JP6030431B2 - Protective element - Google Patents
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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バッテリへの充放電を停止し、バッテリの熱暴走を抑制する保護素子に関する。 The present invention relates to a protection element that stops charging / discharging of a battery connected on a current path by fusing the current path and suppresses thermal runaway of the battery.
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。 Many secondary batteries that can be charged and used repeatedly are processed into battery packs and provided to users. In particular, in lithium ion secondary batteries with high weight energy density, in order to ensure the safety of users and electronic devices, in general, several protection circuits such as overcharge protection and overdischarge protection are built in the battery pack, It has a function of shutting off the output of the battery pack in a predetermined case.
この種の保護素子には、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ものがある。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て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、逆に過大な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も、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ている。 This type of protection element includes an overcharge protection or overdischarge protection operation of the battery pack by turning on / off the output using an FET switch built in the battery pack. However, when the FET switch is short-circuited for some reason, a lightning surge or the like is applied and an instantaneous large current flows, or the output voltage drops abnormally due to the life of the battery cell. Even when the voltage is output, the battery pack and the electronic device must be protected from accidents such as ignition. Therefore, in order to safely shut off the output of the battery cell in any possible abnormal state, a protection element made of a fuse element having a function of cutting off the current path by an external signal is used. .
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は、特許文献1に記載されているように、電流経路上の第1及び第2の電極間に亘って可溶導体を接続して電流経路の一部をなし、この電流経路上の可溶導体を、過電流による自己発熱、あるいは保護素子内部に設けた発熱体によって溶断するものがある。このような保護素子では、溶融した液体状の可溶導体を第1及び第2の電極上に集めることにより電流経路を遮断する。 As a protection element of a protection circuit for such a lithium ion secondary battery, a soluble conductor is connected across the first and second electrodes on the current path as described in Patent Document 1. Some of the current paths form a part of the current path, and the fusible conductor on the current path is melted by self-heating due to overcurrent or by a heating element provided inside the protective element. In such a protective element, the molten liquid soluble conductor is collected on the first and second electrodes, thereby interrupting the current path.
上述した可溶導体を用いた保護素子においては、電流経路の遮断時の絶縁性能を向上させるためには、第1及び第2の電極間の距離を離すことが好ましい。しかし、電子機器の小型化、薄型化に伴い、バッテリパックに内蔵される保護素子としても更なる小型化、薄型化が求められ、第1及び第2の電極間の距離を離すことが難しい。また、二次電池の高容量化、高出力化に伴い、保護素子の定格についてより大きなものが求められている。 In the protection element using the soluble conductor described above, it is preferable to increase the distance between the first and second electrodes in order to improve the insulation performance when the current path is interrupted. However, along with the downsizing and thinning of electronic devices, further reduction in size and thickness is required as a protective element built in the battery pack, and it is difficult to increase the distance between the first and second electrodes. In addition, with the increase in capacity and output of secondary batteries, there is a demand for higher protection element ratings.
ここで、保護素子の定格を上げるためには、可溶導体の導体抵抗の低減と、電流経路の遮断時における絶縁性能とのバランスを取る必要がある。すなわち、電流をより多く流すためには、導体抵抗を下げる必要があり、よって可溶導体の断面積を大きくする必要がある。しかし、可溶導体の断面積が大きくなるほど、溶融させる可溶導体の量が増大し、その溶断に要する時間が長くなり、安全性を損なうおそれがある。 Here, in order to raise the rating of the protection element, it is necessary to balance the reduction in the conductor resistance of the fusible conductor and the insulation performance when the current path is interrupted. That is, in order to flow a larger amount of current, it is necessary to reduce the conductor resistance, and thus it is necessary to increase the cross-sectional area of the soluble conductor. However, as the cross-sectional area of the fusible conductor increases, the amount of the fusible conductor to be melted increases, and the time required for fusing increases, which may impair safety.
