JP2014044955A - Protection element, and battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、異常時に低融点金属体の溶断によって電流を遮断する保護素子、及び当該保護素子が搭載されるバッテリーパックに関する。 The present invention relates to a protective element that cuts off a current by fusing a low melting point metal body in an abnormal state, and a battery pack on which the protective element is mounted.
過電流だけでなく過電圧も防止するために使用できる保護素子として、基板上に発熱抵抗体と低融点金属体（ヒューズエレメント）とを積層した保護素子が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２等参照。）。これら特許文献１及び特許文献２に記載された保護素子においては、異常時に発熱抵抗体に通電がなされ、当該発熱抵抗体が発熱することによってヒューズエレメントが溶融する。そして、この保護素子においては、溶融したヒューズエレメントが、当該ヒューズエレメントが載置されている電極表面に対する濡れ性のよさに起因して電極上に引き寄せられる。その結果、保護素子においては、ヒューズエレメントが溶断されて電流が遮断されることになる。 As a protective element that can be used to prevent not only overcurrent but also overvoltage, a protective element in which a heating resistor and a low-melting-point metal body (fuse element) are stacked on a substrate is known (for example, Patent Document 1 and (See Patent Document 2 etc.). In the protective elements described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the heating resistor is energized at the time of abnormality, and the heat generating resistor generates heat, so that the fuse element is melted. In this protective element, the melted fuse element is drawn onto the electrode due to the good wettability with respect to the electrode surface on which the fuse element is placed. As a result, in the protection element, the fuse element is blown and the current is interrupted.
ところで、保護素子においては、ヒューズエレメントに対して複数の通電経路（電源入力）がある場合、すなわち、全ての通電経路の遮断を目的とした構成の場合において、特定の通電経路から通電がない場合には、一定の確率でその通電経路が遮断されないことがある。 By the way, in the protection element, when there are a plurality of energization paths (power input) to the fuse element, that is, in the case of a configuration aiming to block all the energization paths, there is no energization from a specific energization path In some cases, the energization path is not interrupted with a certain probability.
具体的に、図５に示すように、３つのヒューズエレメント用電極１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ間に、２つのヒューズエレメント１０２ａ，１０２ｂが架け渡されるように配設されており、中央のヒューズエレメント用電極１０１ｂと発熱抵抗体用電極１０３との間に発熱抵抗体１０４が接続されて構成された保護素子を考える。この保護素子においては、両側のヒューズエレメント用電極１０１ａ，１０１ｃのそれぞれから中央のヒューズエレメント用電極１０１ｂへと向かう２つの経路が通電経路とされる。この場合、保護素子においては、図５中１段目に示すように、２つの通電経路の双方から通電がなされ、発熱抵抗体１０４が発熱した場合には、図５中２段目に示すように、２つのヒューズエレメント１０２ａ，１０２ｂの双方が溶断することにより、全ての通電経路が遮断し、発熱抵抗体１０４の発熱が停止することになる。 Specifically, as shown in FIG. 5, two fuse elements 102a and 102b are arranged so as to be bridged between three fuse element electrodes 101a, 101b and 101c. Consider a protective element in which a heating resistor 104 is connected between 101 b and a heating resistor electrode 103. In this protection element, two paths from the fuse element electrodes 101a and 101c on both sides to the center fuse element electrode 101b are energized paths. In this case, when the protective element is energized from both of the two energization paths as shown in the first stage in FIG. 5 and the heating resistor 104 generates heat, it is shown in the second stage in FIG. In addition, when both of the two fuse elements 102a and 102b are fused, all the energization paths are cut off, and the heat generation of the heating resistor 104 is stopped.
ここで、図６中１段目に示すように、左側のヒューズエレメント用電極１０１ａから中央のヒューズエレメント用電極１０１ｂへと向かう一方の通電経路のみから通電がなされ、発熱抵抗体１０４が発熱した場合を考える。この場合、保護素子においては、図６中２段目左側に示すように、通電がない方のヒューズエレメント１０２ｂが先に溶断した場合には、図６中３段目に示すように、通電がなされた方のヒューズエレメント１０２ａも溶断して全ての通電経路が遮断し、発熱抵抗体１０４の発熱が停止する。しかしながら、保護素子においては、図６中２段目右側に示すように、通電がなされた方のヒューズエレメント１０２ａが先に溶断してしまった場合には、通電がない方のヒューズエレメント１０２ｂが溶断することができず、全ての通電経路が遮断されない事態を招来する。保護素子においては、ヒューズエレメントが２個の場合には、このような事態が１／２の確率で発生し、ヒューズエレメントの個数に応じた確率で発生する。 Here, as shown in the first row in FIG. 6, energization is performed only from one energization path from the left fuse element electrode 101 a to the center fuse element electrode 101 b, and the heating resistor 104 generates heat. think of. In this case, in the protective element, as shown in the left side of the second stage in FIG. 6, when the fuse element 102b that is not energized blows first, the energization is performed as shown in the third stage in FIG. The fuse element 102a that has been made is also melted and all the energization paths are cut off, and the heat generation of the heating resistor 104 is stopped. However, in the protective element, as shown on the right side of the second stage in FIG. 6, when the energized fuse element 102a is blown first, the non-energized fuse element 102b is blown. Inability to do so will result in a situation where all energization paths are not blocked. In the protective element, when there are two fuse elements, such a situation occurs with a probability of 1/2, and with a probability corresponding to the number of fuse elements.
このような事態は、例えば図７に示すように、ノートブック型のパーソナルコンピュータ等の電子機器本体に着脱されるバッテリーパックに搭載される保護素子１１０にみられる。すなわち、このようなバッテリーパックにおいては、通常はセル側と電子機器本体の充電器側との双方からの通電があることが想定されているが、バッテリーパックを電子機器本体から取り外した場合には、保護素子１１０に充電器が接続されていない状態となる。したがって、このような場合、保護素子１１０においては、充電器側からの通電がない状態となり、図６中２段目右側に示したような事態を招来することがあった。 Such a situation is seen in the protective element 110 mounted on a battery pack that is attached to and detached from an electronic device main body such as a notebook personal computer, for example, as shown in FIG. That is, in such a battery pack, it is normally assumed that there is energization from both the cell side and the charger side of the electronic device body, but when the battery pack is removed from the electronic device body, , The charger is not connected to the protection element 110. Therefore, in such a case, the protective element 110 is not energized from the charger side, which may cause a situation as shown on the right side of the second stage in FIG.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、特定の通電経路のみから通電があった場合であっても、確実に全てのヒューズエレメントを溶断した後に発熱抵抗体の発熱を停止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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and even when power is supplied only from a specific power supply path, heat generation of the heating resistor is stopped after surely fusing all the fuse elements. It is an object of the present invention to provide a protective element that can be applied.
