TWI658486B - 保護元件 - Google Patents

Abstract

可不增加可熔導體之製造步驟且謀求熔斷時間之縮短。

其具有：絕緣基板11；發熱體14；絕緣構件15，覆蓋發熱體14；發熱體引出電極16，電氣連接於發熱體14；第1及第2電極12；以及可熔導體13，從發熱體引出電極16跨至第1及第2電極12而連接，藉由加熱熔斷第1電極12(A1)與第2電極(A2)間之電流路徑；可熔導體13，具有形成為較主面部25厚且相對向之一對第1側緣部26、以及形成為較第1側緣部薄之厚度且相對向之一對第2側緣部27，第2側緣部27係沿著從發熱體引出電極16跨至第1及第2電極12之電流路徑配設。

Description

保護元件

本發明係關於在過充電、過放電等異常時遮斷電流路徑之保護元件、以及構裝有此保護元件之保護元件基板。本申請案係以在日本於2013年8月21日申請之日本專利申請號特願2013-171786為基礎主張優先權，參照此申請並援用於本申請案。

可充電而反覆利用之二次電池大多係被加工為電池包再提供給使用者。特別於重量能量密度高之鋰離子二次電池中，為確保使用者及電子機器的安全，一般將過充電保護、過放電保護等數個保護電路內建於電池包，而具有於特定狀況將電池包之輸出遮斷之機能。

此種保護元件，有藉由使用內建於電池包之FET開關進行輸出之ON/OFF，以進行電池包的過充電保護或過放電保護動作。然而，即使因某些原因造成FET開關短路破壞時，被施加雷電突波等而有瞬間大電流流通時，或因電池單元之壽命而輸出電壓異常下降或反之輸出過大異常電壓時，電池包或電子機器必須被保護免於起火等之事故。因此，係使用一種保護元件，其為了不論在上述可假定之任何異常狀態均可安全地遮斷電池單元之輸出，而由具有依來自外部之訊號而遮斷電流路徑之機能的保險絲元件構成。

如圖7(A)~圖7(C)所示，作為此種鋰離子二次電池等用之保 護電路之保護元件80，已提出一種保護元件，係於連接於電流路徑上之第1及第2電極81,82間連接可熔導體83而構成電流路徑一部分，藉由過電流所致之自體發熱或設於保護元件80內部之發熱體84熔斷此電流路徑上之可熔導體83。此外，圖7(B)係圖7(A)之A-A‘剖面圖，圖7(C)係圖7(A)之B-B‘剖面圖。

具體而言，保護元件80具備：絕緣基板85、積層於絕緣基板85且被絕緣構件86覆蓋的發熱體84、形成於絕緣基板85兩端之第1、第2電極81,82、於絕緣基板86上積層為與發熱體84重疊之發熱體引出電極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引出電極88的可熔導體83。

保護元件80，在偵測出過充電、過放電等異常時，即藉由發熱體84被通電而發熱。接著，藉由此熱使可熔導體83熔融，將此熔融導體聚集於發熱體引出電極88，以遮斷第1及第2電極81,82間之電流路徑。

〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本特開2010-003665號公報

〔專利文獻2〕日本特開2004-185960號公報

〔專利文獻3〕日本特開2012-003878號公報

此外，作為用於此種保護元件80之可熔導體83，已提出一種例如為Ag或Cu或以此等作為主成分之合金等高熔點金屬83b覆蓋由無鉛焊料等之低熔點金屬83a構成之箔者。保護元件80，藉由使用低熔點金屬83a之箔被高熔點金屬83b覆蓋之可熔導體83，而能防止回流等構裝溫度之熔 斷，謀求構裝之容易化，且在熔斷時利用低熔點金屬83a所產生之高熔點金屬83b之侵蝕作用(侵蝕現象)，以高熔點金屬83b之熔點以下之溫度使之熔融，實現迅速之熔斷。

此種可熔導體83中，作為由高熔點金屬83b覆蓋低熔點金屬83a之箔的工法，有能連續地對長條狀低熔點金屬箔施以高熔點金屬鍍敷之電鍍法，就作業效率方面、製造成本方面均較有利。

