KR102004018B1 - 보호 소자 - Google Patents

Abstract

커버 부재의 돌출 형상부를, 단독으로 가용 도체 상에 배치한 경우에는, 플럭스를 가용 도체 상에 보유 지지하는 데 충분하지 않고, 가용 도체의 용단 특성에 차이를 발생시키므로, 가용 도체 상에 도포한 플럭스량을 균일하게 하여, 용단 특성의 차이를 개량한 보호 소자를 실현하는 것을 목적으로 한다. 보호 소자는, 절연 기판(11)과, 발열체(14)와, 절연 부재(15)와, 2개의 전극(12)과, 발열체 내부 전극(16)과, 발열체 내부 전극(16)으로부터 2개의 전극(12)에 걸쳐 적층되고, 가열에 의해, 2개의 전극(12)과의 사이의 전류 경로를 용단하는 가용 도체(13)와, 발열체(14)와 중첩되도록, 가용 도체(13) 상에 도포된 플럭스(17)와, 적어도 가용 도체(13)를 덮어 절연 기판(11)에 설치되는 커버 부재(1)를 구비한다. 그리고, 커버 부재(1)는, 발열체(14)에 대향하여 커버 부재(1)의 내면(1a)에, 플럭스(17)에 접하도록 형성된, 복수개의 원통 형상의 돌출 형상부(2)를 갖는다.

Description

보호 소자{PROTECTION MEMBER}

본 발명은 전류 경로를 용단함으로써, 전류 경로 상에 접속된 회로를 보호하는 보호 소자에 관한 것이다.

본 출원은, 일본에 있어서 2012년 3월 26일에 출원된 일본 특허 출원 번호 특원 제2012-069657호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원은 참조로서, 본 출원에 원용된다.

충전하여 반복 이용할 수 있는 2차 전지의 대부분은, 배터리 팩으로 가공되어 유저에게 제공된다. 특히 중량 에너지 밀도가 높은 리튬 이온 2차 전지에 있어서는, 유저 및 전자 기기의 안전을 확보하기 위해, 일반적으로, 과충전 보호, 과방전 보호 등의 몇 개의 보호 회로를 배터리 팩에 내장하고, 소정의 경우에 배터리 팩의 출력을 차단하는 기능을 갖고 있다.

배터리 팩에 내장된 FET 스위치를 사용하여 출력의 ON/OFF를 행함으로써, 배터리 팩의 과충전 보호 또는 과방전 보호 동작을 행한다. 그러나, 어떠한 원인으로 FET 스위치가 단락 파괴된 경우, 번개 서지 등이 인가되고, 순간적인 대전류가 흐른 경우, 혹은 배터리 셀의 수명에 의해 출력 전압이 매우 저하되거나, 반대로 과대 이상 전압을 출력한 경우라도 배터리 팩이나 전자 기기는, 발화 등의 사고로부터 보호되어야 한다. 따라서, 이러한 상정할 수 있는 어떠한 이상 상태에 있어서, 배터리 셀의 출력을 안전하게 차단하기 위해, 외부로부터의 신호에 의해 전류 경로를 차단하는 기능을 갖는 퓨즈 소자를 포함하는 보호 소자가 사용된다.

이러한 리튬 이온 2차 전지용 등의 보호 회로의 보호 소자로서, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 보호 소자 내부에 발열체를 갖고, 이 발열체에 의해 전류 경로 상의 가용 도체를 용단하는 구조가 일반적으로 사용되고 있다.

일본 특허 출원 공개 제2010-3665호 공보

특허문헌 1에 기재되어 있는 보호 소자에 있어서는, 저융점 금속을 포함하는 가용 도체(퓨즈)의 표면에 산화 방지, 용융 촉진 및 용단 특성 향상의 목적으로 플럭스가 도포되어 있다. 또한, 보호 소자의 품질 확보를 위해 보호 소자를 구성하는 기판 상을 덮도록 커버 부재가 설치되어 있다. 플럭스가 가용 도체 상에 균일하게 도포되어 있음으로써, 가용 도체의 발열 분포가 균일해지고, 가용 도체의 용단 특성의 차이가 작아진다. 따라서, 커버 부재는, 도포된 플럭스를 보유 지지하여 가용 도체 상의 플럭스량을 균일하게 하기 위해, 커버 부재의 내면에, 가용 도체 상의 중앙부를 둘러싸도록 원통 형상의 돌출 형상부를 갖고 있다.

