KR102263795B1 - 차단 소자 및 차단 소자 회로 - Google Patents

차단 소자 및 차단 소자 회로 Download PDF

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Abstract

차단 소자는, 절연 기판과, 절연 기판에 형성됨과 함께 서로 대향하는 제 1 전극 및 제 2 전극과, 절연 기판에 형성됨과 함께 제 1 전극과 제 2 전극의 대향 방향과 교차하는 방향에 있어서 서로 대향하는 제 3 전극 및 제 4 전극과, 제 3 전극과 제 4 전극에 접속된 발열체와, 제 1 전극과 제 2 전극을 접속시키는 제 1 접속부와 그 제 1 접속부에 접속됨과 함께 제 1 전극 및 제 2 전극과 제 3 전극을 접속시키는 제 2 접속부를 포함하는 제 1 가용 도체를 구비한다.

Description

차단 소자 및 차단 소자 회로{INTERRUPTING ELEMENT AND INTERRUPTING-ELEMENT CIRCUIT}
본 기술은, 전원 라인 및 신호 라인을 차단하는 차단 소자, 및 차단 소자 회로에 관한 것이고, 특히 소형화, 고정격화가 우수한 차단 소자, 및 차단 소자 회로에 관한 것이다.
충전해 반복 이용할 수 있는 이차 전지의 대부분은, 배터리 팩으로 가공되어 사용자에게 제공된다. 특히, 중량 에너지 밀도가 높은 리튬 이온 이차 전지에 있어서는, 사용자 및 전자 기기의 안전을 확보하기 위해서, 일반적으로 과충전 보호, 과방전 보호 등 몇 가지의 보호 회로를 배터리 팩에 내장하고, 소정의 경우에 배터리 팩의 출력을 차단하고 있다.
이러한 종류의 차단 소자에서는, 배터리 팩에 내장된 FET 스위치를 사용하여 출력의 ON/OFF 를 실시함으로써, 배터리 팩의 과충전 보호 또는 과방전 보호 동작을 실시하고 있다. 그러나, 어떠한 원인으로 FET 스위치가 단락 파괴된 경우, 뇌 서지 등이 인가되어 순간적인 대전류가 흐른 경우, 혹은 배터리 셀의 수명에 의해 출력 전압이 비정상적으로 저하하거나, 반대로 과대한 이상 전압을 출력하거나, 직렬 접속 배터리 셀의 각각의 전압 편차가 커지거나 한 경우라도, 배터리 팩 및 전자 기기는 발화 등의 사고로부터 보호되어야 한다. 그래서, 이와 같은 상정할 수 있는 어떠한 이상 상태에 있어서도, 배터리 셀의 출력을 안전하게 차단하기 위해서, 외부로부터의 신호에 의해 전류 경로를 차단하는 기능을 갖는 퓨즈 소자로 이루어지는 차단 소자가 이용되고 있다.
리튬 이온 이차 전지 등 용도의 보호 회로의 차단 소자로는, 도 27 에 나타내는 바와 같이, 전류 경로상의 제 1 전극 (91), 발열체 인출 전극 (95), 제 2 전극 (92) 에 가용 도체 (93) 를 접속시킴으로써 전류 경로의 일부를 형성하고, 그 전류 경로상의 가용 도체 (93) 를, 과전류에 의한 자기 발열, 혹은 차단 소자 내부에 형성한 발열체 (94) 를 이용해 용단시키고 있다 (특허문헌 1 참조). 이와 같은 차단 소자 (90) 에서는, 용융된 액체상의 가용 도체 (93) 를, 발열체 (94) 에 접속된 발열체 인출 전극 (95), 및 제 1, 제 2 전극 (91, 92) 상에 모음으로써, 제 1, 제 2 전극 (91, 92) 사이의 전류 경로를 분리하고, 그 전류 경로를 차단한다.
일본 공개특허공보 2010-003665호
도 27 에 나타내는 바와 같이, 종래의 차단 소자 (90) 에서는, 전류 경로에 있어서 제 1 전극 (91) 과 제 2 전극 (92) 사이에, 발열체 (94) 와 접속된 발열체 인출 전극 (95) 이 개재되어 있다. 이로써, 가용 도체 (93) 를 개재하여 제 1 전극 (91) 과 발열체 인출 전극 (95) 을 접속시키고 있음과 함께, 가용 도체 (93) 를 개재하여 제 2 전극 (92) 과 발열체 인출 전극 (95) 을 접속시키고 있다. 이 때문에, 가용 도체 (93) 가 대형화함과 함께 대면적을 점유함으로써, 소자의 사이즈가 대형화하고 있다. 또, 종래의 차단 소자 (90) 에서는, 가용 도체 (93) 의 대형화에서 기인해 도통 저항이 높아지므로, 전류 정격의 향상이 곤란해져 버린다.
따라서, 소자의 소형화를 도모함과 함께 전류 정격을 향상시킬 수 있는 차단 소자 및 차단 소자 회로를 제공하는 것이 요망되고 있다.
상기 서술한 과제를 해결하기 위해서, 본 기술의 일실시형태에 있어서의 차단 소자는, 절연 기판과, 절연 기판에 형성됨과 함께 서로 대향하는 제 1 전극 및 제 2 전극과, 절연 기판에 형성됨과 함께 제 1 전극과 제 2 전극의 대향 방향과 교차하는 방향에 있어서 서로 대향하는 제 3 전극 및 제 4 전극과, 제 3 전극과 제 4 전극에 접속된 발열체와, 제 1 전극과 제 2 전극을 접속시키는 제 1 접속부와, 그 제 1 접속부에 접속됨과 함께 제 1 전극 및 제 2 전극과 제 3 전극을 접속시키는 제 2 접속부를 포함하는 제 1 가용 도체를 구비한 것이다.
또, 본 기술의 일실시형태에 있어서의 차단 소자는, 절연 기판과, 절연 기판에 형성됨과 함께 서로 대향하는 제 1 전극 및 제 2 전극과, 절연 기판에 형성됨과 함께 제 1 전극과 제 2 전극의 대향 방향과 교차하는 방향에 있어서 서로 대향하는 제 3 전극 및 제 4 전극과, 제 3 전극과 제 4 전극에 접속된 발열체와, 제 1 전극과 제 2 전극에 접속된 제 2 가용 도체와, 제 2 가용 도체로부터 이간됨과 함께 제 1 전극 및 제 2 전극과 제 3 전극에 접속된 제 3 가용 도체를 구비한 것이다.
또한, 본 기술의 일실시형태에 있어서의 차단 소자는, 절연 기판과, 절연 기판에 형성됨과 함께 서로 대향하는 제 1 전극 및 제 2 전극과, 절연 기판에 형성됨과 함께 제 1 전극과 제 2 전극의 대향 방향과 교차하는 방향에 있어서 서로 대향하는 제 3 전극 및 제 4 전극과, 제 3 전극과 제 4 전극에 접속된 발열체와, 제 1 전극과 제 2 전극에 접속된 제 4 가용 도체와, 제 1 전극과 제 3 전극에 접속된 제 5 가용 도체, 및 제 2 전극과 제 3 전극에 접속된 제 6 가용 도체 중 적어도 일방을 구비한 것이다.
본 기술의 일실시형태에 있어서의 차단 소자 회로는, 외부 회로에 접속되는 제 1 단자 및 제 2 단자와, 발열 저항과, 발열 저항에 접속된 제 3 단자와, 제 1 단자와 제 2 단자에 접속됨과 함께 외부 회로에 직렬로 접속되는 제 1 퓨즈와, 제 1 단자 및 제 2 단자와 제 3 단자에 접속된 제 2 퓨즈를 구비한 것이다.
또, 본 기술의 일실시형태에 있어서의 차단 소자 회로는, 외부 회로에 접속되는 제 1 단자 및 제 2 단자와, 발열 저항과, 발열 저항에 접속된 제 3 단자와, 제 1 단자와 제 2 단자에 접속됨과 함께 외부 회로에 직렬로 접속되는 제 3 퓨즈와, 제 1 단자 및 제 2 단자 중 적어도 일방과 제 3 단자에 접속된 제 4 퓨즈를 구비한 것이다.
본 기술의 일실시형태에 있어서의 차단 소자 또는 차단 소자 회로에 의하면, 제 1 전극과 제 2 전극을 대향 배치시키고 있음과 함께, 가용 도체를 제 1 전극 및 제 2 전극에 접속시키고 있기 때문에, 제 1 전극과 제 2 전극의 사이에 발열체 인출 전극을 개재시키고 있는 종래의 구성에 비해, 가용 도체의 저항을 작게 해 정격의 향상을 도모할 수 있음과 함께, 차단 소자 전체의 소형화를 도모할 수 있다.
도 1a 는, 커버 부재가 생략된 차단 소자를 나타내는 평면도이다.
도 1b 는, 도 1a 에 나타낸 차단 소자의 A-A' 선을 따른 단면도이다.
도 1c 는, 도 1a 에 나타낸 차단 소자의 B-B' 선을 따른 단면도이다.
도 2 는, 차단 소자가 장착된 배터리 팩의 회로도이다.
도 3a 는, 차단 소자의 회로도이고, 작동 전 상태를 나타낸다.
도 3b 는, 도 3a 에 나타낸 차단 소자의 회로도이고, 발열체가 발열해, 제 1, 제 2 전극 사이의 전류 경로가 차단된 상태를 나타낸다.
도 3c 는, 도 3a 에 나타낸 차단 소자의 회로도이고, 발열체의 급전 경로가 차단된 상태를 나타낸다.
도 4 는, 발열체가 절연층의 내부에 형성된 차단 소자를 나타내는 평면도이다.
도 5 는, 발열체가 절연 기판의 이면에 형성된 차단 소자를 나타내는 평면도이다.
도 6 은, 발열체가 절연 기판의 내부에 형성된 차단 소자를 나타내는 평면도이다.
도 7 은, 발열체가 제 1 ∼ 제 3 전극과 중첩된 차단 소자를 나타내는 평면도이다.
도 8 은, 발열체가 제 1 ∼ 제 4 전극과 나란히 형성된 차단 소자를 나타내는 평면도이다.
도 9a 는, 발열체의 발열 중심이 제 2 전극측으로 편의 (偏倚) 됨과 함께 커버 부재가 생략된 차단 소자를 나타내는 평면도이다.
도 9b 는, 도 9a 에 나타낸 차단 소자의 A-A' 선을 따른 단면도이다.
도 9c 는, 도 9a 에 나타낸 차단 소자의 B-B' 선을 따른 단면도이다.
도 10a 는, 도 9a ∼ 도 9c 에 나타낸 차단 소자의 평면도이고, 제 1, 제 2 전극 사이의 전류 경로가 차단된 상태를 나타낸다.
도 10b 는, 도 10a 에 나타낸 차단 소자의 B-B' 선을 따른 단면도이다.
도 10c 는, 도 10a 에 나타낸 차단 소자의 회로도이다.
도 11a 는, 도 9a ∼ 도 9c 에 나타낸 차단 소자의 평면도이고, 제 1, 제 3 전극 사이의 전류 경로가 차단된 상태를 나타낸다.
도 11b 는, 도 11a 에 나타낸 차단 소자의 B-B' 선을 따른 단면도이다.
도 11c 는, 도 11a 에 나타낸 차단 소자의 회로도이다.
도 12 는, 통전 경로를 구성하는 제 2 가용 도체와, 발열체로의 급전 경로를 구성하는 제 3 가용 도체를 사용한 차단 소자를 나타내는 평면도이다.
도 13a 는, 도 12 에 나타낸 차단 소자의 회로도이고, 작동 전 상태를 나타낸다.
도 13b 는, 도 12 에 나타낸 차단 소자의 회로도이고, 발열체가 발열해, 제 1, 제 2 전극 사이의 전류 경로가 차단된 상태를 나타낸다.
도 13c 는, 도 12 에 나타낸 차단 소자의 회로도이고, 발열체의 급전 경로가 차단된 상태를 나타낸다.
도 14 는, 통전 경로를 구성하는 제 2 가용 도체와, 발열체로의 급전 경로를 구성하는 제 4, 제 5 가용 도체를 사용한 차단 소자를 나타내는 평면도이다.
도 15a 는, 통전 경로를 구성하는 제 2 가용 도체와, 발열체로의 급전 경로를 구성하는 제 4 가용 도체를 사용한 차단 소자를 나타내는 평면도이다.
도 15b 는, 도 15a 에 나타낸 차단 소자의 차단 소자 회로를 나타내는 회로도이다.
도 16a 는, 통전 경로를 구성하는 제 2 가용 도체와, 발열체로의 급전 경로를 구성하는 제 5 가용 도체를 사용한 차단 소자를 나타내는 평면도이다.
도 16b 는, 도 16a 에 나타낸 차단 소자의 차단 소자 회로를 나타내는 회로도이다.
도 17a 는, 고융점 금속층과 저융점 금속층을 포함하는 피복 구조를 구비하는 가용 도체를 나타내는 사시도이고, 고융점 금속층을 내층으로 함과 함께 그 고융점 금속층이 저융점 금속층에 의해 피복된 구조를 나타낸다.
도 17b 는, 고융점 금속층과 저융점 금속층을 포함하는 피복 구조를 구비하는 가용 도체를 나타내는 사시도이고, 저융점 금속층을 내층으로 함과 함께 그 저융점 금속층이 고융점 금속층에 의해 피복된 구조를 나타낸다.
도 18a 는, 고융점 금속층과 저융점 금속층의 적층 구조를 구비하는 가용 도체를 나타내는 사시도이고, 상하 2 층 구조를 나타낸다.
도 18b 는, 고융점 금속층과 저융점 금속층의 적층 구조를 구비하는 가용 도체를 나타내는 사시도이고, 내층 및 2 개의 외층으로 이루어지는 3 층 구조를 나타낸다.
도 19 는, 고융점 금속층과 저융점 금속층의 다층 구조를 구비하는 가용 도체를 나타내는 단면도이다.
도 20a 는, 고융점 금속층의 표면에 선상의 개구부가 형성됨과 함께 그 개구부에 저융점 금속층이 노출되어 있는 가용 도체를 나타내는 평면도이고, 길이 방향을 따라 개구부가 형성된 경우를 나타낸다.
도 20b 는, 고융점 금속층의 표면에 선상의 개구부가 형성됨과 함께 그 개구부에 저융점 금속층이 노출되어 있는 가용 도체를 나타내는 평면도이고, 폭 방향을 따라 개구부가 형성된 경우를 나타낸다.
도 21 은, 고융점 금속층의 표면에 원형의 개구부가 형성됨과 함께 그 개구부에 저융점 금속층이 노출되어 있는 가용 도체를 나타내는 평면도이다.
도 22 는, 고융점 금속층에 원형의 개구부가 형성됨과 함께 그 개구부의 내부에 저융점 금속층이 충전된 가용 도체를 나타내는 평면도이다.
도 23 은, 고융점 금속층에 의해 피복된 두꺼운 두께의 제 1 측가장자리부와, 저융점 금속층이 노출되는 제 2 측가장자리부를 갖는 가용 도체를 나타내는 평면도이다.
