JP2009070803A

JP2009070803A - 抵抗付き温度ヒューズ及び電池保護回路板

Info

Publication number: JP2009070803A
Application number: JP2008158791A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Tomitaka; 康彦冨高; Tomohiro Nishino; 智博西野
Original assignee: Uchihashi Estec Co Ltd
Current assignee: Uchihashi Estec Co Ltd
Priority date: 2007-08-20
Filing date: 2008-06-18
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2028-06-18
Also published as: CN101373682B; JP4663758B2; CN101373682A; KR20090019697A; TW200933683A

Abstract

【課題】抵抗付き温度ヒューズの本体部の小型化、抵抗付き温度ヒューズ搭載の二次電池保護用回路体のコンパクト化を達成する。
【解決手段】
基板片面上の両側膜電極ａ、ｂと中間膜電極２にわたってヒューズエレメント３が設けられ、各膜電極ａ、ｂに帯状リード導体Ａ、Ｂの先端が接合され、前記基板の片面が絶縁封止物５で覆われ、基板他面上の前後膜電極４１、４２にまたがって膜抵抗ｒが設けられ、一方膜電極４２が前記中間膜電極２に電気的に結線され、他方膜電極４１のサイド部ｃに帯状リード導体Ｃの先端部が面接触のもとで接合されてなり、帯状リード導体Ａ、Ｂの前記基板の縁端に近接する箇所に基板他面側に上がる段差ｅが形成され、その段差の上側面と基板他面との高さの差が帯状リード導体Ｃの厚みにほぼ等しくされている。
【選択図】図１

Description

本発明は抵抗付き温度ヒューズに関し、例えば二次電池保護用回路体に搭載する抵抗付き温度ヒューズとして有用なものである。

二次電池、例えばリチウムイオン電池を携帯用電子機器の電源として使用する場合、二次電池セルと保護回路とをパック内に収容しており、その保護回路は、過充電防止スイッチ、過放電防止スイッチを備え、更に、これらのスイッチでは対処できないときに回路を非復帰的に遮断するヒューズ部を備えている。
図４は、二次電池に対する保護回路の一例を示し、過充電防止スイッチ用ＦＥＴ（Ｎ）と過放電防止スイッチ用ＦＥＴ（Ｍ）との間に抵抗付き温度ヒューズＡ_０を接続している。
この抵抗付き温度ヒューズにおいては、直列の２つのヒューズエレメント部分ｎ、ｍに対し抵抗ｒ例えば膜抵抗を該抵抗の通電発熱で両ヒューズエレメント部分を溶断させ得るように熱的に結合して設け、この抵抗を両ヒューズエレメント部分に対し電気的に並列に接続してある。ＳはＩＣ制御部であり、充電時、過充電を検出し過充電防止信号を発生して過充電防止用ＦＥＴをスイッチオフさせ、放電時、過放電を検出し過放電防止信号を発生して過放電防止用ＦＥＴをスイッチオフさせている。これらＦＥＴでは対処できないときには、ＩＣ回路ＳからトランジスタＴｒにオン信号が発せられ、トランジスタＴｒの導通により抵抗付き温度ヒューズＡ_０の抵抗ｒを二次電池を電源として通電発熱させ、その発生熱でヒューズエレメントを溶断させて二次電池と負荷（充電時は充電源）との間を遮断している。

従来、抵抗付き温度ヒューズとして、図９の（イ）に示すように、絶縁基板１の片面１０１に両側膜電極ａ，ｂと中間膜電極２とを設け、これらの膜電極ａ，ｂ，２にまたがってヒューズエレメント３を接続し、このヒューズエレメント３にフラックスを塗布し、図９の（ロ）に示すように、絶縁基板１の他面１０に、前記膜電極ａ，ｂにスルーホールにより導通させた両側膜電極ａ’，ｂ’を設け、これらの膜電極ａ’，ｂ’に帯状リード導体Ａ，Ｂを接合し、更に、同上基板他面１０に前後の膜電極４１、４２を設け、これら前後の膜電極４１、４２の一方４２と前記中間膜電極２とをスルーホール２４により導通し、前後の膜電極４１、４２間に膜抵抗ｒを設け、前後膜電極４１、４２の他方４１に帯状リード導体Ｃを接合し、図９の（ハ）に示すように、基板片面１０１を絶縁封止物５で覆ったものが提案されている（特許文献１）
特開２００３−２１７４１６号公報

前記の抵抗付き温度ヒューズでは、基板他面１０の平面寸法を、膜抵抗ｒ及びその端子用膜電極４１、４２の形成に必要なメインスペースに、ヒューズエレメントリード導体接続用膜電極ａ’、ｂ’の形成に必要なサブスペースを付加したものとしなければならず、メインスペースよりも広いスペースを基板に付与する必要があるので、抵抗付き温度ヒューズ本体部の小型保証に不利である。

