JP6797565B2 - Fuse element - Google Patents

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Description

本発明は、電源ラインや信号ラインを遮断することにより回路を保護するヒューズ素子に関する。 The present invention relates to a fuse element that protects a circuit by blocking a power supply line or a signal line.

例えばリチウムイオン二次電池向けの保護回路に用いられるヒューズ素子として、絶縁基板に形成された第１の電極、発熱体に繋がる発熱体引出電極、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。 For example, as a fuse element used in a protection circuit for a lithium ion secondary battery, a soluble conductor is connected between a first electrode formed on an insulating substrate, a heating element extraction electrode connected to a heating element, and a second electrode. A circuit is formed by forming a part of the current path and blowing the soluble conductor on this current path by self-heating due to overcurrent, or by energizing a heating element provided inside the fuse element by a signal from the outside. Some melt the soluble conductor at the timing intended by the side.

図３０にヒューズ素子の一例を示す。図３０〜図３２に示すヒューズ素子８０は、絶縁基板８５と、絶縁基板８５表面８５ａの両端に形成された第１、第２の電極８１，８２と、絶縁基板８５の裏面８５ｂに積層され絶縁層８６に覆われた発熱体８４と、絶縁基板８５の表面８５ａ上に積層され発熱体８４と電気的に接続された中間電極８８と、両端が第１、第２の電極８１，８２にそれぞれ接続され、中央部が中間電極８８に接続された可溶導体８３とを備える。 FIG. 30 shows an example of a fuse element. The fuse element 80 shown in FIGS. 30 to 32 is laminated and insulated on the insulating substrate 85, the first and second electrodes 81 and 82 formed on both ends of the insulating substrate 85 surface 85a, and the back surface 85b of the insulating substrate 85. The heating element 84 covered with the layer 86, the intermediate electrode 88 laminated on the surface 85a of the insulating substrate 85 and electrically connected to the heating element 84, and the first and second electrodes 81 and 82 at both ends, respectively. It includes a soluble conductor 83 that is connected and whose central portion is connected to the intermediate electrode 88.

第１、第２の電極８１，８２は、絶縁基板８５の裏面８５ｂに設けられた第１、第２の実装電極９１，９２とスルーホール９０を介して接続されている。また、発熱体８４は、一端を絶縁基板８５の裏面８５ｂに設けられた発熱体引出電極８７と接続され、他端を絶縁基板８５の裏面８５ｂに設けられた発熱体電極９３と接続されている。発熱体引出電極８７は、スルーホール９４を介して中間電極８８と接続されている。また、可溶導体８３は、発熱体８４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からなる。 The first and second electrodes 81 and 82 are connected to the first and second mounting electrodes 91 and 92 provided on the back surface 85b of the insulating substrate 85 via through holes 90. Further, one end of the heating element 84 is connected to a heating element extraction electrode 87 provided on the back surface 85b of the insulating substrate 85, and the other end is connected to a heating element electrode 93 provided on the back surface 85b of the insulating substrate 85. .. The heating element extraction electrode 87 is connected to the intermediate electrode 88 via a through hole 94. Further, the soluble conductor 83 is made of a material that is rapidly melted by the heat generated by the heating element 84, and is made of a low melting point metal such as solder or Pb-free solder containing Sn as a main component.

ヒューズ素子８０は、過充電、過放電等の異常が検知されると、外部回路と接続された発熱体電極９３より発熱体８４へ通電される。ヒューズ素子８０は、発熱体８４が発熱することにより可溶導体８３が溶融し、この溶融導体を第１、第２の電極８１，８２及び中間電極８８に集めることにより、第１及び第２の電極８１，８２間の電流経路を遮断する。 When an abnormality such as overcharging or overdischarging is detected, the fuse element 80 energizes the heating element 84 from the heating element electrode 93 connected to an external circuit. In the fuse element 80, the soluble conductor 83 is melted by the heat generated by the heating element 84, and the molten conductors are collected on the first and second electrodes 81 and 82 and the intermediate electrode 88 to form the first and second fuse elements 80. The current path between the electrodes 81 and 82 is cut off.

特許第２７９０４３３号公報Japanese Patent No. 2790433

リチウムイオン二次電池が搭載される機器の小型化の要請や、電動工具や電気自動車といった大電流用途へ対応するために多数のリチウムイオン二次電池を搭載する必要に伴う省スペース化の要請等により、ヒューズ素子は一層の小型化が求められている。 Requests for miniaturization of equipment equipped with lithium-ion secondary batteries, and requests for space saving due to the need to install a large number of lithium-ion secondary batteries in order to support high-current applications such as power tools and electric vehicles. Therefore, the fuse element is required to be further miniaturized.

図３２に示すように、ヒューズ素子８０は、絶縁基板８５の裏面８５ｂに発熱体８４、発熱体引出電極８７及び第１、第２の実装電極９１，９２が形成されている。しかし、ヒューズ素子８０の小型化を進めると、第１、第２の実装電極９１，９２によって発熱体８４を配置できる領域が狭まり、通電発熱によっても可溶導体８３を迅速に溶断することができない、あるいは局所的に過熱し可溶導体８３の溶断前に発熱体８４自身が焼切れてしまい、可溶導体８３を安定して溶断できないといったリスクが想定される。例えば、ヒューズ素子は、絶縁基板のサイズを３ｍｍ×２ｍｍまで小型する場合を想定すると、発熱体８４のサイズは０．８ｍｍ×０．８ｍｍと小さくなってしまい、安定的に溶断できる可溶導体の大きさに制約が生じ、大電流用途への対応が困難となる。 As shown in FIG. 32, in the fuse element 80, a heating element 84, a heating element extraction electrode 87, and first and second mounting electrodes 91 and 92 are formed on the back surface 85b of the insulating substrate 85. However, as the size of the fuse element 80 is reduced, the area where the heating element 84 can be arranged is narrowed by the first and second mounting electrodes 91 and 92, and the soluble conductor 83 cannot be quickly blown even by energization heat generation. Alternatively, there is a risk that the heating element 84 itself will burn out before the soluble conductor 83 is blown due to local overheating, and the soluble conductor 83 cannot be stably blown. For example, assuming that the size of the insulating substrate is reduced to 3 mm × 2 mm, the size of the heating element 84 becomes as small as 0.8 mm × 0.8 mm, and the fuse element is a soluble conductor that can be blown stably. The size is restricted, making it difficult to handle large current applications.

一方、発熱体８４の形成領域をある程度確保しようとすると、発熱体引出電極８７や第１、第２の実装電極９１，９２が小さくなり、絶縁基板８５の表面８５ａに形成された中間電極８８や第１、第２の電極８１，８２とキャスタレーションやスルーホールを介しての導通を取るスペースが不十分となる。あるいは第１、第２の実装電極９１，９２が狭くなることで実装基板への接続面積が足りなくなり、十分な接続強度を確保することができないといった問題が生じ得る。 On the other hand, when trying to secure a certain area for forming the heating element 84, the heating element extraction electrodes 87 and the first and second mounting electrodes 91 and 92 become smaller, and the intermediate electrodes 88 formed on the surface 85a of the insulating substrate 85 and the like. There is insufficient space for conduction between the first and second electrodes 81 and 82 and the castings and through holes. Alternatively, if the first and second mounting electrodes 91 and 92 are narrowed, the connection area to the mounting board becomes insufficient, which may cause a problem that sufficient connection strength cannot be secured.

そこで、本発明は、ヒューズ素子の小型化によっても、発熱体の形成領域を確保して可溶導体を安定して溶断するとともに、実装電極の接続面積を確保して実装基板との接続強度を確保す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, in the present invention, even by downsizing the fuse element, the forming region of the heating element is secured to stably blow the soluble conductor, and the connection area of the mounting electrode is secured to improve the connection strength with the mounting substrate. An object of the present invention is to provide a fuse element that can be secured.

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、上記絶縁基板の表面に形成された第１の電極及び第２の電極と、上記第１、第２の電極間にわたって接続された可溶導体と、上記絶縁基板の裏面に形成され、通電により発熱し上記可溶導体を溶断する発熱体と、上記絶縁基板の裏面に形成された裏面電極とを備え、上記発熱体と上記裏面電極とが絶縁層を介して重畳されているものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the fuse element according to the present invention is formed between the insulating substrate, the first electrode and the second electrode formed on the surface of the insulating substrate, and the first and second electrodes. A heat generating body formed on the back surface of the insulating substrate and generating heat by energization to melt the soluble conductor, and a back surface electrode formed on the back surface of the insulating substrate are provided. The body and the back electrode are superimposed on each other via an insulating layer.

本発明によれば、素子を小型化した場合でも，発熱体の有効面積と実装電極の両方を最大化することができる。したがって、発熱体の発熱が絶縁層を介して重畳された電極からも伝熱するため，可溶導体の溶断がより迅速化、安定化する。また、実装電極の面積を十分に確保することができ、回路基板との接続強度を向上させ、またヒューズ抵抗の上昇を防止することができる。 According to the present invention, both the effective area of the heating element and the mounting electrode can be maximized even when the element is miniaturized. Therefore, since the heat generated by the heating element is also transferred from the electrodes superimposed via the insulating layer, the fusing of the soluble conductor becomes faster and more stable. In addition, a sufficient area of the mounting electrode can be secured, the connection strength with the circuit board can be improved, and an increase in the fuse resistance can be prevented.

図１は、本発明が適用されたヒューズ素子の絶縁基板の表面側を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing the surface side of the insulating substrate of the fuse element to which the present invention is applied. 図２（Ａ）は本発明が適用されたヒューズ素子の絶縁基板の裏面側を示す底面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。FIG. 2A is a bottom view showing the back surface side of the insulating substrate of the fuse element to which the present invention is applied, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA'of FIG. 2A. 図３は、本発明が適用されたヒューズ素子を用いたバッテリ回路の一構成例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of a battery circuit using a fuse element to which the present invention is applied. 図４は、本発明が適用されたヒューズ素子の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a fuse element to which the present invention is applied. 図５（Ａ）は本発明が適用された他のヒューズ素子の絶縁基板の表面側を示す平面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。5 (A) is a plan view showing the surface side of the insulating substrate of another fuse element to which the present invention is applied, and FIG. 5 (B) is a cross-sectional view taken along the line AA'of FIG. 5 (A). 図６は、図５に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、絶縁基板の裏面に発熱体引出電極、第１、第２の実装電極の下層部及び発熱体電極を形成し、下層部上に第１の絶縁層を形成した状態を示す底面図である。FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing process of the fuse element shown in FIG. 5, in which a heating element extraction electrode, a lower layer portion of the first and second mounting electrodes, and a heating element electrode are formed on the back surface of the insulating substrate, and the lower layer portion is formed. It is a bottom view which shows the state which formed the 1st insulating layer on the top. 図７は、図５に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、第１の絶縁層上に発熱体を形成することにより、発熱体と下層部とを重畳させた状態を示す底面図である。FIG. 7 is a diagram showing a manufacturing process of the fuse element shown in FIG. 5, and is a bottom view showing a state in which a heating element and a lower layer portion are superimposed by forming a heating element on the first insulating layer. is there. 図８は、図５に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、発熱体上に第２の絶縁層を形成した状態を示す底面図である。FIG. 8 is a diagram showing a manufacturing process of the fuse element shown in FIG. 5, and is a bottom view showing a state in which a second insulating layer is formed on a heating element. 図９は、図５に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、第２の絶縁層の上に第１、第２の実装電極の上層部を形成した状態を示す底面図である。FIG. 9 is a diagram showing a manufacturing process of the fuse element shown in FIG. 5, and is a bottom view showing a state in which upper layers of the first and second mounting electrodes are formed on the second insulating layer. 図１０（Ａ）は本発明が適用された他のヒューズ素子の絶縁基板の表面側を示す平面図であり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。FIG. 10 (A) is a plan view showing the surface side of the insulating substrate of another fuse element to which the present invention is applied, and FIG. 10 (B) is a cross-sectional view taken along the line AA'of FIG. 10 (A). 図１１は、図１０に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、絶縁基板の裏面に発熱体引出電極及び発熱体電極を形成した状態を示す底面図である。FIG. 11 is a diagram showing a manufacturing process of the fuse element shown in FIG. 10, and is a bottom view showing a state in which a heating element extraction electrode and a heating element electrode are formed on the back surface of the insulating substrate. 図１２は、図１０に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、絶縁基板の裏面に発熱体を形成した状態を示す底面図である。FIG. 12 is a diagram showing a manufacturing process of the fuse element shown in FIG. 10, and is a bottom view showing a state in which a heating element is formed on the back surface of the insulating substrate. 図１３は、図１０に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、発熱体上に第２の絶縁層を形成した状態を示す底面図である。FIG. 13 is a diagram showing a manufacturing process of the fuse element shown in FIG. 10, and is a bottom view showing a state in which a second insulating layer is formed on a heating element. 図１４は、図１０に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、第２の絶縁層の上に第１、第２の実装電極の上層部を形成した状態を示す底面図である。FIG. 14 is a diagram showing a manufacturing process of the fuse element shown in FIG. 10, and is a bottom view showing a state in which upper layers of the first and second mounting electrodes are formed on the second insulating layer. 図１５（Ａ）は本発明が適用された他のヒューズ素子の絶縁基板の表面側を示す平面図であり、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。15 (A) is a plan view showing the surface side of the insulating substrate of another fuse element to which the present invention is applied, and FIG. 15 (B) is a sectional view taken along the line AA'of FIG. 15 (A). 図１６は、図１５に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、絶縁基板の裏面に発熱体引出電極、第１、第２の実装電極の下層部及び発熱体電極を形成し、発熱体引出電極及び下層部上に第３の絶縁層を形成した状態を示す底面図である。FIG. 16 is a diagram showing a manufacturing process of the fuse element shown in FIG. 15, in which a heating element extraction electrode, a lower layer portion of the first and second mounting electrodes, and a heating element electrode are formed on the back surface of the insulating substrate to form a heating element. It is a bottom view which shows the state which formed the 3rd insulating layer on the extraction electrode and the lower layer part. 図１７は、図１５に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、第３の絶縁層上に発熱体を形成した状態を示す底面図である。FIG. 17 is a diagram showing a manufacturing process of the fuse element shown in FIG. 15, and is a bottom view showing a state in which a heating element is formed on the third insulating layer. 図１８は、図１５に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、発熱体上に第４の絶縁層を形成した状態を示す底面図である。FIG. 18 is a diagram showing a manufacturing process of the fuse element shown in FIG. 15, and is a bottom view showing a state in which a fourth insulating layer is formed on a heating element. 図１９は、図１５に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、第４の絶縁層の上に第１、第２の実装電極の上層部を形成した状態を示す底面図である。FIG. 19 is a diagram showing a manufacturing process of the fuse element shown in FIG. 15, and is a bottom view showing a state in which upper layers of the first and second mounting electrodes are formed on the fourth insulating layer. 図２０（Ａ）は本発明が適用された他のヒューズ素子の絶縁基板の表面側を示す平面図であり、図２０（Ｂ）は図２０（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。FIG. 20 (A) is a plan view showing the surface side of the insulating substrate of another fuse element to which the present invention is applied, and FIG. 20 (B) is a sectional view taken along the line AA'of FIG. 20 (A). 図２１は、図２０に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、絶縁基板の裏面に発熱体引出電極発熱体電極を形成した状態を示す底面図である。FIG. 21 is a diagram showing a manufacturing process of the fuse element shown in FIG. 20, and is a bottom view showing a state in which a heating element extraction electrode and a heating element electrode are formed on the back surface of the insulating substrate. 図２２は、図２０に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、絶縁基板の裏面に発熱体を形成した状態を示す底面図である。FIG. 22 is a diagram showing a manufacturing process of the fuse element shown in FIG. 20, and is a bottom view showing a state in which a heating element is formed on the back surface of the insulating substrate. 図２３は、図２０に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、発熱体上に第４の絶縁層を形成した状態を示す底面図である。FIG. 23 is a diagram showing a manufacturing process of the fuse element shown in FIG. 20, and is a bottom view showing a state in which a fourth insulating layer is formed on a heating element. 図２４は、図２０に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、第４の絶縁層の上に第１、第２の実装電極の上層部を形成した状態を示す底面図である。FIG. 24 is a diagram showing a manufacturing process of the fuse element shown in FIG. 20, and is a bottom view showing a state in which upper layers of the first and second mounting electrodes are formed on the fourth insulating layer. 図２５（Ａ）は変形例に係るヒューズ素子の絶縁基板の表面側をキャップを省略して示す平面図であり、図２５（Ｂ）は図２５（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。FIG. 25 (A) is a plan view showing the surface side of the insulating substrate of the fuse element according to the modified example with the cap omitted, and FIG. 25 (B) is a cross-sectional view taken along the line AA'of FIG. 25 (A). .. 図２６は、図２５（Ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。FIG. 26 is a cross-sectional view taken along the line BB'of FIG. 25 (A). 図２７は、外部回路基板へ実装された状態を示す断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view showing a state of being mounted on an external circuit board. 図２８は、他の変形例に係るヒューズ素子の絶縁基板の表面側をキャップを省略して示す平面図である。FIG. 28 is a plan view showing the surface side of the insulating substrate of the fuse element according to another modification, omitting the cap. 図２９（Ａ）は変形例に係るヒューズ素子の絶縁基板の表面側をキャップを省略して示す平面図であり、図２９（Ｂ）は図２９（Ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。FIG. 29 (A) is a plan view showing the surface side of the insulating substrate of the fuse element according to the modified example with the cap omitted, and FIG. 29 (B) is a sectional view taken along line BB'of FIG. 29 (A). .. 図３０は、参考例に係るヒューズ素子の絶縁基板の表面側を示す平面図である。FIG. 30 is a plan view showing the surface side of the insulating substrate of the fuse element according to the reference example. 図３１は、図３０のＡ−Ａ’断面図である。FIG. 31 is a cross-sectional view taken along the line AA'of FIG. 30. 図３２は、図３０に示すヒューズ素子の絶縁基板の裏面側を示す底面図である。FIG. 32 is a bottom view showing the back surface side of the insulating substrate of the fuse element shown in FIG.