도 24 는, 제 1 가용 도체로서, 고융점 금속층에 의해 피복된 두꺼운 두께의 제 1 측가장자리부와, 저융점 금속층이 노출되는 제 2 측가장자리부를 갖는 가용 도체를 사용한 차단 소자를 나타내는 평면도이다.
도 25 는, 제 2, 제 3 가용 도체로서, 고융점 금속층에 의해 피복된 두꺼운 두께의 제 1 측가장자리부와, 저융점 금속층이 노출되는 제 2 측가장자리부를 갖는 가용 도체를 사용한 차단 소자를 나타내는 평면도이다.
도 26 은, 제 2, 제 4, 제 5 가용 도체로서, 고융점 금속층에 의해 피복된 두꺼운 두께의 제 1 측가장자리부와, 저융점 금속층이 노출되는 제 2 측가장자리부를 갖는 가용 도체를 사용한 차단 소자를 나타내는 평면도이다.
도 27 은, 종래의 차단 소자의 구성을 나타내는 평면도이다.
이하, 본 기술의 일실시형태에 있어서의 차단 소자, 및 차단 소자 회로에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 기술은, 이하의 실시형태에만 한정되는 것은 아니고, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서, 본 기술에 대해 여러 가지 변경이 가능한 것은 물론이다. 또, 도면은 모식적인 것이고, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 상이한 경우가 있다. 구체적인 치수 등은, 이하의 설명을 참작해 판단되어야 할 것이다. 또, 도면 상호 간에 있어서도 서로의 치수 관계 및 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.
본 기술이 적용된 차단 소자 (1) 를 도 1a ∼ 도 1c 에 나타낸다. 도 1a 는, 커버 부재가 생략된 차단 소자 (1) 를 나타내는 평면도이고, 도 1b 는, 도 1a 에 나타낸 차단 소자 (1) 의 A-A' 선을 따른 단면도이며, 도 1c 는, 도 1a 에 나타낸 차단 소자 (1) 의 B-B' 선을 따른 단면도이다. 차단 소자 (1) 는, 도 1a ∼ 도 1c 에 나타내는 바와 같이, 절연 기판 (10) 과, 절연 기판 (10) 에 형성된 제 1 ∼ 제 4 전극 (11 ∼ 14) 과, 제 3 전극 (13) 과 제 4 전극 (14) 에 접속된 발열체 (15) 와, 제 1 ∼ 제 3 전극 (11 ∼ 13) 에 접속된 제 1 가용 도체 (21) 를 구비한다. 이 제 1 가용 도체 (21) 는, 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (12) 을 접속시키는 제 1 접속부 (21a) 와, 그 제 1 접속부 (21a) 에 접속됨과 함께 제 1 전극 (11) 및 제 2 전극 (12) 과 제 3 전극 (13) 을 접속시키는 제 2 접속부 (21b) 를 포함한다.
[절연 기판]
절연 기판 (10) 은, 예를 들어 알루미나, 유리 세라믹스, 멀라이트, 지르코니아 등의 절연성 재료를 포함하고 있음과 함께, 대략 방형상 (方形狀) 으로 형성되어 있다. 절연 기판 (10) 은, 그 외에도 유리 에폭시 기판, 페놀 기판 등의 프린트 배선 기판에 사용되는 재료를 포함하고 있어도 되지만, 제 1 가용 도체 (21) 의 용단 시의 온도에 유의할 필요가 있다.
[발열체]
발열체 (15) 는, 비교적 저항값이 높음과 함께 통전되면 발열하는 도전성 재료, 예를 들어 W, Mo, Ru 등을 포함하고 있다. 이들 도전성 재료의 합금 혹은 조성물, 화합물의 분상체를 수지 바인더 등과 혼합해 도전 페이스트로 하고, 그 도전 페이스트를 스크린 인쇄 기술을 이용하여 패턴 형성한 후, 소성 등을 함으로써, 발열체 (15) 를 형성한다.
발열체 (15) 는, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 에 형성되어 있음과 함께, 절연층 (17) 에 의해 피복되어 있다. 절연층 (17) 은, 발열체 (15) 의 보호 및 절연을 도모함과 함께, 발열체 (15) 에 있어서 발생한 열을 효율적으로 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 으로 전하기 위해서 형성되어 있고, 예를 들어 유리 등을 포함하고 있다. 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 은, 발열체 (15) 에 의해 가열됨으로써, 제 1 가용 도체 (21) 의 용융 도체를 응집하기 쉽게 할 수 있다. 절연층 (17) 상에는, 제 1 ∼ 제 4 전극 (11 ∼ 14) 의 각각의 일부가 형성되어 있다.
발열체 (15) 의 일단부 (一端部) 는, 제 3 전극 (13) 의 하층부 (13b) 와 접속되어 있고, 발열체 (15) 의 타단부는, 제 4 전극 (14) 의 하층부 (14b) 와 접속되어 있다. 제 3 전극 (13) 의 하층부 (13b) 는, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 에 형성됨과 함께 절연층 (17) 에 의해 피복되어 있고, 절연 기판 (10) 의 일단측에 있어서 제 3 전극 (13) 의 상층부 (13a) 와 접속되어 있다. 발열체 (15) 는, 제 3 전극 (13) 의 상층부 (13a) 를 개재하여 제 1 가용 도체 (21) 와 접속된다. 또, 제 4 전극의 하층부 (14b) 는, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 에 형성됨과 함께 절연층 (17) 에 의해 피복되어 있고, 절연 기판 (10) 의 타단측에 있어서 제 4 전극 (14) 의 상층부 (14a) 와 접속되어 있다. 제 4 전극 (14) 의 상층부 (14a) 는, 차단 소자 (1) 에 후술하는 커버 부재 (19) 를 탑재하기 위해서, 제 3 전극 (13) 의 상층부 (13a) 와 동일한 높이가 되도록 형성되어 있다. 발열체 (15) 는, 제 4 전극 (14) 을 개재하여 외부 회로와 접속된다.
[제 1 ∼ 제 4 전극]
제 1, 제 2 전극 (11, 12) 은, 절연 기판 (10) 중 서로 대향하는 1 쌍의 측가장자리에 각각 형성된다. 이 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 은, 절연 기판 (10) 의 이면 (10b) 측에 형성된 외부 접속 전극 (11a, 12a) 과 스루홀을 통해 연속되고, 그 외부 접속 전극 (11a, 12a) 을 개재하여 외부 회로에 접속되어 있다. 또, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 은, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 으로부터 절연층 (17) 상까지 형성되고, 그 절연층 (17) 상에 있어서, 소정의 간격 G1 을 두고 서로 대향되어 있다. 그리고, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 은, 차단 소자 (1) 에 후술하는 제 1 가용 도체 (21) 가 탑재됨으로써, 그 제 1 가용 도체 (21) 를 개재하여 전기적으로 접속되어 있다.
이로써, 차단 소자 (1) 가 회로 기판 상에 실장되면, 제 1 가용 도체 (21) 를 개재하여 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (12) 이 접속되기 때문에, 제 1 전극 (11) 으로부터 제 1 가용 도체 (21) 를 경유해 제 2 전극 (12) 에 이르는 전류 경로가 당해 외부 회로의 일부로서 형성된다. 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 장착되는 외부 회로는, 차단 소자 (1) 가 실장되는 전자 기기의 전류 라인이고, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지의 배터리 팩에 있어서의 충방전 회로, 각종 전자 기기의 전원 회로, 혹은 디지털 신호 회로 등이다. 이 외부 회로로는, 전류의 강약에 관계없이 물리적인 전류 경로의 차단이 요구되는 모든 회로를 사용할 수 있다.
제 3, 제 4 전극 (13, 14) 은, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 형성된 절연 기판 (10) 에 있어서의 1 쌍의 측가장자리와 직교하는 1 쌍의 측가장자리에 각각 형성되어 있다. 즉, 제 3, 제 4 전극 (13, 14) 은, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 대향 방향과 교차하는 방향에 있어서 서로 대향하고 있다. 제 4 전극 (14) 은, 절연 기판 (10) 의 이면 (10b) 측에 형성된 외부 접속 전극 (14c) 과 스루홀을 통해 접속되어 있음과 함께, 그 외부 접속 전극 (14c) 을 개재하여 외부 회로에 접속되어 있다. 제 3 전극 (13) 은, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 에 형성됨과 함께 절연층 (17) 에 의해 피복된 하층부 (13b) 와, 그 절연층 (17) 상에 형성된 상층부 (13a) 를 포함하고 있다. 제 4 전극 (14) 은, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 에 형성됨과 함께 절연층 (17) 에 의해 피복된 하층부 (14b) 와, 그 절연층 (17) 상에 형성된 상층부 (14a) 를 포함하고 있다. 하층부 (13b) 는, 상층부 (13a) 와 접속되어 있음과 함께, 발열체 (15) 의 일단부와 접속되어 있다. 하층부 (14b) 는, 상층부 (14a) 와 접속되어 있음과 함께, 발열체 (15) 의 타단부와 접속되어 있다.
또, 제 3 전극 (13) 의 상층부 (13a) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 과 소정의 간극 G2 를 두고 대향되어 있다. 그리고, 제 3 전극 (13) 에서는, 상층부 (13a) 상에 제 1 가용 도체 (21) 가 배치된다. 이로써, 차단 소자 (1) 에서는, 제 1 전극 (11) 또는 제 2 전극 (12) 으로부터 제 1 가용 도체 (21) 및 제 3 전극 (13) 을 개재하여 발열체 (15) 로 전류를 흘리는 급전 경로 (2) 가 형성된다 (도 3a 참조).
[전극 코팅 처리]
여기서, 제 1 ∼ 제 4 전극 (11 ∼ 14) 은, 구리 (Cu) 및 은 (Ag) 등의 일반적인 전극 재료를 사용하여 형성된다. 또, 제 1 ∼ 제 3 전극 (11 ∼ 13) 은, 차단 소자 (1) 의 동작 시에 있어서, 발열체 (15) 에 있어서 발생한 열을 이용해 제 1 가용 도체 (21) 가 용융함으로써, 그 제 1 가용 도체 (21) 를 구성하는 저융점 금속에 의해 용식 (땜납 침식) 되도록 해도 된다. 이로써, 차단 소자 (1) 에서는, 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (12) 의 간격 G1 과, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 과 제 3 전극 (13) 의 간격 G2 가 넓어지기 때문에, 보다 절연성, 차단성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제 1 ∼ 제 3 전극 (11 ∼ 13) 의 표면 상에는, 니켈 (Ni) /금 (Au) 도금, Ni/팔라듐 (Pd) 도금, Ni/Pd/Au 도금 등의 피막이, 도금 처리 등의 공지된 수법을 이용하여 코팅되어도 된다. 이로써, 차단 소자 (1) 에서는, 제 1 ∼ 제 3 전극 (11 ∼ 13) 의 산화를 방지해, 제 1 가용 도체 (21) 를 확실하게 유지할 수 있다. 또, 차단 소자 (1) 를 리플로우 실장하는 경우에, 제 1 가용 도체 (21) 를 접속하기 위한 접속용 땜납 혹은 제 1 가용 도체 (21) 의 외층을 형성하는 저융점 금속이 용융하는 것에서 기인해 제 1 ∼ 제 3 전극 (11 ∼ 13) 이 용식되는 것을 방지할 수 있다.
[제 1 가용 도체]
제 1 가용 도체 (21) 로는, 발열체 (15) 의 발열을 이용해 신속하게 용단되는 어느 금속 (저융점 금속) 을 사용할 수 있다. 이 저융점 금속은, 예를 들어 땜납, 및 주석 (Sn) 을 주성분으로 하는 납 (Pb) 프리 땜납 등이다.
또, 제 1 가용 도체 (21) 는, 저융점 금속과 고융점 금속을 함유하고 있어도 된다. 저융점 금속으로는, 땜납, 및 Sn 을 주성분으로 하는 Pb 프리 땜납 등을 사용하는 것이 바람직하고, 고융점 금속으로는, Ag 및 Cu 중 적어도 일방을 구성 원소로서 포함하는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 제 1 가용 도체 (21) 가 고융점 금속과 저융점 금속을 함유함으로써, 차단 소자 (1) 를 리플로우 실장하는 경우에, 리플로우 온도가 저융점 금속의 용융 온도를 초과하기 때문에, 그 저융점 금속이 용융해도, 내층인 저융점 금속의 외부로의 유출이 억제되기 때문에, 제 1 가용 도체 (21) 의 형상을 유지할 수 있다. 또, 제 1 가용 도체 (21) 의 용단 시에 있어서도, 저융점 금속이 용융하는 것에 의해, 고융점 금속을 용식 (땜납 침식) 함으로써, 고융점 금속의 융점 이하의 온도에서 신속하게 제 1 가용 도체 (21) 를 용단시킬 수 있다. 또한, 제 1 가용 도체 (21) 는, 후에 설명하는 바와 같이 여러 가지 구성이 되도록 형성된다.
제 1 가용 도체 (21) 는, 대략 사각형상으로 형성되어 있다. 이 제 1 가용 도체 (21) 는, 접속용 땜납 등을 사용하여 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 을 접속시키도록 형성됨과 함께, 제 3 전극 (13) 의 상층부 (13a) 상에 배치되어 있다. 이로써, 제 1 가용 도체 (21) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 을 접속시키는 제 1 접속부 (21a) 와, 그 제 1 접속부 (21a) 에 접속됨과 함께 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 과 제 3 전극 (13) 을 접속시키는 제 2 접속부 (21b) 를 포함한다. 또, 제 1 가용 도체 (21) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 으로부터 제 3 전극 (13) 을 경유해 발열체 (15) 및 제 4 전극 (14) 에 이르는 발열체 (15) 로의 급전 경로 (2) 를 구성한다.
또한, 제 1 가용 도체 (21) 에는, 산화 방지, 및 용단 시의 젖음성 향상 등을 위해, 플럭스 (18) 가 도포되어 있는 것이 바람직하다.
또, 차단 소자 (1) 에서는, 제 1 ∼ 제 4 전극 (11 ∼ 14) 상에, 용융된 제 1 가용 도체 (21) 의 유출을 방지하는 보호벽 (16) 이 형성되어 있다. 보호벽 (16) 은, 절연성을 갖는 재료를 사용하여 형성되어 있고, 예를 들어 유리 등을 포함한다. 보호벽 (16) 을 형성함으로써, 제 1 가용 도체 (21) 의 용융 도체가 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 을 타고서 외부 접속 전극 (11a, 12a) 으로 흘러들어가는 것에서 기인해 회로 기판의 접속 전극이 용식되는 것이나, 제 3 전극 (13) 상에 있어서 접속용 땜납이 과잉으로 넓어지는 것을 방지할 수 있다.
또, 차단 소자 (1) 에서는, 절연 기판 (10) 이 커버 부재 (19) 에 덮임으로써, 그 차단 소자 (1) 의 내부가 보호되어 있다. 커버 부재 (19) 는, 상기 절연 기판 (10) 과 마찬가지로, 예를 들어 열가소성 플라스틱, 세라믹스, 유리 에폭시 기판 등의 절연성 재료를 사용하여 형성되어 있다.
[차단 소자의 회로 구성]
이와 같은 차단 소자 (1) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지의 배터리 팩 (30) 내의 회로에 장착된다. 배터리 팩 (30) 은, 예를 들어 합계 4 개의 리튬 이온 이차 전지의 배터리 셀 (31 ∼ 34) 로 이루어지는 배터리 스택 (35) 을 구비한다.
