JP2001313202A

JP2001313202A - 保護装置

Info

Publication number: JP2001313202A
Application number: JP2000134292A
Authority: JP
Inventors: Tokihiro Yoshikawa; 時弘吉川
Original assignee: NEC Schott Components Corp
Current assignee: NEC Schott Components Corp
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2001-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】負荷の異常時に電流を制限または停止し、し
かも導電体とリード間での短絡を防止する。【解決手段】絶縁材（絶縁基板）１の両端部に導電体
（電極）２、３を形成し、一方の導電体（電極）２にＰ
ＴＣ素子４を介してリード５を接続し、他方の導電体
（電極）３にリード６を接続し、導電体（電極）２、３
間にまたがって低融点合金７を接続し、低融点合金７を
フラックス８で覆って、その上から絶縁材（絶縁キャッ
プ）９を被せて封止樹脂１０で固着封止した。そして、
前記ＰＴＣ素子４を、前記リード５の周辺部から十分な
寸法だけ導電体（電極）２を覆ってはみ出して形成し、
導電体（電極）２とリード５との電気的絶縁距離を確保
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、保護装置に関し、
より詳細には、例えば過充電により危険状態となるリチ
ウムイオン二次電池のような負荷の異常時に電流を制限
したり、回路を遮断することにより、負荷を異常状態か
ら保護する保護装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、携帯電話，ＰＨＳ，ページャ，ハ
ンドヘルドコンピュータ等の各種携帯機器が広く用いら
れるようになってきた。この種の携帯機器には、電源と
して電池が搭載されているが、携帯機器の小型化に伴っ
て、電池も小型化が要求されており、さらに、携帯機器
の長時間使用のために、高エネルギー密度が要求されて
いる。このような小型かつ高エネルギー密度の電池とし
て、リチウムイオン二次電池が賞用されている。

【０００３】ところが、リチウムイオン二次電池は、過
充電によりデンドライトが生成し、電池性能が大きく損
なわれたり、ガスの発生による爆発の危険性があるの
で、充電時に過充電を防止する必要がある。

【０００４】そこで、例えば特開平７−１５３３６７号
公報や特開平８−１６１９９０号公報には、リチウムイ
オン二次電池の過充電を防止する保護装置が開示されて
いる。この保護装置は、低融点合金と抵抗体とを具備
し、リチウムイオン二次電池の充電完了時に、抵抗体へ
通電して抵抗体が発熱し、それによって低融点合金が溶
断するようにして、リチウムイオン二次電池の過充電を
防止するようになっている。

【０００５】ところが、このような保護装置は、リチウ
ムイオン二次電池の過充電を防止するという所期の目的
は達成できるもののリチウムイオン二次電池の充電完了
時に、低融点合金の溶断によって、繰り返し使用ができ
なくなるという不便さがある。このため、低融点合金に
よるヒューズにＰＴＣ素子を直列接続して、負荷電流を
抑制する保護装置が提案されている。そのような保護装
置は、例えば、実開昭５９−４７９５４号公報や特開平
８−２３６３０５号公報に開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実公昭
５９−４７９５４号公報に開示されているものは、ＰＴ
Ｃ素子と低融点合金が絶縁基板の表裏両面に分離形成さ
れているので、両者の接続が面倒であるという問題点が
ある。また、特開平８−２３６３０５号公報に開示され
ているものは、膜状ＰＴＣ素子を電極と低融点合金間に
介在形成しているため、電極と低融点合金とが微小間隔
で接しているので、電極と低融点合金とと絶縁距離が不
足して、両者が短絡する恐れがあるという問題点があ
る。

【０００７】そこで、本発明は、ＰＴＣ素子と低融点合
金とを有する保護装置において、電極や中継リード等の
導電体と、他のリードとが短絡を生じない、リチウムイ
オン二次電池等の負荷の異常状態を自動的に回避し得る
保護装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】本発明の保護装置は、少
なくとも２つの導電体と、これらの導電体間にまたがっ
て接続された低融点合金と、この低融点合金を被覆する
フラックスと、前記導電体の少なくとも一方に接続され
たＰＴＣ素子と、前記フラックスおよびその周辺部分を
上下から被覆封止する絶縁材と、前記ＰＴＣ素子に接続
されたリードとを有し、前記ＰＴＣ素子が前記導電体お
よびリードからはみ出していることを特徴とする保護装
置である。

