JP2016021299A - 短絡素子、及びそれを用いたｌｅｄ回路、バッテリ保護回路、短絡回路 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、２つの電極間が確実に短絡してから発熱抵抗体の発熱が終了するようにした短絡素子、及びそれを用いたＬＥＤ回路、バッテリ保護回路、短絡回路を提供する。【解決手段】本発明の短絡素子は、絶縁基板と該絶縁基板に設けられた発熱抵抗体と、この絶縁基板に互いに隣接して設けられた第１及び第２の電極と、発熱抵抗体からの加熱により溶融し第１及び第２の電極と接するように集まることで第１の電極と第２の電極とを短絡する第１の可溶導体とを備え、発熱抵抗体の一方の端部が第１の電極と接続され、且つ発熱抵抗体の他方の端部が第２の電極に接続されることを特徴としている。【選択図】 図１

Description

本発明は、対向する電極間を加熱溶融した低融点金属体としての可溶導体で短絡する短絡素子、及びそれを用いたＬＥＤ（Light Emitting Diode）回路、バッテリ保護回路、短絡回路に関する。

従来、例えば複数のＬＥＤ素子が直列に接続されたＬＥＤ照明装置では、いずれかのＬＥＤ素子が故障した場合にも装置が全消灯してしまうのを回避するために、短絡素子が用いられている。また、大容量で且つ大電流が流れる太陽電池システムでは、直列に接続された太陽電池の一部が故障した場合でもシステム全体が停止するのを防止するために、短絡素子が用いられている。

このようなＬＥＤ照明装置として、直列接続されたＬＥＤ素子の個々に短絡素子を並列に接続し、ＬＥＤ素子の異常時に所定の電圧で短絡素子が短絡して正常な残りのＬＥＤ素子を発光させる用途が開示されている（特許文献１参照）。この特許文献１の例では、所定膜厚の絶縁障壁層を金属で挟んで構成される素子を複数個直列に接続させて短絡素子を構成している。

一方、基板上に発熱抵抗体とヒューズエレメントを設けた保護素子を用いた二次電池の保護回路が開示されている（特許文献２参照）。この特許文献２の例では、直列に接続されたセルのいずれかに異常が発生した場合に電池パック全体を遮断するもので、その場合には電子機器全体が使用不可となる。

このほか、隣接する２つの電極のそれぞれに可溶導体が接続され、可溶導体同士も隣接して配置され、異常時には可溶導体と直列に接続された発熱抵抗体への通電による発熱によって可溶導体同士が溶融、融着することで短絡する短絡素子もある。

特開２００７−１２３８１号公報 特開２００６−１０９５９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の短絡素子では、電流電圧特性カーブによると、１０Ｖ印加時の抵抗値が約１７ｋΩと高く、オープン（開放）モードのＬＥＤ素子を効率よくバイパスするには更に抵抗値を下げることが望まれる。

また、可溶導体と発熱抵抗体は直列に接続された前述した構成では、可溶導体の溶融の進行にばらつきが生じた場合、２つの電極間の短絡が完了する前に発熱抵抗体への通電が遮断してしまうという懸念がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、２つの電極間が確実に短絡してから発熱抵抗体の発熱が終了する、短絡素子、及びそれを用いたＬＥＤ回路、バッテリ保護回路、短絡回路を提供することにある。

本発明の一態様に係る短絡素子は、絶縁基板と、上記絶縁基板に設けられた発熱抵抗体と、上記絶縁基板に、互いに隣接して設けられた第１及び第２の電極と、上記発熱抵抗体からの加熱により溶融し、上記第１及び第２の電極と接するように集まることで上記第１の電極と上記第２の電極とを短絡する第１の可溶導体と、を備え、上記発熱抵抗体の一方の端部が上記第１の電極と接続され、且つ上記発熱抵抗体の他方の端部が上記第２の電極に接続されることを特徴としている。

本発明によれば、発熱抵抗体の通電経路と対向する２つの電極からなる短絡経路とを並列に接続することで、２つの電極間が確実に短絡してから発熱抵抗体の発熱が終了するようにして、制御回路が不要な簡単な構成でありながら、静電気に強く、短絡時の抵抗値が低く、大電流を流すことができる、短絡素子、及びそれを用いたＬＥＤ回路、バッテリ保護回路、短絡回路を提供することができる。

