TW202038277A - 保護元件及保護電路 - Google Patents

Abstract

本發明之保護元件具有串聯連接之第1熔斷元件及第2熔斷元件。該保護元件以如下方式構成：當過電流流過第1熔斷元件及第2熔斷元件時，第1熔斷元件比第2熔斷元件先斷路。

Description

保護元件及保護電路

本發明係關於一種保護元件及保護電路，例如關於一種在二次電池之充放電電路中連接於二次電池與充電器之間之保護元件及保護電路。 本申請案主張基於在2018年11月26日於日本提出申請之日本專利特願2018-220365號之優先權，並將其內容引用至本文。

先前，保護電路被安裝於行動電話及可攜式電腦等搭載有二次電池之各種行動機器。作為安裝有先前之保護電路之行動機器，例如有一種二次電池裝置，其具有：蓄電裝置(二次電池)、複數個保護電路、及第1、第2輸出端子，上述保護電路分別具有串聯連接之兩個熔斷元件，該二次電池裝置以如下方式構成：當將外部電路連接至上述第1、第2輸出端子時，自上述蓄電裝置供給至上述外部電路之放電電流與自上述外部電路供給至上述蓄電裝置之充電電流流經上述複數個保護電路內之串聯連接之兩個熔斷元件(專利文獻1)。

該二次電池裝置以如下方式構成：其具有加熱器，加熱器之一端連接於熔斷元件彼此之連接點，各加熱器之另一端分別連接有整流元件之一端，上述各整流元件之另一端連接有開關元件，當開關元件導通時，電流經該開關元件與各整流元件流至各保護電路之加熱器。又，該二次電池裝置中，在連接保護電路之加熱器之端子彼此之電流路徑之中途至少插入有兩個整流元件，在短路電流流過使一個熔斷元件熔斷之狀態下，即使於兩個保護電路之加熱器之端子間產生電壓差，亦至少會有一個整流元件被反向偏壓。因此，電流不會自一個保護電路之加熱器之端子流入其他保護電路之加熱器之端子，從而不會因此產生殘餘電流。

又，作為先前之保護元件，揭示有一種保護元件，其於作為通電路徑之輸入之複數個電極間配設有複數個熔斷元件，藉由利用通電之發熱體之發熱使上述熔斷元件熔斷來將電流遮斷。該保護元件構成為可控制上述複數個熔斷元件之熔斷時間，從而於存在來自上述複數個熔斷元件中連接有特定熔斷元件之特定通電路徑的通電時，其他熔斷元件比上述特定熔斷元件先熔斷。且，連接有上述特定熔斷元件之特定電極係上述複數個電極中作為必定存在通電之通電路徑之輸入的電極，構成為上述複數個熔斷元件各者至上述發熱體之距離存在差異，以使上述特定熔斷元件之熔斷時間比其他熔斷元件之熔斷時間長(專利文獻2)。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2004-193000號公報 [專利文獻2]日本專利特開2010-165685號公報

[發明所欲解決之問題]

然而，上述專利文獻1之保護電路存在如下問題：作為電路系統整體，為了防止過電流，必須安裝一一對應於複數個加熱器之複數個整流元件(二極體)，導致裝置構成複雜，又，製造性不算良好，花費製造成本。

又，上述專利文獻2之保護元件作為可於一個保護元件內特定出「必定最後熔斷之熔斷元件」之構成，僅於至少存在來自連接有該熔斷元件之通電路徑的通電之情形時，藉由先熔斷其他所有熔斷元件來使熱敏電阻之發熱停止，而並未將防止並聯連接之複數個保護電路中之過電流及過電壓作為課題，又，對於過電流及過電壓之防止並不充分。

再者，近年來因行動機器之進一步高性能化、高功能化不斷發展，二次電池之充電容量進一步增大，伴隨於此，業界需求可確實地防止過電流及過電壓之安全性較高之保護電路。

本發明之目的在於提供一種保護元件及保護電路，該保護元件及保護電路能夠以比先前簡單之裝置構成確實地防止過電流及過電壓，提高安全性，並且可實現良好之製造性及成本之降低。 [解決問題之技術手段]

