KR20190062570A

KR20190062570A - Protective element

Info

Publication number: KR20190062570A
Application number: KR1020197013786A
Authority: KR
Inventors: 유우지 기무라; 마사미 가와즈
Original assignee: 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2017-11-08
Publication date: 2019-06-05
Also published as: JP2018092892A; CN109937464A; CN109937464B; KR102214299B1; JP6957246B2

Abstract

전류 정격의 향상과 이상 시의 신속한 전류 차단의 양립을 도모하고, 또한 전류 차단 후의 절연 신뢰성을 향상시키는 보호 소자를 제공한다. 절연 기판(10)과, 절연 기판(10)에 마련된 제1, 제2 전극(11, 12)과, 절연 기판(10)에 형성된 발열체(14)와, 발열체(14)와 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극(16)과, 제1 전극(11)으로부터 발열체 인출 전극(16)에 걸쳐 탑재된 제1 가용 도체(31)와, 제2 전극(12)으로부터 발열체 인출 전극(16)에 걸쳐 탑재된 제2 가용 도체(32)를 구비한다.Provided is a protection device which can achieve both improvement in current rating and rapid current interruption in the event of abnormality, and also improves insulation reliability after current interruption. The first and second electrodes 11 and 12 provided on the insulating substrate 10 and the heating element 14 formed on the insulating substrate 10 and the heating element 14 electrically connected to the heating element 14, The first electrode 11 is connected to the first elec- trical conductor 31 mounted on the heating-element lead-out electrode 16 and the second usable conductor 31 is mounted on the second electrode 12 from the heating- And a second usable conductor (32).

Description

Protective element

본 기술은, 전원 라인이나 신호 라인을 차단하는 보호 소자에 관한 것이다. 본 출원은 일본에 있어서 2016년 11월 29일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2016-231790호, 및 일본에 있어서 2017년 7월 10일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2017-134377호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 이들 출원은 참조됨으로써, 본 출원에 원용된다.The present invention relates to a protection element for shielding a power supply line or a signal line. This application is based on Japanese Patent Application No. 2016-231790 filed on November 29, 2016 in Japan, and Japanese Patent Application No. 2017-134377 filed on July 10, 2017 in Japan Which are hereby incorporated by reference in their entirety.

충전하여 반복 이용할 수 있는 이차 전지의 대부분은, 배터리 팩으로 가공되어 유저에게 제공된다. 특히 중량 에너지 밀도가 높은 리튬 이온 이차 전지에 있어서는, 유저 및 전자 기기의 안전을 확보하기 위해서, 일반적으로 과충전 보호, 과방전 보호 등의 몇개의 보호 회로를 배터리 팩에 내장하여, 소정의 경우에 배터리 팩의 출력을 차단하는 기능을 갖고 있다.Most of the secondary batteries that can be charged and used repeatedly are processed into battery packs and provided to the user. Particularly, in a lithium ion secondary battery having a high weight energy density, in order to secure the safety of users and electronic equipment, generally, several protection circuits such as overcharge protection and over discharge protection are built in the battery pack, It has a function to block the output of the pack.

이러한 종류의 보호 소자에는, 배터리 팩에 내장된 FET(Field Effect Transistor) 스위치를 사용하여 출력의 ON/OFF를 행함으로써, 배터리 팩의 과충전 보호 또는 과방전 보호 동작을 행하는 것이 있다. 그러나, 어떤 원인으로 FET 스위치가 단락 파괴된 경우, 낙뢰 서지 등이 인가되어 순간적인 대전류가 흘렀을 경우, 또는 배터리 셀의 수명에 의해 출력 전압이 비정상적으로 저하되거나, 반대로 과대한 이상 전압을 출력하거나 한 경우에도, 배터리 팩이나 전자 기기는, 발화 등의 사고로부터 보호되지 않으면 안된다. 그래서, 이러한 상정할 수 있는 어떠한 이상 상태에 있어서도, 배터리 셀의 출력을 안전하게 차단하기 위해서, 외부로부터의 신호에 의해 전류 경로를 차단하는 기능을 갖는 보호 소자가 사용되고 있다.This type of protection device includes an FET (Field Effect Transistor) switch incorporated in the battery pack to turn ON / OFF the output to perform the overcharge protection or the over-discharge protection operation of the battery pack. However, when the FET switch is short-circuited for some reason, an instantaneous large current flows due to a lightning surge or the like, or the output voltage abnormally decreases depending on the life of the battery cell, or an excessive excessive voltage is output Even in this case, the battery pack or the electronic device must be protected from accidents such as ignition. Therefore, in any of these assumed abnormal states, in order to safely shut off the output of the battery cell, a protection element having a function of shutting off the current path by an external signal is used.

리튬 이온 이차 전지 등에 적합한 보호 회로의 차단 소자로서는, 도 13의 (A) (B)에 나타내는 바와 같이, 전류 경로 상의 제1 전극(91), 발열체 인출 전극(95), 제2 전극(92) 사이에 걸쳐 가용 도체(93)를 접속하여 전류 경로의 일부를 이루고, 이 전류 경로 상의 가용 도체(93)를, 과전류에 의한 자기 발열, 또는 보호 소자 내부에 마련한 발열체(94)에 의해 용단하는 것이 있다(특허문헌 1 참조). 이러한 보호 소자(90)에서는, 용융된 액체 상태의 가용 도체(93)를 발열체(94)에 연결되는 발열체 인출 전극(95) 및 제1, 제2 전극(91, 92) 상에 집중시킴으로써 제1, 제2 전극(91, 92) 사이를 분리하여 전류 경로를 차단한다.13A and 13B, the first electrode 91, the heating-element lead-out electrode 95, and the second electrode 92 on the current path are formed as the shielding elements of the protection circuit suitable for the lithium ion secondary battery, And a part of the current path is formed by connecting the usable conductor 93 between the terminals of the protective conductor 93. The usable conductor 93 on this current path is fused by self-heating by overcurrent or by a heating element 94 provided inside the protective element (See Patent Document 1). In this protective element 90, the molten liquid soluble conductor 93 is concentrated on the heating element lead-out electrode 95 connected to the heating element 94 and the first and second electrodes 91 and 92, And the second electrodes 91 and 92 to disconnect the current path.

보호 소자는, 발열체(94)의 발열에 의해 가용 도체(93)가 용단되고, 또한 과전류에 의한 자기 발열에 의해서도 가용 도체(93)는 용단되기 때문에, 용단된 가용 도체(93)가 비산하지 않도록 외장 부품인 커버 부재(97)로 밀봉하고 있다. 또한, 보호 소자(90)는, 발열체(94)에 의한 가용 도체(93)의 용단 작용을 안정적으로 실현시키기 위해서, 커버 부재(97)에 의해 가용 도체(93)가 용융, 유동하기 위한 내부 공간이 마련되어 있다.In the protection element, since the usable conductor 93 is fused by the heat generated by the heating element 94 and the usable conductor 93 is fused by the self-heating by the overcurrent, the fused usable conductor 93 is prevented from scattering And is sealed with a cover member 97 which is an external component. The protective element 90 has an inner space for melting and flowing the usable conductor 93 by the cover member 97 in order to stably realize the fusing action of the usable conductor 93 by the heating element 94, Respectively.

또한, 보호 소자(90)는, 가용 도체(93)의 표면 산화를 방지하여, 속용단성을 유지하기 위해 가용 도체(93)의 표면의 산화 피막을 제거하는 플럭스(98)가 도포되어 있다.The protection element 90 is also coated with a flux 98 for preventing oxidation of the surface of the usable conductor 93 and removing the oxide film on the surface of the usable conductor 93 in order to maintain the fastness.

일본 특허 제4110967호 공보Japanese Patent No. 4110967 일본 특허 공개 제2015-97183호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-97183

이러한 표면 실장형 보호 소자는, 탑재되는 전자 기기나 배터리 팩 등의 고용량화, 고정격화에 수반하여 전류 정격의 향상이 요구되고 있다.Such a surface mount type protection device is required to improve the current rating in accordance with the increase in the capacity of the electronic equipment and the battery pack to be mounted, and the increase in fixing.

전류 정격을 크게 하기 위해서는, 저항값을 낮추기 위해서, 보다 체적이 큰 가용 도체를 채용하게 되지만, 그 한편, 큰 가용 도체를 채용하면, 용단 부분의 볼륨이 크므로 용단에 시간이 걸려, 전기 회로 등의 이상 시에 순시에 전류를 차단할 수 없다는 문제가 있다.On the other hand, when a large usable conductor is employed, the volume of the fused portion is large, so that the fusing takes a long time, so that the electric circuit and the like There is a problem that the current can not be instantaneously interrupted at the time of an abnormality of the power supply.

그래서, 가용 도체에 전류 방향으로 신장되는 홈을 마련하고, 저융점 금속체에 있어서의 용단 개시점을 증가시킴으로써, 체적을 증가하고, 전류 용량을 크게 하면서도 동작 시간의 단축과, 동작 시간을 안정시키는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).Thus, by providing a groove extending in the current direction in the usable conductor and increasing the starting point of melting in the low melting point metal body, it is possible to increase the volume and increase the current capacity while shortening the operating time and stabilizing the operating time (See Patent Document 1).

또한, 땜납 등의 저융점 금속박의 표면에 저항이 낮은 Ag 또는 Cu 등의 고융점 금속을 피복한 퓨즈 엘리먼트를 사용함으로써 전류 정격을 크게 하는 보호 소자도 제안되어 있다(특허문헌 2 참조).Further, a protective element which increases the current rating by using a fuse element having a low resistance metal such as Ag or Cu with a low resistance is coated on the surface of the low melting point metal foil such as solder (see Patent Document 2).

