KR20140021593A - Protective element - Google Patents

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KR20140021593A
KR20140021593A KR1020137026128A KR20137026128A KR20140021593A KR 20140021593 A KR20140021593 A KR 20140021593A KR 1020137026128 A KR1020137026128 A KR 1020137026128A KR 20137026128 A KR20137026128 A KR 20137026128A KR 20140021593 A KR20140021593 A KR 20140021593A
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layered
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KR1020137026128A
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히사시 우스이
아라타 다나카
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타이코 일렉트로닉스 저팬 지.케이.
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Abstract

본 발명은, 보다 큰 전류를 흐르게 하는 것을 가능하게 하면서도, 과잉 전류에 대한 보호를 제공할 수 있는 보호 소자를 제공한다. 그러한 보호 소자는, 절연성 수지에 의해 형성되고, 적어도 1개의 관통 개구부를 갖는 층형 요소, 층형 요소의 각 주표면 상에 위치하는 도전성 금속박층 및 상기 관통 개구부 중 적어도 1개를 규정하는 측면 상에 위치하며, 도전성 금속박층을 전기적으로 접속하는 퓨즈층을 갖는다.The present invention provides a protection element capable of flowing a larger current while providing protection against excess current. Such a protection element is formed of an insulating resin and is located on a side element defining at least one of the layered element having at least one through opening, the conductive metal foil layer located on each major surface of the layered element, and the through opening. And a fuse layer for electrically connecting the conductive metal foil layer.

Description

보호 소자{PROTECTIVE ELEMENT}Protective element {PROTECTIVE ELEMENT}

본 발명은 전기 장치를 보호하는 보호 소자, 보다 상세하게는, 전기 장치에 포함되는 전기 요소 또는 회로를 보호하는 보호 소자에 관한 것이다. 예를 들어, 2차 전지와 같은 전기 장치 내에 과잉 전류가 흐를 경우에, 그 전류의 흐름을 차단하는 보호 소자, 즉, 과전류 보호 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a protective element for protecting an electrical device, and more particularly, to a protective element for protecting an electrical element or a circuit included in the electrical device. For example, when an excess current flows in an electric device such as a secondary battery, the present invention relates to a protection element that blocks the flow of the current, that is, an overcurrent protection element.

원통형 리튬 이온 2차 전지의 충전 또는 방전 시에 과잉 전류가 흐를 경우에 그 전류의 흐름을 차단하는 보호 소자로서, 온도 퓨즈 소자, 전류 퓨즈 소자, 폴리머 PTC 소자 등이 사용되고 있다. 그 중에서도, 폴리머 PTC 소자는, 2차 전지의 밀봉판에 내장하여 배치할 수 있으므로, 특히 다수의 2차 전지에 의해 구성하는 전지 팩이 콤팩트해지는 점에서 유용하다.As a protection element that blocks the flow of current when an excessive current flows during charging or discharging of a cylindrical lithium ion secondary battery, a thermal fuse element, a current fuse element, a polymer PTC element, and the like are used. Especially, since a polymer PTC element can be built-in and arrange | positioned in the sealing plate of a secondary battery, it is especially useful at the point which the battery pack comprised by many secondary batteries becomes compact.

그러나, 시판되고 있는 PTC 소자는, 큰 전류(예를 들어 20A의 전류)를 통전할 수 없다. 또한, PTC 소자는, 이상(異常)이 제거되어 온도가 저하되면, 저저항으로 되는 복귀성을 갖지만, 그러한 복귀성은, 용도에 따라서는 문제가 발생하는 경우가 있다. 예를 들어, 다(多)병렬로 사용하는 원통형 리튬 이온 2차 전지 셀에 있어서 PTC 소자를 사용하는 경우, PTC 소자를 사용하고 있는 단락된 셀을 제거하지 않는 한, 그 셀이 계속하여 발열하여, 결과적으로 전지 셀이 파열될 가능성이 있다.However, a commercially available PTC element cannot carry a large current (for example, a current of 20 A). When the PTC element is removed and the temperature is lowered, the PTC element has a resilience that becomes low resistance, but such resilience may cause problems depending on the application. For example, in the case of using a PTC element in a cylindrical lithium ion secondary battery cell used in parallel, the cell continues to generate heat unless the shorted cell using the PTC element is removed. As a result, the battery cell may rupture.

이러한 문제점을 고려하여, 원통형 리튬 이온 2차 전지 셀에 있어서, 예를 들어 밀봉판의 내측에서 PTC 소자 대신에, 스페이서를 사용하는 것이 제안되어 있다(하기 비특허문헌 1 참조). 그러나, 스페이서를 사용하는 경우, 과잉 전류에 대한 보호를 확보할 수 없다는 문제점이 있다.In view of such a problem, it is proposed to use a spacer instead of a PTC element inside a sealing plate, for example in a cylindrical lithium ion secondary battery cell (refer nonpatent literature 1 below). However, when spacers are used, there is a problem in that protection against excess current cannot be ensured.

Matsushita Technical Journal Vol. 52 N0. 4 Aug. 2006 pp31-35Matsushita Technical Journal Vol. 52 N0. 4 Aug. 2006 pp31-35

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 보다 큰 전류를 흐르게 하는 것을 가능하게 하면서도, 과잉 전류에 대한 보호를 제공할 수 있는 보호 소자를 제공하는 것이다.Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a protection element capable of providing a larger current while allowing protection against excess current.

제1 요지에 있어서, 본 발명은In a first aspect, the present invention

절연성 수지에 의해 형성되고, 적어도 1개의 관통 개구부를 갖는 층형 요소,A layered element formed of an insulating resin and having at least one through opening,

층형 요소의 각 주표면(主表面) 상에 위치하는 도전성 금속박층 및A conductive metal foil layer located on each major surface of the layered element, and

상기 관통 개구부 중 적어도 1개를 규정하는 측면 상에 위치하고, 도전성 금속박층을 전기적으로 접속하는 퓨즈층A fuse layer located on a side surface defining at least one of the through openings, the fuse layer electrically connecting the conductive metal foil layer.

을 포함하여 이루어지는, 보호 소자를 제공한다.It provides, comprising a protective element.

제2 요지에 있어서, 본 발명은 상술 및 후술하는 바와 같은 본 발명의 보호 소자를 포함하여 이루어지는 전기 장치, 예를 들어 2차 전지를 제공한다. 보다 상세하게는, 2차 전지 셀, 이를 조합한 2차 전지 셀 어셈블리 또는 2차 전지 팩을 제공한다.In a second aspect, the present invention provides an electric device, for example, a secondary battery, comprising the protection element of the present invention as described above and below. More specifically, a secondary battery cell, a secondary battery cell assembly or a secondary battery pack in combination thereof is provided.

본 발명의 보호 소자는, 절연성 수지에 의해 형성된 층형 요소를 포함하여 이루어지며, 이 층형 요소는, 적어도 1개의 관통 개구부를 갖는다. 이 개구부는, 층형 요소의 두께 방향을 따라 연장되어 층형 요소를 관통하고 있으며, 그 두께 방향에 수직인 방향의 단면 형상은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 원형인 것이 바람직하다. 이 경우, 관통 개구부는 원기둥 형상의 공간부이다. 그러나, 다른 형상, 예를 들어 정사각형, 마름모형, 직사각형, 타원형이어도 된다. 관통 개구부의 수는, 적어도 1개이다. 즉, 1개 또는 2개 이상이며, 예를 들어 2개, 3개, 4개, 5개이어도 좋지만, 보호 소자에 요구되는 보호의 정도에 따라, 적절히 선택할 수 있다. 1개의 관통 개구부를 갖는 경우, 관통 개구부는 층형 요소의 중심부, 보다 상세하게는, 두께 방향에 수직인 방향의 단면 형상의 중심부에 위치하는 것이 바람직하다.The protective element of the present invention includes a layered element formed of an insulating resin, and the layered element has at least one through opening. The opening extends along the thickness direction of the layered element and penetrates the layered element. The cross-sectional shape in the direction perpendicular to the thickness direction is not particularly limited, but is preferably circular. In this case, the through opening is a cylindrical space part. However, other shapes may be used, for example square, rhombus, rectangle, oval. The number of through openings is at least one. That is, one, two or more, for example, two, three, four, five may be sufficient, but it can select suitably according to the degree of protection calculated | required by a protection element. In the case of having one through opening, the through opening is preferably located at the center of the layered element, more specifically, at the center of the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the thickness direction.

