TWI629701B - Protective element and structure body with protective element - Google Patents
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Abstract
提供能對應於鋰離子二次電池等之高電壓化、大電流化使額定值提升的保護元件。具備：絕緣基板(11)；發熱電阻體(14)；第1及第2電極(12)(A1)(A2)；發熱體引出電極，與發熱電阻體(14)連接；可熔導體(13)，從發熱體引出電極(16)積層於第1及第2電極(12)(A1)(A2)，因加熱而熔斷第1、第2電極(12)(A1)(A2)間的電流路徑，於絕緣基板(11)，在與設有可熔導體(13)之面相同面形成有第1、第2外部連接電極(21),(23)及一或複數個第1、第2外部連接端子(22)、(24)，第1外部連接端子(22)與第2外部連接端子(24)之合成電阻較第1、第2外部連接電極(21),(23)間之導通電阻低。
Description
本發明係關於藉由熔斷電流路徑而停止連接於電流路徑上之充放電以抑制電池之熱失控的保護元件。本申請案係以在日本於2013年6月13日申請之日本專利申請號特願2013-125080為基礎主張優先權，以此申請為參考並援用於本申請案。
可充電而反覆使用之二次電池大多係被加工為電池包再提供給使用者。特別於重量能量密度高之鋰離子二次電池中，為確保使用者及電子機器的安全，一般將過充電保護、過放電保護等數個保護電路內建於電池包，而具有於特定狀況將電池包之輸出截斷之機能。
此種保護元件係藉由使用內建於電池包之FET開關進行輸出之ON/OFF，以進行電池包的過充電保護或過放電保護動作。然而，即使因某些原因造成FET開關短路破壞時，被施加雷電突波等而有瞬間大電流流通時，或因電池單元之壽命而輸出電壓異常下降或反之輸出過大異常電壓時，電池包或電子機器必須被保護免於起火等之事故。因此，係使用一種保護元件，其為了不論在上述可假定之任何異常狀態均可安全地截斷電池包之輸出，而由具有依來自外部之訊號而截斷電流路徑之機能的保險絲元件構成。
作為此種鋰離子二次電池等用之保護電路之保護元件，一般
係使用如專利文獻1所記載，於保護元件內部具有發熱電阻體，藉由此發熱電阻體將電流路徑上之可熔導體熔斷的構造。
作為本發明之關聯技術，於圖11(A)(B)顯示保護元件。保護元件50具備：絕緣基板51、積層於絕緣基板51且被玻璃等絕緣構件52覆蓋的發熱電阻體53、形成於絕緣基板51兩端之一對電極54,54、於絕緣基板51上積層為與發熱電阻體53重疊之發熱體引出電極55、以及兩端分別連接於一對電極54,54且中央部連接於發熱體引出電極55的可熔導體56。
發熱體引出電極55之一端連接於第1發熱體電極57。又，發熱電阻體53之另一端連接於第2發熱體電極58。此外，保護元件50為了防止可熔導體56之氧化而於可熔導體56上之大致全面塗布有助焊劑61。又，保護元件50亦可為了保護內部將罩構件載置於絕緣基板51上。
此種保護元件50中，形成於絕緣基板51表面之一對電極54,54透過形成於絕緣基板側面之導電通孔59而與形成於絕緣基板51背面之外部連接電極60電氣連接。接著，保護元件50藉由於鋰離子二次電池等用之保護電路之基板上連接外部連接電極60，而構成該保護元件之電流路徑之一部分。
〔專利文獻1〕日本特開2010-003665號公報
此外，近年使用電池與馬達之HEV(Hybrid Electric Vechicle)或EV(Electric Vechicle)急速普及。作為HEV或EV之動力源，從能量密度與輸出特性來看係使用鋰離子二次電池。又，鋰離子二次電池在飛機領域也開
始實用化。在汽車用途或飛機用途，必須有高電壓、大電流。因此，雖有開發可承受高電壓、大電流之專用電池單元，但由於製造成本上之問題，大多場合係將複數個電池單元串聯、並聯，藉此使用通用電池單元來確保必要之電壓、電流。
在此種鋰離子二次電池等之大電流用途中，保護元件亦被要
