KR20140140100A

KR20140140100A - 보호 소자

Info

Publication number: KR20140140100A
Application number: KR1020147029957A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 요네다
Original assignee: 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-12-08
Also published as: TW201405617A; JP2013229293A; US20150084734A1; CN107104021B; US10008356B2; HK1204504A1; CN104185889B; KR102019881B1; US10269523B2; CN104185889A; CN107104021A; JP6249600B2; JP6249602B2; US20180277327A1; JP2013229295A; TWI596638B

Abstract

본 발명은 고융점 금속층과 저융점 금속층의 적층체를 사용하여, Pb프리화를 가능하게 한 보호 소자를 실현하는 것을 목적으로 한다.
보호 소자(10)는 절연 기판(11)과, 발열체(14)와, 절연 부재(15)와, 2개의 전극(12)과, 발열체 인출 전극(16)과, 가용 도체(13)를 구비한다. 그리고 가용 도체(13)는, 적어도 고융점 금속층(13a)과 저융점 금속층(13b)을 포함하는 적층체로 이루어지고, 저융점 금속층(13b)은 발열체(14)가 발하는 열에 의해 용융함으로써, 고융점 금속층(13a)을 침식하면서, 저융점 금속층(13b)의 습윤성이 좋은 2개의 전극(12) 및 발열체 인출 전극(16)측에 표면 장력에 의해 가까이 끌어당겨져서 용단된다.

Description

보호 소자{PROTECTION ELEMENT}

본 발명은 전류 경로를 용단함으로써, 전류 경로 위에 접속된 배터리에의 충전을 정지하고, 배터리의 열 폭주를 억제하는 보호 소자에 관한 것이다.

본 출원은, 일본에 있어서, 2012년 3월 29일에 출원된 일본 특허 출원 번호 특허 출원 제2012-076928, 2012년 12월 25일에 출원된 일본 특허 출원 번호 특허 출원 제2012-281452 및 2013년 1월 21일에 출원된 일본 특허 출원 번호 특허 출원 제2013-008302호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원은 참조됨으로써, 본 출원에 원용된다.

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

배터리 팩에 내장된 FET 스위치를 사용하여 출력의 온/오프(ON/OFF)를 행함으로써, 배터리 팩의 과충전 보호 또는 과방전 보호 동작을 행한다. 그러나, 어떠한 원인으로 FET 스위치가 단락 파괴된 경우, 번개서지 등이 인가되어서 순간적인 대전류가 흘렀을 경우, 또는 배터리 셀의 수명에 의해 출력 전압이 매우 저하되거나, 반대로 과대 이상 전압을 출력한 경우에도, 배터리 팩이나 전자 기기는 발화 등의 사고로부터 보호되어야만 한다. 따라서, 이러한 상정할 수 있는 어떠한 이상 상태에 있어서, 배터리 셀의 출력을 안전하게 차단하기 위해서, 외부로부터의 신호에 의해 전류 경로를 차단하는 기능을 갖는 퓨즈 소자를 포함하는 보호 소자가 사용된다.

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

일본 특허 공개 제2010-003665호 공보 일본 특허 공개 제2004-185960호 공보 일본 특허 공개 제2012-003878호 공보

특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 보호 소자에 있어서는, 리플로우 실장을 사용한 경우에, 리플로우의 열에 의해 용융하지 않도록, 일반적으로는 가용 도체에는 융점이 300℃ 이상의 Pb 함유 고융점 땜납이 사용되고 있다. 그러나, RoHS 지령 등에 있어서는 Pb 함유 땜납의 사용은, 한정적으로 인정을 받고 있는 것에 지나지 않아, 이후 Pb 프리화의 요구는, 강해지는 것이라 생각된다.

여기서,「땜납 식입」이나「용식 현상」은, 전자 부품 등의 Au 도금, Ag 도금이, 용융한 땜납 내에 녹기 시작하는 현상으로서 이전부터 잘 알려져 있고, 이 현상을 이용하여 Pb프리 땜납재에 대응한 보호 소자가, 특허문헌 2에 기재되어 있다. 그러나, 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 절연층에 고융점 금속층이 밀착 배치된 구조에서는, 고융점 금속층이 저융점 금속층의 용융에 의해 용식 현상을 발생할 뿐이며, 회로의 차단을 완전히 할 수 없는 경우가 있다고 하는 문제가 있다. 또한, 가용 도체를 확실하게 용단시키는 것에는, 고융점 금속층 등에 슬릿 및 막 두께 단차 등을 형성하는 것이 바람직하지만, 슬릿 및 막 두께 단차 형성을 위한 공정이 증가한다고 하는 문제가 있다(예를 들어, 특허문헌 3을 참조).

따라서, 본 발명은 고융점 금속층과 저융점 금속층의 적층체를 사용하여, Pb프리화를 가능하게 한 보호 소자를 실현하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 보호 소자는, 절연 기판과, 절연 기판에 적층된 발열체와, 적어도 발열체를 덮도록, 절연 기판에 적층된 절연 부재와, 절연 부재가 적층된 절연 기판에 적층된 제1 및 제2 전극과, 발열체와 중첩하도록 절연 부재 위에 적층되어, 제1 및 제2 전극 사이의 전류 경로 위에서 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과, 발열체 인출 전극으로부터 제1 및 제2 전극에 걸쳐 적층되어, 가열에 의해, 제1 전극과 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단하는 가용 도체를 구비한다. 그리고 가용 도체는, 고융점 금속층과 저융점 금속층의 적층체로 이루어지고, 저융점 금속층은 발열체가 발하는 열에 의해 용융함으로써, 고융점 금속층을 침식하면서, 습윤성이 높은 제1 및 제2 전극 및 발열체 인출 전극측에 가까이 끌어당겨져서 용단된다.

저융점 금속층은, Pb프리 땜납으로 이루어지고, 고융점 금속층은 Ag 또는 Cu를 주성분으로 하는 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 저융점 금속층의 체적을 고융점 금속층의 체적보다도 많게 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시 형태에 관한 보호 소자는, 절연 기판과, 절연 기판에 적층된 발열체와, 적어도 발열체를 덮도록, 절연 기판에 적층된 절연 부재와, 절연 부재가 적층된 절연 기판에 적층된 제1 및 제2 전극과, 제1 및 제2 전극 사이의 전류 경로 위에서 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과, 발열체 인출 전극으로부터 제1 및 제2 전극에 걸쳐 적층되어, 가열에 의해, 제1 전극과 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단하는 가용 도체를 구비한다. 그리고 가용 도체는, 적어도 고융점 금속층과 저융점 금속층을 포함하는 적층체로 이루어진다. 저융점 금속층은, 발열체가 발하는 열에 의해 용융함으로써, 고융점 금속층을 침식하면서, 저융점 금속의 습윤성이 높은 제1 및 제2 전극 및 발열체 인출 전극측에 가까이 끌어당겨져서 용단된다.

본 발명의 다른 실시 형태에 관한 보호 소자는, 절연 기판과, 절연 기판에 적층된 발열체와, 적어도 상기 발열체를 덮도록, 절연 기판에 적층된 절연 부재와, 절연 부재가 적층된 절연 기판에 적층된 제1 및 제2 전극과, 제1 및 제2 전극 사이의 전류 경로 위에서 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과, 발열체 인출 전극으로부터 제1 및 제2 전극에 걸쳐 적층되어, 가열에 의해, 제1 전극과 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단하는 복수의 가용 도체를 구비한다. 그리고 가용 도체는, 적어도 고융점 금속층과 저융점 금속층을 포함하는 적층체로 이루어진다. 저융점 금속층은, 발열체가 발하는 열에 의해 용융함으로써, 고융점 금속층을 침식하면서, 저융점 금속의 습윤성이 높은 제1 및 제2 전극 및 발열체 인출 전극측에 가까이 끌어당겨져서 용단된다.

본 발명의 다른 실시 형태에 관한 보호 소자는, 절연 기판과, 절연 기판의 내부에 내장된 발열체와, 절연 기판에 적층된 제1 및 제2 전극과, 제1 및 제2 전극 사이의 전류 경로 위에서 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과, 발열체 인출 전극으로부터 제1 및 제2 전극에 걸쳐 적층되어, 발열체의 가열에 의해, 제1 전극과 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단하는 가용 도체를 구비한다. 그리고 가용 도체는, 적어도 고융점 금속층과 저융점 금속층을 포함하는 적층체로 이루어진다. 저융점 금속층은, 발열체가 발하는 열에 의해 용융함으로써, 고융점 금속층을 침식하면서, 저융점 금속의 습윤성이 높은 제1 및 제2 전극 및 발열체 인출 전극측에 가까이 끌어당겨져서 용단된다.

본 발명의 다른 실시 형태에 관한 보호 소자는, 절연 기판과, 절연 기판에 적층된 발열체와, 절연 기판의 발열체가 적층된 면의 반대면에 적층된 제1 및 제2 전극과, 제1 및 제2 전극 사이의 전류 경로 위에서 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과, 발열체 인출 전극으로부터 제1 및 제2 전극에 걸쳐 적층되어, 발열체의 가열에 의해, 제1 전극과 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단하는 가용 도체를 구비한다. 그리고 가용 도체는, 적어도 고융점 금속층과 저융점 금속층을 포함하는 적층체로 이루어진다. 저융점 금속층은, 발열체가 발하는 열에 의해 용융함으로써, 고융점 금속층을 침식하면서, 저융점 금속의 습윤성이 높은 제1 및 제2 전극 및 발열체 인출 전극측에 가까이 끌어당겨져서 용단된다.

본 발명의 다른 실시 형태에 관한 보호 소자는, 절연 기판과, 절연 기판에 적층된 발열체와, 절연 기판의 발열체가 적층된 동일면에 적층된 제1 및 제2 전극과, 제1 및 제2 전극 사이의 전류 경로 위에서 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과, 발열체 인출 전극으로부터 제1 및 제2 전극에 걸쳐 적층되어, 발열체의 가열에 의해, 제1 전극과 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단하는 가용 도체를 구비한다. 그리고 가용 도체는, 적어도 고융점 금속층과 저융점 금속층을 포함하는 적층체로 이루어진다. 저융점 금속층은, 발열체가 발하는 열에 의해 용융함으로써, 고융점 금속층을 침식하면서, 저융점 금속의 습윤성이 높은 제1 및 제2 전극 및 발열체 인출 전극측에 가까이 끌어당겨져서 용단된다.

본 발명의 다른 실시 형태에 관한 보호 소자는, 절연 기판과, 절연 기판에 적층된 제1 및 제2 전극과, 제1 및 제2 전극 사이의 전류 경로 위에 적층된 발열체 인출 전극과, 발열체 인출 전극에 전기적으로 접속하도록 탑재된 발열 소자와, 발열체 인출 전극으로부터 제1 및 제2 전극에 걸쳐 적층되어, 발열 소자의 가열에 의해, 제1 전극과 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단하는 가용 도체를 구비한다. 그리고 가용 도체는, 적어도 고융점 금속층과 저융점 금속층을 포함하는 적층체로 이루어진다. 저융점 금속층은, 발열체가 발하는 열에 의해 용융함으로써, 고융점 금속층을 침식하면서, 저융점 금속의 습윤성이 높은 제1 및 제2 전극 및 발열체 인출 전극측에 가까이 끌어당겨져서 용단된다.

본 발명의 다른 실시 형태에 관한 보호 소자는, 절연 기판과, 절연 기판에 적층된 발열체와, 적어도 발열체를 덮도록, 절연 기판에 적층된 절연 부재와, 절연 부재가 적층된 절연 기판에 적층된 제1 및 제2 전극과, 제1 및 제2 전극 사이의 전류 경로 위에서 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과, 발열체 인출 전극으로부터 제1 및 제2 전극에 걸쳐 적층되어, 가열에 의해, 제1 전극과 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단하는 가용 도체를 구비한다. 그리고 가용 도체는, 고융점 금속으로 이루어지고, 제1 전극, 제2 전극 및 발열체 인출 전극의 각각과 저융점 금속을 통하여 접속된다. 저융점 금속층은, 발열체가 발하는 열에 의해 용융함으로써, 고융점 금속으로 이루어지는 가용 도체를 침식하면서, 저융점 금속의 습윤성이 높은 제1 및 제2 전극 및 발열체 인출 전극측에 가까이 끌어당겨져서 용단된다.

본 발명의 보호 소자에서는, 고융점 금속층과 저융점 금속층의 적층체로 이루어지는 가용 도체를 가열함으로써, 발열체가 발하는 열에 의해 저융점 금속층이 용융되어, 고융점 금속층을 침식하면서, 습윤성이 높은 제1 및 제2 전극 및 발열체 인출 전극측에 가까이 끌어당겨져서 용단되므로, 확실하게 용단시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 보호 소자는, 가용 도체를 가지므로 통상의 전류 퓨즈로서도 기능하는 것은 명백하며, 외부 신호 및 과전류에 있어서의 전류 경로 차단의 양립을 실현할 수 있다.

