TW201611069A - 保護元件及保護電路 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種可謀求小型化、高額定化，且在省略了發熱體拉出電極之情形時亦能維持熔斷特性之。 保護元件具有：設有第1、第2電極11、12之絶緣基板10、被第1、第2電極11、12支承用以使第1、第2電極11、12間短路之第1可熔導體13、以及設在第1電極11與第2電極12間之區域15並藉由通電而發熱已使第1可熔導體13熔斷之發熱體14，第1可熔導體13在第1、第2電極11、12間之區域15與發熱體14重疊，於低熔點金屬13a之至少一面被熔點較低熔點金屬13a高之高熔點金屬13b被覆，據以提升了熔融導體之潤濕性。

Description

保護元件及保護電路

本發明係關於保護元件及保護電路，尤其是關於謀求小型化並謀求提升額定之保護元件及保護電路。

本申請案主張於日本國2014年8月1日提出申請之日本專利出願特願2014-157668之優先權，參照該申請案，將其援用於本申請案。

大部分可充電後反覆利用之二次電池，係加工為電池組後提供給使用者。尤其是於重量能量密度高之鋰離子二次電池，為確保使用者及及電子機器之安全，一般而言，皆會於電池組內建過充電保護、過放電保護等若干個保護電路，具有在既定場合遮斷電池組輸出之功能。

此種保護元件中，有一種使用內建在電池組(battery pack)之FET開關以進行ON/OFF，據以進行電池組之過充電保護或過放電保護動作者。然而，即使在因某種原因使得FET開關遭到短路破壞、或施加雷突波等而瞬間流過大電流、或因電池(battery cell)之壽命導致輸出電壓異常降低、或相反的輸出過大異常電壓等之情形時，電池組或電子機器皆必須受到保護以避免冒火等之意外。因此，為了在所有此等可預想之異常狀態下，皆能安全地遮斷電池之輸出，而使用了一種具有以來自外部之訊號遮斷電流路徑之功能之由熔絲元件構成之保護元件。

如圖16所示，作為此種針對鋰離子二次電池等之保護電路 之保護元件80，提出一種在連接於電流路徑上之第1及第2電極81、82間跨接可熔導體83以形成電流路徑之一部分，將此電流路徑上之可熔導體83藉由對過電流之自我發熱、或設在保護元件80內部之發熱體84來加以熔斷者。又，圖16(B)係圖16(A)之A-A’線剖面圖。

具體而言，保護元件80，具備絶緣基板85、積層於絶緣基板85被絶緣構件86覆蓋之發熱體84、形成在絶緣基板85兩端之第1、第2電極81、82、在絶緣構件86上以和發熱體84重疊之方式積層之發熱體拉出電極88、以及兩端分別連接於第1、第2電極81、82且中央部連接於發熱體拉出電極88之可熔導體83。

保護元件80，當偵測到過充電、過放電等之異常時，發熱體84即因通電而發熱。如此一來，藉由此熱使可熔導體83熔融，將此熔融導體集中於發熱體拉出電極88，據以遮斷第1及第2電極81、82間之電流路徑。

先行技術文獻

[專利文獻1]特開2010-003665號公報

[專利文獻2]特開2004-185960號公報

[專利文獻3]特開2012-003878號公報

此種保護元件，過去雖多用於行動電話及筆記型電腦等電流容量較低之用途，但鋰離子二次電池之用途，近年持續擴大中，大電流用 途、例如電力驅動等之電動工具、到油電混合車、電動車、電動輔助腳踏車等之輸送機器等，在各個領域之採用皆受到考量，部分已開始採用。此等用途中，期望亦能有因應大電流容量之保護元件之實現。

另一方面，隨著安裝之電子機器之小型化，保護元件被進一步要求能更為小型化。因此，亦考慮縮短可熔導體以謀求小型化，但可熔導體之小型化直接影響保護元件之額定，因此當考量對大電流用途之因應亦有其限度。

又，雖有考慮藉省略發熱體拉出電極以謀求小型化，但卻可能因將可熔導體直接支承在第1、第2電極間而使得熔斷特性悪化。亦即，可熔導體在謀求元件額定之提升上其小型化有一定限度，此外，長度越長越易熔斷，因此就速熔斷性及確保熔斷後絶緣性之觀點來看，第1、第2電極間之距離、及跨在第1、第2電極間之可熔導體，即使是在省略發熱體拉出電極之情形時亦須具備某種程度之長度。

不過，當省略原本作為熔融導體之集電極發揮其功能之發熱體拉出電極時，有可能產生熔融導體滯留在位於發熱體上方之第1、第2電極間之區域，而有無法遮斷第1、第2電極間之虞。

因此，本發明之目的在提供一種謀求小型化、高額定化、並在省略發熱體拉出電極之情形時亦能維持熔斷特性之保護元件及保護電路。

為解決上述課題，本發明之保護元件，具有：絶緣基板，設有第1、第2電極；第1可熔導體，被該第1、第2電極支承，用以使該第 1、第2電極間短路；以及發熱體，設在該第1電極與該第2電極之間之區域，藉由通電而發熱據以熔斷該第1可熔導體；該第1可熔導體在該第1、第2電極間之區域與該發熱體重疊，藉由在低熔點金屬之至少一面被覆熔點較該低熔點金屬高之高熔點金屬，以提升熔融導體之潤濕性。

