JP2001229796A

JP2001229796A - 保護素子

Info

Publication number: JP2001229796A
Application number: JP2000045120A
Authority: JP
Inventors: Tokihiro Yoshikawa; 時弘吉川
Original assignee: NEC Schott Components Corp
Current assignee: NEC Schott Components Corp
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2001-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】低融点合金や可溶合金等の可溶体を有する温
度ヒューズ、抵抗体付きヒューズ、電流ヒューズ等の保
護素子の薄型化を図る。【解決手段】絶縁ベースフィルム１に形成した電極
２，３上にはんだ層４，５を形成し、これらはんだ層
４，５の外方端にリード６，７を接続するとともに、は
んだ層４，５の内方端間にまたがって低融点合金８を接
続し、低融点合金８をフラックス９で被覆し、その上方
から絶縁カバーフィルム１０を被せて、前記絶縁ベース
フィルム１と絶縁カバーフィルム１０とを融着封止し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、保護素子に関し、
より詳細には、特定温度で溶融する低融点合金を有する
温度ヒューズや、可溶合金とこの可溶合金を通電加熱に
より強制的に溶断させる抵抗体とを有する抵抗体付きヒ
ューズや、電流ヒューズ等の保護素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器等を過熱損傷から保護する保護
素子として、特定温度で動作して回路を遮断する温度ヒ
ューズが用いられている。この種の温度ヒューズには、
感温材として特定温度で溶融する絶縁性の感温ペレット
を用いて、感温ペレットの溶融時に圧縮ばねの伸長によ
り可動接点を固定接点から開離する感温ペレットタイプ
のもの（ａ）と、感温材として特定温度で溶融する低融
点合金を用いて、この低融点合金に通電し、低融点合金
の溶融によって回路を遮断する低融点合金タイプ（ｂ）
とがある。また、可溶合金と抵抗体とを具備し、抵抗体
の通電加熱により可溶合金を強制的に溶断させる抵抗体
付きヒューズと称される保護素子（ｃ）もある。また、
過電流で溶断する電流ヒユーズ（ｄ）もある。

【０００３】本発明は、前記ｂタイプの温度ヒューズと
称される保護素子や、ｃタイプの抵抗体付きヒューズと
称される保護素子や、さらには電流ヒューズの改良に関
するものであるから、以下、そのようなタイプのものに
ついて説明する。前記ｂタイプの保護素子としては、例
えば実開昭５７−１４１３４６号公報に開示されてい
る。また、ｃタイプの保護素子としては、例えば実開昭
５８−５２８４８号公報に開示されている。そして、前
記ｂタイプおよびｃタイプの保護素子を絶縁基板を用い
て薄型構造にしたものもある。

【０００４】まず、前記ｂタイプの薄型温度ヒューズと
称される保護素子Ｃについて、図１８および図１９を用
いて説明する。図１８は、従来の最も一般的な薄型温度
ヒューズと称される保護素子Ｃの一部を除去した平面図
を示し、図１９はその縦断面図を示す。図１８および図
１９において、５１はアルミナセラミック等よりなる矩
形状の絶縁基板で、その長手方向の両端に、銀ペース
ト，銀−パラジウムペースト，銀−白金ペースト等の導
電ペーストを塗布焼成して一対の電極５２，５３が形成
されている。前記電極５２，５３の各外方端には、リー
ド５４，５５が半田５６，５７により接続されている。
また、前記電極５２，５３の内方端にまたがって、特定
温度で溶融する低融点合金５８が溶接等により接続さ
れ、この低融点合金５８の表面をフラックス５９で被覆
している。そして、このフラックス５９の上方からエポ
キシ樹脂やセラミック等の絶縁材料で形成した絶縁キャ
ップ６０を被せて、エポキシ系等の封止樹脂６１により
封止されている。

【０００５】この保護素子Ｃは、例えばリード５４，５
５を電気機器ないし電子機器（以下、単に電子機器とい
う）に直列に接続することにより、リード５４−電極５
２−低融点合金５８−電極５３−リード５５を通って、
電子機器に通電する。電子機器の異常により、周囲温度
が上昇すると、まず、フラックス５９が溶融して、低融
点合金５８の表面を清浄化および活性化して、低融点合
金５８の溶融に備える。周囲温度がさらに上昇して低融
点合金５８の融点に達すると、低融点合金５８が溶融
し、表面張力によって電極５２，５３に引き寄せられ
て、球状化した低融点合金５８ａ，５８ｂとなる（図示
省略）ため、回路が遮断され、電子機器への通電が遮断
される。これによって、周囲温度が下降しても、球状化
した低融点合金５８ａ，５８ｂは、元の形状には復元し
ないため、回路は遮断されたままとなり、いわゆる非復
帰型の保護素子として機能する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】電子機器の軽薄短小化
が著しい昨今にあって、温度ヒューズの軽薄短小化も要
求されている。しかしながら、上記保護素子Ｃにおいて
は、絶縁基板５１や絶縁キャップ６０がセラミック等で
形成されているため、機械的強度確保のためにそれらの
薄型化には限度があり、２００〜３００μｍが限界であ
った。そのため、必然的に保護素子Ｃ全体の厚さも絶縁
基板５１や絶縁キャップ６０の厚さによって決まること
になり、薄型化に限度があるという問題点があった。

【０００７】上記の問題点は、上記した温度ヒューズと
称される保護素子Ｃのみならず、絶縁基板に導電ペース
トを塗布焼成して形成した電極間にまたがって可溶合金
を接続するとともに、抵抗体を設けて、抵抗体への通電
による発熱により、前記可溶合金を強制的に溶断させる
ようにした，いわゆる抵抗体付きヒューズと称される保
護素子においても、同様に発生していた。