（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る短絡素子の構成を示す平面図、（ｂ）は当該短絡素子の側方断面図、（ｃ）は当該短絡素子の底面図である。 本発明の第１の実施形態に係る短絡素子を用いたＬＥＤ回路の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る短絡素子を用いたＬＥＤ回路の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る短絡素子を用いたＬＥＤ回路の構成を示す図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態に係る短絡素子の電圧印加時の状態を示す平面図、（ｂ）は当該短絡素子の等価回路を示す図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態に係る短絡素子の発熱開始時の状態を示す平面図、（ｂ）は当該短絡素子の等価回路を示す図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態に係る短絡素子の短絡時の状態を示した平面図、（ｂ）は当該短絡素子の等価回路を示す図である。 （ａ）は本発明の第２の実施形態に係る短絡素子の構成を示す側方断面図であり、（ｂ）は当該短絡素子の構成を示す平面図である。 （ａ）は本発明の第３の実施形態に係る短絡素子の構成を示す側方断面図であり、（ｂ）は当該短絡素子の構成を示す平面図である。 （ａ）は本発明の第４の実施形態に係る短絡素子の構成を示す側方断面図であり、（ｂ）は当該短絡素子の構成を示す平面図である。 （ａ）は本発明の第５の実施形態に係る短絡素子の構成を示す側方断面図であり、（ｂ）は当該短絡素子の構成を示す平面図である。 （ａ）は本発明の第６の実施形態に係る短絡素子の構成を示す側方断面図であり、（ｂ）は当該短絡素子の構成を示す平面図である。 （ａ）は本発明の第７の実施形態に係る短絡素子の構成を示す側方断面図であり、（ｂ）は当該短絡素子の構成を示す平面図である。 （ａ）は本発明の第８の実施形態に係る短絡素子の構成を示す側方断面図であり、（ｂ）は当該短絡素子の構成を示す平面図である。 （ａ）は本発明の第９の実施形態に係る短絡素子の構成を示す側方断面図であり、（ｂ）は当該短絡素子の構成を示す平面図である。 本発明の第１０の実施形態に係る短絡素子の構成を示す平面図である。 本発明の第１１の実施形態に係る短絡素子を適用したバッテリ保護回路の構成を示す図である。 本発明の第１１の実施形態に係る短絡素子を適用したバッテリ保護回路の構成を示す図である。 本発明の第１１の実施形態に係る短絡素子を適用したバッテリ保護回路の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る短絡素子の改良例の構成を示す図である。

以下、本発明の短絡素子、及びそれを用いたＬＥＤ回路、バッテリ保護回路、短絡回路に係る好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。

なお、本発明の短絡素子等は、以下の記述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において、適宜変更可能である。

本発明の実施形態に係る短絡素子は、対向した第１及び第２の電極と低融点金属体としての可溶導体と発熱抵抗体とを配置し、低融点金属体を加熱溶融して、第１の電極と第２の電極とを短絡するものである。以下、各実施形態について詳述する。

（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態に係る短絡素子について説明する。

図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る短絡素子の平面図、図１（ｂ）は当該短絡素子の側方断面図、図１（ｃ）は当該短絡素子の底面図、をそれぞれ示している。

図１（ａ）乃至（ｃ）に示されるように、短絡素子１は、セラミック等からなる絶縁基板１０を備えている。この絶縁基板１０の一方の面には発熱抵抗体３が積層され、その周囲は絶縁層２で覆われている。絶縁基板１０に互いに隣接して電極４，５が設けられており、当該電極４，５の少なくとも一部の面には絶縁層８，９が積層されている。可溶導体６，７は、少なくともその一部の面がそれぞれ絶縁層８，９と接するように、当該絶縁層８，９の上に積層されている。

より具体的には、発熱抵抗体３の両端には該発熱抵抗体３に電流を流して発熱させるための電源を接続する電極４，５が接続される。即ち、発熱抵抗体３の一方の端部は電極４と接続され、他方の端部は電極５に接続される。短絡素子１は、発熱抵抗体３からの加熱により、低融点金属体としての可溶導体６，７が溶融し、その略中央部で電極４，５に接するように集まることで、当該電極４，５を短絡する。この意味では、可溶導体６，７は略中央部に凝集するともいうこともできる。

ここでは説明の便宜上、図示を省略しているが、短絡素子１の内部の保護のためにカバーを採用してもよい。その場合、カバーには、例えば結晶ポリマー、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てよい。

絶縁基板１０は、例えばアルミナ、ガラスセラミック、ムライト、ジルコニアなどの絶縁性を有する材料により形成されている。そのほか、ガラスエポキシ基板、フェノール基板などのプリント配線基板に用いられる材料を用いてもよい。即ち、高耐熱性を有する樹脂材料であって、熱伝導率の低い各種の材料を用いることができる。その表面が絶縁膜などによりコーティングされている金属等であってもよい。

発熱抵抗体３は、比較的抵抗値が高く、通電すると発熱する導電性部材であって、たとえばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（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、焼成する等により形成してよい。