然而，藉由電鍍施加高熔點金屬鍍敷後，長條狀低熔點金屬箔之邊緣部分、亦即側緣部中電場強度相對變強，高熔點金屬83b較厚地被鍍敷(參照圖2)。可熔導體83中，在側緣部之高熔點金屬83b厚度達到在主面部之高熔點金屬83b之厚度的110~200%程度。如此，沿著側緣部將形成有較厚之高熔點金屬83b之可熔導體83切斷成既定長度，如圖7(A)(C)所示，若將該側緣部於第1電極81~發熱體引出電極88~第2電極82之間將該側緣部跨越連接，則會因厚度厚之側緣部使熔斷時間變長。

亦即，藉由高熔點金屬83b形成之厚度厚之側緣部由於橫跨應熔斷之第1電極81~發熱體引出電極88~第2電極82之間，因此若為了熔斷該側緣部則需要更多之熱能量。又，該側緣部，由於藉由高熔點金屬83b而形成為相對厚，因此藉由低熔點金屬83a所產生之侵蝕現象來熔斷亦需要相當之時間。再者，保護元件80中，從絕緣基板85之外緣起之距離最遠的基板中心最熱，而隨著朝向基板外緣越被散熱使溫度越難以上升。又，由於保護元件80中，藉由可熔導體83之高熔點金屬形成之厚度厚之側緣部從絕緣基板85中心形成至外緣，因此熔斷需要花費更多之時間。

又，為了切斷沿側緣部形成之厚度較厚部，使可熔導體83 整體厚度均一，除了會增加切斷步驟而使生產性降低，且因任一側面均不會被高熔點金屬覆蓋，故亦會因回流構裝時或通電時之溫度使可熔導體83形狀不穩定，有使熔斷特性產生不均之虞。

因此，本發明之目的在於，提供可不增加可熔導體之製造步驟且謀求熔斷時間之縮短之保護元件。

為了解決上述課題，本發明之保護元件，具有：絕緣基板；發熱體；絕緣構件，至少覆蓋上述發熱體；發熱體引出電極，電氣連接於上述發熱體；第1及第2電極；以及可熔導體，從上述發熱體引出電極跨至上述第1及第2電極而連接，藉由加熱熔斷上述第1電極與上述第2電極間之電流路徑；上述可熔導體，具有形成為較主面部厚且相對向之一對第1側緣部、以及形成為較上述第1側緣部薄之厚度且相對向之一對第2側緣部，上述第2側緣部係沿著從上述發熱體引出電極跨至上述第1及第2電極之電流路徑配設。

根據本發明，由於可熔導體中，形成為與主面相同厚度之第2側緣部沿著從發熱體引出電極跨至第1及第2電極之電流路徑配設，因此與將第1側緣部沿著電流路徑配設之情形相較，能以較少之熱能量迅速地熔斷。

