JP2014135190A

JP2014135190A - 温度ヒューズおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2014135190A
Application number: JP2013002281A
Authority: JP
Inventors: Seiji Tsuda; 清二津田; Atsushi Matsui; 敦志松井
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-01-10
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2014-07-24

Abstract

【課題】小型化が可能で、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ものである。
【解決手段】第１の金属端子１１と第２の金属端子１２の一端部との間に橋設され、かつ周囲にフラックス１４が塗布された可溶合金１３と、上面に第１、第２の金属端子が配置された第１の絶縁フィルム１５と、可溶合金１３およびフラックス１４を収納する貫通孔１８を有する第２の絶縁フィルム１６と、第２の絶縁フィルム１６を覆う第３の絶縁フィルム１７とを備え、第２の絶縁フィルム１６の厚さを第１の絶縁フィルム１５および第３の絶縁フィルム１７の厚さよりも厚くし、第２の絶縁フィルム１６の上面の高さを可溶合金１３の上面の高さよりも高くしたものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、薄型の温度ヒューズおよびその製造方法に関するものである。

近年電子機器の小型化が進んでおり、例えば携帯電話の電池パックも小型、薄型化が求められている。このような電池パックへの要望に対し、その中に使われる温度ヒューズは、図９のように、端子１に可溶合金２を橋設して接続し、これをフラットなベースフィルム３とエンボス加工されたカバーフィルム４で挟んで封止したものを用いているが、この温度ヒューズに対しても、さらなる小型化、大電流化、高信頼性が要求されるようになってきている。

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２００１−６５０８号公報

上記従来の温度ヒューズでは、エンボス加工された部分が斜めになり、かつその周囲に封止部が必要となるため、さらなる小型化が難しく、またエンボス加工することによりシートの厚さが薄くなる部分ができるため、信頼性に課題が出てくる可能性があった。

本発明はこの課題を解決するものであり、小型化が可能で、信頼性に優れた温度ヒューズおよびその製造方法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、第１の金属端子および第２の金属端子と、第１の金属端子と第２の金属端子の一端部との間に橋設され、かつ周囲にフラックスが塗布された可溶合金と、上面に第１、第２の金属端子が配置された第１の絶縁フィルムと、可溶合金およびフラックスを収納する貫通孔を有する第２の絶縁フィルムと、第２の絶縁フィルムを覆う第３の絶縁フィルムとを備え、第２の絶縁フィルムの厚さを第１の絶縁フィルムおよび第３の絶縁フィルムの厚さよりも厚くし、第２の絶縁フィルムの上面の高さを可溶合金の上面の高さよりも高くしたものである。

上記構成により、可溶合金を収納する領域をほぼ直方体の形状にすることができるため小型化が可能であり、絶縁フィルムが薄くなる部分を生じさせることがないため、信頼性に優れた温度ヒューズを得ることができる。

本発明の一実施の形態における温度ヒューズの上面図図１におけるＡ−Ａ線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図６におけるＢ−Ｂ線の断面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上面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線の断面図である。

図１、図２において本発明の一実施の形態の温度ヒューズは、板状の第１の金属端子１１と第２の金属端子１２が短辺側の一端部間に間隔を空けて対向するように配置され、第１の金属端子１１と第２の金属端子１２間に、Ｓｎ−Ｉｎ−Ｂｉ系合金からなり所定の温度で溶融する可溶合金１３を橋設させ、可溶合金１３の周囲にフラックス１４が塗布され、可溶合金１３およびフラックス１４を第１の絶縁フィルム１５、第２の絶縁フィルム１６、および第３の絶縁フィルム１７により封止されている。

なお、図１において、内部の構造を説明するために第３の絶縁フィルム１７を図示していない。第３の絶縁フィルム１７は図２に示すように第２の絶縁フィルム１６の上面に配置され、上面から見たときには、図１における第２の絶縁フィルム１６と同じ外郭線を成している。

第１の絶縁フィルム１５は厚さ約０．１ｍｍのポリエチレンナフタレート（以下ＰＥＮと称す）フィルム、第２の絶縁フィルム１６は厚さ約０．５ｍｍのＰＥＮフィルム、第３の絶縁フィルム１７は厚さ約０．１ｍｍのＰＥＮフィルムからなっている。

第１の金属端子１１、第２の金属端子１２は厚さ０．１ｍｍのＣｕやＮｉなどの金属平板からなり、対向するそれぞれの一端部側は、第１の絶縁フィルム１５の上面と第２の絶縁フィルム１６の下面との間に挟まれており、第１の絶縁フィルム１５と第２の絶縁フィルム１６の溶着により固定され、対向するそれぞれの先端部分は第２の絶縁フィルム１６に形成された貫通孔１８に突出している。