그러나, 원통 형상의 돌출 형상부를, 단독으로 가용 도체 상에 배치한 경우에는, 플럭스를 가용 도체 상에 보유 지지하는 데 충분하지 않고, 용단 특성에 차이를 발생시키는 것이, 그 후의 검토의 결과 판명되었다. 또한, 플럭스량을 균일하게 가용 도체 상에 보유 지지하기 위해서는, 원통 형상의 돌출 형상부를 배치하는 위치를 적절하게 선정할 필요가 있는 것이 판명되었다.

따라서, 본 발명은 가용 도체 상에 도포한 플럭스량을 균일하게 하여, 용단 특성의 차이를 개량한 보호 소자를 실현하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 보호 소자는, 절연 기판과, 절연 기판에 적층된 발열체와, 적어도 발열체를 덮도록, 절연 기판에 적층된 절연 부재와, 절연 부재가 적층된 절연 기판에 적층된 제1 및 제2 전극과, 발열체와 중첩되도록 절연 부재 상에 적층되고, 제1 및 제2 전극의 사이의 전류 경로 상과 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 내부 전극과, 발열체 내부 전극으로부터 제1 및 제2 전극에 걸쳐 적층되고, 가열에 의해, 제1 전극과 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단하는 가용 도체와, 발열체와 중첩되도록, 가용 도체 상에 도포된 플럭스와, 적어도 가용 도체를 덮어 절연 기판에 설치되는 커버 부재를 구비한다. 그리고, 커버 부재는, 발열체에 대향하여 커버 부재의 내면에, 플럭스에 접하도록 형성된, 환상의 주연(周緣)을 갖는 복수개의 돌출 형상부를 갖는다.

본 발명은 발열체에 대향하여 커버 부재의 내면에, 플럭스에 접하도록 형성된, 환상의 주연을 갖는 복수개의 돌출 형상부를 가지므로, 그 선단에 표면 장력에 의해 끌어당겨진, 발열체 상의 플럭스량이 균일해지고, 발열체 상의 가용 도체의 발열 분포가 균일해져 용단 특성의 차이가 저감된다.

도 1: 도 1a는 본 발명이 적용된 보호 소자를 구성하는 커버 부재의 A-A'부 단면도이다. 도 1b는 커버 부재의 저면도이다.
도 2: 도 2a는 본 발명이 적용된 보호 소자의 구성을 나타내기 위해, 커버 부재를 제거한 상태에 있어서의 평면도이다. 도 2b는 도 2a의 보호 소자에 커버 부재를 장착한 상태에 있어서의 보호 소자의 구조를 나타내는 B-B'부 단면도이다.
도 3은 본 발명이 적용된 보호 소자의 응용예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명이 적용된 보호 소자의 회로 구성예를 나타내는 도면이다.
도 5: 도 5a는 종래의 보호 소자를 구성하는 커버 부재의 A-A'부 단면도이다. 도 5b는 종래의 보호 소자를 구성하는 커버 부재의 저면도이며, 플럭스의 상태를 아울러 나타낸 개념도이다. 도 5c는 단면도이다.
도 6: 도 6a는 종래의 보호 소자를 구성하는 커버 부재의 A-A'부 단면도이다. 도 6b는 종래의 보호 소자를 구성하는 커버 부재의 저면도이며, 플럭스의 상태를 아울러 나타낸 개념도이다. 도 6c는 단면도이다.
도 7: 도 7a는 본 발명의 보호 소자의 실시 형태 중 변형예의 하나를 나타내는 커버 부재의 단면도이다. 도 7b는 저면도이다.
도 8: 도 8a는 본 발명의 보호 소자의 실시 형태 중 변형예의 하나를 나타내는 커버 부재의 단면도이다. 도 8b는 저면도이다.
도 9: 도 9a는 본 발명의 보호 소자의 실시 형태 중 변형예의 하나를 나타내는 커버 부재의 단면도이다. 도 9b는 저면도이다.
도 10: 도 10a는 본 발명의 보호 소자의 실시 형태 중 변형예의 하나를 나타내는 커버 부재의 단면도이다. 도 10b는 저면도이다.
도 11: 도 11a는 본 발명의 보호 소자의 실시 형태 중 변형예의 하나를 나타내는 커버 부재의 단면도이다. 도 11b는 저면도이다.
도 12: 도 12a는 본 발명의 보호 소자의 실시 형태 중 변형예의 하나를 나타내는 커버 부재의 단면도이다. 도 12b는 저면도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태만으로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 다양한 변경이 가능한 것은 물론이다.

