JP2016110812A - 加熱基板、保護素子および電子機器 - Google Patents

加熱基板、保護素子および電子機器 Download PDF

Info

Publication number
JP2016110812A
JP2016110812A JP2014246694A JP2014246694A JP2016110812A JP 2016110812 A JP2016110812 A JP 2016110812A JP 2014246694 A JP2014246694 A JP 2014246694A JP 2014246694 A JP2014246694 A JP 2014246694A JP 2016110812 A JP2016110812 A JP 2016110812A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hole
heating
substrate
heating element
insulating substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014246694A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6703367B2 (ja
Inventor
後藤 一夫
Kazuo Goto
一夫 後藤
武雄 木村
Takeo Kimura
武雄 木村
佐藤 浩二
Koji Sato
浩二 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dexerials Corp
Original Assignee
Dexerials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dexerials Corp filed Critical Dexerials Corp
Priority to JP2014246694A priority Critical patent/JP6703367B2/ja
Priority to KR1020187035268A priority patent/KR102213688B1/ko
Priority to PCT/JP2015/083371 priority patent/WO2016088670A1/ja
Priority to KR1020177013269A priority patent/KR20170069282A/ko
Priority to CN201580063294.5A priority patent/CN107006076B/zh
Priority to TW104140022A priority patent/TWI710281B/zh
Publication of JP2016110812A publication Critical patent/JP2016110812A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6703367B2 publication Critical patent/JP6703367B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00Thermally-actuated switches
    • H01H37/74Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00Details of electric heating devices
    • H05B1/02Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0202Switches
    • H05B1/0205Switches using a fusible material
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/02Details
    • H05B3/03Electrodes
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/013Heaters using resistive films or coatings

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuses (AREA)
  • Surface Heating Bodies (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)

Abstract

【課題】加熱動作に関する信頼性を確保することが可能な加熱基板を提供する。【解決手段】加熱基板は、発生孔4および停止孔5が設けられた絶縁性基板1の一面に、発熱体2と、その発熱体2に電流を供給する給電端子3とを備える。発生孔4は、発熱体2よりも給電端子3に近い側に位置すると共に、停止孔5は、給電端子3よりも発熱体2に近い側に位置する。【選択図】図1A

Description

本発明は、発熱体を備えた加熱基板、その加熱基板を用いて可溶導体を溶融させる保護素子、およびその保護素子を用いた電子機器に関する。
電子機器では、電気的な性能を確保するだけでなく、過電圧などの異常が発生した場合において安全性を確保することも重要である。そこで、電子機器は、異常の発生時において電気回路を遮断することが可能な保護素子を搭載している。
保護素子は、可溶導体を介して互いに接続された2つの外部端子と、その可溶導体を溶融させる加熱基板とを備えており、その保護素子を搭載した電子機器では、可溶導体および2つの外部端子が電気回路の一部を形成している。加熱基板は、絶縁性基板の一面に、発熱体を備えている。
電子機器では、過電圧などの異常の発生が検出されると、保護素子(加熱基板)において発熱体が発熱するため、その発熱体により可溶導体が加熱される。これにより、可溶導体が溶融するため、電気回路が遮断される。よって、電子機器の過剰な発熱(熱暴走)などが防止される。
このように保護素子において加熱源として用いられる加熱基板の構成に関しては、既にさまざまな提案がなされている。
具体的には、熱暴走防止用チップにおいて安全かつ高信頼性の加熱動作を実現するために、抵抗発熱体が設けられたヒータ基板に、耐熱衝撃性を劣化させるための穴(貫通孔)が設けられている(例えば、特許文献1参照。)。
この熱暴走防止用チップでは、異常の発生時において、貫通孔を起点としてヒータ基板にクラックが発生すると、そのクラックに起因して発熱体などが断線する。これにより、ヒータの熱暴走が停止する。
特開平11−097159号公報
電子機器では、異常の発生を検出した場合において、加熱基板を用いて加熱動作を実行する必要があるが、その加熱動作の信頼性に関しては、未だ改善の余地がある。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、加熱動作に関する信頼性を確保することが可能な加熱基板、保護素子および電子機器を提供することにある。
本発明の第1の加熱基板は、第1孔および第2孔が設けられた絶縁性基板の一面に、発熱体と、その発熱体に電流を供給する給電端子とを備えたものである。第1孔は、発熱体よりも給電端子に近い側に位置すると共に、第2孔は、給電端子よりも発熱体に近い側に位置する。
本発明の第2の加熱基板は、第1孔および第2孔が設けられた絶縁性基板の一面に、発熱体を備えたものである。第1孔は、発熱体に対する給電に基づいて絶縁性基板に発生する割れの発生点であり、第2孔は、第1孔において生じた割れの停止点である。
本発明の第1の保護素子は、可溶導体を介して互いに接続された2つの外部端子と、その可溶導体を溶融させる加熱基板とを備え、その加熱基板が上記した本発明の第1の加熱基板と同様の構成を有するものである。
本発明の第2の保護素子は、可溶導体を介して互いに接続された2つの外部端子と、その可溶導体を溶融させる加熱基板とを備え、その加熱基板が上記した本発明の第2の保護素子と同様の構成を有するものである。
本発明の第1の電子機器は、異常の発生時において電気回路を遮断する保護素子を備え、その保護素子が上記した本発明の第1の保護素子と同様の構成を有するものである。
本発明の第2の電子機器は、異常の発生時において電気回路を遮断する保護素子を備え、その保護素子が上記した本発明の第2の保護素子と同様の構成を有するものである。
ここで、「第1孔」は、絶縁性基板を貫通している孔(貫通孔)でもよいし、絶縁性基板を貫通していない孔(非貫通孔)でもよい。この非貫通孔は、絶縁性基板の厚さ方向における窪みである。なお、貫通孔でも非貫通孔でもよいことは、「第2孔」に関しても同様である。
また、「第1孔」は、絶縁性基板の外縁よりも内側に設けられた孔(完全孔)でもよいし、絶縁性基板の外縁に設けられた孔(不完全孔)でもよい。この不完全孔は、切り欠き状(またはノッチ状)の孔であり、絶縁性基板の厚さ方向と交差する方向における窪みである。なお、完全孔でも不完全孔でもよいことは、「第2孔」に関しても同様である。
本発明の加熱基板、保護素子または電子機器によれば、絶縁性基板の一面において、給電端子に近い側に、割れの発生点となる第1孔が設けられていると共に、発熱体に近い側に、割れの停止点となる第2孔が設けられている。よって、加熱動作に関する信頼性を確保することができる。
本発明の一実施形態の加熱基板の構成を表す斜視図である。 図1Aに示した加熱基板の構成(側面)を表す平面図である。 図1Aに示した加熱基板の構成(上面)を表す平面図である。 第1比較例の加熱基板に関する問題点を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態の加熱基板に関する利点を説明するための平面図である。 変形例1の加熱基板の構成(その1)を表す平面図である。 変形例1の加熱基板の構成(その2)を表す平面図である。 変形例1の加熱基板の構成(その3)を表す平面図である。 変形例1の加熱基板の構成(その4)を表す平面図である。 第2比較例の加熱基板に関する問題点を説明するための平面図である。 第3比較例の加熱基板に関する問題点を説明するための平面図である。 変形例2の加熱基板の構成(側面)を表す平面図である。 変形例2の加熱基板の構成(上面)を表す平面図である。 本発明の一実施形態の保護素子の構成を表す断面図である。 図12に示した保護素子の構成を表す他の断面図である。 本発明の保護素子に関する適用例(電子機器)の回路構成を表すブロック図である。
以下、本発明の一実施形態に関して、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。