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, the 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 it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. In addition, the drawings are schematic, and the ratio of each dimension may differ from the actual one. Specific dimensions, etc. should be determined in consideration of the following explanation. In addition, it goes without saying that the drawings include parts having different dimensional relationships and ratios from each other.

本発明が適用されたヒューズ素子は、絶縁基板と、絶縁基板の表面に形成された第１の電極及び第２の電極と、第１、第２の電極間にわたって接続された可溶導体と、絶縁基板の裏面に形成され、通電により発熱し可溶導体を溶断する発熱体と、絶縁基板の裏面に形成された裏面電極とを備え、発熱体と裏面電極とが絶縁層を介して重畳されている。 The fuse element to which the present invention is applied includes an insulating substrate, a first electrode and a second electrode formed on the surface of the insulating substrate, and a soluble conductor connected between the first and second electrodes. A heating element formed on the back surface of the insulating substrate and generating heat by energization to melt the soluble conductor and a back surface electrode formed on the back surface of the insulating substrate are provided, and the heating element and the back surface electrode are superimposed via the insulating layer. ing.

絶縁基板の裏面において発熱体と重畳される裏面電極は、例えば、発熱体と接続され、発熱体への通電経路を構成する発熱体引出電極である。また、裏面電極は、第１、第２の電極と接続され、回路基板に実装される第１、第２の実装電極である。あるいは、裏面電極は、発熱体引出電極及び第１、第２の実装電極である。その他、裏面電極は、通電を目的としない放熱用や回路基板への接着用の電極であってもよい。 The back electrode that is superimposed on the heating element on the back surface of the insulating substrate is, for example, a heating element extraction electrode that is connected to the heating element and constitutes an energization path to the heating element. Further, the back surface electrode is a first and second mounting electrode connected to the first and second electrodes and mounted on the circuit board. Alternatively, the back electrode is a heating element extraction electrode and the first and second mounting electrodes. In addition, the back surface electrode may be an electrode for heat dissipation that is not intended to be energized or for adhesion to a circuit board.

［第１の実施の形態］
図１及び図２に、裏面電極である発熱体引出電極と発熱体とを重畳させたヒューズ素子１を示す。図１に示すヒューズ素子１は、絶縁基板１０と、絶縁基板１０の表面１０ａに形成された第１の電極１１及び第２の電極１２と、絶縁基板１０の表面１０ａに形成されるとともに裏面１０ｂに形成された発熱体１４と電気的に接続された中間電極１６と、両端が第１、第２の電極１１，１２にそれぞれ接続され、中央部が中間電極１６に接続された可溶導体１３と、絶縁基板１０の裏面１０ｂに積層され、中間電極１６及び発熱体１４と接続された発熱体引出電極１５と、絶縁層１７を介して発熱体引出電極１５に積層された発熱体１４と、絶縁基板１０の裏面１０ｂに形成され、第１の電極１１と電気的に接続された第１の実装電極１８及び第２の電極１２と電気的に接続された第２の実装電極１９とを備える。 [First Embodiment]
1 and 2 show a fuse element 1 in which a heating element extraction electrode, which is a back electrode, and a heating element are superimposed. The fuse element 1 shown in FIG. 1 is formed on the insulating substrate 10, the first electrode 11 and the second electrode 12 formed on the front surface 10a of the insulating substrate 10, the front surface 10a of the insulating substrate 10, and the back surface 10b. An intermediate electrode 16 electrically connected to the heating element 14 formed in the above, and a soluble conductor 13 having both ends connected to the first and second electrodes 11 and 12, respectively, and the central portion connected to the intermediate electrode 16. And the heating element extraction electrode 15 laminated on the back surface 10b of the insulating substrate 10 and connected to the intermediate electrode 16 and the heating element 14, and the heating element 14 laminated on the heating element extraction electrode 15 via the insulating layer 17. A first mounting electrode 18 formed on the back surface 10b of the insulating substrate 10 and electrically connected to the first electrode 11 and a second mounting electrode 19 electrically connected to the second electrode 12 are provided. ..

絶縁基板１０は、たとえば、アルミナ、アルミナセラミック、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。また、ヒューズ素子１は、搭載される電気機器の小型化等に伴う要請から小型化が図られ、絶縁基板１０が例えば３ｍｍ×２ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの大きさとされている。 The insulating substrate 10 is formed in a substantially rectangular shape by, for example, an insulating member such as alumina, alumina ceramic, glass ceramic, mullite, and zirconia. In addition, the insulating substrate 10 may use a material used for a printed wiring board such as a glass epoxy board or a phenol substrate. Further, the fuse element 1 has been miniaturized in response to a demand for miniaturization of the mounted electric equipment, and the insulating substrate 10 has a size of, for example, 3 mm × 2 mm and a thickness of 0.3 mm.

［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（ジュール熱）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 arranged on the surface 10a of the insulating substrate 10 at intervals near the side edges facing each other, and the soluble conductor 13 described later is mounted on the surface 10a. As a result, they are electrically connected via the soluble conductor 13. Further, in the first and second electrodes 11 and 12, a large current exceeding the rating flows through the fuse element 1, the soluble conductor 13 is blown by self-heating (Joule heat), or the heating element 14 generates heat when energized. The soluble conductor 13 is cut off by fusing.

図２（Ａ）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を貫通するスルーホール２０を介して裏面１０ｂに設けられた第１、第２の実装電極１８，１９と接続されている。第１、第２の電極１１，１２及び第１、第２の実装電極１８，１９間を接続するスルーホール２０は、ヒューズ素子１の通電経路の一部を構成し、電流定格を決める要素となることから、所定の寸法（例えば０．３ｍｍφ）を有し、内部に第１の電極１１と第１の実装電極１８、第２の電極１２と第２の実装電極１９とを接続する導電層が形成されている。 As shown in FIG. 2A, the first and second electrodes 11 and 12, respectively, are the first and second mounting electrodes provided on the back surface 10b via the through holes 20 penetrating the insulating substrate 10. It is connected to 18 and 19. The through hole 20 connecting the first and second electrodes 11 and 12 and the first and second mounting electrodes 18 and 19 constitutes a part of the energization path of the fuse element 1 and is an element that determines the current rating. Therefore, a conductive layer having a predetermined size (for example, 0.3 mmφ) and internally connecting the first electrode 11 and the first mounting electrode 18, the second electrode 12 and the second mounting electrode 19. Is formed.

第１、第２の実装電極１８，１９は、ヒューズ素子１が実装される保護回路等の回路基板に接続される外部接続電極であり、絶縁基板１０の裏面１０ｂに、絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄ側に離間して形成されている。ヒューズ素子１は、これら第１、第２の実装電極１８，１９を介して外部回路が形成された回路基板と接続され、第１の実装電極１８、スルーホール２０、第１の電極１１、可溶導体１３、第２の電極１２、スルーホール２０、第２の実装電極１９にわたる経路が、当該外部回路の通電経路の一部を構成する。 The first and second mounting electrodes 18 and 19 are external connection electrodes connected to a circuit board such as a protection circuit on which the fuse element 1 is mounted, and the first mounting electrode 10 of the insulating substrate 10 is formed on the back surface 10b of the insulating substrate 10. , The second side edges 10c and 10d are separated from each other. The fuse element 1 is connected to a circuit board on which an external circuit is formed via the first and second mounting electrodes 18 and 19, and the first mounting electrode 18, the through hole 20, the first electrode 11, and the like are possible. The path extending through the molten conductor 13, the second electrode 12, the through hole 20, and the second mounting electrode 19 constitutes a part of the energization path of the external circuit.

なお、第１、第２の実装電極１８，１９は、スルーホール２０に代えて、又はスルーホール２０ともに絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄにキャスタレーションを設け、当該キャスタレーションを介しても第１、第２の電極１１，１２と導通させてもよい。また、第１、第２の実装電極１８，１９は、スルーホール２０やキャスタレーションを介して導通を取るスペースを確保するとともに回路基板への接続面積を広げて接続強度や所定の定格を確保するために、十分な面積を備え、また、素子全体のヒューズ抵抗の低抵抗化（例えば７ｍΩ）が図られている。 The first and second mounting electrodes 18 and 19 are provided with casters on the first and second side edges 10c and 10d of the insulating substrate 10 in place of the through holes 20 or together with the through holes 20. It may be electrically connected to the first and second electrodes 11 and 12 via a ration. Further, the first and second mounting electrodes 18 and 19 secure a space for conducting conduction through the through holes 20 and the casting, and expand the connection area to the circuit board to secure the connection strength and a predetermined rating. Therefore, a sufficient area is provided, and the fuse resistance of the entire element is reduced (for example, 7 mΩ).

第１、第２の電極１１，１２や第１、第２の実装電極１８，１９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、例えば、Ａｇ−Ｐｄペーストを印刷し、８５０℃３０ｍｉｎ焼成することにより形成することができる。また、第１、第２の電極１１，１２や第１、第２の実装電極１８，１９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や第１、第２の実装電極１８，１９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を形成する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、また、回路基板の電極に第１、第２の実装電極を接続する接続用ハンダが溶融することにより第１、第２の実装電極１８，１９が溶食されることを防止することができる。 The first and second electrodes 11 and 12 and the first and second mounting electrodes 18 and 19 can be formed by using a general electrode material such as Cu or Ag. For example, Ag-Pd paste can be used. It can be formed by printing and firing at 850 ° C. for 30 minutes. Further, on the surfaces of the first and second electrodes 11 and 12 and the first and second mounting electrodes 18 and 19, coatings such as Ni / Au plating, Ni / Pd plating, and Ni / Pd / Au plating are applied. , It is preferable that the coating is performed by a known method such as plating. As a result, the fuse element 1 can prevent oxidation of the first and second electrodes 11 and 12 and the first and second mounting electrodes 18 and 19 and prevent fluctuations in the rating due to an increase in conduction resistance. it can. Further, when the fuse element 1 is reflow-mounted, the first and second electrodes 11 and 12 are melted by melting the connecting solder for connecting the soluble conductor 13 or the low melting point metal forming the soluble conductor 13. It is possible to prevent erosion (solder eating), and the connection solder that connects the first and second mounting electrodes to the electrodes of the circuit board melts, so that the first and second mounting electrodes 18, It is possible to prevent 19 from being eroded.

