JP2001052903A - 保護素子 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＰＴＣ素子を用いた保護素子を、部品数を減
らして簡便に低コストに製造できるようにし、また、保
護素子の薄型化も可能とする。 【解決手段】 保護素子２０Ａが、第１のＰＴＣ素子１
と、該第１のＰＴＣ素子１を形成するＰＴＣ材料１’を
基板として設けられた、低融点金属体２、発熱体３又は
第２のＰＴＣ素子を有する。
らして簡便に低コストに製造できるようにし、また、保
護素子の薄型化も可能とする。 【解決手段】 保護素子２０Ａが、第１のＰＴＣ素子１
と、該第１のＰＴＣ素子１を形成するＰＴＣ材料１’を
基板として設けられた、低融点金属体２、発熱体３又は
第２のＰＴＣ素子を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＴＣ素子のトリ
ップにより被保護回路を過電流あるいは過電圧から保護
する保護素子に関する。
ップにより被保護回路を過電流あるいは過電圧から保護
する保護素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、被保護回路への過電流を遮断する
保護素子として、鉛、スズ、アンチモン等の低融点金属
体からなり、過電流により発熱して溶断する電流ヒュー
ズが知られている。
保護素子として、鉛、スズ、アンチモン等の低融点金属
体からなり、過電流により発熱して溶断する電流ヒュー
ズが知られている。
【０００３】また、過電流時に発熱し、それにより抵抗
値が上昇し、被保護回路に流れる電流を抑制するものと
してはＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素
子が知られている。
値が上昇し、被保護回路に流れる電流を抑制するものと
してはＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素
子が知られている。
【０００４】さらに、これらの保護素子と電圧検知手段
とを組み合わせ、過電流だけでなく過電圧からも被保護
回路を保護する保護装置が提案されている。
とを組み合わせ、過電流だけでなく過電圧からも被保護
回路を保護する保護装置が提案されている。
【０００５】図９はこのような保護装置の回路図である
（特開平８−２３６３０５号公報参照）。この回路にお
いて、端子Ａ１、Ａ２はリチウムイオン電池等の被保護
装置の電極端子に接続され、端子Ｂ１、Ｂ２は充電器等
の電極端子に接続される。
（特開平８−２３６３０５号公報参照）。この回路にお
いて、端子Ａ１、Ａ２はリチウムイオン電池等の被保護
装置の電極端子に接続され、端子Ｂ１、Ｂ２は充電器等
の電極端子に接続される。
【０００６】図９の保護装置に使用されている保護素子
２０Ｘにおいては、その第１の端子ａと第２の端子ｂと
の間で、ＰＴＣ素子１と低融点金属体２とが直列に接続
されており、第３の端子ｃと電極５ｄとの間に発熱体３
が接続されている。また、この保護装置には電圧検知手
段及びスイッチング手段として、ツエナダイオードとト
ランジスタが設けられている。
２０Ｘにおいては、その第１の端子ａと第２の端子ｂと
の間で、ＰＴＣ素子１と低融点金属体２とが直列に接続
されており、第３の端子ｃと電極５ｄとの間に発熱体３
が接続されている。また、この保護装置には電圧検知手
段及びスイッチング手段として、ツエナダイオードとト
ランジスタが設けられている。
【０００７】この保護装置によれば、通常時には発熱体
３には通電されず、ＰＴＣ素子１及び低融点金属体２
が、リチウムイオン電池等の被保護装置の端子と充電器
等の電極端子との間の通電ラインとなるが、ツエナダイ
オードに所定の降伏電圧以上の逆電圧が印加されると急
激にベース電流ｉbが流れ、それにより大きなコレクタ
電流ｉcが発熱体３に通電されて発熱体３が発熱し、発
熱体３に近接した位置にある低融点金属体２が溶断し、
端子Ａ１、Ａ２に接続されたリチウムイオン電池等の被
保護装置における過充電の進行が阻止される。
３には通電されず、ＰＴＣ素子１及び低融点金属体２
が、リチウムイオン電池等の被保護装置の端子と充電器
等の電極端子との間の通電ラインとなるが、ツエナダイ
オードに所定の降伏電圧以上の逆電圧が印加されると急
激にベース電流ｉbが流れ、それにより大きなコレクタ
電流ｉcが発熱体３に通電されて発熱体３が発熱し、発
熱体３に近接した位置にある低融点金属体２が溶断し、
端子Ａ１、Ａ２に接続されたリチウムイオン電池等の被
保護装置における過充電の進行が阻止される。
【０００８】一方、端子Ａ１、Ｂ１間に規定値以上の過
電流が流れた場合には、まず、ＰＴＣ素子１が電流抑制
機能を発揮し、次いで、低融点金属体２が溶断して電流
を遮断する。
電流が流れた場合には、まず、ＰＴＣ素子１が電流抑制
機能を発揮し、次いで、低融点金属体２が溶断して電流
を遮断する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図９の保護
装置に使用されている保護素子２０Ｘは、図１０の上面
図（同図（ａ））及び断面図（同図（ｂ））に示すよう
に、基板４上に、電極５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを形成
し、この電極５ｃと電極５ｄの間に発熱体３を形成し、
発熱体３を絶縁層６で覆い、電極５ａの上にＰＴＣ素子
