CN102027560A - 保护元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种保护元件，能够适用于逆流安装，即使使用的焊锡的液相点或是固相点比组装温度高，也能够获得良好的电流切断动作的响应性。保护元件通过焊锡(21)将弹性部件(20)固定在形成于预定基板上的第2导体层以及通电电极端子(16、17)上，以将通电线路分割成多个，作为电流切断部。焊锡(21)的液相点比将保护元件组装到保护对象机器上时的组装温度要高。并且，弹性部件(20)通过在焊锡(21)未完全熔融的状态下变形，在保持从第2导体层(15)以及通电电极端子(16、17)的至少一个电极端子分离开的应力的状态下，被焊接在第2导体层(15)以及通电电极端子(16、17)上。

Description

保护元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及保护对象机器在异常时，切断电流的保护元件及其制造方法。

背景技术

保护对象机器在异常时，为了防止过电流而使用的保护元件，是在基板上设置低熔点金属体(熔断器单元)而形成的片状保护元件，这是人们所熟知的。这样的保护元件在异常时，通过在熔断器单元上流过过电流来熔融该熔断器单元。因此，在该保护元件中，熔融的熔断器单元由于对安装了该熔断器单元的电极表面具有良好的浸润性，因此被用于电极上。其结果是，在该保护元件中，熔断器单元熔融断开，从而切断了电流。

此外，不仅是过电流，为了防止过电压而使用的保护元件，是在基板上层叠发热电阻和熔断器单元的片状保护元件，这是人们所熟知的。在这样的片状保护元件中，异常时，使发热电阻通电，通过该发热电阻发热来熔融熔断器单元。因此，在该保护元件中，熔融的熔断器单元由于对安装了该熔断器单元的电极表面具有良好的浸润性，因此被用于电极上。其结果是，在该保护元件中，熔断器单元熔融断开，从而切断了电流。

通常通过逆流组装将这样的保护元件安装在保护对象机器的电路板上。同时，在将保护元件组装到电路板上时，为了防止熔断器单元熔化断裂，使用熔断器单元的固相点比安装温度更高的材料。此外，提出了安装温度采用比熔断器单元的液相点更低，并且在固相点以上的保护元件的组装方法(例如，参照专利文献1等)。

另外，在没有设计熔断器单元时，为了防止过电流或是过电压，作为可以使用的保护元件，例如，像专利文献2及专利文献3等记载的，提出利用弹性部件来切断电流。

【专利文献1】特开2004-363630号公报

【专利文献2】特开平9-306319号公报

【专利文献3】实开昭53-42145号公报

然而，近年来，顺应环境的要求，不仅对用于保护元件的软溶安装的焊锡膏，而且对作为熔断器单元的焊锡箔也要求无铅化。

但是，随着焊锡的无铅化，组装温度不断高温化，熔断器单元要求的液相点或是固相点也在被要求高温化。

具体是，随着焊锡的无铅化，逆流温度达到260℃左右的高温，将保护元件组装到基础电路基板上时，为了防止熔断器单元熔化断裂，还没有发现具有260℃以上的液相点或固相点，同时作为熔断器单元的实用的无铅焊锡。另外，作为熔断器单元，实用的无铅焊锡在260℃以上的温度焊锡箔熔融，通过其表面张力，采用应当使表面积最小化的凝聚力将焊锡箔熔融，因而具有切断电流的特性。

此外，这样的熔断器单元的液相点或是固相点的高温化，还有恶化电流切断动作的响应性的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种保护元件及其制造方法，能够适用于逆流组装，即使使用的焊锡的液相点或是固相点比组装温度高，也能够获得良好的电流切断动作的响应性。

本申请的发明人考虑到目前没有发现替代现有的焊锡材料的无铅焊锡的情况，想到了不设置熔断器单元来切断电流。因此，本申请的发明人找到即使使用的焊锡的液相点或是固相点比组装温度要高，也具有良好的电流切断动作的响应性的新的结构，从而完成本发明。

在保护对象机器异常时切断电流的保护元件中，其特征在于，通过焊锡将弹性部件固定在形成在预定基板上的多个电极端子，以将通电线路分割成多个，形成电流切断部；所述焊锡的液相点比将所述保护元件组装到保护对象机器上时的组装温度要高，并且该液相点为260℃以上的无铅焊锡；所述弹性部件通过在所述焊锡未完全熔融的状态下变形，在保持从所述多个电极端子的至少一个电极端子分离开的应力的状态下，焊接在所述多个电极端子上。

在这样的本发明中的保护元件，其构成是采用弹性部件作为电流切断部的连接部件，通过焊锡将其固定在电极端子上。并且，在本发明中的保护元件，由于通过焊锡在未完全熔融的状态下变形，保持从多个电极端子的至少一个电极端子离开的应力的状态下，焊接在该多个电极端子上，因此不需要完全熔融焊锡以进行电流切断，焊锡在一定熔融的阶段通过弹性部件的应力物理地从电极端子分离开，从而能够进行电流切断。