1.加熱基板
1−1.構成
1−2.動作
1−3.作用および効果
1−4.変形例1
1−5.変形例2
2.保護素子
2−1.構成
2−2.動作
2−3.作用および効果
3.保護素子の適用例(電子機器)
<1.加熱基板>
まず、本発明の一実施形態の加熱基板に関して説明する。
<1−1.構成>
図1Aは、加熱基板の斜視構成を表している。図1Bは、図1Aに示した加熱基板の側面(XZ面)の平面構成を表している。図1Cは、図1Aに示した加熱基板の上面(XY面)の平面構成を表している。
なお、図1A〜図1Cでは、図1Bに示したZ軸方向における上側(矢印の方向)を「上」と呼称すると共に、そのZ軸方向における下側(矢印の方向と反対の方向)を「下」と呼称する。
ここで説明する加熱基板は、発熱体を用いて自己発熱すると共に、その自己発熱を利用して加熱対象物を加熱する基板である。この加熱対象物の種類は、加熱に応じて機能を発揮する物など、何らかの理由により加熱を要する物であれば、特に限定されない。また、加熱基板の用途は、何らかの理由により加熱を要する用途であれば、特に限定されない。
[加熱基板の全体構成]
加熱基板は、例えば、図1A〜図1Cに示したように、2つの孔(発生孔4および停止孔5)が設けられた絶縁性基板1の一面(上面)に、発熱体2と、給電端子3とを備えている。この発熱体2は、例えば、給電端子3から離間されていると共に、配線6を介して給電端子3に接続されている。
発熱体2の数および配線6の数は、特に限定されない。すなわち、発熱体2の数は、1つだけでもよいし、2つ以上でもよい。同様に、配線6の数は、1つだけでもよいし、2つ以上でもよい。
発熱体2と配線6との接続形式は、特に限定されない。すなわち、1つの発熱体2に接続されている配線6の数は、1つだけでもよいし、2つ以上でもよい。
ここでは、例えば、1つの発熱体2に、1つの配線6が接続されている。この場合において、1つの発熱体2および1つの配線6を1組とすると、その組数は、1組だけでもよいし、2組以上でもよい。
ここでは、例えば、発熱体2および配線6の組数は、2組である。これに伴い、加熱基板は、例えば、2つの発熱体2(2A,2B)と、2つの配線6(6A,6B)とを備えている。すなわち、給電端子3は、配線6Aを介して発熱体2Aに接続されていると共に、配線6Bを介して発熱体2Bに接続されている。
[絶縁性基板]
絶縁性基板1は、例えば、無機絶縁性材料および有機絶縁性材料などの絶縁性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。無機絶縁性材料は、例えば、金属酸化物およびセラミックスなどである。金属酸化物は、例えば、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムおよびムライトなどである。セラミックスは、例えば、ガラスセラミックスおよびアルミナセラミックスなどである。有機絶縁性材料は、例えば、ガラスエポキシおよびフェノールなどである。特に、有機絶縁性材料を含む絶縁性基板1は、ガラスエポキシ基板およびフェノール基板などのプリント配線基板でもよい。
これ以外の絶縁性基板1の構成は、特に限定されない。具体的には、絶縁性基板1の平面形状は、例えば、矩形(正方形および長方形)、円形(楕円形を含む)および多角形(矩形を除く)などである。ここでは、例えば、絶縁性基板1の平面形状は、矩形である。絶縁性基板1の厚さは、特に限定されないが、例えば、約0.5mm〜約0.65mmである。
[発熱体]
発熱体2は、給電(通電)に応じて自己発熱する発熱源(ヒータ)であり、加熱基板は、発熱体2を用いて加熱源として機能する。なお、図1A〜図1Cでは、発熱体2に淡い網掛けを付している。
この発熱体2は、例えば、給電に応じて自己発熱することが可能である高抵抗の導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。この導電性材料は、例えば、タングステン(W)、モリブデン(Mo)およびルテニウム(Ru)などの金属材料である。ただし、導電性材料は、金属材料の単体でもよいし、金属材料の化合物でもよいし、2種類以上の金属材料の合金でもよい。この化合物の種類は、特に限定されないが、例えば、上記した金属材料の酸化物などである。このように金属材料が単体でも化合物でも合金でもよいことは、以降においても同様である。
これ以外の発熱体2の構成は、特に限定されない。具体的には、発熱体2の平面形状に関する詳細は、例えば、上記した絶縁性基板1の平面形状に関する詳細と同様である。ここでは、例えば、発熱体2の平面形状は、矩形である。発熱体2の厚さは、特に限定されないが、例えば、約50μm程度である。
[給電端子]
給電端子3は、発熱体2に電流を供給して、その発熱体2を通電させるために用いられる給電用の端子である。なお、図1A〜図1Cでは、給電端子3に濃い網掛けを付している。
この給電端子3は、例えば、導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。この導電性材料は、例えば、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、鉛(Pb)およびスズ(Sn)などの金属材料である。
後述するように、発生孔4が給電端子3と重なる位置に設けられている場合には、その給電端子3の形成範囲は、特に限定されない。この場合には、給電端子3は、発生孔4の近傍における絶縁性基板1の上面だけを被覆していてもよい。
中でも、給電端子3は、絶縁性基板1の上面だけでなく、発生孔4の内部における絶縁性基板1の内壁面も被覆していることが好ましい。給電端子3の形成面積が大きくなるため、その給電端子3を用いて発熱体2に給電しやすくなるからである。
また、給電端子3は、絶縁性基板1の内壁面のうちの一部だけを被覆してもよいが、その内壁面のうちの全部を被覆していることが好ましい。給電端子3の形成面積がより大きくなるからである。
これ以外の給電端子3の構成は、特に限定されない。具体的には、給電端子3の平面形状に関する詳細は、例えば、上記した絶縁性基板1の平面形状に関する詳細と同様である。ここでは、例えば、給電端子3の平面形状は、円形である。給電端子3の厚さは、特に限定されないが、例えば、約50μm程度である。
[発生孔]
発生孔4は、発熱体2に対する給電に基づいて絶縁性基板1が割れる場合において、その割れの発生点(起点)となる孔(第1孔)である。すなわち、絶縁性基板1に割れが発生する場合には、発生孔4を起点として割れが発生するように、その割れの発生位置が制御される。なお、発生孔4の数は、1つだけでもよいし、2つ以上でもよい。
この発生孔4は、上記したように、絶縁性基板1を貫通している孔(貫通孔)でもよいし、絶縁性基板1を貫通していない孔(非貫通孔)でもよい。この非貫通孔は、絶縁性基板1の厚さ方向(Y軸方向)における窪みである。ただし、発生孔4は、絶縁性基板1の一面に設けられるため、非貫通孔である発生孔4は、その絶縁性基板1の上面側に開口する。
また、発生孔4は、絶縁性基板1の外縁1Eよりも内側に設けられた孔(完全孔)でもよいし、絶縁性基板1の外縁1Eに設けられた孔(不完全孔)でもよい。この不完全孔は、切り欠き状(またはノッチ状)の孔であり、絶縁性基板1の厚さ方向と交差する方向(Y軸方向)における窪みである。
ここでは、例えば、発生孔4の数は、1つである。また、例えば、発生孔4は、貫通孔であると共に、不完全孔である。すなわち、発生孔4は、絶縁性基板1の外縁1Eに、その絶縁性基板1を貫通するように設けられている。
この発生孔4は、停止孔5とは異なり、発熱体2よりも給電端子3に近い側に位置している。発熱体2に対する給電時には、電流の供給開始点である給電端子3の近傍において絶縁性基板1が局所的に加熱されるからである。これにより、加熱時に発生する内部応力に起因して絶縁性基板1が割れる場合において、その絶縁性基板1は発生孔4を起点として割れやすくなる。なお、上記した内部応力は、主に、絶縁性基板1中に発生する温度差に起因して発生すると考えられる。
発生孔4は、上記したように、貫通孔でも非貫通孔でもよいが、中でも、貫通孔であることが好ましい。加熱時に発生する内部応力に起因して絶縁性基板1が割れる場合において、その絶縁性基板1は発生孔4を起点として割れやすくなるからである。
