KR20190062570A - 보호 소자 - Google Patents

Abstract

전류 정격의 향상과 이상 시의 신속한 전류 차단의 양립을 도모하고, 또한 전류 차단 후의 절연 신뢰성을 향상시키는 보호 소자를 제공한다. 절연 기판(10)과, 절연 기판(10)에 마련된 제1, 제2 전극(11, 12)과, 절연 기판(10)에 형성된 발열체(14)와, 발열체(14)와 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극(16)과, 제1 전극(11)으로부터 발열체 인출 전극(16)에 걸쳐 탑재된 제1 가용 도체(31)와, 제2 전극(12)으로부터 발열체 인출 전극(16)에 걸쳐 탑재된 제2 가용 도체(32)를 구비한다.

Description

보호 소자

본 기술은, 전원 라인이나 신호 라인을 차단하는 보호 소자에 관한 것이다. 본 출원은 일본에 있어서 2016년 11월 29일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2016-231790호, 및 일본에 있어서 2017년 7월 10일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2017-134377호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 이들 출원은 참조됨으로써, 본 출원에 원용된다.

충전하여 반복 이용할 수 있는 이차 전지의 대부분은, 배터리 팩으로 가공되어 유저에게 제공된다. 특히 중량 에너지 밀도가 높은 리튬 이온 이차 전지에 있어서는, 유저 및 전자 기기의 안전을 확보하기 위해서, 일반적으로 과충전 보호, 과방전 보호 등의 몇개의 보호 회로를 배터리 팩에 내장하여, 소정의 경우에 배터리 팩의 출력을 차단하는 기능을 갖고 있다.

이러한 종류의 보호 소자에는, 배터리 팩에 내장된 FET(Field Effect Transistor) 스위치를 사용하여 출력의 ON/OFF를 행함으로써, 배터리 팩의 과충전 보호 또는 과방전 보호 동작을 행하는 것이 있다. 그러나, 어떤 원인으로 FET 스위치가 단락 파괴된 경우, 낙뢰 서지 등이 인가되어 순간적인 대전류가 흘렀을 경우, 또는 배터리 셀의 수명에 의해 출력 전압이 비정상적으로 저하되거나, 반대로 과대한 이상 전압을 출력하거나 한 경우에도, 배터리 팩이나 전자 기기는, 발화 등의 사고로부터 보호되지 않으면 안된다. 그래서, 이러한 상정할 수 있는 어떠한 이상 상태에 있어서도, 배터리 셀의 출력을 안전하게 차단하기 위해서, 외부로부터의 신호에 의해 전류 경로를 차단하는 기능을 갖는 보호 소자가 사용되고 있다.

리튬 이온 이차 전지 등에 적합한 보호 회로의 차단 소자로서는, 도 13의 (A) (B)에 나타내는 바와 같이, 전류 경로 상의 제1 전극(91), 발열체 인출 전극(95), 제2 전극(92) 사이에 걸쳐 가용 도체(93)를 접속하여 전류 경로의 일부를 이루고, 이 전류 경로 상의 가용 도체(93)를, 과전류에 의한 자기 발열, 또는 보호 소자 내부에 마련한 발열체(94)에 의해 용단하는 것이 있다(특허문헌 1 참조). 이러한 보호 소자(90)에서는, 용융된 액체 상태의 가용 도체(93)를 발열체(94)에 연결되는 발열체 인출 전극(95) 및 제1, 제2 전극(91, 92) 상에 집중시킴으로써 제1, 제2 전극(91, 92) 사이를 분리하여 전류 경로를 차단한다.

보호 소자는, 발열체(94)의 발열에 의해 가용 도체(93)가 용단되고, 또한 과전류에 의한 자기 발열에 의해서도 가용 도체(93)는 용단되기 때문에, 용단된 가용 도체(93)가 비산하지 않도록 외장 부품인 커버 부재(97)로 밀봉하고 있다. 또한, 보호 소자(90)는, 발열체(94)에 의한 가용 도체(93)의 용단 작용을 안정적으로 실현시키기 위해서, 커버 부재(97)에 의해 가용 도체(93)가 용융, 유동하기 위한 내부 공간이 마련되어 있다.

또한, 보호 소자(90)는, 가용 도체(93)의 표면 산화를 방지하여, 속용단성을 유지하기 위해 가용 도체(93)의 표면의 산화 피막을 제거하는 플럭스(98)가 도포되어 있다.

일본 특허 제4110967호 공보 일본 특허 공개 제2015-97183호 공보

이러한 표면 실장형 보호 소자는, 탑재되는 전자 기기나 배터리 팩 등의 고용량화, 고정격화에 수반하여 전류 정격의 향상이 요구되고 있다.

전류 정격을 크게 하기 위해서는, 저항값을 낮추기 위해서, 보다 체적이 큰 가용 도체를 채용하게 되지만, 그 한편, 큰 가용 도체를 채용하면, 용단 부분의 볼륨이 크므로 용단에 시간이 걸려, 전기 회로 등의 이상 시에 순시에 전류를 차단할 수 없다는 문제가 있다.

그래서, 가용 도체에 전류 방향으로 신장되는 홈을 마련하고, 저융점 금속체에 있어서의 용단 개시점을 증가시킴으로써, 체적을 증가하고, 전류 용량을 크게 하면서도 동작 시간의 단축과, 동작 시간을 안정시키는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).

또한, 땜납 등의 저융점 금속박의 표면에 저항이 낮은 Ag 또는 Cu 등의 고융점 금속을 피복한 퓨즈 엘리먼트를 사용함으로써 전류 정격을 크게 하는 보호 소자도 제안되어 있다(특허문헌 2 참조).