上述した目的を達成する本発明にかかる保護素子は、通電経路の入力となる複数の電極間に複数のヒューズエレメントが配設され、通電された発熱体の発熱による上記ヒューズエレメントの溶断によって電流が遮断される保護素子において、上記複数のヒューズエレメントのうち特定のヒューズエレメントが接続されている特定の通電経路から通電があった場合に、他のヒューズエレメントが上記特定のヒューズエレメントよりも先に溶断するように、上記複数のヒューズエレメントの溶断時間が制御可能に構成されており、上記特定のヒューズエレメントが接続されている上記特定の電極は、上記複数の電極のうち、必ず通電がある通電経路の入力となる電極であり、上記特定のヒューズエレメントの溶断時間が他のヒューズエレメントの溶断時間よりも長くなるように、上記複数のヒューズエレメントのそれぞれと、上記複数の電極のそれぞれとの濡れ性とに差があることを特徴としている。 In the protection element according to the present invention that achieves the above-described object, a plurality of fuse elements are disposed between a plurality of electrodes serving as inputs to the energization path, and a current is generated by fusing of the fuse elements due to heat generated by the energized heating element. In the protection element to be shut off, when power is supplied from a specific current path to which a specific fuse element is connected among the plurality of fuse elements, the other fuse elements are blown before the specific fuse element. As described above, the fusing time of the plurality of fuse elements is configured to be controllable, and the specific electrode to which the specific fuse element is connected is a current-carrying path that is always energized among the plurality of electrodes. The fusing time of the specific fuse element is the other input of the fuse element. To be longer than the cross-sectional time, it is characterized respectively of the plurality of fuse elements, that there is a difference between the wettability between each of the plurality of electrodes.
このような本発明にかかる保護素子においては、ヒューズエレメントの溶断時間を制御することができる。換言すれば、本発明にかかる保護素子は、複数のヒューズエレメントのうち、溶断時間が長いヒューズエレメントを特定可能な構成とされる。そのため、本発明にかかる保護素子においては、溶断時間が長い特定のヒューズエレメントが接続されている通電経路から通電があった場合には、その他の全てのヒューズエレメントを先に溶断することができる。 In such a protection element according to the present invention, the fusing time of the fuse element can be controlled. In other words, the protection element according to the present invention is configured to be able to identify a fuse element having a long fusing time among a plurality of fuse elements. Therefore, in the protection element according to the present invention, when energization is performed from the energization path to which a specific fuse element having a long fusing time is connected, all other fuse elements can be fused first.
本発明によれば、溶断時間が長い特定のヒューズエレメントが接続されている通電経路から通電があった場合には、その他の全てのヒューズエレメントを先に溶断することができることから、その他の通電経路からの通電がなかった場合であっても、当該特定のヒューズエレメントが溶断した後、すなわち、全てのヒューズエレメントが確実に溶断した後に、発熱体への通電を遮断して発熱を停止させることができ、安全性を大幅に向上させることができる。 According to the present invention, when energization is performed from an energization path to which a specific fuse element having a long fusing time is connected, all other fuse elements can be fused first. Even if there is no energization from, after the specific fuse element is blown, that is, after all the fuse elements have been surely blown, it is possible to cut off the energization to stop the heat generation. And safety can be greatly improved.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
この実施の形態は、異常時に低融点金属体（ヒューズエレメント）の溶断によって電流を遮断する保護素子である。特に、この保護素子は、ベース基板上に形成された通電経路の入力となる複数の電極間に複数のヒューズエレメントが配設された構成とされ、各ヒューズエレメントの溶断時間を制御することにより、特定の通電経路から通電があった場合には、全てのヒューズエレメントを溶断した後に発熱抵抗体の発熱を停止させることができるものである。 This embodiment is a protective element that cuts off current by melting a low-melting point metal body (fuse element) in the event of an abnormality. In particular, this protective element has a structure in which a plurality of fuse elements are disposed between a plurality of electrodes serving as inputs of a current-carrying path formed on the base substrate, and by controlling the fusing time of each fuse element, When energization is performed from a specific energization path, heat generation of the heating resistor can be stopped after all the fuse elements are melted.
まず、本発明の具体的な内容の説明に先立って、本発明を適用する保護素子の基本的な構成について説明する。 First, prior to description of specific contents of the present invention, a basic configuration of a protection element to which the present invention is applied will be described.
保護素子は、図１に平面図及び図２に断面図を示すように、所定の大きさのベース基板１１上に、溶断によって電流を遮断するヒューズエレメント１２と、異常時に発熱してヒューズエレメント１２を溶融するための発熱抵抗体（ヒーター）１３とが近接して配設されている。 As shown in the plan view of FIG. 1 and the cross-sectional view of FIG. 2, the protection element includes a fuse element 12 that cuts off a current by fusing on a base substrate 11 of a predetermined size, and a fuse element 12 that generates heat when abnormal and generates heat. A heating resistor (heater) 13 for melting is disposed in close proximity.
ベース基板１１としては、絶縁性を有する材質のものであればいかなるものであってもよく、例えば、セラミックス基板やガラスエポキシ基板のようなプリント配線基板に用いられる基板の他、ガラス基板、樹脂基板、絶縁処理金属基板等を用いることができる。なお、これらの中で、耐熱性に優れ、熱良伝導性の絶縁基板であるセラミックス基板が好適である。 The base substrate 11 may be any material as long as it has an insulating property. For example, in addition to a substrate used for a printed wiring board such as a ceramic substrate or a glass epoxy substrate, a glass substrate or a resin substrate. Insulating metal substrates can be used. Among these, a ceramic substrate that is an insulating substrate having excellent heat resistance and good thermal conductivity is preferable.
また、ヒューズエレメント１２としては、従来からヒューズ材料として使用されている種々の低融点金属体を用いることができ、例えば、特許第３０６７０１１号公報の表１に記載の合金等を用いることができる。具体的には、ヒューズエレメント１２を形成する低融点金属としては、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合金等を挙げることができる。また、ヒューズエレメント１２の形状は、薄片状であってもよく、棒状であってもよい。 As the fuse element 12, various low melting point metal bodies conventionally used as a fuse material can be used. For example, alloys shown in Table 1 of Japanese Patent No. 3067011 can be used. Specifically, the low melting point metal forming the fuse element 12 includes SnSb alloy, BiSnPb alloy, BiPbSn alloy, BiPb alloy, BiSn alloy, SnPb alloy, SnAg alloy, PbIn alloy, ZnAl alloy, InSn alloy, PbAgSn alloy, etc. Can be mentioned. The shape of the fuse element 12 may be a flaky shape or a rod shape.
さらに、発熱抵抗体１３は、例えば、酸化ルテニウムやカーボンブラック等の導電材料と、水ガラス等の無機系バインダや熱硬化性樹脂等の有機系バインダとからなる抵抗ペーストを塗布し、必要に応じて焼成することによって形成される。また、発熱抵抗体１３としては、酸化ルテニウムやカーボンブラック等の薄膜を、印刷、メッキ、蒸着、スパッタの工程を経て形成してもよく、これらフィルムの貼付や積層等によって形成してもよい。 Further, the heating resistor 13 is applied with a resistance paste made of a conductive material such as ruthenium oxide or carbon black and an inorganic binder such as water glass or an organic binder such as thermosetting resin, for example. It is formed by baking. Further, as the heating resistor 13, a thin film such as ruthenium oxide or carbon black may be formed through printing, plating, vapor deposition, sputtering, or may be formed by pasting or laminating these films.
また、保護素子において、ベース基板１１の表面には、ヒューズエレメント１２と電気的に接続された３つのヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃと、発熱抵抗体１３と電気的に接続された発熱抵抗体用電極１５とが形成されている。これらヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び発熱抵抗体用電極１５は、それぞれ、ガラス等の絶縁膜１６を介して、発熱抵抗体１３と絶縁された状態に配設されている。 Further, in the protective element, on the surface of the base substrate 11, three fuse element electrodes 14 a, 14 b, 14 c electrically connected to the fuse element 12 and a heating resistor electrically connected to the heating resistor 13 are provided. A body electrode 15 is formed. The fuse element electrodes 14a, 14b, 14c and the heating resistor electrode 15 are arranged in a state of being insulated from the heating resistor 13 through an insulating film 16 such as glass.
ヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、それぞれ、溶融したヒューズエレメント１２が流れ込むこととなる電極である。これらヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃの構成材料については特に制限はなく、溶融状態のヒューズエレメント１２と濡れ性が良好である金属からなるものを使用することができる。例えば、ヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃとしては、銅等の金属単体や、少なくとも表面がＡｇ、Ａｇ−Ｐｔ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｕ等から形成されているものを用いることができる。 The fuse element electrodes 14a, 14b, and 14c are electrodes through which the melted fuse element 12 flows, respectively. There are no particular restrictions on the constituent materials of these fuse element electrodes 14a, 14b, and 14c, and it is possible to use a fuse element 12 in a molten state and a metal that has good wettability. For example, as the fuse element electrodes 14a, 14b, 14c, a single metal such as copper, or one having at least a surface formed of Ag, Ag-Pt, Ag-Pd, Au, or the like can be used.
なお、本発明においては、ヒューズエレメント１２の溶断時間を制御するために、後述するように、ヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃの間で、ヒューズエレメント１２との濡れ性を変化させることがある。これについては、後に詳述するものとする。 In the present invention, in order to control the fusing time of the fuse element 12, the wettability with the fuse element 12 may be changed between the fuse element electrodes 14a, 14b, and 14c as described later. . This will be described in detail later.
一方、発熱抵抗体用電極１５は、溶融状態のヒューズエレメント１２との濡れ性を考慮する必要はないが、通常はヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃと一括して形成されるため、これらヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃと同様の材料から形成される。 On the other hand, it is not necessary to consider the wettability with the fuse element 12 in the molten state, but the heating resistor electrode 15 is normally formed together with the fuse element electrodes 14a, 14b, and 14c. It is made of the same material as the element electrodes 14a, 14b, 14c.
また、ヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び発熱抵抗体用電極１５には、それぞれ、特に図示しないが、外部端子としての役割を果たすリードが接続されている。このリードは、扁平加工線や丸線等の金属製の線材からなり、半田付けや溶接等によってヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び発熱抵抗体用電極１５のそれぞれに取り付けることにより、これらと電気的に接続される。保護素子においては、このようなリード付きの形態を採用する場合、リードの位置を左右対称にすることにより、取り付け作業時に取り付け面を意識することなく作業することが可能となる。 Further, the fuse element electrodes 14a, 14b, and 14c and the heating resistor electrode 15 are connected to leads that serve as external terminals, although not particularly illustrated. This lead is made of a metal wire such as a flat processed wire or a round wire, and is attached to each of the fuse element electrodes 14a, 14b, 14c and the heating resistor electrode 15 by soldering or welding. Electrically connected. In the case of adopting such a form with leads in the protective element, it is possible to work without being aware of the mounting surface during the mounting work by making the positions of the leads symmetrical.
さらに、ヒューズエレメント１２の上には、特に図示しないが、その表面酸化を防止するために、フラックス等からなる封止部材を設けてもよい。フラックスとしては、ロジン系フラックス等、公知のフラックスをいずれも使用することができ、粘度等も任意である。 Further, although not particularly illustrated, a sealing member made of flux or the like may be provided on the fuse element 12 in order to prevent surface oxidation. As the flux, any known flux such as rosin flux can be used, and the viscosity and the like are arbitrary.
なお、保護素子は、チップ部品として製造する場合には、例えば４，６−ナイロンや液晶ポリマー製等のキャップ部材によって被覆されて提供される。 When the protective element is manufactured as a chip component, it is provided by being covered with a cap member made of, for example, 4,6-nylon or liquid crystal polymer.
このような保護素子の回路構成は、図３に示すように表現することができる。すなわち、保護素子は、３つのヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ間に、低融点金属体からなる２つのヒューズエレメント１２ａ，１２ｂが架け渡されるように配設され、中央のヒューズエレメント用電極１４ｂと発熱抵抗体用電極１５との間に発熱抵抗体１３が接続されて構成される。すなわち、この保護素子は、両側のヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｃのいずれか又は両方から中央のヒューズエレメント用電極１４ｂへと向かう２つの経路が通電経路とされる。 The circuit configuration of such a protection element can be expressed as shown in FIG. That is, the protective element is arranged so that two fuse elements 12a, 12b made of a low melting point metal body are bridged between the three fuse element electrodes 14a, 14b, 14c, and the fuse element electrode 14b at the center is arranged. And a heating resistor 13 is connected between the heating resistor electrode 15 and the heating resistor electrode 15. That is, in this protective element, two paths from either or both of the fuse element electrodes 14a and 14c on both sides to the center fuse element electrode 14b are energized paths.
したがって、この保護素子においては、２つの通電経路の双方から通電がなされ、発熱抵抗体１３が発熱すると、ヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ間のヒューズエレメント１２ａと、ヒューズエレメント用電極１４ｂ，１４ｃ間のヒューズエレメント１２ｂとが溶断し、被保護装置への通電を遮断するとともに、発熱抵抗体１３への通電も遮断する。 Therefore, in this protective element, when energization is performed from both of the two energization paths and the heating resistor 13 generates heat, the fuse element 12a between the fuse element electrodes 14a and 14b and the fuse element electrodes 14b and 14c are connected. The fuse element 12b is melted to cut off the energization to the device to be protected and the energization to the heating resistor 13 is also cut off.
さて、本発明においては、このような保護素子におけるヒューズエレメント１２ａ，１２ｂのそれぞれの溶断時間を制御することにより、２つの通電経路のうち特定の通電経路から通電があった場合には、全てのヒューズエレメント１２ａ，１２ｂを溶断した後に発熱抵抗体１３の発熱を停止させる。特に、保護素子は、「必ず最後に溶断するヒューズエレメント」を特定することができる構成とし、少なくともそのヒューズエレメントが接続されている通電経路から通電があった場合には、その他の全てのヒューズエレメントを先に溶断する。 Now, in the present invention, by controlling the fusing time of each of the fuse elements 12a and 12b in such a protection element, all the two energization paths are energized from a specific energization path. After fusing the fuse elements 12a and 12b, the heat generation of the heating resistor 13 is stopped. In particular, the protective element is configured to be able to identify the “fuse element that is always blown at the end”, and at least when all the fuse elements are energized from the energization path to which the fuse element is connected. Is blown first.
ここで、ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂのそれぞれの溶断時間は、これらヒューズエレメント１２ａ，１２ｂの特性が互いに異なるように構成したり、ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂに作用する発熱抵抗体１３の特性を変更したり、ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂが溶融した場合に流れ込むこととなるヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃの特性を変更したりすることにより、制御することができる。具体的には、ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂのそれぞれの溶断時間は、主に以下の６つの方法のいずれか又は組み合わせによって制御することができる。 Here, the fusing time of each of the fuse elements 12a and 12b is configured such that the characteristics of the fuse elements 12a and 12b are different from each other, or the characteristics of the heating resistor 13 acting on the fuse elements 12a and 12b are changed. It can be controlled by changing the characteristics of the fuse element electrodes 14a, 14b, 14c which will flow when the fuse elements 12a, 12b are melted. Specifically, the fusing time of each of the fuse elements 12a and 12b can be controlled mainly by any one or combination of the following six methods.
