JP2014017079A - 温度ヒューズ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化しても天面の平坦性に優れた温度ヒューズを提供することを目的とするものである。
【解決手段】一対の金属端子１１と、金属端子１１の各先端部が配置された第１の絶縁フィルム１４と、金属端子１１の先端部間に設けられた可溶合金１２と、可溶合金１２を覆うように第１の絶縁フィルム１４に固着された第２の絶縁フィルム１５からなる温度ヒューズであって、第１の絶縁フィルム１４と第２の絶縁フィルム１５とは、可溶合金１２を囲む溶着部１６により固着され、第２の絶縁フィルム１５の上方に、第２の絶縁フィルム１５の材料とは異なる材料の樹脂層１７を設け、可溶合金１２の中央部上方の樹脂層１７の厚さを、溶着部１６の上方の樹脂層１７の厚さよりも薄くしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、リチウムイオン電池等の過熱保護に用いられる薄型温度ヒューズに関するものである。

近年、携帯電話、ノートパソコン等の携帯機器に高容量のリチウムイオン、リチウムポリマー等の２次電池が多用されている。これらの２次電池はエネルギー密度が高く、過充電やショート時に大きな電流が流れて異常発熱する可能性があるため、２次電池の側面あるいは底面に抵抗溶接、スポット溶接等で温度ヒューズを取り付け、異常発熱を感知し回路を遮断している。２次電池の薄型化、小型化に伴い、温度ヒューズに対しても薄型化、小型化への要望が強い。この要望に対して、図３のように、対向する端子１間に可溶合金２を橋絡させて接合し、これをベースフィルム３とカバーフィルム４で挟んで封止した温度ヒューズが用いられている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００２−４２６２１号公報

上記従来の温度ヒューズでは、カバーフィルムはシート状のフィルムをエンボス加工して可溶合金を収納するようにしている。この温度ヒューズをさらに小さくしていくと、可溶合金を収納している部分の天面がどうしても丸くなってしまい、この部分でピックアップしようとすると、ハンドリング性が悪くなってしまう。またハンドリング時にカバーフィルムに傷をつけてしまい、信頼性が劣化する可能性がでてくる。

本発明はこのような課題に対して、小型化してもハンドリング性が良く、信頼性に優れた温度ヒューズを提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するために、一対の金属端子と、金属端子の各先端部が配置された第１の絶縁フィルムと、金属端子の先端部間に設けられた可溶合金と、可溶合金を覆うように第１の絶縁フィルムに固着された第２の絶縁フィルムからなる温度ヒューズであって、第１の絶縁フィルムと第２の絶縁フィルムとは、可溶合金を囲む溶着部により固着され、第２の絶縁フィルムの上方に、第２の絶縁フィルムの材料とは異なる材料の樹脂層を設け、可溶合金の中央部上方の樹脂層の厚さを、溶着部の上方の樹脂層の厚さよりも薄くしたものである。

上記構成により、温度ヒューズ本体の上面の平坦性を向上させることができるため、ハンドリング性に優れたものが得られ、さらに第２の絶縁フィルムの強度が弱くなる部分に樹脂層を厚く設けることにより、信頼性も向上させることができる。

本発明の一実施の形態における温度ヒューズの断面図 本発明の一実施の形態における温度ヒューズの製造方法を説明する図 従来の温度ヒューズの断面図

以下、本発明の一実施の形態における温度ヒューズについて、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施の形態における温度ヒューズの断面図であって、ニッケルからなる一対の平板状の金属端子１１の間に、Ｓｎ−Ｉｎ−Ｂｉ合金からなる可溶合金１２を橋設させ、可溶合金１２の周囲にフラックス１３が塗布され、可溶合金１２およびフラックス１３を第１の絶縁フィルム１４と第２の絶縁フィルム１５とを溶着固定された溶着部１６で封止している。第１の絶縁フィルム１４は厚さ約０．１０ｍｍのポリエチレンナフタレート（以下ＰＥＮと称す）フィルム、また第２の絶縁フィルム１５は、厚さ約０．１０ｍｍのＰＥＮフィルムからなっており、第２の絶縁フィルム１５は開口部分がほぼ矩形状で、深さ（Ｔ３）が約０．５ｍｍとなるようにエンボス加工され、可溶合金１２およびフラックス１３はこのエンボス加工されたポケット１８部分に収納されている。