求額定值之更加提升。亦即，隨著鋰離子二次電池等高電壓化、大電流化，若搭載於保護電路之保護元件不具備對應該高電壓化、大電流化之額定值，則恐會產生在通常使用狀態下電流路徑上之可熔導體熔斷或因保護元件之發熱而連接不良或對週邊元件等帶來不良影響。
又，保護元件50中，藉由可熔導體而連接之一對電極54,54
間之內部導通電阻亦能充分下降至能對應額定值提升的程度(例如1mΩ未滿)。
然而，於絕緣基板51背面設置外部連接電極60且將一對電極
54,54與該外部連接電極60藉由導電通孔59連接之保護元件50中，一對電極54,54之各個與外部連接電極60間之導通電阻高(例如0.5~1.0mΩ)，即使於導電通孔內充填導體，在降低保護元件整體之導通電阻方面亦有極限。
因此，本發明目的在於能對應於鋰離子二次電池等之高電壓化、大電流化使額定值提升的保護元件及構裝有保護元件之構裝體。
為解決上述課題，本發明之保護元件具備：絕緣基板；發熱電阻體，配置於上述絕緣基板；第1及第2電極，積層於上述絕緣基板；發熱體引出電極，於上述第1及第2電極之間之電流路徑上電氣連接於該發熱電阻體；可熔導體，以從上述發熱體引出電極跨至上述第1及第2電極之方
式積層，因加熱而熔斷該第1電極與該第2電極之間的電流路徑；以及形成於上述絕緣基板之與設有上述可熔導體之面相同面且與上述第1電極連續之第1外部連接電極、設於上述第1外部連接電極上之一或複數個第1外部連接端子、與上述第2電極連續之第2外部連接電極、設於上述第2外部連接電極上之一或複數個第2外部連接端子；上述第1外部連接端子與上述第2外部連接端子之合成電阻較上述第1、第2外部連接電極間之導通電阻低。
又，本發明之構裝體，係於構裝對象物構裝有保護元件，上
述保護元件具備：絕緣基板；發熱電阻體，配置於上述絕緣基板；第1及第2電極，積層於上述絕緣基板；發熱體引出電極，於上述第1及第2電極之間之電流路徑上電氣連接於該發熱電阻體；可熔導體，以從上述發熱體引出電極跨至上述第1及第2電極之方式積層，因加熱而熔斷該第1電極與該第2電極之間的電流路徑；以及形成於上述絕緣基板之與形成有上述第1、第2電極之面相同之表面且與上述第1電極連續之第1外部連接電極及與上述第2電極連續之第2外部連接電極；上述第1電極透過連接於上述第1外部連接電極上之第1外部連接端子而與上述構裝對象物連接，上述第2電極透過連接於上述第2外部連接電極上之第2外部連接端子而與上述構裝對象物連接；上述第1外部連接端子與上述第2外部連接端子之合成電阻較上述第1、第2外部連接電極間之導通電阻低。
根據本發明，能容易地降低從第1、第2外部連接電極之後之
導通電阻，能與第1、第2電極間之內部導通電阻之低電阻化相輔相成地謀求使元件整體額定值跳躍性地提升。
10‧‧‧保護元件
11‧‧‧絕緣基板
12‧‧‧電極
13‧‧‧可熔導體
14‧‧‧發熱電阻體
15‧‧‧絕緣構件
16‧‧‧發熱體引出電極
17‧‧‧助焊劑
18‧‧‧發熱體電極
19‧‧‧蓋構件
20‧‧‧絕緣層
21‧‧‧第1外部連接電極
22‧‧‧第1外部連接端子
23‧‧‧第2外部連接電極
24‧‧‧第2外部連接端子
30‧‧‧電池包
31~34‧‧‧電池單元
36‧‧‧檢測電路
37‧‧‧電流控制元件
40‧‧‧充放電控制電路
41、42‧‧‧電流控制元件
43‧‧‧控制部
45‧‧‧充電裝置
圖1係顯示適用本發明之保護元件之剖面圖。
圖2係省略蓋構件而顯示適用本發明之保護元件之俯視圖。
圖3係省略蓋構件而顯示適用本發明之其他保護元件之俯視圖。
圖4係顯示構裝有適用本發明之保護元件之構裝體構成的方塊圖。
圖5係顯示適用本發明之保護元件之電路構成例的圖。
圖6係顯示可熔導體熔斷後之保護元件的剖面圖。
圖7係顯示於絕緣基板內藏有發熱體之保護元件之變形例的剖面圖。
圖8係顯示於絕緣基板背面形成有發熱體之保護元件之變形例的剖面圖。
圖9係顯示於絕緣基板表面形成有發熱體之保護元件之變形例的立體圖。
圖10係顯示於絕緣基板表面形成有發熱元件之保護元件之變形例的立體圖。
圖11係顯示與適用本發明之保護元件之關聯技術相關之保護元件之圖，(A)係俯視圖，(B)係A-A‘剖面圖。
