JP2014022050A

JP2014022050A - 保護素子

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Publication number: JP2014022050A
Application number: JP2012156308A
Authority: JP
Inventors: Kyoko Nitta; 響子新田; Koichi Mukai; 幸市向; Yuji Kouchi; 裕治古内
Original assignee: Dexerials Corp
Current assignee: Dexerials Corp
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2014-02-03
Also published as: KR20150036471A; CN104412352A; HK1207740A1; TW201405618A; US20150145637A1; WO2014010460A1

Abstract

【課題】可溶導体上に塗布したフラックス量を均一にして、溶断特性のばらつきを改良した保護素子を実現することを目的とする。
【解決手段】保護素子１０は、絶縁基板１１と、絶縁基板１１に積層され、絶縁部材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電極１２（Ａ１），１２（Ａ２）と、絶縁部材１５上に発熱体１４と重畳するように積層された発熱体内部電極１６と、両端が電極１２（Ａ１），１２（Ａ２）に接続され、中央部が発熱体内部電極１６に接続された可溶導体１３とを備える。発熱体１４の両端には、発熱体に電流を流して発熱させるために電源を接続する発熱体電極１８（Ｐ１），１８（Ｐ２）が接続される。可溶導体１３には、発熱体１４と重畳する位置に、上方に向けて開口する凹部２が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電流経路を溶断することにより、電流経路上に接続された回路を保護する保護素子に関する。

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。

リチウムイオン二次電池を用いた多くの電子装置においては、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。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、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、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素子からなる保護素子が用いられる。

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として、特許文献１に記載されているように、保護素子内部に発熱体を有し、この発熱体の発熱によって電流経路上の可溶導体を溶断する構造が一般的に用いられている。

特開２０１０−３６６５号公報

特許文献１に記載されている保護素子においては、低融点金属からなる可溶導体（ヒューズ）の表面に酸化防止、可溶導体の溶融・分断促進及び溶断特性向上の目的でフラックスが塗布されている。また、保護素子の品質確保のために保護素子を構成する基板上を覆うようにカバー部材が設けられている。フラックスが可溶導体上の所定の位置に均一に塗布されていることによって、この位置における可溶導体の溶融状態が均一になり、分断が促進されて可溶導体の溶断特性のバラつきが小さくなる。そこで、カバー部材は、塗布されたフラックスを保持して可溶導体上のフラックス量を均一にするために、カバー部材の内面に、可溶導体上の中央部を囲むように円筒状の突状部を有している。

しかしながら、円筒状の突状部を、可溶導体上に配置した場合には、フラックス量やフラックスの粘度、あるいはこれらと突状部との接触面積等によっては、フラックスを可溶導体上に保持するのに十分ではなく、フラックス塗布の均一性が阻害されて溶断特性にばらつきを生じることがある。また、円筒状の突状部を形成するために、カバー部材には、突状部の高さに相当する可溶導体からの高さが必要になり、保護素子の薄型化を制約する要因となっていた。

そこで、本発明は、可溶導体上に塗布したフラックス量を均一にし、フラックスの位置を一定に保持することによって、溶断特性のばらつきを改良した保護素子を実現することを目的とする。

上述した課題を解決するための手段として、本発明に係る保護素子は、絶縁基板と、絶縁基板に積層された発熱体と、第１及び第２の電極と、第１及び第２の電極の間の電流経路上と発熱体とに電気的に接続された発熱体内部電極と、発熱体内部電極から第１及び第２の電極にわたって接続され、加熱により、第１の電極と第２の電極との間の電流経路を溶断し、発熱体と熱的に結合される位置に凹部を有する可溶導体と、凹部を充填するように、塗布されたフラックスとを備える。そして、凹部は、フラックスが塗布される側に形成され開口する。なお発熱体と可溶導体の凹部は，熱的に結合していればその位置関係を規定しないが，可能な限り距離を小さく，かつ重畳するよう積層配置されていることが好ましい。

本発明に係る保護素子は、可溶導体の発熱体と熱的に結合する位置に凹部を有しており、フラックスがこの凹部に充填されるように保持されるので、可溶導体の発熱体と熱的に結合する位置における溶融状態が均一化されて可溶導体の分断が促進されるので、溶断特性のばらつきが低減される。

