TWI676199B - 保護元件及構裝體 - Google Patents

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TWI676199B
TWI676199B TW104128562A TW104128562A TWI676199B TW I676199 B TWI676199 B TW I676199B TW 104128562 A TW104128562 A TW 104128562A TW 104128562 A TW104128562 A TW 104128562A TW I676199 B TWI676199 B TW I676199B
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米田吉弘
Yoshihiro Yoneda
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日商迪睿合股份有限公司
Dexerials Corporation
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Abstract

本發明提供能夠對應於鋰離子二次電池等之高定額化而提高定額之小型保護元件、及於電路基板構裝有保護元件之構裝體。該保護元件包括:絕緣基板10;發熱體11,其配置於絕緣基板10;發熱體引出電極13,其與發熱體11電性連接;以及可熔導體15,其具有與外部電路連接之一對端子部20,且藉由將一對端子部20之間熔斷而遮斷外部電路的電流路徑。

Description

保護元件及構裝體
本發明係關於保護元件及於電路基板構裝有保護元件之構裝體,該保護元件構裝至電流路徑上,且伴隨發熱體發熱而使可熔導體熔斷,藉此遮斷該電流路徑。
本申請案係以2014年9月12日在日本提出申請之日本專利申請案號特願2014-186881為基礎主張優先權,參照該申請案將其援用於本申請案。
能夠充電後反復使用的二次電池多被加工為電池組後提供給用戶。尤其對於重量能量密度高之鋰離子二次電池而言,為了確保用戶及電子機器的安全,一般於電池組中內置有過充電保護、過放電保護等若干個保護電路,該保護電路具有於特定情形時遮斷電池組的輸出之功能。
此種保護電路使用內置於電池組之FET開關而進行輸出的導通/斷開(ON/OFF),藉此,進行對於電池組之過充電保護或過放電保護動作。然而,於FET開關因某些原因而短路損壞之情形時,於被施加雷電突波等而瞬間有大電流流動之情形時,或者於輸出電壓由於單電池(battery cell)的壽命而異常地降低,或相反地輸出過大之異常電流之情形時,均必須保護電池組或電子機器不會發生火災等意外。因此,為了於如上所述的可想到之任何異常狀態下,均安全地遮斷單電池的輸出,可使用包含保護元件之保護電路,該保護元件具有根據來自外部之訊號而遮斷電流路徑之功能。
如專利文獻1所揭示,如上所述之面向鋰離子二次電池等之保護電路的保護元件一般使用如下構造:於保護元件內部具有發熱體,藉由該發熱體而將電流路徑上的可熔導體熔斷。
作為本發明的關聯技術,於圖26(A)(B)中顯示保護元件100。保護元件100包括:絕緣基板101;發熱體103,其積層於絕緣基板101,由玻璃等絕緣構件102覆蓋;一對電極104a、104b,其形成於絕緣基板101的兩端;發熱體引出電極105,其以與發熱體103重疊之方式而積層於絕緣構件102上;以及可熔導體106,其兩端分別連接於一對電極104a、104b,且中央部連接於發熱體引出電極105。
發熱體引出電極105的一端連接於第1發熱體電極107。又,發熱體103的另一端連接於第2發熱體電極108。再者,保護元件100為了防止可熔導體106氧化,於可熔導體106上的大致整個面塗佈有助焊劑111。又,保護元件100為了保護內部,亦可於絕緣基板101上載置外蓋構件。
於此種保護元件100中,形成於絕緣基板101的表面之一對電極104a、104b經由形成於絕緣基板的側面之導電通孔109,與形成於絕緣基板101的背面之外部連接電極110電性連接。而且,於保護元件100中,外部連接電極110連接於適用於鋰離子二次電池等之保護電路的基板上,藉此,構成該保護電路的電流路徑的一部分。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2010-003665號公報
然而近年來,使用有電池與馬達之HEV(Hybrid Electric Vehicle,油電混合車輛)或EV(Electric Vehicle,電動車輛)迅速普及。考慮到能量密度與輸出特性,逐步使用鋰離子二次電池作為HEV或EV的動力源。又,鋰離子二次電池亦已開始實際運用於電動工具或電動輔助自行車、飛機等。此種用途需要高電壓、大電流。因此,亦已開發出了能夠承受高電壓、大電流之專用單電池,但考慮到製造成本上的問題,於多數情形下,藉由串聯、並聯複數個單電池,使用通用單電池來確保必需之電壓、電流。
於如上所述之鋰離子二次電池等的大電流用途中,保護元件亦需要進一步提高電流定額。即,於鋰離子二次電池等高電壓化、大電流化,而搭載於保護電路之保護元件不具備與該高電壓化、高電流化相對應之定額之情形時,於通常之使用狀態下,電流路徑上的可熔導體有可能會熔斷,或有可能會因保護元件發熱而引起連接不良或對周邊的元件等造成不良影響。
而且,對於保護元件100而言,可熔導體所連接之一對電極104a、104b之間的導通電阻亦能夠充分地降低至能夠應對電流定額提高之程度(例如不足1mΩ)。
然而,於保護元件100,一對電極104a、104b各自與外部連接電極110之間的導通電阻高,例如僅單側之通孔109,其導通電阻即為0.5~1.0mΩ以上,即使將導體填充至導電通孔內,使絕緣基板側之導通電阻降低時亦存在極限,上述保護元件100於絕緣基板101的背面設置外部連接電極110,且藉由導電通孔109來連接一對電極104a、104b與上述外部連接 電極110。
又,例如於UL等安全標準中,將器件表面或端子的溫度上升規定為對熔絲的額定電流進行定義之指標,藉由通電而對通孔進行加熱,藉此,端子或器件表面的溫度亦會上升,因此,不得不以滿足包含通孔的發熱量部分在內之安全標準設定電流定額,而為過去阻礙高定額化的原因。
而且,隨著電子機器之小型化、高電流定額化,需要小型且高電流定額之保護元件。
因此,本發明之目的在於提供一種可因應鋰離子二次電池等的高電壓化、大電流化及電子機器之小型化、高定額化,提升高電流定額的小型保護元件及於電路基板構裝有保護元件之構裝體。
為了解決上述問題,本發明的保護元件包括:絕緣基板;發熱體,其配置於上述絕緣基板;發熱體引出電極,其與上述發熱體電性連接;以及可熔導體,其具有與外部電路連接之一對端子部,且藉由將上述一對端子部之間熔斷而遮斷上述外部電路的電流路徑。
又,本發明的構裝體係於電路基板構裝有保護元件之構裝體,上述保護元件包括:絕緣基板;發熱體,其配置於上述絕緣基板;發熱體引出電極,其與上述發熱體電性連接;以及可熔導體,其具有與外部電路連接之一對端子部,且藉由將上述一對端子部之間熔斷而遮斷上述外部電路的電流路徑。
根據本發明,並不是於絕緣基板中設置通孔而將可熔導體的通電路徑引出至外部電路,而是於可熔導體形成有成為與外部電路連接之連接端子之端子部,因此,外部電路與可熔導體之間的導通電阻取決於可熔導體本身的電阻值,而並不被絕緣基板側的構成左右。因此,根據本發明,能夠使元件整體的通電路徑實現低電阻化,從而容易地提高電流定額。
1‧‧‧保護元件
10‧‧‧絕緣基板
10a‧‧‧表面
10b‧‧‧背面
11‧‧‧發熱體
12‧‧‧絕緣構件
13‧‧‧發熱體引出電極
15‧‧‧可熔導體
15a‧‧‧主面部
15b‧‧‧第1側緣部
15c‧‧‧第2側緣部
16‧‧‧發熱體電極
17‧‧‧通孔
18‧‧‧外部連接端子
19‧‧‧外蓋構件
20‧‧‧端子部
21‧‧‧嵌合凹部
23‧‧‧第1散熱電極
24‧‧‧通孔
25‧‧‧第2散熱電極
27‧‧‧助焊劑
30‧‧‧電池組
30a‧‧‧正極端子
30b‧‧‧負極端子
31~34‧‧‧單電池
35‧‧‧電池堆
36‧‧‧檢測電路
37‧‧‧電流控制元件
40‧‧‧充放電控制電路
41‧‧‧電流控制元件
42‧‧‧電流控制元件
43‧‧‧控制部
45‧‧‧充電裝置
50‧‧‧保護元件
51‧‧‧可熔導體
52‧‧‧端子部
53‧‧‧熔斷部
54‧‧‧板狀體
55‧‧‧絕緣壁
56‧‧‧第3散熱電極
60‧‧‧保護元件
61‧‧‧可熔導體
62‧‧‧端子部
70‧‧‧保護元件
71‧‧‧可熔導體
72‧‧‧端子部
73‧‧‧熔斷部
74‧‧‧外部連接端子
90‧‧‧高熔點金屬層
91‧‧‧低熔點金屬層
92~94‧‧‧開口部
96‧‧‧導體帶
圖1(A)係顯示保護元件的上面側之外觀立體圖,圖1(B)係顯示保護元件的底面側之外觀立體圖。
圖2(A)係省略保護元件的外蓋構件而顯示之俯視圖,圖2(B)係圖2(A)所示之保護元件之A-A'剖面圖。
圖3(A)係省略外蓋構件而顯示可熔導體熔斷後之保護元件之俯視圖,圖3(B)係圖3(A)所示之保護元件之A-A'剖面圖。
圖4係顯示保護元件之製造步驟之立體圖,(A)顯示絕緣基板,(B)顯示於絕緣基板嵌合有可熔導體之狀態,(C)顯示於可熔導體設置有助焊劑之狀態,(D)顯示設置有外蓋構件之狀態。