배터리 팩 (30) 은, 배터리 스택 (35) 과, 배터리 스택 (35) 의 충방전을 제어하는 충방전 제어 회로 (40) 와, 배터리 스택 (35) 의 이상 시에 충전을 차단하는 본 기술의 차단 소자 (1) 와, 각 배터리 셀 (31 ∼ 34) 의 전압을 검출하는 검출 회로 (36) 와, 검출 회로 (36) 의 검출 결과에 따라 차단 소자 (1) 의 동작을 제어하는 스위치 소자가 되는 전류 제어 소자 (37) 를 구비한다.
배터리 스택 (35) 은, 과충전 및 과방전 상태로부터 보호하기 위한 제어를 필요로 하는 배터리 셀 (31 ∼ 34) 이 직렬 접속된 것이다. 이 배터리 스택 (35) 은, 배터리 팩 (30) 의 정극 단자 (30a) 및 부극 단자 (30b) 를 개재하여, 충전 장치 (45) 에 착탈 가능하게 접속되어 있고, 그 충전 장치 (45) 로부터 충전 전압이 인가된다. 충전 장치 (45) 에 의해 충전된 배터리 팩 (30) 을 정극 단자 (30a), 부극 단자 (30b) 를 개재하여 전자 기기에 접속시킴으로써, 그 전자 기기를 동작시킬 수 있다.
충방전 제어 회로 (40) 는, 배터리 스택 (35) 으로부터 충전 장치 (45) 로 흐르는 전류 경로에 직렬 접속된 2 개의 전류 제어 소자 (41, 42) 와, 그들 전류 제어 소자 (41, 42) 의 동작을 제어하는 제어부 (43) 를 구비한다. 전류 제어 소자 (41, 42) 는, 예를 들어 전계 효과 트랜지스터 (이하, FET 라고 한다) 에 의해 구성되어 있고, 제어부 (43) 에 의해 게이트 전압을 제어함으로써, 배터리 스택 (35) 의 전류 경로의 도통과 차단을 제어한다. 제어부 (43) 는, 충전 장치 (45) 로부터 전력 공급을 받아 동작하고, 검출 회로 (36) 에 의한 검출 결과에 따라, 배터리 스택 (35) 이 과방전 또는 과충전일 때, 전류 경로를 차단하도록 전류 제어 소자 (41, 42) 의 동작을 제어한다.
차단 소자 (1) 는, 예를 들어 배터리 스택 (35) 과 충방전 제어 회로 (40) 사이의 충방전 전류 경로 상에 배치되고, 그 차단 소자 (1) 의 동작은, 전류 제어 소자 (37) 에 의해 제어된다.
검출 회로 (36) 는, 각 배터리 셀 (31 ∼ 34) 과 접속되어, 각 배터리 셀 (31 ∼ 34) 의 전압값을 검출하고, 각 전압값을 충방전 제어 회로 (40) 의 제어부 (43) 에 공급한다. 또, 검출 회로 (36) 는, 배터리 셀 (31 ∼ 34) 중 어느 1 개가 과충전 전압 또는 과방전 전압이 되었을 때에, 전류 제어 소자 (37) 를 제어하는 제어 신호를 출력한다.
전류 제어 소자 (37) 는, 예를 들어 FET 에 의해 구성되어 있고, 검출 회로 (36) 로부터 출력되는 검출 신호에 따라, 배터리 셀 (31 ∼ 34) 의 전압값이 소정의 과방전 또는 과충전 상태를 초과하는 전압이 되었을 때에 차단 소자 (1) 를 동작시켜, 배터리 스택 (35) 의 충방전 전류 경로를 전류 제어 소자 (41, 42) 의 스위치 동작에 의하지 않고 차단한다.
이상과 같은 구성으로 이루어지는 배터리 팩 (30) 에 사용되는, 본 기술의 일실시형태에 있어서의 차단 소자 (1) 는, 도 3a 에 나타내는 바와 같은 회로 구성을 갖는다. 즉, 차단 소자 회로 (70) 에서는, 제 1 퓨즈 (71)(제 1 가용 도체 (21) 의 제 1 접속부 (21a)) 를 개재하여 제 1 단자 (72)(제 1 전극 (11)) 와 제 2 단자 (73)(제 2 전극 (12)) 가 접속된다. 또, 제 2 퓨즈 (74)(제 1 가용 도체 (21) 의 제 2 접속부 (21b)) 를 개재하여 제 1, 제 2 단자 (72, 73) 와 제 3 단자 (75)(제 3 전극 (13)), 발열 저항 (76)(발열체 (15)) 및 제 4 단자 (77)(제 4 전극 (14)) 가 접속됨으로써, 급전 경로 (2) 가 형성된다.
차단 소자 (1) 가 배터리 팩 (30) 의 회로에 실장됨으로써, 제 1 가용 도체 (21) 의 일단부와 접속되는 제 1 전극 (11) 이, 외부 접속 전극 (11a) 을 개재하여 충방전 전류 경로의 일단부와 접속됨과 함께, 제 1 가용 도체 (21) 의 타단부와 접속되는 제 2 전극 (12) 이, 외부 접속 전극 (12a) 을 개재하여 충방전 전류 경로의 타단부와 접속된다. 이로써, 제 1 가용 도체 (21) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 각각의 외부 접속 전극 (11a, 12a) 에 대해, 충방전 전류 경로 상에 있어서 직렬로 접속된다. 또, 제 4 전극 (14) 이, 외부 접속 전극 (14a) 을 개재하여, 전류 제어 소자 (37) 와 접속된다. 이로써, 발열체 (15) 의 일단부는, 제 3 전극 (13) 을 개재하여 제 1 가용 도체 (21) 와 접속됨과 함께, 발열체 (15) 의 타단부는, 제 4 전극 (14) 을 개재하여 전류 제어 소자 (37) 와 접속된다. 발열체 (15) 로의 급전 경로 (2) 에 있어서의 통전은, 제 4 전극 (14) 에 접속된 전류 제어 소자 (37) 에 의해 제어되고 있다.
검출 회로 (36) 는, 배터리 셀 (31 ∼ 34) 중 어느 것의 이상 전압을 검출하면, 전류 제어 소자 (37) 에 차단 신호를 출력한다. 그러면, 전류 제어 소자 (37) 는, 발열체 (15) 가 통전되도록 전류를 제어한다. 급전 경로 (2) 에는, 배터리 스택 (35) 으로부터, 제 1 전극 (11), 제 1 가용 도체 (21) 및 제 3 전극 (13) 을 개재하여 전류가 흐르기 때문에, 발열체 (15) 가 발열을 개시한다. 차단 소자 (1) 는, 발열체 (15) 의 발열을 이용해 제 1 가용 도체 (21) 를 용단시킨다.
이때, 차단 소자 (1) 에서는, 도 3b 에 나타내는 바와 같이, 제 1, 제 2 단자 (72, 73)(제 1, 제 2 전극 (11, 12)) 와 접속된 제 1 퓨즈 (71)(제 1 접속부 (21a)) 가 용단됨으로써, 배터리 팩 (30) 의 충방전 전류 경로가 차단된 후, 도 3c 에 나타내는 바와 같이, 제 1, 제 2 단자 (72, 73) 와 제 3 단자 (75)(제 3 전극 (13)) 에 접속된 제 2 퓨즈 (74)(제 2 접속부 (21b)) 가 용단됨으로써, 발열 저항 (76)(발열체 (15)) 으로의 급전 경로 (2) 가 차단된다.
또한, 본 기술의 차단 소자는, 리튬 이온 이차 전지의 배터리 팩에 사용하는 경우에 한정하지 않고, 전기 신호에 의한 전류 경로의 차단을 필요로 하는 여러 가지 용도에도 물론 응용 가능하다.
이와 같은 차단 소자 (1) 에 의하면, 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (12) 을 대향 배치시키고 있고, 제 1 가용 도체 (21) 를 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 에 접속시키고 있기 때문에, 발열체 인출 전극을 개재하여 제 1, 제 2 전극을 대향시키고 있는 종래의 구성에 비해, 가용 도체의 저항을 작게 해 정격의 향상을 도모할 수 있음과 함께, 소자 전체의 소형화를 도모할 수 있다.
즉, 종래의 차단 소자에서는, 제 1, 제 2 전극 사이에 발열체 인출 전극을 개재시키고 있고, 가용 도체를 개재하여 발열체 전극과 제 1 전극을 접속시키고 있음과 함께, 그 가용 도체를 개재하여 발열체 전극과 제 2 전극을 접속시키고 있다. 이 경우, 가용 도체의 저항값이 커지기 때문에, 차단 소자의 정격을 올릴 수 없었다. 또, 제 1, 제 2 전극 사이에 발열체 인출 전극을 형성함으로써, 제 1, 제 2 전극의 간격이 넓어지기 때문에, 소자 전체의 사이즈도 크게 되어 있었다.
이 점에서, 차단 소자 (1) 에서는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 을 직접 대향시키고 있고, 제 1 가용 도체 (21) 를 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 및 제 3 전극 (13) 에 접속시키고 있다. 이로써, 차단 소자 (1) 에서는, 제 1 가용 도체 (21) 의 치수가 통전 방향에 있어서 짧아지기 때문에, 소형화에 수반하는 저저항화를 도모할 수 있음과 함께, 정격을 향상시킬 수 있다. 또, 차단 소자 (1) 에서는, 상기한 발열체 인출 전극을 개재하지 않고 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 을 직접 대향시킴으로써, 소자 전체의 소형화를 도모할 수 있음과 함께, 고정격화를 도모할 수 있다.
또한, 차단 소자 (1) 에서는, 발열체 (15) 의 발열을 이용해 제 1 가용 도체 (21) 가 용단되는 것 외, 외부 회로가 과전류가 된 경우에, 제 1 가용 도체 (21) 가 자기 발열 (줄열) 을 이용해 용단됨으로써, 외부 회로를 차단할 수 있다.
[접속부 W2 ＜ 접속부 W1]
또, 제 1 가용 도체 (21) 에서는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 과 제 3 전극 (13) 에 접속되어 있는 제 2 접속부 (21b) 의 폭 W2 가, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 에 접속되어 있는 제 1 접속부 (21a) 의 폭 W1 보다 작다. 제 1 가용 도체 (21) 는, 외부 회로의 전류 경로에 있어서 직렬로 접속되므로, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 에 접속되는 제 1 접속부 (21a) 의 폭 W1 은, 제 1 가용 도체 (21) 의 저저항화, 및 차단 소자 (1) 의 고정격화를 도모하기 위해, 충분히 큰 것이 바람직하다. 한편, 제 3 전극 (13) 에 접속되는 제 2 접속부 (21b) 의 폭 W2 는, 발열체 (15) 로의 급전 경로 (2) 를 차단할 수 있으면 되므로, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 사이의 간격 G1 보다 큰 폭이면, 그 이상으로 넓게 될 필요도 없다.
[발열체의 발열 중심 (C)]
여기서, 차단 소자 (1) 는, 제 1 가용 도체 (21) 의 제 1 접속부 (21a) 가 제 2 접속부 (21b) 보다 먼저 용단되도록 형성되어 있다. 제 1 접속부 (21a) 보다 먼저 제 2 접속부 (21b) 가 용단되면, 발열체 (15) 로의 급전이 정지되기 때문에, 제 1 가용 도체 (21) 를 용단할 수 없게 되기 때문이다.
그래서, 차단 소자 (1) 는, 발열체 (15) 가 발열하면, 제 1 접속부 (21a) 가 제 2 접속부 (21b) 보다 먼저 용단되도록 형성되어 있다. 구체적으로는, 차단 소자 (1) 에 있어서, 제 1 가용 도체 (21) 는, 제 1 접속부 (21a) 가 제 2 접속부 (21b) 보다 발열체 (15) 의 발열 중심 (C) 의 가까이에 위치하도록 배치되어 있다.
여기서, 발열체 (15) 의 발열 중심 (C) 이란, 발열체 (15) 가 발열함으로써 생기는 열분포 중, 발열 초기 단계에서 가장 고온이 되는 영역을 말한다. 발열체 (15) 로부터 발생되는 열량 중, 절연 기판 (10) 으로부터의 방열량이 가장 많다. 절연 기판 (10) 을, 내열 충격성이 우수하지만 열전도율도 높은 세라믹스 재료에 의해 형성한 경우 등에는, 절연 기판 (10) 으로 열이 확산되어 버린다. 그 때문에, 발열체 (15) 에서는, 통전이 개시된 발열 초기 단계에 있어서, 절연 기판 (10) 과 접하는 외가장자리로부터 가장 먼 중심이 가장 뜨거워지기 때문에, 그 중심에 있어서 온도가 높아짐과 함께, 절연 기판 (10) 과 접하는 외가장자리를 향함에 따라 방열되기 때문에, 그 외가장자리를 향함에 따라 온도가 상승하기 어려워진다.
그래서, 차단 소자 (1) 에서는, 발열체 (15) 의 발열 초기에 있어서 가장 고온이 되는 발열 중심 (C) 에 제 1 접속부 (21a) 가 제 2 접속부 (21b) 보다 가까워지도록, 발열체 (15), 제 1 및 제 2 전극 (11, 12), 그리고 제 1 가용 도체 (21) 가 배치된다. 이로써, 제 1 가용 도체 (21) 에서는, 제 1 접속부 (21a) 로 제 2 접속부 (21b) 보다 빠르게 열이 전달되고, 그 제 1 접속부 (21a) 가 먼저 용단되기 때문에, 외부 회로의 전류 경로가 차단되기 전에 발열체 (15) 로의 급전 경로 (2) 가 차단되는 사태를 방지할 수 있다. 제 2 접속부 (21b) 는, 제 1 접속부 (21a) 보다 느리게 가열되기 때문에, 제 1 접속부 (21a) 가 용단된 후에 용단된다. 이로써, 발열체 (15) 로의 급전이 정지된다.
[간격 G2 ＜ 간격 G1]
또, 차단 소자 (1) 에서는, 제 1 전극 (11) 및 제 2 전극 (12) 과 제 3 전극 (13) 사이의 간격 G2 가, 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (12) 의 간격 G1 보다 작아도 된다. 제 1 가용 도체 (21) 는, 전극 사이의 간격이 길수록 용융 도체의 장력이 강하게 작용하기 때문에, 용단되기 쉬워진다. 따라서, 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (12) 사이의 간격 G1 이, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 과 제 3 전극 (13) 사이의 간격 G2 보다 커짐으로써, 제 1 접속부 (21a) 가 제 2 접속부 (21b) 보다 먼저 용단된다. 이로써, 차단 소자 (1) 에서는, 외부 회로의 전류 경로가 차단되기 전에 발열체 (15) 로의 급전 경로 (2) 가 차단되는 사태를 방지할 수 있다.