電極４，５は、ＣｕやＡｇ等の一般的な電極材料を用いて形成できる。すなわち、電極４，５としては、所定の形状に適宜加工できるような性質の金属材料であれば、基本的にはいかなるものも適用できる。また、例えば、各種粉末を有機溶媒に均一分散させペースト状にした各種の電極材料を用いてもよい。

絶縁層８，９は、発熱抵抗体３の熱を効率よく可溶導体６，７に伝えるために設けられており、例えばガラス層からなる。発熱抵抗体３は、電極４，５を加熱することで可溶導体６，７を溶融し、電極４，５に接するように集まりやすくする。

可溶導体６，７は、所定温度以上の熱を加えると溶融する導電性材料である。可溶導体６，７としては、例えば、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６，７は、ＡｇもしくはＣｕ、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。Ｐｂフリーはんだは、例えばＳｎＡｇＣｕ系であれば、一般に融点が最大２２０℃である。

図２乃至図４には、第１の実施形態に係る短絡素子をＬＥＤ回路に適用した例を示し短絡素子の動作について詳細に説明する。この短絡素子を並列に接続した部分は、短絡回路にも相当する。

図２に示されるように、複数のＬＥＤ２０，２１...が不図示の電源に直列に接続されたＬＥＤ回路において、各ＬＥＤ２０，２１...には短絡素子１が並列に接続されている。ＬＥＤ２０，２１が故障していない通常動作時には、短絡素子１の発熱抵抗体３の抵抗値が十分に大きいので、ＬＥＤ２０，２１側に電流が流れ続ける。これにより、ＬＥＤ２０，２１は発光する。

そして、図３に示されるように、１つのＬＥＤ２０がオープン（開放）モードで故障すると、短絡素子１の発熱抵抗体３を介して電流が流れる。これにより、発熱抵抗体３が発熱を開始する。すると、図４に示されるように、発熱抵抗体３の熱が電極４，５を介して可溶導体６，７に伝達され、可溶導体６，７が溶融し短絡する。すると、可溶導体６，７による短絡側の抵抗の方が低いことから、発熱抵抗体３に電流がほぼ流れなくなり、当該発熱抵抗体３の発熱が停止する。

図５（ａ）は電圧印加時の短絡素子の状態を示し、図５（ｂ）は電圧印加時の短絡素子の動作を等価回路で示したものである。図６（ａ）は発熱抵抗体の発熱開始時の短絡素子の状態を示し、図６（ｂ）は発熱抵抗体の発熱開始時の短絡素子の動作を等価回路で示したものである。そして、図７（ａ）は短絡時の短絡素子の状態を示し、図７（ｂ）は短絡時の短絡素子の動作を等価回路で示したものである。以下、一連の動作を説明する。

図５（ｂ）に示されるように、短絡素子１に電圧が印加されると、図６（ｂ）に示されるように、まずは発熱抵抗体３が発熱を開始し、その熱が可溶導体６，７側に電極４，５を介して伝達される。すると、図７（ｂ）に示されるように、可溶導体６，７が溶融し、短絡する。電圧印加時、発熱開始時においては、図５（ａ）、図６（ａ）に示されるように、短絡素子１の可溶導体６，７に変化は見られないが、電圧印加から所定時間経過すると、図７（ａ）に示されるように、可溶導体６，７が溶融して、略中央部に集まって電極４，５を短絡する。

以上説明したように、この第１の実施形態に係る短絡素子は、発熱抵抗体への通電による自己発熱で動作し、短絡とともに当該発熱抵抗体による発熱が停止する自己完結型であり、制御回路不要の簡素な構成のＬＥＤ回路を実現できる。また、第１の実施形態に係る短絡素子では、発熱抵抗体の加熱により可溶導体が溶融し短絡する為、薄膜で回路を形成する必要が無いことから、静電気にも強い。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る短絡素子について説明する。

図８（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る短絡素子の側方断面図、図８（ｂ）は当該短絡素子の平面図をそれぞれ示している。ここでは、第１の実施形態（図１等）と同一構成については同一符号を用いて、異なる点を中心に説明する。

同図に示されるように、短絡素子２０は、セラミック等からなる絶縁基板１０を備えている。この絶縁基板１０の一方の面には発熱抵抗体３が積層され、その周囲は絶縁層２で覆われている。絶縁基板１０に互いに隣接して電極４，５が設けられており、当該電極４，５の少なくとも一部の面には絶縁層８，９が積層されている。可溶導体６，７は、少なくともその一部の面がそれぞれ絶縁層８，９と接するように当該絶縁層８，９の上に積層されている。可溶導体８，９は、発熱抵抗体３からの加熱により溶融し電極４，５に接するように集まることで電極４，５を短絡する。

