KR20150121089A - 보호 소자 및 전자 기기 - Google Patents

Abstract

기판 크기를 확대하지 않고, 기판과 커버 부재 사이의 접착 강도가 강하고, 밀착성을 높게 함으로써 신뢰성의 향상을 도모한 보호 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 보호 소자(10)는 측면에 스루 홀 전극(2a)을 형성하는 오목부(2)를 갖는 기판(1)과, 기판(1) 위에 형성되어, 전류 또는 온도에 의해 용융하여, 회로를 차단하는 가용 도체(13)와, 가용 도체(13)를 덮도록 기판(1)에 설치되는 커버 부재(6)를 구비한다. 그리고, 커버 부재(6)는 기판(1)에 설치했을 때에 생기는 커버 부재(6)와 오목부(2)의 간극에 충전되는 충전재(3)를 통해 기판(1)에 설치된다.

Description

보호 소자 및 전자 기기 {PROTECTION ELEMENT AND ELECTRONIC APPARATUS}

본 발명은 가용 도체를 갖는 보호 소자 및 보호 소자를 구비하는 전자 기기에 관한 것으로, 특히 기판 위에 실장된 가용 도체를 외부 환경으로부터 보호하는 구조를 구비하는 보호 소자 및 전자 기기에 관한 것이다. 본 출원은 일본에서 2013년 2월 22일에 출원된 일본 특허 출원 번호 특원 제2013-033268을 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이고, 이 출원을 참조함으로써, 본 출원에 원용된다.

보호 소자로서는, 전류 경로에 삽입되고, 과전류에 의해 동작하는 전류 퓨즈나, 과열 시에 동작하여 회로 차단하는 온도 퓨즈가 일반적으로 알려져 있다. 이와 같은 종래부터의 보호 소자 외에, 최근에는, 충방전 가능한 이차 전지의 안전 회로에 사용되는 보호 소자의 사례가 증가하고 있다.

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

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

특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 이와 같은 리튬 이온 이차 전지 등의 용도의 보호 회로의 보호 소자의 구조가 기재되어 있다.

일본 특허 출원 제2790433호 공보 일본 특허 출원 제4110976호 공보

특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재되어 있는 보호 소자는 가용 도체로서 PbSn 등의 땜납을 사용하고 있다. 땜납은 공기 중에 장시간 노출시키면 산화되고, 용단 시간에 편차가 발생하는 경우가 있다. 따라서, 이들 특허문헌에 기재되어 있는 보호 소자는 적어도 가용 도체의 부분을 덮도록 절연 기판에 설치되는 커버 부재를 구비하고 있다.

한편, 가용 도체가 실장되는 기판에는 외부 회로와의 전기적 접속을 취하기 위해, 기판의 측면에 전극이 형성된다. 일반적으로 보호 소자에서는 배터리 팩 내부의 제어 회로 등이 탑재된 회로 기판 등에 실장한 후에, 땜납 위킹 등의 육안에 의한 실장 확인이 행해진다. 또한, 소자의 소형화에 의한 전극 면적의 협소화의 대책으로서, 보호 소자의 기판의 측면에는 측면 전극이 형성된다. 측면 전극은 제조상의 용이함, 접속 면적의 향상 등의 이유에 의해, 1매의 기판에 형성된 타원형 또는 원형의 스루 홀을, 그 기판을 분할함으로써 반으로 나눈 단면 형상의 오목부를 포함한다.