本發明為達成上述目的，提供以下之技術手段。 [1]一種保護元件，其具有： 串聯連接之第1熔斷元件及第2熔斷元件； 加熱器，其連接於上述第1熔斷元件與上述第2熔斷元件之間； 第1電極部，其連接於上述第1熔斷元件之與上述第2熔斷元件相反之側； 第2電極部，其連接於上述第2熔斷元件之與第1熔斷元件相反之側；及 第3電極部，其連接於上述第1熔斷元件與上述第2熔斷元件之間，且與上述加熱器串聯連接； 上述保護元件以如下方式構成：當過電流流過上述第1熔斷元件及上述第2熔斷元件時，或連接於保護電路之二次電池被施加過電壓時，上述第1熔斷元件比上述第2熔斷元件先斷路。 [2]如上述[1]之保護元件，其中上述第1熔斷元件具有與第2熔斷元件之熱特性不同之熱特性， 上述第1熔斷元件之熱特性及上述第2熔斷元件之熱特性包含熱阻及熱容中之至少一者。 [3]如上述[2]之保護元件，其中上述第1熔斷元件之長度比上述第2熔斷元件之長度長，或上述第1熔斷元件之寬度方向之截面面積比上述第2熔斷元件之寬度方向之截面面積小，及/或形成上述第1熔斷元件之材料之熱導率比形成上述第2熔斷元件之材料之熱導率低。 [4]如上述[1]至[3]中任一項之保護元件，其中上述第1電極部具有與第2電極部之熱特性不同之熱特性， 上述第1電極部之熱特性及第2電極部之熱特性包含熱阻及熱容中之至少一者。 [5]如上述[4]之保護元件，其中形成上述第1電極部之材料之熱導率比形成上述第2電極部之材料之熱導率低。 [6]如上述[1]至[5]中任一項之保護元件，其進一步具有： 第1導通部，其導通上述第1電極部與外部電路； 第2導通部，其導通上述第2電極部與外部電路；破棄 上述第1導通部具有與上述第2導通部之熱特性不同之熱特性， 上述第1導通部之熱特性及上述第2導通部之熱特性包含熱阻及熱容中之至少一者。 [7]如上述[6]之保護元件，其中上述第1導通部之寬度方向之截面面積比上述第2導通部之寬度方向之截面面積小，及/或形成上述第1導通部之材料之熱導率比形成上述第2導通部之材料之熱導率低。 [8]一種保護電路，其係具備並聯連接之複數個保護元件者， 其中構成複數個保護元件之各保護元件包含： 串聯連接之第1熔斷元件及第2熔斷元件； 加熱器，其連接於上述第1熔斷元件與上述第2熔斷元件之間； 第1電極部，其連接於上述第1熔斷元件之與上述第2熔斷元件相反之側； 第2電極部，其連接於上述第2熔斷元件之與上述第1熔斷元件相反之側；及 第3電極部，其連接於上述第1熔斷元件與上述第2熔斷元件之間，且與上述加熱器串聯連接； 上述保護電路以如下方式構成： 構成上述複數個保護元件之複數個上述第1熔斷元件連接於同極， 當過電流流過構成上述複數個保護元件各者之上述第1熔斷元件及上述第2熔斷元件時、或連接於保護電路之二次電池被施加過電壓時，該保護元件中之上述第1熔斷元件比上述第2熔斷元件先斷路。 [9]如上述[8]之保護電路，其中上述第1熔斷元件具有與上述第2熔斷元件之熱特性不同之熱特性， 上述第1熔斷元件之熱特性及上述第2熔斷元件之熱特性包含熱阻及熱容中之至少一者。 [10]如上述[9]之保護電路，其中上述第1熔斷元件之長度比上述第2熔斷元件之長度長，或上述第1熔斷元件之寬度方向之截面面積比上述第2熔斷元件之寬度方向之截面面積小，及/或形成上述第1熔斷元件之材料之熱導率比形成上述第2熔斷元件之材料之熱導率高。 [11]如上述[8]至[10]中任一項之保護電路，其中上述第1電極部具有與上述第2電極部之熱特性不同之熱特性， 上述第1電極部之熱特性及第2電極部之熱特性包含熱阻及熱容中至少一者。 [12]如上述[11]之保護電路，其中形成上述第1電極部之材料之熱導率比形成上述第1電極部之材料之熱導率低。 [13]如上述[8]至[12]中任一項之保護電路，其中構成上述複數個保護元件之各保護元件進一步具有： 第1導通部，其導通上述第1電極部與外部電路；及 第2導通部，其導通上述第2電極部與外部電路； 上述第1導通部具有與上述第2導通部之熱特性不同之熱特性， 上述第1導通部之熱特性及上述第2導通部之熱特性包含熱阻及熱容中至少一者。 [14]如上述[13]之保護電路，其中上述第1導通部之寬度方向之截面面積比上述第2導通部之寬度方向之截面面積小，及/或形成上述第1導通部之材料之熱導率比形成上述第2導通部之材料之熱導率低。 [15]如上述[8]至[14]中任一項之保護電路，其進一步具備： 第1連接部，其配設於複數個上述第1電極部與外部電路之間；及 第2連接部，其配設於複數個上述第2電極部與外部電路之間； 上述第1連接部具有與上述第2連接部之熱特性不同之熱特性，其中上述第1連接部連接於構成上述複數個保護元件各者之上述第1熔斷元件，上述第2連接部連接於該保護元件之上述第2熔斷元件； 上述第1連接部之熱特性及上述第2連接部之熱特性包含熱阻及熱容中之至少一者。 [16]如上述[15]之保護電路，其中上述第1連接部之長度比上述第2連接部之長度長，及/或上述第1連接部之寬度方向之截面面積比上述第2連接部之寬度方向之截面面積小。 [發明之效果]

根據本發明，可藉由比先前簡單之裝置構成確實地防止過電流及過電壓，提高安全性，並且可實現良好之製造性及成本之降低。

以下，參照圖式詳細地說明本發明之實施形態。

[保護元件之構成] 圖1係概略性地表示本發明之第1實施形態之保護元件之構成之俯視圖，圖2係圖1之切斷線II-II上之保護元件之剖視圖。 如圖1及圖2所示，保護元件10具有：基板11；串聯連接於基板11上之第1熔斷元件12A及第2熔斷元件13A；加熱器14，其連接於第1熔斷元件12A與第2熔斷元件13A之間；第1電極部15A，其連接於第1熔斷元件12A之與第2熔斷元件13A相反之側；第2電極部16A，其連接於第2熔斷元件13A之與第1熔斷元件12A相反之側；第3電極部17，其連接於第1熔斷元件12A與第2熔斷元件13A之間，且與加熱器14串聯連接；第1導通部18A，其導通第1電極部15A與外部電路；及第2導通部19A，其導通第2電極部16A與外部電路。且，該保護元件10以如下方式構成：當過電流流過第1熔斷元件12A及第2熔斷元件13A時、或連接於保護電路之二次電池(參照圖13、圖14)被施加過電壓時，第1熔斷元件12A比第2熔斷元件13A先斷路。關於連接於保護電路之二次電池被施加過電壓時之構成及動作將於下文敍述。

