TWI557765B - A fuse element for a protective element, a circuit protection element, and a method of manufacturing the same - Google Patents

A fuse element for a protective element, a circuit protection element, and a method of manufacturing the same Download PDF

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Description

保護元件用之保險絲元件、電路保護元件及其製造方法
本發明係關於保護元件用之保險絲元件、及使用該保護元件用之保險絲元件之電氣‧電子機器的電路保護元件。
近年，隨行動機器等小型電子機器的急速普及，在所搭載的電源保護電路上所安裝之保護元件亦隨之使用小型薄型者。例如二次電池組的保護電路便頗適於利用表面安裝零件(SMD)的晶片保護元件。該等晶片保護元件係有如偵測因被保護機器的過電流而產生的過大發熱、或感應周圍溫度的異常過熱，依既定條件使保險絲動作而阻斷電氣電路的非復位式保護元件。該保護元件係為達機器的安全，若保護電路有偵測到機器發生異常，便利用信號電流使電阻元件發熱，再利用該發熱使由可熔性合金材構成的保險絲元件熔斷俾阻斷電路，或者利用過電流而使保險絲元件熔斷便可阻斷電路。例如日本專利特開2008-112735號公報(專利文獻1)及特開2011-034755號公報(專利文獻2)便有揭示：將異常時會發熱的電阻元件設置於陶瓷基板等絕緣基板上的保護元件，以及利用該保護元件依Li離子二次電池的過充電模式，防止因電極表面上所生成 針晶物造成的性能劣化等而導致發火事故的保護裝置。
習知上述構成晶片保護元件之保險絲元件的可熔性合金材，係利用雷射熔接等接合手段安裝於在陶瓷基板等絕緣基板上所形成圖案電極上。雷射熔接係為將個片的保險絲元件確實地接合於圖案電極之合適工法，但因為需要高價位的雷射熔接機，一邊對各個接合地方局部照射雷射一邊施行作業，因而無法進行複數保險絲元件的統括接合，頗耗作業時間，未必屬生產效率高的方法。又，特別係當將平板狀保險絲元件接合於絕緣基板的圖案電極時，必需依不會有因雷射照射熱而導致保險絲元件全體熔融的方式，對保險絲元件的周緣部進行雷射之點照射，即便保險絲元件板的中央部分有存在圖案電極，但較難將其利用於接合。因而，無法將保險絲元件與圖案電極間之接觸面全面設為接合面，就從電阻、連接強度的觀點難謂屬最佳。
再者，當隨保護元件之保險絲元件、含有基板電極的基板等接合零件的小型化‧薄型化進展，而使用更薄板的保險絲元件時，會有因雷射熱而導致經熔接後的保險絲元件出現過熱變形、或雷射照射部位過度壟起而造成局部性變厚導致元件安裝不良的缺點。所以，當在爾後步驟利用帽狀蓋體覆蓋被覆著基板上的保險絲元件時，若保險絲元件變形明顯，便會有帽狀蓋體便無法水平安裝於絕緣基板上、或偏離既定的安裝位置而妨礙蓋體的載置作業導致成為組裝不良原因等，故最好避免。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利公開2008-112735號公報
[專利文獻2]日本專利公開2011-034755號公報
緣是，本發明目的係為解決上述問題而提案，在於提供：能提升生產效率、動作特性良好的保護元件用之保險絲元件、及使用該保護元件用保險絲元件的電氣‧電子機器之電路保護元件。
本發明係為解決上述課題而完成，具有下述。
[1]一種保護元件用之保險絲元件，係具有底材、與被覆著上述底材至少其中一部分表面的被覆材，經加熱至既定加熱溫度而接合於保護元件；其中，上述底材係由熔點高於上述加熱溫度的第1可熔性金屬構成；上述被覆材係由熔點低於上述加熱溫度的第2可熔性金屬構成。