도 9a에 도시한 바와 같이, 접착제(5)를 도포함으로써, 오목부(2)를 측면에 가진 기판(1)에, 커버 부재를 설치하는 경우에는, 오목부(2)의 위치에 접착제를 도포할 수 없으므로, 접착 면적이 작아져 접착 강도를 강하게 할 수 없다는 문제가 있다. 또한, 오목부(2)를 측면에 가진 기판(1)에, 커버 부재를 설치하면, 오목부(2)의 위치와 커버 부재의 접속면에 공극이 생겨 버려, 기판(1)과 커버 부재 사이의 밀착성을 유지할 수 없다는 문제가 있다. 한편, 도 9b에 도시한 바와 같이, 오목부(2)의 위치를 피하도록 커버 부재를 설치하는 위치를 확보하려고 하면, 기판(1a) 위에 형성되는 가용 도체 등의 보호 소자 기능 부분의 크기가 작아지지 않은 한, 기판(1a)의 크기를 확대할 수밖에 없어, 소형ㆍ박형화의 요구에 반한다는 문제가 발생한다.

또한, 리튬 이온 이차 전지 등의 용도가 자동차용 등으로 넓어져 감에 따라, 보호 소자에 요구되는 신뢰성의 레벨도 높아지는 경향이 있다.

따라서, 본 발명은 기판 크기를 확대하지 않고, 기판과 커버 부재 사이의 접착 강도가 강하고, 밀착성이 높게 함으로써 신뢰성의 향상을 도모한 보호 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제의 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 보호 소자는 적어도 하나의 측면에 스루 홀 전극을 형성하는 오목부를 갖는 기판과, 기판 위에 형성되어, 전류 또는 온도에 의해 용융하여, 회로를 차단하는 가용 도체와, 가용 도체를 덮도록 기판에 설치되는 커버 부재를 구비한다. 그리고, 커버 부재는 기판에 설치했을 때에 생기는 커버 부재와 오목부의 간극에 충전된 충전재를 통해 기판에 설치된다.

또한, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 전자 기기는 적어도 하나의 측면에 스루 홀 측면 전극을 형성하는 오목부를 갖는 기판과, 기판 위에 형성되어 전류 또는 온도에 의해 용융하여 회로를 차단하는 가용 도체와, 가용 도체를 덮도록 기판에 설치되는 커버 부재를 갖고, 커버 부재는 기판에 설치했을 때에 생기는 커버 부재와 오목부의 간극에 충전된 충전재를 통해 기판에 설치되는 보호 소자를 구비한다.

본 발명이 적용된 보호 소자는 스루 홀 전극을 형성하는 오목부와 커버 부재의 간극에 충전재가 매립되므로, 기판과 커버 부재의 접착 강도 및 밀봉성이 향상된다.

도 1a∼도 1c는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 보호 소자를, 제조 공정에 의해 설명하기 위한 도면이다. 도 1a는 본 발명이 적용된 보호 소자를 구성하는 기판의 형상을 도시하는 평면도이고, 도 1b는 충전재가 도포된 기판의 형상을 도시하는 평면도이고, 도 1c는 충전재 위에 접착제가 더 도포된 기판의 형상을 도시하는 평면도이다. 커버 부재의 저면도이다.
도 2a는 본 발명이 적용된 보호 소자를 구성하는 커버 부재의 사시도이고, 도 2b는 도 1c로 구성된 기판에 커버 부재를 설치하는 것을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 3a∼도 3c는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 보호 소자를, 제조 공정에 의해 설명하기 위한 도면이다. 도 3a는 본 발명이 적용된 보호 소자를 구성하는 기판의 형상을 도시하는 평면도이고, 도 3b는 충전재가 도포된 기판의 형상을 도시하는 평면도이고, 도 3c는 충전재 위에 접착제가 더 도포된 기판의 형상을 도시하는 평면도이다.
도 4a∼도 4b는 본 발명이 적용된 보호 소자의 내부 소자의 구성예를 도시하는 도면이다. 도 4a는 내부 소자의 평면도, 도 4b는 A-A'에 있어서의 단면도이다.
도 5는 본 발명이 적용된 보호 소자를 포함하는 전자 기기의 하나인 리튬 이온 이차 전지의 배터리 팩의 회로 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 6은 본 발명이 적용된 보호 소자의 등가 회로도이다.
도 7은 실시예와 비교예에 있어서의 기판과 커버 부재의 접착 강도의 비교 데이터를 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시예와 비교예에 있어서의 기판과 커버 부재의 동작 시간의 비교 데이터를 나타내는 그래프이다.
도 9a는 종래 기술의 보호 소자의 기판의 형상을 도시하는 평면도이다. 도 9b는 스루 홀 전극을 형성하는 오목부를 피하여 접착제를 도포한 경우에 보호 소자의 외형 크기가 커지는 것을 설명하기 위한 기판 평면도이다.