また、第１の金属端子１１と第２の金属端子１２の対向する一端部と反対側の端部は、第１の絶縁フィルム１５と第２の絶縁フィルム１６から露出させて互いに反対方向に配置されており、電池パックの電極部材や保護回路との接続に用いられる。

可溶合金１３は、貫通孔１８に突出した第１の金属端子１１と第２の金属端子１２の先端部分の上面に橋設されており、熱により温度ヒューズが動作したときに、溶けた可溶合金１３が第１の金属端子１１と第２の金属端子１２の先端部分の上面に塗れ広がることにより分断され通電を遮断する。第１の金属端子１１と第２の金属端子１２がＣｕの場合は溶けた可溶合金１３の濡れ性が良いが、Ｎｉのように濡れ性が悪い場合には、第１の金属端子１１と第２の金属端子１２の先端部分の上面にＳｎ、Ａｕ、ＡｇまたはＣｕなどの濡れ性のよい金属層２４を形成し、この金属層２４の上面に可溶合金１３を配置して橋設するとよい。なお、金属層２４は数μｍと非常に薄いため図２では図示を省略している。

そして、可溶合金１３およびフラックス１４は、第２の絶縁フィルム１６の貫通孔１８内に収納され、第２の絶縁フィルム１６の上面に第３の絶縁フィルム１７を重ねて溶着することにより、第１の絶縁フィルム１５、第２の絶縁フィルム１６、および第３の絶縁フィルム１７により封止されている。

ここで可溶合金１３は長さ（図１の水平方向の長さ）が約３．０ｍｍ、幅（図１の上下方向の長さ）が約１．５ｍｍ、厚さ（図２の上下方向の長さ）が約０．３ｍｍとなっている。また第１の金属端子１１、第２の金属端子１２の貫通孔１８に突出している部分の幅は、約１．８ｍｍとなっている。さらに貫通孔１８は長さ方向が約４．０ｍｍ、幅方向の最大長さが約２．３ｍｍとなっている。また第１の絶縁フィルム１５、第２の絶縁フィルム１６、第３の絶縁フィルム１７の外形は、長さ方向が約５．０ｍｍ、幅方向が約２．９ｍｍとなっている。

以上のように、第２の絶縁フィルム１６の厚さを第１の絶縁フィルム１５および第３の絶縁フィルム１７の厚さよりもはるかに厚くすることにより、第２の絶縁フィルム１６の上面の高さを可溶合金１３の上面の高さよりも高くしている。ここで夫々の高さは、第１の絶縁フィルム１５の下面からの高さを意味する。このようにすることにより、第３の絶縁フィルム１７はエンボス加工することなく、平坦な絶縁シートを用いて封止することができる。

貫通孔１８は平坦な絶縁フィルムを金型で打ち抜いて形成することにより、その壁面の形状をほぼ垂直な形状とすることができる。このようにすることによりエンボス加工した場合にくらべて斜めになる部分をなくすことができ、さらなる小型化が可能となる。またもともとの絶縁フィルムの厚さよりも薄くなるところができないため、信頼性もさらに向上させることができる。

なお、貫通孔１８の形状は矩形状でもかまわないが、図１のように長さ方向の中央部分に可溶合金１３に向かってそれぞれ約０．３ｍｍ延びる突起部１９を設け、貫通孔１８の形状を中央部分が狭くなるようにすることがより望ましい。このようにすることにより、外部からの力が加わった場合に突起部１９が支柱となるため、信頼性を向上させることができる。また、この場合、突起部１９を第１の絶縁フィルム１５および第３の絶縁フィルム１７に接合することにより、さらに強度を増してより信頼性を向上させることができる。

この突起部１９は、貫通孔１８を形成するための金型の形状を変えるだけで実現することができる。

そして、さらに貫通孔１８の中央部分の最も狭い部分の幅を、第１の金属端子１１、第２の金属端子１２の貫通孔１８に突出している部分の幅よりも狭くすることがさらに望ましい。このようにすることにより、可溶合金１３の取り付け位置のばらつきも抑えることができる。

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３のように、第１の絶縁フィルム１５を幅約５．０ｍｍ、厚さ約０．１ｍｍのテープ状に準備し、第１の絶縁フィルム１５の上面に、板状の第１の金属端子１１と第２の金属端子１２を、短辺側の一端部間に間隔を空けて対向するように配置する。

テープ状の第１の絶縁フィルム１５には、一定間隔にパイロット穴２０を設けておくことが良く、テープ状の第１の絶縁フィルム１５の繰り出しや位置決め等を容易にすることができる。同様に、第２の絶縁フィルム１６、および第３の絶縁フィルム１７にもパイロット穴２０を設けておくと良い。