【０００８】以下、各種の態様について、作用効果とと
もに説明する。本発明の請求項１に記載された発明は、
少なくとも２つの導電体と、これらの導電体間にまたが
って接続された低融点合金と、この低融点合金を被覆す
るフラックスと、前記導電体の少なくとも一方に接続さ
れたＰＴＣ素子と、前記フラックスおよびその周辺部分
を上下から被覆封止する絶縁材と、前記ＰＴＣ素子に接
続されたリードとを有し、前記ＰＴＣ素子が前記導電体
およびリードからはみ出していることを特徴とする保護
装置である。上記の構成によれば、ＰＴＣ素子と低融点
合金との二重保護機能が得られるのみならず、ＰＴＣ素
子が導電体およびリードからはみ出して形成されている
ので、導電体およびリード間に十分な電気絶縁距離が確
保でき、両者間の短絡が防止できる。

【０００９】本発明の請求項２に記載された発明は、前
記ＰＴＣ素子が、前記低融点合金の溶融に先立って抵抗
値を増大させるように設定されていることを特徴とする
請求項１に記載の保護装置である。上記の構成によれ
ば、低融点合金の溶断前にＰＴＣ素子が抵抗値を増大す
るので、低融点合金を溶断させることなく一次保護がで
き、保護装置の繰り返し使用ができる。

【００１０】本発明の請求項３に記載された発明は、前
記ＰＴＣ素子の温度トリップが、前記低融点合金の溶融
温度よりも低く設定されていることを特徴とする請求項
２に記載の保護装置である。上記の構成によれば、低融
点合金の溶断前にＰＴＣ素子が抵抗値を増大するので、
低融点合金を溶断させることなく一次保護ができ、保護
装置の繰り返し使用ができる。

【００１１】本発明の請求項４に記載された発明は、前
記絶縁材が絶縁基板であり、前記導電体の少なくとも一
方が絶縁基板に形成された電極であり、前記ＰＴＣ素子
が前記電極とリード間に介在されていることを特徴とす
る請求項１ないし３に記載の保護装置である。上記の構
成によれば、従来の基板型保護装置と同様の製造方法が
採用できる。

【００１２】本発明の請求項５に記載された発明は、前
記導電体の少なくとも一方が中継リードであり、前記Ｐ
ＴＣ素子が前記中継リードと他のリード間に介在されて
いることを特徴とする請求項１ないし３に記載の保護装
置である。上記の構成によれば、中継リードを利用し
て、ＰＴＣ素子の取り付け位置の選択範囲が拡大され
る。

【００１３】本発明の請求項６に記載された発明は、前
記導電体の少なくとも一方が中継リードであり、前記Ｐ
ＴＣ素子が前記絶縁材から離隔した位置で前記中継リー
ドと他のリード間に介在されていることを特徴とする請
求項５に記載の保護装置である。上記の構成によれば、
従来の基板型保護装置にＰＴＣ素子を外付けして製造で
きる。

【００１４】本発明の請求項７に記載された発明は、前
記絶縁材がプラスチックフィルムであり、前記導電材の
少なくとも一方が中継リードであることを特徴とする請
求項１ないし６に記載の保護装置である。上記の構成に
よれば、セラミック製の絶縁基板を用いるものに比較し
て、薄型化ができる。

【００１５】本発明の請求項８に記載された発明は、前
記絶縁材が絶縁基板であり、前記導電体の少なくとも一
方が絶縁基板に形成された電極であり、前記ＰＴＣ素子
が前記電極とリード間に介在されており、前記絶縁基板
はさらに通電による発熱で前記低融点合金を溶断させる
抵抗体を備えることを特徴とする請求項１ないし７に記
載の保護装置である。上記の構成によれば、リチウムイ
オン二次電池の充電完了時に低融点合金を溶断させて過
充電を防止することができる。

【００１６】本発明の請求項９に記載された発明は、前
記ＰＴＣ素子が、セラミックまたは導電性ポリマーから
なることを特徴とする請求項１ないし８に記載の保護装
置である。上記の構成によれば、セラミックからなるも
のでは、特にＰＴＣ素子を外付けする場合に都合がよ
く、導電性ポリマーからなるものは、電極上にＰＴＣ素
子を取り付ける場合に都合がよい。