そして、この短絡素子２０では、対向する２つの可溶導体６，７は、その対向側、すなわち短絡素子２０の略中央部寄りの端部の底面の所定範囲が電極４，５の上に配設されたソルダーペースト１１，１２により固定されている点に特徴を有している。この固定には各種の導電性ペースト、あるいは熱伝導ペーストを用いることができるが、以下の各実施形態では、ソルダーペーストを例に挙げて説明を進める。

すなわち、可溶導体６，７は、絶縁層８，９の上に積層されるが、積層時に、当該絶縁層８，９と同層のソルダーペースト１１，１２が可溶導体６，７の対向側の端部の底面の所定範囲をそれぞれ固定する。なお、ソルダーペーストのほか、可溶導体６，７を物理的に固定する種々の手法を採用し得る。

このような構成において、短絡素子２０は、発熱抵抗体３からの加熱により、可溶導体６，７が対向側とは反対側の端部から溶融し、ソルダーペースト１１，１２により固定された略中央部側で電極４，５に接するように集まることで、電極４，５を短絡する。このとき、この絶縁層８，９は、可溶導体６，７が濡れ広がるのを防いでいる。

以上説明したように、この第２の実施形態によれば、上記第１の実施形態の効果に加えて、発熱抵抗体の発熱による低融点金属の溶融、はんだ接合の為、薄膜で回路を形成する必要が無いことから、静電気に強い。また、はんだ接合の為、導体抵抗を低くでき、更には、可溶導体が溶融し短絡する際に微細な非常に速い機械的振動を起こす所謂チャタリングなどの接点不良も発生しない。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る短絡素子について説明する。

図９（ａ）は本発明の第３の実施形態に係る短絡素子の側方断面図、図９（ｂ）は当該短絡素子の平面図をそれぞれ示している。ここでは、第１の実施形態（図１等）と同一構成については同一符号を用いて、異なる点を中心に説明する。

同図に示されるように、短絡素子２１は、セラミック等からなる絶縁基板１０を備えている。この絶縁基板１０の内部には発熱抵抗体３が埋設されている。絶縁基板１０に互いに隣接して電極４，５が設けられており、当該電極４，５の少なくとも一部の面には絶縁層８，９が積層されている。可溶導体６，７は、少なくともその底面の一部がそれぞれ絶縁層８，９と接するように当該絶縁層８，９の上に積層されている。

対向する２つの可溶導体６，７は、短絡素子２１の略中央部寄り端部の底面の所定範囲が電極４，５の上に配設されたソルダーペースト１１，１２により固定されている。すなわち、可溶導体６，７は、絶縁層８，９の上に積層されるが、絶縁層８，９と同層のソルダーペースト１１，１２により底面の一部が固定される。ソルダーペーストのほか、可溶導体６，７を物理的に固定する種々の手法を採用し得る。

このような構成において、短絡素子２１は、発熱抵抗体３からの加熱により、可溶導体６，７が対向側とは反対側の端部から溶融し、ソルダーペースト１１，１２により固定された略中央部側で電極４，５に接するように集まることで、電極４，５を短絡する。この絶縁層８，９は、可溶導体６，７が濡れ広がるのを防いでいる。

以上説明したように、この第３の実施形態によれば、第１，２の実施形態の効果に加えて、発熱抵抗体３が、絶縁基板１０の中に埋設されており、第１，２の実施形態に比べて電極４，５に近い距離に位置しているので、可溶導体６，７への伝熱性を高め、動作の迅速化を図ることが可能である。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る短絡素子について説明する。

図１０（ａ）は本発明の第４の実施形態に係る短絡素子の側方断面図、図１０（ｂ）は当該短絡素子の平面図をそれぞれ示している。ここでは、第１の実施形態（図１等）と同一構成については同一符号を用いて、異なる点を中心に説明する。

同図に示されるように、短絡素子２２は、セラミック等からなる絶縁基板１０を備えている。この絶縁基板１０の上面には発熱抵抗体３が積層されており、当該発熱抵抗体３は絶縁層１７で被覆されている。絶縁基板１０に互いに隣接して電極４，５が設けられており、当該電極４，５の少なくとも一部の面には絶縁層８，９が積層されている。可溶導体６，７は、少なくともその底面の一部がそれぞれ絶縁層８，９と接するように当該絶縁層８，９の上に積層されている。このように、この実施形態は、発熱抵抗体３が、絶縁層１０の上に積層され、可溶導体６，７に近い位置にある点に特徴がある。

２つの可溶導体６，７は対向して配設されている。そして、電極４，５の上にはソルダーペースト１１，１２が配設されており、可溶導体６，７は、対向側の端部の所定範囲がソルダーペースト１１，１２により固定されている。すなわち、可溶導体６，７は、絶縁層８，９の上に積層されるとき、絶縁層８，９と同層（同レイヤー）のソルダーペースト１１，１２により対向側の端部の底面の所定範囲が固定される。なお、ソルダーペーストのほか、可溶導体６，７を物理的に固定する種々の手法を採用し得る。