また、絶縁基板１０の表面１０ａには、第１、第２の電極１１，１２間に中間電極１６が積層されている。中間電極１６は、絶縁基板１０の裏面１０ｂに積層された発熱体引出電極１５とスルーホール２１を介して接続されている。スルーホール２１も、内部に発熱体引出電極１５と中間電極１６とを接続する導電層が形成されている。 Further, on the surface 10a of the insulating substrate 10, an intermediate electrode 16 is laminated between the first and second electrodes 11 and 12. The intermediate electrode 16 is connected to the heating element extraction electrode 15 laminated on the back surface 10b of the insulating substrate 10 via a through hole 21. The through hole 21 is also formed with a conductive layer that connects the heating element extraction electrode 15 and the intermediate electrode 16 inside.

［可溶導体］
ヒューズ素子１は、第１の電極１１、中間電極１６、第２の電極１２にわたって可溶導体１３が接続されている。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。一例として、可溶導体１３は、Ｓｎ：Ｓｂ＝９５：５、液相点２４０℃，サイズ１ｍｍ×２ｍｍに設計することができる。 [Soluble conductor]
In the fuse element 1, the soluble conductor 13 is connected across the first electrode 11, the intermediate electrode 16, and the second electrode 12. The soluble conductor 13 is made of a material that is rapidly melted by the heat generated by the heating element 14, and a low melting point metal such as solder or Pb-free solder containing Sn as a main component can be preferably used. As an example, the soluble conductor 13 can be designed to have Sn: Sb = 95: 5, a liquidus point of 240 ° C., and a size of 1 mm × 2 mm.

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とし外層を高融点金属とする積層体を用いてもよい。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、所定の定格を維持するとともに遮断特性の変動を抑制することができる。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（ハンダ食われ）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, as the soluble conductor 13, a refractory metal such as In, Pb, Ag, Cu or an alloy containing any one of these as a main component may be used, or the inner layer is a low melting point metal and the outer layer is a high melting point. A laminated body made of metal may be used. When the fuse element 1 is reflow mounted by containing the high melting point metal and the low melting point metal, even if the reflow temperature exceeds the melting temperature of the low melting point metal and the low melting point metal melts, the low melting point metal The outflow to the outside can be suppressed, the shape of the soluble conductor 13 can be maintained, a predetermined rating can be maintained, and fluctuations in the blocking characteristics can be suppressed. Further, even at the time of fusing, the low melting point metal is melted and the high melting point metal is eroded (soldered), so that the low melting point metal can be rapidly fusing at a temperature equal to or lower than the melting point of the high melting point metal.

可溶導体１３は、中間電極１６及び第１、第２の電極１１，１２へ接続されている。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を接続する接続材料としては、ハンダを好適に用いることができ、例えば、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ＝９６．５／３／０．５、融点２１９℃の接続はんだペーストを用いることができる。 The soluble conductor 13 is connected to the intermediate electrode 16 and the first and second electrodes 11 and 12. The soluble conductor 13 can be easily connected by reflow soldering. Solder can be preferably used as the connecting material for connecting the soluble conductor 13, and for example, a connecting solder paste having Sn / Ag / Cu = 96.5 / 3 / 0.5 and a melting point of 219 ° C. can be used. it can.

また、可溶導体１３は、酸化防止、濡れ性の向上等のため、フラックスが塗布されていることが好ましい。 Further, the soluble conductor 13 is preferably coated with a flux in order to prevent oxidation, improve wettability and the like.

絶縁基板１０の裏面１０ｂには、発熱体１４と、発熱体引出電極１５と、第１、第２の実装電極１８，１９と、発熱体電極２３とが形成され、発熱体１４と発熱体引出電極１５とが絶縁層１７を介して重畳されている。 A heating element 14, a heating element extraction electrode 15, first and second mounting electrodes 18 and 19, and a heating element electrode 23 are formed on the back surface 10b of the insulating substrate 10, and the heating element 14 and the heating element drawer are formed. The electrode 15 and the electrode 15 are superimposed via the insulating layer 17.

［発熱体引出電極］
発熱体引出電極１５は、絶縁基板１０の裏面１０ｂに、絶縁基板の第３の側縁１０ｅから中央に向かって形成されている。また、発熱体引出電極１５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、例えば、Ａｇ−Ｐｄペーストを印刷し、８５０℃３０ｍｉｎ焼成することにより形成することができる。また、発熱体引出電極１５は、発熱体１４の一端と接続されるとともに、スルーホール２１を介して絶縁基板１０の表面１０ａに形成された中間電極１６と接続されている。 [Heating element extraction electrode]
The heating element extraction electrode 15 is formed on the back surface 10b of the insulating substrate 10 from the third side edge 10e of the insulating substrate toward the center. Further, the heating element extraction electrode 15 can be formed by using a general electrode material such as Cu or Ag. For example, it can be formed by printing Ag-Pd paste and firing at 850 ° C. for 30 minutes. .. Further, the heating element extraction electrode 15 is connected to one end of the heating element 14 and is also connected to the intermediate electrode 16 formed on the surface 10a of the insulating substrate 10 via the through hole 21.

なお、発熱体引出電極１５は、スルーホール２１に代えて、又はスルーホール２１ともに絶縁基板１０の第３の側縁１０ｅにキャスタレーションを設け、当該キャスタレーションを介しても中間電極１６と導通させてもよい。 The heating element extraction electrode 15 is provided with a caster on the third side edge 10e of the insulating substrate 10 in place of the through hole 21 or together with the through hole 21 so as to be electrically connected to the intermediate electrode 16 through the caster. You may.

［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スクリーン印刷技術を用いてパターン形成して、焼成（例えば８５０℃３０ｍｉｎ）する等によって形成することができる。パターン形成された発熱体１４の抵抗値は例えば１Ωとされている。また、発熱体１４は、一端が発熱体引出電極１５と接続され、他端が発熱体電極２３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, W, Mo, Ru, Cu, Ag, or an alloy containing these as main components. The heating element 14 is made by mixing powders of these alloys, compositions, and compounds with a resin binder or the like to form a paste, which is patterned by using screen printing technology and fired (for example, 850 ° C. for 30 min). It can be formed by such as. The resistance value of the pattern-formed heating element 14 is, for example, 1Ω. Further, one end of the heating element 14 is connected to the heating element extraction electrode 15, and the other end is connected to the heating element electrode 23.

発熱体１４は、ヒューズ素子１が回路基板に実装されることにより、発熱体電極２３を介して回路基板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発熱体電極２３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 via the heating element electrode 23 by mounting the fuse element 1 on the circuit board. Then, the heating element 14 is energized via the heating element electrode 23 at a predetermined timing to cut off the energization path of the external circuit, and heat is generated so that the first and second electrodes 11 and 12 can be connected. The molten conductor 13 can be fused. Further, the heating element 14 stops generating heat because the soluble conductor 13 is melted and its own energization path is also cut off.

ここで、ヒューズ素子１は、発熱体引出電極１５の一部を覆うように絶縁層１７が配設され、この絶縁層１７を介して発熱体１４が発熱体引出電極１５上に重畳されている。絶縁層１７を構成する絶縁材料としては、例えば熱伝導効率のよいガラスを用いることができ、発熱体引出電極１５を形成した後、ガラスペーストを印刷、焼成（例えば８５０℃３０ｍｉｎ）することにより形成することができる。発熱体１４は、絶縁層１７を形成した後、絶縁基板１０の裏面１０ｂ上及び絶縁層１７上に積層されるとともに、絶縁層１７を介して発熱体引出電極１５と重畳され、発熱体引出電極１５の絶縁層１７に被覆されていない一部と接続されている。 Here, in the fuse element 1, an insulating layer 17 is arranged so as to cover a part of the heating element extraction electrode 15, and the heating element 14 is superimposed on the heating element extraction electrode 15 via the insulating layer 17. .. As the insulating material constituting the insulating layer 17, for example, glass having high thermal conductivity efficiency can be used, and after forming the heating element extraction electrode 15, the glass paste is printed and fired (for example, 850 ° C. for 30 min). can do. After forming the insulating layer 17, the heating element 14 is laminated on the back surface 10b of the insulating substrate 10 and on the insulating layer 17, and is superimposed on the heating element extraction electrode 15 via the insulating layer 17, and the heating element extraction electrode is superposed. It is connected to a part of the insulating layer 17 of 15 which is not covered.

ヒューズ素子１は、発熱体１４と発熱体引出電極１５とが絶縁層１７を介して重畳されることにより、小型化された絶縁基板１０において、発熱体１４の形成スペースを大きく確保することができる。したがって、ヒューズ素子１は、発熱体１４の有効面積を最大化させることができ、可溶導体１３を速やかに、かつ安定して溶断することができる。例えば、ヒューズ素子１は、絶縁基板のサイズを３ｍｍ×２ｍｍまで小型する場合を想定すると、発熱体１４のサイズは例えば０．８ｍｍ×１．２ｍｍと大型化することができる。なお、本発明はあらゆるサイズの絶縁基板において、あらゆるサイズの発熱体を形成することができることはもちろんである。 In the fuse element 1, the heating element 14 and the heating element extraction electrode 15 are superposed on each other via the insulating layer 17, so that a large space for forming the heating element 14 can be secured in the miniaturized insulating substrate 10. .. Therefore, the fuse element 1 can maximize the effective area of the heating element 14, and can quickly and stably blow the soluble conductor 13. For example, assuming that the size of the insulating substrate of the fuse element 1 is reduced to 3 mm × 2 mm, the size of the heating element 14 can be increased to, for example, 0.8 mm × 1.2 mm. Of course, the present invention can form a heating element of any size on an insulating substrate of any size.

なお、発熱体１４は、発熱体引出電極１５に形成されたスルーホール２１の一部又は全部と重畳されていることが好ましい。発熱体１４とスルーホール２１とが重畳することにより、発熱体１４の熱がスルーホール２１を介しても中間電極１６及び中間電極１６上に搭載されている可溶導体１３に伝わり、速やかに可溶導体１３を溶断することができる。 It is preferable that the heating element 14 is superposed on a part or all of the through holes 21 formed in the heating element extraction electrode 15. By superimposing the heating element 14 and the through hole 21, the heat of the heating element 14 is transferred to the intermediate electrode 16 and the soluble conductor 13 mounted on the intermediate electrode 16 through the through hole 21, and is quickly enabled. The molten conductor 13 can be fused.

また、ヒューズ素子１は、さらに発熱体１４を保護する保護層（図示せず）を設けてもよい。保護層は、ガラス等の絶縁部材を好適に用いることができる。これにより、ヒューズ素子１は、周辺機器等とのショートを防止するとともに、発熱体１４の摩耗や損傷を防止でき、取扱い性を向上することができる。 Further, the fuse element 1 may be further provided with a protective layer (not shown) that protects the heating element 14. As the protective layer, an insulating member such as glass can be preferably used. As a result, the fuse element 1 can prevent a short circuit with peripheral devices and the like, and can prevent wear and damage of the heating element 14, and can improve handleability.

なお、ヒューズ素子１は、図２（Ｂ）に示すように、絶縁基板１０の表面１０ａ上に、内部を保護するキャップ２４が搭載されている。これにより、ヒューズ素子１は、溶融した可溶導体１３の飛散を防止するとともに、周辺機器等とのショートを防止することができる。キャップ２４は、ナイロンやＬＣＰ樹脂（液晶ポリマー）等の合成樹脂により形成することができる。なお、キャップ２４は、絶縁基板１０のサイズに応じた寸法に形成され、例えば２．８×１．８、厚さ０．５ｍｍの大きさとされている。 As shown in FIG. 2B, the fuse element 1 has a cap 24 for protecting the inside mounted on the surface 10a of the insulating substrate 10. As a result, the fuse element 1 can prevent the molten soluble conductor 13 from scattering and prevent a short circuit with peripheral devices and the like. The cap 24 can be formed of a synthetic resin such as nylon or an LCP resin (liquid crystal polymer). The cap 24 is formed to have dimensions corresponding to the size of the insulating substrate 10, and is, for example, 2.8 × 1.8 and 0.5 mm thick.

［ヒューズ素子の使用方法］
このようなヒューズ素子１は、図３に示すように、例えばリチウムイオン二次電池のバッテリパック３０内の回路に組み込まれて用いられる。バッテリパック３０は、例えば、合計４個のリチウムイオン二次電池のバッテリセル３１〜３４からなるバッテリスタック３５を有する。 [How to use the fuse element]
As shown in FIG. 3, such a fuse element 1 is used by being incorporated in a circuit in a battery pack 30 of a lithium ion secondary battery, for example. The battery pack 30 has, for example, a battery stack 35 composed of battery cells 31 to 34 of a total of four lithium ion secondary batteries.

バッテリパック３０は、バッテリスタック３５と、バッテリスタック３５の充放電を制御する充放電制御回路４０と、バッテリスタック３５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３１〜３４の電圧を検出する検出回路３６と、検出回路３６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３７とを備える。 The battery pack 30 includes a battery stack 35, a charge / discharge control circuit 40 that controls charging / discharging of the battery stack 35, a fuse element 1 to which the present invention is applied to shut off charging when the battery stack 35 is abnormal, and each battery cell. It includes a detection circuit 36 that detects the voltage of 31 to 34, and a current control element 37 that controls the operation of the fuse element 1 according to the detection result of the detection circuit 36.