また、可溶導体の断面積を大きくするほど、溶融導体を保持する第1及び第2の電極の許容量を超えてしまい、溢れた溶融導体によって、第1及び第2の電極間が短絡するおそれもある。かかる問題の改善案として、可溶導体を覆うカバー部材にも電極を設け、溶融導体を保持する許容量を増加させる構成も提案されている。しかし、可溶導体に掛けた熱がカバー部の電極に吸熱されてしまい、溶融導体の濡れ性が著しく低下し、却って許容量が減少する場合があった。 Further, as the cross-sectional area of the fusible conductor is increased, the allowable amount of the first and second electrodes holding the molten conductor is exceeded, and the overflowed molten conductor causes a short circuit between the first and second electrodes. There is also a fear. As an improvement plan for such a problem, a configuration has also been proposed in which an electrode is also provided on a cover member covering a soluble conductor to increase an allowable amount for holding a molten conductor. However, the heat applied to the fusible conductor is absorbed by the electrode of the cover part, and the wettability of the molten conductor is remarkably lowered, and the allowable amount may be reduced.
そこで、本発明は、可溶導体の定格容量を向上させるとともに、可溶導体の速やかな溶断を可能とし、かつ、溶融導体を保持する許容量を増加させることができる保護素子を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a protective element that improves the rated capacity of a soluble conductor, enables a prompt fusing of the soluble conductor, and increases the allowable amount for holding the molten conductor. Objective.
上述した課題を解決するために、本発明に係る保護素子は、絶縁基板と、上記絶縁基板に積層された第1の発熱体と、少なくとも上記第1の発熱体を覆うように、上記絶縁基板に積層された絶縁部材と、上記絶縁部材が積層された上記絶縁基板に積層された第1及び第2の電極と、上記第1の発熱体と重畳するように上記絶縁部材の上に積層され、上記第1及び第2の電極の間の電流経路上で該第1の発熱体に電気的に接続された発熱体引出電極と、上記発熱体引出電極から上記第1及び第2の電極にわたって積層され、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する可溶導体と、上記絶縁基板上を覆うカバー部材とを備え、上記可溶導体の上方には第2の発熱体が設けられているものである。 In order to solve the above-described problems, a protection element according to the present invention includes an insulating substrate, a first heating element laminated on the insulating substrate, and the insulating substrate so as to cover at least the first heating element. Laminated on the insulating member so as to overlap the first heating element and the first and second electrodes laminated on the insulating substrate on which the insulating member is laminated. A heating element extraction electrode electrically connected to the first heating element on a current path between the first and second electrodes, and from the heating element extraction electrode to the first and second electrodes A soluble conductor that is laminated and that melts the current path between the first electrode and the second electrode by heat, and a cover member that covers the insulating substrate, and is disposed above the soluble conductor. Is provided with a second heating element.
本発明によれば、第2の発熱体及び第1の発熱体が発熱される。これにより、本発明は、第1、第2の発熱抵抗体によって、可溶導体を加熱する。したがって、本発明によれば、電流経路上の可溶導体の定格を向上させるべく、断面積を厚くした場合にも、素早く、確実に溶断することができる。 According to the present invention, the second heating element and the first heating element generate heat. Accordingly, in the present invention, the soluble conductor is heated by the first and second heating resistors. Therefore, according to the present invention, even when the cross-sectional area is increased in order to improve the rating of the fusible conductor on the current path, the fusing can be performed quickly and reliably.
