JP2001057139A - 電子・電気機器用プロテクタ−及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】二ヵ所のヒュ−ズ部を有する発熱体付きヒュ−
ズプロテクタ−の小型化を元来の製造工数を維持しつつ
達成する。 【解決手段】絶縁基板１上に膜抵抗２が形成され、該膜
抵抗上に少なくとも同膜抵抗の二ヵ所を露出させて絶縁
層３が設けられ、上記二ヵ所のうちの一ヵ所にヒ−タ電
極４ｄが、他ヵ所から絶縁層３上に延在してヒ−タ・ヒ
ュ−ズ複合電極４ｃが、前記膜抵抗２とは非導通の状態
で第１ヒュ−ズ電極４ａ及び第２ヒュ−ズ電極４ｂがそ
れぞれ設けられ、前記ヒ−タ・ヒュ−ズ複合電極４ｃの
ヒ−タ電極部４２と第１ヒュ−ズ電極４ａとの間及び同
ヒ−タ電極部４２と第２ヒュ−ズ電極４ｂとの間にヒュ
−ズ５が接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子・電気機器機の
保護に使用するプロテクタ−及びその製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】電子・電気機器用プロテクタ−として、
抵抗体付きヒュ−ズを用い、異常発生時にその異常をセ
ンサ−で検出して抵抗体を通電発熱させ、その発生熱で
ヒュ−ズを溶断させるものが公知であり、その保護形態
の一例として、図４に示すような、リチウムイオン二次
電池の過充電保護を挙げることができる。図４におい
て、Ａはリチウムイオン二次電池を、Ｂは充電器を、
Ｈ’は各抵抗体ｒ_１，（ｒ_２）にヒュ−ズｈ_１，
（ｈ_２）を熱的に近接配設したプロテクタ−を、Ｄは過
電圧センサ−ＳとＦＥＴとから成る検出・導通回路をそ
れぞれ示し、過充電により二次電池Ａの端子電圧が急上
昇すると、それをセンサ−Ｓで検出させＦＥＴを導通さ
せて抵抗体ｒ_１、ｒ_２を通電発熱させ、抵抗体ｒ_１の発
生熱でヒュ−ズｈ_２を溶断させて二次電池Ａの端子間を
開放させ、また抵抗体ｒ_１の発生熱でヒュ−ズｈ_２を溶
断させて抵抗体ｒ_１，ｒ_２への通電を遮断させている。

【０００３】上記プロテクタ−はコンパクト化のために
三次元構造とされ、従来、図５に示す構成のプロテクタ
−が公知である（特開平７−１５３３６７号）。図５の
（イ）はそのプロテクタ−の縦断面図を示し、１’は絶
縁基板、４ａ，４ｂ’、４２’等は電極、２１’，２
２’は膜抵抗、５’はヒュ−ズであり、各段の構成は次
の通りである。図５の（ロ）は第１段目を示し、絶縁基
板１’上にヒュ−ズ電極４ａ’と４ｂ’、ヒ−タ電極４
ｄ’、ヒュ−ズ電極部４２’とヒ−タ電極部４１’とを
連結したヒ−タ・ヒュ−ズ複合電極４ｃ’とを設け、複
合電極４ｃ’の各ヒ−タ電極部４１’，４１’とヒ−タ
電極４ｄ’との間に膜抵抗２１’，２２’を形成してあ
る。図５の（ハ）は第２段目を示し、各抵抗膜上に絶縁
層３’を設けてある。図５の（ニ）は第３段目を示し、
複合電極４ｃ’のヒュ−ズ電極部４２’とヒュ−ズ電極
４ａ’との間及び同ヒュ−ズ電極部４２’とヒュ−ズ電
極４ｂ’との間にヒュ−ズ５’を接続してある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の図５の（ニ）に
おける、ヒ−タ・ヒュ−ズ複合電極４ｃ’のヒュ−ズ電
極部４２’の巾としては、ヒュ−ズ５’の接続（溶接）
上、３ｍｍもの寸法が必要とされることがある。上記リ
チウムイオン二次電池は、携帯電子・電気機器の電源と
して多用されており、それらの携帯機器の小型化に伴い
二次電池も小型化され、この二次電池に装着して使用さ
れる上記プロテクタ−においても小型化が要求されてい
る。而るに、前記ヒ−タ・ヒュ−ズ複合電極４ｃ’のヒ
ュ−ズ電極部４２’の巾が３ｍｍにもなって絶縁基板
１’の全体寸法に占める割合が極めて大となることがあ
り（絶縁基板の巾が４〜８ｍｍであり、３／４もの高い
割合となることがあり得る）、このヒュ−ズ電極部が４
２’プロテクタ−全体の寸法に与える影響は厳しい。ま
た、絶縁基板１’を小寸法のままに維持しようとする
と、前記膜抵抗２１’，２２’の巾の狭巾化を免れ得
ず、抵抗値調整のためのトリミング巾がそれだけ制限さ
れ、膜抵抗の抵抗値に起因するプロテクタ−性能の犠牲
が余儀なくされる。