基板11只要係具有絕緣性之材質者則並無特別限制，例如，除了如陶瓷基板或環氧玻璃基板等用於印刷配線基板之基板，還可使用玻璃基板、樹脂基板、絕緣處理金屬基板等。再者，該等之中，較佳為作為耐熱性優異、導熱性良好之絕緣基板之陶瓷基板。

第1熔斷元件12A及第2熔斷元件13A於本實施形態中一體形成，且介隔具有導電性之三個支持體21、22、23由第1電極部15A、第2電極部16A及第3電極部17支持。 第1熔斷元件12A及第2熔斷元件13A亦可由不同之構件構成。又，第1熔斷元件12A及第2熔斷元件13A之形狀為薄片狀，但並不限制於此，亦可為棒狀。

第1熔斷元件12A具有與第2熔斷元件13A之熱特性不同之熱特性，第1熔斷元件12A之熱特性及第2熔斷元件13A之熱特性包含熱阻及熱容中之至少一者。熱阻(K/W)表示熱量之傳遞容易度，熱阻越大越難傳遞熱量(熱阻[K/W]＝長度[m]/{截面面積[m² ]×熱導率[W/(m・K)]})。又，熱容(J/K)表示為使單位溫度上升所必需之熱量，即表示溫度變化之產生容易度，熱容越大越難產生溫度變化。因此，例如較佳為：(1)第1熔斷元件12A之熱阻比第2熔斷元件13A之熱阻大，或(2)第1熔斷元件12A之熱容比第2熔斷元件13A之熱容小，或(3)滿足上述(1)～(2)雙方。

具體而言，第1熔斷元件12A及第2熔斷元件13A具有例如薄片形狀。於本實施形態中，第1熔斷元件12A之長度比第2熔斷元件13A之長度長。此時，由於第1熔斷元件12A之熱阻比第2熔斷元件13A之熱阻大，故當過電流流過第1熔斷元件12A及第2熔斷元件13A時，第1熔斷元件12A比第2熔斷元件13A先斷路。

構成第1熔斷元件12A及第2熔斷元件13A之材料可使用自先前以來便用作熔斷材料之各種低熔點金屬。作為低熔點金屬，可列舉：SnSb合金、BiSnPb合金、BiPbSn合金、BiPb合金、BiSn合金、SnPb合金、SnAg合金、PbIn合金、ZnAl合金、InSn合金、PbAgSn合金等。構成第1熔斷元件12A及第2熔斷元件13A之材料雖然較佳為相同，但是亦可不同。

加熱器14配置於基板11上，且配置於第3電極部17之正下方。加熱器14與第3電極部17之間配置有絕緣層24。加熱器14之一端部與加熱器之引出電極部14A連接，另一端部經由引繞電極部17A與第3電極部17連接。

加熱器14係例如藉由塗佈電阻膏，根據需要進行煅燒而形成，該電阻膏包含氧化釕或碳黑等導電材料、及水玻璃等無機系黏合劑或熱硬化性樹脂等有機系黏合劑。又，作為加熱器14，可由將氧化釕或碳黑等之薄膜經印刷、鍍覆、蒸鍍、濺鍍之步驟形成，亦可藉由該等膜之貼附或積層等形成。

第1電極部15A、第2電極部16A及第3電極部17係分別為使熔融之第1熔斷元件12A或第2熔斷元件13A流入之電極。構成該等第1電極部15A、第2電極部16A及第3電極部17之材料無特別限制，可列舉與熔融狀態之第1熔斷元件12A或第2熔斷元件13A潤濕性良好之金屬。例如，作為構成第1電極部15A、第2電極部16A及第3電極部17之材料，可使用銅等金屬單體、或至少表面由Ag、Ag-Pt、Ag-Pd、Au等形成者。第1電極部15A及第2電極部16A分別經由焊料部25、26與下述第1連接部及第2連接部連接。又，第3電極部17經由焊料部27連接於未圖示之第3連接部。作為構成加熱器引出電極部14A及引繞電極部17A之材料，可與第1電極部15A、第2電極部16A及第3電極部17同樣地使用銅等金屬單體、或至少表面由Ag、Ag-Pt、Ag-Pd、Au等形成者。又，加熱器引出電極部14A經由焊料部27與下述開關元件連接。

第1導通部18A及第2導通部19A例如為通孔，係將導體填充於形成於基板11之貫通孔之內周面而形成。作為構成第1導通部18A及第2導通部19A之材料，可列舉銀、銅、鎢、或該等之合金等。第1導通部18A及第2導通部19A為可與外部電路導通之構成即可，亦可為通孔以外之構成。又，保護元件10亦可為不具有第1導通部18A及第2導通部19A之構成。

圖3係概略性地表示本發明之第2實施形態之保護元件之構成之俯視圖。第2實施形態之保護元件除了第1、第2熔斷元件之構成不同以外，與第1實施形態之保護元件相同，因此省略重複部分之說明，於下文說明不同之部分。