以下、本発明が適用された保護素子について、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勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 Hereinafter, a protection element to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Further, the drawings are schematic, and the ratio of each dimension may be different from the actual one. Specific dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
[保護素子の構成]
図1、図2に示すように、本発明が適用された保護素子10は、絶縁基板11と、絶縁基板11に積層され、絶縁部材15に覆われた第1の発熱抵抗体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上に第1の発熱抵抗体14と重畳するように積層された発熱体引出電極16と、両端が電極12(A1),12(A2)にそれぞれ接続され、中央部が発熱体引出電極16に接続された可溶導体13と、絶縁基板11上に載置され内部を保護するカバー部材19とを備える。
[Configuration of protection element]
As shown in FIGS. 1 and 2, a
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を用いて略方形状に形成されている。絶縁基板11は、その他にも、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。
The
第1の発熱抵抗体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。
The
第1の発熱抵抗体14を覆うように絶縁部材15が配置され、この絶縁部材15を介して第1の発熱抵抗体14に対向するように発熱体引出電極16が配置される。第1の発熱抵抗体14の熱を効率良く可溶導体に伝えるために、第1の発熱抵抗体14と絶縁基板11の間に絶縁部材15を積層しても良い。
An insulating
発熱体引出電極16の一端は、第1の発熱抵抗体14に接続され、この第1の発熱抵抗体14を介して発熱体電極18(P1)に接続される。また、発熱体電極18(P1)は、後述するカバー部材19に設けられた導通電極22及び第2の発熱抵抗体25を介して、他方の発熱体電極18(P2)に接続される。
One end of the heating
可溶導体13は、第1の発熱抵抗体14の発熱により速やかに溶断される低融点金属からなり、例えばSnを主成分とするPbフリーハンダを好適に用いることができる。また、可溶導体13は、低融点金属と、Ag、Cu又はこれらを主成分とする合金等の高融点金属との積層体であってもよい。
The
高融点金属と低融点金属とを積層することによって、保護素子5をリフロー実装する場合に、リフロー温度が低融点金属層の溶融温度を超えて、低融点金属が溶融しても、可溶導体13として溶断するに至らない。かかる可溶導体13は、高融点金属に低融点金属をメッキ技術を用いて成膜することによって形成してもよく、他の周知の積層技術、膜形成技術を用いることによって形成してもよい。なお、可溶導体13は、外層を構成する低融点金属を用いて、発熱体引出電極16及び電極12(A1),12(A2)へ、ハンダ接続することができる。
Even if the reflow temperature exceeds the melting temperature of the low melting point metal layer and the low melting point metal melts when the
なお、可溶導体13の酸化防止、及び可溶導体13の溶融時における濡れ性を向上させるために、可溶導体13上のほぼ全面にフラックス17を塗布してもよい。
In order to prevent oxidation of the
[第2の発熱体]
保護素子10は、絶縁基板11上に、これら電極12(A1),12(A2)、第1の発熱抵抗体14、絶縁部材15、発熱体引出電極16、及び発熱体電極18(P1),18(P2)が形成されるとともに可溶導体13が搭載されると、カバー部材19に覆われることによりその内部が保護される。
[Second heating element]
The
カバー部材19は、保護素子10の側面を構成する側壁20と、保護素子10の上面を構成する天面部21とを有し、側壁20が絶縁基板11上に接続されることにより、保護素子10の内部を閉塞する蓋体となる。このカバー部材19は、上記絶縁基板11と同様に、たとえば、セラミックスやガラスエポキシ基板等の絶縁性を有する部材を用いて形成されている。
The
側壁20は、基端部20aから天面部21に掛けて導通電極22が形成されている。導通電極22は、例えば、Cu、W、Mo、Au等公知の導電材料を用いることができる。また、導通電極22は、基端部20aの端面から臨まされている。そして、側壁20は、基端部20aが、導電性接着剤やハンダペースト等の接着剤23によって、発熱体電極18(P1),18(P2)に接続される。これにより、側壁20は、導通電極22が発熱体電極18(P1),18(P2)に電気的に接続されている。
The
天面部21は、側壁20間に亘って第2の発熱抵抗体25が形成されている。第2の発熱抵抗体25は、上記第1の発熱抵抗体14と同様に、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。第2の発熱抵抗体25は、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天面部21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。第2の発熱抵抗体25は、天面部21上に形成された後、さらにカバー部材19を構成する絶縁部材が積層されることにより、天面部21に内蔵される。また、第2の発熱抵抗体25は、カバー部材19が絶縁基板11上を覆うことにより、発熱体引出電極16と対向する位置に形成されている。