以下，參照圖式詳細說明適用本發明之保護元件及構裝有保護元件之構裝體。此外，本發明不限定僅為以下之實施形態，當然可在不偏離本發明要旨之範圍內進行各種變更。又，圖式係示意顯示，各尺寸之比率等係與現實物有相異處。具體之尺寸等應參酌以下之說明而作判斷。又，當然於圖式互相之間亦含有彼此之尺寸的關係或比率相異的部分。
圖1、2顯示適用本發明之保護元件10。圖1係圖2所示之A-A‘剖面圖。如圖1、圖2所示，保護元件10具備絕緣基板11、積層於絕緣基板11且為絕緣構件15所覆蓋之發熱電阻體14、形成於絕緣基板11兩端之第1、第2電極12(A1),12(A2)、以與發熱電阻體14重疊之方式積層於絕緣構件15上之發熱體引出電極16、兩端分別與第1、第2電極12(A1),12(A2)連接且中央部連接於發熱體引出電極16之可熔導體13。
方形之絕緣基板11，係使用例如氧化鋁、玻璃陶瓷、莫來石、及氧化鋯等具有絕緣性之構件形成。雖亦可使用其他玻璃環氧基板、苯酚基板等用於印刷配線基板的材料，但需留意保險絲熔斷時之溫度。
發熱電阻體14係具有電阻值較高、會因通電而發熱之導電性之構件，由例如W、Mo、Ru等所構成。發熱電阻體14能藉由將此等合金或組成物、化合物之粉狀體與樹脂黏結劑等混合，將形成之糊狀物使用網版印刷技術於絕緣基板11上形成圖案，並藉由鍛燒等方式而形成。
絕緣基板11，係以覆蓋發熱電阻體14之方式配置絕緣構件15，且以隔著此絕緣構件15與發熱電阻體14對向之方式配置發熱體引出電極16。此外，為了有效率地將發熱電阻體14的熱傳導至可熔導體13，亦可將絕緣構件15積層於發熱電阻體14與絕緣基板11之間。
發熱體引出電極16之一端連接於發熱體電極18(P1)。又，發熱電阻體14之一端連接於發熱體電極18(P1)，另一端連接於另一發熱體電極18(P2)。此外，於另一發熱體電極18(P2)上設有發熱體連接端子18a。發熱體連接端子18a係與後述之第1、第2外部連接端子22,24同樣地，使
用金屬塊或金屬柱而形成，往上方突出。
可熔導體13，例如係由高熔點金屬或低熔點金屬構成之單
層構造體或具有高熔點金屬與低熔點金屬之積層構造體，較佳為具有內層為高熔點金屬層、外層為低熔點金屬層的積層構造體。此外，亦可具有內層為低熔點金屬層、外層為高熔點金屬層。又，可熔導體13亦可為上層與下層之雙層積層構造，亦可具有上層為高熔點金屬層、下層為低熔點金屬層。
高熔點金屬，較佳係以Ag或Cu或此等中之任一者作為主
成分的金屬，具有即使藉由回流爐進行基板構裝亦不會熔融之高熔點。低熔點金屬較佳為以Sn作為主成分之金屬，係一般稱為「無鉛焊料」的材料(例如千住金屬工業製，M705等)。低熔點金屬之熔點不一定要高於回流爐之溫度，亦可以200℃程度熔融。藉由積層高熔點金屬層與低熔點金屬層，即使回流溫度超過低熔點金屬之熔融溫度而低熔點金屬層熔融，作為可熔導體13亦不至於熔斷。可熔導體13，能使用鍍敷技術於高熔點金屬層形成低熔點金屬層，亦可藉由其他周知之積層技術、膜形成技術形成於高熔點金屬層積層有低熔點金屬層之積層構造體。又，相反地在以高熔點金屬層作為外層時亦能以相同之成膜技術形成。此外，可熔導體13之對發熱體引出電極16及第1、第2電極12(A1),12(A2)之連接，能藉由使用低熔點金屬層焊接來實現。
又，保護元件10為了防止可熔導體13之氧化而於可熔導體
13上之大致全面塗布有助焊劑17。又，保護元件10係為了保護內部而於絕緣基板11上載置有蓋構件19。蓋構件19亦可立設於第1、第2電極12(A1),
12(A2)上所形成之玻璃等絕緣層20上。
又，保護元件10如圖1、圖2所示，於絕緣基板11之形成有第1、第2電極12(A1),12(A2)之表面，形成有與第1電極12(A1)連續之第1外部連接電極21、設於第1外部連接電極21上之第1外部連接端子22、與第2電極12(A2)連續之第2外部連接電極23、設於第2外部連接電極23上之第2外部連接端子24。
第1、第2外部連接電極21,23，係將保護元件10與組裝有
保護元件10之鋰離子二次電池等之保護電路連接的電極，第1外部連接電極21與第1電極12(A1)連續，第2外部連接電極23與第2電極12(A2)連續。
第1、第2外部連接電極21,23係使用Cu或Ag等一般電極