1‧‧‧保護元件

11‧‧‧絕緣基板

11a‧‧‧背面

11b‧‧‧第1邊

11c‧‧‧第2邊

11d‧‧‧第3邊

12‧‧‧電極

13‧‧‧可熔導體

14‧‧‧發熱體

15‧‧‧絕緣構件

16‧‧‧發熱體引出電極

17‧‧‧助焊劑

18‧‧‧發熱體電極

20‧‧‧蓋構件

21‧‧‧外部連接端子

25‧‧‧主面部

26‧‧‧第1側緣部

27‧‧‧第2側緣部

30‧‧‧導體帶

40‧‧‧電池包

41~44‧‧‧電池單元

45‧‧‧電池堆

46‧‧‧檢測電路

47‧‧‧電流控制元件

50‧‧‧充放電控制電路

51,52‧‧‧電流控制元件

53‧‧‧控制部

55‧‧‧充電裝置

圖1(A)係適用本發明之保護元件之俯視圖，圖1(B)係A-A’剖面圖，圖1(C)係B-B’剖面圖。

圖2係顯示可熔導體之立體圖。

圖3係顯示適用保護元件之電池包之電路圖。

圖4係保護元件之電路圖。

圖5係顯示可熔導體熔斷後之狀態的圖，(A)係保護元件之俯視圖，(B)係保護元件之電路圖。

圖6係顯示第2實施例之高熔點金屬層之鍍敷厚度與熔斷時間及熔融發生率之關係的圖表。

圖7(A)係參考例之保護元件之俯視圖，圖7(B)係A-A’剖面圖，圖7(C)係B-B’剖面圖。

以下，參照圖式詳細說明適用本發明之保護元件及構裝有保護元件之構裝體。此外，本發明不限定僅為以下之實施形態，當然可在不偏離本發明要旨之範圍內進行各種變更。又，圖式係示意顯示，各尺寸之比率等係與現實物有相異處。具體之尺寸等應參酌以下之說明而作判斷。又，當然於圖式互相之間亦含有彼此之尺寸的關係或比率相異的部分。

[保護元件之構成]

如圖1(A)所示，適用本發明之保護元件1具備絕緣基板11、積層於絕緣基板11且為絕緣構件15所覆蓋之發熱體14、形成於絕緣基板11兩端之第1電極12(A1)及第2電極12(A2)、以與發熱體14重疊之方式積層於絕緣構件15上且電氣連接於發熱體之發熱體引出電極16、兩端分別與第1、第2電極12(A1),12(A2)連接且中央部連接於發熱體引出電極16之可熔導體13。

絕緣基板11，係使用例如氧化鋁、玻璃陶瓷、莫來石、及氧化鋯等具有絕緣性之構件形成。雖亦可使用其他玻璃環氧基板、苯酚基 板等用於印刷配線基板的材料，但需留意保險絲熔斷時之溫度。

發熱體14係具有阻抗值較高、會因通電而發熱之導電性之構件，由例如W、Mo、Ru等所構成。發熱體14能藉由將此等合金或組成物、化合物之粉狀體與樹脂黏結劑等混合，將形成之糊狀物使用網版印刷技術於絕緣基板11上形成圖案，並藉由燒成等方式而形成。

以覆蓋發熱體14之方式配置絕緣構件15，且以隔著此絕緣構件15與發熱體14對向之方式配置發熱體引出電極16。為了有效率地將發熱體14的熱傳導至可熔導體13，亦可將絕緣構件15積層於發熱體14與絕緣基板11之間。作為絕緣構件15能使用例如玻璃。

發熱體引出電極16之一端連接於發熱體電極18(P1)，且與發熱體14之一端連接。又，發熱體14之另一端連接於另一發熱體電極18(P2)。此外，發熱體電極18(P1)形成於絕緣基板11之第3邊11d側，發熱體電極18(P2)形成於絕緣基板11之第4邊11e側。又，發熱體電極18(P2)與形成於絕緣基板11之背面11a之外部連接電極21(P2)連接。

形成於絕緣基板11之兩側緣11b,11c、且藉由可熔導體13連接之第1電極12(A1)、第2電極12(A2)，分別透過貫通孔(未圖示)與設於絕緣基板11之背面11a之外部連接端子21(A1),21(A2)連接。保護元件1,藉由外部連接端子21(A1),21(A2)連接於設在構裝保護元件1之電路基板之連接電極，以組裝於形成於電路基板上之電流路徑之一部分。

此外，於第1、第2電極12(A1),12(A2)、發熱體引出電極16及外部連接端子21(A1),21(A2),21(P2)之各表面形成有Ni/Au鍍敷層22。藉此，能抑制因可熔導體13之低熔點金屬13a或可熔導體13之連接用焊料 29所致之第1、第2電極12(A1),12(A2)及發熱體引出電極16之侵蝕。

又，於第1、第2電極12(A1),12(A2)形成有用以防止後述之可熔導體13之熔融導體或可熔導體13之連接用焊料之流出之玻璃等絕緣材料所構成的流出防止部23。

[可熔導體]

可熔導體13係由內層與外層構成之積層構造體，作為內層之低熔點金屬層層13a被作為外層之高熔點金屬層13b覆蓋。低熔點金屬層13a並無特別限定，能非常合適地使用以Sn作為主成分之金屬，一般稱為「無鉛焊料」的材料(例如千住金屬工業製，M705等)。低熔點金屬層13a之熔點不一定要高於回流爐之溫度，亦可以200℃程度熔融。高熔點金屬層13b並無特別限定，能非常合適地使用例如Ag或Cu或此等中之任一者作為主成分的金屬等，具有即使藉由回流爐進行基板構裝亦不會熔融之高熔點的金屬。