バッテリスタック３５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３１〜３４が直列接続されたものであり、バッテリパック３０の正極端子３０ａ、負極端子３０ｂを介して、着脱可能に充電装置４５に接続され、充電装置４５からの充電電圧が印加される。充電装置４５により充電されたバッテリパック３０の正極端子３０ａ、負極端子３０ｂ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 35 is formed by connecting battery cells 31 to 34, which require control for protection from overcharge and overdischarge states, in series, and can be attached and detached via the positive electrode terminals 30a and the negative electrode terminals 30b of the battery pack 30. Is connected to the charging device 45, and the charging voltage from the charging device 45 is applied. The electronic device can be operated by connecting the positive electrode terminal 30a and the negative electrode terminal 30b of the battery pack 30 charged by the charging device 45 to the electronic device operated by the battery.

充放電制御回路４０は、バッテリスタック３５から充電装置４５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４１、４２と、これらの電流制御素子４１、４２の動作を制御する制御部４３とを備える。電流制御素子４１、４２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４３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３５の電流経路の充電方向及び／又は放電方向への導通と遮断とを制御する。制御部４３は、充電装置４５から電力供給を受けて動作し、検出回路３６による検出結果に応じて、バッテリスタック３５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４１、４２の動作を制御する。 The charge / discharge control circuit 40 includes two current control elements 41 and 42 connected in series to the current path flowing from the battery stack 35 to the charging device 45, and a control unit 43 that controls the operation of these current control elements 41 and 42. To be equipped. The current control elements 41 and 42 are composed of, for example, field effect transistors (hereinafter referred to as FETs), and by controlling the gate voltage by the control unit 43, the charging direction and / or the discharging direction of the current path of the battery stack 35 Controls continuity and interruption to. The control unit 43 operates by receiving power supplied from the charging device 45, and controls the current so as to cut off the current path when the battery stack 35 is over-discharged or over-charged according to the detection result by the detection circuit 36. It controls the operation of the elements 41 and 42.

ヒューズ素子１は、たとえば、バッテリスタック３５と充放電制御回路４０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３７によって制御される。 The fuse element 1 is connected on the charge / discharge current path between the battery stack 35 and the charge / discharge control circuit 40, and its operation is controlled by the current control element 37.

検出回路３６は、各バッテリセル３１〜３４と接続され、各バッテリセル３１〜３４の電圧値を検出して、各電圧値を充放電制御回路４０の制御部４３に供給する。また、検出回路３６は、いずれか１つのバッテリセル３１〜３４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３７を制御する制御信号を出力する。 The detection circuit 36 is connected to each battery cell 31 to 34, detects the voltage value of each battery cell 31 to 34, and supplies each voltage value to the control unit 43 of the charge / discharge control circuit 40. Further, the detection circuit 36 outputs a control signal for controlling the current control element 37 when any one of the battery cells 31 to 34 becomes an overcharge voltage or an overdischarge voltage.

電流制御素子３７は、たとえばＦＥＴにより構成され、検出回路３６から出力される検出信号によって、バッテリセル３１〜３４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３５の充放電電流経路を電流制御素子４１、４２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 37 is composed of, for example, an FET, and when the voltage value of the battery cells 31 to 34 exceeds a predetermined over-discharged or over-charged state by the detection signal output from the detection circuit 36, the current control element 37 is a fuse element. 1 is operated to control the charge / discharge current path of the battery stack 35 so as to be cut off regardless of the switch operation of the current control elements 41 and 42.

以上のような構成からなるバッテリパック３０において、本発明が適用されたヒューズ素子１は、図４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、中間電極１６を介して直列接続された可溶導体１３と、発熱体引出電極１５、中間電極１６及び可溶導体１３を経由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、例えば、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が発熱体電極２３を介して電流制御素子３７と接続される。ヒューズ素子１の２個の電極１１，１２のうち、一方は、バッテリスタック３５の一方の開放端に接続され、他方は、バッテリパック３０の正極端子３０ａ側に接続される。 In the battery pack 30 having the above configuration, the fuse element 1 to which the present invention is applied has the circuit configuration as shown in FIG. That is, the fuse element 1 is soluble by energizing and generating heat through the soluble conductor 13 connected in series via the intermediate electrode 16 and the heating element extraction electrode 15, the intermediate electrode 16 and the soluble conductor 13. It is a circuit configuration including a heating element 14 that melts the conductor 13. Further, in the fuse element 1, for example, the soluble conductor 13 is connected in series on the charge / discharge current path, and the heating element 14 is connected to the current control element 37 via the heating element electrode 23. Of the two electrodes 11 and 12 of the fuse element 1, one is connected to one open end of the battery stack 35 and the other is connected to the positive electrode terminal 30a side of the battery pack 30.

このような回路構成からなるヒューズ素子１は、発熱体１４の発熱により可溶導体１３を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。 The fuse element 1 having such a circuit configuration can reliably cut off the current path by melting the soluble conductor 13 by the heat generated by the heating element 14.

なお、本発明の保護素子は、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応用可能である。 The protective element of the present invention is not limited to the case of being used in a battery pack of a lithium ion secondary battery, and of course can be applied to various applications requiring interruption of a current path by an electric signal.

［第２の実施の形態］
次いで、本発明が適用されたヒューズ素子の他の実施例について説明する。本発明が適用されたヒューズ素子は、裏面電極である第１、第２の実装電極と発熱体とを重畳させてもよい。なお、以下に説明するヒューズ素子５０，５５において、上述したヒューズ素子１と同一の部材については同一の符号を付してその詳細を省略する。図５（Ａ）（Ｂ）に示すヒューズ素子５０は、発熱体１４と第１、第２の実装電極１８，１９とが第１、第２の絶縁層５１，５２を介して重畳されている点でヒューズ素子１と相違する。 [Second Embodiment]
Next, another embodiment of the fuse element to which the present invention is applied will be described. In the fuse element to which the present invention is applied, the first and second mounting electrodes, which are backside electrodes, and a heating element may be superimposed. In the fuse elements 50 and 55 described below, the same members as those of the fuse element 1 described above are designated by the same reference numerals, and the details thereof will be omitted. In the fuse element 50 shown in FIGS. 5A and 5B, the heating element 14 and the first and second mounting electrodes 18 and 19 are superposed on the first and second insulating layers 51 and 52. It differs from the fuse element 1 in that.

ヒューズ素子５０における第１、第２の実装電極１８，１９は、それぞれ絶縁基板１０の裏面１０ｂに積層された下層部１８ａ，１９ａと第２の絶縁層５２上に積層された上層部１８ｂ，１９ｂとを有する。下層部１８ａ，１９ａは、絶縁基板１０の裏面１０ｂに、絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄに側に離間して形成されている。下層部１８ａ，１９ａ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、例えば、Ａｇ−Ｐｄペーストを印刷し、８５０℃３０ｍｉｎ焼成することにより形成することができる。また、下層部１８ａ，１９ａは、それぞれ、絶縁基板１０を貫通するスルーホール２０を介して第１、第２の電極１１，１２と接続されている。 The first and second mounting electrodes 18 and 19 of the fuse element 50 are the lower layer portions 18a and 19a laminated on the back surface 10b of the insulating substrate 10, and the upper layer portions 18b and 19b laminated on the second insulating layer 52, respectively. And have. The lower layer portions 18a and 19a are formed on the back surface 10b of the insulating substrate 10 so as to be separated from each other on the first and second side edges 10c and 10d of the insulating substrate 10. The lower layer portions 18a and 19a can be formed by using a general electrode material such as Cu or Ag. For example, the lower layer portions 18a and 19a can be formed by printing Ag-Pd paste and firing at 850 ° C. for 30 minutes. Further, the lower layer portions 18a and 19a are connected to the first and second electrodes 11 and 12, respectively, via through holes 20 penetrating the insulating substrate 10.

また、下層部１８ａ，１９ａは、絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄ側の一部を除き、第１の絶縁層５１によって被覆されている。第１の絶縁層５１を構成する絶縁材料としては、例えば熱伝導効率のよいガラスを用いることができ、ガラスペーストを印刷、焼成（例えば８５０℃３０ｍｉｎ）することにより形成することができる。 Further, the lower layer portions 18a and 19a are covered with the first insulating layer 51 except for a part of the first and second side edges 10c and 10d of the insulating substrate 10. As the insulating material constituting the first insulating layer 51, for example, glass having high thermal conductivity efficiency can be used, and the glass paste can be formed by printing and firing (for example, 850 ° C. for 30 min).

そして、ヒューズ素子５０は、この第１の絶縁層５１を介して第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａと発熱体１４とが重畳されている。発熱体１４は、絶縁基板１０の裏面１０ｂ上に積層されるとともに、絶縁基板１０の裏面１０ｂに形成された発熱体引出電極１５及び発熱体電極２３と接続されている。また、発熱体１４は、第２の絶縁層５２が積層されている。第２の絶縁層５２は、発熱体１４の面積以上の面積を有し、発熱体１４の全体を被覆する。第２の絶縁層５２を構成する絶縁材料としては、例えば熱伝導効率のよいガラスを用いることができ、ガラスペーストを印刷、焼成（例えば８５０℃３０ｍｉｎ）することにより形成することができる。そして、ヒューズ素子５０は、この第２の絶縁層５２を介して第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂが発熱体１４上に重畳されている。発熱体１４は、第１、第２の絶縁層５１，５２を介して第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａ及び上層部１８ｂ，１９ｂと重畳されることにより、第１、第２の実装電極１８，１９と絶縁されている。 In the fuse element 50, the lower layers 18a and 19a of the first and second mounting electrodes 18 and 19 and the heating element 14 are superimposed on each other via the first insulating layer 51. The heating element 14 is laminated on the back surface 10b of the insulating substrate 10 and is connected to the heating element extraction electrode 15 and the heating element electrode 23 formed on the back surface 10b of the insulating substrate 10. Further, the heating element 14 is laminated with a second insulating layer 52. The second insulating layer 52 has an area equal to or larger than the area of the heating element 14, and covers the entire heating element 14. As the insulating material constituting the second insulating layer 52, for example, glass having high thermal conductivity efficiency can be used, and the glass paste can be formed by printing and firing (for example, 850 ° C. for 30 min). In the fuse element 50, the upper layer portions 18b and 19b of the first and second mounting electrodes 18 and 19 are superimposed on the heating element 14 via the second insulating layer 52. The heating element 14 is superposed on the lower layers 18a and 19a and the upper layers 18b and 19b of the first and second mounting electrodes 18 and 19 via the first and second insulating layers 51 and 52. It is insulated from the first and second mounting electrodes 18 and 19.

上層部１８ｂ，１９ｂは、第１の絶縁層５１より露出されている下層部１８ａ，１９ａと接続されている。また、上層部１８ｂ，１９ｂは、ヒューズ素子５０が実装される保護回路等の回路基板に接続される外部接続電極である。ヒューズ素子５０は、これら第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂを介して外部回路が形成された回路基板と接続され、上層部１８ｂ、下層部１８ａ、スルーホール２０、第１の電極１１、可溶導体１３、第２の電極１２、スルーホール２０、下層部１９ａ、上層部１９ｂにわたる経路が、当該外部回路の通電経路の一部を構成する。 The upper layer portions 18b and 19b are connected to the lower layer portions 18a and 19a exposed from the first insulating layer 51. Further, the upper layer portions 18b and 19b are external connection electrodes connected to a circuit board such as a protection circuit on which the fuse element 50 is mounted. The fuse element 50 is connected to a circuit board on which an external circuit is formed via the upper layers 18b and 19b of the first and second mounting electrodes 18 and 19, and the upper layer 18b, the lower layer 18a and the through hole 20 are connected. The path extending through the first electrode 11, the soluble conductor 13, the second electrode 12, the through hole 20, the lower layer portion 19a, and the upper layer portion 19b constitutes a part of the energization path of the external circuit.

このようなヒューズ素子５０は、発熱体１４と第１、第２の実装電極１８，１９の上下層部１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂとが第１、第２の絶縁層５１，５２を介して重畳されることにより、小型化された絶縁基板１０において、発熱体１４の形成スペースを大きく確保することができる。したがって、ヒューズ素子５０は、発熱体１４の有効面積を最大化させることができ、可溶導体１３を速やかに、かつ安定して溶断することができる。また、ヒューズ素子５０は、第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂの十分な面積を確保することができ、回路基板への実装面積を最大限に広げて接続強度や所定の定格を備えることができる。 In such a fuse element 50, the heating element 14 and the upper and lower layer portions 18a, 18b, 19a, 19b of the first and second mounting electrodes 18 and 19 are interposed via the first and second insulating layers 51 and 52. By superimposing the layers, a large space for forming the heating element 14 can be secured in the miniaturized insulating substrate 10. Therefore, the fuse element 50 can maximize the effective area of the heating element 14, and can quickly and stably blow the soluble conductor 13. Further, the fuse element 50 can secure a sufficient area of the upper layers 18b and 19b of the first and second mounting electrodes 18 and 19, and the mounting area on the circuit board is maximized to increase the connection strength. It can have a predetermined rating.

なお、発熱体１４は、下層部１８ａ，１９ａに形成されたスルーホール２０の一部又は全部と重畳されていることが好ましい。発熱体１４とスルーホール２０とが重畳することにより、発熱体１４の熱がスルーホール２０を介しても第１、第２の電極１１，１２及び第１、第２の電極１１，１２上に搭載されている可溶導体１３に伝わり、速やかに可溶導体１３を溶断することができる。 It is preferable that the heating element 14 is superposed on a part or all of the through holes 20 formed in the lower layer portions 18a and 19a. By superimposing the heating element 14 and the through hole 20, the heat of the heating element 14 is placed on the first and second electrodes 11 and 12 and the first and second electrodes 11 and 12 even through the through hole 20. It is transmitted to the mounted soluble conductor 13 and can quickly melt the soluble conductor 13.