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

[보호 소자의 구성예]

도 1a∼도 1c, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 보호 소자(10)는 스루 홀 전극(2a)을 형성하는 오목부(2)를 갖는 기판(1)과, 기판(1)에 탑재되어 스루 홀 전극(2a)과 접속되는 내부 소자(8)와, 오목부(2)를 충전하는 충전재(3)와, 내부 소자(8)를 덮도록 기판에 설치되는 커버 부재(6)를 구비한다. 커버 부재(6)는 접착제(5)에 의해, 기판(1)에 설치된다.

기판(1)은 대략 사각형 형상이고, 각 변에 원형 또는 타원형의 구멍을 2분할하여 형성되고, 상하면에 걸쳐 관통한 오목부(2)를 갖는다. 오목부(2)는 기판(1)의 1개의 변에만 형성되어도 되고, 2개의 변에만 형성되어도 되고, 3개의 변에만 형성되어도 된다. 또한, 1개의 변에 2개 이상의 오목부를 갖도록 해도 된다. 오목부(2)의 표면 및 기판(1)의 상면 및 하면에는 외부 회로 접속을 위한 스루 홀 전극(2a)이 형성된다. 스루 홀 전극(2a)은 모든 오목부(2)에 형성되어도 되고, 일부의 오목부(2)에만 형성되어 있어도 된다. 기판(1)은 절연성의 재료로 형성된다. 예를 들어, 알루미나, 유리 세라믹스, 멀라이트, 지르코니아 등의 절연성을 갖는 부재에 의해 형성된다. 그 밖에, 유리 에폭시 기판, 페놀 기판 등의 프린트 배선 기판에 사용되는 재료를 사용해도 되지만, 퓨즈 용단 시의 온도에 유의할 필요가 있다. 또한, 전극 재료로서는, Ag 페이스트 등을 사용하여 스크린 인쇄 기술 등 주지의 방법으로 형성된다.

충전재(3)는 점성이나 가요성이 있는 재료를 기판의 표면측으로부터 오목부(2)의 주변에 도포하고, 상방으로부터 압력을 가함으로써 오목부에 매립된다. 매립되는 양은 완성된 보호 소자(10)를 실장하는 경우에, 땜납 위킹의 육안 확인을 하기 위해, 기판(1)의 두께만큼 전부가 채워지지 않도록 할 필요가 있다. 충전재(3)의 재료에는 도전성이 있는 것을 사용해도 되고, 절연성의 것을 사용해도 된다. 도전성이 있는 재료, 예를 들어 Ag 페이스트 등을 충전재(3)에 사용한 경우에는, 스루 홀 전극(2a)의 측면측의 도통을 양호하게 할 수 있지만, 충전재(3)의 도포 시에 기판(1)의 표면에서 인접하는 전극이나 내부 소자(8)와 불필요한 단락을 하지 않도록 유의할 필요가 있다. 절연성의 재료, 예를 들어 유리 등을 사용한 경우에는, 보호 소자(10)의 실장 시에, 스루 홀 전극(2a)을 통해, 기판(1)의 내부에 탑재된 가용 도체를 포함하는 내부 소자(8)에 납땜 시의 열이 전해지기 어렵게 할 수 있고, 실장 신뢰성의 향상에 기여할 수 있다. 또한, 실장 시에 용융한 땜납이 기판(1) 내부에 침입하는 것을 방지할 수 있고, 기판(1)의 표면에 있어서의 절연성을 확보할 수 있다.