前記した二次電池保護回路において、図４に示す充電時、充電源Ｄ側ヒューズエレメント部分ｎを二次電池側ヒューズエレメント部分ｍより時間的に優先させて溶断させてパワーの大きい充電源Ｄを先に切り離すことが安全である。しかしながら、前記の抵抗付き温度ヒューズでは、この優先的溶断の確実な保証は難しい。

前記抵抗付き温度ヒューズにおいては、前記した通り、保護回路異常時での膜抵抗ｒの発生熱がヒューズエレメント３に伝達されてヒューズエレメント３が溶断されることにより作動されるから、膜抵抗ｒの前記発生熱量（電力）が小さ過ぎると作動せず運転電力に対し下限があり、また膜抵抗ｒに加わる電力が大電力の場合にヒューズエレメントが溶断しないと、その大電力のために膜抵抗が爆裂破壊される危険性がある。
而るに、従来の抵抗付き温度ヒューズでは、動作可能な運転電力の下限が相当に高く、またヒューズエレメントの溶断可能な運転電力の上限が相当に低く、全体として運転電力範囲が狭いという不都合もある。

本発明の目的は、基板の片面に互いに直列のヒューズエレメント部分を有し、基板の他面に膜抵抗を有し、膜抵抗の通電発熱によりヒューズエレメントを溶断させる抵抗付き温度ヒューズにおいて、本体部の小型性、一方のヒューズエレメント部分の他方のヒューズエレメント部分に対する確実な優先的溶断、抵抗付き温度ヒューズ搭載の二次電池保護用回路体のコンパクト化を良好に達成することにある。
更に、抵抗付き温度ヒューズの使用可能な運転電力範囲を拡大することにある。

