TW202036632A - 電路模組 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種電路模組，即使保險絲元件之可熔導體之熔斷時所產生之熱或電弧釋放至外部亦不易對保險絲元件之周圍帶來損傷。 電路模組1具備：電路基板2；絕緣性保護構件3，其配置於電路基板2之上；及保險絲元件4，其介隔絕緣性保護構件3而安裝於電路基板2之上；保險絲元件4具備絕緣基板40及覆蓋絕緣基板40之正面之殼體50，殼體50於側面51具有貫通孔52，保險絲元件4於俯視時配置於較絕緣性保護構件3之外周更靠內側處。

Description

電路模組

本發明係關於一種安裝有保險絲元件之電路模組。

先前，保險絲元件係作為行動電話或攜帶型電腦等電子設備、或充電式之電動設備等搭載有二次電池之各種電氣設備之保護元件加以利用。作為保險絲元件，已知如下構成者，即，具備形成於絕緣基板之正面之第1電極及第2電極、以及連接於該第1電極與第2電極之間且藉由熔斷而將第1電極與第2電極之間遮斷之可熔導體。於此種構成之保險絲元件中，藉由過電流流過可熔導體，而可熔導體自發熱並熔斷。又，亦已知如下構成者，即，藉由於保險絲元件內部設置發熱體，利用來自外部之信號向設置於保險絲元件內部之發熱體通電而電路側能於期望之時序將可熔導體熔斷。

配置於保險絲元件之絕緣基板之正面之第1電極、第2電極及可熔導體等構成零件通常由殼體覆蓋，藉此，保護殼體內部並且提高操作性。然而，若由殼體覆蓋保險絲元件之構成零件，則有時藉由因過電流等所致之可熔導體之熔斷時之發熱，而殼體內部成為高溫，殼體內部之空氣急遽膨脹。為了防止由該熱或空氣之膨脹所致之殼體之破損，而於殼體設置貫通孔，使殼體內部急遽膨脹之空氣或熱釋放至外部(專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2016-134317號公報

[發明所欲解決之問題]

隨著近年來之電氣設備之高電壓化或高輸出化，存在保險絲元件之可熔導體之熔斷時之發熱量變大的傾向，有時於可熔導體之熔斷時產生電弧放電。因此，有效的是於保險絲元件之殼體設置貫通孔，可使電弧與在殼體內部膨脹之空氣或熱一起釋放至外部。然而，若使熱或電弧自殼體之貫通孔釋放至外部，則有對保險絲元件之周圍之電路基板帶來使配線圖案局部地熔融等損傷之虞。另一方面，隨著電氣設備之小型化或輕量化，保險絲元件亦被要求小型化。因此，為了滿足電氣設備之高電壓化或高輸出化及小型化或輕量化之要求，且可不對保險絲元件之周圍帶來損傷地使保險絲元件作動，成為僅藉由改良保險絲元件而難以應對之情況。

本發明係鑒於上述情況而完成者，目的在於提供一種即使保險絲元件之可熔導體之熔斷時所產生之熱或電弧釋放至外部亦不易對保險絲元件之周圍帶來損傷的電路模組。 [解決問題之技術手段]

本發明為了解決上述問題，提供以下之手段。

(1)本發明之一態樣之電路模組具備：電路基板，其具有配線圖案；絕緣性保護構件，其配置於上述電路基板之上；及保險絲元件，其介隔上述絕緣性保護構件而安裝於上述電路基板之上；上述保險絲元件具備：絕緣基板；複數個正面電極，其形成於上述絕緣基板之正面；可熔導體，其連接於上述複數個正面電極間，且藉由熔斷而將上述複數個正面電極間遮斷；複數個背面電極，其形成於上述絕緣基板之背面，且與上述複數個正面電極電性地連接；及殼體，其覆蓋上述絕緣基板之正面；上述殼體於側面或頂面具有貫通孔，上述保險絲元件於俯視時配置於較上述絕緣性保護構件之外周更靠內側處。