[2]如[1]所記載的保護元件用之保險絲元件，其中，上述加熱溫度係183℃以上且未滿280℃。
[3]如[1]或[2]所記載的保護元件用之保險絲元件，其中，上述接合時會接觸到上述保護元件的接觸面，係含有接合用助熔劑。
[4]如[1]~[3]中任一項所記載的保護元件用之保險絲元件，其中，上述第1可熔性金屬係20Sn-80Au合金、55Sn-45Sb合金、或含有Pb達80質量%以上的Pb-Sn合金。
[5]如[1]~[4]中任一項所記載的保護元件用之保險絲元件，其中，上述第2可熔性金屬係Sn-Ag合金、Sn-Bi合金、Sn-Cu合金、Sn-Zn合金、Sn-Sb合金、Sn-Ag-Bi合金、Sn-Ag-Cu合金、Sn-Ag-In合金、Sn-Zn-Al合金、Sn-Zn-Bi合金、或該等合金中更進一步含有Au、Ni、Ge、Ga中之至少1種金屬元素的合金。
[6]如[1]~[5]中任一項所記載的保護元件用之保險絲元件，係呈板狀體且上述被覆材的厚度係上述板狀體厚度的1%以上且20%以下、或者呈棒狀體且上述被覆材的厚度係上述棒狀體直徑的1%以上且20%以下。
[7]一種電路保護元件，係具有：絕緣基板、在上述絕緣基板表面上所設置的圖案電極、及加熱至既定加熱溫度而接合於上述圖案電極且電氣耦接於上述圖案電極的保險絲元件；其中，上述保險絲元件係具有底材、與被覆著上述底材至少其中一部分表面的被覆材；上述底材係由熔點高於上述加熱溫度的第1可熔性金屬構成；上述被覆材係由熔點低於上述加熱溫度的第2可熔性金屬構成；上述加熱溫度係183℃以上且未滿280℃。
[8]如[7]所記載的電路保護元件，其中，更進一步具有設置於上述絕緣基板上的發熱電阻體。
[9]如[7]或[8]所記載的電路保護元件，其中，上述第1可熔性金屬係20Sn-80Au合金、55Sn-45Sb合金、或含有Pb達80質量%以上的Pb-Sn合金。
[10]如[7]~[9]中任一項所記載的電路保護元件，其中，上述第2可熔性金屬係Sn-Ag合金、Sn-Bi合金、Sn-Cu合金、Sn-Zn合金、Sn-Sb合金、Sn-Ag-Bi合金、Sn-Ag-Cu合金、Sn-Ag-In合金、Sn-Zn-Al合金、Sn-Zn-Bi合金、或該等合金中更進一步含有Au、Ni、Ge、Ga中之至少1種金屬元素的合金。
[11]如[7]~[10]中任一項所記載的電路保護元件，其中，在接合於上述圖案電極前的保險絲元件，係呈板狀體且上述被覆材的厚度係上述板狀體厚度的1%以上且20%以下、或者呈棒狀體且上述被覆材的厚度係上述棒狀體直徑的1%以上且20%以下。
[12]一種電路保護元件之製造方法，係具有：準備步驟，其乃準備絕緣基板與保險絲元件；而，該絕緣基板係表面設有圖案電極；該保險絲元件係具有：底材、及被覆著上述底材至少其中一部分表面的被覆材；接合步驟，其乃在使上述保險絲元件的上述被覆材接觸到上述圖案電極的狀態下，將上述保險絲元件加熱至183℃以上且未滿280℃的加熱溫度，而將上述保險絲元件接合並電氣耦接於上述圖案電極； 熔斷助熔劑塗佈步驟，其乃在上述保險絲元件上塗佈著動作用熔斷助熔劑；以及封裝步驟，其乃利用帽狀蓋體覆蓋的上述保險絲元件並封裝；其中，上述保險絲元件中，上述底材係由熔點較高於上述接合步驟的加熱溫度之第1可熔性金屬構成，且上述被覆材係由熔點低於上述加熱溫度的第2可熔性金屬構成。
[13]如[12]所記載的電路保護元件之製造方法，其中，在上述接合步驟之前，具有在上述圖案電極上塗佈著接合用助熔劑的接合助熔劑塗佈步驟。
[14]如[12]所記載的電路保護元件之製造方法，其中，上述接合步驟係具有：去除上述圖案電極與上述保險絲元件之表面的氧化膜，而活化接合表面的活化步驟。
[15]如[12]所記載的電路保護元件之製造方法，其中，上述保險絲元件係在接觸到上述圖案電極的接觸面上含有接合用助熔劑。
藉由使用本發明的保險絲元件，便可依簡易方法將保險絲元件與保護元件予以接合，可提高生產效率。又，因為保險絲元件、與在保護元件上所設置圖案電極間的接觸面全面能輕易地接合，因而可擴大接合面積、降低電阻、且亦能提升接合強度。