[발열체의 배치]
또, 차단 소자 (1) 에서는, 발열체 (15) 를 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 에 형성하는 대신에, 도 4 에 나타내는 바와 같이 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 에 형성된 절연층 (17) 의 내부에 발열체 (15) 를 형성해도 된다. 이 경우, 발열체 (15) 와 접속되는 제 3, 제 4 전극 (13, 14) 의 하층부 (13b, 14b) 도, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 으로부터 절연층 (17) 의 내부까지 형성된다. 또, 발열체 (15) 를 절연층 (17) 의 내부에 형성한 경우에도, 제 1 가용 도체 (21) 는, 제 1 접속부 (21a) 가 제 2 접속부 (21b) 보다 발열체 (15) 의 발열 중심 (C) 에 가깝게 위치하도록 배치되는 것이 바람직하다.
또, 차단 소자 (1) 에서는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 발열체 (15) 를 절연 기판 (10) 의 이면 (10b) 에 형성해도 된다. 이 경우, 발열체 (15) 는, 절연 기판 (10) 의 이면 (10b) 에 있어서 절연층 (17) 에 의해 피복되어 있다. 또, 발열체 (15) 와 접속되는 제 3, 제 4 전극 (13, 14) 의 하층부 (13b, 14b) 도 마찬가지로, 절연 기판 (10) 의 이면 (10b) 에 형성됨과 함께, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 에 형성된 상층부 (13a, 14a) 와 도전 스루홀을 통해 접속되어 있다.
차단 소자 (1) 에서는, 발열체 (15) 가 절연 기판 (10) 의 이면 (10b) 에 형성됨으로써, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 이 평탄화되기 때문에, 제 1, 제 2 전극 (11, 12), 및 제 3, 제 4 전극 (13, 14) 의 상층부 (13a, 14a) 를, 표면 (10a) 상에 인쇄법 등을 이용하여 일괄적으로 형성할 수 있다. 따라서, 차단 소자 (1) 에서는, 제 1 ∼ 제 4 전극 (11 ∼ 14) 의 제조 공정을 간략화할 수 있음과 함께, 저배화를 도모할 수 있다.
차단 소자 (1) 에서는, 발열체 (15) 를 절연 기판 (10) 의 이면 (10b) 에 형성한 경우에 있어서도, 절연 기판 (10) 의 형성 재료로서 파인세라믹 등의 열전도 성이 우수한 재료를 사용함으로써, 그 발열체 (15) 를 사용하여, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 상에 발열체 (15) 를 형성한 경우와 동등하게, 제 1 가용 도체 (21) 를 가열함과 함께 용단시킬 수 있다. 또, 발열체 (15) 를 절연 기판 (10) 의 이면 (10b) 에 형성한 경우에 있어서도, 제 1 가용 도체 (21) 는, 제 1 접속부 (21a) 가 제 2 접속부 (21b) 보다 발열체 (15) 의 발열 중심 (C) 의 가까이에 위치하도록 배치되는 것이 바람직하다.
또, 차단 소자 (1) 에서는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 발열체 (15) 를 절연 기판 (10) 의 내부에 형성해도 된다. 이 경우, 발열체 (15) 를 피복하기 위한 절연층 (17) 을 형성할 필요가 없다. 또, 발열체 (15) 와 접속되는 제 3, 제 4 전극 (13, 14) 의 하층부 (13b, 14b) 는, 절연 기판 (10) 의 내부까지 형성됨과 함께, 스루홀을 통해 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 에 형성된 상층부 (13a, 14a) 와 도전 스루홀을 통해 접속된다.
발열체 (15) 를 절연 기판 (10) 의 내부에 형성함으로써, 차단 소자 (1) 에서는, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 이 평탄화되기 때문에, 제 1, 제 2 전극 (11, 12), 및 제 3, 제 4 전극 (13, 14) 의 상층부 (13a, 14a) 를, 표면 (10a) 상에 인쇄법 등을 이용하여 일괄적으로 형성할 수 있다. 따라서, 차단 소자 (1) 에서는, 제 1 ∼ 제 4 전극 (11 ∼ 14) 의 제조 공정을 간략화할 수 있음과 함께, 저배화를 도모할 수 있다.
차단 소자 (1) 에서는, 발열체 (15) 를 절연 기판 (10) 의 내부에 형성한 경우에 있어서도, 절연 기판 (10) 의 형성 재료로서 파인세라믹 등의 열전도성이 우수한 재료를 사용함으로써, 그 발열체 (15) 를 사용하여, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 상에 발열체 (15) 를 형성한 경우와 동등하게, 제 1 가용 도체 (21) 를 가열함과 함께 용단시킬 수 있다. 또, 발열체 (15) 를 절연 기판 (10) 의 내부에 형성한 경우에 있어서도, 제 1 가용 도체 (21) 는, 제 1 접속부 (21a) 가 제 2 접속부 (21b) 보다 발열체 (15) 의 발열 중심 (C) 의 가까이에 위치하도록 배치되는 것이 바람직하다.
[발열체와 제 1 ∼ 제 3 전극의 중첩]
또, 차단 소자 (1) 에서는, 발열체 (15) 를 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 에 형성함과 함께 절연층 (17) 으로 발열체 (15) 를 피복하는 경우 (도 1a ∼ 도 1c), 발열체 (15) 를 절연층 (17) 의 내부에 형성하는 경우 (도 4), 발열체 (15) 를 절연 기판 (10) 의 이면 (10b) 에 형성하는 경우 (도 5), 발열체 (15) 를 절연 기판 (10) 의 내부에 형성하는 경우 (도 6) 의 어느 경우에 있어서도, 발열체 (15) 와 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 서로 중첩되는 것이 바람직하다.
발열체 (15) 와 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 서로 중첩됨으로써, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 에, 발열체 (15) 에 있어서 발생한 열이 효율적으로 전달되기 때문에, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 에 접속되는 제 1 가용 도체 (21) 에 있어서, 제 1 접속부 (21a) 를 제 2 접속부 (21b) 보다 먼저 용단시킬 수 있다. 또, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 효율적으로 가열됨으로써, 용융 도체에 의한 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 용식이 촉진되기 때문에, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간의 절연성을 향상시킬 수 있다.
또, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 차단 소자 (1) 에서는, 발열체 (15) 와 제 1 ∼ 제 3 전극 (11 ∼ 13) 을 서로 중첩시켜도 된다. 이 경우, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 은 발열체 (15) 의 발열 중심 (C) 부근과 중첩되고, 제 3 전극 (13) 은 발열체 (15) 의 단부와 중첩된다. 이로써, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 제 3 전극 (13) 보다 먼저 고온으로 가열되기 때문에, 제 1 가용 도체 (21) 에 있어서, 제 1 접속부 (21a) 를 제 2 접속부 (21b) 보다 먼저 용단시킬 수 있다. 또, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 뿐만 아니라, 제 3 전극 (13) 도 효율적으로 가열되기 때문에, 제 1 ∼ 제 3 전극 (11 ∼ 13) 의 각각에 의해 용융 도체가 유지됨으로써, 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (12) 간의 절연성뿐만 아니라, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 과 제 3 전극 (13) 간의 절연성도 향상시킬 수 있다.
[발열체와 제 1 ∼ 제 4 전극을 병설]
또, 차단 소자 (1) 에서는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 상에 있어서, 발열체 (15) 가 제 1 ∼ 제 4 전극 (11 ∼ 14) 과 나란히 형성되어도 된다. 이 경우, 발열체 (15) 는, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 상에 형성됨과 함께, 절연층 (17) 에 의해 피복되어 있다. 또, 이 경우에 있어서도, 제 1 가용 도체 (21) 는, 제 1 접속부 (21a) 가 제 2 접속부 (21b) 보다 발열체 (15) 의 발열 중심 (C) 의 가까이에 위치하도록 배치되는 것이 바람직하다.
[발열 중심 오프셋]
또, 차단 소자 (1) 에서는, 도 9a ∼ 도 9c 에 나타내는 바와 같이, 발열체 (15) 와 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 상대적인 위치 관계에 대해, 발열체 (15) 의 발열 중심 (C) 이, 제 1 전극 (11) 또는 제 2 전극 (12) 중 제 1 가용 도체 (21) 가 접속된 부위와 중첩되도록 해도 된다. 예를 들어, 차단 소자 (1) 에서는, 제 1 전극 (11) 의 길이 (도 9c 중의 횡 방향에 있어서의 최대 치수) 와 제 2 전극 (12) 의 길이 (도 9c 중의 횡 방향에 있어서의 최대 치수) 가 동일해지도록, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 에 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 배치된 경우에는, 발열체 (15) 를 약간 제 2 전극 (12) 측으로 오프셋한 위치에 형성한다. 이로써, 차단 소자 (1) 에서는, 발열체 (15) 의 열이 제 2 전극 (12) 을 통하여 효율적으로 제 1 가용 도체 (21) 의 제 1 접속부 (21a) 에 전달되기 때문에, 신속하게 외부 회로의 전류 경로를 차단할 수 있다.
또, 차단 소자 (1) 에서는, 발열체 (15) 의 발열 중심 (C) 을, 제 1 전극 (11) 또는 제 2 전극 (12) 중 제 1 가용 도체 (21) 가 접속된 부위와 중첩시킴으로써, 발열체 (15) 의 과열에서 기인하는 손상을 방지할 수 있다. 즉, 발열체 (15) 의 발열 중심 (C) 상에 제 1 전극 (11) 또는 제 2 전극 (12) 이 배치됨으로써, 발열체 (15) 에 있어서 발생한 열을 제 1 전극 (11) 또는 제 2 전극 (12) 으로 효율적으로 전파시킬 수 있다. 따라서, 발열체 (15) 에 있어서 발생한 열이 전파됨으로써, 그 발열체 (15) 자신에 열이 축적되기 어려워지기 때문에, 과열에 의한 발열체 (15) 의 손상이 방지된다.
한편, 발열체 (15) 의 발열 중심 (C) 상에 제 1 전극 (11) 또는 제 2 전극 (12) 이 중첩되지 않고, 그 발열체 (15) 의 발열 중심 (C) 상이 공극으로 되어 있는 경우에는, 발열체 (15) 의 발열에 의한 열이 효율적으로 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 및 제 1 가용 도체 (21) 에 전파되지 않기 때문에, 제 1 가용 도체 (21) 를 신속하게 용단할 수 없다.
그래서, 차단 소자 (1) 에서는, 발열체 (15) 의 발열 중심 (C) 을, 제 1 전극 (11) 또는 제 2 전극 (12) 중 제 1 가용 도체 (21) 가 접속된 부위와 중첩시킴으로써, 제 1 가용 도체 (21) 를 신속하게 용단시킬 수 있음과 함께, 발열체 (15) 의 과열을 방지할 수 있다.
발열체 (15) 의 발열 중심 (C) 을, 제 2 전극 (12) 중 제 1 가용 도체 (21) 가 접속된 부위와 중첩시킨 차단 소자 (1) 에서는, 발열체 (15) 가 발열하면, 발열 중심 (C) 과 중첩하는 제 2 전극 (12) 측이 효율적으로 가열되기 때문에, 제 1 가용 도체 (21) 가 제 2 전극 (12) 에 접속되어 있는 측으로부터 용융한다. 이로써, 차단 소자 (1) 에서는, 도 10a ∼ 도 10c 에 나타내는 바와 같이, 먼저 제 1 가용 도체 (21) 에 있어서 제 1 접속부 (21a) 가 용단되기 때문에, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 사이의 전류 경로가 차단된다. 이때, 제 1 가용 도체 (21) 에서는, 발열체 (15) 의 발열 중심 (C) 으로부터 먼 제 2 접속부 (21b) 는 용단되지 않기 때문에, 발열체 (15) 로의 급전 경로 (2) 는 차단되어 있지 않다. 따라서, 차단 소자 (1) 에서는, 제 1 가용 도체 (21) 에 있어서 제 1 접속부 (21a) 가 용단됨으로써 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 사이의 전류 경로를 차단시킬 때까지, 확실하게 발열체 (15) 를 계속 발열시킬 수 있다.
그 후, 차단 소자 (1) 에서는, 발열체 (15) 가 발열을 계속함으로써, 도 11a ∼ 도 11c 에 나타내는 바와 같이, 제 1 가용 도체 (21) 에 있어서 제 2 접속부 (21b) 도 용단됨으로써, 제 1, 제 3 전극 (11, 13) 사이의 전류 경로가 차단되기 때문에, 발열체 (15) 로의 급전이 정지된다.
[변형예]
이어서, 본 기술의 일실시형태에 있어서의 다른 차단 소자에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 상기 서술한 차단 소자 (1) 및 차단 소자 회로 (70) 에 이용된 부재와 동일한 부재에 대해 동일한 부호를 붙임과 함께, 그 부재에 관한 상세한 설명을 생략한다. 도 12 에 나타내는 바와 같이, 차단 소자 (20) 는, 절연 기판 (10) 과, 절연 기판 (10) 에 형성된 제 1 ∼ 제 4 전극 (11 ∼ 14) 과, 제 3 전극 (13) 과 제 4 전극 (14) 에 접속된 발열체 (15) 와, 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (12) 에 접속된 제 2 가용 도체 (22) 와, 그 제 2 가용 도체 (22) 로부터 이간됨과 함께 제 1 전극 (11) 및 제 2 전극 (12) 과 제 3 전극 (13) 에 접속된 제 3 가용 도체 (23) 를 구비한다.
차단 소자 (1) 와 차단 소자 (20) 의 차이점은, 제 1 ∼ 제 3 전극 (11 ∼ 13) 에 접속되는 가용 도체가, 차단 소자 (1) 에서는 1 개의 가용 도체 (제 1 가용 도체 (21)) 를 사용하고 있던 것에 대해, 차단 소자 (20) 에서는 복수의 가용 도체 (제 2 가용 도체 (22) 및 제 3 가용 도체 (23)) 를 사용하고 있는 점이다. 즉, 차단 소자 (20) 에서는, 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (12) 에 제 2 가용 도체 (22) 가 접속되고, 제 1 전극 (11) 및 제 2 전극 (12) 과 제 3 전극 (13) 에 제 3 가용 도체 (23) 가 접속되어 있다.
제 2, 제 3 가용 도체 (22, 23) 로는, 상기 서술한 제 1 가용 도체 (21) 와 동일한 것을 사용할 수 있고, 또 제 1 가용 도체 (21) 와 마찬가지로, 제 2, 제 3 가용 도체 (22, 23) 에 대해 후술하는 여러 가지 형태를 채용할 수 있다. 제 2 가용 도체 (22) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 을 전기적으로 접속시킴과 함께, 차단 소자 (20) 가 실장되는 외부 회로의 전류 경로에 있어서 직렬로 접속된다. 제 3 가용 도체 (23) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 으로부터 제 3 전극 (13) 을 개재하여 발열체 (15) 및 제 4 전극 (14) 에 이르는 발열체 (15) 로의 급전 경로 (27) 를 구성한다 (도 13a ∼ 도 13c 참조).
또, 차단 소자 (20) 에서는, 제 2 가용 도체 (22) 가 제 3 가용 도체 (23) 보다 발열체 (15) 의 발열 중심 (C) 의 근방에 배치되어 있기 때문에, 발열체 (15) 가 발열하면, 먼저 제 2 가용 도체 (22) 가 용단됨으로써, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 사이의 전류 경로를 차단한 후, 제 3 가용 도체 (23) 가 용단됨으로써, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 과 제 3 전극 (13) 사이의 전류 경로를 차단한다.