【０００８】また、絶縁基板に導電ペーストを塗布焼成
して形成した電極間にまたがって可溶合金を接続し、所
定以上の電流が流れると自己発熱で溶断する電流ヒュー
ズと称される保護素子においても、同様であった。

【０００９】そこで、本発明は、絶縁基材に形成した電
極間にまたがって低融点合金や可溶合金等の可溶体を接
続した温度ヒューズ，抵抗体付きヒューズ，電流ヒュー
ズ等の保護素子において、より薄型化を図ることを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、セラミックよ
りなる絶縁基板に代えて、可撓性を有する絶縁ベースフ
ィルムを用い、この絶縁ベースフィルムの離隔した位置
に形成された電極と、これらの電極間にまたがって接続
された可溶体と、この可溶体を被覆するフラックスと、
前記電極およびフラックスを被覆する可撓性を有する絶
縁カバーフィルムとを有することを特徴とする保護素子
である。

【００１１】本発明の請求項１記載の発明は、可撓性を
有する絶縁ベースフィルムと、この絶縁ベースフィルム
の離隔した位置に形成された電極と、これらの電極間に
またがって接続された可溶体と、この可溶体を被覆する
フラックスと、前記電極およびフラックスを被覆する可
撓性を有する絶縁カバーフィルムとを有し、前記絶縁ベ
ースフィルムと絶縁カバーフィルムとが封止されている
ことを特徴とする保護素子である。このように、絶縁ベ
ースフィルムおよび絶縁カバーフィルムに可撓性を有す
るフィルムを用いると、これらフィルムの厚さをセラミ
ック製の絶縁基板に比較して数分の一にできることによ
って、保護素子の薄型化ができる。

【００１２】本発明の請求項２記載の発明は、可撓性を
有する絶縁ベースフィルムと、この絶縁ベースフィルム
の離隔した位置に形成された電極と、これらの電極間に
またがって接続された可溶体と、この可溶体を被覆する
フラックスと、前記電極およびフラックスを上方から被
覆する可撓性を有する上部絶縁カバーフィルムと、前記
絶縁ベースフィルムを下方から被覆する可撓性を有する
下部絶縁カバーフィルムを有し、前記上部絶縁カバーフ
ィルムと下部絶縁カバーフィルムとが封止されているこ
とを特徴とする保護素子である。このように、上部絶縁
カバーフィルムと下部絶縁カバーフィルムとで封止する
と、絶縁ベースフィルムは電極を形成しやすい材料や溶
融した可溶体を弾きやすい材料から選択し、上部絶縁カ
バーフィルムと下部絶縁カバーフィルムとは封止性，耐
湿性，耐侯性等に優れた材料から選択することができ、
動作特性の優れた長寿命の保護素子が得られる。

【００１３】本発明の請求項３記載の発明は、前記絶縁
ベースフィルムおよび絶縁カバーフィルムが、ポリアミ
ド（ＰＡ），アクリロニトリルブタジエンスチレン（Ａ
ＢＳ），アクリロニトリルスチレン（ＡＳ），ポリメチ
ルメタアクリル（ＰＭＭＡ），ポリビニルアルコール
（ＰＶＡＬ），ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ），ポリ
エチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリアセタール
（ＰＯＭ），ポリカーボネート（ＰＣ），ポリフェニレ
ンエーテル（ＰＰＥ），ポリブチレンテレフタレート
（ＰＢＴＰ），超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ−Ｐ
Ｅ），ポリふっ化ビニリデン（ＰＶＤＦ），ポリサルホ
ン（ＰＳＦ），ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ），ポ
リフェニレンサルファイド（ＰＰＳ），ポリアリレート
（ＰＡＲ），ポリアミドイミド（ＰＡＩ），ポリエーテ
ルイミド（ＰＥＩ），ポリエーテルエーテルケトン（Ｐ
ＥＥＫ），ポリイミド（ＰＩ），液晶ポリマ（ＬＣ
Ｐ），ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ），フエノ
ール（ＰＦ），ユリア（ＵＦ），メラミン（ＭＦ），不
飽和ポリエステル（ＵＰ），エポキシ（ＥＰ），シリコ
ーン（ＳＩ），ポリウレタン（ＰＵＲ）およびポリエチ
レンナフタレート（ＰＥＮ）の中から選択された１種，
またはこれらの２種以上を混合したもの，またはこれら
の２種以上を積層したもの，またはこれらを主成分とす
るもののいずれかであることを特徴とする請求項１また
は２に記載の保護素子である。このように、絶縁ベース
フィルムおよび絶縁カバーフィルムを可撓性を有する樹
脂フィルムで構成すると、それらをセラミックよりなる
絶縁基板および絶縁キャップよりも薄くでき、保護素子
の薄型化ができる。

【００１４】本発明の請求項４記載の発明は、前記電極
が、銅，ニッケル，銅合金またはニツケル合金の中から
選択されたものであることを特徴とする請求項１または
２に記載の保護素子である。このように、このような電
極は導電性がよく、内部抵抗の小さな保護素子が得られ
る。

【００１５】本発明の請求項５記載の発明は、前記電極
が、箔の接着，めっき，蒸着，スパッタのいずれかで形
成されたものであることを特徴とする請求項４に記載の
保護素子である。このように、電極が箔の接着，めっ
き，蒸着，スパッタのいずれかで形成されたものである
と、電極を薄型化できるのみならず、電極の形成に焼成
等の加熱工程がないので、絶縁ベースフィルムが熱で損
傷したり変形したりすることがない。

