JP6877607B2 - Heating substrates, protective elements and electronic devices - Google Patents

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Description

本発明は、発熱体を備えた加熱基板、その加熱基板を用いて可溶導体を溶融させる保護素子、およびその保護素子を用いた電子機器に関する。 The present invention relates to a heating substrate provided with a heating element, a protective element for melting a soluble conductor using the heating substrate, and an electronic device using the protective element.

電子機器では、電気的な性能を確保するだけでなく、過電圧などの異常が発生した場合において安全性を確保することも重要である。そこで、電子機器は、異常の発生時において電気回路を遮断することが可能な保護素子を搭載している。 In electronic devices, it is important not only to ensure electrical performance, but also to ensure safety in the event of an abnormality such as overvoltage. Therefore, the electronic device is equipped with a protective element capable of interrupting the electric circuit when an abnormality occurs.

保護素子は、可溶導体を介して互いに接続された2つの外部端子と、その可溶導体を溶融させる加熱基板とを備えており、その保護素子を搭載した電子機器では、可溶導体および2つの外部端子が電気回路の一部を形成している。加熱基板は、絶縁性基板の一面に、発熱体を備えている。 The protective element includes two external terminals connected to each other via a soluble conductor and a heating substrate for melting the soluble conductor. In an electronic device equipped with the protective element, the soluble conductor and 2 are provided. The two external terminals form part of the electrical circuit. The heating substrate includes a heating element on one surface of the insulating substrate.

電子機器では、過電圧などの異常の発生が検出されると、保護素子(加熱基板)において発熱体が発熱するため、その発熱体により可溶導体が加熱される。これにより、可溶導体が溶融するため、電気回路が遮断される。よって、電子機器の過剰な発熱(熱暴走)などが防止される。 In electronic devices, when the occurrence of an abnormality such as overvoltage is detected, the heating element generates heat in the protective element (heating substrate), so that the heating element heats the soluble conductor. As a result, the soluble conductor melts, and the electric circuit is interrupted. Therefore, excessive heat generation (thermal runaway) of the electronic device is prevented.

このように保護素子において加熱源として用いられる加熱基板の構成に関しては、既にさまざまな提案がなされている。 As described above, various proposals have already been made regarding the configuration of the heating substrate used as the heating source in the protective element.

具体的には、熱暴走防止用チップにおいて安全かつ高信頼性の加熱動作を実現するために、抵抗発熱体が設けられたヒータ基板に、耐熱衝撃性を劣化させるための穴(貫通孔)が設けられている(例えば、特許文献1参照。)。 Specifically, in order to realize a safe and highly reliable heating operation in the thermal runaway prevention chip, the heater substrate provided with the resistance heating element has holes (through holes) for deteriorating the thermal shock resistance. It is provided (see, for example, Patent Document 1).

この熱暴走防止用チップでは、異常の発生時において、貫通孔を起点としてヒータ基板にクラックが発生すると、そのクラックに起因して発熱体などが断線する。これにより、ヒータの熱暴走が停止する。 In this thermal runaway prevention chip, when a crack occurs in the heater substrate starting from the through hole when an abnormality occurs, the heating element or the like is disconnected due to the crack. As a result, the thermal runaway of the heater is stopped.

特開平11−097159号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-097159

電子機器では、異常の発生を検出した場合において、加熱基板を用いて加熱動作を実行する必要があるが、その加熱動作の信頼性に関しては、未だ改善の余地がある。 In electronic devices, when an abnormality is detected, it is necessary to perform a heating operation using a heating substrate, but there is still room for improvement in the reliability of the heating operation.

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、加熱動作に関する信頼性を確保することが可能な加熱基板、保護素子および電子機器を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a heating substrate, a protective element, and an electronic device capable of ensuring reliability regarding a heating operation.

本発明の加熱基板は、第1孔および第2孔が設けられた絶縁性基板の一面に発熱体を備え第2孔は第1孔において発生した絶縁性基板の割れが発熱体に到達することを抑制する位置に配置されており、さらに、発熱体に電流を供給する給電端子を備え、第1孔が発熱体よりも給電端子に近い側に位置すると共に、第2孔が給電端子よりも発熱体に近い側に位置するものである。 Heating the substrate of the present invention includes a heating element on one surface of the insulating substrate on which the first hole and the second hole are provided, the second hole cracking of the insulating substrate generated in the first hole to reach the heating element It is arranged in a position to suppress this, and further has a power supply terminal that supplies current to the heating element, the first hole is located closer to the power supply terminal than the heating element, and the second hole is from the power supply terminal. Is also located on the side closer to the heating element.

本発明の保護素子は、可溶導体を介して互いに接続された2つの外部端子と、その可溶導体を溶融させる加熱基板とを備え、その加熱基板が上記した本発明の加熱基板と同様の構成を有するものである。 The protective element of the present invention includes two external terminals connected to each other via a soluble conductor and a heating substrate for melting the soluble conductor, and the heating substrate is the same as the heating substrate of the present invention described above. It has a structure.

本発明の電子機器は、異常の発生時において電気回路を遮断する保護素子を備え、その保護素子が上記した本発明の保護素子と同様の構成を有するものである。 The electronic device of the present invention includes a protective element that cuts off an electric circuit when an abnormality occurs, and the protective element has the same configuration as the above-mentioned protective element of the present invention.

ここで、「第1孔」は、絶縁性基板を貫通している孔(貫通孔)でもよいし、絶縁性基板を貫通していない孔(非貫通孔)でもよい。この非貫通孔は、絶縁性基板の厚さ方向における窪みである。なお、貫通孔でも非貫通孔でもよいことは、「第2孔」に関しても同様である。 Here, the "first hole" may be a hole that penetrates the insulating substrate (through hole) or a hole that does not penetrate the insulating substrate (non-through hole). This non-through hole is a recess in the thickness direction of the insulating substrate. The same applies to the "second hole" that the through hole or the non-through hole may be used.

また、「第1孔」は、絶縁性基板の外縁よりも内側に設けられた孔(完全孔)でもよいし、絶縁性基板の外縁に設けられた孔(不完全孔)でもよい。この不完全孔は、切り欠き状(またはノッチ状)の孔であり、絶縁性基板の厚さ方向と交差する方向における窪みである。なお、完全孔でも不完全孔でもよいことは、「第2孔」に関しても同様である。 Further, the "first hole" may be a hole (complete hole) provided inside the outer edge of the insulating substrate, or a hole (incomplete hole) provided on the outer edge of the insulating substrate. This incomplete hole is a notch-shaped (or notched-shaped) hole, and is a recess in a direction intersecting the thickness direction of the insulating substrate. The same applies to the "second hole" that the hole may be a complete hole or an incomplete hole.

本発明の加熱基板、保護素子または電子機器によれば、絶縁性基板に第1孔および第2孔が設けられており、その第2孔は第1孔において発生した絶縁性基板の割れが発熱体に到達することを抑制する位置に配置されており、給電端子が発熱体に電流を供給し、第1孔が発熱体よりも給電端子に近い側に位置し、第2孔が給電端子よりも発熱体に近い側に位置する。よって、加熱動作に関する信頼性を確保することができる。 According to the heating substrate, the protective element, or the electronic device of the present invention, the insulating substrate is provided with the first hole and the second hole, and the second hole generates heat due to the cracking of the insulating substrate generated in the first hole. It is arranged at a position that prevents it from reaching the body , the power supply terminal supplies current to the heating element, the first hole is located closer to the power supply terminal than the heating element, and the second hole is from the power supply terminal. Is also located on the side closer to the heating element . Therefore, the reliability of the heating operation can be ensured.

本発明の一実施形態の加熱基板の構成を表す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the heating substrate of one Embodiment of this invention. 図1Aに示した加熱基板の構成(側面)を表す平面図である。It is a top view which shows the structure (side surface) of the heating substrate shown in FIG. 1A. 図1Aに示した加熱基板の構成(上面)を表す平面図である。It is a top view which shows the structure (top surface) of the heating substrate shown in FIG. 1A. 第1比較例の加熱基板に関する問題点を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the problem about the heating substrate of 1st comparative example. 本発明の一実施形態の加熱基板に関する利点を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the advantage about the heating substrate of one Embodiment of this invention. 変形例1の加熱基板の構成(その1)を表す平面図である。It is a top view which shows the structure (the 1) of the heating substrate of the modification 1. FIG. 変形例1の加熱基板の構成(その2)を表す平面図である。It is a top view which shows the structure (the 2) of the heating substrate of the modification 1. 変形例1の加熱基板の構成(その3)を表す平面図である。It is a top view which shows the structure (the 3) of the heating substrate of the modification 1. 変形例1の加熱基板の構成(その4)を表す平面図である。It is a top view which shows the structure (the 4) of the heating substrate of the modification 1. 第2比較例の加熱基板に関する問題点を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the problem about the heating substrate of 2nd comparative example. 第3比較例の加熱基板に関する問題点を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the problem about the heating substrate of 3rd comparative example. 変形例2の加熱基板の構成(側面)を表す平面図である。It is a top view which shows the structure (side surface) of the heating substrate of the modification 2. 変形例2の加熱基板の構成(上面)を表す平面図である。It is a top view which shows the structure (top surface) of the heating substrate of the modification 2. 本発明の一実施形態の保護素子の構成を表す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the protection element of one Embodiment of this invention. 図12に示した保護素子の構成を表す他の断面図である。It is another cross-sectional view which shows the structure of the protection element shown in FIG. 本発明の保護素子に関する適用例(電子機器)の回路構成を表すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of the application example (electronic device) concerning the protection element of this invention.

以下、本発明の一実施形態に関して、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。

1.加熱基板
1−1.構成
1−2.動作
1−3.作用および効果
1−4.変形例1
1−5.変形例2
2.保護素子
2−1.構成
2−2.動作
2−3.作用および効果
3.保護素子の適用例(電子機器)
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The order of explanation is as follows.

1. 1. Heating substrate 1-1. Configuration 1-2. Operation 1-3. Actions and effects 1-4. Modification 1
1-5. Modification 2
2. Protective element 2-1. Configuration 2-2. Operation 2-3. Action and effect 3. Application example of protective element (electronic device)

<1.加熱基板>
まず、本発明の一実施形態の加熱基板に関して説明する。
<1. Heating substrate >
First, the heating substrate according to the embodiment of the present invention will be described.

<1−1.構成>
図1Aは、加熱基板の斜視構成を表している。図1Bは、図1Aに示した加熱基板の側面(XZ面)の平面構成を表している。図1Cは、図1Aに示した加熱基板の上面(XY面)の平面構成を表している。
<1-1. Configuration>
FIG. 1A shows the perspective configuration of the heating substrate. FIG. 1B shows the planar configuration of the side surface (XZ surface) of the heating substrate shown in FIG. 1A. FIG. 1C shows the planar configuration of the upper surface (XY surface) of the heating substrate shown in FIG. 1A.

なお、図1A〜図1Cでは、図1Bに示したZ軸方向における上側(矢印の方向)を「上」と呼称すると共に、そのZ軸方向における下側(矢印の方向と反対の方向)を「下」と呼称する。 In FIGS. 1A to 1C, the upper side (direction of the arrow) in the Z-axis direction shown in FIG. 1B is referred to as "upper", and the lower side (direction opposite to the direction of the arrow) in the Z-axis direction is referred to as "upper". Called "bottom".

ここで説明する加熱基板は、発熱体を用いて自己発熱すると共に、その自己発熱を利用して加熱対象物を加熱する基板である。この加熱対象物の種類は、加熱に応じて機能を発揮する物など、何らかの理由により加熱を要する物であれば、特に限定されない。また、加熱基板の用途は、何らかの理由により加熱を要する用途であれば、特に限定されない。 The heating substrate described here is a substrate that self-heats using a heating element and heats an object to be heated by utilizing the self-heating. The type of the object to be heated is not particularly limited as long as it requires heating for some reason, such as an object that exerts its function in response to heating. Further, the use of the heating substrate is not particularly limited as long as it requires heating for some reason.

