TWI389158B - Protective components and rechargeable battery devices - Google Patents

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TWI389158B
TWI389158B TW098116676A TW98116676A TWI389158B TW I389158 B TWI389158 B TW I389158B TW 098116676 A TW098116676 A TW 098116676A TW 98116676 A TW98116676 A TW 98116676A TW I389158 B TWI389158 B TW I389158B
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Yuji Kimura
Takahiro Asada
Yoshihiro Yoneda
Kazuaki Suzuki
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Sony Chem & Inf Device Corp
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Description

保護元件及充電電池裝置
本發明係有關於一種在施加過大電流或電壓時，藉由其熱使可熔導體熔斷以阻斷電流之保護元件與使用其之充電電池裝置。
以往，裝載於充電電池裝置等之保護元件，係使用一種不僅是過電流而亦具有過電壓防止功能者。該保護元件係以由發熱體與低熔點金屬體構成之可熔導體積層於基板上，藉由過電流而使可熔導體熔斷之方式所形成，且在產生過電壓時亦通電於保護元件內之發熱體，藉由發熱體之熱而使可熔導體熔斷。可熔導體之熔斷係在屬低熔點金屬之可熔導體熔融時，因對所連接之電極表面的良好潤濕性，導致熔融後之低熔點金屬被拉至電極上，其結果便使可熔導體被截斷而阻斷電流。
另一方面，隨著近年來可攜式機器等電子機器之小型化，對此種保護元件亦要求小型化/薄型化，且要求動作之穩定性與高速化，其方法而言係有一種將低熔點金屬體之可熔導體配置於絕緣基板上，且以絕緣蓋構件將其密封，於可熔導體則塗佈助熔劑而構成者。該助熔劑係謀求可熔導體表面之抗氧化，且使可熔導體加熱時迅速穩定地熔斷而設置。
該種保護元件而言，有一種第二十八圖所示之構造者。該保護元件係於形成在基座基板1兩端上之一對電極2間，設置由低熔點金屬構成之可熔導體3，與基座基板1上之可熔導體3相對面設有絕緣蓋構件4。再者，於該保護元件之基座基板1上，未圖示之一對電極係進一步設置於與一對電極2正交之對向緣部，於其間則設有由電阻構成之發熱體5。發熱體5係透過絕緣層6及導體層7積層接近於可熔導體3。此外，安裝於基座基板1之覆蓋構件4係對可熔導體3覆蓋形成既定空間8。再者，於可熔導體3係塗佈有助熔劑9，而助熔劑9則收容於該空間8內。
又，以絕緣蓋構件密封可熔導體之保護元件而言，亦有一種專利文獻1所揭示之構造者。該保護元件由於因薄型化導致在可熔導體熔斷時熔融金屬聚集於電極上之空間狹窄，因此為了確實地將熔融金屬拉往各電極部分，係於與絕緣蓋板內面之各電極相對面之部位設置金屬圖案。
此外，如專利文獻2所揭示般，為了防止動作溫度之偏差，已提出一種將助熔劑塗佈於可熔合金片，且設置槽或玻璃帶體用以防止熔融合金之濕潤擴展至連接可熔合金之電極周圍者。