通常このように絶縁フィルムをエンボス加工すると、天面部分では丸みを帯びた形状になってしまう。特にポケット１８部分の形状が小さくなってくるとその影響は大きくなってくる。またエンボス加工のときに絶縁フィルムが伸ばされるため、天面角部および側壁部で絶縁フィルムの厚さが薄くなり、その部分での強度が弱くなりやすい。これに対して本実施の形態では、第２の絶縁フィルム１５の上に、シリコーン樹脂からなる樹脂層１７を形成している。ここで可溶合金１２の中央部上方の樹脂層１７の厚さ（Ｔ１）を約０．０５ｍｍ、溶着部１６上方の樹脂層１７の厚さ（Ｔ２）を約０．３ｍｍとなるように形成している。このようにすることにより温度ヒューズ本体の天面の平坦性を向上させることができ、ハンドリングしやすいものとなっている。さらに樹脂層１７に第２の絶縁フィルム１５よりも軟らかいものを用いることにより、外部からの衝撃に対してより強いものとすることができる。

次に本発明の一実施の形態における温度ヒューズの製造方法について説明する。

まず図２（ａ）のように、ＰＥＮからなり厚さ約０．１０ｍｍのテープ状の第１の絶縁フィルム１４の上に、ニッケルからなる平板状の金属端子１１を第１の絶縁フィルム１４の延伸方向に対して垂直な方向に対向するように配置させ、第１の絶縁フィルム１４と金属端子１１とを溶着させて固定する。

溶着させる方法としては、熱プレス、あるいは金属端子１１に電流を流して金属端子１１を発熱させ、その熱で溶着しても良い。

次に図２（ｂ）のように、金属端子１１間に橋設するように可溶合金１２を実装し、冷却板（図示していない）を当てながらレーザ光により可溶合金１２の一部を溶かすことにより、金属端子１１と可溶合金１２とを接合する。

次に第２の絶縁フィルム１５を準備する。まず図２（ｃ）のように、ＰＥＮからなり厚さ約０．１０ｍｍのテープ状の第２の絶縁フィルム１５にエンボス加工を施すことによってポケット１８を形成する。このポケット１８の上面（図２（ｃ）において手前側の最大開口部分）は、第２の絶縁フィルム１５の延伸方向の長さ（ｄ１）を約２．２ｍｍ、第２の絶縁フィルム１５の幅方向の長さ（ｄ２）を約２．５ｍｍとするほぼ矩形状となっている。またポケット１８の深さ（図１のＴ３）を約０．５ｍｍとしている。

次に図２（ｂ）の第１の絶縁フィルム１４に、図２（ｃ）の第２の絶縁フィルム１５を重ね合わせる。このとき第２の絶縁フィルム１５のポケット１８にはフラックス１３が入れられている。フラックス１３は溶融したものをディスペンサでポケット１８の中に注入したもので、可溶合金１２の上に被せられるときは軟化した状態となっており、軟化したフラックス１３が可溶合金１２に回り込んで塗布される。

次にポケット１８の周囲に超音波ホーン（図示していない）を当てて第１の絶縁フィルム１４と第２の絶縁フィルム１５を超音波溶着して溶着部１６を形成することにより、図２（ｄ）のように、可溶合金１２およびフラックス１３を第１の絶縁フィルム１４と第２の絶縁フィルム１５との間に封止する。溶着部１６は可溶合金１２を囲む領域に形成され、その幅（ｄ３）を約０．３ｍｍとしている。