10、15、16‧‧‧保護元件用之保險絲元件
11‧‧‧底材
12‧‧‧被覆材
20、30、40‧‧‧電路保護元件
23、33、43‧‧‧絕緣基板
24、34、44‧‧‧圖案電極
26、36、46‧‧‧帽狀蓋體
27a、27b、37a、37b、39a、39b、47a、47b、49a、49b‧‧‧端子
29、39、49‧‧‧導電圖案
38、48‧‧‧發熱電阻體
圖1係第1實施形態的保護元件用之保險絲元件示意立體示意圖。
圖2係第2實施形態的保護元件用之保險絲元件示意立體示意圖。
圖3係第3實施形態的保護元件用之保險絲元件示意立體示意圖。
圖4係第4實施形態的電路保護元件之構造分解立體示意圖。
圖5係第5實施形態的電路保護元件之構造圖，圖5(a)係俯視示意圖，圖5(b)係縱剖圖，圖5(c)係仰視示意圖。
圖6係第6實施形態的電路保護元件之構造圖，圖6(a)係俯視示意圖，圖6(b)係縱剖圖，圖6(c)係仰視示意圖。
[保護元件用之保險絲元件]
本發明的保險絲元件係具有：底材、以及被覆著底材至少其中一部分表面的被覆材，且加熱至既定加熱溫度而接合於保護元件。保險絲元件的形狀並無限定，可例如板狀體、棒狀體等。被覆材係依被覆著底材至少其中一部分表面的方式設置，亦可依被覆著表面全體的方式設置。例如使用板狀底材，在底材其中一表面、或二表面上設置被覆材，便可使整體構成板狀體保險絲元件。或者使用棒狀底材，依被覆著底材外周表面的方式設置被覆材，便可使全體構成棒狀體保險絲元件。
本發明的保險絲元件係加熱至既定加熱溫度(以下亦稱「加熱尖峰溫度」)而接合於保護元件。底材係由熔點較 高於加熱尖峰溫度的第1可熔性金屬構成，被覆材係由熔點較低於加熱尖峰溫度的第2可熔性金屬構成。在與保護元件間進行接合時，首先在使保險絲元件的被覆材接觸到保護元件的接合部分之狀態下，藉由將保險絲元件、或將保險絲元件與保護元件施行加熱，而使構成被覆材的第2可熔性金屬熔融，便將保險絲元件與保護元件予以接合。加熱尖峰溫度較佳係183℃以上且未滿280℃、更佳係219℃以上且未滿227℃。
能使用為第1可熔性金屬的金屬係依照加熱尖峰溫度而有所差異，較佳係20Sn-80Au合金、55Sn-45Sb合金、含有Pb達80質量%以上的Pb-Sn合金等。在各元素符號前所註記的數字係表示合金摻合率(重量%)。能使用為第2可熔性金屬的金屬係依照加熱尖峰溫度而有所差異，較佳係Sn-Ag合金、Sn-Bi合金、Sn-Cu合金、Sn-Zn合金、Sn-Sb合金、Sn-Ag-Bi合金、Sn-Ag-Cu合金、Sn-Ag-In合金、Sn-Zn-Al合金、Sn-Zn-Bi合金、或該等合金中更進一步含有Au、Ni、Ge、Ga中之至少1種金屬元素的合金等。
在底材表面上設置被覆材的方法係在能於底材表面上固設被覆材之前提下，其餘並無特別的限定。例如將被覆材利用例如覆蓋、鍍敷、熔融被覆、壓接、由松脂等可熔性樹脂進行接著等方法，便可固設於底材的表面上。底材係可為單層、複層中任一者，較佳係由單層構成。被覆材可為單層、複層中任一者，較佳係由單層構成。
本發明的保險絲元件係設置於外部電路所組裝的電路保護元件中而使用。當外部電路發生異常、外部電路的溫 度上升時，便因該異常溫度而造成保險絲元件熔斷，俾緊急停止外部電路的動作。保險絲元件熔斷的溫度係藉由適當選擇第1可熔性金屬便可調整，例如可設定為247℃以上且296℃以下。
(第1實施形態)
圖1所示係第1實施形態的保護元件用之保險絲元件示意立體示意圖。如圖1所示，保險絲元件10係呈板狀體，由：板狀底材11、以及被覆著底材11其中一表面的被覆材12構成。保險絲元件10的厚度係從所搭載電路保護元件的小型化‧薄型化觀點，較佳係64μm~300μm、更佳係80μm~110μm。