材料形成，形成於絕緣基板11之與第1、第2電極12(A1),12(A2)之形成面相同面。亦即，圖1、圖2所示之保護元件10，設有可熔導體13之表面為構裝面。此外，第1、第2外部連接電極21,23能與第1、第2電極12(A1),12(A2)同時形成。
於第1外部連接電極21上設有第1外部連接端子22。同樣
地，於第2外部連接電極23上設有第2外部連接端子24。此等第1、第2外部連接端子22,24，係用以對保護電路基板構裝的連接端子，能使用例如金屬塊或金屬柱來形成。又，第1、第2外部連接端子22,24如圖1所示具有較設於絕緣基板11上之蓋構件19突出之高度，能構裝於作為保護元件10之構裝對象物之電路基板側。
如上述，保護元件10並非如關聯技術中所示之保護元件50
般於絕緣基板51背面設置外部連接電極60而將一對電極54與該外部連接電極60藉由導電通孔59來連接者(參照圖11)，而係於與第1、第2電極12(A1),12(A2)同一表面，透過外部連接電極21,23來形成外部連接端子22,24。又，保護元件10構成為第1外部連接端子22與第2外部連接端子24之合成電阻較透過可熔導體13連接之第1、第2外部連接電極21,23間之導通電阻低。
藉此，保護元件10能使元件整體之額定值提升，能對應大電
流。亦即，在作為HEV或EV等之動力源等使用之鋰離子二次電池等之大電流用途中，保護元件之額定值被要求更加提升。又，藉由可熔導體13連接之第1、第2外部連接電極21,23間之內部導通電阻，能充分下降至能對應額定值提升的程度(例如1mΩ未滿)。
進而，保護元件10，係於與第1、第2電極12(A1),12(A2)同一
表面設有外部連接端子22,24。此外部連接端子22,24係設於外部連接電極21,23上，形狀或尺寸等自由度高，能容易地設置導通電阻低之端子。藉此，保護元件10構成為第1外部連接端子22與第2外部連接端子24之合成電阻較第1、第2外部連接電極21,23間之內部導通電阻低。
因此，根據保護元件10，能容易地降低在保護元件50之構成
中會變高之從第1、第2外部連接電極之後之導通電阻，能與第1、第2電極間之內部導通電阻之低電阻化相輔相成地謀求使元件整體額定值跳躍性地提升。
作為第1、第2外部連接端子22,24，能使用例如由以Sn作為
主成分之無鉛焊料構成之金屬塊或金屬柱來構成。金屬塊或金屬柱之形狀
不限。第1、第2外部連接端子22,24之電阻值，能從材料或形狀、尺寸求出。例如，在使用於Cu芯表面塗布有焊料之直方體金屬柱(Cu芯：0.6mm×0.6mm、剖面積0.36mm2、高度1mm、比電阻17.2μΩ．mm)之場合，其一端子之Cu芯部電阻值為約0.048mΩ，若考量焊料塗布量，則可知使第1、第2外部連接端子22,24串聯之電阻值為較低之0.096mΩ未滿，能提升保護元件10整體之額定值。
此外，保護元件10，能從於第1、第2外部連接端子22,24間之電阻值求出元件整體之全電阻值，從與此全電阻值為已知之第1、第2外部連接端子22,24之合成電阻之差，求出第1、第2外部連接電極21,23間之內部導通電阻。又，保護元件10，能測定第1、第2外部連接電極21,23間之內部導通電阻，從與元件整體之全電阻值之差，求出第1、第2外部連接端子22,24之合成電阻。
又，如圖3所示，保護元件10，亦可將第1、第2外部連接電極21,23藉由形成為矩形狀等而設置成更寬廣，藉由設置複數個第1、第2外部連接端子22,24來降低導通電阻。除此之外，保護元件10亦可藉由於設成較寬廣之第1、第2外部連接電極21,23設置大徑之第1、第2外部連接端子22,24，來降低導通電阻。
又，第1、第2外部連接端子22,24，亦可藉由於作為芯部之高熔點金屬22a,24a表面設置低熔點金屬22b,24b來形成。作為構成低熔點金屬22b,24b之金屬，可非常合適地使用以Sn為主成分之無鉛焊料等之焊料，作為高熔點金屬22a,24a，可非常合適地使用以Cu或Ag為主成分之合金等。
藉由於高熔點金屬22a,24a表面設置低熔點金屬22b,24b，在