[加熱基板の全体構成]
加熱基板は、例えば、図1A〜図1Cに示したように、2つの孔(発生孔4および停止孔5)が設けられた絶縁性基板1の一面(上面)に、発熱体2と、給電端子3とを備えている。この発熱体2は、例えば、給電端子3から離間されていると共に、配線6を介して給電端子3に接続されている。
[Overall configuration of heating substrate]
In the heating substrate, for example, as shown in FIGS. 1A to 1C, a heating element 2 and a power supply are supplied to one surface (upper surface) of the insulating substrate 1 provided with two holes (generation hole 4 and stop hole 5). It has a terminal 3. The heating element 2 is separated from the power supply terminal 3, for example, and is connected to the power supply terminal 3 via the wiring 6.

発熱体2の数および配線6の数は、特に限定されない。すなわち、発熱体2の数は、1つだけでもよいし、2つ以上でもよい。同様に、配線6の数は、1つだけでもよいし、2つ以上でもよい。 The number of heating elements 2 and the number of wirings 6 are not particularly limited. That is, the number of heating elements 2 may be only one or two or more. Similarly, the number of wirings 6 may be only one or two or more.

発熱体2と配線6との接続形式は、特に限定されない。すなわち、1つの発熱体2に接続されている配線6の数は、1つだけでもよいし、2つ以上でもよい。 The connection form between the heating element 2 and the wiring 6 is not particularly limited. That is, the number of wirings 6 connected to one heating element 2 may be only one or two or more.

ここでは、例えば、1つの発熱体2に、1つの配線6が接続されている。この場合において、1つの発熱体2および1つの配線6を1組とすると、その組数は、1組だけでもよいし、2組以上でもよい。 Here, for example, one wiring 6 is connected to one heating element 2. In this case, assuming that one heating element 2 and one wiring 6 are one set, the number of sets may be only one set or two or more sets.

ここでは、例えば、発熱体2および配線6の組数は、2組である。これに伴い、加熱基板は、例えば、2つの発熱体2(2A,2B)と、2つの配線6(6A,6B)とを備えている。すなわち、給電端子3は、配線6Aを介して発熱体2Aに接続されていると共に、配線6Bを介して発熱体2Bに接続されている。 Here, for example, the number of pairs of the heating element 2 and the wiring 6 is two. Along with this, the heating substrate includes, for example, two heating elements 2 (2A, 2B) and two wirings 6 (6A, 6B). That is, the power feeding terminal 3 is connected to the heating element 2A via the wiring 6A and is connected to the heating element 2B via the wiring 6B.

[絶縁性基板]
絶縁性基板1は、例えば、無機絶縁性材料および有機絶縁性材料などの絶縁性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。無機絶縁性材料は、例えば、金属酸化物およびセラミックスなどである。金属酸化物は、例えば、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムおよびムライトなどである。セラミックスは、例えば、ガラスセラミックスおよびアルミナセラミックスなどである。有機絶縁性材料は、例えば、ガラスエポキシおよびフェノールなどである。特に、有機絶縁性材料を含む絶縁性基板1は、ガラスエポキシ基板およびフェノール基板などのプリント配線基板でもよい。
[Insulating substrate]
The insulating substrate 1 contains, for example, any one or more of insulating materials such as an inorganic insulating material and an organic insulating material. Inorganic insulating materials are, for example, metal oxides and ceramics. Metal oxides include, for example, aluminum oxide, zirconium oxide and mullite. Ceramics are, for example, glass ceramics and alumina ceramics. Organic insulating materials are, for example, glass epoxies and phenols. In particular, the insulating substrate 1 containing the organic insulating material may be a printed wiring board such as a glass epoxy substrate or a phenol substrate.

これ以外の絶縁性基板1の構成は、特に限定されない。具体的には、絶縁性基板1の平面形状は、例えば、矩形(正方形および長方形)、円形(楕円形を含む)および多角形(矩形を除く)などである。ここでは、例えば、絶縁性基板1の平面形状は、矩形である。絶縁性基板1の厚さは、特に限定されないが、例えば、約0.5mm〜約0.65mmである。 The configuration of the insulating substrate 1 other than this is not particularly limited. Specifically, the planar shape of the insulating substrate 1 is, for example, a rectangle (square and rectangle), a circle (including an ellipse), and a polygon (excluding a rectangle). Here, for example, the planar shape of the insulating substrate 1 is rectangular. The thickness of the insulating substrate 1 is not particularly limited, but is, for example, about 0.5 mm to about 0.65 mm.

[発熱体]
発熱体2は、給電(通電)に応じて自己発熱する発熱源(ヒータ)であり、加熱基板は、発熱体2を用いて加熱源として機能する。なお、図1A〜図1Cでは、発熱体2に淡い網掛けを付している。
[Heating element]
The heating element 2 is a heat generating source (heater) that self-heats in response to power supply (energization), and the heating substrate functions as a heating source using the heating element 2. In FIGS. 1A to 1C, the heating element 2 is lightly shaded.

この発熱体2は、例えば、給電に応じて自己発熱することが可能である高抵抗の導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。この導電性材料は、例えば、タングステン(W)、モリブデン(Mo)およびルテニウム(Ru)などの金属材料である。ただし、導電性材料は、金属材料の単体でもよいし、金属材料の化合物でもよいし、2種類以上の金属材料の合金でもよい。この化合物の種類は、特に限定されないが、例えば、上記した金属材料の酸化物などである。このように金属材料が単体でも化合物でも合金でもよいことは、以降においても同様である。 The heating element 2 contains, for example, any one or more of high resistance conductive materials capable of self-heating in response to power feeding. This conductive material is, for example, a metal material such as tungsten (W), molybdenum (Mo) and ruthenium (Ru). However, the conductive material may be a simple substance of a metal material, a compound of a metal material, or an alloy of two or more kinds of metal materials. The type of this compound is not particularly limited, and is, for example, the oxide of the above-mentioned metal material. The fact that the metal material may be a simple substance, a compound, or an alloy as described above will be the same thereafter.

これ以外の発熱体2の構成は、特に限定されない。具体的には、発熱体2の平面形状に関する詳細は、例えば、上記した絶縁性基板1の平面形状に関する詳細と同様である。ここでは、例えば、発熱体2の平面形状は、矩形である。発熱体2の厚さは、特に限定されないが、例えば、約50μm程度である。 The configuration of the heating element 2 other than this is not particularly limited. Specifically, the details regarding the planar shape of the heating element 2 are the same as the details regarding the planar shape of the insulating substrate 1 described above, for example. Here, for example, the planar shape of the heating element 2 is rectangular. The thickness of the heating element 2 is not particularly limited, but is, for example, about 50 μm.

[給電端子]
給電端子3は、発熱体2に電流を供給して、その発熱体2を通電させるために用いられる給電用の端子である。なお、図1A〜図1Cでは、給電端子3に濃い網掛けを付している。
[Power supply terminal]
The power supply terminal 3 is a terminal for power supply used to supply an electric current to the heating element 2 and energize the heating element 2. In FIGS. 1A to 1C, the power supply terminal 3 is darkly shaded.

この給電端子3は、例えば、導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。この導電性材料は、例えば、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、鉛(Pb)およびスズ(Sn)などの金属材料である。 The power feeding terminal 3 contains, for example, any one or more of the conductive materials. This conductive material is a metal such as gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), iron (Fe), nickel (Ni), palladium (Pd), lead (Pb) and tin (Sn). It is a material.

後述するように、発生孔4が給電端子3と重なる位置に設けられている場合には、その給電端子3の形成範囲は、特に限定されない。この場合には、給電端子3は、発生孔4の近傍における絶縁性基板1の上面だけを被覆していてもよい。 As will be described later, when the generation hole 4 is provided at a position overlapping the power supply terminal 3, the formation range of the power supply terminal 3 is not particularly limited. In this case, the power feeding terminal 3 may cover only the upper surface of the insulating substrate 1 in the vicinity of the generation hole 4.

中でも、給電端子3は、絶縁性基板1の上面だけでなく、発生孔4の内部における絶縁性基板1の内壁面も被覆していることが好ましい。給電端子3の形成面積が大きくなるため、その給電端子3を用いて発熱体2に給電しやすくなるからである。 Above all, it is preferable that the power feeding terminal 3 covers not only the upper surface of the insulating substrate 1 but also the inner wall surface of the insulating substrate 1 inside the generation hole 4. This is because the forming area of the power feeding terminal 3 becomes large, so that it becomes easy to supply power to the heating element 2 by using the power feeding terminal 3.

また、給電端子3は、絶縁性基板1の内壁面のうちの一部だけを被覆してもよいが、その内壁面のうちの全部を被覆していることが好ましい。給電端子3の形成面積がより大きくなるからである。 Further, the power feeding terminal 3 may cover only a part of the inner wall surface of the insulating substrate 1, but it is preferable that the power feeding terminal 3 covers the entire inner wall surface thereof. This is because the forming area of the power feeding terminal 3 becomes larger.

これ以外の給電端子3の構成は、特に限定されない。具体的には、給電端子3の平面形状に関する詳細は、例えば、上記した絶縁性基板1の平面形状に関する詳細と同様である。ここでは、例えば、給電端子3の平面形状は、円形である。給電端子3の厚さは、特に限定されないが、例えば、約50μm程度である。 The configuration of the power feeding terminal 3 other than this is not particularly limited. Specifically, the details regarding the planar shape of the power feeding terminal 3 are the same as the details regarding the planar shape of the insulating substrate 1 described above, for example. Here, for example, the planar shape of the power feeding terminal 3 is circular. The thickness of the power feeding terminal 3 is not particularly limited, but is, for example, about 50 μm.

[発生孔]
発生孔4は、発熱体2に対する給電に基づいて絶縁性基板1が割れる場合において、その割れの発生点(起点)となる孔(第1孔)である。すなわち、絶縁性基板1に割れが発生する場合には、発生孔4を起点として割れが発生するように、その割れの発生位置が制御される。なお、発生孔4の数は、1つだけでもよいし、2つ以上でもよい。
[Generation hole]
The generation hole 4 is a hole (first hole) that becomes a generation point (starting point) of the crack when the insulating substrate 1 is cracked based on the power supply to the heating element 2. That is, when the insulating substrate 1 is cracked, the crack generation position is controlled so that the crack is generated starting from the generation hole 4. The number of generation holes 4 may be only one or two or more.

この発生孔4は、上記したように、絶縁性基板1を貫通している孔(貫通孔)でもよいし、絶縁性基板1を貫通していない孔(非貫通孔)でもよい。この非貫通孔は、絶縁性基板1の厚さ方向(Y軸方向)における窪みである。ただし、発生孔4は、絶縁性基板1の一面に設けられるため、非貫通孔である発生孔4は、その絶縁性基板1の上面側に開口する。 As described above, the generation hole 4 may be a hole (through hole) that penetrates the insulating substrate 1 or a hole (non-through hole) that does not penetrate the insulating substrate 1. This non-through hole is a recess in the thickness direction (Y-axis direction) of the insulating substrate 1. However, since the generation hole 4 is provided on one surface of the insulating substrate 1, the generation hole 4, which is a non-through hole, opens on the upper surface side of the insulating substrate 1.

また、発生孔4は、絶縁性基板1の外縁1Eよりも内側に設けられた孔(完全孔)でもよいし、絶縁性基板1の外縁1Eに設けられた孔(不完全孔)でもよい。この不完全孔は、切り欠き状(またはノッチ状)の孔であり、絶縁性基板1の厚さ方向と交差する方向(Y軸方向)における窪みである。 Further, the generation hole 4 may be a hole (complete hole) provided inside the outer edge 1E of the insulating substrate 1 or a hole (incomplete hole) provided in the outer edge 1E of the insulating substrate 1. This incomplete hole is a notch-shaped (or notched-shaped) hole, and is a recess in a direction (Y-axis direction) intersecting the thickness direction of the insulating substrate 1.

ここでは、例えば、発生孔4の数は、1つである。また、例えば、発生孔4は、貫通孔であると共に、不完全孔である。すなわち、発生孔4は、絶縁性基板1の外縁1Eに、その絶縁性基板1を貫通するように設けられている。 Here, for example, the number of generation holes 4 is one. Further, for example, the generation hole 4 is an incomplete hole as well as a through hole. That is, the generation hole 4 is provided in the outer edge 1E of the insulating substrate 1 so as to penetrate the insulating substrate 1.