圖5係顯示連接有保護元件之電池組的電路構成例之圖。
圖6係顯示保護元件的電路構成之圖,(A)顯示可熔導體熔斷之前,(B)顯示可熔導體熔斷之後。
圖7係顯示應用有本發明之保護元件的變形例之俯視圖。
圖8(A)係省略外蓋構件而顯示具備設置有複數個熔斷部之可熔導體之保護元件的俯視圖,圖8(B)係圖8(A)所示之保護元件之A-A'剖面圖。
圖9係用以對具備複數個熔斷部之可熔導體之製造步驟進行說明的俯視圖,(A)顯示利用端子部來一體地支持熔斷部的兩側,(B)顯示利用端子部來一體地支持熔斷部的單側。
圖10係顯示具備設置有複數個熔斷部之可熔導體之保護元件之製造步驟的立體圖,(A)顯示絕緣基板,(B)顯示於絕緣基板嵌合有可熔導體之狀態,(C)顯示於可熔導體設置有助焊劑之狀態,(D)顯示設置有外蓋構件之狀態。
圖11(A)係省略外蓋構件而顯示具備複數個可熔導體之保護元件之俯視圖,圖11(B)係圖11(A)所示之保護元件之A-A'剖面圖。
圖12(A)係顯示使端子部向絕緣基板的表面側突出之保護元件的上面側之外觀立體圖,圖12(B)係顯示保護元件的底面側之外觀立體圖。
圖13(A)係省略外蓋構件而顯示具備設置有複數個熔斷部之可熔導體,且使端子部向絕緣基板的表面側突出之保護元件之俯視圖,圖13(B)係圖13(A)所示之保護元件之A-A'剖面圖。
圖14係顯示具備設置有複數個熔斷部之可熔導體,且使端子部向絕緣基板的表面側突出之保護元件之製造步驟的立體圖,(A)顯示絕緣基板,(B)顯示可熔導體及外部連接端子連接於絕緣基板之狀態,(C)顯示於可熔導體設置有助焊劑之狀態,(D)顯示設置有外蓋構件之狀態。
圖15係顯示於絕緣基板的背面側設置有發熱體之保護元件之剖面圖,(A)顯示使端子部向絕緣基板的背面側突出之保護元件,(B)顯示使端子部向絕緣基板的表面側突出之保護元件。
圖16係顯示於絕緣基板的內部設置有發熱體之保護元件之剖面圖,(A) 顯示使端子部向絕緣基板的背面側突出之保護元件,(B)顯示使端子部向絕緣基板的表面側突出之保護元件。
圖17係顯示使發熱體與可熔導體於絕緣基板的表面鄰接之保護元件之圖,(A)係省略外蓋構件而顯示之俯視圖,(B)係(A)所示之保護元件之A-A'剖面圖。
圖18係顯示具有高熔點金屬層與低熔點金屬層且具備被覆構造之可熔導體之立體圖,(A)顯示將低熔點金屬層作為內層且利用高熔點金屬層來被覆該低熔點金屬層之構造,(B)顯示將高熔點金屬層作為內層且利用低熔點金屬層來被覆該高熔點金屬層之構造。
圖19係顯示具備高熔點金屬層與低熔點金屬層的積層構造之可熔導體之立體圖,(A)顯示上下雙層構造,(B)顯示內層及外層之三層構造。
圖20係顯示具備高熔點金屬層與低熔點金屬層的多層構造之可熔導體之剖面圖。
圖21係顯示於高熔點金屬層形成有線狀的開口部且露出有低熔點金屬層之可熔導體之俯視圖,(A)係沿著長度方向而形成有開口部之圖,(B)係沿著寬度方向而形成有開口部之圖。
圖22係顯示於高熔點金屬層形成有圓形的開口部且露出有低熔點金屬層之可熔導體之俯視圖。
圖23係顯示於高熔點金屬層形成有圓形的開口部且於內部填充有低熔點金屬之可熔導體之俯視圖。
圖24係顯示露出有被高熔點金屬包圍之低熔點金屬之可熔導體之立體圖。
圖25係顯示連接有圖24所示之可熔導體之保護元件之圖,(A)係省略外蓋構件而顯示之俯視圖,(B)係(A)所示之保護元件之A-A'剖面圖。
圖26係顯示省略外蓋構件顯示之習知保護元件之圖,(A)係俯視圖,(B)係(A)之A-A'剖面圖。
以下,一面參照圖式,一面詳細地說明應用有本發明之保護元件及構裝體。再者,本發明並非僅限定於以下之實施形態,在不脫離本發明宗旨之範圍內當然能夠進行各種變更。又,圖式僅為示意,各尺寸之比率等有時與實際不同。具體之尺寸等應考慮以下之說明而加以判斷。又,圖式相互之間當然亦包含彼此的尺寸關係或比率不同之部分。
[保護元件的構成]
圖1、圖2顯示應用有本發明之保護元件1。圖1(A)係顯示保護元件1的上面側之外觀立體圖,圖1(B)係顯示保護元件1的底面側之外觀立體圖。圖2(A)係省略保護元件1的外蓋構件而顯示之俯視圖,圖2(B)係圖2(A)所示之A-A'剖面圖。又,圖3係顯示省略可熔導體熔斷後之保護元件1的外蓋構件而顯示之俯視圖,圖3(B)係圖3(A)所示之A-A'剖面圖。保護元件1具備:絕緣基板10;發熱體11,積層於絕緣基板10的表面10a,且由絕緣構件12覆蓋;發熱體引出電極13,以與發熱體11重疊之方式積層於絕緣構件12上;可熔導體15,嵌合於絕緣基板10的相對向之一對側緣,且中央部連接於發熱體引出電極13;以及外蓋構件19,覆蓋設置有可熔導體15之絕緣基板10的表面10a。
保護元件1為實現小型且高定額電流之保護元件,例如雖然 絕緣基板10之尺寸小型至邊長為3~6mm左右,元件整體之電阻值為0.5~1mΩ,且定額已達30~60A之高定額。再者,本發明當然能夠應用於具備各種尺寸、電阻值及電流定額之保護元件。
絕緣基板10例如形成為方形,由氧化鋁、玻璃陶瓷、莫來石(mullite)、氧化鋯等具有絕緣性之構件形成。此外,亦可使用玻璃環氧基板、酚系基板等印刷配線基板中所使用之材料,但需要留意可熔導體15熔斷時之溫度。
發熱體11係通電後發熱之具有導電性之構件,例如由鎳鉻合金、W、Mo、Ru等或包含該等元素之材料構成。將上述合金或組成物、化合物的粉狀體與樹脂黏合劑等混合,使用網版印刷技術,使膏狀的混合物在積層於絕緣基板10之絕緣構件12上形成圖案,並進行煆燒等,藉此能夠形成發熱體11。
又,發熱體11由絕緣構件12被覆,且經由絕緣構件12與發熱體引出電極13及連接於發熱體引出電極13之可熔導體15相對向。設置絕緣構件12之目的在於謀求發熱體11之保護及絕緣,並且效率良好地將發熱體11之熱傳導至可熔導體15,該絕緣構件12例如由玻璃層構成。保護元件1的發熱體11形成於絕緣基板10的表面10a上積層之絕緣構件12上,並且由絕緣構件12被覆,藉此,能夠效率良好地將發熱體11之熱傳導至可熔導體15。再者,保護元件1亦可將發熱體11積層於絕緣基板10的表面10a,且藉由絕緣構件12來被覆發熱體11的表面。
又,發熱體11的一端與發熱體引出電極13連接,另一端與發熱體電極16連接。發熱體引出電極13具有:下層部13a,形成於絕緣基 板10的表面10a上,並且與發熱體11連接;以及上層部13b,與發熱體11相對向地積層於絕緣構件12上,並且與可熔導體15連接。藉此,發熱體11經由發熱體引出電極13與可熔導體15電性連接。再者,發熱體引出電極13經由絕緣構件12與發熱體11相對向地配置,藉此,能夠使可熔導體15熔融,並且能夠容易地使熔融導體凝結。
又,發熱體電極16形成於絕緣基板10的表面10a上,經由形成有導電層之通孔17,與形成於絕緣基板10的背面10b之外部連接端子18相連。
上述發熱體引出電極13及發熱體電極16例如由Ag或Cu等導電圖案形成,且適當地於表面形成有Ni/Au鍍敷層、Ni/Pd鍍敷層、Ni/Pd/Au鍍敷層等保護膜作為抗氧化對策。
而且,保護元件1形成至發熱體電極16、發熱體11、發熱體引出電極13及可熔導體15之對發熱體11之通電路徑。又,保護元件1的發熱體電極16經由外部連接端子18與對發熱體11通電之外部電路連接,藉由該外部電路控制對發熱體電極16與可熔導體15之通電。
又,保護元件1的可熔導體15與發熱體引出電極13連接,藉此,構成通往發熱體11之通電路徑的一部分。因此,保護元件1的可熔導體15熔融而遮斷與外部電路之連接後,對發熱體11之通電路徑亦被遮斷,因此,能夠使發熱停止。
[可熔導體]
嵌合於絕緣基板10的相對向之一對側緣且中央部連接於發熱體引出電極13之可熔導體15具有與外部電路連接之一對端子部20,如圖3所示, 與發熱體引出電極13連接之中央部熔解,發熱體引出電極13與端子部20之間熔斷,藉此,將外部電路的電流路徑遮斷。
可熔導體15形成為板狀,且於兩端部設置有與外部電路連接之端子部20。可熔導體15的端子部20與構裝保護元件1之電路基板的焊墊部連接,藉此,構成該電路基板的電流路徑的一部分,藉由熔斷而遮斷電流路徑。
可熔導體15的中央部藉由連接用焊料等接合材而與發熱體引出電極13電性、機械性地連接。又,可熔導體15的兩端部沿著絕緣基板10的側面彎曲,藉此嵌合於絕緣基板10,並且端子部20朝向絕緣基板10的背面10b側。藉此,保護元件1將絕緣基板10的背面10b設為構裝至外部的電路基板之構裝面,可熔導體15的一對端子部20及經由通孔17與發熱體電極16連接之上述外部連接端子18與電路基板的焊墊部連接,藉此被組裝至外部電路。
保護元件1於可熔導體15設置有成為與外部電路連接之連接端子之端子部20,因此,能夠提高電流定額。即,如上所述,於在絕緣基板上設置將可熔導體的通電路徑向外部電路引出之表面電極、背面電極、及連接表背面電極之通孔之構成中,由於通孔或半圓孔包邊的孔徑或孔數之限制、或導電膏之電阻率或膜厚之限制,難以實現可熔導體的電阻值以下之電阻值,從而難以使電流實現高定額化。又,若為了使設置於絕緣基板之可熔導體的通電路徑之電阻降低而實現大面積化,則會導致整個保護元件大型化。