【００１７】

【発明の実施形態】本発明の保護装置の実施態様につい
て、以下、図面を参照して説明する。

【００１８】

【実施態様１】図１は本発明の第１実施態様における保
護装置Ａの一部を除去した平面図を示し、図２は図１に
おけるＡ−Ａ線の断面図を示す。図１において、１は絶
縁材の一例としてのアルミナセラミック等の矩形状の絶
縁基板であり、その長手方向の両端部に導電体の一例と
してのＣｕ，Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ等の導電ペ
ーストを塗布焼成して電極２、３が形成されている。一
方の電極２の外方端上にはＰＴＣ特性を有する導電性ポ
リマーの塗布により、ＰＴＣ素子４が形成されている。
このＰＴＣ素子４は、例えば不飽和ポリエステル樹脂ま
たはビニルエステル樹脂にカーボンブラックを配合した
導電性樹脂組成物で形成されている。そしてこのＰＴＣ
素子４の上に銅製，ニッケル製、はんだめっき銅製また
は鉄を主材料とするリード５がはんだ付け等により接続
されており、他方の電極３の外方端に前記同様のリード
６がはんだ付け等により接続されている。ここで、前記
ＰＴＣ素子４は、図１の平面図から明らかなように、リ
ード５の周辺部からはみ出して電極２を覆い、電極２と
リード５との間の電気絶縁距離を大きくして、両者が短
絡しない構造になっている。前記電極２、３の内方端間
にまたがって、低融点合金７が溶接等により固着接続さ
れている。ここで、電極２、３の上にＡｇ層やはんだめ
っき層等を形成しておくと、低融点合金７の接続性が向
上し、容易に固着強度の増大および接続抵抗の低減がで
きる。低融点合金７の上は、フラックス８で被覆され、
さらにセラミックまたは絶縁樹脂等の成形体よりなる絶
縁キャップ９が被せられ、封止樹脂１０により固着封止
されている。

【００１９】図３は、上記保護装置Ａの等価回路図を示
す。図３において、１１、１２は端子であり、それぞれ
リード５、６に対応している。１３はＰＴＣ素子で、前
記ＰＴＣ素子４に対応している。１４はヒューズで、前
記低融点合金７に対応している。

【００２０】上記の保護装置Ａを、例えば前記特開平８
−２３６３０５号公報に開示されているように、リチウ
ムイオン二次電池の充電回路に直列接続する。万一、リ
チウムイオン二次電池が短絡等の異常状態であると、過
電流によって前記ＰＴＣ素子１３（４）が自己発熱で抵
抗値を増大して、電流を低減する。また、リチウムイオ
ン二次電池が正常状態であると、電流が適正値でＰＴＣ
素子１３（４）の抵抗値が小さいため、ヒューズ１４
（７）を介してリチウムイオン二次電池が充電される。
リチウムイオン二次電池が充電されるに伴って、その端
子電圧が徐々に上昇する。そして、リチウムイオン二次
電池が過充電状態になり、温度が過昇すると、ＰＴＣ素
子１３（４）の抵抗値が急激に増大して、リチウムイオ
ン二次電池への充電電流を抑制する。ＰＴＣ素子１３
（４）の抵抗値が増大すると、その電圧降下によって、
リチウムイオン二次電池への供給電圧が低下するため
に、リチウムイオン二次電池の過充電を防止することが
できる。

【００２１】そして、万一、ＰＴＣ素子１３（４）の繰
り返し動作による温度蓄積等の理由で温度が過昇する
と、ヒューズ１４（７）が溶断して、リチウムイオン二
次電池への充電電流を停止して、火災等の危険を未然に
防止することができる。

【００２２】すなわち、本発明の保護装置によれば、Ｐ
ＴＣ素子１３（４）と、ヒューズ１４（７）との二重保
護機能により安全を確保することができる。

【００２３】ここで、ＰＴＣ４がリード５の周辺に沿っ
て電極２上に寸法ａだけはみ出すように形成されている
とともに、電極２は絶縁基板１の端部まで形成しない
で、絶縁基板１の端部から寸法ｂだけ入り込んだ位置ま
でしか形成されておらず、しかもＰＴＣ素子４が絶縁基
板１の端部まで形成されているので、電極２とリード５
との間の電気絶縁距離は十分であり、これら両者間で短
絡する恐れがない。上記実施態様の保護素子Ａは、ＰＴ
Ｃ素子４を導電性ポリマーにより形成しているので、前
記の寸法ａ，ｂは、容易に十分な大きさに設定できる。

【００２４】

【実施態様２】図４は本発明の第２実施態様における保
護装置Ｂの一部を除去した平面図を示し、図５は図４に
おける中心線に沿う断面図を示す。図４および図５にお
いて、２１はアルミナセラミック等の矩形状の絶縁基板
であり、その長手方向の両端部に導電体の一例としてＣ
ｕ，Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ等の導電ペーストを
塗布焼成して電極２２、２３が形成されている。一方の
電極２２の外方端上にはＰＴＣ特性を有するセラミック
よりなるＰＴＣ素子２４が接続されている。このＰＴＣ
素子２４の上に銅製，ニッケル製，はんだめっき銅製ま
たは鉄を主成分とするリード２５がはんだ付け等により
接続されている。また、他方の電極２３の外方端上に前
記同様のリード２５がはんだ付け等により接続されてい
る。ここで、前記ＰＴＣ素子２４は、図５の断面図から
明らかなように、リード２５の周辺部の電極２２から寸
法ｃだけはみ出すとともに、絶縁基板２１に端部から寸
法ｄだけはみ出しているので、電極２２とリード２５と
が電気的に近接しない構造になっている。前記電極２
２、２３の内方端間にまたがって、低融点合金２７が溶
接等により固着接続されている。低融点合金２７の上
は、フラックス２８で被覆され、さらにセラミックまた
は絶縁樹脂等の成形体よりなる絶縁キャップ２９が被せ
られ、封止樹脂３０により固着封止されている。この実
施態様の保護装置Ｂにおいても、電極２２とリード２５
とは、ＰＴＣ素子２４によって、電気的に十分な絶縁距
離が確保され、両者間の短絡等は防止される。