また、発生孔4は、上記したように、完全孔でも不完全孔でもよいが、中でも、不完全孔であることが好ましい。加熱時に発生する内部応力に起因して絶縁性基板1が割れる場合において、その絶縁性基板1は発生孔4を起点として割れやすくなるからである。
ここで、発生孔4の具体的な位置は、絶縁性基板1が割れる場合において、その発生孔4において割れを発生しやすくするために、できるだけ給電端子3に近い位置であれば、特に限定されない。
中でも、発生孔4は、給電端子3と重なる位置に設けられていることが好ましい。言い替えれば、発生孔4の形成位置と給電端子3の形成位置とを一致させることで、その給電端子3が形成されている範囲内に発生孔4を設けることが好ましい。発生孔4と給電端子3との間の距離が最短になるからである。これにより、発熱体2に対する給電時(絶縁性基板1の加熱時)において、給電端子3の近傍に発生する内部応力を利用して絶縁性基板1が割れる場合において、その絶縁性基板1は発生孔4を起点として割れやすくなる。
もちろん、発生孔4の形成位置と給電端子3の形成位置とは、必ずしも一致している必要はないが、発生孔4と給電端子3との間の距離は、できるだけ小さいことが好ましい。絶縁性基板1が発生孔4の近傍において上記した内部応力の影響を受けやすくなるからである。
発生孔4の平面形状(開口形状)に関する詳細は、例えば、上記した絶縁性基板1の平面形状に関する詳細と同様である。ただし、不完全孔である発生孔4の平面形状は、上記した矩形などの図形のうちの一部の形状になる。ここでは、例えば、発生孔4の平面形状は、円形のうちの一部の形状(半円形)である。
なお、発生孔4を形成するためには、例えば、発生孔4が設けられていない絶縁性基板1を準備したのち、レーザなどを用いて絶縁性基板1を穿孔処理すればよい。この他、例えば、金型を用いて絶縁性基板1を成型してもよい。この発生孔4の形成方法は、例えば、停止孔5の形成方法に関しても同様である。
[停止孔]
停止孔5は、発生孔4を起点として絶縁性基板1が割れた場合において、その割れの停止点となる孔(第2孔)である。すなわち、絶縁性基板1に割れが発生した場合には、停止孔5を終点として割れが停止するように、その割れの進行状況が制御される。なお、停止孔5の数は、1つだけでもよいし、2つ以上でもよい。
この停止孔5は、上記した発生孔4と同様に、貫通孔でも非貫通孔でもよい。中でも、貫通孔であることが好ましい。加熱時に発生する内部応力に起因して絶縁性基板1が割れた場合において、その割れが停止孔5を終点として停止しやすくなるからである。
また、停止孔5は、上記した発生孔4と同様に、完全孔でも不完全孔でもよい。中でも、完全孔であることが好ましい。加熱時に発生する内部応力に起因して絶縁性基板1が割れた場合において、その割れが停止孔5を終点として停止しやすくなるからである。
詳細には、停止孔5は、発生孔4を起点として絶縁性基板1が割れた場合において、その割れが発熱体2まで到達することを抑制するために設けられている。この場合には、停止孔5は、例えば、発生孔4よりも発熱体2に近い位置、すなわち絶縁性基板1の外縁1Eよりも内側に設けられていることが好ましい。このため、停止孔5は、絶縁性基板1の外縁1Eよりも内側に設けられた孔、すなわち完全孔であることが好ましい。
ここでは、例えば、停止孔5の数は、1つである。また、例えば、停止孔5は、貫通孔であると共に、完全孔である。すなわち、停止孔5は、絶縁性基板1の外縁1Eよりも内側に、その絶縁性基板1を貫通するように設けられている。
この停止孔5は、発生孔4とは異なり、給電端子3よりも発熱体2に近い側に位置している。発熱体2に対する給電時において絶縁性基板1が割れた場合において、その割れは、発熱体2に近づくように広がる傾向にあるからである。この割れに起因する発熱体2の断線を抑制するために、停止孔5は、発熱体2の近傍に配置されている必要がある。
停止孔5の平面形状(開口形状)に関する詳細は、例えば、上記した絶縁性基板1の平面形状に関する詳細および発生孔4の平面形状に関する詳細と同様である。ここでは、例えば、停止孔5の平面形状は、円形である。
ここで、停止孔5の具体的な位置は、発熱体2に対する給電時において絶縁性基板1が割れた場合において、その割れを停止させることが可能な位置であれば、特に限定されない。
中でも、停止孔5において割れが停止する可能性を高くするために、発熱体2、給電端子3、発生孔4および停止孔5の位置関係は、下記の2つの条件(位置条件)のうちの一方または双方を満たしていることが好ましい。
位置条件1:停止孔5は、発生孔4の位置を基準とする絶縁性基板1の正中線Lの上に位置する。
位置条件2:発生孔4と停止孔5との間の距離Yは、その発生孔4と発熱体2との間の距離Xよりも小さい。
位置条件1では、発生孔4の位置を基準として、絶縁性基板1の上面に正中線(中心線)Lを引いた場合、停止孔5は、正中線Lと重なるように配置される。この場合において、停止孔5の中心位置は、正中線Lの上に位置していてもよいし、正中線Lから外れていてもよい。
位置条件1を満たすことが好ましいのは、発生孔4を起点として絶縁性基板1が割れた場合において、その割れは、正中線Lに沿った方向に進みやすい傾向にあるからである。この傾向を踏まえて、正中線Lと重なるように停止孔5を配置することで、その停止孔5において割れが停止する可能性は高くなる。
位置条件2では、距離Yが相対的に小さいため、停止孔5は、割れの発生点である発生孔4に近い位置に配置されるのに対して、距離Xが相対的に大きいため、発熱体2は、発生孔4から遠い位置に配置される。なお、距離Xは、発生孔4と発熱体2との間の最短距離であると共に、距離Yは、発生孔4と停止孔5との間の最短距離である。
位置条件2を満たすことが好ましいのは、停止孔5が発熱体2よりも発生孔4に近い位置に配置されるからである。これにより、発生孔4を起点として絶縁性基板1が割れた場合において、その割れは、発熱体2に到達する前に停止孔5において停止しやすくなるため、その発熱体2まで到達しにくくなる。
位置条件1,2のうち、いずれか一方だけを満たしていてもよいが、中でも、双方を満たしていることが好ましい。上記した位置条件1に関する利点および位置条件2に関する利点の双方が得られるからである。
[配線]
配線6は、例えば、給電端子3の形成材料と同様の材料を含んでいる。
発熱体2と給電端子3とが配線6を介して互いに接続されている場合には、上記したように、発生孔4を起点として絶縁性基板1が割れた場合において、その割れが停止孔5において停止する。これにより、割れが配線6まで到達しにくくなるため、その割れに起因する配線6の断線も抑制される。
これ以外の配線6の構成は、特に限定されない。具体的には、配線6の平面形状は、直線状でもよいし、曲線状でもよいし、それらの2種類以上を含む形状でもよい。この配線6のパターン形状は、例えば、途中で1回以上折れ曲がっていてもよい。
<1−2.動作>
この加熱基板は、例えば、以下のように動作する。
加熱基板の使用時において、給電端子3に電流が供給されると、その電流が配線6を介して発熱体2に供給されるため、その発熱体2が給電(通電)される。これにより、発熱体2が発熱するため、加熱基板により加熱対象物が加熱される。
<1−3.作用および効果>
上記した加熱基板によれば、絶縁性基板1の一面において、給電端子3に近い側に発生孔4が設けられていると共に、発熱体2に近い側に停止孔5が設けられている。発生孔4は、発熱体2に対する給電に応じて絶縁性基板1が割れる場合において、その割れの発生点となる孔である。停止孔5は、絶縁性基板1が割れた場合において、その割れの停止点となる孔である。よって、以下の理由により、加熱動作に関する信頼性を確保することができる。
図2は、第1比較例の加熱基板に関する問題点を説明するために、図1Cに対応する平面構成を表している。図3は、本実施形態の加熱基板に関する利点を説明するために、図1Cに対応する平面構成を表している。
第1比較例の加熱基板は、停止孔5を備えていないことを除き、本実施形態の加熱基板と同様の構成を有している。この第1比較例の加熱基板では、図2に示したように、発熱体2に対する給電時において、給電端子3の近傍において局所的に加熱されることに起因して絶縁性基板1が割れる場合には、発生孔4を起点として割れC1,C2が発生する。