本願の請求項１に係る抵抗付き温度ヒューズは、基板の片面上に両側膜電極ａ、ｂと中間膜電極を有し、これらの膜電極にわたってヒューズエレメントが設けられ、両側の各膜電極に帯状リード導体Ａ、Ｂの先端が接合され、前記基板の片面が絶縁封止物で覆われ、基板の他面上に前後の膜電極が設けられ、これら前後の膜電極にまたがって膜抵抗が設けられ、両膜電極のうちの一方が前記ヒューズエレメントに対する前記中間膜電極に電気的に結線され、同両膜電極のうちの他方の膜電極にサイド部ｃが設けられ、このサイド部ｃに帯状リード導体Ｃの先端部が面接触のもとで接合されてなり、帯状リード導体Ａ、Ｂの前記基板の縁端に近接する箇所に基板他面側に上がる段差が形成され、その段差の上側面と基板他面との高さの差が帯状リード導体Ｃの厚みにほぼ等しくされていることを特徴とする。
本願の請求項２に係る抵抗付き温度ヒューズは、基板の片面上に両側膜電極ａ、ｂと中間膜電極とを有し、これらの膜電極にわたってヒューズエレメントが設けられ、両側の各膜電極ａ、ｂに基板他面に通じる孔が設けられ、先端がかぎ状に曲げられ先端近傍部が基板他面に面接触された状態でのかぎ状先端部の基板他面側からの前記孔への収容と各孔へのはんだ充填によって前記帯状リード導体Ａ、Ｂが前記膜電極ａ、ｂに接続され、基板の他面上に前後の膜電極が設けられ、これら前後の膜電極にまたがって膜抵抗が設けられ、両膜電極のうちの一方が前記ヒューズエレメントに対する前記中間膜電極に電気的に結線され、同両膜電極のうちの他方の膜電極にサイド部ｃが設けられ、このサイド部ｃに帯状リード導体Ｃの先端部が面接触のもとで接合され、前記基板の片面が絶縁封止物で覆われていることを特徴とする。
本願の請求項３に係る抵抗付き温度ヒューズは、基板の片面上に両側膜電極ａ、ｂと中間膜電極とサイド膜電極とを有し、両側膜電極ａ、ｂと中間膜電極にわたってヒューズエレメントが設けられ、基板他面に前記膜電極ａ、ｂにスルーホールにより導通された補助膜電極ａ”、ｂ”が設けられ、各補助膜電極ａ”、ｂ”に帯状リード導体Ａ、Ｂが面接触で接合され、基板の他面上に前後の膜電極が設けられ、これら前後の膜電極にまたがって膜抵抗が設けられ、前後の両膜電極のうちの一方が前記ヒューズエレメントに対する前記中間膜電極にスルーホールにより電気的に結線され、前後の両膜電極のうちの他方が前記基板片面のサイド膜電極に電気的に結線され、サイド膜電極に帯状リード導体Ｃの先端が接合され、その接合箇所に臨む基板切欠部を経て基板の他面側に上がる段差が帯状リード導体Ｃに形成され、前記基板の片面が絶縁封止物で覆われていることを特徴とする。
本願の請求項４に係る抵抗付き温度ヒューズは、請求項１〜３何れかの抵抗付き温度ヒューズにおいて、前後の両膜電極のうちの一方の前記ヒューズエレメントに対する前記中間膜電極への電気的結線がスルーホールにより行われていることを特徴とする。
本願の請求項５に係る抵抗付き温度ヒューズは、請求項１〜４何れかの抵抗付き温度ヒューズにおいて、帯状リード導体Ａ、Ｂ、Ｃの厚みが等しくされていることを特徴とする。
本願の請求項６に係る抵抗付き温度ヒューズは、請求項１〜５何れかの抵抗付き温度ヒューズにおいて、ヒューズエレメントが複数本の並列素線からなることを特徴とする。
本願の請求項７に係る抵抗付き温度ヒューズは、請求項１〜６何れかの抵抗付き温度ヒューズにおいて、基板の厚みが４５０〜２５０μｍであり、帯状リード導体Ａ、ＢまたはＣと膜電極との接合がはんだ付けにより行われていることを特徴とする。
本願の請求項８に係る抵抗付き温度ヒューズは、請求項７の抵抗付き温度ヒューズにおいて、はんだの融点がヒューズエレメントの融点よりも高くされていることを特徴とする。
本願の請求項９に係る抵抗付き温度ヒューズは、請求項７または８の抵抗付き温度ヒューズにおいて、膜電極ａまたはｂに、帯状リード導体ＡまたはＢと膜電極ａまたはｂとのはんだ付け箇所から膜電極ａまたはｂとヒューズエレメントとの接合箇所に至る間にはんだ拡がり防止バリアが設けられていることを特徴とする。
本願の請求項１０に係る抵抗付き温度ヒューズは、請求項１〜９何れかの抵抗付き温度ヒューズにおいて、膜電極ａと中間電極との間のヒューズエレメント部分と膜電極ｂと中間電極との間のヒューズエレメント部分とを所定の優先順位で溶断させるように、膜電極ａと中間電極との間隔と膜電極ｂと中間電極との間隔または両ヒューズエレメント部分に対する中間電極の縁端形状が異ならされていることを特徴とする。
本願の請求項１１に係る抵抗付き温度ヒューズは、請求項１〜１０何れかの抵抗付き温度ヒューズにおいて、ヒューズエレメントがフラックスで覆われていることを特徴とする。
本願の請求項１２に係る抵抗付き温度ヒューズは、請求項１〜１１何れかの抵抗付き温度ヒューズにおいて、基板の片面上にフラックスと接触して所定の高さで配された保護シートと、該シートと基板片面との間にフラックスを囲んで配された硬化樹脂とから絶縁封止物が構成されていることを特徴とする。
本願の請求項１３に係る抵抗付き温度ヒューズは、請求項１〜１２何れかの抵抗付き温度ヒューズにおいて、ヒューズエレメントがＦＥＴの許容温度で溶断されるようにヒューズエレメントの融点が設定されていることを特徴とする。
本願の請求項１４に係る抵抗付き温度ヒューズは、請求項１〜１３何れかの抵抗付き温度ヒューズにおいて、帯状リード導体Ｃの長手方向熱抵抗が帯状リード導体ＡまたはＢの長手方向熱抵抗よりも高くされていることを特徴とする。
本願の請求項１５に係る抵抗付き温度ヒューズは、請求項１４の抵抗付き温度ヒューズにおいて、帯状リード導体Ｃの材質が鉄系とされ、帯状リード導体Ａ及びＢの材質が銅系とされていることを特徴とする。
本願の請求項１６に係る電池保護用回路板は、配線板上に順方向が互いに逆のＦＥＴを間隔を隔てて実装し、請求項１〜１５何れかの抵抗付き温度ヒューズの基板部の絶縁封止物側を配線板側に向けてＦＥＴ間の空間に収容し、帯状リード導体Ａ、Ｂを一方のＦＥＴ上に当接し、帯状リード導体Ｃを他方のＦＥＴ上面に当接し、帯状リード導体Ａ、Ｂ、Ｃを配線板の配線パターンの所定位置に接合したことを特徴とする。