將保護元件10回流構裝之場合，即使回流溫度超過低熔點金屬22b,24b之熔融溫度而使低熔點金屬熔融，亦能防止作為第1、第2外部連接端子22,24熔融。又，第1、第2外部連接端子22,24能使用構成外層之低熔點金屬來對第1、第2外部連接電極21,23連接。
第1、第2外部連接端子22,24，能使用鍍敷技術將低熔點金屬成膜於高熔點金屬22a,24a，且亦能藉由其他周知之積層技術、膜形成技術來形成。
此外，第1、第2外部連接端子22,24，除可使用金屬塊或金屬柱來形成以外，亦可藉由透過塗布導電鍍敷層或導電糊而形成之導電層來形成。
又，第1、第2外部連接端子22,24亦可預先設於構裝有保護元件10之電路基板等之構裝對象物側，在構裝有保護元件10之構裝體中與第1、第2外部連接電極21,23連接。
此種保護元件10，如圖4所示例如被組裝於鋰離子二次電池之電池包30內之電路來使用。電池包30，例如具有由合計4個鋰離子二次電池之電池單元31~34構成之電池堆35。
電池包30具備電池堆35、控制電池堆35之充放電的充放電控制電路40、於電池堆35之異常時截斷充電之適用本發明的保護元件10、檢測出各電池單元31~34之電壓的檢測電路36、及對應檢測電路36之檢測結果來控制保護元件10之動作之電流控制元件37。
電池堆35係將需要為了保護免於過充電及過放電狀態之控
制之電池單元31~34被串聯連接而成，經由電池包30之正極端子30a、負極端子30b，可拆裝地連接於充電裝置45，被施加來自充電裝置45之充電電壓。可藉由將以充電裝置45充電之電池包30之正極端子30a、負極端子30b連接於靠電池動作的電子機器，來使此電子機器動作。
充放電控制電路40具備：於從電池堆35向充電裝置45流
動之電流路徑串聯連接之兩個電流控制元件41,42、及控制此等電流控制元件41,42之動作的控制部43。電流控制元件41,42，例如由場效電晶體(以下稱FET)構成，藉由控制部43控制閘電壓，控制電池堆35之電流路徑之導通與截斷。控制部43係從充電裝置45接收電力供給而動作，對應檢測電路36之檢測結果，於電池堆35過放電或過充電時，以截斷電流路徑之方式控制電流控制元件41,42之動作。
保護元件10係例如連接於電池堆35與充放電控制電路40
之間之充放電電流路徑上，其動作受電流控制元件37控制。
檢測電路36係與各電池單元31~34相連接，檢測各電池單
元31~34之電壓值，將各電壓值供給至充放電控制電路40之控制部43。又，檢測電路36係於任一個電池單元31~34成為過充電電壓或過放電電壓時輸出控制電流控制元件37之控制訊號。
電流控制元件37係由例如FET構成，藉由從檢測電路36
輸出之檢測訊號，當電池單元31~34之電壓值成為超過既定之過放電或過充電狀態之電壓時，使保護元件10動作，以控制成將電池堆35之充放電電流路徑不論電流控制元件41,42之開關動作為何均予以截斷。
於如以上之結構構成之電池包30中適用本發明之保護元件
10具有如圖5所示之電路結構。亦即，保護元件10係由經由發熱體引出電極16串聯連接之可熔導體13、及經由可熔導體13之連接點通電而發熱藉此熔融可熔導體13之發熱電阻體14所構成之電路結構。又，保護元件10中，例如可熔導體13被串聯連接於充放電電流路徑上，且發熱電阻體14與電流控制元件37連接。保護元件10之兩個電極12中，第1電極經由第1外部連接端子22連接於A1，第2電極經由第2外部連接端子24連接於A2。又，發熱體引出電極16與連接於此之發熱體電極18係連接至P1，另一發熱體電極18則連接於P2。
在構裝有此種保護元件10之構裝體即電池包30之電路構成中，保護元件10，構成為第1外部連接端子22與第2外部連接端子24之合成電阻較透過可熔導體13連接之第1、第2外部連接電極21,23間之導通電阻低。藉此，電池包30，能使保護元件10作為元件整體之額定值提升，能對應大電流。
又，電池包30，在保護元件10之發熱電阻體14發熱後，可熔導體13即熔融，如圖6所示，藉由其濕潤性而被引流至發熱體引出電極16上。其結果，保護元件10可藉由可熔導體13熔斷來確實地截斷電流路徑。
此外，本發明之保護元件不限於使用於鋰離子二次電池之電池包，當然可應用於需要藉由電氣信號截斷電流路徑之各種用途。