（Ａ）は、本発明が適用された保護素子の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図に保護用のカバーを取り付けた状態でのＡＡ’線における断面図である。（Ａ）は、本発明が適用された他の実施の形態における保護素子の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。本発明が適用された保護素子の低背化について、従来の保護素子と比較して説明するための断面図である。（Ａ）は、カバーを取り付けていない状態での保護素子の実装高さの比較を示し、（Ｂ）はカバーを取り付けた場合における保護素子の実装高さの比較を示す。（Ａ）は、本発明が適用された他の実施の形態における保護素子の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。（Ａ）は、本発明が適用された他の実施の形態における保護素子の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。（Ａ）は、本発明が適用された他の実施の形態における保護素子の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＢＢ’線における断面図である。本発明が適用された保護素子の応用例を示すブロック図である。本発明が適用された保護素子の回路構成例を示す図である。（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明が適用された保護素子の可溶導体に凹部を形成する手順を説明する概念的な断面図である。（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明が適用された他の実施の形態における保護素子の可溶導体に凹部（貫通孔）を形成する手順を説明する概念的な断面図である。（Ａ）は、本発明の実施の形態のうちの変形例の保護素子の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。（Ａ）は、本発明の実施の形態のうちの変形例の保護素子の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。（Ａ）は、本発明の実施の形態のうちの変形例の保護素子の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。（Ａ）は、本発明の実施の形態のうちの変形例の保護素子の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。（Ａ）は、本発明の実施の形態のうちの変形例の保護素子の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。（Ａ）は、本発明の実施の形態のうちの変形例の保護素子の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。（Ａ）は、本発明の実施の形態のうちの変形例の保護素子の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。（Ａ）は、本発明の実施の形態のうちの変形例の保護素子の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。（Ａ）は、本発明の実施の形態のうちの変形例の保護素子の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、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もちろんである。

［保護素子の構成と動作］
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、保護素子１０は、絶縁基板１１と、絶縁基板１１に積層され、絶縁部材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電極１２（Ａ１），１２（Ａ２）と、絶縁部材１５上に発熱体１４と重畳するように積層された発熱体内部電極１６と、両端が電極１２（Ａ１），１２（Ａ２）に接続され、中央部が発熱体内部電極１６に接続された可溶導体１３とを備える。発熱体１４の両端には、発熱体１４に電流を流して発熱させるために電源を接続する発熱体電極１８（Ｐ１），１８（Ｐ２）が接続される。可溶導体１３には、発熱体１４と重畳する位置に、上方に向けて開口する凹部２が形成される。凹部２は、壁部２ａ及び底部２ｂからなる円筒形状の穴部である。そして、可溶導体１３の凹部２を充填するように、フラックス１７が塗布される。図１（Ｂ）に示すように、カバー１は、保護素子１０の内部の保護用に用いられ、絶縁性の材料により形成される。たとえば、液晶ポリマー、ガラスエポキシ、セラミックス等、所定の耐熱性を有する絶縁材料を用いることができる。なお、凹部２の形状は、円筒形状に限らず、球面状に形成されてもよく、また、後述するようにフラックス１７を保持する目的とするために様々なものを選定することができる。

方形状の絶縁基板１１は、たとえば、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によって形成される。その他、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が、ヒューズ溶断時の温度に留意する必要がある。

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、たとえばＷ、Ｍｏ、Ｒｕ等からなる。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。

発熱体１４を覆うように絶縁部材１５が配置され、この絶縁部材１５を介して発熱体１４に対向するように発熱体内部電極１６が配置される。発熱体内部電極１６の一端は、発熱体電極１８に接続される。また、発熱体１４の一端は、他方の発熱体電極１８に接続される。

可溶導体１３は、所定の電力、熱で溶融し、溶断する導電性の材料であればよく、たとえば、ＢｉＰｂＳｎ合金、ＢｉＰｂ合金、ＢｉＳｎ合金、ＳｎＰｂ合金、ＰｂＩｎ合金、ＺｎＡｌ合金、ＩｎＳｎ合金、ＰｂＡｇＳｎ合金等を用いることができる。

また、可溶導体１３は、Ａｇ若しくはＣｕ又はＡｇ若しくはＣｕを主成分とする金属からなる高融点金属と、Ｓｎを主成分とするＰｂフリーはんだ等の低融点金属との積層体であってもよい。

フラックス１７は、保護素子１０の製造時においては、粘性が低くてもよく、ある程度の粘性を有していてもよい。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、可溶導体１３に形成する凹部２は、円筒状に貫通させた貫通孔としてもよい。貫通孔は、壁部２ａを有する。