可熔導體13，藉由以高熔點金屬層13b覆蓋低熔點金屬層13a，而在即使回流溫度超過低熔點金屬層13a之熔融溫度而低熔點金屬熔融，作為可熔導體13亦不至於熔斷，能容易地進行保護元件1對電路基板之構裝。

又，可熔導體13在藉由發熱體14而被加熱後，低熔點金屬層13a係熔融而侵蝕高熔點金屬層13b。是以，保護元件1能將可熔導體13以高熔點金屬層13b之熔融溫度以下之溫度熔斷，迅速地遮斷電流路徑。此外，可熔導體13在超過額定值之過電流流通之場合，亦能利用自體發熱(焦耳熱)而熔斷，遮斷電流路徑。

[第1、第2側緣部]

此處，如圖2所示，可熔導體13，具有形成為較主面部25厚之一對第1側緣部26、以及形成為與主面部25相同厚度之一對第2側緣部27。第1側緣部26相對向地設有一對，第2側緣部27與第1側緣部26大致正交，相對向地設有一對。

第1側緣部26側面被高熔點金屬層13b覆蓋，且藉此形成為較可熔導體13之主面部25厚。第2側緣部27於側面露出有外周被高熔點金屬層13b圍繞之低熔點金屬層13a。第2側緣部27除了與第1側緣部26相鄰之兩端部以外均形成為與主面部25相同厚度。

又，如圖1所示，可熔導體13中，第2側緣部27係沿著從發熱體引出電極16跨至第1、第2電極12(A1),12(A2)間之電流路徑配設。藉此，保護元件1能迅速地遮斷從發熱體引出電極16跨至第1、第2電極12(A1),12(A2)間之電流路徑。

亦即，第2側緣部27形成為較第1側緣部26相對薄。又，第2側緣部27中，低熔點金屬層13a被高熔點金屬覆蓋而形成。藉此，第2側緣部27，藉由發揮藉低熔點金屬層13a所產生之高熔點金屬層13b之侵蝕作用且被侵蝕之高熔點金屬層13b厚度亦形成為較第1側緣部26薄，而能相較於藉由高熔點金屬層13b形成為厚度厚之第1側緣部26以較少熱能量迅速地熔斷。

又，保護元件1中，雖從外緣起之距離最遠的絕緣基板11中心最熱，而隨著朝向外緣越被散熱使溫度越難以上升，但因第2側緣部27跨於第1及第2電極12(A1),12(A2)間，藉此即使在絕緣基板11外緣側，亦能以較少熱能量熔斷，迅速地遮斷電流路徑。

再者，可熔導體13之第2側緣部27，若依據後述之製法，低熔點金屬層13a雖會從端面露出至外方，但由於對向於較狹小之發熱體引出電極16，因此即使在保護元件1之回流構裝時等高溫環境下，亦能抑制低熔點金屬層13a之熔出，維持可熔導體13之形狀。

亦即，在將第2側緣部27配設於第1及第2電極12(A1),12(A2)上之場合，從端面露出至外方之低熔點金屬層13a由於與以較寬廣面積形成之第1及第2電極12(A1),12(A2)對向，因此在低熔點金屬層13a熔融後，有熔出至濕潤性高之第1及第2電極12(A1),12(A2)而無法維持形狀之虞。因此，會於每一製品之可熔導體13之熔斷時間產生不均，而有熔斷特性不穩定之虞。

另一方面，保護元件1中，由於低熔點金屬層13a從端面露出至外方之第2側緣部27與狹小之發熱體引出電極16對向，因此抑制低熔點金屬層13a之熔出，具有穩定之熔斷特性。

[可熔導體之製法]

其次，說明可熔導體13之製造步驟。可熔導體13，係藉由以構成高熔點金屬層13b之金屬覆蓋構成低熔點金屬層13a之低熔點金屬箔而製造。作為由高熔點金屬覆蓋低熔點金屬層箔的工法，有能連續地對長條狀低熔點金屬箔施以高熔點金屬鍍敷之電鍍法，就作業效率方面、製造成本方面均為有利。

