WO2016190078A1 - 保護素子、ヒューズ素子 - Google Patents

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WO2016190078A1
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fuse element
elastic member
fuse
electrode
electrodes
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PCT/JP2016/063832
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English (en)
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千智 小森
佐藤　浩二
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Dexerials Corp
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Dexerials Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/74—Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05—Component parts thereof

Definitions

  • the present invention relates to a protection element and a fuse element that use a fuse element that is mounted on a current path and cuts off due to self-heating when a current exceeding a rating flows, or heat generated by a heating element, and interrupts the current path.
  • Some types of protection elements perform overcharge protection or overdischarge protection operation of the battery pack by turning on / off the output using an FET switch built in the battery pack.
  • FET switch When the FET switch is short-circuited for some reason, when a lightning surge or the like is applied and an instantaneous large current flows, the output voltage drops abnormally due to the life of the battery cell, or conversely an excessively abnormal voltage
  • a protective element made of a fuse having a function of interrupting a current path by an external signal is used in order to safely interrupt the output of the battery cell in any possible abnormal state.
  • the protective element 100 of the protective circuit for such a lithium ion secondary battery is formed on an insulating substrate 101 and connected on a current path.
  • the fuse element 104 is connected between the first and second electrodes 102 and 103 and the first and second electrodes 102 and 103 to form a part of the current path, and the fuse element 104 on the current path is formed. May be melted by a self-heating due to overcurrent or by a heating element 105 provided inside the protection element 100.
  • the molten liquid fuse element 104 is provided on the first and second electrodes 102 and 103 and between the first and second electrodes 102 and 103 and connected to the heating element 105.
  • the current path is interrupted by collecting on the generated heating element extraction electrode 107.
  • the fuse element 104 contains Pb having a melting point of 300 ° C. or higher so as not to melt by heating when mounted by reflow soldering or the like. High melting point solder is used.
  • the fuse element 104 is heated, oxidation progresses and hinders melting, so that an oxide film generated on the fuse element 104 is removed, and a flux 106 is laminated to improve the wettability of the fuse element 104. It has been broken.
  • the rating of the protection element 100 of the protection circuit for lithium ion secondary batteries is also required to be improved.
  • it is required to lower the conductor resistance of the fuse element 104, and the fuse element 104 must be enlarged.
  • the fuse element 104 is mainly composed of a metal such as Pb or Sn, the coefficient of linear expansion is generally large. For this reason, the fuse element 104 repeats expansion and contraction according to the ambient temperature in the environment where the electronic device in which the protection element 100 is mounted is used. However, since the fuse element 104 is fixed to the first and second electrodes 102 and 103 and the heating element extraction electrode 107 by connection solder or the like, stress due to expansion and contraction is applied to the connection solder and each electrode 102. , 103, 107, or the fuse element 104. This stress increases as the volume of the fuse element 104 increases.
  • the insulating substrate 101 is mainly made of ceramic, the linear expansion coefficient is much smaller than that of the fuse element 104 made of metal. For this reason, stress is applied between the fuse element 104 and the insulating substrate 101 due to fluctuations in the ambient temperature, and the fuse element 104 itself, the first and second electrodes 102 and 103, the heating element extraction electrode 107, There is a risk that stress strain concentrates on the fusing portion of the fuse element 104 that is not joined to the electrodes 102, 103, and 107 and breaks.
  • the fusing characteristics fluctuate, and the fusing characteristics do not fusing depending on a predetermined temperature and overcurrent, or the fusing time is extended. May not be able to be maintained.
  • an object of the present invention is to provide a protection element and a fuse element that can relieve stress that increases with an increase in size of a fuse element and can maintain stable fusing characteristics even when the ambient temperature changes. .
  • a protective element supports a first electrode and a second electrode, a fuse element connected between the first and second electrodes, and the fuse element.
  • the fuse element is fixed with an elastic member interposed between the casing element and the structural member.
  • a fuse element in addition, includes a first electrode and a second electrode, a fuse element connected between the first and second electrodes, and a housing that supports the fuse element, The fuse element is fixed with an elastic member interposed between the casing-side constituent members.
  • the elastic member since the elastic member is interposed between the component member on the element housing side and the fuse element, the elastic member can absorb and relieve the stress generated with the change of the temperature environment. It is possible to prevent the component member on the element housing side from being broken.
  • FIG. 1A and 1B are diagrams showing a protective element to which the present invention is applied, in which FIG. 1A is a plan view with a cover member omitted, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line XX ′ in FIG. .
  • FIG. 2 is a diagram showing a state in which the elastic member follows and relaxes stress as the fuse element expands and contracts due to a temperature change.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view showing the expansion of the fuse element.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the fuse element when contracted.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a protection element using an elastic member in which a core material is impregnated with a flux.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a protection element in which a fuse element is joined by an elastic member provided on the first and second electrodes.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a protection element in which a heating element is provided on the back surface of the insulating substrate.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a protection element in which an elastic member is provided on the first and second electrodes and the heating element extraction electrode.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a protection element in which an elastic member is provided on an insulating layer and interposed between the fuse element and a fusing part.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a protection element provided with an elastic member on the cover member and interposed between the cover element and the fuse element.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a protection element using a metal plate that is supported independently from the element housing as the first and second electrodes.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the protection element shown in FIG. 9, in which an elastic member is provided on the insulating layer and interposed between the fuse element and the fusing part.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the protection element shown in FIG. 9, in which an elastic member is provided on the cover member and interposed between the protection element and the fuse element.
  • FIG. 12 is a circuit diagram of a battery pack on which a protection element is mounted.
  • FIG. 13 is a circuit diagram of the protection element, where (A) shows before the fuse element is blown and (B) shows after the fuse element is blown.
  • FIG. 14A and 14B are cross-sectional views showing the operating state of the protection element.
  • FIG. 14A shows a state in which the heating element starts to generate heat when energized
  • FIG. 14B shows a state in which the fuse element starts to melt
  • FIG. The melted state is shown.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing a fuse element to which the present invention is applied.
  • FIG. 16 is a circuit diagram of the fuse element, where (A) shows before the fuse element is blown and (B) shows after the fuse element is blown.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing a fuse element in which an elastic member is provided on an insulating substrate and interposed between the fuse element and a fused portion.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a fuse element in which an elastic member is provided on a cover member and interposed between the cover element and the fuse element.
  • 19A and 19B are views showing a conventional protection element with a cover member omitted, wherein FIG. 19A is an external perspective view, and FIG. 19B is a cross-sectional view.
  • a protection element 10 to which the present invention is applied includes an insulating substrate 11, a heating element 14 laminated on the insulating substrate 11 and covered with an insulating layer 15, and an insulating substrate. 11, the first electrode 12 and the second electrode 13 formed at both ends, the heating element extraction electrode 16 stacked on the insulating layer 15 so as to overlap the heating element 14, and both ends of the first and second electrodes.
  • the fuse element 17 is connected to each of the electrodes 12 and 13, and the central portion is connected to the heating element extraction electrode 16.
  • a cover member 18 that protects the inside is mounted on the insulating substrate 11.
  • the protective element 10 includes a first and second electrodes 12 and 13 formed on the insulating substrate 11, a heating element 14, an insulating layer 15, a heating element extraction electrode 16, and a cover member 18 to form an element casing.
  • the fuse element 17 is fixed with an elastic member 20 interposed between the component members on the element housing side.
  • the insulating substrate 11 is formed in, for example, a substantially rectangular shape using an insulating member such as alumina, glass ceramics, mullite, zirconia.
  • the insulating substrate 11 may be made of a material used for a printed wiring board such as a glass epoxy board or a phenol board.
  • First and second electrodes 12 and 13 are formed on opposite ends of the insulating substrate 11.
  • the first and second electrodes 12 and 13 are each formed of a conductive pattern such as Ag or Cu.
  • the first and second electrodes 12 and 13 are continuous from the front surface 11a of the insulating substrate 11 with the first and second external connection electrodes 12a and 13a formed on the back surface 11b through castellation.
  • the protection element 10 is formed by connecting the first and second external connection electrodes 12a and 13a formed on the back surface 11b to connection electrodes provided on a circuit board such as a battery circuit on which the protection element 10 is mounted. Incorporated into a part of the current path formed on the circuit board.
  • the heating element 14 is a conductive member that has a relatively high resistance value and generates heat when energized, and is made of, for example, nichrome, W, Mo, Ru, or a material containing these.
  • the heating element 14 is obtained by mixing a powdery body of these alloys, compositions, or compounds with a resin binder or the like, forming a paste on the insulating substrate 11 using a screen printing technique, and firing it. Etc. can be formed.
  • the protective element 10 is provided with an insulating layer 15 so as to cover the heating element 14, and a heating element extraction electrode 16 is formed so as to face the heating element 14 through the insulating layer 15.
  • the heating element lead electrode 16 is connected to the fuse element 17, whereby the heating element 14 is superimposed on the fuse element 17 via the insulating layer 15 and the heating element lead electrode 16.
  • the insulating layer 15 is provided to protect and insulate the heating element 14 and to efficiently transmit the heat of the heating element 14 to the fuse element 17 and is made of, for example, a glass layer.
  • the protective element 10 may laminate an insulating layer 15 between the heating element 14 and the insulating substrate 11 in order to efficiently transmit the heat of the heating element 14 to the fuse element 17.
  • the heating element 14 may be formed on the back surface 11b opposite to the front surface 11a of the insulating substrate 11 on which the first and second electrodes 12 and 13 are formed. It may be formed adjacent to the first and second electrodes 12 and 13 on the surface 11a. Further, the protection element 10 may have the heating element 14 formed inside the insulating substrate 11.
  • the heating element 14 has one end connected to the heating element extraction electrode 16 and the other end connected to the heating element electrode 19.
  • the heating element lead electrode 16 is formed on the surface 11 a of the insulating substrate 11 and is laminated on the insulating layer 15 so as to face the heating element 14 and the lower layer portion 16 a connected to the heating element 14, and the fuse element 17. And an upper layer portion 16b connected to the.
  • the heating element 14 is electrically connected to the fuse element 17 via the heating element extraction electrode 16.