１を積層し、ＰＴＣ素子１と基板４上の電極５ｂと電極
５ｄとに橋かけするように低融点金属体２を形成し、さ
らにこれらを保護キャップ７で覆うことにより製造され
る。
装置に使用されている保護素子２０Ｘは、図１０の上面
図（同図（ａ））及び断面図（同図（ｂ））に示すよう
に、基板４上に、電極５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを形成
し、この電極５ｃと電極５ｄの間に発熱体３を形成し、
発熱体３を絶縁層６で覆い、電極５ａの上にＰＴＣ素子
１を積層し、ＰＴＣ素子１と基板４上の電極５ｂと電極
５ｄとに橋かけするように低融点金属体２を形成し、さ
らにこれらを保護キャップ７で覆うことにより製造され
る。
【００１０】そのため、保護素子２０Ｘは、その高さｈ
を抑えることに限界があり、薄型化することができない
という問題があった。また、部品点数が多いので、製造
コストを下げることが難しいという問題もあった。
を抑えることに限界があり、薄型化することができない
という問題があった。また、部品点数が多いので、製造
コストを下げることが難しいという問題もあった。
【００１１】本発明は、このような従来技術の問題に対
し、ＰＴＣ素子を用いた保護素子において、より少ない
部品数で簡便に低コストに製造できるようにし、薄型化
も可能とすることを目的とする。
し、ＰＴＣ素子を用いた保護素子において、より少ない
部品数で簡便に低コストに製造できるようにし、薄型化
も可能とすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、(i)第１
のＰＴＣ素子と、(ii) 低融点金属体、発熱体又は第２
のＰＴＣ素子とから保護素子を構成する場合において、
(i)第１のＰＴＣ素子の形成材料であるＰＴＣ材料を、
(ii) 低融点金属体、発熱体又は第２のＰＴＣ素子の基
板としても使用すると、従来、これらを保護素子に搭載
するために必要であった基板が不要となり、保護素子全
体を薄型化できることを見出し、本発明の保護素子を完
成させた。
のＰＴＣ素子と、(ii) 低融点金属体、発熱体又は第２
のＰＴＣ素子とから保護素子を構成する場合において、
(i)第１のＰＴＣ素子の形成材料であるＰＴＣ材料を、
(ii) 低融点金属体、発熱体又は第２のＰＴＣ素子の基
板としても使用すると、従来、これらを保護素子に搭載
するために必要であった基板が不要となり、保護素子全
体を薄型化できることを見出し、本発明の保護素子を完
成させた。
【００１３】即ち、本発明は、第１のＰＴＣ素子と、該
第１のＰＴＣ素子を形成するＰＴＣ材料を基板として設
けられた、低融点金属体、発熱体又は第２のＰＴＣ素子
を有することを特徴とする保護素子を提供する。
第１のＰＴＣ素子を形成するＰＴＣ材料を基板として設
けられた、低融点金属体、発熱体又は第２のＰＴＣ素子
を有することを特徴とする保護素子を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照しつつ
詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同
等の構成要素を表している。
詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同
等の構成要素を表している。
【００１５】図１は、本発明の保護素子２０Ａの平面図
（同図（ａ））及び断面図（同図（ｂ））であり、図２
は、この保護素子２０Ａを用いた保護装置の回路図であ
る。
（同図（ａ））及び断面図（同図（ｂ））であり、図２
は、この保護素子２０Ａを用いた保護装置の回路図であ
る。
【００１６】この保護素子２０Ａは、図２に示したよう
にＰＴＣ素子１と発熱体３からなるが、より具体的に
は、図１に示したように、ＰＴＣ素子１を形成する矩形
板状のＰＴＣ材料１’の上下両面に電極５ａ又は電極５
ｂを設け、電極５ｂ上に絶縁層６を形成し、サイド面の
電極５ｂ、５ｃを形成し、さらに発熱体３を形成したも
のである。図中、符号ａ、ｂ、ｃは、保護素子２０Ａの
端子を表している。
にＰＴＣ素子１と発熱体３からなるが、より具体的に
は、図１に示したように、ＰＴＣ素子１を形成する矩形
板状のＰＴＣ材料１’の上下両面に電極５ａ又は電極５
ｂを設け、電極５ｂ上に絶縁層６を形成し、サイド面の
電極５ｂ、５ｃを形成し、さらに発熱体３を形成したも
のである。図中、符号ａ、ｂ、ｃは、保護素子２０Ａの
端子を表している。
【００１７】ここで、ＰＴＣ材料１’としては、その素
材自体に特に制限はなく、導電性粒子を結晶性高分子
（例えば、ポリオレフィン系樹脂）に分散させた所謂ポ
リマーＰＴＣ、チタン酸バリウム系ＰＴＣ、クリストバ
ライト系ＰＴＣ（特開平１０−２６１５０５号公報）等
を使用することができる。
材自体に特に制限はなく、導電性粒子を結晶性高分子
（例えば、ポリオレフィン系樹脂）に分散させた所謂ポ
リマーＰＴＣ、チタン酸バリウム系ＰＴＣ、クリストバ
ライト系ＰＴＣ（特開平１０−２６１５０５号公報）等
を使用することができる。
【００１８】電極５ａ、５ｂ、５ｃの形成素材や形成方
法にも特に制限はなく、例えば、銀ペーストを印刷し、
焼き付けすることにより形成できる。この電極５ａと電
極５ｂとこれらで挟まれたＰＴＣ材料１’が、ＰＴＣ素
子１として機能する。
法にも特に制限はなく、例えば、銀ペーストを印刷し、
焼き付けすることにより形成できる。この電極５ａと電
極５ｂとこれらで挟まれたＰＴＣ材料１’が、ＰＴＣ素