藉由電鍍施加高熔點金屬鍍敷後，長條狀低熔點金屬箔之邊緣部分、亦即側緣部中電場強度相對變強，高熔點金屬層13b較厚地被鍍敷(參照圖2)。藉此，形成藉由高熔點金屬層形成有較厚之側緣部的長條狀 導體帶30。其次，藉由將此導體帶30於與長度方向正交之寬度方向(圖2中C-C’方向)切斷成既定長度，以製造可熔導體13。藉此，可熔導體13中，導體帶30之側緣部成為第1側緣部26，導體帶30之切斷面成為第2側緣部27。又，第1側緣部26被高熔點金屬層13b覆蓋，第2側緣部27，於端面(導體帶30之切斷面)中被上下一對之高熔點金屬層13b與高熔點金屬層13b夾持之低熔點金屬層13a露出至外部。

亦即，導體帶30中，被切斷成既定長度之長度方向成為連接於第1及第2電極12(A1),12(A2)上之第1側緣部26，與長度方向正交之寬度方向成為跨第1及第2電極12(A1),12(A2)間配設之第2側緣部27。是以，導體帶30成為與第1及第2電極12(A1),12(A2)間之寬度對應之寬度，且切斷成與第1及第2電極12(A1),12(A2)尺寸對應之長度。

以此方式製造之可熔導體13，藉由連接用焊料29等低熔點金屬而連接於第1及第2電極12(A1),12(A2)上及發熱體引出電極16上。此時，可熔導體13中，藉由高熔點金屬層13b形成為厚度厚之第1側緣部26連接於第1及第2電極12(A1),12(A2)上，作為導體帶30切斷面之第2側緣部27跨第1及第2電極12(A1),12(A2)間而配設。

此外，可熔導體13為了防止外層之高熔點金屬層13b氧化而於可熔導體13上之大致全面塗布有助焊劑17。又，保護元件1亦可為了保護以此方式構成之保護元件1內部而將蓋構件20載置於絕緣基板11上。

[保護元件之使用方法]

其次，說明保護元件1之使用方法。如圖3所示，上述之保護元件1例如被構裝於鋰離子二次電池之電池包內之電路來使用。

例如，構裝保護元件1之電路，係組裝於具有由合計4個鋰離子二次電池之電池單元41~44構成之電池堆45(Battery stack)的電池包40來使用。

電池包40具備電池堆45、控制電池堆45之充放電的充放電控制電路50、於電池堆45之異常時遮斷充電之適用本發明的保護元件1、檢測出各電池單元41~44之電壓的檢測電路46、以及對應檢測電路46之檢測結果來控制保護元件1之動作之電流控制元件47。

電池堆45係將需要為了保護免於過充電及過放電狀態之控制之電池單元41~44串聯連接而成，經由電池包40之正極端子40a、負極端子40b，可拆裝地連接於充電裝置55，被施加來自充電裝置55之充電電壓。可藉由將以充電裝置55充電之電池包40之正極端子40a、負極端子40b連接於靠電池動作的電子機器，來使此電子機器動作。

充放電控制電路50具備：於從電池堆45向充電裝置55流通之電流路徑串聯連接之兩個電流控制元件51,52、及控制此等電流控制元件51,52之動作的控制部53。電流控制元件51,52，例如由場效電晶體(以下稱FET)構成，藉由控制部53控制閘電壓，控制電池堆45之電流路徑之導通與遮斷。控制部53係從充電裝置55接收電力供給而動作，對應檢測電路46之檢測結果，於電池堆45過放電或過充電時，以遮斷電流路徑之方式控制電流控制元件51,52之動作。

保護元件1係例如連接於電池堆45與充放電控制電路50之間之充放電電流路徑上，其動作受電流控制元件47控制。

檢測電路46係與各電池單元41~44相連接，檢測各電池單 元41~44之電壓值，將各電壓值供給至充放電控制電路50之控制部53。又，檢測電路46係於任一個電池單元41~44成為過充電電壓或過放電電壓時輸出控制電流控制元件47之控制訊號。