凹部２は、筒状の穴部又は貫通孔として、凹部２にフラックス１７を充填するように塗布することによって、フラックス１７の塗布位置を、発熱体１４に重畳する位置に保持する。

図３（Ａ）の左図に示す従来の保護素子では、可溶導体上にフラックス１７を塗布するのみなので、フラックス１７を発熱体に重畳する位置に保持することができない。また、少なくとも塗布されたフラックス１７の塗布厚分が、保護素子の実装高さに加わることとなる。これに対して、図３（Ａ）の右図に示す本発明に係る保護素子では、凹部２にフラックス１７を充填するように塗布するので、フラックス１７は所定の位置に保持され、従来の保護素子の実装高さよりもフラックス１７の塗布厚分だけ実装高さを低くすることができる。

また、図３（Ｂ）の左図に示すように、カバー１の内面に突状部を形成した従来の保護素子では、フラックス１７を発熱体に重畳する位置に保持することができる。しかしながら、少なくとも突状部３の高さに相当するだけ保護素子の実装高さが必要になる。これに対して、図３（Ｂ）の右図に示す本発明に係る保護素子では、凹部２にフラックス１７を保持することができるので、カバー１には、フラックス１７保持のための突状部３を必要としない。したがって、本発明に係る保護素子は、従来の保護素子に比べて、カバー内面の突状部の高さ分だけ低背化を実現することができる。

保護素子１０の構成としては、上述した構成に限られない。特に、可溶導体１３の凹部２と発熱体１４とは、発熱体１４による発熱が可溶導体１３を溶断させることができるように熱的に結合されていればよい。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、保護素子１０は、発熱体１４上に積層された絶縁基板１１と、発熱体１４から引き出されて絶縁基板１１上に配置された発熱体内部電極１６と、発熱体内部電極１６から電極１２（Ａ１），１２（Ａ２）にわたって配置されて接続された可溶導体１３とを備えるようにしてもよい。発熱体１４と可溶導体１３との配置を、絶縁部材として絶縁基板１１を兼用させることによって、図１等における絶縁部材１５を省略することができるので、保護素子１０のより一層の薄型化を可能にする。また、絶縁部材１５を積層する工程がないために、製造工程が簡素化され短縮される結果、低コスト化に貢献する。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、絶縁性の積層基板１１ａに凹部を形成して発熱体１４を積層し、積層基板１１ａ及び発熱体１４上にさらに積層基板１１ｂを積層することによって、発熱体１４を内層に有する絶縁基板１１を構成することができる。このように構成された絶縁基板１１上に発熱体内部電極１６を引き出し、絶縁基板の両端に電極１２（Ａ１），１２（Ａ２）を形成して、発熱体内部電極１６から電極１２（Ａ１），１２（Ａ２）にわたって可溶導体１３を接続することによって保護素子１０を構成することができる。発熱体１４と可溶導体１３との配置を、絶縁物として絶縁基板１１を兼用させて、図１等における絶縁部材１５を省略することができ、保護素子１０のより一層の薄型化を可能にする。また、上層側の積層基板１１ｂの厚さを薄くすることによって、熱伝導を良好にし、溶断特性を向上させることもできる。

上述したように、可溶導体１３及びその凹部２と発熱体１４とは、絶縁物をはさんで重畳する位置に配置されるようにすることが、熱伝導の観点から好ましいが、以下に説明するように、可溶導体１３及びその凹部２と発熱体１４とは、熱結合がとれていればよく、必ずしもそれらが重畳する位置になくてもよい。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、絶縁基板１１上に発熱体１４を配置し、同一の絶縁基板１１上に発熱体内部電極１６を引き出して、発熱体内部電極１６から、電極１２（Ａ１），１２（Ａ２）にわたって可溶導体１３を接続するようにしてもよい。この場合には、可溶導体１３の凹部２と発熱体１４とは、重畳して配置されず、発熱体内部電極１６を介して熱的に結合される。発熱体１４、可溶導体１３及び絶縁基板１１を高さ方向に積層しないので、保護素子１０のさらなる薄型化が可能になる。

［保護素子の使用方法］
図７に示すように、上述した保護素子１０は、リチウムイオン二次電池のバッテリパック内の回路に用いられる。

たとえば、保護素子１０は、合計４個のリチウムイオン二次電池のバッテリセル２１〜２４からなるバッテリスタック２５を有するバッテリパック２０に組み込まれて使用される。