[보호 소자의 구성]

도 1a 및 도 1b에 도시하는 바와 같이, 커버 부재(1)는, 커버 부재(1)의 내면(1a)에, 발열체(14)의 위치에 대향하는 위치에 그 선단이 배치된 돌출 형상부(2)를 3개 갖는다. 돌출 형상부(2)는, 커버 부재(1)의 내면(1a)을 저면(바닥면)으로 하고, 선단이 개구(開口)된 원통 형상을 나타낸다. 원통 형상의 돌출 형상부(2)는, 커버 부재(1)를 보호 소자(10)의 본체에 씌워 설치하였을 때에, 가용 도체(13)를 개재하여 사각 형상의 발열체(14)에 대향하는 위치에 배치된다. 원통 형상의 돌출 형상부(2)의 선단은, 가용 도체(13)의 표면에 도포된 플럭스(17)의 표면에 접하는 위치로 되도록, 원통 형상의 돌출 형상부(2)의 높이가 결정된다. 원통 형상의 돌출 형상부(2)의 내면(2a)은, 선단에 접한 플럭스(17)의 표면 장력에 의해, 플럭스(17)가 끌어당겨져 플럭스(17)로 채워지는 공간으로 되어 있다. 내면(2a)의 벽면은, 매끄러워도 좋고, 크레이프 형상으로 까칠까칠해도 좋다. 커버 부재(1)는, 보호 소자(10)의 내부의 보호용으로 사용되고, 절연성의 재료에 의해 형성된다. 예를 들어, 유리 에폭시, 세라믹스 등, 소정의 내열성을 갖는 절연 재료를 사용할 수 있다. 원통 형상의 돌출 형상부(2)는, 3개에 한하지 않고, 후술하는 바와 같이, 4개 이상이어도 되고, 2개여도 된다. 커버 부재(1)는, 사출 성형 기술을 이용하여, 돌출 형상부(2)를 포함하여 일체 성형에 의해 형성하는 것이 일반적이지만, 돌출 형상부(2)를 다른 구성 부품으로서, 커버 부재(1)의 내면(1a)에 적절한 위치에 접착 혹은 끼워 넣기 등으로 구성해도 된다.

도 2a에 도시하는 바와 같이, 보호 소자(10)의 본체는, 절연 기판(11)과, 절연 기판(11)에 적층되고, 절연 부재(15)에 덮인 발열체(14)와, 절연 기판(11)의 양단부에 형성된 전극(12, 12)과, 절연 부재(15) 상에 발열체(14)와 중첩되도록 적층된 발열체 내부 전극(16)과, 양단부가 전극(12, 12)에 접속되고, 중앙부가 발열체 내부 전극(16)에 접속된 가용 도체(13)를 구비한다. 가용 도체(13) 상에는, 플럭스(17)가 도포되어 있다. 그리고, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 따른 보호 소자(10)는, 도 1의 커버 부재(1)가, 보호 소자(10)의 본체의 절연 기판(11) 상에 씌워져 전체가 구성된다. 커버 부재(1)를 절연 기판(11) 상에 씌우면, 3개의 원통 형상의 돌출 형상부(2)가 플럭스(17)의 표면에 접하고, 플럭스(17)의 표면 장력에 의해, 원통 형상의 돌출 형상부(2)의 내부가 플럭스(17)로 채워진다.

사각 형상의 절연 기판(11)은 예를 들어 알루미나, 유리 세라믹스, 멀라이트, 지르코니아 등의 절연성을 갖는 부재에 의해 형성된다. 그 밖에, 유리 에폭시 기판, 페놀 기판 등의 프린트 배선 기판에 사용되는 재료를 사용해도 되지만, 퓨즈 용단 시의 온도에 유의할 필요가 있다.