まず、第１の方法は、各ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂの断面積（幅及び／又は厚み）等、物理的形状に差を設けることである。例えば、保護素子においては、ヒューズエレメント１２ｂの断面積よりもヒューズエレメント１２ａの断面積を大きくすることにより、ヒューズエレメント１２ａの溶断時間を、ヒューズエレメント１２ｂの溶断時間よりも長くすることができる。また、保護素子においては、ヒューズエレメント１２ａとヒューズエレメント１２ｂとの形状そのものを異なるものとすることによっても、これらヒューズエレメント１２ａ，１２ｂのそれぞれの溶断時間を異なるものとすることができる。 First, the first method is to provide a difference in physical shape such as a cross-sectional area (width and / or thickness) of each fuse element 12a, 12b. For example, in the protection element, the fusing time of the fuse element 12a can be made longer than the fusing time of the fuse element 12b by making the cross sectional area of the fuse element 12a larger than the cross sectional area of the fuse element 12b. In the protection element, the fusing time of each of the fuse elements 12a and 12b can be made different by making the fuse elements 12a and 12b different in shape.
また、第２の方法は、各ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂから発熱抵抗体１３までの距離に差を設けることである。例えば、保護素子においては、ヒューズエレメント１２ｂから発熱抵抗体１３までの距離よりも、ヒューズエレメント１２ａから発熱抵抗体１３までの距離を長くすることにより、ヒューズエレメント１２ａの溶断時間を、ヒューズエレメント１２ｂの溶断時間よりも長くすることができる。なお、これらヒューズエレメント１２ａ，１２ｂのそれぞれから発熱抵抗体１３までの距離は、平面上での間隔のみを意味するものではなく、発熱抵抗体１３を熱源とする伝熱経路となる絶縁膜１６の厚み方向の間隔等、３次元的な空間距離を意味する。したがって、保護素子においては、例えば、絶縁膜１６の厚みを、ヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ間とヒューズエレメント用電極１４ｂ，１４ｂ間とで変化させることにより、ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂのそれぞれから発熱抵抗体１３までの距離に差を設けてもよく、また、ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂのうち一方のヒューズエレメントを、絶縁膜１６から浮くような形状にフォーミングする等してヒューズエレメント１２ａ，１２ｂのそれぞれから発熱抵抗体１３までの距離に差を設けてもよい。 The second method is to provide a difference in the distance from each fuse element 12a, 12b to the heating resistor 13. For example, in the protective element, by making the distance from the fuse element 12a to the heating resistor 13 longer than the distance from the fuse element 12b to the heating resistor 13, the fusing time of the fuse element 12a is reduced. It can be longer than the fusing time. The distance from each of the fuse elements 12a and 12b to the heating resistor 13 does not mean only the interval on the plane, but the insulating film 16 serving as a heat transfer path using the heating resistor 13 as a heat source. It means a three-dimensional spatial distance such as an interval in the thickness direction. Accordingly, in the protection element, for example, the thickness of the insulating film 16 is changed between the fuse element electrodes 14a and 14b and between the fuse element electrodes 14b and 14b, thereby generating a heating resistor from each of the fuse elements 12a and 12b. A difference may be provided in the distance to the body 13, and one of the fuse elements 12a and 12b may be formed into a shape that floats from the insulating film 16 or the like. A difference in the distance to the heating resistor 13 may be provided.
さらに、第３の方法は、各ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂと、これらヒューズエレメント１２ａ，１２ｂが溶融した場合に流れ込むこととなるヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃとの濡れ性に差を設けることである。例えば、保護素子においては、ヒューズエレメント１２ｂと、このヒューズエレメント１２ｂが溶融した場合に流れ込むこととなるヒューズエレメント用電極１４ｂ，１４ｃとの濡れ性よりも、ヒューズエレメント１２ａと、このヒューズエレメント１２ａが溶融した場合に流れ込むこととなるヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂとの濡れ性を低下させるようにすることにより、ヒューズエレメント１２ａの溶断時間を、ヒューズエレメント１２ｂの溶断時間よりも長くすることができる。このような濡れ性は、ヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃの金属組成を調整することによって変化させることができ、また、ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂの金属組成を調整することによっても変化させることができる。 Furthermore, the third method is to provide a difference in wettability between the fuse elements 12a and 12b and the fuse element electrodes 14a, 14b, and 14c that flow when the fuse elements 12a and 12b are melted. is there. For example, in the protective element, the fuse element 12a and the fuse element 12a are melted rather than the wettability between the fuse element 12b and the fuse element electrodes 14b and 14c that flow when the fuse element 12b is melted. By reducing the wettability with the fuse element electrodes 14a and 14b that will flow in this case, the fusing time of the fuse element 12a can be made longer than the fusing time of the fuse element 12b. Such wettability can be changed by adjusting the metal composition of the fuse element electrodes 14a, 14b, 14c, and can also be changed by adjusting the metal composition of the fuse elements 12a, 12b. it can.
さらにまた、第４の方法は、各ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂ又は発熱抵抗体１３に近接する部位の熱容量、熱伝導性や放熱性等、熱的性質に差を設けることである。例えば、保護素子においては、ヒューズエレメント１２ａに近接する部位の熱容量よりも、ヒューズエレメント１２ｂに近接する部位の熱容量を小さくすることにより、ヒューズエレメント１２ａの溶断時間を、ヒューズエレメント１２ｂの溶断時間よりも長くすることができる。このような熱的性質は、例えば、ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂのうち一方のヒューズエレメント用の電極近傍に銅塊等の他の金属体を接続したり、ベース基板１１の一部の内層に金属層を設けたり、ベース基板１１の一部にガラス材等を多く混合したりする等の方法によって変化させることができる。 Furthermore, the fourth method is to provide a difference in thermal properties such as the heat capacity, thermal conductivity, heat dissipation, and the like of portions adjacent to the fuse elements 12a, 12b or the heating resistor 13. For example, in the protection element, the fusing time of the fuse element 12a is made smaller than the fusing time of the fuse element 12b by making the heat capacity of the portion close to the fuse element 12b smaller than the heat capacity of the portion close to the fuse element 12a. Can be long. Such thermal properties include, for example, connecting another metal body such as a copper block near the electrode for one fuse element of the fuse elements 12a and 12b, or a metal layer on a part of the inner layer of the base substrate 11. Or by mixing a lot of glass material or the like in a part of the base substrate 11.
また、第５の方法は、各ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂの融点に差を設けることである。例えば、保護素子においては、ヒューズエレメント１２ｂの融点よりも、ヒューズエレメント１２ａの融点を高くするように、低融点金属体を選択することにより、ヒューズエレメント１２ａの溶断時間を、ヒューズエレメント１２ｂの溶断時間よりも長くすることができる。 The fifth method is to provide a difference in the melting points of the fuse elements 12a and 12b. For example, in the protective element, by selecting a low melting point metal body so that the melting point of the fuse element 12a is higher than the melting point of the fuse element 12b, the fusing time of the fuse element 12b can be reduced by the fusing time of the fuse element 12b. Can be longer.
さらに、第６の方法は、複数の発熱抵抗体を配設し、これら各発熱抵抗体の発熱量に差を設けることである。例えば、保護素子においては、ヒューズエレメント１２ａに近い位置に配設した発熱抵抗体の発熱量よりも、ヒューズエレメント１２ｂに近い位置に配設した発熱抵抗体の発熱量を大きくするように、発熱抵抗体を選択することにより、ヒューズエレメント１２ａの溶断時間を、ヒューズエレメント１２ｂの溶断時間よりも長くすることができる。このような発熱抵抗体の発熱量は、発熱抵抗体の抵抗値を調整することによっても変化させることができる。 Furthermore, the sixth method is to provide a plurality of heating resistors and to provide a difference in the amount of heat generated by each of the heating resistors. For example, in the protective element, the heating resistance is set so that the heating value of the heating resistor disposed near the fuse element 12b is larger than the heating value of the heating resistor disposed near the fuse element 12a. By selecting the body, the fusing time of the fuse element 12a can be made longer than the fusing time of the fuse element 12b. The amount of heat generated by such a heating resistor can also be changed by adjusting the resistance value of the heating resistor.