층형 요소를 구성하는 절연성 수지는, 전기적으로 절연성을 갖는 수지이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트, 불소계 수지 등의 수지를 예시할 수 있다. 특히 폴리에틸렌이나 폴리불화비닐리덴과 같은 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 그러한 수지는, 폴리머 PTC 소자에 사용하는 폴리머와 마찬가지의 유연성을 갖고 있으며, 폴리머 PTC 소자 대신에 본 발명의 보호 소자를 2차 전지 셀의 밀봉판에 내장할 수 있고, 또한, 일반적으로 전기 장치에 있어서 신뢰하여 사용할 수 있다는 점에서 유리하다. 다른 형태에서는, 본 발명의 보호 소자를, 상술한 2차 전지 셀의 밀봉판의 내측에서 사용되고 있는 스페이서 대신에 소자 사용할 수 있으며, 그 경우, 보호 소자는, 와셔로서 사용할 수 있다.The insulating resin constituting the layered element is not particularly limited as long as it is an electrically insulating resin. For example, resin, such as polyethylene, a polypropylene, a polycarbonate, a fluororesin, can be illustrated. In particular, it is preferable to use a resin such as polyethylene or polyvinylidene fluoride, and such a resin has the same flexibility as that of the polymer used in the polymer PTC device, and the protective device of the present invention is replaced with the secondary battery. It is advantageous in that it can be incorporated in the sealing plate of a cell, and can be used reliably in general in an electric apparatus. In another embodiment, the protection element of the present invention can be used in place of the spacer used inside the sealing plate of the secondary battery cell described above. In that case, the protection element can be used as a washer.

이 층형 요소는, 그 각 주표면 상에 즉, 그 양측의 주표면 상에 배치된 도전성 금속박층을 포함하여 이루어진다. 이 금속박층은, 도전성을 갖는 금속의 얇은 층(예를 들어, 두께가 0.1㎛ 내지 100㎛ 정도의 층)이면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 구리, 니켈, 알루미늄, 금 등의 금속으로 구성할 수 있다.The layered element comprises a conductive metal foil layer disposed on each major surface thereof, that is, on the major surfaces of both sides thereof. The metal foil layer is not particularly limited as long as it is a thin layer of conductive metal (for example, a layer having a thickness of about 0.1 μm to about 100 μm). For example, the metal foil layer is composed of metal such as copper, nickel, aluminum, and gold. can do.

도전성 금속박층이 각 주표면 상에 위치하는 층형 요소는, 예를 들어 층형 요소를 구성하는 절연성 수지를, 금속박층을 구성하는 금속 시트(또는 금속박)와 함께 동시 압출하여, 금속 시트(또는 금속박) 사이에 절연성 수지가 끼워진 상태의 압출물을 얻음으로써, 제조할 수 있다. 다른 형태에서는, 절연성 수지의 층형물을 예를 들어 압출에 의해 얻고, 이 층형물을 금속 시트(또는 금속박) 사이에 끼워, 이들을 일체로 열 압착하여 압착물을 얻음으로써, 제조할 수도 있다. 이러한 압출물(또는 압착물)은 도전성 금속박층을 양측의 주표면에 갖는 절연성 수지의 층형 요소가 다수 인접하여 집합한 상태이며, 압출물(또는 압착물)을 소정의 형상·치수로 잘라 내어, 단일의, 각 주표면 상에 도전성 박층을 갖는 층형 요소를 얻을 수 있다.The layered element in which the conductive metal foil layer is located on each main surface is, for example, coextruded the insulating resin constituting the layered element together with the metal sheet (or metal foil) constituting the metal foil layer, thereby forming a metal sheet (or metal foil). It can manufacture by obtaining the extrudate of the state in which the insulating resin was sandwiched in between. In another aspect, it can also manufacture by obtaining the layered material of insulating resin by extrusion, for example, sandwiching this layered material between metal sheets (or metal foil), and thermocompressing them integrally and obtaining a crimping | compression-bonding material. Such extrudates (or crimps) are in a state where a plurality of layered elements of insulating resin having conductive metal foil layers on both main surfaces are adjacent to each other, and the extrudate (or crimps) is cut out to a predetermined shape and dimension, A single, layered element having a conductive thin layer on each major surface can be obtained.

또한, 다른 형태에서는, 절연성 수지의 층형 요소에 도전성 금속의 도금을 실시함으로써, 양측의 주 표면 상에 도전성 금속박층을 형성해도 된다. 이 경우에도, 상술한 바와 같은 집합 상태의 것을 얻고, 그 후, 개별의 층형 요소로 분할하는 것이 바람직하다.In another embodiment, the conductive metal foil layer may be formed on the main surfaces of both sides by plating the conductive metal on the layered element of the insulating resin. Also in this case, it is preferable to obtain the thing in the aggregated state as described above, and then divide into individual layered elements.

이와 같이, 도금하는 경우, 층형 요소는, 그 주표면에 다른 금속층, 특히 바람직하게는 금속박을, 예를 들어 상술한 것과 마찬가지로, 압출 또는 열 압착함으로써, 미리 다른 금속층을 층형 요소에 밀착시켜 두는 것이 특히 바람직하다. 이 경우, 이 다른 금속층 상에 도전성 금속박층을 도금에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 이렇게 도전성 금속박층을 도금에 의해 형성하는 경우, 도전성 금속박층으로서의 도금층이, 층형 요소에 이미 밀착하고 있는 다른 금속층에 밀착할 수 있다는 점에서 유리하다. 예를 들어, 본 발명의 보호 소자는, 층형 요소의 양측 주요면에 다른 금속층으로서 니켈 박을 갖고, 니켈 도금에 의해 형성된 도전성 금속박층 및 퓨즈층을 갖는다. 즉, 도전성 금속박층과 퓨즈층을 동시에 형성할 수 있는 점에서 유리하다.Thus, in the case of plating, it is preferable that the layered element be brought into close contact with the layered element in advance by extrusion or thermocompression of another metal layer, particularly preferably metal foil, for example, as described above on the main surface thereof. Particularly preferred. In this case, it is preferable to form a conductive metal foil layer by plating on this other metal layer. Thus, when forming a conductive metal foil layer by plating, it is advantageous at the point that the plating layer as a conductive metal foil layer can adhere to the other metal layer which is already in close contact with a layered element. For example, the protection element of this invention has nickel foil as another metal layer in the main surface on both sides of a layered element, and has a conductive metal foil layer and fuse layer formed by nickel plating. That is, it is advantageous in that a conductive metal foil layer and a fuse layer can be formed simultaneously.

층형 요소의 형태는, 두께 방향의 디멘션이 다른 디멘션보다 작은, 바람직하게는 상당히 작은 것(예를 들어 시트 형상 형태)이면, 특별히 한정되는 것은 아니다. 층형 요소의 평면 형상(층형 요소를 바로 위에서 본 경우의 도형, 예를 들어 도 2에 도시하는 보호 소자의 윤곽 형상, 따라서, 주표면의 형상) 또는 층형 요소의 두께 방향에 수직인 방향의 단면 형상이, 기하학적으로 선 대칭 및/또는 점대칭의 형상, 예를 들어 원형, 정사각형, 직사각형, 마름모형, 환(環)형(특히 원환(圓環)형, 소위 도넛 형상) 등인 것이 바람직하다.The form of the layered element is not particularly limited as long as the dimension in the thickness direction is smaller than other dimensions, and preferably considerably smaller (for example, in the form of a sheet). Planar shape of the layered element (figure when the layered element is viewed directly from above, for example, contour shape of the protective element shown in FIG. 2, and thus shape of the main surface) or cross-sectional shape in the direction perpendicular to the thickness direction of the layered element It is preferable that they are geometrically linear symmetrical and / or point symmetrical shapes, for example, circular, square, rectangular, rhombus, annular (especially annular, so-called donut shape) and the like.