この発生孔4は、停止孔5とは異なり、発熱体2よりも給電端子3に近い側に位置している。発熱体2に対する給電時には、電流の供給開始点である給電端子3の近傍において絶縁性基板1が局所的に加熱されるからである。これにより、加熱時に発生する内部応力に起因して絶縁性基板1が割れる場合において、その絶縁性基板1は発生孔4を起点として割れやすくなる。なお、上記した内部応力は、主に、絶縁性基板1中に発生する温度差に起因して発生すると考えられる。 Unlike the stop hole 5, the generation hole 4 is located closer to the power supply terminal 3 than the heating element 2. This is because when power is supplied to the heating element 2, the insulating substrate 1 is locally heated in the vicinity of the power supply terminal 3, which is the current supply start point. As a result, when the insulating substrate 1 is cracked due to the internal stress generated during heating, the insulating substrate 1 is liable to crack starting from the generation hole 4. It is considered that the above-mentioned internal stress is mainly generated due to the temperature difference generated in the insulating substrate 1.

発生孔4は、上記したように、貫通孔でも非貫通孔でもよいが、中でも、貫通孔であることが好ましい。加熱時に発生する内部応力に起因して絶縁性基板1が割れる場合において、その絶縁性基板1は発生孔4を起点として割れやすくなるからである。 As described above, the generation hole 4 may be a through hole or a non-through hole, but among them, a through hole is preferable. This is because when the insulating substrate 1 is cracked due to the internal stress generated during heating, the insulating substrate 1 is easily cracked starting from the generation hole 4.

また、発生孔4は、上記したように、完全孔でも不完全孔でもよいが、中でも、不完全孔であることが好ましい。加熱時に発生する内部応力に起因して絶縁性基板1が割れる場合において、その絶縁性基板1は発生孔4を起点として割れやすくなるからである。 Further, as described above, the generation hole 4 may be a complete hole or an incomplete hole, but among them, the incomplete hole is preferable. This is because when the insulating substrate 1 is cracked due to the internal stress generated during heating, the insulating substrate 1 is easily cracked starting from the generation hole 4.

ここで、発生孔4の具体的な位置は、絶縁性基板1が割れる場合において、その発生孔4において割れを発生しやすくするために、できるだけ給電端子3に近い位置であれば、特に限定されない。 Here, the specific position of the generation hole 4 is not particularly limited as long as it is as close to the power feeding terminal 3 as possible in order to facilitate cracking in the generation hole 4 when the insulating substrate 1 is cracked. ..

中でも、発生孔4は、給電端子3と重なる位置に設けられていることが好ましい。言い替えれば、発生孔4の形成位置と給電端子3の形成位置とを一致させることで、その給電端子3が形成されている範囲内に発生孔4を設けることが好ましい。発生孔4と給電端子3との間の距離が最短になるからである。これにより、発熱体2に対する給電時(絶縁性基板1の加熱時)において、給電端子3の近傍に発生する内部応力を利用して絶縁性基板1が割れる場合において、その絶縁性基板1は発生孔4を起点として割れやすくなる。 Above all, it is preferable that the generation hole 4 is provided at a position overlapping the power feeding terminal 3. In other words, it is preferable to provide the generation hole 4 within the range in which the power supply terminal 3 is formed by matching the formation position of the generation hole 4 with the formation position of the power supply terminal 3. This is because the distance between the generation hole 4 and the power supply terminal 3 is the shortest. As a result, when the insulating substrate 1 is cracked by utilizing the internal stress generated in the vicinity of the feeding terminal 3 when the heating element 2 is fed (when the insulating substrate 1 is heated), the insulating substrate 1 is generated. It becomes easy to crack starting from the hole 4.

もちろん、発生孔4の形成位置と給電端子3の形成位置とは、必ずしも一致している必要はないが、発生孔4と給電端子3との間の距離は、できるだけ小さいことが好ましい。絶縁性基板1が発生孔4の近傍において上記した内部応力の影響を受けやすくなるからである。 Of course, the formation position of the generation hole 4 and the formation position of the power supply terminal 3 do not necessarily have to coincide with each other, but it is preferable that the distance between the generation hole 4 and the power supply terminal 3 is as small as possible. This is because the insulating substrate 1 is easily affected by the above-mentioned internal stress in the vicinity of the generation hole 4.

発生孔4の平面形状(開口形状)に関する詳細は、例えば、上記した絶縁性基板1の平面形状に関する詳細と同様である。ただし、不完全孔である発生孔4の平面形状は、上記した矩形などの図形のうちの一部の形状になる。ここでは、例えば、発生孔4の平面形状は、円形のうちの一部の形状(半円形)である。 The details regarding the planar shape (opening shape) of the generation hole 4 are the same as the details regarding the planar shape of the insulating substrate 1 described above, for example. However, the planar shape of the generation hole 4, which is an incomplete hole, is a part of the above-mentioned figure such as a rectangle. Here, for example, the planar shape of the generation hole 4 is a part of a circle (semi-circular).

なお、発生孔4を形成するためには、例えば、発生孔4が設けられていない絶縁性基板1を準備したのち、レーザなどを用いて絶縁性基板1を穿孔処理すればよい。この他、例えば、金型を用いて絶縁性基板1を成型してもよい。この発生孔4の形成方法は、例えば、停止孔5の形成方法に関しても同様である。 In order to form the generation holes 4, for example, the insulating substrate 1 without the generation holes 4 may be prepared, and then the insulating substrate 1 may be perforated using a laser or the like. In addition, for example, the insulating substrate 1 may be molded using a mold. The method for forming the generation hole 4 is the same as for the method for forming the stop hole 5, for example.

[停止孔]
停止孔5は、発生孔4を起点として絶縁性基板1が割れた場合において、その割れの停止点となる孔(第2孔)である。すなわち、絶縁性基板1に割れが発生した場合には、停止孔5を終点として割れが停止するように、その割れの進行状況が制御される。なお、停止孔5の数は、1つだけでもよいし、2つ以上でもよい。
[Stop hole]
The stop hole 5 is a hole (second hole) that becomes a stop point for the crack when the insulating substrate 1 is cracked starting from the generation hole 4. That is, when a crack occurs in the insulating substrate 1, the progress of the crack is controlled so that the crack stops at the stop hole 5 as an end point. The number of stop holes 5 may be only one or two or more.

この停止孔5は、上記した発生孔4と同様に、貫通孔でも非貫通孔でもよい。中でも、貫通孔であることが好ましい。加熱時に発生する内部応力に起因して絶縁性基板1が割れた場合において、その割れが停止孔5を終点として停止しやすくなるからである。 The stop hole 5 may be a through hole or a non-through hole, similarly to the generation hole 4 described above. Above all, it is preferable that it is a through hole. This is because when the insulating substrate 1 is cracked due to the internal stress generated during heating, the crack is likely to stop at the stop hole 5 as an end point.

また、停止孔5は、上記した発生孔4と同様に、完全孔でも不完全孔でもよい。中でも、完全孔であることが好ましい。加熱時に発生する内部応力に起因して絶縁性基板1が割れた場合において、その割れが停止孔5を終点として停止しやすくなるからである。 Further, the stop hole 5 may be a complete hole or an incomplete hole, similarly to the generation hole 4 described above. Above all, it is preferable that the holes are perfect. This is because when the insulating substrate 1 is cracked due to the internal stress generated during heating, the crack is likely to stop at the stop hole 5 as an end point.

詳細には、停止孔5は、発生孔4を起点として絶縁性基板1が割れた場合において、その割れが発熱体2まで到達することを抑制するために設けられている。この場合には、停止孔5は、例えば、発生孔4よりも発熱体2に近い位置、すなわち絶縁性基板1の外縁1Eよりも内側に設けられていることが好ましい。このため、停止孔5は、絶縁性基板1の外縁1Eよりも内側に設けられた孔、すなわち完全孔であることが好ましい。 Specifically, the stop hole 5 is provided to prevent the crack from reaching the heating element 2 when the insulating substrate 1 is cracked starting from the generation hole 4. In this case, it is preferable that the stop hole 5 is provided, for example, at a position closer to the heating element 2 than the generation hole 4, that is, inside the outer edge 1E of the insulating substrate 1. Therefore, the stop hole 5 is preferably a hole provided inside the outer edge 1E of the insulating substrate 1, that is, a complete hole.

ここでは、例えば、停止孔5の数は、1つである。また、例えば、停止孔5は、貫通孔であると共に、完全孔である。すなわち、停止孔5は、絶縁性基板1の外縁1Eよりも内側に、その絶縁性基板1を貫通するように設けられている。 Here, for example, the number of stop holes 5 is one. Further, for example, the stop hole 5 is a through hole and a complete hole. That is, the stop hole 5 is provided inside the outer edge 1E of the insulating substrate 1 so as to penetrate the insulating substrate 1.

この停止孔5は、発生孔4とは異なり、給電端子3よりも発熱体2に近い側に位置している。発熱体2に対する給電時において絶縁性基板1が割れた場合において、その割れは、発熱体2に近づくように広がる傾向にあるからである。この割れに起因する発熱体2の断線を抑制するために、停止孔5は、発熱体2の近傍に配置されている必要がある。 Unlike the generation hole 4, the stop hole 5 is located closer to the heating element 2 than the power supply terminal 3. This is because when the insulating substrate 1 is cracked when power is supplied to the heating element 2, the crack tends to spread closer to the heating element 2. In order to suppress disconnection of the heating element 2 due to this cracking, the stop hole 5 needs to be arranged in the vicinity of the heating element 2.

停止孔5の平面形状(開口形状)に関する詳細は、例えば、上記した絶縁性基板1の平面形状に関する詳細および発生孔4の平面形状に関する詳細と同様である。ここでは、例えば、停止孔5の平面形状は、円形である。 The details regarding the planar shape (opening shape) of the stop hole 5 are the same as, for example, the details regarding the planar shape of the insulating substrate 1 and the details regarding the planar shape of the generation hole 4 described above. Here, for example, the planar shape of the stop hole 5 is circular.

ここで、停止孔5の具体的な位置は、発熱体2に対する給電時において絶縁性基板1が割れた場合において、その割れを停止させることが可能な位置であれば、特に限定されない。 Here, the specific position of the stop hole 5 is not particularly limited as long as it is a position where the cracking can be stopped when the insulating substrate 1 is cracked when power is supplied to the heating element 2.

中でも、停止孔5において割れが停止する可能性を高くするために、発熱体2、給電端子3、発生孔4および停止孔5の位置関係は、下記の2つの条件(位置条件)のうちの一方または双方を満たしていることが好ましい。 Above all, in order to increase the possibility that the cracking stops in the stop hole 5, the positional relationship between the heating element 2, the power supply terminal 3, the generation hole 4 and the stop hole 5 is one of the following two conditions (positional conditions). It is preferable that one or both are satisfied.

位置条件1:停止孔5は、発生孔4の位置を基準とする絶縁性基板1の正中線Lの上に位置する。
位置条件2:発生孔4と停止孔5との間の距離Yは、その発生孔4と発熱体2との間の距離Xよりも小さい。
Positional condition 1: The stop hole 5 is located on the median line L of the insulating substrate 1 with reference to the position of the generation hole 4.
Positional condition 2: The distance Y between the generation hole 4 and the stop hole 5 is smaller than the distance X between the generation hole 4 and the heating element 2.

位置条件1では、発生孔4の位置を基準として、絶縁性基板1の上面に正中線(中心線)Lを引いた場合、停止孔5は、正中線Lと重なるように配置される。この場合において、停止孔5の中心位置は、正中線Lの上に位置していてもよいし、正中線Lから外れていてもよい。 In the position condition 1, when the median line (center line) L is drawn on the upper surface of the insulating substrate 1 with reference to the position of the generation hole 4, the stop hole 5 is arranged so as to overlap the median line L. In this case, the center position of the stop hole 5 may be located above the median line L or may be off the median line L.

位置条件1を満たすことが好ましいのは、発生孔4を起点として絶縁性基板1が割れた場合において、その割れは、正中線Lに沿った方向に進みやすい傾向にあるからである。この傾向を踏まえて、正中線Lと重なるように停止孔5を配置することで、その停止孔5において割れが停止する可能性は高くなる。 It is preferable to satisfy the position condition 1 because when the insulating substrate 1 is cracked starting from the generation hole 4, the crack tends to proceed in the direction along the median line L. Based on this tendency, by arranging the stop hole 5 so as to overlap the median plane L, the possibility that the crack stops at the stop hole 5 is high.