專利文獻一：日本特開2004-265617號公報
專利文獻二：日本特開2007-294117號公報
上述第二十八圖所示者或專利文獻一、專利文獻二所揭示之保護元件中，助熔劑係作為可熔導體之抗氧化、及用以在異常電流/電壓下熔斷之活性劑作用者，助熔劑之保留狀態對動作速度會造成影響。尤其，為了減輕環境負擔而使用不含溴(Br)等鹵素成分之無鹵素助熔劑時，此種助熔劑之活性度較低，助熔劑之狀態對可熔導體之熔斷速度會大幅造成影響。
亦即，如第二十九圖所示，有時在絕緣蓋構件4中，可熔導體3上之助熔劑9無法穩定保持於空間8之中央部而會偏向左右。此種情況下，可熔導體3之熔融金屬便易於流入保持有助熔劑9之部位，在助熔劑9不足之部位呈現可熔導體3不易熔融之現象，而有至確實熔斷為止之時間會變長的問題。
再者，如專利文獻一所述之發明般，將金屬圖案形成於絕緣蓋之構造、或如專利文獻二所述之發明般，將槽或帶體設置於電極周邊之構造中，並無法預先穩定地留住可熔導體上之助熔劑。再者，專利文獻一所揭示之構造之將金屬圖案形成於絕緣蓋構件的方法中，在將絕緣蓋成型後必須印刷金屬圖案，而會使材料成本變高。同樣地，專利文獻二所揭示之構造中，亦必須將用以防止熔融合金濕潤擴展之槽或玻璃之帶體設置於連接有可熔合金之電極的周圍而耗費成本。又，專利文獻一之構造中，在絕緣蓋側引起熱變形等時，亦因與絕緣蓋之距離接近，而有電極會與絕緣蓋之金屬圖案短路之虞。
本發明係有鑑於上述習知技術而構成，目的在於提供一種可將可熔導體上之助熔劑穩定地保持於既定位置，且在異常時可將可熔導體確實地熔斷的保護元件與使用其之充電電池裝置。
本發明係一種保護元件，具有：可熔導體，其係配置於絕緣性之基座基板上且連接於保護對象機器之電力供應路徑，藉由既定之異常電力熔斷；絕緣蓋構件，其係透過既定空間覆蓋該可熔導體且安裝於該基座基板；以及助熔劑，其係塗佈於該可熔導體表面且位於該空間內，在該異常電力供應至該保護對象機器時，該可熔導體即熔斷以阻斷該電流路徑。該保護元件又具備有段部，該段部係與該可熔導體相對向且形成於該絕緣蓋構件之內面，並與該助熔劑接觸且將該助熔劑保持於該空間內之既定位置的。
該段部係藉由形成於該絕緣蓋構件內面之突起或突條部等凸部所形成。又，該段部係以由在該絕緣蓋構件內面形成為圍繞該可熔導體中央部之環狀的突條部所構成者較佳。尤其，該段部較佳係在該絕緣蓋構件內面形成為圍繞該可熔導體中央部之圓筒狀的突條部。
或者，該段部亦可為藉由形成於該絕緣蓋構件內面之凹部所形成者。又，該段部亦可為藉由形成於該絕緣蓋構件內面之多角形狀的突條部所形成者。
該段部之該可熔導體側端面，係以設置於在該可熔導體熔融狀態下，該熔融可熔導體之頂部不接觸之位置者較佳，藉由該可熔導體之熔融而以表面張力***來阻斷電流路徑者即可。
又，亦可為於該可熔導體之端部設有與該段部相對向之凸部者。
該段部亦可為形成於該絕緣蓋構件之透孔的開口部。再者，該段部亦可為形成於該絕緣蓋構件之複數個透孔的開口部。
於該突條部係形成有連通於該絕緣蓋構件裡面側之空間的切口部者。再者，該切口部亦可為設置於對該絕緣蓋構件之中心軸對稱的位置者。
於該基座基板上，係透過絕緣層而積層有發熱體，該可熔導體與該發熱體係連接於形成在該基座基板上之複數個電極間，將該基座基板上之該電極設置成三個部位以下。
該基座基板之大小係其尺寸比為滿足長度：厚度=1080%：50～78%、且寬度：厚度=640%：50～78%之條件者。再者，上述尺寸比若滿足長度：厚度=1080%：50～56%、且寬度：厚度=640%：50～56%之條件則佳。