예를 들어, 도 13, 도 14의 (A)에 나타내는 바와 같이, 표면 실장형의 발열체 구비 보호 소자(90)는, 양단부가 기기의 통전 경로 상에 접속되는 제1, 제2 전극(91, 92)과, 그의 중간에 있는 발열체(94)에 통전하기 위한 발열체 인출 전극(95)의 3개의 전극 상에 가용 도체(93)가 배치되어 있다. 발열체(94)의 발열에 의해 가용 도체(93)가 용융되면, 3개의 전극(91, 92, 95) 상으로 부풀어올라 응집됨으로써, 발열체 인출 전극(95)과 제1, 제2 전극(91, 92) 사이가 이격되어 전류가 차단된다. 그러나, 가용 도체(93)의 체적이 커지면, 도 14의 (B)에 나타내는 바와 같이, 용융 도체가 발열체 인출 전극(95) 상에 완전히 수습되지 않고, 제1, 제2 전극(91, 92) 사이에서 단락되어, 차단 후의 절연 신뢰성을 손상시킬 우려가 있다.For example, as shown in Figs. 13 and 14A, a surface-mounted heating element protection element 90 includes first and second electrodes 91 and 92, both ends of which are connected to a current- 92 and a heating element lead-out electrode 95 for energizing the heating element 94 in the middle thereof. When the usable conductor 93 is melted by the heat generated by the heating element 94, the heating conductor 94 is swollen and agglomerated on the three electrodes 91, 92 and 95 so that the heating-element withdrawing electrode 95 and the first and second electrodes 91, 92 are separated from each other and the current is cut off. 14 (B), the molten conductor is not completely immersed on the heating-element lead-out electrode 95 and the first and second electrodes 91 and 92 are not completely immersed in the heating- Thereby shortening the insulation reliability after breaking.

또한, 가용 도체(93)가 제1, 제2 전극(91, 92) 및 발열체 인출 전극(95) 상에 걸쳐 탑재되어 있기 때문에, 가용 도체(93) 전체를 용융할 때까지 가열 시간을 필요로 하고, 체적의 대형화에 비례하여, 용단 시간이 연장되어버려, 이상 시의 신속한 통전 차단이 곤란해지고 있다.Since the usable conductor 93 is mounted over the first and second electrodes 91 and 92 and the heating-element lead-out electrode 95, the heating time is required until the entire usable conductor 93 is melted , The melting time is prolonged in proportion to the increase of the volume, and it is difficult to cut off the power supply at the time of abnormality.

또한, 가용 도체(93)로서, 도 15에 도시한 바와 같이, 땜납박 등의 저융점 금속층(93a)의 표면을 저항이 낮은 Ag 또는 Cu 등의 고융점 금속층(93b)으로 피복한 퓨즈 엘리먼트를 사용한 경우, 가용 도체(93)의 체적의 증가를 억제하면서 전류 정격을 향상시킬 수 있지만, 고융점 금속을 사용하는 만큼, 차단까지 소요되는 시간이 연장되어버려, 이상 시의 신속한 통전 차단이 곤란해지고 있다.15, a fuse element in which the surface of the low-melting-point metal layer 93a such as a solder foil is covered with a refractory metal layer 93b of low resistance such as Ag or Cu is used as the usable conductor 93 When used, the current rating can be improved while suppressing an increase in the volume of the usable conductor 93. However, since the use of the refractory metal increases the time required for shutting down, have.

그래서, 본 기술은, 전류 정격의 향상과 이상 시의 신속한 전류 차단의 양립을 도모하는 보호 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the object of the present invention is to provide a protection device that achieves both improvement of the current rating and rapid current interruption in the abnormal state.

상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 기술에 관한 보호 소자는, 절연 기판과, 상기 절연 기판에 마련된 제1, 제2 전극과, 상기 절연 기판에 형성된 발열체와, 상기 발열체와 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과, 상기 제1 전극으로부터 상기 발열체 인출 전극에 걸쳐 탑재된 제1 가용 도체와, 상기 제2 전극으로부터 상기 발열체 인출 전극에 걸쳐 탑재된 제2 가용 도체를 구비하는 것이다.According to an aspect of the present invention, there is provided a protection element comprising: an insulating substrate; first and second electrodes provided on the insulating substrate; a heating element formed on the insulating substrate; and a heater element electrically connected to the heating element, A first usable conductor mounted on the first electrode from the first electrode to the heating element lead electrode; and a second usable conductor mounted from the second electrode to the heating electrode lead electrode.

본 기술에 의하면, 제1, 제2 가용 도체를 발열체 인출 전극 상에 접속함으로써, 전류 차단 시에 있어서 발열체의 발열에 의해 용융시켜야 할 가용 도체의 체적을 삭감할 수 있음과 함께, 발열체의 열을, 용단해야 할 제1 전극과 발열체 인출 전극 사이 및 제2 전극과 발열체 인출 전극 사이에 탑재된 제1, 제2 가용 도체에 효율적으로 전달시킬 수 있어, 빠르게 제1, 제2 전극간의 통전 경로를 차단할 수 있다.According to this technology, by connecting the first and second usable conductors on the heating-element lead-out electrode, it is possible to reduce the volume of the usable conductor to be melted by heat generation of the heating element at the time of current interruption, , The first and second usable conductors mounted between the first electrode and the heating element lead-out electrode to be melted and between the second electrode and the heating-element lead-out electrode, Can be blocked.

도 1의 (A)는, 본 기술이 적용된 보호 소자를 케이스를 생략하여 나타내는 외관 사시도이며, 도 1의 (B)는, 본 기술이 적용된 회로 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 2의 (A)는, 본 기술이 적용된 보호 소자의 가용 도체의 용단 전의 상태를 나타내는 평면도이며, 도 2의 (B)는, 가용 도체가 용단된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 3은, 본 기술이 적용된 보호 소자를 나타내는 외관 사시도이다.
도 4는, 내층을 구성하는 저융점 금속층과 외층을 구성하는 고융점 금속층을 구비하는 적층형 가용 도체를 사용한 보호 소자를 케이스를 생략하여 나타내는 외관 사시도이다.
도 5는, 저융점 금속층이 고융점 금속층으로 피복된 측면을 제1, 제2 전극 및 발열체 인출 전극측을 향해 제1, 제2 가용 도체를 탑재한 보호 소자를, 케이스를 생략하여 나타내는 외관 사시도이다.
도 6은, 저융점 금속층의 전체면이 고융점 금속층으로 피복된 제1, 제2 가용 도체를 탑재한 보호 소자를, 케이스를 생략하여 나타내는 외관 사시도이다.
도 7의 (A)는 도 6에 나타내는 보호 소자의 가용 도체의 용단 전의 상태를 나타내는 평면도이며, 도 7의 (B)는 가용 도체가 용단된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 8은, 가용 도체편을 복수 배열한 보호 소자를 케이스를 생략하여 나타내는 평면도이다.
도 9의 (A)는 가용 도체편을 사용한 보호 소자의 용단 전의 상태를 나타내는 평면도이며, 도 9의 (B)는 가용 도체편이 용단된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 10은, 내층을 구성하는 저융점 금속층과 외층을 구성하는 고융점 금속층을 구비하는 적층형 가용 도체편을 사용한 보호 소자를 케이스를 생략하여 나타내는 외관 사시도이다.
도 11은, 본 발명이 적용된 보호 소자를 사용한 배터리 회로의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 12는, 본 발명이 적용된 보호 소자의 회로도이다.
도 13은 하나의 가용 도체를 제1, 제2 전극간에 걸쳐 발열체 인출 전극을 걸쳐 탑재하고 있는 종래의 보호 소자를 케이스를 생략하여 나타내는 도면이며, 도 13의 (A)는 외관 사시도이며, 도 13의 (B)는 단면도이다.
도 14의 (A)는 종래의 보호 소자의 가용 도체의 용단 전의 상태를 나타내는 평면도이며, 도 14의 (B)는 가용 도체가 용단된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 15는, 내층을 구성하는 저융점 금속층과 외층을 구성하는 고융점 금속층을 구비하는 적층형 가용 도체를 사용한 종래의 보호 소자를 케이스를 생략하여 나타내는 외관 사시도이다.1 (A) is an external perspective view showing a protection device to which the present technology is applied, and FIG. 1 (B) is a cross-sectional view showing a circuit module to which the present technique is applied.
2 (A) is a plan view showing a state of a usable conductor of a protective element to which the present technology is applied, and FIG. 2 (B) is a plan view showing a state where a usable conductor is fused.
3 is an external perspective view showing a protective device to which the present technique is applied.
Fig. 4 is an external perspective view showing a protection element using a laminate-type usable conductor including a low-melting-point metal layer constituting an inner layer and a refractory metal layer constituting an outer layer and omitting the case. Fig.
5 is a perspective view showing a protective element in which the first and second usable conductors are mounted on the side surfaces of the low melting point metal layer coated with the refractory metal layer toward the first and second electrodes and the heating element lead electrode side, to be.
FIG. 6 is an external perspective view showing a protective element on which first and second usable conductors, in which the entire surface of the low melting point metal layer is coated with a refractory metal layer, are omitted. FIG.
Fig. 7A is a plan view showing a state before the fusing step of the usable conductor of the protection element shown in Fig. 6, and Fig. 7B is a plan view showing a state where the fusible conductor is fused.
8 is a plan view showing a protection element in which a plurality of usable conductor pieces are arranged without the case.
Fig. 9 (A) is a plan view showing a state before a preheating of a protective element using a usable conductor piece, and Fig. 9 (B) is a plan view showing a state in which a usable conductor piece is fused.
10 is an external perspective view showing a protective element using a laminated conductor piece having a low-melting-point metal layer constituting an inner layer and a high-melting-point metal layer constituting an outer layer, and omitting the case.
11 is a circuit diagram showing an example of a configuration of a battery circuit using a protection element to which the present invention is applied.
12 is a circuit diagram of a protection device to which the present invention is applied.
Fig. 13 is a diagram showing a conventional protection device in which a single heating element is mounted across a first and a second electrode across a heating element lead-out electrode. Fig. 13 (A) is an external perspective view, (B) is a cross-sectional view.
Fig. 14 (A) is a plan view showing a state in which a usable conductor of a conventional protection element is pre-fused, and Fig. 14 (B) is a plan view showing a state in which a usable conductor is fused.
15 is an external perspective view showing a conventional protection element using a laminated type usable conductor including a low melting point metal layer constituting an inner layer and a refractory metal layer constituting an outer layer and omitting the case.

이하, 본 기술이 적용된 보호 소자에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 기술은 이하의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니며, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 다양한 변경이 가능한 것은 물론이다. 또한, 도면은 모식적인 것이며, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 상이한 경우가 있다. 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작하여 판단해야 할 것이다. 또한, 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.Hereinafter, a protection device to which the present technology is applied will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present technology is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope not departing from the gist of the present invention. Also, the drawings are schematic, and the ratios of the dimensions and the like may be different from those of the real world. The specific dimensions and the like should be judged based on the following description. Needless to say, the drawings also include portions having different dimensional relationships or ratios with each other.