【００１６】本発明の請求項６記載の発明は、前記電極
表面の一部または全面に、金層を有することを特徴とす
る請求項４または５に記載の保護素子である。このよう
に、電極表面の一部または全面に金層を有すると、電極
の導電性が増し、保護素子の内部抵抗を低減できる。

【００１７】本発明の請求項７記載の発明は、前記電極
表面に、はんだ層を有することを特徴とする請求項４な
いし６のいずれかに記載の保護素子である。このよう
に、電極表面にはんだ層を有すると、電極にリードを接
続したり、低融点合金や可溶合金等の可溶体を接続する
際に、このはんだ層がそれらリードや可溶体の接続を容
易かつ確実にする。

【００１８】本発明の請求項８記載の発明は、前記電極
が、前記絶縁ベースフィルムまたは絶縁カバーフィルム
を貫通して反対面側に導出されていることを特徴とする
請求項１または２に記載の保護素子である。このよう
に、電極を絶縁ベースフィルムまたは絶縁カバーフィル
ムを貫通して反対側面に導出すると、絶縁ベースフィル
ムまたは絶縁カバーフィルムの反対面側に電極を有する
場合にリードレスで接続できる。

【００１９】本発明の請求項９記載の発明は、前記保護
素子が、温度ヒューズ，抵抗体付きヒューズまたは電流
ヒューズのいずれかであることを特徴とする請求項１な
いし８のいずれかに記載の保護素子である。このよう
に、保護素子が温度ヒューズ，抵抗体付きヒューズまた
は電流ヒューズのいずれかであると、薄型の温度ヒュー
ズ，抵抗体付きヒューズまたは電流ヒューズが得られ
る。

【００２０】本発明の実施態様について、以下、図面を
参照して説明する。

【実施態様１】図１は本発明の第１実施態様の温度ヒュ
ーズからなる保護素子Ａの縦断面図を示し、図２はその
一部を除去した平面図である。図１および図２におい
て、１は可撓性を有する絶縁ベースフィルムで、例えば
ポリアミド（ＰＡ），ＡＢＳ，ＡＳ，ポメチルメタアク
リル（ＰＭＭＡ），ポリビニルアルコール（ＰＶＡ），
ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ），ポリエチレルテレフ
タレート（ＰＥＴ），ポリアセタール（ＰＯＭ），ポリ
カーボネート（ＰＣ），ポリフェニレンエーテル（ＰＰ
Ｅ），ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ），超高分
子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ−ＰＥ），ＰＶＤＦ，ポリ
サルホン（ＰＳＦ），ポリエーテルサルフォン（ＰＥ
Ｓ），ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ），ポリア
リレート（ＰＡＲ），ポリアミドイミド（ＰＡＩ），ポ
リエーテルイミド（ＰＥＩ），ポリエーテルエーテルケ
トン（ＰＥＥＫ），ポリイミド（ＰＩ），液晶ポリマ
（ＬＣＰ），ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ），
フエノール（ＰＦ），ユリア（ＵＦ），メラミン（Ｍ
Ｆ），不飽和ポリエステル（ＵＰ），エポキシ（Ｅ
Ｐ），シリコーン（ＳＩ），ポリウレタン（ＰＵＲ）お
よびポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）の中から選択
された１種，またはこれらの２種以上を混合したもの，
またはこれらの２種以上を積層したもの，またはこれら
を主成分とするものの中から選択される。

【００２１】前記絶縁基板１の両端に銅，ニッケル，銅
合金，ニッケル合金からなる電極２，３を有する。これ
らの電極２，３は、絶縁ベースフィルム１の上に接着剤
を介して接着された箔状のものでもよいし、絶縁ベース
フィルム１の上にめっき，蒸着，スパッタ等で形成され
たものでもよい。箔状のものを接着した場合は、一旦全
面に接着したものを、フォトエッチング法で所定の形状
にパターニングすればよいし、めっき，蒸着，スパッタ
等で形成されたものの場合は、一旦全面に被着したもの
を前記同様にフォトエッチング法でパターニングしても
よいし、所定形状の窓孔を有するマスクを用いて直接所
定形状に形成したものでもよい。そして、これらの電極
２，３は、その表面の一部または全面に金層を形成して
もよい。金層を形成することによって、電極２，３の導
電性が増大する。これらの電極２，３の上には、はんだ
層４，５が形成されている。

【００２２】前記はんだ層４，５を形成した電極２，３
の外方端には、それぞれ銅またはニッケル製のリード
６，７が接続されている。また、前記電極２，３の内方
端間にまたがって、低融点合金８が溶接等により接続さ
れている。これらのリード６，７および低融点合金８の
接続時に、前記はんだ層４，５がそれらリード６，７お
よび低融点合金８の接続を容易かつ確実にするのに役立
つ。この低融点合金８の表面は、フラックス９で被覆さ
れており、電極２，３およびフラックス９の上方から、
前記絶縁ベースフィルム１と同種または異種の可撓性を
有する絶縁カバーフィルム１０が被せられ、絶縁ベース
フィルム１と絶縁カバーフィルム１０とが融着封止され
ている。なお、電極２，３およびリード６，７の部分
は、絶縁ベースフィルム１と絶縁カバーフィルム１０と
を融着封止することができないので、樹脂接着剤等によ
り封止されている。