此外，为实现上述目的，本发明的保护元件的制造方法，所述保护元件用于在保护对象机器异常时切断电流，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：步骤1、将形成在预定基板上的多个电极端子上涂覆焊锡，其中所述电极端子作为电流切断部，以将通电线路分割成多个，所述焊锡的液相点比所述保护元件组装到所述保护对象机器上时的组装温度更高；步骤2、以横跨涂覆了所述焊锡的所述多个电极端子的方式安装所述预定的弹性部件；步骤3、弯曲所述弹性部件，在其与所述焊锡相接处的状态下加热并使该焊锡熔融，之后冷却，在弹性的状态下将该弹性部件固定到所述多个电极端子上；其中，在所述步骤3中，通过所述焊锡在未完全熔融的状态下变形，保持与所述多个电极端子的至少一个电极端子相分离开的应力的状态下，将所述弹性部件焊接到所述多个电极端子上。

另外，为实现上述目的，本发明的保护元件的制造方法，所述保护元件用于在保护对象机器异常时切断电流，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：步骤1、将形成在预定基板上的多个电极端子上涂覆焊锡，其中所述电极端子作为电流切断部，以将通电线路分割成多个，所述焊锡的液相点比所述保护元件组装到所述保护对象机器上时的组装温度更高；步骤2、以横跨涂覆了所述焊锡的所述多个电极端子的方式安装所述预定的弹性部件；步骤3、在安装了所述弹性部件的状态下，加热并使所述焊锡熔融，之后冷却，以将该弹性部件固定到所述多个电极端子上；步骤4、采用规定的隔离材料，将所述弹性部件弯曲成弹性状态；其中，在所述步骤3中，通过所述焊锡在未完全熔融的状态下变形，保持与所述多个电极端子的至少一个电极端子相分离开的应力的状态下，将所述弹性部件焊接到所述多个电极端子上。

在这样的本发明中的保护元件的制造方法中，采用弹性部件作为电流切断部的连接部件，通过焊锡将其固定在电极端子上，能够容易地制造这样构成的保护元件。并且，这样制造的保护元件，由于通过焊锡在未完全熔融的状态下变形，保持从多个电极端子的至少一个电极端子离开的应力状态下，焊接在该多个电极端子上，因此不需要完全熔融焊锡以进行电流切断，焊锡在一定熔融的阶段通过弹性部件的应力物理地从电极端子分离开，从而能够进行电流切断。

根据本发明，不需要完全熔融焊锡以进行电流切断，焊锡在一定熔融的阶段通过弹性部件的应力物理地从电极端子分离开，从而能够进行电流切断，由于采用焊锡将弹性部件与电流切断部的电极端子相连接，即使使用的焊锡的液相点或是固相点比组装温度高，也能够获得良好的电流切断动作的响应性，并能够适用于逆流组装。

附图说明

图1为说明本发明第1实施例的保护元件的内部构造的侧面截面图。

图2为说明本发明第1实施例的保护元件的内部构造的平面图。

图3为说明本发明第1实施例的保护元件的电路结构的图。

图4为说明本发明第1实施例的保护元件的内部构造的侧面截面图，说明电路切断后的构造图。

图5为说明本发明第2实施例的保护元件的内部构造的侧面截面图。

图6为说明本发明第2实施例的保护元件的内部构造的平面图。

图7为说明本发明第1实施例的保护元件的电路结构的图。

图8为说明本发明第1实施例的保护元件的内部构造的侧面截面图，说明电路切断后的构造图。

图9为说明隔离材料构造的立体图。

图10为说明采用隔离材料的保护元件内部构造的侧面截面图。

图11为说明作为实施例的保护元件的构造的平面图。

图12为图11所示的保护元件的侧面图。

图13为图11所示的保护元件的立体图。

图14为说明电流切断动作后的保护元件形貌的平面图。

[符号说明]

11  基板

12  发热电阻

13  第1导体层

14  绝缘层

15  第2导体层

16、17  通电电极端子

18  绝缘盒

20、20’弹性部件

21、22  焊锡

31  中间电极端子

32  粘结剂

40  隔离材料

41、42、51、52  楔形部件

43  部件

具体实施方式

下面，参照附图对应用了本发明的具体实施方式进行详细地说明。

该实施例是串联连接在保护对象机器的通电线路上，当该保护对象机器异常时切断电流的保护元件。特别是，该保护元件作为电流切断部的连接部件，不采用熔断器单元而使用弹性部件，通过采用焊接将该弹性部件连接至电流切断部的通电电极端子，从而能够控制电流的导通或是切断。

首先，对第1实施例的保护元件进行说明。

保护元件，如图1所示的截面图和如图2所示的平面图，是由在规定大小的基板11上，通过在保护对象机器异常时通电而发热的发热电阻(加热器)12和与该发热电阻12电连接的第1导体层13形成。

作为基板11，只要是具有绝缘性材质的电路板都可以，例如，可以使用陶瓷基板、在玻璃环氧树脂基板那样的印刷电路基板上使用的基板、玻璃基板、树脂基板、绝缘处理金属基板等。并且，在这些基板中，优选使用具有良好的耐热性和热传导性的绝缘基板。在该基板11的底面上形成有通电线路端子1、2、发热电阻用端子3和组装用NC(Non-Connection)端子4，通电线路端子1、2形成通电线路的端部，发热电阻用端子用于使发热电阻12发热，组装用NC端子4用于将保护单元安装到保护对象机器的电路板上。此外，基板11的侧面上，形成有将这些通电线路端子1、2、发热电阻用端子3以及组装用NC端子4分别电连接的侧面导体层5。

