JP2003045306A

JP2003045306A - 薄型ヒューズ

Info

Publication number: JP2003045306A
Application number: JP2001229654A
Authority: JP
Inventors: Izumi Sakai; 和泉酒井
Original assignee: Uchihashi Estec Co Ltd
Current assignee: Uchihashi Estec Co Ltd
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2003-02-14
Anticipated expiration: 2021-07-30
Also published as: JP4610807B2

Abstract

(57)【要約】【課題】薄型温度ヒューズにおいて、絶縁プレート裏面
のリード導体先端間の沿面絶縁強度を高めて遮断特性の
向上を図る。【解決手段】ベース用絶縁体１の片面１１に一対のリー
ド導体２，２が固着され、各リード導体２の先端部２１
がベース用絶縁体１の他面１２に導出され、その他面に
おける導出前縁２１１に対し片面のリード導体先端２０
が同一位置若しくは１０００μｍ以内の前方に位置さ
れ、両導出部２１，２１間にヒューズエレメント３が接
続され、該ヒューズエレメント３を覆うカバー用絶縁体
５がベース用絶縁体他面１２の周囲に固着され、ベース
用絶縁体片面１１にベース用絶縁体１とリード導体先端
部２０との間の水密性を高めるための水密化処理６が施
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】本発明は薄型ヒューズに関
し、二次電池保護用温度ヒューズとして有用なものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】携帯電子機器の電源として使用されてい
る二次電池においては、携帯電話・携帯端末やノート型
パソコン等の多機能化のために高密度エネルギー化、高
容量密度化が要請され、リチウムイオン二次電池等の高
密度エネルギー・高容量密度二次電池が開発されてい
る。而るに、二次電池が高密度エネルギー・高容量密度
になるほど、短絡等による発生熱も大きく、電池爆裂の
危険性が高い。そこで、温度ヒューズを二次電池の缶体
に熱的に接触させて取付け、当該電池の所定の昇温で温
度ヒューズを作動させて当該電池の充電・放電を遮断さ
せることが行われている。一方、近来、携帯電話、ノー
ト型パソコン等の小型軽量化・薄型化が進められ、これ
に伴う二次電池の小型・薄型化に対応するために、温度
ヒューズにおいても、小型・薄型化が要請されている。

【０００３】而して、本出願人においては、薄型ヒュー
ズ、特に薄型温度ヒューズとして、図４の（イ）に示す
ように、「一対のリード導体２’，２’の各先端部２
１’，２１’を絶縁プレート１’の片面１１’より他面
１２’に水密に表出させ、該絶縁プレート１’の他面１
２’において、上記のリード導体先端部２１’，２１’
間にヒューズエレメント３’を接続し、同上絶縁プレー
ト１’の他面１２を絶縁被覆（５’）した薄型ヒュー
ズ」をすでに提案した（特公平７−９５４１９号、特開
平７−２０１２６３号、特開平７−２０１２６５号
等）。この薄型ヒューズによれば、例えば、絶縁プレー
トには厚み２００μｍのプラスチックフィルムを、リー
ド導体には厚み１００μｍの帯状導体を、絶縁被覆体
（カバー用絶縁体）には厚み２００μｍのプラスチック
フィルムをそれぞれ使用することにより、厚み１０００
μｍ以下の薄型温度ヒューズを提供できる。更に、絶縁
プレートとカバー用絶縁体との界面にリード導体を挿通
させなくてもすみ、その界面のシールが確実・容易であ
る利点も得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図４の（ロ）及び
（ハ）〔図４の（ロ）のハ−ハ断面図〕は、上記薄型ヒ
ューズにおけるリード導体先端部２１’の絶縁プレート
片面１１’から他面１２’への導出構造を示し、先端部
を膨出させ、その膨出部２１’を絶縁プレート１’の片
面１１’から他面１２’に現出させると共にリード導体
２’と絶縁プレート１’との間を熱融着等により密着さ
せてあり、ヒューズエレメント３’の封止保証のため
に、膨出部２１’の周りに所定広さｄ1，ｄ2の密着領域
を採っている。従って、図４の（イ）において、リード
導体先端２０’が膨出部２１’の前端縁２１１’より距
離ｄ1だけ前方に位置されており、両リード導体先端２
０’，２０’間の距離ｌが膨出部２１’，２１’間の距
離Ｌよりも短くされている。