圖7係顯示使用了改變發熱電阻體14之配置位置者之場合的變形例。此外，以下說明中，針對與上述之保護元件10相同之構成賦予相同符號，省略其詳細說明。
如圖7所示，保護元件70具備絕緣基板11、內藏於絕緣基板
11之發熱電阻體14、形成於絕緣基板11兩端之電極12(A1),12(A2)、以與發熱電阻體14重疊之方式積層於絕緣基板11上之發熱體引出電極16、兩端分別與電極12(A1),12(A2)連接且中央部連接於發熱體引出電極16之可熔導體13。
又，保護元件70，於絕緣基板11之形成有第1、第2電極12(A1),
12(A2)之表面，形成有與第1電極12(A1)連續之第1外部連接電極21、設於第1外部連接電極21上之第1外部連接端子22、與第2電極12(A2)連續之第2外部連接電極23、設於第2外部連接電極23上之第2外部連接端子24。
此外，保護元件70，設有保護絕緣基板11之表面上之蓋構件
19。又，可熔導體13於表面上塗布有助焊劑17。保護元件70，除了發熱電阻體14內藏於絕緣基板11以及未設有絕緣構件15這兩點以外，具有與上述之保護元件10相同之構成。
此保護元件70，藉由發熱電阻體14內藏於絕緣基板11，使絕
緣基板11之表面11a平坦化，藉此，能將發熱體引出電極16形成於與電極12(A1),12(A2)同一平面上。又，保護元件70，藉由將發熱體引出電極16作成與電極12(A1),12(A2)相同高度，而能連接被平坦化之可熔導體13。因此，保護元件70，能使可熔導體13之熔斷特性提升。
又，保護元件70，藉由使用熱傳導性優異之物質作為絕緣基
板11之材料，而能藉由發熱電阻體14來與透過玻璃層等絕緣構件15之場合同等地加熱可熔導體13。
進而，保護元件70藉由不需要絕緣構件15，且將構成電極
12(A1),12(A2)、發熱體引出電極16、以及第1、第2外部連接電極21,23之導
電糊塗布於平坦之絕緣基板11之表面11a，而能將電極12(A1),12(A2)、發熱體引出電極16、以及第1、第2外部連接電極21,23一次形成，因此能謀求製程之省力化。又，保護元件70，由於係將發熱電阻體14內藏於絕緣基板11，在表面11a上發熱電阻體14與發熱體引出電極16不重疊，因此能謀求絕緣基板11在厚度方向之薄化而達成小型化。
圖8係顯示使用了改變發熱電阻體14之配置位置者之場合的變形例。
如圖8所示，保護元件80具備絕緣基板11、積層於絕緣基板11之背面11b且被絕緣構件15覆蓋之發熱電阻體14、形成於絕緣基板11兩端之電極12(A1),12(A2)、以與發熱電阻體14重疊之方式積層於絕緣基板11上之發熱體引出電極16、兩端分別與電極12(A1),12(A2)連接且中央部連接於發熱體引出電極16之可熔導體13。
又，保護元件80，於絕緣基板11之形成有第1、第2電極12(A1),12(A2)之表面，形成有與第1電極12(A1)連續之第1外部連接電極21、設於第1外部連接電極21上之第1外部連接端子22、與第2電極12(A2)連續之第2外部連接電極23、設於第2外部連接電極23上之第2外部連接端子24。
又，保護元件80，設有保護絕緣基板11之表面上之蓋構件19。又，可熔導體13於表面上塗布有助焊劑17。保護元件80，除了發熱電阻體14積層於絕緣基板11之背面11b這點以外，具有與上述之保護元件10相同之構成。
此保護元件80，藉由發熱電阻體14積層於絕緣基板11之背面11b，使絕緣基板11之表面11a平坦化，藉此，能將發熱體引出電極16形成於
與電極12(A1),12(A2)同一平面上。又，保護元件80，藉由將發熱體引出電極16作成與電極12(A1),12(A2)相同高度，而能連接被平坦化之可熔導體13。因此，保護元件80，能使可熔導體13之熔斷特性提升。
又，保護元件80，藉由使用熱傳導性優異之物質作為絕緣基
板11之材料，而能藉由發熱電阻體14來與積層於絕緣基板11之表面11a上之場合同等地加熱可熔導體13。
進而，保護元件80藉由將構成電極12(A1),12(A2)、發熱體引
出電極16、以及第1、第2外部連接電極21,23之導電糊塗布於平坦之絕緣基板11之表面11a，而能將電極12(A1),12(A2)、發熱體引出電極16、以及第1、第2外部連接電極21,23一次形成，因此能謀求製程之省力化。