커버 부재(6)는 보호 소자(10)의 가용 도체를 포함하는 내부 소자의 산화 방지 등의 외부 환경으로부터의 보호용으로 사용되고, 절연성의 재료에 의해 형성된다. 예를 들어, 유리 에폭시, 세라믹스 등, 소정의 내열성을 갖는 절연 재료를 사용할 수 있다.

커버 부재(6)와 충전재(3)의 밀착성을 보다 높이기 위해서는, 커버 부재(6)를 구성하는 재료와, 충전재(3)의 재료를 동일한 재료, 예를 들어 유리나 에폭시계 수지 등을 사용하는 것이 바람직하다.

접착제(5)는 기판(1) 표면의 외주 위를, 오목부(2)가 존재하는 장소에서는 충전재(3) 위를, 커버 부재(6)가 장착되는 위치에 대응하는 개소에 도포된다. 접착제(5)는 열경화성의 것이어도 되고, 자외선 경화성의 것이어도 되고, 그 밖의 주지의 재료의 것을 사용할 수 있다. 접착제(5)는, 충전재(3)와의 밀착성을 보다 높이기 위해서는, 충전재(3)와의 친화성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 접착제의 재료로서는, 에폭시계를 사용하고, 충전재(3)의 재료로서는, 유리 또는 Ag 페이스트를 사용하는 것이 바람직하다.

내부 소자(8)는 보호 소자(10)의 본래의 기능을 담당하는 기능 소자를 포함한다. 예를 들어, 내부 소자(8)는 기판(1)의 대향하는 변에 형성된 스루 홀 전극(2a, 2a)에 양단부 사이에 전기적으로 접속된 가용 도체(퓨즈)이다. 가용 도체를 포함하는 내부 소자(8)는 스크린 인쇄 기술 등을 사용하여, 기판(1)에 형성되어도 되고, 다른 방법으로 스루 홀(2a, 2a)의 단자 사이에 접속된다.

[보호 소자의 제조 방법]

본 발명에 따른 보호 소자(10)는 이하와 같이 하여 제조된다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 오목부(2)를 갖는 기판(1)을 준비한다. 오목부(2)를 갖는 기판(1)은, 미리 스루 홀 전극이 형성되고, 다수의 기판(1)이 배열된 마더 기판(도시하지 않음)의 상태에서, 보호 기능을 담당하는 내부 소자가 실장 또는 형성된다. 다음에, 도 1b에 도시한 바와 같이, 오목부(2)의 부분을 매립하도록 충전재(3)가 도포된다. 충전재(3)를 도포하기 위해서는, 스크린 인쇄 기술을 사용하여, 오목부(2) 부근에 충전재(3)를 도포하거나, 혹은 디스펜서에 의해 오목부(2) 부근에 필요량을 공급하고, 그 후 스퀴지 등에 의해 기판(1)의 표면에 맞추어 대략 평탄하게 한다. 그리고, 도 1c에 도시한 바와 같이, 기판(1)의 표면의 외주부와, 매립된 충전재(3)의 표면에 접착제(5)가 도포된다. 접착제의 도포에 대해서도, 충전재(3)와 마찬가지로 도포 공정과, 스퀴지 등에 의한 평탄화 공정이 실행된다. 도 2a에 도시한 바와 같이, 내면(7)을 갖는 커버 부재(6)를 준비하고, 도 2b에 도시한 바와 같이, 커버 부재(6)의 내면(7)에 내부 소자(8)가 수납되도록, 커버 부재(6)의 단부가 접착제(5)와 밀착된다. 또한, 접착제(5)는, 도 1 및 도 2와 같이, 기판(1) 및 충전재(3)의 측에 도포해도 되고, 커버 부재(6)의 단부에 도포해도 된다. 보호 소자(10)는 각각의 기판(1)을 마더 기판으로부터 잘라냄으로써 형성된다.