【００２３】ここで、前記絶縁ベースフィルム１および
絶縁カバーフィルム１０とは、前述の列記した材料の中
から選択した１種を用いてもよいが、それらの中から選
択した２種以上を混合して用いてもよい。さらには、例
えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の融着封
止性の優れた材料から選択した第１層と、例えばポリエ
チレンナフタレート（ＰＥＮ）等の耐侯性の優れた材料
から選択した第２層とを有する積層フィルムを使用し
て、前記絶縁ベースフィルム１は第１層を上側にし、前
記絶縁カバーフィルム１０は、第１層を下側にして用い
て融着封止すると、融着封止性の優れた第１層同士が融
着封止され、一方、耐侯性の優れた第２層が外方側にな
って、融着封止性と耐侯性の両方の優れた点の良いとこ
取りができる。

【００２４】このような温度ヒューズよりなる保護素子
Ａによると、絶縁ベースフィルム１および絶縁カバーフ
ィルム１０に可撓性を有する樹脂を用いているので、図
１８および図１９に示すセラミック製の絶縁基板５１お
よび絶縁キャップ６０を用いた保護素子Ｃに比較して、
絶縁ベースフィルム１および絶縁カバーフィルム１０の
厚さをそれぞれ５０μｍ程度と、１／４ないし１／６程
度にできること、および低融点合金８をリード６，７の
上に接続しないで、電極２，３に接続していること、す
なわち、リード６，７と低融点合金８とを平面的に配置
していることによって、保護素子Ａ全体の厚さを４００
μｍ程度と薄型化することができる。

【００２５】また、前述のように、低融点合金８をリー
ド６，７の上に接続しないで、電極２，３に接続してい
ることによって、リード６，７を電子機器に組み込む場
合に、はんだ付けにより接続しても、はんだ付け時の熱
がリード６，７から直接低融点合金８に伝達しないで、
一旦電極２，３を介して低融点合金８に伝達することに
よって、リード６，７のはんだ付け時の熱によって低融
点合金８が誤溶融することがない。換言すれば、はんだ
付け時間を長くしても、低融点合金８が誤溶融しないの
で、リード６，７を容易かつ確実にはんだ付けすること
ができる。なお、リード６，７をニッケル製とした場合
は、リード６，７を抵抗溶接により電子機器に組み込む
ことができる。

【００２６】

【製造方法の実施態様１】次に、本発明の第１実施態様
の保護素子Ａの製造方法の第１実施態様について説明す
る。図３は、その製造工程ブロック図で、図４ないし図
１１は各工程における絶縁ベースフィルム等の正面図ま
たは部分断面図である。まず、前述した可撓性を有する
絶縁ベースフィルム１を用意する（図３ａ，図４）。次
に、絶縁ベースフィルム１の表面に接着剤（図示省略）
を介して銅，ニッケル，銅合金またはニッケル合金より
なる導電性箔材１１を接着する（図３ｂ，図５）。もし
必要であれば、導電性箔材１１の上に金層（図示省略）
をめっき法等で形成する。この導電性箔材１１（金層が
ある場合は、その上の金層とともに。以下、単に導電性
箔材１１という）をフォトエッチングによりパターニン
グして所定形状の電極２，３を形成する（図３ｃ，図
６）。この電極２，３の表面に、低融点合金８よりも高
融点のはんだ層４，５をめっき形成する（図３ｄ，図
７）。このはんだ層４，５は、後述するリード６，７の
はんだ付けおよび低融点合金８の溶接を容易にするとと
もに、接続強度を大きくするのに役立つものである。前
記のようにはんだ層４，５を形成した電極２，３の外方
端に、銅，ニッケル等よりなるリード６，７を前記はん
だ層４，５を利用してはんだ付けする（図３ｅ，図
８）。また、前記はんだ層４，５を形成した電極２，３
の内方端間に、低融点合金８を溶接等により接続する
（図３ｆ，図９）。この低融点合金８の上から、この低
融点合金８よりも融点の低いフラックス９を塗布して、
低融点合金８全体を被覆する。なお、常温で糊状のフラ
ックスを用いる場合は、フラックス９の融点が低融点合
金８の融点と同一かまたは若干高くてもよい（図３ｇ，
図１０）。最後に、電極２，３およびフラックス９の上
から、前記絶縁ベースフィルム１と同種または異種の可
撓性を有する絶縁カバーフィルム１０を被せ、絶縁ベー
スフィルム１と融着封止する。このとき、電極２，３お
よびリード６，７の部分は、絶縁ベースフィルム１と絶
縁カバーフィルム１０とを融着封止することができない
ので、これらの部分には予め樹脂接着剤を塗布しておい
て樹脂接着剤で封止する（図３ｈ，図１１）。すると、
図１および図２に示すような温度ヒューズと称される保
護素子Ａが得られる。

【００２７】

【製造方法の実施態様２】次に、本発明の第１実施態様
の保護素子Ａの製造方法の第２実施態様について説明す
る。図１２は、保護素子Ａの製造方法の第２実施態様の
製造工程途中の平面図で、第１実施態様の図８ないし図
１１に対応する平面図である。すなわち、図８ないし図
１１では、絶縁ベースフィルム１等を正面から見た状態
を示しているが、本第２実施態様では、平面図を示して
いる。すなわち、長尺の絶縁ベースフィルム１ａを用意
し、その短手方向の両端に長手方向に沿って帯状の電極
２ａ，３ａおよびはんだ層４ａ，５ａを形成し、はんだ
層４ａ，５ａの外方端に所定間隔でリード６，…，７，
…を接続し、はんだ層４ａ，５ａの内方端間にまたがっ
て低融点合金８，８…を溶接等により接続し、各低融点
合金８，８…にフラックス９，９…を塗布被覆し、さら
にフラックス９，９…の上方から長尺の絶縁カバーフィ
ルム１０ａを被せて封止した状態を示している。この図
１２の状態から、絶縁ベースフィルム１ａおよび絶縁カ
バーフィルム１０ａを各低融点合金８およびフラックス
９ごとに切断分離すると、図１および図２に示す第１実
施態様の保護素子Ａと同様の保護素子Ａが得られる。