(2)如上述(1)之態樣，其中亦可設為如下構成：上述絕緣性保護構件為平板狀。 (3)如上述(1)或(2)之態樣，其中可設為如下構成：上述絕緣性保護構件具備將上述保險絲元件之上述背面電極與上述電路基板之上述配線圖案電性地連接之導電部。 (4)如上述(3)之態樣，其中亦可設為如下構成：上述導電部係設置於上述絕緣性保護構件之面內之導電性之通孔、或者設置於上述絕緣性保護構件之外周部之導電性之側通孔。 [發明之效果]

根據本發明，能夠提供一種即使保險絲元件之可熔導體之熔斷時所產生之熱或電弧釋放至外部亦不易對保險絲元件之周圍帶來損傷的電路模組。

以下，一面適當參照圖一面對本發明之電路模組之實施形態詳細地進行說明。以下之說明中所使用之圖式中，有時為了容易理解特徵，方便起見會將成為特徵之部分放大表示，有時各構成要素之尺寸比率等與實際不同。以下之說明中例示之材料、尺寸等為一例，本發明並不限定於其等，能夠於發揮本發明之效果之範圍內適當地變更並實施。

圖1係本發明之一實施形態之電路模組之俯視圖。圖2係圖1之II-II線剖視圖，圖3係將圖1所示之保險絲元件省略殼體而表示之俯視圖，圖4係圖1所示之保險絲元件之立體圖。

如圖1、2所示，本實施形態之電路模組1具備電路基板2、配置於電路基板之上之絕緣性保護構件3、以及介隔絕緣性保護構件3而安裝於電路基板2之上之保險絲元件4。保險絲元件4於俯視時配置於較絕緣性保護構件3之外周更靠內側處。

[電路基板] 電路基板2具有絕緣片材20、以及形成於絕緣片材20之表面之配線圖案21a、21b、21c、22。配線圖案21a、21b、21c係連接於保險絲元件4之配線圖案，配線圖案22係未連接於保險絲元件4之配線圖案。絕緣片材20只要為具有電氣絕緣性者即可，並無特別限制，可使用樹脂片材、陶瓷片材、樹脂與陶瓷粒子之複合體片材等電路基板中所使用之公知之絕緣片材。作為樹脂片材之例子，可列舉環氧樹脂片材、酚樹脂片材、聚醯亞胺片材。作為陶瓷片材之例子，可列舉氧化鋁片材、玻璃陶瓷片材、莫來石片材、氧化鋯片材。作為複合體片材之例子，可列舉玻璃環氧片材。作為配線圖案21a、21b、21c、22之材料，可使用Cu或Ag等一般性的電極材料。

[絕緣性保護構件] 絕緣性保護構件3具有保護電路基板2之配線圖案21a、21b、21c、22免受自保險絲元件4釋放之熱或電弧影響之功能。因此，絕緣性保護構件3之外周較保險絲元件4之外周更寬廣。絕緣性保護構件3之外周與保險絲元件4之外周之距離係根據保險絲元件4之尺寸或電路模組1之使用條件而不同，一般而言，較佳為處於保險絲元件4之外形之2倍～3倍之範圍內。

絕緣性保護構件3較佳為平板狀。絕緣性保護構件3之厚度亦根據絕緣性保護構件3之耐熱性或導熱性而不同，一般而言，較佳為處於100 μm～1000 μm之範圍內。又，絕緣性保護構件3之外周亦可呈壁狀地立起。

絕緣性保護構件3具備非導電部30及導電部31。導電部31將電路基板2之配線圖案21a、21b、21c與保險絲元件4之第1電極41、第2電極42、第1發熱體電極43電性地連接。非導電部30較佳為由耐熱性及導熱性優異之陶瓷材料形成。作為陶瓷材料之例子，可列舉氧化鋁、玻璃陶瓷、莫來石、氧化鋯。作為導電部31之材料，可使用Cu或Ag等一般性的電極材料。作為導電部31之形態，於本實施形態中，設為設置於絕緣性保護構件3之面內之導電性之通孔。但是，導電部31之形態並無特別限制，亦可為設置於絕緣性保護構件3之外周部之導電性之側通孔。