又，本發明之保護電路，具備：具有與外部電路連接之第1、第2端子與將上述第1端子與第2端子加以連接之熔絲的通電電路、與具有因發熱而熔斷上述熔絲之發熱體並對上述發熱體供電的供電電路，上述供電電路係連接於控制對上述發熱體之通電的控制部。

依據本發明，第1可熔導體因被覆在低熔點金屬表面之高熔點金屬提升了對表面之熔融導體之潤濕性，而具有作為拉入熔融導體之流路的功能。因此，當第1可熔導體因發熱體而被加熱，從中央部開始熔融時，熔融導體即流到高熔點金屬表面、依序往第1、第2電極側流去。據此，第1可熔導體之熔融導體會凝結在高温之發熱體上而不會滯留在絶緣區域上，分離至第1、第2電極側，而確實地遮斷。

1‧‧‧保護元件

2‧‧‧通電電路

3‧‧‧供電電路

10‧‧‧絶緣基板

10a‧‧‧表面

10b‧‧‧背面

10c、10d、10e、10f‧‧‧側緣部

11‧‧‧第1電極

11a‧‧‧第1外部連接端子

12‧‧‧第2電極

12a‧‧‧第2外部連接端子

13‧‧‧第1可熔導體

13a‧‧‧低熔點金屬

13b‧‧‧高熔點金屬

14‧‧‧發熱體

15‧‧‧絶緣區域

17‧‧‧絶緣構件

18‧‧‧第1發熱體電極

18a‧‧‧第1供電端子

19‧‧‧第2發熱體電極

19a‧‧‧第2供電端子

20‧‧‧焊劑

21‧‧‧覆蓋構件

24‧‧‧側壁

25‧‧‧頂面部

26‧‧‧保持部

27‧‧‧覆蓋部電極

30‧‧‧電池組

31~34‧‧‧電池

35‧‧‧電池堆

36‧‧‧第2控制部

37‧‧‧電流控制元件

40‧‧‧第1控制部

41‧‧‧第2控制部

42、43‧‧‧電流控制元件

45‧‧‧充電裝置

50‧‧‧保護元件

60‧‧‧保護元件

61‧‧‧第2可熔導體

62‧‧‧中間電極

65‧‧‧保護元件

70‧‧‧可熔導體

70a‧‧‧低熔點金屬

70b‧‧‧高熔點金屬

71‧‧‧主面部

72‧‧‧第1側緣部

73‧‧‧第2側緣部

圖1係顯示適用本發明之保護元件之內部的俯視圖。

圖2係顯示保護元件之熔斷步驟的剖面圖，(A)顯示發熱前、(B)顯示發熱開始時、(C)則顯示熔斷後之狀態。

圖3係保護元件之電路圖，(A)顯示可熔導體之熔斷前、(B)顯示可熔導體熔斷後之狀態。

圖4係顯示使用保護元件之電池組之一電路構成例的圖。

圖5係顯示使用保護元件之電池組之一電路構成例的圖。

圖6顯示連接發熱體與第1電極之保護元件的圖，(A)係顯示保護元件內部的俯視圖、(B)為電路圖。

圖7係顯示將發熱體朝向絶緣基板背面之保護元件的圖，(A)為俯視圖、(B)為仰視圖。

圖8係顯示將發熱體朝向絶緣基板內部之保護元件的圖，(A)為俯視圖、(B)為仰視圖。

圖9係顯示設有第2可熔導體及中間電極之保護元件的圖，(A)係顯示保護元件內部的俯視圖、(B)為電路圖。

圖10係顯示將第2可熔導體與發熱體加以連接之保護元件的圖，(A)係顯示保護元件內部的俯視圖、(B)為電路圖。

圖11係顯示在覆蓋構件設有保持焊劑之保持部之保護元件的剖面圖。

圖12係顯示在覆蓋構件設有保持熔融導體之覆蓋部電極之保護元件的剖面圖。

圖13係顯示可熔導體之變形例的立體圖。

圖14係顯示使用圖13所示之可熔導體之保護元件之內部的俯視圖。

圖15係顯示使用圖13所示之可熔導體之另一保護元件之內部的俯視圖。

圖16係顯示習知保護元件的圖，(A)係顯示保護元件內部的俯視圖、(B)為剖面圖。

以下，針對適用本發明之保護元件及保護電路，一邊參照圖式一邊加以詳細說明。又，本發明並不僅限定於以下實施形態，在不脫離本發明要旨範圍內當然可有各種變化。此外，圖面係以示意方式顯示，各尺寸之比率等可能與實物有所差異。具體的尺寸等應參酌下述說明加以判斷。又，各圖面間當然亦有可能包含彼此之尺寸關係極比率相異之部分。

適用本發明之保護元件1，如圖1、圖2所示，具有：設有第1、第2電極11、12之絶緣基板10、被第1、第2電極11、12支承以使第1、第2電極11、12間導通之第1可熔導體13、以及設在第1電極11與第2電極12間之區域並藉由通電而發熱以使第1可熔導體熔斷之發熱體14。