【０００５】上記薄型ヒューズの作動機構は、電池の過
熱等によりヒューズエレメント（可溶合金片）３’が溶
融され、この溶融合金が既溶融のフラックス４’との共
存下、フラックスの活性力や界面エネルギーにより球状
化分断され、この溶融分断合金がリード導体２’の膨出
部２１’表面に濡れ拡がって通電が遮断され、その通電
遮断による降温でその濡れ拡がり合金が冷却固化される
ことにあり、その通電遮断の当所、リード導体２，２間
に回路電圧が課電され、絶縁プレート片面１１’のリー
ド導体先端２０’，２０’間には、絶縁プレート面に沿
う沿面ストレスが作用する。而るに、リード導体先端２
０’，２０’間の絶縁プレート沿面距離ｌが前記した通
り短く、その間の沿面絶縁強度が本来的に低く、更に、
その沿面絶縁強度が湿分付着や汚損などにより低下され
ることがあるために、リード導体先端間の沿面ストレス
により沿面導通が生じ易く、上記リード導体膨出部間の
ヒューズエレメントの溶断による通電遮断に引き続き沿
面導通が発生して通電遮断を円滑に行い得ない畏れがあ
る。

【０００６】本発明の目的は、上記の薄型ヒューズにお
いて、絶縁プレート裏面のリード導体先端間の沿面絶縁
強度を高めて遮断特性の向上を図ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る薄型ヒュー
ズは、ベース用絶縁体の片面に一対のリード導体が固着
され、各リード導体の先端部がベース用絶縁体の他面に
導出され、その他面における導出前縁に対し片面のリー
ド導体先端が同一位置若しくは１０００μｍ以内の前方
に位置され、両導出部間にヒューズエレメントが接続さ
れ、該ヒューズエレメントを覆うカバー用絶縁体がベー
ス用絶縁体他面の周囲に固着され、ベース用絶縁体片面
にベース用絶縁体とリード導体先端部との間の水密性を
高めるための水密化処理が施されていることを特徴とす
る構成であり、水密化処理はベース用絶縁体片面にリー
ド導体先端部を覆う水密絶縁層を付設することにより行
うことができ、また、この水密絶縁層及びベース用絶縁
体のそれぞれを、カバー用絶縁体よりも薄くすることが
できる。

【０００８】

【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）は請求項２
に係る薄型温度ヒューズの一実施例を示す一部切欠平面
図、図１の（ロ）は図１の（イ）におけるロ−ロ断面
図、図１の（ハ）は図１の（イ）におけるハ−ハ断面図
である。図１において、１はベース用絶縁体であり、通
常、プラスチックが用いられる。２はリード導体であ
り、通常、帯状導体が用いられ、先端部を絞り出し加工
等により所定の輪郭、例えば四角輪郭で膨出させ、この
膨出部２１をベース用絶縁体片面１１から他面１２に導
出させると共にリード導体２とベース用絶縁体１とを溶
着等により固着してあり、ベース用絶縁体他面１２にお
けるリード導体膨出部２１の前縁２１０に対しベース用
絶縁体片面１１のリード導体先端２０を同じ位置に位置
させてある。従って、ベース用絶縁体片面１１のリード
導体先端２０，２０間の間隔Ｌ1がリード導体の膨出部
２１，２１間の間隔Ｌ2に等しくされて従来例のリード
導体先端間の間隔（図４におけるｌ）よりも広げられて
いる。６はベース用絶縁体１の他面１１にリード導体先
端部２１，２１を水密に覆って付設した絶縁層であり、
熱可塑性プラスチックフィルムの加熱溶着、絶縁プラス
チックフィルムの粘着剤、硬化型若しくはホットメルト
接着剤による貼着、絶縁塗料のコーティング等により行
うことができる。３はリード導体２，２の膨出部２１，
２１間に溶接等により接続した可溶合金片であり、一層
の薄型化のためにテープ状のものを使用することが好ま
しい。４は可溶合金片３に塗布したフラックスである。
５はカバー用絶縁体であり、通常、プラスチックが用い
られ、周囲部を前記ベース用絶縁体他面１２の周囲部に
超音波溶着または高周波溶着等により固着してフラック
ス塗布可溶合金片を封止してある。この場合、更なる薄
型化のために、カバー用絶縁体５を可溶合金片３に、そ
の分断球状化を妨げない範囲内で接触させることが好ま
しい。