발열체(14)는, 비교적 저항값이 높고 통전하면 발열하는 도전성을 갖는 부재이며, 예를 들어 W, Mo, Ru 등을 포함한다. 이들 합금 혹은 조성물, 화합물의 분상체를 수지 바인더 등과 혼합하여, 페이스트 상태로 한 것을 절연 기판(11) 상에 스크린 인쇄 기술을 이용하여 패턴 형성하여, 소성하는 등에 의해 형성한다.

발열체(14)를 덮도록 절연 부재(15)가 배치되고, 이 절연 부재(15)를 개재하여 발열체(14)에 대향하도록 발열체 내부 전극(16)이 배치된다.

발열체 내부 전극(16)의 일단부는, 발열체 전극(18)에 접속된다. 또한, 발열체(14)의 일단부는, 다른 쪽의 발열체 전극(18)에 접속된다.

가용 도체(13)는, 소정의 전력, 열에 의해 용융하고, 용단하는 도전성의 재료이면 되고, 예를 들어 BiSn 합금, BiPb 합금, BiSn 합금, SnPb 합금, PbIn 합금, ZnAl 합금, InSn 합금, PbAgSn 합금 등을 사용할 수 있다.

플럭스(17)는, 보호 소자(10)의 제조 시에 있어서는, 점성이 낮고, 가용 도체(13) 상에 도포하면 거의 균일하게 확산하여 분포된다. 시간의 경과와 함께 용제가 휘발하고, 점성이 상승한다.

[보호 소자의 사용 방법]

도 3에 도시하는 바와 같이, 상술한 보호 소자(10)는, 리튬 이온 2차 전지의 배터리 팩 내의 회로에 사용된다.

예를 들어, 보호 소자(10)는, 합계 4개의 리튬 이온 2차 전지의 배터리 셀(21∼24)을 포함하는 배터리 스택(25)을 갖는 배터리 팩(20)에 내장되어 사용된다.

배터리 팩(20)은, 배터리 스택(25)과, 배터리 스택(25)의 충방전을 제어하는 충방전 제어 회로(30)와, 배터리 스택(25)과 충방전 제어 회로(30)를 보호하는 본 발명이 적용된 보호 소자(10)와, 각 배터리 셀(21∼24)의 전압을 검출하는 검출 회로(26)와, 검출 회로(26)의 검출 결과에 따라 보호 소자(10)의 동작을 제어하는 전류 제어 소자(27)를 구비한다.

배터리 스택(25)은, 과충전 및 과방전 상태를 보호하기 위한 제어를 필요로 하는 배터리 셀(21∼24)이 직렬 접속된 것이며, 배터리 팩(20)의 정극 단자(20a), 부극 단자(20b)를 개재하여, 착탈 가능하게 충전 장치(35)에 접속되고, 충전 장치(35)로부터의 충전 전압이 인가된다. 충전 장치(35)에 의해 충전된 배터리 팩(20)을 정극 단자(20a), 부극 단자(20b)를 배터리에 의해 동작하는 전자 기기에 접속함으로써, 이 전자 기기를 동작시킬 수 있다.

충방전 제어 회로(30)는, 배터리 스택(25)으로부터 충전 장치(35)에 흐르는 전류 경로에 직렬 접속된 2개의 전류 제어 소자(31, 32)와, 이들 전류 제어 소자(31, 32)의 동작을 제어하는 제어부(33)를 구비한다. 전류 제어 소자(31, 32)는, 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(이하, FET라고 함)에 의해 구성되고, 제어부(33)에 의해 게이트 전압을 제어함으로써, 배터리 스택(25)의 전류 경로의 도통과 차단을 제어한다. 제어부(33)는, 충전 장치(35)로부터 전력 공급을 받아 동작하고, 검출 회로(26)에 의한 검출 결과에 따라, 배터리 스택(25)이 과방전 또는 과충전일 때, 전류 경로를 차단하도록, 전류 제어 소자(31, 32)의 동작을 제어한다.

보호 소자(10)는, 예를 들어 배터리 스택(25)과 충방전 제어 회로(30) 사이의 충방전 전류 경로 상에 접속되고, 그 동작이 전류 제어 소자(27)에 의해 제어된다.

검출 회로(26)는, 각 배터리 셀(21∼24)과 접속되고, 각 배터리 셀(21∼24)의 전압값을 검출하여, 각 전압값을 충방전 제어 회로(30)의 제어부(33)에 공급한다. 또한, 검출 회로(26)는, 어느 하나의 배터리 셀(21∼24)이 과충전 전압 또는 과방전 전압으로 되었을 때에 전류 제어 소자(27)를 제어하는 제어 신호를 출력한다.