又，本發明係一種將上述保護元件設置於充電電池之電力供應路徑的充電電池裝置。
利用本發明之保護元件，由於係將助熔劑之保持用段部設置於絕緣蓋構件之內側，因此可使助熔劑穩定保持於既定位置。藉此，尤其在使用活性度較低之助熔劑(無鹵素者等)時，可防止因助熔劑塗佈後之保持狀態偏移所造成之活性度偏移，在可熔導體之熔斷動作，尤其在低電力之發熱動作特性，可極度縮小動作之偏差。而且，藉由使用無鹵素之助熔劑可形成環境負擔較小之保護元件。
又，藉由將開口部設置於絕緣蓋構件，即可藉由目視來檢查內部之助熔劑的狀態。
再者，藉由將切口部形成於保持熔斷部，即可釋放印刷時所產生之助熔劑內部的孔隙，且可穩定保持於一定位置。尤其在使用活性度較低之助熔劑(無鹵素)時，可防止因助熔劑塗佈後之保持狀態偏移所造成之活性度偏移。
再者，藉由將僅用以將保護元件固定於構裝基板之電極側之端子在基座基板上予以開放，並將與該發熱體或可熔導體連接之該基座基板上之電極設置成三個部位以下，藉此可抑制從基座基板經電極逃散之熱，而使熔斷時間縮短。
又，藉由將基板之尺寸比抑制於既定比例內，即可保持基板強度同時亦降低基座基板之熱容量，較習知大幅縮短熔斷時間，達成保護元件之低高度化，而可提供兼顧熔斷時間之縮短與保護元件之低高度化之相反目的的保護元件。
又，利用本發明之充電電池裝置，對過電壓/過電流保護元件可穩定確實地動作，以保護充電電池並確實地防止充電電池之過熱或起火等事故於未然。
以下，針對本發明之保護元件之第一實施形態，根據第一圖至第四圖作說明。本實施形態之保護元件10，係於形成在絕緣性基座基板11上面兩端之一對電極12間，設有由低熔點金屬構成之熔絲的可熔導體13。於基座基板11，與可熔導體13相對面則設有絕緣體之絕緣蓋構件14。再者，於保護元件10之基座基板11上，在與一對電極12正交之對向緣部，設有另一對電極21，於其間則連接有由電阻構成之發熱體15。發熱體15係透過絕緣層16及導體層17積層於可熔導體13。
此處，基座基板11之材質而言，只要是具有絕緣性者即可，例如以陶瓷基板、玻璃環氧基板等使用於印刷配線基板之絕緣基板較佳。此外，雖可配合用途適切使用玻璃基板、樹脂基板、絕緣處理金屬基板等，不過以耐熱性優異且熱傳導性良好之陶瓷基板更佳。
可熔導體13之低熔點金屬，只要是能以既定電力熔融者即可，可使用公知之各種低熔點金屬作為熔絲材料。例如，BiSnPb合金、BiPb Sn合金、BiPb合金、BiSn合金、SnP b合金、SnAg合金、PbIn合金、ZnAl合金、InSn合金、及PbAgSn合金等。
用以形成發熱體15之電阻，其係塗佈例如由氧化釕、碳黑等導電材料與玻璃等無機系黏結劑、或熱硬化性樹脂等有機系黏結劑所構成之電阻糊後再加以燒成者。又，亦可為印刷氧化釕、碳黑等之薄膜後再予以烘烤者、或藉由敷鍍、蒸鍍、濺鍍形成者、亦可為將此等電阻材料之膜予以貼附、積層等而形成者。
安裝於基座基板11之絕緣蓋構件14，其係形成為一側面部開口之箱狀，對可熔導體13形成既定空間18，並覆蓋於基座基板11。於絕緣蓋構件14之內面14a，在與可熔導體13之中央部相對面之位置，以同心形成有具備圓形之段部20a的圓筒狀突條部20。突條部20係與絕緣蓋構件14形成為一體，並形成為對基座基板11之投影位置係位於發熱體15之周圍。
絕緣蓋構件14之材質，只要是具有可耐受可熔導體13熔斷時之熱之耐熱性、及作為保護元件10之機械強度的絕緣材料即可。例如可應用如玻璃、陶瓷、塑膠、玻璃環氧樹脂等使用於印刷配線基板之基板材料等各種材料。再者，使用金屬板並將絕緣性樹脂等絕緣層形成於與基座基板11之對向面者亦可。較佳為，若是如陶瓷等機械強度及絕緣性較高之材料，則亦有助於保護元件整體之薄型化故較佳。