（１）基板他面の全面を膜抵抗端子用の膜電極及び膜抵抗の形成に使用でき、その外郭を広めることなく膜抵抗形成スペースを確保でき、抵抗付き温度ヒューズ本体部の小型性を保証できる。
（２）基板他面の膜抵抗を、基板片面における中間膜電極両側の各ヒューズエレメント部分に対し、遠近の距離を隔てるようにして設けることができ、一方のヒューズエレメント部分を他方のヒューズエレメント部分より確実に早く溶断させることができる。
（３）図６に示すように、間隔を隔てて実装したＦＥＴの間に、抵抗付き温度ヒューズの絶縁封止物５を収容し、各帯状リード導体（Ａ，Ｂ）、Ｃを各ＦＥＴの（Ｍ）、Ｎの上面に乗載する場合、帯状リード導体の上面レベルより上側に突出する部分がなく、実装に必要なスペースが〔（ＦＥＴの実装高さ）＋（帯状リード導体の厚み）〕となり、充分に薄い二次電池保護用回路板を提供できる。
（４）膜抵抗ｒのリード導体である帯状リード導体Ｃの長手方向熱抵抗が高くされているから、膜抵抗発生熱をそのリード導体Ｃより漏出するのをよく防止してヒューズエレメントに効率良く伝達させることができるから、膜抵抗の発熱に費やされる電力が低くてもヒューズエレメントを良好に溶断作動させ得る。また、ヒューズエレメントの溶断性を高めヒューズエレメント不溶断の危険性を低減でき、高い運転電力のもとでも、ヒューズエレメントの不溶断を排除して膜抵抗の爆裂破断をよく回避できる。従って、抵抗付き温度ヒューズを使用できる運転電力範囲を拡張できる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る抵抗付き温度ヒューズの実施例を説明する。
図１は請求項１に係る実施例を示し、図１の（イ）は絶縁封止物を省略して図示した上面図、図１の（ロ）は裏面図、図１の（ハ）は図１の（イ）におけるハ−ハ断面図である。
図１の（イ）において、１は耐熱性、熱良伝導性の絶縁基板例えばセラミックス板である。ａ及びｂは絶縁基版の片面の両側に形成した膜電極、２は中間電極であり、導体ペースト例えば銀ペーストの印刷・焼付けにより形成してある。３はヒューズエレメントであり、両側膜電極ａ、ｂ及び中間膜電極２にまたがって配設し、膜電極ａ、ｂ、２の交差箇所を溶接してある。ヒューズエレメント３は中間膜電極２を挾む部分ｎ及びｍに区分されている。ヒューズエレメント３にはフラックスが塗布されているが、その図示は省略されている。Ａ、Ｂは両側膜電極ａ、ｂのそれぞれに接合された帯状リード導体であり、基板１の手前側の両隅が切欠けられ、各帯状リード導体Ａ、Ｂに図１の（ハ）に示すように、切欠縁端に近接した位置において基板の他面側に上る段差ｅが形成され、段差ｅの上側の面α（β）が基板他面１０に対し、帯状リード導体Ａ、Ｂの厚みだけ上側に位置されている。
図１の（ロ）において、４１、４２は基板他面１０上に設けられた前後の膜電極であり、前記基板片面の膜電極ａ、ｂと同様に導体ペーストの印刷・焼付けにより設けられている。ｒは前後の膜電極４１、４２間に設けられた膜抵抗であり、抵抗ペースト例えば酸化ルテニウム粉末ペーストの印刷・焼付けにより設けられている。膜抵抗ｒ上には、保護膜例えばガラス焼付け膜ｇが設けられている。前後の膜電極４１、４２の一方４２は、基板片面の中間膜電極２にスルーホール２４により結線されている。ｃは前後膜電極４１、４２の他方４１に付設されたサイド部、Ｃは帯状リード導体であり、先端部が前記サイド部ｃに面接合で接合されている。５は基板片面１０１を覆う絶縁封止物であり、例えば図１の（ハ）に示すように、基板片面上にフラックスと接触して配された保護シート例えばセラミックスシート、ガラスクロスシートと該保護シート５１と基板片面１０１との間にフラックスを囲んで固まった硬化性樹脂例えばエポキシ樹脂５２とから構成されている。
前記帯状リード導体Ａ、Ｂ及び帯状リード導体Ｃとは共に厚みが等しく、図１の（ハ）に示すように、基板他面よりその厚みだけ高いレベルで同一面内で延びている。

図２は請求項２に係る実施例を示し、図２の（イ）は絶縁封止物を省略して図示した上面図、図２の（ロ）は裏面図、図２の（ハ）は図２の（イ）におけるハ−ハ断面図である。
図２の（イ）において、１は耐熱性、熱良伝導性の絶縁基板例えばセラミックス板である。ａ、ｂは絶縁基版１の片面１０１の両側に形成した膜電極、２は中間電極であり、導体ペースト例えば銀ペーストの印刷・焼付けにより形成してある。３はヒューズエレメントであり、両側膜電極ａ、ｂ及び中間膜電極２にまたがって配設し、膜電極ａ、ｂ、２との交差箇所を溶接してある。ヒューズエレメント３は中間膜電極２を挾む部分ｎ及びｍに区分されている。ヒューズエレメント３にはフラックスが塗布されているが、その図示は省略されている。ａ’、ｂ’は前記各膜電極ａ、ｂに設けられたリード導体接合用孔、Ａ、Ｂは帯状リード導体であり、図２の（ハ）に示すように、先端がかぎ状に曲げられ、このかぎ部が前記の孔ａ’、ｂ’に基板他面１０側から収容され孔ａ’、ｂ’へのはんだの充填により先端部が基板他面１０に面接触された状態で前記の各膜電極ａ、ｂに接合されている。
図２の（ロ）において、４１、４２は基板他面１０上に設けられた前後の膜電極であり、前記基板片面１０１の膜電極ａ、ｂと同様に導体ペーストの印刷・焼付けにより設けられている。ｒは前後の膜電極４１、４２間に設けられた膜抵抗であり、抵抗ペースト例えば酸化ルテニウム粉末ペーストの印刷・焼付けにより設けられている。膜抵抗上には、保護膜例えばガラス焼付け膜ｇが設けられている。前後の膜電極４１、４２の一方４２は、基板片面１０１の中間膜電極２にスルーホール２４により結線されている。ｃは前後膜電極４１、４２の他方４１に付設されたサイド部、Ｃは帯状リード導体であり、先端部が前記サイド部ｃに面接触で接合されている。５は基板片面１０１を覆う絶縁封止物であり、例えば図２の（ハ）に示すように、基板片面１０１上にフラックスと接触して配された保護シート５１例えばセラミックスシート、ガラスクロスシートと該保護シート５１と基板片面１０１との間にフラックスを囲んで固まった硬化性樹脂５２例えばエポキシ樹脂とから構成されている。
前記帯状リード導体Ａ、Ｂ及び帯状リード導体Ｃとは共に厚みが等しく、図２の（ハ）に示すように、基板他面１０よりそのリード導体厚みだけ高いレベルで同一面内で延びている。

