JPH07153367A - 保護素子、その製造方法、及び回路基板 - Google Patents
保護素子、その製造方法、及び回路基板Info
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- JPH07153367A JPH07153367A JP6195565A JP19556594A JPH07153367A JP H07153367 A JPH07153367 A JP H07153367A JP 6195565 A JP6195565 A JP 6195565A JP 19556594 A JP19556594 A JP 19556594A JP H07153367 A JPH07153367 A JP H07153367A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H37/00—Thermally-actuated switches
- H01H37/74—Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
- H01H37/76—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
- H01H2037/768—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material characterised by the composition of the fusible material
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- H01H85/02—Details
- H01H85/46—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the protective device
- H01H2085/466—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the protective device with remote controlled forced fusing
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01H37/76—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電圧を検知して動作する保護素子を得ること
を目的とする。 【構成】 低融点金属６及び発熱体５と、検知素子とか
ら構成される保護素子であって、この低融点金属６とこ
の発熱体５とが絶縁層４を介して接触され、発熱体５が
検知素子により通電される保護素子である。
を目的とする。 【構成】 低融点金属６及び発熱体５と、検知素子とか
ら構成される保護素子であって、この低融点金属６とこ
の発熱体５とが絶縁層４を介して接触され、発熱体５が
検知素子により通電される保護素子である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば充放電可能な二
次電池などに適用して好適なヒューズ抵抗器を有する保
護素子、その製造方法、及びその素子を設けた回路基板
に関する。
次電池などに適用して好適なヒューズ抵抗器を有する保
護素子、その製造方法、及びその素子を設けた回路基板
に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来の
ヒューズ抵抗器としては、大きく分けて、過電流により
動作する電流ヒューズと、温度により動作する温度ヒュ
ーズとの２タイプが上げられる。しかしながら、近年の
産業の発展にともない上記２点の動作源では、ヒューズ
機能を満足しない場合が出てきている。
ヒューズ抵抗器としては、大きく分けて、過電流により
動作する電流ヒューズと、温度により動作する温度ヒュ
ーズとの２タイプが上げられる。しかしながら、近年の
産業の発展にともない上記２点の動作源では、ヒューズ
機能を満足しない場合が出てきている。
【０００３】充放電可能な二次電池などには、充電時の
電池への過充電を防止するため、保護回路が内蔵される
場合がある。また極端な過充電状態におちいった電池
は、内部でガスを発生し、爆発の危険性をはらむため、
ヒューズのようなもので電池としての機能を断つと言う
考え方がある。
電池への過充電を防止するため、保護回路が内蔵される
場合がある。また極端な過充電状態におちいった電池
は、内部でガスを発生し、爆発の危険性をはらむため、
ヒューズのようなもので電池としての機能を断つと言う
考え方がある。
【０００４】このようなケースでは、電圧を検知して動
作するヒューズ抵抗器が要求されるが、従来のヒューズ
抵抗器では対応することは難しかった。
作するヒューズ抵抗器が要求されるが、従来のヒューズ
抵抗器では対応することは難しかった。
【０００５】例えば、特開平４−３２８２７９号には、
低融点金属をＰＴＣを熱源として溶断する構造のヒュー
ズ抵抗器が明記されているが、これは低融点金属とＰＴ
Ｃが電気的に直列に接続されたものである。これは、ス
トロボのフラッシュのような大電流が瞬間的に流れても
作動せず、過放電により規定電流以上が電池に流れたと
きに、ＰＴＣが発熱してヒューズを溶断するものであ
り、前記の目的に使用できない。
低融点金属をＰＴＣを熱源として溶断する構造のヒュー
ズ抵抗器が明記されているが、これは低融点金属とＰＴ
Ｃが電気的に直列に接続されたものである。これは、ス
トロボのフラッシュのような大電流が瞬間的に流れても
作動せず、過放電により規定電流以上が電池に流れたと
きに、ＰＴＣが発熱してヒューズを溶断するものであ
り、前記の目的に使用できない。
【０００６】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであり、電圧を検知して動作する保護素子、その製
造方法、及びその保護素子を設けた回路基板を提供する
ことを目的とする。
ものであり、電圧を検知して動作する保護素子、その製
造方法、及びその保護素子を設けた回路基板を提供する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の保護素子は、例
えば図１〜図３に示すように、低融点金属６及び発熱体
５と、検知素子９とから構成される保護素子であって、
この低融点金属６とこの発熱体５とが絶縁層４を介して
接触され、発熱体５が検知素子９により通電されるもの
である。
えば図１〜図３に示すように、低融点金属６及び発熱体
５と、検知素子９とから構成される保護素子であって、
この低融点金属６とこの発熱体５とが絶縁層４を介して
接触され、発熱体５が検知素子９により通電されるもの
である。
【０００８】また、本発明の保護素子は、例えば図４〜
図６に示すように、低融点金属６が複数個からなる上述
構成の保護素子である。
図６に示すように、低融点金属６が複数個からなる上述
構成の保護素子である。
【０００９】また、本発明の保護素子は、検知素子９が
電圧検知素子である上述構成の保護素子である。
電圧検知素子である上述構成の保護素子である。
【００１０】また、本発明の保護素子は、発熱体５が熱
硬化性絶縁樹脂中に導電粒子を分散した組成物からなる
上述構成の保護素子である。
硬化性絶縁樹脂中に導電粒子を分散した組成物からなる
上述構成の保護素子である。
【００１１】また、本発明の保護素子は、絶縁層４が絶
縁性高分子中に高熱伝導性の無機物質を分散した組成物
からなる上述構成の保護素子である。
縁性高分子中に高熱伝導性の無機物質を分散した組成物
からなる上述構成の保護素子である。
【００１２】また、本発明の保護素子の製造方法は、絶
縁材上に導電材を設けてなる基板１上に、電極パターン
を形成する工程と、ヒーター電極３ａ、３ｂ間に、絶縁