於可熔導體13之表面整面，係設有助熔劑19以防止其表面之氧化。助熔劑19係以不含溴等鹵素元素之無鹵素的助熔劑較佳。助熔劑19係在可熔導體13上藉由表面張力保持並收容於空間18內，且如第二圖所示，附著於形成在絕緣蓋構件14之內面14a的突條部20，藉由其潤濕性而更穩定地保持於段部20a。藉此，在可熔導體13之中央部即不會產生位置偏移，而穩定地保持助熔劑19。
此處，突條部20從內面14a之突出高度，其係可接觸塗佈於可熔導體13之助熔劑19表面並可藉由其潤濕性與表面張力留住助熔劑19的高度，係以藉由異常電力熔融之低熔點金屬的熔融可熔導體，以其表面張力***成球狀之頂部剛好接觸的程度為限度，較佳為不接觸之程度的突出高度。
使用本實施形態之保護元件10之充電電池裝置的過電流/過電壓保護電路35，係具備如例如第四圖所示之電路構成。該過電流/過電壓保護電路35係保護元件10之一對電極12串聯於輸出端子A1與輸入端子B1之間，保護元件10之一對電極12之一側之端子係連接於輸入端子B1，另一側之電極12則連接於輸出端子A1。此外，可熔導體13之中點係連接於發熱體15之一端，電極12之一側之端子則連接於發熱體15另一側之端子。發熱體15另一側之端子係連接於電晶體Tr之集極，電晶體Tr之射極則連接於另一側之輸出端子A2與輸入端子B2之間。再者，於電晶體Tr之基極，係透過電阻R連接曾納二極體ZD之陽極，曾納二極體ZD之陰極則連接於輸出端子A1。
電阻R係設定成當設定為異常之既定電壓施加於輸出端子A1、A2間時，崩潰電壓以上之電壓即施加於曾納二極體ZD。又，如第四圖之電路圖般，可熔導體13可形成為藉由發熱體15在兩個部位熔斷。
於輸出端子A1、A2間，連接有例如鋰離子電池等被保護裝置之充電電池23的電極端子，於輸入端子B1、B2則連接有連接於充電電池23使用之未圖示之充電器等裝置的電極端子。
其次，針對本實施形態之保護元件10的動作作說明。安裝有本實施形態之過電流/過電壓保護電路35之鋰離子電池等充電電池裝置中，在其充電時若異常之電壓施加於輸出端子A1、A2，則崩潰電壓以上之反電壓即以設定為異常之既定電壓施加於曾納二極體ZD，而使曾納二極體ZD導通。因曾納二極體ZD之導通，基極電流ib即流至電晶體Tr之基極，藉此電晶體Tf便開啟(on)，集極電流ic即流至發熱體15，而使發熱體15發熱。該熱係傳導至發熱體15上之低熔點金屬的可熔導體13，而使可熔導體13熔斷，輸入端子B1與輸出端子A1間之導通便被阻斷，以防止過電壓施加於輸出端子A1、A2。
此時，助熔劑19係保持於可熔導體13之中央部，在既定熔斷位置迅速且確實地熔斷。又，如第四圖之電路般，例如低熔點金屬的可熔導體13係配置成在兩個部位熔斷時，因熔斷導致往發熱體15之通電即被完全阻斷。又，在異常電流朝向端子A1流動時，亦設定成使可熔導體13藉由該電流發熱而熔斷。
根據本實施形態之保護元件10，係於絕緣蓋構件14之內面14a，與可熔導體13相對向設有凸狀之圓筒形突條部20，而可藉由突條部20之段差部20a將助熔劑19穩定保持於一定位置。藉此，尤其即使在使用活性度較低之無鹵素助熔劑等助熔劑19之情況下，亦可防止因助熔劑19塗佈狀態之偏移或偏差所造成之活性度之偏移，而使可熔導體13確實地熔斷。尤其，在低電力之發熱動作特性，比起以往之動作偏差可極度縮小，而可提供考量到環保對策之保護元件10。