保護素子においては、このような６つの方法のいずれか又は組み合わせにより、ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂのそれぞれの溶断時間を制御することができる。換言すれば、保護素子は、２つのヒューズエレメント１２ａ，１２ｂのうち、溶断時間が長いヒューズエレメント、すなわち、「必ず最後に溶断するヒューズエレメント」を特定可能な構成となる。そのため、保護素子においては、少なくとも「必ず最後に溶断するヒューズエレメント」が接続されている通電経路から通電があった場合には、その他の全てのヒューズエレメントを先に溶断することができる。これは、少なくとも「必ず最後に溶断するヒューズエレメント」が接続されている通電経路から通電があった場合には、当該「必ず最後に溶断するヒューズエレメント」が溶断すれば全ての通電経路を遮断することが可能であることを意味している。 In the protection element, the fusing time of each of the fuse elements 12a and 12b can be controlled by any one or a combination of these six methods. In other words, the protective element is configured to be able to specify a fuse element having a long fusing time, that is, a “fuse element that is always blown last”, of the two fuse elements 12a and 12b. For this reason, in the protective element, all the other fuse elements can be blown first when energized from at least the energization path to which the “fuse element that is always blown last” is connected. This means that, if power is supplied from at least the current-carrying path to which the “fuse element that is always blown last” is connected, all current-carrying paths are cut off if the “fuse element that is to be blown last” is blown. Means that it is possible.
したがって、保護素子においては、「必ず最後に溶断するヒューズエレメント」を「必ず通電がある側の通電経路」の入力となる特定のヒューズエレメント用電極に接続することにより、その他の通電経路からの通電がなかった場合であっても、当該「必ず最後に溶断するヒューズエレメント」が溶断した後、すなわち、全てのヒューズエレメント１２ａ，１２ｂが確実に溶断した後に、発熱抵抗体１３への通電を遮断して発熱を停止させることができ、安全性を大幅に向上させることができる。特に、保護素子においては、上述した６つの方法を単独で適用するのではなく、複数の方法を組み合わせることにより、各ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂの溶断時間を柔軟に制御することが可能となることから、その効果は増大し、より安全性を高めることができる。 Therefore, in the protective element, by connecting the “fuse element that is always blown last” to the specific fuse element electrode that is the input to the “energization path on the side that is always energized”, Even if there is no failure, the energization of the heating resistor 13 is cut off after the “fuse element that is always blown at the end” is blown, that is, after all the fuse elements 12a and 12b are surely blown. The heat generation can be stopped and the safety can be greatly improved. In particular, in the protective element, it is possible to flexibly control the fusing time of each of the fuse elements 12a and 12b by combining a plurality of methods instead of applying the above-described six methods alone. The effect is increased and the safety can be further improved.
このような保護素子は、例えばノートブック型のパーソナルコンピュータ等の電子機器本体に着脱されるバッテリーパックに搭載して好適である。すなわち、バッテリーパックにおいては、セル側が「必ず通電がある側の通電経路」に相当する。この場合、バッテリーパックにおいては、「必ず最後に溶断するヒューズエレメント」をセル側に接続することにより、当該バッテリーパックを電子機器本体から取り外すことによって充電器側から通電がない状態であったとしても、動作時には全てのヒューズエレメントを確実に溶断することが可能となり、安全性を大幅に向上させることができる。 Such a protective element is preferably mounted on a battery pack that can be attached to and detached from an electronic device body such as a notebook personal computer. That is, in the battery pack, the cell side corresponds to “an energization path on the side where energization is always performed”. In this case, even if the battery pack is not energized from the charger side by removing the battery pack from the electronic device body by connecting the “fuse element that is always blown at the end” to the cell side. During operation, all fuse elements can be surely blown, and safety can be greatly improved.
なお、上述した実施の形態では、２つのヒューズエレメント１２ａ，１２ｂがある場合について説明したが、本発明は、３個以上のヒューズエレメントがある場合であっても同様に適用することができる。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。 In the above-described embodiment, the case where there are two fuse elements 12a and 12b has been described. However, the present invention can be similarly applied even when there are three or more fuse elements. Thus, it goes without saying that the present invention can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
［実施例］
本願発明者は、保護素子を実際に作製し、通電試験を行ってヒューズエレメントの溶断の有無を観察した。保護素子は、先に図１乃至図３に示した構成に準じたものを比較例として作製するとともに、上述した第１の方法乃至第６の方法のそれぞれにしたがって、比較例としての保護素子の構成を変化させたものを実施例１乃至実施例６として作製した。以下では、説明の便宜上、上述した各部材と同一部材については、同一符号を付して説明するものとする。
[Example]
The inventor of the present application actually manufactured the protective element, conducted an energization test, and observed the presence or absence of fusing of the fuse element. The protective elements according to the configuration shown in FIGS. 1 to 3 are manufactured as comparative examples, and the protective elements according to the comparative examples are manufactured in accordance with the first to sixth methods. What changed the structure was produced as Example 1 thru | or Example 6. FIG. In the following, for convenience of explanation, the same members as those described above will be described with the same reference numerals.
（比較例）
幅３ｍｍ×長さ５ｍｍ×厚み０．５ｍｍのアルミナセラミックス基板をベース基板１１とし、この上に、ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂ、発熱抵抗体１３、ヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ、発熱抵抗体用電極１５、及び絶縁膜１６を形成した。
(Comparative example)
An alumina ceramic substrate having a width of 3 mm, a length of 5 mm, and a thickness of 0.5 mm is used as a base substrate 11, on which fuse elements 12 a and 12 b, a heating resistor 13, fuse element electrodes 14 a, 14 b and 14 c, and a heating resistor are used. An electrode 15 and an insulating film 16 were formed.
ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂは、ＳｎＳｂ合金（Ｓｎ：Ｓｂ＝９５：５、液相点２４０℃）からなる幅１ｍｍ×長さ４ｍｍ×厚み０．１ｍｍの低融点金属箔を用いた。また、発熱抵抗体１３は、酸化ルテニウム系の発熱抵抗材ペースト（商品名ＤＰ１９００；デュポン社製）をベース基板１１上に印刷し、８５０℃で３０分焼成することによって形成した。この発熱抵抗体１３のパターン抵抗値は５Ωであった。 As the fuse elements 12a and 12b, low melting point metal foils of width 1 mm × length 4 mm × thickness 0.1 mm made of SnSb alloy (Sn: Sb = 95: 5, liquidus point 240 ° C.) were used. The heating resistor 13 was formed by printing a ruthenium oxide-based heating resistor paste (trade name DP1900; manufactured by DuPont) on the base substrate 11 and baking it at 850 ° C. for 30 minutes. The heating resistor 13 had a pattern resistance value of 5Ω.