  • the heating element extraction electrode 16 is disposed opposite to the heating element 14 with the insulating layer 15 interposed therebetween, whereby the fuse element 17 can be melted and the molten conductor can be easily aggregated.
  • the heating element electrode 19 is formed on the front surface 11a of the insulating substrate 11, and is continuously connected to the heating element feeding electrode 19a (see FIG. 13A) formed on the back surface 11b of the insulating substrate 11 through castellation. ing.
  • the protective element 10 has a fuse element 17 connected from the first electrode 12 to the second electrode 13 via the heating element extraction electrode 16.
  • the fuse element 17 is used as a fusible conductor of the protection element 10. In normal use, the fuse element 17 conducts between the first and second electrodes 12 and 13, and part of the current path of the external circuit in which the protection element 10 is incorporated. Constitute.
  • the fuse element 17 is blown by self-heating (Joule heat) when a current exceeding the rating is applied, or is blown by the heat generated by the heating element 14 to cut off between the first and second electrodes 12 and 13. .
  • the fuse element 17 is made of a material that is quickly blown by the heat generated by the heat generating element 14 or self-heating, and for example, a low melting point metal such as Pb-free solder containing Sn as a main component can be suitably used.
  • the fuse element 17 may use an alloy such as In, Pb, Ag, or Cu, or a low melting point metal such as Pb-free solder containing Sn as a main component, and Ag, Cu, or these as a main component. It may be a laminate with a refractory metal such as an alloy.
  • the fuse element 17 can be easily connected by reflow soldering via the connecting solder 21 provided on the first and second electrodes 12 and 13.
  • the protection element 10 is provided with the fuse element 17 at a position overlapping the heating element 14 via the insulating layer 15 and the heating element extraction electrode 16, so that the heat generated by the heating element 14 is efficiently supplied to the fuse element 17. It can be reported and blown out quickly.
  • the protective element 10 is required to lower the conductor resistance of the fuse element 17 in order to improve the rating and allow more current to flow. Therefore, the protective element 10 is increased in size by increasing the volume of the fuse element 17.
  • the fuse element 17 shown in FIG. 1 is connected to the first and second electrodes 12 and 13 by a connection material such as connection solder 21 and the heating element extraction electrode 16 provided on the element housing side of the protection element 10.
  • the elastic member 20 interposed between the two is connected.
  • the elastic member 20 is configured on the element housing side of the fuse element 17, the heating element extraction electrode 16, the first and second electrodes 12, 13, etc., with a change in temperature of the usage environment of the electronic device on which the protection element 10 is mounted. It relieves stress caused by the difference in coefficient of linear expansion from the member. That is, the fuse element 17 can be formed of a metal material such as Sn, and has a larger linear expansion coefficient than the insulating substrate 11 formed of ceramic or the like. For this reason, when the ambient temperature rises, the fuse element 17 fixed on the first and second electrodes 12 and 13 by the connecting solder 21 has the first and second electrodes formed on the insulating substrate 11. Stress is generated between 12, 13 and the heating element extraction electrode 16.
  • the protection element 10 repeats expansion and contraction of the component parts on the element housing side such as the fuse element 17 and the insulating substrate 11 due to the temperature cycle, and the linear expansion coefficient is increased between the fuse element 17 and the element housing side. Stress distortion corresponding to the difference occurs.
  • the elastic member 20 is interposed between the heating element extraction electrode 16 and the fuse element 17 on the element housing side, so that the stress can be absorbed and relaxed, and the heating element extraction electrode 16 and the fuse element 17 are broken. It can be prevented from occurring.
  • the protection element 10 includes a fuse element 17 that is changed between the first electrode 12 and the heating element extraction electrode 16 and the second electrode 13 and the heating element extraction electrode 16 due to a temperature change. 2 is expanded (FIG. 2A) or contracted (FIG. 2B), and stress is concentrated on the heating element extraction electrode 16.
  • the insulation substrate 11 or the like Even when the amount of change on the element housing side is small and the stress strain increases, the elastic member 20 provided on the heating element extraction electrode 16 deforms following the expansion change of the fuse element 17, so that the fuse element 17 and the heating element are deformed. The stress on the element housing side such as the extraction electrode 16 can be relaxed.
  • the protection element 10 does not break at the joint portion with the fuse element 17 such as the fuse element 17, the first and second electrodes 12 and 13 on the element housing side, and the heating element extraction electrode 16. Therefore, the protection element 10 can maintain the fusing characteristics by fusing the fuse element 17 in a predetermined time due to the heat generated by the heating element 14 or fusing in a predetermined time when overcurrent occurs.
  • the elastic member 20 may be any member that can relieve the stress generated between the fuse element 17 and the element housing, and may have either elastic or viscoelastic properties.
  • the elastic member 20 has conductivity when it is interposed between the heating element extraction electrode 16 and the fuse element 17. Thereby, the fuse element 17 and the heating element extraction electrode 16 are also electrically connected via the elastic member 20.
  • the elastic member 20 can be provided with elasticity and conductivity by forming a conductive layer 20b on the core material 20a having elasticity by conducting a conductive coating by solder coating, Ag plating, or the like. In addition, you may form the elastic member 20 only with the member which has elasticity and electroconductivity, without forming the conductive layer 20b.
  • the elastic member 20 has a surface formed with a conductive bonding material such as solder, so that the fuse element 17 can be bonded to the heating element extraction electrode 16 by the conductive layer 20b.
  • the elastic member 20 preferably uses a conductive material having elasticity as a core material having elasticity.
  • the elastic member 20 can be formed by using a sheet-like woven fabric or non-woven fabric using a linear conductive material such as a conductive fiber and appropriately performing a conductive coating such as solder coating or Ag plating.
  • the elastic member 20 may be made of a porous material.
  • a porous resin sheet such as PTFE (polytetrafluoroethylene) is used as the core material 20a, and a conductive material such as solder coat or Ag plating is used. It can be formed by covering and providing the conductive layer 20b.
  • the protection element 10 transmits the heat of the heating element 14 to the fuse element 17 through the heating element extraction electrode 16 and the elastic member 20 and heats it, a material having excellent thermal conductivity is used as the elastic member 20. preferable.
  • the elastic member 20 is formed using conductive fibers or a porous material, and impregnated with a melting accelerator such as a flux 22 that prevents the fuse element 17 from being oxidized and promotes melting. You may let them. As a result, when the elastic member 20 is heated by the heating element 14, the impregnated flux 22 oozes out and can prevent the fuse element 17 from being oxidized. As a result, the protection element 10 can accelerate the melting of the fuse element 17 and can quickly cut off the first and second electrodes 12 and 13.
  • a melting accelerator such as a flux 22 that prevents the fuse element 17 from being oxidized and promotes melting. You may let them.
  • the protection element 10 can accelerate the melting of the fuse element 17 and can quickly cut off the first and second electrodes 12 and 13.
  • the elastic member 20 may use a woven or non-woven fabric made of a linear insulating material as the core material 20a and may be impregnated with a melting accelerator such as a flux 22 that promotes melting of the fuse element 17.
  • a melting accelerator such as a flux 22 that promotes melting of the fuse element 17.
  • the elastic member 20 can be provided with conductivity by appropriately conducting a conductive coating by solder coating, Ag plating, or the like to form the conductive layer 20b.
  • the protection element 10 may be coated with a flux 22 on the front surface or the back surface of the fuse element 17 in order to prevent the fuse element 17 from being oxidized, remove the oxide at the time of fusing, and improve the fluidity of the solder.
  • a flux 22 on the front surface or the back surface of the fuse element 17 in order to prevent the fuse element 17 from being oxidized, remove the oxide at the time of fusing, and improve the fluidity of the solder.
  • the flux 22 the wettability of the fuse element 17 (for example, solder) is enhanced during the actual use of the protection element 10, and the oxide is removed while the fuse element 17 is dissolved, thereby quickly fusing. Can be improved.
  • the oxide of the antioxidant film can be removed.
  • the oxidation of the fuse element 17 can be effectively prevented, and the fast fusing property can be maintained and improved.
  • the first and second electrodes 12 and 13, the heating element extraction electrode 16 and the heating element electrode 19 are formed by a conductive pattern such as Ag or Cu, and the surface is appropriately Sn-plated, Ni / Au plated, Ni A protective layer such as / Pd plating or Ni / Pd / Au plating is preferably formed. Thereby, the surface oxidation can be prevented, and the erosion of the first and second electrodes 12 and 13 and the heating element extraction electrode 16 by the connection material such as the connection solder 21 of the fuse element 17 can be suppressed.
  • the protective element 10 is provided with a cover member 18 on the surface 11a of the insulating substrate 11 on which the fuse element 1 is provided.
  • the cover member 18 protects the inside and prevents the molten fuse element 17 from scattering.
  • the cover member 18 can be formed of an insulating member such as various engineering plastics and ceramics.
  • the cover member 18 is connected to the surface 11 a of the insulating substrate 11 by an insulating adhesive, and thereby covers the fuse element 17.
  • Such a protective element 10 is formed with a heating path to the heating element 14 that reaches the heating element feeding electrode 19 a, the heating element electrode 19, the heating element 14, the heating element extraction electrode 16, the elastic member 20, and the fuse element 17. Further, the protection element 10 is connected to an external circuit in which the heating element electrode 19 energizes the heating element 14 via the heating element feeding electrode 19a, and the energization across the heating element electrode 19 and the fuse element 17 is controlled by the external circuit. .
  • the protection element 10 constitutes a part of the energization path to the heating element 14 by connecting the fuse element 17 to the heating element extraction electrode 16. Therefore, when the fuse element 17 is melted and the connection with the external circuit is interrupted, the protective element 10 can also stop the heat generation because the energization path to the heating element 14 is also interrupted.
  • the elastic member 20 is provided only on the heating element extraction electrode 16 to support the fuse element 17.
  • the first and second electrodes 12, 13 are provided.
  • the elastic member 20 may be provided thereon, and the connecting solder 21 may be provided on the heating element extraction electrode 16.
  • the elastic member 20 provided on the first electrode 12 absorbs and relaxes the stress between the first electrode 12 and the heating element extraction electrode 16, so that the second electrode
  • the elastic member 20 provided on 13 absorbs and relaxes the stress between the second electrode 13 and the heating element extraction electrode 16.