樹脂に導電材を混入してなる導電ペーストを用いて発熱
体５を設ける工程と、この発熱体５上に、この発熱体５
全面を覆いかつヒューズ電極２ａ、２ｂ、２ｃにかから
ないように、絶縁樹脂被覆層４を形成する工程と、この
ヒューズ電極２ａ、２ｂ間に渡って、この絶縁樹脂被覆
層４上に低融点金属箔からなるヒューズ６を熱圧着して
接続する工程と、このヒューズ６上に内側封止部７を設
ける工程と、この内側封止部７上に外側封止部８を設け
る工程とからなる方法である。
縁材上に導電材を設けてなる基板１上に、電極パターン
を形成する工程と、ヒーター電極３ａ、３ｂ間に、絶縁
樹脂に導電材を混入してなる導電ペーストを用いて発熱
体５を設ける工程と、この発熱体５上に、この発熱体５
全面を覆いかつヒューズ電極２ａ、２ｂ、２ｃにかから
ないように、絶縁樹脂被覆層４を形成する工程と、この
ヒューズ電極２ａ、２ｂ間に渡って、この絶縁樹脂被覆
層４上に低融点金属箔からなるヒューズ６を熱圧着して
接続する工程と、このヒューズ６上に内側封止部７を設
ける工程と、この内側封止部７上に外側封止部８を設け
る工程とからなる方法である。
【００１３】また、本発明の保護素子の製造方法は、内
側封止部７が金属酸化被覆除去作用のある樹脂かるなる
上述構成の方法である。
側封止部７が金属酸化被覆除去作用のある樹脂かるなる
上述構成の方法である。
【００１４】また、本発明の保護素子の製造方法は、内
側封止部７が固形フラックス単体を加熱溶融させた後塗
布して作製した上述構成の方法である。
側封止部７が固形フラックス単体を加熱溶融させた後塗
布して作製した上述構成の方法である。
【００１５】また、本発明の保護素子の製造方法は、外
側封止部８が、塗布時の粘度が０．６〜４．０Ｐａ・ｓ
である封止剤を、塗布して作製した上述構成の方法であ
る。
側封止部８が、塗布時の粘度が０．６〜４．０Ｐａ・ｓ
である封止剤を、塗布して作製した上述構成の方法であ
る。
【００１６】また、本発明の回路基板は、上述構成の保
護素子を回路部品と共に設けたものである。
護素子を回路部品と共に設けたものである。
【００１７】
【作用】本発明の保護素子によれば、低融点金属６及び
発熱体５と、検知素子９とから構成される保護素子であ
って、この低融点金属６とこの発熱体５とが絶縁層４を
介して接触され、発熱体５が検知素子９により通電され
るものとすることにより、任意の電圧条件で、ヒューズ
を切断することができる。
発熱体５と、検知素子９とから構成される保護素子であ
って、この低融点金属６とこの発熱体５とが絶縁層４を
介して接触され、発熱体５が検知素子９により通電され
るものとすることにより、任意の電圧条件で、ヒューズ
を切断することができる。
【００１８】また、本発明の保護素子の製造方法によれ
ば、絶縁材上に導電材を設けてなる基板１上に、電極パ
ターンを形成する工程と、ヒーター電極３ａ、３ｂ間
に、絶縁樹脂に導電材を混入してなる導電ペーストを用
いて発熱体５を設ける工程と、この発熱体５上に、この
発熱体５全面を覆いかつヒューズ電極２ａ、２ｂ、２ｃ
にかからないように、絶縁樹脂被覆層４を形成する工程
と、このヒューズ電極２ａ、２ｂ間に渡って、この絶縁
樹脂被覆層４上に低融点金属箔からなるヒューズ６を熱
圧着して接続する工程と、このヒューズ６上に内側封止
部７を設ける工程と、この内側封止部７上に外側封止部
８を設ける工程とからなる方法とすることにより、任意
の電圧条件で切断できるヒューズを作製することができ
る。
ば、絶縁材上に導電材を設けてなる基板１上に、電極パ
ターンを形成する工程と、ヒーター電極３ａ、３ｂ間
に、絶縁樹脂に導電材を混入してなる導電ペーストを用
いて発熱体５を設ける工程と、この発熱体５上に、この
発熱体５全面を覆いかつヒューズ電極２ａ、２ｂ、２ｃ
にかからないように、絶縁樹脂被覆層４を形成する工程
と、このヒューズ電極２ａ、２ｂ間に渡って、この絶縁
樹脂被覆層４上に低融点金属箔からなるヒューズ６を熱
圧着して接続する工程と、このヒューズ６上に内側封止
部７を設ける工程と、この内側封止部７上に外側封止部
８を設ける工程とからなる方法とすることにより、任意
の電圧条件で切断できるヒューズを作製することができ
る。
【００１９】また、本発明の回路基板によれば、上述構
成の保護素子を回路部品と共に設けることにより、実装
の手間が省け、製造工程を簡略化することができる。
成の保護素子を回路部品と共に設けることにより、実装
の手間が省け、製造工程を簡略化することができる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明保護素子の一実施例について図
１〜図３を参照しながら説明しよう。
１〜図３を参照しながら説明しよう。
【００２１】本例保護素子のヒューズ抵抗器の構成例は
図１に示すとおりである。図中１は、ヒューズを形成す
るための基板であり、プラスチックフィルム、セラミッ
ク基板、ガラスエポキシなどが使用される。図中２ａ及
び２ｂは、低融点金属を接続するためのヒューズ電極で
あり、一般的には、銅単体のもの、銅の上にニッケルメ
ッキしさらに金メッキしたもの、あるいは銅の上に半田
メッキしたものなどが使用される。図中３ａ及び３ｂ
は、ヒーター電極であり、ヒューズ電極２ａまたは２ｂ
と同様のものが使用される。図中４は、発熱体５と低融
点金属６を絶縁するための絶縁層であり、エポキシ系、
アクリル系、ポリエステル系など様々な有機物が使用で
きる。また、この絶縁層中に、熱伝導性の高い無機粉末
を分散させることにより、発熱体５発熱時の熱を効率的
に低融点金属６に伝えることができ、低融点金属６を溶
断するための発熱体５の消費電力を低下させることが可
能である。ここで、熱伝導性の高い無機粉体としては、
例えば表１に示すようなものがある。
図１に示すとおりである。図中１は、ヒューズを形成す
るための基板であり、プラスチックフィルム、セラミッ
ク基板、ガラスエポキシなどが使用される。図中２ａ及
び２ｂは、低融点金属を接続するためのヒューズ電極で
あり、一般的には、銅単体のもの、銅の上にニッケルメ
ッキしさらに金メッキしたもの、あるいは銅の上に半田
メッキしたものなどが使用される。図中３ａ及び３ｂ
は、ヒーター電極であり、ヒューズ電極２ａまたは２ｂ
と同様のものが使用される。図中４は、発熱体５と低融
点金属６を絶縁するための絶縁層であり、エポキシ系、
アクリル系、ポリエステル系など様々な有機物が使用で
きる。また、この絶縁層中に、熱伝導性の高い無機粉末
を分散させることにより、発熱体５発熱時の熱を効率的
に低融点金属６に伝えることができ、低融点金属６を溶
断するための発熱体５の消費電力を低下させることが可
能である。ここで、熱伝導性の高い無機粉体としては、
例えば表１に示すようなものがある。
【００２２】
【表１】
【００２３】発熱体５は、導電性ペーストを一対の電極
上にスクリーン印刷法などを用い、簡単に形成すること
が可能である。また、発熱体５とする導電性ペースト
は、熱硬化性の樹脂が望ましい。熱可塑性の樹脂では、
ヒーター通電時にその樹脂の軟化点以上の温度になると
抵抗値が大きく変動し、安定した特性が得られないから
である。
上にスクリーン印刷法などを用い、簡単に形成すること
が可能である。また、発熱体５とする導電性ペースト
は、熱硬化性の樹脂が望ましい。熱可塑性の樹脂では、
ヒーター通電時にその樹脂の軟化点以上の温度になると
抵抗値が大きく変動し、安定した特性が得られないから
である。
【００２４】また、低融点金属６の一例を表２に示す。
【００２５】
【表２】
【００２６】図中７は、低融点金属６を封止するための
内側封止部であり、通常は、用いられる低融点金属の融
点よりも低い軟化点若しくは融点を持った有機物が用い
られる。これは、発熱体５が発熱し、低融点金属の融点
以上の温度に到達しても、内側封止部７が流動しなけれ
ば、金属が溶断しない場合があるためである。
内側封止部であり、通常は、用いられる低融点金属の融