割れC1,C2は、主に、正中線Lに沿うように広がったのち、その正中線Lから外れながら広がり続ける。この場合には、比較的早い段階において正中線Lから外れた割れC1は、配線6Aを横切るように広がりやすいため、その配線6Aが断線する可能性は高くなる。また、比較的遅い段階において正中線Lから外れた割れC2は、配線6Aを横切らないものの、発熱体2Aを横切るように広がりやすいため、その発熱体2Aが断線する可能性は高くなる。いずれの場合においても、割れC1,C2に起因して発熱体2Aが正常に発熱できなくなるため、加熱動作に関する信頼性が低下してしまう。
なお、割れC2が発熱体2Aの全体を横切った場合には、その発熱体2Aは途中で分断される。この場合には、発熱体2Aの一部が通電されなくなるため、その発熱体2Aの一部は発熱できなくなる。
上記した割れC2および発熱体2Aに関する問題は、割れC1および配線6Aに関しても同様に生じる。
これに対して、本実施形態の加熱基板では、図3に示したように、発熱体2に対する給電時において絶縁性基板1が割れる場合には、発生孔4を起点として割れC3が発生する。
割れC3は、上記した割れC1,C2と同様に、主に、正中線Lに沿うように広がる。しかしながら、割れC3の進行方向に停止孔5が設けられているため、その割れC3は、停止孔5を越える領域まで広がることができずに、その停止孔5において停止する。この場合には、割れC3は発熱体2に到達するまで広がりにくいため、その発熱体2が断線する可能性は低くなる。同様に、割れC3は配線6に到達するまで広がりにくいため、その配線6が断線する可能性も低くなる。これにより、割れC3が発生しても、発熱体2Aが正常に発熱できるため、加熱動作に関する信頼性が高くなる。よって、加熱動作に関する信頼性を確保することができる。
特に、発生孔4が貫通孔であれば、絶縁性基板1が割れる場合において、その発生孔4を起点として割れが発生しやすくなるため、より高い効果を得ることができる。また、停止孔5が貫通孔であれば、絶縁性基板1が割れた場合において、その停止孔5において割れが停止しやすくなるため、より高い効果を得ることができる。
また、発生孔4が絶縁性基板1の外縁1Eに設けられた切り欠き状の不完全孔であれば、絶縁性基板1が割れる場合において、その発生孔4を起点として割れが発生しやすくなるため、より高い効果を得ることができる。また、停止孔5が絶縁性基板1の外縁1Eよりも内側に設けられた完全孔であれば、絶縁性基板1が割れた場合において、その停止孔5において割れが停止しやすくなるため、より高い効果を得ることができる。
また、発生孔4が給電端子3と重なる位置に設けられていれば、絶縁性基板1が割れる場合において、その発生孔4を起点として割れが発生しやすくなるため、より高い効果を得ることができる。
また、発熱体2、給電端子3、発生孔4および停止孔5の位置関係が上記した位置条件1,2のうちの一方または双方を満たしていれば、絶縁性基板1が割れた場合において、発生孔4を起点として発生した割れが停止孔5において停止しやすくなるため、より高い効果を得ることができる。
また、発熱体2と給電端子3とが配線6を介して互いに接続されていれば、上記したように、発熱体2の断線だけでなく、配線6の断線も抑制されるため、より高い効果を得ることができる。
<1−4.変形例1>
なお、発熱体2、給電端子3、発生孔4および停止孔5に関して、数および位置などの構成条件は、任意に変更可能である。
例えば、図1Cに対応する図4〜図7に示したように、加熱基板の構成を変更してもよい。図4〜図7に示した加熱基板の構成は、以下で説明する点を除き、図1Cに示した加熱基板の構成と同様である。図4〜図7に示した場合においても、発生孔4を起点として発生した割れが停止孔5において停止するため、加熱動作に関する信頼性を確保することができる。
[その1]
図4では、例えば、停止孔5は、給電端子3から遠い位置に配置されている。この場合には、上記した位置条件1,2のうち、位置条件1は満たされているが、位置条件2は満たされていない。すなわち、停止孔5は、正中線Lの上に位置しているが、距離Yは、距離Xよりも大きくなっている。
[その2]
図5では、例えば、停止孔5は、距離Yを維持したまま、正中線Lから外れた位置に配置されている。この場合には、上記した位置条件1,2のうち、位置条件1は満たされていないが、位置条件2は満たされている。すなわち、停止孔5は、正中線Lの上に位置していないが、距離Yは、距離Xよりも小さくなっている。
[その3]
図6では、例えば、給電端子3の数を1つから2つに変更していると共に、発生孔4の数も1つから2つに変更している。すなわち、加熱基板は、2つの給電端子3(3A,3B)と、2つの発生孔4(4A,4B)とを備えている。発生孔4A,4Bの位置は、互いに重ならないように配置されていれば、特に限定されない。給電端子3Aは、例えば、配線6Aを介して発熱体2Aに接続されていると共に、給電端子3Bは、例えば、配線6Bを介して発熱体2Bに接続されている。この場合において、上記した位置条件1,2は、いずれも満たされている。
[その4]
図7では、例えば、発熱体2の数を2つから1つに変更していると共に、配線6A,6Bの代わりに配線6C,6Dを用いている。発熱体2は、例えば、その中心が正中線Lの上に位置するように配置されている。停止孔5は、発生孔4と発熱体2との間に配置されている。給電端子3は、例えば、2つの配線6C,6Dを介して発熱体2に接続されている。この場合において、上記した位置条件1,2は、いずれも満たされている。
図8は、第2比較例の加熱基板に関する問題点を説明するために、図7に対応する平面構成を表している。図9は、第3比較例の加熱基板に関する問題点を説明するために、図7に対応する平面構成を表している。
第2比較例の加熱基板は、停止孔5を備えていないことを除き、図7に示した加熱基板と同様の構成を有している。第3比較例の加熱基板は、給電端子3が1つの配線6を介して発熱体2に接続されていることを除き、図7に示した加熱基板と同様の構成を有している。
図2を参照しながら説明した第1比較例の加熱基板に関する問題は、第2比較例の加熱基板および第3比較例の加熱基板に関しても同様に生じる。具体的には、第2比較例の加熱基板では、図8に示したように、発生孔4を起点として割れC4,C5が発生すると、その割れC4に起因して配線6Cが断線すると共に、その割れC5に起因して発熱体2が断線する。また、第3比較例の加熱基板では、図9に示したように、発生孔4を起点として割れC6,C7が発生すると、その割れC6に起因して配線6が断線すると共に、その割れC7に起因して発熱体2が断線する。
これに対して、図7に示した加熱基板では、図3を参照しながら説明したように、発生孔4を起点として割れC3が発生しても、その割れC3が停止孔5において停止するため、発熱体2の断線および配線6C,6Dの断線が抑制される。
<1−5.変形例2>
また、例えば、図1Bに対応する図10および図1Cに対応する図11に示したように、発生孔4と停止孔5との間に、その発生孔4と停止孔5とを接続させる溝7を設けてもよい。この溝7は、いわゆる窪みであるため、絶縁性基板1を貫通していない。
この場合には、発生孔4を起点として割れが発生すると、その割れは、溝7に沿って広がるため、停止孔5まで誘導されやすくなる。よって、割れが発熱体2および配線6までより到達しにくくなるため、加熱動作に関する信頼性をより向上させることができる。
この溝7は、直線状でもよいし、曲線状でもよいし、それらの2種類以上を含んでいてもよい。また、溝7は、途中で1回以上折れ曲がっていてもよい。中でも、溝7は、正中線Lに沿った直線状であることが好ましい。溝7の距離、すなわち割れの誘導距離が最短になるため、その割れを停止孔5までより誘導しやすくなるからである。
なお、溝7の幅、深さおよび断面形状などの条件は、任意に設定可能である。ここでは、例えば、図10に示したように、溝7の断面形状は、矩形である。
<2.保護素子>
次に、本発明の一実施形態の加熱基板が適用された保護素子に関して説明する。
ここで説明する保護素子は、いわゆるヒューズである。この保護素子は、過電流および過電圧などの異常の発生時において、電気回路を遮断するために電子機器に搭載される。この電子機器の種類は、特に限定されない。
特に、上記した加熱基板が適用された保護素子は、過電流に応じて電気回路を遮断する機能(電流遮断モードの回路遮断機能)と、過電圧などの異常の発生時に応じて加熱基板(発熱体2)を用いて電気回路を遮断する機能(ヒータ遮断モードの回路遮断機能)とを備えている。