[保險絲元件] 保險絲元件4具有絕緣基板40。絕緣基板40形成有第1電極41、第2電極42、第1發熱體電極43、及第2發熱體電極44。第1電極41包括：第1正面電極41a，其形成於絕緣基板40之正面40a；第1背面電極41c，其形成於絕緣基板40之背面40b；及雉堞結構(castellation)41b，其將第1正面電極41a與第1背面電極41c連接。第2電極42包括：第2正面電極42a，其形成於絕緣基板40之正面40a；第2背面電極42c，其形成於絕緣基板40之背面40b；及雉堞結構42b，其將第2正面電極42a與第2背面電極42c連接。第1發熱體電極43包括：第1發熱體正面電極43a，其形成於絕緣基板40之正面40a；第1發熱體背面電極43c，其形成於絕緣基板40之背面40b；及雉堞結構43b，其將第1發熱體正面電極43a與第1發熱體背面電極(未圖示)連接。第2發熱體電極44僅由形成於絕緣基板40之正面40a之第2發熱體正面電極44a構成。

於第1正面電極41a與第2正面電極42a之間，電性地連接有藉由熔斷而將第1正面電極41a與第2正面電極42a之間遮斷之可熔導體45。第1背面電極41c與配線圖案21a、第2背面電極42c與配線圖案21b、第1發熱體背面電極與配線圖案21c分別經由絕緣性保護構件3之導電部31而電性地連接。配線圖案21c電性地連接於外部之控制元件(未圖示)，藉由來自控制元件之信號而對第1發熱體電極43供給電流。

又，於絕緣基板40之正面40a，具備發熱體46及覆蓋發熱體46之絕緣構件47。於絕緣構件47之上，以與發熱體46對向之方式形成有發熱體引出電極48。發熱體46之一個端部電性地連接於第1發熱體正面電極43a，另一個端部電性地連接於第2發熱體正面電極44a。發熱體引出電極48之一個端部電性地連接於第2發熱體正面電極44a，並且亦電性地連接於可熔導體45。

於可熔導體45之表面，為了防止氧化、提高潤濕性等，而塗佈有助焊劑49。

保險絲元件4具備覆蓋絕緣基板40之正面40a之殼體50。殼體50具有接著於絕緣基板40之正面上之側面51、及覆蓋絕緣基板40之正面上之頂面53。殼體50僅於側面51設置有貫通孔52。貫通孔52之個數或尺寸並無特別限制，但較佳為貫通孔52於殼體50之4個側面51分別設置有1個以上。

殼體50較佳為由耐熱性及導熱性優異之陶瓷材料形成。作為陶瓷材料之例子，可列舉氧化鋁、玻璃陶瓷、莫來石、氧化鋯。

第1電極41、第2電極42、第1發熱體電極43、第2發熱體電極44可使用Cu或Ag等一般性的電極材料來形成。又，較佳為，於第1電極41、第2電極42之正面上，藉由鍍覆處理等公知之方法塗佈Ni/Au鍍覆、Ni/Pd鍍覆、Ni/Pd/Au鍍覆等被膜。藉此，可防止第1電極41及第2電極42之氧化，且可防止伴隨導通電阻之上升之額定的變動。又，於回焊安裝保險絲元件4之情形時，可防止因連接用焊料或形成可熔導體45之外層之低熔點金屬熔融而第1電極41及第2電極42被熔解腐蝕(焊料腐蝕)，該連接用焊料將第1電極41及第2電極42與可熔導體45連接。

