KR20090019697A

KR20090019697A - 저항부착 온도퓨즈 및 전지보호 회로판

Info

Publication number: KR20090019697A
Application number: KR1020080080091A
Authority: KR
Inventors: 야스히코 도미타카; 도모히로 니시노
Original assignee: 우치하시 에스테크 가부시키가이샤
Priority date: 2007-08-20
Filing date: 2008-08-14
Publication date: 2009-02-25
Also published as: CN101373682A; JP2009070803A; CN101373682B; TW200933683A; JP4663758B2

Abstract

저항부착 온도퓨즈의 본체부의 소형화, 저항부착 온도퓨즈 탑재의 2차전지보호용 회로체의 콤팩트화를 달성한다.

기판 일면상의 양측 막전극(a, b)과 중간 막전극(2)에 걸쳐서 퓨즈 엘리먼트(3)가 설치되고, 각 막전극(a, b)에 띠형상 리드도체(A, B)의 선단이 접합되며, 상기 기판의 일면이 절연밀봉물(5)로 덮여지며, 기판 타면상의 전후 막전극(41, 42)에 걸쳐서 막저항(r)이 설치되며, 한쪽 막전극(42)이 상기 중간 막전극(2)에 전기적으로 결선되고, 다른 쪽 막전극(41)의 사이드부(c)에 띠형상 리드도체(C)의 선단부가 면접촉하에서 접합되어 이루어지며, 띠형상 리드도체(A, B)의 상기 기판의 가장자리끝에 근접하는 장소에 기판 타면측으로 오르는 단차(e)가 형성되고, 그 단차의 상측면과 기판 타면과의 높이의 차이가 띠형상 리드도체(C)의 두께에 거의 동등하게 되어 있다.

Description

저항부착 온도퓨즈 및 전지보호 회로판{TEMPERATURE FUSE WITH RESISTANCE AND AN ELECTRIC CELL PROTECTION CIRCUIT BOARD}

본 발명은 저항부착 온도퓨즈에 관한 것으로, 예를 들면 2차전지보호용 회로체에 탑재하는 저항부착 온도퓨즈로서 유용한 것이다.

2차전지, 예를 들면 리튬이온전지를 휴대용 전자기기의 전원으로서 사용하는 경우, 2차전지셀과 보호회로를 팩 내에 수용하고 있고, 그 보호회로는 과충전방지 스위치, 과방전방지 스위치를 구비하고, 추가로, 이들 스위치로는 대처할 수 없을 때에 회로를 비복귀적으로 차단하는 퓨즈부를 구비하고 있다.

도 4는 2차전지에 대한 보호회로의 일예를 나타내고, 과충전방지 스위치용 FET(N)과 과방전방지 스위치용 FET(M)의 사이에 저항부착 온도퓨즈(Ao)를 접속하고 있다.

이 저항부착 온도퓨즈에 있어서는, 직렬의 2개의 퓨즈 엘리먼트부분(n, m)에 대하여 저항(r) 예를 들어 막저항을 해당 저항의 통전발열로 양 퓨즈 엘리먼트부분을 용단시킬 수 있도록 열적으로 결합하여 설치하고, 이 저항을 양 퓨즈 엘리먼트부분에 대하여 전기적으로 병렬로 접속하고 있다. 'S'는 IC제어부로서, 충전 시, 과충전을 검출하고 과충전방지신호를 발생하여 과충전방지용 FET를 스위치 오프시키고, 방전 시, 과방전을 검출하고 과방전방지신호를 발생하여 과방전방지용 FET를 스위치 오프시키고 있다. 이들 FET로는 처리할 수 없을 때에는, IC회로 S로부터 트랜지스터(Tr)에 온 신호가 발해지고, 트랜지스터(Tr)의 도통에 의해 저항부착 온도퓨즈(Ao)의 저항(r)을 2차전지를 전원으로서 통전발열시키고, 그 발생열로 퓨즈 엘리먼트를 용단시켜서 2차전지와 부하(충전 시는 충전원)의 사이를 차단하고 있다.

종래, 저항부착 온도퓨즈로서, 도 9의 (가)에 나타내는 바와 같이, 절연기판(1)의 일면(101)에 양측 막전극(a, b)과 중간 막전극(2)을 설치하고, 이들 막전극(a, b, 2)에 결쳐서 퓨즈 엘리먼트(3)를 접속하며, 이 퓨즈 엘리먼트(3)에 플럭스를 도포하고, 도 9의 (나)에 나타내는 바와 같이, 절연기판(1)의 타면(10)에, 상기 절연막(a, b)에 스루홀에 의해 도통시킨 양측 막전극(a′, b′)을 설치하고, 이들 막전극(a′, b′)에 띠형상 리드도체(A, B)를 접합하고, 추가로, 마찬가지로 위 기판 타면(10)에 전후 막전극(41, 42)을 설치하고, 이들 전후 막전극(41, 42)의 한쪽(42)과 상기 중간 막전극(2)을 스루홀(24)에 의해 도통하며, 전후 막전극(41, 42) 사이에 막저항(r)을 설치하고, 전후 막전극(41, 42)의 다른 쪽(41)에 띠형상 리드도체(C)를 접합하며, 도 9의 (다)에 나타내는 바와 같이, 기판 일면(101)을 절연밀봉물(5)로 덮은 것이 제안되고 있다.(특허문헌 1)

[특허문헌 1] 일본국 특개 2003-217416호 공보

상기의 저항부착 온도퓨즈에서는, 기판 타면(10)의 평면치수를, 막저항(r) 및 그 단자용 막전극(41, 42)의 형성에 필요한 메인스페이스에, 퓨즈 엘리먼트 리드도체 접속용 막전극(a′, b′)의 형성에 필요한 서브스페이스를 부가한 것으로 하지 않으면 안되고, 메인스페이스보다 넓은 스페이스를 기판에 부여할 필요가 있기 때문에, 저항부착 온도퓨즈 본체부의 소형보증에 불리하다.

