JP2017147162A - Fuse element - Google Patents

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響子 新田
裕治 古内
Yuji Kouchi
裕治 古内
幸市 向
Koichi Mukai
幸市 向
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuse element that can hold a maximum amount of flux at a predetermined position even when made compact and short, and also enables stable operation by preventing a soluble conductor from varying in fusion characteristics.SOLUTION: A fuse element comprises an insulation substrate 10, a fusible conductor 13 arranged on the insulation substrate 10 and connected to a current path, and fusing to block the current path, a cover member 20 having a side wall 21 and a top face 22 covering a surface 10a, mounted with the fusible conductor 13, of the insulation substrate 10, and flux 17 applied over the fusible conductor 13, and is provided with a flux holding wall 24 for holding the flux 17 at a predetermined position on the fusible conductor 13 inside the top face 22 of the cover member 20, a minimum distance D between an outer surface 24a of the flux holding wall 24 and an inner wall surface 21a of the side wall 21 of the cover member 20 being 0.08 mm or larger.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電源ラインや信号ライン等に接続され、内蔵された可溶導体を溶断することにより、電源ラインや信号ライン等を遮断等するヒューズ素子に関する。   The present invention relates to a fuse element that is connected to a power supply line, a signal line, and the like and cuts off a power supply line, a signal line, and the like by fusing a built-in soluble conductor.

従来、例えばリチウムイオン二次電池向けの保護回路のヒューズ素子として、絶縁基板に形成された第1の電極、発熱体引出電極、第2の電極間に亘って可溶導体を接続して電流経路の一部をなし、この電流経路上の可溶導体を、過電流による自己発熱によって溶断するもの、あるいは外部からの信号によりヒューズ素子内部に設けた発熱体へ通電することによって回路側が意図するタイミングで可溶導体を溶断するものがある。このヒューズ素子では、溶融した液体状の可溶導体を発熱体に繋がる導体層上に集めることにより第1、第2の電極間を分離し電流経路を遮断する。   Conventionally, for example, as a fuse element of a protection circuit for a lithium ion secondary battery, a fusible conductor is connected between a first electrode, a heating element extraction electrode, and a second electrode formed on an insulating substrate, thereby providing a current path. The circuit side intends to make the fusible conductor on this current path blown by self-heating due to overcurrent, or by energizing a heating element provided inside the fuse element by an external signal. There are some which melt the soluble conductor. In this fuse element, the melted liquid soluble conductor is collected on the conductor layer connected to the heating element, whereby the first and second electrodes are separated to interrupt the current path.

図6(A)に示すように、このようなヒューズ素子60は、一般に、第1、第2の電極61,62及び発熱体引出電極63が形成された絶縁基板64上に可溶導体65が搭載されるとともに、絶縁基板64の表面に接着されたカバー部材66によって覆われることにより、内部が保護されるとともに取扱い性を向上させている。   As shown in FIG. 6A, such a fuse element 60 generally has a fusible conductor 65 on an insulating substrate 64 on which first and second electrodes 61 and 62 and a heating element extraction electrode 63 are formed. In addition to being mounted and covered by a cover member 66 adhered to the surface of the insulating substrate 64, the inside is protected and the handleability is improved.

また、ヒューズ素子60は、可溶導体65の表面に酸化防止、溶融促進及び溶断特性の維持、向上を目的としてフラックス67が塗布されている。フラックス67が可溶導体65の溶断部位に均一に保持されることによって、可溶導体65の酸化及び酸化に伴う溶断温度の上昇を防止して、溶断特性の変動を抑制することができる。   The fuse element 60 is coated with a flux 67 on the surface of the soluble conductor 65 for the purpose of preventing oxidation, promoting melting, and maintaining and improving the fusing characteristics. Since the flux 67 is uniformly held at the melted portion of the soluble conductor 65, the soluble conductor 65 is oxidized and the fusing temperature rise due to the oxidation can be prevented, and fluctuations in the fusing characteristics can be suppressed.

また、ヒューズ素子60には、フラックス67を可溶導体65上の所定の位置に均一に保持するとともに保持量を増加させるために、カバー部材66の天面内側に、円筒状の突条部からなるフラックス保持部68を形成したものがある(特許文献1参照)。フラックス保持部68は、矩形板状に形成された可溶導体65の略中央部に対向した位置に設けられている。可溶導体65とフラックス保持部68とにフラックス67が接触することにより、ヒューズ素子60が回路基板等にリフロー実装される際にフラックス67が加熱された場合にも、フラックス保持部68とその周辺にフラックス67を保持することができる。   Further, in order to hold the flux 67 uniformly at a predetermined position on the fusible conductor 65 and increase the holding amount, the fuse element 60 has a cylindrical protrusion on the inner side of the top surface of the cover member 66. There exists what formed the flux holding | maintenance part 68 which becomes (refer patent document 1). The flux holding portion 68 is provided at a position facing the substantially central portion of the soluble conductor 65 formed in a rectangular plate shape. Even when the flux 67 is heated when the fuse element 60 is reflow-mounted on a circuit board or the like due to the flux 67 coming into contact with the fusible conductor 65 and the flux holding portion 68, the flux holding portion 68 and its periphery The flux 67 can be held.

特開2010−3665号公報JP 2010-3665 A

ところで、電子機器の小型化に伴い、ヒューズ素子においても小型化、低背化が求められており、例えば外形寸法3mm×2mm程度のヒューズ素子も提案されている。しかし、ヒューズ素子の小型化、低背化が進むと、カバー部材内部の空間も狭小化されていき、フラックスを可溶導体上の所定の位置に保持できなくなる問題が発生する。   By the way, with miniaturization of electronic equipment, miniaturization and low profile of the fuse element are also required. For example, a fuse element having an outer dimension of about 3 mm × 2 mm has been proposed. However, when the fuse element is further reduced in size and height, the space inside the cover member is also narrowed, causing a problem that the flux cannot be held at a predetermined position on the soluble conductor.

これは、図6(B)に示すように、ヒューズ素子60の小型化、低背化により、フラックス保持部68とカバー部材66の側壁との距離が近づいたこと、また、フラックス保持部68の低背化が進みフラックス67の保持力が低下したことから、フラックス保持部68に保持されていたフラックス67がカバー部材66の側壁に接触することで、当該側壁側に吸引され、フラックス保持部68から流出してしまうためと考えられる。   As shown in FIG. 6B, this is because the distance between the flux holding portion 68 and the side wall of the cover member 66 has become shorter due to the downsizing and lowering of the height of the fuse element 60. Since the holding power of the flux 67 has been reduced due to a reduction in height, the flux 67 held by the flux holding portion 68 comes into contact with the side wall of the cover member 66 and is sucked to the side wall side, and the flux holding portion 68. It is thought that it will flow out from.

このようにフラックス67が可溶導体65の所定の位置から流動し、カバー部材66の側壁側に偏在したり、あるいは可溶導体65の中央部上におけるフラックス67の保持量が低減したりすると、実使用時において可溶導体65の溶断部位における酸化を抑制しにくく、溶断時間が伸びる等、溶断特性が変動するおそれがある。   In this way, when the flux 67 flows from a predetermined position of the fusible conductor 65 and is unevenly distributed on the side wall side of the cover member 66, or the holding amount of the flux 67 on the central portion of the fusible conductor 65 is reduced, During actual use, it is difficult to suppress oxidation at the melted portion of the soluble conductor 65, and the fusing characteristics may fluctuate, for example, the fusing time may be extended.

一方で、カバー部材66の側壁との間の距離を十分に保持するためにフラックス保持部68を小型化すると、フラックス67の保持量が減少し、酸化防止効果が低下するおそれもある。   On the other hand, if the flux holding portion 68 is downsized in order to sufficiently maintain the distance from the side wall of the cover member 66, the holding amount of the flux 67 is reduced, and the antioxidant effect may be reduced.

そこで、本発明は、フラックス保持部による保持性を向上し、ヒューズ素子の小型化、低背化によってもフラックスを所定の位置に最大量保持でき、可溶導体の溶断特性の変動を防止して安定して動作させることができるヒューズ素子を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention improves the holding performance by the flux holding section, can hold the maximum amount of flux in a predetermined position even when the fuse element is reduced in size and height, and prevents fluctuations in the fusing characteristics of the soluble conductor. It is an object of the present invention to provide a fuse element that can be stably operated.