发热电阻12，例如，通过涂覆由氧化钌等导电材料与水玻璃等无机粘合剂，或是热固化性树脂等有机粘合剂构成的电阻膏，按照需要经烧结而成。此外，发热电阻12也可以是经过印刷、电镀、蒸镀、溅射的工序形成氧化钌、碳黑等的薄膜，通过将这些薄膜粘贴、层叠等而形成。在保护对象机器异常时，随着发热电阻用端子3的电位降低，通过与该发热电阻用端子3连接的侧面导体层5及第1导体层13，将发热电阻12通电来使该发热电阻12发热。

第1导体层13形成用于使发热电阻12通电的发热电阻用电极端子。对于该第1导体层13的构成材料，并不特别地限定，由于该第1导体层13形成通电线路，因此最好是使用与下述焊锡22浸润性较好的由金属形成的材料。例如，作为第1导体层13，可以使用Ag、Ag-Pt、Ag-Pd等形成的材料，也可以是在表面镀金形成的材料。

此外，在保护元件中，在发热电阻12以及第1导体层13之上，通过玻璃等的绝缘层14，在与第1导体层13相垂直的方向形成有第2导体层15，同时，并排形成将通电线路分割成2个，用作电流切断部的2个通电电极端子16、17。

这些第2导体层15以及通电电极端子16、17与第1导体层13共同形成通电线路。此外，第2导体层15也与通电电极端子一样，是通电电极端子，用于提高对多支流过电流的耐受性。第2导体层15以及通电电极端子16、17，通过绝缘层14分别设置成与发热电阻12相绝缘的状态。第2导体层15以及通电电极端子16、17是分别与通电线路端子1、2相对应设置的电极端子，并通过分别与这些通电线路端子1、2相连接的侧面导体层5形成导电状态。这些第2导体层15以及通电电极端子16、17的构成材料并不特别地限定，由于该第2导体层15以及该通电电极端子形成通电线路，因此最好是使用与下述焊锡22浸润性较好的由金属形成的材料。特别是，为了采用与第1导体层13相同的制造工艺形成，第2导体层15以及通电电极端子16、17采用与第1导体层13相同的材料形成。此外，对于第2导体层15以及通电电极端子16、17与发热电阻12的配置关系，将它们配置成通过发热电阻12发热，可以将用于固定第2导体层15以及通电电极端子16、17与下述的弹性部件20的焊锡21熔融的距离之内即可，并不特别地限定，通过在第2导体层15以及通电电极端子16、17的正下方，更具体地，至少在第2导体层15以及通电电极端子16、17上的弹性部件20横跨部分的正下方设置发热电阻12，能够通过该发热电阻12发热来加速下述的焊锡21熔融，并能够提高电流切断动作的响应性。

并且，在保护元件中，弹性部件20被配置为与第2导体层15以及通电电极端子16、17相固定的状态。该弹性部件20，例如为采用具有导电性的弹簧板形成的部件，在非弹性状态时呈现具有大致“コ”字形状，将连接大致“コ”字形状的相对的两边的中央部分弯成大致“コ”字形状的内侧，作为整体形成大致“M”字形状，在弹性状态下，通过焊锡将该中央部分固定在第2导体层15以及通电电极端子16、17上，这样，弹性部件20就与这些第2导体层15以及通电电极端子16、17相电连接。此外，弹性部件20的一侧端部边缘位于绝缘层14之上，同时，其另一侧端部边缘位于作为发热电阻用电极端子的第1导体层13之上，通过焊锡22被固定在该第1导体层13上，这样，就与第1导体层13相电连接。这样，弹性部件20就形成通电线路。对于这样的弹性部件20的构成材料也并不特别地限定，由于该弹性部件20形成通电线路，因此最好是采用与焊锡21、22具有良好浸润性的由金属形成的材料。此外，作为弹性部件20，从充分发挥作为导电弹簧材料的功能的观点来讲，弹性力自不必说，最好是采用抗拉强度及硬度较高的由金属形成的材料。例如，作为弹性部件20，可以采用磷青铜形成的材料，这种材料电阻小，与焊锡21、22的浸润性良好，而且弹性力、抗拉强度、硬度高，还具有良好的耐磨损性及耐腐蚀性。

另外，作为焊锡21、22，可以采用相同组成的材料，也可以采用不同组成的材料，总之可以采用传统一直使用的各种低熔点金属，例如，能够列举SnSb合金、BiSnPb合金、BiPbSn合金、BiPb合金、BiSn合金、SnPb合金、SnAg合金、PbIn合金、ZnAl合金、InSn合金、PbAgSn合金等。特别地，作为焊锡21、22，从无铅化的要求的观点来讲，最好是采用SnSb合金或SnCu合金等无铅合金。此外，焊锡21、22之中，至少作为焊锡21，要采用其液相点要比将保护元件安装到保护对象机器上时的安装温度要高的材料。具体地讲，作为焊锡21，在将保护元件逆流组装到保护对象机器上时，要考虑发热电阻12的加热温度，因此最好采用其液相点在260℃以上350℃以下的材料。但是，焊锡21与在传统的保护单元中承担电流切断的熔断器单元一样，对于其具有加热熔融所必要的熔融焊锡的凝聚力，即呈现表面张力的特性是必须的，在固相点或液相点的温度(熔点)，物理粘合力降低，弹性部件20的应力(弹性力)超过其固定力，该弹性部件20离开导体15以及通电电极端子16、17。换言之，可以是即使焊锡21在未完全熔融的状态下，弹性部件20通过变形，在保持从第2导体层15以及通电电极端子16、17的至少一个通电电极端子离开的应力的状态下，被焊接在该第2导体层15以及该通电电极端子16、17上。并且，焊锡21、22的量依据与发热电阻用电极端子或第2导体层15以及通电电极端子16、17的固定面积，少量即可，一般是0.5mg～2mg就足够了。