예를 들어, 도 13, 도 14의 (A)에 나타내는 바와 같이, 표면 실장형의 발열체 구비 보호 소자(90)는, 양단부가 기기의 통전 경로 상에 접속되는 제1, 제2 전극(91, 92)과, 그의 중간에 있는 발열체(94)에 통전하기 위한 발열체 인출 전극(95)의 3개의 전극 상에 가용 도체(93)가 배치되어 있다. 발열체(94)의 발열에 의해 가용 도체(93)가 용융되면, 3개의 전극(91, 92, 95) 상으로 부풀어올라 응집됨으로써, 발열체 인출 전극(95)과 제1, 제2 전극(91, 92) 사이가 이격되어 전류가 차단된다. 그러나, 가용 도체(93)의 체적이 커지면, 도 14의 (B)에 나타내는 바와 같이, 용융 도체가 발열체 인출 전극(95) 상에 완전히 수습되지 않고, 제1, 제2 전극(91, 92) 사이에서 단락되어, 차단 후의 절연 신뢰성을 손상시킬 우려가 있다.

또한, 가용 도체(93)가 제1, 제2 전극(91, 92) 및 발열체 인출 전극(95) 상에 걸쳐 탑재되어 있기 때문에, 가용 도체(93) 전체를 용융할 때까지 가열 시간을 필요로 하고, 체적의 대형화에 비례하여, 용단 시간이 연장되어버려, 이상 시의 신속한 통전 차단이 곤란해지고 있다.

또한, 가용 도체(93)로서, 도 15에 도시한 바와 같이, 땜납박 등의 저융점 금속층(93a)의 표면을 저항이 낮은 Ag 또는 Cu 등의 고융점 금속층(93b)으로 피복한 퓨즈 엘리먼트를 사용한 경우, 가용 도체(93)의 체적의 증가를 억제하면서 전류 정격을 향상시킬 수 있지만, 고융점 금속을 사용하는 만큼, 차단까지 소요되는 시간이 연장되어버려, 이상 시의 신속한 통전 차단이 곤란해지고 있다.

그래서, 본 기술은, 전류 정격의 향상과 이상 시의 신속한 전류 차단의 양립을 도모하는 보호 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 기술에 관한 보호 소자는, 절연 기판과, 상기 절연 기판에 마련된 제1, 제2 전극과, 상기 절연 기판에 형성된 발열체와, 상기 발열체와 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과, 상기 제1 전극으로부터 상기 발열체 인출 전극에 걸쳐 탑재된 제1 가용 도체와, 상기 제2 전극으로부터 상기 발열체 인출 전극에 걸쳐 탑재된 제2 가용 도체를 구비하는 것이다.

본 기술에 의하면, 제1, 제2 가용 도체를 발열체 인출 전극 상에 접속함으로써, 전류 차단 시에 있어서 발열체의 발열에 의해 용융시켜야 할 가용 도체의 체적을 삭감할 수 있음과 함께, 발열체의 열을, 용단해야 할 제1 전극과 발열체 인출 전극 사이 및 제2 전극과 발열체 인출 전극 사이에 탑재된 제1, 제2 가용 도체에 효율적으로 전달시킬 수 있어, 빠르게 제1, 제2 전극간의 통전 경로를 차단할 수 있다.

도 1의 (A)는, 본 기술이 적용된 보호 소자를 케이스를 생략하여 나타내는 외관 사시도이며, 도 1의 (B)는, 본 기술이 적용된 회로 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 2의 (A)는, 본 기술이 적용된 보호 소자의 가용 도체의 용단 전의 상태를 나타내는 평면도이며, 도 2의 (B)는, 가용 도체가 용단된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 3은, 본 기술이 적용된 보호 소자를 나타내는 외관 사시도이다.
도 4는, 내층을 구성하는 저융점 금속층과 외층을 구성하는 고융점 금속층을 구비하는 적층형 가용 도체를 사용한 보호 소자를 케이스를 생략하여 나타내는 외관 사시도이다.
도 5는, 저융점 금속층이 고융점 금속층으로 피복된 측면을 제1, 제2 전극 및 발열체 인출 전극측을 향해 제1, 제2 가용 도체를 탑재한 보호 소자를, 케이스를 생략하여 나타내는 외관 사시도이다.
도 6은, 저융점 금속층의 전체면이 고융점 금속층으로 피복된 제1, 제2 가용 도체를 탑재한 보호 소자를, 케이스를 생략하여 나타내는 외관 사시도이다.
도 7의 (A)는 도 6에 나타내는 보호 소자의 가용 도체의 용단 전의 상태를 나타내는 평면도이며, 도 7의 (B)는 가용 도체가 용단된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 8은, 가용 도체편을 복수 배열한 보호 소자를 케이스를 생략하여 나타내는 평면도이다.
도 9의 (A)는 가용 도체편을 사용한 보호 소자의 용단 전의 상태를 나타내는 평면도이며, 도 9의 (B)는 가용 도체편이 용단된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 10은, 내층을 구성하는 저융점 금속층과 외층을 구성하는 고융점 금속층을 구비하는 적층형 가용 도체편을 사용한 보호 소자를 케이스를 생략하여 나타내는 외관 사시도이다.
도 11은, 본 발명이 적용된 보호 소자를 사용한 배터리 회로의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 12는, 본 발명이 적용된 보호 소자의 회로도이다.
도 13은 하나의 가용 도체를 제1, 제2 전극간에 걸쳐 발열체 인출 전극을 걸쳐 탑재하고 있는 종래의 보호 소자를 케이스를 생략하여 나타내는 도면이며, 도 13의 (A)는 외관 사시도이며, 도 13의 (B)는 단면도이다.
도 14의 (A)는 종래의 보호 소자의 가용 도체의 용단 전의 상태를 나타내는 평면도이며, 도 14의 (B)는 가용 도체가 용단된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 15는, 내층을 구성하는 저융점 금속층과 외층을 구성하는 고융점 금속층을 구비하는 적층형 가용 도체를 사용한 종래의 보호 소자를 케이스를 생략하여 나타내는 외관 사시도이다.

이하, 본 기술이 적용된 보호 소자에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 기술은 이하의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니며, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 다양한 변경이 가능한 것은 물론이다. 또한, 도면은 모식적인 것이며, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 상이한 경우가 있다. 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작하여 판단해야 할 것이다. 또한, 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.