  • the protection element 30 may form the heating element 14 on the back surface 11b of the insulating substrate 11 as described above. At this time, as shown in FIG. 5, the protection element 30 overlaps the heating element extraction electrode 16 with the heating element 14 with the insulating substrate 11 interposed therebetween, and fuses the heating element extraction electrode 16 via the connecting solder 21. It is preferable to connect the elements 17. Thereby, the heat of the heating element 14 can be efficiently transmitted to the fuse element 17 through the heating element lead-out electrode 16 and the connecting solder 21, and the fuse element 17 can be blown immediately after the heating element 14 generates heat. it can.
  • the protective element includes an elastic member 20 in which a conductive layer 20b is formed on the first and second electrodes 12, 13 and the heating element extraction electrode 16 with a bonding material such as solder. It may be provided.
  • the fuse element 17 is joined to the first and second electrodes 12 and 13 and the heating element extraction electrode 16 by the conductive layer 20b of the elastic member 20 and is electrically connected. It is done.
  • the protective element 40 shown in FIG. 6 has a stress between the fuse element 17 and the element housing side by the elastic members 20 provided on the first and second electrodes 12 and 13 and the heating element extraction electrode 16. Is absorbed and relaxed.
  • the protection element may be provided with an elastic member 20 on the insulating layer 15.
  • the fuse element 17 is bonded to the first and second electrodes 12 and 13 and the heating element extraction electrode 16 by the connection solder 21 and is electrically connected.
  • the protective element 50 is provided on the insulating layer 15 at the fusing part 17 a between the first electrode 12 and the heating element extraction electrode 16 and between the second electrode 13 and the heating element extraction electrode 16.
  • the elastic member 20 is connected.
  • the fusing part 17a of the fuse element 17 refers to a fusing part in the fuse element 17 connected between the heating element extraction electrode 16 and the first and second electrodes 12 and 13, and specifically, the heating element extraction. It means between the electrode 16 and the first electrode 12 and between the heating element extraction electrode 16 and the second electrode 13.
  • the fuse element 17 is joined to the first and second electrodes 12, 13 and the heating element extraction electrode 16 by the connecting solder 21, so that the portions that expand and contract are the electrodes 12. , 13, and 16, the fusing part 17 a is not fixed to the fusing part 17 a, and the elastic member 20 is provided to effectively absorb and relieve the stress between the fuse element 17 and the element housing side. be able to.
  • the fuse element 17 may be joined by providing the elastic member 20 at one or more of the first and second electrodes 12 and 13 and the heating element extraction electrode 16.
  • the protection element may be provided with an elastic member 20 on a cover member 18 that covers the fuse element 17.
  • the fuse element 17 is joined to the first and second electrodes 12 and 13 and the heating element extraction electrode 16 by the connection solder 21 and is electrically connected.
  • the elastic member 20 is joined to the fuse element 17 and the cover member 18.
  • the elastic member 20 provided on the cover member 18 does not necessarily have conductivity.
  • the elastic member 20 is interposed between the fuse element 17 and the cover member 18 that is a component member on the element casing side, so that the stress between the fuse element 17 and the element casing side is affected by the cover member 18. Absorbed and relaxed by the elastic member 20 that is moved to the side and connected to the cover member 18.
  • both surfaces of the fuse element 17 may be sandwiched by the elastic member 20 by providing the elastic member 20 on the heating element extraction electrode 16 and connecting it to the fuse element 17. Accordingly, the protection element 60 can effectively absorb and relieve stress between the fuse element 17 and the element housing side on both sides of the insulating substrate 11 side and the cover member 18 side.
  • the protective element 60 includes the first and second electrodes 12 and 13, the heating element extraction electrode 16, and an elastic member at one or more places between the insulating substrate 11 and the fusing part 17 a.
  • the protective element 60 includes the first and second electrodes 12 and 13, the heating element extraction electrode 16, and an elastic member at one or more places between the insulating substrate 11 and the fusing part 17 a.
  • the protective element may be configured by a metal plate in which the first and second electrodes 12 and 13 are supported independently from the element housing.
  • the first and second electrodes 12 and 13 are made of a metal plate that can be used for large current applications, and are screwed to a support member such as an external circuit board (not shown). It is supported.
  • a heating element 14, an insulating layer 15, a heating element extraction electrode 16, and an elastic member 20 are provided on the insulating substrate 11, a heating element 14, an insulating layer 15, a heating element extraction electrode 16, and an elastic member 20 are provided.
  • the protective element 70 is an elastic member in which the fuse element 17 is connected to the first and second electrodes 12 and 13 via the connection solder 21 and is interposed between the heating element lead electrode 16. 20 is connected.
  • 9 includes a fuse element 17 and first and second electrodes 12 and 13 supported by a support mechanism (not shown) and an element housing side by an elastic member 20 provided on the heating element extraction electrode 16. The stress between is absorbed and relaxed.
  • the protective element 70 may also be provided with the elastic member 20 on the first and second electrodes 12 and 13 and absorb the stress together with the elastic member 20 provided on the heating element extraction electrode 16. Further, the protective element 70 may be provided with the elastic member 20 at one or more of the first and second electrodes 12 and 13 and the heating element extraction electrode 16.
  • the protective element 70 is provided with the elastic member 20 on the heating element extraction electrode 16, and the elastic member 20 is also provided on the insulating layer 15. Absorption and relaxation may be performed.
  • the protective element 70 may be provided with the elastic member 20 only on the insulating layer 15, and the connecting solder 21 may be provided on the first and second electrodes 12, 13 and the heating element extraction electrode 16.
  • the elastic member 20 is provided on the insulating layer 15, and the elastic member 20 is provided at one or more of the first and second electrodes 12, 13 and the heating element extraction electrode 16. Good.
  • the protective element 70 may be provided with an elastic member 20 on the cover member 18.
  • the elastic member 20 provided on the cover member 18 does not necessarily have conductivity.
  • the protective element 70 is provided with the elastic member 20 on the cover member 18, and the elastic member 20 is provided at one or more of the first and second electrodes 12 and 13, the heating element extraction electrode 16 and the insulating layer 15. It may be.
  • protection element 10 is used by being incorporated in a circuit in a battery pack 80 of a lithium ion secondary battery, for example.
  • the battery pack 80 includes, for example, a battery stack 82 including battery cells 81a to 81d of a total of four lithium ion secondary batteries.
  • the battery pack 80 includes a battery stack 82, a charge / discharge control circuit 83 that controls charging / discharging of the battery stack 82, a protection element 10 to which the present invention that cuts off charging when the battery stack 82 is abnormal, and each battery cell.
  • a detection circuit 84 for detecting voltages 81a to 81d and a current control element 85 for controlling the operation of the protection element 10 according to the detection result of the detection circuit 84 are provided.
  • the battery stack 82 is formed by connecting battery cells 81a to 81d that need to be controlled to protect against overcharge and overdischarge states, and is detachable via the positive terminal 80a and the negative terminal 80b of the battery pack 80. Are connected to the charging device 86, and a charging voltage from the charging device 86 is applied thereto.
  • the battery pack 80 charged by the charging device 86 can be operated by connecting the positive electrode terminal 80a and the negative electrode terminal 80b to the electronic device operated by the battery.
  • the charge / discharge control circuit 83 includes two current control elements 87 and 88 connected in series to a current path flowing from the battery stack 82 to the charging device 86, and a control unit 89 that controls operations of these current control elements 87 and 88. Is provided.
  • the current control elements 87 and 88 are configured by, for example, field effect transistors (hereinafter referred to as FETs), and control the gate voltage by the control unit 89 to control conduction and interruption of the current path of the battery stack 82. .
  • FETs field effect transistors
  • the control unit 89 operates by receiving power supply from the charging device 86, and controls the current so as to cut off the current path when the battery stack 82 is overdischarged or overcharged according to the detection result by the detection circuit 84. The operation of the elements 87 and 88 is controlled.
  • the protection element 10 is connected, for example, on a charge / discharge current path between the battery stack 82 and the charge / discharge control circuit 83, and its operation is controlled by the current control element 85.
  • the detection circuit 84 is connected to each of the battery cells 81a to 81d, detects the voltage value of each of the battery cells 81a to 81d, and supplies the voltage value to the control unit 89 of the charge / discharge control circuit 83.
  • the detection circuit 84 outputs a control signal for controlling the current control element 85 when any one of the battery cells 81a to 81d becomes an overcharge voltage or an overdischarge voltage.
  • the current control element 85 is constituted by, for example, an FET, and when the voltage value of the battery cells 81a to 81d exceeds a predetermined overdischarge or overcharge state by the detection signal output from the detection circuit 84, the protection element 10 is operated to control the charge / discharge current path of the battery stack 82 to be cut off regardless of the switching operation of the current control elements 87 and 88.
  • the protection element 10 to which the present invention is applied has a circuit configuration as shown in FIG. That is, the protective element 10 is energized through the connecting point between the fuse element 17 and the fuse element 17 connected in series across the first and second external connection electrodes 12 a and 13 a via the heating element extraction electrode 16.
  • the circuit configuration includes a heating element 14 that melts the fuse element 17 by generating heat.
  • the fuse element 17 is connected in series on the charge / discharge current path of the battery pack 80 via the first and second external connection electrodes 12 a and 13 a, and the heating element 14 is connected to the heating element electrode 19.
  • the first external connection electrode 12 a of the protection element 10 is connected to one open end side of the battery stack 82, and the second external connection electrode 13 a is connected to the positive electrode terminal 80 a side of the battery pack 80.
  • the protection element 10 When the protection element 10 having such a circuit configuration needs to cut off the current path of the battery pack 80, the protection element 10 is provided by a current control element 85 provided in the battery pack 80 as shown in FIG.
  • the heating element 14 is energized and generates heat.
  • the protection element 10 has the fuse element 17 incorporated on the current path of the battery pack 80 melted by the heat generated by the heating element 14, and the molten conductor of the fuse element 17 becomes melted.
  • the fuse element 17 is blown by being drawn to the heating element lead electrode 16 and the first and second electrodes 12 and 13 having high wettability. As a result, as shown in FIG.
  • the protective element 10 surely melts the space between the first electrode 12 and the heating element extraction electrode 16 and the second electrode 13 (FIG. 13B), The current path of the battery pack 80 can be cut off. Further, when the fuse element 17 is melted, power supply to the heating element 14 is also stopped.