〔絶緣基板〕

絶緣基板10，例如氧化鋁、玻璃陶瓷、富鋁紅柱石、氧化鋯等具有絶緣性之構件形成為方形。除此之外，絶緣基板10亦可使用用於玻璃環氧基板、酚基板等印刷配線基板之材料，惟須注意第1可熔導體13熔斷時之温度。

〔第1電極、第2電極〕

於絶緣基板10之表面10a形成有第1、第2電極11、12。第1、第2電極11、12，係藉由Ag糊等高熔點金屬糊之印刷、燒成等，分別形成在絶緣基板10之相對向的一對側緣部10c、10d，相隔既定距離近接配置而呈開放狀態。第1、第2電極11、12，藉由搭載後述第1可熔導體13而導通，因發熱體14之發熱使第1可熔導體13熔斷而遮斷。

第2電極11、12，分別透過貫通孔與設在絶緣基板10之背面10b之第1、第2外部連接端子11a、12a連接。第1、第2電極11、12 透過此等第1、第2外部連接端子11a、12a與藉由電池電路等之保護元件1而不可逆的將導通路徑遮斷之外部電路連接。據此，於保護元件1，從第1電極11到第1可熔導體13到第2電極12之通電路徑，被組裝在安裝保護元件1之電路基板上所形成之外部電路之一部分。

又，組裝保護元件1之外部電路係安裝保護元件1之電子機器之電流線，可適用於例如鋰離子二次電池之電池組中的電池電路、各種電子機器之電源電路及訊號電路等、被要求物理性的遮斷電流路徑之所有電路中。

〔發熱體〕

發熱體14積層在絶緣基板10之設置第1、第2電極11、12的表面10a，被絶緣構件17覆蓋。發熱體14係一具有通電即發熱之導電性的構件，由例如W、Mo、Ru等構成。將此等合金或組成物、化合物之粉狀體與樹脂黏著劑等混合而做成糊狀之物，於絶緣基板10上使用網版印刷技術進行圖案形成後，以燒成等方式形成。

又，發熱體14，如圖1所示，係在形成於絶緣基板10之表面10a之第1電極11與第2電極12之間之絶緣區域15，於一對側緣部10e、10f方向形成。據此，於發熱體14，透過絶緣構件17重疊在後述第1、第2電極11、12間之第1可熔導體13。如此，於保護元件1，在第1電極11與第2電極12間之絶緣區域15之中央部即成為發熱體14之發熱中心C，從配置在該絶緣區域15上之第1可熔導體13之略中央開始熔融。

〔發熱中心〕

此處，所謂發熱體14之發熱中心，係指因發熱體14發熱而呈現之熱分 布中、在發熱初期階段最高温之區域。從發熱體14發出之熱，從絶緣基板10之散熱量最多，在將絶緣基板10以耐熱衝撃性優且熱傳導率亦高之陶瓷材料形成時，熱會擴散至絶緣基板10。因此，發熱體14在開始通電之發熱初期之階段，距離與絶緣基板10接觸之外緣最遠之中心最熱，隨著越朝向與絶緣基板10接觸之外緣、越散熱而温度不易上升。

從而，如圖1所示，保護元件1，係在第1電極11與第2電極12間之絶緣區域15形成發熱體14，並跨在絶緣區域15上於第1、第2電極11、12間配置第1可熔導體13，據以使第1可熔導體13之略中央部重疊於發熱體14之發熱中心。因此，第1可熔導體13，於發熱體14之發熱初期，從略中央部開始被加熱，開始熔融後依序朝向第1、第2電極11、12側熔融。此時，如後所述，由於第1可熔導體13其對本身之熔融導體的潤濕性獲得提升，因此熔融導體會在其上朝向第1、第2電極11、12側流動，因此不會有留滯於絶緣區域15之情形，能確實地熔斷(參照圖2(B)、(C))。

覆蓋發熱體14之絶緣構件17，可使用例如玻璃。於保護元件1，藉由以絶緣構件17覆蓋發熱體14，可使發熱體14之熱有效率的傳至第1可熔導體13。又，於保護元件1，可於發熱體14與絶緣基板10之表面10a之間亦積層絶緣構件17。

發熱體14，一端連接於第1發熱體電極18、另一端連接於第2發熱體電極19。第1發熱體電極18形成在絶緣基板10之側緣部10e，第2發熱體電極19形成在絶緣基板10之側緣部10f側。

第1、第2發熱體電極18、19形成在絶緣基板10之表面10a， 並分別與形成在絶緣基板10之背面10b之第1、第2供電端子18a、19a連接。第1、第2發熱體電極18、19，透過此等第1、第2供電端子18a、19a與在保護元件1之作動時對發熱體14供電之外部電路連接(參照圖4)。