또한, 저융점 금속층은, Pb프리 땜납으로 이루어지고, 고융점 금속층은 Ag 또는 Cu를 주성분으로 하는 금속으로 이루어지므로, Pb프리에 대응할 수 있다.

저융점 금속층의 체적을 고융점 금속층의 체적보다도 많게 하고 있으므로, 효과적으로 고융점 금속층의 침식 작용을 행할 수 있다.

도 1a는, 본 발명이 적용된 보호 소자의 평면도이다. 도 1b는, 도 1a의 A-A'부의 단면도이다.
도 2는, 본 발명이 적용된 보호 소자의 응용예를 도시하는 블록도이다.
도 3은, 본 발명이 적용된 보호 소자의 회로 구성예를 도시하는 도면이다.
도 4는, 공지예(일본 특허 공개 제2004-185960호 공보)의 보호 소자의 단면도이다.
도 5는, 본 발명이 적용된 보호 소자의 동작을 설명하기 위한 개념적인 평면도이다. 도 5a는, 보호 소자의 동작 개시 전 또는 동작 개시 직후를 도시하는 평면도이다. 도 5b는, 가열 동작에 의해, 열원 근방의 저융점 금속층이 용융하여 고융점 금속층을 침식하고 있는 모습을 도시하는 평면도이다. 도 5c는, 고융점 금속층의 침식이 진행된 상황을 도시하는 평면도이다. 도 5d는, 전극 및 발열체 인출 전극에 저융점 금속층이 가까이 끌어당겨진 상태를 도시하는 평면도이다.
도 6a는, 본 발명의 보호 소자의 실시 형태 중 변형예 중 하나를 도시하는 평면도이다. 도 6b는, 도 6a의 A-A'부의 단면도이다.
도 7a는, 본 발명의 보호 소자의 실시 형태 중 변형예 중 하나를 도시하는 평면도이다. 도 7b는, 도 7a의 A-A'부의 단면도이다.
도 8a는, 본 발명의 보호 소자의 실시 형태 중 변형예 중 하나를 도시하는 평면도이다. 도 8b는, 도 8a의 A-A'부의 단면도이다.
도 9는, 도 8의 변형예에 관한 보호 소자의 동작을 설명하기 위한 개념적인 평면도이다. 도 9a는, 보호 소자의 동작 개시 전 또는 동작 개시 직후를 도시하는 평면도이다. 도 9b는, 가열 동작에 의해, 열원 근방의 저융점 금속층이 용융하여 고융점 금속층을 침식하고 있는 모습을 도시하는 평면도이다. 도 9c는, 고융점 금속층의 침식이 진행된 상황을 도시하는 평면도이다. 도 9d는, 전극 및 발열체 인출 전극에 저융점 금속층이 가까이 끌어당겨진 상태를 도시하는 평면도이다.
도 10은, 형상이 다른 가용 도체를 구성한 예를 도시하는 사시도이다. 도 10a는, 각형(사각형) 형상으로 형성한 예이며, 도 10b는, 둥근선 형상으로 형성한 예를 나타낸다.
도 11a는, 본 발명의 보호 소자의 실시 형태 중 변형예 중 하나를 도시하는 평면도이다. 도 11b는, 도 11a의 A-A'부의 단면도이다.
도 12a는, 본 발명의 보호 소자의 실시 형태 중 변형예 중 하나를 도시하는 평면도이다. 도 12b는, 도 12a의 A-A'부의 단면도이다.
도 13a는, 본 발명의 보호 소자의 실시 형태 중 변형예 중 하나를 도시하는 평면도이다. 도 13b는, 도 13a의 A-A'부의 단면도이다.
도 14a는, 본 발명의 보호 소자의 실시 형태 중 변형예 중 하나를 도시하는 평면도이다. 도 14b는, 도 14a의 A-A'부의 단면도이다.
도 15a는, 본 발명의 보호 소자의 실시 형태 중 변형예 중 하나를 도시하는 평면도이다. 도 15b는, 도 15a의 A-A'부의 단면도이다.
도 16은, 발열체를 절연 기판에 내장한 보호 소자의 변형예를 도시하는 단면도이다.
도 17은, 발열체를 절연 기판의 이면에 형성한 보호 소자의 변형예를 도시하는 단면도이다.
도 18은, 발열체를 절연 기판의 표면에 형성한 보호 소자의 변형예를 도시하는 단면도이다.
도 19는, 발열 소자를 절연 기판의 표면에 실장한 보호 소자의 변형예를 도시하는 단면도이다.
도 20은, 고융점 금속층에 선 형상의 개구부를 형성해 저융점 금속층을 노출시킨 가용 도체를 사용한 보호 소자의 변형예를 도시하는 도면이며, 도 20a는 평면도, 도 20b는 단면도이다.
도 21은, 고융점 금속층에 원형의 개구부를 형성해 저융점 금속층을 노출시킨 가용 도체를 사용한 보호 소자의 변형예를 도시하는 도면이며, 도 21a는 평면도, 도 21b는 단면도이다.
도 22는, 고융점 금속층에 선 형상의 개구부를 형성해 저융점 금속층을 노출시킨 가용 도체를 사용한 보호 소자의 변형예를 도시하는 도면이며, 도 22a는 평면도, 도 22b는 단면도이다.
도 23은, 고융점 금속층과 저융점 금속층의 2층 구조를 이루는 가용 도체를 저융점 금속에 의해 접속한 보호 소자의 변형예를 도시하는 도면이며, 도 23a는 평면도, 도 23b는 단면도이다.
도 24는, 고융점 금속층과 저융점 금속층이 교대로 적층된 4층 구조의 가용 도체를 사용한 보호 소자의 변형예를 도시하는 도면이며, 도 24a는 평면도, 도 24b는 단면도이다.
도 25는, 고융점 금속층의 단층으로 이루어지는 가용 도체를 저융점 금속에 의해 접속한 보호 소자의 변형예를 도시하는 도면이며, 도 25a는 평면도, 도 25b는 단면도이다.
도 26은, 복수의 가용 도체를 설치하는 동시에, 발열체 인출 전극 위에 절연층을 형성한 보호 소자를 도시하는 평면도이다.
도 27은, 복수의 가용 도체를 설치하는 동시에, 발열체 인출 전극 위에 절연층을 형성한 보호 소자에 있어서, 가용 도체가 용단된 상태를 도시하는 평면도이다.
도 28은, 복수의 가용 도체를 설치하는 동시에, 발열체 인출 전극 위에 협폭부를 형성한 보호 소자를 도시하는 평면도이다.
도 29는, 복수의 가용 도체를 설치하는 동시에, 발열체 인출 전극 위에 협폭부를 형성한 보호 소자에 있어서, 가용 도체가 용단된 상태를 도시하는 평면도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 다양한 변경이 가능한 것은 물론이다.

[보호 소자의 구성]

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명이 적용된 보호 소자(10)는 절연 기판(11)과, 절연 기판(11)에 적층되어, 절연 부재(15)에 덮인 발열체(14)와, 절연 기판(11)의 양단부에 형성된 전극[12(A1), 12(A2)]과, 절연 부재(15) 위에 발열체(14)와 중첩하도록 적층된 발열체 인출 전극(16)과, 양단부가 전극[12(A1), 12(A2)]에 각각 접속되어, 중앙부가 발열체 인출 전극(16)에 접속된 가용 도체(13)를 구비한다. 또한, 절연 기판(11)의 이면에는, 전극[12(A1), 12(A2)]과 접속된 외부 단자가 형성되어 있다.

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

발열체(14)는 비교적 저항값이 높아 통전하면 발열하는 도전성을 갖는 부재이며, 예를 들어 W, Mo, Ru 등으로 이루어진다. 이 합금 또는 조성물, 화합물의 분상체를 수지 바인더 등과 혼합하여, 페이스트 상태로 한 것을 절연 기판(11) 위에 스크린 인쇄 기술을 사용하여 패턴 형성하여, 소성하는 등에 의해 형성한다.

발열체(14)를 덮도록 절연 부재(15)가 배치되고, 이 절연 부재(15)를 통하여 발열체(14)에 대향하도록 발열체 인출 전극(16)이 배치된다. 발열체(14)의 열을 효율적으로 가용 도체로 전달하기 위해, 발열체(14)와 절연 기판(11) 사이에 절연 부재(15)를 적층해도 된다.

발열체 인출 전극(16)의 일단부는, 발열체 전극(18)(P1)에 접속된다. 또한, 발열체(14)의 타단부는, 다른 쪽의 발열체 전극[18(P2)]에 접속된다.

가용 도체(13)는 내층과 외층으로 이루어지는 적층 구조체이며, 바람직하게는 내층으로서 고융점 금속층(13a), 외층으로서 저융점 금속층(13b)을 갖는다. 또한, 후술하는 바와 같이, 내층으로서 저융점 금속층(13b), 외층으로서 고융점 금속층(13a)을 갖도록 해도 된다. 또한, 가용 도체(13)는 상층과 하층에 2층 적층 구조체로 해도 되고, 상층으로서 고융점 금속층(13a), 하층으로서 저융점 금속층(13b)을 갖도록 해도 된다. 고융점 금속층(13a)은, 바람직하게는 Ag 혹은 Cu 또는 이들 중 어느 하나를 주성분으로 하는 금속이며, 리플로우로에 의해 기판 실장을 행하는 경우에 있어서도 용융하지 않는 높은 융점을 갖는다. 저융점 금속층(13b)은, 바람직하게는 Sn을 주성분으로 하는 금속이며,「Pb프리 땜납」이라 일반적으로 불리는 재료이다(예를 들어 센쥬 긴조꾸고교 제조, M705 등). 저융점 금속층(13b)의 융점은, 반드시 리플로우로의 온도보다도 높을 필요는 없고, 200℃ 정도로 용융해도 된다. 고융점 금속층(13a)과 저융점 금속층(13b)을 적층함으로써, 리플로우 온도가 저융점 금속층(13b)의 용융 온도를 초과하여, 저융점 금속이 용융한 경우에도, 가용 도체(13)로서 용단하는데 이르지 않는다. 고융점 금속층(13a)에 저융점 금속층(13b)을 도금 기술을 사용하여 성막함으로써 가용 도체(13)를 형성해도 되고, 다른 주지의 적층 기술, 막 형성 기술을 사용함으로써 고융점 금속층(13a)에 저융점 금속층(13b)을 적층한 가용 도체(13)를 형성할 수 있다. 또한, 반대인 고융점 금속층(13a)을 외층으로 하는 경우도 마찬가지인 성막 기술로 형성할 수 있다. 또한, 가용 도체(13)의 발열체 인출 전극(16) 및 전극[12(A1), 12(A2)]에의 접속은, 저융점 금속층(13b)을 사용하여 땜납 접합함으로써 실현된다.

외층의 저융점 금속층(13b)의 산화 방지를 위해서, 가용 도체(13) 위의 대략 전체면에 플럭스(17)를 도포해도 된다.

이와 같이 하여 구성된 보호 소자(10)의 내부를 보호하기 위하여 커버 부재를 절연 기판(11) 위에 적재해도 된다.

[보호 소자의 사용 방법]

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

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

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

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

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

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

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

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

이상과 같은 구성으로 이루어지는 배터리 팩(20)에 있어서, 보호 소자(10)의 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 본 발명이 적용된 보호 소자(10)는, 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같은 회로 구성을 갖는다. 즉, 보호 소자(10)는 발열체 인출 전극(16)을 통하여 직렬 접속된 가용 도체(13)와, 가용 도체(13)의 접속점을 통하여 통전하여 발열시킴으로써 가용 도체(13)를 용융하는 발열체(14)로 이루어지는 회로 구성이다. 또한, 보호 소자(10)에서는, 예를 들어 가용 도체(13)가 충방전 전류 경로 위에 직렬 접속되고, 발열체(14)가 전류 제어 소자(27)와 접속된다. 보호 소자(10)의 2개의 전극(12) 중, 한쪽은 A1에 접속되고, 다른 쪽은 A2에 접속된다. 또한, 발열체 인출 전극(16)과 이것에 접속된 발열체 전극(18)은 P1에 접속되고, 다른 쪽의 발열체 전극(18)은 P2에 접속된다.

이러한 회로 구성으로 이루어지는 보호 소자(10)는 저배화와 함께 Pb프리화를 실현하면서, 발열체(14)의 발열에 의해, 전류 경로 위의 가용 도체(13)를 확실하게 용단할 수 있다.

또한, 본 발명의 보호 소자는, 리튬 이온 2차 전지의 배터리 팩에 사용하는 경우에 한정되지 않고, 전기 신호에 의한 전류 경로의 차단을 필요로 하는 여러 가지 용도에도 물론 응용 가능하다.