그 중에서도, 층형 요소는, 환형, 특히 원환형인 것이 바람직하다. 환형인 경우, 중앙의 개구부, 예를 들어 원환형인 경우의 중앙의 원형 개구부가, 본 발명의 관통 개구부이어도 된다. 또한, 층형 요소는, 환형을 규정하는 내측 둘레와 외측 둘레 사이의 부분(예를 들어 그 중간부)에, 추가의 관통 개구부, 예를 들어 단면이 원형인 관통 개구부를 1개 또는 그 이상 가져도 된다. 따라서, 층형 요소는, 적어도 1개의 관통 개구부를 갖는다.Especially, it is preferable that a layered element is annular, especially annular. In the case of the annular shape, the through-opening part of the present invention may be the central opening part, for example, the central circular opening part in the case of the annular shape. Further, the layered element may have one or more additional through openings, eg through openings having a circular cross section, in the portion (for example, the middle portion) between the inner and outer circumferences defining the annular shape. do. Thus, the layered element has at least one through opening.

본 발명의 보호 소자는, 그러한 관통 개구부 중 적어도 1개를 규정하는 측면 상에 위치하는 퓨즈층을 갖는다. 이 퓨즈층은, 층형 요소의 양측 주표면에 위치하는 도전성 금속박층을 전기적으로 접속함과 함께, 한쪽 주 표면 상의 도전성 금속박층으로부터 다른 쪽 주 표면 상의 도전성 금속박층을 향하여 과잉 전류가 흐르고자 하는 경우에, 과잉 전류가 집중적으로 퓨즈층을 흐르는 결과, 그것이 용융하여 회로를 개방함으로써, 그러한 전류의 흐름을 차단하는 기능(소위 퓨즈로서의 기능)을 갖는다. 그 양 퓨즈층은, 적어도 1개의 관통 개구부를 규정하는 측면 상에 형성되어 있다. 보다 상세하게는, 양측의 도전성 금속박층을 전기적으로 접속할 수 있는 한, 그러한 측면의 적어도 일부분에 퓨즈층이 형성되어 있어도 되지만, 그러한 측면의 전체에 걸쳐 형성되어 있는 것이 바람직하다. 형성 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 도전성 금속을 도금(예를 들어 전해 도금 또는 무전해 도금)하는, 예를 들어 니켈 도금함으로써 형성하는 것이 특히 바람직하다. 퓨즈층의 두께는, 도금 조건에 의해 컨트롤할 수 있지만, 예를 들어 0.001 내지 0.02㎜인 것이 바람직하다.The protection element of this invention has a fuse layer located on the side surface which defines at least one of such through openings. When the fuse layer electrically connects the conductive metal foil layers located on both main surfaces of the layered element, and an excessive current flows from the conductive metal foil layer on one main surface toward the conductive metal foil layer on the other main surface. As a result, excessive current flows through the fuse layer, and as a result, it melts and opens the circuit, thereby blocking the flow of such current (so-called fuse). Both fuse layers are formed on the side surface defining at least one through opening. More specifically, as long as the conductive metal foil layers on both sides can be electrically connected, a fuse layer may be formed on at least a part of such side surfaces, but it is preferable that the fuse layers are formed over the entire side surfaces. Although the formation method is not specifically limited, It is especially preferable to form by electroplating (for example, electrolytic plating or electroless plating), for example, nickel plating. Although the thickness of a fuse layer can be controlled by plating conditions, it is preferable that it is 0.001-0.02 mm, for example.

퓨즈층을 측면 상에 갖는 관통 개구부를 1개 형성하는 경우, 층형 요소는 원형 또는 다른 적당한, 원래 구멍이 없는 평판 형상이며, 그 중심부(평면 형상이 원형(즉, 원판 형상)인 층형 요소와 같이, 그러한 중심부가 존재하는 경우)에 관통 개구부(「중심 관통 개구부」라고도 칭함)를 형성하는 것이 바람직하다. 그 결과, 층형 요소는 엄밀하게는 환형의 형상을 갖게 된다. 이러한 환형의 형상을 갖는 층형 요소의 한쪽 주표면의 도전성 금속박층을 흐르는 전류는, 관통 개구부의 한쪽 단부를 향하여 흐르고, 그 후, 퓨즈층을 통과하여, 관통 개구부의 다른 쪽 단부로부터 층형 요소의 다른 쪽 주표면의 도전성 금속박층 상을 방사상으로 흐른다.In the case of forming one through opening having a fuse layer on the side, the layered element is circular or other suitable, original holeless flat plate shape, and its central portion (like a layered element whose plane shape is circular (i.e., discotic)). It is preferable to form a through opening (also referred to as a "center through opening") in such a central portion. As a result, the layered element is strictly annular in shape. The current flowing through the conductive metal foil layer on one main surface of the layered element having such an annular shape flows toward one end of the through opening, and then passes through the fuse layer to form another portion of the layered element from the other end of the through opening. Radially flows on the conductive metal foil layer on the main surface.

이와 같이 층형 요소에 관통 개구부를 1개 형성하는 형태에서는, 나중에 상세하게 설명하는 복수의 관통 개구부를 형성하는 형태와 비교하여, 보다 큰 관통 개구부를 환형 요소의 중심부에, 중심 관통 개구부로서, 형성하는 것이 바람직하며, 그 관통 개구부의 측면 상에 퓨즈 층을 형성한다. 그러한 보호 소자는, 저항값을 작게 할 수 있으므로, 대용량의 전류(바람직하게는 20A보다 큰 전류, 예를 들어 30 내지 40A 또는 그보다 큰 전류, 예를 들어 50A)를 흐르게 하는 경우에 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 관통 개구부를 1개 형성할 뿐이므로, 보호 소자의 제조가 간단해진다.Thus, in the form in which one through opening is formed in the layered element, a larger through opening is formed at the center of the annular element as a center through opening as compared with the form in which a plurality of through openings will be described later. Preferably, a fuse layer is formed on the side of the through opening. Such a protection element can reduce the resistance value, and thus can be suitably used in the case where a large current (preferably larger than 20 A, for example, 30 to 40 A or larger, for example, 50 A) flows. have. In addition, since only one through opening is formed, the production of the protection element is simplified.

바람직한 형태에서는, 층형 요소는, 후술하는 도 2 또는 도 4에 도시한 바와 같이, 내측 둘레(30) 및 외측 둘레(34)에 의해 규정되는 원환형이다. 층형 요소의 내측 둘레를 규정하는 원의 직경은, 예를 들어 6 내지 10㎜이며, 그 외측 둘레를 규정하는 원의 직경은, 예를 들어 13 내지 17㎜인 것이 바람직하다. 30 내지 40A의 전류를 흐르게 하는 경우의 보호 소자로서는, 내측 둘레의 원의 직경은 예를 들어 6.5㎜이며, 퓨즈층의 두께는, 예를 들어 0.01㎜인 것이 바람직하다.In a preferable embodiment, the layered element is an annular shape defined by the inner circumference 30 and the outer circumference 34 as shown in FIG. 2 or FIG. 4 described later. The diameter of the circle defining the inner perimeter of the layered element is, for example, 6 to 10 mm, and the diameter of the circle defining the outer perimeter is preferably 13 to 17 mm, for example. As a protection element in the case of flowing an electric current of 30-40 A, it is preferable that the diameter of the circle | round | yen of an inner perimeter is 6.5 mm, for example, and the thickness of a fuse layer is 0.01 mm, for example.