〔第1可熔導體〕

第1可熔導體13，可使用能因發熱體14之發熱而迅速熔斷之任一種金屬，例如，非常適合使用以Sn為主成分之無鉛銲料等的低熔點金屬13a。

又，第1可熔導體13，可在低熔點金屬13a之至少一面、較佳是在全面被覆熔點較低熔點金屬13a高之高熔點金屬13b，據以提升熔融導體之潤濕性。作為高熔點金屬13b，以使用Ag、Cu或以此等為主成分之合金等較佳。第1可熔導體13，藉由被覆在低熔點金屬13a表面之高熔點金屬13b，提升了表面對熔融導體之潤濕性，具有引導熔融導體之流路的功能。因此，第1可熔導體13被發熱體14加熱而從中央部開始熔融時，如圖2(B)所示，熔融導體即跨到高熔點金屬13b表面往第1、第2電極11、12側依序流去。據此，如圖2(C)所示，第1可熔導體13之熔融導體會凝結在高温之發熱體14而不會滯留於絶緣區域15上，分離至第1、第2電極11、12側，確實地遮斷。此外，由於熔融導體流至第1、第2電極側，因此在熔斷後亦能維持第1、第2電極11、12間之高絶緣電阻。

又，由於第1可熔導體13包含高熔點金屬13b與低熔點金屬13a，因此在以回流焊構裝短路元件1之情形時，即使回流焊温度超過低熔點金屬13a之熔融温度而使低熔點金屬13a熔融，亦能抑制低熔點金屬13a往外部之流出，維持第1可熔導體13之形狀。又，在熔斷時，亦可藉由低熔點金屬13a之熔融以熔蝕(焊料熔蝕)高熔點金屬13b，來以高熔點 金屬13b之熔點以下之温度迅速駛之熔斷。

又，為第1可熔導體13之氧化防止、及提升熔融時之潤濕性，於第1可熔導體13之上部及/或下部較佳是塗有焊劑20。

〔覆蓋構件〕

又，保護元件1，於絶緣基板10上安裝有保護內部之覆蓋構件21。保護元件1，藉由絶緣基板10被覆蓋構件21覆蓋來保護其內部。覆蓋構件21具有構成保護元件1之側面的側壁24與構成保護元件1之上面的頂面部25，藉由側壁24連接於絶緣基板10上，而成為覆蓋保護元件1之表面10a上的蓋體。此覆蓋構件21，係使用例如熱可塑性塑料、陶瓷、玻璃環氧基板等具有絶緣性之構件形成。

〔電路構成〕

接著，說明保護元件1之電路構成。圖3中顯示了保護元件1之電路圖。圖4中顯示了作為適用保護元件1之一保護電路例之電池組30的電路構成例。如圖3所示，保護元件1，具有與第1、第2電極11、12連接且作為與外部電路之連接端子之第1、第2外部連接端子11a、12a透過第1可熔導體13(熔絲)連接，據以構成外部電路之通電路徑之一部分的通電電路2。又，保護元件1，具有與第1、第2發熱體電極18、19連接且作為與對發熱體14供電之外部電路之連接端子之第1、第2供電端子18a、19a連接在發熱體14(電阻體)之兩端，而構成之供電電路3。此種保護元件1，通電電路2與供電電路3在電性上分離，藉由發熱體14之發熱使第1可熔導體13熔融，因此在熱性上連接。此外，於保護元件1，供電電路3與控制對發熱體14之通電的電流控制元件37、及控制電流控制元件37之動作的 第2控制部41連接。

保護元件1，如圖4所示，例如係組裝於鋰離子二次電池之電池組30內之電路使用。電池組30，具有例如由合計4個鋰離子二次電池之電池31~34構成之電池堆35。

電池組30，具備電池堆35、控制電池堆35之充放電的第1控制部40、適用於電池堆35之異常時遮斷充電之本發明的保護元件1、以及依據各電池31~34之電壓異常使保護元件1作動的第2控制部41。

電池堆35係需要用以從過充電及過放電狀態下保護之控制的電池31~34串聯而成者，透過電池組30之正極端子30a、負極端子30b以可裝拆之方式連接於充電裝置45，以施加來自充電裝置45之充電電壓。將以充電裝置45充電之電池組30之正極端子30a、負極端子30b連接於以電池動作之電子機器，即能使此電子機器動作。

第1控制部40控制串聯在從電池堆35至充電裝置45之電流路徑之2個電流控制元件42、43的動作。電流控制元件42、43，例如係以場效電晶體(以下，稱FET。)構成，以第1控制部40控制閘電壓據以控制電池堆35之電流路徑的導通與遮斷。第1控制部40從充電裝置45接收電力供應而動作，控制電流控制元件42、43之動作以在電池堆35過放電或過充電時，遮斷電流路徑。

保護元件1，例如連接在電池堆35之充放電電流路徑上，其動作受第2控制部41控制。

第2控制部41檢測各電池31~34之電壓值，在過充電等之異常電壓時與第1控制部40獨立的使保護元件1作動，據以遮斷充放電路 徑。第2控制部41，與連接於保護元件1之供電電路3、根據第2控制部41之檢測結果控制對保護元件1之供電電路3之通電動作的作為開關元件之電流控制元件37連接，根據電池31~34之異常電壓輸出控制訊號。

電流控制元件37例如係以FET構成，在因從第2控制部41輸出之檢測訊號，電池31~34之電壓值成為超過既定過放電或過充電狀態之電壓時，往供電電路3通電，控制不靠電流控制元件42、43之切換動作遮斷電池堆35之充放電電流路徑。