  • the protection element 10 of the present invention is not limited to use in a battery pack of a lithium ion secondary battery, and can of course be applied to various uses that require interruption of a current path by an electric signal.
  • the fuse element 90 to which the present invention is applied includes an insulating substrate 11, first and second electrodes 12 and 13 formed on both ends of the insulating substrate 11, both ends being first, A fuse element 17 connected to the second electrodes 12 and 13 and conducting between the first and second electrodes 12 and 13 is provided, and a cover member 18 for protecting the inside is mounted on the insulating substrate 11. .
  • the fuse element 90 forms an element housing by the first and second electrodes 12 and 13 formed on the insulating substrate 11 and the cover member 18, and the fuse element 17 is connected to the component members on the element casing side.
  • the elastic member 20 is interposed therebetween and fixed.
  • the fuse element 17 is connected to the first and second electrodes 12 and 13 via the elastic member 20.
  • the elastic member 20 can connect the fuse element 17 on the first and second electrodes 12 and 13 in a conductive manner by forming the conductive layer 20a with a bonding material such as solder.
  • the elastic member 20 is interposed between the first and second electrodes 12 and 13 on the element housing side and the fuse element 17, so that the ambient temperature changes and the fuse element 17 expands or Even when contracted, the stress between the first and second electrodes 12 and 13 and the fuse element 17 can be absorbed and relaxed, and the first and second electrodes 12 and 13 and the fuse element 17 are broken. Can be prevented.
  • Such a fuse element 90 has a circuit configuration shown in FIG.
  • the fuse element 90 is mounted on the external circuit via the first and second external connection electrodes 12a and 13a, and is incorporated in the current path of the external circuit.
  • the fuse element 90 is not melted by self-heating while a predetermined rated current flows through the fuse element 17.
  • the fuse element 90 cuts off the current path of the external circuit by disconnecting the first and second electrodes 12 and 13 by fusing the fuse element 17 by self-heating when an overcurrent exceeding the rating is applied. (FIG. 16B).
  • the fuse element may be provided with an elastic member 20 on the insulating substrate 11 as shown in FIG.
  • the fuse element 91 shown in FIG. 17 is provided with an elastic member 20 on the insulating substrate 11 in place of the first and second electrodes 12 and 13, whereby the first electrode 12 and the second electrode 12 of the fuse element 17 are provided.
  • the elastic member 20 is connected to the fusing part 17 a between the electrodes 13.
  • the fusing part 17 a of the fuse element 17 refers to a fusing point in the fuse element 17 connected across the first and second electrodes 12 and 13, specifically, the first electrode 12 and the second electrode 13.
  • the fuse element 17 is joined to the first and second electrodes 12, 13 by the connecting solder 21, so that the portions that expand and contract are not fixed to these electrodes 12, 13. Since it becomes the fusing part 17a, by providing the elastic member 20 in the fusing part 17a, the stress between the fuse element 17 and the element housing can be effectively absorbed and relaxed.
  • the fuse element 17 may be joined by providing the elastic member 20 at one or more of the first and second electrodes 12 and 13.
  • the fuse element may be provided with an elastic member 20 on the cover member 18.
  • the fuse element 17 is joined to the first and second electrodes 12 and 13 by the connecting solder 21 and is electrically connected.
  • the elastic member 20 is joined to the fuse element 17 and the cover member 18.
  • the elastic member 20 provided on the cover member 18 does not necessarily have conductivity.
  • the elastic member 20 is interposed between the fuse element 17 and the cover member 18 that is a component member on the element housing side, so that the stress between the fuse element 17 and the element housing side is affected by the cover member 18. Absorbed and relaxed by the elastic member 20 that is moved to the side and connected to the cover member 18.
  • the elastic member 20 may be provided also on the insulating substrate 11, and both surfaces of the fuse element 17 may be sandwiched between the elastic members 20.
  • the fuse element 92 can effectively absorb and relieve stress between the fuse element 17 and the element housing side on both the insulating substrate 11 side and the cover member 18 side.
  • the fuse element 92 is provided with the elastic member 20 at one or more locations between the first and second electrodes 12, 13 and the insulating substrate 11 and the fusing part 17a.
  • the both sides of the element 17 may be sandwiched between the elastic members 20.

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Abstract