[보호 소자의 동작]

먼저, 비교를 위해, 공지예(일본 특허 공개 제2004-185960호 공보)를 종래의 보호 소자로 하고, 그 구성에 대하여 설명한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 종래의 보호 소자(40)는 사각형 형상의 기판(41) 위에 베이스인 절연층으로서 유리층(41a)이 형성되고, 유리층(41a) 위에 발열체(44)가 적층되어 있다. 발열체(44)를 덮도록 절연 부재(45)가 형성되고, 절연 부재(45)를 사이에 두고 발열체(44)에 대향하도록 고융점 금속층(43a)이 적층되고, 다시 저융점 금속층(43b)이 적층되어 있다. 고융점 금속층(43a) 및 저융점 금속층(43b)의 양단부에 전극(42)이, 고융점 금속층(43a)과 저융점 금속층(43b)에 의해 협지되도록 하여 적층되어 접속되어 있다. 저융점 금속층(43b) 위에는, 플럭스(47)가 도포되어 있다.

이와 같이, 종래의 보호 소자(40)에 있어서는, 고융점 금속층(43a)의 전체가 절연 부재(45)와 직접 밀착하여 형성되어 있다. 이 구조에 있어서는, 발열체(44)의 발열에 의해 저융점 금속층(43b)이 용융하여 고융점 금속층(43a)을 침식하는 작용에만 의해 회로 차단을 행한다. 차단 상태가 완전하지 않아도, 가용 도체가 고저항이 된 시점에서 발열체(44)로의 통전이 억제되기 때문에 발열이 정지된다. 즉, 완전히 회로를 차단할 수 없는 케이스가 일어날 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같은 본 발명에 관한 보호 소자(10)에서는, 고융점 금속층(13a) 및 저융점 금속층(13b)은 발열체 인출 전극(16)과 전극(12) 사이에서 걸치도록 접속된다. 이로 인해, 저융점 금속층(13b)의 용융에 의한 고융점 금속층의 침식 작용 외에, 접속된 각 전극(12) 위에서의 용융한 저융점 금속층(13b)의 표면 장력에 의한 물리적 인입 작용에 의해 확실하게 가용 도체(13)를 용단시키는 것이 가능하다.

이하, 본 발명에 관한 보호 소자(10)의 동작에 대하여 설명한다.

도 5에는, 도 1에 도시한 바와 같은 보호 소자(10)의 발열체(14)에 통전하고, 가용 도체(13)가 어떻게 향응할지를 모식적으로 도시한다.

도 5a는, 발열체 전극[18(P2)]과 전극[12(A1), (A2)] 사이에 전압이 인가되도록 전원을 연결하고, 발열체(14)에 통전하기 전 및 통전을 개시한 당초의 모습을 도시하는 도면이다. 발열체(14)가 발하는 열의 온도가 통상의 리플로우 온도(~260℃)보다도 높은 온도(300℃ 이상)가 되도록, 인가 전압에 따라 발열체(14)의 저항값을 설정하는 것이 바람직하다.

도 5b에 도시한 바와 같이, 발열체(14)의 바로 위에 있는 가용 도체(13)의 외층의 저융점 금속층(13b)이 용융을 개시하여, 용융한 저융점 금속이 내층의 고융점 금속층(13a)으로 확산되고, 용식 현상을 발생하여, 고융점 금속층(13a)이 침식되어, 소실된다. 파선의 원 내에서는, 고융점 금속층(13a)이 소실되어, 용융한 저융점 금속층(13b)과 서로 섞인 상태로 되어 있다.

도 5c에 도시한 바와 같이, 발열체(14)의 온도가 더욱 상승하여, 가용 도체(13)의 외층 저융점 금속층(13b)의 용융에 의한 고융점 금속층(13a)의 침식 영역이 확대된다. 이 상태에 있어서는, 고융점 금속층(13a)의 재료로서 높은 열 전도도의 금속을 채용함으로써, 전극부(12)를 포함하여 고온이 되어, 저융점 금속층(13b) 전체가 용융 상태가 된다. 그때, 발열체 인출 전극(16) 위에서 고융점 금속층(13a)이 완전히 침식된 상태가 되면, 도 5d에 도시한 바와 같이, 저융점 금속층(13b), 즉 땜납은, 그 습윤성(표면 장력)에 의해, 발열체 인출 전극(16)과, 2개의 전극[12(A1), 12(A2)] 각각으로 가까이 끌어당겨진다. 그 결과, 각 전극 사이가 차단 상태가 된다.

[변형예 1]

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 하나의 변형예의 보호 소자(50)는 절연 기판(11)과, 절연 기판(11)에 적층되어, 절연 부재(15)에 덮인 발열체(14)와, 절연 기판(11)의 양단부에 형성된 전극[12(A1), 12(A2)]과, 절연 부재(15) 위에 발열체(14)와 중첩하도록 적층된 발열체 인출 전극(16)과, 양단부가 전극[12(A1), 12(A2)]에 접속되어, 중앙부가 발열체 인출 전극(16)에 접속된 가용 도체(13)를 구비한다. 또한, 절연 기판(11)의 이면에는, 전극[12(A1), 12(A2)]과 접속된 외부 단자가 형성되어 있다.

일반적인 고융점 땜납(Pb 함유 땜납)을 사용한 가용 도체의 경우에는, 열 전도도가 낮으므로, 보호 소자의 양단부의 전극부까지는 단시간에 용융 온도에 달하지 않는다. 이에 반해, 본 발명에 관한 보호 소자와 같이, Ag 혹은 Cu 또는 이들 중 어느 하나를 주성분으로 하는 금속으로 이루어지는 고융점 금속층을 갖는 가용 도체의 경우에는 열 전도도가 높으므로, 보호 소자의 양단부의 전극부에 있어서도, 충분히 저융점 금속층의 용융 온도에 도달하므로, 이하에 설명하는 땜납 저류부를 설치함으로써, 보다 안정된 용단 특성을 얻을 수 있게 된다.

가용 도체(13)는 내층과 외층으로 이루어지는 적층 구조체이며, 바람직하게는 내층으로서 고융점 금속층(13a), 외층으로서 저융점 금속층(13b)을 갖는다. 또는, 내층으로서 저융점 금속층(13b), 외층으로서 고융점 금속층(13a)을 갖도록 해도 된다. 고융점 금속층(13a)은, 바람직하게는 Ag 혹은 Cu 또는 이들 중 어느 하나를 주성분으로 하는 금속이며, 리플로우로에 의해 기판 실장을 행하는 경우에 있어서도 용융하지 않는 높은 융점을 갖는다. 저융점 금속층(13b)은, 바람직하게는 Sn을 주성분으로 하는 금속이며,「Pb프리 땜납」이라고 일반적으로 불리는 재료이다(예를 들어 센쥬 긴조꾸고교 제조, M705 등). 융점은, 반드시 리플로우로의 온도보다도 높을 필요는 없고, 200℃ 정도로 용융해도 된다. 가용 도체(13)는 고융점 금속층(13a)에 저융점 금속층(13b)을 도금 기술을 사용하여 성막함으로써 형성해도 되고, 다른 주지의 적층 기술, 막 형성 기술을 사용함으로써 고융점 금속층(13a)에 저융점 금속층(13b)을 적층함으로써 형성해도 된다. 또한, 반대인 고융점 금속층(13a)을 외층으로 하는 경우도 마찬가지인 성막 기술로 형성할 수 있다.

여기서, 가용 도체(13)의 양단부에 있어서, 전극[12(A1), 12(A2)]에 접속되는 부분에 저융점 금속층(13b)과 동일한 재료로 이루어지는 땜납의 저류부(51)를 설치한다. 보호 소자의 동작 시에 있어서는, 저융점 금속층(13b)은 저류부(51)도 포함하여 모두 용융 상태가 된다. 고융점 금속층(13a)의 침식이 가용 도체(13) 전체에서 일어남으로써, 전극[12(A1), 12(A2)]측에 있는 각각의 저류부(51, 51)에 용융한 가용 도체(13)가 가까이 끌어당겨지기 쉬워지므로, 보다 확실하게 가용 도체를 용단시킬 수 있다.

[변형예 2]

도 7에 도시한 바와 같이, 보호 소자(60)는 절연 기판(11)과, 절연 기판(11)에 적층되어, 절연 부재(15)에 덮인 발열체(14)와, 절연 기판(11)의 양단부에 형성된 전극[12(A1), 12(A2)]과, 절연 부재(15) 위에 발열체(14)와 중첩하도록 적층된 발열체 인출 전극(16)과, 양단부가 전극[12(A1), 12(A2)]에 접속되어, 중앙부가 발열체 인출 전극(16)에 접속된 가용 도체(13)를 구비한다. 또한, 절연 기판(11)의 이면에는 전극[12(A1), 12(A2)]과 접속된 외부 단자가 형성되어 있다.

가용 도체(13)는 내층과 외층으로 이루어지는 적층 구조체이며, 바람직하게는 내층으로서 고융점 금속층(13a), 외층으로서 저융점 금속층(13b)을 갖는다. 상술한 변형예와 같이 가용 도체(13)의 양단부에 저류부(51, 51)를 설치해도 된다.

본 변형예에서는, 고융점 금속층(13a)에 다수의 개구(61)를 실시하고, 다수의 개구가 있는 고융점 금속층(13a)에, 예를 들어 도금 기술 등을 사용하여 저융점 금속층(13b)을 성막한다. 이에 의해, 용융하는 저융점 금속층(13b)에 접하는 고융점 금속층(13a)의 면적이 증대하므로, 보다 단시간에 저융점 금속층(13b)이 고융점 금속층(13a)을 침식할 수 있게 된다. 따라서, 보다 빠르고, 또한 확실하게 가용 도체를 용단시킬 수 있게 된다.

[변형예 3]

도 8은, 상술한 가용 도체(13)의 구성을 바꾼 것을 사용한 경우의 변형예이다.

도 8에 도시한 바와 같이, 보호 소자(70)는 절연 기판(11)과, 절연 기판(11)에 적층되어, 절연 부재(15)에 덮인 발열체(14)와, 절연 기판(11)의 양단부에 형성된 전극[12(A1), 12(A2)]과, 절연 부재(15) 위에 발열체(14)와 중첩하도록 적층된 발열체 인출 전극(16)과, 양단부가 전극[12(A1), 12(A2)]에 접속되어, 중앙부가 발열체 인출 전극(16)에 접속된 가용 도체(13)를 구비한다. 또한, 절연 기판(11)의 이면에는, 전극[12(A1), 12(A2)]과 접속된 외부 단자가 형성되어 있다.

가용 도체(13)는 내층이 저융점 금속층(13b)이며, 외층이 고융점 금속층(13a)이다. 저융점 금속층(13b)에는, 상술한 바와 마찬가지로, Sn을 주성분으로 하는 Pb프리 땜납을 사용할 수 있고, 고융점 금속층(13a)에는 Ag 혹은 Cu 또는 이들 중 어느 하나를 주성분으로 하는 금속을 사용할 수 있다. 도 8의 변형예의 경우에는, 가용 도체(13)의 표면이 산화되므로 용융 온도가 상승해 버리는 것을 방지하는 동시에 발열 용융 중의 땜납의 표면 장력 유지를 위해, 플럭스(17)가 가용 도체(13) 위에 도포되어 있다.

도 1에 도시한 바와 같은 구성예의 경우와 마찬가지로, 내층의 저융점 금속층(13b)에 도금 기술 등을 실시함으로써, 외층의 고융점 금속층(13a)을 형성할 수 있고, 이 변형예에 있어서의 가용 도체(13)를 형성할 수 있다.

도 9에, 도 8에 나타낸 구성예의 동작 모습을 개념적으로 나타낸다.

도 9a에는, 발열체 전극[18(P2)]과 전극[12(A1), (A2)] 사이에 전압이 인가되도록 전원을 연결하고, 발열체(14)에 통전하기 전 및 통전한 당초의 모습을 나타낸다.

도 9b에 도시한 바와 같이, 발열체(14)의 바로 위에 있는 가용 도체(13)의 내층의 저융점 금속층(13b)이 용융을 개시하여, 외층의 고융점 금속층(13a)에 저융점 금속이 용식 현상에 의해 확산된다. 이로 인해, 외층의 고융점 금속층(13a)이 침식되어서 소실되고, 내층의 저융점 금속층(13b)이 노출되기 시작한 모습을 나타낸다. 도면 중의 실선의 원 내가 노출된 저융점 금속층(13b)이며, 다른 부분은 외층의 고융점 금속층(13a)이다.

도 9c에 도시한 바와 같이, 발열체(14)의 온도가 더욱 상승하고, 가용 도체(13)의 내층의 저융점 금속층(13b)의 용융이 진행되어, 고융점 금속층(13a)의 침식 영역이 확대된다. 이 상태에서는, 저융점 금속층(13b) 전체가 용융 상태에 있으므로, 발열체 인출 전극(16) 위에서 고융점 금속층(13a)이 완전히 침식된 상태가 되면, 도 9d에 도시한 바와 같이, 저융점 금속층(13b), 즉 땜납은, 그 습윤성(표면 장력)에 의해, 발열체 인출 전극(16)과, 2개의 전극[12(A1), 12(A2)]의 각각에 가까이 끌어당겨진다. 결과적으로, 각 전극 사이가 차단된다.