상기한 2차전지보호회로에 있어서, 도 4에 나타내는 충전 시, 충전원(D)측 퓨즈 엘리먼트부분(n)을 2차전지측 퓨즈 엘리먼트부분(m)보다 시간적으로 우선시켜서 용단시켜서 파워가 큰 충전원(D)을 먼저 분리하는 것이 안전하다. 그러나, 상기의 저항부착 온도퓨즈에서는 이 우선적 용단의 확실한 보증은 어렵다.

상기 저항부착 온도퓨즈에 있어서는, 상기한 대로 보호회로 이상 시에서의 막저항(r)의 발생열이 퓨즈 엘리먼트(3)에 전달되어 퓨즈 엘리먼트(3)가 용단되는 것에 의해 작동되기 때문에, 막저항(r)의 상기 발생열량(전력)이 너무 작으면 작동되지 않는 운전전력에 대한 하한이 있고, 또한 막저항(r)에 가해지는 전력이 대전력(大電力)인 경우에 퓨즈 엘리먼트가 용단되지 않으면, 그 대전력 때문에 막저항이 폭발 파괴될 위험성이 있다.

그런데, 종래의 저항부착 온도퓨즈에서는, 동작가능한 운전전력의 하한이 상당히 높고, 또한 퓨즈 엘리먼트의 용단가능한 운전전력의 상한이 상당히 낮으며, 전체로서 운전전력범위가 좁다는 불합리도 있다.

본 발명의 목적은 기판의 일면에 서로 직렬의 퓨즈 엘리먼트부분을 갖고, 기판의 타면에 막저항을 갖으며, 막저항의 통전발열에 의해 퓨즈 엘리먼트를 용단시키는 저항부착 온도퓨즈에 있어서, 본체부의 소형성, 한쪽의 퓨즈 엘리먼트부분의 다른 쪽의 퓨즈 엘리먼트부분에 대한 확실한 우선적 용단, 저항부착 온도퓨즈가 탑재된 2차전지보호용 회로체의 콤팩트화를 양호하게 달성하는 것에 있다.

그리고, 저항부착 온도퓨즈의 사용가능한 운전전력범위를 확대하는 것에 있다.

본원의 청구항 1에 관련되는 저항부착 온도퓨즈는 기판의 일면상에 양측 막전극(a, b)과 중간 막전극을 갖고, 이들 막전극에 결쳐서 퓨즈 엘리먼트가 설치되며, 양측의 각 막전극에 띠형상 리드도체(A, B)의 선단이 접합되고, 상기 기판의 일면이 절연밀봉물로 덮이며, 기판의 타면상에 전후 막전극이 설치되고, 이들 전후 막전극에 걸쳐서 막저항이 설치되며, 양 막전극 중의 한쪽이 상기 퓨즈 엘리먼트에 대한 상기 중간 막전극에 전기적으로 결선되고, 동일 양 막전극 중의 다른 쪽의 막전극에 사이드부(c)가 설치되며, 이 사이드부(c)에 띠형상 리드도체(C)의 선단부가 면접촉하에서 접합되어 이루어지고, 띠형상 리드도체(A, B)의 상기 기판의 가장자리끝에 근접하는 장소에 기판 타면측으로 오르는 단차가 형성되며, 그 단차의 상측면과 기판 타면과의 높이의 차이가 띠형상 리드도체(C)의 두께에 거의 동등하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

본원의 청구항 2에 관련되는 저항부착 온도퓨즈는 기판의 일면상에 양측 막전극(a, b)과 중간 막전극을 갖고, 이들 막전극에 결쳐서 퓨즈 엘리먼트가 설치되며, 양측의 각 막전극에 기판 타면으로 통하는 구멍이 설치되고, 선단이 열쇠형상으로 구부러져 선단근방부가 기판 타면에 면접촉된 상태에서의 열쇠형상 선단부의 기판 타면 측으로부터의 상기 구멍으로의 수용과 각 구멍으로의 땜납충전에 의해서 상기 띠형상 리드도체(A, B)가 상기 막전극(a, b)에 접속되며, 기판의 타면상에 전후 막전극이 설치되고, 이들 전후 막전극에 걸쳐서 막저항이 설치되며, 양 막전극 중의 한쪽이 상기 퓨즈 엘리먼트에 대한 상기 중간 막전극에 전기적으로 결선되고, 마찬가지로 양 막전극 중의 다른 쪽의 막전극에 사이드부(c)가 설치되며, 이 사이드부(c)에 띠형상 리드도체(C)의 선단부가 면접촉하에서 접합되고, 상기 기판의 일면이 절연밀봉물로 덮여 있는 것을 특징으로 한다.

본원의 청구항 3에 관련되는 저항부착 온도퓨즈는 기판의 일면상에 양측 막전극(a, b)과 중간 막전극과 사이드 막전극을 갖고, 양측 막전극(a, b)과 중간 막전극에 걸쳐서 퓨즈 엘리먼트가 설치되며, 기판 타면에 상기 막전극(a, b)에 스루홀에 의해 도통된 보조 막전극(a″, b″)이 설치되고, 각 보조 막전극(a″, b″)에 띠형상 리드도체(A, B)가 면접촉으로 접합되며, 기판의 타면상에 전후 막전극이 설치되고, 이들 전후 막전극에 걸쳐서 막저항이 설치되며, 전후 양 막전극 중의 한쪽이 상기 퓨즈 엘리먼트에 대한 상기 중간 막전극에 스루홀에 의해 전기적으로 결선되고, 전후 양 막전극 중의 다른 쪽이 상기 기판 일면의 사이드 막전극에 전기적으로 결선되며, 사이드 막전극에 띠형상 리드도체(C)의 선단이 접합되고, 그 접합장소에 면하는 기판 노치부를 거쳐서 기판의 타면측으로 오르는 단차가 띠형상 리드도체(C)에 형성되며, 상기 기판의 일면이 절연밀봉물로 덮여 있는 것을 특징으로 한다.

