TWI683334B - 短路元件 - Google Patents

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TWI683334B
TWI683334B TW104117931A TW104117931A TWI683334B TW I683334 B TWI683334 B TW I683334B TW 104117931 A TW104117931 A TW 104117931A TW 104117931 A TW104117931 A TW 104117931A TW I683334 B TWI683334 B TW I683334B
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Abstract

提供藉由可熔導體之熔融確實地使短路電極間短路之短路元件。
具備：第1電極11；第2電極12，與第1電極11相鄰設置；第1可熔導體13，被第1電極11支撐，藉由熔融而遍佈凝結於第1、第2電極11,12間，使第1、第2電極11,12短路；以及發熱體14，加熱第1可熔導體13；第1可熔導體13，係往第2電極12側突出而被支撐。

Description

短路元件
本發明係關於藉由電氣訊號使開放狀態之電源線或訊號線物理且電氣短路之短路元件。
本申請案係以在日本於2014年6月4日申請之日本專利申請號特願2014-116003為基礎主張優先權，參照此申請並援用於本申請案。
大多數可充電反覆利用之二次電池被加工成電池包並供應給使用者。尤其是重量能量密度高之鋰離子二次電池，為了確保使用者及電子機器之安全，一般而言，將過充電保護、過放電保護等數個保護電路內設於電池包，具有在既定情形阻斷電池包之輸出之功能。
此種保護元件，會有使用內設於電池包之FET開關進行輸出之ON/OFF，據以進行電池包之過充電保護或過放電保護動作之情形。然而，在因某種原因而使FET開關短路損壞之情形、或被施加雷電突波等而大電流瞬間流過之情形、或因電池單元之壽命使得輸出電壓異常降低、或相反地輸出過大之異常電壓、或電池單元之各個電壓不均變大之情形時，仍必須保護電池包或電子機器免於受到起火等意外之影響。因此，為了在上述可假設之任一異常狀態下皆能安全地阻斷電池單元之輸出，係使用由熔絲元件構成之保護元件，該熔絲元件具有以來自外部之訊號阻斷電流路徑之功能。
作為適於鋰離子二次電池等之保護電路之保護元件，如專利文獻1記載，將可熔導體跨接於電流路徑上之第1電極、發熱體拉出電極、第2電極間而構成電流路徑之一部分，將此電流路徑上之可熔導體藉由過電流導致之自體發熱或設在保護元件內部之發熱體熔斷。此種保護元件，藉由使熔融後之液體狀可熔導體聚集在與發熱體相連之導體層上，分離第1、第2電極間以阻斷電流路徑。
[先行技術文獻]
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，近年來，使用電池與馬達之HEV(Hybrid Electric Vehicle)或EV(Electric Vehicle)急速地普及。作為HEV或EV之動力源，從能量密度與輸出特性考量逐漸使用鋰離子二次電池。在汽車用途上，必須要高電壓、大電流。因此，開發了能承受高電壓、大電流之專用單元，但從製造成本上的問題考量，大多數情形藉由將複數個電池單元串聯、並聯，使用泛用單元確保所需之電壓電流。
此處，高速移動中之汽車等，會有急速之驅動力降低或急停而造成危險之情形，因此亦要求緊急狀態時之電池管理。例如，即使在行駛中產生電池系統之異常時，為避免危險，最好是能供應用以移動至修理工廠或安全場所之驅動力、或警示燈及空調用之驅動力。
然而，在專利文獻1之串聯有複數個電池單元之電池包，在僅於充放電路徑上設有保護元件之情形，當電池單元之一部分產生異常使保護元件作動時，電池包整體之充放電路徑即被阻斷，無法再持續供應電力。
因此，有提出一種短路元件，為了僅排除以複數個單元構成之電池包內之異常電池單元、有效地活用正常之電池單元，能形成僅繞過異常電池單元之旁通路徑。
於圖45顯示短路元件之一構成例，於圖45顯示適用短路元件之電池電路之電路圖。此短路元件100，如圖45及圖46所示，具有於充放電路徑上與電池單元101並聯且在正常時開放之第1、第2短路電極102,103、藉由熔融使第1、第2短路電極102,103間短路之兩個可熔導體104a,104b、以及與可熔導體104a串聯且使可熔導體104a,104b熔融之發熱體105。
短路元件100係於陶瓷基板等絕緣基板110上形成有發熱體105及與發熱體105一端連接之外部連接電極111。又，短路元件100係於發熱體105上，隔著玻璃等絕緣層112而形成有與發熱體105另一端連接之發熱體電極113、第1、第2短路電極102,103、以及與第1、第2短路電極102,103一起支撐可熔導體104a,104b之第1、第2支撐電極114,115。
第1支撐電極114與露出於絕緣層112上之發熱體電極113連接且與第1短路電極102相鄰。第1支撐電極114係與第1短路電極102一起支撐一方之可熔導體104a之兩側。同樣地，第2支撐電極115與第2短路電極103相鄰，與第2短路電極103一起支撐另一方之可熔導體104b之兩側。
短路元件100，係從外部連接電極111經由發熱體105、發熱體電極113、可熔導體104a而到達第1短路電極102，而構成對發熱體105之供電路徑。
發熱體105係藉由透過此供電路徑之電流流通而自體發熱，藉由此熱(焦耳熱)使可熔導體104a,104b熔融。如圖46所示，發熱體105經由外部連接電極111而與FET等電流控制元件106連接。電流控制元件106控制成在電池單元101正常時限制對發熱體1105之供電，在異常時經由充放電路徑對發熱體105通以電流。
使用了短路元件100之電池電路，在電池單元101被檢測出異常電壓等時，即藉由保護元件107從充放電路徑上阻斷該電池單元101，且使電流控制元件106作動，對發熱體105通以電流。藉此，藉由發熱體105之熱使可熔導體104a,104b熔融。可熔導體104a,104b，在往相對寬廣面積之第1、第2短路電極102,103側偏靠後熔融，熔融導體於兩個短路電極102,103間凝結、結合。是以，短路電極102,103藉由可熔導體104a,104b之熔融導體而短路，藉此能形成繞過電池單元101之電流路徑。
又，短路元件100藉由可熔導體104a移動至第1短路電極102側且熔融，使第1支撐電極114與第1短路電極102間被開放，藉此由於阻斷對發熱體105之供電路徑，因此發熱體105之發熱停止。
此處，此種短路元件100，係被要求藉由可熔導體104a,104b之熔融確實地使短路電極102,103間短路。亦即，短路元件100，被要求藉由可熔導體104a,104b之熔融導體遍佈凝結於短路電極102,103間以使短路電極102,103短路，以使更多之熔融導體凝結於短路電極102,103上。
然而，若為了使更多之熔融導體凝結於短路電極102,103上，相對地使短路電極102,103較第1、第2支撐電極114,115面積更寬廣，例如在短路元件100之回焊構裝時等，有可能可熔導體104a,104b會從第1、第2支撐電極114,115分離而移動至短路電極102,103上。因此，短路元件100，有在作動前對發熱體105之供電路徑即被阻斷且使短路電極102,103間短路之初期短路之風險。
又，若為了減低初期短路風險而使短路電極102,103之面積狹窄，則亦有可熔導體104a,104b之熔融導體不遍佈凝結於短路電極102,103間，而無法使短路電極102,103間短路之風險。
因此，係期望有一種短路元件，能在電池電路等各種電路中，藉由可熔導體之熔融確實地使短路電極間短路而形成旁通電流路徑。
為了解決上述課題，本發明之短路元件，具備：第1電極；第2電極，與上述第1電極相鄰設置；第1可熔導體，被上述第1電極支撐，藉由熔融而遍佈凝結於上述第1、第2電極間，使上述第1、第2電極短路；以及發熱體，加熱上述第1可熔導體；上述第1可熔導體，係往上述第2電極側突出而被支撐。
根據本發明之短路元件，第1可熔導體，在發熱體發熱後藉由發熱體之熱熔融，突出於第2電極側之熔融導體凝結於第1電極周圍，藉此亦與和第1電極相鄰配置之第2電極接觸，而能使第1、第2電極間短路。
1‧‧‧短路元件
2‧‧‧開關
3‧‧‧供電路徑
10‧‧‧絕緣基板
10a‧‧‧表面
10b‧‧‧背面
11‧‧‧第1電極
11a‧‧‧外部連接端子
12‧‧‧第2電極
12a‧‧‧外部連接端子
13‧‧‧第1可熔導體
13a‧‧‧熔融導體
14‧‧‧發熱體
15‧‧‧接合材
17‧‧‧絕緣層
18‧‧‧發熱體拉出電極