본 발명이 적용된 회로 모듈(3)은, 회로 기판(2)에 보호 소자(1)가 표면 실장된 것이다. 회로 기판(2)은, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지의 보호 회로 등이 형성되고, 보호 소자(1)가 표면 실장됨으로써, 리튬 이온 이차 전지의 충방전 경로 상에 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 조립된다. 그리고 회로 모듈(3)은, 보호 소자(1)의 정격을 초과하는 대전류가 흐르면, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 자기 발열(줄열)에 의해 용단됨으로써 전류 경로를 차단한다. 또한, 회로 모듈(3)은, 회로 기판(2) 등에 마련된 전류 제어 소자에 의해 소정의 타이밍에 발열체(14)에 통전되고, 발열체(14)의 발열에 의해 제1, 제2 가용 도체(31, 32)를 용단시킴으로써 전류 경로를 차단할 수 있다. 또한, 도 1의 (A)는 본 발명이 적용된 보호 소자(1)를 케이스를 생략하여 나타내는 평면도이며, 도 1의 (B)는 본 발명이 적용된 회로 모듈(3)의 단면도이다.

[보호 소자]

보호 소자(1)는 도 1의 (A)에 나타내는 바와 같이, 절연 기판(10)과, 절연 기판(10)에 적층되어, 절연 부재(15)에 덮인 발열체(14)와, 절연 기판(10)의 양단에 형성된 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)과, 절연 부재(15) 상에 발열체(14)와 중첩하도록 적층된 발열체 인출 전극(16)과, 제1 전극(11)으로부터 발열체 인출 전극(16)에 걸쳐 탑재된 제1 가용 도체(31)와, 제2 전극(12)으로부터 발열체 인출 전극(16)에 걸쳐 탑재된 제2 가용 도체(32)를 구비한다.

절연 기판(10)은, 예를 들어 알루미나, 유리 세라믹스, 멀라이트, 지르코니아 등의 절연성을 갖는 부재에 의해 대략 사각형 형상으로 형성된다. 절연 기판(10)은 그 밖에도, 유리 에폭시 기판, 페놀기판 등의 프린트 배선 기판에 사용되는 재료를 사용해도 되지만, 가용 도체(13)의 용단 시의 온도에 유의할 필요가 있다.

[제1, 제2 전극]

도 2의 (A)에 나타내는 바와 같이, 제1, 제2 전극(11, 12)는, 절연 기판(10)의 표면(10a) 상에, 서로 대향하는 측연부 근방에 각각 이격하여 배치됨으로써 개방되고, 각각 후술하는 발열체 인출 전극(16)과의 사이에 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 탑재됨으로써, 제1, 제2 가용 도체(31, 32) 및 발열체 인출 전극(16)을 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 도 2의 (B)에 나타내는 바와 같이, 제1, 제2 전극(11, 12)는, 보호 소자(1)에 정격을 초과하는 대전류가 흘러 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 자기 발열(줄열)에 의해 용단되고, 또는 발열체(14)가 통전에 따라서 발열하여 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 발열체 인출 전극(16) 사이에서 용단됨으로써 차단된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 제1, 제2 전극(11, 12)는 각각, 절연 기판(10)의 제1, 제2 측면(10b, 10c)에 마련된 캐스털레이션을 개재하여 이면(10f)에 마련된 외부 접속 전극(11a, 12a)과 접속되어 있다. 보호 소자(1)는, 이들 외부 접속 전극(11a, 12a)을 개재하여 외부 회로가 형성된 회로 기판(2)과 접속되고, 당해 외부 회로의 통전 경로의 일부를 구성한다.

제1, 제2 전극(11, 12)은, Cu나 Ag 등의 일반적인 전극 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 제1, 제2 전극(11, 12)의 표면 상에는, Ni/Au 도금, Ni/Pd 도금, Ni/Pd/Au 도금 등의 피막이, 도금 처리 등의 공지된 방법에 의해 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 보호 소자(1)는 제1, 제2 전극(11, 12)의 산화를 방지하고, 도통 저항의 상승에 수반하는 정격의 변동을 방지할 수 있다. 또한, 보호 소자(1)를 리플로우 실장하는 경우에, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)를 접속하는 접속용 땜납 또는 제1, 제2 가용 도체(31, 32)의 외층을 형성하는 저융점 금속이 용융됨으로써 제1, 제2 전극(11, 12)을 용식(땜납 침식)하는 것을 방지할 수 있다.

[발열체]

발열체(14)는, 통전하면 발열하는 도전성을 갖는 부재이며, 예를 들어 W, Mo, Ru, Cu, Ag, 또는 이들을 주성분으로 하는 합금 등을 포함한다. 발열체(14)는, 이들의 합금 또는 조성물, 화합물의 분상체를 수지 결합제 등과 혼합하여, 페이스트상으로 한 것을 절연 기판(10) 상에 스크린 인쇄 기술을 사용하여 패턴 형성하고, 소성시키거나 함으로써 형성할 수 있다. 또한, 발열체(14)는, 일단부가 제1 발열체 전극(18)과 접속되고, 타단부가 제2 발열체 전극(19)과 접속되어 있다.

보호 소자(1)는, 발열체(14)를 덮도록 절연 부재(15)가 배치되고, 이 절연 부재(15)를 개재하여 발열체(14)에 대향하도록 발열체 인출 전극(16)이 형성되어 있다. 발열체(14)의 열을 효율적으로 제1, 제2 가용 도체(31, 32)에 전달하기 위해서, 발열체(14)와 절연 기판(10) 사이에도 절연 부재(15)를 적층해도 된다. 절연 부재(15)로서는, 예를 들어 유리를 사용할 수 있다.

발열체 인출 전극(16)의 일단부는, 제1 발열체 전극(18)에 접속됨과 함께, 제1 발열체 전극(18)을 개재하여 발열체(14)의 일단부와 연속되어 있다. 또한, 제1 발열체 전극(18)은 절연 기판(10)의 제3 측면(10d)측에 형성되고, 제2 발열체 전극(19)은 절연 기판(10)의 제4 측면(10e)측에 형성되어 있다. 또한, 제2 발열체 전극(19)은 제4 측면(10e)에 형성된 캐스털레이션을 개재하여 절연 기판(10)의 이면(10f)에 형성된 외부 접속 전극(19a)과 접속되어 있다.