【００２８】なお、前記図１２において、各独立したリ
ード６，…，７，…に代えて、図示二点鎖線で示すよう
に、各リード６，…，７，…が一体となったリードフレ
ーム６ａ，７ａを用いると、各リード６，…，７，…の
取り扱いおよび位置決めが容易になる特長がある。この
リードフレーム６ａ，７ａは、はんだ層４ａ，５ａに接
続した後に切断分離してもよいし、絶縁ベースフィルム
１ａおよび絶縁カバーフィルム１０ａを封止後それらの
切断分離前または後に切断分離してもよい。

【００２９】

【実施態様２】次に、本発明の第２実施態様の保護素子
Ｂについて説明する。本第２実施態様の保護素子Ｂは、
可溶体として可溶合金を用い、また通電発熱によりこの
可溶合金を強制的に溶断させる抵抗体とを具備する，い
わゆる抵抗体付きヒューズに関するものである。図１３
は、本第２実施態様の保護素子Ｂの縦断面図で、図１４
はその上部絶縁カバーフィルム，フラックス等の一部を
除去した状態を示す平面図であり、図１５はその下部絶
縁カバーフィルムの一部を除去した下面図である。

【００３０】図１３ないし図１５において、２１は前記
同様の可撓性を有する絶縁ベースフィルムで、その長手
方向の両端近傍に透孔２２，２３が穿設されている。前
記絶縁ベースフィルム２１の表面の一方端の前記透孔２
２を含まない位置および透孔２２を含む位置に、それぞ
れ銅，ニッケル，銅合金，ニッケル合金等よりなる電極
２４，２５が形成されており、他方端の前記透孔２３を
含む位置に銅，ニッケル，銅合金，ニッケル合金等より
なる電極２６が形成されている。また、絶縁ベースフィ
ルム２１の裏面の長手方向の両端には、それぞれ前記透
孔２２，２３を含む位置に銅，ニッケル，銅合金，ニッ
ケル合金等よりなる電極２７，２８が形成されている。
なお、前記各電極２４，２５，２６，２７，２８の上に
は、それぞれ金層が形成されてもよい。

【００３１】ここで、前記絶縁ベースフィルム２１の表
面側の電極２５と裏面側の電極２７とは透孔２２内の導
電体を介して接続されており、また、絶縁ベースフィル
ム２１の表面側の電極２６と裏面側の電極２８とは透孔
２３内の導電体を介して接続されている。なお、前記透
孔２２，２３を絶縁ベースフィルム２１の表裏両面側か
らまたはそのいずれか一方側からテーパ状に形成してお
くと、電極２４，２５，２６，２７，２８をめっき法で
形成することにより、絶縁ベースフィルム２１の表面側
の電極２４，２５，２６と、裏面側の電極２７，２８を
形成すると同時に、これら表裏両面の電極を透孔２２，
２３内で接続する接続導電体を同時に形成することがで
きる。

【００３２】絶縁ベースフイルム２１の裏面の電極２
７，２８間にまたがって、例えば酸化ルテニウム（Ｒｕ
Ｏ）等を蒸着，スパッタまたはめっきして、抵抗体の一
例としての抵抗膜２９が形成されている。なお、この抵
抗膜２９に代えてチップ抵抗を用いることもできる。

【００３３】再び表面側に戻って、前記電極２４ないし
２６には、それぞれ後述する可溶合金よりも高融点の半
田層３０，３１，３２が形成されている。そして、この
はんだ層３０，３１，３２の外方端に、それぞれ銅板材
またはニッケル板材等よりなるリード３３，３４，３５
が前記はんだ層３０，３１，３２によって固着接続され
ている。また、前記はんだ層３０，３２の内方端間にま
たがって、可溶合金３６が溶接等により接続されてい
る。さらに、前記可溶合金３６の表面は、フラックス３
７によって被覆されている。

【００３４】そして、前記フラックス３７の上方から
と、前記抵抗膜２９の下方からは、それぞれ上部絶縁カ
バーフィルム３８と下部絶縁カバーフィルム３９とが被
せられ、これら両絶縁カバーフィルム３８，３９の周縁
同士を熱圧着等により融着封止してある。なお、リード
３３，３４，３５の部分は、上下部絶縁カバーフィルム
３８，３９で融着封止できないので、樹脂接着剤等によ
り接着される。ここで、前記絶縁ベースフィルム２１お
よび上下絶縁カバーフィルム３８，３９とは、前述の列
記した材料の中から選択した１種を用いてもよいが、そ
れらの中から選択した２種以上を混合した材料を用いる
ことにより、それら材料の優れた点を得ることができ
る。また、絶縁ベースフィルム２１は例えばポリエチレ
ンテレフタレート（ＰＥＴ）等の融着封止性の優れた材
料から選択し、上下絶縁カバーフィルム３８，３９は例
えば例えばポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の耐
侯性の優れた材料から選択すると、優れた融着封止性と
耐侯性の両方の効果が得られる。さらに、上下絶縁カバ
ーフィルム３８，３９として、例えばポリエチレンテレ
フタレート（ＰＥＴ）等の融着封止性の優れた材料から
選択した第１層と、例えばポリエチレンナフタレート
（ＰＥＮ）等の耐侯性の優れた材料から選択した第２層
とを有する積層フィルムを使用して、第１層同士を融着
封止するようにすると、溶着封止性と耐侯性の両方の優
れた点の良いとこ取りができる。