另一方面,保護元件1並非於絕緣基板10設置通孔等而將 可熔導體15的通電路徑引出至外部電路,而是於可熔導體15形成有成為與外部電路連接之連接端子之端子部20,因此,外部電路與可熔導體15之間的導通電阻取決於可熔導體15本身的電阻值,而並不被絕緣基板10側的構成左右。因此,根據保護元件1,能夠使元件整體的通電路徑實現低電阻化,從而容易提高電流定額。又,根據保護元件1,能夠實現元件整體之小型化而無需於絕緣基板10設置可熔導體15的通電路徑。
例如將板狀的可熔導體15的兩端部彎折,藉此,能夠製造設置有端子部20之可熔導體15。再者,保護元件1經由端子部20而連接可熔導體15與外部電路,因此,亦可不於絕緣基板10另外設置用以與外部電路連接之電極。
[嵌合凹部]
又,絕緣基板10於可熔導體15的嵌合端子部20之一對側緣部形成有嵌合凹部21。保護元件1於絕緣基板10設置嵌合凹部21,藉此,對於電路基板之構裝面積不會擴大,另外,能夠對可熔導體15的嵌合位置進行固定。進而,藉由設置嵌合凹部21,於保護元件1之製造過程中,能夠將絕緣基板10設為多面安裝基板,亦能夠有助於提高生產性及減少加工成本。
[可熔導體的層構成]
此處,保護元件1被組裝至外部電路的電流路徑上,需要提高電流定額,並且需要於緊急時等,藉由發熱體11發熱而迅速地將可熔導體15熔斷,從而遮斷外部電路的電流路徑。因此,可熔導體15較佳為含有低熔點金屬層與高熔點金屬層,以藉由低電阻化來提高電流定額及藉由發熱體11發熱來縮短熔斷時間。
高熔點金屬為Ag、Cu或以該等元素作為主成分之合金等,且較佳為具有即使於藉由回焊爐進行基板構裝之情形時亦不會熔融之高熔點。較佳為使用焊料或以Sn為主成分之無鉛焊料等作為低熔點金屬。低熔點金屬的熔點未必需要高於回焊爐之溫度,亦可於200℃左右熔融。
因含有高熔點金屬與低熔點金屬,於藉由回焊構裝等而將保護元件1構裝至電路基板之情形時,即使構裝溫度超過低熔點金屬的熔融溫度而導致低熔點金屬熔融,亦能夠抑制高熔點金屬向低熔點金屬的外部流出,從而能夠維持可熔導體15的形狀且防止電流定額或熔斷時間變動。又,於熔融時,因低熔點金屬熔融而熔蝕(焊料侵蝕)高熔點金屬,藉此,能夠於高熔點金屬的熔點以下之溫度下迅速地熔融。再者,如以下之說明,能夠藉由各種構成來形成可熔導體15。
又,可熔導體15係由高熔點金屬層積層於成為內層之低熔點金屬層而構成,藉此,與先前之使用有鉛系高熔點焊料之可熔導體相比較,電阻率降低至一半以下,結果能夠增大電流定額。
又,可熔導體15係設為藉由高熔點金屬來被覆低熔點金屬之構成,藉此,即使於設置端子部20且經由構裝用焊料而將其連接至電路基板之情形時,亦能夠抑制由該構裝用焊料引起之熔融。例如,於經由無鉛焊料來構裝鉛等可熔導體之情形時,可熔導體會因構成無鉛焊料之錫而於250℃左右之回焊溫度下容易地熔融,使可熔導體熔斷。就此點而言,由於可熔導體15的低熔點金屬被高熔點金屬被覆,故而即使於暴露於回焊溫度之情形時,亦能夠抑制由構裝用焊料引起之熔融,從而防止熔斷或變形。
而且,可熔導體15能夠提高對於突波之耐受性(耐脈衝性), 該突波會將異常高之電壓瞬間施加至組裝有保護元件1之電氣系統。即,可熔導體15例如僅於持續數毫秒地流動有100 A之電流之情形時才會熔斷。於該方面,由於在極短時間內流動之大電流於導體的表層流動(集膚效應),故而可熔導體15設置有電阻值低之Ag鍍敷層等高熔點金屬層作為外層,藉此,容易使突波所施加之電流流動,能夠防止由自己發熱引起之熔斷。因此,可熔導體15與先前之包含焊料合金之熔絲相比較,能夠大幅度地提高對於突波之耐受性。
[散熱電極]
又,保護元件1於絕緣基板10的表面10a形成有第1散熱電極23。第1散熱電極23形成於嵌合可熔導體15之絕緣基板10的一對側緣附近,藉由與可熔導體15連接而效率良好地吸收端子部20附近的可熔導體15之熱。例如能夠使用Ag或Cu等電極材料來形成第1散熱電極23,該第1散熱電極23經由連接用焊料等連接材料而與可熔導體15連接。
藉由設置第1散熱電極23,保護元件1使可熔導體15的端子部20附近之熱向絕緣基板10側釋放,使可熔導體15的發熱區域集中於與發熱體引出電極13連接之中央部。藉此,可熔導體15的熔斷部位限定於中央部,能夠迅速地遮斷電流路徑。又,可熔導體15即使於伴隨過電流之自己發熱遮斷時,伴隨電弧放電之情形下,亦對發熱部位進行限定,藉此,能夠防止爆炸性之熔斷及熔融導體飛散,從而亦不會損害絕緣特性。
於該情形時,絕緣基板10用於釋放可熔導體15之熱,可較佳地使用熱傳導性佳之陶瓷基板。又,作為將可熔導體15連接於第1散熱電極23之接著劑,無論有無導電性,較佳為熱傳導性優異。
第1散熱電極23經由通孔24而與設置於絕緣基板10的背面10b之第2散熱電極25連接。通孔24藉由熱傳導性優異之導電材料等而形成有熱傳導層。又,能夠藉由與第1散熱電極23相同之材料而形成第2散熱電極25。藉由設置與第1散熱電極23相連之通孔24及第2散熱電極25,保護元件1能夠更有效率地釋放可熔導體15之熱。再者,第2散熱電極25並不構成外部電路的電流路徑,故無需與外部電路連接,但亦可效率良好地散熱,且與可熔導體15的端子部20一併連接於外部電路。
[助焊劑]
又,對於可熔導體15而言,為了防止外層的高熔點金屬層或低熔點金屬層氧化,且為了除去熔斷時的氧化物,提高焊料的流動性,如圖2所示,亦可於可熔導體15的整個表背面塗佈助焊劑27。藉由塗佈助焊劑27,能夠提高低熔點金屬(例如焊料)之潤濕性,並且能夠除去低熔點金屬熔解期間的氧化物,使用對於高熔點金屬(例如銀)之侵蝕作用而提高快速熔斷性。
又,藉由塗佈助焊劑27,即使於最外層的高熔點金屬層的表面形成有以Sn作為主成分之無鉛焊料等抗氧化膜之情形時,亦能夠除去該抗氧化膜的氧化物,從而能夠有效果地防止高熔點金屬層氧化,維持、提高快速熔斷性。
[外蓋構件]
又,保護元件1於設置有可熔導體15之絕緣基板10的表面10a上安裝有外蓋構件19,該外蓋構件19保護內部,並且防止已熔融之可熔導體15飛散。能夠藉由各種工程塑膠、陶瓷等具有絕緣性之構件而形成外蓋構件19。外蓋構件19形成有相對向之一對側壁19a,該側壁19a設置於絕緣基板 10的表面10a上,並且可熔導體15的端子部20自開放之兩個側面向絕緣基板10的背面10b側突出。
使絕緣基板10的背面10b側朝向電路基板而構裝該保護元件1。藉此,保護元件1的可熔導體15由外蓋構件19覆蓋,因此,即使於因發熱體11發熱而熔斷時,或因過電流而產生電弧放電之自己發熱遮斷時,能夠藉由外蓋構件19來捕捉熔融金屬,防止該熔融金屬向周圍飛散。
[保護元件之製造步驟]
藉由以下之步驟製造保護元件1。搭載可熔導體15之絕緣基板10如圖4(A)所示,於表面10a形成有發熱體11、絕緣構件12、發熱體引出電極13、發熱體電極16及一對第1散熱電極23。又,絕緣基板10於背面10b形成有經由通孔17而與發熱體電極16相連之外部連接端子18。如圖4(B)所示,將可熔導體15的端子部20嵌合於該絕緣基板10的一對側緣上所形成之嵌合凹部21,並且經由連接用焊料等接合材而將可熔導體15連接於發熱體引出電極13及第1散熱電極23。藉此,可熔導體15的端子部20的前端部向絕緣基板10的背面10b側突出。
其次,如圖4(C)所示,於可熔導體15上設置助焊劑27。藉由設置助焊劑27,能夠防止可熔導體15氧化,提高潤濕性,從而能夠使可熔導體15迅速地熔斷。又,藉由設置助焊劑27,能夠抑制熔融金屬附著於絕緣基板10,從而提高熔斷後之絕緣性。
而且,如圖4(D)所示,藉由搭載外蓋構件19而完成保護元件1,該外蓋構件19保護絕緣基板10的表面10a,並且防止可熔導體15的熔融導體飛散。外蓋構件19形成有相對向之一對側壁19a,該側壁19a設 置於表面10a上,並且可熔導體15的端子部20自開放之兩個側面向背面10b側導出。
使絕緣基板10的背面10b側朝向電路基板而構裝該保護元件1。藉此,保護元件1的可熔導體15的兩端子部20及外部連接端子18與形成於電路基板之焊墊部連接。
[保護元件之使用方法]
如圖5所示,保護元件1例如被組裝至鋰離子二次電池的電池組30內的電路使用。電池組30具有電池堆35,該電池堆35例如包含合計4個鋰離子二次電池的單電池31~34。
電池組30包括:電池堆35;充放電控制電路40,其對電池堆35之充放電進行控制;應用有本發明之保護元件1,其於電池堆35異常時遮斷充電;檢測電路36,其檢測各單電池31~34之電壓;以及電流控制元件37,其根據檢測電路36之檢測結果而對保護元件1之動作進行控制。
電池堆35串聯連接有需要受到控制之單電池31~34,該控制用以保護單電池31~34不會處於過充電及過放電狀態,該電池堆35經由電池組30的正極端子30a、負極端子30b而可裝卸地連接於充電裝置45,從而被施加有來自充電裝置45之充電電壓。將由充電裝置45充電之電池組30的正極端子30a、負極端子30b連接於利用電池進行動作之電子機器,藉此,能夠使該電子機器進行動作。
充放電控制電路40具備:兩個電流控制元件41、42,其串聯連接於自電池堆35流向充電裝置45之電流路徑;以及控制部43,其對上述電流控制元件41、42之動作進行控制。電流控制元件41、42例如由場 效電晶體(以下稱為FET)構成,藉由控制部43控制閘極電壓,藉此,對電池堆35的電流路徑之導通與遮斷進行控制。控制部43自充電裝置45接受電力供給而進行動作,對電流控制元件41、42之動作進行控制,以根據檢測電路36之檢測結果,於電池堆35過放電或過充電時,遮斷電流路徑。