如圖3所示，於第2實施形態中，第1熔斷元件12B之寬度可比第2熔斷元件13B之寬度小。此時，第1熔斷元件12B之寬度方向之截面面積比第2熔斷元件13B之寬度方向之截面面積小，從而第1熔斷元件12B之熱阻比第2熔斷元件13B之熱阻大，因此當過電流流過第1熔斷元件12B及第2熔斷元件13B時、或連接於保護電路之二次電池施加被過電壓時，第1熔斷元件12B比第2熔斷元件13B先斷路。

雖然第1熔斷元件12B之長度與第2熔斷元件13B之長度相同，但不限制於此，第1熔斷元件12B之長度可比第2熔斷元件13B之長度長。藉此，可使第1熔斷元件12B之熱阻比第2熔斷元件13B之熱阻進一步變大。

圖4係概略性地表示本發明之第3實施形態之保護元件之構成之俯視圖，圖5係圖4之切斷線V-V上之保護元件之剖視圖。第3實施形態之保護元件除了第1、第2熔斷元件之構成不同以外，與第1實施形態之保護元件相同。

如圖4及圖5所示，於第3實施形態中，第1熔斷元件12C之厚度可比第2熔斷元件13C之厚度薄。第1熔斷元件12C之厚度例如為0.1 mm，第2熔斷元件13C之厚度例如為0.2 mm。於本構成中同樣，第1熔斷元件12C之寬度方向之截面面積比第2熔斷元件13C之寬度方向之截面面積小，從而第1熔斷元件12C之熱阻比第2熔斷元件13C之熱阻大，因此當過電流流過第1熔斷元件12C及第2熔斷元件13C時、或連接於保護電路之二次電池被施加過電壓時，第1熔斷元件12C比第2熔斷元件13C先斷路。

雖然第1熔斷元件12C之長度與第2熔斷元件13C之長度相同，但是並不限定於此，第1熔斷元件12C之長度可比第2熔斷元件13C之長度長。又，雖然第1熔斷元件12C之寬度與第2熔斷元件13C之寬度相同，但是並不限定於此，第1熔斷元件12C之寬度可比第2熔斷元件13C之寬度小。藉此，可使第1熔斷元件12C之熱阻比第2熔斷元件13C之熱阻進一步變大。

圖6係概略性地表示本發明之第4實施形態之保護元件之構成之俯視圖。第4實施形態之保護元件除了第1、第2熔斷元件之構成不同以外，與第1實施形態之保護元件相同。

如圖6所示，於第4實施形態中，第1熔斷元件12D具有同一形狀之複數個熔斷元件12d，第2熔斷元件13D具有同一形狀之複數個熔斷元件13d，進而，構成第1熔斷元件12D之熔斷元件之數量可比構成第2熔斷元件13D之熔斷元件之數量少。於本構成中同樣，複數個熔斷元件12d之寬度方向之截面面積之合計比複數個熔斷元件13d之寬度方向之截面面積之合計小，從而第1熔斷元件12D之熱阻比第2熔斷元件13D之熱阻大，因此當過電流流過第1熔斷元件12D及第2熔斷元件13D時、或連接於保護電路之二次電池被施加過電壓時，第1熔斷元件12D比第2熔斷元件13D先斷路。

雖然第1熔斷元件12D之長度與第2熔斷元件13D之長度相同，但是並不限制於此，第1熔斷元件12D之長度可比第2熔斷元件13D之長度長。又，雖然構成第1熔斷元件12D之熔斷元件12d之寬度與構成第2熔斷元件13D之熔斷元件13d之寬度相同，但是並不限制於此，熔斷元件12d之寬度可比熔斷元件13d之寬度小。進而，第1熔斷元件12D之厚度可比第2熔斷元件13D之厚度薄。藉此，可使第1熔斷元件12D之熱阻比第2熔斷元件13D之熱阻進一步變大。

圖7係概略性地表示本發明之第5實施形態之保護元件之構成之俯視圖。第5實施形態之保護元件除了第1、第2熔斷元件之構成不同以外，與第1實施形態之保護元件相同。

如圖7所示，於本第5實施形態中，形成第1熔斷元件12E之材料之熱導率可比形成第2熔斷元件13E之材料之熱導率低。於本構成中同樣，第1熔斷元件12E之熱阻比第2熔斷元件13E之熱阻大，因此當過電流流過第1熔斷元件12E及第2熔斷元件13E時，或連接於保護電路之二次電池被施加過電壓時，第1熔斷元件12E比第2熔斷元件13E先斷路。

雖然第1熔斷元件12E之長度與第2熔斷元件13E之長度相同，但是並不限制於此，第1熔斷元件12E之長度可比第2熔斷元件13E之長度長。又，雖然第1熔斷元件12E之寬度與第2熔斷元件13E之寬度相同，但是並不限制於此，第1熔斷元件12E之寬度可比第2熔斷元件13E之寬度小。進而，第1熔斷元件12E之厚度可比第2熔斷元件13E之厚度薄。藉此，可使第1熔斷元件12E之熱阻比第2熔斷元件13E之熱阻進一步變大。

如此，第1熔斷元件12A～12E及第2熔斷元件13A～13E係熔斷元件，較佳為第1熔斷元件12A之長度比第2熔斷元件13A之長度長、或第1熔斷元件12B(12C、12D)之截面面積比第2熔斷元件13B(13C、13D)之截面面積小、及/或形成第1熔斷元件12E之材料之熱導率比形成第2熔斷元件13E之材料之熱導率低。藉此，當過電流流過第1熔斷元件12A(12B、12C、12D、12E)及第2熔斷元件13A(13B、13C、13D、13E)時、或連接於保護電路之二次電池被施加過電壓時，第1熔斷元件12A(12B、12C、12D、12E)比第2熔斷元件13A(13B、13C、13D、13E)確實地先斷路，可藉由該極其簡單之構成進一步提高安全性。