上述した課題を解決するために、本発明に係るヒューズ素子は、絶縁基板と、上記絶縁基板上に配置され、電流経路に接続されるとともに、溶断することにより上記電流経路を遮断する可溶導体と、側壁と上記絶縁基板の上記可溶導体が搭載された表面上を覆う天面とを有するカバー部材と、上記可溶導体上に塗布されたフラックスとを備え、上記カバー部材の上記天面内側には、上記フラックスを上記可溶導体上の所定の位置に保持するフラックス保持壁が設けられ、上記フラックス保持壁の外面と、上記カバー部材の側壁の内壁面との最小距離Dが0.08mm以上である。   In order to solve the above-described problems, a fuse element according to the present invention includes an insulating substrate, a fusible conductor disposed on the insulating substrate, connected to a current path, and cut off the current path by fusing. A cover member having a side wall and a top surface covering the surface of the insulating substrate on which the soluble conductor is mounted, and a flux coated on the soluble conductor, the top surface of the cover member Inside, a flux holding wall for holding the flux at a predetermined position on the soluble conductor is provided, and a minimum distance D between the outer surface of the flux holding wall and the inner wall surface of the side wall of the cover member is 0. It is 08 mm or more.

本発目によれば、フラックス保持壁の外面と側壁の内壁面との最小距離Dが0.08mm以上とされることにより、リフロー実装等によって加熱されフラックスが軟化した場合にも、フラックスがカバー部材の側壁側に付着、吸引され、流出することを防止でき、フラックスを所定の位置に保持することができる。したがって、本発明によれば、所定の溶断特性を安定的に維持できるヒューズ素子を得ることができる。   According to the present invention, the minimum distance D between the outer surface of the flux holding wall and the inner wall surface of the side wall is 0.08 mm or more, so that the flux is covered even when the flux is softened by heating by reflow mounting or the like. It can be prevented from adhering to, being sucked from, and flowing out to the side wall side of the member, and the flux can be held at a predetermined position. Therefore, according to the present invention, a fuse element that can stably maintain a predetermined fusing characteristic can be obtained.

図1(A)は、本発明が適用されたヒューズ素子を、ケースを省略して示す平面図であり、図1(B)は、回路基板にヒューズ素子が表面実装された回路モジュールの断面図である。FIG. 1A is a plan view showing a fuse element to which the present invention is applied without a case, and FIG. 1B is a cross-sectional view of a circuit module in which the fuse element is surface-mounted on a circuit board. It is. 図2は、本発明が適用されたヒューズ素子の裏面を示す外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view showing the back surface of the fuse element to which the present invention is applied. 図3は、カバー部材の底面図である。FIG. 3 is a bottom view of the cover member. 図4は、ヒューズ素子及び回路モジュールが適用されたバッテリパックの回路構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit configuration of a battery pack to which the fuse element and the circuit module are applied. 図5は、ヒューズ素子の回路構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit configuration of the fuse element. 図6(A)は、従来の比較的大型のヒューズ素子を示す断面図及びそのケース部材を示す底面図であり、図6(B)は、小型化、低背化が図られることによりフラックスがフラックス保持部から側壁側に流出したヒューズ素子を示す断面図及びそのケース部材を示す底面図である。FIG. 6A is a cross-sectional view showing a conventional relatively large fuse element and a bottom view showing a case member thereof. FIG. 6B shows that the flux is reduced by downsizing and low profile. It is sectional drawing which shows the fuse element which flowed out to the side wall side from the flux holding | maintenance part, and a bottom view which shows the case member.

以下、本発明が適用されたヒューズ素子について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。   Hereinafter, a fuse element to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Further, the drawings are schematic, and the ratio of each dimension may be different from the actual one. Specific dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

本発明が適用されたヒューズ素子1は、例えばリチウムイオン二次電池の保護回路等の回路基板にリフローにより表面実装されることにより、リチウムイオン二次電池の充放電経路上に可溶導体13が組み込まれる。この保護回路は、ヒューズ素子1の定格を超える大電流が流れると、可溶導体13が自己発熱(ジュール熱)によって溶断することにより電流経路を遮断する。また、この保護回路は、ヒューズ素子1が実装された回路基板等に設けられた電流制御素子によって所定のタイミングで発熱体14へ通電し、発熱体14の発熱によって可溶導体13を溶断させることによって電流経路を遮断することができる。なお、図1(A)は、本発明が適用されたヒューズ素子1を、ケースを省略して示す平面図であり、図1(B)は、回路基板に実装されたヒューズ素子1の断面図である。   The fuse element 1 to which the present invention is applied is, for example, surface-mounted by reflow on a circuit board such as a protection circuit for a lithium ion secondary battery, so that the soluble conductor 13 is placed on the charge / discharge path of the lithium ion secondary battery. Incorporated. When a large current exceeding the rating of the fuse element 1 flows, this protection circuit cuts off the current path by melting the fusible conductor 13 by self-heating (Joule heat). In addition, the protection circuit energizes the heating element 14 at a predetermined timing by a current control element provided on a circuit board or the like on which the fuse element 1 is mounted, and the fusible conductor 13 is blown by the heat generation of the heating element 14. Can cut off the current path. 1A is a plan view showing the fuse element 1 to which the present invention is applied with the case omitted, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the fuse element 1 mounted on a circuit board. It is.

[ヒューズ素子]
ヒューズ素子1は、図1(A)に示すように、絶縁基板10と、絶縁基板10に積層され、絶縁部材15に覆われた発熱体14と、絶縁基板10の両端に形成された第1の電極11及び第2の電極12と、絶縁部材15上に発熱体14と重畳するように積層された発熱体引出電極16と、両端が第1、第2の電極11,12にそれぞれ接続され、中央部が発熱体引出電極16に接続された可溶導体13と、絶縁基板10の可溶導体13が搭載された表面10a上を覆うカバー部材20とを備える。また、ヒューズ素子1は、可溶導体13上に、可溶導体13に発生する酸化膜を除去するとともに可溶導体13の濡れ性を向上させるフラックス17が保持されている。
[Fuse element]
As shown in FIG. 1A, the fuse element 1 includes an insulating substrate 10, a heating element 14 stacked on the insulating substrate 10 and covered with an insulating member 15, and first elements formed at both ends of the insulating substrate 10. The electrode 11 and the second electrode 12, the heating element extraction electrode 16 laminated on the insulating member 15 so as to overlap the heating element 14, and both ends thereof are connected to the first and second electrodes 11 and 12, respectively. The fusible conductor 13 has a central portion connected to the heating element lead electrode 16 and a cover member 20 covering the surface 10a on which the fusible conductor 13 of the insulating substrate 10 is mounted. In the fuse element 1, a flux 17 is retained on the soluble conductor 13 to remove an oxide film generated on the soluble conductor 13 and improve the wettability of the soluble conductor 13.

絶縁基板10は、たとえば、アルミナ、ガラスセラミックス、ムライト、ジルコニアなどの絶縁性を有する部材によって略方形状に形成される。絶縁基板10は、その他にも、ガラスエポキシ基板、フェノール基板等のプリント配線基板に用いられる材料を用いてもよい。   The insulating substrate 10 is formed in a substantially rectangular shape by an insulating member such as alumina, glass ceramics, mullite, zirconia, and the like. In addition, the insulating substrate 10 may be made of a material used for a printed wiring board such as a glass epoxy board or a phenol board.

[第1、第2の電極]
第1、第2の電極11,12は、絶縁基板10の表面10a上に、相対向する側縁近傍にそれぞれ離間して配置されることにより開放され、後述する可溶導体13が搭載されることにより、可溶導体13を介して電気的に接続されている。また、第1、第2の電極11,12は、ヒューズ素子1に定格を超える大電流が流れ可溶導体13が自己発熱によって溶断し、あるいは発熱体14が通電に伴って発熱し可溶導体13が溶断することにより、遮断される。
[First and second electrodes]
The first and second electrodes 11 and 12 are opened by being spaced apart from each other in the vicinity of opposite side edges on the surface 10a of the insulating substrate 10, and a soluble conductor 13 to be described later is mounted. Thus, they are electrically connected via the soluble conductor 13. Further, the first and second electrodes 11 and 12 have a large current exceeding the rating flowing through the fuse element 1 and the fusible conductor 13 is melted by self-heating, or the heating element 14 is heated by energization and the fusible conductor is heated. 13 is cut off by fusing.

図2に示すように、第1、第2の電極11,12は、それぞれ、絶縁基板10の第1、第2の側面10b,10cに設けられたキャスタレーションを介して裏面10fに設けられた外部接続電極11a,12aと接続されている。ヒューズ素子1は、これら外部接続電極11a,12aを介して外部回路が形成された回路基板2と接続され、当該外部回路の通電経路の一部を構成する。   As shown in FIG. 2, the first and second electrodes 11 and 12 are provided on the back surface 10f through castellations provided on the first and second side surfaces 10b and 10c of the insulating substrate 10, respectively. The external connection electrodes 11a and 12a are connected. The fuse element 1 is connected to the circuit board 2 on which an external circuit is formed via these external connection electrodes 11a and 12a, and constitutes a part of the energization path of the external circuit.