【０００５】これらの不利を解消するために、ヒ−タ・
ヒュ−ズ複合電極のヒ−タ電極部とヒュ−ズ電極部とを
別体とし、図６の（イ）に示すように第１段目でヒュ−
ズ電極４ａ’，４ｂ’及びヒ−タ電極４１’，４ｄ’を
設け、更に膜抵抗２１’，２２’を形成し、図６の
（ハ）に示すように第２段目で絶縁層３’を形成し、図
６の（ホ）に示すように第３段目で前記ヒ−タ電極４
１’から絶縁層３’上にわたりヒュ−ズ電極４２’を設
け、図６の（ニ）に示すように第４段目でヒュ−ズ５’
を接続することが考えられるが、ヒュ−ズ電極４ａ’，
４ｂ’及びヒ−タ電極４１’，４ｄ’の電極群とヒュ−
ズ電極４２’とを別行程で形成しなければならず、製造
工数が増し製造上不利である。

【０００６】本発明の目的は、二ヵ所のヒュ−ズ部を有
する発熱体付きヒュ−ズプロテクタ−の小型化を元来の
製造工数を維持しつつ達成することにある。

【０００７】本発明の更なる目的は、前記目的に加え、
二ヵ所のヒュ−ズ部を有する発熱体付きヒュ−ズプロテ
クタ−の両ヒュ−ズ部をバランスよく迅速に溶断させて
作動特性を向上させることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電子・電気
機器用プロテクタ−は、絶縁基板上に膜抵抗が形成さ
れ、該膜抵抗上に少なくとも同膜抵抗の二ヵ所を露出さ
せて絶縁層が設けられ、上記二ヵ所のうちの一ヵ所にヒ
−タ電極が、他ヵ所から絶縁層上に延在してヒ−タ・ヒ
ュ−ズ複合電極が、前記膜抵抗とは非導通の状態で第１
ヒュ−ズ電極及び第２ヒュ−ズ電極がそれぞれ設けら
れ、前記ヒ−タ・ヒュ−ズ複合電極のヒ−タ電極部と第
１ヒュ−ズ電極との間及び同ヒ−タ・ヒュ−ズ複合電極
のヒ−タ電極部と第２ヒュ−ズ電極との間にヒュ−ズが
接続されていることを特徴とする構成であり、回路異常
検出回路素子の付加のもとで使用され、回路異常時に膜
抵抗が通電発熱され、その発生熱でヒュ−ズが溶断さ
れ、前記ヒ−タ・ヒュ−ズ複合電極のヒ−タ電極部と第
１ヒュ−ズ電極との間のヒュ−ズと同ヒ−タ・ヒュ−ズ
複合電極のヒ−タ電極部と第２ヒュ−ズ電極との間のヒ
ュ−ズに対し膜抵抗を共通にさせることができる。

【０００９】本発明に係る電子・電気機器用プロテクタ
−の製造方法は、前記電子・電気機器用プロテクタ−を
製造する場合、絶縁基板上に膜抵抗を形成する第１段
階、絶縁層を被覆する第２段階、ヒ−タ電極とヒ−タ・
ヒュ−ズ複合電極と第１ヒュ−ズ電極と第２ヒュ−ズ電
極を同一行程で形成する第３段階、膜抵抗の抵抗値をト
リミングにより調整する第４段階、ヒュ−ズを第１ヒュ
−ズ電極と第２ヒュ−ズ電極とヒ−タ・ヒュ−ズ複合電
極のヒュ−ズ電極部とにわたって接続する第５段階を順
次に経ることを特徴とする構成である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図１の（イ）は本発明に
係る電子・電気機器用プロテクタ−を示す縦断面図であ
り、１は絶縁基板を、２は膜抵抗を、３は絶縁膜を、４
ａ〜４ｃは電極を、５はヒュ−ズを、６はヒュ−ズに塗
布したフラックスをそれぞれ示している。このプロテク
タ−においては、ケ−スや樹脂により封止されるが、そ
のケース等の図示は省略してある。