【０００９】上記実施例の薄型温度ヒューズを製造する
には、先端部を膨出加工した帯状リード導体をベース用
絶縁体面に配し、これらのリード導体をベース用絶縁体
面に加熱溶着し、更に、リード導体先端を覆って水密絶
縁層を付設し、ついで、反転してリード導体の膨出部間
に可溶合金片を接続し、フラックスを塗布したうえで、
カバー用絶縁体をベース用絶縁体上に載せ、これらの周
囲部を超音波溶着または高周波溶着することができる。
また、先端側に膨出部を加工した帯状リード導体をベー
ス用絶縁体面に配し、これらのリード導体をベース用絶
縁体面に加熱溶着し、ついで、反転してリード導体の膨
出部間に可溶合金片を接続し、フラックスを塗布したう
えで、カバー用絶縁体をベース用絶縁体上に載せ、これ
らの周囲部を超音波溶着または高周波溶着し、而るの
ち、リード導体先端を覆ってベース用絶縁体面に水密絶
縁層を付設することができる。また、先端側に膨出部を
加工した帯状リード導体をベース用絶縁体と水密絶縁層
との間に配し、リード導体と絶縁体、絶縁層との間を同
時に加熱溶着し、ついで、反転してリード導体の膨出部
間に可溶合金片を接続し、フラックスを塗布したうえ
で、カバー用絶縁体をベース用絶縁体上に載せ、これら
の周囲部を超音波溶着または高周波溶着することができ
る。

【００１０】本発明に係る薄型温度ヒューズにおいて
は、ベース用絶縁体外面１１に沿うリード導体先端２
０，２０間の距離Ｌ1を従来例に較べ長くしてあるか
ら、その間の沿面絶縁強度を増大できる。また、従来例
におけるリード導体の先端膨出部での前縁の水密性を担
う融着界面部分(図４におけるｄ1部分)を欠如している
が、ベース用絶縁体外面１１にリード導体先端２０を覆
って水密に絶縁層６を設けてあるから、ヒューズエレメ
ント３に対する封止性も良好である。特に、図１に示す
実施例では、両リード導体２，２の露出部位ｅ，ｅ間の
距離Ｌ0が長くされていることもベース用絶縁体外面１
１のリード導体先端２０，２０間の沿面絶縁強度の向上
に役立っている。なお、薄型温度ヒューズ本体を相手面
に接触させた場合に相手発生熱をリード導体の高い熱伝
導性によりヒューズエレメントに迅速に伝達させるに
は、リード導体と相手面との接触面積を可及的に大きく
することが有効であり、沿面絶縁強度の向上との兼ね合
いから、水密絶縁層６をリード導体先端２０からリード
導体膨出部２１付近までを被覆することが好ましい。

【００１１】図４で説明した通り、従来の薄型温度ヒュ
ーズにおいては、ヒューズ作動時に、リード導体先端間
のベース用絶縁体外面に沿う沿面絶縁強度が低く、ヒュ
ーズ作動時にリード導体先端間のベース用絶縁体外面に
沿い作用する沿面ストレスにより沿面導通が生じ易い。
而るに、本発明に係る薄型温度ヒューズにおいては、封
止性をよく保証しつつリード導体先端間のベース用絶縁
体外面に沿う沿面絶縁強度を向上できるから、沿面導通
を良好に抑制できる。

【００１２】上記の実施例では、両リード導体２，２の
先端部２１，２１を覆って絶縁層６を付設しているが、
図２に示すように、各リード導体先端部２１，（２１）
を覆うようにして各リード導体先端部２１，（２１）の
それぞれに対して水密絶縁層６，（６）を設けてもよ
い。

【００１３】また、上記の実施例では、ベース用絶縁体
他面におけるリード導体膨出部の前縁に対しベース用絶
縁体片面のリード導体先端を同一位置に位置させている
が、図３において、ベース用絶縁体１の片面１１のリー
ド導体先端２０，２０間の距離Ｌ1を従来例よりも広く
できることを条件として、ベース用絶縁体他面１２にお
けるリード導体膨出部２１の前縁２１１に対しベース用
絶縁体片面１１のリード導体先端２０を前方に位置させ
ても、ベース用絶縁体片面１１のリード導体先端２０，
２０間の沿面絶縁強度を向上でき、従って、図３におけ
るΔＬが１０００μｍ以内の範囲内であれば、前方に位
置させてもよい。

【００１４】本発明に係る薄型温度ヒューズにおいて
は、水密絶縁層、ベース用絶縁体フィルムの厚みを調整
することにより薄型ヒューズの厚みを調整でき、水密絶
縁層及びベース用絶縁体フィルムにカバー用絶縁体フィ
ルムに較べて薄いものを使用することにより、ヒューズ
の一層の薄型化を図ることができる。