図３は請求項３に係る実施例を示し、図３の（イ）は絶縁封止物を省略して図示した上面図、図３の（ロ）は裏面図、図３の（ハ）は図３の（イ）におけるハ−ハ断面図である。
図３の（イ）において、１は耐熱性、熱良伝導性の絶縁基板例えばセラミックス板である。ａ、ｂは絶縁基版１の片面１０１の両側に形成した膜電極、２は中間電極であり、導体ペースト例えば銀ペーストの印刷・焼付けにより形成してある。３はヒューズエレメントであり、両側膜電極ａ、ｂ及び中間膜電極２にまたがって配設し、膜電極ａ、ｂ、２との交差箇所を溶接してある。ヒューズエレメント３は中間膜電極２を挾む部分ｎ及びｍに区分されている。ヒューズエレメント３にはフラックスが塗布されているが、その図示は省略されている。ａ”、ｂ”は基板他面１０に設けられた補助膜電極であり、前記膜電極ａ、ｂにスールホールａ’、ｂ’により導通されている。Ａ、Ｂは補助膜電極ａ”、ｂ”のそれぞれに面接触で接合された帯状リード導体でる。
図３の（ロ）において、４１、４２は基板他面１０上に設けられた前後の膜電極であり、前記基板片面１０１の膜電極ａ、ｂと同様に導体ペーストの印刷・焼付けにより設けられている。ｒは前後の膜電極４１、４２間に設けられた膜抵抗であり、抵抗ペースト例えば酸化ルテニウム粉末ペーストの印刷・焼付けにより設けられている。膜抵抗上には、保護膜例えばガラス焼付け膜ｇが設けられている。
前後の膜電極４１、４２の一方４２は、基板片面１０１の中間膜電極２にスルーホール２４により結線されている。
図３の（イ）において、ｃは基板片面１０１に設けられたサイド膜電極であり、基板他面１０の前記した前後膜電極４１、４２の他方４１にスルホール２４０により結線されている。Ｃは基板片面１０１のサイド膜電極ｃに接合された帯状リード導体であり、基板縁端にサイド膜電極ｃに臨んで形成された凹溝〔図３の（ロ）（ハ）においてｃ”で示されている〕を経て図３の（ハ）に示すように基板他面側に上がる段差ｅが形成され、帯状リード導体Ｃの先端が基板片面１０１のサイド膜電極ｃに接合され、図３の（ハ）に示すように前記段差ｅのために基板他面１０側に上がって基板他面１０と同一面内で延在している。
５は基板片面１０１を覆う絶縁封止物であり、例えば図３の（ハ）に示すように、基板片面１０１上にフラックスと接触して配された保護シート５１例えばセラミックスシート、ガラスクロスシートと該保護シート５１と基板片面１０１との間にフラックスを囲んで固まった硬化性樹脂５２例えばエポキシ樹脂とから構成されている。
前記帯状リード導体Ａ、Ｂ及び帯状リード導体Ｃとは共に厚みが等しく、基板他面よりその厚みだけ高いレベルで同一面内で延びている。

前記何れの実施例においても、帯状リード導体Ａ、Ｂと帯状リード導体Ｃの厚みを等しくしているが、帯状リード導体Ａ、Ｂと帯状リード導体Ｃとの厚みが異なる場合は、帯状リード導体Ａ、Ｂの上面と帯状リード導体Ｃの上面を同一面状に位置させるように、前記段差ｅの高さを調整してその厚みの差をこの調整で吸収することが可能である。

上記抵抗付き温度ヒューズにおける膜抵抗の外郭寸法を可及的に小さくするには、単位面積当たりの抵抗値を可及的に大きくすること、従って、膜抵抗の厚みを可及的に薄くすることが要求される。しかしながら、抵抗ペーストの印刷上、膜厚みの薄さに限度がある。通常、膜抵抗厚みは、５μｍ〜１５μｍとされ、かかるもとで二次電池保護回路用抵抗付き温度ヒューズに要求される膜抵抗の寸法は、縦方向（電流方向）長さ１．２ｍｍ×巾１．５ｍｍである。
本発明に係る抵抗付き温度ヒューズにおいては、基板他面１０のほぼ全面を膜抵抗ｒ及びその端子用膜電極４１、４２の形成に使用しており、膜抵抗の形成に必要な上記スペースを基板の他面に確保でき、小型性を担保できる。