第1、第2の電極11,12は、CuやAg等の一般的な電極材料を用いて形成することができる。また、第1、第2の電極11,12の表面上には、Ni/Auメッキ、Ni/Pdメッキ、Ni/Pd/Auメッキ等の被膜が、メッキ処理等の公知の手法によりコーティングされていることが好ましい。これにより、ヒューズ素子1は、第1、第2の電極11,12の酸化を防止し、導通抵抗の上昇に伴う定格の変動を防止することができる。また、ヒューズ素子1をリフロー実装する場合に、可溶導体13を接続する接続用ハンダあるいは可溶導体13の外層に低融点金属層が形成されている場合に当該低融点金属が溶融することにより第1、第2の電極11,12を溶食(ハンダ食われ)するのを防ぐことができる。   The first and second electrodes 11 and 12 can be formed using a general electrode material such as Cu or Ag. In addition, a coating such as Ni / Au plating, Ni / Pd plating, or Ni / Pd / Au plating is coated on the surfaces of the first and second electrodes 11 and 12 by a known method such as plating. Preferably it is. As a result, the fuse element 1 can prevent the first and second electrodes 11 and 12 from being oxidized, and can prevent a change in rating due to an increase in conduction resistance. Further, when the fuse element 1 is reflow-mounted, when a low melting point metal layer is formed on the outer layer of the connecting solder or the soluble conductor 13 to which the soluble conductor 13 is connected, the low melting point metal melts. It is possible to prevent the first and second electrodes 11 and 12 from being eroded (soldered).

[発熱体]
発熱体14は、通電すると発熱する導電性を有する部材であって、たとえばニクロム、W、Mo、Ru、Cu、Ag、あるいはこれらを主成分とする合金等からなる。発熱体14は、これらの合金あるいは組成物、化合物の粉状体を樹脂バインダ等と混合して、ペースト状にしたものを絶縁基板10上にスクリーン印刷技術を用いてパターン形成して、焼成する等によって形成することができる。また、発熱体14は、一端が第1の発熱体電極18と接続され、他端が第2の発熱体電極19と接続されている。
[Heating element]
The heating element 14 is a conductive member that generates heat when energized, and is made of, for example, nichrome, W, Mo, Ru, Cu, Ag, or an alloy containing these as main components. The heating element 14 is obtained by mixing a powdered material of these alloys, compositions, or compounds with a resin binder or the like, forming a paste on the insulating substrate 10 using a screen printing technique, and firing it. Etc. can be formed. The heating element 14 has one end connected to the first heating element electrode 18 and the other end connected to the second heating element electrode 19.

ヒューズ素子1は、発熱体14を覆うように絶縁部材15が配設され、この絶縁部材15を介して発熱体14に対向するように発熱体引出電極16が形成されている。発熱体14の熱を効率良く可溶導体13に伝えるために、発熱体14と絶縁基板10の間にも絶縁部材15を積層しても良い。絶縁部材15としては、例えばガラスを用いることができる。   In the fuse element 1, an insulating member 15 is disposed so as to cover the heating element 14, and a heating element extraction electrode 16 is formed so as to face the heating element 14 through the insulating member 15. In order to efficiently transfer the heat of the heating element 14 to the soluble conductor 13, an insulating member 15 may be laminated between the heating element 14 and the insulating substrate 10. As the insulating member 15, for example, glass can be used.

発熱体引出電極16の一端は、第1の発熱体電極18に接続されるとともに、第1の発熱体電極18を介して発熱体14の一端と連続されている。なお、第1の発熱体電極18は、絶縁基板10の第3の側面10d側に形成され、第2の発熱体電極19は、絶縁基板10の第4の側面10e側に形成されている。また、第2の発熱体電極19は、第4の側面10eに形成されたキャスタレーションを介して絶縁基板10の裏面10fに形成された外部接続電極19aと接続されている。   One end of the heating element extraction electrode 16 is connected to the first heating element electrode 18 and is continuous with one end of the heating element 14 via the first heating element electrode 18. The first heating element electrode 18 is formed on the third side surface 10 d side of the insulating substrate 10, and the second heating element electrode 19 is formed on the fourth side surface 10 e side of the insulating substrate 10. The second heating element electrode 19 is connected to an external connection electrode 19a formed on the back surface 10f of the insulating substrate 10 through a castellation formed on the fourth side surface 10e.

発熱体14は、ヒューズ素子1が回路基板2に実装されることにより、外部接続電極19aを介して回路基板2に形成された外部回路と接続される。そして、発熱体14は、外部回路の通電経路を遮断する所定のタイミングで外部接続電極19aを介して通電され、発熱することにより、第1、第2の電極11,12を接続している可溶導体13を溶断することができる。また、発熱体14は、可溶導体13が溶断することにより、自身の通電経路も遮断されることから発熱が停止する。   The heating element 14 is connected to an external circuit formed on the circuit board 2 via the external connection electrode 19a by mounting the fuse element 1 on the circuit board 2. The heating element 14 can be connected to the first and second electrodes 11 and 12 by being energized through the external connection electrode 19a at a predetermined timing to cut off the energization path of the external circuit and generating heat. The molten conductor 13 can be blown. Moreover, since the heat generating body 14 also cut | disconnects its energization path | route when the soluble conductor 13 blows, heat_generation | fever stops.

[可溶導体]
可溶導体13は、発熱体14の発熱により速やかに溶断される材料からなり、例えばハンダや、Snを主成分とするPbフリーハンダ等の低融点金属を好適に用いることができる。
[Soluble conductor]
The fusible conductor 13 is made of a material that is quickly melted by the heat generated by the heating element 14, and for example, a low melting point metal such as solder or Pb-free solder whose main component is Sn can be suitably used.

また、可溶導体13は、In、Pb、Ag、Cu又はこれらのうちのいずれかを主成分とする合金等の高融点金属を用いてもよく、あるいは内層を低融点金属層とし外層を高融点金属層とする等の低融点金属と高融点金属との積層体であってもよい。高融点金属と低融点金属とを含有することによって、ヒューズ素子1をリフロー実装する場合に、リフロー温度が低融点金属の溶融温度を超えて、低融点金属が溶融しても、低融点金属の外部への流出を抑制し、可溶導体13の形状を維持することができる。また、溶断時も、低融点金属が溶融することにより、高融点金属を溶食することで、高融点金属の融点以下の温度で速やかに溶断することができる。   Further, the fusible conductor 13 may use a high melting point metal such as In, Pb, Ag, Cu, or an alloy mainly composed of any of these, or the inner layer may be a low melting point metal layer and the outer layer may be a high layer. It may be a laminate of a low melting point metal and a high melting point metal such as a melting point metal layer. By including the high melting point metal and the low melting point metal, even when the reflow temperature exceeds the melting point of the low melting point metal when the fuse element 1 is reflow mounted, Outflow to the outside can be suppressed and the shape of the soluble conductor 13 can be maintained. Further, even when fusing, the low melting point metal melts, and the high melting point metal is eroded, so that the fusing can be quickly performed at a temperature lower than the melting point of the high melting point metal.

なお、可溶導体13は、発熱体引出電極16及び第1、第2の電極11,12へ、ハンダ等により接続されている。可溶導体13は、リフローはんだ付けによって容易に接続することができる。可溶導体13は、発熱体引出電極16上に搭載されることにより、発熱体14と重畳される。また、発熱体引出電極16を介して第1、第2の電極11,12間に亘って接続された可溶導体13は、発熱体引出電極16と第1の電極11との間、及び発熱体引出電極16と第2の電極12との間において溶断し、第1、第2の電極11,12間を遮断する。すなわち、可溶導体13は、中央部が発熱体引出電極16に支持されるとともに、発熱体引出電極16に支持された中央部の両側が溶断部13aとされている。   The soluble conductor 13 is connected to the heating element extraction electrode 16 and the first and second electrodes 11 and 12 by soldering or the like. The fusible conductor 13 can be easily connected by reflow soldering. The fusible conductor 13 is superimposed on the heating element 14 by being mounted on the heating element extraction electrode 16. The soluble conductor 13 connected between the first and second electrodes 11 and 12 via the heating element extraction electrode 16 is connected between the heating element extraction electrode 16 and the first electrode 11 and generates heat. The body extraction electrode 16 and the second electrode 12 are melted, and the first and second electrodes 11 and 12 are blocked. That is, the fusible conductor 13 is supported at the central portion by the heating element extraction electrode 16 and at both sides of the central portion supported by the heating element extraction electrode 16 as fusing parts 13a.