进而，保护元件保护并限制弹性部件20的活动范围，并且，为了制造作为继电器部件的该保护元件，继电器部件形成以SMT(Surface Mount Technology)自动安装对应为目的的自动部件安装用吸附区域，例如，通过液晶聚合物制得的绝缘盒18来制造该保护元件，来将弹性部件20覆盖住。该绝缘盒18形成帽状的中空结构，以不妨碍弹性部件20通过离开第2导体层15以及通电电极端子16、17来完成的电流切断动作。此外，被该绝缘盒18覆盖住的空间中，虽然没有特别地图示出，为了防止表面氧化，也可以设置由焊剂等形成的表面活性部件。作为焊剂，能够使用松香系焊剂等任何一个众所周知的焊剂，其粘度也是任意的。

这样的保护元件的线路构成，可以表现为如图3所示那样。即保护元件的构成是：至少在通电线路端子1、2之间设置的第2导体层15以及通电线路端子16、17和弹性部件20构成通电线路A-B，弹性部件20通过焊锡22与第1导体层13相电连接，通过包含弹性部件20的通电线路A-B相发热电阻12通电。进而在该保护元件中，当通过通电线路A-B通电使发热电阻12发热时，第2导体层15以及通电电极端子16、17的至少一个通电电极端子与弹性部件20相连接的焊锡21就熔融。

此外，发热电阻12的电阻值根据通电线路A-B的电位不同而不同，例如，假设设计在通电线路A-B上施加12.6V的电压，发热电阻12的电阻值最好是5Ω～10Ω。但是，该电阻值受到基板11的热传导弹性等为前提的使用温度环境等各个条件的影响，因此对每个应用的恰当设计检验是必不可少的。此外，以弹性部件20以及焊锡21为主的通电线路A-B的电阻值可以设计为在通电线路上流过例如额定电流的2倍以上的电流时，弹性部件20以及焊锡21加热，根据额定电流、弹性部件20的形状、部件的厚度、热传导率等的各个条件不同而不同，例如，假设在12A的额定电流情况下，电阻值最好是2mΩ～4mΩ。

其次，这样的保护元件，作为包含过电压动作的保护电路动作，做如下的动作。即在保护元件中，在保护对象机器异常时，与输入预定的切断信号相应，该预定信号从由场效应晶体管等的开关形成的外部保护电路供给，发热电阻用端子3的电位低于地电平。这样，在保护元件中，电流从与地线相比为高电位的通电线路流向发热电阻12，该发热电阻就随之发热。因此，在保护元件中，设置在发热电阻12附近的第2导体层15以及通电电极端子16、17的至少一个通电电极端子与弹性部件20相固定的焊锡21将熔融，例如，如图4所示，该弹性部件20将从第2导体层15以及通电电极端子16、17上分开，形成非弹性状态，从而切断通电线路。此时，由于流过发热电阻12的电流通过弹性部件20由通电线路供给，与通电线路的切断相应，发热电阻12的热就停止了。另外，在图4中，虽然表示的是弹性部件20完全从第2导体层15以及通电电极端子16、17分开的状态，但在保护元件中，弹性元件20从任何一个通电电极端子离开，当然也切断通电线路。不过，在保护元件中，当弹性部件20分开后，同时全部从第2导体层15以及通电电极端子16、17分开的可能性非常高。

此外，在保护元件中，在做过电流动作时，通过在通电线路上流过例如额定电流2倍以上的电流，将形成该通电线路的弹性部件20以及焊锡21加热，这样，与保护电路动作的情况一样，焊锡21熔融，弹性部件20将从第2导体层15以及通电电极端子16、17分离开，形成非弹性状态，从而切断通电线路。

这样，保护元件根据弹性部件20的动作能够切断通电线路，从而能够防止过电路以及过电压。

另外，进行这样动作的保护元件可以按以下的方法来制造。

首先，利用原有的布线基板制造技术，准备形成了发热电阻12、第1导体层13、绝缘层14、第2导体层15以及通电电极16、17的基板，在通电电极端子16、17、焊接弹性部件20部位的第1导体层13之上涂覆焊锡21。

接着，将呈大致“コ”字形状的弹性部件20的一侧的端部边缘置于绝缘层14之上，其另一侧的端部边缘置于第1导体层13之上，以横跨于第2导体层15以及通电电极端子16、17之上的方式定位安装。