발열체(14)는, 보호 소자(1)가 회로 기판(2)에 실장됨으로써, 외부 접속 전극(19a)을 개재하여 회로 기판(2)에 형성된 외부 회로와 접속된다. 그리고, 발열체(14)는, 외부 회로의 통전 경로를 차단하는 소정의 타이밍에 외부 접속 전극(19a)을 개재하여 통전되고 발열함으로써, 제1, 제2 전극(11, 12)을 접속하고 있는 제1, 제2 가용 도체(31, 32)를 용단할 수 있다. 또한, 발열체(14)는, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 용단됨으로써, 자신의 통전 경로도 차단되는 점에서 발열이 정지된다.

[제1, 제2 가용 도체]

제1 가용 도체(31)는 제1 전극(11)으로부터 발열체 인출 전극(16)에 걸쳐 탑재되고, 제2 가용 도체(32)는 제2 전극(12)으로부터 발열체 인출 전극(16)에 걸쳐 탑재되고, 바람직하게는 이들 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는 발열체 인출 전극(16) 상에 있어서 서로 이격되어 있다.

제1 가용 도체(31)는, 예를 들어 직사각형 판상을 이루고, 발열체 인출 전극(16)의 제1 전극(11)측의 측연부와 제1 전극(11)에 접속되어 있다. 동일하게, 제2 가용 도체(32)는, 예를 들어 직사각형 판상을 이루고, 발열체 인출 전극(16)의 제2 전극(12)측의 측연부와 제2 전극(12)에 접속되어 있다. 이에 의해, 보호 소자(1)는, 제1 전극(11), 제1 가용 도체(31), 발열체 인출 전극(16), 제2 가용 도체(32), 제2 전극(12)에 걸치는 통전 경로가 구성된다.

이러한 보호 소자(1)는 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 통전 경로를 구성하는 가용 도체를, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)로 분할하여 발열체 인출 전극(16)에 접속하고, 발열체 인출 전극(16)을 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 통전 경로로서 사용하고 있다. 이에 의해, 보호 소자(1)는 하나의 가용 도체를 제1, 제2 전극간에 걸쳐 발열체 인출 전극을 걸쳐 탑재하고 있는 종래의 보호 소자에 비해, 발열체 인출 전극(16) 상의 제1, 제2 가용 도체(31, 32) 사이에 있어서의 가용 도체의 체적이 삭감되어 있다.

즉, 종래의 보호 소자에서는, 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 통전 경로의 차단에는 직접 기여하지 않는 발열체 인출 전극(16)의 중앙의 가용 도체까지 용융시키고 있으며, 또한 이 중앙의 가용 도체는 발열체(14) 바로 위에 위치하는 점에서 제1, 제2 전극(11, 12) 사이보다도 먼저 용융시키고 있었다.

한편, 보호 소자(1)는, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)를 발열체 인출 전극(16) 상에 있어서, 바람직하게는 이격하여 접속함으로써, 전류 차단 시에 있어서 발열체(14)의 발열에 의해 용융시켜야 할 가용 도체의 체적을 삭감할 수 있음과 함께, 발열체의 열을, 용단해야 할 제1 전극(11)과 발열체 인출 전극(16) 사이 및 제2 전극(12)과 발열체 인출 전극(16) 사이의 제1, 제2 가용 도체(31, 32)에 효율적으로 전달시킬 수 있어, 빠르게 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 통전 경로를 차단할 수 있다.

또한, 발열체 인출 전극(16)을 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 통전 경로로서 사용한 보호 소자(1)는, 하나의 가용 도체를 제1, 제2 전극간에 걸쳐 발열체 인출 전극을 걸쳐 탑재하고 있는 종래의 보호 소자에 비해서도, 전류 정격은 유지되어 있다. 따라서, 동일한 전류 정격을 구비하는 종래의 보호 소자에 대하여, 용단해야 할 가용 도체의 체적이 삭감된 만큼, 빠르게 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 통전 경로를 차단할 수 있다.

또한, 보호 소자(1)는, 용단해야 할 가용 도체의 체적이 삭감됨으로써, 용융 도체가 발열체 인출 전극(16) 상으로부터 흘러나오지 않고, 확실하게 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 통전 경로를 차단할 수 있음과 함께, 통전 차단 후에 있어서의 절연 신뢰성을 향상시킬 수 있다(도 2의 (B) 참조).

이들 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는 발열체(14)의 발열에 의해 빠르게 용단되는 재료를 포함하고, 예를 들어 땜납이나, Sn을 주성분으로 하는 Pb 프리 땜납 등의 저융점 금속을 적합하게 사용할 수 있다.

또한, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, In, Sn, Pb, Ag, Cu 또는 이들 중 어느 것을 주성분으로 하는 합금 등의 금속을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 내층을 저융점 금속으로 하고 외층을 고융점 금속으로 하는 적층체여도 된다. 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 예를 들어 내층의 저융점 금속층(33)을 땜납박 등에 의해 구성하고, 외층의 고융점 금속층(34)을 Ag 도금층 등에 의해 구성할 수 있다. 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 내층을 저융점 금속층(33)으로 하고, 외층을 고융점 금속층(34)으로 하는 적층 구조를 가짐으로써, 보호 소자(1)를 리플로우 실장하는 경우에, 리플로우 온도가 저융점 금속의 용융 온도를 초과하여, 저융점 금속이 용융되어도, 저융점 금속의 외부로의 유출이 억제되어, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)의 형상을 유지할 수 있다. 따라서, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 변형에 따라서 국소적으로 저항값이 높거나 또는 낮아지는 등에 의해 소정의 온도에서 용단되지 않거나, 또는 소정의 온도 미만에서 용단되는 등의 용단 특성의 변동을 방지할 수 있다. 또한, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 용단 시에도 저융점 금속이 용융됨으로써, 고융점 금속을 용식(땜납 침식)함으로써, 고융점 금속의 융점 이하의 온도에서 빠르게 용단될 수 있다.

