JP2009043815A

JP2009043815A - 保護装置

Info

Publication number: JP2009043815A
Application number: JP2007205273A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Kahara; 哲朗花原
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2009-02-26

Abstract

【課題】主に各種電子機器の電池ユニットに用いられる保護装置に関し、簡易な構成で、確実な電子回路の保護が可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】配線基板１上面にスイッチング素子２下面から、貫通孔８内縁に延出する熱伝導パターン１０を設けると共に、温度ヒューズ５外周とスイッチング素子２との間に、熱伝導性樹脂９を塗布形成することによって、熱伝導性樹脂９に加え、銅等の熱伝導性の良好な熱伝導パターン１０からも、スイッチング素子２の発熱を、温度ヒューズ５にばらつきが少なく確実に伝えることができるため、簡易な構成で、確実な電子回路の保護が可能な保護装置を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に各種電子機器の電池ユニットに用いられる保護装置に関するものである。

近年、ノートパソコンやビデオカメラ等の携帯機器においては、充電可能な電池を装着すると共に、携帯時にはこの電池電源を用いて様々な操作が行われており、これらの機器に用いられる電池ユニットにおいても、安価で、確実な電子回路の保護を行えるものが求められている。

このような従来の保護装置について、図７〜図１２を用いて説明する。

図７は従来の保護装置の断面図、図８は同斜視図であり、同図において、１は上下面に複数の配線パターン（図示せず）が形成された配線基板、２はＦＥＴやトランジスタ等のスイッチング素子で、配線基板１上面の複数のランド３に、スイッチング素子２の複数の端子４が半田付けによって実装接続されると共に、配線パターンを介してスイッチング素子２が電池（図示せず）や機器の電子回路（図示せず）に接続されている。

そして、５は温度ヒューズで、左右の端子６がランド７に半田付けされて、スイッチング素子２と電池の間に接続され、スイッチング素子２左方近傍の配線基板１の貫通孔８に装着されると共に、この温度ヒューズ５外周とスイッチング素子２との間、及び貫通孔８内には、シリコーン等の熱伝導性樹脂９が塗布されて、保護装置が構成されている。

また、このような保護装置を製作する際には、先ず図９の分解斜視図に示すように、配線基板１上面のランド３や７上面にクリーム半田（図示せず）を印刷した後、ランド３にスイッチング素子２の端子４を載置し加熱して、図１０の斜視図に示すように、配線基板１にスイッチング素子２を半田付けする。

そして、図１１の分解斜視図に示すように、貫通孔８をテープ（図示せず）等によって配線基板１裏面から塞ぎ、貫通孔８内とその周囲、スイッチング素子２との間に熱伝導性樹脂９を塗布した後、図１２の斜視図に示すように、この熱伝導性樹脂９内に温度ヒューズ５を埋め込むと共に、左右の端子６をランド７に載置する。

さらに、この後、温度ヒューズ５に大きな熱が加わらないように、手作業によって端子６をランド７に半田付けし、熱伝導性樹脂９を乾燥させ、貫通孔８裏面を塞いだテープ等を剥がして、図７や図８に示すような保護装置が完成する。

以上の構成において、機器を携帯時には、スイッチング素子２を介して電池から電子回路に電源が供給されて、機器の様々な操作が行われ、また、電池に充電を行う際には、スイッチング素子２が切換えられ、このスイッチング素子２を介して充電器等から電池に充電が行われる。

なお、このような機器の操作時や電池への充電時等に、万が一、回路の短絡等が生じスイッチング素子２に過電流が流れた場合、この過電流によってスイッチング素子２が発熱し、この熱が熱伝導性樹脂９に伝わり、さらに熱伝導性樹脂９を介して温度ヒューズ５に伝わる。

そして、過電流がある程度以上流れ、温度ヒューズ５に伝わる熱が所定温度以上になった場合には、温度ヒューズ５が溶断して、電池からのスイッチング素子２や電子回路への電源供給が遮断される。

つまり、電池とスイッチング素子２の間に接続された温度ヒューズ５が、過電流等によるスイッチング素子２の発熱を検出し、この熱が所定温度以上になった場合には、電池からの電源供給を遮断することによって、短絡等による機器の損傷を未然に防ぐようになっている。