【００２５】上記の保護装置Ｂを、例えば前記特開平８
−２３６３０５号公報に開示されているように、リチウ
ムイオン二次電池の充電回路に直列接続し、リチウムイ
オン二次電池の短絡等の異常時に、前記ＰＴＣ素子２４
が過電流によってその抵抗値が増大する。また、リチウ
ムイオン二次電池が正常状態であれば、ＰＴＣ素子２４
の抵抗値が小さいため、程融点合金２７を介してリチウ
ムイオン二次電池が充電される。リチウムイオン二次電
池が充電されるに伴って、その端子電圧が徐々に上昇す
る。そして、リチウムイオン二次電池が過充電状態等に
より温度過昇すると、前記ＰＴＣ素子２４が自己発熱に
よる温度上昇によって、抵抗値が急激に増大して、リチ
ウムイオン二次電池への充電電流を抑制する。ＰＴＣ素
子２４の抵抗値が増大すると、その電圧降下によって、
リチウムイオン二次電池への供給電圧が低下するため
に、リチウムイオン二次電池の過充電を防止することが
できる。さらに、リチウムイオン二次電池が温度過昇す
ると、低融点合金２７が溶断して、火災等の危険を未然
に防止する。

【００２６】

【実施態様３】図６は、本発明の第３実施態様における
保護装置Ｃの断面図を示す。図６において、３１はセラ
ミック等よりなる絶縁基板で、長手方向の両端部にＣ
ｕ，Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ等の導電ペーストを
塗布焼成して電極３２、３３が形成されている。これら
の電極３２、３３の上には、それぞれ導電体の他の例と
しての銅製，ニッケル製，はんだめっき銅製または鉄を
主成分とするリード３４、３５がはんだ付け等により接
続されている。ここで、一方のリード３４は他方のリー
ド３５よりも短い中継リードである。そして、この中継
リード３４の絶縁基板３１から外れた端部位置に、セラ
ミック製のＰＴＣ素子３６がはんだ付け等により固着さ
れている。そして、このＰＴＣ素子３６に銅製，ニッケ
ル製，ハンダメッキ銅製または鉄を主成分とするリード
３７がはんだ付け等により接続されている。前記リード
３４、３５の内方端間には、低融点合金３８が溶接等に
より接続されている。なお、図面では低融点合金３８が
絶縁基板３１の上面から浮き上がった状態になってい
る。このようにすると、低融点合金３８が自重で溶断し
やすくなるが、絶縁基板の上面に接するようにしてもよ
い。この低融点合金３８は、フラックス３９により被覆
されており、フラックス３９の上方からセラミックや絶
縁樹脂等の成形体よりなる絶縁キャップ４０が被せられ
て、封止樹脂４１によって固着封止されている。

【００２７】この保護装置Ｃにおいても、中継リード３
４とリード３７との間に、ＰＴＣ素子３６の一端（図示
右方）がリード３７の一端（図示右方）から寸法ｅだけ
はみ出すとともに、他端（図示左方）が中継リード３４
の他端（図示左方）から寸法ｆだけはみ出すように介在
されていることによって、中継リード３４とリード３７
とは、電気的に十分離隔しており、両者間の絶縁性が確
保されている。

【００２８】しかも、リード３４、３５の内方端間にま
たがって低融点合金３８を接続しているので、リード３
４、３５およびＰＴＣ素子３６と低融点合金３８との熱
的結合性に優れ、リード３４、３５およびＰＴＣ素子３
６からの熱伝導によって低融点合金３８が溶断しやすく
なる。

【００２９】なお、電極３２、３３はリード３４、３５
をはんだ付けにより固着するために形成したものであ
り、リード３４、３５を例えば接着剤によって絶縁基板
３１に固着する場合は、電極３２、３３を省略すること
ができる。

【００３０】

【実施態様４】図７は、本発明の第４実施態様における
保護装置Ｄの断面図を示す。図７において、一部を除い
ては図６の第３実施態様の保護装置Ｃと同一であるた
め、同一部分には同一符号を付してその説明を省略す
る。図６の保護装置Ｃとの相違点は、図６の保護装置Ｃ
では中継リード３４の上面にＰＴＣ素子３６およびリー
ド３７を接続しているのに対して、本実施態様では中継
リード３４の下面にＰＴＣ素子３６ａおよびリード３７
ａを接続していることである。

