KR102510697B1 - 전극 일체형 퓨즈 부재를 포함하는 세라믹 보호 소자 및 이를 포함하는 이차전지 충전장치 - Google Patents

전극 일체형 퓨즈 부재를 포함하는 세라믹 보호 소자 및 이를 포함하는 이차전지 충전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 단순화된 공정으로 형성할 수 있는 전극 일체형 퓨즈 부재를 포함하는 세라믹 보호 소자를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 의하면, 세라믹 보호 소자는, 세라믹 기판; 상기 세라믹 기판 상에 위치하는 퓨즈용 상부 전극; 상기 세라믹 기판 상에 위치하는 연결 단자; 상기 퓨즈용 상부 전극과 상기 연결 단자를 전기적으로 연결하는 퓨즈 부재; 상기 퓨즈 부재 상에 위치하는 퓨즈 수용 부재; 및 상기 세라믹 기판과 상기 퓨즈 부재 사이에 위치하고, 전류가 인가될 때 발열되어 상기 퓨즈 부재를 용단하는 발열 부재;를 포함한다.

Description

전극 일체형 퓨즈 부재를 포함하는 세라믹 보호 소자 및 이를 포함하는 이차전지 충전장치{Ceramic protect device having electrode integrated fuse member and secondary battery charging apparatus having the same}
본 발명의 기술적 사상은 세라믹 보호 소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전극 일체형 퓨즈 부재를 포함하는 세라믹 보호 소자 및 이를 포함하는 이차전지 충전장치에 관한 것이다.
보호 소자는 이차전지에 과전류 및 과전압이 인가되는 것을 방지하기 위한 기능을 수행한다. 상기 보호 소자는, 기판 상에 발열체, 절연층, 전극 및 저융점 금속 퓨즈 부재가 차례로 적층된 적층 구조체로 구성된다. 상기 보호 소자에 과전압이 인가되는 경우에, 발열체가 발열하고, 이에 따라 저융점 금속 퓨즈 부재가 용단된다.
종래의 보호 소자는 소성된 세라믹 기판상에 발열체, 절연층, 및 전극을 순차적으로 형성하기 위하여, 인쇄 공정과 소성 공정을 반복하여야 하므로 제조 단계가 증가되는 한계가 있다.
한국특허출원번호 제 10-2012-0052661호
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 단순화된 공정으로 형성할 수 있는 전극 일체형 퓨즈 부재를 포함하는 세라믹 보호 소자 및 이를 포함하는 이차전지 충전장치를 제공하는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 단순화된 공정으로 형성할 수 있는 전극 일체형 퓨즈 부재를 포함하는 세라믹 보호 소자 및 이를 포함하는 이차전지 충전장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 세라믹 보호 소자는, 세라믹 기판; 상기 세라믹 기판 상에 위치하는 퓨즈용 상부 전극; 상기 세라믹 기판 상에 위치하는 연결 단자; 상기 세라믹 기판 상에 위치하고, 상기 퓨즈용 상부 전극과 상기 연결 단자를 전기적으로 연결하는 퓨즈 부재; 상기 퓨즈 부재 상에 위치하는 퓨즈 수용 부재; 및 상기 세라믹 기판과 상기 퓨즈 부재 사이에 위치하고, 전류가 인가될 때 발열되어 상기 퓨즈 부재를 용단하는 발열 부재;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 발열 부재에 의한 발열에 의하여 상기 퓨즈 수용 부재가 용융되고, 이에 따라 상기 퓨즈 부재를 용융시켜 수용함으로써, 상기 퓨즈용 상부 전극과 상기 연결 단자의 연결을 차단할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 세라믹 기판 상에 위치하고, 상기 퓨즈 부재 및 상기 퓨즈 수용 부재가 용융된 후의 유동을 차단하는 유동 차단 부재;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 유동 차단 부재는, 상기 퓨즈 부재와 상기 퓨즈 수용 부재를 둘러싸는 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 유동 차단 부재는 개방 영역을 구비하고, 상기 개방 영역에 상기 퓨즈 부재와 상기 퓨즈 수용 부재가 위치하고, 상기 개방 영역의 평면적은 상기 퓨즈 부재와 상기 퓨즈 수용 부재가 용융된 후 고상화되어 형성되는 용융 결합체의 접촉 표면적에 비하여 클 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 유동 차단 부재는, 상기 퓨즈용 상부 전극을 가로질러 연장된 한 쌍의 제1 연장 요소; 상기 제1 연장 요소의 단부에 연결되고 상기 퓨즈용 상부 전극을 따라서 연장된 한 쌍의 제2 연장 요소; 및 상기 제1 연장 요소를 서로 연결하고, 상기 연결 단자 상에 위치하는 제3 연장 요소;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 퓨즈용 상부 전극은, 서로 이격되어 위치하는 제1 퓨즈용 상부 전극 및 제2 퓨즈용 상부 전극을 포함하고, 상기 연결 단자는 상기 제1 퓨즈용 상부 전극과 상기 제2 퓨즈용 상부 전극 사이에 위치할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 퓨즈 부재는 제1 퓨즈 부재 및 제2 퓨즈 부재를 포함하고, 상기 제1 퓨즈 부재는 상기 제1 퓨즈용 상부 전극과 상기 연결 단자를 전기적으로 연결하고, 상기 제2 퓨즈 부재는 상기 제2 퓨즈용 상부 전극과 상기 연결 단자를 전기적으로 연결할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 퓨즈 수용 부재는 제1 퓨즈 수용 부재 및 제2 퓨즈 수용 부재를 포함하고, 상기 제1 퓨즈 수용 부재는 상기 제1 퓨즈 부재 상에 위치하고, 상기 제2 퓨즈 수용 부재는 상기 제2 퓨즈 부재 상에 위치할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 퓨즈용 상부 전극과 상기 퓨즈 부재는 일체형으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 연결 단자와 상기 퓨즈 부재는 일체형으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 퓨즈용 상부 전극, 상기 연결 단자, 및 상기 퓨즈 부재 중 적어도 어느 하나는 0.5 중량% 내지 1.5 중량% 백금 및 잔부는 은을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 퓨즈 수용 부재는, 2 중량% 내지 4 중량% 은(Ag), 0.1 중량% 내지 1.0 중량% 구리(Cu), 및 잔부는 주석(Sn)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 퓨즈 부재는, 100 μm 내지 250 μm 범위의 폭을 가질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 발열 부재는, 1 Ω/□ 내지 5 Ω/□ 범위의 면저항을 가지는 RuO2를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 발열 부재를 보호하도록, 상기 발열 부재를 덮는 보호 부재;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 세라믹 기판의 하측에 위치하고, 상기 퓨즈용 상부 전극과 관통 도전 비아를 통하여 전기적으로 연결된 퓨즈용 하부 전극;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 세라믹 보호 소자는, 동시 소성에 의하여 서로 일체화되는 제1 세라믹 시트 및 제2 세라믹 시트를 포함하여 구성된 세라믹 기판; 상기 세라믹 기판 상에 위치하는 퓨즈용 상부 전극; 상기 세라믹 기판 상에 위치하는 연결 단자; 상기 퓨즈용 상부 전극과 상기 연결 단자를 전기적으로 연결하는 퓨즈 부재; 상기 퓨즈 부재 상에 위치하는 퓨즈 수용 부재; 및 상기 세라믹 기판 내에 내장되고, 전류가 인가될 때 발열되어 상기 퓨즈 부재를 용단하는 내장 발열 부재;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 제2 세라믹 시트의 하면에 위치하는 내장 연결 비아용 하부 전극; 상기 제2 세라믹 시트를 관통하고, 상기 내장 연결 비아용 하부 전극에 전기적으로 연결된 제1 내장 연결 비아; 상기 제2 세라믹 시트의 상측에 위치하고, 상기 제1 내장 연결 비아와 상기 내장 발열 부재를 전기적으로 연결하는 내장 연결 패드; 및 상기 제1 세라믹 시트를 관통하고, 상기 내장 발열 부재와 상기 연결 단자를 전기적으로 연결되는 제2 내장 연결 비아;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 이차전지 충전장치는, 전원에 연결되어 충전되는 이차전지부; 상기 이차전지부에 인가되는 전압을 감지하는 전압 감지부; 상기 전압 감지부에 전기적으로 연결되고, 상기 전압 감지부의 제어 신호를 전달 받아 전기 경로를 개폐하는 스위치부; 및 상기 이차전지부와 상기 전원에 직렬로 연결된 퓨즈 요소; 및 상기 이차전지부와 상기 전원에 병렬로 연결되고, 상기 스위치부에 직렬로 연결되어 상기 스위치부가 턴-온되면 발열되어 상기 퓨즈 요소를 용단하는 발열 요소;를 포함하는 퓨즈부; 를 포함하고, 상기 퓨즈부는 상술한 상기 세라믹 보호 소자로 이루어질 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 세라믹 보호 소자는 이차전지의 충전 중에 과전류 또는 과전압이 인가되는 경우에, 용단되어 이차전지를 보호할 수 있는 장치로서, 상부 전극과 일체화된 퓨즈 부재를 형성함으로써 제조 공정 시간을 단순화할 수 있고 비용과 시간을 절약할 수 있다. 또한, 퓨즈 수용 부재와 유동 차단 부재를 더 포함함에 따라 과전류 및 과전압에서의 용단을 신뢰성있게 구현할 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 보호 소자가 설치된 이차전지 충전장치의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 보호 소자의 외관 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 보호 소자를 선 A-A를 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 보호 소자의 상면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 보호 소자의 배면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 도 2의 세라믹 보호 소자에서 과전압 인가시 전류 흐름을 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 보호 소자의 외관 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 보호 소자를 선 B-B를 따라 절단한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 도 7의 세라믹 보호 소자에서 과전압 인가 시 전류 흐름을 나타내는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 도 2의 세라믹 보호 소자의 용단 전 후의 상태를 나타내는 사진들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
본 명세서에서 "전기적으로 연결"의 의미는 직접적으로 접촉하거나 또는 다른 구성요소를 통하여 간접적으로 접촉하여 전기를 통하게 하는 연결을 의미하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 보호 소자(100)가 설치된 이차전지 충전장치(1)의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 이차전지 충전장치(1)는 이차전지부(10), 전압감지부(20), 스위치부(30), 및 보호소자부(40)를 포함한다. 이차전지 충전장치(1)는 전원(50)에 연결될 수 있고, 전원(50)으로부터 전력을 공급받아 충전될 수 있다.
