JP6842982B2 - 保護素子 - Google Patents

Description

本発明は電気・電子機器の保護素子に関する。

近年、モバイル機器など小型電子機器の急速な普及に伴い、搭載する電源の保護回路に実装される保護素子も小型薄型のものが使用されている。二次電池パックの保護回路には、例えば特許文献１に記載されるような表面実装部品（ＳＭＤ）の保護素子が好適に利用される。これらの保護素子には、被保護機器の過電流により生ずる過大発熱や過電圧などの異常状態を検知し、または周囲温度の異常過熱に感応して、所定条件でヒューズを作動させ電気回路を遮断する非復帰型保護素子がある。該保護素子は、機器の安全を図るために、保護回路が機器に生ずる異常を検知すると信号電流により抵抗素子を発熱させ、その発熱で可融性の合金材からなるヒューズエレメントを溶断させて回路を遮断するか、あるいは過電流によってヒューズエレメントを溶断させて回路を遮断する。

例えば、特許文献１などに記載されるように、はんだ付け温度で溶融する低融点金属材と、低融点金属材に溶解性の金属構造材を積層して成るヒューズエレメント材を用いた保護素子がある。この保護素子のヒューズエレメント材は、はんだ付け作業で液相化した低融点金属材を、その温度で固相の金属構造材に界面張力で付着させて一定時間溶断しないように支えて保持することで、少なくともはんだ付け作業の間、ヒューズエレメントの形状を維持してヒューズエレメント材がリフローはんだ付けで誤動作するのを防止する。はんだ付けが完了し回路保護素子が被保護回路に実装されると、ヒューズエレメント材の金属構造材は、はんだ付けの熱で媒質である低融点金属材中に拡散または溶解されて薄層化しているので、設置環境の異常過熱や内蔵する抵抗発熱素子のヒータ加熱により容易に消失し、以後溶断を妨げることなく動作するようになる。

特開２０１５−０７９６０８号公報

本発明は、上述の保護素子の構成を簡略化して、さらなる小型薄型化に対応可能な保護素子を提供することを目的とする。

本発明によると、枠体と、この枠体の内側面に設けた少なくとも一対の凹み部と、少なくとも一対の電極と両電極に接続された発熱体を有し該枠体に収容した絶縁板と、該凹み部に充填した低融点金属材からなるエレメント溶食材と、このエレメント溶食材と該絶縁板の少なくとも片側の電極に当接して固着した高融点金属材からなるヒューズエレメントで構成したことを特徴とする保護素子が提供される。絶縁板は絶縁材であれば何れの材料・組成のものでもよい。絶縁板に設けた電極は、導電材であれば何れの材料・組成のものでもよい。発熱体は、ヒータ機能を具備するものであれば材料等を特に限定されない。エレメント溶食材は、ヒューズエレメントより低融点の金属材からなり、かつ溶融状態でヒューズエレメントを溶食する材料であれば何れの材料・組成のものでもよい。必要ならばエレメント溶食材の表面を融剤すなわちフラックスで被覆してもよい。

保護素子の構成を簡略化して小型薄型化に寄与する。

本発明に係る保護素子１０の平面図を示す。 本発明に係る保護素子１０であり、（ａ）は図１のＡ−Ａ線に沿って切断した正面断面図を示し、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線に沿った右側面断面図を示す。 本発明に係る保護素子１０の下面図を示す。 本発明に係る保護素子２０の平面図を示す。 本発明に係る保護素子２０であり、（ａ）は図４のＡ−Ａ線に沿って切断した正面断面図を示し、（ｂ）は図４のＢ−Ｂ線に沿った右側面断面図を示す。 本発明に係る保護素子２０の下面図を示す。