また、第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａは、スルーホール２０に代えて、又はスルーホール２０ともに絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄにキャスタレーションを設け、当該キャスタレーションを介しても第１、第２の電極１１，１２と導通させてもよい。 Further, the lower layer portions 18a and 19a of the first and second mounting electrodes 18 and 19 are casters on the first and second side edges 10c and 10d of the insulating substrate 10 in place of the through holes 20 or together with the through holes 20. A ratio may be provided to conduct the first and second electrodes 11 and 12 via the castaration.

なお、ヒューズ素子５０は、第１の絶縁層５１が、図５（Ｂ）に示すように下層部１８ａ，１９ａのそれぞれに設けられ、各第１の絶縁層５１上間にわたって発熱体１４が重畳されているが、一つの第１の絶縁層５１を下層部１８ａ，１９ａ間にわたって設け、発熱体１４の全体が第１の絶縁層５１上に形成されるようにしてもよい。絶縁基板１０の裏面１０ｂと発熱体１４との間にも第１の絶縁層５１が設けられることにより、発熱体の熱を効率よく絶縁基板１０側に伝熱させることができる。 In the fuse element 50, a first insulating layer 51 is provided on each of the lower layer portions 18a and 19a as shown in FIG. 5 (B), and a heating element 14 is superimposed on each of the upper layers of the first insulating layer 51. However, one first insulating layer 51 may be provided between the lower layers 18a and 19a so that the entire heating element 14 is formed on the first insulating layer 51. By providing the first insulating layer 51 between the back surface 10b of the insulating substrate 10 and the heating element 14, the heat of the heating element can be efficiently transferred to the insulating substrate 10 side.

このようなヒューズ素子５０は、図６〜図９に示す工程により製造することができる。先ず、図６に示すように、絶縁基板１０の裏面１０ｂに発熱体引出電極１５、第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａ及び発熱体電極２３を形成する。次いで、下層部１８ａ，１９ａ上に、絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄ側の一部を除いて、第１の絶縁層５１を形成する。 Such a fuse element 50 can be manufactured by the steps shown in FIGS. 6 to 9. First, as shown in FIG. 6, the heating element extraction electrode 15, the lower layers 18a and 19a of the first and second mounting electrodes 18 and 19, and the heating element electrode 23 are formed on the back surface 10b of the insulating substrate 10. Next, the first insulating layer 51 is formed on the lower layer portions 18a and 19a except for a part of the first and second side edges 10c and 10d of the insulating substrate 10.

次いで、図７に示すように、発熱体１４を形成する。発熱体１４は、第１の絶縁層５１上に形成されることにより下層部１８ａ，１９ａと重畳される。また、発熱体１４は、発熱体引出電極１５及び発熱体電極２３と接続される。 Then, as shown in FIG. 7, a heating element 14 is formed. The heating element 14 is formed on the first insulating layer 51 so as to be superimposed on the lower layer portions 18a and 19a. Further, the heating element 14 is connected to the heating element extraction electrode 15 and the heating element electrode 23.

次いで、図８に示すように、発熱体１４上に第２の絶縁層５２を形成する。第２の絶縁層５２は、発熱体１４の全体を覆うとともに、絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄ側の一部を除いて、下層部１８ａ，１９ａを露出させている。 Next, as shown in FIG. 8, a second insulating layer 52 is formed on the heating element 14. The second insulating layer 52 covers the entire heating element 14, and exposes the lower layer portions 18a and 19a except for a part of the insulating substrate 10 on the first and second side edges 10c and 10d. ..

そして、図９に示すように、第２の絶縁層５２の上に第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂを形成する。上層部１８ｂ，１９ｂは、絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄ側の一部において、下層部１８ａ，１９ａと接続される。 Then, as shown in FIG. 9, upper layer portions 18b and 19b of the first and second mounting electrodes 18 and 19 are formed on the second insulating layer 52. The upper layer portions 18b and 19b are connected to the lower layer portions 18a and 19a at a part of the first and second side edges 10c and 10d of the insulating substrate 10.

［第３の実施の形態］
また、ヒューズ素子は、図１０（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａを設けず、キャスタレーション５３を介して第１、第２の電極１１，１２と上層部１８ｂ，１９ｂとを接続してもよい。図１０に示すヒューズ素子５５は、ヒューズ素子５０に対して、第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａを備えていない点で相違する。この場合、発熱体１４と下層部１８ａ，１９ａとを絶縁している第１の絶縁層５１は設ける必要は無いが、絶縁基板１０の裏面１０ｂと発熱体１４との間に絶縁層を設けてもよい。 [Third Embodiment]
Further, as shown in FIGS. 10A and 10B, the fuse element is not provided with the lower layer portions 18a and 19a of the first and second mounting electrodes 18 and 19, and the first and first fuse elements are provided via the casting 53. The electrodes 11 and 12 of 2 and the upper layer portions 18b and 19b may be connected. The fuse element 55 shown in FIG. 10 is different from the fuse element 50 in that the lower layers 18a and 19a of the first and second mounting electrodes 18 and 19 are not provided. In this case, it is not necessary to provide the first insulating layer 51 that insulates the heating element 14 and the lower layer portions 18a and 19a, but an insulating layer is provided between the back surface 10b of the insulating substrate 10 and the heating element 14. May be good.

このようなヒューズ素子５５は、図１１〜図１４に示す工程により製造することができる。先ず、図１１に示すように、絶縁基板１０の裏面１０ｂに発熱体引出電極１５及び発熱体電極２３を形成する。次いで、図１２に示すように、発熱体１４を形成する。発熱体１４は、発熱体引出電極１５及び発熱体電極２３と接続される。 Such a fuse element 55 can be manufactured by the steps shown in FIGS. 11 to 14. First, as shown in FIG. 11, a heating element extraction electrode 15 and a heating element electrode 23 are formed on the back surface 10b of the insulating substrate 10. Then, as shown in FIG. 12, a heating element 14 is formed. The heating element 14 is connected to the heating element extraction electrode 15 and the heating element electrode 23.

次いで、図１３に示すように、発熱体１４上に第２の絶縁層５２を形成する。第２の絶縁層５２は、発熱体１４の全体を覆う。そして、図１４に示すように、第２の絶縁層５２の上に第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂを形成する。上層部１８ｂ，１９ｂは、絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄに形成されたキャスタレーション５３を介して、絶縁基板１０の表面１０ａに形成された第１、第２の電極１１，１２と接続される。 Next, as shown in FIG. 13, a second insulating layer 52 is formed on the heating element 14. The second insulating layer 52 covers the entire heating element 14. Then, as shown in FIG. 14, upper layer portions 18b and 19b of the first and second mounting electrodes 18 and 19 are formed on the second insulating layer 52. The upper layer portions 18b and 19b are the first and second electrodes formed on the surface 10a of the insulating substrate 10 via the castings 53 formed on the first and second side edges 10c and 10d of the insulating substrate 10. It is connected to 11 and 12.

［第４の実施の形態］
また、本発明が適用されたヒューズ素子は、裏面電極である発熱体引出電極及び第１、第２の実装電極と発熱体とを重畳させてもよい。なお、以下に説明するヒューズ素子６０において、上述したヒューズ素子１及びヒューズ素子５０と同一の部材については同一の符号を付してその詳細を省略する。図１５（Ａ）（Ｂ）に示すヒューズ素子６０は、発熱体１４と発熱体引出電極１５とが第３の絶縁層６１を介して重畳され、発熱体１４と第１、第２の実装電極１８，１９とが第３、第４の絶縁層６１，６２を介して重畳されている点でヒューズ素子１と相違する。 [Fourth Embodiment]
Further, in the fuse element to which the present invention is applied, the heating element extraction electrode, which is the back surface electrode, the first and second mounting electrodes, and the heating element may be superimposed. In the fuse element 60 described below, the same members as those of the fuse element 1 and the fuse element 50 described above are designated by the same reference numerals, and the details thereof will be omitted. In the fuse element 60 shown in FIGS. 15A and 15B, the heating element 14 and the heating element extraction electrode 15 are superposed on the heating element 14 via the third insulating layer 61, and the heating element 14 and the first and second mounting electrodes are superimposed. It differs from the fuse element 1 in that 18 and 19 are superimposed via the third and fourth insulating layers 61 and 62.

ヒューズ素子６０における第１、第２の実装電極１８，１９は、それぞれ絶縁基板１０の裏面１０ｂに積層された下層部１８ａ，１９ａと第４の絶縁層６２上に積層された上層部１８ｂ，１９ｂとを有する。 The first and second mounting electrodes 18 and 19 of the fuse element 60 are the lower layer portions 18a and 19a laminated on the back surface 10b of the insulating substrate 10, and the upper layer portions 18b and 19b laminated on the fourth insulating layer 62, respectively. And have.

発熱体引出電極１５及び下層部１８ａ，１９ａ上には、第３の絶縁層６１が積層されている。これにより、発熱体引出電極１５は絶縁基板１０の第３の側縁１０ｅ側の一部を除いて第３の絶縁層６１に被覆され、下層部１８ａ，１９ａは絶縁基板１０の第１、第２の側面１０ｃ，１０ｄ側の一部を除いて第３の絶縁層６１によって被覆されている。第３の絶縁層６１を構成する絶縁材料としては、例えば熱伝導効率のよいガラスを用いることができ、ガラスペーストを印刷、焼成（例えば８５０℃３０ｍｉｎ）することにより形成することができる。そして、ヒューズ素子６０は、この第３の絶縁層６１を介して発熱体引出電極１５及び第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａと発熱体１４とが重畳されている。 A third insulating layer 61 is laminated on the heating element extraction electrode 15 and the lower layer portions 18a and 19a. As a result, the heating element extraction electrode 15 is covered with the third insulating layer 61 except for a part on the third side edge 10e side of the insulating substrate 10, and the lower layer portions 18a and 19a are the first and first of the insulating substrate 10. It is covered with a third insulating layer 61 except for a part on the side surfaces 10c and 10d of 2. As the insulating material constituting the third insulating layer 61, for example, glass having high thermal conductivity efficiency can be used, and the glass paste can be formed by printing and firing (for example, 850 ° C. for 30 min). In the fuse element 60, the heating element extraction electrode 15 and the lower layers 18a and 19a of the first and second mounting electrodes 18 and 19 and the heating element 14 are superimposed via the third insulating layer 61. ..

発熱体１４は、第３の絶縁層６１上に積層されるとともに、第３の絶縁層６１に被覆されていない発熱体引出電極１５及び絶縁基板１０の裏面１０ｂに形成された発熱体電極２３と接続されている。また、発熱体１４は、第４の絶縁層６２が積層されている。第４の絶縁層６２は、発熱体１４と第１、第２の実装電極１８，１９との短絡を防止するものであり、少なくとも第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂが形成される領域上の発熱体１４を被覆し、好ましくは発熱体１４の全体を被覆する。第４の絶縁層６２を構成する絶縁材料としては、例えば熱伝導効率のよいガラスを用いることができ、ガラスペーストを印刷、焼成（例えば８５０℃３０ｍｉｎ）することにより形成することができる。 The heating element 14 is laminated on the third insulating layer 61, and the heating element extraction electrode 15 not coated on the third insulating layer 61 and the heating element electrode 23 formed on the back surface 10b of the insulating substrate 10 It is connected. Further, the heating element 14 is laminated with a fourth insulating layer 62. The fourth insulating layer 62 prevents a short circuit between the heating element 14 and the first and second mounting electrodes 18 and 19, and at least the upper layer 18b of the first and second mounting electrodes 18 and 19. It covers the heating element 14 on the region where 19b is formed, preferably the entire heating element 14. As the insulating material constituting the fourth insulating layer 62, for example, glass having high thermal conductivity efficiency can be used, and the glass paste can be formed by printing and firing (for example, 850 ° C. for 30 min).

そして、ヒューズ素子６０は、この第４の絶縁層６２を介して第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂが発熱体１４上に重畳されている。発熱体１４は、第３、第４の絶縁層６１，６２を介して第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａ及び上層部１８ｂ，１９ｂと重畳されることにより、第１、第２の実装電極１８，１９と絶縁された状態で重畳されている。 In the fuse element 60, the upper layers 18b and 19b of the first and second mounting electrodes 18 and 19 are superposed on the heating element 14 via the fourth insulating layer 62. The heating element 14 is superposed on the lower layers 18a and 19a and the upper layers 18b and 19b of the first and second mounting electrodes 18 and 19 via the third and fourth insulating layers 61 and 62. It is superimposed on the first and second mounting electrodes 18 and 19 in an insulated state.

上層部１８ｂ，１９ｂは、第３の絶縁層６１より露出されている下層部１８ａ，１９ａと接続されている。また、上層部１８ｂ，１９ｂは、ヒューズ素子６０が実装される保護回路等の回路基板に接続される外部接続電極である。ヒューズ素子６０は、これら第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂを介して外部回路が形成された回路基板と接続され、上層部１８ｂ、下層部１８ａ、スルーホール２０、第１の電極１１、可溶導体１３、第２の電極１２、スルーホール２０、下層部１９ａ、上層部１９ｂにわたる経路が、当該外部回路の通電経路の一部を構成する。 The upper layer portions 18b and 19b are connected to the lower layer portions 18a and 19a exposed from the third insulating layer 61. Further, the upper layer portions 18b and 19b are external connection electrodes connected to a circuit board such as a protection circuit on which the fuse element 60 is mounted. The fuse element 60 is connected to a circuit board on which an external circuit is formed via the upper layers 18b and 19b of the first and second mounting electrodes 18 and 19, and the upper layer 18b, the lower layer 18a and the through hole 20 are connected. The path extending through the first electrode 11, the soluble conductor 13, the second electrode 12, the through hole 20, the lower layer portion 19a, and the upper layer portion 19b constitutes a part of the energization path of the external circuit.