また、可溶導体13は、酸化防止、濡れ性の向上等のため、フラックス17が塗布されている。可溶導体13は、フラックス17が保持されることによって、可溶導体13の酸化及び酸化に伴う溶断温度の上昇を防止して、溶断特性の変動を抑制し、速やかに溶断することができる。   The soluble conductor 13 is coated with a flux 17 to prevent oxidation, improve wettability, and the like. The fusible conductor 13 can be melted quickly by preventing the fusing temperature from rising due to the oxidation of the fusible conductor 13 and the oxidation by holding the flux 17, suppressing fluctuations in the fusing characteristics.

[カバー部材]
また、ヒューズ素子1は、内部を保護するために、絶縁基板10の可溶導体13が搭載された表面10a上にカバー部材20が設けられている。カバー部材20は、絶縁基板10の形状に応じて略矩形状に形成されている。また、図1(B)に示すように、カバー部材20は、側壁21と、絶縁基板10の表面10a上を覆う天面22とを有し、可溶導体13上にフラックス17を充填、保持可能な内部空間を有する。カバー部材20は、例えば側壁21が絶縁基板10の表面10a上に接着剤により接続されることにより、ヒューズ素子1の外筐体を構成する。
[Cover member]
Further, in order to protect the inside of the fuse element 1, a cover member 20 is provided on the surface 10a on which the soluble conductor 13 of the insulating substrate 10 is mounted. The cover member 20 is formed in a substantially rectangular shape according to the shape of the insulating substrate 10. Further, as shown in FIG. 1B, the cover member 20 has a side wall 21 and a top surface 22 that covers the surface 10a of the insulating substrate 10, and fills and holds the flux 17 on the soluble conductor 13. Has a possible internal space. The cover member 20 forms an outer casing of the fuse element 1 by, for example, connecting the side wall 21 onto the surface 10a of the insulating substrate 10 with an adhesive.

また、図3に示すように、カバー部材20の天面22内側には、フラックス17を可溶導体13上の所定の位置に保持するフラックス保持壁24が設けられている。フラックス保持壁24は、カバー部材20の天面22よりヒューズ素子1の内部に突出して設けられ、例えば、環状に形成された突条部からなる。カバー部材20は、フラックス保持壁24によって、絶縁基板10の表面10a側に円筒状に突出するフラックス保持部23が形成される。ヒューズ素子1は、フラックス17がフラックス保持部23と可溶導体13との間に充填されることで、フラックス17がフラックス保持壁24との張力によって、可溶導体13の表面と、円筒状に突出するフラックス保持部23の内部及びその周辺との間に保持される。   As shown in FIG. 3, a flux holding wall 24 that holds the flux 17 at a predetermined position on the soluble conductor 13 is provided inside the top surface 22 of the cover member 20. The flux holding wall 24 is provided so as to protrude from the top surface 22 of the cover member 20 to the inside of the fuse element 1 and includes, for example, a ring-shaped protrusion. In the cover member 20, a flux holding portion 23 protruding in a cylindrical shape is formed on the surface 10 a side of the insulating substrate 10 by the flux holding wall 24. In the fuse element 1, the flux 17 is filled between the flux holding portion 23 and the soluble conductor 13, so that the flux 17 is formed in a cylindrical shape with the surface of the soluble conductor 13 by the tension with the flux holding wall 24. It is hold | maintained between the inside of the flux holding | maintenance part 23 which protrudes, and its periphery.

フラックス保持部23は、可溶導体13と対峙する位置に形成され、好ましくは発熱体14と重畳する可溶導体13の略中央に対向する位置に形成され、フラックス17を可溶導体13の発熱体引出電極16及び発熱体14と重畳する位置に保持する。このため、フラックス保持部23は、カバー部材20の天面22の略中央に形成されることが好ましい。   The flux holding portion 23 is formed at a position facing the fusible conductor 13, and preferably formed at a position facing substantially the center of the fusible conductor 13 overlapping the heating element 14, and the flux 17 generates heat from the fusible conductor 13. The body extraction electrode 16 and the heating element 14 are held at the overlapping position. For this reason, it is preferable that the flux holding part 23 is formed in the approximate center of the top surface 22 of the cover member 20.

フラックス保持部23が可溶導体13の略中央に対向して設けられることにより、フラックス17が可溶導体13の表面を広範囲にカバーすることができ、発熱体14の発熱により、フラックス17を可溶導体13の全面にわたって均一に拡散させる。したがって、ヒューズ素子1は、可溶導体13の酸化防止や濡れ性の向上によって、第1、第2の電極11,12間の電流経路を速やかに溶断することができる。   By providing the flux holding portion 23 so as to face the substantially center of the fusible conductor 13, the flux 17 can cover the surface of the fusible conductor 13 over a wide range. The molten conductor 13 is uniformly diffused over the entire surface. Accordingly, the fuse element 1 can quickly melt the current path between the first and second electrodes 11 and 12 by preventing the soluble conductor 13 from being oxidized and improving wettability.

このとき、フラックス保持部23が発熱体14と重畳して形成されることで、フラックス17が発熱体14の熱により可溶導体13の発熱体14との重畳位置から外縁部にかけて拡散し、可溶導体13の全面にわたって均一に拡散することで、可溶導体13を速やかに溶断することができる。   At this time, since the flux holding portion 23 is formed so as to overlap with the heating element 14, the flux 17 is diffused from the overlapping position of the soluble conductor 13 with the heating element 14 to the outer edge portion by the heat of the heating element 14, and is allowed. By evenly diffusing over the entire surface of the molten conductor 13, the soluble conductor 13 can be quickly blown out.

なお、フラックス保持部23は、フラックス保持壁24の一部に、高さ方向のスリットを形成してもよい。また、フラックス保持部23は、フラックス保持壁24の一部に、開口部を形成してもよい。また、ヒューズ素子1は、円筒状に突出するフラックス保持部23が、可溶導体13の長手方向に沿って並列するあるいは発熱体14の長手方向に沿って並列する等、フラックス保持部23を複数形成してもよい。   In addition, the flux holding part 23 may form a slit in the height direction in a part of the flux holding wall 24. Further, the flux holding part 23 may form an opening in a part of the flux holding wall 24. Further, the fuse element 1 includes a plurality of flux holding portions 23 such that the flux holding portions 23 protruding in a cylindrical shape are arranged in parallel along the longitudinal direction of the fusible conductor 13 or in parallel along the longitudinal direction of the heating element 14. It may be formed.

また、フラックス保持部23は、同心円状の複数の円筒であってもよい。また、フラックス保持部23は、円筒形状に限らず、楕円形状等、フラックス17を保持できるあらゆる形状を採用することができる。   Further, the flux holding portion 23 may be a plurality of concentric cylinders. Further, the flux holding portion 23 is not limited to a cylindrical shape, and can adopt any shape that can hold the flux 17 such as an elliptical shape.

このようなヒューズ素子1は、近年の電子機器の小型化に伴い、小型化、低背化が図られており、例えば絶縁基板10に応じてカバー部材20の外形寸法が3mm×2.2mm、側壁21の厚さが0.2mm、内部寸法が2.6mm×1.8mmとされている。カバー部材20は、これ以外の寸法で形成することができることは勿論である。   Such a fuse element 1 has been reduced in size and height in accordance with recent miniaturization of electronic devices. For example, the outer dimension of the cover member 20 is 3 mm × 2.2 mm according to the insulating substrate 10. The thickness of the side wall 21 is 0.2 mm, and the internal dimensions are 2.6 mm × 1.8 mm. Of course, the cover member 20 can be formed with other dimensions.

