode 45 außerdem eine Verbindungsmetallschicht 47 aus einer Lötlegierung aus Bal. Sn-3,0 Ag-0,5 Cu (Einheit der Zahlenwerte ist %, Bal. = Rest), bei der die Liquidustemperatur niedriger ist als bei dem Sicherungselement 46 vorgesehen ist, und die Verbindungsmetallschicht 47 in die Mitte nehmend zwischen der ersten Elektrode 42 und der zweiten Elektrode 43 sowie der Bestromungselektrode 45 elektrisch angeschlossen ist. Bei dem Schutzelement 40 ist ein das Sicherungselement 46 und das Flussmittel bedeckender kappenförmiger Deckel 400 aus einem Flüssigkristallpolymer angebracht, der an der Isolationsplatine 41 haftet. Zum Anschluss an ein externes Bauteil sind die erste Elektrode 42 und die zweite Elektrode 43 sowie die Bestromungselektrode 45 durch eine Durchgangsbohrung mit Elektrodenpads 410 verbunden, welche die Isolationsplatine 41 in die Mitte nehmend auf der entgegengesetzten Seite vorgesehen sind.
Ein Schutzelement 50 eines fünften Beispiels gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wie in 5 gezeigt, gekennzeichnet durch eine Isolationsplatine 51 aus Aluminiumoxid-Keramik, eine an dieser Isolationsplatine 51 vorgesehene erste Elektrode 52 und zweite Elektrode 53 aus einer Silberlegierung, ein aus einem Widerstandskörper bestehendes Erwärmungselement 54, das auf der Isolationsplatine 51 vorgesehen ist, durch eine Bestromung Wärme erzeugt und dadurch bei Bedarf ein Sicherungselement in Betrieb setzen kann, eine Bestromungselektrode 55 aus einer Silberlegierung, die zum Bestromen des Erwärmungselements 54 vorgesehen ist, und ein Sicherungselement 56, das zwischen der ersten Elektrode 52 und der zweiten Elektrode 53 sowie der Bestromungselektrode 55 elektrisch angeschlossen und auf der gleichen Platinenfläche wie die Installationsfläche des Erwärmungselements 54 vorgesehen ist, wobei das Sicherungselement 56 aus einer flachen Platte einer Legierung der drei Elemente Bal. Sn-30 Ag-10 Cu (Einheit der Zahlenwerte ist %, Bal. = Rest) besteht, auf deren Oberfläche ein Flussmittel (nicht dargestellt) aufgetragen wurde. Bei dem Schutzelement 50 ist ein das Sicherungselement 56 und das Flussmittel bedeckender kappenförmiger Deckel 500 aus einem Flüssigkristallpolymer angebracht, der an der Isolationsplatine 51 haftet. Zum Anschluss an ein externes Bauteil sind die erste Elektrode 52 und die zweite Elektrode 53 sowie die Bestromungselektrode 55 durch eine Durchgangsbohrung mit Elektrodenpads 510 verbunden, welche die Isolationsplatine 51 in die Mitte nehmend auf der entgegengesetzten Seite vorgesehen sind.