点よりも低い軟化点若しくは融点を持った有機物が用い
られる。これは、発熱体５が発熱し、低融点金属の融点
以上の温度に到達しても、内側封止部７が流動しなけれ
ば、金属が溶断しない場合があるためである。
【００２７】図中８は、内側封止部７をさらに封止する
ための外側封止部である。この外側封止部８は、通常、
低融点金属の融点より高い軟化点若しくは融点を持った
有機物が用いられる。これは、低融点金属の融点以下
で、溶融した内側封止部７を低融点金属から流出させな
いためとヒューズ抵抗器としての信頼性を向上させるた
めに形成される。
ための外側封止部である。この外側封止部８は、通常、
低融点金属の融点より高い軟化点若しくは融点を持った
有機物が用いられる。これは、低融点金属の融点以下
で、溶融した内側封止部７を低融点金属から流出させな
いためとヒューズ抵抗器としての信頼性を向上させるた
めに形成される。
【００２８】以下、本実施例の詳細を記載する。まず、
ガラスエポキシ（０．２ｍｍ厚）基板上に図２に示すよ
うなパターンをエッチングにより形成し、ヒーター電極
３ａ、３ｂ間に、カ−ボンペースト（フェノール樹脂
系）ＦＣ−４０３Ｒ（藤倉化成製）をスクリーン印刷
し、１５０℃ｘ３０分硬化して発熱体を得た。この時の
発熱体の大きさは、１．４ｍｍｘ２ｍｍ、厚みは２０μ
ｍであった。このときの３ａ、３ｂ間の抵抗値は、４．
５Ωであった。
ガラスエポキシ（０．２ｍｍ厚）基板上に図２に示すよ
うなパターンをエッチングにより形成し、ヒーター電極
３ａ、３ｂ間に、カ−ボンペースト（フェノール樹脂
系）ＦＣ−４０３Ｒ（藤倉化成製）をスクリーン印刷
し、１５０℃ｘ３０分硬化して発熱体を得た。この時の
発熱体の大きさは、１．４ｍｍｘ２ｍｍ、厚みは２０μ
ｍであった。このときの３ａ、３ｂ間の抵抗値は、４．
５Ωであった。
【００２９】次に、発熱体上に、発熱体の全面を覆いか
つヒューズ電極２ａ、２ｂにかからないように、エポキ
シ系絶縁ペーストをスクリーン印刷により塗布し、１５
０℃ｘ３０分硬化させた。この絶縁層の大きさは、２．
４ｍｍｘ１．６ｍｍ、厚みは２５μｍであった。このと
き用いたエポキシ系絶縁ペーストの処方は以下に示すと
おりである。 ＹＤＦ−１７０（東都化成製） １００重量部 アルミナ粉Ａ−４２−６（昭和電工製） ２００重量部 ジシアンジアミド（ＡＣＩジャパン製） ７．４重量部 ＰＮ−２３（味の素製） ３．０重量部 上記成分をプレミキシング後、３本ロールにより分散し
た。
つヒューズ電極２ａ、２ｂにかからないように、エポキ
シ系絶縁ペーストをスクリーン印刷により塗布し、１５
０℃ｘ３０分硬化させた。この絶縁層の大きさは、２．
４ｍｍｘ１．６ｍｍ、厚みは２５μｍであった。このと
き用いたエポキシ系絶縁ペーストの処方は以下に示すと
おりである。 ＹＤＦ−１７０（東都化成製） １００重量部 アルミナ粉Ａ−４２−６（昭和電工製） ２００重量部 ジシアンジアミド（ＡＣＩジャパン製） ７．４重量部 ＰＮ−２３（味の素製） ３．０重量部 上記成分をプレミキシング後、３本ロールにより分散し
た。
【００３０】次に、ヒューズ電極２ａ、２ｂ間に、２ｍ
ｍｘ６ｍｍ、厚み１００μｍの低融点金属泊を熱プレス
により接続した。熱圧着条件は、１４５℃ｘ５ｋｇｆ／
ｃｍ 2 ｘ５秒で行い低融点金属と、プレスヘッドの間
に、２５μｍのポリイミドフィルムを介在させた。これ
により、熱圧着時の低融点金属の溶融を防止できる。こ
のとき用いた低融点金属は、Ｐｂ／Ｂｉ／Ｓｎ＝４３．
０：２８．５：２８．５の組成のものである。
ｍｘ６ｍｍ、厚み１００μｍの低融点金属泊を熱プレス
により接続した。熱圧着条件は、１４５℃ｘ５ｋｇｆ／
ｃｍ 2 ｘ５秒で行い低融点金属と、プレスヘッドの間
に、２５μｍのポリイミドフィルムを介在させた。これ
により、熱圧着時の低融点金属の溶融を防止できる。こ
のとき用いた低融点金属は、Ｐｂ／Ｂｉ／Ｓｎ＝４３．
０：２８．５：２８．５の組成のものである。
【００３１】得られたヒューズ素子のヒューズ部の封止
として、まず、松脂系フラックスＨＡ−７８・ＴＳ−Ｍ
（タルチン製、融点８５℃）を１０ｍｇ塗布し、１００
℃ｘ３０分乾燥させた。次いで、２液エポキシ系封止剤
を２０ｍｇ塗布し、６０℃ｘ１ｈｒ硬化させヒューズ素
子を得た。
として、まず、松脂系フラックスＨＡ−７８・ＴＳ−Ｍ
（タルチン製、融点８５℃）を１０ｍｇ塗布し、１００
℃ｘ３０分乾燥させた。次いで、２液エポキシ系封止剤
を２０ｍｇ塗布し、６０℃ｘ１ｈｒ硬化させヒューズ素
子を得た。
【００３２】このとき用いたエポキシ系封止剤の処方を
以下に示す。なお、用いた封止剤は、用いた低融点金属
箔の融点（１３７℃）以下で、溶融することはない。 主剤 ＹＨ−３１５（東都化成製） １００重量部 白艶華ＣＣＲ（白石カルシウム製） ２０重量部 ＴＳＡ−７２０（東芝シリコーン製） ０．１重量部 フタロシアニンブルー ０．１重量部 上記成分をプレミキシング後、３本ロールにて分散し
た。 硬化剤 ＸＬ−１（油化シェルエポキシ製） 主剤：硬化剤＝１００：３０（重量比）
以下に示す。なお、用いた封止剤は、用いた低融点金属
箔の融点（１３７℃）以下で、溶融することはない。 主剤 ＹＨ−３１５（東都化成製） １００重量部 白艶華ＣＣＲ（白石カルシウム製） ２０重量部 ＴＳＡ−７２０（東芝シリコーン製） ０．１重量部 フタロシアニンブルー ０．１重量部 上記成分をプレミキシング後、３本ロールにて分散し
た。 硬化剤 ＸＬ−１（油化シェルエポキシ製） 主剤：硬化剤＝１００：３０（重量比）
【００３３】得られたヒューズ素子の試験は、以下の項
目につき行った。 ヒューズ部抵抗：デジタルマルチメータＲ６８７１Ｅ
（アドバンテスト製）にて測定した。 発熱部抵抗：同上とした。 ヒューズ溶断ヒーター熱量：発熱体に直流電源６０３３
Ａ（ＹＨＰ製）を用い、電流を流し、ヒューズ部が溶断
したときのヒーター熱量をＩ2 Ｒにより算出した。 遮断電流：ヒューズ部に直流電源６０３３Ａ（ＹＨＰ
製）を用い０．１Ａ／ｓｅｃの速度で電流を流し、電流
を遮断したときの値を読み取った。 エージング試験：６０℃ｘ９０％ＲＨの恒温恒湿オーブ
ンにいれ、５００時間後の特性を上記の項目について測
定した。
目につき行った。 ヒューズ部抵抗：デジタルマルチメータＲ６８７１Ｅ
（アドバンテスト製）にて測定した。 発熱部抵抗：同上とした。 ヒューズ溶断ヒーター熱量：発熱体に直流電源６０３３
Ａ（ＹＨＰ製）を用い、電流を流し、ヒューズ部が溶断
したときのヒーター熱量をＩ2 Ｒにより算出した。 遮断電流：ヒューズ部に直流電源６０３３Ａ（ＹＨＰ
製）を用い０．１Ａ／ｓｅｃの速度で電流を流し、電流
を遮断したときの値を読み取った。 エージング試験：６０℃ｘ９０％ＲＨの恒温恒湿オーブ
ンにいれ、５００時間後の特性を上記の項目について測
定した。
【００３４】試験結果は、以下に示すとおりである。 初期の値 ヒューズ部抵抗値 １２ ｍΩ 発熱体抵抗値 ４．５ Ω ヒューズ溶断ヒーター熱量 ７５０ ｍＷ 遮断電流 ５．５ Ａ ６０℃ｘ９０％ＲＨｘ５００Ｈｒ後の値 ヒューズ部抵抗値 １２ ｍΩ 発熱体抵抗値 ４．６ Ω ヒューズ溶断ヒーター熱量 ７６０ ｍＷ 遮断電流 ５．５ Ａ
【００３５】ヒューズ抵抗器は、５．５Ａで電流を遮断
する電流ヒューズと、発熱体に通電し、発熱体を加熱す
ることにより低融点金属を溶断する発熱体を熱的に接触
させたものである。これを、図３にように電圧検知素子
を組み込んで保護素子を得た。図３の回路構成で、ヒュ
ーズ抵抗器を用いた場合、ツェナーダイオードのツェナ
ー電圧により、ｎ、ｐ間の電圧が４．５Ｖ以上になる
と、発熱体に電流が流れ、ヒューズを溶断することが可
能となる。
する電流ヒューズと、発熱体に通電し、発熱体を加熱す
ることにより低融点金属を溶断する発熱体を熱的に接触
させたものである。これを、図３にように電圧検知素子
を組み込んで保護素子を得た。図３の回路構成で、ヒュ
ーズ抵抗器を用いた場合、ツェナーダイオードのツェナ