In the
また、第2の発熱抵抗体25は、両端が側壁20に形成された導通電極22と接続されている。そして、天面部21は、発熱体電極18(P1),18(P2)及び導通電極22を介して第2の発熱抵抗体25が通電されることにより発熱する。したがって、保護素子10は、カバー部材19の天面部21側からも、可溶導体13を加熱することができる。
The
また、天面部21は、可溶導体13と対向する内面21aに、カバー部電極26を形成することが好ましい。カバー部電極26は、第2の発熱抵抗体25と重畳する位置に形成されている。このカバー部電極26は、第1、第2の発熱抵抗体14,25が発熱し、可溶導体13が溶融されると、溶融導体が接触して濡れ広がることにより、溶融導体を保持する許容量を増加させることができる。
Moreover, it is preferable that the
このとき、保護素子10は、第2の発熱抵抗体25によってカバー部電極26も加熱されているため、第1の発熱抵抗体14の熱がカバー部電極26によって吸熱されることが無い。したがって、保護素子10は、カバー部電極26に確実に溶融導体を濡れ広がらせることができ、溢れた溶融導体による短絡を防止することができる。
At this time, since the
[保護素子の使用方法]
図3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30内の回路に用いられる。
[How to use protection elements]
As shown in FIG. 3, the
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31〜34からなるバッテリスタック35を有するバッテリパック30に組み込まれて使用される。
For example, the
バッテリパック30は、バッテリスタック35と、バッテリスタック35の充放電を制御する充放電制御回路40と、バッテリスタック35の異常時に充電を遮断する本発明が適用された保護素子10と、各バッテリセル31〜34の電圧を検出する検出回路36と、検出回路36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37とを備える。
The
バッテリスタック35は、過充電及び過放電状態から保護するための制御を要するバッテリセル31〜34が直列接続されたものであり、バッテリパック30の正極端子30a、負極端子30bを介して、着脱可能に充電装置45に接続され、充電装置45からの充電電圧が印加される。充電装置45により充電されたバッテリパック30の正極端子30a、負極端子30b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。
The
充放電制御回路40は、バッテリスタック35から充電装置45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41,42と、これらの電流制御素子41,42の動作を制御する制御部43とを備える。電流制御素子41,42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43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35の電流経路の導通と遮断とを制御する。制御部43は、充電装置45から電力供給を受けて動作し、検出回路36による検出結果に応じて、バッテリスタック35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41,42の動作を制御する。
The charge /
保護素子10は、たとえば、バッテリスタック35と充放電制御回路40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37によって制御される。
The
検出回路36は、各バッテリセル31〜34と接続され、各バッテリセル31〜34の電圧値を検出して、各電圧値を充放電制御回路40の制御部43に供給する。また、検出回路36は、いずれか1つのバッテリセル31〜34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37を制御する制御信号を出力する。
The
電流制御素子37は、たとえばFETにより構成され、検出回路36から出力される検出信号によって、バッテリセル31〜34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35の充放電電流経路を電流制御素子41,42のスイッチ動作によらず遮断するように制御する。
The
以上のような構成からなるバッテリパック30において、本発明が適用された保護素子10は、図4に示すような回路構成を有する。すなわち、保護素子10は、発熱体引出電極16を介して直列接続された可溶導体13と、可溶導体13の接続点を介して通電して発熱することによって可溶導体13を溶融する第1の発熱抵抗体14と、第1の発熱抵抗体14と発熱体電極18(A1)及び導通電極22を介して通電して発熱することによって可溶導体13を溶融する第2の発熱抵抗体25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、第1、第2の発熱抵抗体14,25が電流制御素子37と接続される。保護素子10の2個の電極12のうち、一方は、A1に接続され、他方は、A2に接続される。また、発熱体引出電極16とこれに接続された発熱体電極18は、P1に接続され、他方の発熱体電極18は、P2に接続される。
In the
このような回路構成からなる保護素子10は、バッテリセル31〜34のいずれか一又は複数に電圧異常等が検知されると、電流制御素子37によって第2の発熱抵抗体25及び第1の発熱抵抗体14が発熱される。これにより、保護素子10は、第1、第2の発熱抵抗体14,25によって、可溶導体13を加熱する。したがって、保護素子10によれば、電流経路上の可溶導体13の定格を向上させるべく、断面積を厚くした場合にも、素早く、確実に溶断することができる。
In the