図４は本発明に係る抵抗付き温度ヒューズを組み込んだ二次電池保護回路の充電時での等価回路を示し、Ａ₀は本発明に係る抵抗付き温度ヒューズ、ｎ及びｍはヒューズエレメント部分、ｒは膜抵抗、Ｎは過充電防止スイッチ用ＦＥＴ、Ｍは過放電防止スイッチ用ＦＥＴ、ＳはＩＣ制御部、Ｔｒはトランジスタ、Ｅは二次電池、Ｄは充電源である。
この充電時、充電源Ｄ側のヒューズエレメント部分ｎを二次電池Ｅ側のヒューズエレメント部分ｍよりも先に溶断させることが、パワーの大きい充電源Ｄを先に切り離すことになり安全である。
而るに、本発明に係る抵抗付き温度ヒューズにおいては、基板他面の膜抵抗ｒを基板片面のヒューズエレメント３の中心に対し偏在させ、ヒューズエレメント部分ｎは膜抵抗ｒに近く、ヒューズエレメント部分ｍは遠くしてあるから、ヒューズエレメント部分ｎをヒューズエレメント部分ｍよりも先に溶断させることができる。
膜電極ａと中間電極２との間のヒューズエレメント部分ｍと膜電極ｂと中間電極２との間のヒューズエレメント部分ｎとを所定の優先順位で溶断させるように、膜電極ａと中間電極２との間隔と膜電極ｂと中間電極２との間隔を異ならしめること、または図５−１または図５−２に示すように両ヒューズエレメント部分ｎ、ｍに対する中間電極２の縁端形状を異ならしめることもできる。

図６は本発明に係る抵抗付き温度ヒューズを搭載した二次電池保護用回路板を示し、プリント配線板Ｐに過放電防止スイッチ用ＦＥＴ（Ｎ）及び過充電防止スイッチ用ＦＥＴ（Ｍ）とを実装し、本発明に係る抵抗付き温度ヒューズの絶縁封止物５を下側に向けてＦＥＴ間の空間に収容し、帯状リード導体Ａ，Ｂを一方のＦＥＴの上面に乗載させ、帯状リード導体Ｃを他方のＦＥＴの上面に乗載させ、各帯状リード導体Ａ，Ｂ．Ｃをプリント配線板Ｐの配線導体の所定位置に接続してある。ＩＣ制御回路部も搭載されるが、図示の高さＨよりも低い。
この二次電池保護用回路板においては、抵抗付き温度ヒューズの基板他面１０が帯状リード導体Ａ、Ｂ、Ｃの上面よりも低い位置にあり、抵抗付き温度ヒューズの本体部がリード導体の上面に対して出張っておらず、最大実装厚みＨをＦＥＴの実装高さｈに帯状リード導体Ａ、Ｂ、Ｃの厚みを足したものにとどめることができ、二次電池保護用回路板の最大厚みＨｍａｘを２０００μｍ程度に抑え得て電池パック内への収容を容易に行うことができる。

抵抗付き温度ヒューズにおいて、基板（セラミックス板）は、膜電極の通電発生熱をヒューズエレメントに迅速に伝達できるように薄厚とし、４５０μｍ〜２５０μｍとしてある。かかる薄厚のセラミックス板の膜電極に帯状リード導体をスポット溶接などにより溶接すると、セラミックス板のクラック破損が懸念される。
従って、膜電極と帯状リード導体との接合ははんだ付けにより行うことが好ましい。

本発明に係る抵抗付き温度ヒューズは、図４に示す二次電池保護回路のヒューズとして使用され、電池電圧を検知し電池電圧が設定値以上になると、ＩＣ制御回路からの信号によりトランジスタＴｒが導通され、膜抵抗ｒが充電源Ｄまたは二次電池Ｅを電源として通電発熱されてヒューズエレメント部分ｎ、ｍが溶断される。また、ＦＥＴの許容温度でもヒューズエレメントを溶断させるようにヒューズエレメントの融点を設定することもでき、融点１２５℃〜１４５℃のヒューズエレメントを使用できる。

前記帯状リード導体Ａ，Ｂ，Ｃの膜電極ａ，ｂ，ｃへのはんだ付け温度は、ヒューズエレメントの融点よりも高く設定され、帯状リード導体のはんだ付け接合後に、ヒューズエレメントと両側膜電極及び中間膜電極との溶接が行われる。この溶接には、レーザ溶接、抵抗溶接、リフロー溶接を使用できる。

図７に示すように、両側膜電極ａ（ｂ）とヒューズエレメント２との各溶接箇所からそれら膜電極ａ（ｂ）への帯状リード導体Ａ（Ｂ）のはんだ付け箇所までの距離は、基板の縮小化のために極力短くし、その間にはんだの濡れ拡がり遮断バリア６ａ（６ｂ）を設けることが好ましい。例えばガラス糸を融着させることが好ましい。この構成とすれば、両側の各膜電極ａ（ｂ）とヒューズエレメント２との各溶接箇所からそれら膜電極ａ（ｂ）への帯状リード導体Ａ（Ｂ）の接合箇所までの間隔を狭くしても、ヒューズエレメントを接合する際、ヒューズエレメントが濡れ拡がって帯状リード導体に繋がるのを防止でき、ヒューズエレメントの合金組成の変化による融点変動、従って作動ずれを防止できる。図７において、ｆはフラックスをしめしている。