본원의 청구항 4에 관련되는 저항부착 온도퓨즈는 청구항 1의 저항부착 온도퓨즈에 있어서, 전후 양 막전극 중의 한쪽의 상기 퓨즈 엘리먼트에 대한 상기 중간 막전극으로의 전기적 결선이 스루홀에 의해 실행되고 있는 것을 특징으로 한다.

본원의 청구항 5에 관련되는 저항부착 온도퓨즈는 청구항 1의 저항부착 온도퓨즈에 있어서, 띠형상 리드도체(A, B, C)의 두께가 동일하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

본원의 청구항 6에 관련되는 저항부착 온도퓨즈는 청구항 1의 저항부착 온도퓨즈에 있어서, 퓨즈 엘리먼트가 복수개의 병열소선으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본원의 청구항 7에 관련되는 저항부착 온도퓨즈는 청구항 1의 저항부착 온도퓨즈에 있어서, 기판의 두께가 450∼250㎛이고, 띠형상 리드도체(A, B 또는 C)와 막전극과의 접합이 납땜에 의해 실행되고 있는 것을 특징으로 한다.

본원의 청구항 8에 관련되는 저항부착 온도퓨즈는 청구항 7의 저항부착 온도퓨즈에 있어서, 땜납의 융점이 퓨즈 엘리먼트의 융점보다도 높게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

본원의 청구항 9에 관련되는 저항부착 온도퓨즈는 청구항 7 또는 8항의 저항부착 온도퓨즈에 있어서, 막전극(a 또는 b)에, 띠형상 리드도체(A 또는 B)와 막전극(a 또는 b)과의 납땜장소로부터 막전극(a 또는 b)과 퓨즈 엘리먼트와의 접합장소에 이르는 사이에 땜납확대 방지배리어가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본원의 청구항 10에 관련되는 저항부착 온도퓨즈는 청구항 1의 저항부착 온도퓨즈에 있어서, 막전극(a)과 중간 막전극 사이의 퓨즈 엘리먼트부분과 막전극(b)과 중간 막전극 사이의 퓨즈 엘리먼트부분을 소정의 우선순위로 용단시키도록, 막전극(a)과 중간 막전극의 간격과 막전극(b)과 중간 막전극과의 간격 또는 양 퓨즈 엘리먼트부분에 대한 중간 막전극의 가장자리끝 형상이 다르게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

본원의 청구항 11에 관련되는 저항부착 온도퓨즈는 청구항 1의 저항부착 온도퓨즈에 있어서, 퓨즈 엘리먼트가 플럭스로 덮여 있는 것을 특징으로 한다.

본원의 청구항 12에 관련되는 저항부착 온도퓨즈는 청구항 1의 저항부착 온도퓨즈에 있어서, 기판의 일면상에 플럭스와 접촉하여 소정의 높이에서 배치된 보호시트와, 해당 시트와 기판 일면의 사이에 플럭스를 둘러싸서 배치된 경화 수지로 절연밀봉물이 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본원의 청구항 13에 관련되는 저항부착 온도퓨즈는 청구항 1의 저항부착 온도퓨즈에 있어서, 퓨즈 엘리먼트가 FET의 허용온도에서 용단되도록 퓨즈 엘리먼트의 융점이 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

본원의 청구항 14에 관련되는 저항부착 온도퓨즈는 청구항 1의 저항부착 온도퓨즈에 있어서, 띠형상 리드도체(C)의 긴쪽방향 열저항이 띠형상 리드도체(A 또는 B)의 긴쪽방향 열저항보다 높게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

본원의 청구항 15에 관련되는 저항부착 온도퓨즈는 청구항 14의 저항부착 온도퓨즈에 있어서, 띠형상 리드도체(C)의 재질이 철계로 되고, 띠형상 리드도체(A 및 B)의 재질이 구리계로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

본원의 청구항 16에 관련되는 전지보호용 회로판은 배선판상에 순방향이 서로 반대인 FET를 간격을 두어 실장하고, 청구항 1∼15 중 어느 항에 기재된 저항부착 온도퓨즈의 기판부의 절연밀봉물측을 배선판측을 향하여 FET 사이의 공간에 수용하고, 띠형상 리드도체(A, B)를한쪽의 FET상에 맞닿게 하고, 띠형상 리드도체(C)를 다른 쪽의 FET 상면에 맞닿게 하고, 띠형상 리드도체(A, B, C)를 배선판의 배선 패턴의 소정위치에 접합한 것을 특징으로 한다.

(1) 기판 타면의 전면을 막저항 단자용의 막전극 및 막저항의 형성에 사용할 수 있고, 그 외곽을 넓히는 일 없이 막저항 형성 스페이스를 확보할 수 있고, 저항부착 온도퓨즈 본체부의 소형성을 보증할 수 있다.

(2) 기판 타면의 막저항을, 기판 일면에 있어서의 중간 막전극 양측의 퓨즈 엘리먼트부분에 대하여, 원근의 거리를 두도록 하여 설치할 수 있고, 한쪽의 퓨즈 엘리먼트부분을 다른 쪽의 퓨즈 엘리먼트부분보다 확실하게 용단시킬 수 있다.

(3) 도 6에 나타내는 바와 같이, 간격을 두어 실장한 FET의 사이에, 저항부착 온도퓨즈의 절연밀봉물(5)을 수용하고, 각 띠형상 리드도체(A, B),C를 각 FET(M), N의 상면에 승재(乘載)하는 경우, 띠형상 리드도체의 상면 레벨보다 상측으로 돌출하는 부분은 없고, 실장에 필요한 스페이스가 〔(FET의 실장높이)+(띠형상 리드도체의 두께)〕가 되고, 충분히 얇은 2차전지보호용 회로판을 제공할 수 있다.