子１として機能する。
【００１９】絶縁層６は、ガラス等の無機系絶縁体、あ
るいはエポキシ系、アクリル系、ポリエステル系等の種
々の有機系樹脂の印刷等により形成することができる。
るいはエポキシ系、アクリル系、ポリエステル系等の種
々の有機系樹脂の印刷等により形成することができる。
【００２０】発熱体３は、カーボンペースト、酸化ルテ
ニウムペースト等の印刷等により形成することができ
る。
ニウムペースト等の印刷等により形成することができ
る。
【００２１】なお、この保護素子２０Ａに対しては、必
要に応じてハンドリングによる損傷を防ぐため、発熱体
３上にカバーガラスを印刷したり、モールド剤を塗布し
て保護してもよい。
要に応じてハンドリングによる損傷を防ぐため、発熱体
３上にカバーガラスを印刷したり、モールド剤を塗布し
て保護してもよい。
【００２２】この保護素子２０Ａによれば、ＰＴＣ素子
１を形成するＰＴＣ材料１’が、発熱体３を実装する基
板ともなっているので、従来、ＰＴＣ素子と別個に必要
とされていた基板が不要となり、材料コストを低減させ
ることができる。また、電極５ａ、５ｂ、５ｃや発熱体
３や絶縁層６は、ＰＴＣ材料１’上に平面的に形成ある
いは積層されている。したがって、この保護素子２０Ａ
は、薄型化したものとなる。
１を形成するＰＴＣ材料１’が、発熱体３を実装する基
板ともなっているので、従来、ＰＴＣ素子と別個に必要
とされていた基板が不要となり、材料コストを低減させ
ることができる。また、電極５ａ、５ｂ、５ｃや発熱体
３や絶縁層６は、ＰＴＣ材料１’上に平面的に形成ある
いは積層されている。したがって、この保護素子２０Ａ
は、薄型化したものとなる。
【００２３】さらに、素子が一体化されるため、熱効率
がよく、発熱体３から発せられた熱でＰＴＣ素子１は速
やかに加熱される。
がよく、発熱体３から発せられた熱でＰＴＣ素子１は速
やかに加熱される。
【００２４】また、このＰＴＣ素子１としては１００℃
程度からトリップする公知のものを使用できる。したが
って、この保護素子２０Ａによれば、実装用半田の融点
よりも低い温度でトリップする保護素子を得ることがで
きる。
程度からトリップする公知のものを使用できる。したが
って、この保護素子２０Ａによれば、実装用半田の融点
よりも低い温度でトリップする保護素子を得ることがで
きる。
【００２５】また、この保護素子２０Ａは、保護素子の
端子ａ、ｂ、ｃがいずれもＰＴＣ材料１’の片面上に形
成されているので、表面実装に適したものとなる。
端子ａ、ｂ、ｃがいずれもＰＴＣ材料１’の片面上に形
成されているので、表面実装に適したものとなる。
【００２６】保護素子２０Ａを用いる回路に特に制限は
ないが、例えば図２に示した回路では、端子Ａ１、Ａ２
はリチウムイオン電池等の被保護装置の電極端子に接続
され、端子Ｂ１、Ｂ２は充電器等の電極端子に接続され
る。通常時は、発熱体３には電流はほとんど流れること
なく、端子Ａ１と端子Ｂ１との間が、ＰＴＣ素子１を直
列に有する通電ラインとなる。ここで、端子Ａ１と端子
Ｂ１との間に過電流が流れた場合には、ＰＴＣ素子１が
トリップして過電流を抑制する。一方、ＩＣが端子Ａ１
とＡ２の間に所定の電圧を超える過電圧を検知した場
合，ＩＣはＦＥＴのゲート電位を変動させ、ＦＥＴに多
量のソース電流を流す。このため、発熱体３が発熱し
て、ＰＴＣ素子１がトリップし、被保護回路を過充電か
ら保護することができる。
ないが、例えば図２に示した回路では、端子Ａ１、Ａ２
はリチウムイオン電池等の被保護装置の電極端子に接続
され、端子Ｂ１、Ｂ２は充電器等の電極端子に接続され
る。通常時は、発熱体３には電流はほとんど流れること
なく、端子Ａ１と端子Ｂ１との間が、ＰＴＣ素子１を直
列に有する通電ラインとなる。ここで、端子Ａ１と端子
Ｂ１との間に過電流が流れた場合には、ＰＴＣ素子１が
トリップして過電流を抑制する。一方、ＩＣが端子Ａ１
とＡ２の間に所定の電圧を超える過電圧を検知した場
合，ＩＣはＦＥＴのゲート電位を変動させ、ＦＥＴに多
量のソース電流を流す。このため、発熱体３が発熱し
て、ＰＴＣ素子１がトリップし、被保護回路を過充電か
ら保護することができる。
【００２７】図３は、本発明の他の保護素子２０Ｂを用
いた保護装置の回路図である。この保護素子２０Ｂは、
その端子ａ、ｂ間に低融点金属体２を設け、端子ａ、ｃ
間に発熱体３とＰＴＣ素子１とを直列に接続して設けた
ものである。また、図３の保護装置には、図９に示した
従来の保護装置と同様に、電圧検知手段及びスイッチン
グ手段として、ツエナダイオードとトランジスタが設け
られている。
いた保護装置の回路図である。この保護素子２０Ｂは、
その端子ａ、ｂ間に低融点金属体２を設け、端子ａ、ｃ
間に発熱体３とＰＴＣ素子１とを直列に接続して設けた
ものである。また、図３の保護装置には、図９に示した
従来の保護装置と同様に、電圧検知手段及びスイッチン
グ手段として、ツエナダイオードとトランジスタが設け
られている。
【００２８】この保護装置によると、図９に示した従来
の保護装置と同様に、過電圧時には急激にコレクタ電流
ｉcが流れ、発熱体３が発熱し、低融点金属体２が溶断
する。低融点金属体２が溶断した後、発熱体３には通電
が持続するが、この電流は発熱体３が過度に発熱しない
ようにＰＴＣ素子１によって抑制される。したがって、
この保護装置は、安全性の高いものとなる。
の保護装置と同様に、過電圧時には急激にコレクタ電流
ｉcが流れ、発熱体３が発熱し、低融点金属体２が溶断