本発明に係る抵抗付き温度ヒューズにおいて、動作速度を迅速化するには、前記した基板の薄厚化の他、図８の（イ）及び図８の（ロ）〔図８の（イ）におけるロ−ロ断面図〕に示すように、ヒューズエレメント３を並列多本素線例えば並列２本素線３０，３０により構成することも有効である。すなわち、ヒューズエレメントの断面積が同じでも、多本数とすると一本当たりの断面を細くでき、それだけ早く溶断させることができ、動作速度を迅速化できる。

図４において、Ａ、Ｂ、Ｃは帯状リード導体Ａ、Ｂ、Ｃに対応し、帯状リード導体Ａ、Ｂには、常時、回路電流が流れるので、銅、銅合金等の通常の導電性材質にＳｎメッキしたものが使用される。異常時のみに、トランジスタスイッチＴｒがオンされて帯状リード導体Ｃに電流が流され、膜抵抗ｒが発熱してヒューズエレメントｎ，ｍが前記した優先順位で溶断される。この場合、帯状リード導体Ｃには、膜抵抗ｒの発生熱がそのリード導体Ｃを伝って漏洩するのを防止するために、熱抵抗の高い金属、例えば、鉄、鉄合金等の鉄系またはニッケル等にＳｎメッキしたものを使用し、帯状リード導体Ｃの長手方向熱抵抗を帯状リード導体ＡまたはＢの長手方向熱抵抗よりも高くすることが望ましい。更に、帯状リード導体Ｃの幅を帯状リード導体ＡまたはＢの幅よりも細くして帯状リード導体Ｃの長手方向熱抵抗を帯状リード導体ＡまたはＢの長手方向熱抵抗よりも高くしてもよい。この場合でも、帯状リード導体Ｃの電気抵抗を膜抵抗ｒの電気抵抗に較べて充分に低くでき、二次電池Ｅまたは充電源Ｄによる膜抵抗ｒの高効率な発熱を保証できる。

本発明に係る抵抗付き温度ヒューズの一実施例を示す図面である。本発明に係る抵抗付き温度ヒューズの上記とは別の実施例を示す図面である。本発明に係る抵抗付き温度ヒューズの上記とは別の実施例を示す図面である。本発明に係る抵抗付き温度ヒューズを組み込んだ二次電池保護回路の等価回路を示す図面である。本発明に係る抵抗付き温度ヒューズの上記とは別の実施例の要部を示す図面である。本発明に係る抵抗付き温度ヒューズの上記とは別の実施例の要部を示す図面である。本発明に係る抵抗付き温度ヒューズを搭載した二次電池保護回路板を示す図面である。本発明に係る抵抗付き温度ヒューズの上記とは別の実施例の要部を示す図面である。本発明に係る抵抗付き温度ヒューズの上記とは別の実施例の要部を示す図面である。従来の抵抗付き温度ヒューズを示す図面である。

符号の説明

１基板
１０基板他面
１０１基板片面
ａ、ｂ両側膜電極
２中間膜電極
３ヒューズエレメント
ｎ、ｍヒューズエレメント部分
４１、４２前後膜電極
ｃ前膜電極のサイド部
ｒ膜抵抗
Ａ、Ｂ、Ｃ帯状リード導体
５絶縁封止物