バッテリパック２０は、バッテリスタック２５と、バッテリスタック２５の充放電を制御する充放電制御回路３０と、バッテリスタック２５と充放電制御回路３０とを保護する本発明が適用された保護素子１０と、各バッテリセル２１〜２４の電圧を検出する検出回路２６と、検出回路２６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２７とを備える。

バッテリスタック２５は、過充電及び過放電状態を保護するための制御を要するバッテリセル２１〜２４が直列接続されたものであり、バッテリパック２０の正極端子２０ａ、負極端子２０ｂを介して、着脱可能に充電装置３５に接続され、充電装置３５からの充電電圧が印加される。充電装置３５により充電されたバッテリパック２０を正極端子２０ａ、負極端子２０ｂ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３０は、バッテリスタック２５から充電装置３５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３１、３２と、これらの電流制御素子３１、３２の動作を制御する制御部３３とを備える。電流制御素子３１、３２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３３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２５の電流経路の導通と遮断とを制御する。制御部３３は、充電装置３５から電力供給を受けて動作し、検出回路２６による検出結果に応じて、バッテリスタック２５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３１、３２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２５と充放電制御回路３０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２７によって制御される。

検出回路２６は、各バッテリセル２１〜２４と接続され、各バッテリセル２１〜２４の電圧値を検出して、各電圧値を充放電制御回路３０の制御部３３に供給する。また、検出回路２６は、いずれか１つのバッテリセル２１〜２４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２７を制御する制御信号を出力する。

電流制御素子２７は、検出回路２６から出力される検出信号によって、バッテリセル２１〜２４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２５の充放電電流経路を電流制御素子３１、３２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２０において、保護素子１０の構成について具体的に説明する。

まず、本発明が適用された保護素子１０は、たとえば図８に示すような回路構成を有する。すなわち、保護素子１０は、両端に２つの電極１２（Ａ１），１２（Ａ２）を有する可溶導体１３と、一方の電極１２（Ａ１）（又は電極１２（Ａ２））から可溶導体１３、可溶導体１３の接続点である発熱体内部電極１６及び発熱体電極１８（Ｐ１）を介して、他方の発熱体電極１８（Ｐ２）に通電する発熱体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、可溶導体１３が充放電電流経路上に直列接続され、発熱体１４が電流制御素子２７と接続される。

このような回路構成からなる保護素子１０は、より一層の低背化を実現しつつ、発熱体１４の発熱により、電流経路上の可溶導体１３を確実に溶断することができる。

［凹部を有する可溶導体の製造方法］
可溶導体１３上に凹部２を形成するには、レーザによる開口、凹部２の形状に合わせた押圧ピンによる開口、プレス成型等の周知の加工技術を用いることができる。

図９（Ａ）に示すように、押圧ピン５の先端の位置を可溶導体１３の所定の箇所、すなわち発熱体１４に重畳する位置に合わせて配置し、押圧ピン５を矢印の方向に移動させて可溶導体１３に押しあてる。押圧ピン５先端の形状は、たとえば円柱形状をなしている。図９（Ｂ）に示すように、押圧ピン５に所定の圧力をかけて、押圧ピン５の先端を可溶導体１３に所定の深さまで押し付ける。図９（Ｃ）に示すように、押圧ピン５を矢印の方向に引き上げて、可溶導体１３から引き離す。そうすると、可溶導体１３の発熱体１４に重畳する位置には、円筒形状の壁部２ａ及び底部２ｂを有する凹部２としての穴部が形成される。

図１０（Ａ）に示すように、押圧ピン５を可溶導体の下方から矢印の方向に向かって移動させて、可溶導体１３の下面に押しあてる。押圧ピン５の先端の形状は、図９の場合と同様である。図１０（Ｂ）に示すように、押しあてた押圧ピン５をさらに可溶導体１３の上方に引き上げつつ、そのまま上方へ引き抜く。図１０（Ｃ）に示すように、可溶導体１３の発熱体１４に重畳する位置に壁部２ａを有する円形の貫通孔が形成される。押圧ピン５を貫通させることによって、押圧ピン５を移動させた方向に突状壁部２ｃを形成することができる。