[보호 소자의 다른 구성예]

상기 설명에 있어서는, 기판(1)의 오목부(2) 부근에만 충전재(3)를 충전하고, 그 위에 접착제(5)를 도포하여 커버 부재(6)와의 접속을 하는 구성예에 대해 설명하였지만, 충전재(3)를 오목부(2) 부근뿐만 아니라, 기판의 표면의 외주 전체에 도포하도록 해도 된다. 이와 같이 기판 표면의 외주 전체에 충전재(3)를 도포함으로써, 접착제(5)가 도포되는 접착면이 보다 평탄해져, 접착 강도 및 밀폐성이 향상된다.

도 3a∼도 3c에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 보호 소자(10)는 스루 홀 전극(2a)을 형성하는 오목부(2)를 갖는 기판(1)과, 기판(1)에 탑재되어 스루 홀 전극(2a)과 접속되는 내부 소자(8)와, 오목부(2)를 포함하는 기판(1)의 표면의 외주 전부에 도포되는 충전재(3)와, 내부 소자(8)를 덮도록 기판에 설치되는 커버 부재(6)를 구비한다. 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 커버 부재(6)는 오목부(2)를 포함하는 기판(1)의 표면의 외주 전부에 도포된 충전재(3) 위에 더 도포된 접착제(5)에 의해, 기판(1)에 설치된다.

또한, 도 1의 구성예이든, 도 3의 구성예이든, 기판(1)과 커버 부재(6)를 접속하기 위해, 충전재(3)를 적절한 재료, 예를 들어 에폭시계 접착제를 선정함으로써, 충전재(3)와 접착제(5)를 겸용할 수 있어, 구성 부재의 삭감이 가능해진다.

[보호 소자의 사용 방법]

본 발명의 일 실시 형태에 관한 보호 소자(10)는 내부 소자(8)의 회로를 적절하게 구성함으로써, 리튬 이온 이차 전지의 과전압 보호 기능을 내장한 보호 소자로서 사용할 수 있다.

도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 보호 소자(10)는 기판(1)과, 기판(1)에 적층되어, 절연 부재(15)에 덮인 발열체(14)와, 기판(1)의 양단부에 형성된 전극[2a(A1), 2a(A2)]과, 절연 부재(15) 위에 발열체(14)와 중첩하도록 적층된 발열체 인출 전극(16)과, 양단부가 전극[2a(A1), 2a(A2)]에 각각 접속되고, 중앙부가 발열체 인출 전극(16)에 접속된 가용 도체(13)를 구비한다.

발열체(14)는 비교적 저항값이 높게 통전하면 발열하는 도전성을 갖는 부재이며, 예를 들어 W, Mo, Ru 등을 포함한다. 이들 합금 혹은 조성물, 화합물의 분상체를 수지 결합제 등과 혼합하고, 페이스트상으로 한 것을 기판(1) 위에 스크린 인쇄 기술을 사용하여 패턴 형성하고, 소성하는 것 등에 의해 형성한다.

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

도 5에 도시한 바와 같이, 상술한 보호 소자(10)는 리튬 이온 이차 전지의 배터리 팩 내의 회로에 사용된다.

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

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

배터리 스택(25)은 과충전 및 과방전 상태를 보호하기 위한 제어를 필요로 하는 배터리 셀(21∼24)이 직렬 접속된 것이고, 배터리 팩(20)의 정극 단자(20a), 부극 단자(20b)를 통해, 착탈 가능하게 충전 장치(35)에 접속되고, 충전 장치(35)로부터의 충전 전압이 인가된다. 충전 장치(35)에 의해 충전된 배터리 팩(20)을 정극 단자(20a), 부극 단자(20b)를 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, 이 전류 제어 소자(31, 32)의 동작을 제어하는 제어부(33)를 구비한다. 전류 제어 소자(31, 32)는, 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(이하, FET라고 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 받아 동작하고, 검출 회로(26)에 의한 검출 결과에 따라, 배터리 스택(25)이 과방전 또는 과충전일 때, 전류 경로를 차단하도록, 전류 제어 소자(31, 32)의 동작을 제어한다.