する。低融点金属体２が溶断した後、発熱体３には通電
が持続するが、この電流は発熱体３が過度に発熱しない
ようにＰＴＣ素子１によって抑制される。したがって、
この保護装置は、安全性の高いものとなる。
【００２９】なお、従来、過電圧防止用の保護装置に使
用される保護素子であって、発熱体上に低融点金属体を
設けたものとしては、図１１に示す保護素子２０Ｙのよ
うに、二つの低融点金属体２の間に中間電極５ｄを設
け、この中間電極５ｄに発熱体３の一端を接続したもの
が知られている。なお、この保護素子２０Ｙを用いた保
護装置においても、電圧検知手段及びスイッチング手段
として、ツエナダイオードとトランジスタが使用され
る。このように、図１１の保護素子２０Ｙにおいて中間
電極５ｄが必要とされるのは、過電圧時に中間電極５ｄ
の両側の双方の低融点金属体２が溶断し、以降、発熱体
３への通電が完全に遮断されるようにするためである。
即ち、図１２に示すように、中間電極を設けることな
く、発熱体３上に単に低融点金属体２を設けただけの保
護素子２０Ｚを使用すると、過電圧時に低融点金属体２
が溶断しても発熱体３への通電が持続され、発熱体３は
発熱し続けるので危険である。
用される保護素子であって、発熱体上に低融点金属体を
設けたものとしては、図１１に示す保護素子２０Ｙのよ
うに、二つの低融点金属体２の間に中間電極５ｄを設
け、この中間電極５ｄに発熱体３の一端を接続したもの
が知られている。なお、この保護素子２０Ｙを用いた保
護装置においても、電圧検知手段及びスイッチング手段
として、ツエナダイオードとトランジスタが使用され
る。このように、図１１の保護素子２０Ｙにおいて中間
電極５ｄが必要とされるのは、過電圧時に中間電極５ｄ
の両側の双方の低融点金属体２が溶断し、以降、発熱体
３への通電が完全に遮断されるようにするためである。
即ち、図１２に示すように、中間電極を設けることな
く、発熱体３上に単に低融点金属体２を設けただけの保
護素子２０Ｚを使用すると、過電圧時に低融点金属体２
が溶断しても発熱体３への通電が持続され、発熱体３は
発熱し続けるので危険である。
【００３０】これに対して、上述の図３の本発明の保護
素子２０Ｂは、図９のような中間電極５ｄが設けられて
いないが、発熱体３と直列にＰＴＣ素子１が接続されて
いるので、低融点金属体２の溶断以降の発熱体３の過度
の発熱を防止することができる。
素子２０Ｂは、図９のような中間電極５ｄが設けられて
いないが、発熱体３と直列にＰＴＣ素子１が接続されて
いるので、低融点金属体２の溶断以降の発熱体３の過度
の発熱を防止することができる。
【００３１】保護素子２０Ｂは、図４に示すように製造
される。即ち、まず、同図（ａ1）の上面図及び同図
（ａ2）の断面図に示すように、ＰＴＣ材料１’の表裏
に電極５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｅを形成する。
される。即ち、まず、同図（ａ1）の上面図及び同図
（ａ2）の断面図に示すように、ＰＴＣ材料１’の表裏
に電極５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｅを形成する。
【００３２】次に、電極５ａと電極５ｅにわたるように
発熱体３を形成し（同図（ｂ1）上面図、同図（ｂ2）断
面図）、その上を絶縁層６で覆い（同図（ｃ1）上面
図、同図（ｃ2）断面図）、さらにその上に電極５ａと
接続するように電極５ａ’を形成する（同図（ｄ1）上
面図、同図（ｄ2）断面図）。そして、電極５ｂと電極
５ａ’にわたるように低融点金属体２を形成する（同図
（ｅ1）上面図、同図（ｅ2）断面図）。こうして、本発
明の保護素子２０Ｂを得ることができる。
発熱体３を形成し（同図（ｂ1）上面図、同図（ｂ2）断
面図）、その上を絶縁層６で覆い（同図（ｃ1）上面
図、同図（ｃ2）断面図）、さらにその上に電極５ａと
接続するように電極５ａ’を形成する（同図（ｄ1）上
面図、同図（ｄ2）断面図）。そして、電極５ｂと電極
５ａ’にわたるように低融点金属体２を形成する（同図
（ｅ1）上面図、同図（ｅ2）断面図）。こうして、本発
明の保護素子２０Ｂを得ることができる。
【００３３】この保護素子２０Ｂを形成するＰＴＣ材料
１’、電極５ａ、５ａ’、５ｂ、５ｃ、５ｅ、発熱体
３、絶縁層６は前述の保護素子２０Ａと同様とすること
ができる。また、低融点金属体２としても、電流ヒュー
ズ等に使用されている公知材料を使用することができ
る。
１’、電極５ａ、５ａ’、５ｂ、５ｃ、５ｅ、発熱体
３、絶縁層６は前述の保護素子２０Ａと同様とすること
ができる。また、低融点金属体２としても、電流ヒュー
ズ等に使用されている公知材料を使用することができ
る。
【００３４】一方、本発明の保護素子においても中間電
極を設けることができ、例えば、図５に示したような、
中間電極５ｄを有する保護素子２０Ｃをあげることがで
きる。この保護素子２０Ｃによれば、ＰＴＣ素子１によ
る電流抑制作用と低融点金属体２の溶断により、いっそ
う安全性を高めることができる。
極を設けることができ、例えば、図５に示したような、
中間電極５ｄを有する保護素子２０Ｃをあげることがで
きる。この保護素子２０Ｃによれば、ＰＴＣ素子１によ
る電流抑制作用と低融点金属体２の溶断により、いっそ
う安全性を高めることができる。
【００３５】この保護素子２０Ｃは、前述の保護素子２
０Ｂの製造方法に準じて図６に示すように製造すること
ができる。
０Ｂの製造方法に準じて図６に示すように製造すること