このようなヒューズ素子６０は、発熱体１４と発熱体引出電極１５が第３の絶縁層６１を介して重畳されるとともに、第１、第２の実装電極１８，１９の上下層部１８ａｂ，１９ａｂとが第３、第４の絶縁層６１，６２を介して重畳されることにより、小型化された絶縁基板１０において、発熱体１４の形成スペースを大きく確保することができる。したがって、ヒューズ素子６０は、発熱体１４の有効面積を最大化させることができ、可溶導体１３を速やかに、かつ安定して溶断することができる。例えば、ヒューズ素子６０は、絶縁基板のサイズを３ｍｍ×２ｍｍまで小型する場合を想定すると、発熱体１４のサイズは例えば２．５ｍｍ×１．４ｍｍと大型化することができる。また、ヒューズ素子６０は、第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂの十分な面積を確保することができ、回路基板への実装面積を最大限に広げて接続強度や所定の定格を備えることができる。 In such a fuse element 60, the heating element 14 and the heating element extraction electrode 15 are superposed on each other via the third insulating layer 61, and the upper and lower layer portions 18ab, 19ab of the first and second mounting electrodes 18 and 19 are superimposed. By superimposing the above on the third and fourth insulating layers 61 and 62, a large space for forming the heating element 14 can be secured in the miniaturized insulating substrate 10. Therefore, the fuse element 60 can maximize the effective area of the heating element 14, and can quickly and stably blow the soluble conductor 13. For example, assuming that the size of the insulating substrate of the fuse element 60 is reduced to 3 mm × 2 mm, the size of the heating element 14 can be increased to 2.5 mm × 1.4 mm, for example. Further, the fuse element 60 can secure a sufficient area of the upper layers 18b and 19b of the first and second mounting electrodes 18 and 19, and can maximize the mounting area on the circuit board to increase the connection strength. It can have a predetermined rating.

なお、発熱体１４は、発熱体引出電極１５及び下層部１８ａ，１９ａに形成されたスルーホール２０，２１の一部又は全部と重畳されていることが好ましい。発熱体１４とスルーホール２０，２１とが重畳することにより、発熱体１４の熱がスルーホール２０，２１を介しても第１、第２の電極１１，１２、中間電極１６及び第１、第２の電極１１，１２、中間電極１６上に搭載されている可溶導体１３に伝わり、速やかに可溶導体１３を溶断することができる。 It is preferable that the heating element 14 is superposed on a part or all of the through holes 20 and 21 formed in the heating element extraction electrode 15 and the lower layer portions 18a and 19a. By superimposing the heating element 14 and the through holes 20 and 21, the heat of the heating element 14 is transferred to the first and second electrodes 11 and 12, the intermediate electrodes 16 and the first and first through the through holes 20 and 21. It is transmitted to the soluble conductor 13 mounted on the electrodes 11 and 12 and the intermediate electrode 16 of No. 2, and the soluble conductor 13 can be quickly melted.

また、発熱体引出電極１５及び第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａは、スルーホール２０，２１に代えて、又はスルーホール２０，２１ともに絶縁基板１０の第１〜第３の側縁１０ｃ〜１０ｅにキャスタレーションを設け、当該キャスタレーションを介しても第１、第２の電極１１，１２、中間電極１６と導通させてもよい。 Further, the heating element extraction electrode 15 and the lower layer portions 18a and 19a of the first and second mounting electrodes 18 and 19 are replaced with the through holes 20 and 21, or both the through holes 20 and 21 are the first to first of the insulating substrate 10. Casting may be provided on the third side edges 10c to 10e so as to be electrically connected to the first and second electrodes 11 and 12 and the intermediate electrode 16 through the casting.

このようなヒューズ素子６０は、図１６〜図１９に示す工程により製造することができる。先ず、図１６に示すように、絶縁基板１０の裏面１０ｂに発熱体引出電極１５、第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａ及び発熱体電極２３を形成する。次いで、下層部１８ａ，１９ａ上の絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄ側の一部及び発熱体引出電極１５上の絶縁基板１０の第３の側縁１０ｅ側の一部を除いて、第３の絶縁層６１を形成する。 Such a fuse element 60 can be manufactured by the steps shown in FIGS. 16 to 19. First, as shown in FIG. 16, the heating element extraction electrode 15, the lower layers 18a and 19a of the first and second mounting electrodes 18 and 19, and the heating element electrode 23 are formed on the back surface 10b of the insulating substrate 10. Next, a part of the first and second side edges 10c and 10d of the insulating substrate 10 on the lower layer portions 18a and 19a and a part of the insulating substrate 10 on the heating element extraction electrode 15 on the third side edge 10e side. Is removed, and a third insulating layer 61 is formed.

次いで、図１７に示すように、発熱体１４を形成する。発熱体１４は、第３の絶縁層６１上に形成されることにより発熱体引出電極１５及び下層部１８ａ，１９ａと重畳される。また、発熱体１４は、第３の絶縁層６１に被覆されていない発熱体引出電極１５の一部及び発熱体電極２３と接続される。 Next, as shown in FIG. 17, a heating element 14 is formed. The heating element 14 is formed on the third insulating layer 61 so as to be superimposed on the heating element extraction electrode 15 and the lower layer portions 18a and 19a. Further, the heating element 14 is connected to a part of the heating element extraction electrode 15 and the heating element electrode 23 which are not covered with the third insulating layer 61.

次いで、図１８に示すように、発熱体１４上に第４の絶縁層６２を形成する。第４の絶縁層６２は、発熱体１４の全体を覆うとともに、絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄ側の一部を除いて、下層部１８ａ，１９ａを露出させている。 Next, as shown in FIG. 18, a fourth insulating layer 62 is formed on the heating element 14. The fourth insulating layer 62 covers the entire heating element 14, and exposes the lower layer portions 18a and 19a except for a part of the insulating substrate 10 on the first and second side edges 10c and 10d. ..

そして、図１９に示すように、第４の絶縁層６２の上に第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂを形成する。上層部１８ｂ，１９ｂは、絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄ側の一部において、下層部１８ａ，１９ａと接続される。 Then, as shown in FIG. 19, upper layer portions 18b and 19b of the first and second mounting electrodes 18 and 19 are formed on the fourth insulating layer 62. The upper layer portions 18b and 19b are connected to the lower layer portions 18a and 19a at a part of the first and second side edges 10c and 10d of the insulating substrate 10.

［第５の実施の形態］
また、ヒューズ素子は、図２０（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａを設けず、キャスタレーション６３を介して第１、第２の電極１１，１２と上層部１８ｂ，１９ｂとを接続してもよい。図２０に示すヒューズ素子６５は、ヒューズ素子６０に対して、第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａを備えていない点で相違する。この場合、発熱体１４と下層部１８ａ，１９ａとを絶縁している第３の絶縁層６１は設ける必要は無いが、絶縁基板１０の裏面１０ｂと発熱体１４との間に絶縁層を設けてもよい。 [Fifth Embodiment]
Further, as shown in FIGS. 20A and 20B, the fuse element is not provided with the lower layer portions 18a and 19a of the first and second mounting electrodes 18 and 19, and the first and first fuse elements are provided via the casting 63. The electrodes 11 and 12 of 2 and the upper layer portions 18b and 19b may be connected. The fuse element 65 shown in FIG. 20 is different from the fuse element 60 in that the lower layer portions 18a and 19a of the first and second mounting electrodes 18 and 19 are not provided. In this case, it is not necessary to provide the third insulating layer 61 that insulates the heating element 14 and the lower layer portions 18a and 19a, but an insulating layer is provided between the back surface 10b of the insulating substrate 10 and the heating element 14. May be good.

このようなヒューズ素子６５は、図２１〜図２４に示す工程により製造することができる。先ず、図２１に示すように、絶縁基板１０の裏面１０ｂに発熱体引出電極１５及び発熱体電極２３を形成する。次いで、図２２に示すように、発熱体１４を形成する。発熱体１４は、発熱体引出電極１５及び発熱体電極２３と接続される。 Such a fuse element 65 can be manufactured by the steps shown in FIGS. 21 to 24. First, as shown in FIG. 21, a heating element extraction electrode 15 and a heating element electrode 23 are formed on the back surface 10b of the insulating substrate 10. Then, as shown in FIG. 22, a heating element 14 is formed. The heating element 14 is connected to the heating element extraction electrode 15 and the heating element electrode 23.

次いで、図２３に示すように、発熱体１４上に第４の絶縁層６２を形成する。第４の絶縁層６２は、発熱体１４の全体を覆う。そして、図２４に示すように、第４の絶縁層６２の上に第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂを形成する。上層部１８ｂ，１９ｂは、絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄに形成されたキャスタレーション６３を介して、絶縁基板１０の表面１０ａに形成された第１、第２の電極１１，１２と接続される。 Next, as shown in FIG. 23, a fourth insulating layer 62 is formed on the heating element 14. The fourth insulating layer 62 covers the entire heating element 14. Then, as shown in FIG. 24, the upper layer portions 18b and 19b of the first and second mounting electrodes 18 and 19 are formed on the fourth insulating layer 62. The upper layer portions 18b and 19b are the first and second electrodes formed on the surface 10a of the insulating substrate 10 via the castings 63 formed on the first and second side edges 10c and 10d of the insulating substrate 10. It is connected to 11 and 12.

［変形例］
ここで、大電流に対応させるためにヒューズ素子の定格向上を図るためには、可溶導体１３自体の低抵抗化のみならず、絶縁基板１０の表面１０ａに形成された第１、第２の電極１１，１２から絶縁基板１０の裏面１０ｂに形成された第１、第２の実装電極１８，１９に至る電流経路の低抵抗化が求められている。 [Modification example]
Here, in order to improve the rating of the fuse element in order to cope with a large current, not only the resistance of the soluble conductor 13 itself is lowered, but also the first and second first and second surfaces formed on the surface 10a of the insulating substrate 10 are formed. It is required to reduce the resistance of the current path from the electrodes 11 and 12 to the first and second mounting electrodes 18 and 19 formed on the back surface 10b of the insulating substrate 10.

そして、絶縁基板１０の側面に設けたキャスタレーションを介して第１、第２の電極１１，１２と第１、第２の実装電極１８，１９を接続する方法では、キャスタレーションに形成するメッキ層の厚さを十分に得ることが難しく、ヒューズ素子全体の定格が第１、第２の電極１１，１２から第１、第２の実装電極１８，１９に至る電流経路によって規定され、大電流に対応させることが困難となってしまう不都合が生じる。 Then, in the method of connecting the first and second electrodes 11 and 12 and the first and second mounting electrodes 18 and 19 via the casting provided on the side surface of the insulating substrate 10, the plating layer formed on the casting is formed. It is difficult to obtain a sufficient thickness of the fuse element, and the rating of the entire fuse element is defined by the current path from the first and second electrodes 11 and 12 to the first and second mounting electrodes 18 and 19, resulting in a large current. There is a problem that it becomes difficult to correspond.

そこで、上述したように、本技術が適用されたヒューズ素子では、第１、第２の電極１１，１２は、それぞれ、絶縁基板１０を貫通するスルーホール２０を介して裏面１０ｂに設けられた第１、第２の実装電極１８，１９と接続させている。第１、第２の電極１１，１２及び第１、第２の実装電極１８，１９間を接続するスルーホール２０は、ヒューズ素子１，５０，６０の通電経路の一部を構成し、電流定格を決める要素となることから、所定の寸法（例えば０．３ｍｍφ）を有し、内部に第１の電極１１と第１の実装電極１８、第２の電極１２と第２の実装電極１９とを接続する導電層が形成されている。 Therefore, as described above, in the fuse element to which the present technology is applied, the first and second electrodes 11 and 12 are provided on the back surface 10b via the through holes 20 penetrating the insulating substrate 10, respectively. It is connected to the first and second mounting electrodes 18 and 19. The through holes 20 connecting the first and second electrodes 11 and 12 and the first and second mounting electrodes 18 and 19 form a part of the energization path of the fuse elements 1, 50 and 60, and have a current rating. The first electrode 11 and the first mounting electrode 18, the second electrode 12 and the second mounting electrode 19 have a predetermined size (for example, 0.3 mmφ), and are contained therein. A conductive layer to be connected is formed.

［ヒューズ素子７０］
また、導電層が形成された導電スルーホール２０が形成されるヒューズ素子としては、発熱体１４が絶縁基板１０の裏面に形成された上記ヒューズ素子１，５０，６０の他にも、図２５、図２６に示すように、絶縁基板の表面に発熱体が形成されたヒューズ素子７０にも適用することができる。なお、以下に述べるヒューズ素子７０の説明において、上述したヒューズ素子１，５０，６０と同一の部材については同一の符号を付してその詳細を省略する。 [Fuse element 70]
Further, as the fuse element in which the conductive through hole 20 in which the conductive layer is formed is formed, in addition to the fuse elements 1, 50 and 60 in which the heating element 14 is formed on the back surface of the insulating substrate 10, FIG. As shown in FIG. 26, it can also be applied to a fuse element 70 in which a heating element is formed on the surface of an insulating substrate. In the description of the fuse element 70 described below, the same members as those of the fuse elements 1, 50, 60 described above are designated by the same reference numerals, and the details thereof will be omitted.

ヒューズ素子７０は、絶縁基板１０と、絶縁基板１０に積層され、絶縁層１７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、絶縁層１７上に発熱体１４と重畳するように積層された中間電極１６と、両端が第１、第２の電極１１，１２にそれぞれ接続され、中央部が中間電極１６に接続された可溶導体１３とを備える。 The fuse element 70 includes an insulating substrate 10, a heating element 14 laminated on the insulating substrate 10 and covered with an insulating layer 17, and a first electrode 11 and a second electrode 12 formed on both ends of the insulating substrate 10. , The intermediate electrode 16 laminated on the insulating layer 17 so as to overlap with the heating element 14, both ends are connected to the first and second electrodes 11 and 12, respectively, and the central portion can be connected to the intermediate electrode 16. It includes a molten conductor 13.