また、温度ヒューズ５を配線基板１の貫通孔８に装着することによって、配線基板１上面に温度ヒューズ５を載置した場合に比べ、装置全体の低背化を図ると共に、温度ヒューズ５外周とスイッチング素子２との間に塗布した熱伝導性樹脂９によって、スイッチング素子２の発熱を温度ヒューズ５へ確実に伝えるように構成されているものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平１１−３３０６６５号公報

しかしながら、上記従来の保護装置においては、温度ヒューズ５を配線基板１の貫通孔８に装着することによって、装置全体の低背化を図ることが可能にはなっているものの、温度ヒューズ５外周や貫通孔８内に塗布された熱伝導性樹脂９の上面や下面から、スイッチング素子２の熱が放熱されてしまうため、装置が使用される条件によっては、熱の伝わり具合にばらつきを生じる場合があるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡易な構成で、確実な電子回路の保護が可能な保護装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、配線基板上面にスイッチング素子下面から、貫通孔内縁に延出する熱伝導パターンを設けると共に、温度ヒューズ外周とスイッチング素子との間に、熱伝導性樹脂を塗布形成して保護装置を構成したものであり、熱伝導性樹脂に加え、スイッチング素子下面から貫通孔内縁に延出した、銅等の熱伝導性の良好な熱伝導パターンによって、スイッチング素子の発熱を温度ヒューズに、ばらつきが少なく確実に伝えることができるため、簡易な構成で、確実な電子回路の保護が可能な保護装置を得ることができるという作用を有するものである。

以上のように本発明によれば、簡易な構成で、確実な電子回路の保護が可能な保護装置を実現することができるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。

なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による保護装置の断面図、図２は同斜視図であり、同図において、１は紙フェノールやガラス入りエポキシ等の配線基板で、上下面には銅等によって複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、上面には複数のランド３や７が設けられている。

そして、２はＦＥＴやトランジスタ等のスイッチング素子で、配線基板１上面の複数のランド３に、複数の端子４が半田付けによって実装接続され、配線パターンを介してスイッチング素子２が電池（図示せず）や機器の電子回路（図示せず）に接続されている。

また、５は略円筒状でセラミック等の筒内に可溶金属が内蔵された温度ヒューズで、左右の端子６がランド７に半田付けされて、スイッチング素子２と電池の間に接続されると共に、スイッチング素子２左方近傍の配線基板１の貫通孔８に装着されている。

さらに、１０は略Ｔ字状で銅箔や銀等の熱伝導パターンで、図１や図３の分解斜視図に示すように、配線基板１上面をスイッチング素子２下面から貫通孔８に延出する平坦部１０Ａと、貫通孔８内縁にスルーホール状に設けられた中空筒部１０Ｂから形成されている。

そして、配線基板１の熱伝導パターン１０やランド３、７を除く全面をポリエステルやエポキシ等の絶縁層（図示せず）が覆うと共に、温度ヒューズ５外周とスイッチング素子２との間、及び貫通孔８内には、シリコーン等の熱伝導性樹脂９が塗布形成されて、保護装置が構成されている。

また、このような保護装置を製作する際には、先ず図３の分解斜視図に示すように、配線基板１上面のランド３や７上面にクリーム半田（図示せず）を印刷した後、ランド３にスイッチング素子２の端子４を載置し加熱して、図４の斜視図に示すように、配線基板１にスイッチング素子２を半田付けする。

なお、この時、ランド７には上面全面ではなく両端にクリーム半田を印刷することによって、加熱後、印刷され溶融硬化した半田によって、上面両端に突出部７Ａが形成される。

そして、図５の分解斜視図に示すように、貫通孔８をテープ（図示せず）等によって配線基板１裏面から塞ぎ、貫通孔８内とその周囲、スイッチング素子２との間に熱伝導性樹脂９を塗布した後、図６の斜視図に示すように、この熱伝導性樹脂９内に温度ヒューズ５を埋め込むと共に、左右の端子６をランド７の突出部７Ａの間に載置する。