복수의 관통 개구부를 형성하는 경우, 층형 요소를 통과하는 전류가 가급적 균등하게 각 관통 개구부의 퓨즈층을 흐르도록 관통 개구부를 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 중심 관통 개구부를 갖는 원환형의 층형 요소의 둘레 형상 부분(즉, 내측 둘레와 외측 둘레에 의해 규정되는 층형 요소의 본체 부분)에, 동일한 단면 형상 및 크기를 갖는 관통 개구부(「주변 관통 개구부」라고도 칭함)를 복수 형성해도 되며, 이 경우, 원환을 규정하는 내측 둘레의 원의 중심에 대하여 동일한 각도로 관통 개구부를 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 180°마다 2개, 120°마다 3개, 90°마다 4개, 60°마다 6개 관통 개구부를 형성한다. 단, 보호 소자의 사용 조건에 따라, 층형 요소는, 주변 관통 개구부를 1개만 가져도 된다. 따라서, 둘레 형상 관통 개구부의 수는, 예를 들어 1개 내지 6개이어도 된다.In the case of forming a plurality of through openings, it is preferable to arrange the through openings so that the current passing through the layered elements flows through the fuse layer of each through opening as evenly as possible. For example, a through opening having the same cross-sectional shape and size in a circumferential portion of the annular layered element having a center through opening (that is, the body portion of the layered element defined by the inner circumference and the outer circumference) (the “peripheral A plurality of through openings " For example, two through openings are formed every 180 °, three every 120 °, four every 90 °, and every 60 °. However, depending on the conditions of use of the protection element, the layered element may have only one peripheral through opening. Therefore, the number of the circumferential through openings may be one to six, for example.

원환형의 층형 요소를 규정하는, 내측 둘레의 원, 즉, 중심 관통 개구부의 단면 원의 직경이 다른 관통 개구부, 즉, 주변 관통 개구부의 직경과 같거나, 그보다 작은 경우, 그러한 중심 관통 개구부를 규정하는 측면에도 퓨즈 층을 형성해도 된다. 반대로, 중심 관통 개구부의 단면 원의 직경이 주변 관통 개구부의 단면 원의 직경보다 큰 경우, 중심 관통 개구부를 규정하는 측면 상에는 퓨즈 층을 형성하지 않는 것이 바람직하다.If the diameter of the circle around the inner circumference, ie the cross-sectional circle of the central through opening, which defines an annular layered element is equal to or less than the diameter of the other through opening, ie the peripheral through opening, define such a central through opening. A fuse layer may also be formed on the side surface. Conversely, when the diameter of the cross section circle of the center through opening is larger than the diameter of the cross section circle of the peripheral through opening, it is preferable not to form a fuse layer on the side defining the center through opening.

이와 같이 중심 관통 개구부에 퓨즈 층을 형성할지 여부는, 보호 소자의 각 관통 개구부에 형성한 퓨즈층을 흐르는 전류가 실질적으로 등량으로 될지 여부에 따라 판단한다. 간단하게는, 중심 관통 개구부가 주변 관통 개구부보다 큰 원형의 단면을 갖는 경우, 중심 관통 개구부에 퓨즈 층을 형성하면, 보호 소자를 흐르는 전류의 실질적으로 대부분 그 퓨즈층을 흐르기 쉬우며, 보다 작은 원형의 단면을 갖는 다른 관통 개구부에 형성한 퓨즈층을 전류가 흐르기 어렵기 때문에, 다른 관통 개구부에 퓨즈 층을 형성하는 의미가 퇴색된다.Thus, whether or not a fuse layer is formed in the center through opening is determined depending on whether or not the current flowing through the fuse layer formed in each through opening of the protective element is substantially equal. Briefly, if the central through opening has a circular cross section larger than the peripheral through opening, forming a fuse layer in the central through opening makes it possible to substantially flow the fuse layer substantially over most of the current flowing through the protection element, and to form a smaller circular cross section. Since it is difficult for an electric current to flow through the fuse layer formed in the other through opening which has the cross section, the meaning of forming a fuse layer in the other through opening is faded.

바람직한 일 형태에서는, 층형 요소는, 외측 둘레 및 내측 둘레에 의해 규정되는 환형 요소이며, 내측 둘레면에 의해 관통 개구부가 중심 관통 개구부로서 규정되고, 또한, 다른 관통 개구부가, 층형 요소의 내부, 즉, 층형 요소를 규정하는 내측 둘레와 외측 둘레 사이(즉, 층형 요소를 규정하는 절연성 수지의 부분)를 관통하여 주변 관통 개구부로서 존재해도 된다. 따라서, 이 경우, 층형 요소에는, 내측 둘레에 의해 규정되는 중심 관통 개구부(1개) 및 층형 요소의 본체 부분 중을 관통하는 적어도 1개의 관통 개구부(상술한 주변 관통 개구부에 대응)가 존재한다.In a preferable embodiment, the layered element is an annular element defined by the outer circumference and the inner circumference, the through opening is defined as the center through opening by the inner circumferential surface, and the other through opening is the inside of the layered element, that is, It may exist as a peripheral through opening penetrating between the inner periphery which defines a layered element, and the outer periphery (that is, the part of insulating resin which defines a layered element). In this case, therefore, the layered element has one central through opening defined by the inner circumference and at least one through opening (corresponding to the peripheral through opening described above) passing through the body portion of the layered element.

이 형태에서는, 퓨즈층은, 주변 관통 개구부를 규정하는 측면(즉, 벽) 상에 존재한다. 중심 관통 개구부의 직경이 주변 관통 개구부의 직경과 큰 차이가 없고, 중심 관통 개구부에 퓨즈층이 존재한다고 했을 경우에, 그 퓨즈층에도, 주변 관통 개구부의 퓨즈층과 동등하게 전류가 흐를 것으로 예상되는 경우, 중심 관통 개구부에도 퓨즈 층을 형성해도 된다. 중심 관통 개구부의 직경이 주변 관통 개구부의 직경보다 크고, 중심 관통 개구부에 퓨즈층이 존재한다고 했을 경우에, 그 퓨즈층에, 주변 관통 개구부의 퓨즈층보다 훨씬 다량의 전류가 흐를 것으로 예상되는 경우, 주변 관통 개구부에 퓨즈 층을 형성하는 의미가 없어지기 때문에, 중심 관통 개구부에 퓨즈를 설치하지 않는다.In this form, the fuse layer is present on the side surface (i.e. wall) defining the peripheral through opening. When the diameter of the center through opening is not significantly different from that of the peripheral through opening, and a fuse layer is present in the center through opening, the current flows in the fuse layer as well as the fuse layer of the peripheral through opening. In this case, a fuse layer may also be formed in the center through opening. If the diameter of the central through opening is larger than the diameter of the peripheral through opening, and it is assumed that a fuse layer exists in the central through opening, a much larger amount of current is expected to flow through the fuse layer than that of the peripheral through opening. Since there is no meaning of forming a fuse layer in the peripheral through opening, a fuse is not provided in the central through opening.

따라서, 복수의 관통 개구부를 갖는 환형의 층형 요소, 예를 들어 원환형의 층형 요소를 갖는 보호 소자의 일 형태에서는, 중심 관통 개구부에는 퓨즈층이 없고, 그 주위에 둘레 형상으로 배치된 복수의 주변 관통 개구부를 갖는다. 주변 관통 개구부를 형성하는 둘레는 통상 1겹인 것이 바람직하지만, 경우에 따라서는 복수 겹의 둘레, 예를 들어 2겹의 둘레 또는 3겹의 둘레이어도 된다. 이와 같이, 주변 관통 개구부만에 퓨즈 층을 형성하는 형태는, 형성하는 주변 관통 개구부의 수에 따라, 보호 소자의 저항값을 컨트롤할 수 있다. 기본적으로는, 주변 관통 개구부의 수를 증가시키면, 저항값이 감소하고, 반대로, 수를 저감시키면, 저항값이 증가한다. 따라서, 상술한 중심 관통 개구부에만 퓨즈 층을 형성하는 형태와 비교하여, 설치하는 관통 개구부의 수를 단순히 바꿈으로써, 보호 소자의 저항값을 용이하고 정밀하게 바꿀 수 있는 이점이 있다.Therefore, in one embodiment of a protective element having an annular layered element having a plurality of through openings, for example, an annular layered element, there is no fuse layer in the center through opening, and a plurality of peripheries arranged around the periphery. It has a through opening. It is preferable that the circumference forming the peripheral through opening is usually one ply, but in some cases, the circumference of the plural ply may be sufficient, for example, the circumference of two ply or three ply. In this manner, in the form of forming the fuse layer only in the peripheral through opening, the resistance value of the protection element can be controlled according to the number of the peripheral through openings to be formed. Basically, increasing the number of peripheral through openings decreases the resistance value, and conversely, decreasing the number increases the resistance value. Therefore, there is an advantage that the resistance value of the protection element can be easily and precisely changed by simply changing the number of through openings to be provided, compared with the form of forming the fuse layer only in the above-described center through opening.