保險絲元件10中的被覆材12之厚度，較佳係保險絲元件10之厚度的1%以上且20%以下、更佳係5%以上且15%以下。若被覆材12的厚度超過20%，則保險絲元件10的動作溫度、內部電阻值便會有變動，且會因構成被覆材12的第2可熔性金屬過剩殘留，而導致在將保險絲元件接合於保護元件之後，容易發生剝離，會有對電路保護元件的可靠度造成不良影響的情況。又，若被覆材12的厚度未滿1%，便會有較難將保險絲元件充分接合於保護元件的情況。被覆材12的厚度雖依保險絲元件10全體的厚度而有所差異，但可設為例如5μm~15μm。
(第2實施形態)
圖2所示係第2實施形態的保護元件用之保險絲元件示意立體示意圖。如圖2所示，保險絲元件15係呈板狀體，由：板狀底材11、以及被覆著底材11之二表面的被覆材12構成。 保險絲元件15的厚度係從所搭載電路保護元件的小型化‧薄型化觀點，較佳係64μm~300μm、更佳係80μm~110μm。保險絲元件15中的被覆材12之厚度，就從與第1實施形態同樣的理由，較佳係保險絲元件15之厚度的1%以上且20%以下、更佳係5%以上且15%以下。
保險絲元件15係藉由在底材11的上下面設置被覆材12，便消除表背的方向性，可防止在電路保護元件的組裝步驟中發生保險絲元件誤載置。
(第3實施形態)
圖3所示係第3實施形態的保護元件用之保險絲元件示意立體示意圖。如圖3所示，保險絲元件16係呈棒狀體，由：棒狀底材11、以及被覆著底材11之外周面的被覆材12構成。保險絲元件16的直徑係從所搭載電路保護元件的小型化‧薄型化觀點，較佳係64μm~300μm、更佳係80μm~110μm。保險絲元件16中的被覆材12之直徑，就從與第1實施形態同樣的理由，較佳係保險絲元件16之直徑的1%以上且20%以下、更佳係5%以上且15%以下。
雖無特別圖示，但亦可將棒狀該保險絲元件16更進一步軋延呈板狀後才使用。又，即便保險絲元件的直徑超過300μm時，便依被覆材12厚度對保險絲元件直徑成為1%以上且20%以下的方式形成棒狀保險絲元件16，可將其軋延成厚度300μm以下的板狀後才使用。
[電路保護元件] (第4實施形態)
圖4所示係第4實施形態的電路保護元件構造之分解立體示意圖。圖4所示電路保護元件20係具有：絕緣基板23、在絕緣基板23的表面上所設置圖案電極24、接合於圖案電極24且電氣耦接於圖案電極24的保險絲元件10、以及覆蓋著保險絲元件10的帽狀蓋體26。保險絲元件10係例示使用圖1所示第1實施形態的保險絲元件10之情況，惟並不僅侷限於此，亦可使用圖2或圖3所示第2或第3實施形態的保險絲元件15、16。
絕緣基板23係耐熱性的絕緣基板，例如由玻璃環氧基板、BT(Bismalemide Triazine，雙馬來醯亞胺-三氮雜苯)基板、鐵氟龍(註冊商標)基板、陶瓷基板、玻璃基板等構成。絕緣基板23的厚度係例如0.20mm以上且0.40mm以下。
圖案電極24係在絕緣基板23的表面上依任意圖案形成，經由在絕緣基板23側面所形成半貫穿孔中設置的端子27a、27b，連接於外部電路。圖案電極24係在保險絲元件10中流通電流，當保險絲元件10熔斷時，便形成電氣性開路狀態。圖案電極24係由例如鎢、鉬、鎳、銅、銀、金或鋁等金屬材料、或者該等合金、或者該等材料中混合入複數材料的複合系材料、或者該等材料的複合層構成。
帽狀蓋體26係在能從上方覆蓋著絕緣基板23與保險絲元件25並保持所需空間之前提下，就形狀、材質並無限定，例如由圓頂狀樹脂薄膜材、塑膠材、陶瓷材等構成。
本發明的電路保護元件係組裝於外部電路中使用。若外部電路發生異常、外部電路的溫度上升，便因該異常 溫度而造成保險絲元件熔斷，俾緊急停止外部電路的動作。
電路保護元件20之製造方法，係具有：準備步驟(St10)、接合步驟(St20)、及封裝步驟(St30)。該準備步驟(St10)係準備表面設有圖案電極24的絕緣基板23、以及具有底材11及被覆底材其中一表面之被覆材12的保險絲元件10。該接合步驟(St20)係在使保險絲元件10的被覆材12接觸到圖案電極24之狀態下，將保險絲元件10加熱至183℃以上且未滿280℃的加熱溫度，而使保險絲元件10接合並電氣耦接於圖案電極24。該封裝步驟(St30)係利用帽狀蓋體26覆蓋著保險絲元件24並封裝。