接着，采用预定的按压工具等，将弹性部件20的中央部分向内侧弯曲成略“コ”字状，在与焊锡21接触的状态下加热，使焊锡21、22熔融后，立刻通过冷却，在呈大致“M”字形状的弹性状态下，将弹性部件20固定到第2导体层15、通电电极端子16、17以及第1导体层13上。此外，通过将准备好的完成前元件***到预定的加热及冷却炉中，然后加热及冷却按压工具，能够进行该加热及冷却的工序。此外，当可以对发热电阻12通电时，通过对该发热电阻12通电及通电切断，利用该发热电阻12的发热，能够固定弹性部件20。进而，作为按压工具，通过采用例如像剑山那样的设计有多个突起的按压头等，能够分别对多个元件同时安装弹性部件20，从而能够提高生产率。

这样，通过将绝缘盒18固定到安装了弹性部件20的完成前的元件上，从而可以制造保护元件。

通过以上说明，保护元件作为电流切断部的连接部件，不是由传统的焊锡箔形成的熔断器单元，而是采用弹性部件20，通过用焊锡21将该弹性部件20与电流切断部的第2导体层15以及通电电极端子16、17相连接，从而实现无铅化。进而，在该保护元件中，使用的焊锡21的液相点或是固相点也比安装温度要高，从而能够获得与采用熔断器的传统的保护元件相当的电流切断动作的响应性。

特别地，在该保护元件中，通过在焊锡21在未完全熔融的状态变形，保持在从第2导体层15以及通电电极端子16、17的至少一个通电电极端子分离开的应力的状态下，由于弹性部件20是焊接在第2导体层15以及通电电极端子16、17上，不需要通过发热电阻12的发热来将焊锡21完全熔融，以进行电流切断，焊锡21在一定程度熔融的阶段，通过弹性部件20的应力，弹性部件20物理地从第2导体层15以及通电电极端子16、17分离开。因此，在该保护元件中，能够扩大比传统的保护元件更大的电流范围，以使发热电阻12动作，进而，在采用与传统的熔断器相同熔点的焊锡21时，由于能够在焊锡21完全熔融前切断电流，因此能够提高电流切断动作的响应性，从而具有更高的安全性。

接下来对第2实施例所示的保护元件进行说明。

作为该第2实施例所示的保护元件，与在第1实施例所示的保护元件相对而言，其改变了电流切断部的电极端子个数。因此，在该第2实施例的说明中，与第1实施例说明相同构成的采用同一符号，并省略其详细的说明。

在保护元件中，如图5的截面图以及图6的平面图所示，将通电线路分割成3个，作为电流切断段，在第2导体层15以及通电电极端子16、17之间，并联形成有中间电极端子31。

中间电极端子31与第2导体层15以及通电电极端子16、17一样，通过绝缘层14设置成与发热电阻12物理地分开的状态，在安装弹性部件20的区域的外侧，与安装用NC端子4连接的线路相电连接。该中间电极端子31的构成材料并不特别地限定，优选采用与焊锡21具有良好浸润性的金属形成的材料就可以，此外，为了在与第2导体层15以及通电电极端子16、17相同的制造工艺中形成，采用与这些第2导体层15以及通电电极端子16、17相同的材料形成。

因此，在这样的保护元件中，在与第2导体层以及通电电极端子16、17和中间电极端子31相固定的状态下配置弹性部件。即，弹性部件20与第1实施例一样，在采用具有导电性的弹簧板形成的部件，并在非弹性状态时呈现具有大致“コ”字形状的情况下，将连接大致“コ”字形状的相对的两边的中央部分弯成大致“コ”字形状的内侧，作为整体形成大致“M”字形状，此时为弹性状态，通过焊锡21将该中央部分固定在第2导体层15、通电电极端子16、17以及中间电极端子31上，这样，弹性部件20就与这些第2导体层15、通电电极端子16、17以及中间电极端子31相电连接。此外，弹性部件20的一侧端部边缘位于绝缘层14之上，同时，其另一侧端部边缘通过预定的粘结剂固定在绝缘层14上。也就是说，在这样的保护元件中，通过设置与发热电阻12相连接的中间电极端子31，不用通过焊锡22将弹性部件20与第1导体层13相电连接，也可以通过弹性部件20形成通电线路。并且，弹性部件20如在第1实施例中所说的那样，通过焊锡21在未完全熔融的状态下变形，保持在从第2导体层15、通电电极端子16、17以及中间电极端子31的至少一个电极端子分离开的应力的状态下，只要焊接在该第2导体层15、该通电电极端子16、17以及该中间电极端子31上就行。

这样的保护元件的线路构成，可以表现为如图7所示那样。即保护元件的构成是：至少在通电线路端子1、2之间设置的第2导体层15、通电线路端子16、17、中间电极31以及弹性部件20构成通电线路A-B，通过包含弹性部件20和中间电极端子31的通电线路A-B向发热电阻12通电。进而在该保护元件中，当通过通电线路A-B通电使发热电阻12发热时，第2导体层15、通电电极端子16、17以及中间电极端子31的至少一个通电电极端子与弹性部件20相连接的焊锡21就熔融。