이차전지부(10)는 전원(50)에 전기적으로 연결될 수 있고, 전원(50)으로부터 전력을 공급받아 충전될 수 있다. 이차전지부(10)는 다양한 이차전지를 포함할 수 있고, 예를 들어 리튬(Li) 전지를 포함할 수 있다.
전압감지부(20)는 이차전지부(10)와 전원(50)의 전기적 연결에 대하여 병렬로 연결될 수 있고, 이차전지부(10)에 인가되는 전압을 감지할 수 있다. 병렬 연결되어 있으므로, 전압감지부(20)에 감지되는 전압은 이차전지부(10)에 인가되는 전압과 동일하다. 전압감지부(20)에서 감지된 전압이 허용 전압을 초과하는 과전압인 경우에는, 스위치부(30)에 제어 신호를 전달할 수 있다. 전압감지부(20)는 집적 회로(IC)로 구성될 수 있다.
스위치부(30)는 전압감지부(20)에 전기적으로 연결될 수 있고, 전압감지부(20)로부터 상기 제어 신호를 전달받아 보호소자부(40)로의 전기 경로를 개폐하는 스위치 기능을 수행할 수 있다. 스위치부(30)는 트랜지스터, 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor, FET)로 구성될 수 있다.
보호소자부(40)는 이차전지 충전장치(1)에 과전류 및/또는 과전압이 인가되면, 이를 차단하는 기능을 수행할 수 있다. 보호소자부(40)는 퓨즈 요소(42)와 발열 요소(44)를 포함할 수 있다. 퓨즈 요소(42)는 이차전지부(10)와 전원(50)에 대하여 직렬로 연결될 수 있다. 발열 요소(44)는 이차전지부(10)와 전원(50)에 대하여 병렬로 연결될 수 있다. 발열 요소(44)는 스위치부(30)에 직렬로 연결될 수 있고, 스위치부(30)가 턴-온되면 발열되어 퓨즈 요소(42)를 용단할 수 있다. 보호소자부(40)는 하기에 설명하는 세라믹 보호 소자(100)에 상응할 수 있다.
이하에서는, 이차전지 충전장치(1)의 동작 방법에 대하여 설명하기로 한다.
전원(50)으로부터 이차전지 충전장치(1)에 인가되는 전류 및 전압이 이차전지 충전장치(1)가 허용하는 허용 전류 및/또는 허용 전압 이내인 경우에는, 전원(50)으로부터 전력을 제공받아 이차전지부(10)가 충전될 수 있다.
반면, 전원(50)으로부터 이차전지 충전장치(1)에 인가되는 전류 및 전압이 이차전지 충전장치(1)가 허용하는 허용 전류 및/또는 허용 전압을 초과하는 과전류 및/또는 과전압인 경우에는, 전원(50)으로부터 이차전지부(10)로의 충전이 중단될 수 있다.
전원(50)으로부터 이차전지 충전장치(1)에 인가되는 전류가 과전류인 경우에는, 보호소자부(40)의 퓨즈 요소(42)가 상기 과전류로 인하여 용단(溶斷)되고, 이에 따라 전원(50)과 이차전지부(10)의 전기적 연결이 차단된다. 여기에서, 발열 요소(44)를 통하는 전기적 경로는 스위치부(30)에 의하여 차단되어 있음에 유의한다.
전원(50)으로부터 이차전지 충전장치(1)에 인가되는 전압이 과전압인 경우에는, 보호소자부(40)의 퓨즈 요소(42)는 전류에 의하여 용단되지는 않는다. 아 경우에는, 전압감지부(20)에 의하여 상기 과전압이 감지되고, 전압감지부(20)는 스위치부(30)로 제어 신호를 전달하고, 이에 따라 스위치부(30)가 턴-온(turn on)된다. 스위치부(30)가 트랜지스터인 경우에는, 전압감지부(20)는 상기 트랜지스터의 게이트 단자에 게이트 전압을 인가하게 된다. 스위치부(30)가 턴-온되면, 발열 요소(44)에 전류가 흐르게 되어 열이 발생되고, 이에 따라 상기 발생된 열에 의하여 퓨즈 요소(42)가 용단된다. 따라서, 전원(50)과 이차전지부(10)의 전기적 연결이 차단된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 보호 소자(100)의 외관 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 보호 소자(100)를 선 A-A를 따라 절단한 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 보호 소자(100)의 상면도이다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 보호 소자(100)의 배면도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 세라믹 보호 소자(100)는, 세라믹 기판(110), 퓨즈용 상부 전극(120), 연결 단자(130), 퓨즈 부재(140), 퓨즈 수용 부재(150), 및 발열 부재(160)를 포함한다. 세라믹 보호 소자(100)는 유동 차단 부재(170)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 세라믹 보호 소자(100)는, 세라믹 기판(110); 세라믹 기판(110) 상에 위치하는 퓨즈용 상부 전극(120); 세라믹 기판(110) 상에 위치하는 연결 단자(130); 세라믹 기판(110) 상에 위치하고, 퓨즈용 상부 전극(120)과 연결 단자(130)를 전기적으로 연결하는 퓨즈 부재(140); 퓨즈 부재(140) 상에 위치하는 퓨즈 수용 부재(150); 및 세라믹 기판(110)과 퓨즈 부재(140) 사이에 위치하고, 전류가 인가될 때 발열되어 상기 퓨즈 부재를 용단하는 발열 부재(160);를 포함한다.
세라믹 기판(110)은 다양한 세라믹 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 SiO2, Ba2O3, Al2O3, CaO, MgO, SrO, Li2O, ZnO, TiO2, 및 ZrO2 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
퓨즈용 상부 전극(120)은 세라믹 기판(110)의 상면에 위치할 수 있다. 퓨즈용 상부 전극(120)은 제1 퓨즈용 상부 전극(121) 및 제2 퓨즈용 상부 전극(122)을 포함할 수 있다. 제1 퓨즈용 상부 전극(121)과 제2 퓨즈용 상부 전극(122)은 세라믹 기판(110)의 상면(119) 상에 서로 이격되어 위치할 수 있다.
연결 단자(130)는 세라믹 기판(110)의 상면에 위치할 수 있다. 연결 단자(130)는 제1 퓨즈용 상부 전극(121)과 제2 퓨즈용 상부 전극(122) 사이에 위치할 수 있다. 연결 단자(130)는 제1 퓨즈용 상부 전극(121)과 제2 퓨즈용 상부 전극(122)으로부터 이격되어 위치할 수 있다. 도시된 연결 단자(130)의 형상은 예시적이며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다. 연결 단자(130)는 제2 상부 연결 패드(188)와 퓨즈 부재(140) 사이의 전기적 연결의 기능을 수행할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있다.
퓨즈 부재(140)는 세라믹 기판(110)의 상면에 위치할 수 있다. 퓨즈 부재(140)는 도 1의 이차전지부(10)와 전원(50)을 전기적으로 연결할 수 있고, 허용 전류 및/또는 허용 전압 이상에서 용단되어 이차전지부(10)와 전원(50)을 전기적으로 단락하는 기능을 수행할 수 있다.
퓨즈 부재(140)는 세라믹 기판(110) 상에 위치하고, 퓨즈용 상부 전극(120)과 연결 단자(130)를 전기적으로 연결할 수 있다. 퓨즈 부재(140)는 제1 퓨즈 부재(141) 및 제2 퓨즈 부재(142)를 포함할 수 있다. 제1 퓨즈 부재(141)는 제1 퓨즈용 상부 전극(121)과 연결 단자(130)를 전기적으로 연결할 수 있다. 제2 퓨즈 부재(142)는 제2 퓨즈용 상부 전극(122)과 연결 단자(130)를 전기적으로 연결할 수 있다.
연결 단자(130)와 퓨즈 부재(140)는 일체형으로 형성될 수 있다. 또는, 퓨즈용 상부 전극(120)과 퓨즈 부재(140)는 일체형으로 형성될 수 있다. 또는, 퓨즈용 상부 전극(120), 연결 단자(130), 및 퓨즈 부재(140)는 일체형으로 형성될 수 있다. 또한, 퓨즈용 상부 전극(120), 연결 단자(130), 및 퓨즈 부재(140) 중 적어도 어느 두 개는 동일 평면 상에 형성될 수 있다.