また、保護素子10は、発熱体引出電極16と対向してカバー部電極26が形成されているため、図5に示す発熱体引出電極16のみで溶融導体を保持する場合に比して、図6に示すように、溶融導体を保持する許容量を飛躍的に向上させることができる。このカバー部電極26は、天面部21に設けられた第2の発熱抵抗体25によって加熱されているため、可溶導体13の濡れ性を阻害することなく、充分に濡れ広がらせ、許容量を増大させることができる。
Further, since the
なお、本発明の保護素子は、リチウムイオン二次電池のバッテリパックに用いる場合に限らず、電気信号による電流経路の遮断を必要とする様々な用途にももちろん応用可能である。また、電流制御素子37による保護素子10の作動条件は、バッテリセル31〜34の電圧異常の場合に限らず、例えば周囲の温度の異常な上昇や、水没等、あらゆるアクシデントを検知することによって作動させることができる。
The protection element of the present invention is not limited to use in a battery pack of a lithium ion secondary battery, and can of course be applied to various uses that require interruption of a current path by an electric signal. In addition, the operating condition of the
[変形例1]
次いで、本発明が適用された保護素子の変形例について説明する。なお、以下に説明する保護素子において、上記保護素子10と同一の部材については、同一の符号を付してその詳細を省略する。
[Modification 1]
Next, modifications of the protection element to which the present invention is applied will be described. Note that, in the protective element described below, the same members as those of the
図7に示す保護素子50は、第1の発熱抵抗体14と第2の発熱抵抗体25とが並列に接続されたものである。図7、図8に示すように、保護素子50は、第1、第2の発熱抵抗体14,25が発熱体電極18(P1),18(P2)の両方と接続されている。また、保護素子50は、発熱体引出電極16と接続されている発熱体電極18がP1に接続され、他方の発熱体電極18がP2に接続されている。その他の構成は保護素子10と同じである。
7 includes a
このような回路構成からなる保護素子50は、バッテリセル31〜34のいずれか一又は複数に電圧異常等が検知されると、電流制御素子37によって第1の発熱抵抗体14及び第2の発熱抵抗体25が発熱される。これにより、保護素子10は、第1、第2の発熱抵抗体14,25によって、可溶導体13を加熱する。したがって、保護素子10によれば、電流経路上の可溶導体13の定格を向上させるべく、断面積を厚くした場合にも、素早く、確実に溶断することができる。また、保護素子50においても、カバー部材19の天面部21に、発熱体引出電極16と対向するカバー部電極26を設けることにより、溶融導体を保持する許容量を増大させることができる。
In the
また、保護素子50は、第1、第2の発熱抵抗体14,25を並列で接続しているため、静電気の影響等で一方の発熱抵抗体が壊れた場合にも、他方の発熱抵抗体を発熱させ、可溶導体13を溶断することができる。
Further, since the
[変形例2]
また、本発明が適用された保護素子は、以下のように構成してもよい。図9に示す保護素子60は、第1の発熱抵抗体14と第2の発熱抵抗体25とを、別々の電流経路に接続させたものである。図9、図10に示すように、保護素子60において、第1の発熱抵抗体14は、発熱体引出電極16を介してP1と接続され、発熱体電極61を介してP2と接続されている。また、第2の発熱抵抗体25は、一対の発熱体電極62,62に接続され、これら一対の発熱体電極62,62は、第1の発熱抵抗体14とは別個の電流経路上に接続されている。その他の構成は保護素子10と同じである。
[Modification 2]
Moreover, you may comprise the protection element to which this invention was applied as follows. The
このように保護素子60は、第1の発熱抵抗体14と第2の発熱抵抗体25とを別々の電流経路上に形成しているため、例えば、第1の発熱抵抗体14をバッテリセル31〜34が接続されたラインに設け、第2の発熱抵抗体25をICやマイコンが接続されたラインに設けることで、相互の絶縁性を向上させることができ、素子全体の安定性を向上させることができる。
Thus, since the
[変形例3]
また、本発明が適用された保護素子は、以下のように構成してもよい。図11に示す保護素子70は、第2の発熱抵抗体25を天面部21の内部に設けるのではなく、発熱体引出電極16と対向する内面21aに設け、カバー部電極26の機能を兼用させたものである。その他の構成は、保護素子50と同じである。
[Modification 3]
Moreover, you may comprise the protection element to which this invention was applied as follows. The
天面部21の内面21aに設けられた第2の発熱抵抗体25は、カバー部材19側から可溶導体13を加熱すると共に、カバー部電極26と同様に、溶融導体を保持し、許容量を増大させることができる。
The
保護素子70は、第2の発熱抵抗体25を天面部21の内面21aに設けることで、第2の発熱抵抗体25の形成工程を簡略させるとともに、天面部21の薄型化を図り、素子の厚みを減らすことができる。なお、第2の発熱抵抗体25は、図11に示すように、第1の発熱抵抗体14と並列に接続されていてもよく、図2に示すように、第1の発熱抵抗体14と直列に接続されていてもよい。
The
[変形例4]
また、本発明が適用された保護素子は、以下のように構成してもよい。図12に示す保護素子80は、第2の発熱抵抗体25を天面部21の上面21bに設けたものである。その他の構成は、保護素子50と同じである。
[Modification 4]
Moreover, you may comprise the protection element to which this invention was applied as follows. The