본 발명이 적용된 회로 모듈(3)은, 회로 기판(2)에 보호 소자(1)가 표면 실장된 것이다. 회로 기판(2)은, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지의 보호 회로 등이 형성되고, 보호 소자(1)가 표면 실장됨으로써, 리튬 이온 이차 전지의 충방전 경로 상에 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 조립된다. 그리고 회로 모듈(3)은, 보호 소자(1)의 정격을 초과하는 대전류가 흐르면, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 자기 발열(줄열)에 의해 용단됨으로써 전류 경로를 차단한다. 또한, 회로 모듈(3)은, 회로 기판(2) 등에 마련된 전류 제어 소자에 의해 소정의 타이밍에 발열체(14)에 통전되고, 발열체(14)의 발열에 의해 제1, 제2 가용 도체(31, 32)를 용단시킴으로써 전류 경로를 차단할 수 있다. 또한, 도 1의 (A)는 본 발명이 적용된 보호 소자(1)를 케이스를 생략하여 나타내는 평면도이며, 도 1의 (B)는 본 발명이 적용된 회로 모듈(3)의 단면도이다.In the circuit module 3 to which the present invention is applied, the protection element 1 is surface-mounted on the circuit board 2. [ The circuit board 2 is provided with a protection circuit of, for example, a lithium ion secondary battery. The protection device 1 is surface-mounted so that the first and second usable conductors 31, 32 are assembled. When the large current exceeding the rated value of the protection element 1 flows, the first and second usable conductors 31 and 32 are fused by the self-heating (juxtaposition) to cut off the current path. The circuit module 3 is electrically connected to the heating element 14 at a predetermined timing by a current control element provided on the circuit board 2 or the like so that the first and second usable conductors 31 , 32 can be cut off by breaking the current path. 1 (A) is a plan view showing a protective element 1 to which the present invention is applied, and FIG. 1 (B) is a sectional view of a circuit module 3 to which the present invention is applied.

[보호 소자][Protection Device]

보호 소자(1)는 도 1의 (A)에 나타내는 바와 같이, 절연 기판(10)과, 절연 기판(10)에 적층되어, 절연 부재(15)에 덮인 발열체(14)와, 절연 기판(10)의 양단에 형성된 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)과, 절연 부재(15) 상에 발열체(14)와 중첩하도록 적층된 발열체 인출 전극(16)과, 제1 전극(11)으로부터 발열체 인출 전극(16)에 걸쳐 탑재된 제1 가용 도체(31)와, 제2 전극(12)으로부터 발열체 인출 전극(16)에 걸쳐 탑재된 제2 가용 도체(32)를 구비한다.1 (A), the protection element 1 includes an insulating substrate 10, a heating element 14 laminated on the insulating substrate 10 and covered with the insulating member 15, A first electrode 11 and a second electrode 12 formed on opposite ends of the insulating member 15 and a heating element lead-out electrode 16 stacked on the insulating member 15 so as to overlap the heating element 14, A first usable conductor 31 mounted on the heating element lead-out electrode 16 and a second usable conductor 32 mounted on the second electrode 12 from the heating-element lead-out electrode 16.

절연 기판(10)은, 예를 들어 알루미나, 유리 세라믹스, 멀라이트, 지르코니아 등의 절연성을 갖는 부재에 의해 대략 사각형 형상으로 형성된다. 절연 기판(10)은 그 밖에도, 유리 에폭시 기판, 페놀기판 등의 프린트 배선 기판에 사용되는 재료를 사용해도 되지만, 가용 도체(13)의 용단 시의 온도에 유의할 필요가 있다.The insulating substrate 10 is formed in a substantially rectangular shape by insulating members such as alumina, glass ceramics, mullite, and zirconia. In addition to the insulating substrate 10, a material used for a printed wiring board such as a glass epoxy substrate or a phenol substrate may be used, but it is necessary to pay attention to the temperature at the time of melting the usable conductor 13.

[제1, 제2 전극][First and Second Electrodes]

도 2의 (A)에 나타내는 바와 같이, 제1, 제2 전극(11, 12)는, 절연 기판(10)의 표면(10a) 상에, 서로 대향하는 측연부 근방에 각각 이격하여 배치됨으로써 개방되고, 각각 후술하는 발열체 인출 전극(16)과의 사이에 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 탑재됨으로써, 제1, 제2 가용 도체(31, 32) 및 발열체 인출 전극(16)을 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 도 2의 (B)에 나타내는 바와 같이, 제1, 제2 전극(11, 12)는, 보호 소자(1)에 정격을 초과하는 대전류가 흘러 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 자기 발열(줄열)에 의해 용단되고, 또는 발열체(14)가 통전에 따라서 발열하여 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 발열체 인출 전극(16) 사이에서 용단됨으로써 차단된다.2A and 2B, the first and second electrodes 11 and 12 are arranged on the surface 10a of the insulating substrate 10 so as to be spaced apart from each other in the vicinity of the side edge portions opposed to each other, And the first and second usable conductors 31 and 32 and the heating element lead-out electrode 16 are disposed between the first and second usable conductors 31 and 32, respectively, As shown in Fig. 2 (B), the first and second electrodes 11 and 12 are electrically connected to the first and second usable conductors 31 and 32 Or the first and second usable conductors 31 and 32 are fired between the heating-element lead-out electrodes 16 by heat generation in accordance with energization.

도 3에 도시한 바와 같이, 제1, 제2 전극(11, 12)는 각각, 절연 기판(10)의 제1, 제2 측면(10b, 10c)에 마련된 캐스털레이션을 개재하여 이면(10f)에 마련된 외부 접속 전극(11a, 12a)과 접속되어 있다. 보호 소자(1)는, 이들 외부 접속 전극(11a, 12a)을 개재하여 외부 회로가 형성된 회로 기판(2)과 접속되고, 당해 외부 회로의 통전 경로의 일부를 구성한다.As shown in Fig. 3, the first and second electrodes 11 and 12 are respectively connected to the rear surface 10f (10f) via a castellation provided on the first and second side surfaces 10b and 10c of the insulating substrate 10, Connected to the external connection electrodes 11a and 12a provided in the external connection electrodes 11a and 12a. The protection element 1 is connected to a circuit board 2 on which an external circuit is formed via these external connection electrodes 11a and 12a and constitutes a part of a current carrying path of the external circuit.

제1, 제2 전극(11, 12)은, Cu나 Ag 등의 일반적인 전극 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 제1, 제2 전극(11, 12)의 표면 상에는, Ni/Au 도금, Ni/Pd 도금, Ni/Pd/Au 도금 등의 피막이, 도금 처리 등의 공지된 방법에 의해 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 보호 소자(1)는 제1, 제2 전극(11, 12)의 산화를 방지하고, 도통 저항의 상승에 수반하는 정격의 변동을 방지할 수 있다. 또한, 보호 소자(1)를 리플로우 실장하는 경우에, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)를 접속하는 접속용 땜납 또는 제1, 제2 가용 도체(31, 32)의 외층을 형성하는 저융점 금속이 용융됨으로써 제1, 제2 전극(11, 12)을 용식(땜납 침식)하는 것을 방지할 수 있다.The first and second electrodes 11 and 12 can be formed using common electrode materials such as Cu and Ag. On the surfaces of the first and second electrodes 11 and 12, a coating film of Ni / Au plating, Ni / Pd plating, Ni / Pd / Au plating or the like is coated by a known method such as a plating treatment desirable. Thereby, the protection element 1 can prevent the oxidation of the first and second electrodes 11 and 12, and can prevent the fluctuation of the rating due to the increase of the conduction resistance. When the protective element 1 is reflow-soldered, an outer layer of the connecting solder or the first and second usable conductors 31 and 32 for connecting the first and second usable conductors 31 and 32 is formed (Solder erosion) of the first and second electrodes 11 and 12 can be prevented by melting the low melting point metal.

[발열체][Heating element]

발열체(14)는, 통전하면 발열하는 도전성을 갖는 부재이며, 예를 들어 W, Mo, Ru, Cu, Ag, 또는 이들을 주성분으로 하는 합금 등을 포함한다. 발열체(14)는, 이들의 합금 또는 조성물, 화합물의 분상체를 수지 결합제 등과 혼합하여, 페이스트상으로 한 것을 절연 기판(10) 상에 스크린 인쇄 기술을 사용하여 패턴 형성하고, 소성시키거나 함으로써 형성할 수 있다. 또한, 발열체(14)는, 일단부가 제1 발열체 전극(18)과 접속되고, 타단부가 제2 발열체 전극(19)과 접속되어 있다.The heat generating element 14 is a member having conductivity that generates heat when energized, and includes, for example, W, Mo, Ru, Cu, Ag, or an alloy containing them as a main component. The heat generating element 14 is formed by mixing these alloys or compositions or the compound powder with a resin binder or the like and forming a paste into a pattern on the insulating substrate 10 by using a screen printing technique and firing can do. The heating element 14 has one end connected to the first heating element electrode 18 and the other end connected to the second heating element electrode 19.

보호 소자(1)는, 발열체(14)를 덮도록 절연 부재(15)가 배치되고, 이 절연 부재(15)를 개재하여 발열체(14)에 대향하도록 발열체 인출 전극(16)이 형성되어 있다. 발열체(14)의 열을 효율적으로 제1, 제2 가용 도체(31, 32)에 전달하기 위해서, 발열체(14)와 절연 기판(10) 사이에도 절연 부재(15)를 적층해도 된다. 절연 부재(15)로서는, 예를 들어 유리를 사용할 수 있다.The protection element 1 is provided with an insulating member 15 so as to cover the heating element 14 and a heating element lead electrode 16 is formed so as to face the heating element 14 with the insulating member 15 interposed therebetween. The insulating member 15 may also be laminated between the heating element 14 and the insulating substrate 10 in order to efficiently transmit the heat of the heating element 14 to the first and second usable conductors 31 and 32. [ As the insulating member 15, for example, glass can be used.