층형 요소가 환 형상, 예를 들어 원환형인 경우, 주변 관통 개구부는, 층형 요소의 중심에 대하여 대조적으로 위치하는 것이 바람직하다. 주변 관통 개구부가 복수 존재하는 경우, 예를 들어 환형 요소의 중심, 즉, 내측 둘레를 규정하는 도형, 예를 들어 원의 중심의 주위에서 동일한 각도로 2 내지 12개, 바람직하게는 4 내지 10개, 보다 바람직하게는 5 내지 9개, 특히 바람직하게는 6 내지 8개, 예를 들어 180°마다 2개, 120°마다 3개, 90°마다 4개, 60°마다 6개, 45°마다 8개, 40°마다 9개, 36°마다 10개, 존재하도록 구성해도 된다.If the layered element is annular, for example annular, the peripheral through opening is preferably located in contrast with respect to the center of the layered element. When there are a plurality of peripheral through openings, for example, from 2 to 12, preferably from 4 to 10, at the same angle around the center of the annular element, ie the figure defining the inner circumference, for example the center of the circle. More preferably 5 to 9, particularly preferably 6 to 8, for example 2 every 180 °, 3 every 120 °, 4 every 90 °, 6 every 60 °, 8 every 45 ° 9, every 40 degrees, 10 every 36 degrees, and may exist so that it may exist.

구체적인 형태에서는, 중심 관통 개구부(퓨즈 층을 형성하지 않음)의 직경은 6 내지 10㎜이며, 그 주위의 주변 관통 개구부(퓨즈 층을 형성함)의 단면 원의 직경은, 0.2 내지 1㎜이다. 이러한 형태에서는, 층형 요소의 외경은, 예를 들어 13 내지 17㎜인 것이 바람직하다. 20 내지 30A의 전류를 흐르게 하는 경우의 보호 소자로서는, 예를 들어 직경 0.6㎜의 주변 관통 개구부를 4개 형성하고, 퓨즈층의 두께는, 예를 들어 0.01㎜인 것이 바람직하다.In a specific aspect, the diameter of the center through opening (not forming the fuse layer) is 6 to 10 mm, and the diameter of the cross-sectional circle of the peripheral through opening (forming the fuse layer) around it is 0.2 to 1 mm. In this aspect, the outer diameter of the layered element is preferably 13 to 17 mm, for example. As a protection element in the case of flowing a current of 20-30 A, four peripheral through openings of diameter 0.6mm are formed, for example, and it is preferable that the thickness of a fuse layer is 0.01 mm, for example.

또한, 어느 형태에 있어서도, 관통 개구부는, 그 단면 형상(즉, 층형 요소의 두께 방향에 수직인 단면의 형상)은 원형인 것이 바람직하지만, 임의의 적당한 다른 단면 형상을 가져도 되며, 통상 원형의 단면을 갖는 것이 바람직하다. 다른 형태에서는, 정사각형, 직사각형, 마름모형, 삼각형 등이어도 된다. 그 경우, 상술한 직경은, 다른 단면 형상의 상당 직경에 대응한다.In any of the aspects, the through opening may preferably have a circular cross-sectional shape (ie, a cross-sectional shape perpendicular to the thickness direction of the layered element), but may have any other suitable cross-sectional shape. It is preferable to have a cross section. In another embodiment, a square, rectangle, rhombus, triangle, or the like may be used. In that case, the above-mentioned diameter corresponds to the equivalent diameter of another cross-sectional shape.

관통 개구부를 규정하는 측면(또는 둘레면) 상에 형성한 퓨즈층은, 층형 요소의 양측 주표면을 전기적으로 접속함과 함께, 한쪽 주표면으로부터 다른 쪽 주표면을 향하여 과잉 전류가 흐르고자 하는 경우에, 퓨즈층에 과잉 전류가 집중적으로 흐르는 결과, 그것이 용융함으로써, 그러한 전류의 흐름을 차단하는 기능을 갖는다. 그러한 퓨즈층을 구성하는 재료는, 도전성 재료, 특히 도전성 금속층이다. 예를 들어, 구리, 니켈, 알루미늄, 금 등의 금속의 얇은 층에 의해 퓨즈층을 형성하는 것이 바람직하다. 퓨즈층은, 그것을 구성하는 금속을 도금함으로써 형성하는 것이 특히 바람직하다.When the fuse layer formed on the side surface (or circumferential surface) which defines the through-opening part electrically connects both main surfaces of a layered element, and an excessive current flows from one main surface to the other main surface. As a result, the excess current flows intensively in the fuse layer, and as a result, it melts and has a function of interrupting the flow of such current. The material constituting such a fuse layer is a conductive material, in particular a conductive metal layer. For example, it is preferable to form a fuse layer by a thin layer of metal, such as copper, nickel, aluminum, and gold. It is particularly preferable to form the fuse layer by plating the metal constituting the fuse layer.

따라서, 상정되는 과잉 전류량에 따라 용융하도록, 관통 개구부의 단면 형상, 관통 개구부의 크기(통상, 직경) 및 층형 요소의 두께 방향을 따른 관통 개구부의 길이, 퓨즈의 재료 및 그 층의 두께, 및 관통 개구부의 수 및 배치 등의 다양한 팩터를 선택하고, 그 수치 등을 소정과 같이 선택한다. 이 선택은, 당업자이면 이들 팩터에 대하여 예를 들어 시행 착오에 의해, 실시할 수 있다.Thus, the cross-sectional shape of the through opening, the size of the through opening (usually, the diameter) and the length of the through opening along the thickness direction of the layered element, the thickness of the material of the fuse and the layer thereof, and the through so as to melt according to the assumed excess current amount Various factors such as the number and arrangement of the openings are selected, and the numerical values and the like are selected as prescribed. This selection can be carried out by those skilled in the art by, for example, trial and error on these factors.

바람직한 일 형태에서는, 도전성 금속박층 및 퓨즈층이, 도전성 금속의 도금에 의해, 보다 바람직하게는 니켈 도금에 의해, 일체로 형성되어 있다. 이 경우, 관통 개구부를 갖는 층형 요소를 그러한 금속으로 도금함으로써, 이들 층을 동시에 또한 일체로 형성할 수 있으므로 유리하다. 즉, 퓨즈층과 도전성 금속박층은, 동일한 종류의 금속으로 형성된다. 도금법으로서는, 전해 도금 또는 무전해 도금법을 사용할 수 있다.In a preferable embodiment, the conductive metal foil layer and the fuse layer are integrally formed by plating of the conductive metal, more preferably by nickel plating. In this case, it is advantageous because by plating such a layered element having through openings with such a metal, these layers can be formed simultaneously and integrally. That is, the fuse layer and the conductive metal foil layer are formed of the same kind of metal. As the plating method, an electrolytic plating or an electroless plating method can be used.

특히 바람직한 형태에서는, 층형 요소의 주표면과 도전성 금속박층 사이에, 층형 요소에 미리 밀착하고 있는 금속박, 바람직하게는 니켈 박이 존재한다. 이 경우, 도금층으로서 형성된 도전성 금속박층이 금속박에 밀착할 수 있고, 그 결과, 도전성 금속박층이 금속박을 통해 층형 요소에 견고하게 결합한다는 이점이 있다.In a particularly preferred embodiment, there is a metal foil, preferably nickel foil, which is in close contact with the layered element between the main surface of the layered element and the conductive metal foil layer. In this case, the conductive metal foil layer formed as the plating layer can be in close contact with the metal foil, and as a result, there is an advantage that the conductive metal foil layer is firmly bonded to the layered element through the metal foil.