이와 같은 차단 소자 (20) 는, 도 13a 에 나타내는 바와 같은 회로 구성을 갖는다. 즉, 차단 소자 회로 (80) 에서는, 제 3 퓨즈 (81)(제 2 가용 도체 (22)) 를 개재하여 제 1, 제 2 단자 (71, 72)(제 1, 제 2 전극 (11, 12)) 가 접속됨과 함께, 제 4 퓨즈 (82)(제 3 가용 도체 (23)) 를 개재하여 제 1, 제 2 단자 (71, 72) 와 제 3 단자 (75)(제 3 전극 (13)), 발열 저항 (76)(발열체 (15)) 및 제 4 단자 (77)(제 4 전극 (14)) 가 접속되기 때문에, 연속하는 급전 경로 (27) 가 형성된다. 급전 경로 (27) 는, 제 4 단자 (77) 에 접속된 전류 제어 소자에 의해 통전이 제어되고 있다.
그리고, 차단 소자 (20) 가 실장되는 외부 회로의 전류 경로를 차단할 필요가 생긴 경우에는, 전류 제어 소자에 의해 급전 경로 (27) 가 통전 가능으로 되고, 제 1 단자 (72) 또는 제 2 단자 (73) 로부터 제 3, 제 4 퓨즈 (81, 82) 및 제 3 단자 (75) 를 개재하여 발열 저항 (76) 으로 전류가 흐른다. 발열 저항 (76) 이 통전 시에 발열하면, 차단 소자 회로 (80) 는, 도 13b 에 나타내는 바와 같이, 제 1, 제 2 단자 (72, 73) 에 접속된 제 3 퓨즈 (81) 가 용단됨으로써, 외부 회로의 전류 경로를 차단한 후, 도 13c 에 나타내는 바와 같이, 제 1, 제 2 단자 (72, 73) 와 제 3 단자 (75) 에 접속된 제 4 퓨즈 (82) 가 용단됨으로써, 발열 저항 (76) 으로의 급전 경로 (27) 를 차단한다.
이와 같은 차단 소자 (20) 에 의해서도, 차단 소자 (1) 와 마찬가지로 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (12) 을 직접, 대향 배치시키고, 제 2 가용 도체 (22) 를 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 에 접속하고 있으므로, 제 1, 제 2 전극 사이에 발열체 인출 전극을 개재시키고 있는 종래의 구성에 비해, 가용 도체의 저항을 작게 해 정격의 향상을 도모할 수 있음과 함께, 소자 전체의 소형화를 도모할 수 있다.
[폭 W2 ＜ 폭 W1]
또한, 차단 소자 (20) 에서는, 제 3 가용 도체 (23) 의 폭 W2 가, 제 2 가용 도체 (22) 의 폭 W1 보다 작다. 제 2 가용 도체 (22) 는, 차단 소자 (1) 에 있어서의 제 1 가용 도체 (21) 의 제 1 접속부 (21a) 와 동일하게 기능하고, 제 3 가용 도체 (23) 는, 차단 소자 (1) 에 있어서의 제 1 가용 도체 (21) 의 제 2 접속부 (21b) 와 동일하게 기능한다. 따라서, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 에 접속되는 제 2 가용 도체 (22) 의 폭 W1 은, 저저항화, 및 차단 소자 (20) 의 고정격화를 도모하기 위해, 충분히 큰 것이 바람직하다. 한편, 제 3 전극 (13) 에 접속되는 제 3 가용 도체 (23) 의 폭 W2 는, 발열체 (15) 로의 급전 경로 (27) 를 차단할 수 있으면 되므로, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 간격 G1 보다 크면, 이 이상으로 넓힐 필요도 없다.
[제 2 가용 도체의 융점 ＜ 제 3 가용 도체의 융점]
또, 차단 소자 (20) 에서는, 제 2 가용 도체 (22) 의 형성 재료와 제 3 가용 도체 (23) 의 형성 재료를 다르게 함으로써, 제 2 가용 도체 (22) 의 융점을, 제 3 가용 도체 (23) 의 융점보다 낮게 해도 된다. 이로써, 차단 소자 (20) 에서는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 에 접속되어 있는 제 2 가용 도체 (22) 를, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 과 제 3 전극 (13) 에 접속되어 있는 제 3 가용 도체 (23) 보다 먼저 용융시킬 수 있다. 따라서, 차단 소자 (20) 에서는, 외부 회로의 전류 경로가 차단되기 전에, 발열체 (15) 로의 급전 경로 (27) 가 차단되는 사태를 방지할 수 있다.
이 외에, 차단 소자 (20) 에서는, 제 3 가용 도체 (23) 에 사용되는 고융점 금속의 도금 두께를, 제 2 가용 도체 (22) 에 사용되는 고융점 금속의 도금 두께보다 두껍게 하거나 해, 제 2, 제 3 가용 도체 (22, 23) 의 각각의 층 구조를 변경함으로써, 제 2, 제 3 가용 도체 (22, 23) 의 융점에 차를 형성하고, 상대적으로 제 2 가용 도체 (22) 를 제 3 가용 도체 (23) 보다 용단되기 쉽게 해도 된다.
[제 4 ∼ 제 6 가용 도체]
또, 차단 소자 (20) 는, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (12) 에 접속된 제 4 가용 도체 (26) 와, 제 1 전극 (11) 과 제 3 전극 (13) 을 접속시키는 제 5 가용 도체 (24) 와, 제 2 전극 (12) 과 제 3 전극 (13) 을 접속시키는 제 6 가용 도체 (25) 를 구비해도 된다. 제 4 ∼ 제 6 가용 도체 (24 ∼ 26) 로는, 상기 서술한 제 1 가용 도체 (21) 와 동일한 것을 사용할 수 있고, 또 제 1 가용 도체 (21) 와 마찬가지로, 제 4 ∼ 제 6 가용 도체 (24 ∼ 26) 에 대해 후술하는 여러 가지 형태를 채용할 수 있다.
또, 차단 소자 (20) 에서는, 제 5 가용 도체 (24) 또는 제 6 가용 도체 (25) 중 어느 일방만을 형성해도 된다. 도 15a 는, 제 5 가용 도체 (24) 만을 제 1 전극 (11) 과 제 3 전극 (13) 에 접속시킨 차단 소자 (20) 의 평면도이고, 도 15b 는, 그 차단 소자 회로 (80) 의 회로도이다. 도 16a 는, 제 6 가용 도체 (25) 만을 제 2 전극 (12) 과 제 3 전극 (13) 에 접속시킨 차단 소자 (20) 의 평면도이고, 도 16b 는, 그 차단 소자 회로 (80) 의 회로도이다.
도 15b 에 나타내는 차단 소자 회로 (80) 에서는, 제 3 퓨즈 (81)(제 4 가용 도체 (26)) 를 개재하여 제 1, 제 2 단자 (72, 73)(제 1, 제 2 전극 (11, 12)) 가 접속됨과 함께, 제 5 퓨즈 (83)(제 5 가용 도체 (24)) 를 개재하여 제 1, 제 2 단자 (72, 73) 와 제 3 단자 (75)(제 3 전극 (13)), 발열 저항 (76)(발열체 (15)) 및 제 4 단자 (77)(제 4 전극 (14)) 가 접속되기 때문에, 연속하는 급전 경로 (27) 가 형성된다. 급전 경로 (27) 는, 제 4 단자 (77) 에 접속된 전류 제어 소자에 의해 통전이 제어되고 있다.
도 16b 에 나타내는 차단 소자 회로 (80) 에서는, 제 3 퓨즈 (81)(제 4 가용 도체 (26)) 를 개재하여 제 1, 제 2 단자 (72, 73)(제 1, 제 2 전극 (11, 12)) 가 접속됨과 함께, 제 6 퓨즈 (84)(제 6 가용 도체 (25)) 를 개재하여 제 1, 제 2 단자 (72, 73) 와 제 3 단자 (75)(제 3 전극 (13)), 발열 저항 (76)(발열체 (15)) 및 제 4 단자 (77)(제 4 전극 (14)) 가 접속되기 때문에, 연속하는 급전 경로 (27) 가 형성된다. 급전 경로 (27) 는, 제 4 단자 (77) 에 접속된 전류 제어 소자에 의해 통전이 제어되고 있다.
그 외에도, 차단 소자 (20) 에서는, 차단 소자 (1) 와 마찬가지로, 제 1 전극 (11) 및 제 2 전극 (12) 과 제 3 전극 (13) 의 간격 G2 가, 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (12) 의 간격 G1 보다 작아도 된다.
또, 차단 소자 (20) 에서는, 차단 소자 (1) 와 마찬가지로, 발열체 (15) 를 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 에 형성함과 함께, 그 발열체 (15) 를 절연층 (17) 으로 피복해도 되고 (도 12), 혹은 발열체 (15) 를, 절연층 (17) 의 내부나, 절연 기판 (10) 의 이면 (10b) 이나, 절연 기판 (10) 의 내부 등에 형성해도 된다. 어느 경우에도, 차단 소자 (20) 에서는, 차단 소자 (1) 와 마찬가지로, 발열체 (15) 와 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 을 서로 중첩시켜도 되고, 발열체 (15) 와 제 1 ∼ 제 3 전극 (11 ∼ 13) 을 서로 중첩시켜도 된다.
또, 차단 소자 (20) 에서는, 차단 소자 (1) 와 마찬가지로, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 상에 있어서, 발열체 (15) 가 제 1 ∼ 제 4 전극 (11 ∼ 14) 과 나란히 형성되어도 된다.
또, 차단 소자 (20) 에서는, 차단 소자 (1) 와 마찬가지로, 발열체 (15) 와 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 상대적인 위치 관계에 대해, 발열체 (15) 의 발열 중심 (C) 이, 제 1 전극 (11) 또는 제 2 전극 (12) 중 제 1 가용 도체 (21) 가 탑재된 부위와 중첩하도록 해도 된다.
[가용 도체의 구성]
상기 서술한 바와 같이, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 는, 저융점 금속과 고융점 금속을 함유해도 된다. 저융점 금속으로는, Sn 을 주성분으로 하는 Pb 프리 땜납 등의 땜납을 사용하는 것이 바람직하고, 고융점 금속으로는, Ag 및 Cu 중 적어도 일방을 구성 원소로서 포함하는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각으로는, 도 17a 에 나타내는 바와 같이, 내층인 고융점 금속층 (60) 과 외층인 저융점 금속층 (61) 을 포함하는 가용 도체를 사용해도 된다. 이 경우에는, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각은, 고융점 금속층 (60) 의 전체면이 저융점 금속층 (61) 에 의해 피복된 구조를 가지고 있어도 되고, 서로 대향하는 1 쌍의 측면을 제외하고 고융점 금속층 (60) 이 저융점 금속층 (61) 에 의해 피복된 구조를 가지고 있어도 된다. 고융점 금속층 (60) 및 저융점 금속층 (61) 에 의한 피복 구조는, 도금 등의 공지된 성막 기술을 이용하여 형성할 수 있다.
또, 도 17b 에 나타내는 바와 같이, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각으로는, 내층인 저융점 금속층 (61) 과 외층인 고융점 금속층 (60) 을 포함하는 가용 도체를 사용해도 된다. 이 경우도, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각은, 저융점 금속층 (61) 의 전체면이 고융점 금속층 (60) 에 의해 피복된 구조를 가지고 있어도 되고, 서로 대향하는 1 쌍의 측면을 제외하고 저융점 금속층 (61) 이 고융점 금속층 (60) 에 의해 피복된 구조를 가지고 있어도 된다.
또, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각은, 도 18a 및 도 18b 에 나타내는 바와 같이, 고융점 금속층 (60) 과 저융점 금속층 (61) 이 적층된 적층 구조를 가지고 있어도 된다.
이 경우, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각은, 도 18a 에 나타내는 바와 같이, 제 1 ∼ 제 3 전극 (11 ∼ 13) 에 접속되는 하층과, 그 하층 상에 적층되는 상층으로 이루어지는 2 층 구조가 되도록 형성되어도 된다. 이 경우에는, 하층이 되는 고융점 금속층 (60) 의 상면에 상층이 되는 저융점 금속층 (61) 을 적층해도 되고, 반대로 하층이 되는 저융점 금속층 (61) 의 상면에 상층이 되는 고융점 금속층 (60) 을 적층해도 된다. 혹은, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각은, 도 18b 에 나타내는 바와 같이, 내층과 그 내층의 상하면에 적층되는 2 개의 외층으로 이루어지는 3 층 구조가 되도록 형성되어도 된다. 이 경우에는, 내층이 되는 고융점 금속층 (60) 의 상하면에 외층이 되는 2 개의 저융점 금속층 (61) 을 적층해도 되고, 반대로 내층이 되는 저융점 금속층 (61) 의 상하면에 외층이 되는 2 개의 고융점 금속층 (60) 을 적층해도 된다.
또, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각은, 도 19 에 나타내는 바와 같이, 고융점 금속층 (60) 과 저융점 금속층 (61) 이 교대로 적층된 4 층 이상의 다층 구조를 가지고 있어도 된다. 이 경우에는, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각은, 최외층을 구성하는 금속층에 의해, 그 최외층 이외의 층이 전체면 또는 서로 대향하는 1 쌍의 측면을 제외하고 피복된 구조를 가지고 있어도 된다.
또, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각은, 내층을 구성하는 저융점 금속층 (61) 의 표면에 고융점 금속층 (60) 을 스트라이프상으로 부분적으로 적층된 구조를 가지고 있어도 된다. 도 20a 및 도 20b 는, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각의 평면도이다.
도 20a 에 나타내는 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각에서는, 저융점 금속층 (61) 의 표면에, 폭 방향으로 소정 간격으로, 선상의 고융점 금속층 (60) 이 길이 방향으로 복수 형성됨으로써, 길이 방향을 따라 선상의 개구부 (62) 가 형성되어 있음과 함께, 그 개구부 (62) 에 저융점 금속층 (61) 이 노출되어 있다. 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각에서는, 저융점 금속층 (61) 이 개구부 (62) 에 노출됨으로써, 용융된 저융점 금속과 고융점 금속의 접촉 면적이 증가하기 때문에, 고융점 금속층 (60) 의 침식 작용을 보다 촉진시킴으로써, 용단성을 향상시킬 수 있다. 개구부 (62) 는, 예를 들어 저융점 금속층 (61) 에, 고융점 금속층 (60) 을 구성하는 금속의 부분 도금을 실시함으로써 형성된다.
또, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각에서는, 도 20b 에 나타내는 바와 같이, 저융점 금속층 (61) 의 표면에, 길이 방향으로 소정 간격으로, 선상의 고융점 금속층 (60) 을 폭 방향으로 복수 형성함으로써, 폭 방향을 따라 선상의 개구부 (62) 를 형성해도 된다.
또, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각에서는, 도 21 에 나타내는 바와 같이, 저융점 금속층 (61) 의 표면에 고융점 금속층 (60) 을 형성함과 함께, 고융점 금속층 (60) 의 전체면에 복수의 원형 개구부 (63) 를 형성함으로써, 그 개구부 (63) 에 저융점 금속층 (61) 을 노출시켜도 된다. 개구부 (63) 는, 예를 들어 저융점 금속층 (61) 에 고융점 금속층 (60) 을 구성하는 금속의 부분 도금을 실시함으로써, 형성된다.