[フラックス保持壁の外面と側壁の内壁面との最小距離D]
また、カバー部材20は、フラックス保持壁24の外面24aと側壁21の内壁面21aとの最小距離Dが0.08mm以上とされている。フラックス保持壁24の外面24aとは、フラックス保持壁24の側壁21と対向する面をいい、図3に示すカバー部材20においては、円筒状に突出するフラックス保持部23を形成するフラックス保持壁24の外周面をいう。また、側壁21の内壁面21aとは、側壁21のカバー部材20の内側の壁面をいう。なお、内壁面21aは、側壁21の壁面となる部位で仮にフラックス17が接触した場合にはその張力が作用し得る程度に広範囲な面であり、局所的に突出するような部位は含まれない。
[Minimum distance D between the outer surface of the flux retaining wall and the inner wall surface of the side wall]
The cover member 20 has a minimum distance D between the outer surface 24a of the flux holding wall 24 and the inner wall surface 21a of the side wall 21 of 0.08 mm or more. The outer surface 24a of the flux holding wall 24 refers to a surface facing the side wall 21 of the flux holding wall 24. In the cover member 20 shown in FIG. 3, the flux holding wall 24 that forms a flux holding portion 23 protruding in a cylindrical shape. The outer peripheral surface. Further, the inner wall surface 21 a of the side wall 21 refers to a wall surface inside the cover member 20 of the side wall 21. The inner wall surface 21a is a surface that is wide enough to allow the tension to act when the flux 17 comes into contact with the wall surface of the side wall 21, and does not include a portion that protrudes locally. .

フラックス保持壁24の外面24aと側壁21の内壁面21aとの最小距離Dが0.08mm以上とされることにより、ヒューズ素子1は、リフロー実装等によって加熱されフラックス17が軟化した場合にも、フラックス17がカバー部材20の側壁21側に付着、吸引され、フラックス保持部23から流出することを防止でき、フラックス17をフラックス保持部23及びその周辺に保持することができる。   When the minimum distance D between the outer surface 24a of the flux holding wall 24 and the inner wall surface 21a of the side wall 21 is 0.08 mm or more, the fuse element 1 is heated by reflow mounting or the like and the flux 17 is softened. The flux 17 can be prevented from adhering to and sucked from the side wall 21 of the cover member 20 and flowing out of the flux holding portion 23, and the flux 17 can be held at the flux holding portion 23 and its periphery.

すなわち、ヒューズ素子1は、小型化、低背化によってカバー部材20の内部空間が狭小化されていくなかでも、可溶導体13の酸化を防止するとともに溶断特性を維持するために、フラックス保持部23を大きくとり、フラックス17はできるだけ多く供給することが好ましい。一方で、フラックス保持部23を構成するフラックス保持壁24の外周面とカバー部材20の側壁21の内壁面21aとが近接すると、側壁21にフラックス17が接触して側壁21側に吸引されてしまう。このため、ヒューズ素子1は、フラックス保持壁24の外面24aと側壁21の内壁面21aとの最小距離Dを0.08mm以上確保したうえで、フラックス保持部23を最大限大きく設けてフラックス17をできるだけ多く保持するとともに、供給されたフラックス17を安定的に保持し、リフロー加熱を経てもフラックス保持部23及びその周辺にフラックス17を保持することができる。   That is, the fuse element 1 has a flux holding portion in order to prevent the fusible conductor 13 from being oxidized and maintain the fusing characteristics even when the internal space of the cover member 20 is narrowed due to downsizing and low profile. It is preferable to take 23 large and supply as much flux 17 as possible. On the other hand, when the outer peripheral surface of the flux holding wall 24 constituting the flux holding portion 23 and the inner wall surface 21a of the side wall 21 of the cover member 20 are close to each other, the flux 17 comes into contact with the side wall 21 and is attracted to the side wall 21 side. . For this reason, the fuse element 1 secures the minimum distance D between the outer surface 24a of the flux holding wall 24 and the inner wall surface 21a of the side wall 21 to 0.08 mm or more, and provides the flux 17 by providing the flux holding portion 23 as large as possible. While holding as much as possible, the supplied flux 17 can be stably held, and the flux 17 can be held around the flux holding portion 23 and its periphery even after reflow heating.

ここで、フラックス17としては、軟化したときの粘度が略3〜20Pa・sのものを用いることができる。ヒューズ素子1は、フラックス保持部23を構成するフラックス保持壁24の外面24aとカバー部材20の側壁21の内壁面21aとの最小距離Dを0.08mm以上とすることで、軟化したときの粘度が略3Pa・sと低粘度のフラックス17を用いた場合にもフラックス保持部23に保持することができる。   Here, as the flux 17, a flux having a viscosity of approximately 3 to 20 Pa · s when softened can be used. The fuse element 1 has a viscosity when softened by setting the minimum distance D between the outer surface 24a of the flux holding wall 24 constituting the flux holding portion 23 and the inner wall surface 21a of the side wall 21 of the cover member 20 to 0.08 mm or more. However, even when the flux 17 having a low viscosity of about 3 Pa · s is used, it can be held in the flux holding portion 23.

なお、フラックス17の軟化したときの粘度が20Pa・sを超えると可溶導体13上に供給する際の作業性が悪くなるが、本発明においては本質的な問題ではなく、ヒューズ素子1に適用可能である。また、フラックス保持壁24の高さは、ヒューズ素子1の小型化、低背化によって狭小化されているカバー部材20の内部空間に応じて低背化され、例えば0.1mmに形成されている。   In addition, when the viscosity when the flux 17 is softened exceeds 20 Pa · s, the workability at the time of supplying the fusible conductor 13 is deteriorated, but this is not an essential problem in the present invention and is applied to the fuse element 1. Is possible. Further, the height of the flux holding wall 24 is reduced according to the internal space of the cover member 20 that is narrowed by downsizing and lowering the height of the fuse element 1, and is, for example, 0.1 mm. .

また、フラックス保持部23を複数並列した場合にも、各フラックス保持部23を構成するフラックス保持壁24の外面24aと側壁21の内壁面21aとの最小距離Dが0.08mm以上とされる。隣接するフラックス保持壁24同士の最小距離は問わず、0.08mm未満で、フラックス17が隣接するフラックス保持壁24に付着しても構わない。フラックス保持部23を同心円状の複数の円筒により形成した場合、最外周のフラックス保持壁24の外周24aと側壁21の内壁面21aとの最小距離Dが0.08mm以上とされる。   Even when a plurality of flux holding portions 23 are arranged in parallel, the minimum distance D between the outer surface 24a of the flux holding wall 24 and the inner wall surface 21a of the side wall 21 constituting each flux holding portion 23 is 0.08 mm or more. The minimum distance between adjacent flux holding walls 24 is not limited and may be less than 0.08 mm, and the flux 17 may adhere to the adjacent flux holding walls 24. When the flux holding portion 23 is formed of a plurality of concentric cylinders, the minimum distance D between the outer periphery 24a of the outermost flux holding wall 24 and the inner wall surface 21a of the side wall 21 is 0.08 mm or more.

なお、カバー部材20の側壁21は、絶縁基板10の表面10aに接着剤26によって接続されている。ヒューズ素子1は、接着剤26の余剰分が側壁21の内壁面21aに沿って這い上がってきた場合にも、フラックス保持壁24の外面24aと側壁21の内壁面21aとの最小距離Dを0.08mm以上確保することで、内壁面21aに沿って這い上がってきた接着剤とフラックス17とが接触して内壁面21a側に吸引されることもない。   The side wall 21 of the cover member 20 is connected to the surface 10 a of the insulating substrate 10 by an adhesive 26. The fuse element 1 also sets the minimum distance D between the outer surface 24a of the flux holding wall 24 and the inner wall surface 21a of the side wall 21 to 0 even when the excess amount of the adhesive 26 crawls up along the inner wall surface 21a of the side wall 21. By securing 0.08 mm or more, the adhesive that has been scooped up along the inner wall surface 21a and the flux 17 do not come into contact with each other and are not attracted to the inner wall surface 21a side.

このようなヒューズ素子1は、例えばリチウムイオン二次電池の保護回路等の外部回路が構成される回路基板にリフロー等により表面実装されることにより当該外部回路の通電経路上に組み込まれる。このとき、ヒューズ素子1は、リフロー加熱によりフラックス13が軟化した場合にも、フラックス保持壁24の外周24aと側壁21の内壁面21aとの最小距離Dが0.08mm以上とされることで、軟化したフラックス17が側壁21の内壁面21aに接触しフラックス保持部23から流出することが防止されている。   Such a fuse element 1 is incorporated on a current path of the external circuit by being surface-mounted by reflow or the like on a circuit board on which an external circuit such as a protection circuit of a lithium ion secondary battery is formed. At this time, the fuse element 1 has a minimum distance D between the outer periphery 24a of the flux holding wall 24 and the inner wall surface 21a of the side wall 21 of 0.08 mm or more even when the flux 13 is softened by reflow heating. The softened flux 17 is prevented from coming into contact with the inner wall surface 21 a of the side wall 21 and flowing out from the flux holding portion 23.