溶着部１６は第２の絶縁フィルム１５を超音波ホーンで押さえつけるため、溶着部１６の厚さは薄くなり、その周辺部は第２の絶縁フィルム１５が盛り上がり、土手１９が形成される。この土手１９は、金属端子１１側の両側に盛り上がった部分の土手１９ａと、金属端子１１のない両側に盛り上がった土手１９ｂとから形成されている。

そしてこのとき、土手１９の高さ（Ｈ）を約０．４ｍｍにしている。この土手１９の高さ（Ｈ）とは、第１の絶縁フィルム１４の下面から土手１９の頂点までの高さを言う。

次に第２の絶縁フィルム１５上に、液状で常温硬化型のシリコーン樹脂を塗布して自然硬化させ、樹脂層１７を形成して図２（ｅ）のようにする。塗布する方法としては、スクリーン印刷、タンポ印刷、転写印刷等の方法を用いることができる。第２の絶縁フィルム１５の形状は、図１のように中央部分で盛り上がった形状となっているため、液状のシリコーン樹脂は溶着部１６の方に流れる。溶着部１６の周辺には土手１９が形成されているため、シリコーン樹脂は土手１９でせき止められ、溶着部１６上方の樹脂層１７の厚さを厚くすることができる。このようにして、可溶合金１２の中央部上方の樹脂層１７の厚さ（Ｔ１）が約０．０５ｍｍ、溶着部１６上方の樹脂層１７の厚さ（Ｔ２）を約０．３ｍｍとなるようにする。

最後に金属端子１１延伸方向の溶着部１６で切断して個片化することにより、図２（ｆ）のような温度ヒューズを得る。

なお、金属端子１１上の土手１９ａの高さを、金属端子１１が無い部分での土手１９ｂの高さよりも高くすることが望ましい。土手１９ａの高さを高くするには、第２の絶縁フィルム１５の幅寸法を超音波ホーンより大きい幅寸法に調節することにより、超音波ホーンからはみ出した周囲の第２の絶縁フィルム１５が盛り上がるとともにその端部が上方向に反り上がって、土手１９ａの頂点の高さを高くすることができる。

このようにすることによりシリコーン樹脂が多すぎた場合でも、金属端子１１以外の方に流れ、金属端子１１の上に流れることを防ぐことができる。金属端子１１以外の方に流れたシリコーン樹脂は、切断によって除去されるため、製品には影響しない。

本発明に係る温度ヒューズは、小型化しても天面部分の平坦性を向上させることができるため、ハンドリング性が向上するとともに、外部からの衝撃にも強いものとなり、信頼性が向上し、産業上有用である。

１１ 金属端子
１２ 可溶合金
１３ フラックス
１４ 第１の絶縁フィルム
１５ 第２の絶縁フィルム
１６ 溶着部
１７ 樹脂層
１８ ポケット
１９ 土手
１９ａ 土手
１９ｂ 土手

Claims (2)

1. 一対の金属端子と、前記金属端子の各先端部が配置された第１の絶縁フィルムと、前記金属端子の先端部間に設けられた可溶合金と、前記可溶合金を覆うように前記第１の絶縁フィルムに固着された第２の絶縁フィルムからなる温度ヒューズであって、前記第１の絶縁フィルムと前記第２の絶縁フィルムとは、前記可溶合金を囲む溶着部により固着され、前記第２の絶縁フィルムの上方に、前記第２の絶縁フィルムの材料とは異なる材料の樹脂層を設け、前記可溶合金の中央部上方の前記樹脂層の厚さを、前記溶着部の上方の前記樹脂層の厚さよりも薄くしたことを特徴とする温度ヒューズ。
2. 前記第１の絶縁フィルムおよび前記第２の絶縁フィルムには熱可塑性樹脂フィルムを用い、前記樹脂層には常温硬化型の樹脂を用いたことを特徴とする請求項１記載の温度ヒューズ。

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