接合步驟(St20)中，因為被加熱至較高於構成保險絲元件10之被覆材12之第2可熔性金屬熔點的溫度，因而保險絲元件10的被覆材12會熔融而接合於圖案電極24。接合步驟(St20)所適用的加熱手段並無特別的限定，在能將依接觸到圖案電極24的方式載置於絕緣基板23上的保險絲元件10，加熱至加熱尖峰溫度的手段之前提下，任何方法、裝置均可使用。例如使用高溫批次爐施行加熱、使用加熱板施行加熱、使用回焊爐施行加熱等均頗適於利用。
電路保護元件20之製造方法的接合步驟(St20)中，最好將所接合圖案電極24與保險絲元件10之接合面的氧化膜等予以除去，而活化接合面。此種活化接合面的方法，亦可設計在接合步驟(St20)之前，便於圖案電極24與保險絲元件10的接合面上塗佈接合用助熔劑的接合助熔劑塗佈步驟(St11)，亦可預先使保險絲元件10與圖案電極24的接合面含 有接合用助熔劑。或者，接合步驟(St20)的加熱手段，亦可藉由使用氫還原爐或蟻酸還原爐等活化氣體的回焊爐，不僅施行加熱，亦同時施行金屬表面的氧化膜等之除去及活化。接合用助熔劑係具有去除金屬表面的氧化膜、促進接合的作用。接合用助熔劑係導熱性優異的材料，例如由松脂溶解於松節油中者、或氯化鋅等材料構成。
電路保護元件20之製造方法中，最好在接合步驟(St20)之後且封裝步驟(St30)之前，設有在保險絲元件10上塗佈熔斷用助熔劑的熔斷助熔劑塗佈步驟(St21)。熔斷用助熔劑係具有容易將保險絲元件10周圍的溫度傳遞給保險絲元件10，俾提升熔斷速度的貢獻。熔斷用助熔劑係導熱性優異的材料，例如由松脂溶解於松節油中者、或氯化鋅等材料構成。
(第5實施形態)
圖5所示係第5實施形態的電路保護元件之構造圖。圖5(a)係俯視示意圖，圖5(b)係縱剖圖，圖5(c)係仰視示意圖。圖5(a)係相當於圖5(b)中的d-d剖視圖，圖5(b)係相當於圖5(a)或(c)中的D-D剖視圖。圖5所示電路保護元件30係具有：絕緣基板33、在絕緣基板33表面上所設置的圖案電極34、接合於圖案電極34並電氣耦接於圖案電極34的保險絲元件10、以及覆蓋著保險絲元件10的帽狀蓋體36。又，在絕緣基板33的背面設置有：導電圖案39、以及依電氣耦接於導電圖案39之方式設置的發熱電阻體38。保險絲元件10係例示使用圖1所示第1實施形態之保險絲元件10的情況，惟並不僅侷限於此，亦可使用圖2或圖3所示第2或第3實施形態的保險絲元件15、16。
圖案電極34係在絕緣基板33的表面上依任意圖案形成，經由在絕緣基板33側面所形成半貫穿孔中設置的端子37a、37b，連接於外部電路。圖案電極34係在保險絲元件10中流通電流，當保險絲元件10熔斷時，便形成電氣性開路狀態。又，發熱電阻體38係經由半貫穿孔中所設置的端子39a、39b，連接於在外部電路中所組裝的異常檢測器。藉由異常檢測器檢測外部電路的異常，便經由端子39a、39b及導電圖案39，對發熱電阻體38通電而使發熱電阻體38的溫度上升。結果，因發熱電阻體38的溫度上升，便可熔斷保險絲元件10。另外，導電圖案39亦可依接觸到保險絲元件10的方式設置於絕緣基板33的表面，便可高效率地將發熱電阻體38的溫度傳導給保險絲元件10。本實施形態係採取將在表背面上所形成的圖案電極34或導電圖案39，經由在半貫穿孔中所設置的端子37a、37b、39a、39b而電氣耦接的構造，但亦可取代半貫穿孔，改為採用貫通絕緣基板33的導體貫穿孔、或由平面電極圖案構成的表面佈線。
發熱電阻體38係由例如鎢、銀、鈀、釕、鉛、硼、鋁等金屬材料、或者該等的合金或氧化物、由複數材料混合的複合系材料、或者該等材料的複合層構成。亦可對發熱電阻體38的表面施行絕緣被覆。
第5實施形態的電路保護元件30，在與第4實施形態的電路保護元件20之間，僅在絕緣基板背面設有發熱電阻體38之處不同，相關除發熱電阻體38以外的構成要件及製造方法，均與第1實施形態所說明相同。
(第6實施形態)