さらに、ヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、Ａｇ−Ｐｔペースト（商品名５１６４Ｎ；デュポン社製）をベース基板１１上に印刷し、８５０℃で３０分焼成することによって形成した。さらにまた、発熱抵抗体用電極１５は、Ａｇ−Ｐｄペースト（商品名６１７７Ｔ；デュポン社製）をベース基板１１上に印刷し、８５０℃で３０分焼成することによって形成した。また、絶縁膜１６としては、ガラス系無機ペーストをベース基板１１上に印刷することによって形成した。 Further, the fuse element electrodes 14a, 14b, and 14c were formed by printing an Ag-Pt paste (trade name: 5164N; manufactured by DuPont) on the base substrate 11 and firing at 850 ° C. for 30 minutes. Furthermore, the heating resistor electrode 15 was formed by printing an Ag—Pd paste (trade name 6177T; manufactured by DuPont) on the base substrate 11 and baking it at 850 ° C. for 30 minutes. The insulating film 16 was formed by printing a glass-based inorganic paste on the base substrate 11.
このような保護素子を１０個作製し、ヒューズエレメント用電極１４ａ側のみから通電し、ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂの溶断の有無を観察した。その結果、１０個中５個の保護素子において、ヒューズエレメント用電極１４ｂ，１４ｃ間のヒューズエレメント１２ｂが溶断する前に、ヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ間のヒューズエレメント１２ａが溶断し、ヒューズエレメント１２ｂが未溶断のまま、通電（発熱抵抗体１３の発熱）が停止した。すなわち、比較例として作製した保護素子においては、確率５０％で、通電がない方のヒューズエレメント１２ｂが未溶断のまま残り、全ての通電経路が遮断されない結果となった。 Ten such protective elements were fabricated, and energized only from the fuse element electrode 14a side, and the presence or absence of fusing of the fuse elements 12a and 12b was observed. As a result, in 5 out of 10 protective elements, before the fuse element 12b between the fuse element electrodes 14b and 14c is blown, the fuse element 12a between the fuse element electrodes 14a and 14b is blown and the fuse element 12b is blown. The energization (heat generation of the heating resistor 13) was stopped without being melted. That is, in the protection element manufactured as a comparative example, the fuse element 12b that was not energized remained unfused with a probability of 50%, and all the energization paths were not interrupted.
（実施例１）
実施例１は、上述した第１の方法にしたがって、各ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂの断面積に差を設けて保護素子を作製した例である。すなわち、この実施例１では、ヒューズエレメント用電極１４ｂ，１４ｃ間のヒューズエレメント１２ｂの幅を０．７ｍｍに形成する一方で、ヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ間のヒューズエレメント１２ａの幅を１ｍｍに形成し、保護素子を作製した。その他の構成は、比較例と同様である。
Example 1
Example 1 is an example in which a protection element was manufactured by providing a difference in the cross-sectional areas of the fuse elements 12a and 12b according to the first method described above. That is, in the first embodiment, the width of the fuse element 12b between the fuse element electrodes 14b and 14c is formed to 0.7 mm, while the width of the fuse element 12a between the fuse element electrodes 14a and 14b is formed to 1 mm. Then, a protective element was produced. Other configurations are the same as those of the comparative example.
このような保護素子を１０個作製し、ヒューズエレメント用電極１４ａ側のみから通電し、ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂの溶断の有無を観察した。その結果、評価した１０個全ての保護素子において、ヒューズエレメント用電極１４ｂ，１４ｃ間のヒューズエレメント１２ｂが先に溶断し、その後、ヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ間のヒューズエレメント１２ａが溶断して通電が停止した。なお、実施例１の補足として、ヒューズエレメント用電極１４ｂ，１４ｃ間のヒューズエレメント１２ｂの幅を０．８ｍｍに形成した保護素子を作製し、同様の通電を行ったところ、１０個中２個の保護素子において、ヒューズエレメント１２ｂが未溶断となった。すなわち、この実施例１から、各ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂの断面積に差を設けることは有効であり、その差が大きいほど効果が大きいことが確認できた。 Ten such protective elements were fabricated, and energized only from the fuse element electrode 14a side, and the presence or absence of fusing of the fuse elements 12a and 12b was observed. As a result, in all the 10 protection elements evaluated, the fuse element 12b between the fuse element electrodes 14b and 14c is blown first, and then the fuse element 12a between the fuse element electrodes 14a and 14b is blown and energized. Stopped. In addition, as a supplement to Example 1, a protective element in which the width of the fuse element 12b between the fuse element electrodes 14b and 14c was formed to 0.8 mm was produced, and the same energization was performed. In the protective element, the fuse element 12b was not melted. That is, it was confirmed from Example 1 that it is effective to provide a difference in the cross-sectional areas of the fuse elements 12a and 12b, and that the larger the difference, the greater the effect.
（実施例２）
実施例２は、上述した第２の方法にしたがって、各ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂから発熱抵抗体１３までの距離に差を設けて保護素子を作製した例である。すなわち、この実施例２では、ヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃの並び方向の略中央位置に配設されている発熱抵抗体１３の位置を、ヒューズエレメント用電極１４ｃ側に０．１ｍｍだけシフトし、保護素子を作製した。その他の構成は、比較例と同様である。
(Example 2)
Example 2 is an example in which a protection element was manufactured by providing a difference in distance from each fuse element 12a, 12b to the heating resistor 13 in accordance with the second method described above. That is, in the second embodiment, the position of the heating resistor 13 disposed at the approximate center position in the arrangement direction of the fuse element electrodes 14a, 14b, 14c is shifted by 0.1 mm toward the fuse element electrode 14c. Then, a protective element was produced. Other configurations are the same as those of the comparative example.
このような保護素子を１０個作製し、ヒューズエレメント用電極１４ａ側のみから通電し、ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂの溶断の有無を観察した。その結果、評価した１０個全ての保護素子において、ヒューズエレメント用電極１４ｂ，１４ｃ間のヒューズエレメント１２ｂが先に溶断し、その後、ヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ間のヒューズエレメント１２ａが溶断して通電が停止した。なお、実施例２の補足として、発熱抵抗体１３のシフト量を０．０５ｍｍと小さくした保護素子を作製し、同様の通電を行ったところ、１０個中３個の保護素子において、ヒューズエレメント１２ｂが未溶断となった。すなわち、この実施例２から、各ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂから発熱抵抗体１３までの距離に差を設けることは有効であり、その差が大きいほど効果が大きいことが確認できた。 Ten such protective elements were fabricated, and energized only from the fuse element electrode 14a side, and the presence or absence of fusing of the fuse elements 12a and 12b was observed. As a result, in all the 10 protection elements evaluated, the fuse element 12b between the fuse element electrodes 14b and 14c is blown first, and then the fuse element 12a between the fuse element electrodes 14a and 14b is blown and energized. Stopped. In addition, as a supplement to Example 2, a protective element in which the shift amount of the heating resistor 13 was reduced to 0.05 mm was manufactured and the same energization was performed. As a result, in three of the ten protective elements, the fuse element 12b Became unfused. That is, from Example 2, it was effective to provide a difference in the distance from the fuse elements 12a, 12b to the heating resistor 13, and it was confirmed that the effect was greater as the difference was larger.
（実施例３）
実施例３は、上述した第３の方法にしたがって、各ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂと、ヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃとの濡れ性に差を設けて保護素子を作製した例である。すなわち、この実施例３では、ヒューズエレメント用電極１４ｃの表面全領域とヒューズエレメント用電極１４ｂのうちヒューズエレメント用電極１４ｃ側の表面半分領域とに対して金メッキを施し、保護素子を作製した。その他の構成は、比較例と同様である。
(Example 3)
Example 3 is an example in which a protection element was manufactured by providing a difference in wettability between the fuse elements 12a, 12b and the fuse element electrodes 14a, 14b, 14c according to the third method described above. That is, in Example 3, gold was plated on the entire surface area of the fuse element electrode 14c and the surface half area on the fuse element electrode 14c side of the fuse element electrode 14b to produce a protection element. Other configurations are the same as those of the comparative example.