【００３５】本第２実施態様の保護素子Ｂにおいても、
絶縁ベースフイルム２１および絶縁カバーフィルム３
８，３９を可撓性を有する樹脂フィルムにしたので、本
発明の所期の保護素子の薄型化という作用効果が得られ
るのみならず、抵抗膜２９への通電発熱により、可溶合
金３６を強制的に溶断させることができるので、可溶合
金３６の融点は前記第１実施態様の保護素子Ａにおける
周囲温度に応答する低融点合金８ほど厳密な溶断精度が
要求されなくなるので、可溶合金３６の選択範囲が広く
なり、入手容易な安価な材料を採用できるのみならず、
温度ヒューズが使用できなかった新たな用途にも適用で
きるという特有の作用効果を奏する。

【００３６】次に、上記第２実施態様の保護素子Ｂの使
用方法例について説明する。図１６は、上記の保護素子
Ｂの等価回路図を示す。図１６において、３３，３４，
３５は端子で、それぞれリード３３，３４，３５に対応
している。また、Ｆはヒューズ素子で可溶合金３６に対
応しており、前記端子３３，３５間に接続されている。
さらに、Ｒは抵抗で抵抗膜２９に対応しており、前記端
子３４，３５間に接続されている。

【００３７】図１７は前記抵抗体付きヒューズよりなる
保護素子Ｂを、リチウムイオン二次電池の過充電防止に
適用した場合の回路図を示す。図１７において、４１，
４２は直流電源端子で、４３，４４は負荷端子である。
前記負荷端子４３，４４には、リチウムイオン二次電池
４５が接続されている。そして、前記直流電源端子４１
には保護素子Ｂの端子３３が接続され、負荷端子４３に
は保護素子Ｂの端子３５が接続されている。したがっ
て、前記直流電源端子４１と負荷端子４３間には保護素
子Ｂのヒューズ素子Ｆ（可溶合金３６）が接続されてい
る。また、直流電源端子４２は負荷端子４４に接続され
ている。さらに、保護素子Ｂの端子３４は、前記リチウ
ムイオン二次電池４５の端子電圧を検知する検知手段の
検知動作によって導通状態となるスイッチング素子，例
えばＮＰＮ型トランジスタ４６のコレクタ−エミッタを
介して、直流電源端子４２（負荷端子４４）に接続され
ている。前記負荷端子４３，４４間には、前記検知手段
の一例としての抵抗４７，４８の直列回路が接続されて
おり、それら両抵抗４７，４８の接続点Ｐは、前記スイ
ッチング素子の制御端子，例えばトランジスタ４６のベ
ースに接続されている。前記図１７のように保護素子
Ｂを接続する場合に、リード３３，３５が一直線状に導
出されており、リード３４のみが異なる位置から導出さ
れているので、これらリード３３，３４，３５すなわち
端子３３，３４，３５の判別が容易で、誤接続すること
がない。

【００３８】図１７の回路構成において、直流電源端子
４１，４２間に、端子４１が正で、端子４２が負の直流
電源を接続すると、負荷端子４３，４４に接続されたリ
チウムイオン二次電池４５が、端子４１−ヒューズ素子
Ｆ（可溶合金３６）−リチウムイオン二次電池４５−端
子４２の経路で充電される。このリチウムイオン二次電
池４５の端子電圧は、直列接続された抵抗４７，４８に
よって分圧されるが、充電開始直後はリチウムイオン二
次電池４５の端子電圧が低いため、抵抗４８の分圧電圧
も低く、したがって、トランジスタ４６のベース電位が
低いため、トランジスタ４６はオフ状態である。

【００３９】充電時間の経過とともに、リチウムイオン
二次電池４５の端子電圧は次第に上昇していき、それに
伴って抵抗４８による分圧電圧も次第に上昇する。そう
して、ついにリチウムイオン二次電池４５の端子電圧が
所定電圧に達して充電が完了すると、抵抗４８の分圧電
圧がトランジスタ４６の閾値電圧を超えるため、ベース
−エミッタ間にバイアス電流が流れ、トランジスタ４６
がオン状態となる。すると、端子４１−ヒューズ素子Ｆ
（可溶合金３６）−抵抗Ｒ（抵抗膜２９）−トランジス
タ４６−端子４２の経路で電流が流れ、抵抗Ｒ（抵抗膜
２９）が発熱する。この抵抗Ｒ（抵抗膜２９）の発熱
は、絶縁ベースフィルム２１を介して表面側の可溶合金
３６（ヒューズ素子Ｆ）に伝達され、可溶合金３６（ヒ
ューズ素子Ｆ）が溶断する。すると、リチウムイオン二
次電池４５の充電が停止されるとともに、抵抗Ｒ（抵抗
膜２９）がヒューズ素子Ｆ（可溶合金３６）の２次側に
接続されているので、抵抗Ｒ（抵抗膜２９）への通電も
停止される。

【００４０】なお、本発明の上記各実施態様は、特定の
構造のものについて説明したが、本発明は上記実施例に
示した構造に限定されるものではなく、本発明の精神を
逸脱しない範囲で、各種の変形が可能であることはいう
までもない。