퓨즈용 상부 전극(120), 연결 단자(130), 및 퓨즈 부재(140)는 세라믹 기판(110)의 상면(119)에 페이스트(paste)를 이용한 스크린 인쇄 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
퓨즈용 상부 전극(120), 연결 단자(130), 및 퓨즈 부재(140)는 동일한 물질을 포함할 수 있다. 퓨즈용 상부 전극(120), 연결 단자(130), 및 퓨즈 부재(140)는, 예를 들어 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 퓨즈용 상부 전극(120), 연결 단자(130), 및 퓨즈 부재(140) 중 적어도 어느 하나는, 예를 들어 0.5 중량% 내지 1.5 중량% 백금 및 잔부는 은을 포함할 수 있고, 예를 들어 1 중량% 백금 및 잔부는 은을 포함할 수 있다. 상기 잔부로서 불가피한 불순물을 더 포함할 수 있다.
퓨즈 부재(140)의 치수는 세라믹 보호 소자(100)의 허용 전류 및 허용 전압에 따라 변화할 수 있다. 퓨즈 부재(140)의 길이는 퓨즈용 상부 전극(120)과 연결 단자(130) 사이의 거리에 의하여 한정되므로, 퓨즈 부재(140)의 폭과 높이를 조절하여 세라믹 보호 소자(100)의 정격 수치를 변화시킬 수 있다. 퓨즈 부재(140)는 퓨즈용 상부 전극(120)과 연결 단자(130)를 전기적으로 연결할 수 있는 길이를 가지고, 100 μm 내지 250 μm 범위의 폭을 가질 수 있다. 그러나, 상기 폭의 수치는 예시적이며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
퓨즈 수용 부재(150)는 퓨즈 부재(140) 상에 위치할 수 있다. 퓨즈 수용 부재(150)는 제1 퓨즈 수용 부재(151) 및 제2 퓨즈 수용 부재(152)를 포함할 수 있다. 제1 퓨즈 수용 부재(151)는 제1 퓨즈 부재(141) 상에 위치할 수 있고, 제2 퓨즈 수용 부재(152)는 제2 퓨즈 부재(142) 상에 위치할 수 있다.
퓨즈 수용 부재(150)는 스크린 인쇄 또는 납땜 방식을 이용하여 형성할 수 있다. 퓨즈 수용 부재(150)는 솔더 페이스트를 포함할 수 있다. 퓨즈 수용 부재(150)는, 예를 들어 주석(Sn), 은(Ag), 및 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 퓨즈 수용 부재(150)는, 예를 들어 2 중량% 내지 4 중량% 은(Ag), 0.1 중량% 내지 1.0 중량% 구리(Cu), 및 잔부는 주석(Sn)을 포함할 수 있다. 퓨즈 수용 부재(150)는, 예를 들어 3 중량% 은(Ag), 0.5 중량% 구리(Cu), 및 96.5 중량% 주석(Sn)을 포함할 수 있다. 상기 잔부로서 불가피한 불순물을 더 포함할 수 있다.
퓨즈 수용 부재(150)는 낮은 용융점을 가지므로, 발열 부재(160)에 의한 발열에 의하여 용융되고, 이에 따라 퓨즈 부재(140)를 고용(solid solution), 용체화 또는 합금화 등의 방식으로 용융시켜 수용할 수 있다. 퓨즈 수용 부재(150)는 용융되면서 퓨즈 부재(140)를 용융시킨 후 고상화되어 용융 결합체를 형성할 수 있다. 이러한 용융 결합체는 표면 장력에 의하여 구형 형상으로 응집되는 경향을 나타낼 수 있고, 이에 따라 퓨즈용 상부 전극(120)과 연결 단자(130) 사이에 연결된 퓨즈 부재(140)를 단락시켜, 퓨즈용 상부 전극(120)과 연결 단자(130)의 연결을 차단할 수 있다. 또한, 퓨즈 수용 부재(150)가 용융될 때에, 퓨즈용 상부 단자(120) 또는 연결 단자(130)가 용융될 수 있고, 이러한 용융에 의하여 상기 단락이 더 용이하게 이루어질 수 있다.
발열 부재(160)는 세라믹 기판(110)과 퓨즈 부재(140) 사이에 위치할 수 있다. 발열 부재(160)는 스크린 인쇄 방법을 이용하거나 납땜 방식을 이용하여 형성될 수 있다. 발열 부재(160)는 도 1의 전원(50)과 스위치부(30)에 전기적으로 연결될 수 있다. 발열 부재(160)는 도 1의 이차전지 충전장치(1)에 허용 전압 이상의 과전압이 인가될 때 발열될 수 있고, 이러한 발열에 의하여 퓨즈 부재(140)를 용단시킬 수 있다. 상기 발열에 의하여 퓨즈 수용 부재(150)가 용융되고, 이어서 퓨즈 부재(140)가 용융되어, 퓨즈 부재(140)가 용단될 수 있다. 발열 부재(160)는, 다양한 발열 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 1 Ω/□ 내지 5 Ω/□ 범위의 면저항을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발열 부재(160)는 약 2.5 Ω/□ 의 면저항을 가지는 RuO2를 포함할 수 있다.
발열 부재(160)를 보호하도록 발열 부재(160) 상에 위치하는 보호 부재(162)를 더 포함할 수 있다. 보호 부재(162)는 발열 부재(160)를 덮도록 형성될 수 있다. 보호 부재(162)는 오버 글레이즈(over glaze) 등과 같은 물질을 포함할 수 있다.
상기 오버 글레이즈는, 예를 들어 10 중량% 내지 18 중량%의 알루미늄 산화물(aluminum oxide), 5 중량% 내지 10 중량%의 지르코늄산칼슘(calcium zirconate), 40 중량% 내지 55 중량%의 유리(glass), 15 중량% 내지 25 중량%의 224 트리메틸 3 히드록실 펜타이소 부틸레이트(224 trimetyl 3 hydoroxyl pentaiso butylate), 1 중량% 내지 5 중량%의 에틸 셀룰로스(ethyl cellulose), 1 중량% 내지 5 중량%의 C.I. 피그멘트 그린 50, 1 중량%의 디메틸 프탈레이트(dimethly phthalate), 및 0.5 중량% 내지 2 중량%의 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 유리는, 40 중량% 내지 45 중량%의 실리콘 및 3 중량% 내지 8 중량%의 보론을 포함할 수 있다. 상기 C.I. 피그멘트 그린 50은 0.8 중량%의 니켈 산화물, 0.5 중량% 의 코발트 산화물, 및 0.1 중량% 내지 2 중량%의 아연 산화물을 포함할 수 있다.
유동 차단 부재(170)는 세라믹 기판(110) 상에 위치할 수 있다. 유동 차단 부재(170)는 퓨즈 부재(140) 및 퓨즈 수용 부재(150)가 용융된 후의 유동을 차단할 수 있다.
유동 차단 부재(170)는, 용융된 후의 유동을 차단하도록, 퓨즈 부재(140)와 퓨즈 수용 부재(150)를 둘러싸는 형상을 가질 수 있다. 또한, 유동 차단 부재(170)는 개방 영역을 구비하고, 상기 개방 영역에 퓨즈 부재(140)와 퓨즈 수용 부재(150)가 위치하고, 상기 개방 영역의 평면적은 퓨즈 부재(140)와 퓨즈 수용 부재(150)가 용융된 후 고상화되어 형성되는 용융 결합체의 접촉 표면적에 비하여 클 수 있다. 이에 따라, 상기 용융 결합체는 퓨즈용 상부 단자(120)와 접촉하지만 연결 단자(130)와 접촉되지 않거나, 또는 연결 단자(130)와 접촉하지만 퓨즈용 상부 단자(120)와 접촉하지 않을 수 있고, 이에 따라 퓨즈용 상부 단자(120)와 연결 단자(130) 사이의 전기적 연결을 차단할 수 있다.
유동 차단 부재(170)는, 퓨즈용 상부 전극(120)를 가로질러 연장된 한 쌍의 제1 연장 요소(171); 제1 연장 요소(171)의 단부에 연결되고 퓨즈용 상부 전극(120)을 따라서 연장된 한 쌍의 제2 연장 요소(172); 및 제1 연장 요소(171)를 서로 연결하고, 연결 단자(130) 상에 위치하는 제3 연장 요소(173);를 포함할 수 있다. 구체적으로, 유동 차단 부재(170)는 제1 퓨즈용 상부 전극(121)과 제2 퓨즈용 상부 전극(122) 사이를 가로질러 연장된 한 쌍의 제1 연장 요소(171); 제1 연장 요소(171)의 단부에 연결되고 제1 퓨즈용 상부 전극(121)과 제2 퓨즈용 상부 전극(122)을 따라서 연장된 한 쌍의 제2 연장 요소(171); 및 제1 연장 요소(171)를 서로 연결하고, 연결 단자(130) 상에 위치하는 제3 연장 요소(173);를 포함할 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 유동 차단 부재(170)는 다양한 형상을 가질 수 있다.