圖8係概略性地表示本發明之第6實施形態之保護元件之構成之俯視圖，圖9係圖8之切斷線IX-IX上之保護元件之剖視圖。第6實施形態之保護元件除了第1、第2電極部之構成不同以外，與第1實施形態之保護元件相同。

如圖8及圖9所示，本第6實施形態中，第1電極部15B具有與第2電極部16B之熱特性不同之熱特性，第1電極部15B之熱特性及第2電極部16B之熱特性可包含熱阻及熱容中之至少一者。例如，較佳為(1)第1電極部15B之熱阻比第2電極部16B之熱阻大，或(2)第1電極部15B之熱容比第2電極部16B之熱容小，或(3)滿足上述(1)～(2)雙方。第1電極部15B及第2電極部16B之熱特性之含義與於上述第1實施形態中說明之第1、第2熔斷元件之熱特性之含義相同。

於本實施形態中，形成第1電極部15B之材料之熱導率比形成第2電極部16B之材料之熱導率小。此時，第1電極部15B之熱阻比第2電極部16B之熱阻大，因此當過電流流過第1熔斷元件12A及第2熔斷元件13A時，第1熔斷元件12A比第2熔斷元件13A先斷路，可藉由該極其簡單之構成進一步提高安全性。

圖10係概略性地表示本發明之第7實施形態之保護元件之構成之俯視圖，圖11係圖10之切斷線XI-XI上之保護元件之剖視圖。第7實施形態之保護元件除了第1、第2導通部之構成不同以外，與第1實施形態之保護元件相同。

如圖10及圖11所示，於第6實施形態中，第1導通部18B具有與第2導通部19B之熱特性不同之熱特性，第1導通部18B之熱特性及第2導通部19B之熱特性可包含熱阻及熱容中之至少一者。例如，較佳為(1)第1導通部18B之熱阻比第2導通部19B之熱阻大，或(2)第1導通部18B之熱容比第2導通部19B之熱容小，或(3)滿足上述(1)～(2)雙方。第1導通部18B及第2導通部19B之熱特性之含義與於上述第1實施形態中說明之第1、第2熔斷元件之熱特性之含義相同。

於本實施形態中，第1導通部18B之寬度比第2導通部19B之寬度小。此時，第1導通部18B之寬度方向之截面面積比第2導通部19B之寬度方向之截面面積小，第1導通部18B之熱阻比第2導通部19A之熱阻大，因此當過電流流過第1熔斷元件12A及第2熔斷元件13A時，第1熔斷元件12A比第2熔斷元件13A先斷路。

又，形成第1導通部18B之材料之熱導率可比形成第2導通部19B之材料之熱導率低。藉此，可使第1導通部18B之熱阻比第2導通部19B之熱阻進一步變大。當形成第1導通部18B之材料之熱導率比形成第2導通部19B之材料之熱導率小時，第1導通部18B之寬度雖然較佳為比第2導通部19B之寬度小，但亦可與第2導通部19B之寬度相同。

如此，第1導通部18B之寬度方向之截面面積比第2導通部19B之寬度方向之截面面積小，及/或形成第1導通部18B之材料之熱導率比形成第2導通部19B之材料之熱導率小，藉此，當過電流流過第1熔斷元件12A及第2熔斷元件13A時，第1熔斷元件12A比第2熔斷元件13A確實地先斷路，可藉由該極其簡單之構成進一步提高安全性。

[保護電路之構成] 圖12係概略性地表示本發明之第8實施形態之保護電路之構成之俯視圖。於本第8實施形態中，以保護電路具備複數個上述第1實施形態之保護元件10之情形為例來進行說明。

如圖12所示，保護電路1進一步具備：並聯連接之複數個保護元件10、10、10；複數個第1連接部31、31、31，其等配置於複數個第1電極部15A、15A、15A與外部電路之間；及複數個第2連接部32、32、32，其等配置於複數個第2電極部16A、16A、16A與外部電路之間。

第1連接部31、31、31分別經由複數個焊料部25、25、25連接於第1電極部15A、15A、15A。又，第2連接部32、32、32分別經由複數個焊料部26、26、26連接於第2電極部16A、16A、16A。複數個第1連接部31、31、31及複數個第2連接部32、32、32係例如安裝於基板上之電路圖案。作為構成複數個第1連接部31、31、31及複數個第2連接部32、32、32之材料，並無特別限制，例如可列舉銅或銅合金。

構成複數個保護元件10、10、10之複數個第1熔斷元件12A、12A、12A連接於同極，構成為當過電流流過構成各個複數個保護元件10、10、10之第1熔斷元件12A及第2熔斷元件13A時，該保護元件中的第1熔斷元件12A比第2熔斷元件13A先斷路。