再者，由於設置有封閉環狀之圓筒形突條部20，因此助熔劑19係藉由本身之表面張力穩定且均等地保持於突條部20，而不會移動偏移於可熔導體13上。
又，利用木實施形態之充電電池裝置，可謀求穩定確實地對過電壓/過電流之充電電池23的保護，而可確實地防止充電電池23之過熱或起火等事故。
其次，針對本發明之保護元件的第二實施形態，根據第五圖作說明。此處，與上述實施形態同樣之構件係賦予同一符號並省略其說明。
於本實施形態之保護元件10之絕緣蓋構件14的內面14a，沿長邊平行地於中央部形成有彼此平行之兩條突條部22且設有段部22a。突條部22係形成為往基座基板11之投影位置係圍繞發熱部中央部。
利用本實施形態之保護元件10之絕緣蓋構件14，可藉由突條部22之段部22a，將助熔劑19穩定地保持於一定之位置。由於平行之突條部22係形成為基座基板11長邊之1/4～1/3程度的長度，因此助熔劑19不會產生所須以上之偏移，而確實地保持於突條部22間。藉此，可獲得與上述實施形態同樣之效果。
其次，針對本發明之保護元件的第三實施形態，根據第六圖至第八圖作說明。此處，與上述實施形態同樣之構件係賦予同一符號並省略其說明。第六圖係於本發明之實施形態之絕緣蓋構件14之內面14a，藉由雙重同心圓狀之突條部25、26形成段部25a、26a。利用本實施形態之絕緣蓋構件14之突條部25、26，亦可藉由助熔劑19之表面張力，穩定地使助熔劑19保持於可熔導體13之中央部。藉此，可獲得與上述實施形態同樣之效果。
再者，如第七圖所示，亦可於絕緣蓋構件14之內面14a形成一個突起部24。利用本實施形態之絕緣蓋構件14之突起部24的段部24a，亦可藉由助熔劑19之表面張力，穩定地使助熔劑19保持於可熔導體13之中央部。又，如第八圖所示，亦可設置圓筒狀之凹部27與其中央部之突起部24，以形成段部24a、27a。
其次，針對本發明之保護元件的第四實施形態，根據第九圖、第十圖作說明。此處，與上述實施形態同樣之構件係賦予同一符號並省略其說明。第九圖係於本發明之實施形態之絕緣蓋構件14之內面14a，形成鼓型之突條部28。利用本實施形態之絕緣蓋構件14之突條部28的段部28a，亦可藉由助熔劑19之表面張力，穩定地使助熔劑19保持於可熔導體13之中央部。又，如第十圖所示，亦可藉由將平行之突條部29與設於其間且彎曲之凹槽部30加以組合，以形成段部29a、30a。
其次，針對本發明之保護元件的第五實施形態，根據第十一圖作說明。此處，與上述實施形態同樣之構件係賦予同一符號並省略其說明。本發明之實施形態之絕緣蓋構件14之內面14a，如第十一圖所示，係藉由三角形等多角形之突條部32而形成段部32a。所形成之多角形較佳雖為於內面14a上之縱橫方向對稱的四角形、六角形、或八角形等形狀，不過具有防止助熔劑19之偏移之意義即可。利用本實施形態之絕緣蓋構件14的突條部28，亦可藉由助熔劑19之表面張力，穩定地保持於可熔導體13之中央部。
其次，針對本發明之保護元件的第六實施形態，根據第十二圖作說明。此處，與上述實施形態同樣之構件係賦予同一符號並省略其說明。本發明之實施形態，如第十二圖所示，除了絕緣蓋構件14之突條部20以外，係於可熔導體13之兩端部設置凸部34。藉此，可進一步提高助熔劑19之保持效果。
其次，針對本發明之保護元件的第七實施形態，根據第十三圖、第十四圖作說明。此處，與上述實施形態同樣之構件係賦予同一符號並省略其說明。於本發明之實施形態之絕緣蓋構件14，如第十四圖所示，係形成有透孔之開口部36，並設有開口部36及突條部20之段部20a。此外，助熔劑19中之溶劑係從開口部36揮發，如第十四圖之虛線所示，助熔劑19之表面係形成為圓弧狀之凹狀。