<2−1.構成>
図12および図13は、保護素子の断面構成を表している。以下では、既に説明した本発明の加熱基板の構成要素を随時引用する。
保護素子は、例えば、図12および図13に示したように、筐体101の内部に、3つの外部端子102,103,106と、可溶導体104と、加熱基板105とを備えている。この可溶導体104は、外部端子102から外部端子103に向かう方向(X軸方向)に延在している。
筐体101は、保護素子の外装であり、例えば、エンジニアリングプラスチックなどのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。このエンジニアリングプラスチックは、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)および液晶ポリマー(LCP)などである。
この筐体101の形状は、特に限定されないが、例えば、XY面の形状が円形および楕円などである円筒でもよいし、その断面形状が矩形である立方体および直方体などである方体でもよい。
外部端子102,103は、可溶導体104を介して互いに接続されている。保護素子が搭載された電子機器において、外部端子102,103および可溶導体104は、電気回路の一部を形成している。外部端子102は、例えば、可溶導体104の延在方向における一端側において、筐体101を通じて外部に導出されていると共に、外部端子103は、例えば、可溶導体104の延在方向における他端側において、筐体101を通じて外部に導出されている。
外部端子102,103のそれぞれは、例えば、給電端子3と同様の導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでおり、具体的には、銅などを含んでいる。なお、外部端子102,103は、同じ種類の材料を含んでいてもよいし、異なる種類の材料を含んでいてもよい。
可溶導体104の構成は、特に限定されない。ここでは、例えば、可溶導体104は、3つの部分(中央部104A、一端部104Bおよび他端部104C)を含んでいる。一端部104Bは、例えば、外部端子102と中央部104Aとの間に配置されており、中央部104Aは、一端部104Bを介して外部端子102に接続されている。他端部104Cは、例えば、外部端子103と中央部104Aとの間に配置されており、中央部104Aは、他端部104Cを介して外部端子103に接続されている。
この可溶導体104は、過電流に応じて自己発熱すると共に、その自己発熱を利用して溶融することが可能な導電性材料(導電性溶融材料)のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。この導電性溶融材料は、例えば、SnAgCu系のPbフリー半田などである。また、導電性溶融材料は、例えば、BiPbSn合金、BiPb合金、BiSn合金、SnPb合金、PbIn合金、ZnAl合金、InSn合金およびPbAgSn合金などである。
加熱基板105は、上記した本発明の加熱基板と同様の構成を有している。ただし、図12および図13では、加熱基板105の図示を簡略化している。この加熱基板105は、可溶導体104のうちの中央部104Aに発熱体2が隣接するように配置されている。
外部端子106は、加熱基板105のうちの給電端子3に接続されている。この外部端子106は、例えば、可溶導体104の延在方向と交差する方向(Y軸方向)における一端側において、筐体101を通じて外部に導出されている。なお、外部端子106は、例えば、外部端子102,103と同様の導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。
<2−2.動作>
[電流遮断モード]
この保護素子は、例えば、以下で説明するように、電流遮断モードの保護動作を実行する。
電子機器に搭載された保護素子では、上記したように、外部端子102,103が可溶導体104を介して互いに接続されている。この場合には、外部端子102,103および可溶導体104が電気回路の一部を形成しており、その外部端子102,103は電気的に導通可能な状態にある。
電子機器の使用時などにおいて、電気回路に過電流(設計値を超える電流)が流れると、その過電流に応じて可溶導体104が自己発熱(抵抗発熱)する。これにより、可溶導体104が融点以上の温度になるまで発熱すると、その可溶導体104が溶融するため、外部端子102,103は電気的に導通不能な状態になる。よって、電気回路が遮断される。
[ヒータ遮断モード]
また、保護素子は、例えば、以下で説明するように、ヒータ遮断モードの保護動作も実行する。
例えば、バッテリパックなどの電子機器に保護素子が搭載された場合において、その電子機器において過電圧(過充電)などの異常の発生が検出されると、加熱基板105では、外部端子106を介して発熱体2が給電される。この電子機器の動作の詳細に関しては、後述する(図14参照)。この給電に応じて発熱体2が自己発熱すると、その自己発熱を利用して可溶導体104が加熱される。これにより、可溶導体104が融点以上の温度になるまで加熱されると、その可溶導体104が溶融するため、外部端子102,103は電気的に導通不能な状態になる。よって、電気回路が遮断される。
上記したように、ヒータ遮断モードの保護動作は、異常の発生が検出された場合において実行されるが、その異常には、上記した過電圧だけでなく、例えば、温度上昇および衝撃などの他の要因も含まれる。
<2−3.作用および効果>
上記した保護素子によれば、加熱基板105が上記した本発明の加熱基板と同様の構成を有している。この場合には、上記したように、加熱基板105の使用時において絶縁性基板1に割れが発生しても、発熱体2が正常に発熱できるため、加熱動作に関する信頼性が高くなる。しかも、発熱体2が正常に発熱できることに伴い、異常の発生時において加熱基板105を用いて可溶導体104を十分に加熱できるため、保護動作に関する信頼性も高くなる。よって、保護素子の動作信頼性を確保することができる。
これ以外の保護素子の作用および効果は、本発明の加熱基板に関する作用および効果と同様である。もちろん、図4〜図7、図10および図11を参照しながら説明した変形例1,2を加熱基板105に適用してもよい。
<3.保護素子の適用例(電子機器)>
次に、本発明の保護素子の適用例である電子機器に関して説明する。なお、以下の説明では、既に説明した保護素子の構成要素を随時引用する。
本発明の保護素子が適用される電子機器の種類は、特に限定されない。以下では、本発明の保護素子が適用される電子機器の一例として、バッテリパックに関して説明する。ただし、電子機器の種類は、バッテリパックに限定されず、必要に応じて電気回路の遮断を要する他の電子機器でもよい。
図14は、保護素子が適用されたバッテリパック200の回路構成を表している。
なお、図14では、バッテリパック200と共に、そのバッテリパック200を充電させるために用いられる充電装置40も示している。このバッテリパック200は、充電装置40に対して着脱可能であり、図14では、バッテリパック200が充電装置40に接続された状態を示している。
バッテリパック200は、例えば、保護素子100と、1または2以上の二次電池20と、検出回路25と、電流制御素子28と、充放電制御回路30とを備えている。すなわち、保護素子100は、バッテリパック200の回路に組み込まれている。
保護素子100は、二次電池20と充放電制御回路30との間に配置されている。この保護素子100では、外部端子102が二次電池20に接続されており、外部端子103が正極端子26に接続されており、外部端子106が電流制御素子28に接続されている。これにより、保護素子100は、二次電池20の充電時において充電電流が流れる経路および二次電池20の放電時において放電電流が流れる経路に配置されているため、可溶導体104は、二次電池20の充放電経路に配置されている。
この保護素子100は、上記した本発明の保護素子と同様の構成を有している。すなわち、保護素子100は、電流遮断モードの回路遮断機能と、ヒータ遮断モードの回路遮断機能とを有している。この保護素子100がヒータ遮断モードの保護動作を実行する場合には、その保護素子100の保護動作は、電流制御素子28により制御される。