Ein Schutzelement 60 eines sechsten Beispiels gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wie in 6 gezeigt, gekennzeichnet durch eine Isolationsplatine 61 aus Aluminiumoxid-Keramik, eine auf dieser Isolationsplatine 61 vorgesehene erste Elektrode 62 und zweite Elektrode 63 aus einer Silberlegierung, ein aus einem Widerstandskörper bestehendes Erwärmungselement 64, das auf der Isolationsplatine 61 vorgesehen ist, durch eine Bestromung Wärme erzeugt und dadurch bei Bedarf ein Sicherungselement in Betrieb setzen kann, eine Bestromungselektrode 65 aus einer Silberlegierung, die zum Bestromen des Erwärmungselements 64 vorgesehen ist, und ein Sicherungselement 66, das zwischen der ersten Elektrode 62 und der zweiten Elektrode 63 sowie der Bestromungselektrode 65 elektrisch angeschlossen und auf der gleichen Platinenfläche wie die Installationsfläche des Erwärmungselements 64 vorgesehen ist, wobei das Sicherungselement 66 aus einer flachen Platte einer Legierung der drei Elemente Bal. Sn-20 Ag-2 Cu (Einheit der Zahlenwerte ist %, Bal. = Rest) besteht, auf deren Oberfläche ein Flussmittel (nicht dargestellt) aufgetragen wurde, auf der ebenen Fläche der flachen Platte, die der ersten Elektrode 62 und der zweiten Elektrode 63 sowie der Bestromungselektrode 65 gegenüberliegt, außerdem eine Verbindungsmetallschicht 67 aus einer Lötlegierung aus Bal. Sn-3,0 Ag-0,5 Cu (Einheit der Zahlenwerte ist %, Bal. = Rest), bei der die Liquidustemperatur niedriger ist als bei dem Sicherungselement 66, und die eine geringere Dicke hat, als Verkleidung vorgesehen ist, und die Verbindungsmetallschicht 67 in die Mitte nehmend zwischen der ersten Elektrode 62 und der zweiten Elektrode 63 sowie der Bestromungselektrode 65 elektrisch angeschlossen ist. Bei dem Schutzelement 60 ist ein das Sicherungselement 66 und das Flussmittel bedeckender kappenförmiger Deckel 600 aus einem Flüssigkristallpolymer angebracht, der an der Isolationsplatine 61 haftet. Zum Anschluss an ein externes Bauteil sind die erste Elektrode 62 und die zweite Elektrode 63 sowie die Bestromungselektrode 65 durch eine Durchgangsbohrung mit Elektrodenpads 610 verbunden, welche die Isolationsplatine 61 in die Mitte nehmend auf der entgegengesetzten Seite vorgesehen sind.
Ein Schutzelement 70 eines siebten Beispiels gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wie in 7 gezeigt, gekennzeichnet durch eine Isolationsplatine 71 aus Aluminiumoxid-Keramik, eine auf dieser Isolationsplatine 71 vorgesehene erste Elektrode 72 und zweite Elektrode 73 aus einer Silberlegierung, ein aus einem Widerstandskörper bestehendes Erwärmungselement 74, das auf der Isolationsplatine 71 vorgesehen ist, durch eine Bestromung Wärme erzeugt und dadurch bei Bedarf ein Sicherungselement in Betrieb setzen kann, eine Bestromungselektrode 75 aus einer Silberlegierung, die zum Bestromen des Erwärmungselements 74 vorgesehen ist, und ein Sicherungselement 76, das zwischen der ersten Elektrode 72 und der zweiten Elektrode 73 sowie der Bestromungselektrode 75 elektrisch angeschlossen und auf der gleichen Platinenfläche wie die Installationsfläche des Erwärmungselements 74 vorgesehen ist, wobei das Sicherungselement 76 aus einer flachen Platte einer Legierung der drei Elemente Bal. Sn-20 Ag-10 Cu (Einheit der Zahlenwerte ist %, Bal. = Rest) besteht, auf deren Oberfläche ein Flussmittel (nicht dargestellt) aufgetragen wurde, auf den jeweiligen Verbindungsflächen mit der ersten Elektrode 72 und der zweiten Elektrode 73 sowie der Bestromungselektrode 75 außerdem eine Verbindungsmetallschicht 77 aus einer Lötlegierung aus Bal. Sn-3,0 Ag-0,5 Cu (Einheit der Zahlenwerte ist %, Bal. = Rest) vorgesehen ist, bei der die Liquidustemperatur niedriger ist als bei dem Sicherungselement 76, und die Verbindungsmetallschicht 77 in die Mitte nehmend zwischen der ersten Elektrode 72 und der zweiten Elektrode 73 sowie der Bestromungselektrode 75 elektrisch angeschlossen ist. Bei dem Schutzelement 70 ist ein das Sicherungselement 76 und das Flussmittel bedeckender kappenförmiger Deckel 700 aus einem Flüssigkristallpolymer angebracht, der an der Isolationsplatine 71 haftet. Zum Anschluss an ein externes Bauteil sind die erste Elektrode 72 und die zweite Elektrode 73 sowie die Bestromungselektrode 75 durch eine Durchgangsbohrung mit Elektrodenpads 710 verbunden, welche die Isolationsplatine 71 in die Mitte nehmend auf der entgegengesetzten Seite vorgesehen sind.