18a‧‧‧下層部
18b‧‧‧上層部
19‧‧‧發熱體電極
21‧‧‧輔助可熔導體
22‧‧‧支撐電極
23‧‧‧絕緣層
24‧‧‧助焊劑
25‧‧‧覆蓋構件
26‧‧‧外部連接電極
28‧‧‧外部電路
32‧‧‧電流控制元件
35‧‧‧檢測元件
40‧‧‧短路元件
50‧‧‧短路元件
51‧‧‧第1電路
52‧‧‧外部電路
53‧‧‧外部電源
60‧‧‧短路元件
70‧‧‧短路元件
71‧‧‧發熱體供電電極
72‧‧‧第2可熔導體
80‧‧‧短路元件
81‧‧‧第1絕緣層
82‧‧‧第2絕緣層
83‧‧‧支撐電極
90‧‧‧短路元件
91‧‧‧高熔點金屬層
92‧‧‧低熔點金屬層
93‧‧‧開口部
94‧‧‧開口部
95‧‧‧開口部
96‧‧‧導體帶
圖1係顯示適用本發明之短路元件之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖。
圖2係顯示適用本發明之短路元件作動之狀態之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖。
圖3係顯示適用本發明之短路元件之電路構成圖。
圖4係顯示適用本發明之短路元件作動之狀態之電路構成圖。
圖5係顯示具備輔助可熔導體之短路元件之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖。
圖6係顯示具備輔助可熔導體之短路元件作動之狀態之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖。
圖7係顯示適用本發明之其他短路元件作動之狀態之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖。
圖8係顯示適用本發明之其他短路元件作動之狀態之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖。
圖9係顯示具備輔助可熔導體之其他短路元件之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖。
圖10係顯示具備支撐電極之短路元件之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖。
圖11係顯示具備支撐電極之其他短路元件之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖。
圖12(A)係表面構裝型之短路元件之俯視圖，圖12(B)係穿過短路元件之發熱體等而顯示之俯視圖，圖12(C)係圖12(A)之A-A’剖面圖。
圖13係顯示發熱體發熱中之表面構裝型之短路元件之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖。
圖14係顯示發熱體之發熱停止後之表面構裝型之短路元件之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖。
圖15係顯示具備支撐電極之表面構裝型之短路元件之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖。
圖16係顯示表面構裝型之其他短路元件之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖。
圖17係顯示具備支撐電極之表面構裝型之其他短路元件之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖。
圖18係顯示對發熱體之供電路徑與第1、第2電極在電性上獨立之短路元件之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖。
圖19(A)(B)係顯示對發熱體之供電路徑與第1、第2電極在電性上獨立之短路元件之電路構成之圖。
圖20係顯示適用對發熱體之供電路徑與第1、第2電極在電性上獨立之短路元件之短路電路一例之圖。
圖21係顯示具備輔助可熔導體之短路元件之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖。
圖22係顯示於對發熱體之供電路徑上具備第2可熔導體之短路元件之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖。
圖23係顯示具備第2可熔導體之短路元件作動之狀態之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖。
圖24係顯示具備第2可熔導體及輔助可熔導體之短路元件之狀態之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖。
圖25係顯示表面構裝型之短路元件之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖，(C)係B-B’剖面圖。
圖26係於圖25所示之短路元件中除去第1可熔導體而顯示之俯視圖。
圖27係顯示於圖25所示之短路元件中發熱體開始發熱之狀態之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖，(C)係B-B’剖面圖。
圖28係顯示於圖25所示之短路元件中發熱體之發熱停止後之狀態之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖，(C)係B-B’剖面圖。
圖29係顯示於第1、第2電極間亦設有絕緣層之短路元件之俯視圖。
圖30係顯示於覆蓋構件之頂面部設有第2電極之短路元件之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖，(C)係B-B’剖面圖。
圖31係顯示圖30所示之短路元件作動之狀態之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖，(C)係B-B’剖面圖。
圖32(A)係顯示將發熱體設於絕緣基板之背面側之短路元件之剖面圖，(B)係顯示將發熱體設於絕緣基板內部之短路元件之剖面圖。
圖33(A)係顯示將發熱體設於絕緣基板之背面側之短路元件之剖面圖，(B)係顯示將發熱體設於絕緣基板內部之短路元件之剖面圖。
圖34(A)係顯示將發熱體設於絕緣基板之背面側之短路元件之剖面圖，(B)係顯示將發熱體設於絕緣基板內部之短路元件之剖面圖。
圖35(A)係顯示將發熱體設於絕緣基板之背面側之短路元件之剖面圖，(B)係顯示將發熱體設於絕緣基板內部之短路元件之剖面圖。
圖36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的立體圖，(A)係顯示以高熔點金屬層作為內層且以低熔點金屬層覆蓋的構造，(B)係顯示以低熔點金屬層作為內層且以高熔點金屬層覆蓋的構造。
圖37係顯示具備高熔點金屬層與低熔點金屬層之積層構造之可熔導體的立體圖，(A)係顯示上下雙層構造，(B)係顯示內層及外層之三層構造。
圖38係顯示具備高熔點金屬層與低熔點金屬層之多層構造之可熔導體的剖面圖。
圖39係顯示於高熔點金屬層之表面形成有線狀之開口部且露出低熔點金屬層之可熔導體的俯視圖，(A)係沿長度方向形成有開口部者，(B)係沿寬度方向形成有開口部者。
圖40係顯示於高熔點金屬層之表面形成有圓形之開口部且露出低熔點金屬層之可熔導體的俯視圖。
圖41係顯示於高熔點金屬層形成有圓形之開口部且於內部充填有低熔點金屬之可熔導體的俯視圖。
圖42係顯示露出被高熔點金屬包圍之低熔點金屬之可熔導體之立體圖。
圖43係顯示使用了圖42所示之可熔導體之短路元件之動作前之狀態之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖，(C)係B-B’剖面圖。
圖44係顯示使用了圖42所示之可熔導體之短路元件之動作前之狀態之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A’剖面圖。
圖45係顯示參考例之短路元件之俯視圖。
圖46係顯示使用參考例之短路元件之電池電路構成之圖。
以下，參照圖式詳細說明適用本發明之短路元件、及短路電路。此外，本發明不僅限定於以下實施形態，在不脫離本發明要旨之範圍內當然可進行各種變更。又，圖式係以示意方式顯示，會有各尺寸之比率等與現實不同之情形。具體之尺寸等應參酌以下說明判斷。又，在圖式彼此間當然含有彼此之尺寸關係或比率不同之部分。
[短路元件1]