［第１、第２の電極］
第１、第２の電極１１，１２は、それぞれ、絶縁基板１０を貫通するスルーホール２０を介して裏面１０ｂに設けられた外部接続電極となる第１、第２の実装電極１８，１９と接続されている。第１、第２の電極１１，１２及び第１、第２の実装電極１８，１９間を接続するスルーホール２０は、ヒューズ素子７０の通電経路の一部を構成し、電流定格を決める要素となることから、所定の寸法（例えば０．３ｍｍφ）を有し、内部に第１の電極１１と第１の実装電極１８、第２の電極１２と第２の実装電極１９とを接続する導電層が形成されている。 [First and second electrodes]
The first and second electrodes 11 and 12 are connected to the first and second mounting electrodes 18 and 19 which are external connection electrodes provided on the back surface 10b via through holes 20 penetrating the insulating substrate 10, respectively. Has been done. The through hole 20 connecting the first and second electrodes 11 and 12 and the first and second mounting electrodes 18 and 19 constitutes a part of the energization path of the fuse element 70 and is an element that determines the current rating. Therefore, a conductive layer having a predetermined size (for example, 0.3 mmφ) and internally connecting the first electrode 11 and the first mounting electrode 18, the second electrode 12 and the second mounting electrode 19. Is formed.

［発熱体］
発熱体１４は、絶縁基板１０の表面１０ａ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、一端が発熱体引出電極１５と接続され、他端が発熱体電極２３と接続されている。 [Heating element]
The heating element 14 can be formed by forming a pattern on the surface 10a of the insulating substrate 10 using a screen printing technique and firing it. Further, one end of the heating element 14 is connected to the heating element extraction electrode 15, and the other end is connected to the heating element electrode 23.

ヒューズ素子７０は、発熱体１４を覆うように絶縁層１７が配設され、この絶縁層１７を介して発熱体１４に対向するように中間電極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の間にも絶縁層１７を積層しても良い。絶縁層１７としては、例えばガラスを用いることができる。 The fuse element 70 is provided with an insulating layer 17 so as to cover the heating element 14, and an intermediate electrode 16 is formed so as to face the heating element 14 via the insulating layer 17. In order to efficiently transfer the heat of the heating element 14 to the soluble conductor 13, the insulating layer 17 may be laminated between the heating element 14 and the insulating substrate 10. As the insulating layer 17, for example, glass can be used.

中間電極１６の一端は、絶縁層１７から露出された発熱体引出電極１５の一部と接続されるとともに、発熱体引出電極１５を介して発熱体１４の一端と連続されている。なお、発熱体引出電極１５は、絶縁基板１０の第３の側面１０ｅ側に形成され、発熱体電極２３は、絶縁基板１０の第４の側面１０ｆ側に形成されている。また、発熱体電極２３は、第４の側面１０ｆに形成されたキャスタレーション７１を介して絶縁基板１０の裏面１０ｂに形成された外部接続電極２３ａと接続されている。 One end of the intermediate electrode 16 is connected to a part of the heating element extraction electrode 15 exposed from the insulating layer 17, and is continuous with one end of the heating element 14 via the heating element extraction electrode 15. The heating element extraction electrode 15 is formed on the third side surface 10e side of the insulating substrate 10, and the heating element electrode 23 is formed on the fourth side surface 10f side of the insulating substrate 10. Further, the heating element electrode 23 is connected to the external connection electrode 23a formed on the back surface 10b of the insulating substrate 10 via the casting 71 formed on the fourth side surface 10f.

発熱体１４は、ヒューズ素子７０が回路基板２に実装されることにより、外部接続電極２３ａ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２３ａ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 the external circuit formed on the circuit board 2 via the external connection electrode 23a by mounting the fuse element 70 on the circuit board 2. Then, the heating element 14 is energized via the external connection electrode 23a at a predetermined timing to cut off the energization path of the external circuit, and by generating heat, the first and second electrodes 11 and 12 can be connected. The molten conductor 13 can be fused. Further, the heating element 14 stops generating heat because the soluble conductor 13 is melted and its own energization path is also cut off.

なお、ヒューズ素子７０においても、絶縁基板１０の表面１０ａ上に、内部を保護するキャップ２４が搭載されている。 Also in the fuse element 70, a cap 24 for protecting the inside is mounted on the surface 10a of the insulating substrate 10.

このようなヒューズ素子７０によれば、第１、第２の電極１１，１２が、それぞれ、導電スルーホール２０を介して第１、第２の実装電極１８，１９と接続されていることから、従来のキャスタレーションを介して接続する場合に比して、導電層の厚さを十分に確保することができ、第１、第２の電極１１，１２と第１、第２の実装電極１８，１９との間の通電経路の低抵抗化を図ることができる。したがって、ヒューズ素子７０は、当該通電経路が定格向上の妨げとなることなく、大電流用途に対応することができる。 According to such a fuse element 70, since the first and second electrodes 11 and 12 are connected to the first and second mounting electrodes 18 and 19 via the conductive through holes 20, respectively, Compared with the case of connecting via conventional casting, the thickness of the conductive layer can be sufficiently secured, and the first and second electrodes 11 and 12 and the first and second mounting electrodes 18, It is possible to reduce the resistance of the energization path to and from 19. Therefore, the fuse element 70 can be used for large current applications without the current-carrying path hindering the rating improvement.

また、ヒューズ素子７０は、発熱体１４への通電経路となる発熱体電極２３が、キャスタレーション７１を介して絶縁基板１０の裏面１０ｂに形成された外部接続電極２３ａと接続されている。これにより、図２７に示すように、ヒューズ素子７０は、外部回路基板７２にハンダ接続された際に、キャスタレーション７１にフィレット７３が形成されることから、外部接続電極２３ａを面接続させた場合に比して、外部回路基板７２への実装強度を向上させることができる。また、ヒューズ素子７０の外部回路基板７２への実装プロセスにおいて、フィレット７３を確認することで、ヒューズ素子７０が確実に接続されたことを目視あるいは画像検査等により容易に判別することができる。 Further, in the fuse element 70, the heating element electrode 23, which serves as an energizing path to the heating element 14, is connected to the external connection electrode 23a formed on the back surface 10b of the insulating substrate 10 via the casting 71. As a result, as shown in FIG. 27, when the fuse element 70 is solder-connected to the external circuit board 72, a fillet 73 is formed on the casting 71. Therefore, when the external connection electrode 23a is surface-connected. The mounting strength on the external circuit board 72 can be improved as compared with the above. Further, by checking the fillet 73 in the process of mounting the fuse element 70 on the external circuit board 72, it can be easily determined by visual inspection, image inspection, or the like that the fuse element 70 is securely connected.

さらに、ヒューズ素子７０は、発熱体電極２３と外部接続電極２３ａとの通電経路をキャスタレーション７１で形成することにより、導電スルーホールを形成する場合に比して発熱体電極２３の狭小化が図られ、素子全体の小型化を実現することができる。 Further, in the fuse element 70, the energization path between the heating element electrode 23 and the external connection electrode 23a is formed by the casting 71, so that the heating element electrode 23 is narrowed as compared with the case where the conductive through hole is formed. Therefore, it is possible to reduce the size of the entire element.

また、ヒューズ素子７０は、発熱体電極２３と外部接続電極２３ａとを、絶縁基板１０の側面に印刷等により形成された側面電極を介して接続してもよい。この場合も、キャスタレーション７１を介して接続した場合と同様に、フィレット７３が形成されることにより接続強度の向上を図ることができ、また接続確認が容易となる。さらに、導電スルーホールを形成する場合に比して発熱体電極２３の狭小化が図られ、素子全体の小型化を実現することができる。 Further, the fuse element 70 may connect the heating element electrode 23 and the external connection electrode 23a via a side electrode formed on the side surface of the insulating substrate 10 by printing or the like. In this case as well, the connection strength can be improved by forming the fillet 73 as in the case of connecting via the casting 71, and the connection confirmation becomes easy. Further, the heating element electrode 23 can be narrowed as compared with the case where the conductive through hole is formed, and the entire element can be miniaturized.

なお、発熱体１４への通電経路は、可溶導体１３の通電経路と異なりヒューズ素子７０の定格を決める要素とはならないため、可溶導体１３の通電経路に比して高抵抗でもよい（例えば数Ωオーダー）。そのため、ヒューズ素子７０は、キャスタレーション７１や側面電極を用いても定格の向上を損なうことはない。なお、一般にキャスタレーション７１を形成する方が、絶縁基板１０の側面に印刷等により側面電極を形成する場合に比して、実装強度が高く、また製造工程が簡単で製造コスト上も有利である。一方、キャスタレーション７１を形成するためには発熱体電極２３と外部接続電極２３ａに凹部を設ける必要があるのに対して、側面電極は発熱体電極２３と外部接続電極２３ａを必要最小限の面積で形成することができ、より小型化を図ることが容易となる。 Since the energization path to the heating element 14 does not determine the rating of the fuse element 70 unlike the energization path of the soluble conductor 13, the resistance may be higher than that of the energization path of the soluble conductor 13 (for example). A few Ω order). Therefore, the fuse element 70 does not impair the improvement of the rating even if the casting 71 or the side electrode is used. In general, forming the casting 71 has higher mounting strength, a simpler manufacturing process, and more advantageous in terms of manufacturing cost than when a side electrode is formed on the side surface of the insulating substrate 10 by printing or the like. .. On the other hand, in order to form the casting 71, it is necessary to provide a recess in the heating element electrode 23 and the external connection electrode 23a, whereas the side electrode has the minimum area required for the heating element electrode 23 and the external connection electrode 23a. It can be formed with, and it becomes easy to achieve further miniaturization.

［キャスタレーション］
なお、ヒューズ素子７０は、図２８に示すように、小型化の要請や製造コスト等の条件次第で、第１、第２の電極１１，１２にさらにキャスタレーション７４を形成してもよい。この場合、キャスタレーション７４と導電スルーホール２０とは強度確保のため所定の間隔（例えば導電スルーホール２０の開口径の半分以上）を空けて設けることが好ましい。ヒューズ素子７０は、第１、第２の電極１１，１２に、導電スルーホール２０に加えてキャスタレーション７４を設けることにより、さらに導通抵抗を低下させるとともにフィレットの形成により実装強度を向上させることができ、またフィレットを確認することで外部回路基板７２への実装確認を容易に行うことができる。 [Castation]
As shown in FIG. 28, the fuse element 70 may further form a casting 74 on the first and second electrodes 11 and 12 depending on conditions such as a request for miniaturization and a manufacturing cost. In this case, it is preferable that the casting 74 and the conductive through hole 20 are provided at a predetermined interval (for example, half or more of the opening diameter of the conductive through hole 20) in order to secure the strength. The fuse element 70 can further reduce the conduction resistance and improve the mounting strength by forming fillets by providing the first and second electrodes 11 and 12 with castings 74 in addition to the conductive through holes 20. By checking the fillet, it is possible to easily check the mounting on the external circuit board 72.

［独立電極］
また、ヒューズ素子７０は、図２９に示すように、外部回路基板７２への実装強度を向上させるために、絶縁基板１０の表面１０ａに第１、第２の電極１１，１２及び発熱体１４との導通に関与しない第１の独立端子７５を設けるとともに、絶縁基板１０の裏面１０ｂに第１、第２の電極１１，１２及び発熱体１４との導通に関与しない第２の独立端子７６を設け、これら第１、第２の独立端子７５，７６をキャスタレーション７７を介して接続させてもよい。 [Independent electrode]
Further, as shown in FIG. 29, the fuse element 70 includes first and second electrodes 11 and 12 and a heating element 14 on the surface 10a of the insulating substrate 10 in order to improve the mounting strength on the external circuit board 72. A first independent terminal 75 that is not involved in the continuity of the above is provided, and a second independent terminal 76 that is not involved in the continuity with the first and second electrodes 11 and 12 and the heating element 14 is provided on the back surface 10b of the insulating substrate 10. , These first and second independent terminals 75 and 76 may be connected via the casting 77.

キャスタレーション７７を介して接続される第１、第２の独立端子７５，７６を設けることにより、少なくとも１つのフィレットが形成されることから、ヒューズ素子７０は、外部回路基板７２への実装強度を向上させることができる。 Since at least one fillet is formed by providing the first and second independent terminals 75 and 76 connected via the casting 77, the fuse element 70 has a mounting strength on the external circuit board 72. Can be improved.

なお、ヒューズ素子７０は、第１、第２の独立端子７５，７６を絶縁基板の側面に設けられた側面電極によって接続し、当該側面電極に沿ってフィレットを形成させてもよい。 The fuse element 70 may be connected to the first and second independent terminals 75 and 76 by side electrodes provided on the side surfaces of the insulating substrate to form fillets along the side electrodes.