Die hervorragende Reflowbeständigkeit der Sn-Ag-Cu-Legierung, aus der das Sicherungselement der vorliegenden Erfindung besteht, wurde experimentell durch eine Simulation nachgewiesen. Konkret wurde eine Mehrzahl von Sn-Ag-Cu-Legierungen, die sich in ihrem Ag-Gehalt (20 Gew.-%, 21 Gew.-%, 22 Gew.-%, 23 Gew.-%, 24 Gew.-% und 25 Gew.-%) und Cu-Gehalt (2 Gew.-%, 4 Gew.-%, 6 Gew.-%, 8 Gew.-% und 10 Gew.-%) unterscheiden, mittels einer Software zur Berechnung von Multisystem-Zustandsdiagrammen analysiert, und es wurden die Festphasen-Rückstandsrate und die Liquidustemperatur bei einer allgemeinen Reflowtemperatur von 260°C berechnet. Dieses Ergebnis ist in 8 dargestellt.
Wie in 8 gezeigt, ist bei allen Sn-Ag-Cu-Legierungen mit einem Ag-Gehalt von 20 Gew.-% bis 25 Gew.-% und einem Cu-Gehalt von 2 Gew.-% bis 10 Gew.-% die Liquidustemperatur höher als 260°C und die Festphasen-Rückstandsrate bei 260°C ist größer oder gleich 0,2 (größer oder gleich 20 %), wodurch bestätigt wurde, dass eine hervorragende Reflowbeständigkeit entfaltet werden konnte. Insbesondere bei den Sn-Ag-Cu-Legierungen mit einem Ag-Gehalt von 22 Gew.-% bis 25 Gew.-% und einem Cu-Gehalt von 4 Gew.-% bis 8 Gew.-% ist die Liquidustemperatur niedrig und die Festphasen-Rückstandsrate ebenfalls hoch, wodurch die Entfaltung einer besonders hervorragenden Reflowbeständigkeit bestätigt werden konnte.
[Industrielle Anwendbarkeit]
Das Schutzelement mit einem Elektrodenfüllmaterial der vorliegenden Erfindung kann zusammen mit anderen oberflächenmontierten Bauteilen auf einer zu schützenden Schalttafel montiert werden, mittels eines Reflowverfahrens durch ein Massenlöten implementiert und als Schutzvorrichtung für eine Sekundärbatterie wie ein Batteriepaket verwendet werden.
[Erläuterung der Bezugszeichen]

10: Schutzelement
11: Isolationsplatine
12: Erste Elektrode
13: Zweite Elektrode
16: Sicherungselement
100: Deckel
110: Elektrodenpad
20: Schutzelement
21: Isolationsplatine
22: Erste Elektrode
23: Zweite Elektrode
24: Erwärmungselement
25: Bestromungselektrode
26: Sicherungselement
200: Deckel
210: Elektrodenpad
30: Schutzelement
31: Isolationsplatine
32: Erste Elektrode
33: Zweite Elektrode
34: Erwärmungselement
35: Bestromungselektrode
36: Sicherungselement
37: Verbindungsmetallschicht
300: Deckel
310: Elektrodenpad
40: Schutzelement
41: Isolationsplatine
42: Erste Elektrode
43: Zweite Elektrode
44: Erwärmungselement
45: Bestromungselektrode
46: Sicherungselement
47: Verbindungsmetallschicht
400: Deckel
410: Elektrodenpad
50: Schutzelement
51: Isolationsplatine
52: Erste Elektrode
53: Zweite Elektrode
54: Erwärmungselement
55: Bestromungselektrode
56: Sicherungselement
500: Deckel
510: Elektrodenpad
60: Schutzelement
61: Isolationsplatine
62: Erste Elektrode
63: Zweite Elektrode
64: Erwärmungselement
65: Bestromungselektrode
66: Sicherungselement
67: Verbindungsmetallschicht
600: Deckel
610: Elektrodenpad
70: Schutzelement
71: Isolationsplatine
72: Erste Elektrode
73: Zweite Elektrode
74: Erwärmungselement
75: Bestromungselektrode
76: Sicherungselement
77: Verbindungsmetallschicht
700: Deckel
710: Elektrodenpad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015079608 A [0004]

Claims

Aus einer Legierung der drei Elemente Sn-Ag-Cu bestehendes Sicherungselement, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Legierung der Silbergehalt 20 bis 30 Gew.-% und Kupfergehalt 2 bis 10 Gew.-% beträgt, wobei der Rest aus Sn besteht.