保護元件1藉由構裝於電池組30之電路，搭載第1可熔導體13之一端的第1電極11即透過外部連接端子11a與充放電電流路徑之一端連接，搭載第1可熔導體13之另一端的第2電極12透過外部連接端子12a與充放電電流路徑之另一端連接。如此，第1可熔導體13即透過第1、第2電極11、12之各外部連接端子11a、12a串聯於充放電電流路徑上。又，保護元件1，其第1發熱體電極18透過第1供電端子18a與充放電電流路徑連接，第2發熱體電極19透過第2供電端子19a與電流控制元件37連接。如此，對發熱體14之供電路徑3，即被與第2供電端子19a連接之電流控制元件37控制通電。

當第2控制部41偵測到電池31~34中任一者之異常電壓時，即往電流控制元件37輸出遮斷訊號。接著，電流控制元件37即控制電流以對發熱體14通電。於供電電路3，從電池堆35透過第1供電端子18a及第1發熱體電極18流過電流，據此發熱體14開始發熱。保護元件1，因發熱體14之發熱而熔斷第1可熔導體13。

據此，保護元件1，即如圖3(B)所示，因連接第1、第2 電極11、12間之第1可熔導體13熔斷而遮斷電池組30之充放電電流路徑。此時，如上所述，第1可熔導體13因被覆低熔點金屬表面之高熔點金屬而提升了表面對熔融導體之潤濕性，發揮引導熔融導體之流路的功能。因此，當第1可熔導體13被發熱體14加熱而從中央部開始熔融時，熔融導體即流至高熔點金屬表面之上往第1、第2電極11、12側依序流去(圖2(B)、(C))。據此，第1可熔導體13，其熔融導體凝結於發熱體14之上部而不會滯留在絶緣區域15上，往第1、第2電極11、12側分離，可確實遮斷。此外，由於熔融導體流向第1、第2電極側，因此在熔斷後亦能維持第1、第2電極11、12間之高絶緣電阻。

於第2控制部41設有計時器，僅對發熱體14之供電電路3通以可使第1可熔導體13熔斷之充分之既定時間的電。因此，保護元件1，在第1可熔導體13熔斷後，發熱體14之發熱即停止。

又，第2控制部41亦可視電池31~34或電池堆35之電壓，變化發熱時間。例如，在電池31~34或電池堆35之電壓降低時，延長對發熱體14之通電時間以確保可確實遮斷第1可熔導體13之熱量。

又，本發明之遮斷元件，除了在鋰離子二次電池之電池組之應用外，當然亦能應用於必須依據電氣訊號遮斷電流路徑之各種用途。

依據此種保護元件1，由於係使第1電極11與第2電極12直接對向配置，將第1可熔導體13搭載在從第1電極11到第2電極12之間，因此與透過發熱體拉出電極使第1、第2電極對向之習知構成相較，可謀求元件整體之小型化。

又，於保護元件1，無需使第1可熔導體13之尺寸過份的 小型化，能確保所需之額定。且於保護元件1，藉由第1可熔導體13之表面潤濕性之提升將熔融導體依序引導向第1、第2電極11、12側，可防止熔融導體滯滞留在狹小化之第1、第2電極11、12間之絶緣區域，確實地遮斷第1、第2電極11、12。

又，於保護元件1，除了因發熱體14之發熱使第1可熔導體13熔斷外，在外部電路成為過電流之情形時，可藉由第1可熔導體13因自我發熱(焦耳熱)而熔斷，據以遮斷外部電路。

〔變形例〕

又，如圖5所示，在能從第2控制部41輸出高輸出(例如100mW以上)之訊號時，於保護元件1，可將第1供電端子18a與第2控制部41加以連接，將第2供電端子19a連接於電池堆35之負極端子側之開放端。

圖5所示之構成中，無需電流控制元件37。又，於保護元件1，連接上述第1、第2電極11、12及第1可熔導體13的通電電路2、與對第1可熔導體13進行加熱使之熔斷之發熱體14之供電的供電電路3在熱性上連接，但在電性上獨立。因此，於圖5所示之保護電路中，電池組30之電源線充放電電流路徑與設在供電電路3上、控制對發熱體14之供電之第2控制部41在電性上分離，因此不會有因大電流流入造成之第2控制部41之破壞等的危險。

〔3端子構成〕

又，適用本發明之保護元件，可將發熱體14與第1、第2電極11、12中之一方加以連接。又，以下之說明中，針對與上述保護元件1相同之構件係賦予相同符號並省略其詳細說明。

如圖6所示，於此保護元件50，未設置第1發熱體電極18及第1供電端子18a，發熱體14之一端與第1電極11連接、發熱體14之另一端與第2發熱體電極19連接。於保護元件50，發熱體14係透過第1外部連接端子11a及第1電極11連接於充放電電流路徑而被供電。

〔發熱體位置〕

又，於保護元件1，除了將發熱體14形成在絶緣基板10之表面10a外，如圖7所示，亦能形成在絶緣基板10之背面10b。此場合，發熱體14係形成在形成於絶緣基板10之表面10a之第1、第2電極11、12間之絶緣區域15的背面側，並於絶緣基板10之背面10b被絶緣構件17被覆。又，與發熱體14連接之第1、第2發熱體電極18、19及第1、第2供電端子18a、19a，亦同樣的形成在絶緣基板10之背面10b。