또한, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 발열체 인출 전극(16) 및 제1, 제2 전극(11, 12)에, 땜납 등의 접속 재료(39)에 의해 접속되어 있다. 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는 리플로우 납땜에 의해 용이하게 접속할 수 있다.

제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 저융점 금속층(33)에 고융점 금속층(34)을 도금 기술을 사용하여 성막함으로써 제조할 수 있다. 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 예를 들어 장척상의 땜납박의 표면에 Ag 도금을 실시한 후, 사용하는 사이즈에 따라서 절단함으로써, 효율적으로 제조할 수 있고, 또한 용이하게 사용할 수 있다.

이러한 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 절단면이 되는 양단부면에 저융점 금속층(33)이 노출되어 있다. 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 이 저융점 금속층(33)이 노출되는 단부면을 제1, 제2 전극(11, 12) 및 발열체 인출 전극(16)측을 향해 적재되어도 되고, 도 5에 도시한 바와 같이, 고융점 금속층(34)에 피복된 측면을 제1, 제2 전극(11, 12) 및 발열체 인출 전극(16)측을 향해 적재되어도 된다. 또한, 차단 후의 절연 신뢰성의 관점에서는, 저융점 금속층(33)이 노출되는 단부면이 제1, 제2 전극(11, 12)과 발열체 인출 전극(16) 사이의 영역에 면하는 도 5에 나타내는 구성에 비해, 저융점 금속층(33)이 노출되는 단부면이 제1, 제2 전극(11, 12) 및 발열체 인출 전극(16)측에 면하는 도 4에 나타내는 구성의 쪽이 신뢰성이 높다.

또한, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 도 6, 도 7에 나타내는 바와 같이, 저융점 금속층(33)의 전체면에 고융점 금속(34)을 도금 기술을 사용하여 성막함으로써 제조해도 된다. 제1, 제2 가용 도체(31, 32)는, 예를 들어 사용 사이즈로 성형된 땜납박의 전체면에 Ag 도금을 실시함으로써, 저융점 금속층(33)의 전체면에 고융점 금속층(34)을 형성할 수 있다. 도 6에 나타내는 제1, 제2 가용 도체(31, 32)에 의하면, 저융점 금속층(33)이 표면에 노출되는 일이 없기 때문에, 제1, 제2 전극(11, 12) 및 발열체 인출 전극(16)에 리플로우 실장할 때나, 보호 소자(1)를 회로 기판에 리플로우 실장할 때에 있어서, 저융점 금속층(33)의 유출을 완전히 억제할 수 있고, 리플로우 가열에 의한 변형이 방지되어, 용단 특성을 유지할 수 있다.

따라서, 보호 소자(1)는, 저융점 금속층(33)의 전체면에 고융점 금속층(34)을 형성함으로써, 저융점 금속층(33)이 제1, 제2 전극(11, 12)과 발열체 인출 전극(16) 사이의 영역으로 유출되는 일도 없으며, 소정의 용단 특성을 유지하고, 확실하게 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 통전 경로를 차단할 수 있음과 함께, 통전 차단 후에 있어서의 절연 신뢰성을 향상시킬 수 있다(도 7 참조).

또한, 제1, 제2 가용 도체(31, 32), 발열체 인출 전극(16)은, 산화 방지, 습윤성의 향상 등을 위해, 플럭스(23)가 도포되어 있는 것이 바람직하다.

[케이스]

또한, 보호 소자(1)는, 내부를 보호하기 위해서, 절연 기판(10)의 표면(10a) 상에 케이스(20)가 마련되어 있다. 케이스(20)는 절연 기판(10)의 형상에 따라서 대략 직사각형상으로 형성되어 있다. 또한, 도 1의 (B)에 나타내는 바와 같이, 케이스(20)는, 가용 도체(13)가 마련된 절연 기판(10)의 표면(10a) 상에 접속되는 측면(21)과, 절연 기판(10)의 표면(10a) 상을 덮는 천장면(22)을 가지고, 절연 기판(10)의 표면(10a) 상에, 가용 도체(13)가 용융 시에 구상으로 팽창하고, 용융 도체가 발열체 인출 전극(16)이나 제1, 제2 전극(11, 12) 상에 응집하기에 충분한 내부 공간을 갖는다.

[차단 시험]

본 기술이 적용된 보호 소자(1)와, 하나의 가용 도체를 제1, 제2 전극간에 걸쳐 발열체 인출 전극(16)을 걸쳐 탑재하고 있는 종래의 보호 소자에 대하여, 각각 단면적이 동일한 가용 도체를 접속하고, 발열체에의 통전 개시로부터의 차단 시간을 계측하였다. 가용 도체로서는, SnSb 합금(Sn:Sb=95:5, 액상점 240℃)을 포함하는 저융점 금속박을 사용하였다. 그 결과, 본 기술이 적용된 보호 소자(1)에서는, 종래의 보호 소자에 비해 차단 시간이 40％ 빨라졌다.

또한, 보호 소자(1)와 종래의 보호 소자에 대하여, 내층을 저융점 금속층으로 하고 외층을 고융점 금속층으로 하는 적층 구조를 갖는 가용 도체를 접속하고, 발열체에의 통전 개시로부터의 차단 시간을 계측하였다. 가용 도체로서, 보호 소자(1) 및 종래의 보호 소자와도 동일한 단면적을 가지고, 내층으로서 SnSb 합금(Sn:Sb=95:5, 액상점 240℃)을 포함하는 저융점 금속박을 사용하고, 외층으로서 Ag 도금층을 형성한 적층형 가용 도체를 사용하였다. 그 결과, 본 기술이 적용된 보호 소자(1)에서는, 종래의 보호 소자에 비해 차단 시간이 20％ 빨라졌다.

이로부터, 본 기술을 적용한 보호 소자(1)는, 전류 차단 시에 있어서 발열체(14)의 발열에 의해 용융시켜야 할 가용 도체의 체적을 삭감시킬 수 있고, 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 통전 경로를 의해 빠르게 차단할 수 있음을 알 수 있다.