발열체 인출 전극(16)의 일단부는, 제1 발열체 전극(18)에 접속됨과 함께, 제1 발열체 전극(18)을 개재하여 발열체(14)의 일단부와 연속되어 있다. 또한, 제1 발열체 전극(18)은 절연 기판(10)의 제3 측면(10d)측에 형성되고, 제2 발열체 전극(19)은 절연 기판(10)의 제4 측면(10e)측에 형성되어 있다. 또한, 제2 발열체 전극(19)은 제4 측면(10e)에 형성된 캐스털레이션을 개재하여 절연 기판(10)의 이면(10f)에 형성된 외부 접속 전극(19a)과 접속되어 있다.One end of the heating-element lead-out electrode 16 is connected to the first heating-element electrode 18 and is connected to one end of the heating-element 14 via the first heating-element electrode 18. The first heating element electrode 18 is formed on the side of the third side face 10d of the insulating substrate 10 and the second heating element electrode 19 is formed on the side of the fourth side face 10e of the insulating substrate 10 . The second heating element electrode 19 is connected to the external connection electrode 19a formed on the back surface 10f of the insulating substrate 10 via the castellation formed on the fourth side face 10e.

발열체(14)는, 보호 소자(1)가 회로 기판(2)에 실장됨으로써, 외부 접속 전극(19a)을 개재하여 회로 기판(2)에 형성된 외부 회로와 접속된다. 그리고, 발열체(14)는, 외부 회로의 통전 경로를 차단하는 소정의 타이밍에 외부 접속 전극(19a)을 개재하여 통전되고 발열함으로써, 제1, 제2 전극(11, 12)을 접속하고 있는 제1, 제2 가용 도체(31, 32)를 용단할 수 있다. 또한, 발열체(14)는, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 용단됨으로써, 자신의 통전 경로도 차단되는 점에서 발열이 정지된다.The heating element 14 is connected to an external circuit formed on the circuit board 2 via the external connection electrode 19a by mounting the protection element 1 on the circuit board 2. [ The heating element 14 is energized and generated by way of the external connection electrode 19a at a predetermined timing for shutting off the energizing path of the external circuit so that the heating element 14 is connected to the first and second electrodes 11 and 12 1 and the second usable conductors 31 and 32 can be fused. Further, in the heat generating element 14, the first and second usable conductors 31 and 32 are fused, so that the heat generation is stopped at the point that the energizing path of the first and second usable conductors 31 and 32 is also cut off.

[제1, 제2 가용 도체][First and second usable conductors]

제1 가용 도체(31)는 제1 전극(11)으로부터 발열체 인출 전극(16)에 걸쳐 탑재되고, 제2 가용 도체(32)는 제2 전극(12)으로부터 발열체 인출 전극(16)에 걸쳐 탑재되고, 바람직하게는 이들 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는 발열체 인출 전극(16) 상에 있어서 서로 이격되어 있다.The first usable conductor 31 is mounted from the first electrode 11 to the heating element lead-out electrode 16 and the second usable conductor 32 is mounted from the second electrode 12 to the heating-element lead- Preferably, the first and second usable conductors 31 and 32 are spaced apart from each other on the heating-element lead-out electrode 16.

제1 가용 도체(31)는, 예를 들어 직사각형 판상을 이루고, 발열체 인출 전극(16)의 제1 전극(11)측의 측연부와 제1 전극(11)에 접속되어 있다. 동일하게, 제2 가용 도체(32)는, 예를 들어 직사각형 판상을 이루고, 발열체 인출 전극(16)의 제2 전극(12)측의 측연부와 제2 전극(12)에 접속되어 있다. 이에 의해, 보호 소자(1)는, 제1 전극(11), 제1 가용 도체(31), 발열체 인출 전극(16), 제2 가용 도체(32), 제2 전극(12)에 걸치는 통전 경로가 구성된다.The first usable conductor 31 has a rectangular plate shape and is connected to the side edge portion of the heating-element lead-out electrode 16 on the first electrode 11 side and the first electrode 11, for example. Likewise, the second usable conductor 32 is, for example, in the form of a rectangular plate, and is connected to the side edge portion of the heating-element lead-out electrode 16 on the side of the second electrode 12 and the second electrode 12. Thereby, the protective element 1 is electrically connected to the first electrode 11, the first usable conductor 31, the heating element lead-out electrode 16, the second usable conductor 32 and the second electrode 12, .

이러한 보호 소자(1)는 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 통전 경로를 구성하는 가용 도체를, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)로 분할하여 발열체 인출 전극(16)에 접속하고, 발열체 인출 전극(16)을 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 통전 경로로서 사용하고 있다. 이에 의해, 보호 소자(1)는 하나의 가용 도체를 제1, 제2 전극간에 걸쳐 발열체 인출 전극을 걸쳐 탑재하고 있는 종래의 보호 소자에 비해, 발열체 인출 전극(16) 상의 제1, 제2 가용 도체(31, 32) 사이에 있어서의 가용 도체의 체적이 삭감되어 있다.The protective element 1 divides the usable conductor constituting the current path between the first and second electrodes 11 and 12 into the first and second usable conductors 31 and 32 and forms the heating element lead- And the heating-element lead-out electrode 16 is used as a current-carrying path between the first and second electrodes 11 and 12. As a result, as compared with the conventional protection element in which one usable conductor is mounted across the first and second electrodes across the heating-element lead-out electrode, the protective element 1 is able to prevent the first and second usable The volume of the usable conductor between the conductors 31 and 32 is reduced.

즉, 종래의 보호 소자에서는, 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 통전 경로의 차단에는 직접 기여하지 않는 발열체 인출 전극(16)의 중앙의 가용 도체까지 용융시키고 있으며, 또한 이 중앙의 가용 도체는 발열체(14) 바로 위에 위치하는 점에서 제1, 제2 전극(11, 12) 사이보다도 먼저 용융시키고 있었다.That is, in the conventional protection device, the available conductors at the center of the heating-element lead-out electrode 16, which do not directly contribute to interruption of the current-carrying path between the first and second electrodes 11 and 12, The usable conductor was melted earlier than between the first and second electrodes 11 and 12 at a point located directly above the heating element 14. [

한편, 보호 소자(1)는, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)를 발열체 인출 전극(16) 상에 있어서, 바람직하게는 이격하여 접속함으로써, 전류 차단 시에 있어서 발열체(14)의 발열에 의해 용융시켜야 할 가용 도체의 체적을 삭감할 수 있음과 함께, 발열체의 열을, 용단해야 할 제1 전극(11)과 발열체 인출 전극(16) 사이 및 제2 전극(12)과 발열체 인출 전극(16) 사이의 제1, 제2 가용 도체(31, 32)에 효율적으로 전달시킬 수 있어, 빠르게 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 통전 경로를 차단할 수 있다.On the other hand, in the protection element 1, the first and second usable conductors 31 and 32 are connected to the heating-element lead-out electrode 16, preferably at a distance therebetween, The volume of the usable conductor to be melted by heat generation can be reduced and the heat of the heating element can be dissipated between the first electrode 11 and the heating element lead-out electrode 16 to be melted, It is possible to effectively transmit the current to the first and second usable conductors 31 and 32 between the electrodes 16 so that the current path between the first and second electrodes 11 and 12 can be cut off quickly.

또한, 발열체 인출 전극(16)을 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 통전 경로로서 사용한 보호 소자(1)는, 하나의 가용 도체를 제1, 제2 전극간에 걸쳐 발열체 인출 전극을 걸쳐 탑재하고 있는 종래의 보호 소자에 비해서도, 전류 정격은 유지되어 있다. 따라서, 동일한 전류 정격을 구비하는 종래의 보호 소자에 대하여, 용단해야 할 가용 도체의 체적이 삭감된 만큼, 빠르게 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 통전 경로를 차단할 수 있다.The protective element 1 using the heating-element lead-out electrode 16 as a conduction path between the first and second electrodes 11 and 12 is formed by arranging one usable conductor as a heating-element lead-out electrode between the first and second electrodes The current rating is maintained as compared with the conventional protection device mounted on the substrate. Therefore, the current path between the first and second electrodes 11 and 12 can be cut off as quickly as the volume of the usable conductor to be fused is reduced for the conventional protection element having the same current rating.

또한, 보호 소자(1)는, 용단해야 할 가용 도체의 체적이 삭감됨으로써, 용융 도체가 발열체 인출 전극(16) 상으로부터 흘러나오지 않고, 확실하게 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 통전 경로를 차단할 수 있음과 함께, 통전 차단 후에 있어서의 절연 신뢰성을 향상시킬 수 있다(도 2의 (B) 참조).The protective element 1 can reliably prevent the melted conductor from flowing out from the heating element lead-out electrode 16 by reducing the volume of the usable conductor to be melted, It is possible to cut off the energizing path and improve the insulation reliability after energization cutoff (see Fig. 2 (B)).

이들 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는 발열체(14)의 발열에 의해 빠르게 용단되는 재료를 포함하고, 예를 들어 땜납이나, Sn을 주성분으로 하는 Pb 프리 땜납 등의 저융점 금속을 적합하게 사용할 수 있다.The first and second usable conductors 31 and 32 include a material which is rapidly fused by the heat generated by the heating element 14 and may be made of a material such as solder or a low melting point metal such as Pb- It can be suitably used.