가용 도체(13)는, 도 10a에 도시한 바와 같이 사각형의 가용 도체(13)로 해도 되고, 도 10b에 도시한 바와 같이, 둥근 선 형상의 가용 도체로 해도 된다. 도 10에서는, 내층으로서 저융점 금속층(13b)으로 하고, 외층으로서 고융점 금속층(13a)으로 하고 있지만, 내층과 외층을 역회전해도 물론 좋다.

또한, 내층으로서 저융점 금속층(13b)으로 하고, 외층으로서 고융점 금속층(13a)으로 한 경우에 있어서도, 가용 도체(13)의 두께를 유지하는 것에 유의하면서, 전극[12(A1), 12(A2)] 위에 가용 도체(13)의 저융점 금속층(13b)보다도 두께가 두꺼운 저융점 금속층(13b)으로 이루어지는 저류부를 설치하도록 해도 된다.

[변형예 4]

도 11은, 가용 도체(13)의 구성을 바꾼 것을 사용한 경우의 변형예이다.

도 11에 도시한 바와 같이, 보호 소자(80)는 절연 기판(11)과, 절연 기판(11)에 적층되어, 절연 부재(15)에 덮인 발열체(14)와, 절연 기판(11)의 양단부에 형성된 전극[12(A1), 12(A2)]과, 절연 부재(15) 위에 발열체(14)와 중첩하도록 적층된 발열체 인출 전극(16)과, 양단부가 전극[12(A1), 12(A2)]에 접속되어, 중앙부가 발열체 인출 전극(16)에 접속된 가용 도체(13)를 구비한다. 또한, 절연 기판(11)의 이면에는, 전극[12(A1), 12(A2)]과 접속된 외부 단자가 형성되어 있다.

가용 도체(13)는 하층이 저융점 금속층(13b), 상층이 고융점 금속층(13a)의 2층 적층 구조이다. 저융점 금속층(13b)에는, 상술한 바와 마찬가지로, Sn을 주성분으로 하는 Pb프리 땜납을 사용할 수 있고, 고융점 금속층(13a)에는 Ag 혹은 Cu 또는 이들 중 어느 하나를 주성분으로 하는 금속을 사용할 수 있다.

도 11의 변형예 경우에서는, 저융점 금속층(13b)에 의한 전극 자체의 침식을 억제하여 용단 특성의 향상을 도모하기 위해서, 2군데의 전극(12), 전극(12)과 접속된 외부 단자 및 발열체 인출 전극(16) 표면에 도금 처리를 실시하고, Ni/Au 도금층(52)이 형성되어 있다. 또한, Ni/Au 도금 대신에 Ni/Pd 도금, Ni/Pd/Au 도금 등 공지된 도금 처리를 사용할 수 있다.

[변형예 5]

도 12a 및 도 12b는, 가용 도체의 구성을 다시 변경한 경우의 변형예이다.

도 12에 나타내는 보호 소자(90)의 가용 도체(91)는 내층과 외층으로 이루어지는 적층 구조체로 이루어지고, 내층으로서 저융점 금속층(91b)을, 외층으로서 고융점 금속층(91a)을 갖는다. 그리고 보호 소자(90)의 가용 도체(91)는 저융점 금속층(91b)의 전 표면이 고융점 금속층(91a)에 의해 피복되어 있다.

이러한 가용 도체(91)는, 예를 들어 Ag 등의 고융점 금속의 시트 위에, Sn을 주성분으로 하는 Pb프리 땜납의 시트를 적층, 또는 Sn을 주성분으로 하는 Pb프리 땜납의 페이스트를 도포하고, 다시 고융점 금속 시트를 적층하고, 열 프레스를 행함으로써 형성할 수 있다. 또한, 가용 도체(91)는 시트 형상의 Pb프리 땜납의 전 표면에 Ag 도금을 실시함으로써 형성할 수 있다.

이 가용 도체(91)는 Pb프리 땜납 등의 저융점 금속(92)을 사이에 두고, 전극(12) 및 발열체 인출 전극(16) 위에 접속된다. 또한, 가용 도체(91)는 상면의 거의 전체면에 플럭스(17)가 도포되어 있다. 또한, 전극(12) 및 발열체 인출 전극(16)은 전극 자체의 침식을 억제하여 용단 특성의 향상을 도모하기 위해, 표면에, Ni/Pd/Au 도금층(93)이 형성되어 있다.

내층의 저융점 금속층(91b)의 전 표면을 외층의 고융점 금속층(91a)으로 피복한 가용 도체(91)를 사용함으로써, 보호 소자(90)는 리플로우 온도보다도 융점이 낮은 저융점 금속층(13b)을 사용한 경우에도, 리플로우 실장 시에, 내층의 저융점 금속층(91b)의 외부로의 유출을 억제할 수 있다. 따라서, 보호 소자(90)는 발열체(14)의 열에 의해, 보다 단시간에 저융점 금속층(91b)이 고융점 금속층(91a)을 침식시켜, 빠르고도, 또한 확실하게 가용 도체(91)를 용단할 수 있다.

또한, 보호 소자(90)는 리플로우 실장 시에, 내층의 저융점 금속층(91b)의 유출을 억제함으로써, 가용 도체(91)의 변형을 억제할 수 있다.

[변형예 6]

도 13a 및 도 13b는, 도 12에 나타내는 가용 도체(91)와, 전극(12) 및 발열체 인출 전극(16)의 접속 구성을 변경한 경우의 변형예이다.

도 13에 나타내는 보호 소자(100)는 가용 도체(91)와 전극(12) 및 발열체 인출 전극(16)을 도전성 페이스트(95)에 의해 접속한다. 도전성 페이스트(95)는 은 나노 페이스트 등의 금속 나노 페이스트가 적절하게 사용된다. 은 나노 페이스트는, 200℃ 이상의 소성 온도, 즉 리플로우 온도 정도로 고융점 금속막을 형성한다. 또한, 은 나노 페이스트의 소성막은, 벌크 은보다 50% 정도 떨어진 도전성, 열 전도성을 갖는다.

보호 소자(100)는 이러한 금속 나노 페이스트로 이루어지는 도전성 페이스트(95)를 사용하여 가용 도체(91)를 접속함으로써, 리플로우 실장 시에 도전성 페이스트(95)가 소성되어서 금속막을 형성하기 때문에, 가용 도체(91)의 외층을 구성하는 고융점 금속층(91a)의 용식을 억제할 수 있다. 즉, 땜납 등의 저융점 금속에 의해 가용 도체(91)를 접속할 경우, 리플로우 실장 시에 땜납이 용융하여 외층의 고융점 금속층(91a)이 용식되어 버리므로, 외층의 고융점 금속층(91a)을 두껍게 형성할 필요가 있었다. 그러나, 고융점 금속층(91a)을 두껍게 형성하면, 가용 도체(91)를 용단하는데 많은 시간을 필요로 한다.

한편, 보호 소자(100)에서는, 금속 나노 페이스트로 이루어지는 도전성 페이스트(95)를 사용하여 가용 도체(91)를 접속하기 때문에, 외층의 고융점 금속층(91a)이 용식되는 일이 없어, 고융점 금속층(91a)을 얇게 형성할 수 있다. 따라서, 보호 소자(100)는 내층의 저융점 금속층(91b)에 의한 용식에 의해 가용 도체(91)를 단시간에 확실하게 용단할 수 있다.

또한, 보호 소자(100)는 가용 도체로서, 도 12에 나타내는 내층의 저융점 금속층(91b)의 전 표면이 고융점 금속층(91a)에 의해 피복되어 있는 가용 도체(91)를 사용하는 외에도, 도 8에 나타내는, 내층의 저융점 금속층(13b)의 상하에 고융점 금속층(13a)이 적층되어, 완전하게는 피복되어 있지 않은 가용 도체(13)를 사용해도 된다.

[변형예 7]

도 14a 및 도 14b는, 도 8에 나타내는 가용 도체(13)와, 전극(12) 및 발열체 인출 전극(16)의 접속 구성을 변경한 경우의 변형예이다.

도 14에 도시하는 보호 소자(110)는 가용 도체(13)와 전극(12) 및 발열체 인출 전극(16)을 초음파 등의 용접에 의해 접속한다. 가용 도체(13)는 도 8에 도시한 바와 같이, 내층의 저융점 금속층(13b)의 상하에 고융점 금속층(13a)이 적층되어, 완전히는 피복되어 있지 않은 것이다.

보호 소자(110)는 가용 도체(13)의 고융점 금속층(13a)으로서 Ag 도금층이 형성되고, 전극(12)이나 발열체 인출 전극(16)의 표면에 Ni/Pd/Au 도금층(93)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. Ag끼리나, Ag와 Au는 용접에 의한 접착성이 우수하므로, 보호 소자(110)는 가용 도체(13)와 전극(12) 및 발열체 인출 전극(16)을 확실하게 접속할 수 있다. 또한, 보호 소자(110)는 용접에 의해 가용 도체(13)와 전극(12) 및 발열체 인출 전극(16)을 접속하므로, 리플로우 실장에 의해서도, 가용 도체(13)의 고융점 금속층(13a)이 용식되는 일이 없어, 땜납 등의 저융점 금속에 의해 가용 도체(13)를 접속하는 경우에 비해, 고융점 금속층(13a)을 얇게 형성할 수 있다. 따라서, 보호 소자(110)는 내층의 저융점 금속층(13b)에 의한 용식에 의해 가용 도체(13)를 단시간에 확실하게 용단할 수 있다.

또한, 보호 소자(110)는 가용 도체로서, 도 14에 도시하는 내층의 저융점 금속층(13b)의 상하에 고융점 금속층(13a)이 적층되어, 완전히는 피복되어 있지 않은 가용 도체(13)를 사용하는 외에도, 도 12에 나타내는 내층의 저융점 금속층(91b)의 전 표면이 고융점 금속층(91a)에 의해 피복되어 있는 가용 도체(91)를 사용해도 된다.

[변형예 8]

도 15는, 가용 도체의 구성을 다시 변경한 경우의 변형예이다.

도 15에 도시하는 보호 소자(120)의 가용 도체(121)는 내층의 저융점 금속층(121b)의 전 표면에 고융점 금속층(121a)이 피복되고, 고융점 금속층(121a)의 전 표면에 제2 저융점 금속층(121c)이 피복되어 있다. 가용 도체(121)는 외층의 고융점 금속층(121a)이 다시 제2 저융점 금속층(121c)에 의해 피복됨으로써, 예를 들어 고융점 금속층(121a)으로서 Cu 도금층을 형성한 경우에도, Cu의 산화를 방지할 수 있다. 따라서, 가용 도체(121)는 Cu의 산화에 의해 용단 시간이 길어지는 사태를 방지할 수 있어, 단시간에 용단할 수 있다.

또한, 가용 도체(121)는 고융점 금속층(121a)으로서 Cu 등의 저렴하지만 산화하기 쉬운 금속을 사용할 수 있어, Ag 등의 고가인 재료를 사용하지 않고 형성할 수 있다.

제2 저융점 금속층(121c)은 내층의 저융점 금속층(121b)과 동일한 재료를 사용할 수 있어, 예를 들어 Sn을 주성분으로 하는 Pb프리 땜납을 사용할 수 있다. 또한, 제2 저융점 금속층(121c)은 고융점 금속층(121a)의 표면에 주석 도금을 실시함으로써 형성할 수 있다.

또한, 가용 도체(121)는 내층의 저융점 금속층(121b)의 전 표면이 고융점 금속층(121a)에 의해 피복되어 있어도 되고, 또는 내층의 저융점 금속층(121b)의 상하에 고융점 금속층(121a)이 적층되어, 완전히는 피복되어 있지 않은 것이라도 된다. 마찬가지로, 가용 도체(121)는 고융점 금속층(121a)의 전 표면이 제2 저융점 금속층(121c)에 의해 피복되어 있어도 되고, 또는 고융점 금속층(121a)의 상하에 제2 저융점 금속층(121c)이 적층되어, 완전히는 피복되어 있지 않은 것이어도 된다.

[변형예 9]

또한, 본 발명이 적용된 보호 소자의 가용 도체(13)는 내층이 저융점 금속층(13b), 외층이 고융점 금속층(13a)의 피복 구조이며, 저융점 금속층(13b)과 고융점 금속층(13a)의 층 두께비가, 저융점 금속층 : 고융점 금속층=2.1 : 1 내지 100 : 1로 해도 된다. 이에 의해, 확실하게 저융점 금속층(13b)의 체적을, 고융점 금속층(13a)의 체적보다도 많게 할 수 있어, 효과적으로 고융점 금속층(13a)의 용식에 의한 단시간에서의 용단을 행할 수 있다.