【００１５】本発明において、ベース用絶縁体、カバー
用絶縁体、フィルム水密絶縁層には、厚み５０μｍ〜３
００μｍ程度のプラスチックフィルム、ポリエチレンテ
レフタレ−ト、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレン
テレフタレ−ト、ポリフェニレンオキシド、ポリエチレ
ンサルファイド、ポリサルホン等のエンジニアリングプ
ラスチック、ホリアセタ−ル、ポリカ−ボネ−ト、ポリ
フェニレンスルフィド、ポリオキシベンゾイル、ポリエ
−テルエ−テルケトン、ポリエ−テルイミド等のエンジ
ニアリングプラスチックやポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビ
ニル、ポリメチルメタクリレ−ト、ポリ塩化ビニリデ
ン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンポリテトラ
フルオロエチレン共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合
体、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、アイオノマ−、ＡＡＳ樹
脂、ＡＣＳ樹脂等のフィルムを使用できる。前記水密絶
縁層用の絶縁塗料としては、樹脂の溶剤溶液、水溶性樹
脂の水溶液を使用できる。

【００１６】前記リ−ド導体には、上記のフィルムより
も薄い厚み５０μｍ〜３００μｍ程度の例えば、ニッケ
ル、銅、ステンレス帯状体を使用でき、先端に可溶合金
片との溶接性に優れた金属を、後端に電極とのはんだ付
け性に優れた金属を、例えば、銀、銅をめっき、または
クラッド等による複合化することもできる。

【００１７】上記可溶合金片には、線径２００〜５００
μｍφの所定融点の可溶合金体、またはその扁平帯体を
使用でき、融点は機器の保護温度に応じて選定される
が、通常、固相線温度が８０℃〜１２０℃、固相線温度
が８０℃〜１２０℃である合金が使用される。例えばＩ
ｎ３０〜７５重量％、Ｓｎ５〜５０重量％、Ｃｄ０．５
〜２５重量％の合金、更にこの合金組成にＡｕ、Ａｇ、
Ｃｕ、Ａｌ、Ｂｉのうちの１種または２種以上を合計
０．１〜５重量％添加した合金、Ｂｉ４８〜５３重量
％、Ｐｂ２８〜３３重量％、Ｓｎ１３〜１９重量％の合
金、Ｉｎ０．５〜４重量％、Ｂｉ５０〜５４重量％、Ｐ
ｂ３０〜３４重量％、Ｓｎ１４〜１８重量％の合金、Ｉ
ｎ４６〜５１重量％、Ｓｎ４０〜４７重量％、Ｂｉ３〜
１２重量％の合金、等を使用できる。本発明の上記実施
例は、アキシャル型についてのものであるが、ラジアル
型に対しても適用できる。

【００１８】上記フラックスには、天然ロジン、変性ロ
ジン（水添ロジン、不均化ロジン、重合ロジン等）及び
これらの精製ロジンにジエチルアミンの塩酸塩、ジエチ
ルアミンの臭化水素酸塩等を添加したものを使用でき
る。

【００１９】本発明にかかわる薄型温度ヒューズにおい
て、ヒューズエレメントの抵抗値をＲ、平時通電電流を
ｉ、ヒューズエレメントの融点をＴ、機器の保護温度を
Ｔxとし、ヒューズエレメントのジュール発熱によるヒ
ューズエレメントの昇温温度をαＲｉ^２とすれば、

【数１】Ｔ＝αＲｉ^２＋Ｔx （１）が成立し、通常αＲｉ^２を無視できるが、Ｒや電流値ｉ
が大きい場合は、式（１）に従ってヒューズエレメント
の融点をＴを設定することが必要である。

【００２０】

【実施例】以下の実施例及び比較例の耐電圧値は、可溶
合金片を溶断させたのち、リード導体間に電圧を課電
し、０．５ｋｖ／１秒で昇圧して測定した。

【００２１】〔実施例１〕図１において、ベース用絶縁
体１に長さ１０．５ｍｍ、巾６ｍｍ、厚み０．１２５ｍ
ｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを、リード導
体２には、膨出部２１表面を銅面とするように先端部側
に銅をクラッドした巾３．５ｍｍ、厚み０．１ｍｍの銅
−ニッケル複合体をそれぞれ用い、各リード導体２のベ
ース用絶縁体１への接触長さを３．７５ｍｍとして溶着
し、リード導体先端間距離Ｌ1と膨出部間の距離Ｌ2を等
しくし３．０ｍｍとした。ベース用絶縁体片面１１に対
し各リード導体２が突出し，図１の（ハ）において、そ
の突出高さΔｈは２５μｍであった。ベース用絶縁体外
面１１に両リード導体２，２の先端膨出部２１，２１を
覆って厚み０．０７５ｍｍのポエチレンテレフタレート
フィルム６を溶着により付設した。また、可溶合金片３
の直径を０．４４６ｍｍとし、フラックス４にロジンを
用い、カバー用絶縁体５には厚み０．１８８ｍｍのポリ
エチレンテレフタレートフィルムを使用した。