於保護元件1，因發熱體15形成在絶緣基板10之背面10b，因此絶緣基板10之表面10a平坦化，如此，即能以印刷等方式將第1、第2電極11、12一次形成在表面10a上。因此，保護元件1，不僅能簡化第1、第2電極11、12之製造步驟，亦能謀求薄型化。

於保護元件1，在將發熱體14形成於絶緣基板10之背面10b之情形時，作為絶緣基板10之材料使用精密陶瓷等熱傳導性優異之材料，即能藉由發熱體14，與形成在絶緣基板10之表面10a上之情形時同等的加熱、熔斷第1可熔導體13。

又，於保護元件1，如圖8所示，亦可將發熱體14形成在絶緣基板10之內部。此場合，無須設置被覆發熱體14之絶緣構件17。又，在將發熱體14形成於絶緣基板10內部之情形時，發熱體14亦係形成在與 形成於絶緣基板10之表面10a之第1、第2電極11、12間之絶緣區域15重疊之位置。此外，與發熱體14連接之第1、第2發熱體電極18、19係形成在絶緣基板10之內部，與形成在絶緣基板10之背面10b之第1、第2供電端子18a、19a透過未圖示之導電貫通孔連接。

藉由將發熱體14形成在絶緣基板10之內部，於保護元件1，絶緣基板10之表面10a平坦化，如此，即能以印刷等方式將第1、第2電極11、12一次形成在表面10a上。因此，保護元件1，不僅能簡化第1、第2電極11、12之製造步驟，亦能謀求薄型化。

於保護元件1，在將發熱體14形成於絶緣基板10內部之情形時，作為絶緣基板10之材料使用精密陶瓷等熱傳導性優異之材料，即能藉由發熱體14，與形成在絶緣基板10之表面10a上之情形時同等的加熱、熔斷第1可熔導體13。

〔第2可熔導體〕

又，適用本發明之保護元件，可具有第2可熔導體、及與第1或第2發熱體電極透過第2可熔導體連接之中間電極，以自動的遮斷發熱體14之供電電路3。又，以下說明忠，針對與上述保護元件1相同之構件係賦予相同符號並省略其詳細說明。

此保護元件60，例如圖9所示，具有第2可熔導體61、及與第1發熱體電極18透過第2可熔導體61連接之中間電極62。第2可熔導體61與上述第1可熔導體13同樣的，可使用能以發熱體14之發熱迅速熔斷之任一種金屬，例如，可使用在以Sn為主成分之無Pb焊料等低熔點金屬積層Ag、Cu或以此等為主成分之合金等高熔點金屬的積層體。

中間電極62係設在發熱體14與第1發熱體電極18間之物，與第1、第2電極11、12同樣的，以Ag糊等高熔點金屬糊透過印刷、燒成等方式形成於絶緣基板10。中間電極62，其連接有發熱體14之一端，並透過第2可熔導體61與第1發熱體電極18連接。亦即，保護元件60之供電電路3，並非發熱體14直接與第1發熱體電極18連接，而是透過中間電極62及第2可熔導體61與第1發熱體電極18。

據此，保護元件60，可在發熱體14發熱而使第1可熔導體13熔斷後，藉由第2可熔導體61之熔斷，遮斷發熱體14之供電電路3，自動的停止發熱。因此，藉由保護元件60之使用，即能在第2控制部41不具備計時器之情形下停止發熱體14之發熱。

此處，第2可熔導體61必須較第1可熔導體13遲熔斷。此係因當第2可熔導體61較第1可熔導體13先熔斷時，對發熱體14之供電將停止而無法使第1可熔導體13熔斷之故。

因此，第2可熔導體61最好是能設置在較第1可熔導體13更離開發熱體14之位置較佳。如此，第2可熔導體61與第1可熔導體13相較來自發熱體14之熱之傳達較遲，因此會在第1可熔導體13之熔斷後熔斷。

又，於保護元件60，如圖9所示，亦可將第1可熔導體13重疊於發熱體14配置，並將第2可熔導體61配置從發熱體14錯開之位置。

又，第2可熔導體61可作成熔點較第1可熔導體13高，以較第1可熔導體13遲熔斷。例如，作為第2可熔導體61之材料可採用熔點較第1可熔導體13之材料高之材料、或將構成第2可熔導體61之外層之高 熔點金屬之膜厚形成的較厚等之方法，以使第2可熔導體61之熔點較第1可熔導體13之熔點高。

又，保護元件60，可與上述保護元件1同樣的，將發熱體14設置在絶緣基板10之表面10a、或背面10b。

又，適用本發明之保護元件，可透過第2可熔導體將第1或第2發熱體電極與發熱體14加以連接，以自動的遮斷發熱體14之供電電路3。又，以下之說明忠，針對與上述保護元件1、60相同之構件係賦予相同符號並省略其詳細說明。

例如圖10所示，保護元件65可不使用中間電極而將發熱體14與第1發熱體電極18透過第2可熔導體61加以連接。此場合，第2可熔導體61亦可使其熔點較第1可熔導體13高，以較第1可熔導體13遲熔斷，據以確實的使第1可熔導體13熔斷。