在这样的保护元件中，在进行包含过电压动作的保护电路动作时，如第1实施例中说明的动作一样，在保护对象机器异常时，与输入预定的切断信号相应，该预定信号从由场效应晶体管等的开关形成的外部保护电路供给，由于发热电阻用端子3的电位低于地电平，电流就通过中间电极端子31从与地线相比为高电位的通电线路流向发热电阻12，该发热电阻12就随之发热。因此，在保护元件中，设置在发热电阻12附近的第2导体层15和通电电极端子16、17以及中间电极端子31的至少一个通电电极端子与弹性部件20相固定的焊锡21将熔融，例如，如图8所示，该弹性部件20将从第2导体层15和通电电极端子16、17以及中间电极端子31上离分开，形成非弹性状态，从而切断通电线路。此时，由于流过发热电阻12的电流通过中间电极端子31由通电线路供给，与通电线路的切断相应，发热电阻12的热就停止了。另外，在图8中，虽然表示的是弹性部件20完全从第2导体层15和通电电极端子16、17以及中间电极端子31分开的状态，但在保护元件中，弹性元件20从任何一个通电电极端子离开，当然也切断通电线路。特别地，在这样的保护元件中，发热电阻12位于中间电极端子31的正下方时，通过将中间电极端子31配置在第2导体层15以及通电电极端子16、17的中间，就不会只是中间电极端子31分离开，必须第2导体层15以及通电电极端子16、17的任意一个先分离开。这样，在保护元件中，能够防止发生“通电线路切断前发热电阻12的发热就停止”的麻烦。

此外，在保护元件中，在进行过电流动作时，与在第1实施例中说明的动作一样，通过在通电线路上流入额定电流的2倍以上的电流，形成该通电线路的弹性部件20及焊锡21将加热，这样，与保护电路动作的情况一样，焊锡21将熔融，弹性部件20将从第2导体层15以及通电电极端子16、17及/或中间电极端子31分离开，形成非弹性状态，从而切断通电线路。

这样，保护元件按照弹性部件20的动作就能够切断通电线路，从而能够防止过电流及过电压。

另外，进行这样动作的保护元件可以按以下的方法来制造。

首先，利用原有的布线基板制造技术，准备形成了发热电阻12、第1导体层13、绝缘层14、第2导体层15、通电电极16、17以及中间电极端子31的基板，在第2导体层15以及通电电极端子16、17和中间电极端子31之上涂覆焊锡21。

接着，将呈略“コ”字状的弹性部件20的两侧的端部边缘置于绝缘层14之上，同时，在横跨第2导体层15以及通电电极端子16、17之上定位安装的状态下，在弹性部件20的一侧的端部边缘涂覆粘结剂32。

然后，如第1实施例中说明的那样，采用预定的按压工具等，将弹性部件20的中央部分向内侧弯曲成略“コ”字形状，在与焊锡21接触的状态下加热，使焊锡21熔融后，立刻通过冷却，在呈大致“M”字形状的弹性状态下，将弹性部件20固定到第2导体层15以及通电电极端子16、17和中间电极端子31上。此外，通过该加热，同时将粘结剂32硬化。

这样，通过将绝缘盒18固定到安装了弹性部件20的完成前的元件上，可以制造保护元件。

这样，保护元件即使是在电极端子的个数增加的情况下，也能够进行由弹性部件20做的电流切断动作，由于能够实现无铅化，因此即使使用的焊锡21的液相点或固相点比安装温度要高，从而能够获得与采用熔断器的传统的保护元件相当或是在其之上的电流切断动作的响应性。

这样的保护元件，在例如笔记本型个人电脑等的电子机器本体上初次使用可拆卸的电池，作为在保护对象机器的基板上逆流组装的薄片型保护元件非常适合。

另外，本发明并不局限于上述的实施例。

例如，在上述的实施例中，虽然对最好采用无铅化的材料做了说明，但本发明并不局限于焊锡的种类，也可以采用含铅的焊锡。

此外，在上述实施例中，对通过绝缘层在发热电子之上设置电极端子的方式进行了说明，但本发明只要是焊接形成通电线路的多个电极端子和弹性部件，就能够采用在同一平面上设置发热电阻和电极端子的方式等发热电阻和电极端子的任意配置。

此外，在上述实施例中，虽然只对设置了1个发热电阻的方式做了说明，但本发明也可以设置多个发热电阻，此外，如果将发热电阻设置在电极端子的附近，在保护元件的外部，通过发热电阻的发热使焊锡达到熔融程度也可以。另外，本发明在提供作为防止过电流的保护元件的情况下，也可以不设置发热电阻。

再进一步，在上述实施例中，虽然对电极端子为2个或是3个的情况做了说明，如果是本发明焊接形成通电线路的多个电极端子和弹性部件，也可以设置任意个数的电极端子。

此外，本发明发热电阻的下部最好是具有用于抑制散热的隔热层。这样的隔热层，能够采用例如玻璃层等。这种情况下，能够通过在上述基板上刷玻璃胶，在约850℃下烧制而成隔热层。

另外，在上述实施例中，虽然对采用在非弹性时呈现大致“コ”字形状的具有导电性的弹性部件做了说明，但在本发明中，如果是焊接形成通电线路的多个电极端子和弹性部件，也可以采用任意形状的弹性部件。作为具体例子，对采用1片具有导电性的平板材料作为弹性部件，以替代在第2实施例中说明的弹性部件20的情况，通过图9及图10进行了说明。