次に図４のように、貫通孔１８を形成した幅約５．０ｍｍ、厚さ約０．５ｍｍのテープ状の第２の絶縁フィルム１６を重ね、第１の絶縁フィルム１５と第２の絶縁フィルム１６との間に第１の金属端子１１および第２の金属端子１２を挟んで固定する。

貫通孔１８はテープ状の第２の絶縁フィルム１６の所定の位置を金型で打ち抜くことにより形成することができ、貫通孔１８の内側に第１の金属端子１１と第２の金属端子１２の対向する先端部分が突出するように第２の絶縁フィルム１６を重ねる。

第１の絶縁フィルム１５および第２の絶縁フィルム１６はＰＥＮからなり、これらに熱を加えて溶融させ、第１の金属端子１１および第２の金属端子１２を固定する。

第１の絶縁フィルム１５および第２の絶縁フィルム１６を溶融することで、第１の金属端子１１および第２の金属端子１２が第１の絶縁フィルム１５および第２の絶縁フィルム１６に食い込み、第１の金属端子１１および第２の金属端子１２の上面および側面と第１の絶縁フィルム１５および第２の絶縁フィルム１６が溶着し、第１の絶縁フィルム１５と第２の絶縁フィルム１６が溶着されて固定される。

加熱する方法としては、貫通孔１８周辺の部分（図４における斜線部の範囲）を鏝あるいはレーザ光照射、超音波振動等で第１の絶縁フィルム１５および第２の絶縁フィルム１６を加熱する、あるいは第１の金属端子１１および第２の金属端子１２に電流を流して発熱させる、またはそれらを組み合わせる等を用いることができる。この場合、可溶合金１３がまだ設けられておらず、可溶合金１３が溶融してしまうことがないので十分に熱を加えることができる。

次に図５のように、可溶合金１３を貫通孔１８の内側の第１の金属端子１１と第２の金属端子１２の対向する一端部間に橋設するように接続し、その周囲にフラックス１４を塗布する。可溶合金１３と、第１の金属端子１１および第２の金属端子１２との接合は、例えば可溶合金１３に冷却板を当てながら、可溶合金１３と、第１の金属端子１１および第２の金属端子１２とを押し付け、可溶合金１３の近くの第１の金属端子１１および第２の金属端子１２にレーザ光を照射して加熱することにより行うことができる。

次に図６のように、幅約５．０ｍｍ、厚さ約０．１ｍｍのテープ状のＰＥＮからなる第３の絶縁フィルム１７を第２の絶縁フィルム１６に重ね、第３の絶縁フィルム１７側から貫通孔１８の周囲（図６における斜線部）を加熱することにより溶融させて、第２の絶縁フィルム１６と第３の絶縁フィルム１７とを接合させ、可溶合金１３およびフラックス１４を貫通孔１８の中に封止する。

第２の絶縁フィルム１６と第３の絶縁フィルム１７とを接合する方法としては、超音波溶着あるいはレーザ光の照射による溶着等の方法を用いることができる。

次に図７のように、所定の位置で切断することにより、個片の温度ヒューズを得る。

切断する方法としては、レーザ光による切断を用いることが望ましい。レーザ光で切断することにより、切断面の第１の絶縁フィルム１５、第２の絶縁フィルム１６、第３の絶縁フィルム１７は一旦融けて固化するため、相互の接着性が良くなり、封止性を向上させることができる。

第２の絶縁フィルム１６と第３の絶縁フィルム１７とを接合する方法として超音波溶着を用いる場合、第３の絶縁フィルム１７側にたるみが出ない程度のテンションをかけながら、第３の絶縁フィルム１７側から超音波振動を加えることが望ましい。第３の絶縁フィルム１７の厚さは第２の絶縁フィルム１６の厚さよりも薄いため、効率的に溶着することができ、可溶合金１３への影響を低減することができる。

第２の絶縁フィルム１６と第３の絶縁フィルム１７とを接合する方法としてレーザ光照射による溶着を用いる場合、第２の絶縁フィルム１６と第３の絶縁フィルム１７とを密着させることが重要となる。この場合図８のように、第２の絶縁フィルム１６の上面の形状をなだらかな曲線を描いた曲線部２３を形成し、中央部分が高くなるように形成しておく。

ここで図８は、図６のＢ−Ｂ線断面図である。この第２の絶縁フィルム１６の上面の形状は、第１の金属端子１１および第２の金属端子１２を固定するときに、第２の絶縁フィルム１６側に曲面を形成した鏝などで熱を加えることにより、形成することができる。このような形状の第２の絶縁フィルム１６の上に、第３の絶縁フィルム１７を、テンションをかけながら重ねる。