(4) 막저항(r)의 리드도체인 띠형상 리드도체(C)의 긴쪽방향 열저항이 높게 되어 있기 때문에 막저항 발생열이 그 리드도체(C)로부터 누출하는 것을 양호하게 방지하여, 퓨즈 엘리먼트에게 효율좋게 전달시킬 수 있기 때문에, 막저항의 발열에 소비되는 전력이 낮아져도 퓨즈 엘리먼트를 양호하게 용단작동시킬 수 있다. 또, 퓨즈 엘리먼트의 용단성을 높이고 퓨즈 엘리먼트 부용단의 위험성을 저감할 수 있고, 높은 운전전력하에서도 퓨즈 엘리먼트의 부용단을 배제하여 막저항의 폭발 파단을 양호하게 회피할 수 있다. 따라서, 저항부착 온도퓨즈를 사용할 수 있는 운전전력범위를 확장할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관련되는 저항부착 온도퓨즈의 일실시예를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명에 관련되는 저항부착 온도퓨즈의 상기와는 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명에 관련되는 저항부착 온도퓨즈의 상기와는 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명에 관련되는 저항부착 온도퓨즈를 조립한 2차전지보호회로의 등가회로를 나타내는 도면이다.

도 5a는 본 발명에 관련되는 저항부착 온도퓨즈의 상기와는 다른 실시예의 요부를 나타내는 도면이다.

도 5b는 본 발명에 관련되는 저항부착 온도퓨즈의 상기와는 다른 실시예의 요부를 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명에 관련되는 저항부착 온도퓨즈를 탑재한 2차전지보호 회로판을 나타내는 도면이다.

도 7은 본 발명에 관련되는 저항부착 온도퓨즈의 상기와는 다른 실시예의 요부를 나타내는 도면이다.

도 8은 본 발명에 관련되는 저항부착 온도퓨즈의 상기와는 다른 실시예의 요부를 나타내는 도면이다.

도 9는 종래의 저항부착 온도퓨즈를 나타내는 도면이다.

＜부호의 설명＞

1: 기판 10: 기판 타면

101: 기판 일면 a, b: 양측 막전극

2: 중간 막전극 3: 퓨즈 엘리먼트

n, m: 퓨즈 엘리먼트부분 41, 42: 전후 막전극

c: 전후 막전극의 사이드부 r: 막저항

A, B, C: 띠형상 리드도체 5: 절연밀봉물

이하, 도면을 참조해 가며 본 발명에 관련되는 저항부착 온도퓨즈의 실시예를 설명한다.

도 1의 (가)에 있어서, '1'은 내열성, 열전도성이 좋은 절연기판 예를 들어 세라믹판이다. 'a′ 및 'b′는 절연기판의 일면의 양측에 형성된 막전극, '2'는 중간 막전극이고, 도체 페이스트 예를 들어 은 페이스트의 인쇄·소결에 의해 형성되어 있다. '3'은 퓨즈 엘리먼트이고, 양측 막전극(a, b) 및 중간 막전극(2)에 걸쳐서 배치되고, 막전극(a, b, 2)의 교차 장소가 용접되어 있다. 퓨즈 엘리먼트(3)는 중간 막전극(2)을 사이에 두는 부분(n 및 m)으로 구분되어 있다. 퓨즈 엘리먼트(3)에는 플럭스가 도포되어 있지만, 그 도시는 생략되어 있다. 'a′, 'b′는 양측 막전극(a, b)의 각각에 접합된 띠형상 리드도체이고, 기판(1)의 바로 앞 측의 양 모서리가 잘라내어지고, 각 띠형상 리드도체(A, B)에 도 1의 (다)에 나타내는 바와 같이, 노치 가장자리끝에 근접한 위치에 있어서 기판의 타면측에 따른 단차(e)가 형성되고, 단차(e)의 상측 면α(β)가 기판 타면(10)에 대하여, 띠형상 리드도체(A, B)의 두께만큼 상측에 위치되어 있다.

도 1의 (나)에 있어서, 41, 42는 기판 타면(10) 상에 설치된 전후 막전극이고, 상기 기판 일면의 막전극(a, b)과 마찬가지로 도체 페이스트의 인쇄·소결에 의해 설치되어 있다. 'r'은 전후 막전극(41, 42) 사이에 설치된 막저항이고, 저항 페이스트 예를 들어 산화루테늄분말 페이스트의 인쇄·소결에 의해 설치되어 있다. 막저항(r) 상에는, 보호막 예를 들어 유리소결막(g)이 설치되어 있다. 전후 막전극(41, 42)의 한쪽(42)은 기판 일면의 중간막전극(2)에 스루홀(24)에 의해 결선되어 있다. 'c'는 전후 막전극(41, 42)의 다른 쪽(41)에 부설된 사이드부, 'C'는 띠형상 리드도체이고, 선단부가 상기 사이드부(c)에 면접합으로 접합되어 있다. '5'는 기판 일면(101)을 덮는 절연밀봉물이고, 예를 들어 도 1의 (다)에 나타내는 바와 같이, 기판 일면상에 플럭스와 접촉하여 배치된 보호시트 예를 들어 세라믹스 시트, 유리크로스시트와 해당 보호시트(51)와 기판 일면(101)과의 사이에 플럭스를 둘러싸서 단단해진 경화성 수지 예를 들어 에폭시수지(52)로 구성되어 있다.

상기 띠형상 리드도체(A, B) 및 띠형상 리드도체(C)는 모두 두께가 동일하고, 도 1의 (다)에 나타내는 바와 같이, 기판 타면보다 그 두께만큼 높은 레벨로 동일 면 내에서 연장되어 있다.

도 2는 청구항 2에 관련되는 실시예를 나타내고, 도 2의 (가)는 절연밀봉물을 생략하여 도시한 상면도이고, 도 2의 (나)는 배면도이며, 도 2의 (다)는 도 2의 (가)에 있어서의 다-다 단면도이다.