このような保護素子を１０個作製し、ヒューズエレメント用電極１４ａ側のみから通電し、ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂの溶断の有無を観察した。その結果、評価した１０個全ての保護素子において、ヒューズエレメント用電極１４ｂ，１４ｃ間のヒューズエレメント１２ｂが先に溶断し、その後、ヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ間のヒューズエレメント１２ａが溶断して通電が停止した。すなわち、この実施例３から、各ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂと、ヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃとの濡れ性に差を設けることは有効であることが確認できた。 Ten such protective elements were fabricated, and energized only from the fuse element electrode 14a side, and the presence or absence of fusing of the fuse elements 12a and 12b was observed. As a result, in all the 10 protection elements evaluated, the fuse element 12b between the fuse element electrodes 14b and 14c is blown first, and then the fuse element 12a between the fuse element electrodes 14a and 14b is blown and energized. Stopped. That is, from Example 3, it was confirmed that it was effective to provide a difference in wettability between the fuse elements 12a and 12b and the fuse element electrodes 14a, 14b, and 14c.
（実施例４）
実施例４は、上述した第４の方法にしたがって、各ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂ又は発熱抵抗体１３に近接する部位の熱的性質に差を設けて保護素子を作製した例である。すなわち、この実施例４では、ヒューズエレメント用電極１４ａの近傍に幅０．５ｍｍ×長さ０．５ｍｍ×厚み０．５ｍｍの銅塊を半田付けして接続し、保護素子を作製した。その他の構成は、比較例と同様である。
Example 4
Example 4 is an example in which a protection element was manufactured by providing a difference in the thermal properties of portions close to the fuse elements 12a, 12b or the heating resistor 13 in accordance with the fourth method described above. That is, in this Example 4, a copper block having a width of 0.5 mm, a length of 0.5 mm and a thickness of 0.5 mm was soldered and connected in the vicinity of the fuse element electrode 14a to produce a protective element. Other configurations are the same as those of the comparative example.
このような保護素子を１０個作製し、ヒューズエレメント用電極１４ａ側のみから通電し、ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂの溶断の有無を観察した。その結果、評価した１０個全ての保護素子において、ヒューズエレメント用電極１４ｂ，１４ｃ間のヒューズエレメント１２ｂが先に溶断し、その後、ヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ間のヒューズエレメント１２ａが溶断して通電が停止した。すなわち、この実施例４から、各ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂ又は発熱抵抗体１３に近接する部位の熱的性質に差を設けることは有効であることが確認できた。 Ten such protective elements were fabricated, and energized only from the fuse element electrode 14a side, and the presence or absence of fusing of the fuse elements 12a and 12b was observed. As a result, in all the 10 protection elements evaluated, the fuse element 12b between the fuse element electrodes 14b and 14c is blown first, and then the fuse element 12a between the fuse element electrodes 14a and 14b is blown and energized. Stopped. That is, it was confirmed from Example 4 that it is effective to provide a difference in the thermal properties of the portions adjacent to the fuse elements 12a, 12b or the heating resistor 13.
（実施例５）
実施例５は、上述した第５の方法にしたがって、各ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂの融点に差を設けて保護素子を作製した例である。すなわち、この実施例５では、ヒューズエレメント用電極１４ｂ，１４ｃ間のヒューズエレメント１２ｂをＳｎＡｇ合金（Ｓｎ：Ａｇ＝９６．５：３．５、液相点２２１℃）に代えて、保護素子を作製した。その他の構成は、比較例と同様である。
(Example 5)
Example 5 is an example in which a protection element was produced by providing a difference in the melting points of the fuse elements 12a and 12b according to the fifth method described above. That is, in the fifth embodiment, the fuse element 12b between the fuse element electrodes 14b and 14c is replaced with a SnAg alloy (Sn: Ag = 96.5: 3.5, liquid phase point 221 ° C.), and a protection element is produced. did. Other configurations are the same as those of the comparative example.
このような保護素子を１０個作製し、ヒューズエレメント用電極１４ａ側のみから通電し、ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂの溶断の有無を観察した。その結果、評価した１０個全ての保護素子において、ヒューズエレメント用電極１４ｂ，１４ｃ間のヒューズエレメント１２ｂが先に溶断し、その後、ヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ間のヒューズエレメント１２ａが溶断して通電が停止した。すなわち、この実施例５から、各ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂの融点に差を設けることは有効であることが確認できた。 Ten such protective elements were fabricated, and energized only from the fuse element electrode 14a side, and the presence or absence of fusing of the fuse elements 12a and 12b was observed. As a result, in all the 10 protection elements evaluated, the fuse element 12b between the fuse element electrodes 14b and 14c is blown first, and then the fuse element 12a between the fuse element electrodes 14a and 14b is blown and energized. Stopped. That is, from Example 5, it was confirmed that it was effective to provide a difference in the melting points of the fuse elements 12a and 12b.
（実施例６）
実施例６は、上述した第６の方法にしたがって、複数の発熱抵抗体を配設し、これら各発熱抵抗体の発熱量に差を設けて保護素子を作製した例である。すなわち、この実施例６では、図４に示すように、抵抗値が異なる２つの発熱抵抗体１３ａ，１３ｂを直列でヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ間とヒューズエレメント用電極１４ｂ，１４ｃ間とに配設し、保護素子を作製した。ヒューズエレメント１２ａに近い位置に配設されている発熱抵抗体１３ａの抵抗値は２Ωとし、ヒューズエレメント１２ｂに近い位置に配設されている発熱抵抗体１３ｂの抵抗値は３Ωとした。その他の構成は、比較例と同様である。
(Example 6)
Example 6 is an example in which a plurality of heating resistors are arranged according to the above-described sixth method, and a protection element is manufactured by providing a difference in the amount of heat generated by each of the heating resistors. That is, in Example 6, as shown in FIG. 4, two heating resistors 13a and 13b having different resistance values are arranged in series between the fuse element electrodes 14a and 14b and between the fuse element electrodes 14b and 14c. And a protective element was produced. The resistance value of the heating resistor 13a disposed near the fuse element 12a was 2Ω, and the resistance value of the heating resistor 13b disposed near the fuse element 12b was 3Ω. Other configurations are the same as those of the comparative example.
このような保護素子を１０個作製し、１Ａの定電流でヒューズエレメント用電極１４ａ側のみから通電し、ヒューズエレメント１２ａ，１２ｂの溶断の有無を観察した。その結果、評価した１０個全ての保護素子において、ヒューズエレメント用電極１４ｂ，１４ｃ間のヒューズエレメント１２ｂが先に溶断し、その後、ヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ間のヒューズエレメント１２ａが溶断して通電が停止した。なお、実施例６の補足として、ヒューズエレメント用電極１４ａ，１４ｂ間の発熱抵抗体１３ａの抵抗値を２．５Ωと大きくした保護素子を作製し、同様の通電を行ったところ、１０個中１個の保護素子において、ヒューズエレメント１２ｂが未溶断となった。すなわち、この実施例６から、発熱量が異なる複数の発熱抵抗体を配設することは有効であり、発熱量の差が大きいほど効果が大きいことが確認できた。 Ten such protective elements were prepared, and current was supplied only from the fuse element electrode 14a side with a constant current of 1A, and the presence or absence of fusing of the fuse elements 12a and 12b was observed. As a result, in all the 10 protection elements evaluated, the fuse element 12b between the fuse element electrodes 14b and 14c is blown first, and then the fuse element 12a between the fuse element electrodes 14a and 14b is blown and energized. Stopped. In addition, as a supplement to Example 6, a protective element having a resistance value of the heating resistor 13a between the fuse element electrodes 14a and 14b increased to 2.5Ω was manufactured and the same energization was performed. In each of the protection elements, the fuse element 12b was not melted. That is, it was confirmed from Example 6 that it is effective to dispose a plurality of heating resistors having different heat generation amounts, and that the larger the difference in the heat generation amount, the greater the effect.