押圧ピン５の先端の形状、押圧ピン５を可溶導体１３に押しあてる際の圧力等を適切に設定し、可溶導体１３の金属としての延性を利用することによって、様々な形状の凹部２を形成することができる。

レーザあるいはプレス成型等の他の周知の加工技術によっても、同様に様々な形状の凹部２を形成することができることは言うまでもない。

［保護素子の変形例］
以下に、可溶導体１３上に形成する凹部２の形状等のバリエーションについて説明する。以下の説明では、図１に示したような絶縁部材１５を積層する保護素子１０の構成に関して示すが、図４、図５、及び図６に示したような保護素子の構成についても、以下のバリエーションについて適用することができるのは言うまでもない。

図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すように、可溶導体１３の凹部２を、図１０において説明した方法を用いて形成すると、可溶導体１３の上面側に、壁部２ａの上端から上方に延びる突状壁部２ｃを、貫通孔の壁部２ａとともに形成することができる。このような可溶導体１３を用いて保護素子１０を構成すると、貫通孔である凹部２にフラックス１７が充填されて、発熱体１４の熱による可溶導体１３の溶融状態を均一にすることができるので、溶断特性のばらつきを少なくすることができる。図１０において説明したように、貫通孔（凹部２）と同時に形成する突状壁部２ｃによって、より安定してフラックス１７を凹部２の位置に保持することができる。

図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示すように、可溶導体１３の凹部２を壁部２ａを有する突状壁部２ｃのみによっても形成することができる。

図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示すように、可溶導体１３の円筒形状に形成された、壁部２ａ及び底部２ｂを有する凹部２の底部２ｂのほぼ中央部に、底部２ｂの周辺から底部２ｂの中央部に向かって上昇勾配を有する突状体２ｄを形成するようにしてもよい。フラックス１７の粘性が高い場合には特に、底部２ｂの壁部２ａ側（周縁側）の角にはフラックス１７が充填されにくく、ボイドが発生する可能性がある。そこで、凹部２の底部２ｂの中央部付近に突状体２ｄを設けることによって、フラックス１７を底部２ｂの周縁部に押し流すようにして充填性を高めることができる。突状体２ｄは、底部２ｂに底面を接する円錐形状をなしているが、円錐形状に限らず、半球状等であってもよく、複数の突状体を設けるようにしてもよい。

図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示すように、凹部２は、可溶導体１３に１つのみ形成されなければならないものではなく、複数、たとえば６個の凹部２を配置するようにしてもよい。このように、小径の凹部２を複数配置することにより、より少ないフラックス１７を所定の位置に保持することができる。また、複数の凹部２は、可溶導体１３上の任意の位置に形成することができるので、発熱体１４に重畳する位置あるいは可溶導体が実際に溶断すべき位置等に効果的に配置することもでき、フラックス１７の保持位置を実質的に拡大し、より広い範囲にフラックス１７を保持することが可能である。なお、凹部２は、図１４に示すように壁部２ａを有する貫通孔に限らず、壁部及び底部を有する穴部であってもよいのはもちろんである。

図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示すように、可溶導体１３の凹部２は、壁部２ａ及び底部２ｂを有する、底部２ｂから開口側に向かって径が拡大する逆円錐形状をなす穴部とすることができる。穴部の形状を、逆円錐台形状とすることによって、底部２ｂの周縁部にもフラックス１７が十分にいきわたるように、凹部２に充填されるようにできる。したがって、フラックス１７充填後のボイドの発生を抑え、フラックス１７を均一に固定することができる。

なお、凹部２の底部２ｂの面積を非常に小さくして、逆円錐形状の凹部２を形成することもできる。また、底部２ｂを貫通させて、逆円錐台形状の貫通孔としてもよい。

フラックス１７の凹部２における充填性を考慮すると、凹部２の開口の形状及び底面の形状は、円形又は楕円形状であることが好ましいが、任意の形状であってもよいのは言うまでもない。図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示すように、凹部２の形状は、菱形、正方形、長方形等その他の多角形に形成してもよい。図１６のように、底部２ｂから開口側に向かって径が拡大する逆角錐台形状に限らず、逆角錐形状や、底部２ｂが貫通された逆角錐台形状であってもよいのは上述と同様である。