又，保護元件65與上述保護元件1同樣的，發熱體14可設在絶緣基板10之表面10a、亦可設在背面10b。

〔焊劑保持凸部〕

又，於保護元件1，如圖11所示，可在覆蓋構件21之頂面部25之內面側設置保持焊劑20之保持部26。保持部26係從頂面部25往內側突出之凸部、藉由表面張力將焊劑保持於既定位置。保持部26，可以使用例如圓筒狀、圓柱狀等，藉由表面張力在與第1可熔導體13之間保持焊劑20之各種形狀。

又，保持部26係在發熱體14與第1、第2電極11、12間之絶緣區域15之與第1電極11側及第2電極12側重疊的位置分離形成。如 此，保持部26即能在與被搭載於第1電極11及第2電極12間之第1可熔導體13之間增加焊劑20之保持量，在第1電極11及第2電極12側提升熔融導體之潤濕性以使第1可熔導體13之熔融導體更易流向第1、第2電極11、12側。

〔焊劑保持電極〕

又，保護元件1，如圖12所示，可於覆蓋構件21之頂面部25之內面側設置覆蓋部電極27。覆蓋部電極27係在絶緣區域15之與第1電極11側及第2電極12側重疊之位置分離形成。如此，覆蓋部電極27，在發熱體14發熱使第1可熔導體13熔融時，從中央部熔融、流至高熔點金屬表面之熔融導體與之接觸而潤濕擴張，據以使熔融導體易於流向第1、第2電極11、12側，確實地遮斷第1、第2電極11、12。又，藉由將覆蓋部電極27形成至與第1電極11及第2電極12重疊之位置，而能與第1、第2電極11、12一起增加保持熔融導體之容許量，於大型化、高額定化之第1可熔導體13中亦能確實地將第1、第2電極11、12間加以遮斷。

〔可熔導體之變形例〕

又，於適用本發明之保護元件，作為第1可熔導體，可使用具有被構成外層之高熔點金屬被覆之第1側緣部、與構成內層之低熔點金屬露出之第2側緣部的可熔導體。此可熔導體70，如圖13所示，係形成為略矩形板狀，具有被構成外層之高熔點金屬70b被覆且形成為較主面部71厚之相對向的一對第1側緣部72、與構成內層之低熔點金屬70a露出且形成為較第1側緣部72薄之相對向的一對第2側緣部73。構成內層之低熔點金屬70a可使用與上述第1可熔導體13之低熔點金屬13a相同材料。又，構成外層之 高熔點金屬70b可使用與上述第1可熔導體13之高熔點金屬13b相同材料。

又，如圖14、圖15所示，可熔導體70可取代上述保護元件1、60之第1、第2可熔導體13、61。此時，連接於第1、第2電極11、12間之可熔導體70，如上所述的，其第1側緣部72沿第1、第2電極11、12之寬度方向搭載，第2側緣部73則以作為通電方向之兩側端的方向，跨接在第1、第2電極11、12之間。另一方面，連接在中間電極62與第1發熱體電極18之間之可熔導體70，最好是能以其第2側緣部73沿中間電極62及第1發熱體電極18之寬度方向搭載，第1側緣部72以作為通電方向之兩側端的方向，跨接在中間電極62及第1發熱體電極18之間較佳。

跨接在中間電極62及第1發熱體電極18間之可熔導體70，由於至熔斷為止需多量熱能之第1側緣部72係跨於中間電極62及第1發熱體電極18之間，因此第2側緣部73跨在第1、第2電極11、12間之可熔導體70會先熔斷。亦即，可在遮斷第1、第2電極11、12之間後，遮斷中間電極62與第2發熱體電極19而停止發熱。

接著，說明本發明之實施例。本實施例中，作為連接在第1、第2電極間之第1可熔導體，準備了使用在焊料箔施有Ag鍍敷之可熔導體的保護元件(實施例)、與使用僅由焊料箔構成之可熔導體的保護元件(比較例)。實施例之可熔導體，藉由在焊料表面被覆高熔點金屬，與比較例之可熔導體相較，提升了對熔融導體之潤濕性。又，第1、第2電極、發熱體及可熔導體之配置，與上述保護元件1相同(參照圖1)。

在對實施例及比較例之各保護元件之發熱體施加20W之電力後，相對於實施例中遮斷第1、第2電極間僅4.4秒，比較例中可熔導體之熔融導體則滯留在第1、第2電極間而無法遮斷。

此係由於實施例中使用了對熔融導體之潤濕性獲得提升之可熔導體，當可熔導體因發熱體之發熱而從中央部開始熔融時，熔融導體即於可熔導體表面流動而從第1、第2電極間之區域流至第1、第2電極側，而能確實地將第1、第2電極間加以遮斷。

另一方面，於比較例中，由於未施有改善對熔融導體之潤濕性之措施，因此當可熔導體因發熱體之發熱而從中央部開始熔融時，熔融導體凝結在高温的發熱體上部而滯留在第1、第2電極間之區域，無法跨在第1、第2電極間加以遮斷。