保護元件1例如連接於電池堆35與充放電控制電路40之間的充放電電流路徑上,其動作受到電流控制元件37控制。
檢測電路36與各單電池31~34連接,檢測各單電池31~34之電壓值,將各電壓值供給至充放電控制電路40的控制部43。又,檢測電路36於任一個單電池31~34達到過充電電壓或過放電電壓時,輸出對電流控制元件37進行控制之控制訊號。
電流控制元件37例如由FET構成,且根據自檢測電路36輸出之檢測訊號而進行控制,以於單電池31~34之電壓值達到超過特定之過放電或過充電狀態之電壓時,使保護元件1進行動作,無論電流控制元件41、42之開關動作如何,均將電池堆35的充放電電流路徑遮斷。
於包含如上所述之構成之電池組30中,應用有本發明之保護元件1具有如圖6(A)所示之電路構成。即,保護元件1為包含可熔導體15與發熱體11之電路構成,該可熔導體15經由發熱體引出電極13而被串聯連接,該發熱體11經由可熔導體15的連接點而通電後發熱,藉此使可熔導體15熔融。又,於保護元件1中,例如,可熔導體15經由端子部20而串聯連接於電池組30的充放電電流路徑上,發熱體11與電流控制元件37連接。可熔導體15的一對端子部20中,一個端子部20與電池堆35的開放端連接,另一個端子部20與電池組的正極端子30a側的開放端連接。又, 發熱體11經由發熱體引出電極13而與可熔導體15連接,藉此,與電池組30的充放電電流路徑連接,另外,經由發熱體電極16及外部連接端子18而與電流控制元件37連接。
於構裝有如上所述之保護元件1之構裝體即電池組30的電路構成中,保護元件1並非於絕緣基板10設置通孔而將可熔導體15的通電路徑引出至外部電路,而是於可熔導體15形成有成為與外部電路連接之連接端子之端子部20,因此,外部電路與可熔導體15之間的導通電阻取決於可熔導體15本身之電阻值,而不被絕緣基板10側的構成左右。因此,根據保護元件1,能夠使元件整體的通電路徑實現低電阻化,從而容易地提高電流定額。藉此,對於電池組30而言,保護元件1的元件整體之電流定額提高,能夠應對大電流。
又,對於電池組30而言,保護元件1的發熱體11發熱之後,如圖3所示,可熔導體15熔融,且因其潤濕性而被吸引至發熱體引出電極13上。結果如圖6(B)所示,保護元件1因可熔導體15熔斷而能夠確實地遮斷電流路徑。又,因可熔導體15熔斷,通往發熱體11之供電路徑亦被遮斷,因此,發熱體11亦停止發熱。
再者,應用有本發明之保護元件1不限於使用於鋰離子二次電池的電池組之情形,當然亦能夠應用於需要根據電氣訊號來遮斷電流路徑之各種用途。
又,保護元件1如圖7所示,亦可不於絕緣基板10設置嵌合凹部21,而是使可熔導體15嵌合於相對向之一對側緣。
[並列型/絕緣壁]
又,如圖8所示,應用有本發明之保護元件亦可使用可熔導體51,該可熔導體51於一對端子部52之間並列有複數個熔斷部53。再者,於以下之說明中,對與上述保護元件1相同之構件標記相同符號且省略其詳情。
圖8所示之保護元件50包括:絕緣基板10;發熱體11,其積層於絕緣基板10的表面10a,且由絕緣構件12覆蓋;發熱體引出電極13,其以與發熱體11重疊之方式而積層於絕緣構件12上;可熔導體51,其嵌合於絕緣基板10的相對向之一對側緣,且中央部連接於發熱體引出電極13;以及外蓋構件19,其覆蓋設置有可熔導體51之絕緣基板10的表面10a。
可熔導體51形成為板狀,且於兩端部設置有與外部電路連接之端子部52。可熔導體51的端子部52與構裝保護元件50之電路基板的焊墊部連接,藉此,構成該電路基板的電流路徑的一部分,藉由熔斷而遮斷電流路徑。端子部52嵌合於嵌合凹部21,藉此,朝向絕緣基板10的背面10b側,該嵌合凹部21設置於絕緣基板10的側緣。
又,可熔導體51於一對端子部52之間形成有複數個熔斷部53。各熔斷部53經由連接用焊料等接合構件而連接至發熱體引出電極13上。再者,可熔導體51與上述可熔導體15同樣地,較佳為含有低熔點金屬層與高熔點金屬層,另外,如以下之說明所述,能夠藉由各種構成來形成該可熔導體51。
以下,以使用有如下可熔導體51之情形為例而進行說明,該可熔導體51並聯有三個熔斷部53A~53C。如圖8(A)所示,各熔斷部53A~53C搭載於端子部52之間,藉此,構成可熔導體51的複數個通電路徑。而且,複數個熔斷部53A~53C因發熱體11之熱而熔斷,藉由將全部之熔 斷部53A~53C熔斷而遮斷處於端子部52之間的電流路徑。
再者,對於可熔導體51而言,即使於因通入有超過定額之電流而熔斷時,各熔斷部53A~53C亦會依序熔斷,因此,最後剩餘之熔斷部53熔斷時所產生之電弧放電之規模亦會變小,從而能夠防止如下如下情形,該情形係指已熔融之熔絲部件大範圍地飛散,由飛散之金屬重新形成電流路徑,或飛散之金屬附著於端子或周圍的電子零件等。又,可熔導體51使複數個熔斷部53A~53C各自熔斷,因此,各熔斷部53A~53C的熔斷所需之熱量較少即可,能夠於短時間內遮斷電流路徑。
對於可熔導體51而言,使複數個熔斷部53中的一個熔斷部53的一部分或全部的剖面積小於其他熔斷部的剖面積,藉此,亦可相對地提高電阻。藉由相對地使一個熔斷部53的電阻提高,可熔導體51通入有超過定額之電流之後,大量之電流通入至電阻較低之熔斷部53,自該電阻較低之熔斷部53起逐步熔斷。然後,電流集中至剩餘之上述電阻已提高之熔斷部53,最後伴隨電弧放電而熔斷。因此,可熔導體51能夠使熔斷部53依序熔斷。又,於剖面積小之熔斷部53熔斷時會產生電弧放電,因此,電弧放電之規模根據熔斷部53之體積而變小,能夠防止熔融金屬爆炸性地飛散。
又,可熔導體51較佳為設置三個以上之熔斷部,並且使內側的熔斷部最後熔斷。例如,如圖8所示,可熔導體51較佳為設置三個熔斷部53A、53B、53C,並且使正中央的熔斷部53B最後熔斷。
該可熔導體51通入有超過定額之電流之後,首先,大量之電流會流入至兩個熔斷部53A、53C,該兩個熔斷部53A、53C因自己發熱 而熔斷。熔斷部53A、53C的熔斷不會伴隨由自己發熱引起之電弧放電,因此,熔融金屬亦不會爆炸性地飛散。
其次,電流集中至正中央的熔斷部53B,該正中央的熔斷部53B伴隨電弧放電而熔斷。此時,可熔導體51使正中央的熔斷部53B最後熔斷,藉此,即使產生電弧放電,亦能夠藉由先熔斷之外側的熔斷部53A、53C來捕捉熔斷部53B的熔融金屬。因此,能夠抑制熔斷部53B的熔融金屬飛散,從而能夠防止由熔融金屬引起之短路等。
此時,可熔導體51亦可使三個熔斷部53A~53C中的位於內側之正中央的熔斷部53B的一部分或全部的剖面積,小於位於外側之其他熔斷部53A、53C的剖面積,藉此,相對地提高電阻,從而使正中央的熔斷部53B最後熔斷。即使於該情形時,由於藉由相對地減小剖面積而使熔斷部53B最後熔斷,故而電弧放電之規模亦根據熔斷部53B之體積而變小,從而能夠進一步抑制熔融金屬爆炸性地飛散。
[可熔導體之製法]
例如,如圖9(A)所示,將板狀的包含低熔點金屬與高熔點金屬之板狀體54的中央部的兩處衝壓為矩形狀之後,將兩端部彎折,藉此,能夠製造如上所述之形成有複數個熔斷部53之可熔導體51。可熔導體51藉由端子部52來一體地支持並聯之三個熔斷部53A~53C的兩側。又,亦可連接構成端子部52之板狀體與構成熔斷部53之複數個板狀體,藉此,製造所設置之可熔導體51。再者,如圖9(B)所示,可熔導體51亦可藉由端子部52來一體地支持並聯之三個熔斷部53A~53C的一端,於另一端分別形成端子部52。
[散熱電極]
再者,保護元件50亦可根據熔斷部53而於絕緣基板10的表面10a設置複數個第3散熱電極56。第3散熱電極56與上述第1散熱電極23同樣地,對應於各熔斷部53而形成於嵌合可熔導體51之絕緣基板10的一對側緣附近,藉由與各熔斷部53連接而效率良好地吸收端子部52附近的可熔導體51之熱。例如能夠使用Ag或Cu等電極材料來形成第3散熱電極56,該第3散熱電極56經由連接用焊料等連接材料而與熔斷部53連接。
藉由設置第3散熱電極56,保護元件50使可熔導體51的端子部52附近之熱向絕緣基板10側釋放,使各熔斷部53的發熱區域集中於與發熱體引出電極13連接之中央部。藉此,可熔導體51的熔斷部位限定於各熔斷部53的中央部,能夠迅速地遮斷電流路徑。又,可熔導體51即使於伴隨過電流之自己發熱遮斷時,伴隨電弧放電之情形下,亦對發熱部位進行限定,藉此,能夠防止爆炸性之熔斷及熔融導體飛散,從而亦不會損害絕緣特性。
再者,如圖8(B)所示,於保護元件50中,亦設置有與第3散熱電極56相連之通孔57、及設置於絕緣基板10的背面10b且與該通孔57相連之第4散熱電極58。藉此,保護元件50能夠更有效率地釋放可熔導體51之熱。
[絕緣壁]
又,如圖8所示,保護元件50亦可於複數個熔斷部53之間設置絕緣壁55,該絕緣壁55防止並聯之熔斷部53彼此連接。藉由設置絕緣壁55,可熔導體51防止如下情形,該情形係指熔斷部53於逐步熔斷時,因發熱體 11或自身發熱而熔融、膨脹,與鄰接之熔斷部53接觸而凝結。藉此,可熔導體51能夠防止鄰接之熔斷部53彼此因熔融、凝結而大型化,防止因熔斷所需之電力增加而導致熔斷時間增加或熔斷後之絕緣性降低,或防止因伴隨過電流之自己發熱引起之熔斷時所產生的電弧放電之大規模化,導致熔融金屬爆炸性地飛散。