電流控制元件47係由例如FET構成，藉由從檢測電路46輸出之檢測訊號，當電池單元41~44之電壓值成為超過既定之過放電或過充電狀態之電壓時，使保護元件1動作，以控制成將電池堆45之充放電電流路徑不論電流控制元件51,52之開關動作為何均予以遮斷。

具體說明由如以上之結構構成之電池包40中之保護元件1構成。

首先，適用本發明之保護元件1具有如圖4所示之電路結構。亦即，保護元件1係由經由發熱體引出電極16串聯連接之可熔導體13、及經由可熔導體13之連接點通電而發熱藉此熔融可熔導體13之發熱體14所構成之電路結構。又，保護元件1中，例如可熔導體13被串聯連接於充放電電流路徑上，且發熱體14與電流控制元件47連接。保護元件1之兩個電極12中，分別經由外部連接端子21，一方連接於A1，另一方連接於A2。又，發熱體引出電極16與連接於此之發熱體電極18係連接至P1，另一發熱體電極18則經由外部連接電極21連接於P2。

由此種電路結構構成之保護元件1，能藉由發熱體14之發熱使電流路徑上之可熔導體13熔斷而遮斷電池包40之充放電路徑。由於保護元件1中，可熔導體13之第2側緣部27沿著從發熱體引出電極16跨至第1及第2電極12(A1),12(A2)間之電流路徑配設。第2側緣部27形成為相對較薄，因此能以較少之熱能量遮斷從發熱體引出電極16跨至第1及第2電極12(A1), 12(A2)間之電流路徑。

又，第2側緣部27由於在低熔點金屬層13a之上下面積層有高熔點金屬層13b，因此能藉由低熔點金屬所致之高熔點金屬層之侵蝕作用，以達到高熔點金屬之熔點前之低溫度加以熔斷，能更迅速地熔斷。

如圖5(A)所示，可熔導體13之熔融導體被拉引至濕潤性高之發熱體引出電極16及第1及第2電極12(A1),12(A2)而被熔斷。是以，可熔導體13能確實地使第1電極12(A1)~發熱體引出電極16~第2電極12(A2)間熔斷(圖5(B))。又，藉由可熔導體13熔斷，對發熱體14之供電亦被停止。

此外，本發明之保護元件不限於使用於鋰離子二次電池之電池包，當然可應用於需要藉由電氣信號遮斷電流路徑之各種用途。

【實施例1】

其次，說明本發明之第1實施例。第1實施例，係作成利用電鍍法以高熔點金屬覆蓋低熔點金屬箔之導體帶並將之於寬度方向切斷，而製得可熔導體。低熔點金屬箔，係使用厚度60μm之無鉛焊料箔，藉由電鍍法對低熔點金屬箔全面施加Ag鍍敷，形成單側厚度4μm之高熔點金屬層。

實施例1中，係將可熔導體之藉由覆蓋高熔點金屬而形成為厚度較厚之第1側緣部配設於第1及第2電極上，將作為導體帶切斷面之第2側緣部沿跨第1電極~發熱體引出電極~第2電極之電流路徑而配設(參照圖1)。比較例1中，係將第1側緣部沿電流路徑上配設，將第2側緣部配設於第1及第2電極上(參照圖7)。

實施例1及比較例1均施加35W之電力，比較熔斷時間。將結果顯示於表1。

如表1所示，相較於比較例1中可熔導體之熔斷需要0.30秒，實施例1中能以0.24秒即熔斷。如此相較於比較例1之熔斷時間能縮短至80%，藉由將第2側緣部沿電流路徑配設，而能迅速地熔斷。

其理由在於，實施例1中，由於將相較於藉由高熔點金屬形成為較厚之第1側緣部形成為較薄且積層有低熔點金屬與高熔點金屬之第2側緣部沿著跨第1及第2電極之電流路徑配設，因此能以較少熱能量且利用低熔點金屬所致之高熔點金屬之侵蝕作用迅速地熔斷。

[高熔點金屬層之厚度]