このような構成において、短絡素子２２は、発熱抵抗体３からの加熱により、可溶導体６，７が溶融し、ソルダーペースト１１，１２により固定された略中央部側で電極４，５に接するように集まることで、当該電極４，５を短絡する。このとき、絶縁層８，９は可溶導体６，７が濡れ広がるのを防いでいる。

以上説明したように、この第４の実施形態によれば、第１，２の実施形態の効果に加えて、発熱抵抗体３が、絶縁層１０上に積層されており、第１乃至３の実施形態に比べて電極４，５に近い距離に位置しているので、可溶導体６，７への伝熱性を高め、動作の迅速化を図ることが可能である。

（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態に係る短絡素子について説明する。

図１１（ａ）は本発明の第５の実施形態に係る短絡素子の側方断面図、図１１（ｂ）は当該短絡素子の平面図をそれぞれ示している。ここでは、第１の実施形態（図１等）と同一構成については同一符号を用いて、異なる特徴点を中心に説明する。

同図に示されるように、短絡素子２３は、セラミック等からなる絶縁基板１０を備えている。この絶縁基板１０の一方の面には２つの発熱抵抗体３ａ，３ｂが分離して積層されており、その周囲は絶縁層２で覆われている。絶縁基板１０に互いに隣接して電極４，５が設けられており、当該電極４，５の少なくとも一部の面には絶縁層８，９が積層されている。可溶導体６，７は、それぞれ少なくともその底面の一部が絶縁層８，９と接するように当該絶縁層８，９の上に積層されている。可溶導体６，７は、発熱抵抗体３ａ，３ｂからの加熱により溶融し、電極４，５に接するように集まることで当該電極４，５を短絡する。

すなわち、可溶導体６，７は、絶縁層８，９の上に積層されるが、当該絶縁層８，９と同層（同レイヤー）のソルダーペースト１１，１２により、対向側の端部の底面の所定範囲が固定されている。なお、ソルダーペーストのほか、可溶導体６，７を物理的に固定する種々の手法を採用し得る。

このような構成において、この短絡素子２３は、２か所の発熱抵抗体３ａ，３ｂからの加熱により、可溶導体６，７が、その対向側とは反対側の端部から溶融し、ソルダーペースト１１，１２により固定された対向側、すなわち短絡素子の略中央部で電極４，５に接するように集まることで、当該電極４，５を短絡する。このとき、絶縁層８，９は、可溶導体６，７が濡れ広がるのを防いでいる。

以上説明したように、この第５の実施形態によれば、第１，２の実施形態の効果に加えて、発熱抵抗体３ａ，３ｂが、可溶導体６，７の配設面に対向する位置に絶縁層１０を介して設けられているので、可溶導体６，７を、対向側とは反対側の端部から加熱し、略中央部へ集まる精度を高めることができる。

（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態に係る短絡素子について説明する。

図１２（ａ）は本発明の第６の実施形態に係る短絡素子の側方断面図、図１２（ｂ）は当該短絡素子の平面図をそれぞれ示している。ここでは、第１の実施形態（図１等）と同一構成については同一符号を用いて、異なる特徴点を中心に説明する。

同図に示されるように、短絡素子２４は、セラミック等からなる絶縁基板１０を備えている。この絶縁基板１０の一方の面には発熱抵抗体３が積層され、その周囲は絶縁層２で覆われている。絶縁基板１０に互いに隣接して電極４，５が設けられている。電極４，５の少なくとも一部の面には、ソルダーペースト１１，１２を介して、可溶導体６，７が固定されている。なお、ソルダーペーストのほか、可溶導体６，７を物理的に固定する種々の手法を採用し得る。

このような構成において、短絡素子２４は、発熱抵抗体３からの加熱により、可溶導体６，７が対向する側とは反対側の端部から溶融し、ソルダーペースト１１，１２により固定された対向側、すなわち短絡素子２４の略中央部で電極４，５に接するように集まることで、当該電極４，５を短絡する。電極４，５は、コスト削減、可溶導体６，７の凝集性向上の観点から、当該可溶導体６，７の下面にあたる部分は所定範囲だけ開口部４ａ，５ａを有する。

以上説明したように、この第６の実施形態によれば、第１，２の実施形態の効果に加えて、電極４，５の形成面積を削減しているので、コストを削減できるとともに、可溶導体６，７の略中央部への凝集性も高めることができる。

（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態に係る短絡素子について説明する。

図１３（ａ）は本発明の第７の実施形態に係る短絡素子の側方断面図、図１３（ｂ）は当該短絡素子の平面図をそれぞれ示している。ここでは、第１の実施形態（図１等）と同一構成については同一符号を用いて、異なる特徴点を中心に説明する。