즉, 가용 도체는 내층을 구성하는 저융점 금속층(13b)의 상하면에 고융점 금속층(13a)이 적층되므로, 층 두께비가, 저융점 금속층 : 고융점 금속층=2.1 : 1 이상으로 저융점 금속층(13b)이 두꺼워질수록 저융점 금속층(13b)의 체적이 고융점 금속층(13a)의 체적보다도 많게 할 수 있다. 또한, 가용 도체는 층 두께비가, 저융점 금속층 : 고융점 금속층=100 : 1을 초과하여 저융점 금속층(13b)이 두껍고, 고융점 금속층(13a)이 얇아지면, 고융점 금속층(13a)이 리플로우 실장 시의 열로 인해 용융한 저융점 금속층(13b)에 의해 용식되어 버릴 우려가 있다.

이러한 층 두께비의 범위는, 층 두께비를 바꾼 복수의 가용 도체의 샘플을 준비하고, 땜납 페이스트를 사이에 두고 전극(12), 발열체 인출 전극(16) 위에 탑재한 후, 리플로우로에 투입하고, 가용 도체가 용단하지 않는지를 관찰하였다. 그 결과, 층 두께비가, 저융점 금속층 : 고융점 금속층=2.1 : 1 내지 100 : 1의 범위 내이면, 리플로우 실장 시에도 용단하지 않고, 게다가 발열체(14)에 의한 가열이 행하여지면, 저융점 금속층(13b)에 의한 고융점 금속층(13a)으로의 용식을 수반하여, 빠르게 용단할 수 있는 것을 확인하였다.

또한, 내층의 저융점 금속층(91b)의 전 표면이 고융점 금속층(91a)에 피복된 가용 도체(91)에 있어서도, 상기 가용 도체(13)와 동일한 저융점 금속층과 고융점 금속층의 층 두께비로 해도 된다. 당해 층 두께비로 함으로써, 가용 도체(91)를 사용한 경우에도, 저융점 금속층(13b)의 체적을, 고융점 금속층(13a)의 체적보다도 많게 할 수 있어, 효과적으로 고융점 금속층(13a)의 용식에 의한 단시간에서의 용단을 행할 수 있다.

[변형예 10]

도 16은, 발열체(14)의 배치 위치를 바꾼 것을 사용한 경우의 변형예이다. 도 16에 도시한 바와 같이, 보호 소자(130)는 절연 기판(11)과, 절연 기판(11)에 내장된 발열체(14)와, 절연 기판(11)의 양단부에 형성된 전극[12(A1), 12(A2)]과, 절연 기판(11) 위에 발열체(14)와 중첩하도록 적층된 발열체 인출 전극(16)과, 양단부가 전극[12(A1), 12(A2)]에 접속되어, 중앙부가 발열체 인출 전극(16)에 접속된 가용 도체(13)를 구비한다. 보호 소자(130)는 발열체(14)가 절연 기판(11)에 내장된 점 및 절연 부재(15)가 설치되어 있지 않은 점을 제외하고, 상술한 보호 소자(80)와 마찬가지의 구성을 갖는다.

또한, 절연 기판(11)은 이면(11b)에 전극[12(A1), 12(A2)]과 접속된 외부 단자(131)가 형성되어 있다. 또한, 보호 소자(130)는 절연 기판(11)의 표면 위를 보호하는 커버 부재(132)가 설치되어 있다.

가용 도체(13)는 상층에 고융점 금속층(13a)이, 하층에 저융점 금속층(13b)이 설치된 2층의 적층 구조를 없애고, 각각 Ni/Au 도금층(52)이 설치된 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16)에 당해 저융점 금속층(13b)을 사이에 두고 접속되어 있다. 또한, 가용 도체(13)는 고융점 금속층(13a)의 표면 위에, 플럭스(17)가 도포되어 있다.

이 보호 소자(130)는 발열체(14)가 절연 기판(11)에 내장됨으로써, 절연 기판(11)의 표면(11a)이 평탄화되고, 이에 의해, 발열체 인출 전극(16)을 전극[12(A1), 12(A2)]과 동일 평면 위에 형성할 수 있다. 그리고 보호 소자(130)는 발열체 인출 전극(16)을 전극[12(A1), 12(A2)]과 동일한 높이로 함으로써, 평탄화된 가용 도체(13)를 접속할 수 있다. 따라서, 보호 소자(130)는 가용 도체(13)의 용단 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 보호 소자(130)는 절연 기판(11)의 재료로서 열 전도성이 우수한 것을 사용함으로써, 발열체(14)에 의해, 유리층 등의 절연 부재(15)를 사이에 둔 경우와 동등하게 가용 도체(13)를 가열할 수 있다.

또한, 보호 소자(130)는 절연 부재(15)가 불필요하게 되고, 또한 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16)을 구성하는 도전 페이스트를 평탄한 절연 기판(11)의 표면(11a)에 도포함으로써, 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16)을 일괄하여 형성할 수 있으므로, 제조 공정의 생력화를 도모할 수 있다.

[변형예 11]

도 17은, 발열체(14)의 배치 위치를 바꾼 것을 사용한 경우의 변형예이다.

도 17에 도시한 바와 같이, 보호 소자(140)는 절연 기판(11)과, 절연 기판(11)의 이면(11b)에 적층되어, 절연 부재(15)에 덮인 발열체(14)와, 절연 기판(11)의 양단부에 형성된 전극[12(A1), 12(A2)]과, 절연 기판(11) 위에 발열체(14)와 중첩하도록 적층된 발열체 인출 전극(16)과, 양단부가 전극[12(A1), 12(A2)]에 접속되어, 중앙부가 발열체 인출 전극(16)에 접속된 가용 도체(13)를 구비한다. 보호 소자(140)는 발열체(14)가 절연 기판(11)의 이면(11b)에 적층된 점을 제외하고, 상술한 보호 소자(80)와 마찬가지의 구성을 갖는다.

또한, 절연 기판(11)은 이면(11b)에 전극[12(A1), 12(A2)]과 접속된 외부 단자(131)가 형성되어 있다. 또한, 보호 소자(140)는 절연 기판(11)의 표면 위를 보호하는 커버 부재(132)가 설치되어 있다.

이 보호 소자(140)는 발열체(14)가 절연 기판(11)의 이면(11b)에 적층됨으로써, 절연 기판(11)의 표면(11a)이 평탄화되고, 이에 의해, 발열체 인출 전극(16)을 전극[12(A1), 12(A2)]과 동일 평면 위에 형성할 수 있다. 그리고 보호 소자(100)는 발열체 인출 전극(16)을 전극[12(A1), 12(A2)]과 동일한 높이로 함으로써, 평탄화된 가용 도체(13)를 접속할 수 있다. 따라서, 보호 소자(100)는 가용 도체(13)의 용단 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 보호 소자(140)는 절연 기판(11)의 재료로서 열 전도성이 우수한 것을 사용함으로써, 발열체(14)에 의해, 절연 기판(11)의 표면(11a) 위에 적층한 경우와 동등하게 가용 도체(13)를 가열할 수 있다.

또한, 보호 소자(140)는 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16)을 구성하는 도전 페이스트를 평탄한 절연 기판(11)의 표면(11a)에 도포함으로써, 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16)을 일괄하여 형성할 수 있으므로, 제조 공정의 생력화를 도모할 수 있다.

[변형예 12]

도 18은, 발열체(14)의 배치 위치를 바꾼 것을 사용한 경우의 변형예이다.

도 18에 도시한 바와 같이, 보호 소자(150)는 절연 기판(11)과, 절연 기판(11)의 표면(11a) 위에 적층되어, 절연 부재(15)에 덮인 발열체(14)와, 절연 기판(11)의 표면(11a) 위에 발열체(14)와 인접하여 형성된 전극[12(A1), 12(A2)]과, 절연 기판(11)의 표면(11a) 위의 전극[12(A1), 12(A2)] 사이에 적층되어, 발열체(14)와 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극(16)과, 양단부가 전극[12(A1), 12(A2)]에 접속되어, 중앙부가 발열체 인출 전극(16)에 접속된 가용 도체(13)를 구비한다. 보호 소자(150)는 발열체(14)가 절연 기판(11)의 표면(11a)에 적층된 점을 제외하고, 상술한 보호 소자(80)와 마찬가지의 구성을 갖는다.

또한, 절연 기판(11)은 이면(11b)에 전극[12(A1), 12(A2)]과 접속된 외부 단자(131)가 형성되어 있다. 또한, 보호 소자(150)는 절연 기판(11)의 표면 위를 보호하는 커버 부재(132)가 설치되어 있다.

이 보호 소자(150)는 발열체(14)가 절연 기판(11)의 표면(11a)에, 전극[12(A1)]에 인접하여 적층됨으로써, 절연 기판(11)의 표면(11a)이 평탄화되어, 이에 의해, 발열체 인출 전극(16)을 전극[12(A1), 12(A2)]과 동일 평면 위에 형성할 수 있다. 그리고 보호 소자(150)는 발열체 인출 전극(16)을 전극[12(A1), 12(A2)]과 동일한 높이로 함으로써, 평탄화된 가용 도체(13)를 접속할 수 있다. 따라서, 보호 소자(150)는 가용 도체(13)의 용단 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 보호 소자(150)는 발열체(14)를 전극[12(A1)]에 인접하여 적층함으로써, 발열한 열을 효율적으로 가용 도체(13)에 전달할 수 있어, 절연 부재(15)를 사이에 두고 발열체(14)와 발열체 인출 전극(16)을 중첩시킨 경우와 동등하게 가용 도체(13)를 가열할 수 있다.

또한, 보호 소자(150)는 전극[12(A1), 12(A2)], 발열체(14) 및 발열체 인출 전극(16)을 구성하는 도전 페이스트를 평탄한 절연 기판(11)의 표면(11a)에 도포함으로써, 전극[12(A1), 12(A2)], 발열체(14) 및 발열체 인출 전극(16)을 일괄하여 형성할 수 있으므로, 제조 공정의 생력화를 도모할 수 있다. 또한, 보호 소자(110)는 발열체(14)를 절연 기판(11)의 표면(11a)에 형성하고, 또한 발열체 인출 전극(16)과 중첩시키고 있지 않으므로, 절연 기판(11)의 두께 방향의 저배화에 의한 소형화를 도모할 수 있다.

[변형예 13]

도 19는, 도전성 페이스트를 도포, 소성함으로써 발열체(14)를 형성하는 구성 대신에, 발열 소자를 사용하여, 이것을 전극[12(A1), 12(A2)]의 근방에 인접시킨 경우의 변형예이다.

도 19에 도시한 바와 같이, 보호 소자(160)는 절연 기판(11)과, 절연 기판(11)의 표면(11a) 위에 실장된 발열 소자(161)와, 절연 기판(11)의 표면(11a) 위에 발열 소자(161)와 인접하여 형성된 전극[12(A1), 12(A2)]과, 절연 기판(11)의 표면(11a) 위의 전극[12(A1), 12(A2)] 사이에 적층되어, 발열 소자(161)와 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극(16)과, 양단부가 전극[12(A1), 12(A2)]에 접속되어, 중앙부가 발열체 인출 전극(16)에 접속된 가용 도체(13)를 구비한다. 보호 소자(160)는 발열체(14) 대신에, 발열 소자(161)가 절연 기판(11)의 표면(11a)에 적층된 발열체 인출 전극(16)과 접속되는 동시에, 발열 소자 전극(162)과 접속되어 있는 점을 제외하고, 상술한 보호 소자(80)와 마찬가지의 구성을 갖는다. 발열 소자(161)는 절연 기판(11)의 표면(11a)에 형성된 랜드부(163) 위에 실장되어 있다.

보호 소자(160)는 발열 소자 전극(162)과 상술한 전류 제어 소자(27)가 접속되어, 배터리 셀(21 내지 24) 중 어느 하나에 대하여 이상 전압을 검출하면, 발열 소자(161)가 동작되어, 배터리 스택(25)의 충방전 경로를 차단한다.

이 보호 소자(160)에 있어서도, 발열 소자(161)가 절연 기판(11)의 표면(11a)에, 전극[12(A1)]에 인접하여 적층됨으로써, 절연 기판(11)의 표면(11a)이 평탄화되고, 이에 의해, 발열체 인출 전극(16)을 전극[12(A1), 12(A2)]과 동일 평면 위에 형성할 수 있다. 그리고 보호 소자(160)는 발열체 인출 전극(16)을 전극[12(A1), 12(A2)]과 동일한 높이로 함으로써, 평탄화된 가용 도체(13)를 접속할 수 있다. 따라서, 보호 소자(160)는 가용 도체(13)의 용단 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 보호 소자(160)는 발열 소자(161)를 전극[12(A1), 12(A2)]에 인접하여 실장함으로써, 발열한 열을 효율적으로 가용 도체(13)에 전달할 수 있고, 절연 부재(15)를 사이에 두고 발열체(14)와 발열체 인출 전극(16)을 중첩시킨 경우와 동등하게 가용 도체(13)를 가열할 수 있다.