保護素子80によっても、天面得21の積層構造が簡略化され、第2の発熱抵抗体25を簡易な構成で形成することができ、また天面部21の薄型化を図り、素子の厚みを減らすことができる。なお、保護素子80は、第2の発熱抵抗体25が第1の発熱抵抗体14と並列に接続されていてもよく(図13)、あるいは第1の発熱抵抗体14と直列に接続されていてもよい。なお、保護素子80は、天面部21の内面21aにカバー部電極26を設けることが好ましい。
The
[変形例5]
また、本発明が適用された保護素子は、以下のように構成してもよい。図13に示す保護素子90は、第2の発熱抵抗体25と、第2の発熱抵抗体25が形成されたベース基板91と、第2の発熱抵抗体25に電気的に接続されるとともに第1の発熱抵抗体14と接続された一対の発熱体電極18(P1)、18(P2)上に接続された導通電極22とを有する発熱体モジュール92を有し、この発熱体モジュール92が、絶縁基板11上に搭載されているものである。
[Modification 5]
Moreover, you may comprise the protection element to which this invention was applied as follows. The
ベース基板91は、上記絶縁基板11と同様に、たとえば、セラミックスやガラスエポキシ基板等の絶縁性を有する部材を用いて形成されている。ベース基板91は、第2の発熱抵抗体25が内蔵されているが、内面91aや上面91bに設けてもよい。導通電極22は、ベース基板91の両側に立設され、発熱体モジュール92の側壁をなす。また、導通電極22は、第2の発熱抵抗体25と電気的に接続され、絶縁基板11上に設けられた発熱体電極18(P1)、18(P2)上に接続されることにより、第2の発熱抵抗体25を通電、発熱させる。
The
この発熱体モジュール92は、予めベース基板91に第2の発熱抵抗体25が設けられると共に一対の導通電極22が接続される。そして、発熱体モジュール92は、導通電極22の基端部を、絶縁基板11上に形成された発熱体電極18(P1)、18(P2)上に接続される。その後、保護素子90は、さらに発熱体モジュール92を覆うように、カバー部材19を設ける。
In the
このように、保護素子90は、カバー部材19と、第2の発熱抵抗体25を有する発熱体モジュール92を設けている。したがって、保護素子90は、カバー部材19によって発熱体モジュール92を保護しているため、ベース基板91や導通電極22が強度不足であっても問題ない。また、保護素子90は、カバー部材19によって発熱体モジュール92を覆うため、発熱体モジュール92に対する外部からの影響を防止することができる。
As described above, the
更に、保護素子90は、予めモジュール化された発熱体モジュール92を絶縁基板11上に導電性の接着剤等によって接続するのみで搭載することができ、製造工程の簡略化を図ることができる。
Furthermore, the
[変形例6]
また、本発明が適用された保護素子は、以下のように構成してもよい。図14に示す保護素子100は、発熱体モジュール92がカバー部材19の内面に接続されることにより、該カバー部材19と一体に設けられたものである。発熱体モジュール92をカバー部材19と一体に形成することにより、保護素子100は、発熱体モジュール92の実装とカバー部材19の取付けが同時に完了し、製造工程の省力化を図ることができる。また、保護素子100は、発熱体モジュール92とカバー部材19との取り扱いを容易にすることができる。
[Modification 6]
Moreover, you may comprise the protection element to which this invention was applied as follows. The
[変形例7]
また、本発明が適用された保護素子は、以下のように構成してもよい。図15に示す保護素子110は、第2の発熱抵抗体111と、第2の発熱抵抗体111が形成されたベース基板112と、接続配線113を介してカバー部材120と接続される配線電極114とを有する発熱体モジュール115を有する。また、カバー部材120は、側壁121から天面部122に亘って、一対の発熱体電極18(P1)、18(P2)に接続される導電層123を有する。
[Modification 7]
Moreover, you may comprise the protection element to which this invention was applied as follows. 15 includes a
そして、カバー部材120は、天面部122に形成された導電層123が接続配線113を介して、発熱体モジュール115の配線電極114と接続されるとともに、側壁121の端面に臨まされた導電層123が、絶縁基板11上の第1の発熱抵抗体14と接続された一対の発熱体電極18(P1)、18(P2)と接続される。接続配線113と配線電極114や天面部122に形成された導電層123との接続は、ハンダペーストや導電性接着ペースト等の導電性を有する接着剤117によって行う。
In the
保護素子110においても、予め接続配線113を介して発熱体モジュール114をカバー部材120へ接続させておくことで、発熱体モジュール114の実装とカバー部材120の取付けが同時に完了し、製造工程の省力化を図ることができる。また、保護素子110は、発熱体モジュール114とカバー部材120との取り扱いを容易にすることができる。
Also in the
なお、発熱体モジュール115は、発熱体引出電極16と対向する位置にモジュール電極116を形成することが好ましい。モジュール電極116は、上述したカバー部電極26と同様に、第2の発熱抵抗体111によって加熱され、可溶導体13を加熱するとともに、溶融導体を保持する許容量を増大させることができる。
Note that the