さらに、この後、温度ヒューズ５に大きな熱が加わらないように、手作業によって端子６をランド７に半田付けし、熱伝導性樹脂９を乾燥させ、貫通孔８裏面を塞いだテープ等を剥がして、図１や図２に示すような保護装置が完成する。

なお、この温度ヒューズ５をランド７に半田付けする際、左右のランド７上面には図６に示すように、両端に突出部７Ａが形成されているため、左右の端子６を各々この突出部７Ａの間に載置して、ずれの少ない位置決めをした状態で温度ヒューズ５を配置できると共に、新たな半田を用いることなく、この突出部７Ａを半田ごて等で溶融するだけで、端子６のランド７への半田付けを行うことができる。

そして、このような機器の操作時や電池への充電時等に、万が一、回路の短絡等が生じスイッチング素子２に過電流が流れた場合、この過電流によってスイッチング素子２が発熱し、この熱が熱伝導性樹脂９に伝わり、さらに熱伝導性樹脂９を介して温度ヒューズ５に伝わる。

また、同時に、本発明においては、このスイッチング素子２の発熱が、スイッチング素子２下面に延出した熱伝導パターン１０の平坦部１０Ａから、貫通孔８内縁の中空筒部１０Ｂを介しても温度ヒューズ５に伝わる。

そして、過電流がある程度以上、例えば５Ａ以上の過電流が流れ、温度ヒューズ５に伝わる熱が所定温度以上、例えば１３５℃以上になった場合には、温度ヒューズ５が溶断して、電池からのスイッチング素子２や電子回路への電源供給が遮断される。

つまり、過電流が流れスイッチング素子２が発熱した場合、この熱が熱伝導性樹脂９を介して温度ヒューズ５に伝わると同時に、銅等の熱伝導性の良好な熱伝導パターン１０の、温度ヒューズ５間近の中空筒部１０Ｂからも熱が伝わり、所定温度で確実に温度ヒューズ５が溶断するようになっている。

すなわち、スイッチング素子２と温度ヒューズ５の間隔や、装置が使用される条件にばらつきがあり、熱伝導性樹脂９上面や貫通孔８下面から多少スイッチング素子２の熱が放熱された場合でも、スイッチング素子２下面から貫通孔８内縁に延出した熱伝導パターン１０によって、スイッチング素子２の発熱を確実に温度ヒューズ５に伝え、電池からの電源供給を確実に遮断することによって、短絡等による機器の損傷を未然に防ぐように構成されている。

このように本実施の形態によれば、配線基板１上面にスイッチング素子２下面から、貫通孔８内縁に延出する熱伝導パターン１０を設けると共に、温度ヒューズ５外周とスイッチング素子２との間に、熱伝導性樹脂９を塗布形成することによって、熱伝導性樹脂９に加え、銅等の熱伝導性の良好な熱伝導パターン１０からも、スイッチング素子２の発熱を、温度ヒューズ５にばらつきが少なく確実に伝えることができるため、簡易な構成で、確実な電子回路の保護が可能な保護装置を得ることができるものである。

本発明による保護装置は、簡易な構成で、確実な電子回路の保護が可能なものが得られ、各種電子機器の電池ユニット用として有用である。

本発明の一実施の形態による保護装置の断面図同斜視図同分解斜視図同斜視図同分解斜視図同斜視図従来の保護装置の断面図同斜視図同分解斜視図同斜視図同分解斜視図同斜視図

符号の説明

１配線基板
２スイッチング素子
３、７ランド
４、６端子
５温度ヒューズ
７Ａ突出部
８貫通孔
９熱伝導性樹脂
１０熱伝導パターン
１０Ａ平坦部
１０Ｂ中空筒部

Claims

上面に複数の配線パターンが形成された配線基板と、電池電源の切換えを行うスイッチング素子と、このスイッチング素子近傍の貫通孔に装着された温度ヒューズからなり、上記配線基板上面に上記スイッチング素子下面から、上記貫通孔内縁に延出する熱伝導パターンを設けると共に、上記温度ヒューズ外周と上記スイッチング素子との間に、熱伝導性樹脂を塗布形成した保護装置。