適用本發明之短路元件1，如圖1(A)(B)所示，具備：第1電極11；第2電極12，與第1電極11相鄰設置；第1可熔導體13，被第1電極11支撐，藉由熔融而遍佈凝結於第1、第2電極11,12間，使第1、第2電極11,12短路；以及發熱體14，加熱第1可熔導體13。
此等第1、第2電極11,12或發熱體14，例如係藉由對氧化鋁等之絕緣基板上進行高熔點金屬糊之印刷、燒成等而形成於同一平面上。又，第1、第2電極11,12或發熱體14，亦可使用由高熔點金屬構成之線材或板材等機構零件透過支撐於既定位置等來形成。
第1、第2電極11,12係近接配置且開放，構成藉由短路元件1之作動，如圖2(A)(B)所示後述之第1可熔導體13之熔融導體13a凝結、結合，而透過此熔融導體13a短路之開關2。第1、第2電極11,12分別於一端設有外部連接端子11a,12a。第1、第2電極11,12透過此等外部連接端子11a,12a而與電源電路或數位訊號電路之外部電路連接，藉由短路元件 1之動作，成為該外部電路之旁通電流路徑或對功能電路之供電路徑。
此外，在以機構零件構成之第1、第2電極11,12之一部分被支撐體支撐之場合，該支撐體較佳為熱傳導率10W/m‧K以下之絕緣材料。短路元件1，在支撐第1、第2電極11,12之一部分之支撐體被收納於例如熱傳導率25W/m‧K之較高氧化鋁陶瓷盒之情形，第1、第2電極11,12之熱係透過該支撐體釋放至氧化鋁陶瓷盒，而成為難以加熱之狀況。
因此，藉由以由熱傳導率10W/m‧K以下之絕緣材料構成之支撐體支撐第1、第2電極11,12，短路元件1即可防止傳至第1、第2電極11,12之發熱體14之熱經由支撐體釋放至泛用氧化鋁陶瓷等外殼體，迅速地將第1可熔導體13加熱、熔融。此外，支撐體之熱傳導率，藉由設為較外殼體低而能抑制對外殼體之放熱，藉由設成熱傳導率10W/m‧K以下，能充分抑制對泛用氧化鋁陶瓷之外殼體之放熱，進而在放熱抑制方面，較佳為使用最大熱傳導率2W/m‧K以下之塑膠或玻璃來作為支撐體材料。
第1可熔導體13能使用因發熱體14之發熱迅速熔融之任一金屬，可較佳地使用例如Sn或以Sn為主成分之無鉛焊料等低熔點金屬。
又，第1可熔導體13亦可含有低熔點金屬與高熔點金屬。作為低熔點金屬，較佳為使用Sn或以Sn為主成分之無鉛焊料等焊料，作為高熔點金屬，較佳為使用Ag、Cu或以此等為主成分之合金等。藉由含有高熔點金屬與低熔點金屬，將短路元件1回焊構裝之情形，即使回焊溫度超過低熔點金屬層之熔融溫度而低熔點金屬熔融，亦可抑制低熔點金屬往外部流出，能維持第1可熔導體13之形狀。又，在熔斷時，亦藉由低熔點金屬熔融，熔蝕(焊料沖蝕)高熔點金屬，而能以高熔點金屬之熔點以下之溫 度迅速地熔斷。此外，第1可熔導體13如後說明般，能以各種構成來形成。
第1可熔導體13形成為大致矩形板狀，透過連接用焊料等接合材15等連接於第1電極11上。此處，本發明之短路元件1中，第1可熔導體13係往第2電極12側突出而被支撐。第1可熔導體13，在短路元件1之作動前係與第1、第2電極11,12分離被支撐。又，第1可熔導體13，在發熱體14發熱後藉由發熱體14之熱熔融，熔融導體13a凝結於第1電極11周圍，藉此亦與和第1電極11相鄰配置之第2電極12接觸，而能使第1、第2電極11,12間短路。
第1可熔導體13較佳為如圖1(B)所示與第2電極12分離且重疊於第2電極12。藉此，第1可熔導體13在藉由發熱體14之熱熔融後，即藉由張力或重力對第2電極12接觸，確實地使第1、第2電極11,12間短路。
此外，第1可熔導體13，為了氧化防止、濕潤性提升等而在塗布有助焊劑24(參照圖12等)。
[發熱體]
使第1可熔導體13加熱、熔融之發熱體14，係通電則發熱之具有導電性之構件，由例如鎳鉻合金、W、Mo、Ru等或包含此等之材料構成。在將發熱體14設於絕緣基板上之場合，藉由使用網版印刷技術將此等合金或組成物、化合物之粉狀體與樹脂結合劑等混合而成糊狀者在絕緣基板上形成圖案、加以燒成等形成。
[絕緣層]
發熱體14透過絕緣層17與支撐第1可熔導體13之第1電極11連續， 能透過絕緣層17加熱第1電極11。絕緣層17係為了謀求發熱體14之保護及絕緣且使發熱體14之熱以良好效率傳至第1電極11而設置，由例如玻璃層構成。第1電極11藉由被發熱體14加熱而使第1可熔導體13熔融，且能使熔融導體13a易於凝結。
又，發熱體14一端與發熱體拉出電極18連接，另一端與發熱體電極19連接。發熱體拉出電極18及發熱體電極19係與使發熱體14通電之外部電路之連接電極，發熱體14藉由外部電路而控制發熱體拉出電極18與發熱體電極19間之通電。
短路元件1亦可使發熱體拉出電極18支撐第1可熔導體13之一端。此時，短路元件1如圖1(A)(B)所示，將發熱體拉出電極18設於第2電極12之與第1電極11相反之側，跨第2電極12上而配置第1可熔導體13。藉由第1可熔導體13被第1電極11與發熱體拉出電極18支撐，短路元件1中，第1電極11及第1可熔導體13構成對發熱體14之通電路徑之一部分。因此，短路元件1，由於在第1可熔導體13熔融而使第1、第2電極11,12間短路後，即熔斷第1電極11與發熱體拉出電極18之間，阻斷對發熱體14之通電路徑，因此能使發熱停止。此外，發熱體拉出電極18，為了使更多之熔融導體13a凝結於第1電極11，較佳為形成為較第1電極11狹窄。
[電路構成]
短路元件1具有圖3所示之電路構成。亦即，短路元件1在動作前之狀態，藉由第1電極11與第1、第2電極11,12接近且分離而被絕緣，構成藉由第1可熔導體13熔融而短路之開關2。第1、第2電極11,12，藉由 串聯於構裝短路元件1之電路基板之電流路徑上，而組裝於電源電路等各種外部電路28A,28B間。
又，短路元件1中，形成發熱體14從第1電極11經由第1可熔導體13、發熱體拉出電極18而連續，進而到達發熱體電極19之供電路徑3。
短路元件1通常係藉由透過發熱體電極19連接之電流控制元件32控制對供電路徑3之通電。電流控制元件32係控制對供電路徑之開關元件，與藉由例如FET構成、檢測組裝短路元件1之外部電路之物理短路之要否的檢測電路35連接。檢測電路35係檢測出是否產生使各種外部電路28A,28B(組裝有短路元件1)間通電之必要的電路，例如在電池包之異常電壓時之旁通電流路徑之建構、對網路通訊機器中之駭客或入侵而使資料伺服器迂迴之旁通訊號路徑的建構、或者裝置或軟體之啟動等，產生要藉由第1、第2電極11,12之短路而物理地、不可逆地使外部電路28A,28B間之電流路徑短路的必要時，係使電流控制元件32動作。
藉此，短路元件1，藉由電流控制元件32而使供電路徑3通電，發熱體14發熱。在透過供電路徑3使發熱體14通電後，如圖2(A)(B)所示，第1可熔導體13藉由發熱體14而被加熱、熔融，熔融導體13a凝結於第1電極11周圍，且亦與相鄰配置之第2電極12接觸。藉此，短路元件1中，已絕緣之第1、第2電極11,12透過熔融導體13a而短路，而連接外部電路28A,28B。
此時，短路元件1由於將第1可熔導體13往第2電極12側突出支撐，或較佳為重疊於第2電極12而支撐，因此在第1可熔導體13 藉由發熱體14之熱而熔融後，在熔融導體13a凝結於第1電極11周圍之過程中因張力或重力而對第2電極12接觸，能確實地使第1、第2電極11,12間短路。
又，短路元件1由於將第1可熔導體13往第2電極12側突出而支撐，或較佳為重疊於第2電極12而支撐，更佳為與發熱體拉出電極18一起支撐，因此例如在將短路元件1對外部電路回焊構裝時，亦能防止第1可熔導體13往第2電極12側偏靠而短路之初期短路或熔融導體13a未遍佈凝結於第1電極11與第2電極12間而成為未短路之事態。
又，短路元件1在第1、第2電極11,12間短路後，連接第1電極11與發熱體拉出電極18間之第1可熔導體13即熔斷。藉此，短路元件1中，透過第1可熔導體13連接之第1電極11與發熱體拉出電極18之間即被開放，而阻斷對發熱體14之供電路徑3。是以，對發熱體14之供電停止，發熱體14之發熱停止。將短路元件1動作時之電路構成顯示於圖4。
[熔斷順序]
此處，短路元件1形成為在第1、第2電極11,12間短路後，連接第1電極11與發熱體拉出電極18之間之第1可熔導體13即熔斷。透過第1可熔導體13連接之第1電極11與發熱體拉出電極18，由於構成對發熱體14之供電路徑3，因此若在第1、第2電極11,12之短路前第1電極11與發熱體拉出電極18之間熔斷，則對發熱體14之供電停止，而有無法使第1、第2電極11,12間短路之虞。
因此，短路元件1形成為，在發熱體14發熱後，第1電極 11與發熱體拉出電極18之間之阻斷前，第1、第2電極11,12間會先短路。具體而言，短路元件1中，發熱體拉出電極18配設於較第1、第2電極11,12更與發熱體14分離之位置。藉此，短路元件1，在發熱體14發熱後，第1電極11能較發熱體拉出電極18更快被傳遞熱。是以，在藉由第1電極11使往第2電極12側突出而被支撐之第1可熔導體13熔融後，能迅速地使熔融導體13a凝結於第1電極11周圍，且熔融導體13a能使第1、第2電極11,12間短路，其後阻斷發熱體拉出電極18。