圖6所示係第6實施形態的電路保護元件之構造圖。圖6(a)係俯視示意圖，圖6(b)係縱剖圖，圖6(c)係仰視示意圖。圖6(a)係相當於圖6(b)中的d-d剖視圖，圖6(b)係相當於圖6(a)或(c)中的D-D剖視圖。圖6所示電路保護元件40係具有：絕緣基板43、在絕緣基板43表面上所設置的圖案電極44、接合於圖案電極44並電氣耦接於圖案電極44的保險絲元件10、以及覆蓋著保險絲元件10的帽狀蓋體46。又，在絕緣基板43表面的保險絲元件10下側設有：導電圖案49、以及依電氣耦接於導電圖案49的方式設置之發熱電阻體48。若保險絲元件10接合於圖案電極44，便形成接觸到電阻發熱體48的狀態。圖6中，保險絲元件10係例示使用圖1所示第1實施形態之保險絲元件10的情況，惟並不僅侷限於此，亦可使用圖2或圖3所示第2或第3實施形態的保險絲元件15、16。
圖案電極44係在絕緣基板43的表面上依任意圖案形成，經由在絕緣基板43側面所形成半貫穿孔中設置的端子47a、47b，連接於外部電路。圖案電極44係在保險絲元件10中流通電流，當保險絲元件10熔斷時，便形成電氣性開路狀態。又，發熱電阻體48係經由半貫穿孔中所設置的端子49a、49b，連接於在外部電路中所組裝的異常檢測器。藉由異常檢測器檢測外部電路的異常，便經由端子49a、49b及導電圖案49，對發熱電阻體48通電而使發熱電阻體48的溫度上升。結果，因發熱電阻體48的溫度上升，便可熔斷保險絲元件10。
第6實施形態的電路保護元件40，在與第5實施形態的電路保護元件30之間，僅發熱電阻體48係設置於絕緣基板表面之處不同。
[實施例] (實施例1：保護元件用之保險絲元件)
實施例1的保護元件用之保險絲元件10係具有圖1所構造，藉由將由熔點280~290℃之87Pb-13Sn合金(第1可熔性金屬)構成且厚度90μm的板狀底材11、與由熔點220℃之Sn-3Ag-0.5Cu合金(第2可熔性金屬)構成且厚度10μm的被覆材12，利用覆蓋而貼合的複合金屬材構成。
(實施例2：保護元件用之保險絲元件)
實施例2的保護元件用之保險絲元件15係具有圖2所示構造，藉由在熔點280~290℃之87Pb-13Sn合金(第1可熔性金屬)構成且厚度90μm的板狀底材11之上下面，利用電鍍而設置由熔點227℃之Sn-0.7Cu合金(第2可熔性金屬)構成且厚度5μm之被覆材12的三層複合金屬材構成。
(實施例3：保護元件用之保險絲元件)
實施例3的保護元件用之保險絲元件16係具有圖3所示構造，藉由在由熔點280~290℃之87Pb-13Sn合金(第1可熔性金屬)構成且直徑280μm的棒狀底材11外周表面上，利用被覆伸線而壓接著由熔點221℃之Sn-3.5Ag合金(第2可熔性金屬)構成且厚度10μm被覆材12的複合金屬材構成。
(實施例4-1、4-2、4-3：電路保護元件)
實施例4-1、4-2、4-3的電路保護元件分別係取代圖4所 示電路保護元件20的保險絲元件10，分別改為使用實施例1~3的保護元件用之保險絲元件，接合於圖案電極24而構成電路保護元件。圖4所示電路保護元件20中，絕緣基板23係使用氧化鋁‧陶瓷絕緣基板，圖案電極24係使用Ag合金圖案電極。
在圖案電極24上預先塗佈接合用助熔劑，並在其上依接觸狀態設置保險絲元件，通過溫度分佈設定呈在餘熱溫度180~190℃下的滯留時間45秒、在225℃以上且加熱尖峰溫度235℃下的滯留時間30秒之回焊爐，而使構成被覆材12的第2可熔性金屬熔融，藉此便將保險絲元件統括接合於圖案電極24。然後，在經接合的保險絲元件上塗佈熔斷用助熔劑，並利用耐熱塑膠製帽狀蓋體26覆蓋著絕緣基板23上的保險絲元件，再利用環氧系樹脂將帽狀蓋體26與絕緣基板23予以固定，便形成實施例4-1、實施例4-2、實施例4-3的電路保護元件。
(實施例5-1、5-2、5-3：電路保護元件)
實施例5-1、5-2、5-3的電路保護元件分別係取代圖5所示電路保護元件30的保險絲元件10，分別改為使用實施例1~3的保護元件用之保險絲元件，接合於圖案電極34而構成電路保護元件。圖5所示電路保護元件30中，絕緣基板33係使用氧化鋁‧陶瓷絕緣基板，圖案電極34係使用Ag合金圖案電極。又，在絕緣基板33的背面設有發熱電阻體38。發熱電阻體38的表面係經施行玻璃材的釉上彩(overglaz)。