또한, 보호 소자(160)는 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16)을 구성하는 도전 페이스트를 평탄한 절연 기판(11)의 표면(11a)에 도포함으로써, 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16)을 일괄하여 형성할 수 있으므로, 제조 공정의 생력화를 도모할 수 있다. 또한, 보호 소자(160)는 절연 기판(11)의 표면(11a) 위에 발열체(14)를 발열체 인출 전극(16)과 중첩시켜서 형성하는 것은 아니므로, 절연 기판(11)의 두께 방향의 저배화에 의한 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 보호 소자(160)는 발열 소자(161)로서, 여러 가지의 것을 선택하여, 실장할 수 있고, 가용 도체(13)의 용단에 적합한 고온을 발열하는 소자를 사용할 수 있다.

[변형예 14]

도 20 내지 도 22는, 가용 도체의 구성을 바꾼 보호 소자의 변형예이다.

도 20a 및 도 20b에 나타내는 보호 소자(170)는 내층이 되는 저융점 금속층(171)의 양면에 외층으로서 고융점 금속층(172)이 형성된 3층 구조의 가용 도체(173)를 사용한다. 가용 도체(173)는 외층을 구성하는 고융점 금속층(172)에, 길이 방향을 따라서 선 형상의 개구부(172a)가 형성되고, 이 개구부(172a)로부터 저융점 금속층(171)이 노출되어 있다. 가용 도체(173)는 저융점 금속층(171)이 개구부(172a)로부터 노출됨으로써, 용융한 저융점 금속과 고융점 금속층(172)의 접촉 면적이 증가하여, 고융점 금속층(172)의 침식 작용을 보다 촉진시켜서 용단성을 향상시킬 수 있다. 고융점 금속층(172)의 개구부(172a)는, 예를 들어 저융점 금속층(171)에 고융점 금속층(172)을 구성하는 금속의 부분 도금을 실시함으로써 형성할 수 있다.

보호 소자(170)는 가용 도체(13) 대신에 가용 도체(173)를 사용한 점을 제외하고, 상술한 보호 소자(10)와 동일한 구성을 갖는다. 또한, 가용 도체(173)는 각각 Ni/Au 도금층(52)이 설치된 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16)에 땜납 등의 저융점 금속(134)을 사이에 두고 접속되어 있다. 또한, 가용 도체(173)는 고융점 금속층(172)의 표면 위에, 플럭스(17)가 도포되어 있다. 고융점 금속층(172)은, 상술한 고융점 금속층(13a)과 마찬가지의 재료를 사용하여 형성할 수 있고, 저융점 금속층(171)은 상술한 저융점 금속층(13b)과 마찬가지의 재료를 사용하여 형성할 수 있다.

또한, 가용 도체(173)는 저융점 금속층(171)을 구성하는 금속으로서 땜납을 사용하는 동시에, 고융점 금속층(172)의 표면에 Au 또는 Au를 주성분으로 하는 피막을 형성해도 된다. 이에 의해, 가용 도체(173)는 저융점 금속층(171)을 구성하는 땜납의 습윤성을 더욱 향상시켜, 침식 작용을 촉진시킬 수 있다.

도 21a 및 도 21b에 나타내는 보호 소자(180)는 내층이 되는 저융점 금속층(181)의 양면에 외층으로서 고융점 금속층(182)이 형성된 3층 구조의 가용 도체(183)를 사용한다. 가용 도체(183)는 외층을 구성하는 고융점 금속층(182)에, 전체면에 걸쳐 원형인 개구부(182a)가 형성되고, 이 개구부(182a)로부터 저융점 금속층(181)이 노출되어 있다.

보호 소자(180)의 그 밖의 구성은, 상술한 보호 소자(170)와 동일하다. 또한, 고융점 금속층(182)의 개구부(182a)는, 예를 들어 저융점 금속층(181)에 고융점 금속층(182)을 구성하는 금속의 부분 도금을 실시함으로써 형성할 수 있다.

가용 도체(183)는 저융점 금속층(181)이 개구부(182a)로부터 노출됨으로써, 용융한 저융점 금속과 고융점 금속층(182)의 접촉 면적이 증가하여, 고융점 금속층(182)의 침식 작용을 보다 촉진시켜서 용단성을 향상시킬 수 있다.

또한, 가용 도체(183)에 있어서도, 저융점 금속층(181)을 구성하는 금속으로서 땜납을 사용하는 동시에, 고융점 금속층(182)의 표면에 Au 또는 Au를 주성분으로 하는 피막을 형성해도 된다. 이에 의해, 가용 도체(183)는 저융점 금속층(181)을 구성하는 땜납의 습윤성을 더욱 향상시켜, 침식 작용을 촉진시킬 수 있다.

도 22a 및 도 22b에 나타내는 보호 소자(190)는 내층이 되는 저융점 금속층(191)의 양면에 외층으로서 고융점 금속층(192)이 형성된 3층 구조의 가용 도체(193)를 사용한다. 가용 도체(193)는 외층을 구성하는 고융점 금속층(192)에, 폭 방향에 걸친 선 형상의 개구부(192a)가, 길이 방향에 걸쳐 복수 형성되고, 이 개구부(192a)로부터 저융점 금속층(191)이 노출되어 있다.

보호 소자(190)의 그 밖의 구성은, 상술한 보호 소자(170)와 동일하다. 또한, 고융점 금속층(192)의 개구부(192a)는, 예를 들어 저융점 금속층(191)에 고융점 금속층(192)을 구성하는 금속의 부분 도금을 실시함으로써 형성할 수 있다.

가용 도체(193)는 저융점 금속층(191)이 개구부(192a)로부터 노출됨으로써, 용융한 저융점 금속과 고융점 금속층(192)의 접촉 면적이 증가하여, 고융점 금속층의 침식 작용을 보다 촉진시켜서 용단성을 향상시킬 수 있다.

또한, 가용 도체(193)에 있어서도, 저융점 금속층(191)을 구성하는 금속으로서 땜납을 사용하는 동시에, 고융점 금속층(192)의 표면에 Au 또는 Au를 주성분으로 하는 피막을 형성해도 된다. 이에 의해, 가용 도체(193)는 저융점 금속층(191)을 구성하는 땜납의 습윤성을 더욱 향상시켜, 침식 작용을 촉진시킬 수 있다.

[변형예 15]

도 23은, 가용 도체의 구성을 바꾼 보호 소자의 변형예이다.

도 23a 및 도 23b에 나타내는 보호 소자(200)는 상층에 저융점 금속층(201)을 배치하고, 하층에 고융점 금속층(202)이 형성된 가용 도체(203)를 사용한다. 가용 도체(203)는 각각 Ni/Au 도금층(52)이 설치된 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16)에 땜납 등의 저융점 금속(204)을 사이에 두고 접속되어 있다. 이에 의해, 가용 도체(203)는 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16) 위에 있어서, 저융점 금속(204), 고융점 금속층(202), 저융점 금속층(201)의 3층 구조를 이룬다.

또한, 가용 도체(203)는 저융점 금속층(201)의 표면 위에, 플럭스(17)가 도포되어 있다. 또한, 보호 소자(200)는 가용 도체(13) 대신에 가용 도체(203)를 사용한 점을 제외하고, 상술한 보호 소자(10)와 동일한 구성을 갖는다. 또한, 고융점 금속층(202)은 상술한 고융점 금속층(13a)과 마찬가지의 재료를 사용하여 형성할 수 있고, 저융점 금속층(201)은 상술한 저융점 금속층(13b)과 마찬가지의 재료를 사용하여 형성할 수 있다.

보호 소자(200)는 가용 도체(203)가 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16) 위에 있어서, 저융점 금속(204), 고융점 금속층(202), 저융점 금속층(201)의 3층 구조를 이루므로, 용융한 저융점 금속(204) 및 저융점 금속층(201)에 의한 고융점 금속층(202)의 침식 작용에 의해, 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16) 위에 있어서의 용융 도체의 응집을 보다 촉진시켜, 용단성을 향상시킬 수 있다.

또한, 보호 소자(200)는 가용 도체(203)를 저융점 금속층(201)의 표면에 고융점 금속층(202)을 적층하는 간이한 공정으로 형성할 수 있다.

또한, 가용 도체(203)에 있어서도, 저융점 금속층(201)을 구성하는 금속으로서 땜납을 사용하는 동시에, 고융점 금속층(202)의 표면에 Au 또는 Au를 주성분으로 하는 피막을 형성해도 된다. 이에 의해, 가용 도체(203)는 저융점 금속층(201)을 구성하는 땜납의 습윤성을 더욱 향상시켜, 침식 작용을 촉진시킬 수 있다.

[변형예 16]

도 24는, 가용 도체의 구성을 바꾼 보호 소자의 변형예이다.

도 24a 및 도 24b에 나타내는 보호 소자(210)는 최상층으로부터 순서대로, 제1 고융점 금속층(211), 제1 저융점 금속층(212), 제2 고융점 금속층(213), 제2 저융점 금속층(214)이 적층된 4층 구조를 이루는 가용 도체(215)를 사용한다. 가용 도체(215)는 제2 저융점 금속층(214)을 사이에 두고, 각각 Ni/Au 도금층(52)이 설치된 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16)에 접속되어 있다.

또한, 가용 도체(215)는 제1 고융점 금속층(211)의 표면 위에, 플럭스(17)가 도포되어 있다. 또한, 보호 소자(210)는 가용 도체(13) 대신에 가용 도체(215)를 사용한 점을 제외하고, 상술한 보호 소자(10)와 동일한 구성을 갖는다. 또한, 제1, 제2 고융점 금속층(211, 213)은, 상술한 고융점 금속층(13a)과 마찬가지의 재료를 사용하여 형성할 수 있고, 제1, 제2 저융점 금속층(212, 214)은, 상술한 저융점 금속층(13b)과 마찬가지의 재료를 사용하여 형성할 수 있다.

보호 소자(210)는 용융한 제1, 제2 저융점 금속층(212, 214)에 의한 제1, 제2 고융점 금속층(211, 213)의 침식 작용에 의해, 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16) 위에 있어서의 용융 도체의 응집을 보다 촉진시키는 동시에, 발열체 인출 전극(16)과 전극[12(A1), 12(A2)]의 각 사이의 용단성을 향상시킬 수 있다.

또한, 최하층을 제2 저융점 금속층(214)으로 함으로써, 당해 제2 저융점 금속층(214)에, 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16)으로의 접속을 도모하는 접착제층을 겸용시킬 수 있다. 또한, 보호 소자(210)는 가용 도체로서, 고융점 금속층과 저융점 금속층이 교대로 적층되어 있으면, 4층 이상의 것을 사용해도 된다.

[변형예 17]

도 25는, 가용 도체의 구성을 바꾼 보호 소자의 변형예이다.

도 25a 및 도 25b에 나타내는 보호 소자(220)는 고융점 금속층(221)만으로 이루어지는 단층의 가용 도체(222)를 사용한다. 가용 도체(222)는 각각 Ni/Au 도금층(52)이 설치된 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16)에 땜납 등의 저융점 금속(223)을 사이에 두고 접속되어 있다. 이에 의해, 가용 도체(222)는 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16) 위에 있어서, 저융점 금속(223), 고융점 금속층(221)의 2층 구조를 이룬다.

또한, 가용 도체(222)는 고융점 금속층(221) 표면 위에, 플럭스(17)가 도포되어 있다. 또한, 보호 소자(220)는 가용 도체(13) 대신에 가용 도체(222)를 사용한 점을 제외하고, 상술한 보호 소자(10)와 동일한 구성을 갖는다. 또한, 고융점 금속층(221)은 상술한 고융점 금속층(13a)과 마찬가지의 재료를 사용하여 형성할 수 있고, 저융점 금속(223)은 상술한 저융점 금속층(13b)과 마찬가지의 재료를 사용하여 형성할 수 있다.

보호 소자(220)는 가용 도체(222)가 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16) 위에 있어서, 저융점 금속(223), 고융점 금속층(221)의 2층 구조를 이루므로, 용융한 저융점 금속(223)에 의한 고융점 금속층(221)의 침식 작용에 의해, 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16) 위에 있어서의 용융 도체의 응집을 보다 촉진시켜, 용단성을 향상시킬 수 있다. 이로 인해, 저융점 금속(223)은 가용 도체(222)의 고융점 금속층(221)보다도 두껍게 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 보호 소자(220)는 가용 도체(222)를 고융점 금속층(221)의 단층 구조이므로, 간이한 공정으로 형성할 수 있다.