ができる。
【００３６】図７は、さらに異なる本発明の保護素子２
０Ｄを用いた保護装置の回路図である。この保護素子２
０Ｄにおいては、発熱体３上に第１のＰＴＣ素子１-1と
第２のＰＴＣ素子１-2を設け、これら２つのＰＴＣ素子
１-1、１-2の間に中間電極５ｄを設け、この中間電極５
ｄに発熱体３の一端を接続し、発熱体３の他端にさらに
第３のＰＴＣ素子１-3を接続したものである。この保護
装置も電圧検出手段及びスイッチング手段としてツエナ
ダイオードとトランジスタを有しているので、過電圧時
には急激にコレクタ電流ｉcが流れ、発熱体３が発熱
し、ＰＴＣ素子１-1あるいはＰＴＣ素子１-2の抵抗上昇
により被保護装置を過電流から保護することができる。
したがって、端子Ａ１、Ａ２をリチウムイオン電池等の
被保護装置の電極端子に接続し、端子Ｂ１、Ｂ２を充電
器等の電極端子に接続した場合において、リチウムイオ
ン電池等の被保護装置を過充電から保護することができ
る。仮に第１のＰＴＣ素子１-1が破壊されてショート状
態になった場合において過電圧になった時でも、発熱体
３の発熱により第２のＰＴＣ素子１-2が抵抗上昇し、被
保護装置への通電を抑制することができる。また、これ
らの過電圧時において被保護装置への通電が抑制されて
も、発熱体３への通電は持続する可能性があるが、発熱
体３の発熱により第３のＰＴＣ素子１-3も抵抗上昇する
ので、通電量を抑制することができる。したがって、こ
の保護素子２０Ｄによれば、前述の保護素子２０Ｃより
もさらに安全性を高めることができる。
０Ｄを用いた保護装置の回路図である。この保護素子２
０Ｄにおいては、発熱体３上に第１のＰＴＣ素子１-1と
第２のＰＴＣ素子１-2を設け、これら２つのＰＴＣ素子
１-1、１-2の間に中間電極５ｄを設け、この中間電極５
ｄに発熱体３の一端を接続し、発熱体３の他端にさらに
第３のＰＴＣ素子１-3を接続したものである。この保護
装置も電圧検出手段及びスイッチング手段としてツエナ
ダイオードとトランジスタを有しているので、過電圧時
には急激にコレクタ電流ｉcが流れ、発熱体３が発熱
し、ＰＴＣ素子１-1あるいはＰＴＣ素子１-2の抵抗上昇
により被保護装置を過電流から保護することができる。
したがって、端子Ａ１、Ａ２をリチウムイオン電池等の
被保護装置の電極端子に接続し、端子Ｂ１、Ｂ２を充電
器等の電極端子に接続した場合において、リチウムイオ
ン電池等の被保護装置を過充電から保護することができ
る。仮に第１のＰＴＣ素子１-1が破壊されてショート状
態になった場合において過電圧になった時でも、発熱体
３の発熱により第２のＰＴＣ素子１-2が抵抗上昇し、被
保護装置への通電を抑制することができる。また、これ
らの過電圧時において被保護装置への通電が抑制されて
も、発熱体３への通電は持続する可能性があるが、発熱
体３の発熱により第３のＰＴＣ素子１-3も抵抗上昇する
ので、通電量を抑制することができる。したがって、こ
の保護素子２０Ｄによれば、前述の保護素子２０Ｃより
もさらに安全性を高めることができる。
【００３７】この保護素子２０Ｄは、前述の保護素子２
０Ｂの製造方法に準じて図８に示すように製造すること
ができる。
０Ｂの製造方法に準じて図８に示すように製造すること
ができる。
【００３８】本発明の保護素子は、少なくとも一つのＰ
ＴＣ素子を有し、そのＰＴＣ素子を形成するＰＴＣ材料
を基板として、発熱体、低融点金属体、又は第２、第３
のＰＴＣ素子等が形成されている限り、上述の例に限ら
ず種々の態様をとることができる。例えば、ＰＴＣ材料
の形状、それに形成する電極の数、電極の形状等は適宜
定めることができる。
ＴＣ素子を有し、そのＰＴＣ素子を形成するＰＴＣ材料
を基板として、発熱体、低融点金属体、又は第２、第３
のＰＴＣ素子等が形成されている限り、上述の例に限ら
ず種々の態様をとることができる。例えば、ＰＴＣ材料
の形状、それに形成する電極の数、電極の形状等は適宜
定めることができる。
【００３９】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。
明する。
【００４０】実施例１ 図１の保護素子を製造した。
【００４１】この場合、ＰＴＣ材料１’は、次のように
して作製した。まず、結晶性高分子である高密度ポリエ
チレン（ＨＤＰＥ：三井石油化学工業社製、ハイゼック
ス５０００Ｈ）及びエチレン−エチルアクリレートコポ
リマー（ＥＥＡ：日本ユニカー社製、ＮＶＣ６１７０）
と、微小球状炭素に銀メッキを施した導電粒子（日本カ
ーボン社製、ＭＳＢ−１０Ａ）を４４：２２：３４の重
量比で配合し、加圧ニーダーを用いて１９０℃で混練
後、ホットプレス（１９０℃、５ｋｇ／ｃｍ2、２０
秒）で厚さ３００μｍのフィルム状にした。これを７ｍ
ｍ×４ｍｍの大きさにカットし、保護素子のＰＴＣ材料
１’とした。
して作製した。まず、結晶性高分子である高密度ポリエ
チレン（ＨＤＰＥ：三井石油化学工業社製、ハイゼック
ス５０００Ｈ）及びエチレン−エチルアクリレートコポ
リマー（ＥＥＡ：日本ユニカー社製、ＮＶＣ６１７０）
と、微小球状炭素に銀メッキを施した導電粒子（日本カ
ーボン社製、ＭＳＢ−１０Ａ）を４４：２２：３４の重
量比で配合し、加圧ニーダーを用いて１９０℃で混練
後、ホットプレス（１９０℃、５ｋｇ／ｃｍ2、２０
秒）で厚さ３００μｍのフィルム状にした。これを７ｍ
ｍ×４ｍｍの大きさにカットし、保護素子のＰＴＣ材料
１’とした。
【００４２】電極５ａ、５ｂ、５ｃは、銀ペースト（藤