본 발명의 보호 소자는, 보호해야 할 회로 또는 그것을 구성하는 전기 요소를 보호하기 위하여, 제1 전기 요소(예를 들어 2차 전지)와 다른 전기 요소로서의 제2 전기 요소(예를 들어 충전기)를 전기적으로 직접적 또는 간접적으로 접속하기 위하여 이들 사이에 위치하며, 그 결과, 한쪽 도전성 금속박층은 제1 전기 요소와 직접 또는 간접적으로 접촉하고, 다른 쪽 도전성 금속박층은 제2 전기 요소와 직접 또는 간접적으로 접촉한다. 따라서, 본 발명의 보호 소자, 및 그것에 의하여 전기적으로 접속된 회로 및/또는 전기 요소를 포함하여 이루어지는 전기 장치를 제공한다.The protection element of the invention uses a second electrical element (e.g. a charger) as an electrical element different from the first electrical element (e.g. secondary battery) in order to protect the circuit to be protected or the electrical element constituting it. Positioned between them for electrical direct or indirect connection, so that one conductive metal foil layer is in direct or indirect contact with the first electrical element, and the other conductive metal foil layer is in direct or indirect contact with the second electrical element. Contact. Thus, there is provided an electrical device comprising the protection element of the invention and a circuit and / or an electrical element electrically connected thereby.

본 발명의 보호 소자는, 층형 요소의 양측의 주 표면 상에 도전성 금속박층을 갖고, 이들을 퓨즈층이 전기적으로 접속함으로써 큰 전류를 흐르게 하는 것을 가능하게 하면서도, 과잉 전류가 흐르는 경우에는, 퓨즈층에 과잉 전류가 집중적으로 흐르는 결과, 퓨즈층이 용융하여 회로가 차단되고, 그것에 의하여 과잉 전류의 흐름을 차단할 수 있다.The protection element of this invention has a conductive metal foil layer on the main surface of both sides of a layered element, and makes it possible to flow a large electric current by connecting these fuse layers electrically, but when excess current flows, As a result of the intensive flow of excess current, the fuse layer melts and the circuit is interrupted, whereby the flow of excess current can be interrupted.

도 1은 본 발명의 보호 소자를, 그 두께 방향을 따른 단면도로 모식적으로 도시한다.
도 2는 도 1에 도시하는 보호 소자를, 평면도로 모식적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 형태의 보호 소자를, 그 두께 방향을 따른 단면도로 모식적으로 도시한다.
도 4는 도 3에 도시하는 보호 소자를, 평면도로 모식적으로 도시한다.
1 schematically shows the protection element of the present invention in a sectional view along its thickness direction.
FIG. 2 schematically shows the protection element shown in FIG. 1 in a plan view.
FIG. 3: shows typically the protection element of another form of this invention in sectional drawing along the thickness direction.
4 schematically shows the protection element shown in FIG. 3 in a plan view.

도면을 참조하여, 본 발명의 보호 소자를 보다 상세하게 설명한다. 도 1에, 본 발명의 보호 소자의 일 형태를, 그 두께 방향을 따른 단면도로 모식적으로 도시하고(절단면으로서 나타나는 부분을 A로 나타냄), 또한, 도 2에, 도 1에 도시하는 보호 소자를, 평면도(즉, 도 1에 있어서 그 상방으로부터 화살표 B에 의해 나타내도록 보호 소자를 보았을 때의 모습)로 모식적으로 도시한다.With reference to the drawings, the protection element of this invention is demonstrated in more detail. In FIG. 1, one aspect of the protection element of this invention is shown typically in sectional drawing along the thickness direction (the part shown as a cut surface is shown by A), and also the protection element shown in FIG. 2 in FIG. Is schematically shown in plan view (that is, when the protective element is viewed so as to be indicated by an arrow B from above in FIG. 1).

도시한 보호 소자(10)는 절연성 수지에 의해 형성되고, 적어도 1개의 관통 개구부, 도시한 형태에서는, 단면 원형의 중심 관통 개구부(12) 및 단면 원형의 주변 관통 개구부(14)의 2개의 관통 개구부를 갖는 원환형의 층형 요소(16)를 포함하여 이루어진다. 층형 요소(16)의 양측의 주표면(18 및 20) 상에 위치하는 도전성 금속박층(22 및 24)을 갖는다. 또한, 도시한 형태에서는, 층형 요소(16)와 도전성 금속박층(22 및 24) 사이에 다른 금속층(26 및 28)이 존재한다.The illustrated protection element 10 is formed of an insulating resin, and at least one through opening, in the illustrated form, two through openings of the central through opening 12 of the circular cross section and the peripheral through opening 14 of the circular cross section. It consists of an annular layered element (16) having a. It has conductive metal foil layers 22 and 24 located on major surfaces 18 and 20 on both sides of layered element 16. In addition, in the form shown, other metal layers 26 and 28 exist between the layered element 16 and the conductive metal foil layers 22 and 24.

도시한 형태에서는, 중심 관통 개구부(12)를 규정하는, 원환의 내측 둘레(30) 상에 즉, 원환의 내측의 측면 상에는 퓨즈층은 존재하지 않는다. 도시한 형태에서는, 원환의 내측 둘레(30)와 외측 둘레(34) 사이의 층형 요소의 본체 부분(36)에 위치하는 주변 관통 개구부(14)를 규정하는 원주 형상 측면(38) 상에 퓨즈층(40)이 존재한다.In the form shown, a fuse layer is not present on the inner circumference 30 of the annular ring, that is, on the side of the inner side of the annular ring, which defines the center through opening 12. In the form shown, a fuse layer on the circumferential side surface 38 defining a peripheral through opening 14 located in the body portion 36 of the layered element between the inner circumference 30 and the outer circumference 34 of the annular ring. 40 is present.

도시한 형태에서는, 퓨즈층(40)을 갖는 주변 관통 개구부(14)는 층형 요소의 중심 O를 통과하는 직경(도 2에서 파선으로 도시)을 따라 본체 부분(36)의 중간에 형성한 1개뿐이지만, 직경 방향을 따라 반대측에도 그러한 주변 관통 개구부를 형성해도 된다. 그 경우, 중심 O의 주위에서 180°마다 2개의 주변 관통 개구부를 형성하게 된다. 또한 다른 형태에서는, 원의 중심 O를 기준으로 하여, 바람직하게는 3 내지 12개, 보다 바람직하게는 4 내지 10개, 특히 바람직하게는 6 내지 8개의 퓨즈층을 갖는 주변 관통 개구부를 동일한 각도로 형성해도 되며, 예를 들어 120°마다 3개, 90°마다 4개, 60°마다 6개, 또는 45°마다 8개의 퓨즈층을 갖는 주변 관통 개구부를 동일한 각도로 설치해도 된다.In the illustrated embodiment, one peripheral through opening 14 having a fuse layer 40 is formed in the middle of the body portion 36 along a diameter (shown in broken lines in FIG. 2) passing through the center O of the layered element. However, such peripheral through openings may be formed on the opposite side along the radial direction. In that case, two peripheral through openings are formed every 180 degrees around the center O. In another embodiment, the peripheral through openings having preferably 3 to 12, more preferably 4 to 10 and particularly preferably 6 to 8 fuse layers, at the same angle, based on the center O of the circle. Peripheral through openings having three fuse layers every 120 °, four every 90 °, six every 60 °, or eight fuse layers every 45 ° may be provided at the same angle, for example.