전류 제어 소자(27)는, 검출 회로(26)로부터 출력되는 검출 신호에 의해, 배터리 셀(21∼24)의 전압값이 소정의 과방전 또는 과충전 상태를 초과하는 전압으로 되었을 때, 보호 소자(10)를 동작시켜, 배터리 스택(25)의 충방전 전류 경로를 전류 제어 소자(31, 32)의 스위치 동작에 상관없이 차단하도록 제어한다.

이상과 같은 구성을 포함하는 배터리 팩(20)에 있어서, 보호 소자(10)의 구성에 대해 구체적으로 설명한다.

우선, 본 발명이 적용된 보호 소자(10)는, 예를 들어 도 4에 도시하는 바와 같은 회로 구성을 갖는다. 즉, 보호 소자(10)는, 발열체 내부 전극(16)을 개재하여 직렬 접속된 가용 도체(13)와, 가용 도체(13)의 접속점을 개재하여 통전하여 발열시킴으로써 가용 도체(13)를 용융하는 발열체(14)를 포함하는 회로 구성이다. 또한, 보호 소자(10)에서는, 예를 들어 가용 도체(13)가 충방전 전류 경로 상에 직렬 접속되고, 발열체(14)가 전류 제어 소자(27)와 접속된다. 보호 소자(10)의 2개의 전극(12, 12) 중, 한쪽은 A1에 접속되고, 다른 쪽은 A2에 접속된다. 또한, 발열체 내부 전극(16)과 이것에 접속된 발열체 전극(18)은 P1에 접속되고, 다른 쪽의 발열체 전극(18)은 P2에 접속된다.

이러한 회로 구성을 포함하는 보호 소자(10)는, 저배화(Low profile)를 실현하면서, 발열체(14)의 발열에 의해, 전류 경로 상의 가용 도체(13)를 확실하게 용단할 수 있다.

[커버 부재의 기능]

이하, 본 발명에 따른 보호 소자(10)에 사용하는 커버 부재(1)의 기능에 대해 설명하는 데 있어서, 종래의 보호 소자의 커버 부재의 기능에 대해 설명한다.

도 5a 및 도 5c에 도시하는 바와 같이, 종래의 보호 소자의 커버 부재(1)는, 발열체(14)가 배치되어 있는 위치에 대향하도록, 커버 부재(1)의 내면(1a)에 형성된 돌출 형상부(42)를 갖는다. 돌출 형상부(42)는, 원통 형상이며 저면이 커버 부재(1)의 내면(1a)에 의해 구성되고, 내면(42a)을 갖고, 선단이 개구되어 있다. 돌출 형상부(42)의 선단에 있어서의 면적은, 대향하는 발열체(14)의 면적의 거의 80％를 덮도록 설정된다.

그러나, 원통의 직경을 크게 설정하면, 원통의 중앙부 부근에 있어서, 플럭스(17)의 표면 장력이 중력에 충분히 저항할 수 없는 경우가 있으므로, 돌출 형상부(42)의 내부가 플럭스(17)로 충분히 채워지지 않는 경우가 있다. 그러면, 도 5b에 도시하는 바와 같이, 돌출 형상부(42)의 내부의 플럭스(17)의 위치가 변동되어 버리는 상태로 될 수 있다. 도 5c에 도시하는 바와 같이, 플럭스(17)가 가용 도체(13) 상의 발열체(14)에 대응하는 영역에 균일하게 도포된 상태가 아니라, 일부를 제외하고 도포된 플럭스(17)의 양이 적게 되어 있다. 이러한 상태에 있어서, 발열체(14)가 통전되어, 발열체(14)가 발열하고, 혹은 가용 도체(13)에 과대한 전류가 흘러, 온도 상승하면, 가용 도체(13)의 온도 분포에 위치 편이를 발생시키고, 가용 도체(13)의 용단 특성에 차이를 발생시킨다.

커버 부재(1)의 원통 형상의 돌출 형상부(42)의 선단이 그리는(차지하는) 면적이 크고, 그 내면(42a)의 용적이 큰 경우에는, 상술한 바와 같이, 플럭스(17)가 충분히 충전되지 않고, 발열체(14) 상에 있어서의 가용 도체(13) 상의 플럭스(17)의 도포량 차이를 발생시키고 있었다. 이것은, 돌출 형상부(42)의 형상을 원통이 아니라, 삼각형이나 사각형 등의 다각형으로 해도 마찬가지이다.