【００２２】〔比較例〕図４において、ベース用絶縁体
１’に長さ１０．５ｍｍ、巾６ｍｍ、厚み０．１８８ｍ
ｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを、リード導
体２’には、膨出部２１’表面を銅面とするように先端
部側に銅をクラッドした巾３．５ｍｍ、厚み０．１ｍｍ
の銅−ニッケル複合体をそれぞれ用い、寸法ｄ1を１．
１ｍｍ、リード導体先端２０’，２０’間距離ｌを０．
８ｍｍ、リード導体膨出部２１’，２１’間距離ｌを
３．０ｍｍ、各リード導体２’のベース用絶縁体１’へ
の接触長さを４．８５ｍｍとしてベース用絶縁体に両リ
ード導体を溶着した。各リード導体２’がベース用絶縁
体片面１１’に食い込み、図４の（ハ）における段差Δ
ｈが、２５μｍであった。また、可溶合金片３’の直径
を０．４４６ｍｍとし、フラックス４’にロジンを用
い、カバー用絶縁体５’には厚み０．１８８ｍｍのポリ
エチレンテレフタレートフィルムを使用した。

【００２３】これらの各実施例品並びに比較例品につい
て、耐電圧値を測定したところ（試料数１０個の平均
値）、比較例品が２．３ｋｖに過ぎなかったのに対し、
実施例品では６．６ｋｖ（比較例品の１８７％アップ）
であり、耐電圧値の飛躍的向上を達成し得た。また、リ
ード導体の膨出部がベース用絶縁体から剥離する方向に
リード導体の９０°曲げを、リード導体が曲げ破断する
まで繰返し行い、剥離の有無を観察したが、実施例、比
較例とも剥離は観られなかった。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、本出願人が既に提案し
た薄型ヒューズ、すなわち「一対のリード導体の各先端
部を絶縁プレートの片面より他面に水密に表出させ、該
絶縁プレートの片面の他面において、上記のリード導体
先端部間にヒューズエレメントを接続し、同上絶縁プレ
ートの他面を絶縁被覆したことを特徴とする薄型ヒュー
ズ」の作動時での絶縁プレート外面のリード導体先端間
の沿面絶縁強度を封止性を保証しつつ飛躍的に向上で
き、ヒューズ作動時の沿面導通をよく抑制でき、一層の
ヒューズ遮断特性の向上を図ることができる。特に、請
求項２の薄型ヒューズでは、ベース用絶縁体、水密絶縁
層の厚み調整により薄型ヒューズの厚み調整ひいては薄
型化を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２の薄型ヒューズの一実施例を示す図面
である。

【図２】請求項２の薄型ヒューズの別実施例を示す図面
である。

【図３】請求項２の薄型ヒューズの他の実施例を示す図
面である。

【図４】従来の薄型ヒューズを示す図面である。

【符号の説明】

１ベース用絶縁体２リード導体２０リード導体先端２１リード導体膨出部２１１膨出部前縁３ヒューズエレメント４フラックス５カバー用絶縁体６水密絶縁層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベース用絶縁体の片面に一対のリード導体
が固着され、各リード導体の先端部がベース用絶縁体の
他面に導出され、その他面における導出前縁に対し片面
のリード導体先端が同一位置若しくは１０００μｍ以内
の前方に位置され、両導出部間にヒューズエレメントが
接続され、該ヒューズエレメントを覆うカバー用絶縁体
がベース用絶縁体他面の周囲に固着され、ベース用絶縁
体片面にベース用絶縁体とリード導体先端部との間の水
密性を高めるための水密化処理が施されていることを特
徴とする薄型ヒューズ。
【請求項２】ベース用絶縁体片面にリード導体先端部を
覆って水密絶縁層が付設されている請求項１記載の薄型
ヒューズ。
【請求項３】ベース用絶縁体及び水密絶縁層のそれぞれ
が、カバー用絶縁体よりも薄くされている請求項２記載
の薄型ヒューズ。