利用本實施形態之保護元件10，除了與上述實施形態同樣之效果以外，亦可通過開口部36以肉眼來辨識助熔劑19之保持狀態，而可使產品檢查更容易且確實。
其次，針對本發明之保護元件的第八實施形態，根據第十五圖作說明。此處，與上述實施形態同樣之構件係賦予同一符號並省略其說明。於本發明之實施形態之絕緣蓋構件14，如第十五圖所示，係形成有多數個較小透孔之開口部37。此外，助熔劑19中之溶劑係從開口部37揮發，與第十四圖之虛線所示者同樣地，助熔劑19之表面係依各開口部37形成為圓弧狀之凹狀。
利用本實施形態之保護元件10，除了與上述實施形態同樣之效果以外，亦可通過開口部36以肉眼來辨識助熔劑19之保持狀態，而可使產品檢查更容易且確實。
其次，針對本發明之保護元件的第九實施形態，根據第十六圖作說明。此處，與上述實施形態同樣之構件係賦予同一符號並省略其說明。本發明之實施形態之絕緣蓋構件14，與上述實施形態同樣地，係於絕緣蓋構件14形成有透孔之開口部36，並於該絕緣蓋構件14之表面黏貼透明之膜40(第十六圖(a))。又，亦可形成由多數個透孔構成之開口部37，並於該絕緣蓋構件14之表面黏貼透明之膜40(第十六圖(b))。此時，亦可於形成有多數個透孔之開口部37之絕緣蓋構件14的內面14a形成突條部20，亦可進一步於可熔導體13之周圍形成凸部34(第十六圖(b))。
利用本實施形態之保護元件10，除了與上述實施形態同樣之效果以外，亦可以肉眼來辨識助熔劑19之保持狀態，且藉由膜40亦無灰塵等從開口部36、37附著於助熔劑19或侵入內部之情事。
其次，針對本發明之保護元件的第十實施形態，根據第十七圖、第十八圖作說明。此處，與上述實施形態同樣之構件係賦予同一符號並省略其說明。本發明之實施形態之絕緣蓋構件14，其突條部20係在一部分被切除而形成切口部42。
利用本實施形態之保護元件10，除了與上述實施形態同樣之效果以外，亦可將印刷時混入助熔劑19中之空氣等所造成的孔隙44，從助熔劑19經過切口部42釋放至絕緣蓋構件14內之周圍的空間18。藉此，即可消除因孔隙存在於助熔劑19內所造成之可熔導體13之熔斷動作的延遲或偏差。
此外，形成於本實施形態之突條部20之切口部42的位置或數量可適當加以設定，如第十九圖、第二十圖所示，亦可適當將切口部42配置於彼此對稱之位置的兩個部位或四個部位。
再者，如第二十一圖所示，切口部42亦可切除成較突條部20之高度低。同樣地，此較淺之切口部42的位置，亦可如第二十二圖所示，形成於突條部20之兩個部位、或如第二十三圖所示，形成於突條部20之四個部位。再者，如第二十四圖、第二十五圖、及第二十六圖所示，切口部42之寬度或大小、深度係可任意設定，亦可將此等適當加以組合。
利用本實施形態之保護元件10，除了與上述實施形態同樣之效果以外，亦可易於將印刷時混入助熔劑19中之空氣等所造成的孔隙44，更確實地從助熔劑19釋放至絕緣蓋構件14內之周圍的空間18。藉此，即可消除因孔隙存在於助熔劑19內所造成之可熔導體13之熔斷動作的延遲或偏差。
其次，針對本發明之保護元件的第十一實施形態，根據第二十七圖作說明。此處，與上述實施形態同樣之構件係賦予同一符號並省略其說明。本實施形態之保護元件10之發熱體15之一側之端子係接觸於一對電極21之一側，另一側之端子則不連接於電極21，而接觸於可熔導體13。