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

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

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

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

먼저, 본 발명이 적용된 보호 소자(10)는, 예를 들어 도 6에 도시한 바와 같은 회로 구성을 갖는다. 즉, 보호 소자(10)는 발열체 인출 전극(16)을 통해 직렬 접속된 가용 도체(13)와, 가용 도체(13)의 접속점을 통해 통전하여 발열시킴으로써 가용 도체(13)를 용융하는 발열체(14)를 포함하는 회로 구성이다. 또한, 보호 소자(10)에서는, 예를 들어 가용 도체(13)가 충방전 전류 경로 위에 직렬 접속되고, 발열체(14)의 한쪽의 단자(P2)가 전류 제어 소자(27)와 접속된다. 보호 소자(10)의 2개의 전극(2a, 2a) 중, 한쪽은 A1에 접속되고, 다른 쪽은 A2에 접속된다. 또한, 발열체 인출 전극(2a) 및 발열체(14)의 한쪽은 P1에 접속되고, 다른 쪽의 발열체(14)는 발열체 인출 전극(2a)에 의해 P2에 접속된다.

이와 같이, 리튬 이온 이차 전지의 배터리 팩에서는 발열체(14)를 통전하여 발열시킴으로써 가용 도체(13)를 용단한다. 본 발명에 따른 보호 소자(10)에서는, 기판(1)과 커버 부재(6)의 밀착성이 향상됨으로써, 가용 도체(13) 표면의 산화를 방지할 수 있으므로, 가용 도체(13)의 용단 특성의 편차를 적게 할 수 있다. 또한, 상술한 리튬 이온 이차 전지의 보호용으로 사용되는 보호 소자(10)에서는, 기판(1)과 커버 부재(6)의 밀착성이 향상됨으로써, 가열 시의 열의 방산을 저감할 수 있고, 커버 부재(6) 내부의 온도 상승의 개체마다의 편차를 적게 할 수 있다. 따라서, 용단 특성의 편차를 보다 적게 할 수 있어, 신뢰성의 향상에 이바지할 수 있다.

실시예

[접착 강도]

<실시예>

도 1 및 도 2에 도시하는, 기판(1)과, 충전재(3)와, 접착제(5)와, 내부 소자(8)와, 커버 부재(6)를 포함하는 보호 소자(10)를 구성하여, 기판(1)으로부터 커버 부재(6)를 제거하는 제거 시험을 실시하였다.

<비교예>

도 9a에 도시하는 종래 기술에 의한 충전재(3)를 사용하지 않는 보호 소자(실시예와 동일한 내부 소자를 탑재)에 대해, 실시예와 동일한 조건으로, 기판(1)으로부터 커버 부재(6)를 제거하는 제거 시험을 실시하였다.

<결과>

도 7에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 의한 보호 소자에 비해, 본 발명이 적용된 보호 소자(10)에서는 접착 강도가 대략 2배로 되었다. 본 발명의 보호 소자(10)는 충전재(3)의 부분에도 접착제(5)가 도포됨으로써, 접착 면적이 증가하여, 높은 접착 강도가 실현되는 것이 나타났다.

[밀봉성]

<실시예>

도 1 및 도 2에 도시하는, 기판(1)과, 충전재(3)와, 접착제(5)와, 내부 소자(8)와, 커버 부재(6)를 포함하는 보호 소자(10)를 구성하고, 수중에 투입하여 기포의 유무를 확인하였다.

또한, 고온 고습 보관 실시 전후에 있어서의 동작 시간(가용 도체의 용단 시간)의 편차를 측정하였다.

<비교예>

도 9a에 도시하는 종래 기술에 의한 충전재(3)를 사용하지 않는 보호 소자(실시예와 동일한 내부 소자를 탑재)에 대해, 실시예와 동일한 조건으로, 수중에 투입하여 기포의 유무를 확인하였다.