位置条件2では、距離Yが相対的に小さいため、停止孔5は、割れの発生点である発生孔4に近い位置に配置されるのに対して、距離Xが相対的に大きいため、発熱体2は、発生孔4から遠い位置に配置される。なお、距離Xは、発生孔4と発熱体2との間の最短距離であると共に、距離Yは、発生孔4と停止孔5との間の最短距離である。 In the position condition 2, since the distance Y is relatively small, the stop hole 5 is arranged at a position close to the generation hole 4, which is the crack generation point, whereas the distance X is relatively large, so that heat is generated. The body 2 is arranged at a position far from the generation hole 4. The distance X is the shortest distance between the generation hole 4 and the heating element 2, and the distance Y is the shortest distance between the generation hole 4 and the stop hole 5.

位置条件2を満たすことが好ましいのは、停止孔5が発熱体2よりも発生孔4に近い位置に配置されるからである。これにより、発生孔4を起点として絶縁性基板1が割れた場合において、その割れは、発熱体2に到達する前に停止孔5において停止しやすくなるため、その発熱体2まで到達しにくくなる。 It is preferable to satisfy the position condition 2 because the stop hole 5 is arranged at a position closer to the generation hole 4 than the heating element 2. As a result, when the insulating substrate 1 is cracked starting from the generation hole 4, the crack is likely to stop in the stop hole 5 before reaching the heating element 2, so that it is difficult to reach the heating element 2. ..

位置条件1,2のうち、いずれか一方だけを満たしていてもよいが、中でも、双方を満たしていることが好ましい。上記した位置条件1に関する利点および位置条件2に関する利点の双方が得られるからである。 Only one of the position conditions 1 and 2 may be satisfied, but it is preferable that both of them are satisfied. This is because both the above-mentioned advantages regarding the position condition 1 and the advantages regarding the position condition 2 can be obtained.

[配線]
配線6は、例えば、給電端子3の形成材料と同様の材料を含んでいる。
[wiring]
The wiring 6 contains, for example, a material similar to the material for forming the power feeding terminal 3.

発熱体2と給電端子3とが配線6を介して互いに接続されている場合には、上記したように、発生孔4を起点として絶縁性基板1が割れた場合において、その割れが停止孔5において停止する。これにより、割れが配線6まで到達しにくくなるため、その割れに起因する配線6の断線も抑制される。 When the heating element 2 and the power supply terminal 3 are connected to each other via the wiring 6, as described above, when the insulating substrate 1 is cracked starting from the generation hole 4, the crack is the stop hole 5. Stop at. As a result, it becomes difficult for the crack to reach the wiring 6, and the disconnection of the wiring 6 due to the crack is also suppressed.

これ以外の配線6の構成は、特に限定されない。具体的には、配線6の平面形状は、直線状でもよいし、曲線状でもよいし、それらの2種類以上を含む形状でもよい。この配線6のパターン形状は、例えば、途中で1回以上折れ曲がっていてもよい。 The configuration of the wiring 6 other than this is not particularly limited. Specifically, the planar shape of the wiring 6 may be a straight line, a curved line, or a shape including two or more of them. The pattern shape of the wiring 6 may be bent once or more in the middle, for example.

<1−2.動作>
この加熱基板は、例えば、以下のように動作する。
<1-2. Operation>
This heating substrate operates as follows, for example.

加熱基板の使用時において、給電端子3に電流が供給されると、その電流が配線6を介して発熱体2に供給されるため、その発熱体2が給電(通電)される。これにより、発熱体2が発熱するため、加熱基板により加熱対象物が加熱される。 When a heating substrate is used, when a current is supplied to the power feeding terminal 3, the current is supplied to the heating element 2 via the wiring 6, so that the heating element 2 is fed (energized). As a result, the heating element 2 generates heat, so that the object to be heated is heated by the heating substrate.

<1−3.作用および効果>
上記した加熱基板によれば、絶縁性基板1の一面において、給電端子3に近い側に発生孔4が設けられていると共に、発熱体2に近い側に停止孔5が設けられている。発生孔4は、発熱体2に対する給電に応じて絶縁性基板1が割れる場合において、その割れの発生点となる孔である。停止孔5は、絶縁性基板1が割れた場合において、その割れの停止点となる孔である。よって、以下の理由により、加熱動作に関する信頼性を確保することができる。
<1-3. Actions and effects>
According to the heating substrate described above, on one surface of the insulating substrate 1, a generation hole 4 is provided on the side close to the power feeding terminal 3, and a stop hole 5 is provided on the side close to the heating element 2. The generation hole 4 is a hole that becomes a generation point of the crack when the insulating substrate 1 is cracked in response to the power supply to the heating element 2. The stop hole 5 is a hole that becomes a stop point of the crack when the insulating substrate 1 is cracked. Therefore, the reliability of the heating operation can be ensured for the following reasons.

図2は、第1比較例の加熱基板に関する問題点を説明するために、図1Cに対応する平面構成を表している。図3は、本実施形態の加熱基板に関する利点を説明するために、図1Cに対応する平面構成を表している。 FIG. 2 shows a planar configuration corresponding to FIG. 1C in order to explain a problem regarding the heating substrate of the first comparative example. FIG. 3 shows a planar configuration corresponding to FIG. 1C to illustrate the advantages of the heating substrate of this embodiment.

第1比較例の加熱基板は、停止孔5を備えていないことを除き、本実施形態の加熱基板と同様の構成を有している。この第1比較例の加熱基板では、図2に示したように、発熱体2に対する給電時において、給電端子3の近傍において局所的に加熱されることに起因して絶縁性基板1が割れる場合には、発生孔4を起点として割れC1,C2が発生する。 The heating substrate of the first comparative example has the same configuration as the heating substrate of the present embodiment except that the heating substrate 5 is not provided. In the heating substrate of the first comparative example, as shown in FIG. 2, when the insulating substrate 1 is cracked due to being locally heated in the vicinity of the feeding terminal 3 when the heating element 2 is fed. C1 and C2 are cracked from the generation hole 4 as a starting point.

割れC1,C2は、主に、正中線Lに沿うように広がったのち、その正中線Lから外れながら広がり続ける。この場合には、比較的早い段階において正中線Lから外れた割れC1は、配線6Aを横切るように広がりやすいため、その配線6Aが断線する可能性は高くなる。また、比較的遅い段階において正中線Lから外れた割れC2は、配線6Aを横切らないものの、発熱体2Aを横切るように広がりやすいため、その発熱体2Aが断線する可能性は高くなる。いずれの場合においても、割れC1,C2に起因して発熱体2Aが正常に発熱できなくなるため、加熱動作に関する信頼性が低下してしまう。 The cracks C1 and C2 mainly spread along the median plane L, and then continue to spread while deviating from the median plane L. In this case, the crack C1 that deviates from the median plane L at a relatively early stage tends to spread so as to cross the wiring 6A, so that the wiring 6A is more likely to be broken. Further, although the crack C2 deviating from the median line L at a relatively late stage does not cross the wiring 6A, it easily spreads so as to cross the heating element 2A, so that the heating element 2A is more likely to be disconnected. In either case, the heating element 2A cannot normally generate heat due to the cracks C1 and C2, so that the reliability of the heating operation is lowered.

なお、割れC2が発熱体2Aの全体を横切った場合には、その発熱体2Aは途中で分断される。この場合には、発熱体2Aの一部が通電されなくなるため、その発熱体2Aの一部は発熱できなくなる。 When the crack C2 crosses the entire heating element 2A, the heating element 2A is divided in the middle. In this case, since a part of the heating element 2A is not energized, a part of the heating element 2A cannot generate heat.

上記した割れC2および発熱体2Aに関する問題は、割れC1および配線6Aに関しても同様に生じる。 The above-mentioned problems concerning the crack C2 and the heating element 2A also occur in the crack C1 and the wiring 6A.

これに対して、本実施形態の加熱基板では、図3に示したように、発熱体2に対する給電時において絶縁性基板1が割れる場合には、発生孔4を起点として割れC3が発生する。 On the other hand, in the heating substrate of the present embodiment, as shown in FIG. 3, when the insulating substrate 1 is cracked when the heating element 2 is fed, crack C3 is generated starting from the generation hole 4.

割れC3は、上記した割れC1,C2と同様に、主に、正中線Lに沿うように広がる。しかしながら、割れC3の進行方向に停止孔5が設けられているため、その割れC3は、停止孔5を越える領域まで広がることができずに、その停止孔5において停止する。この場合には、割れC3は発熱体2に到達するまで広がりにくいため、その発熱体2が断線する可能性は低くなる。同様に、割れC3は配線6に到達するまで広がりにくいため、その配線6が断線する可能性も低くなる。これにより、割れC3が発生しても、発熱体2Aが正常に発熱できるため、加熱動作に関する信頼性が高くなる。よって、加熱動作に関する信頼性を確保することができる。 The crack C3 spreads mainly along the median line L, similarly to the cracks C1 and C2 described above. However, since the stop hole 5 is provided in the traveling direction of the crack C3, the crack C3 cannot extend to a region beyond the stop hole 5 and stops at the stop hole 5. In this case, since the crack C3 is difficult to spread until it reaches the heating element 2, the possibility that the heating element 2 is broken is low. Similarly, since the crack C3 is difficult to spread until it reaches the wiring 6, the possibility that the wiring 6 is broken is low. As a result, even if the crack C3 is generated, the heating element 2A can normally generate heat, so that the reliability of the heating operation is improved. Therefore, the reliability of the heating operation can be ensured.

特に、発生孔4が貫通孔であれば、絶縁性基板1が割れる場合において、その発生孔4を起点として割れが発生しやすくなるため、より高い効果を得ることができる。また、停止孔5が貫通孔であれば、絶縁性基板1が割れた場合において、その停止孔5において割れが停止しやすくなるため、より高い効果を得ることができる。 In particular, if the generating hole 4 is a through hole, when the insulating substrate 1 is cracked, cracking is likely to occur starting from the generating hole 4, so that a higher effect can be obtained. Further, if the stop hole 5 is a through hole, when the insulating substrate 1 is cracked, the crack is likely to stop in the stop hole 5, so that a higher effect can be obtained.

また、発生孔4が絶縁性基板1の外縁1Eに設けられた切り欠き状の不完全孔であれば、絶縁性基板1が割れる場合において、その発生孔4を起点として割れが発生しやすくなるため、より高い効果を得ることができる。また、停止孔5が絶縁性基板1の外縁1Eよりも内側に設けられた完全孔であれば、絶縁性基板1が割れた場合において、その停止孔5において割れが停止しやすくなるため、より高い効果を得ることができる。 Further, if the generation hole 4 is a notch-shaped incomplete hole provided in the outer edge 1E of the insulating substrate 1, when the insulating substrate 1 is cracked, cracks are likely to occur starting from the generation hole 4. Therefore, a higher effect can be obtained. Further, if the stop hole 5 is a complete hole provided inside the outer edge 1E of the insulating substrate 1, when the insulating substrate 1 is cracked, the cracking is likely to stop in the stop hole 5, so that the cracking is more likely to occur. A high effect can be obtained.

また、発生孔4が給電端子3と重なる位置に設けられていれば、絶縁性基板1が割れる場合において、その発生孔4を起点として割れが発生しやすくなるため、より高い効果を得ることができる。 Further, if the generation hole 4 is provided at a position where it overlaps with the power feeding terminal 3, when the insulating substrate 1 is cracked, cracking is likely to occur starting from the generation hole 4, so that a higher effect can be obtained. it can.

また、発熱体2、給電端子3、発生孔4および停止孔5の位置関係が上記した位置条件1,2のうちの一方または双方を満たしていれば、絶縁性基板1が割れた場合において、発生孔4を起点として発生した割れが停止孔5において停止しやすくなるため、より高い効果を得ることができる。 Further, if the positional relationship between the heating element 2, the power supply terminal 3, the generation hole 4, and the stop hole 5 satisfies one or both of the above-mentioned position conditions 1 and 2, when the insulating substrate 1 is cracked, Since the cracks generated starting from the generation hole 4 are likely to stop in the stop hole 5, a higher effect can be obtained.