在该保护元件中，为了弯曲由平板材料形成的弹性部件以产生弹性，采用如图9所示的隔离材料40。该隔离材料40例如，由46-尼龙、液晶聚合物等的具有绝缘性的材料形成，在侧剖面形成反L字状的部件43的两端上，结合有前端形成楔形的2个楔部件41、42。另外，在形成反L字状的部件43的水平部分的底面与楔部件41、42的上面之间设置有间隙，这样形成隔离材料40。

在保护元件中，在涂覆了焊锡21的第2导体层15以及通电电极端子16、17和之间电极31上，将由平板材料形成的弹性部件20’在安装的状态下加热，使焊锡21熔融后，立刻冷却，通过将弹性部件20’固定在第2导体层以及通电电极端子16、17和中间电极端子31上，来电连接这些第22导体层以及通电电极端子16、17和中间电极端子31。因此，在保护单元中，通过将隔离材料40沿图9中的箭头方向滑入，如图10所示，将弹性部件20’的中央部分弯曲，作为整体呈现大致“U”字形，从而具有弹性。另外，弹性部件20’如在第1实施例及第2实施例中说明的那样，也可以通过焊锡21在未弯曲熔融的状态下变形，在保持从第2导体层15以及通电电极端子16、17和中间电极端子31的任意一个电极端子分离开的应力的状态下，焊接在该第2导体层15、该通电电极端子16、17以及该中间电极端子31上。

此外，在该保护元件中，由于弹性部件20’位于间隙内，该间隙设置在形成于隔离材料40上的反L字状的部件43的水平部分的底面和楔部件42、42的上面之间，该隔离材料40还具有代替绝缘盒18的功能。

另外，进行这样动作的保护元件可以按以下的方法来制造。

首先，利用原有的布线基板制造技术，准备形成了发热电阻12、第1导体层13、绝缘层14、第2导体层15、通电电极16、17以及中间电极端子31的基板，在第2导体层15以及通电电极端子16、17和中间电极端子31之上涂覆焊锡21，然后将由平板材料形成的弹性部件20’以横跨在第2导体层15以及通电电极端子16、17和中间电极端子31之上的方式定位安装。

接着，在安装了弹性部件20’的状态下，加热使焊锡21熔融，之后立刻冷却，从而将弹性部件20’固定在第2导体层15以及通电电极端子16、17和中间电极端子31上。

因此，弹性部件20’就位于间隙内，该间隙设置在形成于隔离材料40上的反L字状的部件43的水平部分的底面和楔部件42、42的上面之间，这样，滑入该隔离材料40，通过将弹性部件20’的中央部分弯曲，从而使该弹性部件20’在大致U字形的形状下具有弹性。保护元件可以通过这样的方式来制造。

这样，如果是焊接形成通电线路的多个电极端子和弹性部件，本发明能够适用任意形状的弹性部件。并且，在本发明中，如图9所示的隔离材料40那样，不采用为了将弹性部件在弹性状态下组装而设置的2个方向相同的楔形部件的隔离材料，而是采用相反方向的隔离材料，也可以通过旋转该隔离材料来组装，只要能使弹性部件处于弹性状态就可以，而不必限定隔离材料的形状。并且，如果是另外设计的与绝缘盒相当的盒材料，作为隔离材料，如图9所示的楔形部件41、42那样，也可以是只有将弹性部件弯曲以处于弹性状态的楔形部件的部分。

这样，本发明在不脱离其宗旨的范围内的变更当然也在本发明的保护范围内。

[实施例]

本发明的发明者实际制作了保护元件，并通过进行通电实验评价了发热电阻发热以及过电流产生的两电流切断动作。制作了以图10所示的构成为准的保护元件。具体是，如图11至图13所示，作为基准距部件40，准备相对于上述楔形部件41、42的2个楔形部件51、52，将这些楔形部件51、52***到弹性部件20’的下面，将该弹性部件20’的中央部分弯曲成大致U字状的形状而处于弹性状态。另外，作为弹性部件20’，由超磷铜C5191-H制的平板材料形成，板厚0.05mm，宽度约2.5mm，长度约5mm。

首先，采用预定的发热动作实验装置将这样的保护元件实际加热，来评价电流切断动作。实验装置设置有与发热电阻12相当的加热器，当通过保护元件的通电线路流过电流时，该加热器发热。另外，加热器的电阻为13.08Ω。动作实验接通了22W的动作电。其结果是，如图14所示，从通电开始的0.43m秒后，确认发生了弹性部材20’猛地弹起的现象。动作后的加热器电阻值为13.0Ω，此外，保护元件的电阻值为无穷大，确认的确进行了电流切断动作。

此外，对于这样的保护元件，采用预定的过电流动作实验装置实际通电，来评价了电流切断动作。动作实验接通了20A的电流。其结果是，在通电开始的约45秒后，与发热动作实验的情况一样，确认发生了弹性部材20’猛地弹起的现象。

Claims (21)

