JP6886810B2 - 保護素子 - Google Patents
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Description
保護素子1は、図1(A)に示すように、絶縁基板10と、絶縁基板10に積層され、絶縁部材15に覆われた発熱体14と、絶縁基板10の両端に形成された第1の電極11及び第2の電極12と、絶縁部材15上に発熱体14と重畳するように積層された発熱体引出電極16と、第1の電極11から発熱体引出電極16にわたって搭載された第1の可溶導体31と、第2の電極12から発熱体引出電極16にわたって搭載された第2の可溶導体32と、発熱体引出電極16上に設けられ、第1第2の可溶導体31,32が溶融した溶融体が濡れ拡がり発熱体引出電極16上に保持する保持部材24とを備える。
図2(A)(B)に示すように、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、それぞれ後述する発熱体引出電極16との間に第1、第2の可溶導体31,32が搭載されることにより、第1、第2の可溶導体31,32及び発熱体引出電極16を介して電気的に接続されている。また、図2(C)(D)に示すように、第1、第2の電極11,12は、保護素子1に定格を超える大電流が流れ第1、第2の可溶導体31,32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第1、第2の可溶導体31,32が発熱体引出電極16との間で溶断することにより、遮断される。
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絶縁基板10上にスクリーン印刷技術を用いてパターン形成して、焼成する等によって形成することができる。また、発熱体14は、一端が第1の発熱体電極18と接続され、他端が第2の発熱体電極19と接続されている。
第1の可溶導体31は、第1の電極11から発熱体引出電極16にわたって搭載され、第2の可溶導体32は、第2の電極12から発熱体引出電極16にわたって搭載され、これら第1、第2の可溶導体31,32は、発熱体引出電極16上において互いに離間している。
発熱体引出電極16の上には、保持部材24が設けられている。保持部材24は、溶融した第1、第2の可溶導体31,32の溶融体が濡れ拡がることにより、発熱体引出電極16の溶融体を保持する保持量を増加させるものである。発熱体引出電極16の上に保持部材24を設けることにより、発熱体引出電極16上における溶融体の保持量を増加させることができ、定格の向上に伴って可溶導体が大型化した場合にも、溶融体が発熱体引出電極16からはみ出して第1、第2の電極11,12との間で短絡することを防止することができる。
また、保持部材24は、長手方向と略直交する方向にわたる1若しくは複数の貫通若しくは非貫通のスリット、又は、1若しくは複数の貫通若しくは非貫通の開口部を形成してもよい。これにより、保持部材24は、溶融体が濡れ拡がる表面積を増加させるとともに、狭小なスリットや開口部への毛細管現象を利用して、より多くの溶融体を流入、保持することができる。
また、保護素子1は、内部を保護するために、絶縁基板10の表面10a上にケース20が設けられている。ケース20は、絶縁基板10の形状に応じて略矩形状に形成されている。また、図1(B)に示すように、ケース20は、可溶導体13が設けられた絶縁基板10の表面10a上に接続される側面21と、絶縁基板10の表面10a上を覆う天面22とを有し、絶縁基板10の表面10a上に、可溶導体13が溶融時に球状に膨張し、溶融導体が発熱体引出電極16や第1、第2の電極11,12上に凝集するのに十分な内部空間を有する。