倉化成社製）を用いて形成した。
倉化成社製）を用いて形成した。
【００４３】絶縁体６は、次の表１の成分をプレミキシ
ング後、３本ロールで分散させ、エポキシ系絶縁ペース
トを調製し、これを塗布することにより形成した。
ング後、３本ロールで分散させ、エポキシ系絶縁ペース
トを調製し、これを塗布することにより形成した。
【００４４】
【表１】エポキシ系絶縁ペースト エポキシ樹脂（東都化成社製、ＹＤＦ−１７０） １００重量部 アルミナ粉（昭和電工社製、Ａ−４２−６） ２００重量部 ジシアンジアミド（ＩＣＩジャパン社製） ７．４重量部
【００４５】発熱体３は、カーボンペースト（藤倉化成
社製、ＦＣ−４０３Ｒ）を塗布することにより形成し
た。
社製、ＦＣ−４０３Ｒ）を塗布することにより形成し
た。
【００４６】得られた保護素子２０Ａの大きさは、７×
４×厚０．３５ｍｍと、非常に薄いものであった。
４×厚０．３５ｍｍと、非常に薄いものであった。
【００４７】次に、この保護素子２０Ａを図２に示した
回路に組み込み、端子Ａ１、Ａ２にはリチウムイオン電
池の電極端子を接続し、端子Ｂ１、Ｂ２には安定化電源
を接続し、保護素子２０Ａの作用を調べた。その結果、
安定化電源を５Ｖ−１Ａに設定し、リチウムイオン電池
の充電を行ったところ、リチウムイオン電池が４．３Ｖ
付近で発熱体３へ電流が通電され、それに伴ってＰＴＣ
素子１が９０Ω程度まで上昇し、通電電流も０．０５Ａ
まで減少した。これによりこの保護素子は、過電圧時に
十分な電流抑制作用を発揮することが確認できた。
回路に組み込み、端子Ａ１、Ａ２にはリチウムイオン電
池の電極端子を接続し、端子Ｂ１、Ｂ２には安定化電源
を接続し、保護素子２０Ａの作用を調べた。その結果、
安定化電源を５Ｖ−１Ａに設定し、リチウムイオン電池
の充電を行ったところ、リチウムイオン電池が４．３Ｖ
付近で発熱体３へ電流が通電され、それに伴ってＰＴＣ
素子１が９０Ω程度まで上昇し、通電電流も０．０５Ａ
まで減少した。これによりこの保護素子は、過電圧時に
十分な電流抑制作用を発揮することが確認できた。
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば、ＰＴＣ素子を用いた保
護素子において、発熱体、低融点金属体、第２のＰＴＣ
素子等を搭載する基板としてＰＴＣ材料を使用するの
で、保護素子をより少ない部品数で簡便に低コストに製
造することができる。また、保護素子の薄型化も可能と
なる。
護素子において、発熱体、低融点金属体、第２のＰＴＣ
素子等を搭載する基板としてＰＴＣ材料を使用するの
で、保護素子をより少ない部品数で簡便に低コストに製
造することができる。また、保護素子の薄型化も可能と
なる。
【図１】 本発明の保護素子の平面図（同図（ａ））及
び断面図（同図（ｂ））である。
び断面図（同図（ｂ））である。
【図２】 本発明の保護素子を用いた保護装置の回路図
である。
である。
【図３】 本発明の保護素子を用いた保護装置の回路図
である。
である。
【図４】 本発明の保護素子の製造工程図である。
【図５】 本発明の保護素子の回路図である。
【図６】 本発明の保護素子の製造工程図である。
【図７】 本発明の保護素子を用いた保護装置の回路図
である。
である。
【図８】 本発明の保護素子の製造工程図である。
【図９】 従来の保護装置の回路図である。
【図１０】 従来の保護素子の上面図（同図（ａ））及
び断面図（同図（ｂ））である。
び断面図（同図（ｂ））である。
【図１１】 従来の保護装置の回路図である。
【図１２】 従来の保護装置の回路図である。
１ ＰＴＣ素子 １’ ＰＴＣ材料 ２ 低融点金属体 ３ 発熱体 ４ 基板 ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ 電極 ６ 絶縁層 ７ 保護キャップ ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ 本発明の保護素子 ２０Ｘ、２０Ｙ、 従来の保護素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 久弥 栃木県鹿沼市さつき町12−３ ソニーケミ カル株式会社内 Ｆターム(参考） 5E034 AA07 AB01 AC10 DA02 DB01 DB11 DB16 DC01 DC05 DD03 DD06 DD07 DE17 FA03 5G004 AA01 AB02 BA04 DA02 DC12
Claims (3)
- 【請求項１】 第１のＰＴＣ素子と、該第１のＰＴＣ素
子を形成するＰＴＣ材料を基板として設けられた、低融
点金属体、発熱体又は第２のＰＴＣ素子を有することを
特徴とする保護素子。 - 【請求項２】 保護素子の全ての端子がＰＴＣ材料の片
面上に形成されている請求項１記載の保護素子。 - 【請求項３】 保護素子の第１の端子と第２の端子との
間に低融点金属体が設けられており、保護素子の第１の
端子と第３の端子との間で発熱体と第１のＰＴＣ素子と
が直列に接続している請求項１又は２記載の保護素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11221802A JP2001052903A (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | 保護素子 |