在圖案電極34上預先塗佈接合用助熔劑，並在其上依接觸狀態設置保險絲元件，通過溫度分佈設定呈在餘熱溫 度100~180℃下的滯留時間60秒、在220℃以上且加熱尖峰溫度230℃下的滯留時間5秒之回焊爐，而使構成被覆材12的第2可熔性金屬熔融，藉此便將保險絲元件統括接合於圖案電極34。然後，在經接合的保險絲元件上塗佈熔斷用助熔劑，並利用液晶聚合物製帽狀蓋體26覆蓋著絕緣基板33上的保險絲元件，再利用環氧系樹脂將帽狀蓋體36與絕緣基板33予以固定，便形成實施例5-1、實施例5-2、實施例5-3的電路保護元件。
(實施例6-1、6-2、6-3：電路保護元件)
實施例6-1、6-2、6-3的電路保護元件分別係取代圖6所示電路保護元件40的保險絲元件10，分別改為使用實施例1~3的保護元件用之保險絲元件，接合於圖案電極44而構成電路保護元件。圖6所示電路保護元件40中，絕緣基板43係使用氧化鋁‧陶瓷絕緣基板，圖案電極44係使用Ag合金圖案電極。又，在絕緣基板43的表面預先設有發熱電阻體48。發熱電阻體48的表面係經施行玻璃材的釉上彩。
在圖案電極44上預先塗佈接合用助熔劑，並在其上依接觸狀態設置保險絲元件，通過溫度分佈設定呈在餘熱溫度100~180℃下的滯留時間60秒、在220℃以上且加熱尖峰溫度230℃下的滯留時間5秒之回焊爐，而使構成被覆材12的第2可熔性金屬熔融，藉此便將保險絲元件統括接合於圖案電極44。然後，在經接合的保險絲元件上塗佈熔斷用助熔劑，並利用液晶聚合物製帽狀蓋體46覆蓋著絕緣基板43上的保險絲元件，再利用環氧系樹脂將帽狀蓋體46與絕緣基板43予以固 定，便形成實施例6-1、實施例6-2、實施例6-3的電路保護元件。
(比較例1：電路保護元件)
比較例1的電路保護元件係取代圖5所示電路保護元件30的保險絲元件10，改為使用厚度100μm且由87Pb-13Sn合金板構成的保險絲元件，接合於圖案電極34而形成電路保護元件。另外，對圖案電極34的接合係使用雷射熔接機實施。
[評價]
相關實施例5-1的電路保護元件、比較例1的電路保護元件，分別準備No.1~No.3等3個樣品，並施行以下的評價。表1所示係評價結果。另外，實施例5-1的電路保護元件、及比較例1的電路保護元件均係使用2.0mm×2.4mm方塊的保險絲元件。
(內部電阻值之評價)
在室溫25℃下，於電路保護元件的端子37a、37b間流入電流，並測定保險絲元件的內部電阻值。
(發熱電阻體的電阻值評價)
在室溫25℃下，於電路保護元件的端子39a、39b間流入電流，並測定發熱電阻體的電阻值。
(動作時間之評價)
在室溫25℃下，對電路保護元件的端子39b與37a‧37b間施加10W，測定直到保險絲元件產生動作為止的時間。
由表1所示結果，實施例5-1的電路保護元件相較於比較例1之下，內部電阻值呈較小值，得知可減輕電力損失。又，實施例5-1的電路保護元件相較於比較例1之下，動作時間縮短，得知動作性能獲提升。此現象可認為係藉由取得較寬廣的接合面積而改善導熱性所致。
產業上之可利用性
本發明的保護元件用之保險絲元件係利用回焊等全體的加熱熔融便可組裝搭載於電路保護元件中。又，使用該保險絲元件的本發明電路保護元件，一起與其他表面安裝零件再度利用回焊焊接，而焊接安裝於電氣電路基板上，便可利用為電池組等二次電池的保護裝置。
10‧‧‧保護元件用之保險絲元件
11‧‧‧底材
12‧‧‧被覆材

Claims (13)

  1. 一種保護元件用之保險絲元件，具有：底材、與被覆著位於與保護元件的接合部分之上述底材的全體表面的被覆材，經加熱至既定加熱溫度而接合於保護元件；其中，上述保護元件用之保險絲元件係呈板狀體且上述被覆材的厚度係上述板狀體厚度的1%以上且20%以下、或者呈棒狀體且上述被覆材的厚度係上述棒狀體直徑的1%以上且20%以下；上述底材係由熔點高於上述加熱溫度的第1可熔性金屬構成；上述被覆材係由熔點低於上述加熱溫度的第2可熔性金屬構成。