　ヒューズエレメントの大型化に伴って増大する応力を緩和し、周囲温度の変化によっても安定した溶断特性を維持することができる保護素子を提供する。　第１の電極１２及び第２の電極１３と、第１、第２の電極１２，１３間にわたって接続されたヒューズエレメント１７と、ヒューズエレメント１７を支持する筐体とを備え、ヒューズエレメント１７は、筐体側の構成部材との間に弾性部材２０を介在して固定されている。

Description

保護素子、ヒューズ素子
　本発明は、電流経路上に実装され、定格を超える電流が流れた時の自己発熱、あるいは発熱体の発熱により溶断し電流経路を遮断するヒューズエレメントを用いた保護素子及びヒューズ素子に関する。
　本出願は、日本国において２０１５年５月２８日に出願された日本特許出願番号特願２０１５－１０９０９８を基礎として優先権を主張するものであり、この出願は参照されることにより、本出願に援用される。
　充電して繰り返し利用することのできる二次電池の多くは、バッテリパックに加工されてユーザに提供される。特に重量エネルギ密度の高いリチウムイオン二次電池においては、ユーザ及び電子機器の安全を確保するために、一般的に、過充電保護、過放電保護等のいくつもの保護回路をバッテリパックに内蔵し、所定の場合にバッテリパックの出力を遮断する機能を有している。
　この種の保護素子には、バッテリパックに内蔵されたＦＥＴスイッチを用いて出力のＯＮ／ＯＦＦを行うことにより、バッテリパックの過充電保護又は過放電保護動作を行うものがある。しかしながら、何らかの原因でＦＥＴスイッチが短絡破壊した場合、雷サージ等が印加されて瞬間的な大電流が流れた場合、あるいはバッテリセルの寿命によって出力電圧が異常に低下したり、逆に過大異常電圧を出力した場合であっても、バッテリパックや電子機器は、発火等の事故から保護されなければならない。そこで、このような想定し得るいかなる異常状態においても、バッテリセルの出力を安全に遮断するために、外部からの信号によって電流経路を遮断する機能を有するヒューズからなる保護素子が用いられている。
　図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）に示すように、このようなリチウムイオン二次電池等向けの保護回路の保護素子１００としては、絶縁基板１０１上に形成され、電流経路上に接続された第１及び第２の電極１０２，１０３と、第１及び第２の電極１０２，１０３間に亘ってヒューズエレメント１０４を接続して電流経路の一部をなし、この電流経路上のヒューズエレメント１０４を、過電流による自己発熱、あるいは保護素子１００内部に設けた発熱体１０５によって溶断するものがある。このような保護素子１００では、溶融した液体状のヒューズエレメント１０４を第１及び第２の電極１０２，１０３上、及び第１及び第２の電極１０２，１０３の間に設けられ発熱体１０５と接続された発熱体引出電極１０７上に集めることにより電流経路を遮断する。
　また、図１９に記載されているような保護素子１００においては、リフローはんだ付け等により実装される際の加熱により溶融しないように、一般的に、ヒューズエレメント１０４として融点が３００℃以上のＰｂ入り高融点半田が用いられている。また、ヒューズエレメント１０４を加熱すると酸化が進み溶断を阻害するため、ヒューズエレメント１０４に生成された酸化膜を除去するとともに、ヒューズエレメント１０４の濡れ性を向上させるためにフラックス１０６を積層することも行われている。
特許第２７９０４３３号公報 特開２０１０－００３６６５号公報
　近年のリチウムイオン二次電池の高容量化、高出力化に伴い、リチウムイオン二次電池向けの保護回路の保護素子１００についても、定格の向上が求められている。定格を向上させ、より多くの電流を流すためには、ヒューズエレメント１０４の導体抵抗を下げることが求められ、ヒューズエレメント１０４の大型化が必須となる。
　ここで、ヒューズエレメント１０４はＰｂやＳｎ等の金属を主成分とする為、一般的に線膨張係数が大きい。このため、ヒューズエレメント１０４は、保護素子１００が実装された電子機器の使用環境における周囲温度によって膨張と収縮を繰り返す。しかし、ヒューズエレメント１０４は、接続用ハンダ等によって第１、第２の電極１０２，１０３及び発熱体引出電極１０７と固定されているため、膨張、収縮に伴う応力が、接続用ハンダや各電極１０２，１０３，１０７、あるいはヒューズエレメント１０４に加わる。この応力は、ヒューズエレメント１０４の体積の大型化に伴って増大する。
　また、絶縁基板１０１は主としてセラミックが用いられる為、線膨張係数は金属であるヒューズエレメント１０４に比べて非常に小さい。このため、周囲温度の変動によって、ヒューズエレメント１０４と絶縁基板１０１間にも応力が掛かり、ヒューズエレメント１０４そのものや、第１、第２の電極１０２，１０３、発熱体引出電極１０７との接合箇所や、ヒューズエレメント１０４の各電極１０２，１０３，１０７と接合されていない溶断部位に応力歪みが集中し、破壊してしまうおそれがあった。
　このように、ヒューズエレメント１０４や、ヒューズエレメント１０４との接合部位に破断が生じると、溶断特性が変動し、所定の温度や過電流によっては溶断しない、あるいは溶断時間が延びる等、所定の溶断特性を維持することが出来なくなるおそれがある。
　そこで、本発明は、ヒューズエレメントの大型化に伴って増大する応力を緩和し、周囲温度の変化によっても安定した溶断特性を維持することができる保護素子及びヒューズ素子を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決するために、本発明に係る保護素子は、第１の電極及び第２の電極と、上記第１、第２の電極間にわたって接続されたヒューズエレメントと、上記ヒューズエレメントを支持する筐体とを備え、上記ヒューズエレメントは、上記筐体側の構成部材との間に弾性部材を介在して固定されているものである。
　また、本発明に係るヒューズ素子は、第１の電極及び第２の電極と、上記第１、第２の電極間にわたって接続されたヒューズエレメントと、上記ヒューズエレメントを支持する筐体とを備え、上記ヒューズエレメントは、上記筐体側の構成部材との間に弾性部材を介在して固定されているものである。
　本発明によれば、弾性部材は、素子筐体側の構成部材とヒューズエレメントとの間に介在することで、温度環境の変化に伴って発生する応力を吸収、緩和することができ、ヒューズエレメントや素子筐体側の構成部材に破断が生じることを防止することができる。
図１は、本発明が適用された保護素子を示す図であり、（Ａ）はカバー部材を省略して示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＸ－Ｘ’断面図である。 図２は、温度変化によりヒューズエレメントが伸縮するに伴い、弾性部材が追従し応力を緩和する状態を示す図であり、（Ａ）はヒューズエレメントの膨張時を示す断面図であり、（Ｂ）はヒューズエレメントの収縮時を示す断面図である。 図３は、芯材にフラックスを含浸させた弾性部材を用いた保護素子を示す断面図である。 図４は、第１、第２の電極上に設けた弾性部材によってヒューズエレメントを接合した保護素子を示す断面図である。 図５は、発熱体を絶縁基板の裏面に設けた保護素子を示す断面図である。 図６は、第１、第２の電極及び発熱体引出電極上に弾性部材を設けた保護素子を示す断面図である。 図７は、絶縁層上に弾性部材を設け、ヒューズエレメントの溶断部との間に介在させた保護素子を示す断面図である。 図８は、カバー部材に弾性部材を設け、ヒューズエレメントとの間に介在させた保護素子を示す断面図である。 図９は、第１、第２の電極として、素子筐体から独立して支持された金属板を用いた保護素子を示す断面図である。 図１０は、図９に示す保護素子において、絶縁層上に弾性部材を設け、ヒューズエレメントの溶断部との間に介在させた保護素子を示す断面図である。 図１１は、図９に示す保護素子において、カバー部材に弾性部材を設け、ヒューズエレメントとの間に介在させた保護素子を示す断面図である。 図１２は、保護素子が搭載されたバッテリパックの回路図である。 図１３は保護素子の回路図であり、（Ａ）はヒューズエレメントの溶断前、（Ｂ）はヒューズエレメントの溶断後を示す。 図１４は保護素子の動作状態を示す断面図であり、（Ａ）は発熱体が通電により発熱を開始した状態、（Ｂ）はヒューズエレメントが溶融し始めた状態、（Ｃ）はヒューズエレメントが溶断した状態を示す。 図１５は、本発明が適用されたヒューズ素子を示す断面図である。 図１６は、ヒューズ素子の回路図であり、（Ａ）はヒューズエレメントの溶断前、（Ｂ）はヒューズエレメントの溶断後を示す。 図１７は、絶縁基板上に弾性部材を設け、ヒューズエレメントの溶断部との間に介在させたヒューズ素子を示す断面図である。 図１８は、カバー部材に弾性部材を設け、ヒューズエレメントとの間に介在させたヒューズ素子を示す断面図である。 図１９は、従来の保護素子をカバー部材を省略して示す図であり、（Ａ）は外観斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。
　以下、本発明が適用された保護素子及びヒューズ素子について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
　［保護素子の構成］
　図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、本発明が適用された保護素子１０は、絶縁基板１１と、絶縁基板１１に積層され、絶縁層１５に覆われた発熱体１４と、絶縁基板１１の両端に形成された第１の電極１２及び第２の電極１３と、絶縁層１５上に発熱体１４と重畳するように積層された発熱体引出電極１６と、両端が第１、第２の電極１２，１３にそれぞれ接続され、中央部が発熱体引出電極１６に接続されたヒューズエレメント１７とを備え、絶縁基板１１上に内部を保護するカバー部材１８が取り付けられている。
　そして、保護素子１０は、絶縁基板１１に形成された第１、第２の電極１２，１３、発熱体１４、絶縁層１５、発熱体引出電極１６、及びカバー部材１８によって素子筐体を構成し、ヒューズエレメント１７が、これら素子筐体側の構成部材との間に弾性部材２０を介在して固定されている。
　絶縁基板１１は、例えば、アルミナ、ガラスセラミックス、ムライト、ジルコニアなどの絶縁性を有する部材を用いて、例えば略方形状に形成されている。絶縁基板１１は、その他にも、ガラスエポキシ基板、フェノール基板等のプリント配線基板に用いられる材料を用いてもよい。
　絶縁基板１１の相対向する両端部には、第１、第２の電極１２，１３が形成されている。第１、第２の電極１２，１３は、それぞれ、ＡｇやＣｕ等の導電パターンによって形成されている。また、第１、第２の電極１２，１３は、絶縁基板１１の表面１１ａより、キャスタレーションを介して裏面１１ｂに形成された第１、第２の外部接続電極１２ａ，１３ａと連続されている。保護素子１０は、裏面１１ｂに形成された第１、第２の外部接続電極１２ａ，１３ａが、保護素子１０が実装されるバッテリ回路等の回路基板に設けられた接続電極に接続されることにより、回路基板上に形成された電流経路の一部に組み込まれる。
　発熱体１４は、比較的抵抗値が高く通電すると発熱する導電性を有する部材であって、例えばニクロム、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ等又はこれらを含む材料からなる。発熱体１４は、これらの合金あるいは組成物、化合物の粉状体を樹脂バインダ等と混合して、ペースト状にしたものを絶縁基板１１上にスクリーン印刷技術を用いてパターン形成して、焼成する等によって形成することができる。