絕緣壁55例如以跨越發熱體引出電極13之方式,形成於被覆發熱體11的表面之絕緣構件12上。又,例如藉由印刷阻焊劑或玻璃等絕緣材料而豎立設置絕緣壁55。再者,絕緣壁55由於具有絕緣性,故而不具有對於熔融導體之潤濕性,因此,未必需要使鄰接之熔斷部53彼此完全隔離。即,即使與外蓋構件19的頂面19b之間具有間隙,由潤濕性產生之牽拉作用亦不會起作用,熔融導體不會自該間隙流入至並聯之熔斷部53側。又,熔斷部53熔融之後,於端子部52之間的區域中呈剖面穹窿狀地隆起。因此,於小於可熔導體51之厚度的兩倍而配置熔斷部53之間隔之情形時,絕緣壁55只要具有自發熱體引出電極13至外蓋構件19的頂面19b為止之高度的一半以上之高度,則能夠防止熔融導體與並聯之熔斷部53接觸。當然,亦可以直至外蓋構件19的頂面19b為止之高度形成絕緣壁55,從而使熔斷部53彼此隔離。
又,絕緣壁55亦可形成於外蓋構件19的頂面19b。絕緣壁55亦可一體地形成於外蓋構件19的頂面19b,或亦可例如藉由將阻焊劑或玻璃等絕緣材料印刷至頂面19b而豎立設置絕緣壁55。於該情形時,絕緣壁55設為自外蓋構件19的頂面19b至發熱體引出電極13為止之高度,藉此,能夠確實地防止熔融導體經由發熱體引出電極13而與並聯之熔斷部53 接觸。
又,絕緣壁55除了設置於絕緣基板10或外蓋構件19之外,亦可將構成絕緣壁55之液狀或膏狀的絕緣材料塗佈至並聯之複數個熔斷部53之間,使該液狀或膏狀的絕緣材料硬化,藉此形成絕緣壁55。作為構成絕緣壁55之絕緣性材料,能夠使用環氧樹脂等熱硬化性之絕緣性接著劑或阻焊劑、玻璃膏。於該情形時,可於可熔導體51連接於絕緣基板10之後,塗佈構成絕緣壁55之絕緣材料,並使該絕緣材料硬化,亦可於將可熔導體51連接於絕緣基板10之前,塗佈該絕緣材料,並使該絕緣材料硬化。
液狀或膏狀的絕緣材料藉由毛細管作用而填充至並聯之複數個熔斷部53之間且硬化,藉此,於熔斷部53已熔融之情形時,能夠防止並聯之熔斷部53彼此連接。因此,構成絕緣壁55之絕緣材料由於會硬化,故而需要具備對於熔斷部53之發熱溫度之耐熱性。
[絕緣部之設置位置]
再者,保護元件50只要根據可熔導體51之熔斷部位而設置絕緣壁55即可。如圖8所示,可熔導體51因各熔斷部53連接於發熱體引出電極13而與發熱體11重疊,發熱體11之熱經由發熱體引出電極13而傳遞至各熔斷部53。又,可熔導體51的各熔斷部53形成於可熔導體51的兩端部所設置之端子部52之間,電流不集中於兩端部52,電流集中於設置於兩端部52之間的各熔斷部53的端子部52與發熱體引出電極13之間,可熔導體51因高溫發熱而熔融。
因此,小於可熔導體51之厚度的兩倍而配置熔斷部53之間隔之情形時,保護元件50與各熔斷部53的整個區域相鄰設置絕緣壁55, 藉此,能夠防止熔融導體與鄰接之熔斷部53接觸。
又,於大於可熔導體51之厚度的兩倍以上而配置熔斷部53之間隔之情形時,只要將絕緣壁55設置於發熱體引出電極13上的各熔斷部53之間,且至少不使熔融物於發熱體引出電極13上相連即可,絕緣壁55之高度亦可為自發熱體引出電極13至外蓋構件19的頂面19b為止之高度的一半以下。
[熔斷順序之控制]
保護元件50較佳為將絕緣壁55設置於可熔導體51的各熔斷部53之間。藉此,能夠防止複數個熔斷部53彼此熔融、凝結,從而能夠防止因熔斷所需之電力增加而導致熔斷時間增加,或防止於熔斷後,熔融導體的凝結體在端子部52之間相連而導致絕緣性降低。
又,保護元件50較佳為使複數個熔斷部53依序熔斷,並且至少於最先熔斷之熔斷部53及與該最先熔斷之熔斷部53相鄰接之熔斷部53之間設置絕緣壁55。如上所述,可熔導體51使複數個熔斷部53中的一個熔斷部53的一部分或全部的剖面積小於其他熔斷部的剖面積,且相對地提高電阻,藉此,超過定額之電流通入之後,大量之電流首先通入至電阻較低之熔斷部53,自該熔斷部53起逐步熔斷。
此時,保護元件50於最先熔斷之電阻較低之熔斷部53與鄰接於該熔斷部53之熔斷部之間設置絕緣壁55,藉此,能夠防止因自身發熱而膨脹,導致與鄰接之熔斷部53接觸而凝結。藉此,保護元件50能夠使熔斷部53以特定之熔斷順序熔斷,並且能夠防止因鄰接之熔斷部53彼此一體化而導致熔斷時間增加,或防止因電弧放電之大規模化而導致絕緣性降低。
具體而言,對於圖8所示之搭載有包含三個熔斷部53A、53B、53C之可熔導體51之保護元件50,使相對處於正中央的熔斷部53B之剖面積減小而提高其電阻,藉此,使大量之電流優先自外側的熔斷部53A、53C起流動,使該熔斷部53A、53C熔斷之後,最後使正中央的熔斷部53B熔斷。此時,保護元件50分別於熔斷部53A、53B之間、及熔斷部53B、53C設置絕緣壁55,藉此,即使當熔斷部53A、53C因自己發熱而熔融時,亦不會與鄰接之熔斷部53B接觸,而能夠於短時間內熔斷,並且能夠使熔斷部53B最後熔斷。又,剖面積小之熔斷部53B亦不與鄰接之熔斷部53A、53C接觸,熔斷時之電弧放電亦止於小規模之電弧放電。
再者,可熔導體51於設置有三個以上之熔斷部之情形時,較佳為使外側的熔斷部最先熔斷,使內側的熔斷部最後熔斷。例如,如圖8所示,可熔導體51較佳為設置三個熔斷部53A、53B、53C,並且使正中央的熔斷部53B最後熔斷。
如上所述,若超過定額之電流通入至可熔導體51,則大量之電流首先流入至設置於外側之兩個熔斷部53A、53C,該兩個熔斷部53A、53C因自己發熱而熔斷。上述熔斷部53A、53C之熔斷並未伴隨由自己發熱引起之電弧放電,因此,熔融金屬亦不會爆炸性地飛散。又,如上所述,熔斷部53A、53C因絕緣壁55而不與鄰接之熔斷部53B接觸地最先熔斷。
其次,電流集中至設置於內側之熔斷部53B,該熔斷部53B伴隨電弧放電而熔斷。此時,可熔導體51使設置於內側之熔斷部53B最後熔斷,藉此,即使產生電弧放電,亦能夠藉由先熔斷之外側的熔斷部53A、53C、或設置於熔斷部53A、53C之間的絕緣壁55來捕捉熔斷部53B的熔融 金屬。因此,能夠抑制熔斷部53B的熔融金屬飛散,從而能夠防止由熔融金屬引起之短路等。
此時,可熔導體51亦可使三個熔斷部53A~53C中的位於內側之正中央的熔斷部53B的一部分或全部的剖面積,小於位於外側之其他熔斷部53A、53C的剖面積,藉此,相對地提高電阻,從而使正中央的熔斷部53B最後熔斷。即使於該情形時,由於藉由相對地減小剖面積而使熔斷部53B最後熔斷,故而電弧放電之規模亦根據熔斷部53B的體積而變小,從而能夠進一步抑制熔融金屬爆炸性地飛散。
[保護元件之製造步驟]
藉由以下的步驟來製造保護元件50。搭載可熔導體51之絕緣基板10如圖10(A)所示,於表面10a形成有發熱體11、絕緣構件12、發熱體引出電極13、發熱體電極16及數量與可熔導體51的熔斷部53相同之第3散熱電極56。又,絕緣基板10於背面10b形成有經由通孔17而與發熱體電極16相連之外部連接端子18。如圖10(B)所示,將可熔導體51的端子部52嵌合於該絕緣基板10的一對側緣上所形成之嵌合凹部21,並且經由連接用焊料等接合材而將各熔斷部53連接於發熱體引出電極13及第3散熱電極56。藉此,可熔導體51的端子部52的前端部向絕緣基板10的背面10b側突出。
其次,如圖10(C)所示,於可熔導體51上設置助焊劑27。藉由設置助焊劑27,能夠防止可熔導體51氧化,提高潤濕性,從而能夠迅速地使可熔導體51熔斷。又,藉由設置助焊劑27,能夠抑制熔融金屬附著於絕緣基板10,從而提高熔斷後之絕緣性。
而且,如圖10(D)所示,藉由搭載外蓋構件19而完成保護元 件50,該外蓋構件19保護絕緣基板10的表面10a,並且防止可熔導體51的熔融導體飛散。外蓋構件19形成有相對向之一對側壁19a,該側壁19a設置於表面10a上,並且可熔導體15的端子部52自開放之兩個側面向背面10b側導出。
使絕緣基板10的背面10b側朝向電路基板而構裝該保護元件50。藉此,保護元件1的可熔導體15的兩端子部52及外部連接端子18與形成於電路基板之焊墊部連接。
[複數個可熔導體]
又,應用有本發明之保護元件如圖11所示,亦可使相當於熔斷部53之複數個可熔導體作為可熔導體而嵌合、並聯於絕緣基板10的相對向之一對側緣之間。再者,於以下之說明中,對與上述保護元件1、50相同之構件標記相同符號且省略其詳情。
圖11所示之保護元件60包括:絕緣基板10;發熱體11,其積層於絕緣基板10的表面10a,且由絕緣構件12覆蓋;發熱體引出電極13,其以與發熱體11重疊之方式而積層於絕緣構件12上;複數個可熔導體61,其嵌合於絕緣基板10的相對向之一對側緣,且中央部連接於發熱體引出電極13:以及外蓋構件19,其覆蓋設置有複數個可熔導體61之絕緣基板10的表面10a。
可熔導體61具有與上述可熔導體15相同之材料及構成,複數個可熔導體例如61A、61B、61C該三個可熔導體於絕緣基板10的表面10a並聯。各可熔導體61A~61C形成為矩形板狀,並且於兩端彎折形成有端子部62。設置於可熔導體61A~61C之各端子部62分別與設置於外部電 路的電路基板之焊墊部連接,藉此,構成該電路基板的電流路徑的一部分,藉由熔斷而遮斷電流路徑。端子部62嵌合於絕緣基板10的側緣上所設置之嵌合凹部21,藉此,朝向絕緣基板10的背面10b側。