따라서, 도 6a에 도시하는 바와 같이, 원통 형상의 돌출 형상부(44)의 직경을 작게 하여, 그 내면(44a)에 의한 용적을 작게 하는 것을 생각한다. 그렇게 하면, 도 6b에 도시하는 바와 같이, 플럭스(17)는, 단독의 돌출 형상부(44)의 내면(44a)을 충분히 채울 수 있다.

그러나, 도 6c에 도시하는 바와 같이, 돌출 형상부(44)의 선단의 면적이 발열체(14)의 면적에 비해 작으므로, 발열체(14)의 중앙부 부근에 있어서 플럭스(17)의 도포량이 많고, 중앙부로부터 이격되면 급격하게 도포량이 적어지는 경우가 발생한다. 그 결과로서, 발열체(14)의 중앙부와 그 이외의 영역에 있어서, 플럭스(17)의 도포량의 차이가 커지고, 이 차이에 따라 가용 도체(13)의 발열 분포에도 차이가 발생하므로, 가용 도체(13)의 용단 특성에 차이를 발생시키게 된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 보호 소자(10)에 있어서는, 발열체(14)에 대향하여 커버 부재(1)의 돌출 형상부(2)의 선단이 플럭스(17)에 접하도록 돌출 형상부(2)의 선단이 그리는 면적을 작게 함으로써, 1개당 끌어당기는 플럭스량을 적게 한다. 또한, 1개당 끌어당기는 플럭스량이 적어진 만큼, 돌출 형상부(2)를 복수개 형성함으로써, 발열체(14)의 표면적에 대해 충분한 대향 면적을 확보하여, 플럭스(17)의 표면 장력에 의해 끌어당기는 플럭스량을 확보한다. 돌출 형상부(2)는, 커버 부재(1)의 내면(1a)이며, 발열체(14)에 대향하는 위치로 되도록, 예를 들어 3개 배치하는 것이 바람직하지만, 후술하는 바와 같이, 다양한 변형이 가능하고, 4개 이상 사용해도 되고, 2개여도 된다.

또한, 돌출 형상부(2)의 형상에 대해서는, 선단의 둘레 길이에 대해, 선단이 그리는 면적이 최대가 되므로, 원형인 것이 바람직하지만, 다른 형상이어도 물론 좋다.

[변형예 1]

도 7a 및 도 7b에 도시하는 바와 같이, 발열체(14)에 대향하는 위치에 2개의 원통 형상의 돌출 형상부(46)를 배치하고, 또한 그 돌출 형상부(46)를 배치한 외측, 즉, 전극(12, 12)이 배치되어 있는 측에 상술한 바와 동일한 원통 형상의 돌출 형상부(46)를 배치한다. 결과적으로, 가용 도체(13)에 대향하는 위치에, 동일 형상의 원통 형상의 돌출 형상부(46)가 배열된다. 이에 의해, 가용 도체(13) 상에 도포된 플럭스(17)가 균일하게 원통 형상의 돌출 형상부(46)의 선단에 끌어당겨지고, 각각의 내면(46a)에 플럭스(17)가 충전됨으로써, 발열체(14) 상뿐만 아니라 가용 도체(13) 상의 대부분의 영역에 있어서, 플럭스(17)의 양이 거의 균일하게 분포되게 된다. 가용 도체(13) 상의 플럭스량을 균일하게 함으로써, 발열체(14)를 사용한 경우의 용단 특성의 차이 저감에 기여할 뿐만 아니라, 가용 도체의 과대 전류에 대한 용단 특성의 차이 저감도 가능해진다.

또한, 발열체(14)의 네 코너에 대응하는 위치에, 상술한 돌출 형상부(46)보다도 직경이 작은 원통 형상의 돌출 형상부(47)를 배치해도 된다. 직경이 작은 원통 형상의 돌출 형상부(47)를 발열체(14)의 네 코너에 대향하는 위치에 배치함으로써, 플럭스(17)의 양이 많은 경우에 있어서도, 직경이 작은 원통 형상의 돌출 형상부(47)의 내면(47a)에 플럭스(17)를 끌어당김으로써 절연 기판(11)에 유출되는 것을 막는 효과가 있다.