二次電池20の種類は、特に限定されないが、例えば、リチウムイオン二次電池などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。ここでは、例えば、二次電池20は、直列に接続された4つの二次電池21〜24を含んでおり、いわゆるバッテリスタックを形成している。
この二次電池20は、正極端子26および負極端子27を介して充電装置45に接続されている。これにより、充電装置40から二次電池20に充電電圧が印可可能であるため、その二次電池20は充電可能である。
検出回路25は、二次電池20および充放電制御回路30のそれぞれに接続されている。この検出回路25は、二次電池20の電圧を測定したのち、その測定結果を充放電制御回路30に出力する。ここでは、例えば、二次電池20が4つの二次電池21〜24を含んでいるため、検出回路25は、二次電池21〜24のそれぞれの電圧を測定する。
また、検出回路25は、電流制御素子28に接続されている。この検出回路25は、二次電池20の電圧の測定結果に基づいて、必要に応じて、電流制御素子28に遮断信号を出力する。この遮断信号は、保護素子100においてヒータ遮断モードの保護動作を実行させるための信号である。
電流制御素子28は、保護素子100の動作を制御するために用いられるスイッチ素子であり、例えば、電界効果トランジスタ(FET)などである。この電流制御素子28は、検出回路25に接続されていると共に、保護素子100の外部端子106に接続されている。
充放電制御回路30は、2つの電流制御素子31,32と、二次電池20の充放電を制御する制御部33とを含んでいる。
電流制御素子31,32のそれぞれは、例えば、電界効果トランジスタ(FET)などである。この電流制御素子31,32は、二次電池20と充電装置40との間の電流経路に配置されていると共に、直列に接続されている。
制御部33は、充電装置45から電力を供給されることで作動すると共に、電流制御素子31,32の動作を制御する。
なお、二次電池20の充電後において、バッテリパック200は、充電装置40から脱離されたのち、正極端子26および負極端子27を介して稼働対象である他の電子機器(以下、「稼働対象機器」という。)に接続される。この稼働対象機器の種類は、特に限定されないが、例えば、ノート型パーソナルコンピュータなどである。これにより、バッテリパック200から稼働対象機器に電力が供給されるため、その稼働対象機器は稼働可能になる。
このバッテリパック200は、例えば、以下で説明するように動作する。
制御部33は、検出回路25の検出結果(二次電池20の電圧)に基づいて、その二次電池20において異常(過充電状態または過放電状態)が発生しているかどうかを判定する。この制御部33は、二次電池20において異常が発生していると判定した場合には、電流制御素子31,32のゲート電圧を制御することで、二次電池20に対する電流の供給を遮断する。
なお、定格を越える過電流が二次電池20に流れると、上記したように、保護素子100において電流遮断モードの保護動作が実行される。すなわち、保護素子100において可溶導体104が溶融するため、二次電池20と充電装置40との間の電流経路が遮断される。
また、検出回路25は、検出結果(二次電池20の電圧)に基づいて、その二次電池20において異常(過電圧状態など)が発生しているかどうかを判定する。この検出回路25は、二次電池20において異常が発生していると判定(検知)した場合には、電流制御素子28に遮断信号を出力する。
検出回路28から遮断信号が出力されると、上記したように、保護素子100においてヒータ遮断モードの保護動作が実行される。すなわち、電流制御素子28は、保護素子100に電流を供給可能とする。この場合には、二次電池20から外部端子106を介して発熱体2に電流が供給されると、その発熱体2が発熱するため、可溶導体104が発熱体2により加熱される。これにより、可溶導体104が溶融するため、電流制御素子31,32の動作によらずに、二次電池20と充電装置40との間の電流経路が遮断される。
上記したバッテリパック200によれば、保護素子100が本発明の保護素子と同様の構成を有している。この場合には、上記したように、加熱動作に関する信頼性が高くなるため、保護動作に関する信頼性も高くなる。よって、保護動作に関する信頼性を確保することができる。これ以外の作用および効果は、本発明の保護素子と同様である。
本発明の具体的な実施例に関して、詳細に説明する。
(実施例1,2)
以下の手順により、図12および図13に示した保護素子を作製した。
最初に、アルミナセラミックス基板を準備したのち、レーザを用いてアルミナセラミックス基板を穿孔処理して、発生孔4および停止孔5を形成した。これにより、絶縁性基板1が得られた。
この場合には、発生孔4の平面形状を円形にすると共に、その発生孔4を貫通孔および不完全孔にした。停止孔5の平面形状を円形にすると共に、その停止孔5を貫通孔および完全孔にした。発生孔4を基準とした正中線Lの上に停止孔5を配置した。発生孔4の内径=0.5mm、停止孔5の内径=0.65mm、距離X=2mm、距離Y=1.8mmとした。
続いて、絶縁性基板1の上に、発熱体2(酸化ルテニウム)、給電端子3(銀)および配線6(銀)のそれぞれをパターン形成した。この場合には、酸化ルテニウムなどの各材料を含むペーストを絶縁性基板1の表面に厚膜印刷したのち、その厚膜を焼成した。
これにより、図1A〜図1Cに示した加熱基板105が完成した。なお、比較のために、停止孔5を形成しなかったことを除いて同様の手順により、図2に示した加熱基板105を形成した。
続いて、可溶導体104を介して外部端子102,103を互いに接続させると共に、加熱基板105(給電端子3)に外部端子106を接続させたのち、その可溶導体104に発熱体2が隣接するように加熱基板105を配置した。最後に、筐体101の内部に、外部端子102,103,106、可溶導体104および加熱基板105を収納した。これにより、保護素子が完成した。この保護素子の主要部の構成(発生孔4の有無および停止孔5の有無)は、表1に示した通りである。
保護素子の動作特性(ヒータ遮断モード)を調べたところ、表1に示した結果が得られた。この動作特性を調べる場合には、筐体101の外部において外部端子102,103間を短絡させた状態において、外部端子102,103と外部端子106との間に電力(最大120W)を供給して、加熱基板105(発熱体2)を発熱させた。この結果、可溶導体104が溶融したかどうかを目視で調べると共に、テスタを用いて絶縁抵抗(Ω)を測定した。
Figure 2016110812
保護素子は、停止孔5の有無に応じて、全く異なる挙動を示した。
詳細には、停止孔5を形成しなかった場合(実験例2)には、発生孔4を起点として割れが発生すると、その割れが発熱体2まで到達した。この場合には、発熱体2が正常に自己発熱できなかったため、その発熱体2により可溶導体104が十分に加熱されなかった。よって、可溶導体104が十分に溶融しなかったため、絶縁抵抗が増加しなかった。
これに対して、停止孔5を形成した場合(実験例1)には、発生孔4を起点として割れが発生すると、その割れが停止孔5において停止したため、発熱体2まで到達しなかった。この場合には、発熱体2が正常に自己発熱できたため、その発熱体2により可溶導体104が十分に加熱された。よって、可溶導体104が十分に溶融したため、絶縁抵抗が著しく増加した。
表1に示した結果から、絶縁性基板1に発生孔4および停止孔5が設けられていると、ヒータ遮断モードの保護動作時において電気回路が遮断された。よって、加熱基板105の加熱動作に関する信頼性が確保されると共に、その加熱基板105を搭載した保護素子の保護動作も確保された。
以上、実施形態および実施例を挙げながら本発明に関して説明したが、その本発明は、実施形態および実施例において説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、加熱基板の構成および保護素子の構成は、上記した実施形態において説明した構成に限定されず、適宜変更されてもよい。
1…絶縁性基板、1E…外縁、2…発熱体、3…給電端子、4…発生孔、5…停止孔、6…配線、7…溝、102,103…外部端子、104…可溶導体、105…加熱基板。