또한, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, In, Sn, Pb, Ag, Cu 또는 이들 중 어느 것을 주성분으로 하는 합금 등의 금속을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 내층을 저융점 금속으로 하고 외층을 고융점 금속으로 하는 적층체여도 된다. 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 예를 들어 내층의 저융점 금속층(33)을 땜납박 등에 의해 구성하고, 외층의 고융점 금속층(34)을 Ag 도금층 등에 의해 구성할 수 있다. 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 내층을 저융점 금속층(33)으로 하고, 외층을 고융점 금속층(34)으로 하는 적층 구조를 가짐으로써, 보호 소자(1)를 리플로우 실장하는 경우에, 리플로우 온도가 저융점 금속의 용융 온도를 초과하여, 저융점 금속이 용융되어도, 저융점 금속의 외부로의 유출이 억제되어, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)의 형상을 유지할 수 있다. 따라서, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 변형에 따라서 국소적으로 저항값이 높거나 또는 낮아지는 등에 의해 소정의 온도에서 용단되지 않거나, 또는 소정의 온도 미만에서 용단되는 등의 용단 특성의 변동을 방지할 수 있다. 또한, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 용단 시에도 저융점 금속이 용융됨으로써, 고융점 금속을 용식(땜납 침식)함으로써, 고융점 금속의 융점 이하의 온도에서 빠르게 용단될 수 있다.The first and second usable conductors 31 and 32 can be formed using a metal such as In, Sn, Pb, Ag, Cu, or an alloy mainly composed of any of them. As shown in Fig. 4, the first and second usable conductors 31 and 32 may be a laminate in which the inner layer is made of a low-melting metal and the outer layer is made of a refractory metal. The first and second usable conductors 31 and 32 can be constituted by, for example, a low melting point metal layer 33 of the inner layer made of a solder foil or the like and a refractory metal layer 34 of the outer layer made of an Ag plating layer or the like . The first and second usable conductors 31 and 32 have a laminated structure in which the inner layer is made of the low melting point metal layer 33 and the outer layer is made of the refractory metal layer 34, , The reflow temperature is higher than the melting temperature of the low melting point metal and even if the low melting point metal is melted, the outflow of the low melting point metal to the outside is suppressed and the melting point of the first and second usable conductors 31 and 32 The shape can be maintained. Therefore, the first and second usable conductors 31 and 32 are not fused at a predetermined temperature locally due to a high or low resistance value in accordance with deformation, or are fused at a temperature lower than a predetermined temperature Variation of the melting point characteristics can be prevented. The first and second usable conductors 31 and 32 can be rapidly fused at a temperature equal to or lower than the melting point of the high melting point metal by melting (melting solder) the high melting point metal by melting the low melting point metal at the time of melting have.

또한, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 발열체 인출 전극(16) 및 제1, 제2 전극(11, 12)에, 땜납 등의 접속 재료(39)에 의해 접속되어 있다. 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는 리플로우 납땜에 의해 용이하게 접속할 수 있다.The first and second usable conductors 31 and 32 are connected to the heating element lead-out electrode 16 and the first and second electrodes 11 and 12 by a connection material 39 such as solder. The first and second usable conductors 31 and 32 can be easily connected by reflow soldering.

제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 저융점 금속층(33)에 고융점 금속층(34)을 도금 기술을 사용하여 성막함으로써 제조할 수 있다. 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 예를 들어 장척상의 땜납박의 표면에 Ag 도금을 실시한 후, 사용하는 사이즈에 따라서 절단함으로써, 효율적으로 제조할 수 있고, 또한 용이하게 사용할 수 있다.The first and second usable conductors 31 and 32 can be manufactured by forming a refractory metal layer 34 on the refractory metal layer 33 using a plating technique. The first and second usable conductors 31 and 32 can be efficiently manufactured by, for example, performing Ag plating on the surface of a long-length solder foil and then cutting it according to the size to be used, have.

이러한 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 절단면이 되는 양단부면에 저융점 금속층(33)이 노출되어 있다. 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 이 저융점 금속층(33)이 노출되는 단부면을 제1, 제2 전극(11, 12) 및 발열체 인출 전극(16)측을 향해 적재되어도 되고, 도 5에 도시한 바와 같이, 고융점 금속층(34)에 피복된 측면을 제1, 제2 전극(11, 12) 및 발열체 인출 전극(16)측을 향해 적재되어도 된다. 또한, 차단 후의 절연 신뢰성의 관점에서는, 저융점 금속층(33)이 노출되는 단부면이 제1, 제2 전극(11, 12)과 발열체 인출 전극(16) 사이의 영역에 면하는 도 5에 나타내는 구성에 비해, 저융점 금속층(33)이 노출되는 단부면이 제1, 제2 전극(11, 12) 및 발열체 인출 전극(16)측에 면하는 도 4에 나타내는 구성의 쪽이 신뢰성이 높다.In the first and second usable conductors 31 and 32, the low-melting-point metal layer 33 is exposed on both end faces serving as cutting faces. 4, the end surfaces of the first and second usable conductors 31 and 32 on which the low melting point metal layer 33 is exposed are connected to the first and second electrodes 11 and 12 and the heating- 5, the side coated with the refractory metal layer 34 is directed toward the first and second electrodes 11, 12 and the heating-element lead-out electrode 16 side, It may be loaded. 5, in which the end face on which the low-melting-point metal layer 33 is exposed faces the region between the first and second electrodes 11 and 12 and the heating-element lead-out electrode 16, The structure shown in Fig. 4 in which the end face on which the low melting point metal layer 33 is exposed faces the first and second electrodes 11 and 12 and the heating-element lead-out electrode 16 side is higher in reliability than the structure shown in Fig.

또한, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 도 6, 도 7에 나타내는 바와 같이, 저융점 금속층(33)의 전체면에 고융점 금속(34)을 도금 기술을 사용하여 성막함으로써 제조해도 된다. 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 예를 들어 사용 사이즈로 성형된 땜납박의 전체면에 Ag 도금을 실시함으로써, 저융점 금속층(33)의 전체면에 고융점 금속층(34)을 형성할 수 있다. 도 6에 나타내는 제1, 제2 가용 도체(31, 32)에 의하면, 저융점 금속층(33)이 표면에 노출되는 일이 없기 때문에, 제1, 제2 전극(11, 12) 및 발열체 인출 전극(16)에 리플로우 실장할 때나, 보호 소자(1)를 회로 기판에 리플로우 실장할 때에 있어서, 저융점 금속층(33)의 유출을 완전히 억제할 수 있고, 리플로우 가열에 의한 변형이 방지되어, 용단 특성을 유지할 수 있다.6 and 7, the first and second usable conductors 31 and 32 are formed by depositing a refractory metal 34 on the entire surface of the low melting point metal layer 33 by a plating technique . The first and second usable conductors 31 and 32 are formed by applying Ag plating to the entire surface of the solder foil formed to a usable size to form a refractory metal layer 34 on the entire surface of the low melting point metal layer 33, Can be formed. According to the first and second usable conductors 31 and 32 shown in Fig. 6, since the low melting point metal layer 33 is not exposed on the surface, the first and second electrodes 11 and 12, The outflow of the low-melting-point metal layer 33 can be completely restrained when the reflow-mounting is performed on the protection element 16 or when the protection element 1 is reflow-mounted on the circuit board, and deformation due to reflow heating is prevented , And the melting characteristic can be maintained.

따라서, 보호 소자(1)는, 저융점 금속층(33)의 전체면에 고융점 금속층(34)을 형성함으로써, 저융점 금속층(33)이 제1, 제2 전극(11, 12)과 발열체 인출 전극(16) 사이의 영역으로 유출되는 일도 없으며, 소정의 용단 특성을 유지하고, 확실하게 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 통전 경로를 차단할 수 있음과 함께, 통전 차단 후에 있어서의 절연 신뢰성을 향상시킬 수 있다(도 7 참조).Therefore, the protection element 1 can be formed by forming the refractory metal layer 34 on the entire surface of the refractory metal layer 33 so that the refractory metal layer 33 can be removed from the first and second electrodes 11 and 12, The first and second electrodes 11 and 12 are prevented from flowing out to the region between the electrodes 16 and the predetermined terminal characteristics can be maintained and the energization path between the first and second electrodes 11 and 12 can be reliably blocked, The insulation reliability can be improved (see Fig. 7).

또한, 제1, 제2 가용 도체(31, 32), 발열체 인출 전극(16)은, 산화 방지, 습윤성의 향상 등을 위해, 플럭스(23)가 도포되어 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the flux 23 is applied to the first and second usable conductors 31 and 32 and the heating-element lead-out electrode 16 in order to prevent oxidation and improve the wettability.

[케이스][case]

또한, 보호 소자(1)는, 내부를 보호하기 위해서, 절연 기판(10)의 표면(10a) 상에 케이스(20)가 마련되어 있다. 케이스(20)는 절연 기판(10)의 형상에 따라서 대략 직사각형상으로 형성되어 있다. 또한, 도 1의 (B)에 나타내는 바와 같이, 케이스(20)는, 가용 도체(13)가 마련된 절연 기판(10)의 표면(10a) 상에 접속되는 측면(21)과, 절연 기판(10)의 표면(10a) 상을 덮는 천장면(22)을 가지고, 절연 기판(10)의 표면(10a) 상에, 가용 도체(13)가 용융 시에 구상으로 팽창하고, 용융 도체가 발열체 인출 전극(16)이나 제1, 제2 전극(11, 12) 상에 응집하기에 충분한 내부 공간을 갖는다.The protection element 1 is provided with a case 20 on the surface 10a of the insulating substrate 10 to protect the inside thereof. The case 20 is formed in a substantially rectangular shape in accordance with the shape of the insulating substrate 10. [ 1B, the case 20 includes a side surface 21 connected to the surface 10a of the insulating substrate 10 provided with the usable conductor 13, And the solder ball 22 that covers the surface 10a of the insulating substrate 10 so that the solder 13 expands in a spherical shape upon melting and forms a molten conductor on the surface 10a of the insulating substrate 10, And has an inner space sufficient to flocculate on the first electrode 16 and the first and second electrodes 11 and 12.

[차단 시험][Block test]

본 기술이 적용된 보호 소자(1)와, 하나의 가용 도체를 제1, 제2 전극간에 걸쳐 발열체 인출 전극(16)을 걸쳐 탑재하고 있는 종래의 보호 소자에 대하여, 각각 단면적이 동일한 가용 도체를 접속하고, 발열체에의 통전 개시로부터의 차단 시간을 계측하였다. 가용 도체로서는, SnSb 합금(Sn:Sb=95:5, 액상점 240℃)을 포함하는 저융점 금속박을 사용하였다. 그 결과, 본 기술이 적용된 보호 소자(1)에서는, 종래의 보호 소자에 비해 차단 시간이 40％ 빨라졌다.A conventional protective element on which the present technology is applied and a heating element lead-out electrode 16 across one usable conductor between the first and second electrodes is connected to a usable conductor having the same sectional area , And the cutoff time from the start of energization to the heating element was measured. As the usable conductor, a low-melting-point metal foil containing SnSb alloy (Sn: Sb = 95: 5, liquidus temperature 240 ° C) was used. As a result, in the protection element 1 to which the present technology is applied, the blocking time is 40% faster than the conventional protection element.