Sicherungselement nach Anspruch 1, wobei an einer Fläche, die mit einer Elektrode des Sicherungselements verbunden ist, bei dem Sicherungselement außerdem eine Verbindungsmetallschicht aus einem Metall vorgesehen ist, bei dem die Liquidustemperatur niedriger ist als bei dem Sicherungselement.
Sicherungselement nach Anspruch 1, wobei an einem Abschnitt, der mit einer Elektrode des Sicherungselements verbunden ist, bei dem Sicherungselement außerdem eine Verbindungsmetallschicht aus einem Metall vorgesehen ist, bei dem die Liquidustemperatur niedriger ist als bei dem Sicherungselement.
Schutzelement, gekennzeichnet durch eine Isolationsplatine, eine an der Isolationsplatine vorgesehene erste Elektrode und zweite Elektrode, ein Sicherungselement, das zumindest zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode elektrisch angeschlossen ist, und ein Flussmittel, das ein Durchbrennen des Sicherungselements unterstützt, wobei das Sicherungselement aus einer Legierung der drei Elemente Sn-Ag-Cu besteht, deren Silbergehalt 20 bis 30 Gew.-% und Kupfergehalt 2 bis 10 Gew.-% beträgt, wobei der Rest aus Sn besteht.
Schutzelement nach Anspruch 4, wobei das Sicherungselement aus einer flachen Platte besteht, an einer Fläche der flachen Platte, die der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode gegenüberliegt, außerdem eine Verbindungsmetallschicht aus einem Metall vorgesehen ist, bei dem die Liquidustemperatur niedriger ist als bei dem Sicherungselement, und das die Verbindungsmetallschicht in die Mitte nehmend zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode sowie einer Bestromungselektrode elektrisch angeschlossen ist.
Schutzelement nach Anspruch 4, wobei das Sicherungselement aus einer flachen Platte besteht, nur an den jeweiligen Verbindungsflächen mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode sowie der Bestromungselektrode, außerdem eine Verbindungsmetallschicht aus einem Metall vorgesehen ist, bei dem die Liquidustemperatur niedriger ist als bei dem Sicherungselement, und das die Verbindungsmetallschicht in die Mitte nehmend zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode sowie der Bestromungselektrode elektrisch angeschlossen ist.
Schutzelement, gekennzeichnet durch eine Isolationsplatine, eine an der Isolationsplatine vorgesehene erste Elektrode und zweite Elektrode, ein Erwärmungselement, das durch Bestromung Wärme erzeugt, eine Bestromungselektrode, die vorgesehen ist, um dem Erwärmungselement Strom zuzuführen, ein Sicherungselement, das zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode sowie der Bestromungselektrode elektrisch angeschlossen ist, und ein Flussmittel, das ein Durchbrennen des Sicherungselements unterstützt, wobei das Sicherungselement aus einer Legierung der drei Elemente Sn-Ag-Cu besteht, deren Silbergehalt 20 bis 30 Gew.-% und Kupfergehalt 2 bis 10 Gew.-% beträgt, wobei der Rest aus Sn besteht.
Schutzelement nach Anspruch 7, wobei das Sicherungselement auf einer anderen Platinenfläche vorgesehen ist als die Fläche, auf der das Erwärmungselement vorgesehen ist.
Schutzelement nach Anspruch 7, wobei das Sicherungselement auf der gleichen Platinenfläche vorgesehen ist wie die Fläche, auf der das Erwärmungselement vorgesehen ist.
Schutzelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Sicherungselement aus einer flachen Platte besteht, an einer Fläche der flachen Platte, die der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode sowie der Bestromungselektrode gegenüberliegt, außerdem eine Verbindungsmetallschicht aus einem Metall vorgesehen ist, bei dem die Liquidustemperatur niedriger ist als bei dem Sicherungselement, und das die Verbindungsmetallschicht in die Mitte nehmend zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode sowie der Bestromungselektrode elektrisch angeschlossen ist.
Schutzelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Sicherungselement aus einer flachen Platte besteht, nur an den jeweiligen Verbindungsflächen mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode sowie der Bestromungselektrode, außerdem eine Verbindungsmetallschicht aus einem Metall vorgesehen ist, bei dem die Liquidustemperatur niedriger ist als bei dem Sicherungselement, und das die Verbindungsmetallschicht in die Mitte nehmend zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode sowie der Bestromungselektrode elektrisch angeschlossen ist.