圖9係顯示使用了改變發熱電阻體14之配置位置者之場合的變形例。
如圖9所示，保護元件90具備絕緣基板11、積層於絕緣基板11之表面11a上之發熱電阻體14、形成於絕緣基板11之表面11a上之電極12(A1),12(A2)、積層於絕緣基板11之表面11a上之電極12(A1),12(A2)間且與發熱電阻體14電氣連接之發熱體引出電極16、兩端分別與電極12(A1),12(A2)連接且中央部連接於發熱體引出電極16之可熔導體13。
又，保護元件90，於絕緣基板11之形成有第1、第2電極12(A1),12(A2)之表面，形成有與第1電極12(A1)連續之第1外部連接電極21、設於第1外部連接電極21上之第1外部連接端子22(未圖示)、與第2電極12(A2)連續之第2外部連接電極23、設於第2外部連接電極23上之第2外部連接端子24(未圖示)。保護元件90中，發熱體引出電極16係從發熱電阻體14連續地形成。
此外，保護元件90，設有保護絕緣基板11之表面上之蓋構件
(未圖示)。又，可熔導體13於表面上塗布有助焊劑(未圖示)。保護元件90，除了發熱電阻體14積層於絕緣基板11之表面11a這點以外，具有與上述之保護元件10相同之構成。此外，發熱電阻體14係被未圖示之絕緣層覆蓋其表面。
此保護元件90，藉由發熱電阻體14積層於絕緣基板11之表面
11a，使絕緣基板11之表面11a平坦化，藉此，能將發熱體引出電極16形成於與電極12(A1),12(A2)同一平面上。又，保護元件90，藉由將發熱體引出電極16作成與電極12(A1),12(A2)相同高度，而能連接被平坦化之可熔導體13。因此，保護元件90，能使可熔導體13之熔斷特性提升。
又，保護元件90，藉由使發熱電阻體14與發熱體引出電極16
連續地積層，而能將發出之熱以良好效率傳達至可熔導體13，而能與透過絕緣構件15使發熱電阻體14與發熱體引出電極16重疊之場合同等地加熱可熔導體13。
進而，保護元件90藉由將構成電極12(A1),12(A2)、發熱體引
出電極16、以及第1、第2外部連接電極21,23之導電糊塗布於平坦之絕緣基板11之表面11a，而能將電極12(A1),12(A2)、發熱體引出電極16、以及第1、第2外部連接電極21,23一次形成，因此能謀求製程之省力化。又，保護元件90，由於係將發熱電阻體14形成於絕緣基板11之表面11a且不與發熱體引出電極16重疊，因此能謀求絕緣基板11在厚度方向之薄化而達成小型化。
圖10係顯示取代將導電性糊塗布、燒成以形成發熱電阻體14之構成而使用發熱元件並將此鄰接於電極12(A1),12(A2)附近之場合的變形例。
如圖10所示，保護元件100具備絕緣基板11、積層於絕緣基
板11之表面11a上之發熱元件101、於絕緣基板11之表面11a上與發熱元件101相鄰而形成之電極12(A1),12(A2)及第1、第2外部連接電極21,23、積層於絕緣基板11之表面11a上之電極12(A1),12(A2)間且與發熱元件101電氣連接之發熱體引出電極16、兩端與電極12(A1),12(A2)連接且中央部連接於發熱體引出電極16之可熔導體13。保護元件100，除了取代發熱電阻體14而將發熱元件101構裝於絕緣基板11之表面11a，與發熱體引出電極16連接，且與發熱元件電極102連接這點以外，具有與上述之保護元件10相同之構成。發熱元件101，構裝於絕緣基板11之表面11a所形成之平坦部103上。
保護元件100，連接有發熱元件電極102與上述之電流控制元
件37，在針對電池單元31~34之任一者檢測出異常電壓時，發熱元件101即動作，截斷電池堆35之充放電路徑。
此保護元件100亦同樣地，藉由發熱元件101於絕緣基板11之
表面11a上與電極12(A1)相鄰地被構裝，使絕緣基板11之表面11a平坦化，藉此，能將發熱體引出電極16形成於與電極12(A1),12(A2)同一平面上。又，保護元件100，藉由將發熱體引出電極16作成與電極12(A1),12(A2)相同高度，而能連接被平坦化之可熔導體13。因此，保護元件100，能使可熔導體13之熔斷特性提升。