또한, 보호 소자(1)와 종래의 보호 소자에 대하여, 내층을 저융점 금속층으로 하고 외층을 고융점 금속층으로 하는 적층 구조를 갖는 가용 도체를 접속하고, 발열체에의 통전 개시로부터의 차단 시간을 계측하였다. 가용 도체로서, 보호 소자(1) 및 종래의 보호 소자와도 동일한 단면적을 가지고, 내층으로서 SnSb 합금(Sn:Sb=95:5, 액상점 240℃)을 포함하는 저융점 금속박을 사용하고, 외층으로서 Ag 도금층을 형성한 적층형 가용 도체를 사용하였다. 그 결과, 본 기술이 적용된 보호 소자(1)에서는, 종래의 보호 소자에 비해 차단 시간이 20％ 빨라졌다.Further, with respect to the protective element 1 and the conventional protection element, a permissible conductor having a laminated structure in which the inner layer is made of a low melting point metal layer and the outer layer is made of a refractory metal layer is connected, and the breaking time from the start of energization to the heating element is measured Respectively. A melting point metal foil having the same cross sectional area as that of the protective element 1 and the conventional protective element and including SnSb alloy (Sn: Sb = 95: 5, liquidus temperature 240 캜) as the inner layer was used as the usable conductor, And a Ag-plated layer was formed thereon. As a result, in the protection device 1 to which the present technology is applied, the blocking time is 20% faster than the conventional protection device.

이로부터, 본 기술을 적용한 보호 소자(1)는, 전류 차단 시에 있어서 발열체(14)의 발열에 의해 용융시켜야 할 가용 도체의 체적을 삭감시킬 수 있고, 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 통전 경로를 의해 빠르게 차단할 수 있음을 알 수 있다.Thus, the protective element 1 to which the present technology is applied can reduce the volume of the usable conductor to be melted by heat generation of the heating element 14 at the time of current interruption, and the first and second electrodes 11 and 12 It is possible to cut off the current by the energizing path quickly.

[가용 도체편][Available conductor]

또한, 도 8에 나타내는 바와 같이, 보호 소자(1)는 제1, 제2 가용 도체(31, 32) 대신에, 복수개(n개)의 작은 제1, 제2 가용 도체편(31A, 32A)을, 제1, 제2 전극(11, 12)과 발열체 인출 전극(16) 사이에 걸쳐, 각각 독립적으로 병렬로 접속해도 된다. 가용 도체편(31A, 32A)은 제1, 제2 가용 도체(31, 32)와 동일한 재료로 형성되고, 크기가 제1, 제2 가용 도체(31, 32)보다도 작게 형성된 것이다.8, the protection element 1 includes a plurality of (n) small first and second usable conductor pieces 31A and 32A instead of the first and second usable conductors 31 and 32, May be independently connected in parallel between the first and second electrodes 11 and 12 and the heating-element lead-out electrode 16, respectively. The usable conductor pieces 31A and 32A are formed of the same material as the first and second usable conductors 31 and 32 and are smaller in size than the first and second usable conductors 31 and 32. [

보호 소자(1)는, 예를 들어 도 9의 (A) (B)에 나타내는 바와 같이, 제1 가용 도체(31)로서, 4개의 가용 도체편(31A-1, 31A-2, 31A-3, 31A-4)을 각각 소정의 간격을 두고 독립적으로 병렬시킴과 함께, 제2 가용 도체(32)로서, 4개의 가용 도체편(32A-1, 32A-2, 32A-3, 32A-4)을 병렬시켜도 된다.As shown in Figs. 9 (A) and 9 (B), for example, the protection element 1 includes four usable conductor pieces 31A-1, 31A-2, 31A-3 32A-2, 32A-3, and 32A-4 as the second usable conductor 32, and the four usable conductor pieces 32A-1, 32A- .

보호 소자(1)는 복수의 가용 도체편(31A, 32A)을 병렬시킴으로써, 가용 도체편(31A, 32A)의 수를 조정함으로써 전류 용량의 조정이 용이해진다.The protection element 1 can adjust the current capacity easily by adjusting the number of the usable conductor pieces 31A and 32A by arranging a plurality of the usable conductor pieces 31A and 32A in parallel.

또한, 보호 소자(1)는 복수의 가용 도체편(31A, 32A)을 병렬시킴으로써, 하나의 가용 도체와 동일한 전류 용량을 구비하면서, 각 가용 도체편(31A, 32A)의 변형을 방지하여, 용단 특성의 변동을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상술한 내층의 저융점 금속층을 외층이 되는 고융점 금속층으로 피복한 적층형 가용 도체는, 평면 치수가 커지면, 리플로우 가열 시 등에 있어서 내층의 저융점 금속층이 용융되어 유동함으로써 변형이 발생하기 쉬워진다. 이에 의해, 가용 도체는, 국소적으로 두께가 두꺼워지는 부위와 얇아지는 부위가 발생하고, 저항값에 변동이 발생하여, 용단 특성을 유지할 수 없게 될 우려가 있다.The protection element 1 also has the same current capacity as one of the usable conductors and prevents deformation of each usable conductor piece 31A and 32A by paralleling the plurality of usable conductor pieces 31A and 32A, It is possible to prevent variations in characteristics. For example, in the multilayer type usable conductor in which the above-described low melting point metal layer of the inner layer is coated with the high melting point metal layer serving as the outer layer, when the plane dimension becomes large, the low melting point metal layer of the inner layer is melted and flows at the time of reflow heating, It becomes easier to do. As a result, there is a possibility that the soluble conductor locally becomes thicker and thinner, and the resistance value fluctuates, making it impossible to maintain the melting characteristic.

그래서, 보호 소자(1)는 복수의 가용 도체편(31A, 32A)을 병렬시킴으로써, 각 가용 도체편(31A, 32A)의 평면 치수가 작아지고, 리플로우 가열 시 등에 있어서도 열에 의한 변형이 방지되어, 용단 특성을 유지할 수 있다.Thus, the protective element 1 has a plurality of the usable conductor pieces 31A and 32A arranged in parallel to reduce the planar dimensions of the usable conductor pieces 31A and 32A, and prevent deformation due to heat even during reflow heating and the like , And the melting characteristic can be maintained.

또한, 하나의 가용 도체를 제1, 제2 전극간에 걸쳐 발열체 인출 전극을 걸쳐 탑재하고 있는 종래의 보호 소자에서는, 전류 용량을 크게 하기 위해 가용 도체의 평면 치수를 크게 하면, 발열체 인출 전극과의 접촉 면적이 넓어지는 점에서, 저융점 금속층이 가열, 유동함으로써 고융점 금속층이 변형되면, 걸쳐 있는 발열체 인출 전극을 파괴해버릴 우려가 있었다. 그러나, 보호 소자(1)는, 복수의 가용 도체편(31A, 32A)으로 분할하여 접속함으로써 변형이 억제되어, 발열체 인출 전극(16)을 파괴할 리스크도 없고, 열충격의 내성을 향상시킬 수 있다.Further, in the conventional protection device in which one heating element is mounted across the first and second electrodes across the heating element lead-out electrode, if the plane dimension of the usable conductor is increased in order to increase the current capacity, When the refractory metal layer is deformed due to heating and flow of the low melting point metal layer in view of enlargement of the area, there is a possibility that the elongating heating element lead electrode is destroyed. However, the protection element 1 is prevented from being deformed by being divided and connected to the plurality of usable conductor pieces 31A and 32A, and there is no risk of destroying the heating element lead-out electrode 16, and the resistance to thermal shock can be improved .

또한, 가용 도체편(31A, 32A)으로 분할수로서는, 리플로우 가열 시 등에 있어서의 변형 방지에 의한 용단 특성의 신뢰성이나, 제1, 제2 전극(11, 12) 및 발열체 인출 전극(16)에 대한 충격의 완화라는 면에서, 예를 들어 도 9에 나타내는 바와 같이 가용 도체편(31A, 32A)을 각각 4개, 또는 그 이상으로 분할하는 등, 분할수를 많게 하는 것이 바람직하다. 한편, 각 가용 도체편(31A, 32A)의 분할수를 많게 하면, 각 가용 도체편(31A, 32A)의 제조 비용이나 실장의 공정수도 증가한다.It should be noted that the solderability of the first and second electrodes 11 and 12 and the heating-element lead-out electrode 16 can be improved by the prevention of deformation during reflow heating, It is preferable to increase the number of divisions, for example, divide the available conductor pieces 31A and 32A into four or more, respectively, as shown in Fig. 9, for example. On the other hand, if the number of divisions of each of the usable conductor pieces 31A, 32A is increased, the manufacturing cost of each of the usable conductor pieces 31A, 32A and the number of steps of mounting increase.

그 때문에, 각 가용 도체편(31A, 32A)의 제조 비용, 실장 비용 등과 용단 특성의 신뢰성이나 제1, 제2 전극(11, 12) 및 발열체 인출 전극(16)에 대한 충격 완화의 밸런스를 고려하면, 가용 도체편(31A, 32A)을 각각 2 내지 3으로 분할하는 것이 바람직하다.Therefore, consideration is given to the reliability of the manufacturing cost, the packaging cost, etc. of the solder pieces 31A, 32A and the melting point characteristics, and the balance of the shock relaxation to the first and second electrodes 11, 12 and the heating element lead- , It is preferable to divide the usable conductor pieces 31A and 32A into 2 to 3, respectively.

또한, 보호 소자(1)는 도 9의 (A)에 나타내는 바와 같이, 가용 도체편(31A, 32A)을 평면으로부터 보아 대략 직사각형상으로 형성함과 함께, 통전 방향을 따라서 길이 방향을 향하게 접속되어 있지만, 통전 방향에 대하여 길이 방향이 임의의 각도를 이루게 기울여 접속해도 된다. 보호 소자(1)는 가용 도체편(31A, 32A)을 통전 방향에 대하여 기울여 접속함으로써, 제1, 제2 전극(11, 12) 및 발열체 인출 전극(16)에의 설치 면적이 변하여, 소자 전체의 전류 용량을 조정할 수 있다.9A, the protective conductor 1 is formed so that the fur- ther conductor pieces 31A and 32A are formed in a substantially rectangular shape when viewed from the top, and are connected to the longitudinal direction along the energizing direction However, it may be connected by tilting the longitudinal direction at an arbitrary angle with respect to the energizing direction. The protective element 1 is tilted and connected to the conductive pieces 31A and 32A in the energizing direction so that the mounting area to the first and second electrodes 11 and 12 and the heating element lead-out electrode 16 is changed, The current capacity can be adjusted.