【００３１】このような実施態様は、前記図６の実施態
様の保護装置Ｃと同一の効果が得られるのみならず、絶
縁キャップ４０の高さ寸法に比較して絶縁基板３１の厚
さが大きい場合に、保護素子全体の厚さ寸法を小さくで
きる特徴がある。

【００３２】

【実施態様５】次に、抵抗付きヒューズの実施態様につ
いて説明する。図８ないし図１１は本発明の第５実施態
様における抵抗付きヒューズよりなる保護装置Ｅを示
し、図８はその絶縁キャップ，フラックス等の一部を除
去した状態を示す平面図、図９は図８のＡ−Ａ線に沿う
縦断面図、図１０は図８のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図１
１は一部を切り開いた下面図である。図８ないし図１１
において、５１はアルミナセラミック等よりなる略矩形
状の絶縁基板で、その長手方向の両端近傍の偏芯した位
置に透孔５２，５３が形成されている。絶縁基板５１の
表面の前記透孔５２，５３を含まない位置，前記透孔５
２を含む位置，前記透孔５３を含む位置に、それぞれＣ
ｕ，Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ等の導電ペーストを
塗布焼成して電極５４，５５，５６が形成されている。
また、絶縁基板５１の裏面の前記透孔５２，５３を含む
位置に、それぞれＣｕ、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ
等の導電ペーストを塗布焼成して電極５７，５８が形成
されている。なお、これらの電極５４，５５，５６およ
び５７，５８は、絶縁基板５１に直接形成する場合の
他、予めＭｎＭｏペースト等を塗布焼成して下地層を形
成しておいて、その上に形成してもよい。このようにす
ると、絶縁基板５１に対する電極５４，５５，５６およ
び５７，５８の密着強度を大きくできる。ここで、図１
０から明らかなように、絶縁基板５１の一方端側におけ
る表面の電極５５と裏面の電極５７とは、透孔５２内に
充填された導電物質によって接続されており、絶縁基板
５１の他方端側における表面の電極５６と裏面の電極５
８とは、透孔５３内に充填された導電物質によって接続
されている。前記絶縁基板５１の裏面の電極５７，５８
間にまたがって、例えば酸化ルテニウム等の抵抗ペース
トを塗布焼成して抵抗体５９が形成されており、これら
の電極５７、５８および抵抗体５９はガラスまたは耐熱
性樹脂等の絶縁材料よりなる絶縁層６０で被覆されてい
る。絶縁基板５１の表面の前記透孔５３を含まない位置
に形成された電極５４の上には、ＰＴＣ特性を有する導
電性樹脂物質を塗布形成したＰＴＣ素子６１が形成され
ている。このＰＴＣ素子６１の上に第１実施態様の保護
素子Ａや第２実施態様の保護素子Ｂと同様に、銅製，ニ
ッケル製，はんだめっき銅製または鉄を主成分とするリ
ード６２が、例えばはんだ付け等により接続されてい
る。また、他の電極５５，５６の上にも、それぞれ前記
同様のリード６３，６４が、例えばはんだ付け等により
接続されている。さらに、前記電極５５，５６の内方端
間にまたがって、低融点合金６５が溶接等により接続さ
れている。この低融点合金６５の上は、フラックス６６
で覆われ、さらにその上方からセラミックまたは樹脂等
の成形体からなる絶縁キャップ６７が被せられ、エポキ
シ樹脂等の封止樹脂６８で固着封止されている。

【００３３】次に、上記実施態様の抵抗付きヒューズよ
りなる保護装置Ｅの等価回路について説明する。図１２
はその等価回路図を示す。図１２において、７０（６
２），７１（６３），７２（６４）は第１、第２、第３
端子で、それぞれリード６２，６３，６４に対応してい
る。また、７３（６１）はＰＴＣ素子で、前記ＰＴＣ素
子６１に対応している。７４（６５）はヒューズで、前
記低融点合金６５に対応している。これらは直列接続さ
れて、前記第１、第２端子７０（６２），７１（６３）
間に接続されている。さらに、７５（５９）は抵抗体
で、抵抗体５９に対応しており、前記第２、第３端子７
１（６３），７２（６４）間に接続されている。