【００４１】例えば、図１および図２に示す第１実施態
様の保護素子Ａにおいて、リード６，７をはんだ層４，
５に接続しないで、絶縁ベースフィルム１に透孔を形成
し、絶縁ベースフィルム１の裏面に電極およびはんだ層
を形成するとともに表裏面の電極を透孔内の導電体で接
続して、この裏面の電極およびはんだ層にリードを接続
するようにしてもよい。そのようにすると、絶縁ベース
フィルム１と絶縁カバーフィルム１０との融着封止部分
にリードが介在されないので、絶縁ベースフィルム１と
絶縁カバーフィルム１０との融着封止が確実になり、耐
湿性が向上するという特徴がある。

【００４２】また、図１および図２に示す第１実施態様
の保護素子Ａにおいて、絶縁ベースフィルム１と絶縁カ
バーフィルム１０とを融着封止しないで、絶縁カバーフ
ィルム１０を絶縁ベースフィルム１よりも大きい寸法と
するとともに、この絶縁カバーフィルム１０と同一寸法
の下部絶縁カバーフィルムを絶縁ベースフィルム１の下
方から当てがって、上下絶縁カバーフィルム同士を融着
封止するようにしてもよい。このようにすると、若干保
護素子の厚さが増大するが、耐湿性が向上し、しかも従
来のセラミック製の絶縁基板および絶縁キャップを用い
るものに比較すると、十分薄型化ができる。

【００４３】さらに、図１３ないし図１５に示す第２実
態様の保護素子Ｂにおいて、リードド３３ないし３５を
設ける代わりに、電極２４ないし２６を絶縁ベースフィ
ルム１や下側絶縁カバーフィルム３９の端面または透孔
を通って裏面に延長形成することにより、表面実装タイ
プにすることもできる。

【００４４】さらにまた、図１３ないし図１５に示す第
２実施態様の保護素子Ｂにおいては、抵抗膜２９を絶縁
ベースフィルム２１の可溶合金３６の接続固着面側と反
対側に設ける場合について説明したが、可溶合金３６の
固着面側と同一面側に設けてもよい。この場合、抵抗膜
２９の表面に絶縁層を介在し、この絶縁層の上に可溶合
金３６を形成することが望ましい。そのような構成によ
れば、抵抗膜２９の発熱は薄い絶縁層を介して可溶合金
３６に伝達されるので、抵抗膜２９への通電開始後、短
時間で可溶合金３６を溶断させることができるという特
長がある。換言すれば、抵抗膜２９のより小さな発熱で
可溶合金３６を溶断できるという特長がある。その場
合、当然、絶縁ベースフィルム２１の透孔２２，２３や
絶縁ベースフィルム２１の裏面側の電極２７，２８は不
要である。

【００４５】また、リード６，７および３３ないし３５
は、電流容量を損なわない限り、封止部分を幅狭状にす
るか、封止部分に透孔を形成するかして、絶縁カバーフ
ィルム１０と絶縁ベースフィルム１０との融着封止面積
または上下部絶縁カバーフィルム３８，３９の融着封止
面積を増大させることが望ましい。場合によっては、リ
ード６，７および３３ないし３５の封止部分に、エムボ
スまたはハーフエッチングによる凹部を設けて、封止界
面を凹凸状にしてもよい。

【００４６】

【発明の効果】本発明は以上のように、可撓性を有する
絶縁ベースフィルムと、この絶縁ベースフィルムの離隔
した位置に形成された電極と、これらの電極間にまたが
って接続された可溶体と、この可溶体を被覆するフラッ
クスと、前記電極およびフラックスを被覆する可撓性を
有する絶縁カバーフィルムとを有し、前記絶縁ベースフ
ィルムおよび絶縁カバーフィルムを封止したことを特徴
とする保護素子であるから、従来のセラミック製の絶縁
基板や絶縁キャップを有する保護素子に比較して、絶縁
ベースフィルムや絶縁カバーフィルムを薄くすることが
でき、したがって、保護素子の薄型化ができる。また、
リードを有するものにおいては、リードの上に直接可溶
体を接続しないので、保護素子を薄型化できるのみなら
ず、リードをはんだ付けにより電子機器に組み込む場
合、はんだ付け時の熱がリードから直接可溶体に伝達さ
れることがないので、リードのはんだ付け時の熱で可溶
体が誤溶融することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施態様の保護素子Ａの縦断面
図

【図２】本発明の第１実施態様の保護素子Ａの一部を
除去した平面図

【図３】本発明の第１実施態様の保護素子Ａの製造工
程ブロツク図

【図４】本発明の第１実施態様の保護素子Ａの製造工
程における絶縁ベースフィルムの正面図

【図５】本発明の第１実施態様の保護素子Ａの製造工
程における絶縁ベースフィルムに導電性箔材を接着した
状態の正面図

【図６】本発明の第１実施態様の保護素子Ａの製造工
程における絶縁ベースフィルム上の導電性箔材をパター
ニングして電極を形成した状態の正面図

【図７】本発明の第１実施態様の保護素子Ａの製造工
程における電極上にはんだ層を形成した状態の正面図

【図８】本発明の第１実施態様の保護素子Ａの製造工
程におけるはんだ層にリードを接続した状態の正面図

【図９】本発明の第１実施態様の保護素子Ａの製造工
程におけるはんだ層間にまたがって低融点合金を接続し
た状態の正面図

【図１０】本発明の第１実施態様の保護素子Ａの製造
工程における低融点合金上にフラックスを塗布被覆した
状態の一部を断面で示した正面図

【図１１】本発明の第１実施態様の保護素子Ａの製造
工程における絶縁ベースフィルムと絶縁カバーフィルム
とを融着封止した状態の一部を断面で示した正面図

【図１２】本発明の第１実施態様の保護素子Ａの製造
方法の第２実施態様の製造工程途中における絶縁ベース
フィルムないし絶縁カバーフィルム等を融着封止した状
態の一部を断面で示した平面図