又，於本實施形態中，第1連接部31具有與第2連接部32之熱特性不同之熱特性，其中第1連接部31連接於構成複數個保護元件10、10、10各者之第1熔斷元件12A，第2連接部32連接於該保護元件10之第2熔斷元件13A。且，第1連接部31之熱特性及第2連接部32之熱特性較佳為包含熱阻及熱容中之至少一者。例如，較佳為(1)第1連接部31之熱阻比第2連接部32之熱阻大，或(2)第1連接部31之熱容比第2連接部32之熱容小，或(3)滿足上述(1)～(2)雙方。第1連接部31及第2連接部32之熱特性之含義與於上述第1實施形態中所說明之第1、第2熔斷元件之熱特性之含義相同。

於本實施形態中，複數個第1連接部31、31、31之寬度比複數個第2連接部32、32、32之寬度小。此時，第1連接部31之寬度方向之截面面積比第2連接部32之寬度方向之截面面積小，第1連接部31之熱阻比第2連接部32之熱阻大，因此當過電流流過第1熔斷元件12A及第2熔斷元件13A時、或連接於保護電路之二次電池被施加過電壓時，第1熔斷元件12A比第2熔斷元件13A先斷路。

再者，如上所述，第1連接部31經由焊料部25且經由上述通孔或上述貫通孔連接於第1電極部15A，而視焊料部25之形狀、材料不同，有時會對第1連接部31之熱特性產生影響，因此第1連接部31之熱特性中可包含焊料部25等接合構件之熱特性。同理，第2連接部32之熱特性中可包含焊料部26等接合構件之熱特性。接合構件之熱特性之含義與上述第1實施形態中說明之第1、第2熔斷元件之熱特性之含義相同。

圖13及圖14係說明圖12之保護電路1之動作之電路圖，圖13表示斷路動作前之狀態，圖14表示斷路動作後之狀態。

於保護電路1中，如圖13所示，例如，複數個第1連接部31、31、31經由外部電路連接於並聯連接點A，且連接於二次電池33、33之正極。又，複數個第2連接部32、32、32經由外部電路連接於並聯連接點B，且連接於充電器34之正極。連接於第3電極部17之加熱器14分別連接於例如二次電池33、33之負極及充電器34之負極兩者。於複數個第3電極部17之下游側設有FET(Field Effect Transistor，場效應晶體管)等開關元件35。即，位於複數個第3電極部之下游側之加熱器14之一端部經由加熱器引出電極部14A與開關元件35連接，另一端部經由引繞電極部17A與第3電極部17連接於第1熔斷元件12A與第2熔斷元件13A。

於二次電池33、33之充電時，自充電器34經由外部電路對二次電池33、33供給電力。又，於二次電池之放電時，自二次電池33、33對外部電路供給電力。如此，於二次電池33、33之充電時及放電時之任一情形時，均向第1熔斷元件12A與第2熔斷元件13A兩者供給同一電力。

於二次電池33、33之充電時或放電時因某種原因產生過電流或過電壓之情形時，由於第1連接部31之熱阻比第2連接部32之熱阻大，故如圖14所示，第1熔斷元件12A比第2熔斷元件13A先斷路。於複數個保護元件10、10、10之所有保護元件中，第1熔斷元件12A均比第2熔斷元件13A先斷路，藉此將二次電池33側之電路與充電器34側之電路分離。藉此，電流不會經由加熱器14逆流，從而無需於複數個保護元件10、10、10與開關元件35之間設置二極體等整流元件。

於本實施形態中，雖然複數個第1連接部31、31、31之長度與複數個第2連接部32、32、32之長度相同，但是並不限制於此，複數個第1連接部31、31、31之長度可與複數個第2連接部32、32、32之長度不同。藉此，可使第1連接部31之熱阻比第2連接部32之熱阻進一步變大。

又，於本實施形態中，雖然複數個第1連接部31、31、31之寬度與複數個第2連接部32、32、32之寬度不同，但是並不限制於此。當複數個第1連接部31、31、31之寬度與複數個第2連接部32、32、32之寬度相同時，複數個第1連接部31、31、31之長度可與複數個第2連接部32、32、32之長度不同。

又，保護電路1亦可具有與二次電池33、33之各者連接且連接於開關元件35之未圖示之檢測元件。該檢測元件始終監視電路是否變為高電壓狀態尤其是過電壓狀態，當變為高電壓狀態時向開關元件35輸出控制信號。此時，開關元件35藉由根據控制信號使來自二次電池33之電流流入加熱器14，來使該加熱器14發熱。藉此，使第1熔斷元件12A比第2熔斷元件13A先熔斷。

如此，藉由使第1連接部31之長度比第2連接部32之長度長、及/或使第1連接部31之寬度方向之截面面積比第2連接部32之寬度方向之截面面積小，當過電流流過第1熔斷元件12A及第2熔斷元件13A時、或連接於保護電路1之二次電池33被施加過電壓時，使第1熔斷元件12A比第2熔斷元件13A確實地先斷路，從而可利用極其簡單之構成進一步提高安全性。

於本實施形態中，保護電路1具備上述第1實施形態之保護元件10，但是並不限制於此，亦可具備上述第2～第7實施形態之保護元件。於該情形時，亦可使設置於各保護元件之第1熔斷元件之熱阻大於第2熔斷元件之熱阻。

又，於本實施形態中，保護電路1中，第1連接部31之熱特性與第2連接部32之熱特性不同，但是並不限制於此，當保護元件10具有上述第1～第7實施形態之構成時，第1連接部31之熱特性可與第2連接部32之熱特性相同。例如，複數個第1連接部31、31、31之寬度方向之截面面積可與複數個第2連接部32、32、32之寬度方向之截面面積相同，又，複數個第1連接部31、31、31之熱導率可與複數個第2連接部32、32、32之熱導率相同。