또한, 가용 도체(222)에 있어서도, 저융점 금속(223)을 구성하는 금속으로서 땜납을 사용하는 동시에, 고융점 금속층(221)의 표면에 Au 또는 Au를 주성분으로 하는 피막을 형성해도 된다. 이에 의해, 가용 도체(222)는 저융점 금속(223)을 구성하는 땜납의 습윤성을 더욱 향상시켜, 침식 작용을 촉진시킬 수 있다.

[변형예 18]

도 26은, 복수의 가용 도체를 사용한 보호 소자의 변형예이다.

도 26에 나타내는 보호 소자(230)는 대전류 용도에 있어서, 보호 소자(230)의 정격을 올리기 위해, 가용 도체(231)를 대형화한 것이다. 여기서, 가용 도체(231)를 대형화하면, 용융 시에 있어서의 용융 도체의 체적이 많아져, 용융 도체가 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16)의 각 사이에 걸쳐 응집하고, 용단할 수 없을 우려가 있다.

따라서, 보호 소자(230)에서는 복수의 가용 도체로 분할하는 동시에, 발열체 인출 전극(16) 위의 가용 도체 접속부(16a)의 주변에 절연층(232)을 형성한다. 예를 들어, 보호 소자(230)는 도 26에 도시한 바와 같이, 제1, 제2 가용 도체(231a, 231b)를 설치해, 전체적으로 정격을 향상시키고 있다. 제1, 제2 가용 도체(231a, 231b)는, 전극[12(A1)]으로부터 발열체 인출 전극(16)을 경유하여 전극[12(A2)]에 걸쳐, 땜납 등의 저융점 금속(233)에 의해 접속되어 있다. 또한, 제1, 제2 가용 도체(231a, 231b)는, 소정의 거리를 이격하여 배치되어 있다.

또한, 제1, 제2 가용 도체(231a, 231b)는, 내층을 구성하는 저융점 금속층이 외층을 구성하는 고융점 금속층에 의해 피복된 적층 구조를 없애고, 도 22에 도시한 바와 같이, 저융점 금속(233)을 사이에 두고, 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16) 위에 접속되어 있다. 또한, 제1, 제2 가용 도체(231a, 231b)는 저융점 금속층과 고융점 금속층이 적층된 적층 구조로 하고, 하층을 구성하는 저융점 금속층을 사이에 두고 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16) 위에 접속해도 된다. 또한, 제1, 제2 가용 도체(231a, 231b)는, 고융점 금속층만의 단층 구조로 하고, 저융점 금속(233)을 사이에 두고 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16) 위에 접속해도 된다. 또한, 제1, 제2 가용 도체(231a, 231b)는 외층을 구성하는 고융점 금속층에 개구부를 형성하고, 내층을 구성하는 저융점 금속층을 외측으로 노출시키는 구성으로 해도 된다.

또한, 보호 소자(230)는 발열체 인출 전극(16) 위의 제1, 제2 가용 도체(231a, 231b) 사이의 영역에 절연층(232)이 형성되어 있다. 절연층(232)은 용융한 제1, 제2 가용 도체(231a, 231b)끼리가 결합하는 것에 의한 용융 도체의 체적 증대를 방지하는 것이며, 공지된 절연 재료를 사용하여 공지된 방법으로 형성된다.

또한, 가용 도체(231)는 표면 위에, 플럭스(도시하지 않음)가 도포되어 있다. 또한, 보호 소자(230)는 가용 도체(13) 대신에 복수의 가용 도체(231)를 사용한 점 및 발열체 인출 전극(16)의 가용 도체 접속부(16a)의 주변에 절연층(232)을 형성한 점을 제외하고, 상술한 보호 소자(10)와 동일한 구성을 갖는다. 또한, 가용 도체(231)는 고융점 금속층으로서, 상술한 고융점 금속층(13a)과 마찬가지의 재료를 사용하여 형성할 수 있고, 저융점 금속층으로서, 상술한 저융점 금속층(13b)과 마찬가지의 재료를 사용하여 형성할 수 있다.

도 27에 도시한 바와 같이, 보호 소자(230)는 제1, 제2 가용 도체(231a, 231b)가 용융한 경우에도, 절연층(232)에 의해 발열체 인출 전극(16)을 타고 용융 도체가 결합하는 것이 방지된다. 따라서, 보호 소자(230)는 가용 도체(231) 전체의 체적을 증가시켜서 정격을 향상시킨 경우에도, 용융 도체가 발열체 인출 전극(16)을 타고 한쪽으로 가까이 끌어당겨져서, 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16)의 각 사이에 걸쳐 응집하여, 용단할 수 없는 사태를 방지할 수 있어, 확실하게 용단할 수 있다.

또한, 보호 소자(230)는 전극[12(A1), 12(A2)]의 가용 도체 접속부 주변에도 절연층(232)을 설치해도 된다. 이에 의해, 보호 소자(230)는 용융 도체가 전극[12(A1), 12(A2)]을 타고 한쪽으로 가까이 끌어당겨져서, 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16)의 각 사이에 걸쳐 응집하여, 용단할 수 없는 사태를 방지할 수 있다.

또한, 가용 도체(231)에 있어서도, 저융점 금속층과 고융점 금속층이 적층된 구조를 갖는 경우, 저융점 금속을 구성하는 금속으로서 땜납을 사용하는 동시에, 고융점 금속층의 표면에 Au 또는 Au를 주성분으로 하는 피막을 형성해도 된다. 이에 의해, 가용 도체(231)는 저융점 금속을 구성하는 땜납의 습윤성을 더욱 향상시켜, 침식 작용을 촉진시킬 수 있다.

또한, 보호 소자(230)는 도 26에 도시한 바와 같이, 전극[12(A1), 12(A2)]의 길이 방향에 걸쳐, 절연층(235)을 형성해도 된다. 절연층(235)은 용융 도체가 전극[12(A1), 12(A2)]을 초과하여 외부 전극에 응집하는 것을 방지하는 것이며, 전극[12(A1), 12(A2)]의 가용 도체(231)의 접속 영역의 외측에 형성되어 있다. 절연층(235)을 설치함으로써, 도 27에 도시한 바와 같이, 보호 소자(230)는 용융 도체가 전극[12(A1), 12(A2)] 위에 응집하여, 외부 전극까지 흐르는 일이 없다.

[변형예 19]

도 28은, 복수의 가용 도체를 사용한 보호 소자의 변형예이다.

도 28에 나타내는 보호 소자(240)는 상기 보호 소자(230)와 마찬가지로, 대전류 용도에 있어서, 보호 소자(240)의 정격을 올리기 위해, 가용 도체(241)를 대형화한 것이다.

보호 소자(240)에 있어서는, 복수의 가용 도체로 분할하는 동시에, 발열체 인출 전극(16) 위의 가용 도체 접속부(16a)의 주변을, 해당 가용 도체 접속부(16a)보다도 가늘게 형성된 협폭부(242)를 갖는다. 예를 들어, 보호 소자(240)는, 도 28에 도시한 바와 같이, 제1, 제2 가용 도체(241a, 241b)를 설치해, 전체적으로 정격을 향상시키고 있다. 제1, 제2 가용 도체(241a, 241b)는, 전극[12(A1)]으로부터 발열체 인출 전극(16)을 경유하여 전극[12(A2)]에 걸쳐, 땜납 등의 저융점 금속(243)에 의해 접속되어 있다. 또한, 제1, 제2 가용 도체(241a, 241b)는, 소정의 거리를 이격하여 배치되어 있다.

또한, 제1, 제2 가용 도체(241a, 241b)는, 내층을 구성하는 저융점 금속층이 외층을 구성하는 고융점 금속층에 의해 피복된 적층 구조를 없애고, 도 28에 도시한 바와 같이, 저융점 금속(243)을 사이에 두고, 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16) 위에 접속되어 있다. 또한, 제1, 제2 가용 도체(241a, 241b)는 저융점 금속층과 고융점 금속층이 적층된 적층 구조로 하고, 하층을 구성하는 저융점 금속층을 사이에 두고 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16) 위에 접속해도 된다. 또한, 제1, 제2 가용 도체(241a, 241b)는 고융점 금속층만의 단층 구조로 하고, 저융점 금속을 사이에 두고 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16) 위에 접속해도 된다. 또한, 제1, 제2 가용 도체(241a, 241b)는 외층을 구성하는 고융점 금속층에 개구부를 형성하고, 내층을 구성하는 저융점 금속층을 외측에 면하게 하는 구성으로 해도 된다.

또한, 보호 소자(240)는 발열체 인출 전극(16) 위의 제1, 제2 가용 도체(241a, 241b) 사이의 영역에, 가용 도체 접속부(16a)보다도 가는 협폭부(242)가 형성되어 있다. 협폭부(242)는 용융한 제1, 제2 가용 도체(241a, 241b)끼리가 결합하는 것에 의한 용융 도체의 체적 증대를 방지하는 것이며, 발열체 인출 전극(16)을 소정 패턴으로 인쇄, 소성함으로써 형성된다. 또한, 협폭부(242)는 발열체 인출 전극(16) 위에 절연층을 형성함으로써 형성해도 된다.

또한, 가용 도체(241)는 표면 위에, 플럭스(도시하지 않음)가 도포되어 있다. 또한, 보호 소자(240)는 가용 도체(13) 대신에 복수의 가용 도체(241)를 사용한 점 및 발열체 인출 전극(16)의 가용 도체 접속부(16a)의 주변에 협폭부(242)를 형성한 점을 제외하고, 상술한 보호 소자(10)와 동일한 구성을 갖는다. 또한, 가용 도체(241)는 고융점 금속층으로서, 상술한 고융점 금속층(13a)과 마찬가지의 재료를 사용하여 형성할 수 있고, 저융점 금속층으로서, 상술한 저융점 금속층(13b)과 마찬가지의 재료를 사용하여 형성할 수 있다.

도 29에 도시한 바와 같이, 보호 소자(240)는 제1, 제2 가용 도체(241a, 241b)가 용융한 경우에도, 협폭부(242)로는 유입하지 않고 넓은 가용 도체 접속부(16a)로 응집하여, 발열체 인출 전극(16)을 타고 용융 도체가 결합하는 것이 방지된다. 따라서, 보호 소자(240)는 가용 도체(241) 전체의 체적을 증가시켜서 정격을 향상시킨 경우에도, 용융 도체가 발열체 인출 전극(16)을 타고 한쪽으로 가까이 끌어당겨져, 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16)의 각 사이에 걸쳐 응집하여, 용단할 수 없는 사태를 방지할 수 있어, 확실하게 용단할 수 있다.

또한, 보호 소자(240)는 전극[12(A1), 12(A2)]의 가용 도체 접속부 주변에도 협폭부(242)를 설치해도 된다. 이에 의해, 보호 소자(240)는 용융 도체가 전극[12(A1), 12(A2)]을 타고 한쪽으로 가까이 끌어당겨지고, 전극[12(A1), 12(A2)] 및 발열체 인출 전극(16)의 각 사이에 걸쳐 응집하여, 용단할 수 없는 사태를 방지할 수 있다.

또한, 가용 도체(241)에 있어서도, 저융점 금속층과 고융점 금속층이 적층된 구조를 갖는 경우, 저융점 금속을 구성하는 금속으로서 땜납을 사용하는 동시에, 고융점 금속층의 표면에 Au 또는 Au를 주성분으로 하는 피막을 형성해도 된다. 이에 의해, 가용 도체(203)는 저융점 금속을 구성하는 땜납의 습윤성을 더욱 향상시켜, 침식 작용을 촉진시킬 수 있다.

또한, 보호 소자(240)에 있어서도, 도 28에 도시한 바와 같이, 전극[12(A1), 12(A2)]의 길이 방향에 걸쳐, 절연층(245)을 형성해도 된다. 절연층(245)은 용융 도체가 전극[12(A1), 12(A2)]을 초과하여 외부 전극에 응집하는 것을 방지하는 것이며, 전극[12(A1), 12(A2)]의 가용 도체(241)의 접속 영역의 외측에 형성되어 있다. 절연층(245)을 설치함으로써, 도 29에 도시한 바와 같이, 보호 소자(240)는 용융 도체가 전극[12(A1), 12(A2)] 위에 응집하여, 외부 전극까지 흐르는 일이 없다.

10, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240 : 보호 소자
11, 41 : 절연 기판
12(A1), 12(A2), 42 : 전극
13, 91, 121 : 가용 도체
13a, 43a, 91a, 121a : 고융점 금속층
13b, 43b, 91b, 121b, 121c : 저융점 금속층
14, 44 : 발열체
15, 45 : 절연 부재
16 : 발열체 인출 전극
17, 47 : 플럭스
18(P1), 18(P2), 48 : 발열체 전극
20 : 배터리 팩
20a : 정극 단자
20b : 부극 단자
21 내지 24 : 배터리 셀
25 : 배터리 스택
26 : 검출 회로
27, 31, 32 : 전류 제어 소자
30 : 충방전 제어 회로
33 : 제어부
35 : 충전 장치
41a : 유리층
51 : 저류부
52 : Ni/Au 도금층
61 ; 개구
92 : 저융점 금속층
93 : 도금층
95 : 도전성 페이스트
132 : 커버 부재

Claims

절연 기판과,
상기 절연 기판에 적층된 발열체와,
적어도 상기 발열체를 덮도록, 상기 절연 기판에 적층된 절연 부재와,
상기 절연 부재가 적층된 상기 절연 기판에 적층된 제1 및 제2 전극과,
상기 발열체와 중첩하도록 상기 절연 부재의 위에 적층되어, 상기 제1 및 제2 전극 사이의 전류 경로 위에서 해당 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과,
상기 발열체 인출 전극으로부터 상기 제1 및 제2 전극에 걸쳐 적층되어, 가열에 의해, 해당 제1 전극과 해당 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단하는 가용 도체를 구비하고,
상기 가용 도체는, 적어도 고융점 금속층과 저융점 금속층을 포함하는 적층체로 이루어지고,
상기 저융점 금속층은, 상기 발열체가 발하는 열에 의해 용융함으로써, 고융점 금속층을 침식하면서, 상기 저융점 금속의 습윤성이 높은 상기 제1 및 제2 전극 및 상기 발열체 인출 전극측에 가까이 끌어당겨져서 용단되는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제1항에 있어서, 상기 저융점 금속층은 Pb프리 땜납으로 이루어지고, 상기 고융점 금속층은 Ag 혹은 Cu 또는 Ag 혹은 Cu를 주성분으로 하는 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극 및 상기 발열체 인출 전극에 접속되는 위치에 있어서, 상기 가용 도체는 저융점 금속에 의해 접속되는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가용 도체는, 내층이 고융점 금속층이며, 외층이 저융점 금속층의 피복 구조인 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제4항에 있어서, 상기 저융점 금속층은, 적어도 일부의 상기 고융점 금속층을 관통하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가용 도체는, 내층이 저융점 금속층이며, 외층이 고융점 금속층의 피복 구조인 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가용 도체는, 상층을 고융점 금속층, 하층을 저융점 금속층의 2층 구조로 하는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극 및 상기 발열체 인출 전극의 표면에, Ni/Au 도금, Ni/Pd 도금 또는 Ni/Pd/Au 도금 중 어느 하나의 도금 처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발열체와 상기 절연 기판 사이에 절연 부재층을 형성하는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고융점 금속층의 체적보다도 상기 저융점 금속층의 체적 쪽이 많은 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제1항에 있어서, 상기 가용 도체는, 내층이 저융점 금속층, 외층이 고융점 금속층의 피복 구조이며, 내층이 되는 상기 저융점 금속층의 전체면이 상기 고융점 금속층에 의해 피복되어 있는, 보호 소자.
제1항 또는 제11항에 있어서, 상기 가용 도체는 내층이 저융점 금속층, 외층이 고융점 금속층의 피복 구조이며, 상기 제1 및 제2 전극 위에, 도전성 페이스트를 사이에 두고 접속되어 있는, 보호 소자.
제1항 또는 제11항에 있어서, 상기 가용 도체는 내층이 저융점 금속층, 외층이 고융점 금속층의 피복 구조이며, 상기 제1 및 제2 전극 위에, 용접됨으로써 접속되어 있는, 보호 소자.
제1항 또는 제11항에 있어서, 상기 가용 도체는 내층이 저융점 금속층, 외층이 고융점 금속층의 피복 구조이며, 내층이 되는 저융점 금속층의 표면에 상기 고융점 금속층이 피복되고, 상기 고융점 금속층의 표면에 제2 저융점 금속층이 피복되어 있는, 보호 소자.
제1항 또는 제11항에 있어서, 상기 가용 도체는 내층이 저융점 금속층, 외층이 고융점 금속층의 피복 구조이며, 상기 저융점 금속층과 상기 고융점 금속층의 층 두께비가 2.1 : 1 내지 100 : 1인, 보호 소자.
절연 기판과,
상기 절연 기판에 적층된 발열체와,
적어도 상기 발열체를 덮도록, 상기 절연 기판에 적층된 절연 부재와,
상기 절연 부재가 적층된 상기 절연 기판에 적층된 제1 및 제2 전극과,
상기 제1 및 제2 전극 사이의 전류 경로 위에서 해당 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과,
상기 발열체 인출 전극으로부터 상기 제1 및 제2 전극에 걸쳐 적층되어, 가열에 의해, 해당 제1 전극과 해당 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단하는 가용 도체를 구비하고,
상기 가용 도체는, 적어도 고융점 금속층과 저융점 금속층을 포함하는 적층체로 이루어지고,
상기 저융점 금속층은, 상기 발열체가 발하는 열에 의해 용융함으로써, 고융점 금속층을 침식하면서, 상기 저융점 금속의 습윤성이 높은 상기 제1 및 제2 전극 및 상기 발열체 인출 전극측에 가까이 끌어당겨져서 용단되는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
절연 기판과,
상기 절연 기판에 적층된 발열체와,
적어도 상기 발열체를 덮도록, 상기 절연 기판에 적층된 절연 부재와,
상기 절연 부재가 적층된 상기 절연 기판에 적층된 제1 및 제2 전극과,
상기 제1 및 제2 전극 사이의 전류 경로 위에서 해당 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과,
상기 발열체 인출 전극으로부터 상기 제1 및 제2 전극에 걸쳐 적층되어, 가열에 의해, 해당 제1 전극과 해당 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단하는 복수의 가용 도체를 구비하고,
상기 가용 도체는, 적어도 고융점 금속층과 저융점 금속층을 포함하는 적층체로 이루어지고,
상기 저융점 금속층은, 상기 발열체가 발하는 열에 의해 용융함으로써, 고융점 금속층을 침식하면서, 상기 저융점 금속의 습윤성이 높은 상기 제1 및 제2 전극 및 상기 발열체 인출 전극측에 가까이 끌어당겨져서 용단되는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제17항에 있어서, 상기 복수의 가용 도체가 적층된 상기 발열체 인출 전극은, 상기 복수의 가용 도체의 가용 도체 사이에 절연층이 형성되어 있는, 보호 소자.
제17항에 있어서, 상기 발열체 인출 전극은, 상기 복수의 가용 도체가 적층되어 있는 부분의 폭보다도 상기 복수의 가용 도체 사이의 부분 폭이 좁게 형성되어 있는, 보호 소자.
절연 기판과,
상기 절연 기판의 내부에 내장된 발열체와,
상기 절연 기판에 적층된 제1 및 제2 전극과,
상기 제1 및 제2 전극 사이의 전류 경로 위에서 해당 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과,
상기 발열체 인출 전극으로부터 상기 제1 및 제2 전극에 걸쳐 적층되어, 발열체의 가열에 의해, 해당 제1 전극과 해당 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단하는 가용 도체를 구비하고,
상기 가용 도체는, 적어도 고융점 금속층과 저융점 금속층을 포함하는 적층체로 이루어지고,
상기 저융점 금속층은, 상기 발열체가 발하는 열에 의해 용융함으로써, 고융점 금속층을 침식하면서, 상기 저융점 금속의 습윤성이 높은 상기 제1 및 제2 전극 및 상기 발열체 인출 전극측에 가까이 끌어당겨져서 용단되는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
절연 기판과,
상기 절연 기판에 적층된 발열체와,
상기 절연 기판의 상기 발열체가 적층된 면의 반대면에 적층된 제1 및 제2 전극과,
상기 제1 및 제2 전극 사이의 전류 경로 위에서 해당 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과,
상기 발열체 인출 전극으로부터 상기 제1 및 제2 전극에 걸쳐 적층되어, 발열체의 가열에 의해, 해당 제1 전극과 해당 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단하는 가용 도체를 구비하고,
상기 가용 도체는, 적어도 고융점 금속층과 저융점 금속층을 포함하는 적층체로 이루어지고,
상기 저융점 금속층은, 상기 발열체가 발하는 열에 의해 용융함으로써, 고융점 금속층을 침식하면서, 상기 저융점 금속의 습윤성이 높은 상기 제1 및 제2 전극 및 상기 발열체 인출 전극측에 가까이 끌어당겨져서 용단되는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
절연 기판과,
상기 절연 기판에 적층된 발열체와,
상기 절연 기판의 상기 발열체가 적층된 동일면에 적층된 제1 및 제2 전극과,
상기 제1 및 제2 전극 사이의 전류 경로 위에서 해당 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과,
상기 발열체 인출 전극으로부터 상기 제1 및 제2 전극에 걸쳐 적층되어, 발열체의 가열에 의해, 해당 제1 전극과 해당 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단하는 가용 도체를 구비하고,
상기 가용 도체는, 적어도 고융점 금속층과 저융점 금속층을 포함하는 적층체로 이루어지고,
상기 저융점 금속층은, 상기 발열체가 발하는 열에 의해 용융함으로써, 고융점 금속층을 침식하면서, 상기 저융점 금속의 습윤성이 높은 상기 제1 및 제2 전극 및 상기 발열체 인출 전극측에 가까이 끌어당겨져서 용단되는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
절연 기판과,
상기 절연 기판에 적층된 제1 및 제2 전극과,
상기 제1 및 제2 전극 사이의 전류 경로 위에 적층된 발열체 인출 전극과,
상기 발열체 인출 전극에 전기적으로 접속하도록 탑재된 발열 소자와,
상기 발열체 인출 전극으로부터 상기 제1 및 제2 전극에 걸쳐 적층되어, 발열 소자의 가열에 의해, 해당 제1 전극과 해당 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단하는 가용 도체를 구비하고,
상기 가용 도체는, 적어도 고융점 금속층과 저융점 금속층을 포함하는 적층체로 이루어지고,
상기 저융점 금속층은, 상기 발열체가 발하는 열에 의해 용융함으로써, 고융점 금속층을 침식하면서, 상기 저융점 금속의 습윤성이 높은 상기 제1 및 제2 전극 및 상기 발열체 인출 전극측에 가까이 끌어당겨져서 용단되는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저융점 금속층은 Pb프리 땜납으로 이루어지고, 상기 고융점 금속층은 Ag 혹은 Cu 또는 Ag 또는 Cu를 주성분으로 하는 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제16항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고융점 금속층의 표면에는, Au 또는 Au를 주성분으로 하는 피막이 형성되어 있는, 보호 소자.
제16항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극 및 상기 발열체 인출 전극에 접속되는 위치에 있어서, 상기 가용 도체는 저융점 금속에 의해 접속되는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제16항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가용 도체는 내층이 고융점 금속층이며, 외층이 저융점 금속층의 피복 구조인 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제27항에 있어서, 상기 저융점 금속층은, 적어도 일부의 상기 고융점 금속층을 관통하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제16항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가용 도체는 내층이 저융점 금속층이며, 외층이 고융점 금속층의 피복 구조인 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제16항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고융점 금속층은 표면에 개구를 갖고, 상기 저융점 금속층이 노출되어 있는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제16항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가용 도체는 상층을 고융점 금속층, 하층을 저융점 금속층의 2층 구조로 하는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제16항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가용 도체는 상층을 저융점 금속층, 하층을 고융점 금속층으로 하는 2층 적층체인 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제16항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가용 도체는 상기 고융점 금속층, 상기 저융점 금속층을, 교대로 4층 이상 적층하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제16항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극 및 상기 발열체 인출 전극의 표면에, Ni/Au 도금, Ni/Pd 도금 또는 Ni/Pd/Au 도금 중 어느 하나의 도금 처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제16항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발열체와 상기 절연 기판 사이에 절연 부재층을 형성하는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
제16항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고융점 금속층의 체적보다도 상기 저융점 금속층의 체적 쪽이 많은 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
절연 기판과,
상기 절연 기판에 적층된 발열체와,
적어도 상기 발열체를 덮도록, 상기 절연 기판에 적층된 절연 부재와,
상기 절연 부재가 적층된 상기 절연 기판에 적층된 제1 및 제2 전극과,
상기 제1 및 제2 전극 사이의 전류 경로 위에서 해당 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과,
상기 발열체 인출 전극으로부터 상기 제1 및 제2 전극에 걸쳐 적층되어, 가열에 의해, 해당 제1 전극과 해당 제2 전극 사이의 전류 경로를 용단하는 가용 도체를 구비하고,
상기 가용 도체는 고융점 금속으로 이루어지고, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 발열체 인출 전극의 각각과 저융점 금속을 사이에 두고 접속되고,
상기 저융점 금속층은, 상기 발열체가 발하는 열에 의해 용융함으로써, 고융점 금속으로 이루어지는 상기 가용 도체를 침식하면서, 상기 저융점 금속의 습윤성이 높은 상기 제1 및 제2 전극 및 상기 발열체 인출 전극측에 가까이 끌어당겨져서 용단되는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.