また、発熱体2と給電端子3とが配線6を介して互いに接続されていれば、上記したように、発熱体2の断線だけでなく、配線6の断線も抑制されるため、より高い効果を得ることができる。 Further, if the heating element 2 and the power feeding terminal 3 are connected to each other via the wiring 6, not only the disconnection of the heating element 2 but also the disconnection of the wiring 6 is suppressed as described above, so that the effect is higher. Can be obtained.

<1−4.変形例1>
なお、発熱体2、給電端子3、発生孔4および停止孔5に関して、数および位置などの構成条件は、任意に変更可能である。
<1-4. Modification 1>
Regarding the heating element 2, the power supply terminal 3, the generation hole 4, and the stop hole 5, the configuration conditions such as the number and position can be arbitrarily changed.

例えば、図1Cに対応する図4〜図7に示したように、加熱基板の構成を変更してもよい。図4〜図7に示した加熱基板の構成は、以下で説明する点を除き、図1Cに示した加熱基板の構成と同様である。図4〜図7に示した場合においても、発生孔4を起点として発生した割れが停止孔5において停止するため、加熱動作に関する信頼性を確保することができる。 For example, as shown in FIGS. 4 to 7 corresponding to FIG. 1C, the configuration of the heating substrate may be changed. The configuration of the heating substrate shown in FIGS. 4 to 7 is the same as the configuration of the heating substrate shown in FIG. 1C, except for the points described below. Even in the cases shown in FIGS. 4 to 7, since the cracks generated starting from the generation hole 4 stop at the stop hole 5, reliability regarding the heating operation can be ensured.

[その1]
図4では、例えば、停止孔5は、給電端子3から遠い位置に配置されている。この場合には、上記した位置条件1,2のうち、位置条件1は満たされているが、位置条件2は満たされていない。すなわち、停止孔5は、正中線Lの上に位置しているが、距離Yは、距離Xよりも大きくなっている。
[Part 1]
In FIG. 4, for example, the stop hole 5 is arranged at a position far from the power supply terminal 3. In this case, of the above-mentioned position conditions 1 and 2, the position condition 1 is satisfied, but the position condition 2 is not satisfied. That is, the stop hole 5 is located above the median plane L, but the distance Y is larger than the distance X.

[その2]
図5では、例えば、停止孔5は、距離Yを維持したまま、正中線Lから外れた位置に配置されている。この場合には、上記した位置条件1,2のうち、位置条件1は満たされていないが、位置条件2は満たされている。すなわち、停止孔5は、正中線Lの上に位置していないが、距離Yは、距離Xよりも小さくなっている。
[Part 2]
In FIG. 5, for example, the stop hole 5 is arranged at a position deviated from the median plane L while maintaining the distance Y. In this case, of the above-mentioned position conditions 1 and 2, the position condition 1 is not satisfied, but the position condition 2 is satisfied. That is, the stop hole 5 is not located above the median plane L, but the distance Y is smaller than the distance X.

[その3]
図6では、例えば、給電端子3の数を1つから2つに変更していると共に、発生孔4の数も1つから2つに変更している。すなわち、加熱基板は、2つの給電端子3(3A,3B)と、2つの発生孔4(4A,4B)とを備えている。発生孔4A,4Bの位置は、互いに重ならないように配置されていれば、特に限定されない。給電端子3Aは、例えば、配線6Aを介して発熱体2Aに接続されていると共に、給電端子3Bは、例えば、配線6Bを介して発熱体2Bに接続されている。この場合において、上記した位置条件1,2は、いずれも満たされている。
[Part 3]
In FIG. 6, for example, the number of power feeding terminals 3 is changed from one to two, and the number of generating holes 4 is also changed from one to two. That is, the heating substrate includes two power feeding terminals 3 (3A, 3B) and two generating holes 4 (4A, 4B). The positions of the generation holes 4A and 4B are not particularly limited as long as they are arranged so as not to overlap each other. The power feeding terminal 3A is connected to the heating element 2A via the wiring 6A, for example, and the power feeding terminal 3B is connected to the heating element 2B via the wiring 6B, for example. In this case, the above-mentioned position conditions 1 and 2 are all satisfied.

[その4]
図7では、例えば、発熱体2の数を2つから1つに変更していると共に、配線6A,6Bの代わりに配線6C,6Dを用いている。発熱体2は、例えば、その中心が正中線Lの上に位置するように配置されている。停止孔5は、発生孔4と発熱体2との間に配置されている。給電端子3は、例えば、2つの配線6C,6Dを介して発熱体2に接続されている。この場合において、上記した位置条件1,2は、いずれも満たされている。
[Part 4]
In FIG. 7, for example, the number of heating elements 2 is changed from two to one, and wirings 6C and 6D are used instead of wirings 6A and 6B. The heating element 2 is arranged so that its center is located on the median plane L, for example. The stop hole 5 is arranged between the generation hole 4 and the heating element 2. The power supply terminal 3 is connected to the heating element 2 via, for example, two wires 6C and 6D. In this case, the above-mentioned position conditions 1 and 2 are all satisfied.

図8は、第2比較例の加熱基板に関する問題点を説明するために、図7に対応する平面構成を表している。図9は、第3比較例の加熱基板に関する問題点を説明するために、図7に対応する平面構成を表している。 FIG. 8 shows the planar configuration corresponding to FIG. 7 in order to explain the problems related to the heating substrate of the second comparative example. FIG. 9 shows the planar configuration corresponding to FIG. 7 in order to explain the problems related to the heating substrate of the third comparative example.

第2比較例の加熱基板は、停止孔5を備えていないことを除き、図7に示した加熱基板と同様の構成を有している。第3比較例の加熱基板は、給電端子3が1つの配線6を介して発熱体2に接続されていることを除き、図7に示した加熱基板と同様の構成を有している。 The heating substrate of the second comparative example has the same configuration as the heating substrate shown in FIG. 7 except that the heating substrate 5 is not provided. The heating substrate of the third comparative example has the same configuration as the heating substrate shown in FIG. 7, except that the power feeding terminal 3 is connected to the heating element 2 via one wiring 6.

図2を参照しながら説明した第1比較例の加熱基板に関する問題は、第2比較例の加熱基板および第3比較例の加熱基板に関しても同様に生じる。具体的には、第2比較例の加熱基板では、図8に示したように、発生孔4を起点として割れC4,C5が発生すると、その割れC4に起因して配線6Cが断線すると共に、その割れC5に起因して発熱体2が断線する。また、第3比較例の加熱基板では、図9に示したように、発生孔4を起点として割れC6,C7が発生すると、その割れC6に起因して配線6が断線すると共に、その割れC7に起因して発熱体2が断線する。 The problem concerning the heating substrate of the first comparative example described with reference to FIG. 2 also arises with respect to the heating substrate of the second comparative example and the heating substrate of the third comparative example. Specifically, in the heating substrate of the second comparative example, as shown in FIG. 8, when cracks C4 and C5 are generated starting from the generation hole 4, the wiring 6C is broken due to the crack C4 and the wiring 6C is disconnected. The heating element 2 is disconnected due to the crack C5. Further, in the heating substrate of the third comparative example, as shown in FIG. 9, when cracks C6 and C7 occur starting from the generation hole 4, the wiring 6 is broken due to the crack C6 and the crack C7 The heating element 2 is disconnected due to the above.

これに対して、図7に示した加熱基板では、図3を参照しながら説明したように、発生孔4を起点として割れC3が発生しても、その割れC3が停止孔5において停止するため、発熱体2の断線および配線6C,6Dの断線が抑制される。 On the other hand, in the heating substrate shown in FIG. 7, as described with reference to FIG. 3, even if crack C3 occurs starting from the generation hole 4, the crack C3 stops at the stop hole 5. , The disconnection of the heating element 2 and the disconnection of the wirings 6C and 6D are suppressed.

<1−5.変形例2>
また、例えば、図1Bに対応する図10および図1Cに対応する図11に示したように、発生孔4と停止孔5との間に、その発生孔4と停止孔5とを接続させる溝7を設けてもよい。この溝7は、いわゆる窪みであるため、絶縁性基板1を貫通していない。
<1-5. Modification 2>
Further, for example, as shown in FIG. 10 corresponding to FIG. 1B and FIG. 11 corresponding to FIG. 1C, a groove for connecting the generation hole 4 and the stop hole 5 is provided between the generation hole 4 and the stop hole 5. 7 may be provided. Since the groove 7 is a so-called recess, it does not penetrate the insulating substrate 1.

この場合には、発生孔4を起点として割れが発生すると、その割れは、溝7に沿って広がるため、停止孔5まで誘導されやすくなる。よって、割れが発熱体2および配線6までより到達しにくくなるため、加熱動作に関する信頼性をより向上させることができる。 In this case, when a crack occurs starting from the generation hole 4, the crack spreads along the groove 7, so that the crack is easily guided to the stop hole 5. Therefore, the cracks are less likely to reach the heating element 2 and the wiring 6, so that the reliability of the heating operation can be further improved.

この溝7は、直線状でもよいし、曲線状でもよいし、それらの2種類以上を含んでいてもよい。また、溝7は、途中で1回以上折れ曲がっていてもよい。中でも、溝7は、正中線Lに沿った直線状であることが好ましい。溝7の距離、すなわち割れの誘導距離が最短になるため、その割れを停止孔5までより誘導しやすくなるからである。 The groove 7 may be linear, curved, or may include two or more of them. Further, the groove 7 may be bent once or more in the middle. Above all, the groove 7 is preferably a straight line along the median line L. This is because the distance of the groove 7, that is, the induction distance of the crack is the shortest, so that the crack can be more easily guided to the stop hole 5.

なお、溝7の幅、深さおよび断面形状などの条件は、任意に設定可能である。ここでは、例えば、図10に示したように、溝7の断面形状は、矩形である。 Conditions such as the width, depth, and cross-sectional shape of the groove 7 can be arbitrarily set. Here, for example, as shown in FIG. 10, the cross-sectional shape of the groove 7 is rectangular.

<2.保護素子>
次に、本発明の一実施形態の加熱基板が適用された保護素子に関して説明する。
<2. Protective element>
Next, a protective element to which the heating substrate of one embodiment of the present invention is applied will be described.

ここで説明する保護素子は、いわゆるヒューズである。この保護素子は、過電流および過電圧などの異常の発生時において、電気回路を遮断するために電子機器に搭載される。この電子機器の種類は、特に限定されない。 The protective element described here is a so-called fuse. This protective element is mounted on an electronic device in order to cut off an electric circuit when an abnormality such as an overcurrent or an overvoltage occurs. The type of this electronic device is not particularly limited.

特に、上記した加熱基板が適用された保護素子は、過電流に応じて電気回路を遮断する機能(電流遮断モードの回路遮断機能)と、過電圧などの異常の発生時に応じて加熱基板(発熱体2)を用いて電気回路を遮断する機能(ヒータ遮断モードの回路遮断機能)とを備えている。 In particular, the protective element to which the above-mentioned heating substrate is applied has a function of interrupting an electric circuit in response to an overcurrent (circuit interruption function in a current interruption mode) and a heating substrate (heating element) in response to an abnormality such as an overvoltage. It has a function to cut off an electric circuit using 2) (a circuit cutoff function in a heater cutoff mode).

<2−1.構成>
図12および図13は、保護素子の断面構成を表している。以下では、既に説明した本発明の加熱基板の構成要素を随時引用する。
<2-1. Configuration>
12 and 13 show the cross-sectional structure of the protective element. In the following, the components of the heating substrate of the present invention already described will be cited as needed.

保護素子は、例えば、図12および図13に示したように、筐体101の内部に、3つの外部端子102,103,106と、可溶導体104と、加熱基板105とを備えている。この可溶導体104は、外部端子102から外部端子103に向かう方向(X軸方向)に延在している。 As shown in FIGS. 12 and 13, for example, the protective element includes three external terminals 102, 103, 106, a soluble conductor 104, and a heating substrate 105 inside the housing 101. The soluble conductor 104 extends in the direction (X-axis direction) from the external terminal 102 toward the external terminal 103.

筐体101は、保護素子の外装であり、例えば、エンジニアリングプラスチックなどのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。このエンジニアリングプラスチックは、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)および液晶ポリマー(LCP)などである。 The housing 101 is the exterior of the protective element, and includes, for example, any one or more of engineering plastics and the like. This engineering plastic is, for example, polyphenylene sulfide (PPS) and liquid crystal polymer (LCP).