1,50,60,70,80,90,100,110 保護素子、11 絶縁基板、12 電極、13 可溶導体、14 第1の発熱抵抗体、15 絶縁部材、16 発熱体引出電極、17 フラックス、18 発熱体電極、19,120 カバー部材、20,121 側壁、21,122 天面部、22 導通電極、23 接着剤、25 第2の発熱抵抗体、26 カバー部電極、30 バッテリパック、31,32,33,34 バッテリセル、35 バッテリスタック、36 検出回路、37 電流制御素子、40 充放電制御回路、41,42 電流制御素子、43 制御部、45 充電装置、91 ベース基板、113 接続配線、123 導電層 1, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110 Protection element, 11 Insulating substrate, 12 electrodes, 13 Soluble conductor, 14 First heating resistor, 15 Insulating member, 16 Heating element extraction electrode, 17 Flux , 18 Heating element electrode, 19, 120 Cover member, 20, 121 Side wall, 21, 122 Top surface part, 22 Conductive electrode, 23 Adhesive, 25 Second heating resistor, 26 Cover part electrode, 30 Battery pack, 31, 32, 33, 34 Battery cell, 35 Battery stack, 36 Detection circuit, 37 Current control element, 40 Charge / discharge control circuit, 41, 42 Current control element, 43 Control unit, 45 Charging device, 91 Base substrate, 113 Connection wiring, 123 Conductive layer
Claims (10)
上記絶縁基板に積層された第1の発熱体と、
少なくとも上記第1の発熱体を覆うように、上記絶縁基板に積層された絶縁部材と、
上記絶縁部材が積層された上記絶縁基板に積層された第1及び第2の電極と、
上記第1の発熱体と重畳するように上記絶縁部材の上に積層され、上記第1及び第2の電極の間の電流経路上で該第1の発熱体に電気的に接続された発熱体引出電極と、
上記発熱体引出電極から上記第1及び第2の電極にわたって積層され、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する可溶導体と、
上記絶縁基板上を覆うカバー部材とを備え、
上記可溶導体の上方には第2の発熱体が設けられている保護素子。 An insulating substrate;
A first heating element laminated on the insulating substrate;
An insulating member laminated on the insulating substrate so as to cover at least the first heating element;
First and second electrodes stacked on the insulating substrate on which the insulating member is stacked;
A heating element laminated on the insulating member so as to overlap the first heating element and electrically connected to the first heating element on a current path between the first and second electrodes An extraction electrode;
A soluble conductor laminated from the heating element extraction electrode to the first and second electrodes, and by heat, fusing a current path between the first electrode and the second electrode;
A cover member covering the insulating substrate,
A protective element provided with a second heating element above the fusible conductor.
上記第2の発熱体が形成されたベース基板と、
上記第2の発熱体に電気的に接続されるとともに、上記第1の発熱体と接続された一対の発熱体電極上に接続された導通電極とを有する発熱体モジュールを有し、
上記発熱体モジュールが、上記絶縁基板上に搭載されている請求項1記載の保護素子。 The second heating element;
A base substrate on which the second heating element is formed;
A heating element module electrically connected to the second heating element and having a conductive electrode connected on a pair of heating element electrodes connected to the first heating element;
The protection element according to claim 1, wherein the heating element module is mounted on the insulating substrate.
上記第2の発熱体は、上記カバー部材に設けられた導電層を介して、上記第1及び第2の電極と接続されている請求項9記載の保護素子。 The heating element module is connected to the inner surface of the top surface portion of the cover member via connection wiring, and is integrated with the cover member.
The protection element according to claim 9, wherein the second heating element is connected to the first and second electrodes through a conductive layer provided on the cover member.
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