또한, 보호 소자(1)는 도 10에 도시한 바와 같이, 가용 도체편(31A, 32A)을, 저융점 금속의 내층과 고융점 금속의 외층을 포함하는 적층체로서 형성해도 된다. 가용 도체편(31A, 32A)은, 상술한 적층형의 제1, 제2 가용 도체(31, 32)와 동일하게, 예를 들어 내층의 저융점 금속층(33)을 땜납박 등에 의해 구성하고, 외층의 고융점 금속층(34)을 Ag 도금층 등에 의해 구성할 수 있다. 가용 도체편(31A, 32A)은, 내층을 저융점 금속층(33)으로 하고 외층을 고융점 금속층(34)으로 하는 적층 구조를 가짐으로써, 소형화와 고정격화를 실현할 수 있음과 함께, 보호 소자(1)를 리플로우 실장하는 경우에, 리플로우 온도가 저융점 금속의 용융 온도를 초과하여 저융점 금속이 용융되어도 형상을 유지할 수 있어, 용단 특성의 변동을 방지할 수 있다. 또한, 가용 도체편(31A, 32A)은, 용단 시에도 저융점 금속이 용융됨으로써, 고융점 금속을 용식(땜납 침식)함으로써, 고융점 금속의 융점 이하의 온도에서 빠르게 용단될 수 있다.10, the protective element 1 may be formed as a laminate including an inner layer of a low melting point metal and an outer layer of a high melting point metal as the solder pieces 31A and 32A. The solder conductor pieces 31A and 32A are formed by forming the low melting point metal layer 33 of the inner layer by a solder foil or the like in the same manner as the first and second usable conductors 31 and 32 of the lamination type described above, Of the refractory metal layer 34 can be made of an Ag plating layer or the like. The solder pieces 31A and 32A have a laminated structure in which the inner layer is made of the low melting point metal layer 33 and the outer layer is made of the high melting point metal layer 34 so that the miniaturization and the fixed tangling can be realized, 1) is reflow-mounted, the shape can be maintained even if the reflow temperature exceeds the melting temperature of the low-melting-point metal and the low-melting-point metal is melted, and variations in the melting characteristics can be prevented. The solder pieces 31A and 32A can be rapidly fused at a temperature equal to or lower than the melting point of the refractory metal by melting (melting solder) the refractory metal by melting the refractory metal even during melting.

또한, 보호 소자(1)는 각 가용 도체편(31A, 32A)을 모두 동일한 형상으로 형성하고, 제1 가용 도체(31)와 제2 가용 도체(32)를 동일수의 가용 도체편(31A, 32A)으로 구성해도 되고, 또는 가용 도체편(31A)과 가용 도체편(32A)에서 형상, 크기, 수를 상이하게 해도 된다. 또한, 보호 소자(1)는 복수의 가용 도체편(31A) 중에서 형상이나 크기를 상이하게 해도 되고, 복수의 가용 도체편(32A) 중에서 형상이나 크기를 상이하게 해도 된다. 또한, 보호 소자(1)는 제1, 제2 가용 도체(31, 32)의 한쪽만을 가용 도체편에 의해 형성해도 되고, 또는 제1, 제2 가용 도체(31, 32)와 가용 도체편(31A, 32A)을 병용해도 된다. 보호 소자(1)는 각 가용 도체편(31A, 32A)의 크기나 개수를 적절히 변경함으로써, 각 가용 도체편(31A, 32A)의 저항값을 장소별로 변화시키고, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)의 용단의 순서, 또는 복수의 가용 도체편(31A, 32A) 내에 있어서의 각 가용 도체편의 용단의 순서나 속도 등을 조정할 수 있다.The first and second usable conductors 31 and 32 are formed in the same number of the usable conductor pieces 31A and 32A and the first usable conductor 31 and the second usable conductor 32 are connected to the same number of the usable conductor pieces 31A and 32B, 32A, or the available conductor pieces 31A and the available conductor pieces 32A may have different shapes, sizes, and numbers. Further, the protective element 1 may be different in shape and size among the plurality of usable conductor pieces 31A, or may be different in shape and size among the plurality of usable conductor pieces 32A. The protective element 1 may be formed of only one of the first and second usable conductors 31 and 32 by means of the usable conductor piece or may be formed by the first and second usable conductors 31 and 32 and the usable conductor piece 31A, and 32A may be used in combination. The protection element 1 can change the resistance value of each of the usable conductor pieces 31A and 32A on a place-by-place basis by appropriately changing the size and the number of the usable conductor pieces 31A and 32A, 31, and 32, or the order and speed of fusing of each of the usable conductor pieces in the plurality of usable conductor pieces 31A and 32A can be adjusted.

[회로 기판][Circuit board]

이어서, 보호 소자(1)가 실장되는 회로 기판(2)에 대하여 설명한다. 회로 기판(2)은, 예를 들어 유리 에폭시 기판이나 유리 기판, 세라믹 기판 등의 리지드 기판이나, 플렉시블 기판 등 공지된 절연 기판이 사용된다. 또한, 회로 기판(2)은 도 1의 (B)에 나타내는 바와 같이, 보호 소자(1)가 리플로우 등에 의해 표면 실장되는 실장부를 가지고, 실장부 내에 보호 소자(1)의 절연 기판(10)의 이면(10f)에 마련된 외부 접속 단자(11a, 12a, 19a)와 각각 접속되는 접속 전극이 마련되어 있다. 또한, 회로 기판(2)은, 보호 소자(1)의 발열체(14)에 통전시키는 FET 등의 소자가 실장되어 있다.Next, the circuit board 2 on which the protection element 1 is mounted will be described. As the circuit board 2, for example, a rigid substrate such as a glass epoxy substrate, a glass substrate, or a ceramic substrate, or a known insulating substrate such as a flexible substrate is used. 1 (B), the circuit board 2 has a mounting portion in which the protection element 1 is surface-mounted by reflow or the like, and the insulating substrate 10 of the protection element 1 is mounted in the mounting portion. And connection electrodes connected to the external connection terminals 11a, 12a, and 19a provided on the back surface 10f of the substrate 10a. An element such as an FET that energizes the heat generating element 14 of the protection element 1 is mounted on the circuit board 2. [

[회로 모듈의 사용 방법][How to use circuit module]

이어서, 보호 소자(1) 및 보호 소자(1)가 회로 기판(2)에 표면 실장된 회로 모듈(3)의 사용 방법에 대하여 설명한다. 도 11에 도시한 바와 같이, 회로 모듈(3)은, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지의 배터리 팩 내의 회로로서 사용된다.Next, a method of using the circuit module 3 in which the protection element 1 and the protection element 1 are surface-mounted on the circuit board 2 will be described. As shown in Fig. 11, the circuit module 3 is used, for example, as a circuit in a battery pack of a lithium ion secondary battery.

예를 들어, 보호 소자(1)는, 합계 4개의 리튬 이온 이차 전지의 배터리 셀(41 내지 44)을 포함하는 배터리 스택(45)을 갖는 배터리 팩(40)에 조립되어 사용된다.For example, the protection element 1 is assembled and used in a battery pack 40 having a battery stack 45 including battery cells 41 to 44 of a total of four lithium ion secondary batteries.

배터리 팩(40)은, 배터리 스택(45)과, 배터리 스택(45)의 충방전을 제어하는 충방전 제어 회로(50)와, 배터리 스택(45)의 이상 시에 충전을 차단하는 본 발명이 적용된 보호 소자(1)와, 각 배터리 셀(41 내지 44)의 전압을 검출하는 검출 회로(46)와, 검출 회로(46)의 검출 결과에 따라서 보호 소자(1)의 동작을 제어하는 전류 제어 소자(47)를 구비한다.The battery pack 40 includes a battery stack 45, a charging / discharging control circuit 50 for controlling charging and discharging of the battery stack 45, A detection circuit 46 for detecting the voltages of the respective battery cells 41 to 44 and a current control circuit 46 for controlling the operation of the protection element 1 in accordance with the detection results of the detection circuit 46. [ And a device 47.

배터리 스택(45)은, 과충전 및 과방전 상태로부터 보호하기 위한 제어를 요하는 배터리 셀(41 내지 44)이 직렬 접속된 것이며, 배터리 팩(40)의 정극 단자(40a), 부극 단자(40b)를 개재하여, 착탈 가능하게 충전 장치(55)에 접속되고, 충전 장치(55)로부터의 충전 전압이 인가된다. 충전 장치(55)에 의해 충전된 배터리 팩(40)의 정극 단자(40a), 부극 단자(40b)를 배터리로 동작하는 전자 기기에 접속함으로써, 이 전자 기기를 동작시킬 수 있다.The battery stacks 45 are connected in series to battery cells 41 to 44 requiring control to protect them from overcharging and overdischarging and are connected in series to the positive terminal 40a and the negative terminal 40b of the battery pack 40, Is connected to the charging device 55 in a detachable manner, and a charging voltage from the charging device 55 is applied. The electronic device can be operated by connecting the positive electrode terminal 40a and the negative electrode terminal 40b of the battery pack 40 charged by the charging device 55 to an electronic device operating as a battery.

충방전 제어 회로(50)는, 배터리 스택(45)으로부터 충전 장치(55)에 흐르는 전류 경로에 직렬 접속된 2개의 전류 제어 소자(51, 52)와, 이들 전류 제어 소자(51, 52)의 동작을 제어하는 제어부(53)를 구비한다. 전류 제어 소자(51, 52)는, 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(이하, FET라고 칭한다.)에 의해 구성되고, 제어부(53)에 의해 게이트 전압을 제어함으로써, 배터리 스택(45)의 전류 경로의 도통과 차단을 제어한다. 제어부(53)는, 충전 장치(55)로부터 전력 공급을 받아 동작하고, 검출 회로(46)에 의한 검출 결과에 따라서, 배터리 스택(45)이 과방전 또는 과충전일 때, 전류 경로를 차단하게, 전류 제어 소자(51, 52)의 동작을 제어한다.The charge and discharge control circuit 50 includes two current control elements 51 and 52 connected in series to the current path from the battery stack 45 to the charging device 55, And a control unit 53 for controlling the operation. The current control devices 51 and 52 are constituted by, for example, a field effect transistor (hereinafter referred to as FET), and by controlling the gate voltage by the control unit 53, Controls conduction and blocking. The control unit 53 operates by receiving power supplied from the charging device 55 and stops the current path when the battery stack 45 is overdischarged or overcharged in accordance with the detection result by the detection circuit 46, And controls the operation of the current control elements 51 and 52.