この筐体101の形状は、特に限定されないが、例えば、XY面の形状が円形および楕円などである円筒でもよいし、その断面形状が矩形である立方体および直方体などである方体でもよい。 The shape of the housing 101 is not particularly limited, but may be, for example, a cylinder having an XY surface shape such as a circle or an ellipse, or a cube having a rectangular cross-sectional shape such as a cube or a rectangular parallelepiped.

外部端子102,103は、可溶導体104を介して互いに接続されている。保護素子が搭載された電子機器において、外部端子102,103および可溶導体104は、電気回路の一部を形成している。外部端子102は、例えば、可溶導体104の延在方向における一端側において、筐体101を通じて外部に導出されていると共に、外部端子103は、例えば、可溶導体104の延在方向における他端側において、筐体101を通じて外部に導出されている。 The external terminals 102 and 103 are connected to each other via a soluble conductor 104. In an electronic device equipped with a protective element, the external terminals 102 and 103 and the soluble conductor 104 form a part of an electric circuit. The external terminal 102 is led out to the outside through the housing 101, for example, on one end side of the soluble conductor 104 in the extending direction, and the external terminal 103 is, for example, the other end of the soluble conductor 104 in the extending direction. On the side, it is led out to the outside through the housing 101.

外部端子102,103のそれぞれは、例えば、給電端子3と同様の導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでおり、具体的には、銅などを含んでいる。なお、外部端子102,103は、同じ種類の材料を含んでいてもよいし、異なる種類の材料を含んでいてもよい。 Each of the external terminals 102 and 103 contains, for example, any one or more of the same conductive materials as the power feeding terminal 3, and specifically includes copper and the like. The external terminals 102 and 103 may contain the same type of material or may contain different types of materials.

可溶導体104の構成は、特に限定されない。ここでは、例えば、可溶導体104は、3つの部分(中央部104A、一端部104Bおよび他端部104C)を含んでいる。一端部104Bは、例えば、外部端子102と中央部104Aとの間に配置されており、中央部104Aは、一端部104Bを介して外部端子102に接続されている。他端部104Cは、例えば、外部端子103と中央部104Aとの間に配置されており、中央部104Aは、他端部104Cを介して外部端子103に接続されている。 The configuration of the soluble conductor 104 is not particularly limited. Here, for example, the soluble conductor 104 includes three portions (central portion 104A, one end 104B and other end 104C). The one end portion 104B is arranged between the external terminal 102 and the central portion 104A, for example, and the central portion 104A is connected to the external terminal 102 via the one end portion 104B. The other end portion 104C is arranged between the external terminal 103 and the central portion 104A, for example, and the central portion 104A is connected to the external terminal 103 via the other end portion 104C.

この可溶導体104は、過電流に応じて自己発熱すると共に、その自己発熱を利用して溶融することが可能な導電性材料(導電性溶融材料)のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。この導電性溶融材料は、例えば、SnAgCu系のPbフリー半田などである。また、導電性溶融材料は、例えば、BiPbSn合金、BiPb合金、BiSn合金、SnPb合金、PbIn合金、ZnAl合金、InSn合金およびPbAgSn合金などである。 The soluble conductor 104 self-heats in response to an overcurrent, and any one or more of the conductive materials (conductive molten materials) that can be melted by utilizing the self-heating. Includes. This conductive molten material is, for example, SnAgCu-based Pb-free solder. Further, the conductive molten material is, for example, BiPbSn alloy, BiPb alloy, BiSn alloy, SnPb alloy, PbIn alloy, ZnAl alloy, InSn alloy, PbAgSn alloy and the like.

加熱基板105は、上記した本発明の加熱基板と同様の構成を有している。ただし、図12および図13では、加熱基板105の図示を簡略化している。この加熱基板105は、可溶導体104のうちの中央部104Aに発熱体2が隣接するように配置されている。 The heating substrate 105 has the same configuration as the heating substrate of the present invention described above. However, in FIGS. 12 and 13, the illustration of the heating substrate 105 is simplified. The heating substrate 105 is arranged so that the heating element 2 is adjacent to the central portion 104A of the soluble conductor 104.

外部端子106は、加熱基板105のうちの給電端子3に接続されている。この外部端子106は、例えば、可溶導体104の延在方向と交差する方向(Y軸方向)における一端側において、筐体101を通じて外部に導出されている。なお、外部端子106は、例えば、外部端子102,103と同様の導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。 The external terminal 106 is connected to the power supply terminal 3 of the heating substrate 105. The external terminal 106 is led out to the outside through the housing 101, for example, on one end side in a direction (Y-axis direction) intersecting the extending direction of the soluble conductor 104. The external terminal 106 includes, for example, any one or more of the same conductive materials as the external terminals 102 and 103.

<2−2.動作>
[電流遮断モード]
この保護素子は、例えば、以下で説明するように、電流遮断モードの保護動作を実行する。
<2-2. Operation>
[Current cutoff mode]
This protection element performs a protection operation in the current cutoff mode, for example, as described below.

電子機器に搭載された保護素子では、上記したように、外部端子102,103が可溶導体104を介して互いに接続されている。この場合には、外部端子102,103および可溶導体104が電気回路の一部を形成しており、その外部端子102,103は電気的に導通可能な状態にある。 In the protective element mounted on the electronic device, as described above, the external terminals 102 and 103 are connected to each other via the soluble conductor 104. In this case, the external terminals 102 and 103 and the soluble conductor 104 form a part of the electric circuit, and the external terminals 102 and 103 are in a state of being electrically conductive.

電子機器の使用時などにおいて、電気回路に過電流(設計値を超える電流)が流れると、その過電流に応じて可溶導体104が自己発熱(抵抗発熱)する。これにより、可溶導体104が融点以上の温度になるまで発熱すると、その可溶導体104が溶融するため、外部端子102,103は電気的に導通不能な状態になる。よって、電気回路が遮断される。 When an overcurrent (current exceeding the design value) flows in the electric circuit when using an electronic device or the like, the soluble conductor 104 self-heats (resistive heat generation) according to the overcurrent. As a result, when the soluble conductor 104 generates heat until it reaches a temperature equal to or higher than the melting point, the soluble conductor 104 melts, so that the external terminals 102 and 103 are electrically incapable of conducting electricity. Therefore, the electric circuit is cut off.

[ヒータ遮断モード]
また、保護素子は、例えば、以下で説明するように、ヒータ遮断モードの保護動作も実行する。
[Heater cutoff mode]
The protection element also performs a protection operation in the heater cutoff mode, for example, as described below.

例えば、バッテリパックなどの電子機器に保護素子が搭載された場合において、その電子機器において過電圧(過充電)などの異常の発生が検出されると、加熱基板105では、外部端子106を介して発熱体2が給電される。この電子機器の動作の詳細に関しては、後述する(図14参照)。この給電に応じて発熱体2が自己発熱すると、その自己発熱を利用して可溶導体104が加熱される。これにより、可溶導体104が融点以上の温度になるまで加熱されると、その可溶導体104が溶融するため、外部端子102,103は電気的に導通不能な状態になる。よって、電気回路が遮断される。 For example, when a protective element is mounted on an electronic device such as a battery pack, when an abnormality such as an overvoltage (overcharge) is detected in the electronic device, the heating substrate 105 generates heat via the external terminal 106. Body 2 is powered. Details of the operation of this electronic device will be described later (see FIG. 14). When the heating element 2 self-heats in response to this power supply, the soluble conductor 104 is heated by utilizing the self-heating. As a result, when the soluble conductor 104 is heated to a temperature equal to or higher than the melting point, the soluble conductor 104 melts, so that the external terminals 102 and 103 are electrically incapable of conducting electricity. Therefore, the electric circuit is cut off.

上記したように、ヒータ遮断モードの保護動作は、異常の発生が検出された場合において実行されるが、その異常には、上記した過電圧だけでなく、例えば、温度上昇および衝撃などの他の要因も含まれる。 As described above, the protection operation of the heater cutoff mode is executed when the occurrence of an abnormality is detected, and the abnormality includes not only the above-mentioned overvoltage but also other factors such as temperature rise and impact. Is also included.

<2−3.作用および効果>
上記した保護素子によれば、加熱基板105が上記した本発明の加熱基板と同様の構成を有している。この場合には、上記したように、加熱基板105の使用時において絶縁性基板1に割れが発生しても、発熱体2が正常に発熱できるため、加熱動作に関する信頼性が高くなる。しかも、発熱体2が正常に発熱できることに伴い、異常の発生時において加熱基板105を用いて可溶導体104を十分に加熱できるため、保護動作に関する信頼性も高くなる。よって、保護素子の動作信頼性を確保することができる。
<2-3. Actions and effects>
According to the above-mentioned protective element, the heating substrate 105 has the same configuration as the above-mentioned heating substrate of the present invention. In this case, as described above, even if the insulating substrate 1 is cracked when the heating substrate 105 is used, the heating element 2 can normally generate heat, so that the reliability of the heating operation is improved. Moreover, since the heating element 2 can normally generate heat, the soluble conductor 104 can be sufficiently heated by using the heating substrate 105 when an abnormality occurs, so that the reliability of the protection operation is improved. Therefore, the operational reliability of the protective element can be ensured.

これ以外の保護素子の作用および効果は、本発明の加熱基板に関する作用および効果と同様である。もちろん、図4〜図7、図10および図11を参照しながら説明した変形例1,2を加熱基板105に適用してもよい。 The actions and effects of the other protective elements are the same as those of the heating substrate of the present invention. Of course, the modified examples 1 and 2 described with reference to FIGS. 4 to 7, 10 and 11 may be applied to the heating substrate 105.

<3.保護素子の適用例(電子機器)>
次に、本発明の保護素子の適用例である電子機器に関して説明する。なお、以下の説明では、既に説明した保護素子の構成要素を随時引用する。
<3. Application example of protective element (electronic device)>
Next, an electronic device which is an application example of the protective element of the present invention will be described. In the following description, the components of the protective element already described will be cited as needed.

本発明の保護素子が適用される電子機器の種類は、特に限定されない。以下では、本発明の保護素子が適用される電子機器の一例として、バッテリパックに関して説明する。ただし、電子機器の種類は、バッテリパックに限定されず、必要に応じて電気回路の遮断を要する他の電子機器でもよい。 The type of electronic device to which the protective element of the present invention is applied is not particularly limited. In the following, a battery pack will be described as an example of an electronic device to which the protective element of the present invention is applied. However, the type of electronic device is not limited to the battery pack, and other electronic devices that require interruption of the electric circuit may be used as needed.

図14は、保護素子が適用されたバッテリパック200の回路構成を表している。 FIG. 14 shows the circuit configuration of the battery pack 200 to which the protection element is applied.

なお、図14では、バッテリパック200と共に、そのバッテリパック200を充電させるために用いられる充電装置40も示している。このバッテリパック200は、充電装置40に対して着脱可能であり、図14では、バッテリパック200が充電装置40に接続された状態を示している。 Note that FIG. 14 shows the battery pack 200 as well as the charging device 40 used to charge the battery pack 200. The battery pack 200 is removable from the charging device 40, and FIG. 14 shows a state in which the battery pack 200 is connected to the charging device 40.

バッテリパック200は、例えば、保護素子100と、1または2以上の二次電池20と、検出回路25と、電流制御素子28と、充放電制御回路30とを備えている。すなわち、保護素子100は、バッテリパック200の回路に組み込まれている。 The battery pack 200 includes, for example, a protection element 100, one or more secondary batteries 20, a detection circuit 25, a current control element 28, and a charge / discharge control circuit 30. That is, the protection element 100 is incorporated in the circuit of the battery pack 200.

保護素子100は、二次電池20と充放電制御回路30との間に配置されている。この保護素子100では、外部端子102が二次電池20に接続されており、外部端子103が正極端子26に接続されており、外部端子106が電流制御素子28に接続されている。これにより、保護素子100は、二次電池20の充電時において充電電流が流れる経路および二次電池20の放電時において放電電流が流れる経路に配置されているため、可溶導体104は、二次電池20の充放電経路に配置されている。 The protection element 100 is arranged between the secondary battery 20 and the charge / discharge control circuit 30. In the protection element 100, the external terminal 102 is connected to the secondary battery 20, the external terminal 103 is connected to the positive electrode terminal 26, and the external terminal 106 is connected to the current control element 28. As a result, the protective element 100 is arranged in the path through which the charging current flows when the secondary battery 20 is charged and in the path where the discharge current flows when the secondary battery 20 is discharged. Therefore, the soluble conductor 104 is secondary. It is arranged in the charge / discharge path of the battery 20.