【００３４】次に、図８〜図１１に示す抵抗付きヒュー
ズよりなる保護装置Ｅを、リチウムイオン二次電池の過
充電防止用保護装置として適用する場合について、図１
３により説明する。図１３において、８１，８２は正負
直流入力端子で、８３，８４は正負直流出力端子であ
り、負直流入力端子８２と負直流出力端子８４とは接続
されている。また、抵抗付きヒューズよりなる保護装置
Ｅの第１端子７０（６２）を正直流入力端子８１に接続
し、第２端子７１（６３）を正直流出力端子８３に接続
されている。また、８５は負荷の端子電圧を検知する電
圧検知手段で、図示例はツェナダイオード８６と電流制
限抵抗８７の直列接続で構成されており、前記ツェナダ
イオード８６のカソードは前記正直流出力端子８３に接
続されている。第３端子７２（６４）には、前記電圧検
知手段８５による電圧検知によって導通状態となるスイ
ッチング手段、例えばトランジスタ８８のコレクタが接
続され、そのエミッタは負直流入力端子８２および負直
流出力端子８４に接続され、ベースには前記電圧検知手
段８５の電流制限抵抗８７の他端が接続されている。

【００３５】ここで、リード６２、６３が一直線状に導
出されており、リード６４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６２，６３，６４、すなわ
ち，第１，第２，第３端子７０（６２），７１（６
３），７２（６４）の判別が容易で、誤接続することが
ない。なお、リード６４の幅を、他のリード６２，６３
の幅と異ならせれば、これらリード６２，６３，６４、
すなわち，第１，第２，第３端子７０（６２），７１
（６３），７２（６４）の判別がより一層容易になる。

【００３６】上記の構成において、正負直流入力端子８
１，８２に電源，例えば充電器８９を接続し、正負直流
出力端子８３，８４に負荷としてリチウムイオン二次電
池９０を接続する。すると、ＰＴＣ素子７３（６１）の
抵抗値が小さく、かつツェナダイオード８６が非道通で
あるので、トランジスタ８８は非道通状態であり、充電
器８９−正直流入力端子８１−第１端子７０（６２）−
ＰＴＣ素子７３（６１）−ヒューズ７４（６５）−第２
端子７１（６３）−正直流出力端子８３−負直流出力端
子８４−負直流入力端子８２−充電器８９の経路で電流
が流れて、リチウムイオン二次電池９０が充電され、そ
の端子電圧が徐々に上昇する。

【００３７】リチウムイオン二次電池９０の充電完了に
より、リチウムイオン二次電池９０の端子電圧がツェナ
ダイオード８６のツェナ電圧を超えると、ツェナダイオ
ード８６が導通状態になり、トランジスタ８８にバイア
ス電流が供給され、トランジスタ８８が導通状態にな
る。それによって、充電器８９−正直流入力端子８１−
第１端子７０（６２）−抵抗体７５（５９）−第３端子
７２（６４）−トランジスタ８８−負直流入力端子８２
−充電器８９の経路で電流が流れて、抵抗体５９に通電
して発熱によりヒューズ７４（６５）が溶断して、リチ
ウムイオン二次電池９０の充電電流を停止する。したが
って、リチウムイオン二次電池９０の過充電が防止され
て、危険が未然に防止できるとともに、抵抗付きヒュー
ズＥを繰り返し使用できる。

【００３８】万一、リチウムイオン二次電池９０が短絡
等の異常状態であれば、ＰＴＣ素子７３（６１）に過電
流が流れてその抵抗値が増大する結果、電流を抑制して
火災等を未然に防止する。応答が遅延した場合は、抵抗
体７５（５９）が発熱し、それによってヒューズ７４
（６５）が溶断するので、安全である。

【００３９】

【実施態様６】図１４は本発明の題６実施態様の温度ヒ
ューズからなる保護装置Ｆの一部を切り開いた平面図
で、図１５は図１４の保護素子Ｅの断面図である。図１
４および図１５において、９１は導電体の一例としての
銅製，ニッケル製，はんだめっき銅製または鉄を主成分
とする中継リードであり、その一端側（図示左側）の上
面にこの中継リード９１よりも幅広のセラミック製のＰ
ＴＣ素子９２が高温はんだ付け等により接続されてお
り、ＰＴＣ素子９２の上面に前記同様のリード９３が高
温はんだ付け等により接続されている。９４は前記同様
のリードで、前記中継リード９１とリード９４の内方端
間には、低融点合金９５が溶接等により接続されてい
る。前記低融点合金９５の全面と、中継リード９１およ
びリード９４と低融点合金９５の接続部分は、フラック
ス９６によって被覆されている。そして、リード９３、
９４外方部分を除いて上下から、ポリエチレンテレフタ
レート（ＰＥＴ）やポリエチレンナレフタレート（ＰＥ
Ｎ）等のフレキシブルなプラスチックフィルムからなる
絶縁材９７、９８を配置し、それら両者の接着または熱
圧着によって封止されている。