  2. 如申請專利範圍第1項之保護元件用之保險絲元件，其中，上述加熱溫度係183℃以上且未滿280℃。
  3. 如申請專利範圍第1項之保護元件用之保險絲元件，其中，上述接合時會接觸到上述保護元件的接觸面，係含有接合用助熔劑。
  4. 如申請專利範圍第1項之保護元件用之保險絲元件，其中，上述第1可熔性金屬係20Sn-80Au合金、55Sn-45Sb合金、或含有Pb達80質量%以上的Pb-Sn合金。
  5. 如申請專利範圍第1項之保護元件用之保險絲元件，其中，上述第2可熔性金屬係Sn-Ag合金、Sn-Bi合金、Sn-Cu合金、Sn-Zn合金、Sn-Sb合金、Sn-Ag-Bi合金、Sn-Ag-Cu合金、Sn-Ag-In合金、Sn-Zn-Al合金、Sn-Zn-Bi合金、或 該等合金中更進一步含有Au、Ni、Ge、Ga中之至少1種金屬元素的合金。
  6. 一種電路保護元件，具有：絕緣基板、在上述絕緣基板表面上所設置的圖案電極、及加熱至既定加熱溫度而接合於上述圖案電極且電氣耦接於上述圖案電極的保險絲元件；其中，上述保險絲元件係具有底材、與被覆著位於與保護元件的接合部分之上述底材的全體表面的被覆材；上述保護元件用之保險絲元件係呈板狀體且上述被覆材的厚度係上述板狀體厚度的1%以上且20%以下、或者呈棒狀體且上述被覆材的厚度係上述棒狀體直徑的1%以上且20%以下；上述底材係由熔點高於上述加熱溫度的第1可熔性金屬構成；上述被覆材係由熔點低於上述加熱溫度的第2可熔性金屬構成；上述加熱溫度係183℃以上且未滿280℃。
  7. 如申請專利範圍第6項之電路保護元件，其中，更進一步具有設置於上述絕緣基板上的發熱電阻體。
  8. 如申請專利範圍第6項之電路保護元件，其中，上述第1可熔性金屬係20Sn-80Au合金、55Sn-45Sb合金、或含有Pb達80質量%以上的Pb-Sn合金。
  9. 如申請專利範圍第6項之電路保護元件，其中，上述第2可熔性金屬係Sn-Ag合金、Sn-Bi合金、Sn-Cu合金、Sn-Zn合金、Sn-Sb合金、Sn-Ag-Bi合金、Sn-Ag-Cu合金、Sn-Ag-In 合金、Sn-Zn-Al合金、Sn-Zn-Bi合金、或該等合金中更進一步含有Au、Ni、Ge、Ga中之至少1種金屬元素的合金。
  10. 一種電路保護元件之製造方法，具有：準備步驟，其乃準備絕緣基板與保險絲元件；而，該絕緣基板係表面設有圖案電極；該保險絲元件係具有：底材、及被覆著上述底材的表面的被覆材；接合步驟，其乃在使上述保險絲元件的上述被覆材接觸到上述圖案電極的狀態下，將上述保險絲元件加熱至183℃以上且未滿280℃的加熱溫度，而將上述保險絲元件接合並電氣耦接於上述圖案電極；熔斷助熔劑塗佈步驟，其乃在上述保險絲元件上塗佈著動作用熔斷助熔劑；以及封裝步驟，其乃利用帽狀蓋體覆蓋的上述保險絲元件並封裝；其中，上述保險絲元件中，上述被覆材是被覆著位於與上述圖案電極的接合部分之上述底材的全體表面，上述保險絲元件係呈板狀體且上述被覆材的厚度係上述板狀體厚度的1%以上且20%以下、或者呈棒狀體且上述被覆材的厚度係上述棒狀體直徑的1%以上且20%以下，上述底材係由熔點較高於上述接合步驟的加熱溫度之第1可熔性金屬構成，且上述被覆材係由熔點低於上述加熱溫度的第2可熔性金屬構成。
  11. 如申請專利範圍第10項之電路保護元件之製造方法，其中，在上述接合步驟之前，具有在上述圖案電極上塗佈著 接合用助熔劑的接合助熔劑塗佈步驟。
  12. 如申請專利範圍第10項之電路保護元件之製造方法，其中，上述接合步驟係具有：去除上述圖案電極與上述保險絲元件之表面的氧化膜，而活化接合表面的活化步驟。
  13. 如申請專利範圍第10項之電路保護元件之製造方法，其中，上述保險絲元件係在接觸到上述圖案電極的接觸面上含有接合用助熔劑。
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