可熔導體45包含藉由過電流流過時之自發熱(焦耳熱)或藉由發熱體46之發熱而迅速地熔斷之材料，例如可較佳地使用焊料或以Sn為主成分之無Pb焊料、In等低熔點金屬。又，可熔導體45亦可使用Pb、Ag、Cu或以該等中之任一者為主成分之合金等高熔點金屬，或者亦可為低熔點金屬與高熔點金屬之積層體。藉由含有高熔點金屬與低熔點金屬，而於回焊安裝保險絲元件4之情形時，即使回焊溫度超過低熔點金屬之熔融溫度而低熔點金屬熔融，亦可抑制低熔點金屬向外部流出，從而維持可熔導體45之形狀。又，亦於熔斷時，因低熔點金屬熔融而高熔點金屬被熔解腐蝕(焊料腐蝕)，藉此能夠以高熔點金屬之熔點以下之溫度迅速地熔斷。

發熱體46係具有通電便發熱之導電性之構件，例如，包括W、Mo、Ru、Cu、Ag、或以該等為主成分之合金或包含該等之組合物或化合物等高電阻導電性材料。發熱體46可藉由如下方法等而形成，即，使用網版印刷技術，將混合高電阻導電性材料之粉末與樹脂黏合劑等並製備而成的漿料圖案形成於絕緣基板40上並進行焙燒。

作為絕緣構件47，例如可使用玻璃。 發熱體引出電極48具有將由發熱體46產生之熱經由第2發熱體正面電極44a而傳遞至可熔導體45之功能。作為發熱體引出電極48之材料，可使用Cu或Ag等導熱性較高之金屬材料。又，為了使發熱體46之熱高效率地傳遞至可熔導體45，亦可於發熱體46與絕緣基板40之間介置絕緣構件。

本實施形態之電路模組1例如可利用如下方式來製造。 首先，準備：電路基板2，其於對應於保險絲元件4之第1電極41、第2電極42、第1發熱體電極43之位置具有配線圖案21a、21b、21c；及絕緣性保護構件3，其具有正面側與保險絲元件4之第1電極41、第2電極42、第1發熱體電極43對應且背面側與電路基板2之配線圖案21a、21b、21c對應之導電部31。

於已準備之電路基板2之上搭載絕緣性保護構件3，於電路基板2之配線圖案21a、21b、21c與絕緣性保護構件3之導電部31之間配置焊料。繼而，於絕緣性保護構件3之上搭載保險絲元件4，於絕緣性保護構件3之導電部31與保險絲元件4之第1電極41、第2電極42、第1發熱體電極43之間配置焊料。然後，利用回焊爐加熱焊料，藉此將電路基板2之配線圖案21a、21b、21c與保險絲元件4之第1電極41、第2電極42、第1發熱體電極43經由絕緣性保護構件3之導電部31而電性地連接。

本實施形態之電路模組1例如可用作鋰離子二次電池之電池組之保護電路。本實施形態之電路模組1於在保險絲元件4產生電弧之情形時，亦不易對保險絲元件4之周圍帶來損傷，故而可有利地用作使用大電流之電氣設備之電池組之保護電路。作為使用大電流之電氣設備，可列舉利用如超過數10 A～100 A般之大電流之電氣設備，例如，電動起子等電動工具或油電混合車、電動車、電動輔助自行車等輸送設備等。

於如以上般之構成之本實施形態之電路模組1中，於過電流流過電路基板2之配線圖案21a、21b時，過電流流過可熔導體45，該可熔導體45將連接於配線圖案21a、21b之保險絲元件4之第1電極41與第2電極42連接。藉由過電流流過可熔導體45，可熔導體45自發熱並熔解，因而熔斷，從而電路模組1內之電流路徑被遮斷。

又，於本實施形態之電路模組1中，於電路模組1內，例如，於檢測出電池電壓值之異常等不良情況之情形時，藉由來自外部之控制元件(未圖示)之信號，而對第1發熱體電極43供給電流。藉此，發熱體46發熱，其熱經由第2發熱體正面電極44a與發熱體引出電極48而傳遞至可熔導體45，可熔導體45熔解，因而熔斷，從而電路模組1內之電流路徑被遮斷。