この保護素子100は、上記した本発明の保護素子と同様の構成を有している。すなわち、保護素子100は、電流遮断モードの回路遮断機能と、ヒータ遮断モードの回路遮断機能とを有している。この保護素子100がヒータ遮断モードの保護動作を実行する場合には、その保護素子100の保護動作は、電流制御素子28により制御される。 The protective element 100 has the same configuration as the protective element of the present invention described above. That is, the protection element 100 has a circuit cutoff function in the current cutoff mode and a circuit cutoff function in the heater cutoff mode. When the protection element 100 executes the protection operation of the heater cutoff mode, the protection operation of the protection element 100 is controlled by the current control element 28.

二次電池20の種類は、特に限定されないが、例えば、リチウムイオン二次電池などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。ここでは、例えば、二次電池20は、直列に接続された4つの二次電池21〜24を含んでおり、いわゆるバッテリスタックを形成している。 The type of the secondary battery 20 is not particularly limited, but is, for example, any one type or two or more types of a lithium ion secondary battery and the like. Here, for example, the secondary battery 20 includes four secondary batteries 21 to 24 connected in series, forming a so-called battery stack.

この二次電池20は、正極端子26および負極端子27を介して充電装置40に接続されている。これにより、充電装置40から二次電池20に充電電圧が印可可能であるため、その二次電池20は充電可能である。 The secondary battery 20 is connected to the charging device 40 via the positive electrode terminal 26 and the negative electrode terminal 27. As a result, the charging voltage can be applied from the charging device 40 to the secondary battery 20, so that the secondary battery 20 can be charged.

検出回路25は、二次電池20および充放電制御回路30のそれぞれに接続されている。この検出回路25は、二次電池20の電圧を測定したのち、その測定結果を充放電制御回路30に出力する。ここでは、例えば、二次電池20が4つの二次電池21〜24を含んでいるため、検出回路25は、二次電池21〜24のそれぞれの電圧を測定する。 The detection circuit 25 is connected to each of the secondary battery 20 and the charge / discharge control circuit 30. The detection circuit 25 measures the voltage of the secondary battery 20 and then outputs the measurement result to the charge / discharge control circuit 30. Here, for example, since the secondary battery 20 includes four secondary batteries 21 to 24, the detection circuit 25 measures the respective voltages of the secondary batteries 21 to 24.

また、検出回路25は、電流制御素子28に接続されている。この検出回路25は、二次電池20の電圧の測定結果に基づいて、必要に応じて、電流制御素子28に遮断信号を出力する。この遮断信号は、保護素子100においてヒータ遮断モードの保護動作を実行させるための信号である。 Further, the detection circuit 25 is connected to the current control element 28. The detection circuit 25 outputs a cutoff signal to the current control element 28, if necessary, based on the measurement result of the voltage of the secondary battery 20. This cutoff signal is a signal for executing the protection operation of the heater cutoff mode in the protection element 100.

電流制御素子28は、保護素子100の動作を制御するために用いられるスイッチ素子であり、例えば、電界効果トランジスタ(FET)などである。この電流制御素子28は、検出回路25に接続されていると共に、保護素子100の外部端子106に接続されている。 The current control element 28 is a switch element used to control the operation of the protection element 100, and is, for example, a field effect transistor (FET) or the like. The current control element 28 is connected to the detection circuit 25 and is also connected to the external terminal 106 of the protection element 100.

充放電制御回路30は、2つの電流制御素子31,32と、二次電池20の充放電を制御する制御部33とを含んでいる。 The charge / discharge control circuit 30 includes two current control elements 31 and 32 and a control unit 33 that controls charge / discharge of the secondary battery 20.

電流制御素子31,32のそれぞれは、例えば、電界効果トランジスタ(FET)などである。この電流制御素子31,32は、二次電池20と充電装置40との間の電流経路に配置されていると共に、直列に接続されている。 Each of the current control elements 31 and 32 is, for example, a field effect transistor (FET). The current control elements 31 and 32 are arranged in the current path between the secondary battery 20 and the charging device 40, and are connected in series.

制御部33は、充電装置40から電力を供給されることで作動すると共に、電流制御素子31,32の動作を制御する。 The control unit 33 operates by being supplied with electric power from the charging device 40, and controls the operations of the current control elements 31 and 32.

なお、二次電池20の充電後において、バッテリパック200は、充電装置40から脱離されたのち、正極端子26および負極端子27を介して稼働対象である他の電子機器(以下、「稼働対象機器」という。)に接続される。この稼働対象機器の種類は、特に限定されないが、例えば、ノート型パーソナルコンピュータなどである。これにより、バッテリパック200から稼働対象機器に電力が供給されるため、その稼働対象機器は稼働可能になる。 After charging the secondary battery 20, the battery pack 200 is detached from the charging device 40, and then another electronic device to be operated via the positive electrode terminal 26 and the negative electrode terminal 27 (hereinafter, “operation target”). It is connected to "equipment"). The type of the device to be operated is not particularly limited, but is, for example, a notebook personal computer or the like. As a result, electric power is supplied from the battery pack 200 to the operation target device, so that the operation target device can be operated.

このバッテリパック200は、例えば、以下で説明するように動作する。 The battery pack 200 operates, for example, as described below.

制御部33は、検出回路25の検出結果(二次電池20の電圧)に基づいて、その二次電池20において異常(過充電状態または過放電状態)が発生しているかどうかを判定する。この制御部33は、二次電池20において異常が発生していると判定した場合には、電流制御素子31,32のゲート電圧を制御することで、二次電池20に対する電流の供給を遮断する。 The control unit 33 determines whether or not an abnormality (overcharged state or overdischarged state) has occurred in the secondary battery 20 based on the detection result (voltage of the secondary battery 20) of the detection circuit 25. When the control unit 33 determines that an abnormality has occurred in the secondary battery 20, the control unit 33 controls the gate voltage of the current control elements 31 and 32 to cut off the supply of current to the secondary battery 20. ..

なお、定格を越える過電流が二次電池20に流れると、上記したように、保護素子100において電流遮断モードの保護動作が実行される。すなわち、保護素子100において可溶導体104が溶融するため、二次電池20と充電装置40との間の電流経路が遮断される。 When an overcurrent exceeding the rating flows through the secondary battery 20, the protection element 100 executes the protection operation in the current cutoff mode as described above. That is, since the soluble conductor 104 melts in the protective element 100, the current path between the secondary battery 20 and the charging device 40 is cut off.

また、検出回路25は、検出結果(二次電池20の電圧)に基づいて、その二次電池20において異常(過電圧状態など)が発生しているかどうかを判定する。この検出回路25は、二次電池20において異常が発生していると判定(検知)した場合には、電流制御素子28に遮断信号を出力する。 Further, the detection circuit 25 determines whether or not an abnormality (overvoltage state or the like) has occurred in the secondary battery 20 based on the detection result (voltage of the secondary battery 20). When the detection circuit 25 determines (detects) that an abnormality has occurred in the secondary battery 20, it outputs a cutoff signal to the current control element 28.

検出回路28から遮断信号が出力されると、上記したように、保護素子100においてヒータ遮断モードの保護動作が実行される。すなわち、電流制御素子28は、保護素子100に電流を供給可能とする。この場合には、二次電池20から外部端子106を介して発熱体2に電流が供給されると、その発熱体2が発熱するため、可溶導体104が発熱体2により加熱される。これにより、可溶導体104が溶融するため、電流制御素子31,32の動作によらずに、二次電池20と充電装置40との間の電流経路が遮断される。 When the cutoff signal is output from the detection circuit 28, the protection element 100 executes the protection operation of the heater cutoff mode as described above. That is, the current control element 28 can supply a current to the protection element 100. In this case, when a current is supplied from the secondary battery 20 to the heating element 2 via the external terminal 106, the heating element 2 generates heat, so that the soluble conductor 104 is heated by the heating element 2. As a result, the soluble conductor 104 melts, so that the current path between the secondary battery 20 and the charging device 40 is cut off regardless of the operation of the current control elements 31 and 32.

上記したバッテリパック200によれば、保護素子100が本発明の保護素子と同様の構成を有している。この場合には、上記したように、加熱動作に関する信頼性が高くなるため、保護動作に関する信頼性も高くなる。よって、保護動作に関する信頼性を確保することができる。これ以外の作用および効果は、本発明の保護素子と同様である。 According to the battery pack 200 described above, the protective element 100 has the same configuration as the protective element of the present invention. In this case, as described above, the reliability of the heating operation is high, so that the reliability of the protection operation is also high. Therefore, the reliability of the protective operation can be ensured. Other actions and effects are the same as those of the protective element of the present invention.

本発明の具体的な実施例に関して、詳細に説明する。 Specific examples of the present invention will be described in detail.

(実施例1,2)
以下の手順により、図12および図13に示した保護素子を作製した。
(Examples 1 and 2)
The protective elements shown in FIGS. 12 and 13 were manufactured by the following procedure.

最初に、アルミナセラミックス基板を準備したのち、レーザを用いてアルミナセラミックス基板を穿孔処理して、発生孔4および停止孔5を形成した。これにより、絶縁性基板1が得られた。 First, an alumina ceramic substrate was prepared, and then the alumina ceramic substrate was perforated using a laser to form generation holes 4 and stop holes 5. As a result, the insulating substrate 1 was obtained.

この場合には、発生孔4の平面形状を円形にすると共に、その発生孔4を貫通孔および不完全孔にした。停止孔5の平面形状を円形にすると共に、その停止孔5を貫通孔および完全孔にした。発生孔4を基準とした正中線Lの上に停止孔5を配置した。発生孔4の内径=0.5mm、停止孔5の内径=0.65mm、距離X=2mm、距離Y=1.8mmとした。 In this case, the planar shape of the generation hole 4 is made circular, and the generation hole 4 is made into a through hole and an incomplete hole. The planar shape of the stop hole 5 was made circular, and the stop hole 5 was made into a through hole and a complete hole. The stop hole 5 was arranged on the median plane L with reference to the generation hole 4. The inner diameter of the generation hole 4 was 0.5 mm, the inner diameter of the stop hole 5 was 0.65 mm, the distance X = 2 mm, and the distance Y = 1.8 mm.

続いて、絶縁性基板1の上に、発熱体2(酸化ルテニウム)、給電端子3(銀)および配線6(銀)のそれぞれをパターン形成した。この場合には、酸化ルテニウムなどの各材料を含むペーストを絶縁性基板1の表面に厚膜印刷したのち、その厚膜を焼成した。 Subsequently, a heating element 2 (ruthenium oxide), a feeding terminal 3 (silver), and a wiring 6 (silver) were each patterned on the insulating substrate 1. In this case, a paste containing each material such as ruthenium oxide was printed on the surface of the insulating substrate 1 as a thick film, and then the thick film was fired.

これにより、図1A〜図1Cに示した加熱基板105が完成した。なお、比較のために、停止孔5を形成しなかったことを除いて同様の手順により、図2に示した加熱基板105を形成した。 As a result, the heating substrate 105 shown in FIGS. 1A to 1C was completed. For comparison, the heating substrate 105 shown in FIG. 2 was formed by the same procedure except that the stop hole 5 was not formed.

続いて、可溶導体104を介して外部端子102,103を互いに接続させると共に、加熱基板105(給電端子3)に外部端子106を接続させたのち、その可溶導体104に発熱体2が隣接するように加熱基板105を配置した。最後に、筐体101の内部に、外部端子102,103,106、可溶導体104および加熱基板105を収納した。これにより、保護素子が完成した。この保護素子の主要部の構成(発生孔4の有無および停止孔5の有無)は、表1に示した通りである。 Subsequently, the external terminals 102 and 103 are connected to each other via the soluble conductor 104, and the external terminal 106 is connected to the heating substrate 105 (feeding terminal 3), and then the heating element 2 is adjacent to the soluble conductor 104. The heating substrate 105 was arranged so as to do so. Finally, the external terminals 102, 103, 106, the soluble conductor 104, and the heating substrate 105 were housed inside the housing 101. As a result, the protective element was completed. The configuration of the main part of the protective element (presence / absence of generation hole 4 and presence / absence of stop hole 5) is as shown in Table 1.