ー電圧により、ｎ、ｐ間の電圧が４．５Ｖ以上になる
と、発熱体に電流が流れ、ヒューズを溶断することが可
能となる。
【００３６】以上のことから、本例によれば、ある条件
下において、ヒューズ抵抗器の発熱体に電流が流れるよ
うな回路構成にすることにより、任意の条件で、ヒュー
ズを溶断することが可能であり、電圧検知、光検知、温
度検知、結露検知など様々なヒューズ抵抗器としての応
用ができる。
下において、ヒューズ抵抗器の発熱体に電流が流れるよ
うな回路構成にすることにより、任意の条件で、ヒュー
ズを溶断することが可能であり、電圧検知、光検知、温
度検知、結露検知など様々なヒューズ抵抗器としての応
用ができる。
【００３７】次に、本発明保護素子の他の実施例につい
て図４〜図６を参照しながら説明しよう。
て図４〜図６を参照しながら説明しよう。
【００３８】図４中の２ｃは、低融点金属の両端が接続
されるヒューズ電極２ａ及び２ｂの中間に設けたヒュー
ズ電極であり、ここにも低融点金属が接続される。材質
としては、ヒューズ電極２ａまたは２と同様のものが使
用される。この他の構成は、上述実施例と同様である。
されるヒューズ電極２ａ及び２ｂの中間に設けたヒュー
ズ電極であり、ここにも低融点金属が接続される。材質
としては、ヒューズ電極２ａまたは２と同様のものが使
用される。この他の構成は、上述実施例と同様である。
【００３９】以下、実施例の詳細を記載する。まず、２
５μｍ厚のポリイミドフィルム上に図５に示す導体パタ
ーンを形成し、ヒーター電極３ａ、３ｂ間に、それぞれ
ヒューズ電極２ａ、２ｂ、及び２ｃにかからないよう
に、カ−ボンペーストＦＣ−４０３Ｒ（藤倉化成製、フ
ェノール樹脂系）をスクリーン印刷法により塗布し、１
５０℃ｘ３０分硬化させた。
５μｍ厚のポリイミドフィルム上に図５に示す導体パタ
ーンを形成し、ヒーター電極３ａ、３ｂ間に、それぞれ
ヒューズ電極２ａ、２ｂ、及び２ｃにかからないよう
に、カ−ボンペーストＦＣ−４０３Ｒ（藤倉化成製、フ
ェノール樹脂系）をスクリーン印刷法により塗布し、１
５０℃ｘ３０分硬化させた。
【００４０】次に、ヒューズ電極２ａ、２ｂ、または２
ｃにかからないようにかつカ−ボンペーストの全面を覆
うように絶縁層をスクリーン印刷法により塗布し、１５
０℃ｘ３０分硬化させた。このとき用いた絶縁層の処方
は上述実施例と同様である。
ｃにかからないようにかつカ−ボンペーストの全面を覆
うように絶縁層をスクリーン印刷法により塗布し、１５
０℃ｘ３０分硬化させた。このとき用いた絶縁層の処方
は上述実施例と同様である。
【００４１】次に、ヒューズ電極２ａ、２ｂ、２ｃ間
に、７ｍｍｘ３ｍｍ、厚み１００μｍの低融点金属を熱
プレスにより接続した。熱圧着条件は、１４５℃ｘ５ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 ｘ５秒で行い低融点金属と、プレスヘッド
の間に、２５μｍのポリイミドフィルムを介在させた。
これにより、熱圧着時の低融点金属の溶融を防止でき
る。このとき用いた低融点金属箔は、上述実施例と同様
である。
に、７ｍｍｘ３ｍｍ、厚み１００μｍの低融点金属を熱
プレスにより接続した。熱圧着条件は、１４５℃ｘ５ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 ｘ５秒で行い低融点金属と、プレスヘッド
の間に、２５μｍのポリイミドフィルムを介在させた。
これにより、熱圧着時の低融点金属の溶融を防止でき
る。このとき用いた低融点金属箔は、上述実施例と同様
である。
【００４２】得られたヒューズ素子のヒューズ部の封止
として、まず、松脂系フラックスＨＡ−７８・ＴＳ−Ｍ
（タルチン製、融点８５℃）を１０ｍｇ塗布し、１００
℃ｘ３０分乾燥させた。次いで、２液エポキシ系封止剤
を２０ｍｇ塗布し、８０℃ｘ３０分硬化させた。このと
き用いたエポキシ系封止剤の処方は以下に示す通りであ
る。なお、エポキシ系封止剤は、低融点金属の融点（１
３７℃）で溶融することはない。
として、まず、松脂系フラックスＨＡ−７８・ＴＳ−Ｍ
（タルチン製、融点８５℃）を１０ｍｇ塗布し、１００
℃ｘ３０分乾燥させた。次いで、２液エポキシ系封止剤
を２０ｍｇ塗布し、８０℃ｘ３０分硬化させた。このと
き用いたエポキシ系封止剤の処方は以下に示す通りであ
る。なお、エポキシ系封止剤は、低融点金属の融点（１
３７℃）で溶融することはない。
【００４３】主剤 ＹＨ−３１５（東都化成製） １００重量部 白艶華ＣＣＲ（白石カルシウム製） ２０重量部 ＴＳＡ−７２０（東芝シリコーン製） ０．１重量部 ディスパロン６５００（楠本化成製） ０．１重量部 上記成分をプレミキシング後、３本ロールにて分散し
た。 硬化剤 ＸＬ−１（油化シェルエポキシ製） 主剤：硬化剤＝１００：３０（重量比）
た。 硬化剤 ＸＬ−１（油化シェルエポキシ製） 主剤：硬化剤＝１００：３０（重量比）
【００４４】得られたヒューズ素子の試験は、以下の項
目につき行った。 ヒューズ部抵抗：デジタルマルチメータＲ６８７１Ｅ
（アドバンテスト製）にて測定した。 発熱部抵抗：図５中ヒーター電極３ａ、３ｂ間の抵抗を
上記と同様に測定した。 ヒューズ溶断ヒーター熱量：図５中のヒューズ電極２
ａ、２ｂよりリード線を引き出し、結線し、これをヒー
ター電極３ａと直流電源６０３３Ａ（ＹＨＰ製）に接続
し、低融点金属が溶断したときの発熱体の熱量をＩ2 Ｒ
により算出した。 遮断電流：ヒューズ部に直流電源６０３３Ａ（ＹＨＰ
製）を用い０．１Ａ／ｓｅｃの速度で電流を流し、電流
を遮断したときの値を読み取った。 エージング試験：６０℃ｘ９０％ＲＨの恒温恒湿オーブ
ンにいれ、５００時間後の特性を上記の項目について測
定した。
目につき行った。 ヒューズ部抵抗：デジタルマルチメータＲ６８７１Ｅ
（アドバンテスト製）にて測定した。 発熱部抵抗：図５中ヒーター電極３ａ、３ｂ間の抵抗を
上記と同様に測定した。 ヒューズ溶断ヒーター熱量：図５中のヒューズ電極２
ａ、２ｂよりリード線を引き出し、結線し、これをヒー
ター電極３ａと直流電源６０３３Ａ（ＹＨＰ製）に接続
し、低融点金属が溶断したときの発熱体の熱量をＩ2 Ｒ
により算出した。 遮断電流：ヒューズ部に直流電源６０３３Ａ（ＹＨＰ
製）を用い０．１Ａ／ｓｅｃの速度で電流を流し、電流
を遮断したときの値を読み取った。 エージング試験：６０℃ｘ９０％ＲＨの恒温恒湿オーブ
ンにいれ、５００時間後の特性を上記の項目について測
定した。
【００４５】試験結果は、以下に示すとおりである。 初期の値 ヒューズ部抵抗値 １３ ｍΩ 発熱体抵抗値 ２１ Ω ヒューズ溶断ヒーター熱量 ７１０ ｍＷ 遮断電流 ６．２ Ａ ６０℃ｘ９０％ＲＨｘ５００Ｈｒ後の値 ヒューズ部抵抗値 １３ ｍΩ 発熱体抵抗値 ２２ Ω ヒューズ溶断ヒーター熱量 ７１０ ｍＷ 遮断電流 ６．２ Ａ
【００４６】以上示したヒューズ抵抗器と電圧検知素子
を組み込むことにより、図６Ｂの保護素子を得た。図５
中のヒューズ電極２ａ側、２ｂ側のどちらから発熱体に
電気が供給されても、低融点金属を溶断後、発熱体への
通電が止まり安全であることがわかり、電池の過充電防
止用保護素子として用いることが可能である。
を組み込むことにより、図６Ｂの保護素子を得た。図５
中のヒューズ電極２ａ側、２ｂ側のどちらから発熱体に
電気が供給されても、低融点金属を溶断後、発熱体への
通電が止まり安全であることがわかり、電池の過充電防
止用保護素子として用いることが可能である。
【００４７】すなわち、最初の実施例で示した回路（図
６Ａ）は、中間電極を形成すること無く、発熱体と低融
点金属を熱的に接触させ、ある一定電圧で発熱体に電流
が流れるようにし、そのときの発熱によって低融点金属
を溶断するようにした電圧検知システムである。この場
合、電池が、充電器に接続されていたとすると、接続部
ｅが電極ａ側若しくは電極ｃ側のどちらに接続されてい
たとしても、低融点金属溶断後も、検知素子を通じての