於本實施形態之電路模組1中，由於在保險絲元件4之殼體50之側面51形成有貫通孔52，故而於可熔導體45之熔斷時所產生之熱、因該熱而膨脹之空氣及電弧均自貫通孔52釋放。因此，不易產生可熔導體45之熔斷時殼體50破損之情況。又，於本實施形態之電路模組1中，保險絲元件4於俯視時配置於較絕緣性保護構件3之外周更靠內側處，保險絲元件4之周圍之電路基板2之表面由絕緣性保護構件3保護。因此，即使將保險絲元件4之可熔導體45之熔斷時所產生之熱或電弧經由貫通孔52而釋放至外部，亦不易對保險絲元件4之周圍帶來損傷。

以上，對本發明之實施形態進行了詳細敍述，但本發明並不限定於上述實施形態，於申請專利範圍內所記載之本發明之主旨之範圍內，能夠進行各種變化、變更。 於本實施形態中，保險絲元件4將可熔導體45連接於第1電極41與第2電極42之間，電極之個數只要為2個以上之複數個則並無限制。例如，亦可進而設置一對電極，於該等一對電極之間連接其他可熔導體。 又，於本實施形態中，亦可僅於殼體50之側面51設置貫通孔52，但貫通孔52亦可設置於頂面53。

1:電路模組 2:電路基板 3:絕緣性保護構件 4:保險絲元件 20:絕緣片材 21a:配線圖案 21b:配線圖案 21c:配線圖案 22:配線圖案 30:非導電部 31:導電部 40:絕緣基板 40a:正面 40b:背面 41:第1電極 41a:第1正面電極 41b:雉堞結構 41c:第1背面電極 42:第2電極 42a:第2正面電極 42b:雉堞結構 42c:第2背面電極 43:第1發熱體電極 43a:第1發熱體正面電極 43b:雉堞結構 44:第2發熱體電極 44a:第2發熱體正面電極 45:可熔導體 46:發熱體 47:絕緣構件 48:發熱體引出電極 49:助焊劑 50:殼體 51:側面 52:貫通孔 53:頂面

圖1係本發明之一實施形態之電路模組之俯視圖。 圖2係圖1之II-II線剖視圖。 圖3係將圖1所示之電路模組之保險絲元件省略殼體而表示之俯視圖。 圖4係圖1所示之電路模組之保險絲元件之立體圖。

1:電路模組

2:電路基板

3:絕緣性保護構件

4:保險絲元件

20:絕緣片材

21a:配線圖案

21b:配線圖案

30:非導電部

31:導電部

40:絕緣基板

40a:正面

40b:背面

41:第1電極

41a:第1正面電極

41b:雉堞結構

41c:第1背面電極

42:第2電極

42a:第2正面電極

42b:雉堞結構

42c:第2背面電極

45:可熔導體

46:發熱體

47:絕緣構件

48:發熱體引出電極

49:助焊劑

50:殼體

Claims (4)

1. 一種電路模組，其具備： 電路基板，其具有配線圖案； 絕緣性保護構件，其配置於上述電路基板之上；及 保險絲元件，其介隔上述絕緣性保護構件而安裝於上述電路基板之上； 上述保險絲元件具備： 絕緣基板； 複數個正面電極，其形成於上述絕緣基板之正面； 可熔導體，其連接於上述複數個正面電極間，且藉由熔斷而將上述複數個正面電極間遮斷； 複數個背面電極，其形成於上述絕緣基板之背面，且與上述複數個正面電極電性地連接；及 殼體，其覆蓋上述絕緣基板之正面； 上述殼體於側面或頂面具有貫通孔， 上述保險絲元件於俯視時配置於較上述絕緣性保護構件之外周更靠內側處。
2. 如請求項1之電路模組，其中上述絕緣性保護構件為平板狀。
3. 如請求項1或2之電路模組，其中上述絕緣性保護構件具備將上述保險絲元件之上述背面電極與上述電路基板之上述配線圖案電性地連接之導電部。
4. 如請求項3之電路模組，其中上述導電部係設置於上述絕緣性保護構件之面內之導電性之通孔、或者設置於上述絕緣性保護構件之外周部之導電性之側通孔。

Images