[輔助可熔導體]
又，短路元件1，亦可於第2電極12連接輔助可熔導體21，且發熱體14透過絕緣層17與第1、第2電極11,12連接。
藉由於第2電極12亦設置輔助可熔導體21，而能如圖6所示，短路元件1，藉由第1可熔導體13及輔助可熔導體21之各熔融導體13a,21a使遍佈凝結於第1、第2電極11,12間之熔融導體之量增大，而能確實地使之短路。輔助可熔導體21能使用與第1可熔導體13相同材料形成。又，輔助可熔導體21亦如後說明般能藉由各種構成來形成。又，輔助可熔導體21係與第1可熔導體13同樣地藉由接合焊料等接合材15而接合於第2電極12。
此外，輔助可熔導體21較佳為從第2電極12往第1電極11側突出設置，突出至與第1電極11分離同時重疊之位置。又，輔助可熔導體21藉由支撐成亦與第1可熔導體13重疊，輔助可熔導體21之熔融導體21a與第1可熔導體13之熔融導體13a較易凝結，而能有助於第1、第2電極11,12間之短路。
接合有輔助可熔導體21之第2電極12，係與第1電極11同樣地，透過絕緣層17與發熱體14呈連續。藉此，第2電極12能透過絕緣層17使發熱體14之熱以良好效率傳遞，能使輔助可熔導體21迅速地熔融。
再者，藉由第2電極12之中空構造使熱容量降低、材料之低比熱化、材料之高熱傳導率化等來提升升溫速度，藉此加快輔助可熔導體21之熔融，使第1電極11與第2電極12間之短路較第1可熔導體13之熔融快，如此能確實地在第1電極11與發熱體拉出電極18間之阻斷前使第1、第2電極11,12間短路。
[短路元件40]
又，適用本發明之短路元件亦可如圖7(A)(B)所示，將發熱體拉出電極18設於第1電極11之與發熱體12相反側，將第1可熔導體13懸臂支撐於第2電極12上。此外，在短路元件40之說明中，對與上述之短路元件1相同之構件，賦予相同符號省略其詳細說明。
此短路元件40中，藉由將第1可熔導體13往第2電極12側突出而支撐，較佳為支撐為與第2電極12重疊，而能如圖8(A)(B)所示，熔融導體13a在藉由發熱體14之發熱而熔融後，即藉由張力或重力對第2電極12接觸，確實地使第1、第2電極11,12間短路。
又，短路元件40亦同樣地，較佳為將發熱體拉出電極18配設於較第1、第2電極11,12更與發熱體14分離之位置，以在第1、第2電極11,12間短路後阻斷第1電極11與發熱體拉出電極18之間。
又，短路元件40亦同樣地，如圖9(A)(B)所示，亦可於第2 電極12連接輔助可熔導體21，且發熱體14透過絕緣層17與第1、第2電極11,12連續。此情形亦同樣地，短路元件40中，將輔助可熔導體21從第2電極12往第1電極11側突出設置，較佳為突出至與第1電極11分離同時重疊之位置。又，輔助可熔導體21藉由支撐成亦與第1可熔導體13重疊，輔助可熔導體21之熔融導體21a與第1可熔導體13之熔融導體13a較易凝結，而能有助於第1、第2電極11,12間之短路。
此外，上述之短路元件1,40，亦可如圖10、圖11所示，於第1、第2電極11,12之與發熱體拉出電極18相反側，設置支撐第1可熔導體13另一端之支撐電極22。短路元件1,40中，藉由將第1可熔導體13之兩端支撐於發熱體拉出電極18及支撐電極22，而能在回焊構裝時等之高溫度環境下亦能穩定支撐第1可熔導體13。
[表面構裝類型]
又，適用本發明之短路元件，能以能表面構裝之方式形成於外部電路基板。形成為表面構裝用之短路元件1，如圖12(A)~(C)所示，於絕緣基板10之表面10a形成發熱體14、發熱體拉出電極18、以及發熱體電極19，透過絕緣層17於發熱體14上積層有第1、第2電極11,12。第1可熔導體13係與第2電極12重疊且與第1電極11與發熱體拉出電極18連接。此外，圖12(A)係表面構裝型之短路元件1之俯視圖，圖12(B)係穿過短路元件1之發熱體14等而顯示之俯視圖，圖12(C)係圖12(A)之A-A’剖面圖。
絕緣基板10係使用例如氧化鋁、玻璃陶瓷、多鋁紅柱石、氧化鋯等之具有絕緣性之構件形成為大致方形。絕緣基板10，除此之外亦可使用用於玻璃環氧基板、酚醛基板等之印刷配線基板之材料亦可，但必 須留意第1可熔導體13熔斷時之溫度。
發熱體14，能將例如鎳鉻合金、W、Mo、Ru等之合金或組成物、化合物之粉狀體與樹脂結合劑等混合而成糊狀者使用網版印刷技術在絕緣基板10之表面10a上形成圖案、加以燒成等形成。又，發熱體拉出電極18及發熱體電極19，能將例如Ag等高熔點金屬糊使用網版印刷技術在絕緣基板10之表面10a上形成圖案、加以燒成等形成。
又，發熱體14，一端與發熱體拉出電極18連接，另一端與發熱體電極19連接。發熱體拉出電極18具有形成於絕緣基板10之表面10a且與發熱體14連接之下層部18a、以及積層於下層部18a上且與第1可熔導體13連接之上層部18b。發熱體拉出電極18之上層部18b，係從下層部18a形成至絕緣層17上，透過接合材15連接有第1可熔導體13。發熱體電極19，係與形成於絕緣基板10之背面10b之外部連接端子19a連接。發熱體14透過此外部連接端子19a而與外部電路連接。
發熱體14在絕緣基板10之表面10a上被絕緣層17覆蓋。絕緣層17係謀求發熱體14之保護及絕緣，且係用以將發熱體14之熱以良好效率往第1、第2電極11,12傳遞而設置，由例如玻璃層構成。於絕緣層17上，以與發熱體14重疊之方式相鄰形成有第1、第2電極11,12，從發熱體14分離而形成有發熱體拉出電極18。藉由發熱體14加熱第1、第2電極11,12，可使第1可熔導體13之熔融導體13a容易地凝結。
此外，絕緣層17亦可亦形成於絕緣基板10與發熱體14之間。亦即，短路元件1亦可將發熱體14形成於形成在絕緣基板10之表面10a之絕緣層17內部。
第1、第2電極11,12係從絕緣基板10之表面10a形成至絕緣層17上。又，第1、第2電極11,12係與形成於絕緣基板10之背面10b之外部連接端子11a,12a連接。短路元件1透過此外部連接端子11a,12a組裝於電源電路等各種外部電路。
於第1電極11與發熱體拉出電極18之間，連接跨第2電極12上而形成為板狀之第1可熔導體13。第1可熔導體13藉由形成於第1、第2電極11,12之玻璃等絕緣層23，與第1、第2電極11,12分離而被支撐，且藉由設於第1電極11及發熱體拉出電極18之接合焊料等接合材15能導通地支撐於第1電極11及發熱體拉出電極18。藉此，短路元件1形成第1電極11、第1可熔導體13、發熱體拉出電極18、發熱體14、至發熱體電極19之對發熱體14之供電路徑3。
此外，絕緣部23係除去相鄰設置之第1、第2電極11,12所對向之一部分而形成。又，於發熱體拉出電極18亦形成有絕緣層23，防止連接用焊料等接合材15或熔融導體13a之流出。再者，第1可熔導體13，為了氧化防止、濕潤性提升等而塗布有助焊劑24。又，短路元件1中，絕緣基板10之表面10a上係被覆蓋構件25覆蓋。
短路元件1，在發熱體14發熱後，如圖13(A)(B)所示，透過絕緣層17及第1、第2電極11,12加熱第1可熔導體13，熔融導體13a凝結於第2電極12間且使之短路。此時，短路元件1藉由將第1可熔導體13支撐為與第2電極12重疊，而藉由發熱體14之熱而熔融後，熔融導體13a因張力或重力而對第2電極12接觸，能確實地使第1、第2電極11,12間短路。此外，短路元件1中，藉由設於第1、第2電極11,12上之絕緣層23 而使熔融導體13a停留於第1、第2電極11,12間，能防止熔融導體13a往外部連接端子11a,12a側流出而對與外部電路之連接狀態造成影響的事態。
其次，如圖14(A)(B)所示，短路元件1中，第1可熔導體13在第1電極11與發熱體拉出電極18之間熔斷，阻斷對發熱體14之供電路徑3而停止發熱。
此處，短路元件1由於設於第1、第2電極11,12與發熱體14重疊且發熱體拉出電極18從發熱體14分離之位置，因此在發熱體14發熱後，能在第1電極11與發熱體拉出電極18間之供電路徑3之阻斷前先使第1、第2電極11,12間短路。
此外，短路元件1亦可如圖12所示，使第1可熔導體13延伸於第1電極11之與第2電極12相反側。藉此，短路元件1能使凝結於第1、第2電極11,12間之熔融導體13a之量增大，而能確實地使之短路。
又，短路元件1亦可如圖15(A)(B)所示設置支撐電極22，用以支撐延伸於第1電極11之與第2電極12相反側之第1可熔導體13之端部。短路元件1中，藉由將第1可熔導體13之兩端支撐於發熱體拉出電極18及支撐電極22，而能在回焊構裝時等之高溫度環境下亦能穩定支撐第1可熔導體13。