유동 차단 부재(170)는 다양한 절연물을 포함할 수 있다. 유동 차단 부재(170)는, 예를 들어 25 중량% 내지 35 중량%의 에폭시/페놀 수지, 0 중량% 초과 내지 5 중량%의 페놀, 0 중량% 초과 내지 1 중량%의 포름 알데히드, 10 중량% 내지 20 중량%의 색소, 5 중량% 내지 15 중량%의 이산화규소, 0 중량% 초과 내지 5 중량%의 필러, 5 중량% 내지 15 중량%의 첨가제, 15 중량% 내지 25 중량%의 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 및 5 중량% 내지 10 중량%의 솔벤트 나프타를 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 물질은 예시적이며 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
세라믹 보호 소자(100)의 하면(118) 상에 퓨즈용 하부 전극이 위치할 수 있다. 상기 퓨즈용 하부 전극은 제1 퓨즈용 하부 전극(123)과 제2 퓨즈용 하부 전극(124)을 포함할 수 있다. 제1 퓨즈용 하부 전극(123)과 제2 퓨즈용 하부 전극(124)은 세라믹 기판(110)의 하면(118) 상에 서로 이격되어 위치할 수 있다. 제1 퓨즈용 하부 전극(123) 및 제2 퓨즈용 하부 전극(124)은 세라믹 기판(110)의 하면(118)에 스크린 인쇄 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 제1 퓨즈용 하부 전극(123) 및 제2 퓨즈용 하부 전극(124)은 도전성 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 금속을 포함할 수 있고, 예를 들어 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
제1 퓨즈용 상부 전극(121)과 제1 퓨즈용 하부 전극(123)은 제1 관통 도전 비아(125)를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 퓨즈용 상부 전극(122)과 제2 퓨즈용 하부 전극(124)은 제2 관통 도전 비아(126)을 통하여 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 관통 도전 비아(125)와 제2 관통 도전 비아(126)는 세라믹 기판(110)을 관통하여 형성되고, 도전성 물질로 충진되어 전기적 신호의 경로를 제공할 수 있다. 제1 관통 도전 비아(125)와 제2 관통 도전 비아(126)는 도 1의 전원(50)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 퓨즈 부재(140)는 제1 관통 도전 비아(125)와 제2 관통 도전 비아(126)를 각각 통하여 제1 퓨즈용 하부 전극(123)과 제2 퓨즈용 하부 전극(124)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제1 퓨즈용 상부 전극(121), 제2 퓨즈용 상부 전극(122), 제1 퓨즈용 하부 전극(123), 및 제2 퓨즈용 하부 전극(124)은 도 1의 전원(50)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 관통 도전 비아(125), 및 제2 관통 도전 비아(126)은 도전성 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 금속을 포함할 수 있고, 예를 들어 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
제1 퓨즈용 상부 전극(121), 제2 퓨즈용 상부 전극(122), 제1 퓨즈용 하부 전극(123), 제2 퓨즈용 하부 전극(124), 제1 관통 도전 비아(125), 제2 관통 도전 비아(126)은 퓨즈 부재(140)와 외부 장치(미도시)의 전기적 연결을 제공하기 위하여 예시적으로 구성된 것으로서, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 퓨즈용 하부 전극(123), 제2 퓨즈용 하부 전극(124), 제1 관통 도전 비아(125), 및 제2 관통 도전 비아(126) 중 적어도 일부가 생략되는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
세라믹 보호 소자(100)는, 내장 연결 비아용 하부 전극(182), 내장 연결 비아(184), 제1 상부 연결 패드(186), 및 제2 상부 연결 패드(188)를 더 포함할 수 있다. 내장 연결 비아용 하부 전극(182), 내장 연결 비아(184), 제1 상부 연결 패드(186), 및 제2 상부 연결 패드(188)는 도전성 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 금속을 포함할 수 있고, 예를 들어 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
내장 연결 비아용 하부 전극(182)은, 세라믹 기판(110)의 하면(118)에 위치하고, 내장 연결 비아(184)와 전기적으로 연결되어 내장 연결 비아(184)를 외부와, 예를 들어 도 1의 전원(50)과 전기적으로 연결할 수 있다. 내장 연결 비아용 하부 전극(182)은 제1 퓨즈용 하부 전극(123)과 제2 퓨즈용 하부 전극(124)으로부터 전기적으로 단락될 수 있다. 내장 연결 비아용 하부 전극(182)은 스크린 인쇄 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
내장 연결 비아(184)는 세라믹 기판(110) 내에 내장되고, 세라믹 기판(110)을 관통하여 형성될 수 있다. 내장 연결 비아(184)는 외부와 발열 부재(160)를 전기적으로 연결할 수 있다. 내장 연결 비아(184)는 발열 부재(160)와 중첩되지 않도록 발열 부재(160)로부터 이격되어 위치할 수 있다. 이러한 이격에 의하여, 발열 부재(160)에서 발생한 열이 하측으로 가능한 전달되지 않을 수 있다. 또는, 내장 연결 비아(184)와 발열 부재(160)가 직접적으로 연결되는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
제1 상부 연결 패드(186)는 세라믹 기판(110)의 상면(119)에 위치하고, 내장 연결 비아(184)와 발열 부재(160)를 전기적으로 연결할 수 있다. 제1 상부 연결 패드(186)는 스크린 인쇄 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
제2 상부 연결 패드(188)는 세라믹 기판(110)의 상면(119)에 위치하고, 연결 단자(130)와 접촉하도록 위치할 수 있다. 제2 상부 연결 패드(188)는 발열 부재(160)와 연결 단자(130)를 전기적으로 연결할 수 있다.
내장 연결 비아(184)와 제2 상부 연결 패드(188)는 서로 대향하여 위치할 수 있다. 구체적으로, 내장 연결 비아(184)는 제1 측에 위치하고, 제2 상부 연결 패드(188)는 발열 부재(160)를 기준으로 상기 제1 측에 대향하는 제2 측에 위치할 수 있다. 또한, 발열 부재(160)의 상측에 제2 상부 연결 패드(188)가 위치하고, 발열 부재(160)의 하측에 내장 연결 비아(184)가 위치할 수 있다.
이하에서는, 세라믹 보호 소자(100)가 과전류 또는 과전압 상태에서의 전류 경로에 대하여 설명하기로 한다.
먼저, 세라믹 보호 소자(100)에 과전류가 흐르는 경우에는, 퓨즈 부재(140)가 상기 과전류에 의하여 용단된다. 구체적으로, 상기 과전류에 의하여 융점이 낮은 퓨즈 수용 부재(150)가 먼저 융해되고, 이러한 융해에 의하여 퓨즈 부재(140)가 융해되면서 퓨즈용 상부 전극(120)과 연결 단자(130)의 연결이 단락된다. 상기 과전류의 경우에는, 발열 부재(160)에 전류가 흐르지 않아 열을 발생하지 않을 수 있다.
상기 과전류 시의 전류 경로는 다음과 같다. 도 1의 전원(50)으로부터 인가된 과전류는, 제1 퓨즈용 하부 전극(123), 제1 관통 도전 비아(125), 제1 퓨즈용 상부 전극(121), 제1 퓨즈 부재(141), 연결 단자(130), 제2 퓨즈 부재(142), 제2 퓨즈용 상부 전극(122), 제2 관통 도전 비아(126), 및 제2 퓨즈용 하부 전극(124)을 통하는 전류 경로로 흐르게 된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 도 2의 세라믹 보호 소자(100)에서 과전압 인가시 전류 흐름을 나타내는 개략도이다.
도 6을 참조하면, 과전압 인가 시 세라믹 보호 소자(100)에서의 전류 흐름을 화살표로 나타나있다. 구체적으로, 세라믹 보호 소자(100)에 과전압이 인가되는 경우에는, 발열 부재(160)에 전류가 흐르게 되어 열을 발생하고, 상기 열에 의하여 퓨즈 부재(140)가 용단된다. 구체적으로, 상기 과전류에 의하여 융점이 낮은 퓨즈 수용 부재(150)가 먼저 융해되고, 이러한 융해에 의하여 퓨즈 부재(140)가 융해되면서 퓨즈용 상부 전극(120)과 연결 단자(130)의 연결이 단락된다.
상기 과전압 시의 전류 경로는 다음과 같다. 도 1의 스위치부(30)가 과전압에 의하여 턴온되고, 이에 따라 도 1의 전원(50)으로부터 발열 부재(160)로 전류가 흐르게 된다. 상기 전류는, 내장 연결 비아용 하부 전극(182), 제1 내장 연결 비아(184), 제1 상부 연결 패드(186), 발열 부재(160), 제2 상부 연결 패드(188), 및 연결 단자(130)로 흐르게 된다. 이어서, 연결 단자(130)로부터 제1 퓨즈 부재(141), 제1 퓨즈용 상부 전극(121), 제1 관통 도전 비아(125), 및 제1 퓨즈용 하부 전극(123)을 통하는 전류 경로로 흐르게 되거나 또는 연결 단자(130)로부터 제2 퓨즈 부재(142), 제2 퓨즈용 상부 전극(122), 제2 관통 도전 비아(126) 및 제2 퓨즈용 하부 전극(124)을 통하는 전류 경로로 흐르게 된다.