１１ ベース基板
１２，１２ａ，１２ｂ ヒューズエレメント
１３，１３ａ，１３ｂ 発熱抵抗体
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ ヒューズエレメント用電極
１５ 発熱抵抗体用電極
１６ 絶縁膜
11 Base substrate 12, 12a, 12b Fuse element 13, 13a, 13b Heating resistor 14a, 14b, 14c Fuse element electrode 15 Heating resistor electrode 16 Insulating film
Claims (9)
上記複数のヒューズエレメントのうち特定のヒューズエレメントが接続されている特定の通電経路から通電があった場合に、他のヒューズエレメントが上記特定のヒューズエレメントよりも先に溶断するように、上記複数のヒューズエレメントの溶断時間が制御可能に構成されており、
上記特定のヒューズエレメントが接続されている上記特定の電極は、上記複数の電極のうち、必ず通電がある通電経路の入力となる電極であり、
上記特定のヒューズエレメントの溶断時間が他のヒューズエレメントの溶断時間よりも長くなるように、上記複数のヒューズエレメントのそれぞれと、上記複数の電極のそれぞれとの濡れ性とに差があること
を特徴とする保護素子。 In a protective element in which a plurality of fuse elements are disposed between a plurality of electrodes serving as inputs of a current-carrying path, and current is cut off by fusing of the fuse element due to heat generated by the energized heating element,
When there is energization from a specific energization path to which a specific fuse element is connected among the plurality of fuse elements, the plurality of fuse elements are blown before the specific fuse element. It is configured to control the fusing time of the fuse element,
The specific electrode to which the specific fuse element is connected is an electrode serving as an input of a current-carrying path that is always energized among the plurality of electrodes,
There is a difference in wettability between each of the plurality of fuse elements and each of the plurality of electrodes so that the fusing time of the specific fuse element is longer than the fusing time of the other fuse elements. A protective element.
を特徴とする請求項１記載の保護素子。 Specific that will flow when the specific fuse element and the specific fuse element are melted, rather than the wettability of the other fuse element with the other electrode that will flow when the other fuse element is melted The protective element according to claim 1, wherein the metal composition of the plurality of fuse elements or the plurality of electrodes or both of them is adjusted so as to reduce wettability with the electrodes.
上記複数のヒューズエレメントのうち特定のヒューズエレメントが接続されている特定の通電経路から通電があった場合に、他のヒューズエレメントが上記特定のヒューズエレメントよりも先に溶断するように、上記複数のヒューズエレメントの溶断時間が制御可能に構成されており、
上記特定のヒューズエレメントが接続されている上記特定の電極は、上記複数の電極のうち、必ず通電がある通電経路の入力となる電極であり、
上記特定のヒューズエレメントの溶断時間が他のヒューズエレメントの溶断時間よりも長くなるように、上記複数のヒューズエレメントのそれぞれ又は上記発熱体に近接する部位の熱的性質に差があること
を特徴とする保護素子。 In a protective element in which a plurality of fuse elements are disposed between a plurality of electrodes serving as inputs of a current-carrying path, and current is cut off by fusing of the fuse element due to heat generated by the energized heating element,
When there is energization from a specific energization path to which a specific fuse element is connected among the plurality of fuse elements, the plurality of fuse elements are blown before the specific fuse element. It is configured to control the fusing time of the fuse element,
The specific electrode to which the specific fuse element is connected is an electrode serving as an input of a current-carrying path that is always energized among the plurality of electrodes,
There is a difference in thermal properties of each of the plurality of fuse elements or in the vicinity of the heating element so that the fusing time of the specific fuse element is longer than the fusing time of other fuse elements. Protective element.
を特徴とする請求項３記載の保護素子。 The protection element according to claim 3, wherein the thermal property is a thermal capacity, thermal conductivity, or heat dissipation of each of the plurality of fuse elements or a portion adjacent to the heating element.
上記複数のヒューズエレメントのうち特定のヒューズエレメントが接続されている特定の通電経路から通電があった場合に、他のヒューズエレメントが上記特定のヒューズエレメントよりも先に溶断するように、上記複数のヒューズエレメントの溶断時間が制御可能に構成されており、
上記特定のヒューズエレメントが接続されている上記特定の電極は、上記複数の電極のうち、必ず通電がある通電経路の入力となる電極であり、
上記特定のヒューズエレメントの溶断時間が他のヒューズエレメントの溶断時間よりも長くなるように、上記複数のヒューズエレメントのそれぞれの融点に差があること
を特徴とする保護素子。 In a protective element in which a plurality of fuse elements are disposed between a plurality of electrodes serving as inputs of a current-carrying path, and current is cut off by fusing of the fuse element due to heat generated by the energized heating element,
When there is energization from a specific energization path to which a specific fuse element is connected among the plurality of fuse elements, the plurality of fuse elements are blown before the specific fuse element. It is configured to control the fusing time of the fuse element,
The specific electrode to which the specific fuse element is connected is an electrode serving as an input of a current-carrying path that is always energized among the plurality of electrodes,
The protection element, wherein the melting points of the plurality of fuse elements are different from each other so that the fusing time of the specific fuse element is longer than the fusing time of the other fuse elements.
を特徴とする請求項５記載の保護素子。 The protection element according to claim 5, wherein a melting point of the specific fuse element is higher than a melting point of another fuse element.
上記複数のヒューズエレメントのうち特定のヒューズエレメントが接続されている特定の通電経路から通電があった場合に、他のヒューズエレメントが上記特定のヒューズエレメントよりも先に溶断するように、上記複数のヒューズエレメントの溶断時間が制御可能に構成されており、
上記特定のヒューズエレメントが接続されている上記特定の電極は、上記複数の電極のうち、必ず通電がある通電経路の入力となる電極であり、
上記発熱体は、複数配設されており、
上記複数の発熱体のそれぞれの発熱量に差があること
を特徴とする保護素子。 In a protective element in which a plurality of fuse elements are disposed between a plurality of electrodes serving as inputs of a current-carrying path, and current is cut off by fusing of the fuse element due to heat generated by the energized heating element,
When there is energization from a specific energization path to which a specific fuse element is connected among the plurality of fuse elements, the plurality of fuse elements are blown before the specific fuse element. It is configured to control the fusing time of the fuse element,
The specific electrode to which the specific fuse element is connected is an electrode serving as an input of a current-carrying path that is always energized among the plurality of electrodes,
A plurality of the heating elements are arranged,
A protective element characterized in that there is a difference in the amount of heat generated by each of the plurality of heating elements.
を特徴とする請求項７記載の保護素子。 The resistance value of a specific heating resistor arranged near the specific fuse element is smaller than the resistance value of another heating resistor arranged near the other fuse element. The protective element according to claim 7, characterized in that:
請求項１乃至８のいずれかに記載の保護素子が搭載され、上記特定のヒューズエレメントが、当該バッテリーパックのセル側に接続されていること
を特徴とするバッテリーパック。 It can be attached to and detached from the electronic device body,
9. A battery pack comprising: the protection element according to claim 1; and the specific fuse element connected to a cell side of the battery pack.
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