【００４０】この実施態様によれば、第１〜第４実施態
様の保護装置Ａ〜Ｄと同様の効果が得られるのみなら
ず、第１実施態様ないし第５実施態様の保護装置Ａ〜Ｅ
に比較して、セラミック製の絶縁基板１、２１、３１、
５１およびセラミック製の絶縁キャップ９、２９、４
０、６７が不要であり、製造が容易であるのみならず、
保護装置の厚さを小さくできるという特徴がある。

【００４１】なお、本発明の上記第１〜第６実施態様の
保護装置Ａ〜Ｆは、特定の構造のものについて説明した
が、本発明は上記実施態様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。

【００４２】すなわち、図１〜図１１に示す温度ヒュー
ズによる保護装置Ａ〜Ｄや抵抗付きヒューズによる保護
装置Ｅにおいて、リード５，６、２５，２６、３５、３
７、６２，６３，６４を省略して、電極２，３等を絶縁
基板１，２１、３１、５１の端面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。

【００４３】さらに、上記図８〜図１１に示す抵抗付き
ヒューズよりなる保護装置Ｅにおいては、絶縁基板５１
の裏面に抵抗体５９を形成するとともに、絶縁基板５１
の表面に低融点合金６５を形成する場合について説明し
たが、絶縁基板５１の表面または裏面に抵抗体５９と低
融点合金６５とを並置して形成することができる。その
ような構成によると、抵抗体５９と低融点合金６５との
形成が容易になる。あるいは、絶縁基板５１の表面また
は裏面に抵抗体５９を形成し、その上に絶縁層を介して
低融点合金６５を積層形成するようにしてもよい。この
ように、抵抗体５９と低融点合金６５とを絶縁層を介し
て積層形成すると、抵抗体５９と低融点合金６５が近接
して、抵抗体５９の発熱が迅速に低融点合金６５に伝達
されるので、抵抗付きヒューズＥの動作所要時間を短縮
することができる。また、絶縁基板を小型化できる。

【００４４】また、上記各実施態様の保護装置Ａ〜Ｆで
は、ＰＴＣ素子を電極の一方または中継リードとの間に
介在する場合について説明したが、ＰＴＣ素子を電極の
両方または中継リードとの間に介在させてもよい。ある
いは、電極と低融点合金との間に介在せるようにしても
よい。

【００４５】さらに、第１〜第５実施態様の保護装置Ａ
〜Ｄでは、フラックスの上から絶縁キャップを被せて封
止樹脂により固着封止するものを示したが、樹脂を塗布
またはポッチングして封止するようにしてもよい。さら
に、絶縁基板と絶縁キャップまたは封止樹脂を用いる代
わりに、上下から樹脂でモールドするようにしてもよ
い。

【００４６】また、図１４および図１５の第６実施態様
の保護装置Ｆでは、リード９３、９４に低融点合金９５
を直接接続する場合について説明したが、ポリエチレン
テレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナレフタレー
ト（ＰＥＮ）等のフレキシブルなプラスチックフィルム
に、銅，ニッケル，銅合金，ニッケル合金等の導電材料
よりなる箔を接着しパターニングして形成した電極を導
電体として用いる温度ヒューズや抵抗付きヒューズとす
ることもできる。

【００４７】本発明の保護装置は、リチウムイオン二次
電池の過充電状態を検知する検知手段を構成する電圧検
知素子として、ツェナダイオードのみならず、２方向性
２端子サイリスタを採用することができる。また、電圧
検知手段として、例えば分圧抵抗の直列接続を用いても
よいし、分圧抵抗と直列に電圧検知素子を接続してもよ
いし、分圧抵抗同士の接続点とトランジスタのベースと
の間に電圧検知素子を接続してもよい。

【００４８】本発明の保護装置はまた、スイッチング手
段として、ＰＮＰ型トランジスタや電界効果型トランジ
スタやサイリスタを採用することができる。

【００４９】

【発明の効果】本発明は以上のように、少なくとも２つ
の導電体と、これらの導電体間にまたがって接続された
低融点合金と、この低融点合金を被覆するフラックス
と、前記導電体の少なくとも一方に接続されたＰＴＣ素
子と、前記フラックスおよびその周辺部分を上下から被
覆封止する絶縁材と、前記ＰＴＣ素子に接続されたリー
ドとを有し、前記ＰＴＣ素子が前記導電体およびリード
からはみ出していることを特徴とする保護装置であるか
ら、ＰＴＣ素子の発熱による抵抗値の増大で負荷電流を
抑制できるので、例えばリチウムイオン二次電池等の保
護回路に用いることができ、リチウムイオン二次電池等
の過充電に起因する危険性を回避できるのみならず、Ｐ
ＴＣ素子を電極や中継リード等の導電体からはみ出させ
たので、電極や中継リード等の導電体と他のリードとの
電気絶縁距離が十分確保され、両者が短絡することが防
止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１実施態様の保護装置Ａの
一部を切り開いた平面図