이하에서는, 본 발명의 기술적 사상이 세라믹 기판이 동시 소성에 의하여 서로 일체화되는 복수의 세라믹 시트로 구성되고, 상기 세라믹 기판 내에 내장된 내장 발열 부재를 가지는 세라믹 보호 소자에 적용되는 경우를 설명하기로 한다. 상술한 실시예와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 보호 소자(100)를 제조하는 방법을 예시적으로 설명하기로 한다.
먼저, 세라믹 기판(110)을 준비한다.
세라믹 기판(110)의 하면(118)에 제1 퓨즈용 하부 단자(123), 제2 퓨즈용 하부 단자(124), 내장 연결 비아용 하부 단자(182)를 스크린 인쇄 방법 등을 이용하여 형성한다.
세라믹 기판(110)을 관통하는 제1 관통 도전 비아(125), 제2 관통 도전 비아(126), 및 내장 연결 비아(184)를 스크린 인쇄 방법 등을 이용하여 형성한다. 제1 관통 도전 비아(125), 제2 관통 도전 비아(126), 및 내장 연결 비아(184)는 세라믹 기판(110)에 관통홀을 형성하고 상기 관통홀을 도전물로 충전하여 형성할 수 있다. 이러한 충전은 스크린 인쇄 방법 등에 의하여 이루어질 있다.
이어서, 세라믹 기판(110)의 상면(119) 상에 발열 부재(160)를 형성한다. 발열 부재(160)의 형성은 스크린 인쇄 방법을 이용하거나 납땜 방식을 이용하여 형성할 수 있다.
이어서, 세라믹 기판(110)의 상면(119)에 제1 퓨즈용 상부 전극(121), 제2 퓨즈용 상부 전극(122), 제1 상부 연결 패드(186) 및 제2 상부 연결 패드(188)를 스크린 인쇄 방법 등을 이용하여 형성한다.
이어서, 세라믹 기판(110)의 상면(119)에 발열 부재(160)를 덮는 보호 부재(162)를 스크린 인쇄 방법 등을 이용하여 형성한다.
이어서, 세라믹 기판(110)의 상면(119)에 연결 단자(130), 제1 퓨즈 부재(141), 및 제2 퓨즈 부재(142)를 스크린 인쇄 방법 등을 이용하여 형성한다.
이어서, 세라믹 기판(110)의 상면(119)에 퓨즈 부재(140)를 노출하는 유동 차단 부재(170)를 형성한다.
이이서, 퓨즈 부재(140) 상에 퓨즈 수용 부재(150)를 형성한다. 퓨즈 수용 부재(150)는 납땜 방식 등으로 이루어질 수 있다.
필요한 경우, 세라믹 기판(110) 및 상술한 구성 요소들은 소성 등의 열처리를 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 보호 소자(200)의 외관 사시도이다. 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 보호 소자(200)를 선 B-B를 따라 절단한 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 세라믹 보호 소자(200)는, 세라믹 기판(210), 퓨즈용 상부 전극(220), 연결 단자(230), 퓨즈 부재(240), 퓨즈 수용 부재(250), 및 내장 발열 부재(260)를 포함한다. 세라믹 보호 소자(200)는 유동 차단 부재(270)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 세라믹 보호 소자(200)는, 동시 소성에 의하여 서로 일체화되는 제1 세라믹 시트(211) 및 제2 세라믹 시트(212)를 포함하여 구성된 세라믹 기판(210); 세라믹 기판(210) 상에 위치하는 퓨즈용 상부 전극(220); 세라믹 기판(210) 상에 위치하는 연결 단자(230); 퓨즈용 상부 전극(220)과 연결 단자(230)를 전기적으로 연결하는 퓨즈 부재(240); 퓨즈 부재(240) 상에 위치하는 퓨즈 수용 부재(250); 및 세라믹 기판(210) 내에 내장되고, 전류가 인가될 때 발열되어 퓨즈 부재(240)를 용단하는 내장 발열 부재(260);를 포함한다.
세라믹 기판(210)은 동시 소성에 의하여 서로 일체화되는 복수의 세라믹 시트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 세라믹 기판(210)은 순차적으로 적층된 제1 세라믹 시트(211) 및 제2 세라믹 시트(212)를 포함할 수 있다. 제1 세라믹 시트(211) 및 제2 세라믹 시트(212)는 세라믹 그린 시트(green sheet)로 구성될 수 있고, 동시 소성에 의하여 서로 일체화 될 수 있다. 또한, 제1 세라믹 시트(211) 및 제2 세라믹 시트(212)는 자신의 상측, 하측, 또는 양측에 형성되는 구성 요소들과 함께 동시 소성될 수 있다. 따라서, 세라믹 보호 소자(200)는 저온 동시 소성 세라믹(low temperature co-fired ceramic, LTCC)으로 지칭될 수 있다. 상술한 바와 같은 동시 소성은 700℃ 내지 900℃ 범위의 온도에서 수행될 수 있다.
도 7 및 도 8에서는 제1 세라믹 시트(211) 및 제2 세라믹 시트(212)의 두께들이 거의 동일하게 도시되었으나, 이는 예시적이며 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 두께가 가능하다. 또한, 세라믹 기판(210)이 두 개 초과의 이상의 세라믹 시트로 구성되는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
제1 세라믹 시트(211) 및 제2 세라믹 시트(212)는, 매우 낮은 열전도도를 가질 수 있고, 예를 들어 1 W/mK 내지 5 W/mK 범위의 열전도도를 가질 수 있다. 제1 세라믹 시트(211) 및 제2 세라믹 시트(212)는, 예를 들어 결정성 보로실리케이트 물질을 포함할 수 있다. 제1 세라믹 시트(211) 및 제2 세라믹 시트(212)는, 예를 들어 SiO2, Ba2O3, Al2O3, CaO, MgO, SrO, Li2O, ZnO, TiO2, 및 ZrO2 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
퓨즈용 상부 전극(220)은 세라믹 기판(210)의 상면에 위치할 수 있다. 퓨즈용 상부 전극(220)은 세라믹 기판(210)의 상면(219) 상에 서로 이격되어 위치한 제1 퓨즈용 상부 전극(221) 및 제2 퓨즈용 상부 전극(222)을 포함할 수 있다.
연결 단자(230)는 세라믹 기판(210)의 상면에 위치할 수 있다. 연결 단자(230)는 제1 퓨즈용 상부 전극(221)과 제2 퓨즈용 상부 전극(222) 사이에 위치할 수 있다. 연결 단자(230)는 제1 퓨즈용 상부 전극(221)과 제2 퓨즈용 상부 전극(222)으로부터 이격되어 위치할 수 있다. 도시된 연결 단자(230)의 형상은 예시적이며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다. 연결 단자(230)는 제2 내장 연결 비아(288)와 퓨즈 부재(240) 사이의 전기적 연결의 기능을 수행할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있다.
퓨즈 부재(240)는 세라믹 기판(210) 상에 위치하고, 퓨즈용 상부 전극(220)과 연결 단자(230)를 전기적으로 연결할 수 있다. 퓨즈 부재(240)는 제1 퓨즈 부재(241) 및 제2 퓨즈 부재(242)를 포함할 수 있다.
연결 단자(230)와 퓨즈 부재(240)는 일체형으로 형성될 수 있다. 또는, 퓨즈용 상부 전극(220)과 퓨즈 부재(240)는 일체형으로 형성될 수 있다. 또는, 퓨즈용 상부 전극(220), 연결 단자(230), 및 퓨즈 부재(240)는 일체형으로 형성될 수 있다. 또한, 퓨즈용 상부 전극(220), 연결 단자(230), 및 퓨즈 부재(240) 중 적어도 어느 두 개는 동일 평면 상에 형성될 수 있다.
퓨즈용 상부 전극(220), 연결 단자(230), 및 퓨즈 부재(240)는 세라믹 기판(210)의 제1 세라믹 시트(211)의 상면(219)에 페이스트(paste)를 이용한 스크린 인쇄 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
퓨즈 수용 부재(250)는 퓨즈 부재(240) 상에 위치할 수 있다. 퓨즈 수용 부재(250)는 제1 퓨즈 수용 부재(251) 및 제2 퓨즈 수용 부재(252)를 포함할 수 있다. 퓨즈 수용 부재(250)는 스크린 인쇄 또는 납땜 방식을 이용하여 형성할 수 있다.
내장 발열 부재(260)는 세라믹 기판(210)의 내부에 내장될 수 있고, 상기 복수의 세라믹 시트들 사이에 개재될 수 있다. 내장 발열 부재(260)는 제1 세라믹 시트(211)와 제2 세라믹 시트(212) 사이에 개재될 수 있다. 내장 발열 부재(260)는 스크린 인쇄 방법을 이용하거나 납땜 방식을 이용하여 형성될 수 있다. 내장 발열 부재(260)는 상기 복수의 세라믹 시트와 함께 동시 소성되어 형성될 수 있다.
내장 발열 부재(260)를 보호하도록 내장 발열 부재(260) 상에 위치하는 보호 부재(262)를 더 포함할 수 있다. 보호 부재(262)는 내장 발열 부재(260)를 덮도록 형성될 수 있다. 보호 부재(262)는 오버 글레이즈 등과 같은 물질을 포함할 수 있다.