【図１３】本発明の第２実施態様の保護素子Ｂの縦断
面図

【図１４】本発明の第２実施態様の保護素子Ｂの一部
を除去した平面図

【図１５】本発明の第２実施態様の保護素子Ｂの一部
を除去した下面図

【図１６】本発明の第２実施態様の保護素子Ｂの等価
回路図

【図１７】本発明の第２実施態様の保護素子Ｂをリチ
ウムイオン二次電池の過充電防止に適用した回路図

【図１８】従来の薄型保護素子Ｃの一部を除去した平
面図

【図１９】従来の薄型保護素子Ｃの縦断面図

【符号の説明】

１、１ａ、２１絶縁ベースフィルム２、３、２ａ、３ａ、２４、２５、２６、２７、２８
電極４、５、４ａ、５ａ、３０、３１、３２はんだ層６、７、３３、３４、３５リード６ａ、７ａリードフレーム８可溶体（低融点合金）９、３７フラックス１０、１０ａ絶縁カバーフィルム１１導電性箔材２２、２３透孔２９抵抗体（抵抗膜）３６可溶体（可溶合金）３８上部絶縁カバーフィルム３９下部絶縁カバーフィルム４１、４２直流電源端子４３、４４負荷端子４５リチウムイオン二次電池４６スイッチング素子（トランジスタ）４７、４８抵抗（リチウムイオン二次電池の端子電圧
検知手段）Ｆヒューズ素子Ｒ抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可撓性を有する絶縁ベースフィルムと、こ
の絶縁ベースフィルムの離隔した位置に形成された電極
と、これらの電極間にまたがって接続された可溶体と、
この可溶体を被覆するフラックスと、前記電極およびフ
ラックスを被覆する可撓性を有する絶縁カバーフィルム
とを有し、前記絶縁ベースフィルムと絶縁カバーフィル
ムとが封止されていることを特徴とする保護素子。
【請求項２】可撓性を有する絶縁ベースフィルムと、こ
の絶縁ベースフィルムの離隔した位置に形成された電極
と、これらの電極間にまたがって接続された可溶体と、
この可溶体を被覆するフラックスと、前記電極およびフ
ラックスを上方から被覆する可撓性を有する上部絶縁カ
バーフィルムと、前記絶縁ベースフィルムを下方から被
覆する可撓性を有する下部絶縁カバーフィルムとを有
し、前記上部絶縁カバーフィルムと下部絶縁カバーフィ
ルムとが封止されていることを特徴とする保護素子。
【請求項３】前記絶縁ベースフィルムおよび絶縁カバー
フィルムが、ポリアミド（ＰＡ），アクリロニトリルブ
タジエンスチレン（ＡＢＳ），アクリロニトリルスチレ
ン（ＡＳ），ポリメチルメタアクリル（ＰＭＭＡ），ポ
リビニルアルコール（ＰＶＡＬ），ポリ塩化ビニリデン
（ＰＶＤＣ），ポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ），ポリアセタール（ＰＯＭ），ポリカーボネート
（ＰＣ），ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ），ポリブ
チレンテレフタレート（ＰＢＴＰ），超高分子量ポリエ
チレン（ＵＨＭＷ−ＰＥ），ポリふっ化ビニリデン（Ｐ
ＶＤＦ），ポリサルホン（ＰＳＦ），ポリエーテルサル
フォン（ＰＥＳ），ポリフェニレンサルファイド（ＰＰ
Ｓ），ポリアリレート（ＰＡＲ），ポリアミドイミド
（ＰＡＩ），ポリエーテルイミド（ＰＥＩ），ポリエー
テルエーテルケトン（ＰＥＥＫ），ポリイミド（Ｐ
Ｉ），液晶ポリマ（ＬＣＰ），ポリテトラフロロエチレ
ン（ＰＴＦＥ），フエノール（ＰＦ），ユリア（Ｕ
Ｆ），メラミン（ＭＦ），不飽和ポリエステル（Ｕ
Ｐ），エポキシ（ＥＰ），シリコーン（ＳＩ），ポリウ
レタン（ＰＵＲ）およびポリエチレンナフタレート（Ｐ
ＥＮ）の中から選択された１種，またはこれらの２種以
上を混合したもの，またはこれらの２種以上を積層した
もの，またはこれらを主成分とするもののいずれかであ
ることを特徴とする請求項１または２に記載の保護素
子。
【請求項４】前記電極が、銅，ニッケル，銅合金または
ニツケル合金の中から選択されたものであることを特徴
とする請求項１または２に記載の保護素子。
【請求項５】前記電極が、箔の接着，めっき，蒸着，ス
パッタのいずれかで形成されたものであることを特徴と
する請求項４に記載の保護素子。
【請求項６】前記電極表面の一部または全面に、金層を
有することを特徴とする請求項４または５に記載の保護
素子。
【請求項７】前記電極表面に、はんだ層を有することを
特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の保護素
子。
【請求項８】前記電極が、前記絶縁ベースフィルムまた
は絶縁カバーフィルムを貫通して反対面側に導出されて
いることを特徴とする請求項１または２に記載の保護素
子。
【請求項９】前記保護素子が、温度ヒューズ，抵抗体付
きヒューズまたは電流ヒューズのいずれかであることを
特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の保護素
子。