【００１１】図１の（ロ）〜図１の（ホ）は前記プロテ
クタ−を製造過程順で説明するための図面である。図１
の（ロ）において、１は絶縁基板、２は絶縁基板１上に
形成した膜抵抗である。図１の（ハ）において、３は膜
抵抗２上に膜抵抗両端部２１，２２を露出させて被覆し
た絶縁層である。図１の（ニ）において、４ｄは膜抵抗
の一端露出部２２に接触して形成したヒ−タ電極、４ｃ
は膜抵抗の他端露出部２１から絶縁層３の中央部にわた
り形成したヒ−タ・ヒュ−ズ複合電極、４ａ及び４ｂは
ヒュ−ズ電極である。図１の（ホ）において、５はヒ−
タ・ヒュ−ズ複合電極４ｃのヒュ−ズ電極部４２とヒュ
−ズ電極４ａとの間及び同ヒュ−ズ電極部４２とヒュ−
ズ電極４ｂとの間に接続したヒュ−ズである。図１の
（ホ）において、ヒュ−ズ電極部４２とヒュ−ズ電極４
ａとの間のヒュ−ズとヒュ−ズ電極部４２とヒュ−ズ電
極４ｂとの間のヒュ−ズとは別体のものとすることもで
きる。

【００１２】本発明に係る電子・電気機器用プロテクタ
−では、図１の（ホ）に示すように、二ヵ所のヒュ−ズ
に対する中間電極（ヒ−タ・ヒュ−ズ複合電極４ｃのヒ
ュ−ズ電極部４２）を絶縁層３上に設けることにより、
絶縁基板１上の上部空間をその中間電極４２の配設に使
用しているから、絶縁基板面の平面スペ−スを占有させ
ることなく前記中間電極４２を設け得、プロテクタ−の
平面寸法の小型化を図り得る。または、絶縁基板のその
平面スペ−スを膜抵抗の広巾化に使用でき、膜抵抗のト
リミング巾を深くし抵抗調整巾を広めて高精度の抵抗値
設定を行うことができる。また、全電極４ａ〜４ｄをス
クリ−ン印刷等により同一行程で形成できるから、製造
工数を今まで通りにして製造できる。

【００１３】上記において、ヒ−タ・ヒュ−ズ複合電極
４ｃやヒ−タ電極４ｄは膜抵抗２と電気的に接触されて
いれば、絶縁基板１に跨って設けてもよく、またヒ−タ
電極４ｄも絶縁層３に跨つて設けてもよい。また、ヒュ
−ズ電極４ａ，４ｂは膜抵抗２と非接触であれば、絶縁
基板１上または絶縁層３上、或いは両者に跨って設ける
ことができる。

【００１４】上記絶縁基板１には、電極や膜抵抗の形
成、後述のはんだ付け実装に耐え得る耐熱性を有するも
のであれば適宜のものを使用でき、例えば、セラミック
ス板、ガラスエポキシ板、絶縁処理金属板等を使用でき
る。上記膜抵抗２の形成には、抵抗体粉末（例えば酸化
ルテニウム）にガラスと有機質バインダ（ビヒクル）と
を混合した抵抗ぺ−ストを例えばスクリ−ン印刷法によ
り塗布しこれを焼成する方法、抵抗体粉末（例えば酸化
ルテニウム）にエポキシ系バインダを混合した抵抗ぺ−
ストを例えばスクリ−ン印刷法により塗布し、これを加
熱硬化させる方法等を使用できる。上記絶縁層３の被覆
には、ガラスと有機質バインダ（ビヒクル）とを混合し
たガラスペ−ストを例えばスクリ−ン印刷法により塗布
しこれを焼成する方法、未焼成のセラミックスシ−ト
（グリ−ンシ−ト）を配置しこれを焼成する方法、硬化
性樹脂液（例えばエポキシ樹脂溶液）を例えばスクリ−
ン印刷法により塗布しこれを加熱硬化させる方法等を使
用できる。上記電極４ａ〜４ｄの形成には、導電粉末
（例えば、ＡｇＰｄ、Ａｕ、ＡｇＰｔ、ＡｕＰｔ、Ａｕ
Ｐｄ、Ｃｕ等）にガラスと有機質バインダ（ビヒクル）
とを混合した導電ぺ−ストを例えばスクリ−ン印刷法に
より塗布しこれを焼成する方法、カ−ボンや金属粉末に
エポキシ系バインダを混合した導電ぺ−ストを例えばス
クリ−ン印刷法により塗布しこれを加熱硬化させる方法
等を使用できる。