유동 차단 부재(270)는 세라믹 기판(210) 상에 위치할 수 있다. 유동 차단 부재(270)는 퓨즈 부재(240) 및 퓨즈 수용 부재(250)가 용융된 후의 유동을 차단할 수 있다.
유동 차단 부재(270)는, 용융된 후의 유동을 차단하도록, 퓨즈 부재(240)와 퓨즈 수용 부재(250)를 둘러싸는 형상을 가질 수 있다. 또한, 유동 차단 부재(270)는 개방 영역을 구비하고, 상기 개방 영역에 퓨즈 부재(240)와 퓨즈 수용 부재(250)가 위치하고, 상기 개방 영역의 평면적은 퓨즈 부재(240)와 퓨즈 수용 부재(250)가 용융된 후 고상화되어 형성되는 용융 결합체의 접촉 표면적에 비하여 클 수 있다. 이에 따라, 상기 용융 결합체는 퓨즈용 상부 단자(220)와 접촉하지만 연결 단자(230)와 접촉되지 않거나, 또는 연결 단자(230)와 접촉하지만 퓨즈용 상부 단자(220)와 접촉하지 않을 수 있고, 이에 따라 퓨즈용 상부 단자(220)와 연결 단자(230) 사이의 전기적 연결을 차단할 수 있다. 유동 차단 부재(270)는, 퓨즈용 상부 전극(220)를 가로질러 연장된 한 쌍의 제1 연장 요소(271); 제1 연장 요소(271)의 단부에 연결되고 퓨즈용 상부 전극(220)을 따라서 연장된 한 쌍의 제2 연장 요소(272); 및 제1 연장 요소(271)를 서로 연결하고, 연결 단자(230) 상에 위치하는 제3 연장 요소(273);를 포함할 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 유동 차단 부재(270)는 다양한 형상을 가질 수 있다.
세라믹 보호 소자(200)의 하면(218) 상에 퓨즈용 하부 전극이 위치할 수 있다. 상기 퓨즈용 하부 전극은 상술한 제1 퓨즈용 하부 전극(123)과 제2 퓨즈용 하부 전극(124)을 포함하여 구성될 수 있다.
제1 관통 도전 비아(225)와 제2 관통 도전 비아(226)는 세라믹 기판(210)을 관통하여 형성되고, 구체적으로 제1 세라믹 시트(211)와 제2 세라믹 시트(212)를 관통하여 형성되고, 도전성 물질로 충진되어 전기적 신호의 경로를 제공할 수 있다. 퓨즈 부재(240)는 제1 관통 도전 비아(225)와 제2 관통 도전 비아(226)를 각각 통하여 제1 퓨즈용 하부 전극(223)과 제2 퓨즈용 하부 전극(224)에 전기적으로 연결될 수 있다.
세라믹 보호 소자(200)는, 내장 연결 비아용 하부 전극(282), 제1 내장 연결 비아(284), 내장 연결 패드(286), 및 제2 내장 연결 비아(288)를 더 포함할 수 있다. 내장 연결 비아용 하부 전극(282), 제1 내장 연결 비아(284), 내장 연결 패드(286), 및 제2 내장 연결 비아(288)는 도전성 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 금속을 포함할 수 있고, 예를 들어 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
내장 연결 비아용 하부 전극(282)은, 세라믹 기판(210)의 하면(218)에 위치하고, 예를 들어 제2 세라믹 시트(212)의 하측에 위치하고, 제1 내장 연결 비아(284)와 전기적으로 연결되어 제1 내장 연결 비아(284)를 외부와, 예를 들어 도 1의 전원(50)과 전기적으로 연결할 수 있다. 내장 연결 비아용 하부 전극(282)은 제1 퓨즈용 하부 전극(223)과 제2 퓨즈용 하부 전극(224)으로부터 전기적으로 단락될 수 있다. 내장 연결 비아용 하부 전극(282)은 스크린 인쇄 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
제1 내장 연결 비아(284)는 세라믹 기판(210) 내에 내장되고, 제2 세라믹 시트(212)를 관통하여 형성될 수 있다. 제1 내장 연결 비아(284)는 외부와 내장 발열 부재(260)를 전기적으로 연결할 수 있다. 제1 내장 연결 비아(284)는 내장 발열 부재(260)와 중첩되지 않도록 내장 발열 부재(260)로부터 이격되어 위치할 수 있다. 이러한 이격에 의하여, 내장 발열 부재(260)에서 발생한 열이 하측으로 가능한 전달되지 않을 수 있다. 또는, 제1 내장 연결 비아(284)와 내장 발열 부재(260)가 직접적으로 연결되는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
내장 연결 패드(286)는 세라믹 기판(210) 내에 내장되고, 제2 세라믹 시트(212)의 상측에 위치하고, 제1 내장 연결 비아(284)와 내장 발열 부재(260)를 전기적으로 연결할 수 있다. 내장 연결 패드(286)는 스크린 인쇄 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
제2 내장 연결 비아(288)는 세라믹 기판(210) 내에 내장되고, 제1 세라믹 시트(211)를 관통하여 형성될 수 있다. 제2 내장 연결 비아(288)는 연결 단자(230)와 중첩하도록 위치할 수 있다. 여기에서, "중첩"의 의미는 세라믹 기판(210)의 상측에서 하측으로 볼 때, 연결 단자(230)의 적어도 일부 영역과 제2 내장 연결 비아(288)의 적어도 일부 영역이 겹쳐진 상태를 의미한다. 제2 내장 연결 비아(288)는 내장 발열 부재(260)와 연결 단자(230)를 전기적으로 연결할 수 있다.
제1 내장 연결 비아(284)와 제2 내장 연결 비아(288)는 서로 대향하여 위치할 수 있다. 구체적으로, 제1 내장 연결 비아(284)는 제1 측에 위치하고, 제2 내장 연결 비아(288)는 내장 발열 부재(260)를 기준으로 상기 제1 측에 대향하는 제2 측에 위치할 수 있다. 또한, 내장 발열 부재(260)의 상측에 제2 내장 연결 비아(288)가 위치하고, 내장 발열 부재(260)의 하측에 제1 내장 연결 비아(284)가 위치할 수 있다.
이하에서는, 세라믹 보호 소자(200)가 과전류 또는 과전압 상태에서의 전류 경로에 대하여 설명하기로 한다.
세라믹 보호 소자(200)에서 과전류가 흐르는 경우의 전류 경로는 세라믹 보호 소자(100)에서 설명한 바와 같다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 도 7의 세라믹 보호 소자(200)에서 과전압 인가 시 전류 흐름을 나타내는 개략도이다.
도 9를 참조하면, 과전압 인가 시 세라믹 보호 소자(200)에서의 전류 흐름을 화살표로 나타나있다. 구체적으로, 세라믹 보호 소자(200)에 과전압이 인가되는 경우에는, 내장 발열 부재(260)에 전류가 흐르게 되어 열을 발생하고, 상기 열에 의하여 퓨즈 부재(240)가 용단된다. 구체적으로, 상기 과전류에 의하여 융점이 낮은 퓨즈 수용 부재(250)가 먼저 융해되고, 이러한 융해에 의하여 퓨즈 부재(240)가 융해되면서 퓨즈용 상부 전극(220)과 연결 단자(230)의 연결이 단락된다.
상기 과전압 시의 전류 경로는 다음과 같다. 도 1의 스위치부(30)가 과전압에 의하여 턴온되고, 이에 따라 도 1의 전원(50)으로부터 내장 발열 부재(260)로 전류가 흐르게 된다. 상기 전류는, 내장 연결 비아용 하부 전극(282), 제1 내장 연결 비아(284), 내장 연결 패드(286), 내장 발열 부재(260), 제2 내장 연결 비아(288), 및 연결 단자(230)로 흐르게 된다. 이어서, 연결 단자(230)로부터 제1 퓨즈 부재(241), 제1 퓨즈용 상부 전극(221), 제1 관통 도전 비아(225), 및 제1 퓨즈용 하부 전극(223)을 통하는 전류 경로로 흐르게 되거나 또는 연결 단자(230)로부터 제2 퓨즈 부재(242), 제2 퓨즈용 상부 전극(222), 제2 관통 도전 비아(226) 및 제2 퓨즈용 하부 전극(224)을 통하는 전류 경로로 흐르게 된다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 보호 소자(200)를 제조하는 방법을 예시적으로 설명하기로 한다.
먼저, 제1 세라믹 시트(211)를 준비한다. 제1 세라믹 시트(211)에 제1 퓨즈용 하부 단자(123), 제2 퓨즈용 하부 단자(124), 내장 연결 비아용 하부 단자(282), 및 제1 내장 연결 비아(284)를 스크린 인쇄 방법 등을 이용하여 형성한다. 또한, 내장 연결 패드(286)를 스크린 인쇄 방법 등을 이용하여 형성한다. 또한, 제1 관통 도전 비아(225) 및 제2 관통 도전 비아(226)의 하단부를 스크린 인쇄 방법 등을 이용하여 형성한다.
이어서, 제1 세라믹 시트(211) 상에 내장 발열 부재(260)를 형성한다. 내장 발열 부재(260)의 형성은 스크린 인쇄 방법을 이용하거나 납땜 방식을 이용하여 형성할 수 있다. 이어서, 선택적으로 내장 발열 부재(260)를 덮는 보호 부재(262)를 형성한다.