又，保護元件100，藉由將發熱元件101與電極12(A1),12(A2)
相鄰地構裝，而能將發出之熱以良好效率傳達至可熔導體13，而能與透過絕緣構件15使發熱電阻體14與發熱體引出電極16重疊之場合(參照圖1)同等地加熱可熔導體13。
進而，保護元件100藉由將構成電極12(A1),12(A2)、第1、第
2外部連接電極21,23、以及發熱體引出電極16之導電糊塗布於平坦之絕緣基板11之表面11a，而能將電極12(A1),12(A2)、第1、第2外部連接電極21,23、以及發熱體引出電極16一次形成，因此能謀求製程之省力化。又，保護元件100，由於不是將發熱電阻體14與發熱體引出電極16重疊地形成於絕緣基板11之表面11a上(參照圖1)，因此能謀求絕緣基板11在厚度方向之薄化而達成小型化。
又，保護元件100，作為發熱元件101能選擇、構裝各種元件，能使用發出適於熔斷可熔導體13之高溫的元件。
Claims (13)
- 一種保護元件，其具備：絕緣基板；發熱電阻體，配置於上述絕緣基板；第1及第2電極，積層於上述絕緣基板；發熱體引出電極，於上述第1及第2電極之間之電流路徑上電氣連接於該發熱電阻體；可熔導體，以從上述發熱體引出電極跨至上述第1及第2電極之方式積層，因加熱而熔斷該第1電極與該第2電極之間的電流路徑；以及形成於上述絕緣基板之與設有上述可熔導體之面相同面且與上述第1電極連續之第1外部連接電極、設於上述第1外部連接電極上之一或複數個第1外部連接端子、與上述第2電極連續之第2外部連接電極、設於上述第2外部連接電極上之一或複數個第2外部連接端子；上述第1外部連接端子與上述第2外部連接端子之合成電阻較上述第1、第2外部連接電極間之導通電阻低。
- 如申請專利範圍第1項之保護元件，其中，上述第1、第2外部連接端子係表面構裝用外部連接端子。
- 如申請專利範圍第1項之保護元件，其中，上述外部連接端子係金屬塊或金屬柱。
- 如申請專利範圍第3項之保護元件，其中，上述金屬塊或金屬柱係於高熔點金屬之表面形成有低熔點金屬層。
- 如申請專利範圍第4項之保護元件，其中，上述高熔點金屬係以銅或 銀作為主成分之無鉛焊料，上述低熔點金屬係以錫作為主成分之無鉛焊料。
- 如申請專利範圍第1項之保護元件，其中，上述外部連接端子係由以錫作為主成分之無鉛焊料構成的金屬塊。
- 如申請專利範圍第1至6項中任一項之保護元件，其中，上述可熔導體係由高熔點金屬與低熔點金屬構成之積層構造體。
- 如申請專利範圍第7項之保護元件，其中，上述可熔導體係內層為高熔點金屬、外層為低熔點金屬之積層構造體。
- 如申請專利範圍第7項之保護元件，其中，上述可熔導體係外層為高熔點金屬、內層為低熔點金屬之積層構造體。
- 如申請專利範圍第7項之保護元件，其中，上述可熔導體係上層為高熔點金屬、下層為低熔點金屬之雙層積層構造體。
- 如申請專利範圍第7項之保護元件，其中，構成上述可熔導體之上述高熔點金屬係以Ag或Cu或此等中之任一者作為主成分之金屬，上述低熔點金屬係以Sn作為主成分之金屬。
- 一種構裝體，係於構裝對象物構裝有保護元件，上述保護元件具備：絕緣基板；發熱電阻體，配置於上述絕緣基板；第1及第2電極，積層於上述絕緣基板；發熱體引出電極，於上述第1及第2電極之間之電流路徑上電氣連接於該發熱電阻體；可熔導體，以從上述發熱體引出電極跨至上述第1及第2電極之方式積層，因加熱而熔斷該第1電極與該第2電極之間的電流路徑；以及 形成於上述絕緣基板之與形成有上述第1、第2電極之面相同之表面且與上述第1電極連續之第1外部連接電極及與上述第2電極連續之第2外部連接電極；上述第1電極透過連接於上述第1外部連接電極上之第1外部連接端子而與上述構裝對象物連接，上述第2電極透過連接於上述第2外部連接電極上之第2外部連接端子而與上述構裝對象物連接；上述第1外部連接端子與上述第2外部連接端子之合成電阻較上述第1、第2外部連接電極間之導通電阻低。
- 如申請專利範圍第12項之構裝體，其中，上述第1、第2外部連接端子係表面構裝用外部連接端子。
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