도 2의 (가)에 있어서, '1'은 내열성, 열전도성이 좋은 절연기판 예를 들어 세라믹판이다. 'a′, 'b′는 절연기판(1)의 일면(101)의 양측에 형성된 막전극, '2'는 중간 막전극이고, 도체페이스트 예를 들어 은페이스트의 인쇄·소결에 의해 형성되어 있다. '3'은 퓨즈 엘리먼트이고, 양측 막전극(a, b) 및 중간 막전극(2)에 걸쳐서 배치되며, 막전극(a, b, 2)과의 교차 장소를 용접하고 있다. 퓨즈 엘리먼트(3)는 중간 막전극(2)을 사이에 두는 부분(n 및 m)으로 구분되어 있다. 퓨즈 엘리먼트(3)에는 플럭스가 도포되어 있지만, 그 도시는 생략되어 있다. 'a′', 'b′'는 상기 각 막전극(a, b)에 설치된 리드도체 접합용 구멍이고, 'a', 'b'는 띠형상 리드도체이며, 도 2의 (다)에 나타내는 바와 같이, 선단이 열쇠형상으로 구부러지고, 이 열쇠부가 상기 구멍(a′, b′)에 기판 타면(10)측으로부터 수용되며 구멍(a′, b′)으로의 땜납의 충전에 의해 선단부가 기판 타면(10)에 면접촉된 상태로 상기 각 막전극(a, b)에 접합되어 있다.

도 2의 (나)에 있어서, '41', '42'는 기판 타면(10)상에 설치된 전후 막전극이고, 상기 기판 일면(101)의 막전극(a, b)과 마찬가지로 도체페이스트의 인쇄·소결에 의해 설치되어 있다. 'r'은 전후 막전극(41, 42) 사이에 설치된 막저항이고, 저항페이스트 예를 들어 산화루티늄 분말페이스트의 인쇄·소결에 의해 설치되어 있다. 막저항상에는, 보호막 예를 들어 유리소결막(g)이 설치되어 있다. 전후 막전극(41, 42)의 한쪽(42)은 기판 일면(101)의 중간 막전극(2)에 스루홀(24)에 의해 결선되어 있다. 'c'는 전후 막전극(41, 42)의 다른 쪽(41)에 설치된 사이드부, 'C'는 띠형상 리드도체이고, 선단부가 상기 사이드부(c)에 면접촉으로 접합되어 있다. '5'는 기판 일면(101)을 덮는 절연밀봉물이고, 예를 들어 도 2의 (다)에 나타내는 바와 같이, 기판 일면(101)상에 플럭스와 접촉하여 배치된 보호시트(51) 예를 들어 세라믹 시트, 유리크로스시트와 해당 보호시트(51)와 기판 일면(101)과의 사이에 플럭스를 둘러싸서 단단해진 경화성 수지(52) 예를 들어 에폭시수지(52)로 구성되어 있다.

상기 띠형상 리드도체(A, B) 및 띠형상 리드도체(C)는 모두 두께가 동일하고, 도 2의 (다)에 나타내는 바와 같이, 기판 타면(10)보다 그 리드도체 두께만큼 높은 레벨로 동일면 내에서 연장되어 있다.

도 3은 청구항 3에 관련되는 실시예를 나타내고, 도 3의 (가)는 절연밀봉물을 생략하여 도시한 상면도이고, 도 3의 (나)는 배면도이며, 도 3의 (다)는 도 3의 (가)에 있어서의 다-다 단면도이다.

도 3의 (가)에 있어서, '1'은 내열성, 열전도성이 좋은 절연기판 예를 들어 세라믹스판이다. 'a', 'b'는 절연기판(1)의 일면(101)의 양측에 형성된 막전극이고, '2'는 중간 막전극이며, 도체페이스트 예를 들어 은페이스트의 인쇄·소결에 의해 형성되어 있다. '3'은 퓨즈 엘리먼트이고, 양측 막전극(a, b) 및 중간 막전극(2)에 걸쳐서 배치되고, 막전극(a, b, 2)과의 교차 장소가 용접되어 있다. 퓨즈 엘리먼트(3)는 중간 막전극(2)을 사이에 두는 부분(n 및 m)으로 구분되어 있다. 퓨즈 엘리먼트(3)에는 플럭스가 도포되어 있지만, 그 도시는 생략되어 있다. a″, b″는 기판 타면(10에 설치된 보조 막전극이고, 상기 막전극(a, b)에 스루홀(a′, b′)에 의해 도통되고 있다. 'A', 'B'는 보조 막전극(a″, b″)의 각각에 면접촉으로 접합된 띠형상 리드도체이다.

도 3의 (나)에 있어서, '41', '42'는 기판 타면(10)상에 설치된 전후 막전극이고, 상기 기판 일면(101)의 막전극(a, b)과 마찬가지로 도체페이스트의 인쇄·소결에 의해 설치되어 있다. 'r'은 전후 막전극(41, 42) 사이에 설치된 막저항이고, 저항페이스트 예를 들어 산화루티늄 분말페이스트의 인쇄·소결에 의해 설치되어 있다. 막저항상에는, 보호막 예를 들어 유리소결막(g)이 설치되어 있다.

전후 막전극(41, 42)의 한쪽(42)은 기판 일면(101)의 중간 막전극(2)에 스루홀(24)에 의해 결선되어 있다.

도 3의 (다)에 있어서, 'c'는 기판 일면(101)에 설치된 사이드 막전극이고, 기판 타면(10)의 상기한 전후 막전극(41, 42)의 다른 쪽(41)에 스루홀(240)에 의해 결선되어 있다. 'C'는 기판 일면(101)의 사이드 막전극(c)에 접합된 띠형상 리드도체이고, 기판 가장자리끝에 사이드 막전극(c)를 향하여 형성된 오목홈〔도 3의 (나)(다)에 있어서 c″로 표시되어 있다〕을 거쳐서 도 3의 (다)에 나타내는 바와 같이 기판 타면측으로 오르는 단차(e)가 형성되고, 띠형상 리드도체(C)의 선단이 기판 일면(101)의 사이드 막전극(c)에 접합되고, 도 3의 (다)에 나타내는 바와 같이 상기 단차(e)로 인하여 기판 타면(10)측에 상승하여 기판 타면(10)과 동일 면 내에서 연재하고 있다.

'5'는 기판 일면(101)을 덮는 절연밀봉물이고, 예를 들어 도 3의 (다)에 나타내는 바와 같이, 기판 일면(101)상에 플럭스와 접촉하여 배치된 보호시트(51) 예를 들어 세라믹 시트, 유리크로스시트와 해당 보호시트(51)와 기판 일면(101)과의 사이에 플럭스를 둘러싸서 단단해진 경화성 수지(52) 예를 들어 에폭시수지로 구성되어 있다.