또한, 도시한 형태에서는, 중심 관통 개구부(12)의 직경이, 주변 관통 개구부(14)의 직경보다 훨씬 크기 때문에, 원환의 내측 둘레(30)의 측면 상에는 퓨즈층이 존재하지 않지만, 중심 관통 개구부의 직경이 주변 관통 개구부의 직경과 동등하거나 또는 작은 경우, 필요에 따라, 원환의 내측 둘레(30)의 측면 상에 퓨즈 층을 형성해도 된다. 또한, 어느 형태에서는, 보호 소자를 배치해야 할 전기 장치에 중심 관통 개구부에 대응하는 볼록부를 형성해 두면, 중심 관통 개구부의 큰 직경 부분 내에 그러한 볼록부가 끼워 넣어짐으로써, 보호 소자를 전기 장치에 위치 결정할 수 있는 경우가 있다. 예를 들어, 2차 전지 셀의 밀봉판에 그러한 볼록부를 형성하고, 중심 관통 개구부에 그 볼록부가 끼워 넣어지게 함으로써, 밀봉판에 보호 소자를 위치 결정할 수 있다.In addition, in the form shown, since the diameter of the center through opening 12 is much larger than the diameter of the peripheral through opening 14, although a fuse layer does not exist on the side surface of the inner periphery 30 of a torus, the center through opening is not present. When the diameter of is equal to or smaller than the diameter of the peripheral through opening, a fuse layer may be formed on the side surface of the inner circumference 30 of the annular ring as necessary. Moreover, in one aspect, if the convex part corresponding to a center through opening is formed in the electrical device which should arrange | position a protection element, such a convex part will fit in the large diameter part of a center through opening, and positioning a protection element in an electrical device. There may be cases. For example, by forming such a convex portion in the sealing plate of the secondary battery cell and allowing the convex portion to fit in the center through opening, the protection element can be positioned in the sealing plate.

다른 형태에서는, 층형 요소(16)는 중심 관통 개구부(12)을 갖지 않으며(따라서, 층형 요소는 원판 형상), 적어도 1개의 주변 관통 개구부(14)만을 갖고, 그것이 퓨즈층(40)을 가져도 된다.In another form, the layered element 16 does not have a central through opening 12 (thus the layered element is disc shaped) and has only at least one peripheral through opening 14, even if it has a fuse layer 40. do.

본 발명의 또 다른 형태의 보호 소자(10')를 도 3 및 도 4에, 도 1 및 도 2와 마찬가지로 나타낸다. 또한, 도 1 및 도 2과 같은 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용하고 있다. 도시한 형태에서는, 층형 요소(16)는 도 1의 보호 소자(10)가 갖는 주변 관통 개구부(14)를 갖지 않고, 중심 관통 개구부(12)만을 가지며, 그것이 퓨즈층(32)을 갖는다.The protection element 10 'of another form of this invention is shown to FIG. 3 and FIG. 4 similarly to FIG. In addition, about the same element as FIG. 1 and FIG. 2, the same code | symbol is used. In the form shown, the layered element 16 does not have a peripheral through opening 14 of the protection element 10 of FIG. 1, but has only a central through opening 12, which has a fuse layer 32.

실시예 1Example 1

도 1 및 도 2에 도시하는 본 발명의 보호 소자를 제조하였다. 따라서, 퓨즈층(40)만을 갖고, 도 3의 보호 소자(10')가 갖는 퓨즈층(32)을 갖지 않는 보호 소자(10)를 제조하였다. 단, 주변 관통 개구부(14)는 중심 O의 주위에 둘레 형상으로 동일한 각도로 4개 형성하였다.The protection element of this invention shown in FIG. 1 and FIG. 2 was manufactured. Therefore, the protection element 10 which has only the fuse layer 40 and does not have the fuse layer 32 which the protection element 10 'of FIG. 3 has was manufactured. However, four peripheral through openings 14 were formed around the center O at the same angle in the circumferential shape.

최초에, 절연성 수지의 시트(폴리에틸렌제, 두께 0.3㎜, 층형 요소(16)에 대응)를 준비하고, 그 양측에 니켈 박(두께: 22㎛, 다른 금속층(26 및 28)에 대응)을 배치하고, 가열 하, 이들을 일체로 가압하여, 니켈 박을 절연성 수지의 시트의 양쪽 주표면에 부착한 압착물을 얻었다.First, the sheet of insulating resin (made of polyethylene, thickness 0.3mm, corresponding to the layered element 16) is prepared, and nickel foil (thickness: 22 micrometers, corresponding to the other metal layers 26 and 28) is arrange | positioned at both sides. Then, they were integrally pressurized under heating to obtain a crimped article in which nickel foil was attached to both main surfaces of the sheet of insulating resin.

압착물의 소정의 개소에 직경 0.6㎜의 관통 구멍(주변 관통 개구부(14)에 대응)을 형성하고, 그 후, 압착물을 전해법에 의한 니켈 도금 처리로 부착하였다. 도금에 의해 형성한 니켈층(도전성 금속박층(22 및 24)에 대응)의 두께는, 약 0.01㎜였다. 이어서, 압착물로부터 원환형 요소를 펀칭하여, 4개의 관통 구멍이 원환형 요소의 중심의 주위에서 소정의 개소에 90°마다 위치하는 본 발명의 보호 소자(10)를 얻었다.A through hole (corresponding to the peripheral through opening 14) having a diameter of 0.6 mm was formed at a predetermined location of the compressed material, and the compressed material was then attached by nickel plating treatment by the electrolytic method. The thickness of the nickel layer (corresponding to the conductive metal foil layers 22 and 24) formed by plating was about 0.01 mm. Subsequently, the annular element was punched out from the crimped material, and the protection element 10 of the present invention in which four through holes are located at predetermined positions about 90 degrees around the center of the annular element was obtained.

얻어진 원환형 요소의 외측 둘레 원(34)의 직경은 15㎜이며, 내측 둘레 원(30)의 직경(즉, 중심 관통 개구부의 직경)은 6.4㎜였다. 이 원환형 요소는, 층형 요소로서의 절연 수지층(16)의 양측 주표면에 다른 금속층(26 및 28)으로서 기능하는 니켈 박을 갖고, 원환형 부분의 본체 부분(36)의 중간 부분에 4개의 주변 관통 개구부(14)을 가졌다. 또한, 원환형 요소는, 도전성 금속박층(22 및 24)으로서의 도금층을 니켈 박 상에 갖고, 주변 관통 개구부를 규정하는 내측 둘레면 상에 퓨즈층(40)으로서 기능하는 도금층을 가졌다.The diameter of the outer circumferential circle 34 of the obtained annular element was 15 mm, and the diameter (that is, the diameter of the central through opening) of the inner circumferential circle 30 was 6.4 mm. This toroidal element has nickel foils functioning as the other metal layers 26 and 28 on both main surfaces of the insulated resin layer 16 as layered elements, and four in the middle part of the main body part 36 of the toroidal part. It has a peripheral through opening 14. Further, the toroidal element had plating layers as the conductive metal foil layers 22 and 24 on the nickel foil, and had a plating layer functioning as the fuse layer 40 on the inner circumferential surface defining the peripheral through opening.

얻어진 본 발명의 보호 소자에 한쪽 도전성 금속박층(22)으로부터 다른 쪽 도전성 금속박층(24)으로 소정의 전류(20A)를 흐르게 하고, 10분 후의 보호 소자의 도전성 금속박층(22)의 표면 온도 상승을 측정하였다. 또한, 보호 소자의 퓨즈로서의 전류 차단 시간(즉, 100A의 전류를 흐르게 했을 때의 퓨즈층이 용단(溶斷)될 때까지의 시간)을 측정하였다.A predetermined current 20A flows from the one conductive metal foil layer 22 to the other conductive metal foil layer 24 to the obtained protective element of the present invention, and the surface temperature of the conductive metal foil layer 22 of the protective element rises after 10 minutes. Was measured. In addition, the current interruption time (that is, the time until the fuse layer melted when a current of 100 A was flowed) as the fuse of the protection element was measured.

그 결과, 표면 온도 상승은 어느 개소에 있어서도 10℃ 이하이고, 또한, 전류 차단 시간은, 0.1초 이하였다.As a result, surface temperature rise was 10 degrees C or less in any place, and the current interruption time was 0.1 second or less.