１ ヒューズ素子、１０ 絶縁基板、１１ 第１の電極、１２ 第２の電極、１３ 可溶導体、１４ 発熱体、１５ 発熱体引出電極、１６ 中間電極、１７ 絶縁層、１８ 第１の実装電極、１８ａ 下層部、１８ｂ 上層部、１９ 第２の実装電極、１９ａ 下層部、１９ｂ 上層部、２０ スルーホール、２１ スルーホール、２３ 発熱体電極、２４ キャップ、３０ バッテリパック、３１〜３４ バッテリセル、３５ バッテリスタック、３６ 検出回路、３７ 電流制御素子、４０ 充放電制御回路、４１，４２ 電流制御素子、４３ 制御部、４５ 充電装置、５０ ヒューズ素子、５１ 第１の絶縁層、５２ 第２の絶縁層、５３ キャスタレーション、５５ ヒューズ素子、６０ ヒューズ素子、６１ 第３の絶縁層、６２ 第４の絶縁層、６３ キャスタレーション、６５ ヒューズ素子、７０ ヒューズ素子、７１ キャスタレーション、７２ 外部回路基板、７３ フィレット、７４ キャスタレーション、７５、第１の独立端子、７６ 第２の独立端子、７７ キャスタレーション 1 Fuse element, 10 Insulated substrate, 11 1st electrode, 12 2nd electrode, 13 Soluble conductor, 14 Heat generator, 15 Heat generator extraction electrode, 16 Intermediate electrode, 17 Insulation layer, 18 1st mounting electrode, 18a lower layer, 18b upper layer, 19 second mounting electrode, 19a lower layer, 19b upper layer, 20 through hole, 21 through hole, 23 heating element electrode, 24 cap, 30 battery pack, 31 to 34 battery cell, 35 Battery stack, 36 detection circuit, 37 current control element, 40 charge / discharge control circuit, 41, 42 current control element, 43 control unit, 45 charging device, 50 fuse element, 51 first insulating layer, 52 second insulating layer , 53 casters, 55 fuse elements, 60 fuse elements, 61 third insulation layer, 62 fourth insulation layer, 63 casters, 65 fuse elements, 70 fuse elements, 71 casters, 72 external circuit boards, 73 fillets. , 74 casters, 75, 1st independent terminal, 76 2nd independent terminal, 77 casters

Claims (24)

絶縁基板と、
上記絶縁基板の表面に形成された第１の電極及び第２の電極と、
上記第１、第２の電極間にわたって接続された可溶導体と、
上記絶縁基板の裏面に形成され、通電により発熱し上記可溶導体を溶断する発熱体と、
上記絶縁基板の裏面に形成された裏面電極とを備え、
上記発熱体と上記裏面電極とが絶縁層を介して重畳されているヒューズ素子。 Insulated substrate and
The first electrode and the second electrode formed on the surface of the insulating substrate,
The soluble conductor connected between the first and second electrodes and
A heating element formed on the back surface of the insulating substrate, which generates heat when energized and melts the soluble conductor,
A back electrode formed on the back surface of the insulating substrate is provided.
A fuse element in which the heating element and the back surface electrode are superimposed via an insulating layer. 上記裏面電極は、上記発熱体と接続された発熱体引出電極である請求項１記載のヒューズ素子。 The fuse element according to claim 1, wherein the back electrode is a heating element extraction electrode connected to the heating element. 上記発熱体引出電極は、上記絶縁基板を貫通する導電スルーホールを介して、上記絶縁基板の表面に形成され上記可溶導体と接続された中間電極と接続されている請求項２記載のヒューズ素子。 The fuse element according to claim 2, wherein the heating element extraction electrode is connected to an intermediate electrode formed on the surface of the insulating substrate and connected to the soluble conductor through a conductive through hole penetrating the insulating substrate. .. 上記発熱体が上記導電スルーホールの一部又は全部と重畳されている請求項３記載のヒューズ素子。 The fuse element according to claim 3, wherein the heating element is superposed on a part or all of the conductive through holes. 上記発熱体引出電極は、上記絶縁基板の側面に設けられたキャスタレーションを介して上記中間電極と接続されている請求項３又は４に記載のヒューズ素子。 The fuse element according to claim 3 or 4 , wherein the heating element extraction electrode is connected to the intermediate electrode via a caster provided on a side surface of the insulating substrate. 上記絶縁基板の裏面から上記発熱体引出電極、上記絶縁層、上記発熱体の順に積層されている請求項２〜５のいずれか１項に記載のヒューズ素子。 The fuse element according to any one of claims 2 to 5, wherein the heating element extraction electrode, the insulating layer, and the heating element are laminated in this order from the back surface of the insulating substrate. 上記発熱体が保護層によって被覆されている請求項６記載のヒューズ素子。 The fuse element according to claim 6, wherein the heating element is covered with a protective layer. 上記裏面電極は、上記第１、第２の電極と接続され、回路基板に実装される第１、第２の実装電極である請求項１記載のヒューズ素子。 The fuse element according to claim 1, wherein the back surface electrode is a first and second mounting electrode connected to the first and second electrodes and mounted on a circuit board. 上記第１、第２の実装電極は、それぞれ上記絶縁基板を貫通する導電スルーホールを介して、上記絶縁基板の表面に形成された上記第１、第２の電極と接続されている請求項８記載のヒューズ素子。 8. The first and second mounting electrodes are connected to the first and second electrodes formed on the surface of the insulating substrate via conductive through holes penetrating the insulating substrate, respectively. The fuse element described. 上記発熱体が上記導電スルーホールの一部又は全部と重畳されている請求項９記載のヒューズ素子。 The fuse element according to claim 9, wherein the heating element is superposed on a part or all of the conductive through holes. 上記第１、第２の実装電極は、上記絶縁基板の側面に設けられたキャスタレーションを介して上記第１、第２の電極と接続されている請求項８〜１０のいずれか１項に記載のヒューズ素子。 The first and second mounting electrodes are connected to the first and second electrodes via casters provided on the side surfaces of the insulating substrate according to any one of claims 8 to 10. Fuse element. 上記第１、第２の実装電極は、上記絶縁基板の裏面と上記発熱体との間に設けられた下層部と、上記下層部と接続され上記回路基板に実装される上層部とを有し、
上記絶縁基板の裏面から上記第１、第２の実装電極の上記下層部、第１の絶縁層、上記発熱体、第２の絶縁層、上記第１、第２の実装電極の上記上層部の順に積層されている請求項８〜１１のいずれか１項に記載のヒューズ素子。 The first and second mounting electrodes have a lower layer portion provided between the back surface of the insulating substrate and the heating element, and an upper layer portion connected to the lower layer portion and mounted on the circuit board. ,
From the back surface of the insulating substrate, the lower layer portion of the first and second mounting electrodes, the first insulating layer, the heating element, the second insulating layer, and the upper layer portion of the first and second mounting electrodes. The fuse element according to any one of claims 8 to 11, which are laminated in order. 上記第１の絶縁層が上記第１、第２の実装電極の上記下層部間にわたって形成され、
上記発熱体が上記第１の絶縁層上に形成されている請求項１２記載のヒューズ素子。 The first insulating layer is formed between the lower layers of the first and second mounting electrodes.
The fuse element according to claim 12, wherein the heating element is formed on the first insulating layer. 上記第１、第２の実装電極は、上記第１、第２の電極と接続されるとともに上記回路基板に実装される上層部からなり、
上記絶縁基板の裏面から上記発熱体、第２の絶縁層、上記上層部の順に積層されている請求項１１に記載のヒューズ素子。 The first and second mounting electrodes are connected to the first and second electrodes and consist of an upper layer portion mounted on the circuit board.
The fuse element according to claim 11, wherein the heating element, the second insulating layer, and the upper layer portion are laminated in this order from the back surface of the insulating substrate. 上記裏面電極は、上記発熱体と接続された発熱体引出電極、及び上記第１、第２の電極と接続され、回路基板に実装される第１、第２の実装電極である請求項１記載のヒューズ素子。 The first and second mounting electrodes, wherein the back electrode is a heating element extraction electrode connected to the heating element and a first and second mounting electrodes connected to the first and second electrodes and mounted on a circuit board. Fuse element. 上記発熱体引出電極は、上記絶縁基板を貫通する中間電極用導電スルーホールを介して、上記絶縁基板の表面に形成され上記可溶導体と接続された中間電極と接続され、
上記第１、第２の実装電極は、それぞれ上記絶縁基板を貫通する第１、第２の電極用導電スルーホールを介して、上記絶縁基板の表面に形成された上記第１、第２の電極と接続されている請求項１５記載のヒューズ素子。 The heating element extraction electrode is connected to an intermediate electrode formed on the surface of the insulating substrate and connected to the soluble conductor via a conductive through hole for the intermediate electrode penetrating the insulating substrate.
The first and second mounting electrodes are the first and second electrodes formed on the surface of the insulating substrate via conductive through holes for the first and second electrodes that penetrate the insulating substrate, respectively. The fuse element according to claim 15, which is connected to the fuse element. 上記発熱体が上記中間電極用導電スルーホール及び上記第１、第２の電極用導電スルーホールの一部又は全部と重畳されている請求項１６記載のヒューズ素子。 The fuse element according to claim 16, wherein the heating element is superimposed on a part or all of the conductive through hole for the intermediate electrode and the conductive through hole for the first and second electrodes . 上記発熱体引出電極は、上記絶縁基板の側面に設けられたキャスタレーションを介して上記中間電極と接続され、
上記第１、第２の実装電極は、上記絶縁基板の側面に設けられたキャスタレーションを介して上記第１、第２の電極と接続されている請求項１６又は１７に記載のヒューズ素子。 The heating element extraction electrode is connected to the intermediate electrode via a caster provided on the side surface of the insulating substrate.
The fuse element according to claim 16 or 17, wherein the first and second mounting electrodes are connected to the first and second electrodes via casters provided on the side surfaces of the insulating substrate. 上記第１、第２の実装電極は、上記絶縁基板の裏面と上記発熱体との間に設けられた下層部と、上記下層部と接続され上記回路基板に実装される上層部とを有し、
上記絶縁基板の裏面から上記発熱体引出電極及び上記第１、第２の実装電極の上記下層部、第３の絶縁層、上記発熱体、第４の絶縁層、上記第１、第２の実装電極の上記上層部順に積層されている請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のヒューズ素子。 The first and second mounting electrodes have a lower layer portion provided between the back surface of the insulating substrate and the heating element, and an upper layer portion connected to the lower layer portion and mounted on the circuit board. ,
From the back surface of the insulating substrate, the heating element extraction electrode and the lower layer portion of the first and second mounting electrodes, the third insulating layer, the heating element, the fourth insulating layer, and the first and second mountings. The fuse element according to any one of claims 15 to 18, which is laminated in the order of the upper layers of the electrodes. 上記第１、第２の実装電極は、上記第１、第２の電極と接続されるとともに上記回路基板に実装される上層部からなり、
上記絶縁基板の裏面から発熱体引出電極、上記発熱体、第４の絶縁層、上記上層部の順に積層されている請求項１８に記載のヒューズ素子。 The first and second mounting electrodes are connected to the first and second electrodes and consist of an upper layer portion mounted on the circuit board.
The fuse element according to claim 18, wherein the heating element extraction electrode, the heating element, the fourth insulating layer, and the upper layer portion are laminated in this order from the back surface of the insulating substrate. 絶縁基板と、
上記絶縁基板の表面に形成された第１の電極及び第２の電極と、
上記第１、第２の電極間にわたって接続された可溶導体と、
上記絶縁基板に形成され、通電により発熱し上記可溶導体を溶断する発熱体と、
上記絶縁基板の裏面に形成された第１の外部接続電極及び第２の外部接続電極とを備え、
上記第１の電極と上記第１の外部接続電極、及び上記第２の電極と上記第２の外部接続電極のいずれか又は両方が、上記絶縁基板を貫通する導電スルーホールを介して接続され、
上記発熱体は上記絶縁基板の裏面に形成され、
上記第１、第２の電極間に設けられ、上記可溶導体と接続された中間電極と、
上記絶縁基板の裏面に設けられ、上記発熱体と接続された発熱体引出電極とを備え、
上記中間電極と上記発熱体引出電極とは、上記絶縁基板を貫通する導電スルーホール、キャスタレーション又は上記絶縁基板の側面に設けられた側面電極を介して接続されているヒューズ素子。 Insulated substrate and
The first electrode and the second electrode formed on the surface of the insulating substrate,
The soluble conductor connected between the first and second electrodes and
A heating element formed on the insulating substrate, which generates heat when energized and melts the soluble conductor,
It is provided with a first external connection electrode and a second external connection electrode formed on the back surface of the insulating substrate.
The first electrode and the first external connection electrode, and either or both of the second electrode and the second external connection electrode are connected via a conductive through hole penetrating the insulating substrate .
The heating element is formed on the back surface of the insulating substrate.
An intermediate electrode provided between the first and second electrodes and connected to the soluble conductor, and
A heating element extraction electrode provided on the back surface of the insulating substrate and connected to the heating element is provided.
The intermediate electrode and the heating element extraction electrode are fuse elements connected via conductive through holes penetrating the insulating substrate, castings, or side electrodes provided on the side surfaces of the insulating substrate . 上記第１の電極と上記第１の外部接続電極、及び上記第２の電極と上記第２の外部接続電極のいずれか又は両方が、キャスタレーション又は上記絶縁基板の側面に設けられた側面電極を介して接続されている請求項２１記載のヒューズ素子。 The first electrode and the first external connection electrode, and either or both of the second electrode and the second external connection electrode form a side electrode provided on the side surface of the casting or the insulating substrate. The fuse element according to claim 21, which is connected via the fuse element. 上記発熱体は上記絶縁基板の表面に形成され、
上記絶縁基板の表面に設けられ、上記発熱体と接続された発熱体引出電極と、
上記第１、第２の電極間において、絶縁層を介して上記発熱体と重畳され、上記発熱体引出電極及び上記可溶導体と接続された中間電極とを備え、
上記発熱体引出電極は、上記絶縁基板の裏面にわたるキャスタレーションが設けられている請求項２１又は２２に記載のヒューズ素子。 The heating element is formed on the surface of the insulating substrate,
A heating element extraction electrode provided on the surface of the insulating substrate and connected to the heating element,
Between the first and second electrodes, an intermediate electrode superposed on the heating element via an insulating layer and connected to the heating element extraction electrode and the soluble conductor is provided.
The fuse element according to claim 21 or 22, wherein the heating element extraction electrode is provided with casting over the back surface of the insulating substrate. 上記絶縁基板の表面に上記第１、第２の電極及び上記発熱体との導通に関与しない第１の独立端子が設けられ、
上記絶縁基板の裏面に上記第１、第２の電極及び上記発熱体との導通に関与しない第２の独立端子が設けられ、
上記第１、第２の独立端子がキャスタレーション又は上記絶縁基板の側面に設けられた側面電極を介して接続されている請求項２１〜２３のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
The surface of the insulating substrate is provided with the first and second electrodes and the first independent terminal which is not involved in the conduction with the heating element.
On the back surface of the insulating substrate, the first and second electrodes and the second independent terminal that does not participate in the conduction with the heating element are provided.
The fuse element according to any one of claims 21 to 23 , wherein the first and second independent terminals are connected via a caster or a side electrode provided on a side surface of the insulating substrate.
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