したがって、ヒューズ素子1は、フラックス17を可溶導体13上の所定の位置に保持することができ、可溶導体13の酸化及び酸化に伴う溶断温度の上昇を防止し、溶断特性を安定化させることができる。   Therefore, the fuse element 1 can hold the flux 17 at a predetermined position on the fusible conductor 13, prevent the fusible conductor 13 from being oxidized and increase in fusing temperature due to oxidation, and stabilize the fusing characteristics. be able to.

そして、ヒューズ素子1は、外部接続電極19aを介して発熱体14が通電、発熱されると、可溶導体13が溶融し、その濡れ性によって、第1、第2の電極11,12及び発熱体引出電極16上に引き寄せられる。その結果、ヒューズ素子1は、可溶導体13が溶断することにより、第1、第2の電極11,12間にわたる電流経路を遮断することができる。また、可溶導体13が溶断することにより発熱体14への給電経路も遮断されるため、発熱体14の発熱も停止する。   In the fuse element 1, when the heating element 14 is energized and generates heat via the external connection electrode 19 a, the fusible conductor 13 is melted and the first and second electrodes 11 and 12 and the heat generation are caused by the wettability. It is attracted onto the body extraction electrode 16. As a result, the fuse element 1 can cut off the current path between the first and second electrodes 11 and 12 by melting the fusible conductor 13. Further, since the fusible conductor 13 is cut off, the power supply path to the heating element 14 is also cut off, so that the heating of the heating element 14 is also stopped.

また、ヒューズ素子1は、第1、第2の電極11,12間にわたる通電経路上に定格を超える予期しない大電流が流れた場合に、可溶導体13が自己発熱により溶断することによって、電流経路を遮断することができる。   Further, when an unexpected large current exceeding the rating flows on the energizing path extending between the first and second electrodes 11 and 12, the fuse element 1 causes the fusible conductor 13 to melt by self-heating, thereby The route can be blocked.

なお、上述したヒューズ素子1では、発熱体14を備え、定格を超える大電流による可溶導体13の自己発熱遮断の他、発熱体14の発熱によっても可溶導体13を溶断させる構成について説明したが、本発明が適用されたヒューズ素子1は、発熱体14を備えずに、定格を超える大電流による可溶導体13の自己発熱遮断によって電流経路を遮断させるものであってもよい。   In the fuse element 1 described above, a configuration in which the heating element 14 is provided and the soluble conductor 13 is blown by the heat generation of the heating element 14 in addition to the self-heating cutoff of the soluble conductor 13 due to a large current exceeding the rating has been described. However, the fuse element 1 to which the present invention is applied may be one in which the current path is interrupted by the self-heating cutoff of the fusible conductor 13 due to a large current exceeding the rating without including the heating element 14.

[回路基板]
ヒューズ素子1が実装される回路基板2は、例えばガラスエポキシ基板やガラス基板、セラミック基板等のリジッド基板や、フレキシブル基板等、公知の絶縁基板が用いられる。また、回路基板2は、図1(B)に示すように、ヒューズ素子1がリフロー等によって表面実装される実装部を有し、実装部内にヒューズ素子1の絶縁基板10の裏面10fに設けられた外部接続端子11a,12a,19aとそれぞれ接続される接続電極が設けられている。なお、回路基板2は、ヒューズ素子1の発熱体14に通電させるFET等の素子が実装されている。
[Circuit board]
As the circuit board 2 on which the fuse element 1 is mounted, a known insulating substrate such as a rigid substrate such as a glass epoxy substrate, a glass substrate, or a ceramic substrate, or a flexible substrate is used. Further, as shown in FIG. 1B, the circuit board 2 has a mounting portion on which the fuse element 1 is surface-mounted by reflow or the like, and is provided on the back surface 10f of the insulating substrate 10 of the fuse element 1 in the mounting portion. Connection electrodes connected to the external connection terminals 11a, 12a, and 19a are provided. The circuit board 2 is mounted with an element such as an FET for energizing the heating element 14 of the fuse element 1.

[回路モジュールの使用方法]
次いで、ヒューズ素子1及びヒューズ素子1が回路基板2に表面実装された回路モジュール3の使用方法について説明する。図4に示すように、回路モジュール3は、例えば、リチウムイオン二次電池のバッテリパック内の回路として用いられる。
[Usage of circuit module]
Next, a method of using the fuse element 1 and the circuit module 3 in which the fuse element 1 is surface-mounted on the circuit board 2 will be described. As shown in FIG. 4, the circuit module 3 is used as a circuit in a battery pack of a lithium ion secondary battery, for example.

たとえば、ヒューズ素子1は、合計4個のリチウムイオン二次電池のバッテリセル41〜44からなるバッテリスタック45を有するバッテリパック40に組み込まれて使用される。   For example, the fuse element 1 is used by being incorporated in a battery pack 40 having a battery stack 45 including battery cells 41 to 44 of a total of four lithium ion secondary batteries.

バッテリパック40は、バッテリスタック45と、バッテリスタック45の充放電を制御する充放電制御回路50と、バッテリスタック45の異常時に充電を遮断する本発明が適用されたヒューズ素子1と、各バッテリセル41〜44の電圧を検出する検出回路46と、検出回路46の検出結果に応じてヒューズ素子1の動作を制御する電流制御素子47とを備える。   The battery pack 40 includes a battery stack 45, a charge / discharge control circuit 50 that controls charging / discharging of the battery stack 45, a fuse element 1 to which the present invention that cuts off charging when the battery stack 45 is abnormal, and each battery cell A detection circuit 46 that detects the voltages 41 to 44 and a current control element 47 that controls the operation of the fuse element 1 according to the detection result of the detection circuit 46 are provided.

バッテリスタック45は、過充電及び過放電状態から保護するための制御を要するバッテリセル41〜44が直列接続されたものであり、バッテリパック40の正極端子40a、負極端子40bを介して、着脱可能に充電装置55に接続され、充電装置55からの充電電圧が印加される。充電装置55により充電されたバッテリパック40の正極端子40a、負極端子40bをバッテリで動作する電子機器に接続することによって、この電子機器を動作させることができる。   The battery stack 45 includes battery cells 41 to 44 that need to be controlled for protection from overcharge and overdischarge states, and can be attached and detached via the positive terminal 40a and the negative terminal 40b of the battery pack 40. Are connected to the charging device 55, and the charging voltage from the charging device 55 is applied. The electronic device can be operated by connecting the positive terminal 40a and the negative terminal 40b of the battery pack 40 charged by the charging device 55 to the electronic device operated by the battery.

充放電制御回路50は、バッテリスタック45から充電装置55に流れる電流経路に直列接続された2つの電流制御素子51、52と、これらの電流制御素子51、52の動作を制御する制御部53とを備える。電流制御素子51、52は、たとえば電界効果トランジスタ(以下、FETと呼ぶ。)により構成され、制御部53によりゲート電圧を制御することによって、バッテリスタック45の電流経路の導通と遮断とを制御する。制御部53は、充電装置55から電力供給を受けて動作し、検出回路46による検出結果に応じて、バッテリスタック45が過放電又は過充電であるとき、電流経路を遮断するように、電流制御素子51、52の動作を制御する。   The charge / discharge control circuit 50 includes two current control elements 51 and 52 connected in series to a current path flowing from the battery stack 45 to the charging device 55, and a control unit 53 that controls operations of these current control elements 51 and 52. Is provided. The current control elements 51 and 52 are configured by, for example, field effect transistors (hereinafter referred to as FETs), and control the gate voltage by the control unit 53 to control conduction and interruption of the current path of the battery stack 45. . The control unit 53 operates by receiving power supply from the charging device 55, and controls the current so that the current path is interrupted when the battery stack 45 is overdischarged or overcharged according to the detection result by the detection circuit 46. The operation of the elements 51 and 52 is controlled.

ヒューズ素子1は、たとえば、バッテリスタック45と充放電制御回路50との間の充放電電流経路上に接続され、その動作が電流制御素子47によって制御される。   The fuse element 1 is connected, for example, on a charge / discharge current path between the battery stack 45 and the charge / discharge control circuit 50, and its operation is controlled by the current control element 47.

検出回路46は、各バッテリセル41〜44と接続され、各バッテリセル41〜44の電圧値を検出して、各電圧値を充放電制御回路50の制御部53に供給する。また、検出回路46は、いずれか1つのバッテリセル41〜44が過充電電圧又は過放電電圧になったときに電流制御素子47を制御する制御信号を出力する。   The detection circuit 46 is connected to each battery cell 41 to 44, detects the voltage value of each battery cell 41 to 44, and supplies each voltage value to the control unit 53 of the charge / discharge control circuit 50. Further, the detection circuit 46 outputs a control signal for controlling the current control element 47 when any one of the battery cells 41 to 44 becomes an overcharge voltage or an overdischarge voltage.