제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각은, 저융점 금속층 (61) 이 개구부 (63) 에 노출됨으로써, 용융된 저융점 금속과 고융점 금속의 접촉 면적이 증가하기 때문에, 고융점 금속의 침식 작용을 보다 촉진시킴으로써, 용단성을 향상시킬 수 있다.
또, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각은, 도 22 에 나타내는 바와 같이, 내층이 되는 고융점 금속층 (60) 에 다수의 개구부 (64) 를 형성함과 함께, 그 고융점 금속층 (60) 에, 도금 기술 등을 이용하여 저융점 금속층 (61) 을 성막함으로써, 개구부 (64) 내에 저융점 금속층 (61) 을 충전해도 된다. 이로써, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각은, 용융되는 저융점 금속과 고융점 금속의 접촉 면적이 증대하므로, 보다 단시간에 저융점 금속이 고융점 금속을 용식할 수 있다.
또, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각은, 저융점 금속층 (61) 의 체적을, 고융점 금속층 (60) 의 체적보다 크게 하는 것이 바람직하다. 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각에서는, 발열체 (15) 의 발열을 이용해 가열된 저융점 금속이 용융함으로써, 그 저융점 금속이 고융점 금속을 용식하기 때문에, 신속하게 용융, 용단할 수 있다. 따라서, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각은, 저융점 금속층 (61) 의 체적을 고융점 금속층 (60) 의 체적보다 크게 함으로써 상기한 용식 작용이 촉진되기 때문에, 신속하게 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간을 단락시킬 수 있다.
또, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각은, 도 23 에 나타내는 바와 같이, 대략 사각형 판상으로 형성되고, 외층을 구성하는 고융점 금속에 의해 피복됨과 함께 주면부 (主面部)(51) 의 두께보다 두꺼운 두께가 되도록 형성된 서로 대향하는 1 쌍의 제 1 측가장자리부 (52) 와, 내층을 구성하는 저융점 금속이 노출됨과 함께 제 1 측가장자리부 (52) 의 두께보다 얇은 두께가 되도록 형성된 서로 대향하는 1 쌍의 제 2 측가장자리부 (53) 를 포함하고 있어도 된다.
제 1 측가장자리부 (52) 의 측면은, 고융점 금속층 (60) 에 의해 피복되기 때문에, 그 제 1 측가장자리부 (52) 는, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 주면부 (51) 의 두께보다 두꺼운 두께가 되도록 형성되어 있다. 제 2 측가장자리부 (53) 의 측면에는, 외주를 고융점 금속층 (60) 에 의해 둘러싼 저융점 금속층 (61) 이 노출되어 있다. 제 2 측가장자리부 (53) 는, 제 1 측가장자리부 (52) 와 인접하는 양단부를 제외하고, 주면부 (51) 의 두께와 동일한 두께가 되도록 형성되어 있다.
차단 소자 (1) 에 있어서, 도 24 에 나타내는 바와 같이, 제 1 가용 도체 (21) 에서는, 제 1 측가장자리부 (52) 가 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 폭 방향으로 연장됨 함께, 그 제 1 측가장자리부 (52) 가 제 1, 제 3 전극 (11, 13) 의 쌍방, 및 제 2, 제 3 전극 (12, 13) 의 쌍방에 접속된다. 또, 제 2 측가장자리부 (53) 가, 통전 방향의 양 측단이 되는 방향으로, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 사이에서 연장되어 있다.
이로써, 차단 소자 (1) 에서는, 제 1 가용 도체 (21) 의 제 1 접속부 (21a) 가 신속하게 용단되기 때문에, 외부 회로의 전류 경로를 차단할 수 있음과 함께, 제 2 접속부 (21b) 의 용단을 지연시킴으로써, 발열체 (15) 의 발열이 유지되기 때문에, 확실하게 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 사이의 전류 경로를 차단할 수 있다.
즉, 제 2 측가장자리부 (53) 는, 제 1 측가장자리부 (52) 의 두께보다 상대적으로 얇은 두께가 되도록 형성되어 있다. 또, 제 2 측가장자리부 (53) 의 측면에는, 내층을 구성하는 저융점 금속층 (61) 이 노출되어 있다. 이로써, 제 2 측가장자리부 (53) 에서는, 저융점 금속층 (61) 에 의한 고융점 금속층 (60) 의 용식 작용이 작용함과 함께, 용식되는 고융점 금속층 (60) 의 두께도 제 1 측가장자리부 (52) 의 두께에 비해 얇아지도록 형성되어 있으므로, 고융점 금속층 (60) 에 의해 두꺼운 두께가 되도록 형성되어 있는 제 1 측가장자리부 (52) 에 비해, 적은 열에너지로 신속하게 제 2 측가장자리부 (53) 를 용융시킬 수 있다. 이것에 대해, 제 1 측가장자리부 (52) 는, 두꺼운 두께를 갖는 고융점 금속층 (60) 에 의해 피복되어 있기 때문에, 제 2 측가장자리부 (53) 에 비해, 용단되기까지 많은 열에너지를 필요로 한다.
따라서, 차단 소자 (1) 에서는, 발열체 (15) 가 발열함으로써, 먼저 제 2 측가장자리부 (53) 가 연장되어 있는 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (12) 사이에 있어서 제 1 가용 도체 (21) 가 용단된다. 이로써, 차단 소자 (1) 에서는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 사이의 전류 경로가 차단된다. 이어서, 제 1 측가장자리부 (52) 가 연장되어 있는 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 과 제 3 전극 (13) 사이에 있어서 제 1 가용 도체 (21) 가 용단됨으로써, 발열체 (15) 로의 급전 경로 (2) 가 차단되기 때문에, 발열체 (15) 의 발열이 정지된다. 즉, 차단 소자 (1) 에서는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 사이의 전류 경로가 차단되기 전에 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 과 제 3 전극 (13) 사이의 전류 경로가 차단되는 것에서 기인해, 발열체 (15) 로의 급전이 정지함으로써 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 사이의 전류 경로가 차단 불능이 되는 사태를 방지할 수 있다.
차단 소자 (20) 에 있어서도, 도 25 에 나타내는 바와 같이, 제 2 가용 도체 (22) 에서는, 두꺼운 두께가 되도록 형성된 제 1 측가장자리부 (52) 가 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 폭 방향으로 연장되어 있고, 제 2 측가장자리부 (53) 가 통전 방향의 양측단이 되는 방향으로, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 사이에서 연장되어 있다. 또, 제 3 가용 도체 (23) 에서는, 두꺼운 두께가 되도록 형성된 제 1 측가장자리부 (52) 가 제 1, 제 3 전극 (11, 13) 의 쌍방, 및 제 2, 제 3 전극 (12, 13) 의 쌍방에 접속되어 있다. 또, 제 2 측가장자리부 (53) 가 제 3 전극 (13) 의 폭 방향에 있어서 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 사이에서 연장되어 있다.
이로써, 차단 소자 (20) 에서는, 제 2 가용 도체 (22) 및 제 3 가용 도체 (23) 의 각각 중 제 2 측가장자리부 (53) 가 신속하게 용융하기 때문에, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 사이의 전류 경로가 차단됨으로써, 외부 회로의 전류 경로를 차단할 수 있음과 함께, 제 3 가용 도체 (23) 의 제 1 측가장자리부 (52) 의 용단을 지연시킴으로써, 발열체 (15) 의 발열이 유지되기 때문에, 확실하게 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 사이의 전류 경로를 차단할 수 있다.
또, 도 26 에 나타내는 바와 같이, 제 5, 제 6 가용 도체 (24, 25) 를 사용한 경우에도, 마찬가지로 제 5, 제 6 가용 도체 (24, 25) 는, 두꺼운 두께가 되도록 형성된 제 1 측가장자리부 (52) 가 제 1, 제 3 전극 (11, 13) 의 쌍방, 및 제 2, 제 3 전극 (12, 13) 의 쌍방에 접속되어 있다.
이로써, 차단 소자 (20) 에서는, 제 4 가용 도체 (26) 의 제 2 측가장자리부 (53) 가 신속하게 용융하기 때문에, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 사이의 전류 경로가 차단됨으로써, 외부 회로의 전류 경로를 차단할 수 있음과 함께, 제 5, 제 6 가용 도체 (24, 25) 의 각각 중 제 1 측가장자리부 (52) 의 용단을 지연시킴으로써, 발열체 (15) 의 발열이 유지되기 때문에, 확실하게 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 사이의 전류 경로를 차단할 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각은, 저융점 금속층 (61) 을 구성하는 땜납박 등의 저융점 금속박을, 고융점 금속층 (60) 을 구성하는 Ag 등의 금속으로 피복함으로써 제조된다. 저융점 금속박을 고융점 금속으로 피복하는 공법으로는, 장척상의 저융점 금속박에 연속적으로 고융점 금속 도금을 실시할 수 있는 전해 도금법이, 작업 효율상, 제조 비용상 유리해진다.
전해 도금에 의해 저융점 금속박에 고융점 금속 도금을 실시하면, 장척상의 저융점 금속박의 에지 부분, 즉 측가장자리부에 있어서 전계 강도가 상대적으로 강해지기 때문에, 고융점 금속층 (60) 이 두꺼운 두께가 되도록 도금된다 (도 23 참조). 이로써, 측가장자리부가 고융점 금속층에 의해 두꺼운 두께가 되도록 형성된 장척상의 도체 리본 (50) 이 얻어진다. 이어서, 이 도체 리본 (50) 을, 길이 방향과 직교하는 폭 방향 (도 23 중 C-C' 선 방향) 에 있어서, 소정 길이가 되도록 절단함으로써, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각이 제조된다. 이로써, 제 1 ∼ 제 6 가용 도체 (21 ∼ 26) 의 각각에서는, 도체 리본 (50) 의 측가장자리부가 제 1 측가장자리부 (52) 가 되고, 도체 리본 (50) 의 절단면이 제 2 측가장자리부 (53) 가 된다. 또, 제 1 측가장자리부 (52) 는, 고융점 금속에 의해 피복됨과 함께, 제 2 측가장자리부 (53) 의 단면 (端面)(도체 리본 (50) 의 절단면) 에 있어서, 상하 1 쌍의 고융점 금속층 (60) 과 그 1 쌍의 고융점 금속층 (60) 에 의해 협지된 저융점 금속층 (61) 이 외방으로 노출된다.
본 출원은, 일본 특허청에 있어서 2014년 1월 24일에 출원된 일본 특허출원 번호 제2014-011808호를 기초로 해서 우선권을 주장하는 것이고, 이 출원의 모든 내용을 참조에 의해 본 출원에 원용한다.
당업자이면, 설계상의 요건이나 다른 요인에 따라, 여러 가지의 수정, 콤비네이션, 서브콤비네이션, 및 변경을 상도할 수 있지만, 그것들은 첨부된 청구 범위의 취지나 그 균등물의 범위에 포함되는 것이 이해된다.
본 기술은, 이하와 같은 구성을 취하는 것도 가능하다.
(1)
절연 기판과,
상기 절연 기판에 형성됨과 함께 서로 대향하는 제 1 전극 및 제 2 전극과,
상기 절연 기판에 형성됨과 함께 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극의 대향 방향과 교차하는 방향에 있어서 서로 대향하는 제 3 전극 및 제 4 전극과,
상기 제 3 전극과 상기 제 4 전극에 접속된 발열체와,
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극을 접속시키는 제 1 접속부와, 그 제 1 접속부에 접속됨과 함께 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극을 접속시키는 제 2 접속부를 포함하는 제 1 가용 도체
를 구비한, 차단 소자.
(2)
상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극으로부터, 상기 제 1 가용 도체 및 상기 제 3 전극을 개재하여, 상기 발열체로 전류를 흘리는 급전 경로를 갖고,
상기 발열체의 발열을 이용해 상기 제 1 가용 도체를 용융시킴으로써, 상기 제 1 접속부를 용단시킨 후, 상기 제 2 접속부를 용단시키는
상기 (1) 에 기재된 차단 소자.
(3)
상기 제 1 접속부는, 상기 제 2 접속부보다 상기 발열체의 발열 중심의 가까이에 위치하고 있는
상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 차단 소자.
(4)
상기 제 2 접속부의 폭 W2 는, 상기 제 1 접속부의 폭 W1 보다 작은
상기 (1) ∼ (3) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(5)
상기 발열체의 발열 중심과, 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극 중 상기 제 1 가용 도체가 접속된 부위가, 서로 중첩되는
상기 (1) ∼ (4) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(6)
상기 제 1 가용 도체는, 땜납을 포함하는
상기 (1) ∼ (5) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(7)
상기 제 1 가용 도체는, 저융점 금속과 고융점 금속을 함유하고,
상기 저융점 금속이, 상기 발열체에 의한 가열을 이용해 용융함과 함께, 상기 고융점 금속을 용식하는
상기 (1) ∼ (5) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(8)
상기 저융점 금속은, 땜납을 포함하고,
상기 고융점 금속은, 은 (Ag) 및 구리 (Cu) 중 적어도 일방을 구성 원소로서 포함하는
상기 (7) 에 기재된 차단 소자.
(9)
상기 제 1 가용 도체는, 내층인 고융점 금속층과 외층인 저융점 금속층을 포함하는 피복 구조를 갖는
상기 (7) 또는 (8) 에 기재된 차단 소자.
(10)
상기 제 1 가용 도체는, 내층인 저융점 금속층과 외층인 고융점 금속층을 포함하는 피복 구조를 갖는
상기 (7) 또는 (8) 에 기재된 차단 소자.
(11)
상기 제 1 가용 도체는, 저융점 금속층과 고융점 금속층이 적층된 적층 구조를 갖는
상기 (7) 또는 (8) 에 기재된 차단 소자.
(12)
상기 제 1 가용 도체는, 저융점 금속층과 고융점 금속층이 교대로 적층된 4 층 이상의 다층 구조를 갖는
상기 (7) 또는 (8) 에 기재된 차단 소자.
(13)
상기 제 1 가용 도체는, 내층인 저융점 금속층의 표면에 형성된 고융점 금속층을 포함하고,
그 고융점 금속층에, 개구부가 형성되어 있는
상기 (7) 또는 (8) 에 기재된 차단 소자.
(14)
상기 제 1 가용 도체는, 다수의 개구부를 갖는 고융점 금속층과, 그 고융점 금속층 상에 형성된 저융점 금속층을 포함하고,
상기 개구부에, 상기 저융점 금속층이 충전되어 있는
상기 (7) 또는 (8) 에 기재된 차단 소자.