【００１５】本発明に係る電子・電気機器用プロテクタ
−は、（１）絶縁基板上への膜抵抗の形成、（２）膜抵
抗上への絶縁層の形成、（３）全電極の形成、（４）レ
−ザトリミング等による膜抵抗の抵抗値調整、（５）ヒ
ュ−ズの溶接等による電極への接合、（６）ケ−スまた
は樹脂による封止の行程を経て製造され、（４）の膜抵
抗のトリミングにおいては、膜抵抗上に既に絶縁層が被
覆されているから、膜抵抗の微細クラックの発生をよく
防止でき、抵抗値調整を安定に行い得る。高い信頼性を
得るために、トリミング後にさらにオバーコートするこ
ともでき、オバーコート材にはガラス系、樹脂系を使用
できる。

【００１６】本発明に係る電子・電気機器用プロテクタ
−において、膜抵抗は前記２個の各ヒュ−ズに直交させ
るように２個設けることも可能であるが、両ヒュ−ズに
わたる１個の膜抵抗を設けて両ヒュ−ズに対し共用する
ことが、上記抵抗値調整が１個で済み、また２個の膜抵
抗の発熱アンバランスによるヒュ−ズ間の作動ずれを排
除でき、有利である。

【００１７】図２は後者の場合の本発明に係るプロテク
タ−の等価回路図であり、図３はそのプロテクタ−を二
次電池（例えば、リチウムイオン二次電池）の過充電保
護に用いる場合の等価回路図である。図２及び図３にお
いて、Ａは二次電池を、Ｂは充電器を、Ｈは本発明に係
るプロテクタ−を、ｒは膜抵抗を、ｈ_１，ｈ_２はヒュ-
ズを、Ｓは過電圧センサ−（ＩＣ）を、ＦＥＴは電界効
果型トランジスタ−をそれぞれ示している。図３におい
て、二次電池Ａが過充電状態になってその端子電圧が急
上昇すると、過電圧センサ−Ｓが作動しその出力でＦＥ
Ｔが導通され、膜抵抗ｒが通電発熱されてヒュ−ズ
ｈ_１，ｈ_２が溶断され、二次電池Ａの端子間が開放され
ると共に膜抵抗ｒが二次電池Ａ及び充電器Ｂから遮断さ
れる。

【００１８】本発明に係る電子・電気機器用プロテクタ
−は、リフロ−法またはフロ−法によるはんだ付けでプ
リント回路板に面実装して使用でき、この場合、ヒュ−
ズの融点はリフロ−法またはフロ−法での温度に耐え得
るように少なくとも２３０℃以上に設定される。ヒュ−
ズの融点を高くし過ぎると、膜抵抗の発熱温度が極めて
高くなり危険であるので、ヒュ−ズの融点は２３０℃〜
３００℃とすることが適切である。

【００１９】本発明に係る電子・電気機器用プロテクタ
−においては、電極にリ−ド線を予め接続しておき、こ
のリ−ド線を介して機器やＦＥＴとの結線を行うことも
でき、この場合、上記ヒュ−ズの融点の制約は受けず、
機器が許容温度に達したときにヒュ−ズがその機器温度
で溶断するようにヒュ−ズの融点を設定しておけば、当
該プロテクタ−を温度ヒュ−ズとしても機能させること
ができる。

【００２０】上記フラックスは、ヒュ−ズが溶融したと
きにその溶融金属の球状化分断を表面張力の面から促進
して溶融ヒュ−ズの分断を迅速化するために必要とさ
れ、ロジンを主成分とするものを使用できる。