도 8a 및 도 8b에 도시하는 바와 같이, 커버 부재(1)의 내면(1a)이며, 발열체(14)의 중앙부에서, 또한, 발열체(14) 표면의 보다 넓은 면적을 커버하도록, 내면(48a)을 갖는 4개의 원통 형상의 돌출 형상부(48)를 배치해도 된다. 도 7의 경우와 마찬가지로, 직경이 작은 원통 형상의 돌출 형상부(49)를 발열체(14)의 네 코너에 대향하는 위치에 배치함으로써, 플럭스(17)의 양이 많은 경우에 있어서도, 직경이 작은 원통 형상의 돌출 형상부(49)의 내면(49a)에 플럭스(17)를 끌어당김으로써 절연 기판(11)에 유출되는 것을 막을 수 있다.

도 7 및 도 8의 경우에 있어서, 발열체(14)에 대향하는 원통 형상의 돌출 형상부(46, 48)의 선단이 그리는 면적은, 발열체(14)의 표면적의 80％ 정도 이상인 것이 플럭스(17)의 도포량의 균일성의 점에서 바람직하다.

또한, 도 7 및 도 8의 경우에 있어서의 돌출 형상부(46, 47, 48, 49)의 직경의 대소에 대해서는, 일례이며, 상술한 것에 한정하는 것은 아니다. 또한, 도 7 및 도 8의 예에서는, 돌출 형상부(46, 47, 48, 49)의 각각의 높이를 모두 동일하게 하고 있지만, 이것에 한정하는 것은 아닌 것은 물론이다.

[변형예 2]

커버 부재(1)의 내면(1a)에 형성되는 돌출 형상부의 형상은, 선단의 둘레가 그리는 면적이 작고, 복수개의 돌출 형상부를 형성하면, 반드시 원통 형상이 아니어도 된다. 도 9a 및 도 9b에 도시하는 바와 같이, 직경이 작은 원기둥 형상의 돌출 형상부(50)를 9개를 발열체(14)에 대향하는 위치에 배치해도 된다. 돌출 형상부(50)의 선단에 부착된 플럭스(17)는, 표면 장력에 의해, 인접하는 돌출 형상부(50)와의 사이의 공간에 끌어당겨진다. 돌출 형상부(50)의 배치 패턴으로서, 발열체(14)의 사각 형상과 일치시킬 필요는 없고, 마름모 형상으로 배치해도 된다.

도 10a 및 도 10b에 도시하는 바와 같이, 발열체(14) 및 가용 도체(13)의 사각 형상에 맞추어, 다수(3×9＝27개)의 원기둥 형상의 돌출 형상부(52)를 설치해도 된다. 다수의 돌출 형상부(52)를, 가용 도체 상에 균등하게 배치함으로써, 발열체(14) 상뿐만 아니라 가용 도체(13) 상의 대부분의 영역에 있어서, 플럭스(17)가 균일한 두께로 분포되게 된다. 가용 도체(13) 상의 플럭스량을 균일하게 함으로써, 발열체(14)를 사용한 경우의 용단 특성의 차이 저감에 기여할 뿐만 아니라, 가용 도체의 과대 전류에 대한 용단 특성의 차이 저감도 가능해진다.

도 9 및 도 10의 경우에 있어서, 배열한 돌출 형상부(50, 52)를 둘러싸도록 벽면(51a, 53a)을 갖는 돌출 형상부(51, 53)를 구성해도 된다. 돌출 형상부(51, 53)는, 도 7 및 도 8의 경우에 있어서의 직경이 작은 원통 형상의 돌출 형상부(47, 49)와 마찬가지로, 플럭스(17)의 유출에 의한, 플럭스량의 불균일화를 방지할 수 있다.

또한, 원기둥 형상의 돌출 형상부의 형상은, 어느 경우에 있어서도, 원뿔대 형상의 형상이어도 된다.

[변형예 3]

커버 부재(1)의 내면(1a)에 형성하는 돌출 형상부의 형상은, 상술한 원통 형상, 원기둥, 혹은 원뿔대 형상에 한하지 않는다. 도 11a 및 도 11b에 도시하는 바와 같이, 선단이 뾰족한 원추 형상이어도 된다. 원추 형상의 돌출 형상부(54)는, 발열체(14)에 대향하는 위치에 배치되는 것이 바람직하지만, 도 11에 도시하는 바와 같이 가용 도체(13)에 대향하는 위치까지 배치를 확장해도 된다.