其次，說明可熔導體13之高熔點金屬層13b之最佳厚度。如上述般，本發明之可熔導體13中，作為內層之低熔點金屬層13a被作為外層之高熔點金屬層13b覆蓋。

此處，可熔導體13中，高熔點金屬層13b之膜厚越薄，則發熱體14發熱後藉由低熔點金屬越迅速地被侵蝕，而能加速熔斷時間。是以，可熔導體13從快速熔斷之觀點來看，較佳為將高熔點金屬層13b盡可能地形成為較薄。

另一方面，在將保護元件1藉由回流焊而構裝於電路基板之情形，若高熔點金屬層13b之膜厚較薄，則會因在回流加熱時被低熔點金屬侵蝕，而有熔斷時間產生不均等無法維持穩定之熔斷特性之虞。是以， 可熔導體13，從能夠進行回流構裝且維持熔斷特性之觀點來看，較佳為將高熔點金屬層13b形成為盡可能較厚。

因此，可熔導體13中，係以能兼顧發熱體14發熱時之快速熔斷與回流構裝及熔斷特性之維持之最佳膜厚形成有高熔點金屬層13b。具體而言，可熔導體13中，在主面部25之高熔點金屬層13b之膜厚於表背面分別形成為2μm以上。藉由將高熔點金屬層13b之膜厚形成為2μm以上，可熔導體13中，在將保護元件1藉由回流構裝而搭載於電路基板之情形，高熔點金屬層13b亦不會被低熔點金屬侵蝕，能防止可熔導體13變形。是以，可熔導體13不論額定值或尺寸為何，藉由將高熔點金屬層13b之膜厚形成為2μm以上，即具有在每一製品無熔斷時間之不均之穩定熔斷特性。

又，可熔導體13較佳為將在主面部25之高熔點金屬層13b之膜厚於表背面分別形成為6μm以下。藉由將高熔點金屬層13b之膜厚形成為6μm以下，可熔導體13可不論額定值或尺寸為何，均能在發熱體14之發熱時由低熔點金屬迅速地侵蝕高熔點金屬，而能在短時間熔斷。可熔導體13中，若高熔點金屬層13b之膜厚較6μm厚，則由於低熔點金屬之侵蝕量會增加，因此熔斷時間亦相應地變長。

此外，如上所述，可熔導體13，能藉由電鍍法對長條狀低熔點金屬箔連續地形成高熔點金屬層13b。此時，可熔導體13能藉由電流控制將高熔點金屬層13b以所欲之膜厚形成。

【實施例2】

其次，說明本發明之第2實施例。第2實施例中，係準備改變了覆蓋低熔點金屬箔之高熔點金屬層之厚度的可熔導體樣品，將使用此等各樣品 而形成之保護元件藉由回流焊構裝於電路基板上，針對各可熔導體樣品調查有無變形或熔斷。又，對各保護元件施加電力，測定可熔導體樣品之熔斷時間。

用於第2實施例之可熔導體樣品，係使用厚度60μm之無鉛焊料箔作為低熔點金屬箔，藉由電鍍法對無鉛焊料箔全面施加Ag鍍敷，形成單側厚度1~7μm之高熔點金屬層。此外，各可熔導體樣品，能藉由控制電流量將Ag鍍敷層以所欲之膜厚形成。各可熔導體樣品在電鍍後於寬度方向切換而形成既定之長度。

作為各可熔導體樣品，比較例2中，係形成單側厚度1μm之高熔點金屬層。又，實施例2中，係形成單側厚度2μm之高熔點金屬層。又，實施例3中，係形成單側厚度3μm之高熔點金屬層。又，實施例4中，係形成單側厚度4μm之高熔點金屬層。又，實施例5中，係形成單側厚度5μm之高熔點金屬層。又，實施例6中，係形成單側厚度6μm之高熔點金屬層。又，實施例7中，係形成單側厚度7μm之高熔點金屬層。

比較例2及實施例2~7之各可熔導體樣品，將藉由覆蓋高熔點金屬而形成為厚度較厚之第1側緣部配設於第1及第2電極上，將作為導體帶切斷面之第2側緣部沿跨第1電極~發熱體引出電極~第2電極之電流路徑而配設，藉此形成實施例2之保護元件(參照圖1)。保護元件，針對比較例2及實施例2~7之各可熔導體樣品分別準備24個。