또한, 고온 고습 보관 실시 전후에 있어서의 동작 시간(가용 도체의 용단 시간)의 편차를 측정하였다.

<결과>

본 발명이 적용된 보호 소자(10)에서는 수중 투입 시의 기포 발생은 관측되지 않았던 것에 비해, 종래 기술에 의한 보호 소자에서는 기포 발생을 관측하였다.

또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명이 적용된 보호 소자(10)에서는 고온 고습 보관 실시 전후의 동작 시간에 거의 변화가 보이지 않는 것에 비해, 종래 기술에 의한 보호 소자에서는 동작 시간의 편차가 커짐과 함께, 기판(1) 위에 형성된 가용 도체의 표면 산화가 진행되어, 동작 시간이 길어졌다.

본 발명의 보호 소자(10)는 충전재(3)가, 커버 부재(6)에 대해, 스루 홀 전극(2a)의 오목부(2)를 막도록 매립되므로, 기판(1)과 커버 부재(6)의 밀봉성이 향상되어, 신뢰성이 향상되는 것이 나타났다.

1 : 기판
2 : 오목부
2a, 2a(A1), 2a(A2) : 스루 홀 전극
3 : 충전재
5 : 접착제
6 : 커버 부재
7 : 내면
8 : 내부 소자
10 : 보호 소자
13 : 가용 도체
14 : 발열체
15 : 절연 부재
16 : 발열체 인출 전극
18 : 발열체 인출 전극
20 : 배터리 팩
20a : 정극 단자
20b : 부극 단자
21∼24 : 배터리 셀
25 : 배터리 스택
26 : 검출 회로
27, 31, 32 : 전류 제어 소자
30 : 충방전 제어 회로
33 : 제어부
35 : 충전 장치

Claims (7)

1. 적어도 하나의 측면에 스루 홀 전극을 형성하는 오목부를 갖는 기판과,
   상기 기판 위에 형성되어, 전류 또는 온도에 의해 용융하여, 회로를 차단하는 가용 도체와,
   상기 가용 도체를 덮도록 상기 기판에 설치되는 커버 부재를 구비하고,
   상기 커버 부재는 상기 기판에 설치했을 때에 생기는 해당 커버 부재와 상기 오목부의 간극에 충전된 충전재를 통해 해당 기판에 설치되는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 충전재는 상기 기판의 상기 커버 부재가 설치되는 부분 전체에 충전되는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
3. 제1항에 있어서, 상기 기판, 상기 커버 부재 및 상기 충전재는 절연성의 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
4. 제1항에 있어서, 상기 충전재는 상기 기판과 상기 커버 부재를 고정하는 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
5. 제1항에 있어서, 상기 기판과 상기 커버 부재를 고정하는 접착제층을 상기 충전재와 커버 부재 사이에 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 위에 형성된 발열체와,
   적어도 상기 발열체를 덮도록, 상기 기판 위에 형성된 절연 부재와,
   상기 절연 부재가 형성된 상기 기판에 적층된 2개의 전극과,
   상기 발열체와 중첩하도록 상기 절연 부재 위에 형성되어, 상기 2개의 전극 사이의 전류 경로 위와 해당 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극을 더 구비하고,
   상기 가용 도체는 상기 발열체 인출 전극을 통해 상기 2개의 전극에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
7. 적어도 하나의 측면에 스루 홀 측면 전극을 형성하는 오목부를 갖는 기판과, 상기 기판 위에 형성되어, 전류가 흐름으로써 발열하고, 회로를 차단하는 가용 도체와, 상기 가용 도체를 덮도록 상기 기판에 설치되는 커버 부재를 갖고, 상기 커버 부재는 상기 기판에 설치했을 때에 생기는 해당 커버 부재와 상기 오목부의 간극에 충전된 충전재를 통해 해당 기판에 설치되는 보호 소자를 구비하는, 전자 기기.

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