発熱体への通電が止まらず、発熱体は発熱し続け、やが
て発火する危険性がある。
６Ａ）は、中間電極を形成すること無く、発熱体と低融
点金属を熱的に接触させ、ある一定電圧で発熱体に電流
が流れるようにし、そのときの発熱によって低融点金属
を溶断するようにした電圧検知システムである。この場
合、電池が、充電器に接続されていたとすると、接続部
ｅが電極ａ側若しくは電極ｃ側のどちらに接続されてい
たとしても、低融点金属溶断後も、検知素子を通じての
発熱体への通電が止まらず、発熱体は発熱し続け、やが
て発火する危険性がある。
【００４８】これに対して本例の回路では、保護素子
は、発熱体への通電が電極ｆ側及び電極ｈ側いずれも、
低融点金属を通って中間電極を介して行われるため、電
池が充電器に接続されていたとしても、２箇所の低融点
金属の溶断で、発熱体への通電を止めることが可能であ
る。
は、発熱体への通電が電極ｆ側及び電極ｈ側いずれも、
低融点金属を通って中間電極を介して行われるため、電
池が充電器に接続されていたとしても、２箇所の低融点
金属の溶断で、発熱体への通電を止めることが可能であ
る。
【００４９】以上のことから、本例によれば、ある条件
下において、ヒューズ抵抗器の発熱体に電流が流れるよ
うな回路構成にすることにより、任意の条件で、ヒュー
ズを切断することが可能であり、電圧検知、光検知、温
度検知、結露検知など様々なヒューズ抵抗器としての応
用ができる。さらに、充電器側、電池側のどちらから発
熱体に電気が供給されても、低融点金属を溶断後、発熱
体への通電が止まるので安全性が向上し、電池の過充電
防止用保護素子として用いることができる。
下において、ヒューズ抵抗器の発熱体に電流が流れるよ
うな回路構成にすることにより、任意の条件で、ヒュー
ズを切断することが可能であり、電圧検知、光検知、温
度検知、結露検知など様々なヒューズ抵抗器としての応
用ができる。さらに、充電器側、電池側のどちらから発
熱体に電気が供給されても、低融点金属を溶断後、発熱
体への通電が止まるので安全性が向上し、電池の過充電
防止用保護素子として用いることができる。
【００５０】次に、本発明保護素子の他の実施例につい
て説明しよう。本例は、低融点金属箔上の有機物、すな
わち内側封止部の材質について検討を行ったものであ
る。
て説明しよう。本例は、低融点金属箔上の有機物、すな
わち内側封止部の材質について検討を行ったものであ
る。
【００５１】本例より前に述べた実施例では、低融点金
属箔上の内側封止部として、松脂系フラックスＨＡ−７
８・ＴＳ−Ｍ（タルチン製、融点８５℃）を用いてい
た。ここで、内側封止部を酸化被膜除去作用のない物質
（例えば、シリコンオイル、ポリエチレン系ワックス類
など）で作製した場合、発熱体に通電して発熱体を発熱
させても、低融点金属箔が溶断しなかったり、溶断して
も時間がかかるなどの問題を生じる場合がある。これ
は、低融点金属がその融点以上になっても、表面を覆う
酸化物が溶融しないために起こる現象と考えられる。
属箔上の内側封止部として、松脂系フラックスＨＡ−７
８・ＴＳ−Ｍ（タルチン製、融点８５℃）を用いてい
た。ここで、内側封止部を酸化被膜除去作用のない物質
（例えば、シリコンオイル、ポリエチレン系ワックス類
など）で作製した場合、発熱体に通電して発熱体を発熱
させても、低融点金属箔が溶断しなかったり、溶断して
も時間がかかるなどの問題を生じる場合がある。これ
は、低融点金属がその融点以上になっても、表面を覆う
酸化物が溶融しないために起こる現象と考えられる。
【００５２】上記問題を解決するためには、低融点金属
上の物質を、金属酸化被膜除去作用のある物質に限定す
る必要がある。金属の酸化被膜を除去するものとして
は、一般的にフラックスが上げられるが、なかでも、主
成分としてアビエチン酸を含有する非腐食性のフラック
スが望ましい。これは、アビエチン酸が室温では固形状
態にあり不活性であるが、およそ１２０℃以上の温度に
なると溶融し活性状態となり、金属酸化物の除去作用を
発揮するためである。つまり、本例の保護素子におい
て、発熱体に通電されていないときには、不活性である
が、発熱体に通電され低融点金属を溶断する際、初めて
活性となることにより、素子としての保存安定性と動作
の確実性を両立できる。
上の物質を、金属酸化被膜除去作用のある物質に限定す
る必要がある。金属の酸化被膜を除去するものとして
は、一般的にフラックスが上げられるが、なかでも、主
成分としてアビエチン酸を含有する非腐食性のフラック
スが望ましい。これは、アビエチン酸が室温では固形状
態にあり不活性であるが、およそ１２０℃以上の温度に
なると溶融し活性状態となり、金属酸化物の除去作用を
発揮するためである。つまり、本例の保護素子におい
て、発熱体に通電されていないときには、不活性である
が、発熱体に通電され低融点金属を溶断する際、初めて
活性となることにより、素子としての保存安定性と動作
の確実性を両立できる。
【００５３】ここで、実施例の詳細について説明する。
図４に示した構造の保護素子において、低融点金属上の
物質として、表３に示すのものを用いて評価用のサンプ
ルを作製した。
図４に示した構造の保護素子において、低融点金属上の
物質として、表３に示すのものを用いて評価用のサンプ
ルを作製した。
【００５４】
【表３】
【００５５】上述で得られたサンプルにおいて、発熱体
の発熱量が１Ｗとなるように、ヒューズ電極２ａ、２ｂ
をプラス極、ヒーター電極３ａをマイナス極とし、定電
圧電源（ＹＨＰ製６０３３Ａ）にて電圧を印加し、低融
点金属溶断までの時間を測定した。測定結果は表４に示
すとおりである。
の発熱量が１Ｗとなるように、ヒューズ電極２ａ、２ｂ
をプラス極、ヒーター電極３ａをマイナス極とし、定電
圧電源（ＹＨＰ製６０３３Ａ）にて電圧を印加し、低融
点金属溶断までの時間を測定した。測定結果は表４に示
すとおりである。
【００５６】
【表４】
【００５７】表からわかるように、実施例１、すなわち
アビエチン酸を主成分とする内側封止剤を用いた場合、
このアビエチン酸には金属酸化物除去作用があるので溶
断時間も９〜１０ｓｅｃと満足のゆく結果が得られた。
アビエチン酸を主成分とする内側封止剤を用いた場合、
このアビエチン酸には金属酸化物除去作用があるので溶
断時間も９〜１０ｓｅｃと満足のゆく結果が得られた。
【００５８】同様に、実施例２、すなわち塩化亜鉛を主
成分とする内側封止剤を用いた場合、この塩化亜鉛には
金属酸化物除去作用があるので溶断時間も８〜１０ｓｅ
ｃと満足のゆく結果が得られた。
成分とする内側封止剤を用いた場合、この塩化亜鉛には
金属酸化物除去作用があるので溶断時間も８〜１０ｓｅ
ｃと満足のゆく結果が得られた。
【００５９】これに反して、実施例３、すなわちシリコ
ンオイルを主成分とする内側封止剤を用いた場合、この
シリコンオイルには金属酸化物除去作用がないので、ヒ
ューズが溶断しなかったり、溶断しても２０〜３５ｓｅ
ｃと長い時間を必要とし、満足のゆく結果が得られなか
った。
ンオイルを主成分とする内側封止剤を用いた場合、この
シリコンオイルには金属酸化物除去作用がないので、ヒ
ューズが溶断しなかったり、溶断しても２０〜３５ｓｅ
ｃと長い時間を必要とし、満足のゆく結果が得られなか
った。
【００６０】同様に、実施例４、すなわちポリエチレン
系ワックスを主成分とする内側封止剤を用いた場合、こ
のポリエチレン系ワックスには金属酸化物除去作用がな
いので、ヒューズが溶断しなかったり、溶断しても４０
ｓｅｃと長い時間を必要とし、満足のゆく結果が得られ
なかった。
系ワックスを主成分とする内側封止剤を用いた場合、こ
のポリエチレン系ワックスには金属酸化物除去作用がな
いので、ヒューズが溶断しなかったり、溶断しても４０
ｓｅｃと長い時間を必要とし、満足のゆく結果が得られ
なかった。
【００６１】以上のことから、本例によれば、低融点金
属上の内側封止剤に酸化被膜除去作用のある物質を用い