テンションをかける方法は、図８のように、第１の金属端子１１および第２の金属端子１２を固定したものにテープ状の第３の絶縁フィルム１７を重ね合わせ、第１の絶縁フィルム１５と第２の絶縁フィルム１６が溶着した部分を平面状の台座２１に載置した状態で、その両側の第１の絶縁フィルム１５、第２の絶縁フィルム１６、および第３の絶縁フィルム１７を図８における破線矢印のように下方向に引っ張るようにするとよい。

さらに第２の絶縁フィルム１６の上面に形成した曲線部分の両外側、すなわち第２の絶縁フィルム１６と第３の絶縁フィルム１７とが接合される部分の両外側を、図８のように上から押さえ治具２２で押さえることにより、第２の絶縁フィルム１６と第３の絶縁フィルム１７とを密着させることができる。このような状態で、第３の絶縁フィルム１７側からレーザ光を照射することにより、レーザ光の照射による溶着方法を用いても、安定した接合を得ることができる。

なお、第３の絶縁フィルム１７のパイロット穴２０の穴径を第１の絶縁フィルム１５、第２の絶縁フィルム１６のパイロット穴２０の穴径よりも大きくしておくことが望ましいく、このようにすることにより、第３の絶縁フィルム１７にテンションをかけやすくすることができる。また、この場合、テープ材の繰り出しや位置決めは第１の絶縁フィルム１５、第２の絶縁フィルム１６のパイロット穴２０で行うことができ、第２の絶縁フィルム１６と第３の絶縁フィルム１７を溶着することにより、テープ状の第３の絶縁フィルム１７が延伸方向に延びても、パイロット穴２０にパイロットピンが入らない、または抜けないなどの搬送トラブルを防止することができる。

以上のように行うことにより、小型で信頼性の高い温度ヒューズが得られるとともに、第３の絶縁フィルム１７はフラットなテープを用いることができ、エンボス加工を行う手間もかからず、また位置ずれの問題も生じないため、量産性が向上するものである。

本発明に係る温度ヒューズおよびその製造方法は、小型化が可能で、信頼性に優れた温度ヒューズを得ることができ、産業上有用である。

１１第１の金属端子
１２第２の金属端子
１３可溶合金
１４フラックス
１５第１の絶縁フィルム
１６第２の絶縁フィルム
１７第３の絶縁フィルム
１８貫通孔
１９突起部
２０パイロット穴
２１台座
２２押さえ治具
２３曲線部
２４金属層

Claims

第１の金属端子および第２の金属端子と、前記第１の金属端子と前記第２の金属端子の一端部との間に橋設され、かつ周囲にフラックスが塗布された可溶合金と、上面に前記第１、第２の金属端子が配置された第１の絶縁フィルムと、前記可溶合金および前記フラックスを収納する貫通孔を有する第２の絶縁フィルムと、前記第２の絶縁フィルムを覆う第３の絶縁フィルムとを備え、前記第２の絶縁フィルムの厚さを前記第１の絶縁フィルムおよび前記第３の絶縁フィルムの厚さよりも厚くし、前記第２の絶縁フィルムの上面の高さを前記可溶合金の上面の高さよりも高くしたことを特徴とする温度ヒューズ。
前記貫通孔の形状を、中央部分が狭くなるようにしたことを特徴とする請求項１記載の温度ヒューズ。
テープ状の第１の絶縁フィルムと貫通孔を形成したテープ状の第２の絶縁フィルムとの間に第１の金属端子および第２の金属端子を挟んで固定する工程と、前記貫通孔内に前記第１の金属端子および前記第２の金属端子の端部間に橋設するように可溶合金を接合する工程と、前記可溶合金の周囲にフラックスを配置する工程と、前記貫通孔を覆うようにテープ状の第３の絶縁フィルムを前記第２の絶縁フィルムに溶着させる工程とを有し、前記第２の絶縁フィルムの厚さを前記第１の絶縁フィルムおよび前記第３の絶縁フィルムの厚さよりも厚くし、前記第２の絶縁フィルムの上面の高さを前記可溶合金の上面の高さよりも高くしたことを特徴とする温度ヒューズの製造方法。
前記第３の絶縁フィルムにテンションをかけながら前記第３の絶縁フィルム側から超音波振動を加えることにより、前記第３の絶縁フィルムを前記第２の絶縁フィルムに溶着させることを特徴とする請求項３記載の温度ヒューズの製造方法。
前記第２の絶縁フィルムの上面を中央部分が高くなるように形成し、前記第３の絶縁フィルムにテンションをかけながら、溶着させる部分の両側を上から押さえることにより前記第３の絶縁フィルムを前記第２の絶縁フィルムに密着させながら、前記第３の絶縁フィルム側からレーザ光を照射することにより、前記第３の絶縁フィルムを前記第２の絶縁フィルムに溶着させることを特徴とする請求項３記載の温度ヒューズの製造方法。