이어서, 제2 세라믹 시트(212)를 준비하고, 제1 세라믹 시트(211) 상에 배치한다.
이어서, 제2 세라믹 시트(212)에 제1 퓨즈용 상부 단자(221), 제2 퓨즈용 상부 단자(222), 연결 단자(230), 제1 퓨즈 부재(241), 제2 퓨즈 부재(242), 및 제2 내장 연결 비아(288)를 스크린 인쇄 방법 등을 이용하여 형성한다. 또한, 제1 관통 도전 비아(225) 및 제2 관통 도전 비아(226)의 상단부를 스크린 인쇄 방법 등을 이용하여 형성한다.
여기에서, 제1 세라믹 시트(211)와 제2 세라믹 시트(212)는 그린 시트일 수 있다. 제1 세라믹 시트(211)와 제2 세라믹 시트(212)는 각각 하나의 시트이거나, 또는 복수의 시트들이 적층된 적층 시트일 수 있다.
제1 관통 도전 비아(225), 제2 관통 도전 비아(226), 제1 내장 연결 비아(284) 및 제2 내장 연결 비아(288)는 해당되는 세라믹 시트에 관통홀을 형성하고 상기 관통홀을 도전물로 충전하여 형성할 수 있다. 이러한 충전은 스크린 인쇄 방법 등에 의하여 이루어질 있다.
이어서, 제1 세라믹 시트(211)과 제2 세라믹 시트(212)를 동시 소성한다. 상술한 바와 같은 다양한 구성 요소들은 제1 세라믹 시트(211)와 제2 세라믹 시트(212)와 동시 소성될 수 있고, 또한 치밀화될 수 있다. 상기 동시 소성은 700℃ 내지 900℃ 범위의 온도에서 수행될 수 있다. 이러한 동시 소성에 의하여, 제1 세라믹 시트(211)와 제2 세라믹 시트(212)는 일체화된 세라믹 기판(210)으로 구성될 수 있다.
이어서, 제1 세라믹 시트(211) 상에 퓨즈 부재(240)를 노출하는 유동 차단 부재(270)를 형성한다.
이이서, 퓨즈 부재(240) 상에 퓨즈 수용 부재(250)를 형성한다. 퓨즈 수용 부재(250)는 납땜 방식 등으로 이루어질 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 도 2의 세라믹 보호 소자의 용단 전 후의 상태를 나타내는 사진들이다.
도 10을 참조하면, 퓨즈 부재와 퓨즈 수용 부재가 용단되기 전과 30A의 과전류와 15W의 과전압에 의하여 용단된 후의 상태를 나타낸다. 상기 퓨즈 부재는 100 μm 및 250 μm 의 폭을 가졌다. 상기 퓨즈 부재는 퓨즈 수용 부재에 하측에 배치되어 있다.
용단 전에는 모든 경우에서, 상기 퓨즈 수용 부재가 양측에 위치한 퓨즈용 상부 단자와 중앙에 위치한 연결 단자를 연결하고 있고, 이는 하측에 위치한 퓨즈 부재도 이러한 연결을 이루고 있음을 알 수 있다.
과전류 또는 과전압이 인가된 경우에는, 적색 점선 영역에서 나타난 바와 같이, 상기 연결 단자와 상기 퓨즈용 상부 단자 사이의 단락이 발생하였다. 단락 시에는 상기 퓨즈 수용 부재가 보다 더 구형으로 형성되어 응집되었다. 또한, 상기 퓨즈 수용 부재에 의하여 상기 연결 단자의 일부도 제거되었다. 이는 상기 연결 단자와 상기 퓨즈 부재가 동일한 물질로 구성되므로, 상기 퓨즈 부재의 용융과 함께 상기 연결 단자의 용융이 함께 발생하였다.
과전류가 인가된 경우에는, 퓨즈 부재 중 하나의 퓨즈 부재가 단락되었다. 이러한 단락은 상기 과전류에 의하여 상기 퓨즈 부재 및 상기 퓨즈 수용 부재가 전기적 저항에 기반하여 가열되어 용융되었기 때문으로 분석된다. 즉, 상기 과전류의 경우에는, 하나의 퓨즈 부재가 단락되면 전류 흐름이 차단되므로, 다른 퓨즈 부재가 단락되지 않아도 과전류가 더 이상 흐르지 않게 된다.
과전압이 인가된 경우에는, 양쪽의 퓨즈 부재들이 모두 단락되었다. 이러한 단락은 상기 과전압에 의하여 내장 발열 부재가 발열되고, 상기 발열에 의하여 상기 퓨즈 부재 및 상기 퓨즈 수용 부재가 열전도에 기반하여 가열되어 용융되었기 때문으로 분석된다. 즉, 상기 과전압의 경우에는, 하나의 퓨즈 부재가 단락되어도, 전류 흐름이 차단되지 않으므로, 다른 퓨즈 부재도 단락되게 된다. 양쪽의 퓨즈 부재가 모두 단락된 후에, 전류 흐름이 차단된다.
참고로, 15A의 전류가 흐르는 경우에는, 용단되지 않고 온도가 93.9℃로 측정되어, 기준치인 100℃ 이하를 만족하였다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1: 이차전지 충전장치, 10: 이차전지부,
20: 전압 감지부, 30: 스위치부,
40: 퓨즈부, 42: 퓨즈 요소,
44: 발열 요소, 50: 전원,
100: 세라믹 보호 소자, 110: 세라믹 기판,
118: 하면, 119: 상면,
120: 퓨즈용 상부 전극,
121: 제1 퓨즈용 상부 전극, 122: 제2 퓨즈용 상부 전극,
123: 제1 퓨즈용 하부 전극, 124: 제2 퓨즈용 하부 전극,
125: 제1 관통 도전 비아, 126: 제2 관통 도전 비아,
130: 연결 단자, 140: 퓨즈 부재,
141: 제1 퓨즈 부재, 142: 제2 퓨즈 부재,
150: 퓨즈 수용 부재,
151: 제1 퓨즈 수용 부재, 152: 제2 퓨즈 수용 부재,
160: 발열 부재, 162: 보호 부재,
170: 유동 차단 부재, 171: 제1 연장 요소,
172: 제2 연장 요소, 173: 제3 연장 요소
182: 내장 연결 비아용 하부 전극, 184: 제1 내장 연결 비아,
186: 제1 상부 연결 패드, 188: 제2 상부 연결 패드,
200: 세라믹 보호 소자, 210: 세라믹 기판,
211: 제1 세라믹 시트, 212: 제2 세라믹 시트,
218: 하면, 219: 상면,
220: 퓨즈용 상부 전극,
221: 제1 퓨즈용 상부 전극, 222: 제2 퓨즈용 상부 전극,
225: 제1 관통 도전 비아, 226: 제2 관통 도전 비아,
230: 연결 단자, 240: 퓨즈 부재,
241: 제1 퓨즈 부재, 242: 제2 퓨즈 부재,
250: 퓨즈 수용 부재,
251: 제1 퓨즈 수용 부재, 252: 제2 퓨즈 수용 부재,
260: 내장 발열 부재, 262: 보호 부재,
270: 유동 차단 부재, 271: 제1 연장 요소,
272: 제2 연장 요소, 273: 제3 연장 요소
282: 내장 연결 비아용 하부 전극, 284: 제1 내장 연결 비아,
286: 내장 연결 패드, 288: 제2 내장 연결 비아,

Claims (20)

  1. 세라믹 기판;
    상기 세라믹 기판 상에 위치하는 퓨즈용 상부 전극;
    상기 세라믹 기판 상에 위치하는 연결 단자;
    상기 세라믹 기판 상에 위치하고, 상기 퓨즈용 상부 전극과 상기 연결 단자를 전기적으로 연결하는 퓨즈 부재;
    상기 퓨즈 부재 상에 위치하는 퓨즈 수용 부재;
    상기 세라믹 기판과 상기 퓨즈 부재 사이에 위치하고, 전류가 인가될 때 발열되어 상기 퓨즈 부재를 용단하는 발열 부재; 및
    상기 세라믹 기판 상에 위치하고, 상기 퓨즈 부재 및 상기 퓨즈 수용 부재가 용융된 후의 유동을 차단하는 유동 차단 부재;를 포함하고,
    상기 유동 차단 부재는, 상기 퓨즈 부재와 상기 퓨즈 수용 부재를 둘러싸는 형상을 가지는,
    세라믹 보호 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열 부재에 의한 발열에 의하여 상기 퓨즈 수용 부재가 용융되고, 이에 따라 상기 퓨즈 부재를 용융시켜 수용함으로써, 상기 퓨즈용 상부 전극과 상기 연결 단자의 연결을 차단하는,
    세라믹 보호 소자.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 세라믹 기판;
    상기 세라믹 기판 상에 위치하는 퓨즈용 상부 전극;
    상기 세라믹 기판 상에 위치하는 연결 단자;
    상기 세라믹 기판 상에 위치하고, 상기 퓨즈용 상부 전극과 상기 연결 단자를 전기적으로 연결하는 퓨즈 부재;
    상기 퓨즈 부재 상에 위치하는 퓨즈 수용 부재;
    상기 세라믹 기판과 상기 퓨즈 부재 사이에 위치하고, 전류가 인가될 때 발열되어 상기 퓨즈 부재를 용단하는 발열 부재; 및
    상기 세라믹 기판 상에 위치하고, 상기 퓨즈 부재 및 상기 퓨즈 수용 부재가 용융된 후의 유동을 차단하는 유동 차단 부재;를 포함하고,
    상기 유동 차단 부재는 개방 영역을 구비하고,
    상기 개방 영역에 상기 퓨즈 부재와 상기 퓨즈 수용 부재가 위치하고,
    상기 개방 영역의 평면적은 상기 퓨즈 부재와 상기 퓨즈 수용 부재가 용융된 후 고상화되어 형성되는 용융 결합체의 접촉 표면적에 비하여 큰,
    세라믹 보호 소자.