如上所述，依據上述實施形態，構成為當過電流流過第1熔斷元件12A(12B、12C、12D、12E)及第2熔斷元件13A(13B、13C、13D、13E)時、或連接於保護電路1之二次電池33被施加過電壓時，第1熔斷元件12A(12B、12C、12D、12E)比第2熔斷元件13A(13B、13C、13D、13E)先斷路，因此可利用第1熔斷元件12A(12B、12C、12D、12E)將該第1熔斷元件12A(12B、12C、12D、12E)之一側之電路與另一側之電路斷路。因此，當形成具備並聯連接之複數個保護元件10之保護電路時，藉由使構成複數個保護元件10之複數個第1熔斷元件12A(12B、12C、12D、12E)連接於同極，可確實地防止過電流及過電壓而無須設置二極體等整流元件。因此，可使保護元件10藉由比先前簡單之構成確實地防止過電流及過電壓，提高安全性，並且可實現良好之製造性及成本之降低。

又，依據上述實施形態，構成為具備並聯連接之複數個保護元件10之保護電路中，構成複數個保護元件10之複數個第1熔斷元件12A連接於同極，當過電流流過構成複數個保護元件10各者之第1熔斷元件12A(12B、12C、12D、12E)及第2熔斷元件13A(13B、13C、13D、13E)時、或連接於保護電路1之二次電池33被施加過電壓時，該保護元件中之第1熔斷元件12A(12B、12C、12D、12E)比第2熔斷元件13A(13B、13C、13D、13E)先斷路，因此可利用第1熔斷元件12A(12B、12C、12D、12E)將該第1熔斷元件12A(12B、12C、12D、12E)之一側之電路(例如二次電池側電路)與另一側之電路(例如充電器側電路)斷路。因此，可確實地防止過電流及過電壓而無須設置複數個二極體等整流元件。因此，保護電路1可藉由比先前簡單之構成確實地防止過電流及過電壓，提高安全性，並且可實現良好之製造性及成本之降低。

以上對本發明之實施形態進行了詳細說明，但本發明並非限制於上述實施形態，可於申請專利範圍所記載之本發明之主旨之範圍內實現各種變化、變更。

例如，於上述實施形態中，第1、第2熔斷元件、第1、第2電極部、第1、第2導通部或第1、第2連接部之熱特性互不相同，但並不限制於此。亦可為第1、第2熔斷元件、第1、第2電極部、第1、第2導通部及/或第1、第2連接部之電性導體電阻值(電阻(Ω))互不相同。依據本構成，亦可構成為當過電流流過第1熔斷元件及第2熔斷元件時、或連接於保護電路之二次電池被施加過電壓時，上述第1熔斷元件比上述第2熔斷元件先斷路，藉此可產生與上述相同之效果。

1:保護電路 10:保護元件 11:基板 12A:第1熔斷元件 12B:第1熔斷元件 12C:第1熔斷元件 12D:第1熔斷元件 12d:熔斷元件 12E:第1熔斷元件 13A:第2熔斷元件 13B:第2熔斷元件 13C:第2熔斷元件 13D:第2熔斷元件 13d:熔斷元件 13E:第2熔斷元件 14:加熱器 14A:加熱器引出電極部 15A:第1電極部 15B:第1電極部 16A:第2電極部 16B:第2電極部 17:第3電極部 17A:引繞電極部 18A:第1導通部 18B:第1導通部 19A:第2導通部 19B:第2導通部 21:支持體 22:支持體 23:支持體 24:絕緣層 25:焊料部 26:焊料部 27:焊料部 31:第1連接部 32:第2連接部 33:二次電池 34:充電器 35:開關元件

圖1係概略性地表示本發明之第1實施形態之保護元件之構成之俯視圖。 圖2係圖1之切斷線II-II上之保護元件之剖視圖。 圖3係概略性地表示本發明之第2實施形態之保護元件之構成之俯視圖。 圖4係概略性地表示本發明之第3實施形態之保護元件之構成之俯視圖。 圖5係圖4之切斷線V-V上之保護元件之剖視圖。 圖6係概略性地表示本發明之第4實施形態之保護元件之構成之俯視圖。 圖7係概略性地表示本發明之第5實施形態之保護元件之構成之俯視圖。 圖8係概略性地表示本發明之第6實施形態之保護元件之構成之俯視圖。 圖9係圖8之切斷線IX-IX上之保護元件之剖視圖。 圖10係概略性地表示本發明之第7實施形態之保護元件之構成之俯視圖。 圖11係圖10之切斷線XI-XI上之保護元件之剖視圖。 圖12係概略性地表示本發明之第8實施形態之保護電路之構成之俯視圖。 圖13係對圖12之保護電路之動作進行說明之電路圖，表示斷路動作前之狀態。 圖14係對圖12之保護電路之動作進行說明之電路圖，表示斷路動作後之狀態。

10:保護元件

11:基板

12A:第1熔斷元件

13A:第2熔斷元件

14:加熱器

14A:加熱器引出電極部

15A:第1電極部

16A:第2電極部

17:第3電極部

17A:引繞電極部

24:絕緣層

25:焊料部

26:焊料部

27:焊料部

Claims (16)