(15)
상기 제 1 가용 도체는, 저융점 금속과 고융점 금속을 함유하고,
저융점 금속의 체적은, 고융점 금속의 체적보다 큰
상기 (1) ∼ (14) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(16)
상기 제 1 가용 도체는, 외층인 상기 고융점 금속층에 의해 피복됨과 함께 주면부의 두께보다 두꺼운 두께가 되도록 형성된 서로 대향하는 1 쌍의 제 1 측가장자리부와, 내층인 상기 저융점 금속층이 노출됨과 함께 상기 제 1 측면부의 두께보다 얇은 두께가 되도록 형성된 서로 대향하는 1 쌍의 제 2 측가장자리부를 포함하고,
상기 제 1 측가장자리부가, 상기 발열체로의 통전 방향을 따른 방향으로, 상기 제 1 전극과 상기 제 3 전극에 접속되어 있거나, 또는 상기 제 1 전극과 상기 제 3 전극에 접속되어 있음과 함께 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극에 접속되어 있는
상기 (10) ∼ (13) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(17)
상기 제 1 가용 도체는, 외층인 상기 고융점 금속층에 의해 피복됨과 함께 주면부의 두께보다 두꺼운 두께가 되도록 형성된 서로 대향하는 1 쌍의 제 1 측가장자리부와, 내층인 상기 저융점 금속층이 노출됨과 함께 상기 제 1 측면부의 두께보다 얇은 두께가 되도록 형성된 서로 대향하는 1 쌍의 제 2 측가장자리부를 포함하고,
상기 제 2 측가장자리부가, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 통전 방향을 따른 방향으로, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극에 접속되어 있는
상기 (10) ∼ (13) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(18)
절연 기판과,
상기 절연 기판에 형성됨과 함께 서로 대향하는 제 1 전극 및 제 2 전극과,
상기 절연 기판에 형성됨과 함께 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극의 대향 방향과 교차하는 방향에 있어서 서로 대향하는 제 3 전극 및 제 4 전극과,
상기 제 3 전극과 상기 제 4 전극에 접속된 발열체와,
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극에 접속된 제 2 가용 도체와,
상기 제 2 가용 도체로부터 이간됨과 함께 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극에 접속된 제 3 가용 도체
를 구비한, 차단 소자.
(19)
상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극으로부터, 상기 제 2 가용 도체, 상기 제 3 가용 도체 및 상기 제 3 전극을 개재하여, 상기 발열체에 전류를 흘리는 급전 경로를 갖고,
상기 발열체의 발열을 이용해 상기 제 2 가용 도체를 용단시킴으로써, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 전류 경로를 차단한 후, 상기 제 3 가용 도체를 용단시킴으로써, 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극 사이의 전류 경로를 차단하는
상기 (18) 에 기재된 차단 소자.
(20)
상기 제 2 가용 도체는, 상기 제 3 가용 도체보다, 상기 발열체의 발열 중심에 가까운 위치에 배치되어 있는
상기 (18) 또는 (19) 에 기재된 차단 소자.
(21)
상기 제 3 가용 도체의 폭 W2 는, 상기 제 2 가용 도체의 폭 W1 보다 작은
상기 (18) ∼ (20) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(22)
상기 제 2 가용 도체의 융점은, 상기 제 3 가용 도체의 융점보다 낮은
상기 (18) ∼ (21) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(23)
상기 발열체의 발열 중심과, 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극 중 상기 제 2 가용 도체가 접속된 부위가, 서로 중첩되는
상기 (18) ∼ (22) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(24)
상기 제 2 가용 도체 및 상기 제 3 가용 도체 중 적어도 일방은, 땜납을 포함하는
상기 (18) ∼ (23) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(25)
상기 제 2 가용 도체 및 상기 제 3 가용 도체 중 적어도 일방은, 저융점 금속과 고융점 금속을 함유하고,
상기 저융점 금속이, 상기 발열체에 의한 가열을 이용해 용융함과 함께, 상기 고융점 금속을 용식하는
상기 (18) ∼ (23) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(26)
상기 저융점 금속은, 땜납을 포함하고,
상기 고융점 금속은, 은 (Ag) 및 구리 (Cu) 중 적어도 일방을 구성 원소로서 포함하는
상기 (25) 에 기재된 차단 소자.
(27)
상기 제 2 가용 도체 및 상기 제 3 가용 도체 중 적어도 일방은, 내층인 고융점 금속층과 외층인 저융점 금속층을 포함하는 피복 구조를 갖는
상기 (25) 또는 (26) 에 기재된 차단 소자.
(28)
상기 제 2 가용 도체 및 상기 제 3 가용 도체 중 적어도 일방은, 내층인 저융점 금속층과 외층인 고융점 금속층을 포함하는 피복 구조를 갖는
상기 (25) 또는 (26) 에 기재된 차단 소자.
(29)
상기 제 2 가용 도체 및 상기 제 3 가용 도체 중 적어도 일방은, 저융점 금속층과 고융점 금속층이 적층된 적층 구조를 갖는
상기 (25) 또는 (26) 에 기재된 차단 소자.
(30)
상기 제 2 가용 도체 및 상기 제 3 가용 도체 중 적어도 일방은, 저융점 금속층과 고융점 금속층이 교대로 적층된 4 층 이상의 다층 구조를 갖는
상기 (25) 또는 (26) 에 기재된 차단 소자.
(31)
상기 제 2 가용 도체 및 상기 제 3 가용 도체 중 적어도 일방은, 내층인 저융점 금속층의 표면에 형성된 고융점 금속층을 포함하고,
그 고융점 금속층에, 개구부가 형성되어 있는
상기 (25) 또는 (26) 에 기재된 차단 소자.
(32)
상기 제 2 가용 도체 및 상기 제 3 가용 도체 중 적어도 일방은, 다수의 개구부를 갖는 고융점 금속층과, 그 고융점 금속층 상에 형성된 저융점 금속층을 포함하고,
상기 개구부에, 상기 저융점 금속층이 충전되어 있는
상기 (25) 또는 (26) 에 기재된 차단 소자.
(33)
상기 제 2 가용 도체 및 상기 제 3 가용 도체 중 적어도 일방은, 저융점 금속과 고융점 금속을 함유하고,
저융점 금속의 체적은, 고융점 금속의 체적보다 큰
상기 (18) ∼ (32) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(34)
상기 제 3 가용 도체는, 외층인 상기 고융점 금속층에 의해 피복됨과 함께 주면부의 두께보다 두꺼운 두께가 되도록 형성된 서로 대향하는 1 쌍의 제 1 측가장자리부와, 내층인 상기 저융점 금속층이 노출됨과 함께 상기 제 1 측면부의 두께보다 얇은 두께가 되도록 형성된 서로 대향하는 1 쌍의 제 2 측가장자리부를 포함하고,
상기 제 1 측가장자리부가, 상기 발열체로의 통전 방향을 따른 방향으로, 상기 제 1 전극과 상기 제 3 전극에 접속되어 있거나, 또는 상기 제 1 전극과 상기 제 3 전극에 접속되어 있음과 함께 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극에 접속되어 있는
상기 (28) ∼ (31) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(35)
상기 제 2 가용 도체는, 외층인 상기 고융점 금속층에 의해 피복됨과 함께 주면부의 두께보다 두꺼운 두께가 되도록 형성된 서로 대향하는 1 쌍의 제 1 측가장자리부와, 내층인 상기 저융점 금속층이 노출됨과 함께 상기 제 1 측면부의 두께보다 얇은 두께가 되도록 형성된 서로 대향하는 1 쌍의 제 2 측가장자리부를 포함하고,
상기 제 2 측가장자리부가, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 통전 방향을 따른 방향으로, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극에 접속되어 있는
상기 (28) ∼ (31) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(36)
절연 기판과,
상기 절연 기판에 형성됨과 함께 서로 대향하는 제 1 전극 및 제 2 전극과,
상기 절연 기판에 형성됨과 함께 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극의 대향 방향과 교차하는 방향에 있어서 서로 대향하는 제 3 전극 및 제 4 전극과,
상기 제 3 전극과 상기 제 4 전극에 접속된 발열체와,
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극에 접속된 제 4 가용 도체와,
상기 제 1 전극과 상기 제 3 전극에 접속된 제 5 가용 도체, 및 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극에 접속된 제 6 가용 도체 중 적어도 일방
을 구비한, 차단 소자.
(37)
상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극으로부터, 상기 제 4 가용 도체와 상기 제 5 가용 도체 및 상기 제 6 가용 도체 중 적어도 일방과 상기 제 3 전극을 개재하여, 상기 발열체에 전류를 흘리는 급전 경로를 갖고,
상기 발열체의 발열을 이용해 상기 제 4 가용 도체를 용단시킴으로써, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 전류 경로를 차단한 후, 상기 제 5 가용 도체 및 상기 제 6 가용 도체 중 적어도 일방을 용단시킴으로써, 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극 사이의 전류 경로를 차단하는
상기 (36) 에 기재된 차단 소자.
(38)
상기 제 4 가용 도체는, 상기 제 5 가용 도체 및 상기 제 6 가용 도체보다, 상기 발열체의 발열 중심에 가까운 위치에 배치되어 있는
상기 (36) 또는 (37) 에 기재된 차단 소자.
(39)
상기 제 5 가용 도체의 폭 W2 및 상기 제 6 가용 도체의 폭 W2 는, 상기 제 4 가용 도체의 폭 W1 보다 작은
상기 (36) ∼ (38) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(40)
상기 제 4 가용 도체의 융점은, 상기 제 5 가용 도체의 융점 및 상기 제 6 가용 도체의 융점보다 낮은
상기 (36) ∼ (39) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(41)
상기 발열체의 발열 중심과, 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극 중 상기 제 4 가용 도체가 접속된 부위가, 서로 중첩되는
상기 (36) ∼ (40) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(42)
상기 제 4 가용 도체, 상기 제 5 가용 도체 및 상기 제 6 가용 도체 중 적어도 하나는, 땜납을 포함하는
상기 (36) ∼ (41) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(43)
상기 제 4 가용 도체, 상기 제 5 가용 도체 및 상기 제 6 가용 도체 중 적어도 하나는, 저융점 금속과 고융점 금속을 함유하고,
상기 저융점 금속이, 상기 발열체에 의한 가열을 이용해 용융함과 함께, 상기 고융점 금속을 용식하는
상기 (36) ∼ (41) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(44)
상기 저융점 금속은, 땜납을 포함하고,
상기 고융점 금속은, 은 (Ag) 및 구리 (Cu) 중 적어도 일방을 구성 원소로서 포함하는
상기 (43) 에 기재된 차단 소자.
(45)
상기 제 4 가용 도체, 상기 제 5 가용 도체 및 상기 제 6 가용 도체 중 적어도 하나는, 내층인 고융점 금속층과 외층인 저융점 금속층을 포함하는 피복 구조를 갖는
상기 (43) 또는 (44) 에 기재된 차단 소자.
(46)
상기 제 4 가용 도체, 상기 제 5 가용 도체 및 상기 제 6 가용 도체 중 적어도 하나는, 내층인 저융점 금속층과 외층인 고융점 금속층을 포함하는 피복 구조를 갖는
상기 (43) 또는 (44) 에 기재된 차단 소자.
(47)
상기 제 4 가용 도체, 상기 제 5 가용 도체 및 상기 제 6 가용 도체 중 적어도 하나는, 저융점 금속층과 고융점 금속층이 적층된 적층 구조를 갖는
상기 (43) 또는 (44) 에 기재된 차단 소자.
(48)
상기 제 4 가용 도체, 상기 제 5 가용 도체 및 상기 제 6 가용 도체 중 적어도 하나는, 저융점 금속층과 고융점 금속층이 교대로 적층된 4 층 이상의 다층 구조를 갖는
상기 (43) 또는 (44) 에 기재된 차단 소자.
(49)
상기 제 4 가용 도체, 상기 제 5 가용 도체 및 상기 제 6 가용 도체 중 적어도 하나는, 내층인 저융점 금속층의 표면에 형성된 고융점 금속층을 포함하고,
그 고융점 금속층에, 개구부가 형성되어 있는
상기 (43) 또는 (44) 에 기재된 차단 소자.
(50)
상기 제 4 가용 도체, 상기 제 5 가용 도체 및 상기 제 6 가용 도체 중 적어도 하나는, 다수의 개구부를 갖는 고융점 금속층과, 그 고융점 금속층 상에 형성된 저융점 금속층을 포함하고,
상기 개구부에, 상기 저융점 금속층이 충전되어 있는
상기 (43) 또는 (44) 에 기재된 차단 소자.
(51)
상기 제 4 가용 도체, 상기 제 5 가용 도체 및 상기 제 6 가용 도체 중 적어도 하나는, 저융점 금속과 고융점 금속을 함유하고,
저융점 금속의 체적은, 고융점 금속의 체적보다 큰
상기 (36) ∼ (50) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(52)
상기 제 4 가용 도체, 상기 제 5 가용 도체 및 상기 제 6 가용 도체 중 적어도 하나는, 외층인 상기 고융점 금속층에 의해 피복됨과 함께 주면부의 두께보다 두꺼운 두께가 되도록 형성된 서로 대향하는 1 쌍의 제 1 측가장자리부와, 내층인 상기 저융점 금속층이 노출됨과 함께 상기 제 1 측면부의 두께보다 얇은 두께가 되도록 형성된 서로 대향하는 1 쌍의 제 2 측가장자리부를 포함하고,
상기 제 5 가용 도체의 상기 제 1 측가장자리부가, 상기 발열체로의 통전 방향을 따른 방향으로, 상기 제 1 전극과 상기 제 3 전극에 접속되어 있거나, 또는 상기 제 5 가용 도체의 상기 제 1 측가장자리부가, 상기 제 1 전극과 상기 제 3 전극에 접속되어 있음과 함께, 상기 제 6 가용 도체의 상기 제 1 측가장자리부가, 상기 발열체로의 통전 방향을 따른 방향으로, 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극에 접속되어 있고,
상기 제 4 가용 도체의 상기 제 2 측가장자리부가, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 통전 방향을 따른 방향으로, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극에 접속되어 있는
상기 (46) ∼ (49) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(53)
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극 사이의 간격 G2 가, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 간격 G1 보다 작은
상기 (1) ∼ (52) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(54)
상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극, 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극이 형성되어 있는 상기 절연 기판의 표면에, 절연층을 구비하고,
상기 발열체는, 상기 절연 기판과 상기 절연층 사이에 형성되어 있거나, 또는 상기 절연층의 내부에 형성되어 있는
상기 (1) ∼ (53) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(55)
상기 발열체는, 상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극, 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극이 형성되어 있는 상기 절연 기판의 표면과 반대측의 이면에 형성되어 있는
상기 (1) ∼ (53) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(56)
상기 발열체는, 상기 절연 기판의 내부에 형성되어 있는
상기 (1) ∼ (53) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(57)
상기 발열체와 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극이 서로 중첩되는
상기 (54) ∼ (56) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(58)
상기 발열체와 상기 제 3 전극이 서로 중첩되는
상기 (57) 에 기재된 차단 소자.
(59)
상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극, 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극이 형성되어 있는 상기 절연 기판의 표면에, 절연층을 구비하고,
상기 발열체는, 상기 절연 기판과 상기 절연층 사이에 형성됨과 함께, 상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극, 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극과 나란히 형성되어 있는
상기 (1) ∼ (53) 중 어느 한 항에 기재된 차단 소자.
(60)
외부 회로에 접속되는 제 1 단자 및 제 2 단자와,
발열 저항과,
상기 발열 저항에 접속된 제 3 단자와,
상기 제 1 단자와 상기 제 2 단자에 접속됨과 함께 상기 외부 회로에 직렬로 접속되는 제 1 퓨즈와,
상기 제 1 단자 및 상기 제 2 단자와 상기 제 3 단자에 접속된 제 2 퓨즈
를 구비한, 차단 소자 회로.