本発明に係る保護素子１０は、図１、図２および図３に示すように、キャビティ１１とキャビティ１１の内側面に設けた少なくとも一対の凹み部１２を有する枠体１３と、少なくとも一対の電極１４と両電極に接続された発熱体１５を有し枠体１３のキャビティ１１に収容した絶縁板１６と、凹み部１２に充填した低融点金属材からなるエレメント溶食材１７と、エレメント溶食材１７と絶縁板１６の少なくとも片側の電極に当接して固着した高融点金属材からなるヒューズエレメント１８で構成したことを特徴とする。上記保護素子の絶縁板１６は絶縁材であれば何れの材料・組成のものでもよく、例えば、ガラス、ガラスセラミック、セラミック、ガラスエポキシなどが好適である。絶縁板１６に設けた電極１４は、導電材であれば何れの材料・組成のものでもよく、例えば、積層セラミック基板の内部電極に用いられる金属ペーストを焼結して形成された焼結電極などが使用できる。発熱体１５は、ヒータ機能を具備するものであれば材料等を特に限定されないが、例えば厚膜抵抗素子が好適である。エレメント溶食材１７は、ヒューズエレメント１８より低融点の金属材からなり、かつ溶融状態でヒューズエレメント１８を溶食する材料であれば何れの材料・組成のものでもよいが、例えば錫や軟ロウ材のはんだ材が好適である。エレメント溶食材１７は、さらに必要に応じてその表面を、例えばロジン系フラックスなどの融剤で被覆してもよい。ヒューズエレメント１８は、エレメント溶食材１７より高融点の金属材からなり、かつ固体状態でエレメント溶食材１７に溶解する材料であれば何れの材料・組成のものでもよいが、例えば銀材が好適である。

本発明に係る保護素子２０は、上記保護素子１０の枠体１３のキャビティ１１を打ち抜き孔２１に変形した変形例であって、図４、図５および図６に示すように、枠体２３と、枠体２３の内側面に設けた少なくとも一対の凹み部２２と、少なくとも一対の電極２４と両電極に接続された発熱体２５を有し枠体２３に収容した絶縁板２６と、凹み部２２に充填した低融点金属材からなるエレメント溶食材２７と、エレメント溶食材２７と絶縁板２６の少なくとも片側の電極に当接して固着した高融点金属材からなるヒューズエレメント２８で構成したことを特徴とする。保護素子２０は、保護素子１０の枠体１３のキャビティ１１を打ち抜き孔２１に変形したことで、さらなる低背化を実現する。

本発明に係る実施例１の保護素子１０は、図１ないし図３に示すように、キャビティ１１とキャビティ１１の内側面に設けた一対の凹み部１２を有する液晶プラスチックの枠体１３と、銀ペーストを焼結して成る一対の銀電極１４と両電極に接続された厚膜抵抗素子からなる発熱体１５を有し枠体１３のキャビティ１１に挿着したアルミナ・セラミックの絶縁板１６と、凹み部１２に充填したＳｎ−０．７５Ｃｕ合金のエレメント溶食材１７と、エレメント溶食材１７と絶縁板１６の片側の焼結銀電極に接合した純銀材のヒューズエレメント１８で構成したことを特徴とする。

本発明に係る実施例２の保護素子２０は、実施例１の保護素子１０を変形したもので、図４ないし図６に示すように、液晶プラスチックの枠体２３と、枠体２３の内側面に設けた一対の凹み部２２と、銀ペーストを焼結して成る一対の電極２４と両電極に接続された厚膜抵抗素子からなる発熱体２５を有し枠体２３の打ち抜き孔２１に接着したアルミナ・セラミックの絶縁板２６と、凹み部２２に充填した錫のエレメント溶食材２７と、エレメント溶食材２７と絶縁板２６の片側の電極に接合した純銀材のヒューズエレメント２８で構成したことを特徴とする。

上記実施例１および実施例２の保護素子は、純銀材のヒューズエレメントを用いたことで内部抵抗値の低抵抗化も実現する。

本発明の保護素子は、電池パックなど２次電池の保護装置に利用できる。

１０、２０・・・保護素子、
１１、２１・・・キャビティまたは打ち抜き孔
１２、２２・・・凹み部、
１３、２３・・・枠体、
１４、２４・・・電極、
１５、２５・・・発熱体、
１６、２６・・・絶縁板、
１７、２７・・・エレメント溶食材、
１８、２８・・・ヒューズエレメント。

Claims (1)

1. 枠体と、この枠体の内側面に設けた少なくとも一対の凹み部と、少なくとも下面に設けた一対の電極と両電極に接続された発熱体を有し前記枠体に露出面を除いて挿着または接着した絶縁板と、前記凹み部に充填した低融点金属材からなるエレメント溶食材と、このエレメント溶食材と前記絶縁板の少なくとも片側の前記電極に当接して固着した高融点金属材からなるヒューズエレメントで構成したことを特徴とする保護素子。

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