상기 띠형상 리드도체(A, B) 및 띠형상 리드도체(C)는 모두 두께가 동일하고, 기판 타면보다 그 두께만큼 높은 레벨로 동일 면 내에서 연장되어 있다.

상기 어느 하나의 실시예에 있어서도, 띠형상 리드도체(A, B)와 띠형상 리드도체(C)의 두께를 동일하게 하고 있지만, 띠형상 리드도체(A, B)와 띠형상 리드도체(C)의 두께가 다른 경우는, 띠형상 리드도체(A, B)의 상면과 띠형상 리드도체(C)의 상면을 동일 면형상으로 위치시키도록, 상기 단차(e)의 높이를 조정하여 그 두께의 차이를 이 조정으로 흡수하는 것이 가능하다.

상기 저항부착 온도퓨즈에 있어서의 막저항의 외곽수치를 가급적으로 작게 하기 위해서는, 단위면적당의 저항치를 가급적으로 크게 하는 것, 따라서, 막저항의 두께를 가급적으로 얇게 하는 것이 요구된다. 그러나, 저항페이스트의 인쇄상, 막 두께의 얇기에 제한이 있다. 통상 막저항 두께는 5㎛∼15㎛로 되고, 이러한 하에서 2차전지보호회로용 저항부착 온도퓨즈에 요구되는 막저항의 치수는 종방향(전류방향) 길이 1.2㎜× 폭 1.5㎜이다.

본 발명에 관련되는 저항부착 온도퓨즈에 있어서는, 기판 타면(10)의 거의 전면을 막저항(r) 및 그 단자용 막전극(41, 42)의 형성에 사용하고 있고, 막저항의 형성에 필요한 상기 스페이스를 기판의 타면에 확보시키고, 소형성을 담보할 수 있다.

도 4는 본 발명에 관련되는 저항부착 온도퓨즈를 조립한 2차전지보호회로의 충전에서의 등가회로를 나타내고, 'Ao'는 본 발명에 관련되는 저항부착 온도퓨즈, 'n' 및 'm'은 퓨즈 엘리먼트부분, 'r'은 막저항, 'N'은 과충전방지스위치용 FET, 'M'은 과방전방지스위치용 FET, 'S'는 IC제어부, 'Tr'은 트랜지스터, 'E'는 2차전지, 'D'는 충전원이다.

이 충원시, 충전원(D)측의 퓨즈 엘리먼트부분(n)을 2차전지(E)측의 퓨즈 엘리먼트부분(m)보다 먼저 용단시키는 것이, 파워가 큰 충전원(D)을 먼저 절리하게 되어 안전하다.

그런데, 본 발명에 관련되는 저항부착 온도퓨즈에 있어서는, 기판 타면의 막저항(r)을 기판 일면의 퓨즈 엘리먼트(3) 중심에 대하여 편재시키고, 퓨즈 엘리먼트부분(n)은 막저항(r)에 가깝고, 퓨즈 엘리먼트부분(m)은 멀리하고 있기 때문에, 퓨즈 엘리먼트부분(n)을 퓨즈 엘리먼트부분(m)보다 먼저 용단시킬 수 있다.

막전극(a)과 중간 막전극(2)과의 사이의 퓨즈 엘리먼트부분(m)과 막전극(b)과 중간 막전극(2)과의 사이의 퓨즈 엘리먼트부분(n)을 소정의 우선순위로 용단시키도록, 막전극(a)와 중간 막전극(2)과의 간격과 막전극(b)과 중간 막전극(2)과의 간격을 다르게 하는 것, 또 도 5a 또는 도 5b에 나타내는 바와 같이 양 퓨즈 엘리먼트부분(n, m)에 대한 중간 막전극(2)의 가장자리끝형상을 다르게 할 수도 있다.

도 6은 본 발명에 관련되는 저항부착 온도퓨즈를 탑재한 2차전지보호용 회로판을 나타내고, 프린트배선판(P)에 과방전방지스위치용 FET(N) 및 과충전방지스위치용 FET(M)을 실장하고, 본 발명에 관련되는 저항부착 온도퓨즈의 절연밀봉물(5)을 하측을 향하게 하여 FET 사이의 공간에 수용하고, 띠형상 리드도체(A, B)를 한쪽의 FET의 상면에 승재(乘載)시키고, 띠형상 리드도체(C)를 다른 쪽의 FET의 상면에 승재시키고, 각 띠형상 리드도체(A, B, C)를 프린트배선판(P)의 배선도체의 소정위치에 접속하고 있다. IC제어회로부도 탑재되지만, 도시한 높이(H)보다 낮다.

이 2차전지보호용 회로판에 있어서는, 저항부착 온도퓨즈의 기판 타면(10)이 띠형상 리드도체(A, B, C)의 상면보다 낮은 위치에 있고, 저항부착 온도퓨즈의 본체부가 리드도체의 상면에 대하여 돌출되어 있지 않고, 최대실장두께(H)를 FET의 실장높이(h)에 띠형상 리드도체(A, B, C)의 두께를 더한 것에 머무르게 할 수 있고, 2차전지보호용 회로판의 최대 두께(Hmax)를 2000㎛ 정도로 억제할 수 있어서 전지팩 내로의 수용을 용이하게 실행할 수 있다.

저항부착 온도퓨즈에 있어서, 기판(세라믹판)은 막전극의 통전발생열을 퓨즈 엘리먼트에 신속하게 전달할 수 있도록 얇은 두께로 하고, 450㎛∼250㎛으로 하고 있다. 이러한 얇은 두께의 세라믹판의 막전극에 띠형상 리드도체를 스포트용접 등에 의해 용접하면, 세라믹판의 균열파손이 염려된다.

따라서, 막전극과 띠형상 리드도체와의 접합은 납땜에 의해 실행하는 것이 바람직하다.