図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）に示すように、壁部２ａを有する貫通孔からなる凹部２において、凹部２の開口周縁に上方に向かって形成された突状壁部２ｃと、突状壁部２ｃの上端に開口の径方向内側に向かって壁状に延設されるフラックス保持部２ｅとを有する凹部２としてもよい。上述したように、突状壁部２ｃを有することにより、フラックス１７の保持性が高まるが、フラックス保持部２ｅを備えることにより、保護素子１０が水平位置から傾いた位置に載置された場合であっても、フラックス１７の保持性が維持され、ボイドの発生を抑制することができる。

図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）に示すように、フラックス保持部２ｅをより長く形成することによって、フラックス１７の保持性を高めることができる。

図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）に示すように、フラックス保持部２ｅをさらに拡張して、開口部２ｆを残して、凹部２の上方開口を閉鎖するように形成することもできる。２つの開口部２ｆ，２ｆを形成することによって、一方の開口部２ｆから、フラックス１７を注入し、他方の開口部２ｆから空気を排出するようにできるので、ボイド発生をより確実に抑制することができる。

図１７〜図１９に示した変形例のように、凹部２を形成すると、より多くのフラックス１７を凹部２に収容することができるようになるため、大きな電流容量の保護素子の場合に好適である。

図１７〜図１９に示した変形例における凹部の形成については、上述の方法（図９、図１０において説明した）によって製造することができる。たとえば、図１０に示すように、可溶導体１３の下方から押圧ピン５を所定の圧力で押し付けて、押圧ピン５を貫通させずに可溶導体１３の金属としての延性を利用することによって、突状壁部２ｃ及びフラックス保持部２ｅを同時に形成する。その後、押圧ピン５の先端の径よりも小さい径を有するピンによって貫通孔を形成することができる。その他、周知のいかなる方法を用いることによって凹部２を形成することができるのは言うまでもない。

１カバー、２凹部、２ａ壁部、２ｂ底部、２ｃ突状壁部、２ｄ突状体、２ｅフラックス保持部、２ｆ開口部、３、突状部、５押圧ピン、１０保護素子、１１絶縁基板、１１ａ，１１ｂ積層基板、１２（Ａ１），１２（Ａ２）電極、１３可溶導体、１４発熱体、１５絶縁部材、１６発熱体内部電極、１７フラックス、１８（Ｐ１），１８（Ｐ２）発熱体電極、２０バッテリパック、２０ａ正極端子、２０ｂ負極端子、２１〜２４バッテリセル、２５バッテリスタック、２６検出回路、２７，３１，３２電流制御素子、３０充放電制御回路、３３制御部、３５充電装置

Claims

絶縁基板と、
上記絶縁基板に積層された発熱体と、
第１及び第２の電極と、
上記第１及び第２の電極の間の電流経路上と上記発熱体とに電気的に接続された発熱体内部電極と、
上記発熱体内部電極から上記第１及び第２の電極にわたって接続され、加熱により、該第１の電極と該第２の電極との間の電流経路を溶断し、上記発熱体と熱的に結合される位置に凹部を有する可溶導体と、
上記凹部を充填するように、塗布されたフラックスとを備え、
上記凹部は、上記フラックスが塗布される側に形成され開口している保護素子。
上記凹部は、壁部及び底部を有する穴部であることを特徴とする請求項１記載の保護素子。
上記穴部は、円筒形状、逆円錐形状、逆円錐台形状、角柱形状、逆角錐形状及び逆角錐台形状のうちのいずれかに形成されていることを特徴とする請求項２記載の保護素子。
上記凹部は、上記可溶導体を貫通する貫通孔であることを特徴とする請求項１記載の保護素子。
上記貫通孔は、円筒形状、逆円錐台形状、角柱形状及び逆角錐台形状のうちのいずれかに形成されていることを特徴とする請求項４記載の保護素子。
上記凹部の周縁に沿って、該凹部が開口している上方に向かって形成される突状壁部を更に備えることを特徴とする請求項１記載の保護素子。
上記突状壁部の先端から、上記凹部の径方向かつ中心方向に向かって壁状に形成されるフラックス保持部を更に備えることを特徴とする請求項６記載の保護素子。
上記フラックス保持部は、上記凹部の上面の開口を全て覆い、該フラックスに１つ以上の開口部を有することを特徴とする請求項７記載の保護素子。
上記穴部は、該穴部の底部の周辺部から該底部の中央部に向かって上昇勾配を有する突状体を更に備えることを特徴とする請求項２記載の保護素子。
上記可溶導体の凹部は、上記発熱体に重畳する位置に形成されることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項記載の保護素子。