1. 一種保護元件，其具有： 串聯連接之第1熔斷元件及第2熔斷元件； 加熱器，其連接於上述第1熔斷元件與上述第2熔斷元件之間； 第1電極部，其連接於上述第1熔斷元件之與上述第2熔斷元件相反之側； 第2電極部，其連接於上述第2熔斷元件之與第1熔斷元件相反之側；及 第3電極部，其連接於上述第1熔斷元件與上述第2熔斷元件之間，且與上述加熱器串聯連接； 上述保護元件以如下方式構成：當過電流流過上述第1熔斷元件及上述第2熔斷元件時，或對連接於保護電路之二次電池施加過電壓時，上述第1熔斷元件比上述第2熔斷元件先斷路。
2. 如請求項1之保護元件，其中上述第1熔斷元件具有與第2熔斷元件之熱特性不同之熱特性， 上述第1熔斷元件之熱特性及上述第2熔斷元件之熱特性包含熱阻及熱容中之至少一者。
3. 如請求項2之保護元件，其中上述第1熔斷元件之長度比上述第2熔斷元件之長度長，或上述第1熔斷元件之寬度方向之截面面積比上述第2熔斷元件之寬度方向之截面面積小，及/或形成上述第1熔斷元件之材料之熱導率比形成上述第2熔斷元件之材料之熱導率低。
4. 如請求項1至3中任一項之保護元件，其中上述第1電極部具有與第2電極部之熱特性不同之熱特性， 上述第1電極部之熱特性及第2電極部之熱特性包含熱阻及熱容中之至少一者。
5. 如請求項4之保護元件，其中形成上述第1電極部之材料之熱導率比形成上述第2電極部之材料之熱導率低。
6. 如請求項1至5中任一項之保護元件，其進一步具有： 第1導通部，其導通上述第1電極部與外部電路；及 第2導通部，其導通上述第2電極部與外部電路； 上述第1導通部具有與上述第2導通部之熱特性不同之熱特性， 上述第1導通部之熱特性及上述第2導通部之熱特性包含熱阻及熱容中之至少一者。
7. 如請求項6之保護元件，其中上述第1導通部之寬度方向之截面面積比上述第2導通部之寬度方向之截面面積小，及/或形成上述第1導通部之材料之熱導率比形成上述第2導通部之材料之熱導率低。
8. 一種保護電路，其係具備並聯連接之複數個保護元件者， 其中構成複數個保護元件之各保護元件包含： 串聯連接之第1熔斷元件及第2熔斷元件； 加熱器，其連接於上述第1熔斷元件與上述第2熔斷元件之間； 第1電極部，其連接於上述第1熔斷元件之與上述第2熔斷元件相反之側； 第2電極部，其連接於上述第2熔斷元件之與上述第1熔斷元件相反之側；及 第3電極部，其連接於上述第1熔斷元件與上述第2熔斷元件之間，且與上述加熱器串聯連接； 上述保護電路以如下方式構成： 構成上述複數個保護元件之複數個上述第1熔斷元件連接於同極， 當過電流流過構成上述複數個保護元件各者之上述第1熔斷元件及上述第2熔斷元件時、或連接於保護電路之二次電池被施加過電壓時，該保護元件中之上述第1熔斷元件比上述第2熔斷元件先斷路。
9. 如請求項8之保護電路，其中上述第1熔斷元件具有與上述第2熔斷元件之熱特性不同之熱特性， 上述第1熔斷元件之熱特性及上述第2熔斷元件之熱特性包含熱阻及熱容中之至少一者。
10. 如請求項9之保護電路，其中上述第1熔斷元件之長度比上述第2熔斷元件之長度長，或上述第1熔斷元件之寬度方向之截面面積比上述第2熔斷元件之寬度方向之截面面積小，及/或形成上述第1熔斷元件之材料之熱導率比形成上述第2熔斷元件之材料之熱導率高。
11. 如請求項8至10中任一項之保護電路，其中上述第1電極部具有與上述第2電極部之熱特性不同之熱特性， 上述第1電極部之熱特性及第2電極部之熱特性包含熱阻及熱容中之至少一者。
12. 如請求項11之保護電路，其中形成上述第1電極部之材料之熱導率比形成上述第1電極部之材料之熱導率低。
13. 如請求項8至12中任一項之保護電路，其中構成上述複數個保護元件之各保護元件進一步具有： 第1導通部，其導通上述第1電極部與外部電路；及 第2導通部，其導通上述第2電極部與外部電路； 上述第1導通部具有與上述第2導通部之熱特性不同之熱特性， 上述第1導通部之熱特性及上述第2導通部之熱特性包含熱阻及熱容中之至少一者。
14. 如請求項13之保護電路，其中上述第1導通部之寬度方向之截面面積比上述第2導通部之寬度方向之截面面積小，及/或形成上述第1導通部之材料之熱導率比形成上述第2導通部之材料之熱導率低。
15. 如請求項8至14中任一項之保護電路，其進一步具備： 第1連接部，其配設於複數個上述第1電極部與外部電路之間；及 第2連接部，其配設於複數個上述第2電極部與外部電路之間； 上述第1連接部具有與上述第2連接部之熱特性不同之熱特性，其中上述第1連接部連接於構成上述複數個保護元件各者之上述第1熔斷元件，上述第2連接部連接於該保護元件之上述第2熔斷元件； 上述第1連接部之熱特性及上述第2連接部之熱特性包含熱阻及熱容中之至少一者。
16. 如請求項15之保護電路，其中上述第1連接部之長度比上述第2連接部之長度長，及/或上述第1連接部之寬度方向之截面面積比上述第2連接部之寬度方向之截面面積小。

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