また、図13(A)〜(D)〜図20(A)〜(D)に示すように、保護素子1は、第1、第2の可溶導体31,32に代えて、複数個の小さな第1、第2の可溶導体片31A,32Aを、第1、第2の電極11,12と発熱体引出電極16との間にわたって、各々独立して並列に接続してもよい。可溶導体片31A,32Aは、第1、第2の可溶導体31,32と同じ材料で形成され、大きさが第1、第2の可溶導体31,32よりも小さく形成されたものである。なお、図13(A)〜(D)〜図20(A)〜(D)に示す保護素子1は、第1、第2の可溶導体31,32に代えて、複数の第1の可溶導体片31A−1,31A−2,31A−3及び第2の可溶導体片32A−1,32A−2,32A−3を搭載している他は、上述した図2(A)〜(D)〜図8(A)〜(D)に示す構成と同じ構成である。
次いで、保護素子1が実装される回路基板2について説明する。回路基板2は、例えばガラスエポキシ基板やガラス基板、セラミック基板等のリジッド基板や、フレキシブル基板等、公知の絶縁基板が用いられる。また、回路基板2は、図1(B)に示すように、保護素子1がリフロー等によって表面実装される実装部を有し、実装部内に保護素子1の絶縁基板10の裏面10fに設けられた外部接続端子11a,12a,19aとそれぞれ接続される接続電極が設けられている。なお、回路基板2は、保護素子1の発熱体14に通電させるFET等の素子が実装されている。
次いで、保護素子1及び保護素子1が回路基板2に表面実装された回路モジュール3の使用方法について説明する。図22に示すように、回路モジュール3は、例えば、リチウムイオン二次電池のバッテリパック内の回路として用いられる。
Claims (10)
- 絶縁基板と、
上記絶縁基板に設けられた第1、第2の電極と、
上記絶縁基板に形成された発熱体と、
上記発熱体と電気的に接続された発熱体引出電極と、
上記発熱体引出電極を介して上記第1、第2の電極間を接続する可溶導体と、
上記発熱体引出電極上に設けられ、上記可溶導体が溶融した溶融体が濡れ拡がり保持する保持部材とを備え、
上記保持部材は、上記発熱体引出電極に搭載されている保護素子。 - 上記第1の電極から上記発熱体引出電極にわたって搭載された第1の可溶導体と、
上記第2の電極から上記発熱体引出電極にわたって搭載された第2の可溶導体とを備える請求項1に記載の保護素子。 - 上記保持部材は、上記第1の可溶導体と上記第2の可溶導体との間に設けられている請求項2に記載の保護素子。
- 上記保持部材は、上記可溶導体の溶融体が濡れ広がりやすくなる表面処理が施されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の保護素子。
- 上記保持部材は、上記発熱体引出電極の長手方向にわたって延在される、角柱状体、円柱状体、円筒状体、半円筒状体、らせん状体、又は上記発熱体引出電極に接続された板状の基部と上記基部から上記発熱体引出電極上に突出する突条部とを有する断面T字状の棒状体である請求項1〜4のいずれか1項に記載の保護素子。
- 上記保持部材は、長手方向と略直交する方向にわたる1若しくは複数の貫通若しくは非貫通のスリット、又は、1若しくは複数の貫通若しくは非貫通の開口部が形成されている請求項5に記載の保護素子。
- 上記第1、第2の可溶導体に代えて又は上記第1、第2の可溶導体とともに、複数の第1の可溶導体片及び第2の可溶導体片が、それぞれ上記発熱体引出電極との間に独立して設けられている請求項2又は3に記載の保護素子。
- 上記第1、第2の可溶導体又は上記第1、第2の可溶導体片は、それぞれ内層を低融点金属層とし、外層を高融点金属層とする積層構造を有する請求項2,3,7のいずれか1項に記載の保護素子。
- 上記発熱体と上記発熱体引出電極とが重畳されている請求項1〜8のいずれか1項に記載の保護素子。
- 絶縁基板と、
上記絶縁基板に設けられた第1、第2の電極と、
上記絶縁基板に形成された発熱体と、
上記発熱体と電気的に接続された発熱体引出電極と、
上記発熱体引出電極を介して上記第1、第2の電極間を接続する可溶導体と、
上記発熱体引出電極上に設けられ、上記可溶導体が溶融した溶融体が濡れ拡がり保持する保持部材と、
上記絶縁基板の上記可溶導体が搭載された表面を覆うケースを備え、
上記保持部材は、上記ケースの天面から内部に突出して設けられ、上記発熱体引出電極と近接し又は接している保護素子。
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