[가용 도체편]

또한, 도 8에 나타내는 바와 같이, 보호 소자(1)는 제1, 제2 가용 도체(31, 32) 대신에, 복수개(n개)의 작은 제1, 제2 가용 도체편(31A, 32A)을, 제1, 제2 전극(11, 12)과 발열체 인출 전극(16) 사이에 걸쳐, 각각 독립적으로 병렬로 접속해도 된다. 가용 도체편(31A, 32A)은 제1, 제2 가용 도체(31, 32)와 동일한 재료로 형성되고, 크기가 제1, 제2 가용 도체(31, 32)보다도 작게 형성된 것이다.

보호 소자(1)는, 예를 들어 도 9의 (A) (B)에 나타내는 바와 같이, 제1 가용 도체(31)로서, 4개의 가용 도체편(31A-1, 31A-2, 31A-3, 31A-4)을 각각 소정의 간격을 두고 독립적으로 병렬시킴과 함께, 제2 가용 도체(32)로서, 4개의 가용 도체편(32A-1, 32A-2, 32A-3, 32A-4)을 병렬시켜도 된다.

보호 소자(1)는 복수의 가용 도체편(31A, 32A)을 병렬시킴으로써, 가용 도체편(31A, 32A)의 수를 조정함으로써 전류 용량의 조정이 용이해진다.

또한, 보호 소자(1)는 복수의 가용 도체편(31A, 32A)을 병렬시킴으로써, 하나의 가용 도체와 동일한 전류 용량을 구비하면서, 각 가용 도체편(31A, 32A)의 변형을 방지하여, 용단 특성의 변동을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상술한 내층의 저융점 금속층을 외층이 되는 고융점 금속층으로 피복한 적층형 가용 도체는, 평면 치수가 커지면, 리플로우 가열 시 등에 있어서 내층의 저융점 금속층이 용융되어 유동함으로써 변형이 발생하기 쉬워진다. 이에 의해, 가용 도체는, 국소적으로 두께가 두꺼워지는 부위와 얇아지는 부위가 발생하고, 저항값에 변동이 발생하여, 용단 특성을 유지할 수 없게 될 우려가 있다.

그래서, 보호 소자(1)는 복수의 가용 도체편(31A, 32A)을 병렬시킴으로써, 각 가용 도체편(31A, 32A)의 평면 치수가 작아지고, 리플로우 가열 시 등에 있어서도 열에 의한 변형이 방지되어, 용단 특성을 유지할 수 있다.

또한, 하나의 가용 도체를 제1, 제2 전극간에 걸쳐 발열체 인출 전극을 걸쳐 탑재하고 있는 종래의 보호 소자에서는, 전류 용량을 크게 하기 위해 가용 도체의 평면 치수를 크게 하면, 발열체 인출 전극과의 접촉 면적이 넓어지는 점에서, 저융점 금속층이 가열, 유동함으로써 고융점 금속층이 변형되면, 걸쳐 있는 발열체 인출 전극을 파괴해버릴 우려가 있었다. 그러나, 보호 소자(1)는, 복수의 가용 도체편(31A, 32A)으로 분할하여 접속함으로써 변형이 억제되어, 발열체 인출 전극(16)을 파괴할 리스크도 없고, 열충격의 내성을 향상시킬 수 있다.

또한, 가용 도체편(31A, 32A)으로 분할수로서는, 리플로우 가열 시 등에 있어서의 변형 방지에 의한 용단 특성의 신뢰성이나, 제1, 제2 전극(11, 12) 및 발열체 인출 전극(16)에 대한 충격의 완화라는 면에서, 예를 들어 도 9에 나타내는 바와 같이 가용 도체편(31A, 32A)을 각각 4개, 또는 그 이상으로 분할하는 등, 분할수를 많게 하는 것이 바람직하다. 한편, 각 가용 도체편(31A, 32A)의 분할수를 많게 하면, 각 가용 도체편(31A, 32A)의 제조 비용이나 실장의 공정수도 증가한다.

그 때문에, 각 가용 도체편(31A, 32A)의 제조 비용, 실장 비용 등과 용단 특성의 신뢰성이나 제1, 제2 전극(11, 12) 및 발열체 인출 전극(16)에 대한 충격 완화의 밸런스를 고려하면, 가용 도체편(31A, 32A)을 각각 2 내지 3으로 분할하는 것이 바람직하다.

또한, 보호 소자(1)는 도 9의 (A)에 나타내는 바와 같이, 가용 도체편(31A, 32A)을 평면으로부터 보아 대략 직사각형상으로 형성함과 함께, 통전 방향을 따라서 길이 방향을 향하게 접속되어 있지만, 통전 방향에 대하여 길이 방향이 임의의 각도를 이루게 기울여 접속해도 된다. 보호 소자(1)는 가용 도체편(31A, 32A)을 통전 방향에 대하여 기울여 접속함으로써, 제1, 제2 전극(11, 12) 및 발열체 인출 전극(16)에의 설치 면적이 변하여, 소자 전체의 전류 용량을 조정할 수 있다.

또한, 보호 소자(1)는 도 10에 도시한 바와 같이, 가용 도체편(31A, 32A)을, 저융점 금속의 내층과 고융점 금속의 외층을 포함하는 적층체로서 형성해도 된다. 가용 도체편(31A, 32A)은, 상술한 적층형의 제1, 제2 가용 도체(31, 32)와 동일하게, 예를 들어 내층의 저융점 금속층(33)을 땜납박 등에 의해 구성하고, 외층의 고융점 금속층(34)을 Ag 도금층 등에 의해 구성할 수 있다. 가용 도체편(31A, 32A)은, 내층을 저융점 금속층(33)으로 하고 외층을 고융점 금속층(34)으로 하는 적층 구조를 가짐으로써, 소형화와 고정격화를 실현할 수 있음과 함께, 보호 소자(1)를 리플로우 실장하는 경우에, 리플로우 온도가 저융점 금속의 용융 온도를 초과하여 저융점 금속이 용융되어도 형상을 유지할 수 있어, 용단 특성의 변동을 방지할 수 있다. 또한, 가용 도체편(31A, 32A)은, 용단 시에도 저융점 금속이 용융됨으로써, 고융점 금속을 용식(땜납 침식)함으로써, 고융점 금속의 융점 이하의 온도에서 빠르게 용단될 수 있다.