又,對於各可熔導體61而言,載置於絕緣基板10的表面10a上之中央部經由連接用焊料等接合構件而連接至發熱體引出電極13上。再者,可熔導體61與上述可熔導體15同樣地,較佳為含有低熔點金屬層與高熔點金屬層,另外,如以下之說明,能夠藉由各種構成來形成該可熔導體61。
再者,保護元件60亦可使設置於內側之正中央的可熔導體61B的剖面積,小於設置於外側之其他可熔導體61A、61C的剖面積,藉此,相對地提高電阻,從而使正中央的可熔導體61B於伴隨過電流之自己發熱遮斷時最後熔斷。
又,保護元件60與上述保護元件50同樣地,亦可於各可熔導體61A~61C之間形成絕緣壁55。藉由設置絕緣壁55,保護元件60防止如下情形,該情形係指各可熔導體61於逐步熔斷時,因發熱體11或自身發熱而熔融、膨脹,與鄰接之可熔導體61接觸而凝結。藉此,保護元件60能夠防止鄰接之可熔導體61彼此熔融、凝結而大型化,防止因熔斷所需之電力增加而導致熔斷時間增加或熔斷後之絕緣性降低,或防止因伴隨過電流之自己發熱引起之熔斷時所產生的電弧放電之大規模化,導致熔融金屬爆炸性地飛散。
再者,如圖11(B)所示,於保護元件60中,亦對應於各可熔導體61而於絕緣基板10的側緣附近設置有複數個第5散熱電極63、與第5 散熱構件63相連之通孔64、及設置於絕緣基板10的背面10b且與該通孔64相連之第6散熱電極65。藉此,保護元件60能夠更有效率地釋放各可熔導體61之熱。
[倒裝型]
又,應用有本發明之保護元件如圖12及圖13所示,亦可使可熔導體的端子部向絕緣基板10的表面10a側突出。再者,於以下之說明中,對與上述保護元件1、50、60相同之構件標記相同符號且省略其詳情。圖12(A)係顯示保護元件70的底面側之外觀立體圖,圖12(B)係顯示保護元件70的上面側之外觀立體圖。圖13(A)係顯示省略保護元件70的外蓋構件之俯視圖,圖13(B)係圖13(A)所示之保護元件70之A-A'剖面圖。
保護元件70包括:絕緣基板10;發熱體11,其積層於絕緣基板10的表面10a,且由絕緣構件12覆蓋;發熱體引出電極13,其以與發熱體11重疊之方式而積層於絕緣構件12上;可熔導體71,其配置於絕緣基板10的表面10a上,且中央部連接於發熱體引出電極13;以及外蓋構件19,其覆蓋設置有可熔導體71之絕緣基板10的表面10a。
可熔導體71與上述可熔導體51同樣地形成為板狀,且於兩端部設置有與外部電路連接之端子部72。可熔導體71的端子部72與構裝保護元件70之電路基板的焊墊部連接,藉此,構成該電路基板的電流路徑的一部分,藉由熔斷而遮斷電流路徑。可熔導體71搭載於絕緣基板10的表面10a上,藉此,端子部72朝向絕緣基板10的表面10a側。
又,可熔導體71於一對端子部72之間形成有複數個熔斷部73。各熔斷部73經由連接用焊料等接合構件而連接至發熱體引出電極13 上。再者,可熔導體71與上述可熔導體15同樣地,較佳為含有低熔點金屬層與高熔點金屬層,另外,如以下之說明所述,能夠藉由各種構成來形成該可熔導體71。
再者,保護元件70與可熔導體15同樣地,亦可使用不具有複數個熔斷部73之平板狀的可熔導體作為可熔導體71。
又,保護元件70於發熱體電極16上設置外部連接端子74。外部連接端子74係藉由將發熱體電極16引出至絕緣基板10的表面10a上而與外部電路連接之端子,例如能夠使用柱狀或球狀的金屬凸塊等。
對於如上所述之保護元件70而言,可熔導體71的端子部72及與發熱體電極16連接之外部連接端子74於絕緣基板10的表面10a上突出,藉此,將絕緣基板的表面10a側設為構裝至外部電路的電路基板之構裝面,藉由面朝下方式進行連接。
再者,如圖13所示,於保護元件70中,亦對應於可熔導體71的各熔斷部73而於絕緣基板10的側緣附近設置有複數個第7散熱電極75。藉此,保護元件70能夠更有效率地釋放各熔斷部73的兩端側之熱,從而能夠集中地對中央部進行加熱而將其熔斷。
藉由以下的步驟來製造保護元件70。搭載可熔導體71之絕緣基板10如圖14(A)所示,於表面10a形成有發熱體11、絕緣構件12、發熱體引出電極13、發熱體電極16及與可熔導體71的熔斷部73相對應之複數個第7散熱電極75。如圖14(B)所示,將可熔導體71的各熔斷部72的中央部經由連接用焊料等接合材,連接於該絕緣基板10的表面10a上所形成之發熱體引出電極13。藉此,可熔導體71的端子部72的前端部向絕緣基 板10的表面10a側突出。又,將外部連接端子74經由連接用焊料等接合材而連接至發熱體電極16上。
其次,如圖14(C)所示,於可熔導體71上設置助焊劑27。藉由設置助焊劑27,能夠防止可熔導體71氧化,提高潤濕性,從而能夠使該可熔導體71迅速地熔斷。又,藉由設置助焊劑27,能夠抑制由電弧放電產生之熔融金屬附著於絕緣基板10,從而能夠提高熔斷後之絕緣性。
而且,如圖14(D)所示,藉由搭載外蓋構件19而完成保護元件70,該外蓋構件19保護絕緣基板10的表面10a,並且防止可熔導體71的熔融導體飛散。外蓋構件19形成有相對向之一對側壁19a,該側壁19a設置於表面10a上,並且可熔導體71的端子部72自開放之兩個側面向表面10a側導出。
使絕緣基板10的表面10a側朝向電路基板而構裝該保護元件70。藉此,保護元件70的可熔導體71的兩端子部72及外部連接端子74與形成於電路基板之焊墊部連接。
[發熱體位置]
對於上述保護元件1、50、60、70而言,除了將發熱體11積層於絕緣基板10的表面10a之外,亦可將其設置於絕緣基板10的背面10b。圖15(A)顯示於保護元件1、50、60中,在絕緣基板10的背面10b設置發熱體11之構成,圖15(B)顯示於保護元件70中,在絕緣基板10的背面10b設置發熱體11之構成。
於任一種情形時,發熱體11均於絕緣基板10的背面10b被絕緣構件12被覆。又,構成通往發熱體11之供電路徑之發熱體電極13中, 與發熱體11連接之下層部13a形成於絕緣基板10的背面10b,與可熔導體15連接之上層部13b形成於絕緣基板10的表面10a,下層部13a與上層部13b經由導電通孔而相連。又,發熱體11較佳為於絕緣基板10的背面10b,形成於與發熱體引出電極13重疊之位置。
又,保護元件1、50、60、70亦可於絕緣基板10的內部形成發熱體11。圖16(A)顯示於保護元件1、50、60中,在絕緣基板10的內部設置發熱體11之構成,圖16(B)顯示於保護元件70中,在絕緣基板10的內部設置發熱體11之構成。
於任一種情形時,均無需設置被覆發熱體11之絕緣構件12。又,發熱體11較佳為於絕緣基板10的內部,形成於與發熱體引出電極13的上層部13b重疊之位置。
又,於保護元件1、50、60中,發熱體電極16因形成於絕緣基板10的內部而與發熱體11的一端連接,經由導電通孔而與設置於絕緣基板10的背面10b之外部連接端子18連接。發熱體引出電極13的與發熱體11連接之下層部13a形成至絕緣基板10的內部為止,搭載可熔導體15之上層部13b形成於絕緣基板10的表面10a,下層部13a與上層部13b經由導電通孔而相連。
於保護元件70中,發熱體電極16具有因形成於絕緣基板10的內部而與發熱體11的一端連接之未圖示之下層部、與設置於絕緣基板10的表面10a且連接外部連接端子74之未圖示之上層部,下層部與上層部經由導電通孔而相連。同樣地,發熱體引出電極13的與發熱體11連接之下層部13a形成至絕緣基板10的內部為止,搭載可熔導體15之上層部13b形 成於絕緣基板10的表面10a,下層部13a與上層部13b經由導電通孔而相連。
又,於保護元件1、50、60、70,亦可將發熱體11形成於絕緣基板10的表面10a,並將發熱體11與可熔導體15、51、61、71相鄰配置。圖17顯示於保護元件1中,將發熱體11與可熔導體15相鄰配置於絕緣基板10的表面10a上之構成。保護元件1、50、60、70的發熱體11由絕緣構件12被覆,並且與設置於絕緣基板10的表面10a之發熱體引出電極13的一端連接。
保護元件1、50、60、70的發熱體11形成於絕緣基板10的背面10b或內部,或者發熱體11與可熔導體15、51、61、71相鄰配置於絕緣基板10的表面上,藉此,使絕緣基板10的表面10a平坦化,從而能夠將發熱體引出電極13形成於表面10a上。因此,保護元件1、50、60、70能夠簡化發熱體引出電極13之製造步驟,並且能夠實現低高度化。
又,保護元件1即使於將發熱體11形成於絕緣基板10的背面10b或絕緣基板10的內部之情形時,藉由使用精密陶瓷等熱傳導性優異之材料作為絕緣基板10的材料,亦能夠與積層於絕緣基板10的表面10a上之情形同樣地,藉由發熱體11對可熔導體15、51、61、71進行加熱而將其熔斷。
[可熔導體的構成]
如上所述,可熔導體15、51、61、71亦可含有低熔點金屬與高熔點金屬。以下,對可熔導體15的構成進行說明,但可熔導體51、61、71亦能夠設為相同之構成。可熔導體15如圖18(A)所示,亦可設為如下構成,即,設置低熔點金屬層91作為內層,設置高熔點金屬層90作為外層。於該情形 時,可熔導體15可設為低熔點金屬層91的整個面被高熔點金屬層90被覆之構造,亦可為除了相對向之一對側面之外,其他部分被高熔點金屬層90被覆之構造。能夠使用鍍敷等眾所周知之成膜技術來形成高熔點金屬層90對於低熔點金屬層91之被覆構造。