ることにより、発熱体通電時の動作を確実に行うことが
できる。
属上の内側封止剤に酸化被膜除去作用のある物質を用い
ることにより、発熱体通電時の動作を確実に行うことが
できる。
【００６２】次に、本発明保護素子の他の実施例につい
て説明しよう。本例は、内側封止部に用いる固形フラッ
クスを溶剤に溶かさないで、固形フラックス単体を加熱
溶融させた場合の効果について検討したものである。
て説明しよう。本例は、内側封止部に用いる固形フラッ
クスを溶剤に溶かさないで、固形フラックス単体を加熱
溶融させた場合の効果について検討したものである。
【００６３】本例より前に述べた実施例においては、内
側封止剤として固形フラックスを溶剤、例えばエチルア
ルコール（ＥｔＯＨ）に溶かしたものを、低融点金属箔
上に塗布し、この溶剤を乾燥蒸発させた後に、２液エポ
キシ系封止剤により外側封止を行っていた。
側封止剤として固形フラックスを溶剤、例えばエチルア
ルコール（ＥｔＯＨ）に溶かしたものを、低融点金属箔
上に塗布し、この溶剤を乾燥蒸発させた後に、２液エポ
キシ系封止剤により外側封止を行っていた。
【００６４】ここで、溶剤を乾燥蒸発させるのに８０〜
１００℃の高温で処理すると、固形フラックスにクレー
ターができてしまい特性が安定しない場合がある。一
方、６０℃前後の低温で乾燥蒸発させると、溶剤が固形
フラックス中に残るので、外側封止剤を硬化させる時に
溶剤が蒸発し、外側封止剤にクレーターができてしま
う。また、クレーターの発生を防止するため、低温で外
側封止剤を硬化した場合は、外側封止剤にクレーターは
できないが固形フラックスの中に溶剤が残存するため、
発熱体の発熱時にこの溶剤が蒸発する危険性がある。
１００℃の高温で処理すると、固形フラックスにクレー
ターができてしまい特性が安定しない場合がある。一
方、６０℃前後の低温で乾燥蒸発させると、溶剤が固形
フラックス中に残るので、外側封止剤を硬化させる時に
溶剤が蒸発し、外側封止剤にクレーターができてしま
う。また、クレーターの発生を防止するため、低温で外
側封止剤を硬化した場合は、外側封止剤にクレーターは
できないが固形フラックスの中に溶剤が残存するため、
発熱体の発熱時にこの溶剤が蒸発する危険性がある。
【００６５】そこで、本例では、固形フラックス単体を
加熱溶融させて低融点金属箔上に塗布する方法を検討し
た。実施例の詳細について以下に説明する。
加熱溶融させて低融点金属箔上に塗布する方法を検討し
た。実施例の詳細について以下に説明する。
【００６６】実施例１ 固形フラックス（タルチン製、ＦＬＵＸ−Ｋ２０１、軟
化点８６℃）を加熱式ディスペンサーシステム（岩下エ
ンジニアリング製、ＡＤ２０００、ＴＣＤ２００）を用
いて、１４０℃まで加熱し、低融点金属箔上に塗布し
た。これを１００℃で２分間加熱して低融点金属箔にな
じませた後、２液エポキシで外側封止（８０℃で３０分
間）をし、サンプルとした。このサンプルの発熱体に８
００ｍＷの熱量となるように電圧をかけたところ、５〜
１２ｓｅｃ（平均＝８．２ｓｅｃ、サンプル数ｎ＝５）
で切断できた。
化点８６℃）を加熱式ディスペンサーシステム（岩下エ
ンジニアリング製、ＡＤ２０００、ＴＣＤ２００）を用
いて、１４０℃まで加熱し、低融点金属箔上に塗布し
た。これを１００℃で２分間加熱して低融点金属箔にな
じませた後、２液エポキシで外側封止（８０℃で３０分
間）をし、サンプルとした。このサンプルの発熱体に８
００ｍＷの熱量となるように電圧をかけたところ、５〜
１２ｓｅｃ（平均＝８．２ｓｅｃ、サンプル数ｎ＝５）
で切断できた。
【００６７】比較例１ 実施例１で用いたと同じ固形フラックス（ＦＬＵＸ−Ｋ
２０１）を、固形分が５０％となるようにエタノール中
に溶かしペースト状にしたものを低融点金属箔上に塗布
し、８０℃の高温で５分間乾燥したところ、クレーター
やバブルが発生した。サンプル数ｎ＝５について、同じ
操作を繰り返したところ、サンプル５個のうち、２個ま
でが低融点金属の溶断までに１分以上の時間が必要であ
った（溶断時間＝５〜９５ｓｅｃ、平均＝３９．２ｓｅ
ｃ）。
２０１）を、固形分が５０％となるようにエタノール中
に溶かしペースト状にしたものを低融点金属箔上に塗布
し、８０℃の高温で５分間乾燥したところ、クレーター
やバブルが発生した。サンプル数ｎ＝５について、同じ
操作を繰り返したところ、サンプル５個のうち、２個ま
でが低融点金属の溶断までに１分以上の時間が必要であ
った（溶断時間＝５〜９５ｓｅｃ、平均＝３９．２ｓｅ
ｃ）。
【００６８】比較例２ 比較例１と同様に固形フラックスを塗布し、６０℃の低
温で１時間乾燥後、２液エポキシ系封止剤を用いて８０
℃で３０分で外側封止をしたところ、固形フラックス中
に溶剤が残っていたため外側封止剤にクレーターができ
てしまい、サンプルとすること自体が不可能であった。
温で１時間乾燥後、２液エポキシ系封止剤を用いて８０
℃で３０分で外側封止をしたところ、固形フラックス中
に溶剤が残っていたため外側封止剤にクレーターができ
てしまい、サンプルとすること自体が不可能であった。
【００６９】比較例３ 比較例１と同様に固形フラックスを塗布し、まず６０℃
で１時間乾燥し、この後に更に連続して８０℃で５分間
乾燥したところ、クレーター、バブルができ、比較例１
と同様の結果となった。
で１時間乾燥し、この後に更に連続して８０℃で５分間
乾燥したところ、クレーター、バブルができ、比較例１
と同様の結果となった。
【００７０】以上のことから、本例によれば、内側封止
部に用いる固形フラックスを溶剤に溶かすことなく、固
形フラックス単体を加熱溶融させることにより、安定し
た固形フラックスを低融点金属箔上にのせられるため、
特性が非常に安定することが確認できた。
部に用いる固形フラックスを溶剤に溶かすことなく、固
形フラックス単体を加熱溶融させることにより、安定し
た固形フラックスを低融点金属箔上にのせられるため、
特性が非常に安定することが確認できた。
【００７１】次に、本発明保護素子の他の実施例につい
て説明しよう。
て説明しよう。
【００７２】本例は、外側封止剤について、その塗布時
の粘度を調整することにより、封止の状態にどのような
効果が表れるかを検討したものである。
の粘度を調整することにより、封止の状態にどのような
効果が表れるかを検討したものである。
【００７３】本例の前に述べた実施例においては、外側
封止剤として２液エポキシ系封止剤を用い、これを内側
封止部に塗布し、６０℃で１時間加熱して硬化させてい
た。ここで、外側封止剤を内側封止部の上に塗布したと
き、その外側封止剤の粘度が低くすぎると、外側封止剤
が内側封止部の上を流れ去ってしまい、内側封止部を十
分に覆うことができない。
封止剤として２液エポキシ系封止剤を用い、これを内側
封止部に塗布し、６０℃で１時間加熱して硬化させてい
た。ここで、外側封止剤を内側封止部の上に塗布したと
き、その外側封止剤の粘度が低くすぎると、外側封止剤
が内側封止部の上を流れ去ってしまい、内側封止部を十
分に覆うことができない。
【００７４】また、外側封止剤の粘度が高すぎると、流
動性が阻害され外側封止剤に穴があいたり、または外側
封止剤の表面の高さが高くなってしまい、小型部品のメ
リットがなくなるなどの問題があった。
動性が阻害され外側封止剤に穴があいたり、または外側
封止剤の表面の高さが高くなってしまい、小型部品のメ
リットがなくなるなどの問題があった。
【００７５】そこで、本例では、外側封止剤について、
その塗布時の粘度を調整することにより、封止の状態に
どのような効果が表れるかを検討することとした。
その塗布時の粘度を調整することにより、封止の状態に
どのような効果が表れるかを検討することとした。
【００７６】ここで、実施例の詳細について以下に説明
する。本例で作製した外側封止剤の組成は以下に示すと
おりである。ここで、フィラーの量をＸ重量部とし、こ
の値を変化させることにより粘度の調整を行った。