又，上述之短路元件40亦同樣地能形成為表面構裝用。此短路元件40如圖16(A)(B)所示，於絕緣層17上，發熱體拉出電極18設於第1電極11之與第2電極12相反側，第1可熔導體13延伸於第2電極12上。此外，圖16所示之短路元件40除了圖12所示之短路元件1與第1、第2電極11,12之位置外具有相同構成。
又，短路元件40亦同樣地可使第1可熔導體13延伸於第2電極12之與第1電極11相反側。藉此，短路元件40能使凝結於第1、第2電極11,12間之熔融導體13a之量增大，而能確實地使之短路。又，短路元件40亦可如圖17(A)(B)所示設置支撐電極22，用以支撐延伸於第1電極11之與第2電極12相反側之第1可熔導體13之端部。
[短路元件50]
又，適用本發明之短路元件中，對發熱體14之供電路徑3與藉由第1可熔導體13短路之第1、第2電極11,12在電性上獨立亦可。此短路元件50係如圖18(A)(B)所示，於發熱體14一端連接發熱體拉出電極18，於發熱體14另一端形成有發熱體電極19，而形成對發熱體14之供電路徑3，第1可熔導體13不與發熱體拉出電極18連接而被第1電極11支撐。此外，在短路元件50之說明中，對與上述之短路元件1相同之構件，賦予相同符號省略其詳細說明。
短路元件50中，支撐第1可熔導體13之第1電極11透過絕緣層17與發熱體14連接，發熱體14之熱以良好效率傳遞，藉此能使第1可熔導體13熔融。亦即，短路元件50中，發熱體14與第1電極11及第1可熔導體13在電性上獨立而為熱連接。
又，短路元件50中，供電路徑3透過設於發熱體拉出電極18之外部連接端子18a而與形成在外部電路之電源連接。
又，短路元件50中，第1可熔導體13藉由第1電極11往第2電極12側突出而被支撐，在藉由來自發熱體14之加熱使第1可熔導體13熔融後，藉由熔融導體13a凝結於第1電極11周圍而接觸於第2電極12， 藉此使第1、第2電極11,12間短路。
短路元件50，由於組裝於外部電路之第1、第2電極11,12間之電流路徑與使第1可熔導體13熔斷之對發熱體14之供電路徑3在電性上獨立，因此不論外部電路之種類為何，均能將供電路徑3之電源電壓設定得較高，即使使用低額定值之發熱體14，亦能供應可得到足以使第1可熔導體13熔融之充分發熱量的電力。是以，根據短路元件50，作為透過第1、第2電極11,12使短路之外部電路，除了電源電路以外，亦能適用於流通微弱電流之數位訊號電路。
又，根據短路元件50，由於與組裝於外部電路之第1、第2電極11,12間之電流路徑在電性上獨立地形成對發熱體14之供電路徑3，因此能將控制對發熱體14之供電之電流控制元件32不拘外部電路之額定值為何而依據發熱體14之額定值來選擇，藉由使用控制低額定值之發熱體14(例如1A)之電流控制元件32，而能更廉價地製造。
[電路構成]
其次，說明短路元件50之電路構成。圖19(A)顯示短路元件50之電路圖。圖20顯示適用短路元件50之短路電路60一例。
短路元件50，第1電極11及第2電極12在初期狀態下彼此開放，且構成藉由第1可熔導體13熔融即短路之開關2，具有藉由該開關2連接第1電極11與第2電極12之第1電路51。第1電路51串聯於組裝有短路元件50之電源電路或數位訊號電路等各種外部電路28A,28B間。
又，短路元件50中，發熱體拉出電極18、發熱體14、以及發熱體電極19在初期狀態下構成對發熱體14之供電路徑3。供電路徑3， 由於與第1電路51電性上獨立，藉由發熱體14之熱使第1可熔導體13熔融，因此係與第1電路51熱連接。發熱體14一端透過發熱體拉出電極18連接於控制供電之電流控制元件32。又，發熱體14另一端透過發熱體電極19與對發熱體14供電之外部電源53連接。
電流控制元件32係控制對供電路徑3供電之開關元件，與藉由例如FET構成、檢測第1電路51之物理短路之要否的檢測電路35連接。檢測電路35係檢測出是否產生使各種外部電路28A,28B(組裝有短路元件50之第1電路51)間通電之必要的電路，例如在電池包之異常電壓時之旁通電流路徑之建構、對網路通訊機器中之駭客或入侵而使資料伺服器迂迴之旁通訊號路徑的建構、或者裝置或軟體之啟動等，產生要藉由第1電路51之短路而物理地、不可逆地使外部電路28A,28B間之電流路徑短路的必要時，係使電流控制元件32動作。
藉此，在藉由對供電路徑3供應外部電源53之電力而發熱體14發熱，第1可熔導體13即熔融，熔融導體13a遍佈凝結於第1、第2電極11,12間。藉此，透過熔融導體13a使第1電極11與第2電極12短路，而連接外部電路28A,28B。
此時，短路元件50中，由於對發熱體14之供電路徑3與第1電路51在電性上獨立地形成，因此可對發熱體14供電至第1、第2電極11,12短路為止。
[輔助可熔導體]
又，短路元件50，亦可如圖21所示，於第2電極12連接輔助可熔導體21，且發熱體14透過絕緣層17與第1、第2電極11,12連接。藉此，短 路元件50，能藉由第1可熔導體13及輔助可熔導體21之各熔融導體13a,21a使遍佈凝結於第1、第2電極11,12間之熔融導體之量增大，而能確實地使之短路。
此外，短路元件50亦同樣地，輔助可熔導體21較佳為從第2電極12往第1電極11側突出設置，突出至與第1電極11分離同時重疊之位置。又，輔助可熔導體21藉由支撐成亦與第1可熔導體13重疊，輔助可熔導體21之熔融導體21a與第1可熔導體13之熔融導體13a較易凝結，而能有助於第1、第2電極11,12間之短路。
[短路元件70]
又，適用本發明之短路元件，亦可如圖22所示，於對發熱體14之供電路徑3上介在有第2可熔導體72。此短路元件70具有：發熱體供電電極71，與發熱體拉出電極18相鄰設置；以及跨載於發熱體拉出電極18及發熱體供電電極71間之第2可熔導體72。此外，在短路元件70之說明中，對與上述之短路元件1相同之構件，賦予相同符號省略其詳細說明。圖19(B)顯示短路元件70之電路圖。
發熱體供電電極71與發熱體拉出電極18相鄰設置，且透過第2可熔導體72與發熱體拉出電極18連接，藉此構成對發熱體14之供電路徑3。又，絕緣層17與作為與外部電路之連接端子之外部連接端子71a連接。發熱體供電電極71能使用與發熱體拉出電極18相同材料而在發熱體拉出電極18之形成時同時形成。
第2可熔導體72，跨載於相鄰設置之發熱體拉出電極18及發熱體供電電極71間，在短路元件70之作動前構成對發熱體14之供電路 徑3之一部分。第2可熔導體72能使用與第1可熔導體13相同材料形成。又，第2可熔導體72亦如後說明般能藉由各種構成來形成。
如圖23所示，短路元件70藉由在供電路徑3設置第2可熔導體72，而在發熱體14發熱後第2可熔導體72即熔斷，熔融導體72a分開凝結於發熱體拉出電極18與發熱體供電電極71，藉此阻斷供電路徑3而自動停止發熱體14之發熱。此時，短路元件70形成為第2可熔導體72不比第1可熔導體13先熔斷。
[熔斷順序]
亦即，短路元件70中，透過第1可熔導體72連接之發熱體供電電極71與發熱體拉出電極18，由於構成對發熱體14之供電路徑3，因此若在第1、第2電極11,12之短路前發熱體供電電極71與發熱體拉出電極18之間熔斷，則對發熱體14之供電停止，而有無法使第1、第2電極11,12間短路之虞。
因此，短路元件70形成為，在發熱體14發熱後，發熱體供電電極71與發熱體拉出電極18之間之阻斷前，第1、第2電極11,12間會先短路。具體而言，短路元件70中，第1可熔導體13配設於較第2可熔導體72更接近發熱體14之位置。藉此，短路元件70，在發熱體14發熱後，第1可熔導體13能較第2可熔導體72更快被傳遞熱。是以，在發熱體14發熱後，能迅速地使第1可熔導體13，熔融導體13a凝結於第1電極11周圍，且熔融導體13a能使第1、第2電極11,12間短路，其後第2可熔導體72熔融而對發熱體14之供電路徑3。是以，短路元件70中，至第1、第2電極11,12間短路為止可確實地對發熱體14持續供電。
又，短路元件70藉由將發熱體供電電極71與第1電極11電性連接，而作成與短路元件1相同之電路構成，且藉由功能分離成使第1可熔導體13為第1、第2電極11,12間之短路用、使第2可熔導體72為發熱體14之阻斷用，而能在短路元件1之電路中使短路與阻斷之序列更為確實。
又，第1、第2可熔導體13,72由於剖面積越狹窄則越快熔斷，因此亦可藉由將第1可熔導體13之剖面積形成為較第2可熔導體72之剖面積狹窄，以在發熱體供電電極71與發熱體拉出電極18間之阻斷前使第1、第2電極11,12間短路。