同図に示されるように、短絡素子２５は、セラミック等からなる絶縁基板１０を備えている。この絶縁基板１０の一方の面には発熱抵抗体３が積層され、その周囲は絶縁層２で覆われている。この絶縁基板１０に互いに隣接して電極４，５が設けられており、当該電極４，５の少なくとも一部の面には絶縁層８，９が積層されている。そして、絶縁層９の上には可溶導体７が積層されている。

この短絡素子２５では、可溶導体７は、短絡素子２５の略中央部寄りの端部の底面の所定範囲が電極５の上に配設されたソルダーペースト１２により固定されている。即ち、可溶導体７は、その一部が絶縁層９の上に積層されるが、そのとき当該絶縁層９と同層（同レイヤー）のソルダーペースト１２により底面の一部が固定される。なお、ソルダーペーストのほか、可溶導体７を物理的に固定する種々の手法を採用し得る。

このような構成において、短絡素子２５は、発熱抵抗体３からの加熱により、可溶導体７が短絡素子２５の略中央部とは反対側の端部から溶融し、ソルダーペースト１２により固定された短絡素子２５の略中央部側で電極４，５に接するように集まり、当該電極４，５を短絡する。このとき、絶縁層９は可溶導体７が濡れ広がるのを防いでいる。

以上説明したように、この第７の実施形態によれば、第１，２の実施形態の効果に加えて、一方の電極の上にのみ可溶導体を配設しているので、コストを削減できる。

（第８の実施形態）
本発明の第８の実施形態に係る短絡素子について説明する。

図１４（ａ）は本発明の第８の実施形態に係る短絡素子の側方断面図、図１４（ｂ）は当該短絡素子の平面図をそれぞれ示している。ここでは、第１の実施形態（図１等）と同一構成については同一符号を用いて、異なる特徴点を中心に説明する。

同図に示されるように、短絡素子２６は、セラミック等からなる絶縁基板１０を備えている。この絶縁基板１０の一方の面には発熱抵抗体３が積層され、その周囲は絶縁層２で覆われている。絶縁基板１０に互いに隣接して電極４，５が設けられており、当該電極４，５の少なくとも一部の面には絶縁層８，９が積層されている。可溶導体６，７は、それぞれ少なくともその底面の一部が絶縁層８，９と接するように当該絶縁層８，９の上に積層されている。

この短絡素子２６では、２つの可溶導体６，７は、その対向側、すなわち短絡素子６の略中央部寄り端部の底面の所定範囲が電極４，５の上に配設されたソルダーペースト１１，１２により固定され、対向側とは反対側の端部の底面の所定範囲が絶縁層８，９の上に配設されたソルダーペースト１３，１４により固定されている点に特徴を有している。

すなわち、可溶導体６，７は、絶縁層８，９の上に積層され、当該絶縁層８，９と同層（同レイヤー）のソルダーペースト１１，１２により短絡素子２６の略中央部側の端部の底面が固定され、絶縁層８，９上に配設されたソルダーペースト１３，１４により対向側とは反対側の端部の底面が固定される。なお、ソルダーペーストのほか、可溶導体６，７を物理的に固定する種々の手法を採用し得ることは勿論である。

このような構成において、短絡素子２６は、発熱抵抗体３からの加熱により、ソルダーペースト１３，１４により固定された状態下で可溶導体６，７が対向側とは反対側の端部から溶融を開始し、その溶融範囲を広げ、最終的にソルダーペースト１１，１２により固定された略中央部側で電極４，５に接するように集まることで、当該電極４，５を短絡する。このとき、絶縁層８，９は、可溶導体６，７が濡れ広がるのを防いでいる。

以上説明したように、この第８の実施形態によれば、第１、第２の実施形態の効果に加えて、可溶導体６，７の両端がソルダーペーストにより固定されているので、溶融を開始し安定した状態で溶融範囲を広げ、最終的に精度よく略中央部にて集まるように制御することが可能となる。

（第９の実施形態）
本発明の第９の実施形態に係る短絡素子について説明する。

図１５（ａ）は本発明の第９の実施形態に係る短絡素子の側方断面図、図１５（ｂ）は当該短絡素子の平面図をそれぞれ示している。ここでは、第１の実施形態（図１等）と同一構成については同一符号を用いて、異なる特徴点を中心に説明する。

同図に示されるように、短絡素子２７は、セラミック等からなる絶縁基板１０を備えている。この絶縁基板１０の一方の面には発熱抵抗体３が積層され、その周囲は絶縁層２で覆われている。絶縁基板１０に互いに隣接して電極４，５が設けられており、当該電極４，５の少なくとも一部の面には絶縁層８，９が積層されている。可溶導体６，７は、それぞれ少なくともその一部の面が絶縁層８，９と接するように当該絶縁層８，９の上に積層されている。