する。本例で作製した外側封止剤の組成は以下に示すと
おりである。ここで、フィラーの量をＸ重量部とし、こ
の値を変化させることにより粘度の調整を行った。
【００７７】 主剤 ＹＨ−３１５（東都化成製） ８０ 重量部 白艶華ＣＣＲ（白石カルシウム製） Ｘ 重量部 ディスパロン６５００（楠本化成製） ０．１ 重量部 ＴＳＡ−７２０（東芝シリコーン製） ０．１ 重量部 ＫＥＴＢｌｕｅ１０２（ＤＩＣ製） ０．５ 重量部 硬化剤 エポメートＬＸ１Ｎ（東都化成） ５０ 重量部 エポメートＮ００１（東都化成） ５０ 重量部 主剤：硬化剤＝１０：３（重量比）
【００７８】外側封止剤の粘度は、上に示した主剤と硬
化剤を混合した直後に、この混合物の粘度をハーケ粘度
計で測定することにより行った（ローターＰＫ１−１
度、シェアレート５０ １／ｓ）。また、フィラーの量
を変化させることにより粘度を調整した混合物を、ディ
スペーサーで内側封止部の全体を覆うように吐出して塗
布し、８０℃で３０分間加熱することにより封止した。
封止状態の観察は、この外側封止部の外観をチェックす
ることにより行った。その結果は表５に示すとおりであ
る。
化剤を混合した直後に、この混合物の粘度をハーケ粘度
計で測定することにより行った（ローターＰＫ１−１
度、シェアレート５０ １／ｓ）。また、フィラーの量
を変化させることにより粘度を調整した混合物を、ディ
スペーサーで内側封止部の全体を覆うように吐出して塗
布し、８０℃で３０分間加熱することにより封止した。
封止状態の観察は、この外側封止部の外観をチェックす
ることにより行った。その結果は表５に示すとおりであ
る。
【００７９】
【表５】
【００８０】表からわかるように、フィラーを５重量部
にすると粘度は０．５Ｐａ・ｓであった。この場合、外
側封止剤の粘度が低すぎるため、外側封止剤が内側封止
剤の上を流れ去ってしまい、外側封止剤としての目的を
達成することができなかった。
にすると粘度は０．５Ｐａ・ｓであった。この場合、外
側封止剤の粘度が低すぎるため、外側封止剤が内側封止
剤の上を流れ去ってしまい、外側封止剤としての目的を
達成することができなかった。
【００８１】また、フィラーを３０〜３５重量部にする
と、粘度は５．５〜１１．０Ｐａ・ｓの範囲にあった。
この場合、外側封止剤の粘度が高すぎるため、外側封止
剤が内側封止剤の表面をきれいに流れず、でこぼこが発
生した。さらに、外側封止剤が流れないため、手でなら
さないと高さがかなり高くなってしまうという弊害が生
じた。
と、粘度は５．５〜１１．０Ｐａ・ｓの範囲にあった。
この場合、外側封止剤の粘度が高すぎるため、外側封止
剤が内側封止剤の表面をきれいに流れず、でこぼこが発
生した。さらに、外側封止剤が流れないため、手でなら
さないと高さがかなり高くなってしまうという弊害が生
じた。
【００８２】これに対して、フィラーを１０〜２５重量
部にすると、粘度は０．８〜３．１Ｐａ・ｓの範囲にな
ることが確認できた。この場合、外側封止剤の粘度が最
適であるため、きれいに封止することができ、外側封止
剤が内側封止剤の上を流れ去ってしまったり、外側封止
剤に凹凸が発生することもなかった。
部にすると、粘度は０．８〜３．１Ｐａ・ｓの範囲にな
ることが確認できた。この場合、外側封止剤の粘度が最
適であるため、きれいに封止することができ、外側封止
剤が内側封止剤の上を流れ去ってしまったり、外側封止
剤に凹凸が発生することもなかった。
【００８３】以上のことから、本例によれば、外側封止
剤の塗布時の粘度を一定の範囲に限定することにより、
内側封止部を完全に封止することができるとともに、外
側封止部の表面の凸凹もないヒューズが得られた。
剤の塗布時の粘度を一定の範囲に限定することにより、
内側封止部を完全に封止することができるとともに、外
側封止部の表面の凸凹もないヒューズが得られた。
【００８４】次に、本発明保護素子の他の実施例につい
て図７を参照しながら説明しよう。
て図７を参照しながら説明しよう。
【００８５】本例では、保護素子をマザーボード上に直
接形成した場合の効果について検討したものである。
接形成した場合の効果について検討したものである。
【００８６】本例より前の実施例においては、保護素子
はデバイスとして作製されたものであり、実装に際して
はマザーボードへの実装工程が必要であった。
はデバイスとして作製されたものであり、実装に際して
はマザーボードへの実装工程が必要であった。
【００８７】従って、ヒューズ部に用いる金属箔の融点
が低い場合などは、あらかじめ他の部品をリフローによ
りマザーボードに実装した後に、手ハンダ付けなどの手
法により実装する必要があり、工程が煩雑になるといっ
た問題があった。そこで、本例では、直接マザーボード
上に、発熱体を備えた保護素子を形成することを検討し
た。以下に実施例の詳細について説明する。
が低い場合などは、あらかじめ他の部品をリフローによ
りマザーボードに実装した後に、手ハンダ付けなどの手
法により実装する必要があり、工程が煩雑になるといっ
た問題があった。そこで、本例では、直接マザーボード
上に、発熱体を備えた保護素子を形成することを検討し
た。以下に実施例の詳細について説明する。
【００８８】まず、図６Ｂに示した回路構成になるよう
に、フレキシブルプリント配線板（図７参照）を作製し
た。次に、ヒーター電極３ａ、３ｂの間の発熱体形成位
置にスクリーン印刷法を用いて、カ−ボンペースト（藤
倉化成製、ＦＣ−４０３Ｒ）を印刷し、１２オームの並
列の発熱体（抵抗体）５を設けた。次に、この発熱体５
上にエポキシ系１液硬化型の樹脂を同様の方法で印刷
し、絶縁層を形成した（図示せず）。次に、他の部品実
装部のランドにソルダーペーストをのせ、部品装着後、
リフロー炉にてハンダ付けをした（図示せず）。
に、フレキシブルプリント配線板（図７参照）を作製し
た。次に、ヒーター電極３ａ、３ｂの間の発熱体形成位
置にスクリーン印刷法を用いて、カ−ボンペースト（藤
倉化成製、ＦＣ−４０３Ｒ）を印刷し、１２オームの並
列の発熱体（抵抗体）５を設けた。次に、この発熱体５
上にエポキシ系１液硬化型の樹脂を同様の方法で印刷
し、絶縁層を形成した（図示せず）。次に、他の部品実
装部のランドにソルダーペーストをのせ、部品装着後、
リフロー炉にてハンダ付けをした（図示せず）。
【００８９】次に、この基板上のヒューズ電極２ａ、２
ｂ間に低融点金属箔（日本製箔社製、Ｐｂ／Ｓｎ／Ｂｉ
＝４３／２８．５／２８．５）を熱プレスにより融着し
た。次に、固形フラックスを金属箔上に塗布し、さらに
この上をエポキシ樹脂で封止した（図示せず）。
ｂ間に低融点金属箔（日本製箔社製、Ｐｂ／Ｓｎ／Ｂｉ
＝４３／２８．５／２８．５）を熱プレスにより融着し
た。次に、固形フラックスを金属箔上に塗布し、さらに
この上をエポキシ樹脂で封止した（図示せず）。
【００９０】このように、得られた基板のヒューズ電極
２ａ、２ｂをプラス極、ヒーター電極３ａをマイナス極
とし、このプラス極とマイナス極との間に３Ｖの電圧を
かけた。そこから徐々に電圧を上げたところ４．５Ｖで
保護素子中の発熱体が発熱し、低融点金属箔が溶断し
た。
２ａ、２ｂをプラス極、ヒーター電極３ａをマイナス極
とし、このプラス極とマイナス極との間に３Ｖの電圧を
かけた。そこから徐々に電圧を上げたところ４．５Ｖで
保護素子中の発熱体が発熱し、低融点金属箔が溶断し
た。
【００９１】以上のことから、従来の保護素子では実装
工程が必要であったのに対して、本例では、マザーボー
ド上に直接保護素子を形成するので、実装の手間が省
け、製造工程を簡略化するとともに製造コストを下げる
ことができた。
工程が必要であったのに対して、本例では、マザーボー
ド上に直接保護素子を形成するので、実装の手間が省
け、製造工程を簡略化するとともに製造コストを下げる
ことができた。
【００９２】なお、本発明は上述の実施例に限らず本発
明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得