Claims (18)

  1. 第1孔および第2孔が設けられた絶縁性基板の一面に、発熱体と、前記発熱体に電流を供給する給電端子とを備え、
    前記第1孔が前記発熱体よりも前記給電端子に近い側に位置すると共に、前記第2孔が前記給電端子よりも前記発熱体に近い側に位置する、
    加熱基板。
  2. 前記第1孔および前記第2孔のうちの少なくとも一方は、貫通孔である、
    請求項1記載の加熱基板。
  3. 前記第1孔は、前記絶縁性基板の外縁に設けられた切り欠き状の不完全孔であり、
    前記第2孔は、前記絶縁性基板の外縁よりも内側に設けられた完全孔である、
    請求項1または請求項2に記載の加熱基板。
  4. 前記第1孔は、前記給電端子と重なる位置に設けられている、
    請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の加熱基板。
  5. 前記発熱体、前記給電端子、前記第1孔および前記第2孔の位置関係は、下記の2つの条件のうちの少なくとも一方を満たす、
    請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の加熱基板。
    条件1:前記第2孔は、前記第1孔の位置を基準とする前記絶縁性基板の正中線の上に位置する。
    条件2:前記第1孔と前記第2孔との間の距離は、前記第1孔と前記発熱体との間の距離よりも小さい。
  6. 前記絶縁性基板の一面に、前記発熱体と前記給電端子とを接続させる配線を備えた、
    請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の加熱基板。
  7. 前記絶縁性基板の一面に、前記第1孔と前記第2孔とを接続させる溝が設けられている、
    請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の加熱基板。
  8. 第1孔および第2孔が設けられた絶縁性基板の一面に、発熱体を備え、
    前記第1孔は、前記発熱体に対する給電に基づいて前記絶縁性基板に発生する割れの発生点であり、
    前記第2孔は、前記第1孔において生じた割れの停止点である、
    加熱基板。
  9. 可溶導体を介して互いに接続された2つの外部端子と、
    前記可溶導体を溶融させる加熱基板と
    を備え、
    前記加熱基板は、第1孔および第2孔が設けられた絶縁性基板の一面に、発熱体と、前記発熱体に電流を供給する給電端子とを備え、
    前記第1孔が前記発熱体よりも前記給電端子に近い側に位置すると共に、前記第2孔が前記給電端子よりも前記発熱体に近い側に位置する、
    保護素子。
  10. 前記第1孔および前記第2孔のうちの少なくとも一方は、貫通孔である、
    請求項9記載の保護素子。
  11. 前記第1孔は、前記絶縁性基板の外縁に設けられた切り欠き状の不完全孔であり、
    前記第2孔は、前記絶縁性基板の外縁よりも内側に設けられた完全孔である、
    請求項9または請求項10に記載の保護素子。
  12. 前記第1孔は、前記給電端子と重なる位置に設けられている、
    請求項9ないし請求項11のいずれか1項に記載の保護素子。
  13. 前記発熱体、前記給電端子、前記第1孔および前記第2孔の位置関係は、下記の2つの条件のうちの少なくとも一方を満たす、
    請求項9ないし請求項12のいずれか1項に記載の保護素子。
    条件1:前記第2孔は、前記第1孔の位置を基準とする前記絶縁性基板の正中線の上に位置する。
    条件2:前記第1孔と前記第2孔との間の距離は、前記第1孔と前記発熱体との間の距離よりも小さい。
  14. 前記絶縁性基板の一面に、前記発熱体と前記給電端子とを接続させる配線を備えた、
    請求項9ないし請求項13のいずれか1項に記載の保護素子。
  15. 前記絶縁性基板の一面に、前記第1孔と前記第2孔とを接続させる溝が設けられている、
    請求項9ないし請求項14のいずれか1項に記載の保護素子。
  16. 可溶導体を介して互いに接続された2つの外部端子と、
    前記可溶導体を溶融させる加熱基板と
    を備え、
    前記加熱基板は、第1孔および第2孔が設けられた絶縁性基板の一面に、発熱体を備え、
    前記第1孔は、前記発熱体に対する給電に基づいて前記絶縁性基板に発生する割れの発生点であり、
    前記第2孔は、前記第1孔において生じた割れの停止点である、
    保護素子。
  17. 異常の発生時において電気回路を遮断する保護素子を備え、
    前記保護素子は、
    可溶導体を介して互いに接続された2つの外部端子と、
    前記可溶導体を溶融させる加熱基板と
    を備え、
    前記加熱基板は、第1孔および第2孔が設けられた絶縁性基板の一面に、発熱体と、前記発熱体に電流を供給する給電端子とを備え、
    前記第1孔が前記発熱体よりも前記給電端子に近い側に位置すると共に、前記第2孔が前記給電端子よりも前記発熱体に近い側に位置する、
    電子機器。
  18. 異常の発生時において電気回路を遮断する保護素子を備え、
    前記保護素子は、
    可溶導体を介して互いに接続された2つの外部端子と、
    前記可溶導体を溶融させる加熱基板と
    を備え、
    前記加熱基板は、第1孔および第2孔が設けられた絶縁性基板の一面に、発熱体を備え、
    前記第1孔は、前記発熱体に対する給電に基づいて前記絶縁性基板に発生する割れの発生点であり、
    前記第2孔は、前記第1孔において生じた割れの停止点である、
    電子機器。
JP2014246694A 2014-12-05 2014-12-05 加熱基板、保護素子および電子機器 Active JP6703367B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014246694A JP6703367B2 (ja) 2014-12-05 2014-12-05 加熱基板、保護素子および電子機器
KR1020187035268A KR102213688B1 (ko) 2014-12-05 2015-11-27 가열 기판, 보호 소자 및 전자 기기
PCT/JP2015/083371 WO2016088670A1 (ja) 2014-12-05 2015-11-27 加熱基板、保護素子および電子機器
KR1020177013269A KR20170069282A (ko) 2014-12-05 2015-11-27 가열 기판, 보호 소자 및 전자 기기
CN201580063294.5A CN107006076B (zh) 2014-12-05 2015-11-27 加热基板、保护元件及电子设备
TW104140022A TWI710281B (zh) 2014-12-05 2015-12-01 加熱基板、保護元件及電子機器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014246694A JP6703367B2 (ja) 2014-12-05 2014-12-05 加熱基板、保護素子および電子機器