본 발명에 관련되는 저항보착 온도퓨즈는 도 4에 나타내는 2차전지보호회로의 퓨즈로서 사용되고, 전지전압을 검지하고 전지전압이 설정값 이상에 되면, IC제어회로로부터의 신호에 의해 트랜지스터(Tr)가 도통되고, 막저항(r)이 충전원(D) 또는 2차전지(E)를 전원으로서 통전발열되어 퓨즈 엘리먼트부분(n, m)이 용단된다. 또, FET의 허용온도에서도 퓨즈 엘리먼트를 용단시키도록 퓨즈 엘리먼트의 융점을 설정할 수도 있고, 융점 125℃∼145℃의 퓨즈 엘리먼트를 사용할 수 있다.

상기 띠형상 리드도체(A, B, C)의 막전극(a, b, c)으로의 납땜온도는 퓨즈 엘리먼트의 융점보다 높게 설정되고, 띠형상 리드도체의 납땜접합 후에, 퓨즈 엘리먼트와 양측 막전극 및 중간 막전극과의 용접이 실행된다. 이 용접에는 레이저용접, 저항용접, 리플로우 용접을 사용할 수 있다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 양측 막전극(a)(b)과 퓨즈 엘리먼트(2)와의 각 용접 장소로부터 그들 막전극(a)(b)으로의 띠형상 리드도체(A)(B)의 납땜 장소까지의 거리는 기판의 축소화를 위해 매우 짧게 하고, 그 사이에 땜납의 젖음확대 배리어(6a)(6b)를 설치하는 것이 바람직하다. 예를 들어 유리실을 융착(融着)시키는 것이 바람직하다. 이 구성으로 하면, 양측의 각 막전극(a)(b)과 퓨즈 엘리먼트(2)와의 각 용접 장소로부터 그들 막전극(a)(b)으로의 띠형상 리드도체(A)(B)의 접합 장소까지의 간격을 좁게 해도, 퓨즈 엘리먼트를 접합할 때, 퓨즈 엘리먼트가 확대되어 띠형상 리드도체에 연결되는 것을 방지할 수 있고, 퓨즈 엘리먼트의 합금조성의 변화에 따른 융점변동, 따라서 작동어긋남을 방지할 수 있다. 도 7에 있어서, f는 플럭스를 나타내고 있다.

본 발명에 관련되는 저항부착 온도퓨즈에 있어서, 동작속도를 신속화하기 위해서는 상기한 기판의 박후화(薄厚化) 외에, 도 8의 (가) 및 도 8의 (나)〔도 8의 (가)에 있어서의 나-나 단면도〕에 나타내는 바와 같이, 퓨즈 엘리먼트(3)를 병렬다개 소선 예를 들어 병렬 2개 소선(30, 30)에 의해 구성되는 것도 유효하다. 즉, 퓨즈 엘리먼트의 단면적이 마찬가지라도, 개수를 많이 하면 1개당 단면을 가늘게 할 수 있고, 그만큼 빠르게 용단시킬 수 있으며, 동작속도를 신속화할 수 있다.

도 4에 있어서, A, B, C는 띠형상 리드도체(A, B, C)에 대하여, 띠형상 리드도체(A, B)는 항상, 회로전류가 흐르기 때문에, 구리, 구리합금 등의 통상의 도전성재질에 Sn도금한 것이 사용된다. 이상(異常) 시에만, 트랜지스터 스위치(Tr)가 온 되어 띠형상 리드도체(C)에 전류가 흐르고, 막저항(r)이 발열하여 퓨즈 엘리먼트(n, m)가 상기한 우선순위로 용단된다. 이 경우, 띠형상 리드도체(C)에는, 막저항(r)의 발생열이 그 리드도체(C)에 전해져서 누출되는 것을 방지하기 위해서, 열저항이 높은 금속, 예를 들면, 철, 철합금 등의 철 계열 또는 니켈 등으로 Sn도금한 것을 사용하고, 띠형상 리드도체(C)의 긴쪽방향 열저항을 띠형상 리드도체(A 또는 B)의 긴쪽방향 열저항보다 높게 하는 것이 바람직하다. 그리고, 띠형상 리드도체(C)의 폭을 띠형상 리드도체(A 또는 B)의 폭보다 가늘게 하여 띠형상 리드도체(C)의 긴쪽방향 열저항을 띠형상 리드도체(A 또는 B)의 긴쪽방향 열저항보다 높게 해도 좋다. 이 경우라도, 띠형상 리드도체(C)의 전기저항을 막저항(r)의 전기저항에 비해서 충분히 낮게 할 수 있고, 2차전지(E) 또는 충전원(D)에 의한 막저항(r)의 효율 높은 발열을 보증할 수 있다.