保護素子の動作特性(ヒータ遮断モード)を調べたところ、表1に示した結果が得られた。この動作特性を調べる場合には、筐体101の外部において外部端子102,103間を短絡させた状態において、外部端子102,103と外部端子106との間に電力(最大120W)を供給して、加熱基板105(発熱体2)を発熱させた。この結果、可溶導体104が溶融したかどうかを目視で調べると共に、テスタを用いて絶縁抵抗(Ω)を測定した。 When the operating characteristics (heater cutoff mode) of the protective element were examined, the results shown in Table 1 were obtained. When examining this operating characteristic, power (maximum 120 W) is supplied between the external terminals 102 and 103 and the external terminals 106 in a state where the external terminals 102 and 103 are short-circuited outside the housing 101. , The heating substrate 105 (heating element 2) was heated. As a result, it was visually inspected whether or not the soluble conductor 104 was melted, and the insulation resistance (Ω) was measured using a tester.

Figure 0006877607
Figure 0006877607

保護素子は、停止孔5の有無に応じて、全く異なる挙動を示した。 The protective element behaved completely differently depending on the presence or absence of the stop hole 5.

詳細には、停止孔5を形成しなかった場合(実験例2)には、発生孔4を起点として割れが発生すると、その割れが発熱体2まで到達した。この場合には、発熱体2が正常に自己発熱できなかったため、その発熱体2により可溶導体104が十分に加熱されなかった。よって、可溶導体104が十分に溶融しなかったため、絶縁抵抗が増加しなかった。 Specifically, when the stop hole 5 was not formed (Experimental Example 2), when a crack occurred starting from the generation hole 4, the crack reached the heating element 2. In this case, since the heating element 2 could not normally self-heat, the soluble conductor 104 was not sufficiently heated by the heating element 2. Therefore, since the soluble conductor 104 was not sufficiently melted, the insulation resistance did not increase.

これに対して、停止孔5を形成した場合(実験例1)には、発生孔4を起点として割れが発生すると、その割れが停止孔5において停止したため、発熱体2まで到達しなかった。この場合には、発熱体2が正常に自己発熱できたため、その発熱体2により可溶導体104が十分に加熱された。よって、可溶導体104が十分に溶融したため、絶縁抵抗が著しく増加した。 On the other hand, when the stop hole 5 was formed (Experimental Example 1), when a crack occurred starting from the generation hole 4, the crack stopped at the stop hole 5 and did not reach the heating element 2. In this case, since the heating element 2 was able to normally self-heat, the soluble conductor 104 was sufficiently heated by the heating element 2. Therefore, since the soluble conductor 104 was sufficiently melted, the insulation resistance was remarkably increased.

表1に示した結果から、絶縁性基板1に発生孔4および停止孔5が設けられていると、ヒータ遮断モードの保護動作時において電気回路が遮断された。よって、加熱基板105の加熱動作に関する信頼性が確保されると共に、その加熱基板105を搭載した保護素子の保護動作も確保された。 From the results shown in Table 1, when the insulating substrate 1 was provided with the generation hole 4 and the stop hole 5, the electric circuit was cut off during the protection operation of the heater cutoff mode. Therefore, the reliability of the heating operation of the heating substrate 105 is ensured, and the protective operation of the protective element on which the heating substrate 105 is mounted is also ensured.

以上、実施形態および実施例を挙げながら本発明に関して説明したが、その本発明は、実施形態および実施例において説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、加熱基板の構成および保護素子の構成は、上記した実施形態において説明した構成に限定されず、適宜変更されてもよい。 Although the present invention has been described above with reference to embodiments and examples, the present invention is not limited to the embodiments described in the embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, the configuration of the heating substrate and the configuration of the protective element are not limited to the configurations described in the above-described embodiment, and may be appropriately changed.

1…絶縁性基板、1E…外縁、2…発熱体、3…給電端子、4…発生孔、5…停止孔、6…配線、7…溝、102,103…外部端子、104…可溶導体、105…加熱基板。 1 ... Insulating substrate, 1E ... Outer edge, 2 ... Heating element, 3 ... Power supply terminal, 4 ... Generation hole, 5 ... Stop hole, 6 ... Wiring, 7 ... Groove, 102, 103 ... External terminal, 104 ... Soluble conductor , 105 ... Heating substrate.

Claims (15)

第1孔および第2孔が設けられた絶縁性基板の一面に発熱体を備え、
前記第2孔は、前記第1孔において発生した前記絶縁性基板の割れが前記発熱体に到達することを抑制する位置に配置されており、
さらに、前記発熱体に電流を供給する給電端子を備え、
前記第1孔は、前記発熱体よりも前記給電端子に近い側に位置すると共に、前記第2孔は、前記給電端子よりも前記発熱体に近い側に位置する、
加熱基板。
A heating element is provided on one surface of the insulating substrate provided with the first hole and the second hole.
The second hole is arranged at a position that prevents cracks in the insulating substrate generated in the first hole from reaching the heating element .
Further, it is provided with a power supply terminal for supplying an electric current to the heating element.
The first hole is located closer to the heating element than the heating element, and the second hole is located closer to the heating element than the heating terminal.
Heating substrate.
前記第1孔および前記第2孔のうちの少なくとも一方は、貫通孔である、
請求項1記載の加熱基板。
At least one of the first hole and the second hole is a through hole.
The heating substrate according to claim 1.
前記第1孔は、前記絶縁性基板の外縁に設けられた切り欠き状の不完全孔であり、
前記第2孔は、前記絶縁性基板の外縁よりも内側に設けられた完全孔である、
請求項1または請求項2に記載の加熱基板。
The first hole is a notch-shaped incomplete hole provided on the outer edge of the insulating substrate.
The second hole is a complete hole provided inside the outer edge of the insulating substrate.
The heating substrate according to claim 1 or 2.
前記第1孔は、前記給電端子と重なる位置に設けられている、
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の加熱基板。
The first hole is provided at a position overlapping the power feeding terminal.
The heating substrate according to any one of claims 1 to 3.
前記発熱体、前記給電端子、前記第1孔および前記第2孔の位置関係は、下記の2つの条件のうちの少なくとも一方を満たす、
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の加熱基板。
条件1:前記第2孔は、前記第1孔の位置を基準とする前記絶縁性基板の正中線の上に位置する。
条件2:前記第1孔と前記第2孔との間の距離は、前記第1孔と前記発熱体との間の距離よりも小さい。
The positional relationship between the heating element, the power feeding terminal, the first hole and the second hole satisfies at least one of the following two conditions.
Heating the substrate according to any one of claims 1 to claim 4.
Condition 1: The second hole is located on the median line of the insulating substrate with reference to the position of the first hole.
Condition 2: The distance between the first hole and the second hole is smaller than the distance between the first hole and the heating element.
さらに、前記絶縁性基板の一面に、前記発熱体と前記給電端子とを接続させる配線を備えた、
請求項ないし請求項のいずれか1項に記載の加熱基板。
Further, a wiring for connecting the heating element and the power feeding terminal is provided on one surface of the insulating substrate.
Heating the substrate according to any one of claims 1 to 5.
前記絶縁性基板の一面に、前記第1孔と前記第2孔とを接続させる溝が設けられている、
請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の加熱基板。
A groove for connecting the first hole and the second hole is provided on one surface of the insulating substrate.
The heating substrate according to any one of claims 1 to 6.
可溶導体を介して互いに接続された2つの外部端子と、
前記可溶導体を溶融させる加熱基板と
を備え、
前記加熱基板は、第1孔および第2孔が設けられた絶縁性基板の一面に発熱体を備え、
前記第2孔は、前記第1孔において発生した前記絶縁性基板の割れが前記発熱体に到達することを抑制する位置に配置されており、
さらに、前記発熱体に電流を供給する給電端子を備え、
前記第1孔は、前記発熱体よりも前記給電端子に近い側に位置すると共に、前記第2孔は、前記給電端子よりも前記発熱体に近い側に位置する、
保護素子。
With two external terminals connected to each other via a soluble conductor,
A heating substrate for melting the soluble conductor is provided.
The heating substrate is provided with a heating element on one surface of an insulating substrate provided with a first hole and a second hole.
The second hole is arranged at a position that prevents cracks in the insulating substrate generated in the first hole from reaching the heating element .
Further, it is provided with a power supply terminal for supplying an electric current to the heating element.
The first hole is located closer to the heating element than the heating element, and the second hole is located closer to the heating element than the heating terminal.
Protective element.
前記第1孔および前記第2孔のうちの少なくとも一方は、貫通孔である、
請求項記載の保護素子。
At least one of the first hole and the second hole is a through hole.
The protective element according to claim 8.
前記第1孔は、前記絶縁性基板の外縁に設けられた切り欠き状の不完全孔であり、
前記第2孔は、前記絶縁性基板の外縁よりも内側に設けられた完全孔である、
請求項または請求項に記載の保護素子。
The first hole is a notch-shaped incomplete hole provided on the outer edge of the insulating substrate.
The second hole is a complete hole provided inside the outer edge of the insulating substrate.
The protective element according to claim 8 or 9.
前記第1孔は、前記給電端子と重なる位置に設けられている、
請求項8ないし請求項10のいずれか1項に記載の保護素子。
The first hole is provided at a position overlapping the power feeding terminal.
The protective element according to any one of claims 8 to 10.
前記発熱体、前記給電端子、前記第1孔および前記第2孔の位置関係は、下記の2つの条件のうちの少なくとも一方を満たす、
請求項8ないし請求項11のいずれか1項に記載の保護素子。
条件1:前記第2孔は、前記第1孔の位置を基準とする前記絶縁性基板の正中線の上に位置する。
条件2:前記第1孔と前記第2孔との間の距離は、前記第1孔と前記発熱体との間の距離よりも小さい。
The positional relationship between the heating element, the power feeding terminal, the first hole and the second hole satisfies at least one of the following two conditions.
The protective element according to any one of claims 8 to 11.
Condition 1: The second hole is located on the median line of the insulating substrate with reference to the position of the first hole.
Condition 2: The distance between the first hole and the second hole is smaller than the distance between the first hole and the heating element.
前記加熱基板は、さらに、前記絶縁性基板の一面に、前記発熱体と前記給電端子とを接続させる配線を備えた、
請求項ないし請求項12のいずれか1項に記載の保護素子。
The heating substrate further includes wiring for connecting the heating element and the power supply terminal on one surface of the insulating substrate.
The protective element according to any one of claims 8 to 12.
前記絶縁性基板の一面に、前記第1孔と前記第2孔とを接続させる溝が設けられている、
請求項ないし請求項13のいずれか1項に記載の保護素子。
A groove for connecting the first hole and the second hole is provided on one surface of the insulating substrate.
The protective element according to any one of claims 8 to 13.
異常の発生時において電気回路を遮断する保護素子を備え、
前記保護素子は、
可溶導体を介して互いに接続された2つの外部端子と、
前記可溶導体を溶融させる加熱基板と
を備え、
前記加熱基板は、第1孔および第2孔が設けられた絶縁性基板の一面に発熱体を備え、
前記第2孔は、前記第1孔において発生した前記絶縁性基板の割れが前記発熱体に到達することを抑制する位置に配置されており、
さらに、前記発熱体に電流を供給する給電端子を備え、
前記第1孔は、前記発熱体よりも前記給電端子に近い側に位置すると共に、前記第2孔は、前記給電端子よりも前記発熱体に近い側に位置する、
電子機器。
Equipped with a protective element that cuts off the electric circuit when an abnormality occurs
The protective element is
With two external terminals connected to each other via a soluble conductor,
A heating substrate for melting the soluble conductor is provided.
The heating substrate is provided with a heating element on one surface of an insulating substrate provided with a first hole and a second hole.
The second hole is arranged at a position that prevents cracks in the insulating substrate generated in the first hole from reaching the heating element .
Further, it is provided with a power supply terminal for supplying an electric current to the heating element.
The first hole is located closer to the heating element than the heating element, and the second hole is located closer to the heating element than the heating terminal.
Electronics.
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