도 12a 및 도 12b에 도시하는 바와 같이, 발열체(14)에 대향하는 위치에만 배치해도 물론 좋다.

도 11 및 도 12의 경우에 있어서, 플럭스(17)의 유출에 의한 플럭스량의 불균일 방지를 위해, 유출 방지용 돌출 형상부(55, 57)를, 원추 형상의 돌출 형상부(54, 56)를 둘러싸도록 배치해도 된다. 플럭스(17)의 표면 장력을 이용함으로써, 도 9 및 도 10의 예와 같은 벽면(51a, 53a)을 갖는 돌출 형상부(51, 53)를 형성하지 않아도, 다수의 기둥 형상의 돌출 형상부(55, 57)를 배열시킴으로써 플럭스(17)의 유출 방지를 할 수 있다.

1 : 커버 부재
1a : 커버 부재의 내면
2, 42, 44, 46∼57 : 돌출 형상부
2a, 42a∼49a : 돌출 형상부의 내면
10 : 보호 소자
11 : 절연 기판
12 : 전극
13 : 가용 도체
14 : 발열체
15 : 절연 부재
16 : 발열체 내부 전극
17 : 플럭스
18 : 발열체 전극
20 : 배터리 팩
20a : 정극 단자
20b : 부극 단자
21∼24 : 배터리 셀
25 : 배터리 스택
26 : 검출 회로
27, 31, 32 : 전류 제어 소자
30 : 충방전 제어 회로
33 : 제어부
35 : 충전 장치

Claims (7)

1. 절연 기판과,
   상기 절연 기판에 적층된 발열체와,
   적어도 상기 발열체를 덮도록, 상기 절연 기판에 적층된 절연 부재와,
   상기 절연 부재가 적층된 상기 절연 기판에 적층된 제1 및 제2 전극과,
   상기 발열체와 중첩되도록 상기 절연 부재 상에 적층되고, 상기 제1 및 제2 전극의 사이의 전류 경로 상과 그 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 내부 전극과,
   상기 발열체 내부 전극으로부터 상기 제1 및 제2 전극에 걸쳐 적층되고, 가열에 의해, 그 제1 전극과 그 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단(溶斷)하는 가용(可溶) 도체와,
   상기 발열체와 중첩되도록, 상기 가용 도체 상에 도포된 플럭스(flux)와,
   적어도 상기 가용 도체를 덮어 상기 절연 기판에 설치되는 커버 부재를 구비하고,
   상기 커버 부재에는, 상기 발열체에 대향하여 그 커버 부재의 내면에, 상기 플럭스에 접하도록 형성된, 환상(環狀)의 주연(周緣)을 갖는 복수개의 돌출 형상부가 상기 주연을 서로 이격하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
2. 제1항에 있어서,
   상기 환상의 주연을 갖는 복수개의 돌출 형상부는, 복수개의 원통, 원기둥 또는 원뿔대의 형상인 것을 특징으로 하는 보호 소자.
3. 제2항에 있어서,
   상기 복수개의 원통, 원기둥 또는 원뿔대는, 그 복수개의 원통, 원기둥 또는 원뿔대의 외주 면적의 합계가 상기 복수개의 원통, 원기둥 또는 원뿔대와 대향하는 상기 발열체의 면의 면적에 대해 80％ 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
4. 제3항에 있어서,
   상기 복수개의 원통, 원기둥 또는 원뿔대는, 3개 이상의 원통, 원기둥 또는 원뿔대인 것을 특징으로 하는 보호 소자.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 복수개의 원통, 원기둥 또는 원뿔대는, 상기 가용 도체의 통전 방향으로 평행하게 정렬시키도록 배치하는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
6. 제5항에 있어서,
   상기 복수개의 원통, 원기둥 또는 원뿔대는, 상기 발열체의 외주의 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
7. 제2항에 있어서,
   상기 환상의 주연을 갖는 복수개의 돌출 형상부는, 상기 플럭스가 도포된 측에 정점을 갖는 뿔체(錐體)인 것을 특징으로 하는 보호 소자.

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