この短絡素子２７では、２つの可溶導体６，７は、その対向側、すなわち短絡素子２７の略中央部寄り端部の底面の所定範囲が電極４，５の上に配設されたソルダーペースト１１，１２により固定され、対向側とは反対側の端部の底面の所定範囲が電極４，５の上に配設されたソルダーペースト１５，１６により固定されている点に特徴を有している。

即ち、可溶導体６，７は、絶縁層８，９の上に積層され、当該絶縁層８，９と同層（同レイヤー）のソルダーペースト１１，１２により短絡素子２７の略中央部側の端部が固定され、同じく絶縁層８，９上と同層（同レイヤー）のソルダーペースト１５，１６により略中央部とは反対側の端部が固定される。なお、ソルダーペーストのほか、可溶導体６，７を物理的に固定する種々の手法を採用し得る。

このような構成において、短絡素子２６は、発熱抵抗体３からの加熱により、ソルダーペースト１１，１２，１５，１６により固定された状態下で可溶導体６，７がその対向側とは反対側の端部から溶融を開始する。そして、その溶融範囲を広げ、最終的にソルダーペースト１１，１２により固定された略中央部側で電極４，５に接するように集まる。こうして、当該電極４，５を短絡する。このとき、絶縁層８，９は、可溶導体６，７が濡れ広がるのを防いでいる。

以上説明したように、この第８の実施形態によれば、第１、第２の実施形態の効果に加えて、可溶導体６，７の両端がソルダーペーストにより固定されているので、溶融を開始し安定した状態で濡れ広がり、最終的に精度よく略中央部に集まるように制御することが可能となる。

（第１０の実施形態）
本発明の第１０の実施形態に係る短絡素子について説明する。

図１６は本発明の第１０の実施形態に係る短絡素子の平面図を示している。
同図に示されるように、絶縁基板４０を取り囲むように電極３２，３３が形成され、この電極３２，３３の上には、絶縁層３４，３５が積層されており、当該絶縁層３４，３５の上には、可溶導体３６，３７が積層されている。このとき、可溶導体３６，３７は、対向する側の端部がソルダーペースト３８，３９により固定されている。

そして、この短絡素子３０では、短絡回路が構成された領域の隣に、並行して発熱抵抗体３１が電極３２，３３に接続される形で配設されている点に特徴を有する。この発熱抵抗体３１が、側方から見た場合、絶縁層３４，３５と同層に形成されている。

このような構成において、短絡素子３０は、発熱抵抗体３１からの加熱により、可溶導体３６，３７が溶融し、ソルダーペースト３８，３９より固定された対向側、すなわち短絡素子３０の略中央部側で電極３２，３３と接するように集まることで、電極３２，３３を短絡する。このとき、絶縁層３４，３５は、可溶導体３６，３７が濡れ広がるのを防いでいる。

以上説明したように、この第１０の実施形態によれば、第１、第２の実施形態の効果に加えて、発熱抵抗体３１が短絡回路と同層（同レイヤー）に形成されているので、薄膜化を図ることが可能となる。更に、発熱抵抗体３１の熱が電極３２，３３を介して可溶導体３６，３７に伝達され、それらが集まることで短絡を高精度で実現する。

（第１１の実施形態）
本発明の第１１の実施形態に係るバッテリ保護回路について説明する。

図１７乃至図１９には、第１１の実施形態として短絡素子をバッテリ保護回路に適用した例を示し、短絡素子の動作について詳細に説明する。この短絡素子を並列に接続した部分は短絡回路にも相当する。

直列に電池が接続されたバッテリ保護回路では、その直列接続された電池の一部がオープン不良となった場合、電源がすべて遮断されてしまう。そこで、バックアップ電源など絶対に電源を止めたくない状況に対応すべく、第１乃至第１０の実施形態に係る短絡素子を用いたのが、この実施の形態に係るバッテリ保護回路である。

図１７に示されるように、複数の電池５０，５１...が直列に接続された回路において、各電池５０，５１...に短絡素子１を並列に接続する。この短絡素子1は、発熱抵抗体３の加熱により可溶導体６，７が溶融し、電極上に凝集し、短絡するものである。図１７の状態では、オープン不良はなく、通常稼働をしている。

図１８に示されるように、電池のひとつがオープン不良となると、当該電池５０には電流は流れず、短絡素子１の発熱抵抗体３に電流が流れ、発熱を開始する。そして、図１９に示されるように、発熱抵抗体３の加熱により可溶導体６，７が溶融すると短絡し、短絡側の方が抵抗値が低いことから電流が流れるようになり、発熱抵抗体３側への電流の流れはなくなり、発熱が停止されることになる。