　また、保護素子１０は、発熱体１４を覆うように絶縁層１５が設けられ、この絶縁層１５を介して発熱体１４に対向するように発熱体引出電極１６が形成される。発熱体引出電極１６はヒューズエレメント１７が接続され、これにより発熱体１４は、絶縁層１５及び発熱体引出電極１６を介してヒューズエレメント１７と重畳される。絶縁層１５は、発熱体１４の保護及び絶縁を図るとともに、発熱体１４の熱を効率よくヒューズエレメント１７へ伝えるために設けられ、例えばガラス層からなる。なお、保護素子１０は、発熱体１４の熱を効率良くヒューズエレメント１７に伝えるために、発熱体１４と絶縁基板１１の間にも絶縁層１５を積層しても良い。
　なお、保護素子１０は、発熱体１４を、第１、第２の電極１２，１３が形成された絶縁基板１１の表面１１ａと反対側の裏面１１ｂに形成してもよく、あるいは、絶縁基板１１の表面１１ａに第１、第２の電極１２，１３と隣接して形成してもよい。また、保護素子１０は、発熱体１４を、絶縁基板１１の内部に形成してもよい。
　また、発熱体１４は、一端が発熱体引出電極１６と接続され、他端が発熱体電極１９と接続されている。発熱体引出電極１６は、絶縁基板１１の表面１１ａ上に形成されるとともに発熱体１４と接続された下層部１６ａと、発熱体１４と対向して絶縁層１５上に積層されるとともにヒューズエレメント１７と接続される上層部１６ｂとを有する。これにより、発熱体１４は、発熱体引出電極１６を介してヒューズエレメント１７と電気的に接続されている。なお、発熱体引出電極１６は、絶縁層１５を介して発熱体１４に対向配置されることにより、ヒューズエレメント１７を溶融させるとともに、溶融導体を凝集しやすくすることができる。
　また、発熱体電極１９は、絶縁基板１１の表面１１ａ上に形成され、キャスタレーションを介して絶縁基板１１の裏面１１ｂに形成された発熱体給電電極１９ａ（図１３（Ａ）参照）と連続されている。
　保護素子１０は、第１の電極１２から発熱体引出電極１６を介して第２の電極１３に跨ってヒューズエレメント１７が接続されている。ヒューズエレメント１７は、保護素子１０の可溶導体として用いられ、通常使用時には第１、第２の電極１２，１３間を導通させ、保護素子１０が組み込まれた外部回路の電流経路の一部を構成する。そして、ヒューズエレメント１７は、定格を超える電流が通電することによって自己発熱（ジュール熱）により溶断し、あるいは発熱体１４の発熱により溶断し、第１、第２の電極１２，１３間を遮断する。
　ヒューズエレメント１７は、発熱体１４の発熱や自己発熱により速やかに溶断される材料からなり、例えばＳｎを主成分とするＰｂフリーハンダ等の低融点金属を好適に用いることができる。また、ヒューズエレメント１７は、Ｉｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｃｕ等の合金を用いてもよく、あるいはＳｎを主成分とするＰｂフリーハンダ等の低融点金属と、Ａｇ、Ｃｕ又はこれらを主成分とする合金等の高融点金属との積層体であってもよい。
　ヒューズエレメント１７は、第１、第２の電極１２，１３に設けられた接続用ハンダ２１を介して、リフローはんだ付けによって容易に接続することができる。
　保護素子１０は、ヒューズエレメント１７が、絶縁層１５及び発熱体引出電極１６を介して、発熱体１４と重畳した位置に設けられることにより、発熱体１４が発した熱を効率よくヒューズエレメント１７に伝え、速やかに溶断させることができる。
　なお、保護素子１０は、定格を向上させ、より多くの電流を流すために、ヒューズエレメント１７の導体抵抗を下げることが求められる。そのため、保護素子１０は、ヒューズエレメント１７の体積が増加し、大型化されている。
　図１に示すヒューズエレメント１７は、第１、第２の電極１２，１３へ接続用ハンダ２１等の接続材料により接続されるとともに、保護素子１０の素子筐体側に設けられた発熱体引出電極１６との間に介在されている弾性部材２０が接続されている。
　［弾性部材２０］
　弾性部材２０は、保護素子１０が実装された電子機器の使用環境の温度変化に伴い、ヒューズエレメント１７と発熱体引出電極１６、第１、第２の電極１２，１３等の素子筐体側の構成部材との線膨張係数の差に起因して生じる応力を緩和させるものである。すなわち、ヒューズエレメント１７はＳｎ等の金属材料によって形成することができ、線膨張係数がセラミック等により形成されている絶縁基板１１よりも大きい。そのため、周囲の温度が上昇すると、第１、第２の電極１２，１３上に接続用ハンダ２１によって固定されているヒューズエレメント１７は、絶縁基板１１上に形成された第１、第２の電極１２，１３や発熱体引出電極１６との間に応力が発生する。
　例えば、保護素子１０を電気自動車用のリチウムイオンバッテリーに用いた場合、使用環境によっては温度変化も広範囲になることが想定される。このため、保護素子１０は、かかる温度サイクルによってヒューズエレメント１７や絶縁基板１１等の素子筐体側の構成部品が膨張と収縮を繰り返し、ヒューズエレメント１７と素子筐体側との間に、線膨張係数の差に応じた応力歪みが発生する。
　弾性部材２０は、素子筐体側の発熱体引出電極１６とヒューズエレメント１７との間に介在することで、当該応力を吸収、緩和することができ、発熱体引出電極１６やヒューズエレメント１７に破断が生じることを防止することができる。
　例えば、図２に示すように、保護素子１０は、温度変化によってヒューズエレメント１７が、第１の電極１２と発熱体引出電極１６との間、及び第２の電極１３と発熱体引出電極１６との間において膨張（図２（Ａ））あるいは収縮（図２（Ｂ））し、発熱体引出電極１６上に応力が集中する一方、ヒューズエレメント１７の変化量に対して、絶縁基板１１等の素子筐体側の変化量が小さく応力歪みが大きくなる場合にも、発熱体引出電極１６上に設けられた弾性部材２０がヒューズエレメント１７の膨張変化に追従して変形し、ヒューズエレメント１７や発熱体引出電極１６等の素子筐体側に係る応力を緩和することができる。
　これにより、保護素子１０は、ヒューズエレメント１７や、素子筐体側の第１、第２の電極１２，１３や発熱体引出電極１６等のヒューズエレメント１７との接合部位に破断が生じることがない。したがって、保護素子１０は、ヒューズエレメント１７が発熱体１４の発熱により所定の時間で溶断し、あるいは過電流の際に所定の時間で溶断し、溶断特性を維持することができる。
　なお、弾性部材２０は、ヒューズエレメント１７と素子筐体側との間に生じる応力を緩和できるものであればよく、弾性、粘弾性のいずれの性質を持つものでもよい。
　弾性部材２０は、発熱体引出電極１６とヒューズエレメント１７との間に介在する場合、導電性を有する。これにより、弾性部材２０を介してヒューズエレメント１７と発熱体引出電極１６とが電気的にも接続される。弾性部材２０は、弾性を有する芯材２０ａに、ハンダコートやＡｇメッキ等により導電被覆し導電層２０ｂを形成することにより、弾性及び導電性を備えることができる。なお、弾性部材２０は、導電層２０ｂを形成することなく、弾性及び導電性を有する部材のみで形成してもよい。
　また、弾性部材２０は、表面をハンダ等の導電性を有する接合材料によって導電層２０ｂを形成することにより、当該導電層２０ｂによってヒューズエレメント１７を発熱体引出電極１６上に接合することができる。
　弾性部材２０は、弾性を有する芯材として、弾性を有する導電材料を用いることが好ましい。例えば弾性部材２０は、導電性繊維等の線状の導電材料を用いたシート状の織布又は不織布を用い、適宜ハンダコートやＡｇメッキ等の導電被覆を行うことにより形成することができる。
　また、弾性部材２０は、多孔質性の材料を用いてもよく、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の多孔質性の樹脂シートを芯材２０ａとして用い、ハンダコートやＡｇメッキ等の導電被覆を行い導電層２０ｂを設けることにより形成することができる。
　なお、保護素子１０は、発熱体引出電極１６及び弾性部材２０を介して発熱体１４の熱をヒューズエレメント１７へ伝え、加熱するため、弾性部材２０として、熱伝導性に優れる材料を用いることが好ましい。
　また、弾性部材２０は、図３に示すように、導電性繊維や多孔質材料を用いて形成するとともに、ヒューズエレメント１７の酸化を防止し、溶融を促進するフラックス２２等の溶融促進剤を含浸させてもよい。これにより、弾性部材２０は、発熱体１４によって加熱されると含浸されていたフラックス２２が滲み出し、ヒューズエレメント１７の酸化を防止することができる。これにより、保護素子１０は、ヒューズエレメント１７の溶融を促進させ、第１、第２の電極１２，１３間を速やかに遮断することができる。
　なお、弾性部材２０は、芯材２０ａとして線状の絶縁材料からなる織布又は不織布を用いるとともに、ヒューズエレメント１７の溶融を促進するフラックス２２等の溶融促進剤を含浸させてもよい。この場合、弾性部材２０は、適宜ハンダコートやＡｇメッキ等により導電被覆し導電層２０ｂを形成することにより導電性を備えることができる。
　［フラックス］
　また、保護素子１０は、ヒューズエレメント１７の酸化防止と、溶断時の酸化物除去及びハンダの流動性向上のために、ヒューズエレメント１７の表面や裏面にフラックス２２をコーティングしてもよい。フラックス２２をコーティングすることにより、保護素子１０の実使用時において、ヒューズエレメント１７（例えばハンダ）の濡れ性を高めるとともに、ヒューズエレメント１７が溶解している間の酸化物を除去し、速溶断性を向上させることができる。
　また、フラックス２２をコーティングすることにより、ヒューズエレメント１７の表面に、Ｓｎを主成分とするＰｂフリーハンダ等の酸化防止膜を形成した場合にも、当該酸化防止膜の酸化物を除去することができ、ヒューズエレメント１７の酸化を効果的に防止し、速溶断性を維持、向上することができる。
　なお、第１、第２の電極１２，１３、発熱体引出電極１６及び発熱体電極１９は、例えばＡｇやＣｕ等の導電パターンによって形成され、適宜、表面にＳｎメッキ、Ｎｉ／Ａｕメッキ、Ｎｉ／Ｐｄメッキ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕメッキ等の保護層が形成されていることが好ましい。これにより、表面の酸化を防止するとともに、ヒューズエレメント１７の接続用ハンダ２１等の接続材料による第１、第２の電極１２，１３及び発熱体引出電極１６の浸食を抑制することができる。
　［カバー部材］
　また、保護素子１０は、ヒューズエレメント１が設けられた絶縁基板１１の表面１１ａ上に、内部を保護するとともに溶融したヒューズエレメント１７の飛散を防止するカバー部材１８が取り付けられている。カバー部材１８は、各種エンジニアリングプラスチック、セラミックス等の絶縁性を有する部材により形成することができる。カバー部材１８は、絶縁基板１１の表面１１ａ上に絶縁性接着剤によって接続され、これにより、ヒューズエレメント１７を覆う。
　このような保護素子１０は、発熱体給電電極１９ａ、発熱体電極１９、発熱体１４、発熱体引出電極１６、弾性部材２０及びヒューズエレメント１７に至る発熱体１４への通電経路が形成される。また、保護素子１０は、発熱体電極１９が発熱体給電電極１９ａを介して発熱体１４に通電させる外部回路と接続され、当該外部回路によって発熱体電極１９とヒューズエレメント１７にわたる通電が制御される。
　また、保護素子１０は、ヒューズエレメント１７が発熱体引出電極１６と接続されることにより、発熱体１４への通電経路の一部を構成する。したがって、保護素子１０は、ヒューズエレメント１７が溶融し、外部回路との接続が遮断されると、発熱体１４への通電経路も遮断されるため、発熱を停止させることができる。