ることはもちろんである。
明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得
ることはもちろんである。
【００９３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ある条件下において、ヒューズ抵抗器の発熱体に電流が
流れるような回路構成にすることにより、任意の条件
で、ヒューズを切断することが可能であり、電圧検知、
光検知、温度検知、結露検知など様々なヒューズ抵抗器
としての応用ができる。また、本発明によれば、さら
に、充電器側、電池側のどちらから発熱体に電気が供給
されても、低融点金属を溶断後、発熱体への通電が止ま
るので安全性が向上し、電池の過充電防止用保護素子と
して用いることができる。
ある条件下において、ヒューズ抵抗器の発熱体に電流が
流れるような回路構成にすることにより、任意の条件
で、ヒューズを切断することが可能であり、電圧検知、
光検知、温度検知、結露検知など様々なヒューズ抵抗器
としての応用ができる。また、本発明によれば、さら
に、充電器側、電池側のどちらから発熱体に電気が供給
されても、低融点金属を溶断後、発熱体への通電が止ま
るので安全性が向上し、電池の過充電防止用保護素子と
して用いることができる。
【００９４】また、本発明によれば、低融点金属上の内
側封止剤に酸化被膜除去作用のある物質を用いて、発熱
体通電時の動作を確実に行うことができる。
側封止剤に酸化被膜除去作用のある物質を用いて、発熱
体通電時の動作を確実に行うことができる。
【００９５】また、本発明によれば、固形フラックス単
体を加熱溶融させ、安定した固形フラックスを低融点金
属箔上にのせて、安定した内側封止剤を作製できる。
体を加熱溶融させ、安定した固形フラックスを低融点金
属箔上にのせて、安定した内側封止剤を作製できる。
【００９６】また、本発明によれば、外側封止剤の塗布
時の粘度を一定の範囲に限定し、内側封止部を完全に封
止して、外側封止部の表面に凸凹がないヒューズを得る
ことができる。
時の粘度を一定の範囲に限定し、内側封止部を完全に封
止して、外側封止部の表面に凸凹がないヒューズを得る
ことができる。
【００９７】また、本発明によれば、マザーボード上に
直接保護素子を形成するので、実装の手間が省け、製造
工程を簡略化するとともに製造コストを下げることがで
きる。
直接保護素子を形成するので、実装の手間が省け、製造
工程を簡略化するとともに製造コストを下げることがで
きる。
【図１】本発明保護素子のヒューズ抵抗器を示す構成図
である。
である。
【図２】ヒューズ抵抗器に用いるエッチングによるパタ
ーンの平面図である。
ーンの平面図である。
【図３】本発明保護素子の一実施例を示す構成図であ
る。
る。
【図４】本発明保護素子のヒューズ抵抗器を示す構成図
である。
である。
【図５】ヒューズ抵抗器に用いるエッチングによるパタ
ーンの平面図である。
ーンの平面図である。
【図６】本発明保護素子の他の実施例を示す構成図であ
る。
る。
【図７】フレキシブルプリント基板上に設けたヒューズ
抵抗器を示す平面図である。
抵抗器を示す平面図である。
４ 絶縁層 ５ 発熱体 ６ 低融点金属 ９ 検知素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｈ 7/18 9177−5Ｇ (72)発明者 古内 裕治 栃木県鹿沼市さつき町18番地 ソニーケミ カル株式会社鹿沼工場内 (72)発明者 岩崎 則和 栃木県鹿沼市さつき町18番地 ソニーケミ カル株式会社鹿沼工場内 (72)発明者 江口 安仁 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 村野 寛治 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内
Claims (10)
- 【請求項１】 低融点金属及び発熱体と、検知素子とか
ら構成される保護素子であって、 上記低融点金属と上記発熱体とが絶縁層を介して接触さ
れ、 発熱体が検知素子により通電されることを特徴とする保
護素子。 - 【請求項２】 低融点金属が複数個からなることを特徴
とする請求項１記載の保護素子。 - 【請求項３】 検知素子が電圧検知素子であることを特
徴とする請求項１または請求項２記載の保護素子。 - 【請求項４】 発熱体が熱硬化性絶縁樹脂中に導電粒子
を分散した組成物からなることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２記載の保護素子。 - 【請求項５】 絶縁層が絶縁性高分子中に高熱伝導性の
無機物質を分散した組成物からなることを特徴とする請
求項１または請求項２記載の保護素子。 - 【請求項６】 絶縁材上に導電材を設けてなる基板上
に、電極パターンを形成する工程と、 ヒーター電極間に、絶縁樹脂に導電材を混入してなる導
電ペーストを用いて発熱体を設ける工程と、 上記発熱体上に、該発熱体全面を覆いかつヒューズ電極
にかからないように、絶縁樹脂被覆層を形成する工程
と、 上記ヒューズ電極間に渡って、上記絶縁樹脂被覆層上に
低融点金属箔からなるヒューズを熱圧着して接続する工
程と、 上記ヒューズ上に内側封止部を設ける工程と、 上記内側封止部上に外側封止部を設ける工程とからなる
ことを特徴とする保護素子の製造方法。 - 【請求項７】 内側封止部は、金属酸化被覆除去作用の
ある樹脂かるなることを特徴とする請求項６記載の保護
素子の製造方法。 - 【請求項８】 内側封止部は、固形フラックス単体を加
熱溶融させた後塗布して作製したことを特徴とする請求
項６記載の保護素子の製造方法。 - 【請求項９】 外側封止部は、塗布時の粘度が０．６〜
４．０Ｐａ・ｓである封止剤を、塗布して作製したこと
を特徴とする請求項６記載の保護素子の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項１または請求項２記載の保護素
子を回路部品と共に設けたことを特徴とする回路基板。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6195565A JP2790433B2 (ja) | 1993-08-31 | 1994-08-19 | 保護素子及び回路基板 |
| US08562685 US5712610C1 (en) | 1994-08-19 | 1995-11-27 | Protective device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-216273 | 1993-08-31 | ||
| JP21627393 | 1993-08-31 | ||
| JP6195565A JP2790433B2 (ja) | 1993-08-31 | 1994-08-19 | 保護素子及び回路基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07153367A true JPH07153367A (ja) | 1995-06-16 |
| JP2790433B2 JP2790433B2 (ja) | 1998-08-27 |
Family
ID=26509205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6195565A Expired - Lifetime JP2790433B2 (ja) | 1993-08-31 | 1994-08-19 | 保護素子及び回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2790433B2 (ja) |
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