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020037930A Division JP6877607B2 (ja) 2020-03-05 2020-03-05 加熱基板、保護素子および電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016110812A true JP2016110812A (ja) 2016-06-20
JP6703367B2 JP6703367B2 (ja) 2020-06-03

Family

ID=56091615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014246694A Active JP6703367B2 (ja) 2014-12-05 2014-12-05 加熱基板、保護素子および電子機器

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP6703367B2 (ja)
KR (2) KR20170069282A (ja)
CN (1) CN107006076B (ja)
TW (1) TWI710281B (ja)
WO (1) WO2016088670A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7115553B2 (ja) * 2018-10-10 2022-08-09 株式会社村田製作所 発電素子実装基板、電池パック、電子機器及び電動車両
US20210400800A1 (en) * 2018-10-30 2021-12-23 Kyocera Corporation Board-like structure and heater system
US20230085111A1 (en) * 2020-01-30 2023-03-16 Kyocera Corporation Heater substrate, probe card substrate, and probe card
KR102214235B1 (ko) 2020-08-11 2021-02-08 김종성 단실 재봉 이지오픈 지대

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0548191U (ja) * 1991-11-28 1993-06-25 太陽誘電株式会社 回路遮断素子
JPH0636673A (ja) * 1992-04-18 1994-02-10 Okaya Electric Ind Co Ltd ヒューズ抵抗器
JP2014164867A (ja) * 2013-02-22 2014-09-08 Dexerials Corp 保護素子及び電子機器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0548191A (ja) * 1991-08-16 1993-02-26 Tokin Corp 固体レーザロツド
JPH1197159A (ja) 1997-09-19 1999-04-09 Canon Inc ヒータ及び加熱装置及び画像形成装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0548191U (ja) * 1991-11-28 1993-06-25 太陽誘電株式会社 回路遮断素子
JPH0636673A (ja) * 1992-04-18 1994-02-10 Okaya Electric Ind Co Ltd ヒューズ抵抗器
JP2014164867A (ja) * 2013-02-22 2014-09-08 Dexerials Corp 保護素子及び電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
CN107006076A (zh) 2017-08-01
KR20180132987A (ko) 2018-12-12
TW201633840A (zh) 2016-09-16
CN107006076B (zh) 2020-12-18
TWI710281B (zh) 2020-11-11
KR20170069282A (ko) 2017-06-20
KR102213688B1 (ko) 2021-02-08
JP6703367B2 (ja) 2020-06-03
WO2016088670A1 (ja) 2016-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6364243B2 (ja) 保護素子及びバッテリパック
JP6437253B2 (ja) 保護素子及び実装体
JP6371118B2 (ja) 保護素子、及びバッテリパック
JP6576618B2 (ja) 保護素子
JP5952674B2 (ja) 保護素子及びバッテリパック
TW201517105A (zh) 保護元件
WO2016088670A1 (ja) 加熱基板、保護素子および電子機器
JP2024009983A (ja) 保護素子及びバッテリパック
JP6621255B2 (ja) 保護素子、ヒューズ素子
JP2016035816A (ja) 保護素子及び保護回路
JP6538936B2 (ja) 保護素子及びバッテリパック
KR20160046762A (ko) 차단 소자 및 차단 소자 회로
JP2016110742A (ja) 保護素子および電子機器
JP6877607B2 (ja) 加熱基板、保護素子および電子機器
JP7443144B2 (ja) 保護素子及びバッテリパック
TWI648933B (zh) 保護電路、電池電路、保護元件以及保護元件的驅動方法
TW201505064A (zh) 保護元件及電子機器
KR102418683B1 (ko) 단락 소자 및 이것을 사용한 보상 회로
JP2023127740A (ja) 保護素子

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171120

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181127

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190618

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20191210

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200305

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20200313

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200414

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200508

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6703367

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250