| US09/626,911 US6661633B1 (en) | 1999-08-04 | 2000-07-27 | Protective element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11221802A JP2001052903A (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | 保護素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001052903A true JP2001052903A (ja) | 2001-02-23 |
Family
ID=16772436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11221802A Pending JP2001052903A (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | 保護素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6661633B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001052903A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002063739A1 (en) * | 2001-02-06 | 2002-08-15 | Sony Chemicals Corp. | Protection circuit-equipped secondary battery |
| EP1603184A1 (en) * | 2003-03-07 | 2005-12-07 | Tyco Electronics Raychem K.K. | Polymer ptc device |
| WO2006121067A1 (ja) * | 2005-05-10 | 2006-11-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 保護回路、及び電池パック |
| JP2006320085A (ja) * | 2005-05-11 | 2006-11-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 保護回路 |
| JP2007135359A (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Sanyo Electric Co Ltd | 保護素子とこの保護素子を備えるパック電池 |
| JP2012138608A (ja) * | 2005-03-28 | 2012-07-19 | Tyco Electronics Corp | Ｐｐｔｃ層間に能動素子を備える表面実装多層電気回路保護デバイス |
| JP2014128076A (ja) * | 2012-12-25 | 2014-07-07 | Toyota Motor Corp | 過電流保護装置、過電流保護方法、プログラム及び媒体 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1320563C (zh) * | 2001-05-08 | 2007-06-06 | 泰科电子雷伊化学株式会社 | 电路保护装置和电池组件 |
| TW551735U (en) * | 2002-10-08 | 2003-09-01 | Polytronics Technology Corp | Over-current protection device |
| TWI254503B (en) * | 2003-11-05 | 2006-05-01 | Polytronics Technology Corp | Over-current protection apparatus and manufacturing method thereof |
| KR101163797B1 (ko) * | 2003-11-07 | 2012-07-09 | 타이코 일렉트로닉스 레이켐 케이. 케이. | 과열 방지 디바이스 및 이것을 구비하는 전기 장치 |
| US20050130491A1 (en) * | 2003-12-12 | 2005-06-16 | Chirkes Norberto J. | Automobile compact fuse holder |
| TWM308484U (en) * | 2006-06-16 | 2007-03-21 | Inpaq Technology Co Ltd | Temperature control protection device |
| JP4840159B2 (ja) * | 2006-06-29 | 2011-12-21 | 株式会社デンソー | 負荷駆動制御装置および負荷駆動制御システム |
| US8531263B2 (en) * | 2009-11-24 | 2013-09-10 | Littelfuse, Inc. | Circuit protection device |
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|---|---|---|---|---|
| US3950741A (en) * | 1974-10-29 | 1976-04-13 | General Motors Corporation | Accessory outage monitoring circuitry |