(61)
상기 제 1 단자 또는 상기 제 2 단자와, 상기 제 1 퓨즈 및 상기 제 2 퓨즈와, 상기 제 3 단자를 개재하여 상기 발열 저항에 전류를 흘리고, 상기 발열 저항에 있어서 발생한 열을 이용해 상기 제 1 퓨즈를 용융시킴으로써, 상기 제 1 단자와 상기 제 2 단자 사이의 전류 경로를 차단한 후, 상기 제 2 퓨즈를 용융시킴으로써, 상기 제 1 단자 및 상기 제 2 단자와 상기 제 3 단자 사이의 전류 경로를 차단하는
상기 (60) 에 기재된 차단 소자 회로.
(62)
상기 제 1 퓨즈가 전원 라인에 직렬로 접속되고,
상기 발열 저항의 개방단 (開放端) 이 스위치 소자를 개재하여 상기 전원 라인의 반대극에 접속되고,
상기 스위치 소자를 구동시킴으로써, 상기 발열 저항에 전류가 흐르는
상기 (60) 또는 (61) 에 기재된 차단 소자 회로.
(63)
외부 회로에 접속되는 제 1 단자 및 제 2 단자와,
발열 저항과,
상기 발열 저항에 접속된 제 3 단자와,
상기 제 1 단자와 상기 제 2 단자에 접속됨과 함께 상기 외부 회로에 직렬로 접속되는 제 3 퓨즈와,
상기 제 1 단자 및 상기 제 2 단자 중 적어도 일방과 상기 제 3 단자에 접속된 제 4 퓨즈
를 구비한, 차단 소자 회로.
(64)
상기 제 1 단자 또는 상기 제 2 단자와, 상기 제 3 퓨즈 및 상기 제 4 퓨즈와, 상기 제 3 단자를 개재하여 상기 발열 저항에 전류를 흘리고, 상기 발열 저항에 있어서 발생한 열을 이용해 상기 제 3 퓨즈를 용융시킴으로써, 상기 제 1 단자와 상기 제 2 단자 사이의 전류 경로를 차단한 후, 상기 제 4 퓨즈를 용융시킴으로써, 상기 제 1 단자 및 상기 제 2 단자와 상기 제 3 단자 사이의 전류 경로를 차단하는
상기 (63) 에 기재된 차단 소자 회로.
(65)
상기 제 3 퓨즈가 전원 라인에 직렬로 접속되고,
상기 발열 저항의 개방단이 스위치 소자를 개재하여 상기 전원 라인의 반대극에 접속되고,
상기 스위치 소자를 구동시킴으로써, 상기 발열 저항에 전류가 흐르는
상기 (63) 또는 (64) 에 기재된 차단 소자 회로.
1, 20 : 차단 소자
2, 27 : 급전 경로
10 : 절연 기판
10a : 표면
10b : 이면
11 : 제 1 전극
12 : 제 2 전극
13 : 제 3 전극
14 : 제 4 전극
15 : 발열체
16 : 보호벽
17 : 절연층
18 : 플럭스
19 : 커버 부재
21 : 제 1 가용 도체
22 : 제 2 가용 도체
23 : 제 3 가용 도체
26 : 제 4 가용 도체
24 : 제 5 가용 도체
25 : 제 6 가용 도체
30 : 배터리 팩
31 ∼ 34 : 배터리 셀
36 : 검출 회로
37 : 전류 제어 소자
40 : 충방전 제어 회로
41, 42 : 전류 제어 소자
43 : 제어부
45 : 충전 장치
50 : 도체 리본

Claims (42)

  1. 절연 기판과,
    상기 절연 기판에 형성됨과 함께 서로 대향하는 제 1 전극 및 제 2 전극과,
    상기 절연 기판에 형성됨과 함께 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극의 대향 방향과 교차하는 방향에 있어서 서로 대향하는 제 3 전극 및 제 4 전극과,
    상기 제 3 전극과 상기 제 4 전극에 접속된 발열체와,
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극을 접속시키는 제 1 접속부와, 그 제 1 접속부에 접속됨과 함께 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극을 접속시키는 제 2 접속부를 포함하는 제 1 가용 도체와,
    상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극으로부터, 상기 제 1 가용 도체 및 상기 제 3 전극을 개재하여, 상기 발열체에 전류를 흘리는 급전 경로를 구비하고,
    상기 발열체의 발열을 이용해 상기 제 1 가용 도체를 용융시킴으로써, 상기 제 1 접속부를 용단시킨 후, 상기 제 2 접속부를 용단시키는, 차단 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 접속부는, 상기 제 2 접속부보다 상기 발열체의 발열 중심의 가까이에 위치하고 있는, 차단 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 접속부의 폭 W2 는, 상기 제 1 접속부의 폭 W1 보다 작은, 차단 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열체의 발열 중심과, 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극 중 상기 제 1 가용 도체가 접속된 부위가, 서로 중첩되는, 차단 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극 사이의 간격 G2 가, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 간격 G1 보다 작은, 차단 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극, 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극이 형성되어 있는 상기 절연 기판의 표면에, 절연층을 구비하고,
    상기 발열체는, 상기 절연 기판과 상기 절연층 사이에 형성되어 있거나, 또는 상기 절연층의 내부에 형성되어 있는, 차단 소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열체는, 상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극, 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극이 형성되어 있는 상기 절연 기판의 표면과 반대측의 이면에 형성되어 있는, 차단 소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열체는, 상기 절연 기판의 내부에 형성되어 있는, 차단 소자.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 발열체와 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극이 서로 중첩되는, 차단 소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 발열체와 상기 제 3 전극이 서로 중첩되는, 차단 소자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극, 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극이 형성되어 있는 상기 절연 기판의 표면에, 절연층을 구비하고,
    상기 발열체는, 상기 절연 기판과 상기 절연층 사이에 형성됨과 함께, 상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극, 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극과 나란히 형성되어 있는, 차단 소자.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가용 도체는, 땜납을 포함하는, 차단 소자.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가용 도체는, 저융점 금속과 고융점 금속을 함유하고,
    상기 저융점 금속이, 상기 발열체로 가열하여 용융함과 함께, 상기 고융점 금속을 용식하는, 차단 소자.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 저융점 금속은, 땜납을 포함하고,
    상기 고융점 금속은, 은 (Ag) 및 구리 (Cu) 중 적어도 일방을 구성 원소로서 포함하는, 차단 소자.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 가용 도체는, 내층인 고융점 금속층과 외층인 저융점 금속층을 포함하는 피복 구조를 갖는, 차단 소자.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 가용 도체는, 내층인 저융점 금속층과 외층인 고융점 금속층을 포함하는 피복 구조를 갖는, 차단 소자.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 가용 도체는, 저융점 금속층과 고융점 금속층이 적층된 적층 구조를 갖는, 차단 소자.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 가용 도체는, 저융점 금속층과 고융점 금속층이 교대로 적층된 4 층 이상의 다층 구조를 갖는, 차단 소자.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 가용 도체는, 내층인 저융점 금속층의 표면에 형성된 고융점 금속층을 포함하고,
    그 고융점 금속층에, 개구부가 형성되어 있는, 차단 소자.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 가용 도체는, 다수의 개구부를 갖는 고융점 금속층과, 그 고융점 금속층 상에 형성된 저융점 금속층을 포함하고,
    상기 개구부에, 상기 저융점 금속층이 충전되어 있는, 차단 소자.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가용 도체는, 저융점 금속과 고융점 금속을 함유하고,
    저융점 금속의 체적은, 고융점 금속의 체적보다 큰, 차단 소자.
  22. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 가용 도체는, 외층인 상기 고융점 금속층에 의해 피복됨과 함께 주면부의 두께보다 두꺼운 두께가 되도록 형성된 서로 대향하는 1 쌍의 제 1 측가장자리부와, 내층인 상기 저융점 금속층이 노출됨과 함께 상기 제 1 측면부의 두께보다 얇은 두께가 되도록 형성된 서로 대향하는 1 쌍의 제 2 측가장자리부를 포함하고,
    상기 제 1 측가장자리부가, 상기 발열체로의 통전 방향을 따른 방향으로, 상기 제 1 전극과 상기 제 3 전극에 접속되어 있거나, 또는 상기 제 1 전극과 상기 제 3 전극에 접속되어 있음과 함께 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극에 접속되어 있는, 차단 소자.
  23. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 가용 도체는, 외층인 상기 고융점 금속층에 의해 피복됨과 함께 주면부의 두께보다 두꺼운 두께가 되도록 형성된 서로 대향하는 1 쌍의 제 1 측가장자리부와, 내층인 상기 저융점 금속층이 노출됨과 함께 상기 제 1 측면부의 두께보다 얇은 두께가 되도록 형성된 서로 대향하는 1 쌍의 제 2 측가장자리부를 포함하고,
    상기 제 2 측가장자리부가, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 통전 방향을 따른 방향으로, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극에 접속되어 있는, 차단 소자.
  24. 절연 기판과,
    상기 절연 기판에 형성됨과 함께 서로 대향하는 제 1 전극 및 제 2 전극과,
    상기 절연 기판에 형성됨과 함께 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극의 대향 방향과 교차하는 방향에 있어서 서로 대향하는 제 3 전극 및 제 4 전극과,
    상기 제 3 전극과 상기 제 4 전극에 접속된 발열체와,
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극에 접속된 제 2 가용 도체와,
    상기 제 2 가용 도체로부터 이간됨과 함께 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극에 접속된 제 3 가용 도체와,
    상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극으로부터, 상기 제 2 가용 도체, 상기 제 3 가용 도체 및 상기 제 3 전극을 개재하여, 상기 발열체에 전류를 흘리는 급전 경로를 구비하고,
    상기 발열체의 발열을 이용해 상기 제 2 가용 도체를 용단시킴으로써, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 전류 경로를 차단한 후, 상기 제 3 가용 도체를 용단시킴으로써, 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극 사이의 전류 경로를 차단하는, 차단 소자.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 2 가용 도체는, 상기 제 3 가용 도체보다, 상기 발열체의 발열 중심에 가까운 위치에 배치되어 있는, 차단 소자.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 3 가용 도체의 폭 W2 는, 상기 제 2 가용 도체의 폭 W1 보다 작은, 차단 소자.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 2 가용 도체의 융점은, 상기 제 3 가용 도체의 융점보다 낮은, 차단 소자.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 발열체의 발열 중심과, 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극 중 상기 제 2 가용 도체가 접속된 부위가, 서로 중첩되는, 차단 소자.
  29. 절연 기판과,
    상기 절연 기판에 형성됨과 함께 서로 대향하는 제 1 전극 및 제 2 전극과,
    상기 절연 기판에 형성됨과 함께 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극의 대향 방향과 교차하는 방향에 있어서 서로 대향하는 제 3 전극 및 제 4 전극과,
    상기 제 3 전극과 상기 제 4 전극에 접속된 발열체와,
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극에 접속된 제 4 가용 도체와,
    상기 제 1 전극과 상기 제 3 전극에 접속된 제 5 가용 도체, 및 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극에 접속된 제 6 가용 도체 중 적어도 일방과,
    상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극으로부터, 상기 제 4 가용 도체와 상기 제 5 가용 도체 및 상기 제 6 가용 도체 중 적어도 일방과 상기 제 3 전극을 개재하여, 상기 발열체에 전류를 흘리는 급전 경로를 구비하고,
    상기 발열체의 발열을 이용해 상기 제 4 가용 도체를 용단시킴으로써, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 전류 경로를 차단한 후, 상기 제 5 가용 도체 및 상기 제 6 가용 도체 중 적어도 일방을 용단시킴으로써, 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극과 상기 제 3 전극 사이의 전류 경로를 차단하는, 차단 소자.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 제 4 가용 도체는, 상기 제 5 가용 도체 및 상기 제 6 가용 도체보다, 상기 발열체의 발열 중심에 가까운 위치에 배치되어 있는, 차단 소자.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 제 5 가용 도체의 폭 W2 및 상기 제 6 가용 도체의 폭 W2 는, 상기 제 4 가용 도체의 폭 W1 보다 작은, 차단 소자.
  32. 제 29 항에 있어서,
    상기 제 4 가용 도체의 융점은, 상기 제 5 가용 도체의 융점 및 상기 제 6 가용 도체의 융점보다 낮은, 차단 소자.
  33. 제 29 항에 있어서,
    상기 발열체의 발열 중심과, 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극 중 상기 제 4 가용 도체가 접속된 부위가, 서로 중첩되는, 차단 소자.
  34. 외부 회로에 접속되는 제 1 단자 및 제 2 단자와,
    발열 저항과,
    상기 발열 저항에 접속된 제 3 단자와,
    상기 제 1 단자와 상기 제 2 단자에 접속됨과 함께 상기 외부 회로에 직렬로 접속되는 제 1 퓨즈와,
    상기 제 1 단자 및 상기 제 2 단자와 상기 제 3 단자에 접속된 제 2 퓨즈를 구비하고,
    상기 제 1 단자 또는 상기 제 2 단자와, 상기 제 1 퓨즈 및 상기 제 2 퓨즈와, 상기 제 3 단자를 개재하여 상기 발열 저항에 전류를 흘리고, 상기 발열 저항에 있어서 발생한 열을 이용해 상기 제 1 퓨즈를 용융시킴으로써, 상기 제 1 단자와 상기 제 2 단자 사이의 전류 경로를 차단한 후, 상기 제 2 퓨즈를 용융시킴으로써, 상기 제 1 단자 및 상기 제 2 단자와 상기 제 3 단자 사이의 전류 경로를 차단하는, 차단 소자 회로.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 제 1 퓨즈가 전원 라인에 직렬로 접속되고,
    상기 발열 저항의 개방단이 스위치 소자를 개재하여 상기 전원 라인의 반대극에 접속되고,
    상기 스위치 소자를 구동시킴으로써, 상기 발열 저항에 전류가 흐르는, 차단 소자 회로.
  36. 외부 회로에 접속되는 제 1 단자 및 제 2 단자와,
    발열 저항과,
    상기 발열 저항에 접속된 제 3 단자와,
    상기 제 1 단자와 상기 제 2 단자에 접속됨과 함께 상기 외부 회로에 직렬로 접속되는 제 3 퓨즈와,
    상기 제 1 단자 및 상기 제 2 단자 중 적어도 일방과 상기 제 3 단자에 접속된 제 4 퓨즈를 구비하고,
    상기 제 1 단자 또는 상기 제 2 단자와, 상기 제 3 퓨즈 및 상기 제 4 퓨즈와, 상기 제 3 단자를 개재하여 상기 발열 저항에 전류를 흘리고, 상기 발열 저항에 있어서 발생한 열을 이용해 상기 제 3 퓨즈를 용융시킴으로써, 상기 제 1 단자와 상기 제 2 단자 사이의 전류 경로를 차단한 후, 상기 제 4 퓨즈를 용융시킴으로써, 상기 제 1 단자 및 상기 제 2 단자와 상기 제 3 단자 사이의 전류 경로를 차단하는, 차단 소자 회로.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 제 3 퓨즈가 전원 라인에 직렬로 접속되고,
    상기 발열 저항의 개방단이 스위치 소자를 개재하여 상기 전원 라인의 반대극에 접속되고,
    상기 스위치 소자를 구동시킴으로써, 상기 발열 저항에 전류가 흐르는, 차단 소자 회로.
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