  6. 세라믹 기판;
    상기 세라믹 기판 상에 위치하는 퓨즈용 상부 전극;
    상기 세라믹 기판 상에 위치하는 연결 단자;
    상기 세라믹 기판 상에 위치하고, 상기 퓨즈용 상부 전극과 상기 연결 단자를 전기적으로 연결하는 퓨즈 부재;
    상기 퓨즈 부재 상에 위치하는 퓨즈 수용 부재;
    상기 세라믹 기판과 상기 퓨즈 부재 사이에 위치하고, 전류가 인가될 때 발열되어 상기 퓨즈 부재를 용단하는 발열 부재; 및
    상기 세라믹 기판 상에 위치하고, 상기 퓨즈 부재 및 상기 퓨즈 수용 부재가 용융된 후의 유동을 차단하는 유동 차단 부재;를 포함하고,
    상기 유동 차단 부재는,
    상기 퓨즈용 상부 전극을 가로질러 연장된 한 쌍의 제1 연장 요소;
    상기 제1 연장 요소의 단부에 연결되고 상기 퓨즈용 상부 전극을 따라서 연장된 한 쌍의 제2 연장 요소; 및
    상기 제1 연장 요소를 서로 연결하고, 상기 연결 단자 상에 위치하는 제3 연장 요소;를 포함하는,
    세라믹 보호 소자.
  7. 삭제
  8. 세라믹 기판;
    상기 세라믹 기판 상에 위치하는 퓨즈용 상부 전극;
    상기 세라믹 기판 상에 위치하는 연결 단자;
    상기 세라믹 기판 상에 위치하고, 상기 퓨즈용 상부 전극과 상기 연결 단자를 전기적으로 연결하는 퓨즈 부재;
    상기 퓨즈 부재 상에 위치하는 퓨즈 수용 부재; 및
    상기 세라믹 기판과 상기 퓨즈 부재 사이에 위치하고, 전류가 인가될 때 발열되어 상기 퓨즈 부재를 용단하는 발열 부재;를 포함하고,
    상기 퓨즈용 상부 전극은, 서로 이격되어 위치하는 제1 퓨즈용 상부 전극 및 제2 퓨즈용 상부 전극을 포함하고, 상기 연결 단자는 상기 제1 퓨즈용 상부 전극과 상기 제2 퓨즈용 상부 전극 사이에 위치하며,
    상기 퓨즈 부재는 제1 퓨즈 부재 및 제2 퓨즈 부재를 포함하고,
    상기 제1 퓨즈 부재는 상기 제1 퓨즈용 상부 전극과 상기 연결 단자를 전기적으로 연결하고,
    상기 제2 퓨즈 부재는 상기 제2 퓨즈용 상부 전극과 상기 연결 단자를 전기적으로 연결하는,
    세라믹 보호 소자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 퓨즈 수용 부재는 제1 퓨즈 수용 부재 및 제2 퓨즈 수용 부재를 포함하고,
    상기 제1 퓨즈 수용 부재는 상기 제1 퓨즈 부재 상에 위치하고,
    상기 제2 퓨즈 수용 부재는 상기 제2 퓨즈 부재 상에 위치하는,
    세라믹 보호 소자.
  10. 세라믹 기판;
    상기 세라믹 기판 상에 위치하는 퓨즈용 상부 전극;
    상기 세라믹 기판 상에 위치하는 연결 단자;
    상기 세라믹 기판 상에 위치하고, 상기 퓨즈용 상부 전극과 상기 연결 단자를 전기적으로 연결하는 퓨즈 부재;
    상기 퓨즈 부재 상에 위치하는 퓨즈 수용 부재; 및
    상기 세라믹 기판과 상기 퓨즈 부재 사이에 위치하고, 전류가 인가될 때 발열되어 상기 퓨즈 부재를 용단하는 발열 부재;를 포함하고,
    상기 퓨즈용 상부 전극과 상기 퓨즈 부재는 일체형으로 형성된,
    세라믹 보호 소자.
  11. 세라믹 기판;
    상기 세라믹 기판 상에 위치하는 퓨즈용 상부 전극;
    상기 세라믹 기판 상에 위치하는 연결 단자;
    상기 세라믹 기판 상에 위치하고, 상기 퓨즈용 상부 전극과 상기 연결 단자를 전기적으로 연결하는 퓨즈 부재;
    상기 퓨즈 부재 상에 위치하는 퓨즈 수용 부재; 및
    상기 세라믹 기판과 상기 퓨즈 부재 사이에 위치하고, 전류가 인가될 때 발열되어 상기 퓨즈 부재를 용단하는 발열 부재;를 포함하고,
    상기 연결 단자와 상기 퓨즈 부재는 일체형으로 형성된,
    세라믹 보호 소자.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 퓨즈용 상부 전극, 상기 연결 단자, 및 상기 퓨즈 부재 중 적어도 어느 하나는 0.5 중량% 내지 1.5 중량% 백금 및 잔부는 은을 포함하는,
    세라믹 보호 소자.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 퓨즈 수용 부재는, 2 중량% 내지 4 중량% 은(Ag), 0.1 중량% 내지 1.0 중량% 구리(Cu), 및 잔부는 주석(Sn)을 포함하는,
    세라믹 보호 소자.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 퓨즈 부재는, 100 μm 내지 250 μm 범위의 폭을 가지는,
    세라믹 보호 소자.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열 부재는, 1 Ω/□ 내지 5 Ω/□ 범위의 면저항을 가지는 RuO2를 포함하는,
    세라믹 보호 소자.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열 부재를 보호하도록, 상기 발열 부재를 덮는 보호 부재;를 더 포함하는,
    세라믹 보호 소자.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 기판의 하측에 위치하고, 상기 퓨즈용 상부 전극과 관통 도전 비아를 통하여 전기적으로 연결된 퓨즈용 하부 전극;을 더 포함하는,
    세라믹 보호 소자.
  18. 동시 소성에 의하여 서로 일체화되는 제1 세라믹 시트 및 제2 세라믹 시트를 포함하여 구성된 세라믹 기판;
    상기 세라믹 기판 상에 위치하는 퓨즈용 상부 전극;
    상기 세라믹 기판 상에 위치하는 연결 단자;
    상기 퓨즈용 상부 전극과 상기 연결 단자를 전기적으로 연결하는 퓨즈 부재;
    상기 퓨즈 부재 상에 위치하는 퓨즈 수용 부재;
    상기 세라믹 기판 내에 내장되고, 전류가 인가될 때 발열되어 상기 퓨즈 부재를 용단하는 내장 발열 부재; 및
    상기 세라믹 기판 상에 위치하고, 상기 퓨즈 부재 및 상기 퓨즈 수용 부재가 용융된 후의 유동을 차단하는 유동 차단 부재;를 포함하되,
    상기 유동 차단 부재는, 상기 퓨즈 부재와 상기 퓨즈 수용 부재를 둘러싸는 형상을 가지는,
    세라믹 보호 소자.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제2 세라믹 시트의 하면에 위치하는 내장 연결 비아용 하부 전극;
    상기 제2 세라믹 시트를 관통하고, 상기 내장 연결 비아용 하부 전극에 전기적으로 연결된 제1 내장 연결 비아;
    상기 제2 세라믹 시트의 상측에 위치하고, 상기 제1 내장 연결 비아와 상기 내장 발열 부재를 전기적으로 연결하는 내장 연결 패드; 및
    상기 제1 세라믹 시트를 관통하고, 상기 내장 발열 부재와 상기 연결 단자를 전기적으로 연결되는 제2 내장 연결 비아;를 더 포함하는,
    세라믹 보호 소자.
  20. 전원에 연결되어 충전되는 이차전지부;
    상기 이차전지부에 인가되는 전압을 감지하는 전압 감지부;
    상기 전압 감지부에 전기적으로 연결되고, 상기 전압 감지부의 제어 신호를 전달 받아 전기 경로를 개폐하는 스위치부;
    상기 이차전지부와 상기 전원에 직렬로 연결된 퓨즈 요소; 및 상기 이차전지부와 상기 전원에 병렬로 연결되고, 상기 스위치부에 직렬로 연결되어 상기 스위치부가 턴-온되면 발열되어 상기 퓨즈 요소를 용단하는 발열 요소;를 포함하는 퓨즈부;
    를 포함하고,
    상기 퓨즈부는 청구항 제1항, 제2항, 제5항, 제6항, 및 제8항 내지 제19항 중 어느 한 항의 상기 세라믹 보호 소자로 이루어진,
    이차전지 충전장치.
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