　［変形例１］
　なお、図１に示す保護素子１０では、発熱体引出電極１６上のみに弾性部材２０を設け、ヒューズエレメント１７を支持したが、図４に示すように、第１、第２の電極１２，１３上に弾性部材２０を設け、発熱体引出電極１６上に接続用ハンダ２１を設けてもよい。図４に示す保護素子３０では、第１の電極１２上に設けられた弾性部材２０によって、第１の電極１２と発熱体引出電極１６との間の応力が吸収、緩和され、第２の電極１３上に設けられた弾性部材２０によって、第２の電極１３と発熱体引出電極１６との間の応力が吸収、緩和される。
　なお、保護素子３０は、上述したように、発熱体１４を絶縁基板１１の裏面１１ｂに形成してもよい。このとき、保護素子３０は、図５に示すように、発熱体引出電極１６を絶縁基板１１を挟んで発熱体１４と重畳するとともに、発熱体引出電極１６上に接続用ハンダ２１を介してヒューズエレメント１７を接続することが好ましい。これにより、発熱体引出電極１６及び接続用ハンダ２１を介して発熱体１４の熱を効率よくヒューズエレメント１７に伝えることができ、発熱体１４の発熱後、速やかにヒューズエレメント１７を溶断させることができる。
　［変形例２］
　また、図６に示すように、保護素子は、第１、第２の電極１２，１３上及び発熱体引出電極１６上に、ハンダ等の接合材料によって導電層２０ｂが形成された弾性部材２０を設けてもよい。図６に示す保護素子４０は、ヒューズエレメント１７が、弾性部材２０の導電層２０ｂによって第１、第２の電極１２，１３上及び発熱体引出電極１６上に接合されるとともに電気的導通が図られる。また、図６に示す保護素子４０は、第１、第２の電極１２，１３上及び発熱体引出電極１６上に設けられた各弾性部材２０によってヒューズエレメント１７と素子筐体側との間の応力が吸収、緩和される。
　［変形例３］
　また、図７に示すように、保護素子は、絶縁層１５上に弾性部材２０を設けてもよい。図７に示す保護素子５０は、ヒューズエレメント１７が、接続用ハンダ２１によって第１、第２の電極１２，１３上及び発熱体引出電極１６上に接合されるとともに電気的導通が図られている。また、保護素子５０は、第１の電極１２と発熱体引出電極１６との間、及び第２の電極１３と発熱体引出電極１６との間の溶断部１７ａに、絶縁層１５上に設けられた弾性部材２０が接続されている。ヒューズエレメント１７の溶断部１７ａとは、発熱体引出電極１６及び第１、第２の電極１２，１３間に亘って接続されたヒューズエレメント１７における溶断箇所をいい、具体的には、発熱体引出電極１６と第１の電極１２との間、及び発熱体引出電極１６と第２の電極１３との間をいう。
　この保護素子５０では、ヒューズエレメント１７が接続用ハンダ２１によって第１、第２の電極１２，１３上及び発熱体引出電極１６上に接合されることにより、膨張及び伸縮する箇所がこれら各電極１２，１３，１６に固定されていない溶断部１７ａとなることから、当該溶断部１７ａに弾性部材２０を設けることにより、効果的にヒューズエレメント１７と素子筐体側との間の応力を吸収、緩和することができる。
　なお、図７に示す保護素子５０においても、第１、第２の電極１２，１３及び発熱体引出電極１６の１か所以上に弾性部材２０を設けてヒューズエレメント１７を接合させてもよい。
　［変形例４］
　また、図８に示すように、保護素子は、ヒューズエレメント１７を覆うカバー部材１８に弾性部材２０を設けてもよい。図８に示す保護素子６０は、ヒューズエレメント１７が、接続用ハンダ２１によって第１、第２の電極１２，１３上及び発熱体引出電極１６上に接合されるとともに電気的導通が図られる。また、保護素子６０は、ヒューズエレメント１７とカバー部材１８とに弾性部材２０が接合されている。カバー部材１８に設けられた弾性部材２０は必ずしも導電性を備えている必要はない。
　この保護素子６０は、ヒューズエレメント１７と素子筐体側の構成部材であるカバー部材１８との間に弾性部材２０を介在させることにより、ヒューズエレメント１７と素子筐体側との間の応力がカバー部材１８側に寄せられ、カバー部材１８に接続された弾性部材２０によって吸収、緩和される。
　また、保護素子６０において、発熱体引出電極１６上にも弾性部材２０を設けてヒューズエレメント１７に接続することにより、ヒューズエレメント１７の両面を弾性部材２０で挟持してもよい。これにより、保護素子６０は、絶縁基板１１側及びカバー部材１８側の両側において、効果的にヒューズエレメント１７と素子筐体側との間の応力を吸収、緩和することができる。
　なお、保護素子６０は、カバー部材１８の他に、第１、第２の電極１２，１３、発熱体引出電極１６、及び絶縁基板１１と溶断部１７ａとの間の１か所以上に弾性部材２０を設けてヒューズエレメント１７に接続することにより、ヒューズエレメント１７の両面を弾性部材２０で挟持してもよい。
　［変形例５］
　また、図９に示すように、保護素子は、第１、第２の電極１２，１３を、素子筐体から独立して支持された金属板により構成してもよい。図９に示す保護素子７０では、第１、第２の電極１２，１３は、大電流用途に対応可能な金属板により構成され、図示しない外部回路基板等の支持部材にねじ止めされることにより支持されている。絶縁基板１１上には、発熱体１４、絶縁層１５、発熱体引出電極１６、及び弾性部材２０が設けられている。そして、保護素子７０は、ヒューズエレメント１７が第１、第２の電極１２，１３上に接続用ハンダ２１を介して接続されるとともに、発熱体引出電極１６との間に介在されている弾性部材２０と接続されている。図９に示す保護素子７０は、発熱体引出電極１６上に設けられた弾性部材２０によってヒューズエレメント１７と図示しない支持機構に支持された第１、第２の電極１２，１３及び素子筐体側との間の応力が吸収、緩和される。
　また、保護素子７０は、第１、第２の電極１２、１３上にも弾性部材２０を設け、発熱体引出電極１６上に設けられた弾性部材２０とともに応力を吸収させてもよい。また、保護素子７０は、第１、第２の電極１２、１３及び発熱体引出電極１６の１か所以上に弾性部材２０を設けるようにしてもよい。
　さらに、図１０に示すように、保護素子７０は、発熱体引出電極１６上に弾性部材２０を設けるとともに、絶縁層１５上にも弾性部材２０を設け、ヒューズエレメント１７の溶断部１７ａにおける応力を吸収、緩和させてもよい。また、保護素子７０は、絶縁層１５上にのみ弾性部材２０を設け、第１、第２の電極１２，１３及び発熱体引出電極１６上には接続用ハンダ２１を設けるようにしてもよい。あるいは、保護素子７０は、絶縁層１５上に弾性部材２０を設けるとともに、第１、第２の電極１２，１３及び発熱体引出電極１６の１か所以上に弾性部材２０を設けるようにしてもよい。
　また、図１１に示すように、保護素子７０は、カバー部材１８に弾性部材２０を設けてもよい。カバー部材１８に設けられた弾性部材２０は必ずしも導電性を備えている必要はない。また、保護素子７０は、カバー部材１８に弾性部材２０を設けるとともに、第１、第２の電極１２，１３、発熱体引出電極１６及び絶縁層１５の１か所以上に弾性部材２０を設けるようにしてもよい。
　［保護素子の使用方法］
　次いで、これら保護素子１０，３０，４０，５０，６０，７０の使用形態について説明する。なお、以下では保護素子１０について説明するが、保護素子３０，４０，５０，６０，７０についても同様である。保護素子１０は、図１２に示すように、例えばリチウムイオン二次電池のバッテリパック８０内の回路に組み込まれて用いられる。バッテリパック８０は、例えば、合計４個のリチウムイオン二次電池のバッテリセル８１ａ～８１ｄからなるバッテリスタック８２を有する。
　バッテリパック８０は、バッテリスタック８２と、バッテリスタック８２の充放電を制御する充放電制御回路８３と、バッテリスタック８２の異常時に充電を遮断する本発明が適用された保護素子１０と、各バッテリセル８１ａ～８１ｄの電圧を検出する検出回路８４と、検出回路８４の検出結果に応じて保護素子１０の動作を制御する電流制御素子８５とを備える。
　バッテリスタック８２は、過充電及び過放電状態から保護するための制御を要するバッテリセル８１ａ～８１ｄが直列接続されたものであり、バッテリパック８０の正極端子８０ａ、負極端子８０ｂを介して、着脱可能に充電装置８６に接続され、充電装置８６からの充電電圧が印加される。充電装置８６により充電されたバッテリパック８０は、正極端子８０ａ、負極端子８０ｂをバッテリで動作する電子機器に接続することによって、この電子機器を動作させることができる。
　充放電制御回路８３は、バッテリスタック８２から充電装置８６に流れる電流経路に直列接続された２つの電流制御素子８７，８８と、これらの電流制御素子８７，８８の動作を制御する制御部８９とを備える。電流制御素子８７，８８は、たとえば電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと呼ぶ。）により構成され、制御部８９によりゲート電圧を制御することによって、バッテリスタック８２の電流経路の導通と遮断とを制御する。制御部８９は、充電装置８６から電力供給を受けて動作し、検出回路８４による検出結果に応じて、バッテリスタック８２が過放電又は過充電であるとき、電流経路を遮断するように、電流制御素子８７，８８の動作を制御する。
　保護素子１０は、たとえば、バッテリスタック８２と充放電制御回路８３との間の充放電電流経路上に接続され、その動作が電流制御素子８５によって制御される。
　検出回路８４は、各バッテリセル８１ａ～８１ｄと接続され、各バッテリセル８１ａ～８１ｄの電圧値を検出して、各電圧値を充放電制御回路８３の制御部８９に供給する。また、検出回路８４は、いずれか１つのバッテリセル８１ａ～８１ｄが過充電電圧又は過放電電圧になったときに電流制御素子８５を制御する制御信号を出力する。
　電流制御素子８５は、たとえばＦＥＴにより構成され、検出回路８４から出力される検出信号によって、バッテリセル８１ａ～８１ｄの電圧値が所定の過放電又は過充電状態を超える電圧になったとき、保護素子１０を動作させて、バッテリスタック８２の充放電電流経路を電流制御素子８７，８８のスイッチ動作によらず遮断するように制御する。
　以上のような構成からなるバッテリパック８０において、本発明が適用された保護素子１０は、図１３に示すような回路構成を有する。すなわち、保護素子１０は、発熱体引出電極１６を介して第１、第２の外部接続電極１２ａ，１３ａ間にわたって直列接続されたヒューズエレメント１７と、ヒューズエレメント１７の接続点を介して通電して発熱させることによってヒューズエレメント１７を溶融する発熱体１４とからなる回路構成である。また、保護素子１０では、たとえば、ヒューズエレメント１７が第１、第２の外部接続電極１２ａ，１３ａを介してバッテリパック８０の充放電電流経路上に直列接続され、発熱体１４が発熱体電極１９の発熱体給電電極１９ａを介して電流制御素子８５と接続される。保護素子１０の第１の外部接続電極１２ａはバッテリスタック８２の一方の開放端側に接続され、第２の外部接続電極１３ａはバッテリパック８０の正極端子８０ａ側に接続される。
　［溶断工程］
　このような回路構成からなる保護素子１０は、バッテリパック８０の電流経路を遮断する必要が生じた場合に、図１４（Ａ）に示すように、バッテリパック８０に設けられた電流制御素子８５によって発熱体１４が通電、発熱される。これにより、図１４（Ｂ）に示すように、保護素子１０は、発熱体１４の発熱により、バッテリパック８０の電流経路上に組み込まれたヒューズエレメント１７が溶融され、ヒューズエレメント１７の溶融導体が、濡れ性の高い発熱体引出電極１６及び第１、第２の電極１２，１３に引き寄せられることによりヒューズエレメント１７が溶断される。これにより、図１４（Ｃ）に示すように、保護素子１０は、確実に第１の電極１２～発熱体引出電極１６～第２の電極１３の間を溶断させ（図１３（Ｂ））、バッテリパック８０の電流経路を遮断することができる。また、ヒューズエレメント１７が溶断することにより、発熱体１４への給電も停止される。