又,如圖18(B)所示,可熔導體15亦可設為如下構成,即,設置高熔點金屬層90作為內層,設置低熔點金屬層91作為外層。即使於該情形時,可熔導體15可設為高熔點金屬層90的整個面被低熔點金屬層91被覆之構造,亦可為除了相對向之一對側面之外,其他部分被低熔點金屬層91被覆之構造。
又,可熔導體15如圖19所示,亦可設為積層高熔點金屬層90與低熔點金屬層91之積層構造。
於該情形時,可熔導體15如圖19(A)所示,形成為雙層構造,該雙層構造包含與發熱體引出電極13連接之下層、及積層於下層上之上層,可將作為上層之高熔點金屬層90積層於作為下層之低熔點金屬層91的上面,亦可相反地將作為上層之低熔點金屬層91積層於作為下層之高熔點金屬層90的上面。或者,可熔導體15如圖19(B)所示,可形成為包含內層與積層於內層的上下面之外層之三層構造,可將作為外層之高熔點金屬層90積層於作為內層之低熔點金屬層91的上下面,亦可相反地將作為外層之低熔點金屬層91積層於作為內層之高熔點金屬層90的上下面。
又,可熔導體15如圖20所示,亦可設為交互積層高熔點金屬層90與低熔點金屬層91之4層以上之多層構造。於該情形時,可熔導體15亦可設為如下構造,即,藉由構成最外層之金屬層來被覆整個面或除了 相對向之一對側面之外的面。
又,可熔導體15亦可使高熔點金屬層90呈條帶狀地部分積層於構成內層之低熔點金屬層91的表面。圖21係可熔導體15之俯視圖。
圖21(A)所示之可熔導體15於低熔點金屬層91的表面,在寬度方向上隔開特定間隔而沿著長度方向形成複數個線狀的高熔點金屬層90,藉此,沿著長度方向形成線狀的開口部92,低熔點金屬層91自該開口部92露出。對於可熔導體15而言,由於低熔點金屬層91自開口部92露出,故而熔融之低熔點金屬與高熔點金屬之接觸面積增加,能夠進一步促進高熔點金屬層90之熔蝕作用而提高熔斷性。例如將構成高熔點金屬層90之金屬部分地鍍敷至低熔點金屬層91,藉此,能夠形成開口部92。
又,可熔導體15如圖21(B)所示,亦可於低熔點金屬層91的表面,在長度方向上隔開間隔而沿著寬度方向形成複數個線狀的高熔點金屬層90,藉此,沿著寬度方向形成線狀的開口部92。
又,可熔導體15如圖22所示,亦可於低熔點金屬層91的表面形成高熔點金屬層90,並且遍及高熔點金屬層90的整個面形成圓形狀或矩形狀的開口部93,使低熔點金屬層91自該開口部93露出。例如將構成高熔點金屬層90之金屬部分地鍍敷至低熔點金屬層91,藉此,能夠形成開口部93。
對於可熔導體15而言,由於低熔點金屬層91自開口部93露出,故而熔融之低熔點金屬與高熔點金屬之接觸面積增加,能夠進一步促進高熔點金屬之熔蝕作用而提高熔斷性。
又,可熔導體15如圖23所示,亦可於作為內層之高熔點金 屬層90形成多數個開口部94,使用鍍敷技術等來使低熔點金屬層91於該高熔點金屬層90成膜,將該低熔點金屬層91填充至開口部94內。藉此,對於可熔導體15而言,熔融之低熔點金屬與高熔點金屬之接觸面積增大,因此,低熔點金屬能夠於更短時間內熔蝕高熔點金屬。
又,可熔導體15較佳為使低熔點金屬層91之體積形成得大於高熔點金屬層90之體積。因由發熱體11加熱,低熔點金屬熔融而熔蝕高熔點金屬,藉此,可熔導體15能夠迅速地熔融、熔斷。因此,可熔導體15藉由使低熔點金屬層91之體積形成得大於高熔點金屬層90之體積,能夠促進其熔蝕作用,從而能夠迅速地將外部電路的電流路徑遮斷。
又,可熔導體15如圖24所示,亦可形成為大致矩形板狀,且具有:相對向之一對第1側緣部15b,其由構成外層之高熔點金屬被覆,且形成得較主面部15a更厚;以及相對向之一對第2側緣部15c,其露出有構成內層之低熔點金屬,且形成為較第1側緣部15b更薄之厚度。
第1側緣部15b因側面被高熔點金屬層90被覆而形成得較可熔導體15的主面部15a更厚。第2側緣部15c於側面露出有低熔點金屬層91,該低熔點金屬層91於外周環繞有高熔點金屬層90。第2側緣部15c除了與第1側緣部15b鄰接之兩端部之外,形成為與主面部15a相同之厚度。
以上述方式構成之可熔導體15如圖25所示,將設置有第1側緣部15b之兩端部設為端子部20,第2側緣部15c處於絕緣基板10的一對側緣之間。
藉此,保護元件1能夠防止例如於回焊構裝時或通入額定電流時,因可熔導體15變形而導致定額或遮斷時間變動。又,保護元件1能 夠於發熱體11發熱之後,迅速地使可熔導體15熔融而將外部電路的電流路徑遮斷。
即,第1側緣部15b被高熔點金屬被覆,且亦未露出有低熔點金屬層91,因此,熔蝕作用難以起作用,於熔融之前需要大量之熱量。因此,藉由將第1側緣部15b設為端子部20,可熔導體15即使於設置於外部電路的焊墊部之連接用焊料因回焊構裝時等之加熱、或通入額定電流所引起之自己發熱而熔融之情形時,亦會防止如下情形,該情形係指被高熔點金屬被覆之第1側緣部15b熔融,構成內層之低熔點金屬被吸引至連接用焊料而向潤濕性強之焊墊部流出。因此,可熔導體15能夠防止因低熔點金屬流出而產生之變形,維持特定之定額,並且亦能夠防止因低熔點金屬流出,熔蝕作用受到阻礙而導致熔斷時間延長。
又,第2側緣部15c形成得相對較第1側緣部15b更薄。又,於第2側緣部15c的側面露出有構成內層之低熔點金屬層91。藉此,低熔點金屬層91對於高熔點金屬層90之熔蝕作用起作用,且受到熔蝕之高熔點金屬層90之厚度亦形成得較第1側緣部15b更薄,因此,與因高熔點金屬層90而形成得較厚之第1側緣部15b相比較,能夠以較少之熱量使第2側緣部15c迅速地熔融。
因此,對於保護元件1而言,第2側緣部15c因發熱體11發熱而迅速地熔融,熔融導體凝結於發熱體引出電極13上,並且能夠將一對端子部20之間熔斷而將外部電路的電流路徑遮斷。
利用構成高熔點金屬層90之Ag等金屬來被覆構成低熔點金屬層91之焊料箔等低熔點金屬箔,藉此,製造具有如上所述之構成之可 熔導體15。作為利用高熔點金屬來被覆低熔點金屬箔之技術方法,能夠連續地將高熔點金屬鍍敷至長條狀的低熔點金屬箔之電鍍法在作業效率上、製造成本上有利。
當藉由電鍍施以高熔點金屬鍍敷時,於長條狀低熔點金屬箔的邊緣部分、即於側緣部電流密度相對地較強,會鍍出較厚之高熔點金屬層90(參照圖24)。藉此,形成側緣部因高熔點金屬層而形成得較厚的長條狀導體帶96。其次,於與長度方向正交之寬度方向(圖24中的C-C'方向),將該導體帶96切斷為特定之長度,藉此製造可熔導體15。如此,於可熔導體15,導體帶96的側緣部成為第1側緣部15b,導體帶96的切斷面成為第2側緣部15c。又,第1側緣部15b被高熔點金屬被覆,對於第2側緣部15c而言,在端面(導體帶96的切斷面)捲繞於外周之高熔點金屬層90與被高熔點金屬層90夾持之低熔點金屬層91露出至外方。

Claims (28)

  1. 一種保護元件,具備:絕緣基板;發熱體,配置於上述絕緣基板;發熱體引出電極,與上述發熱體電性連接;以及可熔導體,具有藉由嵌合於上述絕緣基板,而配置於上述絕緣基板的表面且因熱而熔融之熔斷部,以及藉由沿著上述絕緣基板的側面設置於兩端部而朝向背面側,並與外部電路連接之一對端子部,藉由上述一對端子部間之熔斷而遮斷上述外部電路的電流路徑。
  2. 如申請專利範圍第1項之保護元件,其中,上述可熔導體形成為矩形板狀,上述端子部沿著上述絕緣基板的側面而被彎折。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之保護元件,其中,上述可熔導體與上述發熱體引出電極連接。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之保護元件,其中,上述絕緣基板形成有上述可熔導體嵌合之嵌合凹部。
  5. 一種保護元件,具備:絕緣基板;發熱體,配置於上述絕緣基板;發熱體引出電極,與上述發熱體電性連接;以及可熔導體,具有與外部電路連接之一對端子部,藉由上述一對端子部間之熔斷而遮斷上述外部電路的電流路徑,其中,上述可熔導體具有配置於上述絕緣基板的表面且因熱而熔融之熔斷部、與設置於上述熔斷部的兩端且從上述熔斷部向上述絕緣基板的表面側突出之上述一對端子部;且具有:發熱體電極,形成於上述絕緣基板的表面,且與上述發熱體的開放端連接;以及外部連接端子,藉由連接於上述發熱體電極向上述絕緣基板的表面側突出。
  6. 如申請專利範圍第1、2、5之任一項之保護元件,其中,於上述絕緣基板的表面設置有散熱電極,該散熱電極與上述可熔導體連接且吸收上述可熔導體之熱。
  7. 如申請專利範圍第6項之保護元件,其中,上述散熱電極經由通孔與設置於上述絕緣基板背面之端子部連接。
  8. 如申請專利範圍第1、2、5之任一項之保護元件,其中,上述可熔導體於上述一對端子部之間並聯有複數個熔斷部。
  9. 如申請專利範圍第8項之保護元件,其中,於複數個上述熔斷部之間設置有絕緣壁、或設置於上述發熱體引出電極上之絕緣層。
  10. 如申請專利範圍第1、2、5之任一項之保護元件,其中,並聯有複數個上述可熔導體,於上述可熔導體之間設置有絕緣壁、或設置於上述發熱體引出電極上之絕緣層。
  11. 如申請專利範圍第1、2、5之任一項之保護元件,其中,上述發熱體形成於上述絕緣基板的表面並且由絕緣構件被覆,或形成於上述絕緣基板的表面上形成之絕緣構件的內部;上述發熱體引出電極形成於上述絕緣構件上。