【図２】本発明の第１実施態様の保護装置Ａにおける
断面図

【図３】本発明における第１実施態様の保護装置Ａの
等価回路図

【図４】本発明における第２実施態様の保護装置Ｂの
一部を切り開いた平面図

【図５】本発明の第２実施態様の保護装置Ｂにおける
断面図

【図６】本発明における第３実施態様の保護装置Ｃの
断面図

【図７】本発明における第４実施態様の保護装置Ｄの
断面図

【図８】本発明における第５実施態様の保護装置Ｅの
一部を切り開いた平面図

【図９】本発明における第５実施態様の保護装置Ｅの
Ａ−Ａ線に沿う断面図

【図１０】本発明における第５実施態様の保護装置Ｅ
のＢ−Ｂ線に沿う断面図

【図１１】本発明における第５実施態様の保護装置Ｅ
の一部を切り開いた下面図

【図１２】本発明における第５実施態様の保護装置Ｅ
の等価回路図

【図１３】本発明における第５実施態様の保護装置Ｅ
をリチウムイオン二次電池の過充電防止装置に適用した
場合の回路図

【図１４】本発明における第６実施態様の保護装置Ｆ
の一部を切り開いた平面図

【図１５】本発明における第６実施態様の保護装置Ｆ
の断面図

【符号の説明】

Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｆ保護装置（温度ヒューズ）Ｅ保護装置（抵抗付きヒューズ）１、２１、３１、５１絶縁材（絶縁基板）２、３、２２、２３、５４、５５導電体（電極）４、１３、２４、３６、３６ａ、６１、７３ＰＴＣ素
子５、６、２５、２６、６２、６３、６４、９３、９４
リード７、２７、３８、６５、９５低融点合金８、２８、３９、６６、９６フラックス９、２９、４０、６７絶縁キャップ１０、３０、４１、６８封止樹脂１１、１２、７０、７１、７２、端子１４、７４ヒューズ３２、３３、５６、５７、５８電極３４、９１導電体（中継リード）５２、５３透孔５９抵抗体６０絶縁層７５抵抗体８１、８２正負直流入力端子８３、８４正負直流出力端子８５電圧検知手段８６電圧検知素子（ツェナダイオード）８７電流制限抵抗８８スィッチング手段（トランジスタ）８９電源（充電器）９０負荷（リチウムイオン二次電池）９７、９８絶縁材（プラスチックフィルム）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２つの導電体と、これらの導電
体間にまたがって接続された低融点合金と、この低融点
合金を被覆するフラックスと、前記導電体の少なくとも
一方に接続されたＰＴＣ素子と、前記フラックスおよび
その周辺部分を上下から被覆封止する絶縁材と、前記Ｐ
ＴＣ素子に接続されたリードとを有し、前記ＰＴＣ素子
が前記導電体およびリードからはみ出していることを特
徴とする保護装置。
【請求項２】前記ＰＴＣ素子が、前記低融点合金の溶融
に先立って抵抗値を増大させるように設定されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の保護装置。
【請求項３】前記ＰＴＣ素子の温度トリップが、前記低
融点合金の溶融温度よりも低く設定されていることを特
徴とする請求項２に記載の保護装置。
【請求項４】前記絶縁材が絶縁基板であり、前記導電体
の少なくとも一方が絶縁基板に形成された電極であり、
前記ＰＴＣ素子が前記電極とリード間に介在されている
ことを特徴とする請求項１ないし３に記載の保護装置。
【請求項５】前記導電体の少なくとも一方が中継リード
であり、前記ＰＴＣ素子が前記中継リードと他のリード
間に介在されていることを特徴とする請求項１ないし３
に記載の保護装置。
【請求項６】前記導電体の少なくとも一方が中継リード
であり、前記ＰＴＣ素子が前記絶縁材から離隔した位置
で前記中継リードと他のリード間に介在されていること
を特徴とする請求項５に記載の保護装置。
【請求項７】前記絶縁材がプラスチックフィルムであ
り、前記導電材の少なくとも一方が中継リードであるこ
とを特徴とする請求項１ないし６に記載の保護装置。
【請求項８】前記絶縁材が絶縁基板であり、前記導電体
の少なくとも一方が絶縁基板に形成された電極であり、
前記ＰＴＣ素子が前記電極とリード間に介在されてお
り、前記絶縁基板はさらに通電による発熱で前記低融点
合金を溶断させる抵抗体を備えることを特徴とする請求
項１ないし７に記載の保護装置。
【請求項９】前記ＰＴＣ素子が、セラミックまたは導電
性ポリマーからなることを特徴とする請求項１ないし８
に記載の保護装置。