由以上可知，使用在低熔點金屬之至少一面被覆高熔點金屬據以提升熔融導體之潤濕性的可熔導體是非常有效的。

1‧‧‧保護元件

10‧‧‧絶緣基板

10a‧‧‧表面

10c、10d、10e、10f‧‧‧側緣部

11‧‧‧第1電極

12‧‧‧第2電極

13‧‧‧第1可熔導體

14‧‧‧發熱體

15‧‧‧絶緣區域

17‧‧‧絶緣構件

18‧‧‧第1發熱體電極

19‧‧‧第2發熱體電極

20‧‧‧焊劑

C‧‧‧發熱中心

Claims (20)

1. 一種保護元件，具有：絶緣基板，設有第1、第2電極；第1可熔導體，被該第1、第2電極支承，用以使該第1、第2電極間短路；以及發熱體，設在該第1電極與該第2電極之間之區域，藉由通電而發熱據以熔斷該第1可熔導體；該第1可熔導體在該第1、第2電極間之區域與該發熱體重疊，藉由在低熔點金屬之至少一面被覆熔點較該低熔點金屬高之高熔點金屬，以提升熔融導體之潤濕性。
2. 如申請專利範圍第1項之保護元件，其中，於該第1可熔導體塗布有焊劑。
3. 如申請專利範圍第1或2項之保護元件，其中，該第1可熔導體具有被構成外層之該高熔點金屬被覆且形成為較主面部厚之相對向的一對第1側緣部、與構成內層之該低熔點金屬露出且形成為較該第1側緣部薄之相對向的一對第2側緣部；該第1側緣部沿著形成在該第1絶緣基板表面之該第1、第2電極被搭載，該第2側緣部跨接在第1、第2電極間。
4. 如申請專利範圍第1或2項之保護元件，其具有作為與對該發熱體供電之供電電路之連接端子的第1、第2發熱體電極；該發熱體，將一端與該第1發熱體電極連接、另一端與該第2發熱體電極連接，與該第1可熔導體之通電路徑電氣上獨立。
5. 如申請專利範圍第1或2項之保護元件，其具有作為與對該發熱體供電之供電電路之連接端子的發熱體電極；該發熱體，將一端與該發熱體電極連接、另一端與第1、第2電極中之一方連接。
6. 如申請專利範圍第1或2項之保護元件，其中，該發熱體係形成在該絶緣基板之設有該第1、第2電極之表面，被絶緣構件被覆。
7. 如申請專利範圍第1或2項之保護元件，其中，該發熱體係形成在與該絶緣基板之設有該第1、第2電極之表面相反側之背面，被絶緣構件被覆。
8. 如申請專利範圍第1或2項之保護元件，其中，該發熱體係形成在該絶緣基板之內部。
9. 如申請專利範圍第4項之保護元件，其具有透過第2可熔導體與該發熱體電極連接之中間電極；該發熱體透過該中間電極及該第2可熔導體與該發熱體電極連接。
10. 如申請專利範圍第9項之保護元件，其中，該第2可熔導體係設置在較該第1可熔導體離開該發熱體之位置。
11. 如申請專利範圍第9項之保護元件，其中，該第2可熔導體之熔點較該第1可熔導體高。
12. 如申請專利範圍第9項之保護元件，其中，該第1、第2可熔導體具有被構成外層之該高熔點金屬被覆且形成為較主面部厚之相對向的一對第1側緣部、與構成內層之該低熔點金屬露出且形成為厚度較該第1側緣部薄之相對向的一對第2側緣部；該第1可熔導體之該第1側緣部沿著形成在該第1絶緣基板表面之該 第1、第2電極被搭載，該第2側緣部跨接在第1、第2電極間；該第2可熔導體之該第1側緣部跨接在該中間電極與該發熱體電極之間，該第2側緣部沿著該中間電極與該發熱體電極被搭載。
13. 如申請專利範圍第4項之保護元件，其中，該發熱體係與該發熱體電極透過第2可熔導體連接。
14. 如申請專利範圍第13項之保護元件，其中，該第2可熔導體係設置在較該第1可熔導體離開該發熱體之位置。
15. 如申請專利範圍第13項之保護元件，其中，該第2可熔導體之熔點較該第1可熔導體高。
16. 如申請專利範圍第1或2項之保護元件，其具備搭載在該絶緣基板之設有該第1、第2電極之表面的覆蓋構件；該覆蓋構件，在該發熱體與該第1、第2電極之間之區域設有保持焊劑之保持凸部。
17. 如申請專利範圍第1或2項之保護元件，其具備搭載在該絶緣基板之設有該第1、第2電極之表面的覆蓋構件；該覆蓋構件，在該發熱體與該第1、第2電極之間之區域設有保持該第1可熔導體之熔融導體的電極。
18. 一種保護電路，具備：通電電路，具備與外部電路連接之第1、第2端子、與連接該第1端子與第2端子之熔絲；以及供電電路，具備藉由發熱而熔斷該熔絲之發熱體，對該發熱體進行供電； 該供電電路係連接於控制對該發熱體之通電的控制部。
19. 如申請專利範圍第18項之保護電路，其中，該發熱體係被該控制部控制成進行使該熔絲熔斷之既定時間的通電。
20. 如申請專利範圍第18項之保護電路，其中，該發熱體可視該外部電路之電壓變更通電時間。