  12. 如申請專利範圍第1、2、5之任一項之保護元件,其中,上述發熱體形成於上述絕緣基板的背面且由絕緣構件被覆。
  13. 如申請專利範圍第1、2、5之任一項之保護元件,其中,上述發熱體形成於上述絕緣基板的內部。
  14. 如申請專利範圍第1、2、5之任一項之保護元件,其中,上述發熱體形成於上述絕緣基板的表面;上述可熔導體與上述發熱體相鄰接地配置於上述絕緣基板的表面。
  15. 如申請專利範圍第1、2、5之任一項之保護元件,其中,上述可熔導體具有低熔點金屬層與高熔點金屬層;上述低熔點金屬層侵蝕上述高熔點金屬層而將其熔斷。
  16. 如申請專利範圍第15項之保護元件,其中,上述低熔點金屬為Sn或包含40%以上之Sn之合金,上述高熔點金屬為Ag、Cu或者以Ag或Cu作為主成分之合金。
  17. 如申請專利範圍第15項之保護元件,其中,上述可熔導體係內層為高熔點金屬、外層為低熔點金屬之被覆構造。
  18. 如申請專利範圍第15項之保護元件,其中,上述可熔導體係內層為低熔點金屬、外層為高熔點金屬之被覆構造。
  19. 如申請專利範圍第15項之保護元件,其中,上述可熔導體為積層有低熔點金屬與高熔點金屬之積層構造。
  20. 如申請專利範圍第15項之保護元件,其中,上述可熔導體為低熔點金屬與高熔點金屬交互積層之4層以上之多層構造。
  21. 如申請專利範圍第15項之保護元件,其中,上述可熔導體於高熔點金屬設置有開口部,該高熔點金屬形成於構成內層之低熔點金屬的表面。
  22. 如申請專利範圍第15項之保護元件,其中,上述可熔導體具有高熔點金屬層與低熔點金屬層,上述高熔點金屬層具有多數個開口部,且於上述開口部填充有低熔點金屬,上述低熔點金屬層形成於上述高熔點金屬層上。
  23. 如申請專利範圍第15項之保護元件,其中,上述可熔導體具有:相對向之一對第1側緣部,藉由由上述高熔點金屬被覆形成為較主面部厚;以及相對向之一對第2側緣部,形成為較上述第1側面部薄之厚度,且構成內層之上述低熔點金屬層自構成外層之上述高熔點金屬層露出;將一對上述第1側緣部設為上述端子部。
  24. 如申請專利範圍第15項之保護元件,其中,上述可熔導體的低熔點金屬之體積大於高熔點金屬之體積。
  25. 如申請專利範圍第1、2、5之任一項之保護元件,其中,於上述發熱體引出電極的表面被覆有Ni/Au鍍敷層、Ni/Pd鍍敷層、Ni/Pd/Au鍍敷層中的任一個鍍敷層。
  26. 如申請專利範圍第1、2、5之任一項之保護元件,其中,於上述可熔導體表面上的一部分或全部塗佈有助焊劑,上述可熔導體的熔斷部及上述助焊劑由設置於上述絕緣基板上之外蓋構件被覆。
  27. 一種構裝體,係於電路基板構裝有保護元件,其特徵在於:上述保護元件具備:絕緣基板;發熱體,配置於上述絕緣基板;發熱體引出電極,與上述發熱體電性連接;以及可熔導體,具有藉由嵌合於上述絕緣基板,而配置於上述絕緣基板的表面且因熱而熔融之熔斷部,以及藉由沿著上述絕緣基板的側面設置於兩端部而朝向背面側,並與外部電路連接之一對端子部,且藉由上述一對端子部之間熔斷而遮斷上述外部電路的電流路徑。
  28. 一種構裝體,係於電路基板構裝有保護元件,其特徵在於:上述保護元件具備:絕緣基板;發熱體,配置於上述絕緣基板;發熱體引出電極,與上述發熱體電性連接;以及可熔導體,具有與外部電路連接之一對端子部,藉由上述一對端子部間之熔斷而遮斷上述外部電路的電流路徑,其中,上述可熔導體具有配置於上述絕緣基板的表面且因熱而熔融之熔斷部、與設置於上述熔斷部的兩端且從上述熔斷部向上述絕緣基板的表面側突出之上述一對端子部;且具有:發熱體電極,形成於上述絕緣基板的表面,且與上述發熱體的開放端連接;以及外部連接端子,藉由連接於上述發熱體電極向上述絕緣基板的表面側突出。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6707377B2 (ja) * 2016-03-23 2020-06-10 デクセリアルズ株式会社 保護素子
TWI597754B (zh) 2016-05-20 2017-09-01 聚鼎科技股份有限公司 保護元件及其電路保護裝置
WO2018100984A1 (ja) * 2016-11-29 2018-06-07 デクセリアルズ株式会社 保護素子
JP6957246B2 (ja) * 2016-11-29 2021-11-02 デクセリアルズ株式会社 保護素子
JP7002955B2 (ja) * 2017-02-28 2022-01-20 デクセリアルズ株式会社 ヒューズ素子
TW201740417A (zh) * 2017-07-07 2017-11-16 Pao-Hsuan Chen 開關元件
JP7010706B2 (ja) * 2018-01-10 2022-01-26 デクセリアルズ株式会社 ヒューズ素子
CN111886717A (zh) * 2018-03-23 2020-11-03 三洋电机株式会社 二次电池
CN114051674B (zh) * 2019-07-05 2024-02-06 株式会社自动网络技术研究所 配线模块
TWI731801B (zh) * 2020-10-12 2021-06-21 功得電子工業股份有限公司 保護元件及其製作方法
JP7487098B2 (ja) * 2020-12-28 2024-05-20 デクセリアルズ株式会社 保護素子及び電子機器
CN114765084A (zh) 2021-01-12 2022-07-19 国巨电子(中国)有限公司 保险丝电阻器及其制造方法
JP2023106259A (ja) * 2022-01-20 2023-08-01 デクセリアルズ株式会社 保護素子、及びバッテリパック
JP2024049240A (ja) * 2022-09-28 2024-04-09 デクセリアルズ株式会社 保護素子及び保護素子の製造方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02136946U (zh) * 1989-04-17 1990-11-15
JPH11273541A (ja) * 1998-03-25 1999-10-08 Skk:Kk ヒューズ
JP2001035331A (ja) * 1999-07-19 2001-02-09 Sony Corp スイッチング素子
JP2004185960A (ja) * 2002-12-03 2004-07-02 Kamaya Denki Kk 回路保護素子とその製造方法
JP2009070803A (ja) * 2007-08-20 2009-04-02 Uchihashi Estec Co Ltd 抵抗付き温度ヒューズ及び電池保護回路板
JP2012216478A (ja) * 2011-04-01 2012-11-08 Tamura Thermal Device Corp 温度ヒューズ
WO2013146889A1 (ja) * 2012-03-29 2013-10-03 デクセリアルズ株式会社 保護素子
JP2013229295A (ja) * 2012-03-29 2013-11-07 Dexerials Corp 保護素子

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5072796B2 (ja) 2008-05-23 2012-11-14 ソニーケミカル&インフォメーションデバイス株式会社 保護素子及び二次電池装置
CN102034655B (zh) * 2009-09-25 2014-02-12 乾坤科技股份有限公司 保护元件
CN103988277B (zh) * 2011-12-19 2016-10-26 迪睿合电子材料有限公司 保护元件、保护元件的制造方法及装入有保护元件的电池模块

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02136946U (zh) * 1989-04-17 1990-11-15
JPH11273541A (ja) * 1998-03-25 1999-10-08 Skk:Kk ヒューズ
JP2001035331A (ja) * 1999-07-19 2001-02-09 Sony Corp スイッチング素子
JP2004185960A (ja) * 2002-12-03 2004-07-02 Kamaya Denki Kk 回路保護素子とその製造方法
JP2009070803A (ja) * 2007-08-20 2009-04-02 Uchihashi Estec Co Ltd 抵抗付き温度ヒューズ及び電池保護回路板
JP2012216478A (ja) * 2011-04-01 2012-11-08 Tamura Thermal Device Corp 温度ヒューズ
WO2013146889A1 (ja) * 2012-03-29 2013-10-03 デクセリアルズ株式会社 保護素子
JP2013229295A (ja) * 2012-03-29 2013-11-07 Dexerials Corp 保護素子

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