Claims

基板の片面上に両側膜電極ａ、ｂと中間膜電極を有し、これらの膜電極にわたってヒューズエレメントが設けられ、両側の各膜電極に帯状リード導体Ａ、Ｂの先端が接合され、前記基板の片面が絶縁封止物で覆われ、基板の他面上に前後の膜電極が設けられ、これら前後の膜電極にまたがって膜抵抗が設けられ、前後の両膜電極のうちの一方が前記ヒューズエレメントに対する前記中間膜電極に電気的に結線され、同両膜電極のうちの他方の膜電極にサイド部ｃが設けられ、このサイド部ｃに帯状リード導体Ｃの先端部が面接触のもとで接合されてなり、帯状リード導体Ａ、Ｂの前記基板の縁端に近接する箇所に基板他面側に上がる段差が形成され、その段差の上側面と基板他面との高さの差が帯状リード導体Ｃの厚みにほぼ等しくされていることを特徴とする抵抗付き温度ヒューズ。
基板の片面上に両側膜電極ａ、ｂと中間膜電極とを有し、これらの膜電極にわたってヒューズエレメントが設けられ、両側の各膜電極ａ、ｂに基板他面に通じる孔ａ’、ｂ’が設けられ、リード導体先端がかぎ状に曲げられ先端近傍部が基板他面に面接触された状態でのかぎ状先端部の基板他面側からの前記孔への収容と各孔へのはんだ充填によって前記帯状リード導体Ａ、Ｂが前記膜電極ａ、ｂに接続され、基板の他面上に前後の膜電極が設けられ、これら前後の膜電極にまたがって膜抵抗が設けられ、前後の両膜電極のうちの一方が前記ヒューズエレメントに対する前記中間膜電極に電気的に結線され、同両膜電極のうちの他方の膜電極にサイド部ｃが設けられ、このサイド部ｃに帯状リード導体Ｃの先端部が面接触のもとで接合され、前記基板の片面が絶縁封止物で覆われていることを特徴とする抵抗付き温度ヒューズ。
基板の片面上に両側膜電極ａ、ｂと中間膜電極とサイド膜電極とを有し、両側膜電極ａ、ｂと中間膜電極にわたってヒューズエレメントが設けられ、基板他面に前記膜電極ａ、ｂにスルーホールにより導通された補助膜電極ａ”、ｂ”が設けられ、各補助膜電極ａ”、ｂ”に帯状リード導体Ａ、Ｂが面接触で接合され、基板の他面上に前後の膜電極が設けられ、これら前後の膜電極にまたがって膜抵抗が設けられ、前後の両膜電極のうちの一方が前記ヒューズエレメントに対する前記中間膜電極に電気的に結線され、前後の両膜電極のうちの他方が前記基板片面のサイド膜電極に電気的に結線され、サイド膜電極に帯状リード導体Ｃの先端が接合され、その接合箇所に臨む基板切欠部を経て基板の他面側に上がる段差が帯状リード導体Ｃに形成され、前記基板の片面が絶縁封止物で覆われていることを特徴とする抵抗付き温度ヒューズ。
前後の両膜電極のうちの一方の前記ヒューズエレメントに対する前記中間膜電極への電気的結線がスルーホールにより行われていることを特徴とする請求項１〜３何れか記載の抵抗付き温度ヒューズ。
帯状リード導体Ａ、Ｂ、Ｃの厚みが等しくされていることを特徴とする請求項１〜４何れか記載の抵抗付き温度ヒューズ。
ヒューズエレメントが複数本の並列素線からなることを特徴とする請求項１〜５何れか記載の抵抗付き温度ヒューズ。
基板の厚みが４５０〜２５０μｍであり、帯状リード導体Ａ、ＢまたはＣと膜電極との接合がはんだ付けにより行われていることを特徴とする請求項１〜６何れか記載の抵抗付き温度ヒューズ。
リード導体接合はんだの融点がヒューズエレメントの融点よりも高くされていることを特徴とする請求項７記載の抵抗付き温度ヒューズ。
膜電極ａまたはｂに、帯状リード導体ＡまたはＢと膜電極ａまたはｂとの接合箇所から膜電極ａまたはｂとヒューズエレメントとの接合箇所に至る間にはんだ拡がり防止バリアが設けられていることを特徴とする請求項７または８記載の抵抗付き温度ヒューズ。
膜電極ａと中間電極との間のヒューズエレメント部分と膜電極ｂと中間電極との間のヒューズエレメント部分とを所定の優先順位で溶断させるように、膜電極ａと中間電極との間隔と膜電極ｂと中間電極との間隔または両ヒューズエレメント部分に対する中間電極の縁端形状が異ならされていることを特徴とする請求項１〜９何れか記載の抵抗付き温度ヒューズ。
ヒューズエレメントがフラックスで覆われていることを特徴とする請求項１〜１０何れか記載の抵抗付き温度ヒューズ。
基板の片面上にフラックスと接触して所定の高さで配された保護シートと、該シートと基板片面との間にフラックスを囲んで配された硬化樹脂とから絶縁封止物が構成されていることを特徴とする請求項１〜１１何れか記載の抵抗付き温度ヒューズ。
ヒューズエレメントがＦＥＴの許容温度で溶断されるようにヒューズエレメントの融点が設定されていることを特徴とする請求項１〜１２何れか記載の抵抗付き温度ヒューズ。
帯状リード導体Ｃの長手方向熱抵抗が帯状リード導体ＡまたはＢの長手方向熱抵抗よりも高くされていることを特徴とする請求項１〜１３何れか記載の抵抗付き温度ヒューズ。
帯状リード導体Ｃの材質が鉄系とされ、帯状リード導体Ａ及びＢの材質が銅系とされていることを特徴とする請求項１４記載の抵抗付き温度ヒューズ。
配線板上に順方向が互いに逆のＦＥＴを間隔を隔てて実装し、請求項１〜１５何れか記載の抵抗付き温度ヒューズの基板部の絶縁封止物側を配線板側に向けてＦＥＴ間の空間に収容し、帯状リード導体Ａ、Ｂを一方のＦＥＴ上に当接し、帯状リード導体Ｃを他方のＦＥＴ上面に当接し、帯状リード導体Ａ、Ｂ、Ｃを配線板の配線パターンの所定位置に接合したことを特徴とする電池保護用回路板。