실시예 2Example 2

도 3 및 도 4에 도시하는 본 발명의 보호 소자를 제조하였다. 따라서, 주변 관통 개구부를 갖지 않고, 중심 관통 개구부의 주위에 퓨즈층(32)만을 갖는 보호 소자(10')를 제조하였다. 또한, 제조 방법에 있어서는, 중심 관통 개구부에 상당하는 개구부를 압착물에 형성한 후에, 도금 처리에 의해 퓨즈층을 형성하고, 그 후, 원환형 요소를 펀칭함으로써 보호 소자(10')를 얻은 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 실시하였다. 중심 관통 개구부의 직경은, 6.5㎜이며, 퓨즈층의 두께는 0.1㎜이었다.The protection element of this invention shown in FIG. 3 and FIG. 4 was manufactured. Therefore, the protection element 10 'which does not have a peripheral through opening and has only the fuse layer 32 around the center through opening was manufactured. In the manufacturing method, after forming an opening corresponding to the center through opening in the crimped material, the fuse layer is formed by plating, and then the protective element 10 'is obtained by punching out an annular element. Other implementation was carried out in the same manner as in Example 1. The diameter of the center through opening was 6.5 mm, and the thickness of the fuse layer was 0.1 mm.

얻어진 본 발명의 보호 소자에 한쪽 도전성 금속박층(22)으로부터 다른 쪽 도전성 금속박층(24)에 소정의 전류(30 내지 40A)를 흐르게 하고, 10분 후의 보호 소자의 도전성 금속박층(22)의 표면 온도 상승을 측정하였다. 또한, 보호 소자의 퓨즈로서의 전류 차단 시간(즉, 100A의 전류를 흘렸을 때의 퓨즈층이 용단될 때까지의 시간)을 측정하였다.The surface of the conductive metal foil layer 22 of the protection element which flows predetermined electric current 30-40 A from one conductive metal foil layer 22 to the other conductive metal foil layer 24 to the protective element of this invention obtained after 10 minutes. The temperature rise was measured. In addition, the current interruption time (that is, the time until the fuse layer melted when a current of 100 A flowed) as the fuse of the protection element was measured.

그 결과, 표면 온도 상승은 어느 개소에 있어서도 10℃ 이하이고, 또한, 전류 차단 시간은, 약 0.1초이었다.As a result, surface temperature rise was 10 degrees C or less in any place, and the current interruption time was about 0.1 second.

이들 결과로부터, 본 발명의 보호 소자는, 보다 큰 전류를 흐르게 하는 것을 가능하게 하면서도, 과잉 전류에 대한 보호를 제공할 수 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 보호 소자에 있어서, 정상적으로 흐르게 할 수 있는 전류값을 극단적으로 크게 했을 경우, 예를 들어 원통형 리튬 이온 2차 전지 셀에 있어서, 밀봉판에 내장된 니켈 와셔, 스테인리스 재료에 니켈 도금을 실시한 와셔 등의 대체품으로서 이용하는 것도 가능하다. 이 경우, 보호 소자는, 절연성 수지에 의해 형성된 층형 요소를 가지므로, 수지의 탄성에 의해 와셔로서의 기능이 향상된다. 따라서, 본 발명은 상술한 본 발명의 보호 소자의 특징을 갖는 와셔도 제공한다.From these results, it can be seen that the protection element of the present invention can provide protection against excess current while allowing a larger current to flow. Therefore, in the protection element of this invention, when the electric current value which can be normally flowed is made extremely large, for example, in the cylindrical lithium ion secondary battery cell, the nickel washer embedded in the sealing plate and nickel plating on the stainless steel material It can also be used as a substitute for a washer or the like. In this case, since the protection element has a layered element formed of insulating resin, the function as a washer is improved by the elasticity of the resin. Accordingly, the present invention also provides a washer having the features of the above-described protective element of the present invention.

10, 10': 보호 소자
12: 중심 관통 개구부
14: 주변 관통 개구부
16: 층형 요소
18, 20: 주표면
22, 24: 도전성 금속박층
26, 28: 다른 금속층
30: 내측 둘레
32: 퓨즈층
34: 외측 둘레
36: 본체 부분
38: 측면
40: 퓨즈층
10, 10 ': protection device
12: center through opening
14: peripheral through opening
16: layered elements
18, 20: major surface
22, 24: conductive metal foil layer
26, 28: another metal layer
30: inner circumference
32: fuse layer
34: outer circumference
36: body part
38: side
40: fuse layer

Claims (12)

보호 소자로서,
절연성 수지에 의해 형성되고, 적어도 1개의 관통 개구부를 갖는 층형 요소,
층형 요소의 각 주표면(主表面) 상에 위치하는 도전성 금속박층 및
상기 관통 개구부 중 적어도 1개를 규정하는 측면 상에 위치하고, 도전성 금속박층을 전기적으로 접속하는 퓨즈층
을 포함하여 이루어지는, 보호 소자.
As a protective element,
A layered element formed of an insulating resin and having at least one through opening,
A conductive metal foil layer located on each major surface of the layered element, and
A fuse layer located on a side surface defining at least one of the through openings, the fuse layer electrically connecting the conductive metal foil layer.
Consisting of, comprising a.
제1항에 있어서,
도전성 금속박층 및 퓨즈층은 금속을 도금함으로써 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
The method of claim 1,
The conductive metal foil layer and the fuse layer are integrally formed by plating metal, The protection element characterized by the above-mentioned.
제2항에 있어서,
도금하는 금속은 니켈인 것을 특징으로 하는 보호 소자.
3. The method of claim 2,
The metal to plate is a protective element characterized by the above-mentioned.
제2항 또는 제3항에 있어서,
층형 요소와 도전성 금속박층 사이에 위치하는 금속박을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
The method according to claim 2 or 3,
A protective element, further comprising a metal foil positioned between the layered element and the conductive metal foil layer.
제4항에 있어서,
금속박은 니켈 박인 것을 특징으로 하는 보호 소자.
5. The method of claim 4,
The metal foil is a nickel foil, wherein the protection element.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
층형 요소는, 내측 둘레면 및 외측 둘레면에 의해 규정되는 환(環)형 요소이며, 내측 둘레면에 의해 규정되는 1개의 관통 개구부를 갖는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
The method according to any one of claims 1 to 5,
The layered element is an annular element defined by the inner circumferential surface and the outer circumferential surface, and has a single through opening defined by the inner circumferential surface.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
층형 요소는, 내측 둘레면과 외측 둘레면에 의해 규정되고, 적어도 2개의 관통 개구부를 갖는 환형 요소이며, 이들 관통 개구부는, 내측 둘레면에 의해 규정되는 중심 관통 개구부 및 내측 둘레면과 외측 둘레면 사이에 위치하는 적어도 1개의 주변 관통 개구부이고, 주변 관통 개구부가 퓨즈층을 갖는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
The method according to any one of claims 1 to 5,
The layered element is an annular element defined by the inner circumferential surface and the outer circumferential surface and having at least two through openings, the through openings being the center through opening defined by the inner circumferential surface and the inner and outer circumferential surfaces. At least one peripheral through opening positioned in between, wherein the peripheral through opening has a fuse layer.
제7항에 있어서,
층형 요소에 있어서, 주변 관통 개구부는, 중심 관통 개구부의 주위에 동일한 각도로 6 내지 8개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
The method of claim 7, wherein
In the layered element, six to eight peripheral through-holes are formed at the same angle around the center through-hole, and the protection element characterized by the above-mentioned.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
층형 요소는 원환(圓環)형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
The method according to any one of claims 1 to 8,
The layered element has a toroidal shape.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 보호 소자를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 장치.An electrical apparatus comprising the protective element according to any one of claims 1 to 9. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 보호 소자를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 2차 전지 셀.A secondary battery cell comprising the protective element according to any one of claims 1 to 9. 와셔로서,
절연성 수지에 의해 형성되고, 적어도 1개의 관통 개구부를 갖는 층형 요소,
층형 요소의 각 주표면 상에 위치하는 도전성 금속박층 및
상기 관통 개구부 중 적어도 1개를 규정하는 측면 상에 위치하고, 도전성 금속박층을 전기적으로 접속하는 퓨즈층
을 포함하여 이루어지는, 와셔.
As a washer,
A layered element formed of an insulating resin and having at least one through opening,
A conductive metal foil layer located on each major surface of the layered element, and
A fuse layer located on a side surface defining at least one of the through openings, the fuse layer electrically connecting the conductive metal foil layer.
Consisting of, including.
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