電流制御素子47は、たとえばFETにより構成され、検出回路46から出力される検出信号によって、バッテリセル41〜44の電圧値が所定の過放電又は過充電状態を超える電圧になったとき、ヒューズ素子1を動作させて、バッテリスタック45の充放電電流経路を電流制御素子51、52のスイッチ動作によらず遮断するように制御する。   The current control element 47 is composed of, for example, an FET, and when the voltage value of the battery cells 41 to 44 exceeds a predetermined overdischarge or overcharge state by the detection signal output from the detection circuit 46, the fuse element 1 is operated to control the charge / discharge current path of the battery stack 45 to be cut off regardless of the switch operation of the current control elements 51 and 52.

以上のような構成からなるバッテリパック40において、ヒューズ素子1の構成について具体的に説明する。   In the battery pack 40 having the above configuration, the configuration of the fuse element 1 will be specifically described.

まず、本発明が適用されたヒューズ素子1は、図5に示すような回路構成を有する。すなわち、ヒューズ素子1は、発熱体引出電極16を介して直列接続された可溶導体13と、可溶導体13の接続点を介して通電して発熱させることによって可溶導体13を溶融する発熱体14とからなる回路構成である。また、ヒューズ素子1では、たとえば、可溶導体13が充放電電流経路上に直列接続され、発熱体14が電流制御素子47と接続される。ヒューズ素子1の第1の電極11は、外部接続電極11aを介してバッテリスタック45の開放端と接続され、第2の電極12は、外部接続電極12aを介してバッテリパック40の正極端子40a側の開放端と接続される。また、発熱体14は、発熱体引出電極16を介して可溶導体13と接続されることによりバッテリパック40の充放電電流経路と接続され、また発熱体引出電極16及び外部接続電極19aを介して電流制御素子47と接続される。   First, the fuse element 1 to which the present invention is applied has a circuit configuration as shown in FIG. That is, the fuse element 1 generates heat that melts the soluble conductor 13 by energizing the soluble conductor 13 connected in series via the heating element extraction electrode 16 and the connection point of the soluble conductor 13 to generate heat. This is a circuit configuration comprising the body 14. In the fuse element 1, for example, the fusible conductor 13 is connected in series on the charge / discharge current path, and the heating element 14 is connected to the current control element 47. The first electrode 11 of the fuse element 1 is connected to the open end of the battery stack 45 via the external connection electrode 11a, and the second electrode 12 is connected to the positive terminal 40a side of the battery pack 40 via the external connection electrode 12a. Connected to the open end. The heating element 14 is connected to the charge / discharge current path of the battery pack 40 by being connected to the fusible conductor 13 via the heating element extraction electrode 16, and is also connected to the heating element extraction electrode 16 and the external connection electrode 19a. Are connected to the current control element 47.

このようなバッテリパック40は、ヒューズ素子1の発熱体14が通電、発熱されると、可溶導体13が溶融し、その濡れ性によって、発熱体引出電極16上に引き寄せられる。その結果、ヒューズ素子1は、可溶導体13が溶断することにより、確実に電流経路を遮断することができる。また、可溶導体13が溶断することにより発熱体14への給電経路も遮断されるため、発熱体14の発熱も停止する。   In such a battery pack 40, when the heating element 14 of the fuse element 1 is energized and generates heat, the fusible conductor 13 is melted and is drawn onto the heating element extraction electrode 16 due to its wettability. As a result, the fuse element 1 can reliably cut off the current path when the fusible conductor 13 is melted. Further, since the fusible conductor 13 is cut off, the power supply path to the heating element 14 is also cut off, so that the heating of the heating element 14 is also stopped.

また、バッテリパック40は、充放電経路上にヒューズ素子1の定格を超える予期しない大電流が流れた場合に、可溶導体13が自己発熱により溶断することによって、電流経路を遮断することができる。   In addition, when an unexpected large current exceeding the rating of the fuse element 1 flows on the charge / discharge path, the battery pack 40 can block the current path by fusing the fusible conductor 13 by self-heating. .

なお、本発明が適用されたヒューズ素子1は、リチウムイオン二次電池のバッテリパックに用いる場合に限らず、電気信号による電流経路の遮断を必要とする様々な用途にももちろん適用可能である。また、ヒューズ素子1は、電流経路や信号経路の遮断を行う保護素子(SCP)の他にも、可溶導体の溶融導体を介して電流経路や信号経路を接続する短絡素子や、可溶導体を溶断するとともに可溶導体の溶融導体を介して電流経路や信号経路を切り替える切替素子に用いることができる。   Note that the fuse element 1 to which the present invention is applied is not limited to use in a battery pack of a lithium ion secondary battery, and can of course be applied to various uses that require interruption of a current path by an electric signal. The fuse element 1 includes a short-circuit element that connects a current path and a signal path via a melted conductor of a fusible conductor, a fusible conductor in addition to a protective element (SCP) that cuts off a current path and a signal path. And a switching element that switches a current path and a signal path through a melted conductor of a soluble conductor.

次いで、本発明の実施例について説明する。本実施例では、小型化、低背化が図られたカバー部材を用いて、可溶導体13の略中央に対向する位置に設けたフラックス保持部23の寸法、及びフラックス保持壁24の外面24aと側壁21の内壁面21aとの最小距離Dを変えて、リフロー温度に相当する温度(260℃)で加熱した後の、フラックスの流動の有無を確認した。   Next, examples of the present invention will be described. In the present embodiment, the size of the flux holding portion 23 provided at a position facing the substantially center of the fusible conductor 13 and the outer surface 24a of the flux holding wall 24 using a cover member that is reduced in size and reduced in height. The presence or absence of flux flow after heating at a temperature (260 ° C.) corresponding to the reflow temperature was confirmed by changing the minimum distance D between the inner wall 21a and the inner wall 21a of the side wall 21.

実施例及び比較例に係るカバー部材20は、図3に示すように、外形寸法が3mm×2.2mm、側壁21の厚さが0.2mm、内部寸法が2.6mm×1.8mmとされている。フラックス保持部23はフラックス保持壁24が円筒状に突出することにより形成されている。フラックス保持壁24は、厚さ0.1mmで、カバー部材の天面からの突出高さは0.1mmである。   As shown in FIG. 3, the cover member 20 according to the example and the comparative example has an outer dimension of 3 mm × 2.2 mm, a thickness of the side wall 21 of 0.2 mm, and an inner dimension of 2.6 mm × 1.8 mm. ing. The flux holding part 23 is formed by a flux holding wall 24 protruding in a cylindrical shape. The flux holding wall 24 has a thickness of 0.1 mm, and the protruding height from the top surface of the cover member is 0.1 mm.

各実施例及び比較例とも20個のヒューズ素子サンプルを用意し、リフロー温度に相当する温度(260℃)で加熱した後、カバー部材20を外してフラックスの流出の有無を確認した。   In each of the examples and comparative examples, 20 fuse element samples were prepared and heated at a temperature corresponding to the reflow temperature (260 ° C.), and then the cover member 20 was removed to check whether or not flux flowed out.

[実施例1]
実施例1では、フラックス保持部23の内径φを1.44mm、フラックス保持壁24の外面24aと側壁21の内壁面21aとの最小距離Dを左右とも0.08mmとした。実施例1に係るヒューズ素子は、フラックスがフラックス保持部23より流出した個数が20個中4個であった。
[Example 1]
In Example 1, the inner diameter φ of the flux holding portion 23 was 1.44 mm, and the minimum distance D between the outer surface 24a of the flux holding wall 24 and the inner wall surface 21a of the side wall 21 was 0.08 mm on both the left and right sides. In the fuse element according to Example 1, the number of fluxes flowing out from the flux holding portion 23 was 4 out of 20.

[実施例2]
実施例2では、フラックス保持部23の内径φを1.4mm、フラックス保持壁24の外面24aと側壁21の内壁面21aとの最小距離Dを左右とも0.1mmとした。実施例2に係るヒューズ素子は、フラックスがフラックス保持部23より流出した個数が20個中0個であった。
[Example 2]
In Example 2, the inner diameter φ of the flux holding portion 23 was 1.4 mm, and the minimum distance D between the outer surface 24a of the flux holding wall 24 and the inner wall surface 21a of the side wall 21 was 0.1 mm on both the left and right sides. In the fuse element according to Example 2, the number of fluxes flowing out of the flux holding portion 23 was 0 out of 20.