| US4780598A (en) * | 1984-07-10 | 1988-10-25 | Raychem Corporation | Composite circuit protection devices |
| JP3185962B2 (ja) | 1995-02-28 | 2001-07-11 | ソニーケミカル株式会社 | 保護回路及び保護素子 |
| JP3340643B2 (ja) | 1997-03-21 | 2002-11-05 | 日本碍子株式会社 | コンポジットｐｔｃ材料 |
| US6300859B1 (en) * | 1999-08-24 | 2001-10-09 | Tyco Electronics Corporation | Circuit protection devices |
-
1999
- 1999-08-04 JP JP11221802A patent/JP2001052903A/ja active Pending
-
2000
- 2000-07-27 US US09/626,911 patent/US6661633B1/en not_active Expired - Lifetime
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| US6917505B2 (en) | 2001-02-06 | 2005-07-12 | Sony Chemicals Corp. | Secondary batteries having a protective circuit |
| WO2002063739A1 (en) * | 2001-02-06 | 2002-08-15 | Sony Chemicals Corp. | Protection circuit-equipped secondary battery |
| EP1603184A4 (en) * | 2003-03-07 | 2008-10-01 | Tyco Electronics Raychem Kk | POLYMER PTC DEVICE |
| EP1603184A1 (en) * | 2003-03-07 | 2005-12-07 | Tyco Electronics Raychem K.K. | Polymer ptc device |
| US7652860B2 (en) | 2003-03-07 | 2010-01-26 | Naofumi Miyasaka | Polymer PTC device |
| JP2012138608A (ja) * | 2005-03-28 | 2012-07-19 | Tyco Electronics Corp | Ｐｐｔｃ層間に能動素子を備える表面実装多層電気回路保護デバイス |
| US9029741B2 (en) | 2005-03-28 | 2015-05-12 | Tyco Electronics Corporation | Surface mount multi-layer electrical circuit protection device with active element between PPTC layers |
| WO2006121067A1 (ja) * | 2005-05-10 | 2006-11-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 保護回路、及び電池パック |
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| JP2007135359A (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Sanyo Electric Co Ltd | 保護素子とこの保護素子を備えるパック電池 |
| JP4511449B2 (ja) * | 2005-11-11 | 2010-07-28 | 三洋電機株式会社 | 保護素子とこの保護素子を備えるパック電池 |
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| US9515477B2 (en) | 2012-12-25 | 2016-12-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Overcurrent protection device, overcurrent protection method, and non-transitory medium |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6661633B1 (en) | 2003-12-09 |
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| Date | Code | Title | Description |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041110 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041116 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050315 |