보호 소자(1)는, 예를 들어 배터리 스택(45)과 충방전 제어 회로(50) 사이의 충방전 전류 경로 상에 접속되고, 그 동작이 전류 제어 소자(47)에 의해 제어된다.The protection element 1 is connected, for example, on the charge / discharge current path between the battery stack 45 and the charge / discharge control circuit 50, and the operation thereof is controlled by the current control element 47.

검출 회로(46)는 각 배터리 셀(41 내지 44)과 접속되고, 각 배터리 셀(41 내지 44)의 전압값을 검출하여, 각 전압값을 충방전 제어 회로(50)의 제어부(53)에 공급한다. 또한, 검출 회로(46)는, 어느 하나의 배터리 셀(41 내지 44)이 과충전 전압 또는 과방전 전압이 되었을 때에 전류 제어 소자(47)를 제어하는 제어 신호를 출력한다.The detection circuit 46 is connected to each of the battery cells 41 to 44 and detects the voltage value of each of the battery cells 41 to 44 and supplies the respective voltage values to the control unit 53 of the charge and discharge control circuit 50 Supply. The detection circuit 46 outputs a control signal for controlling the current control element 47 when any one of the battery cells 41 to 44 becomes an overcharge voltage or an overdischarge voltage.

전류 제어 소자(47)는, 예를 들어 FET에 의해 구성되고, 검출 회로(46)로부터 출력되는 검출 신호에 의해, 배터리 셀(41 내지 44)의 전압값이 소정의 과방전 또는 과충전 상태를 초과하는 전압이 되었을 때, 보호 소자(1)를 동작시켜, 배터리 스택(45)의 충방전 전류 경로를 전류 제어 소자(51, 52)의 스위치 동작에 구애받지 않고 차단하도록 제어한다.The current control element 47 is constituted by, for example, an FET, and the detection signal output from the detection circuit 46 causes the voltage value of the battery cells 41 to 44 to exceed the predetermined overdischarge or overcharge state The protection element 1 is operated to control the charging / discharging current path of the battery stack 45 to be shut off regardless of the switch operation of the current control elements 51 and 52. [

이상과 같은 구성을 포함하는 배터리 팩(40)에 있어서, 보호 소자(1)의 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.In the battery pack 40 including the above-described configuration, the configuration of the protection element 1 will be described in detail.

먼저, 본 발명이 적용된 보호 소자(1)는 도 12에 도시한 바와 같은 회로 구성을 갖는다. 즉, 보호 소자(1)는, 발열체 인출 전극(16)을 개재하여 직렬 접속된 제1, 제2 가용 도체(31, 32)와, 제1 가용 도체(31) 및 제2 가용 도체(32)와 접속된 발열체 인출 전극(16)을 개재하여 통전하여 발열시킴으로써 제1, 제2 가용 도체(31, 32)를 용융시키는 발열체(14)를 포함하는 회로 구성이다. 또한, 보호 소자(1)에서는, 예를 들어 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 충방전 전류 경로 상에 직렬 접속되고, 발열체(14)가 전류 제어 소자(47)와 접속된다. 보호 소자(1)의 제1 전극(11)은 외부 접속 전극(11a)을 개재하여 배터리 스택(45)의 개방 단부와 접속되고, 제2 전극(12)은 외부 접속 전극(12a)을 개재하여 배터리 팩(40)의 정극 단자(40a)측의 개방 단부와 접속된다. 또한, 발열체(14)는 발열체 인출 전극(16)을 개재하여 제1, 제2 가용 도체(31, 32)와 접속됨으로써 배터리 팩(40)의 충방전 전류 경로와 접속되고, 또한 제2 발열체 전극(19) 및 외부 접속 전극(19a)을 개재하여 전류 제어 소자(47)와 접속된다.First, the protection device 1 to which the present invention is applied has a circuit configuration as shown in Fig. That is, the protection element 1 includes the first and second usable conductors 31 and 32 connected in series via the heating element lead-out electrode 16, the first usable conductor 31 and the second usable conductor 32, And a heating element (14) which melts the first and second usable conductors (31, 32) by applying electricity through the heating element lead-out electrode (16) connected thereto. In the protection element 1, for example, first and second usable conductors 31 and 32 are connected in series on a charging / discharging current path, and the heating element 14 is connected to the current control element 47. The first electrode 11 of the protection element 1 is connected to the open end of the battery stack 45 via the external connection electrode 11a and the second electrode 12 is connected to the open end of the battery stack 45 via the external connection electrode 12a Is connected to the open end on the positive electrode terminal (40a) side of the battery pack (40). The heating element 14 is connected to the first and second usable conductors 31 and 32 through the heating element lead-out electrode 16 to be connected to the charging / discharging current path of the battery pack 40, And is connected to the current control element 47 via the external connection electrode 19 and the external connection electrode 19a.

이러한 배터리 팩(40)은, 보호 소자(1)의 발열체(14)가 통전, 발열되면, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 용융되고, 그의 습윤성에 의해, 발열체 인출 전극(16) 상에 가까이 끌어당겨진다(도 2의 (B) 참조). 그 결과, 보호 소자(1)는, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 용단됨으로써, 확실하게 전류 경로를 차단할 수 있다. 또한, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 용단됨으로써 발열체(14)에의 급전 경로도 차단되기 때문에, 발열체(14)의 발열도 정지된다.When the heating element 14 of the protection element 1 is energized and heated, the first and second usable conductors 31 and 32 are melted and the wetting property of the heating element lead-out electrode 16 (See Fig. 2 (B)). As a result, the first and second usable conductors 31 and 32 are fused in the protection element 1, so that the current path can be reliably cut off. In addition, since the first and second usable conductors 31 and 32 are fused, the feeding path to the heating element 14 is also cut off, so that the heating of the heating element 14 is also stopped.

또한, 배터리 팩(40)은, 충방전 경로 상에 보호 소자(1)의 정격을 초과하는 예기치않은 대전류가 흘렀을 경우에, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 자기 발열(줄열)에 의해 용단됨으로써, 전류 경로를 차단할 수 있다.The first and second usable conductors 31 and 32 generate self heat when the unexpected large current exceeding the rating of the protection element 1 flows on the charging and discharging path. The current path can be cut off.

이 때, 보호 소자(1)는, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 발열체 인출 전극(16)에, 바람직하게는 서로 이격하여 접속됨으로써, 하나의 가용 도체를 제1, 제2 전극간에 걸쳐 발열체 인출 전극을 걸쳐 탑재하고 있는 종래의 보호 소자에 비해, 발열체 인출 전극(16) 상의 가용 도체의 체적이 삭감되어 있기 때문에, 전류 차단 시에 있어서 발열체(14)의 발열에 의해 용융시켜야 할 가용 도체의 체적을 삭감시킬 수 있어, 빠르게 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 통전 경로를 차단할 수 있다.At this time, the first and second usable conductors 31 and 32 are connected to the heating-element lead-out electrode 16, preferably at a distance from each other, so that the first and second usable conductors are connected to the first and second The volume of the usable conductor on the heating-element lead-out electrode 16 is reduced compared to the conventional protection element on which the heating-element lead-out electrode is mounted across the electrodes. Therefore, The volume of the usable conductor can be reduced and the energizing path between the first and second electrodes 11 and 12 can be cut off quickly.

또한, 본 기술이 적용된 보호 소자(1)는, 리튬 이온 이차 전지의 배터리 팩에 사용하는 경우에 한정되지 않고, IC의 이상 과열 등, 전기 신호에 의한 전류 경로의 차단을 필요로 하는 각종 용도에도 물론 적용 가능하다.In addition, the protection element 1 to which the present technology is applied is not limited to the case where it is used for a battery pack of a lithium ion secondary battery, and may be used for various applications requiring interruption of an electric current path by an electric signal Of course it is applicable.

1 보호 소자, 2 회로 기판, 3 회로 모듈, 10 절연 기판, 10a 표면, 10b 제1 측면, 10c 제2 측면, 10d 제3 측면, 10e 제4 측면, 10f 이면, 11 제1 전극, 11a 외부 접속 전극, 12 제2 전극, 12a 외부 접속 전극, 14 발열체, 15 절연 부재, 16 발열체 인출 전극, 18 제1 발열체 전극, 19 제2 발열체 전극, 19a 외부 접속 전극, 20 케이스, 21 측면, 21a 모퉁이부(角部), 22 천장면, 31 제1 가용 도체, 32 제2 가용 도체, 40 배터리 팩, 41 내지 44 배터리 셀, 45 배터리 스택, 46 검출 회로, 47 전류 제어 소자, 50 충방전 제어 회로, 51, 52 전류 제어 소자, 53 제어부, 55 충전 장치The first electrode 11a is connected to the first electrode 11a and the second electrode 11b is connected to the first electrode 11a. A first heating element electrode, 19 a second heating element electrode, 19a an external connection electrode, 20 case, 21 side, 21a corner portion, 21a external connecting electrode, 12a external connecting electrode, 14 heating element, 15 insulating member, 16 heating element lead- A first battery pack having a first battery pack and a second battery pack having a first battery pack and a second battery pack having a first battery pack and a second battery pack, 51, 52 current control element, 53 control section, 55 charging device

Claims

An insulating substrate,
First and second electrodes provided on the insulating substrate,
A heating element formed on the insulating substrate,
A heating element lead electrode electrically connected to the heating element;
A first usable conductor mounted from the first electrode to the heating-element lead-out electrode,
And a second usable conductor mounted on the second electrode from the heating element lead-out electrode.

The protective device according to claim 1, wherein the first and second usable conductors are spaced apart from each other on the heating-element lead-out electrode.

The method according to claim 1 or 2, wherein a plurality of first and second usable conductor pieces, in place of or in combination with the first and second usable conductors, And the heating element lead-out electrode.

The multilayer structure according to claim 1 or 2, wherein the first and second usable conductors or the first and second usable conductor pieces each have a multilayer structure in which an inner layer is a low melting point metal layer and an outer layer is a high melting point metal layer Protection device.

The protective device according to claim 1 or 2, wherein the heating element and the heating element lead-out electrode are overlapped.