【００２１】本発明に係る電子・電気機器用プロテクタ
−は、電子・電気機器の異常に対する保護に使用され、
前記過電圧に対する保護以外にも、各種異常を検出する
センサ−との組合せで各種の異常に対するプロテクタ−
として使用できる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、絶縁基板上に２個のヒュ−ズ
部とヒ−タ用膜抵抗とを有し異常時にヒ−タ用膜抵抗を
通電発熱させて両ヒュ−ズ部を溶断させるプロテクタ−
において、ヒ−タ・ヒュ−ズ複合電極のヒュ−ズ電極部
を膜抵抗上に絶縁層を介して設けており、従って、絶縁
基板面（ｘ−ｙ二次元）にそのヒュ−ズ電極部を設ける
場合に対しその設置スペ−スを三次元のｚ方向空間に移
しているから、絶縁基板面の必要スペ−スをそれだけ小
さく済まし得、プロテクタ−の小型化を図ることができ
る。または、前記ヒュ−ズ電極部の下方の絶縁基板面部
分を膜抵抗形成面に利用して膜抵抗の面積を広くでき、
それだけ膜抵抗のトリミング深さを長くできるから、対
抗値調整巾を広くできる。

【００２３】しかも、前記三次元スペ−スの利用にもか
かわらず、全電極を同一行程で形成できるから、製造工
数も元のままに保持できる。特に請求項３によれば、膜
抵抗を一個にして二ヵ所のヒュ−ズ部分に対し膜抵抗を
共用させることができ、２個の膜抵抗を使用する場合に
較べ各膜抵抗の発熱のアンバランスによるヒュ−ズ間の
作動ずれを排除できる利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子・電気機器用プロテクタ−の
一例を示す図面である。

【図２】図１に示す電子・電気機器用プロテクタ−の等
価回路図である。

【図３】本発明に係る電子・電気機器用プロテクタ−の
使用状態の一例を示す電気等価回路図である。

【図４】従来の電子・電気機器用プロテクタ−の使用状
態の一例を示す電気等価回路図である。

【図５】従来の電子・電気機器用プロテクタ−を示す図
面である。

【図６】図５のプロテクタ−の改良例を示す図面であ
る。

【符号の説明】

１ 絶縁基板 ２ 膜抵抗 ３ 絶縁層 ４ａ，４ｂ ヒュ−ズ電極 ４ｃ ヒ−タ・ヒュ−ズ複合電極 ４１ ヒ−タ電極部 ４２ ヒュ−ズ電極部 ４ｄ ヒ−タ電極 ５ ヒュ−ズ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基板上に膜抵抗が形成され、該膜抵抗
   上に少なくとも同膜抵抗の二ヵ所を露出させて絶縁層が
   設けられ、上記二ヵ所のうちの一ヵ所にヒ−タ電極が、
   他ヵ所から絶縁層上に延在してヒ−タ・ヒュ−ズ複合電
   極が、前記膜抵抗とは非導通の状態で第１ヒュ−ズ電極
   及び第２ヒュ−ズ電極がそれぞれ設けられ、前記ヒ−タ
   ・ヒュ−ズ複合電極のヒ−タ電極部と第１ヒュ−ズ電極
   との間及び同ヒ−タ・ヒュ−ズ複合電極のヒ−タ電極部
   と第２ヒュ−ズ電極との間にヒュ−ズが接続されている
   ことを特徴とする電子・電気機器用プロテクタ−。
2. 【請求項２】回路異常検出回路素子が付加され、回路異
   常時に膜抵抗が通電発熱され、その発生熱でヒュ−ズが
   溶断される請求項１記載の電子・電気機器用プロテクタ
   −。
3. 【請求項３】ヒ−タ・ヒュ−ズ複合電極のヒ−タ電極部
   と第１ヒュ−ズ電極との間のヒュ−ズと同ヒ−タ・ヒュ
   −ズ複合電極のヒ−タ電極部と第２ヒュ−ズ電極との間
   のヒュ−ズに対し膜抵抗が共通とされている請求項１ま
   たは２記載の電子・電気機器用プロテクタ−。
4. 【請求項４】請求項１記載の電子・電気機器用プロテク
   タ−を製造する方法であり、絶縁基板上に膜抵抗を形成
   する第１段階、絶縁層を被覆する第２段階、ヒ−タ電極
   とヒ−タ・ヒュ−ズ複合電極と第１ヒュ−ズ電極と第２
   ヒュ−ズ電極を同一行程で形成する第３段階、膜抵抗の
   抵抗値をトリミングにより調整する第４段階、ヒュ−ズ
   を第１ヒュ−ズ電極とヒ−タ・ヒュ−ズ複合電極のヒュ
   −ズ電極部と第２ヒュ−ズ電極とにわたって接続する第
   ５段階を順次に経ることを特徴とする電子・電気機器用
   プロテクタ−の製造方法。