以上説明したように、この第１１の実施形態に係る短絡素子を用いたバッテリ保護回路では、発熱抵抗体への通電による自己発熱で動作し、短絡とともに当該発熱抵抗体による発熱が停止する自己完結型であり、制御回路不要のシンプルなバッテリ保護回路を実現できる。また、短絡素子は、発熱抵抗体の発熱による可溶導体の溶融による短絡の為、薄膜で回路を形成する必要が無いことから、静電気にも強い。

以上説明したように、本発明の第１乃至第１１の実施形態に係る短絡素子によれば、発熱抵抗体への通電による自己発熱で動作し、短絡とともに当該発熱抵抗体による発熱が停止する自己完結型であり、制御回路が不要なシンプルな回路を実現できる。

特に、本発明の第２乃至第１１の実施形態に係る短絡素子は、発熱抵抗体の発熱による低融点金属の溶融、ソルダーペーストによるはんだ接合の為、薄膜で回路を形成する必要が無いことから、静電気に強い。また、ソルダーペーストによるはんだ接合の為、導体抵抗を低くでき、更にはチャタリングなどの接点不良が発生しない。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その主旨を逸脱しない範囲で種々の改良・変更が可能であることは勿論である。例えば、前述した実施形態では、電極の上に絶縁層を積層して、その上に低融点金属体としての可溶導体を設けていたが、可溶導体が濡れ広がらない物質が配設されていれば、絶縁層に限定されるものではないことは勿論である。

また、図２０に示す改良例に係る短絡素子６０では、電極４，５の間に、更なる電極６１を設け、可溶導体６の溶融により電極４，６１を短絡し、可溶導体７の溶融により電極５，６１を短絡し、全体として電極４，６１，５を短絡するように構成している。この場合には、電極６１のサイズにより短絡素子のサイズを規制できるので、設計の自由度を高めることが可能となるであろう。

１ 短絡素子
２ 絶縁層
３ 発熱抵抗体
４，５ 電極
６，７ 可溶導体
８，９ 絶縁層
１０ 絶縁基板
１１，１２ ソルダーペースト

Claims (12)

1. 絶縁基板と、
   上記絶縁基板に設けられた発熱抵抗体と、
   上記絶縁基板に、互いに隣接して設けられた第１及び第２の電極と、
   上記発熱抵抗体からの加熱により溶融し、上記第１及び第２の電極と接するように集まることで上記第１の電極と上記第２の電極とを短絡する第１の可溶導体と、を備え、
   上記発熱抵抗体の一方の端部が上記第１の電極と接続され、且つ上記発熱抵抗体の他方の端部が上記第２の電極に接続される
   短絡素子。
2. 上記第１の可溶導体に隣接する第２の可溶導体を備え、
   上記発熱抵抗体からの加熱により、上記第１の可溶導体と上記第２の可溶導体とが溶融し、上記第１及び第２の電極と接するように集まることで、上記第１の電極と上記第２の電極とを短絡する
   請求項１に記載の短絡素子。
3. 上記絶縁基板上に積層された絶縁層を備え、
   上記第１及び第２の電極が、上記絶縁層上に設置され、
   上記発熱抵抗体が、上記絶縁層と上記絶縁基板の間に設置されてなる
   請求項１又は２に記載の短絡素子。
4. 上記発熱抵抗体は、絶縁層に被覆された状態で上記絶縁基板に設けられる
   請求項１又は２に記載の短絡素子。
5. 上記発熱抵抗体が、上記絶縁基板の内部に設置されてなる
   請求項１又は２に記載の短絡素子。
6. 上記発熱抵抗体が、上記絶縁基板の電極形成面と反対の面に設置されてなる
   請求項１又は２に記載の短絡素子。
7. 上記発熱抵抗体が、上記絶縁基板の電極形成面上に設置されてなる
   請求項１又は２に記載の短絡素子。
8. 上記第１及び第２の電極の少なくとも一部に絶縁層が積層され、
   上記第１及び第２の電極の少なくとも一部には固定部が設けられ、
   上記第１及び第２の可溶導体の少なくとも一部は上記絶縁層の上に積層され、
   上記第１及び第２の可溶導体の一部は上記固定部により固定される
   請求項２に記載の短絡素子。
9. 上記固定部とは、導電性ペースト、あるいは熱伝導ペーストである
   請求項８に記載の短絡素子。
10. 複数の発光ダイオードが直列に接続された回路であって、
    各発光ダイオードに請求項１乃至９のいずれか１項に記載の短絡素子を配設した
    ＬＥＤ回路。
11. 複数の電池が直列に接続されたバッテリ保護回路であって、
    各電池に請求項１乃至９のいずれか１項に記載の短絡素子を配設した
    バッテリ保護回路。
12. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の短絡素子を用いた短絡回路。