其次，將各保護元件藉由回流焊接構裝於電路基板上。回流溫度約260℃。回流構裝後，打開保護元件之蓋構件目視觀察可熔導體樣品，評估可熔導體之變形，且求出可熔導體之熔融發生率(%)。又，回流構 裝後，對各保護元件施加35W之電力，比較熔斷時間(sec)。

針對可熔導體之變形之評估，在藉由回流加熱而可熔導體熔斷之情形為×，在藉由回流加熱雖不至使可熔導體之熔斷但可觀查到實際使用上沒有問題之程度之變形的情形為○，在藉由回流加熱而可熔導體亦沒有熔斷且亦幾乎沒看到變形之情形為◎。

可熔導體之熔融發生率，係從各可熔導體之樣品數目24個中達到熔斷之樣品數目求出。將結果顯示於表2及圖6。

如表2及圖6所示，高熔點金屬層之膜厚為2μm以上之實施例2~7之保護元件中，任一樣品即使藉由回流構裝均沒有觀察到足以影響可熔導體實際使用之變形。又，在將Ag鍍敷厚度設為2~6μm之實施例2~實施例6中，可熔導體之熔斷時間亦為較短之0.44sec以下，能充分對應快速熔斷之需求。

另一方面，將Ag鍍敷厚度設為1μm之比較例1中，雖熔斷時間較短，但因回流構裝而可熔導體熔斷之樣品發生整體之30%。此係因Ag鍍敷層過薄而藉由回流加熱使焊料箔熔融，並藉由此熔融焊料侵蝕了Ag鍍敷層所導致的。

從以上可知，構成可熔導體之外層之Ag鍍敷層較佳為以厚度2μm以上形成，更佳為設為6μm以下。

Claims (10)

1. 一種保護元件，其具有：絕緣基板；發熱體；絕緣構件，至少覆蓋上述發熱體；發熱體引出電極，電氣連接於上述發熱體；第1及第2電極；以及可熔導體，從上述發熱體引出電極跨至上述第1及第2電極而連接，藉由加熱熔斷上述第1電極與上述第2電極間之電流路徑；上述可熔導體，具有形成為較主面部厚且相對向之一對第1側緣部、以及形成為較上述第1側緣部薄之厚度且相對向之一對第2側緣部，上述第2側緣部係沿著從上述發熱體引出電極跨至上述第1及第2電極之電流路徑配設；且上述可熔導體中，上述第1側緣部被高熔點金屬覆蓋，於上述第2側緣部積層有低熔點金屬及覆蓋上述低熔點金屬之表面的上述高熔點金屬。
2. 如申請專利範圍第1項之保護元件，其中，上述可熔導體中，係於形成為長條狀之上述低熔點金屬之箔之表面，藉由將覆蓋有上述高熔點金屬之導體帶於寬度方向切斷而形成。
3. 如申請專利範圍第1或2項之保護元件，其中，上述可熔導體中，於上述低熔點金屬之表面，藉由電鍍法覆蓋有上述高熔點金屬。
4. 如申請專利範圍第1或2項之保護元件，其中，上述第2側緣部中，上述低熔點金屬較端面露出於外方。
5. 如申請專利範圍第4項之保護元件，其中，上述可熔導體中，上述第2側緣部對向於上述發熱體引出電極。
6. 如申請專利範圍第1或2項之保護元件，其中，上述可熔導體中，上述第1側緣部連接於上述第1及第2電極。
7. 如申請專利範圍第5項之保護元件，其中，上述可熔導體中，上述第1側緣部連接於上述第1及第2電極。
8. 如申請專利範圍第1或2項之保護元件，其中，上述低熔點金屬係無鉛焊料，上述高熔點金屬係Ag或Cu或以Ag或Cu作為主成分之金屬。
9. 如申請專利範圍第1或2項之保護元件，其中，上述可熔導體中，積層於主面部中之上述低熔點金屬之表背面之上述高熔點金屬之膜厚分別為2μm以上。
10. 如申請專利範圍第9項之保護元件，其中，上述高熔點金屬之膜厚為6μm以下。