又，亦可藉由改變第1、第2可熔導體13,72之材料，相對地使第2可熔導體72之熔點較第1可熔導體13之熔點高，以在發熱體供電電極71與發熱體拉出電極18間之阻斷前使第1、第2電極11,12間短路。例如，在將第1、第2可熔導體13,72作成低熔點金屬與高熔點金屬之積層構造時，藉由在第1可熔導體13增高低熔點金屬之比率，在第2可熔導體72增高高熔點金屬之比率等，而能設置熔點差。
[輔助可熔導體]
又，短路元件70，亦可如圖24所示於第2電極12連接輔助可熔導體21，且發熱體14透過絕緣層17與第1、第2電極11,12連接。藉此，短路元件70，能藉由第1可熔導體13及輔助可熔導體21之各熔融導體13a,21a使遍佈凝結於第1、第2電極11,12間之熔融導體之量增大，而能確實地使之短路。
此外，短路元件70亦同樣地，輔助可熔導體21較佳為從第 2電極12往第1電極11側突出設置，突出至與第1電極11分離同時重疊之位置。又，輔助可熔導體21藉由支撐成亦與第1可熔導體13重疊，輔助可熔導體21之熔融導體21a與第1可熔導體13之熔融導體13a較易凝結，而能有助於第1、第2電極11,12間之短路。
又，上述短路元件50,70中，亦可將發熱體拉出電極18設於第1電極11之與第2電極12相反側，亦可將發熱體拉出電極18設於第2電極12之與第1電極11相反側。又，不論任一情形，均將第1可熔導體13懸臂支撐於第1電極11，往第2電極12側突出，較佳為重疊。進而，不論任一情形，第1可熔導體13均亦可延伸超過第2電極12上。又，不論任一情形，均亦可設置支撐第1可熔導體13端部之支撐電極。
[短路元件80]
又，適用本發明之短路元件，亦可形成為表面構裝用，且擴展第1、第2電極11,12對第1可熔導體13之支撐面積，防止第1可熔導體13之變形且防止初期短路。
此短路元件80，如圖25、圖26所示，具備：絕緣基板10，設有發熱體14；第1絕緣層81，被覆發熱體14且積層有第1、第2電極11,12；第2絕緣層82，於第1、第2電極11,12上，以使第1、第2電極11,12所對向之各前端部露出之方式積層；以及發熱體拉出電極18，與第1、第2電極11,12相鄰，與發熱體14電氣連接。此外，圖26係除去短路元件80之第1可熔導體13後顯示之俯視圖。又，在短路元件80中，對與上述之短路元件1相同之構件，賦予相同符號省略其詳細說明。
短路元件80，於絕緣基板10之表面10a形成有發熱體14、 發熱體拉出電極18、發熱體電極19，經由第1絕緣層81於發熱體14上積層有第1、第2電極11,12。第1絕緣層81係謀求發熱體14之保護及絕緣，且係用以將發熱體14之熱以良好效率往第1、第2電極11,12傳遞而設置，由例如玻璃層構成。於第1絕緣層81上，以與發熱體14重疊之方式相鄰形成有第1、第2電極11,12，從發熱體14分離而形成有發熱體拉出電極18。藉由發熱體14加熱第1、第2電極11,12，可使第1可熔導體13之熔融導體13a容易地凝結。發熱體拉出電極18具有形成於絕緣基板10之表面10a且與發熱體14連接之下層部18a、以及連接於下層部18a且積層於第1絕緣層81上而與第1可熔導體13連接之上層部18b。
在短路元件80之第1、第2電極11,12，係廣泛地形成於形成為矩形之絕緣基板10之長度方向，從絕緣基板10之寬度方向兩側緣形成至中央部，相隔既定間隔對向。又，第1、第2電極11,12除了對向之各前端部以外積層有第2絕緣層82。藉此，第1、第2電極11,12之對向之各前端部露出。
短路元件80中，第1、第2電極11,12之短路長度形成為較長，藉此提升短路之確實性且降低第1、第2電極11,12之短路後之短路阻抗而能對應高額定電流。
第1可熔導體13，一端透過接合用焊料等接合材15連接於發熱體拉出電極18，另一端透過接合用焊料等接合材15連接於第1絕緣層81上所形成之支撐電極83。又，第1可熔導體13係支撐於設於第1、第2電極11,12之第2絕緣層82上，且藉由接合用焊料等接合材15電氣連接於第1電極11。亦即，由於短路元件80係於第1絕緣層81上廣泛地積層第1、 第2電極11,12，且除了此等第1、第2電極11,12之各前端部以外積層有第2絕緣層82，因此能藉由第2絕緣層82從第1可熔導體13中央部至側緣部廣泛地支撐。
是以，根據短路元件80，能在回焊構裝時等防止第1可熔導體13彎曲，防止因第1可熔導體13之變形使第1、第2電極11,12間短路之初期短路。
短路元件80中，對發熱體14通電，在開始發熱後，如圖27所示，發熱體14之熱經由第1絕緣層81、第1、第2電極11,12、及第2絕緣層82傳至第1可熔導體13，而開始熔融。此時，短路元件80，藉由在第1絕緣層81上廣泛地積層第1、第2電極11,12，而與發熱體14重疊。又，由於在第1、第2電極11,12上廣泛地積層第2絕緣層82，透過此第2絕緣層82支撐第1可熔導體13，因此能將發熱體14之熱以良好效率傳達至第1可熔導體13，在發熱後，能迅速地在第1、第2電極11,12上使第1可熔導體13熔融，而能使第1、第2電極11,12短路。
又，短路元件80係使第1、第2電極11,12與發熱體14重疊，且將發熱體拉出電極18配設於與發熱體14分離之位置，藉此能防止在第1、第2電極11,12之短路前發熱體拉出電極18與第1電極11熔斷而停止對發熱體14之供電的事態。
短路元件80，在第1、第2電極11,12短路後，如圖28所示，發熱體拉出電極18與第1電極11熔斷，而阻斷對發熱體14之供電路徑3。
[全周支撐]
又，短路元件80亦可亦將第2絕緣層82從第1、第2電極11,12上積層於第1、第2電極11,12間，以確實地防止第1可熔導體13之中央部之彎曲。例如如圖29所示，第2絕緣層82具有開口，將第2絕緣層82積層於第1、第2電極11,12之各長度方向，且在長度方向兩端部形成於寬度方向，據以亦積層於第1、第2電極11,12間，藉此使第1、第2電極之相對向之各端部露出。第1可熔導體13搭載成覆蓋第2絕緣層82之開口。是以，第1可熔導體13能在全周被支撐而防止長度方向及寬度方向之彎曲。
因此，根據圖29所示之短路元件80，能在回焊構裝時等確實地防止第1可熔導體13彎曲，防止因第1可熔導體13之變形使第1、第2電極11,12間短路之初期短路。
[短路元件90]
又，適用本發明之短路元件，亦可形成為表面構裝用，且將第2電極12設於覆蓋構件。
此短路元件90，如圖30所示，具備覆蓋絕緣基板10之表面上之覆蓋構件25，第2電極12係於覆蓋構件25之頂面部25b形成為與第1電極11對向。此外，在短路元件90中，對與上述之短路元件1相同之構件，賦予相同符號省略其詳細說明。
覆蓋構件25具有連接於絕緣基板10之表面10a之外緣部之側壁部25a與頂面部25b，能使用各種工程塑膠或與絕緣基板10相同之材料形成。覆蓋構件25係從覆蓋構件25之一側壁部25a至頂面部25b形成有第2電極12。
短路元件90之第2電極12中，藉由覆蓋構件25搭載於絕 緣基板10，而與形成於絕緣基板10之表面10a之外部連接電極26連接。外部連接電極26，係與形成於絕緣基板10之背面10b之外部連接端子26a連接。短路元件90透過此外部連接端子26a組裝於電源電路等各種外部電路。
又，第2電極12與積層於絕緣層17上之第1電極11對向，且於與第1電極11之間配設有第1可熔導體13。
此種短路元件90，在發熱體14發熱後，如圖31所示，熱經由絕緣層17及第1電極11傳至第1可熔導體13而熔融。熔融導體13a凝結於第1電極11上，且亦凝結於在頂面部25b與第1電極11對向配置之第2電極12上。藉此，短路元件90能透過熔融導體13a使第1、第2電極11,12短路。短路元件90，在第1、第2電極11,12短路後，發熱體拉出電極18與第1電極11即熔斷，而阻斷對發熱體14之供電路徑3。
[其他構成]
此外，上述之各短路元件1,40,50,70,80,90中，形成為板狀之第1可熔導體13較佳為具有與第1電極11之連接面積之2倍以上之面積。藉此，第1可熔導體13可確保使第1、第2電極11,12間短路之充分之熔融導體之量，且在端部被支撐於發熱體拉出電極18或支撐電極22之情形，亦能迅速地加以熔斷。
又，上述之各短路元件1,40,50,70,80,90中，亦可藉由將第1可熔導體13以線材形成，此情形下，第1可熔導體13較佳為具有與第1電極11之連接長度之2倍以上之長度。藉此，第1可熔導體13可確保使第1、第2電極11,12間短路之充分之熔融導體之量，且在端部被支撐於發 熱體拉出電極18或支撐電極22之情形，亦能迅速地加以熔斷。