　なお、本発明の保護素子１０は、リチウムイオン二次電池のバッテリパックに用いる場合に限らず、電気信号による電流経路の遮断を必要とする様々な用途にももちろん応用可能である。
　［ヒューズ素子］
　次いで、本発明が適用されたヒューズ素子について説明する。なお、上述した保護素子１０と同様の部材については同一の符号を付してその詳細を省略する。図１５に示すように、本発明が適用されたヒューズ素子９０は、絶縁基板１１と、絶縁基板１１の両端に形成された第１の電極１２及び第２の電極１３と、両端が第１、第２の電極１２，１３にそれぞれ接続され、第１、第２の電極１２，１３間を導通させるヒューズエレメント１７とを備え、絶縁基板１１上に内部を保護するカバー部材１８が取り付けられている。
　そして、ヒューズ素子９０は、絶縁基板１１に形成された第１、第２の電極１２，１３及びカバー部材１８によって素子筐体を構成し、ヒューズエレメント１７が、これら素子筐体側の構成部材との間に弾性部材２０を介在して固定されている。
　例えば、ヒューズ素子９０は、第１及び第２の電極１２，１３上に、弾性部材２０を介してヒューズエレメント１７が接続されている。弾性部材２０は、ハンダ等の接合材料によって導電層２０ａを構成することにより、第１、第２の電極１２，１３上にヒューズエレメント１７を導通可能に接続することができる。
　そして、ヒューズ素子９０は、素子筐体側の第１、第２の電極１２，１３とヒューズエレメント１７との間に弾性部材２０を介在させることで、周囲の温度が変化しヒューズエレメント１７が膨張あるいは収縮した場合にも、第１、第２の電極１２，１３とヒューズエレメント１７との間の応力を吸収、緩和することができ、第１、第２の電極１２，１３やヒューズエレメント１７に破断が生じることを防止することができる。
　［回路構成］
　このようなヒューズ素子９０は、図１６（Ａ）に示す回路構成を有する。ヒューズ素子９０は、第１、第２の外部接続電極１２ａ，１３ａを介して外部回路に実装されることにより、当該外部回路の電流経路上に組み込まれる。ヒューズ素子９０は、ヒューズエレメント１７に所定の定格電流が流れている間は、自己発熱によっても溶断することがない。そして、ヒューズ素子９０は、定格を超える過電流が通電するとヒューズエレメント１７が自己発熱によって溶断し、第１、第２の電極１２，１３間を遮断することにより、当該外部回路の電流経路を遮断する（図１６（Ｂ））。
　［変形例６］
　また、ヒューズ素子は、図１７に示すように、絶縁基板１１上に弾性部材２０を設けてもよい。図１７に示すヒューズ素子９１は、第１、第２の電極１２，１３上に替えて、絶縁基板１１上に弾性部材２０を設けることにより、ヒューズエレメント１７の第１の電極１２と第２の電極１３との間の溶断部１７ａに、弾性部材２０が接続される。ヒューズ素子９１において、ヒューズエレメント１７の溶断部１７ａとは、第１、第２の電極１２，１３間に亘って接続されたヒューズエレメント１７における溶断箇所をいい、具体的には、第１の電極１２と第２の電極１３との間をいう。
　このヒューズ素子９１では、ヒューズエレメント１７が接続用ハンダ２１によって第１、第２の電極１２，１３上に接合されることにより、膨張及び伸縮する箇所がこれら各電極１２，１３に固定されていない溶断部１７ａとなることから、当該溶断部１７ａに弾性部材２０を設けることにより、効果的にヒューズエレメント１７と素子筐体側との間の応力を吸収、緩和することができる。
　なお、ヒューズ素子９１においても、第１、第２の電極１２，１３の１か所以上に弾性部材２０を設けてヒューズエレメント１７を接合させてもよい。
　［変形例７］
　また、図１８に示すように、ヒューズ素子は、カバー部材１８に弾性部材２０を設けてもよい。図１８に示すヒューズ素子９２は、ヒューズエレメント１７が、接続用ハンダ２１によって第１、第２の電極１２，１３上に接合されるとともに電気的導通が図られる。また、ヒューズ素子９２は、ヒューズエレメント１７とカバー部材１８とに弾性部材２０が接合されている。カバー部材１８に設けられた弾性部材２０は必ずしも導電性を備えている必要はない。
　このヒューズ素子９２は、ヒューズエレメント１７と素子筐体側の構成部材であるカバー部材１８との間に弾性部材２０を介在させることにより、ヒューズエレメント１７と素子筐体側との間の応力がカバー部材１８側に寄せられ、カバー部材１８に接続された弾性部材２０によって吸収、緩和される。
　また、ヒューズ素子９２において、絶縁基板１１上にも弾性部材２０を設け、ヒューズエレメント１７の両面を弾性部材２０で挟持してもよい。これにより、ヒューズ素子９２は、絶縁基板１１側及びカバー部材１８側の両面において、効果的にヒューズエレメント１７と素子筐体側との間の応力を吸収、緩和することができる。
　なお、ヒューズ素子９２は、カバー部材１８の他に、第１、第２の電極１２，１３及び絶縁基板１１と溶断部１７ａとの間の１か所以上に弾性部材２０を設けることにより、ヒューズエレメント１７の両面を弾性部材２０で挟持してもよい。
１０，３０，４０，５０，６０，７０　保護素子、１１　絶縁基板、１２　第１の電極、１３　第２の電極、１４　発熱体、１５　絶縁層、１６　発熱体引出電極、１７　ヒューズエレメント、１７ａ　溶断部、１８　カバー部材、１９　発熱体電極、１９ａ　発熱体給電電極、２０　弾性部材、２０ａ　芯材、２０ｂ　導電層、２１　接続用ハンダ、２２　フラックス、８０　バッテリパック、８１ａ～８１ｄ　バッテリセル、８２　バッテリスタック、８３　充放電制御回路、８４　検出回路、８５　電流制御素子、８６　充電装置、８７，８８　電流制御素子、８９　制御部、９０，９１，９２　ヒューズ素子

Claims (23)

  1. 　第１の電極及び第２の電極と、
    　上記第１、第２の電極間にわたって接続されたヒューズエレメントと、
    　上記ヒューズエレメントを支持する筐体とを備え、
    　上記ヒューズエレメントは、上記筐体側の構成部材との間に弾性部材を介在して固定されている保護素子。
  2. 　上記筐体を構成し、上記第１、第２の電極が設けられた絶縁基板と、
    　上記絶縁基板に設けられた発熱体と、
    　上記発熱体を被覆する絶縁層と、
    　上記絶縁層上に設けられ、上記発熱体と接続されるとともに上記ヒューズエレメントと接続された発熱体引出電極とを備え、
    　上記ヒューズエレメントは、上記第１の電極、上記第２の電極、又は上記発熱体引出電極の１か所以上との間に、導電性を有する上記弾性部材が介在されている請求項１記載の保護素子。
  3. 　上記ヒューズエレメントは、上記弾性部材によって上記第１の電極、上記第２の電極、又は上記発熱体引出電極の１か所以上と接合されている請求項２記載の保護素子。
  4. 　上記筐体を構成し、上記第１、第２の電極が設けられた絶縁基板と、
    　上記絶縁基板に設けられた発熱体と、
    　上記発熱体を被覆する絶縁層と、
    　上記絶縁層上に設けられ、上記発熱体と接続されるとともに上記ヒューズエレメントと接続された発熱体引出電極とを備え、
    　上記ヒューズエレメントは、上記絶縁層との間に上記弾性部材を介在して固定されている請求項１記載の保護素子。
  5. 　上記筐体を構成し、上記ヒューズエレメントを覆うカバー部材を備え、
    　上記ヒューズエレメントは、上記カバー部材との間に上記弾性部材を介在して固定されている請求項１～４のいずれか１項に記載の保護素子。
  6. 　上記第１、第２の電極は、上記筐体から独立して支持された金属板である請求項１～４のいずれか１項に記載の保護素子。
  7. 　上記弾性部材は、多孔質材料が用いられている請求項１～４のいずれか１項に記載の保護素子。
  8. 　上記弾性部材は、線状の導電材料からなる織布又は不織布が用いられている請求項１～４のいずれか１項に記載の保護素子。
  9. 　上記弾性部材は、上記ヒューズエレメントの溶融を促進する材料が含浸されている請求項７に記載の保護素子。
  10. 　上記弾性部材は、上記ヒューズエレメントの溶融を促進する材料が含浸されている請求項８に記載の保護素子。
  11. 　上記弾性部材は、線状の絶縁材料からなる織布又は不織布が用いられ、上記ヒューズエレメントの溶融を促進する材料が含浸されている請求項１～４のいずれか１項に記載の保護素子。
  12. 　上記弾性部材は、線状の絶縁材料からなる織布又は不織布が用いられ、上記ヒューズエレメントの溶融を促進する材料が含浸されている請求項５に記載の保護素子。
  13. 　第１の電極及び第２の電極と、
    　上記第１、第２の電極間にわたって接続されたヒューズエレメントと、
    　上記ヒューズエレメントを支持する筐体とを備え、
    　上記ヒューズエレメントは、上記筐体側の構成部材との間に弾性部材を介在して固定されているヒューズ素子。
  14. 　上記筐体を構成し、上記第１、第２の電極が設けられた絶縁基板を有し、
    　上記弾性部材は導電性を有し、上記ヒューズエレメントと上記第１の電極及び／又は上記第２の電極との間に介在されている請求項１３記載のヒューズ素子。
  15. 　上記ヒューズエレメントは、上記弾性部材によって上記第１の電極及び／又は上記第２の電極に接合されている請求項１４記載のヒューズ素子。
  16. 　上記筐体を構成し、上記第１、第２の電極が設けられた絶縁基板を有し、
    　上記ヒューズエレメントは、上記絶縁基板との間に上記弾性部材を介在して固定されている請求項１３記載のヒューズ素子。
  17. 　上記筐体を構成し、上記ヒューズエレメントを覆うカバー部材を備え、
    　上記ヒューズエレメントは、上記カバー部材との間に上記弾性部材を介在して固定されている請求項１３～１６のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
  18. 　上記弾性部材は、多孔質材料が用いられている請求項１３～１６のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
  19. 　上記弾性部材は、線状の導電材料からなる織布又は不織布が用いられている請求項１３～１６のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
  20. 　上記弾性部材は、上記ヒューズエレメントの溶融を促進する材料が含浸されている請求項１８に記載のヒューズ素子。
  21. 　上記弾性部材は、上記ヒューズエレメントの溶融を促進する材料が含浸されている請求項１９に記載のヒューズ素子。
  22. 　上記弾性部材は、線状の絶縁材料からなる織布又は不織布が用いられ、上記ヒューズエレメントの溶融を促進する材料が含浸されている請求項１３～１６のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
  23. 　上記弾性部材は、線状の絶縁材料からなる織布又は不織布が用いられ、上記ヒューズエレメントの溶融を促進する材料が含浸されている請求項１７に記載のヒューズ素子。
     
     
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