또한, 보호 소자(1)는 각 가용 도체편(31A, 32A)을 모두 동일한 형상으로 형성하고, 제1 가용 도체(31)와 제2 가용 도체(32)를 동일수의 가용 도체편(31A, 32A)으로 구성해도 되고, 또는 가용 도체편(31A)과 가용 도체편(32A)에서 형상, 크기, 수를 상이하게 해도 된다. 또한, 보호 소자(1)는 복수의 가용 도체편(31A) 중에서 형상이나 크기를 상이하게 해도 되고, 복수의 가용 도체편(32A) 중에서 형상이나 크기를 상이하게 해도 된다. 또한, 보호 소자(1)는 제1, 제2 가용 도체(31, 32)의 한쪽만을 가용 도체편에 의해 형성해도 되고, 또는 제1, 제2 가용 도체(31, 32)와 가용 도체편(31A, 32A)을 병용해도 된다. 보호 소자(1)는 각 가용 도체편(31A, 32A)의 크기나 개수를 적절히 변경함으로써, 각 가용 도체편(31A, 32A)의 저항값을 장소별로 변화시키고, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)의 용단의 순서, 또는 복수의 가용 도체편(31A, 32A) 내에 있어서의 각 가용 도체편의 용단의 순서나 속도 등을 조정할 수 있다.

[회로 기판]

이어서, 보호 소자(1)가 실장되는 회로 기판(2)에 대하여 설명한다. 회로 기판(2)은, 예를 들어 유리 에폭시 기판이나 유리 기판, 세라믹 기판 등의 리지드 기판이나, 플렉시블 기판 등 공지된 절연 기판이 사용된다. 또한, 회로 기판(2)은 도 1의 (B)에 나타내는 바와 같이, 보호 소자(1)가 리플로우 등에 의해 표면 실장되는 실장부를 가지고, 실장부 내에 보호 소자(1)의 절연 기판(10)의 이면(10f)에 마련된 외부 접속 단자(11a, 12a, 19a)와 각각 접속되는 접속 전극이 마련되어 있다. 또한, 회로 기판(2)은, 보호 소자(1)의 발열체(14)에 통전시키는 FET 등의 소자가 실장되어 있다.

[회로 모듈의 사용 방법]

이어서, 보호 소자(1) 및 보호 소자(1)가 회로 기판(2)에 표면 실장된 회로 모듈(3)의 사용 방법에 대하여 설명한다. 도 11에 도시한 바와 같이, 회로 모듈(3)은, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지의 배터리 팩 내의 회로로서 사용된다.

예를 들어, 보호 소자(1)는, 합계 4개의 리튬 이온 이차 전지의 배터리 셀(41 내지 44)을 포함하는 배터리 스택(45)을 갖는 배터리 팩(40)에 조립되어 사용된다.

배터리 팩(40)은, 배터리 스택(45)과, 배터리 스택(45)의 충방전을 제어하는 충방전 제어 회로(50)와, 배터리 스택(45)의 이상 시에 충전을 차단하는 본 발명이 적용된 보호 소자(1)와, 각 배터리 셀(41 내지 44)의 전압을 검출하는 검출 회로(46)와, 검출 회로(46)의 검출 결과에 따라서 보호 소자(1)의 동작을 제어하는 전류 제어 소자(47)를 구비한다.

배터리 스택(45)은, 과충전 및 과방전 상태로부터 보호하기 위한 제어를 요하는 배터리 셀(41 내지 44)이 직렬 접속된 것이며, 배터리 팩(40)의 정극 단자(40a), 부극 단자(40b)를 개재하여, 착탈 가능하게 충전 장치(55)에 접속되고, 충전 장치(55)로부터의 충전 전압이 인가된다. 충전 장치(55)에 의해 충전된 배터리 팩(40)의 정극 단자(40a), 부극 단자(40b)를 배터리로 동작하는 전자 기기에 접속함으로써, 이 전자 기기를 동작시킬 수 있다.

충방전 제어 회로(50)는, 배터리 스택(45)으로부터 충전 장치(55)에 흐르는 전류 경로에 직렬 접속된 2개의 전류 제어 소자(51, 52)와, 이들 전류 제어 소자(51, 52)의 동작을 제어하는 제어부(53)를 구비한다. 전류 제어 소자(51, 52)는, 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(이하, FET라고 칭한다.)에 의해 구성되고, 제어부(53)에 의해 게이트 전압을 제어함으로써, 배터리 스택(45)의 전류 경로의 도통과 차단을 제어한다. 제어부(53)는, 충전 장치(55)로부터 전력 공급을 받아 동작하고, 검출 회로(46)에 의한 검출 결과에 따라서, 배터리 스택(45)이 과방전 또는 과충전일 때, 전류 경로를 차단하게, 전류 제어 소자(51, 52)의 동작을 제어한다.

보호 소자(1)는, 예를 들어 배터리 스택(45)과 충방전 제어 회로(50) 사이의 충방전 전류 경로 상에 접속되고, 그 동작이 전류 제어 소자(47)에 의해 제어된다.

검출 회로(46)는 각 배터리 셀(41 내지 44)과 접속되고, 각 배터리 셀(41 내지 44)의 전압값을 검출하여, 각 전압값을 충방전 제어 회로(50)의 제어부(53)에 공급한다. 또한, 검출 회로(46)는, 어느 하나의 배터리 셀(41 내지 44)이 과충전 전압 또는 과방전 전압이 되었을 때에 전류 제어 소자(47)를 제어하는 제어 신호를 출력한다.