[実施例3]
実施例1では、フラックス保持部23の内径φを1.3mm、フラックス保持壁24の外面24aと側壁21の内壁面21aとの最小距離Dを左右とも0.15mmとした。実施例3に係るヒューズ素子は、フラックスがフラックス保持部23より流出した個数が20個中0個であった。
[Example 3]
In Example 1, the inner diameter φ of the flux holding portion 23 was 1.3 mm, and the minimum distance D between the outer surface 24a of the flux holding wall 24 and the inner wall surface 21a of the side wall 21 was 0.15 mm on both the left and right sides. In the fuse element according to Example 3, the number of fluxes flowing out of the flux holding part 23 was 0 out of 20.

[実施例4]
実施例4では、フラックス保持部23の内径φを1.2mm、フラックス保持壁24の外面24aと側壁21の内壁面21aとの最小距離Dを左右とも0.2mmとした。実施例4に係るヒューズ素子は、フラックスがフラックス保持部23より流出した個数が20個中0個であった。
[Example 4]
In Example 4, the inner diameter φ of the flux holding portion 23 was 1.2 mm, and the minimum distance D between the outer surface 24a of the flux holding wall 24 and the inner wall surface 21a of the side wall 21 was 0.2 mm on both the left and right sides. In the fuse element according to Example 4, the number of fluxes flowing out of the flux holding portion 23 was 0 out of 20.

[比較例1]
比較例1では、フラックス保持部23の内径φを1.5mm、フラックス保持壁24の外面24aと側壁21の内壁面21aとの最小距離Dを左右とも0.05mmとした。比較例1に係るヒューズ素子は、フラックスがフラックス保持部23より流出した個数が20個中16個であった。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, the inner diameter φ of the flux holding portion 23 was 1.5 mm, and the minimum distance D between the outer surface 24a of the flux holding wall 24 and the inner wall surface 21a of the side wall 21 was 0.05 mm on both the left and right. In the fuse element according to Comparative Example 1, the number of fluxes flowing out of the flux holding portion 23 was 16 out of 20.

Figure 2017147162
Figure 2017147162

表1に示すように、フラックス保持壁24の外面24aと側壁21の内壁面21aとの最小距離Dを0.05mmとした比較例1に比して、0.08mmとした実施例1では、フラックスの流出が生じたヒューズ素子の数が16個から4個へと激減した。また、フラックス保持壁24の外面24aと側壁21の内壁面21aとの最小距離Dを0.1mm以上とした実施例2〜4では、フラックスの流出が生じたヒューズ素子の数が0個であった。   As shown in Table 1, in Example 1 in which the minimum distance D between the outer surface 24a of the flux holding wall 24 and the inner wall surface 21a of the side wall 21 is 0.08 mm compared to Comparative Example 1 in which 0.05 mm, The number of fuse elements causing flux outflow was drastically reduced from 16 to 4. Further, in Examples 2 to 4 in which the minimum distance D between the outer surface 24a of the flux holding wall 24 and the inner wall surface 21a of the side wall 21 was 0.1 mm or more, the number of fuse elements in which flux flowed out was zero. It was.

すなわち、ヒューズ素子において、カバー部材のフラックス保持壁の外面と側壁の内壁面との最小距離Dを0.08mm以上とすることで、リフロー加熱を経てもフラックスをフラックス保持部に保持することができることが分かる。また、フラックス保持壁の外面と側壁の内壁面との最小距離Dを0.1mm以上とすることで、より確実にフラックスの流出を防止できることが分かる。   That is, in the fuse element, by setting the minimum distance D between the outer surface of the flux holding wall of the cover member and the inner wall surface of the side wall to 0.08 mm or more, the flux can be held in the flux holding portion even after reflow heating. I understand. Moreover, it turns out that the outflow of a flux can be prevented more reliably by making the minimum distance D of the outer surface of a flux holding wall and the inner wall surface of a side wall into 0.1 mm or more.

1 ヒューズ素子、 2 回路基板、3 回路モジュール、10 絶縁基板、10a 表面、10b 第1の側面、10c 第2の側面、10d 第3の側面、10e 第4の側面、10f 裏面、11 第1の電極、11a 外部接続電極、12 第2の電極、12a 外部接続電極、13 可溶導体、13a 溶断部位、14 発熱体、15 絶縁部材、16 発熱体引出電極、18 第1の発熱体電極、19 第2の発熱体電極、19a 外部接続電極、20 ケース、21 側壁、21a 内壁面、22 天面、22a 側縁部、23 フラックス保持部、24 フラックス保持壁、24a 外面、40 バッテリパック、41〜44 バッテリセル、45 バッテリスタック、46 検出回路、47 電流制御素子、50 充放電制御回路、51,52 電流制御素子、53 制御部、55 充電装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 fuse element, 2 circuit board, 3 circuit module, 10 insulating substrate, 10a surface, 10b 1st side surface, 10c 2nd side surface, 10d 3rd side surface, 10e 4th side surface, 10f back surface, 11 1st Electrode, 11a External connection electrode, 12 Second electrode, 12a External connection electrode, 13 Soluble conductor, 13a Fusing part, 14 Heating element, 15 Insulating member, 16 Heating element extraction electrode, 18 First heating element electrode, 19 Second heating element electrode, 19a External connection electrode, 20 case, 21 side wall, 21a inner wall surface, 22 top surface, 22a side edge, 23 flux holding portion, 24 flux holding wall, 24a outer surface, 40 battery pack, 41 to 41 44 battery cell, 45 battery stack, 46 detection circuit, 47 current control element, 50 charge / discharge control circuit, 51, 52 current Control element, 53 control unit, 55 charging device

Claims (2)

絶縁基板と、
上記絶縁基板上に配置され、電流経路に接続されるとともに、溶断することにより上記電流経路を遮断する可溶導体と、
側壁と上記絶縁基板の上記可溶導体が搭載された表面上を覆う天面とを有するカバー部材と、
上記可溶導体上に塗布されたフラックスとを備え、
上記カバー部材の上記天面内側には、上記フラックスを上記可溶導体上の所定の位置に保持するフラックス保持壁が設けられ、
上記フラックス保持壁の外面と、上記カバー部材の側壁の内壁面との最小距離Dが0.08mm以上であるヒューズ素子。
An insulating substrate;
A fusible conductor disposed on the insulating substrate, connected to the current path, and cut off the current path by fusing; and
A cover member having a side wall and a top surface covering the surface on which the soluble conductor of the insulating substrate is mounted;
A flux applied on the soluble conductor,
Inside the top surface of the cover member, a flux holding wall that holds the flux in a predetermined position on the soluble conductor is provided,
A fuse element in which a minimum distance D between the outer surface of the flux holding wall and the inner wall surface of the side wall of the cover member is 0.08 mm or more.
上記フラックスの粘度は3〜20Pa・sである請求項1記載のヒューズ素子。   The fuse element according to claim 1, wherein the flux has a viscosity of 3 to 20 Pa · s.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019138752A1 (en) * 2018-01-10 2019-07-18 デクセリアルズ株式会社 Fuse element
JP2022063830A (en) * 2020-10-12 2022-04-22 功得電子工業股▲分▼有限公司 Protective element and fabrication method thereof
WO2024080051A1 (en) * 2022-10-12 2024-04-18 デクセリアルズ株式会社 Protective element and method for manufacturing protective element

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010003665A (en) * 2008-05-23 2010-01-07 Sony Chemical & Information Device Corp Protection element and secondary battery device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016018683A (en) * 2014-07-08 2016-02-01 デクセリアルズ株式会社 Protection element

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010003665A (en) * 2008-05-23 2010-01-07 Sony Chemical & Information Device Corp Protection element and secondary battery device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019138752A1 (en) * 2018-01-10 2019-07-18 デクセリアルズ株式会社 Fuse element
JP2019121550A (en) * 2018-01-10 2019-07-22 デクセリアルズ株式会社 Fuse device
JP7010706B2 (en) 2018-01-10 2022-01-26 デクセリアルズ株式会社 Fuse element
JP2022063830A (en) * 2020-10-12 2022-04-22 功得電子工業股▲分▼有限公司 Protective element and fabrication method thereof
US11362505B2 (en) 2020-10-12 2022-06-14 Conquer Electronics Co., Ltd. Protective element and a fabrication method thereof
JP7089012B2 (en) 2020-10-12 2022-06-21 功得電子工業股▲分▼有限公司 Protective element and its manufacturing method
WO2024080051A1 (en) * 2022-10-12 2024-04-18 デクセリアルズ株式会社 Protective element and method for manufacturing protective element

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