再者，上述之各短路元件1,40,50,70,80,90中，第1、第2電極11,12之間隔，較佳為在第1、第2電極間隔之延長線上之第1電極11之寬度以下。例如，如圖1所示，短路元件1中，第1、第2電極11,12之間隔W1，較佳為在第1、第2電極間隔之延長線上之第1電極11之寬度W2以下。藉此，第1、第2電極11,12配置於更接近之位置，而能更確實地，在第1可熔導體13之熔融導體13a凝結於第1電極11周圍時亦接觸於第2電極12，能使熔融導體13a遍佈凝結於第1、第2電極11,12間。
[塗布處理]
又，上述之各短路元件1,40,50,70,80,90之第1、第2電極11,12、發熱體拉出電極18、支撐電極22及發熱體供電電極71，可使用Cu或Ag等之一般電極材料形成，較佳為，在表面上藉由鍍敷處理等公知手法塗布有Ni/Au鍍敷、Ni/Pd鍍敷、Ni/Pd/Au鍍敷等之被膜。藉此，短路元件1,40,50,70,80,90，可防止支撐電極22及發熱體供電電極71之氧化，確實地保持第1、第2可熔導體13,72熔融導體。又，將短路元件1,40,50,70,80,90回焊構裝之情形，藉由使連接第1、第2可熔導體13,72之連接用焊料等接合材15或形成第1、第2可熔導體13,72之外層之低熔點金屬熔融，可防止熔蝕(焊料沖蝕)第1、第2電極11,12、發熱體拉出電極18、支撐電極22及發熱體供電電極71。
[發熱體之位置]
又，表面構裝型之短路元件1,40,80,90，除了於絕緣基板10之表面10a形成發熱體14以外，亦可如圖32(A)、圖33(A)、圖34(A)、圖35(A)所示， 設於絕緣基板10之背面10b。此情形下，發熱體14在絕緣基板10之背面10b被絕緣層17被覆。又，構成對發熱體14之供電路徑3之發熱體電極19亦同樣地形成於絕緣基板10之背面10b。發熱體拉出電極18中，與發熱體14連接之下層部18a形成於絕緣基板10之背面10b，搭載第1可熔導體13之上層部18b形成於絕緣基板10之表面10a，下層部18a與上層部18b透過導電通孔而連續。
又，發熱體14較佳為在絕緣基板10之背面10b中形成於與第1、第2電極11,12重疊之位置。又，發熱體拉出電極18較佳為設在較第1、第2電極11,12更與發熱體14分離之位置。
又，亦可如圖32(B)、圖33(B)、圖34(B)、圖35(B)所示，短路元件1,40,80,90中，將發熱體14形成於絕緣基板10內部。此情形下，無需設置被覆發熱體14之絕緣層17。又，連接有發熱體14一端之發熱體電極19中，與發熱體14連接之一端部形成至絕緣基板10內部，透過導電通孔與設在絕緣基板10之背面10b之外部連接端子19a連接。發熱體拉出電極18中，與發熱體14連接之下層部18a形成至絕緣基板10內部，與搭載第1可熔導體13之上層部18b透過導電通孔而連續。
又，發熱體14較佳為在絕緣基板10之內部中形成於與第1、第2電極11,12重疊之位置。又，發熱體拉出電極18較佳為設在較第1、第2電極11,12更與發熱體14分離之位置。
短路元件1,40,80,90中，藉由發熱體14形成於絕緣基板10之背面10b或絕緣基板10之內部，而可使絕緣基板10之表面10a平坦化，藉此，能將第1、第2電極11,12及發熱體拉出電極18形成於表面10a上。 是以，短路元件1,40,80,90，能簡化第1、第2電極11,12及發熱體拉出電極18之製程，且謀求低高度。
又，短路元件1,40,80,90，在將發熱體14形成於絕緣基板10之背面10b或絕緣基板10之內部的情形下，亦能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之材料，而能藉由發熱體14與積層於絕緣基板10之表面10a上之情形同等地將第1可熔導體13加熱、熔斷。
[可熔導體之構成]
如上所述，第1、第2可熔導體13,72及輔助可熔導體21亦可含有低熔點金屬與高熔點金屬。此外，以下說明中，除了必須特別區分之情形除外，係將第1、第2可熔導體13,72及輔助可熔導體21總稱為「可熔導體13,72,21」。作為低熔點金屬，較佳為使用以Sn為主成分之無鉛焊料等焊料，作為高熔點金屬，較佳為使用Ag、Cu或以此等為主成分之合金等。此時，可熔導體13,72,21如圖36(A)所示，可使用設有高熔點金屬層91作為內層、設有低熔點金屬層92作為外層之可熔導體。此情形下，可熔導體13,72,21亦可作成高熔點金屬層91之全面被低熔點金屬層92覆蓋之構造，亦可係除了相對向之一對側面外均被覆蓋的構造。高熔點金屬層91及低熔點金屬層92之被覆構造，可使用鍍敷等公知之成膜技術來形成。
又，如圖36(B)所示，可熔導體13,72,21亦使用作為內層設有低熔點金屬層92、作為外層設有高熔點金屬層91之可熔導體。此情形下，可熔導體13,72,21亦可作成低熔點金屬層92之全面被高熔點金屬層91覆蓋之構造，亦可係除了相對向之一對側面外均被覆蓋的構造。
又，可熔導體13,72,21亦可如圖37所示，作成積層有高熔 點金屬層91與低熔點金屬層92之積層構造。
此情形下，如圖37(A)所示，可熔導體13,72,21形成為由搭載於第1、第2電極11,12或發熱體拉出電極18、支撐電極22等之下層與積層於下層之上之上層構成的雙層構造，可於作為下層之高熔點金屬層91之上面積層作為上層之低熔點金屬層92，相反地亦可於作為下層之低熔點金屬層92之上面積層作為上層之高熔點金屬層91。或者，可熔導體13,72,21亦可如圖37(B)所示，形成為由內層與積層於內層之上下面之外層構成的三層構造，可於作為內層之高熔點金屬層91之上下面積層作為外層之低熔點金屬層92，相反地亦可於作為內層之低熔點金屬層92之上下面積層作為外層之高熔點金屬層91。
又，可熔導體13,72,21亦可如圖38所示，亦可為交互積層高熔點金屬層91與低熔點金屬層92之四層以上的多層構造。此情形下，可熔導體13,72,21亦可為被構成最外層之金屬層覆蓋全面或除了相對向之一對側面外均被覆蓋的構造。
又，可熔導體13,72,21亦可於構成內層之低熔點金屬層92之表面將高熔點金屬層91成條狀地局部積層。圖39係可熔導體13,72,21之俯視圖。
圖39(A)所示之可熔導體13,72,21，係於低熔點金屬層92之表面於寬度方向相隔既定間隔在長度方向形成有複數條線狀之高熔點金屬層91，藉此沿著長度方向形成線狀之開口部93，低熔點金屬層92從此開口部93露出。可熔導體13,72,21，藉由低熔點金屬層92從開口部93露出，熔融後之低熔點金屬與高熔點金屬之接觸面積增加，能更加促進高熔點金 屬層91之侵蝕作用而提升熔斷性。開口部93能藉由例如對低熔點金屬層92施以構成高熔點金屬層91之金屬之部分鍍敷來加以形成。
又，圖39(B)所示，可熔導體13,72,21，亦可係於低熔點金屬層92之表面於長度方向相隔既定間隔在寬度方向形成複數條線狀之高熔點金屬層91，藉此沿著寬度方向形成線狀之開口部93。
又，可熔導體13,72,21亦可如圖40所示，於低熔點金屬層92之表面形成高熔點金屬層91且於高熔點金屬層91全面形成圓形之開口部94，從此開口部94使低熔點金屬層92露出。開口部94能藉由例如對低熔點金屬層92施以構成高熔點金屬層91之金屬之局部鍍敷來加以形成。
可熔導體13,72,21，藉由低熔點金屬層92從開口部94露出，熔融後之低熔點金屬與高熔點金屬之接觸面積增加，能更加促進高熔點金屬之侵蝕作用而提升熔斷性。
又，可熔導體13,72,21亦可如圖41所示，於作為內層之高熔點金屬層91形成多數個開口部95，於此高熔點金屬層91使用鍍敷技術等成膜出低熔點金屬層92，並充填於開口部95內。藉此，可熔導體13,72,21中，由於熔融之低熔點金屬接觸於高熔點金屬之面積增大，因此能在更短時間內由低熔點金屬將高熔點金屬溶蝕。
又，可熔導體13,72,21較佳為使低熔點金屬層92之體積形成為較高熔點金屬層91之體積大。可熔導體13,72,21，係藉由發熱體14之發熱而被加熱，藉由低熔點金屬熔融而溶蝕高熔點金屬，藉此能迅速地熔融、熔斷。是以，可熔導體13,72,21，藉由使低熔點金屬層92之體積形成為較高熔點金屬層91之體積大，而能促進此溶蝕作用，迅速地使第1、 第2電極11,12間短路。
又，可熔導體13,72,21亦可如圖42所示，具有形成為大致矩形板狀且被構成外層之高熔點金屬被覆而形成為較主面部13b,72b,21b厚之相對向的一對第1側緣部13c,72c,21c、以及構成內層之低熔點金屬露出且形成為厚度較第1側緣部13c,72c,21c薄之相對向的一對第2側緣部13d,72d,21d。
第1側緣部13c,72c,21c，側面被高熔點金屬層91被覆，藉此形成為較可熔導體13,72,21之主面部13b,72b,21b厚。第2側緣部13d,72d,21d於側面露出有外周被高熔點金屬層91圍繞之低熔點金屬層92。第2側緣部13d,72d,21d中除了與第1側緣部13c,72c,21c相鄰之兩端部外均形成為與主面部13b,72b,21b相同厚度。