전류 제어 소자(47)는, 예를 들어 FET에 의해 구성되고, 검출 회로(46)로부터 출력되는 검출 신호에 의해, 배터리 셀(41 내지 44)의 전압값이 소정의 과방전 또는 과충전 상태를 초과하는 전압이 되었을 때, 보호 소자(1)를 동작시켜, 배터리 스택(45)의 충방전 전류 경로를 전류 제어 소자(51, 52)의 스위치 동작에 구애받지 않고 차단하도록 제어한다.

이상과 같은 구성을 포함하는 배터리 팩(40)에 있어서, 보호 소자(1)의 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 본 발명이 적용된 보호 소자(1)는 도 12에 도시한 바와 같은 회로 구성을 갖는다. 즉, 보호 소자(1)는, 발열체 인출 전극(16)을 개재하여 직렬 접속된 제1, 제2 가용 도체(31, 32)와, 제1 가용 도체(31) 및 제2 가용 도체(32)와 접속된 발열체 인출 전극(16)을 개재하여 통전하여 발열시킴으로써 제1, 제2 가용 도체(31, 32)를 용융시키는 발열체(14)를 포함하는 회로 구성이다. 또한, 보호 소자(1)에서는, 예를 들어 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 충방전 전류 경로 상에 직렬 접속되고, 발열체(14)가 전류 제어 소자(47)와 접속된다. 보호 소자(1)의 제1 전극(11)은 외부 접속 전극(11a)을 개재하여 배터리 스택(45)의 개방 단부와 접속되고, 제2 전극(12)은 외부 접속 전극(12a)을 개재하여 배터리 팩(40)의 정극 단자(40a)측의 개방 단부와 접속된다. 또한, 발열체(14)는 발열체 인출 전극(16)을 개재하여 제1, 제2 가용 도체(31, 32)와 접속됨으로써 배터리 팩(40)의 충방전 전류 경로와 접속되고, 또한 제2 발열체 전극(19) 및 외부 접속 전극(19a)을 개재하여 전류 제어 소자(47)와 접속된다.

이러한 배터리 팩(40)은, 보호 소자(1)의 발열체(14)가 통전, 발열되면, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 용융되고, 그의 습윤성에 의해, 발열체 인출 전극(16) 상에 가까이 끌어당겨진다(도 2의 (B) 참조). 그 결과, 보호 소자(1)는, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 용단됨으로써, 확실하게 전류 경로를 차단할 수 있다. 또한, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 용단됨으로써 발열체(14)에의 급전 경로도 차단되기 때문에, 발열체(14)의 발열도 정지된다.

또한, 배터리 팩(40)은, 충방전 경로 상에 보호 소자(1)의 정격을 초과하는 예기치않은 대전류가 흘렀을 경우에, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 자기 발열(줄열)에 의해 용단됨으로써, 전류 경로를 차단할 수 있다.

이 때, 보호 소자(1)는, 제1, 제2 가용 도체(31, 32)가 발열체 인출 전극(16)에, 바람직하게는 서로 이격하여 접속됨으로써, 하나의 가용 도체를 제1, 제2 전극간에 걸쳐 발열체 인출 전극을 걸쳐 탑재하고 있는 종래의 보호 소자에 비해, 발열체 인출 전극(16) 상의 가용 도체의 체적이 삭감되어 있기 때문에, 전류 차단 시에 있어서 발열체(14)의 발열에 의해 용융시켜야 할 가용 도체의 체적을 삭감시킬 수 있어, 빠르게 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 통전 경로를 차단할 수 있다.

또한, 보호 소자(1)는, 용단해야 할 가용 도체의 체적이 삭감됨으로써, 용융 도체가 발열체 인출 전극(16) 상으로부터 흘러나오지 않고, 확실하게 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 통전 경로를 차단할 수 있음과 함께, 통전 차단 후에 있어서의 절연 신뢰성을 향상시킬 수 있다(도 2의 (B) 참조).

또한, 본 기술이 적용된 보호 소자(1)는, 리튬 이온 이차 전지의 배터리 팩에 사용하는 경우에 한정되지 않고, IC의 이상 과열 등, 전기 신호에 의한 전류 경로의 차단을 필요로 하는 각종 용도에도 물론 적용 가능하다.

1 보호 소자, 2 회로 기판, 3 회로 모듈, 10 절연 기판, 10a 표면, 10b 제1 측면, 10c 제2 측면, 10d 제3 측면, 10e 제4 측면, 10f 이면, 11 제1 전극, 11a 외부 접속 전극, 12 제2 전극, 12a 외부 접속 전극, 14 발열체, 15 절연 부재, 16 발열체 인출 전극, 18 제1 발열체 전극, 19 제2 발열체 전극, 19a 외부 접속 전극, 20 케이스, 21 측면, 21a 모퉁이부(角部), 22 천장면, 31 제1 가용 도체, 32 제2 가용 도체, 40 배터리 팩, 41 내지 44 배터리 셀, 45 배터리 스택, 46 검출 회로, 47 전류 제어 소자, 50 충방전 제어 회로, 51, 52 전류 제어 소자, 53 제어부, 55 충전 장치

Claims (5)

1. 절연 기판과,
   상기 절연 기판에 마련된 제1, 제2 전극과,
   상기 절연 기판에 형성된 발열체와,
   상기 발열체와 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과,
   상기 제1 전극으로부터 상기 발열체 인출 전극에 걸쳐 탑재된 제1 가용 도체와,
   상기 제2 전극으로부터 상기 발열체 인출 전극에 걸쳐 탑재된 제2 가용 도체를 구비하는 보호 소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2 가용 도체는 상기 발열체 인출 전극 상에 있어서 서로 이격되어 있는 보호 소자.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1, 제2 가용 도체 대신에 또는 상기 제1, 제2 가용 도체와 함께, 복수의 제1, 제2 가용 도체편이 각각 상기 제1, 제2 전극과 상기 발열체 인출 전극 사이에 독립적으로 병렬되어 있는 보호 소자.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1, 제2 가용 도체 또는 상기 제1, 제2 가용 도체편은, 각각 내층을 저융점 금속층으로 하고, 외층을 고융점 금속층으로 하는 적층 구조를 갖는 보호 소자.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 발열체와 상기 발열체 인출 전극이 중첩되어 있는 보호 소자.

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