1.一种保护元件，所述保护元件用于在保护对象机器异常时切断电流，其特征在于，在所述保护元件中，

通过焊锡将弹性部件固定在形成在预定基板上的多个电极端子上，以将通电线路分割成多个，形成电流切断部；

所述焊锡的液相点比将所述保护元件组装到所述保护对象机器上时的组装温度要高，并且所述焊锡是液相点为260℃以上的无铅焊锡；

所述弹性部件通过在所述焊锡未完全熔融的状态下变形，在保持从所述多个电极端子的至少一个电极端子分离开的应力的状态下，被焊接在所述多个电极端子上。

2.如权利要求1所述的保护元件，其特征在于，所述弹性部件在所述保护对象机器异常时，通过通电的发热电阻的发热，所述焊锡熔融，从所述多个电极端子的至少一个电极端子分离开，从而切断流过所述通电线路的电流。

3.如权利要求2所述的保护元件，其特征在于，所述发热电阻通过所述通电线路供给电流。

4.如权利要求2或3所述的保护元件，所述发热电阻被配置在使固定所述多个电极端子和所述弹性部件的所述焊锡熔融的距离以内。

5.如权利要求4所述的保护元件，其特征在于，所述发热电阻被配置在所述弹性部件的横跨在至少所述多个电极端子上的部分的正下方。

6.如权利要求2至5中任一项所述的保护元件，其特征在于，在所述发热电阻的下部具有用于抑制散热的隔热层。

7.如权利要求2至6中任一项所述的保护元件，其特征在于，还包括所述发热电阻。

8.如权利要求2至5中任一项所述的保护元件，其特征在于，所述发热电阻被配置在所述保护元件的外部。

9.如权利要求1或2所述的保护元件，其特征在于，在过电流流过所述通电线路时，所述弹性部件及所述焊锡被加热，所述焊锡熔融，所述弹性部件从所述多个电极端子的至少一个电极端子分离开，从而切断流过所述通电线路的电流。

10.如权利要求2所述的保护元件，其特征在于，所述弹性部件仅其一侧的端部边缘通过焊锡被固定在发热电阻用电极端子上，用于向所述发热电阻通电。

11.如权利要求2所述的保护元件，其特征在于，所述弹性部件的至少一侧的端部边缘通过粘结剂被固定在发热电阻用电极端子上，用于向所述发热电阻通电。

12.如权利要求10或11所述的保护元件，其特征在于，所述弹性部件由在非弹性时呈现大致コ字形状的具有导电性的弹簧板形成，使连接大致コ字形状的相对的2边的边弯曲，作为整体呈M字形状，在弹性状态下，弯曲的部分通过焊锡被固定在所述多个电极端子上。

13.如权利要求1所述的保护元件，其特征在于，所述弹性部件由平板材料形成，采用预定的基准距材料弯曲，作为整体呈大致U字形状，在弹性状态下，弯曲的部分通过所述焊锡被固定在所述多个电极端子上。

14.如权利要求1所述的保护元件，其特征在于，还包括覆盖所述弹性部件的绝缘盒，以保护和限制所述弹性部件的活动范围。

15.如权利要求14所述的保护元件，其特征在于，所述绝缘盒上形成有自动部件安装用吸附区域。

16.如权利要求1所述的保护元件，其特征在于，所述基板为具有绝缘性的材质的电路板。

17.如权利要求16所述的保护元件，其特征在于，所述基板为陶瓷基板。

18.如权利要求1至17中任意一项所述的保护元件，其特征在于，所述焊锡为液相点在260℃以上的焊锡。

19.如权利要求18所述的保护元件，其特征在于，所述焊锡为无铅焊锡。

20.一种保护元件的制造方法，所述保护元件用于在保护对象机器异常时切断电流，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：

步骤1、在形成在预定基板上的多个电极端子上涂覆焊锡，其中所述多个电极端子作为电流切断部，以将通电线路分割成多个，所述焊锡的液相点比所述保护元件组装到所述保护对象机器上时的组装温度更高；

步骤2、以横跨涂覆了所述焊锡的所述多个电极端子的方式安装预定的弹性部件；

步骤3、弯曲所述弹性部件，在其与所述焊锡相接处的状态下，加热并使该焊锡熔融，之后冷却，在弹性的状态下将所述弹性部件固定到所述多个电极端子上；

其中，在所述步骤3中，通过所述焊锡在未完全熔融的状态下变形，保持与所述多个电极端子的至少一个电极端子相分离开的应力的状态下，将所述弹性部件焊接到所述多个电极端子上。

21.一种保护元件的制造方法，所述保护元件用于在保护对象机器异常时切断电流，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：

步骤1、在形成在预定基板上的多个电极端子上涂覆焊锡，其中所述多个电极端子作为电流切断部，以将通电线路分割成多个，所述焊锡的液相点比所述保护元件组装到所述保护对象机器上时的组装温度更高；

步骤2、以横跨涂覆了所述焊锡的所述多个电极端子的方式安装预定的弹性部件；

步骤3、在安装了所述弹性部件的状态下，加热并使所述焊锡熔融，之后冷却，将所述弹性部件固定到所述多个电极端子上；

步骤4、采用规定的基准距材料，将所述弹性部件弯曲成弹性状态；

其中，在所述步骤3中，通过所述焊锡在未完全熔融的状态下变形，保持与所述多个电极端子的至少一个电极端子相分离开的应力的状态下，将所述弹性部件焊接到所述多个电极端子上。

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