Claims

기판의 일면상에 양측 막전극(a, b)과 중간 막전극을 갖고, 이들 막전극에 걸쳐서 퓨즈 엘리먼트가 설치되며, 양측의 각 막전극에 띠형상 리드도체(A, B)의 선단이 접합되고, 상기 기판의 일면이 절연밀봉물로 덮여지며, 기판의 타면 위에 전후 막전극이 설치되고, 이들 전후 막전극에 걸쳐서 막저항이 설치되며, 전후 양 막전극 중의 한쪽이 상기 퓨즈 엘리먼트에 대한 상기 중간 막전극에 전기적으로 결선되고, 동일 양 막전극 중의 다른 쪽의 막전극에 사이드부(c)가 설치되며, 이 사이드부(c)에 띠형상 리드도체(C)의 선단부가 면접촉하에서 접합되어 이루어지고, 띠형상 리드도체(A, B)의 상기 기판의 가장자리끝에 근접하는 장소에 기판 타면측으로 오르는 단차가 형성되고, 그 단차의 상측면과 기판 타면의 높이차가 띠형상 리드도체(C)의 두께에 거의 동등하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 저항부착 온도퓨즈.
기판의 일면상에 양측 막전극(a, b)과 중간 막전극을 갖고, 이들 막전극에 걸쳐서 퓨즈 엘리먼트가 설치되며, 양측의 각 막전극(a, b)에 기판 타면으로 통하는 구멍(a′, b′)이 설치되고, 리드도체 선단이 열쇠형상으로 구부러져 선단 근방부가 기판 타면에 면접촉된 상태에서의 열쇠형상 선단부의 기판 타면측으로부터의 상기 구멍으로의 수용과 각 구멍으로의 땜납충전에 의해서 상기 띠형상 리드도체(A, B)가 상기 막전극(a, b)에 접속되며, 기판의 타면상에 전후 막전극이 설치되고, 이들 전후 막전극에 걸쳐서 막저항이 설치되며, 전후 양 막전극 중의 한쪽이 상기 퓨즈 엘리먼트에 대한 상기 중간 막전극에 전기적으로 결선되고, 동일 양 막전극 중의 다른 쪽의 막전극에 사이드부(c)가 설치되며, 이 사이드부(c)에 띠형상 리드도체(C)의 선단부가 면접촉하에서 접합되고, 상기 기판의 일면이 절연밀봉물로 덮여져 있는 것을 특징으로 하는 저항부착 온도퓨즈.
기판의 일면상에 양측 막전극(a, b)과 중간 막전극과 사이드 막전극을 갖고, 양측 막전극(a, b)과 중간 막전극에 걸쳐서 퓨즈 엘리먼트가 설치되고, 기판 타면에 상기 막전극(a, b)에 스루홀에 의해 도통된 보조 막전극(a″, b″)이 설치되고, 각 보조 막전극(a″, b″)에 띠형상 리드도체(A, B)가 면접촉으로 접합되고, 기판의 타면상에 전후 막전극이 설치되고, 이들 전후 막전극에 결쳐서 막저항이 설치되며, 전후 막전극 중의 한쪽이 상기 퓨즈 엘리먼트에 대한 상기 중간 막전극에 전기적으로 결선되고, 전후 양 막전극 중의 다른 쪽이 상기 기판 일면의 사이드 막전극에 전기적으로 결선되며, 사이드 막전극에 띠형상 리드도체(C)의 선단이 접합되고, 그 접합장소에 면하는 기판 노치부를 거쳐 기판의 타면측으로 오르는 단차가 띠형상 리드도체(C)에 형성되며, 상기 기판의 일면이 절연밀봉물로 덮여져 있는 것을 특징으로 하는 저항부착 온도퓨즈.
제 1 항에 있어서,

상기전후 양 막전극 중의 한쪽의 상기 퓨즈 엘리먼트에 대한 상기 중간 막전극으로의 전기적 결선이 스루홀에 의해 실행되어 있는 것을 특징으로 하는 저항부착 온도퓨즈.
제 1 항에 있어서,

상기 띠형상 리드도체(A, B, C)의 두께가 동등하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 저항부착 온도퓨즈.
제 1 항에 있어서,

상기 퓨즈 엘리먼트가 복수개의 병렬소선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저항부착 온도퓨즈.
제 1 항에 있어서,

상기 기판의 두께가 450∼250㎛이고, 띠형상 리드도체(A, B 또는 C)와 막전극의 접합이 납땜에 의해 실행되어 있는 것을 특징으로 하는 저항부착 온도퓨즈.
제 7 항에 있어서,

상기 리드도체 접합땜납의 융점이 퓨즈 엘리먼트의 융점보다도 높게 되어 있는 것을 특징으로 하는 저항부착 온도퓨즈.
제 7 항 또는 8 항에 있어서,

상기 막전극(a 또는 b)에, 띠형상 리드도체(A 또는 B)와 막전극(a 또는 b)의 접합장소로부터 막전극(a 또는 b)과 퓨즈 엘리먼트의 접합장소에 이르는 사이에 땜납확산 방지배리어가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 저항부착 온도퓨즈.
제 1 항에 있어서,

상기 막전극(a)과 중간 막전극 사이의 퓨즈 엘리먼트부분과 막전극(b)과 중간 막전극 사이의 퓨즈 엘리먼트부분을 소정의 우선순위로 용단시키도록, 막전극(a)과 중간 막전극의 간격과 막전극(b)과 중간 막전극의 간격 또는 양 퓨즈 엘리먼트부분에 대한 중간 막전극의 가장자리끝 형상이 다르게 되어 있는 것을 특징으로 하는 저항부착 온도퓨즈.
제 1 항에 있어서,

상기 퓨즈 엘리먼트가 플럭스로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 저항부착 온도퓨즈.
제 1 항에 있어서,

상기 기판의 일면상에 플럭스와 접촉하여 소정의 높이로 배치된 보호시트와, 해당 시트와 기판 일면의 사이에 플럭스를 둘러싸서 배치된 경화 수지로 절연밀봉물이 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 저항부착 온도퓨즈.
제 1 항에 있어서,

상기 퓨즈 엘리먼트가 FET의 허용온도에서 용단되도록 퓨즈 엘리먼트의 융점이 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 저항부착 온도퓨즈.
제 1 항에 있어서,

상기 띠형상 리드도체(C)의 긴쪽방향 열저항이 띠형상 리드도체(A 또는 B)의 긴쪽방향 열저항보다도 높게 되어 있는 것을 특징으로 하는 저항부착 온도퓨즈.
제 14 항에 있어서,

상기 띠형상 리드도체(C)의 재질이 철계로 되고, 띠형상 리드도체(A 및 B)의 재질이 구리계로 되어 있는 것을 특징으로 하는 저항부착 온도퓨즈.
배선판상에 순서 방향이 서로 반대인 FET를 간격을 두고 실장하고, 청구항 1∼15 중 어느 한 항에 기재된 저항부착 온도퓨즈의 기판부의 절연밀봉물 측을 배선판 측을 향하여 FET 사이의 공간에 수용하며, 띠형상 리드도체(A, B)를한쪽의 FET상에 맞닿아 접합하고, 띠형상 리드도체(C)를 다른 쪽의 FET 상면에 맞닿아 접합하고, 띠형상 리드도체(A, B, C)를 배선판의 배선 패턴의 소정위치에 접합한 것을 특징으로 하는 전지보호용 회로판.