以上述方式構成之第1可熔導體13，如圖43所示，第1側緣部13c連接於第1、第2電極11,12間且沿著發熱體拉出電極18及支撐電極83上連接，第2側緣部13d以與形成於第1、第2電極11,12上之第2絕緣層82對向之方向被連接。
藉此，短路元件1，能在回焊構裝時等確實地防止第1可熔導體13彎曲，防止因第1可熔導體13之變形使第1、第2電極11,12間短路之初期短路。又，短路元件1在發熱體14之發熱後，能使第1可熔導體13迅速地熔融，並使之凝結於第1、第2電極11,12上而使其短路。
亦即，第1側緣部13c由於被高熔點金屬被覆，低熔點金屬層92亦未露出，因此難以發揮熔蝕作用，至熔融為止需要花費較多熱能。是以，第1可熔導體13，即使因回焊構裝時等之加熱，在第1電極11與第 2電極12間亦不易彎曲，能防止因彎曲而接觸於第1、第2電極11,12所導致之第1、第2電極11,12間之初期短路。
又，第2側緣部13d形成為較第1側緣部13c相對薄。又，第2側緣部13d之側面露出有構成內層之低熔點金屬層92。藉此，第2側緣部13d發揮因低熔點金屬層92所致之高熔點金屬層91之侵蝕作用，且被侵蝕之高熔點金屬層91之厚度亦形成為較第1側緣部13c薄，藉此相較於藉由高熔點金屬層91而形成為較厚之第1側緣部13c，能以較少熱能使之迅速地熔融。
因此，短路元件1，藉由發熱體14發熱，第2側緣部13d所對向之第1電極11與第2電極12之間即迅速地熔融，熔融導體凝結、結合於第1、第2電極11,12上。藉此，短路元件1中，第1、第2電極11,12係短路。
又，以上述方式構成之第2可熔導體72，如圖44所示，藉由將被高熔點金屬被覆之第1側緣部72c配設於發熱體拉出電極18與發熱體供電電極71之間，由於熔融需要相當之時間，因此可確保至第1可熔導體13熔融使第1、第2電極11,12間短路為止之時間，防止在短路前供電路徑3即被阻斷之事態。
此外，未具備輔助可熔導體21之短路元件1,40,50,70中同樣地亦可將發熱體14連接於第1、第2電極11,12。例如如圖44所示，短路元件70中，藉由將發熱體14亦連接於第2電極12而加熱，能以良好效率使第1可熔導體13濕潤，使熔融導體凝結於第1、第2電極11,12間並使之短路。
具有此種構成之可熔導體13,72,21，係藉由以構成高熔點金屬層91之Ag等金屬覆蓋構成低熔點金屬層92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91較厚地被鍍敷(參照圖42)。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96。其次，藉由將此導體帶96於與長度方向正交之寬度方向(圖42中C-C’方向)切斷成既定長度，以製造可熔導體13,72,21。藉此，可熔導體13,72,21中，導體帶96之側緣部成為第1側緣部13c,72c,21c，導體帶96之切斷面成為第2側緣部13d,72d,21d。又，第1側緣部13c,72c,21c被高熔點金屬覆蓋，第2側緣部13d,72d,21d，於端面(導體帶96之切斷面)中被上下一對之高熔點金屬層91與高熔點金屬層91夾持之低熔點金屬層92露出至外部。
1‧‧‧短路元件
2‧‧‧開關
11‧‧‧第1電極
11a‧‧‧外部連接端子
12‧‧‧第2電極
12a‧‧‧外部連接端子
13‧‧‧第1可熔導體
14‧‧‧發熱體
15‧‧‧接合材
17‧‧‧絕緣層
18‧‧‧發熱體拉出電極
19‧‧‧發熱體電極

Claims (26)

  1. 一種短路元件，具備：第1電極；第2電極，與上述第1電極相鄰設置；第1可熔導體，與上述第1電極連接，藉由熔融而遍佈凝結於上述第1、第2電極間，使上述第1、第2電極短路；以及發熱體，加熱上述第1可熔導體；上述第1可熔導體，係往上述第2電極側突出而被支撐；上述第1可熔導體係與上述第2電極分離且絕緣，並且重疊於上述第2電極。
  2. 如申請專利範圍第1項之短路元件，其中，於上述第2電極之與上述第1電極之相反側、或上述第1電極之與上述第2電極之相反側，設有與上述發熱體電氣連接之發熱體拉出電極；藉由上述發熱體拉出電極支撐上述第1可熔導體之一端，形成經由上述第1電極及上述第1可熔導體對上述發熱體供電之供電路徑。
  3. 如申請專利範圍第2項之短路元件，其中，在藉由上述第1可熔導體之熔融導體而使上述第1、第2電極間短路後，阻斷上述第1電極與上述發熱體拉出電極之間。
  4. 如申請專利範圍第3項之短路元件，其中，上述發熱體拉出電極配設於較上述第1、第2電極更與上述發熱體分離之位置。
  5. 如申請專利範圍第1項之短路元件，其中，於上述第2電極之與上述第1電極之相反側、或上述第1電極之與上述第2電極之相反側，設有與 上述發熱體電氣連接之發熱體拉出電極；上述發熱體拉出電極，構成與上述第1、第2電極及上述第1可熔導體在電性上獨立之對上述發熱體之供電路徑。
  6. 如申請專利範圍第5項之短路元件，其具有：發熱體供電電極，與上述發熱體拉出電極相鄰設置；以及跨載於上述發熱體拉出電極及上述發熱體供電電極間之第2可熔導體。
  7. 如申請專利範圍第6項之短路元件，其中，在上述第1可熔導體熔融並藉由該第1可熔導體之熔融導體使上述第1、第2電極間短路後，上述第2可熔導體熔融，阻斷上述發熱體拉出電極及上述發熱體供電電極間。
  8. 如申請專利範圍第7項之短路元件，其中，上述第1可熔導體配設於較上述第2可熔導體接近上述發熱體之位置。
  9. 如申請專利範圍第7項之短路元件，其中，上述第1可熔導體形成為剖面積較上述第2可熔導體狹窄。
  10. 如申請專利範圍第7項之短路元件，其中，上述第1可熔導體之熔點較上述第2可熔導體低。
  11. 如申請專利範圍第2項之短路元件，其中，於上述第1、第2電極之與上述發熱體拉出電極相反側，具備支撐上述第1可熔導體之另一端之支撐電極。
  12. 如申請專利範圍第1項之短路元件，其中，上述發熱體透過絕緣層與上述第1電極或上述第1電極及上述第2電極連續。
  13. 如申請專利範圍第12項之短路元件，其中，於上述第2電極連接有輔助可熔導體； 上述發熱體透過上述絕緣層亦與上述第2電極連續。
  14. 如申請專利範圍第1項之短路元件，其中，上述第1及/或第2電極之一部分被以熱傳導率10W/m‧K以下之絕緣材料構成之支撐體支撐。
  15. 如申請專利範圍第1項之短路元件，其具備：絕緣基板，設有上述發熱體；第1絕緣層，被覆上述發熱體且積層有上述第1、第2電極；第2絕緣層，於上述第1、第2電極上，以使上述第1、第2電極之對向之各前端部露出之方式積層；以及發熱體拉出電極，與上述第1、第2電極相鄰，與上述發熱體電氣連接；上述第1可熔導體係被上述第2絕緣層支撐，且一端連接於上述發熱體拉出電極，另一端連接於上述第1電極。
  16. 如申請專利範圍第15項之短路元件，其中，上述第2絕緣層具有使上述第1、第2電極所對向之各前端部露出之開口，上述第1可熔導體被搭載成覆蓋上述第2絕緣層之上述開口。
  17. 如申請專利範圍第1項之短路元件，其具備覆蓋構件；上述第2電極，與上述第1電極對向地形成於上述覆蓋構件之頂面部。
  18. 如申請專利範圍第1項之短路元件，其中，上述第1可熔導體係Sn或以Sn為主成分之合金、或係Pb或以Pb為主成分之合金。
  19. 如申請專利範圍第1項之短路元件，其中，上述第1可熔導體係積層有低熔點金屬與高熔點金屬之複合材料。
  20. 如申請專利範圍第6項之短路元件，其中，上述第2可熔導體係Sn或以Sn為主成分之合金、或係Pb或以Pb為主成分之合金。
  21. 如申請專利範圍第6項之短路元件，其中，上述第2可熔導體係積層有低熔點金屬與高熔點金屬之複合材料。
  22. 如申請專利範圍第19項之短路元件，其中，上述低熔點金屬係Sn或包含40%以上之Sn之合金，上述高熔點金屬係Ag、Cu、或以Ag或Cu為主成分之合金。
  23. 如申請專利範圍第21項之短路元件，其中，上述低熔點金屬係Sn或包含40%以上之Sn之合金，上述高熔點金屬係Ag、Cu、或以Ag或Cu為主成分之合金。
  24. 如申請專利範圍第1項之短路元件，其中，上述第1可熔導體形成為板狀，具有與上述第1電極之連接面積之2倍以上之面積。
  25. 如申請專利範圍第1項之短路元件，其中，上述第1可熔導體為線狀，具有與上述第1電極之連接長度之2倍以上之長度。
  26. 如申請專利範圍第1項之短路元件，其中，上述第1、第2電極之間隔，係在上述第1、第2電極間隔之延長線上之上述第1電極之寬度以下。
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