又，本實施形態中，基座基板11之長度例如為10.8mm時，若習知一般之基座基板的厚度為0.4mm～1.0mm，且以其厚度為100%時，係使用設定於L(長度)：T(厚度)=1080%：50～78% W(寬度)：T(厚度)=640%：50～78%之範圍的基座基板11。
利用本實施形態之保護元件10，除了與上述實施形態同樣之效果以外，還可保持基板強度同時並縮小基座基板11之熱容量，且可抑制來自發熱體15之熱逃散至外部而使可熔導體13之熔斷時間變長或產生偏差之情事。具體而言，比起習知者可將熔斷時間縮短30%，並進行保護元件10之低高度化。
此外，本發明之保護元件與其製造方法並不限於上述實施形態，只要是於絕緣蓋構件內面之既定位置，配備可保持助熔劑之段部者，不拘其保持形狀。又，不拘助熔劑或絕緣蓋構件之材料，而可適當選擇適切之材料。
【第一實施例】
其次，針對本發明之保護元件及使用其之充電電池裝置之動作電路的實施例，以下作說明。本實施例中，係構成與實際充電電池裝置所使用之電源電路同樣的電路來進行實驗。針對將圓筒狀之突條部配備於上述第一實施形態之絕緣蓋構件的保護元件與第二十八圖所示之習知構造的保護元件，進行其動作之比較實驗。
突條部之突出高度係滿足式1之條件。
B-A≧C　…(1)
此處，A係突條部20從絕緣蓋構件14內側頂面之突出量，B係從基座基板11起至絕緣蓋構件14內側頂面間之間隔，C係從基座基板11起至可熔導體13熔融後的高度。
突條部20之直徑，以塗佈有助熔劑19之低熔點金屬體之可熔導體13短邊的長度為100%，其外徑係設為60～70%，內徑係設為45～55%。助熔劑19係使用含有鹵素者。
表一係針對習知之蓋板構造中可熔導體之熔斷時間，以各MAX/MIN/AVE/3σ為100%，相對評估本發明之第一實施形態之構造(本發明一)之熔斷時間之比例的結果。實驗係進行以低電力動作之5W、6W之電力、及高電力之35W的實驗，使用各五十個之元件。
在本實驗結果中，MAX動作時間在低電力時平均縮短24.5%，偏差(3σ)平均變小66%，可知在擴展實用之動作電力範圍上具有效果。又，在高電力亦可確認到偏差變小之效果。
【第二實施例】
同樣地，針對習知之蓋板構造中可熔導體之熔斷時間，以各MAX/MIN/AVE/3σ為100%，相對比較本發明之第二實施形態之構造(本發明二)之熔斷時間之比例，結果表示於表二。突條部之高度係與第一實施例相同。實驗係進行以低電力動作之6W之電力、及高電力之35W的實驗，使用各五十個之元件。助熔劑係使用含有鹵素者。
在本實驗結果中，MAX動作時間在低電力平均亦縮短14%，偏差(3σ)亦變小45%。
【第三實施例】
同樣地，針對習知之蓋板構造中可熔導體之熔斷時間，以各MAX/MIN/AVE/3σ為100%，針對本發明之第一實施形態之構造(本發明一)與具有上述實施形態之第九圖所示之構造之突條部的保護元件，相對比較熔斷時間之比例，結果表示於表三。實驗係進行以低電力動作之6W之電力的實驗，使用各二十個之元件。助熔劑係使用不含鹵素者。
本實驗中，針對熔斷時間之偏差(3σ)，與習知構造比較，設有突條部者較少。又，針對突條部之形狀，第一實施形態之圓筒形構造(本發明一)與第四實施形態之鼓型形狀者(第九圖)作比較，針對熔斷時間在MAX/MIN/AVE/3σ之各項目顯示了良好之結果。因此，在無鹵素之助熔劑，與習知之構造相較，將突條部形成於絕緣蓋構件者動作之偏差較少，尤其配備圓筒形之突條部者，針對動作時間有大幅之縮短效果。
【第四實施例】
其次，針對本發明之實施例之基座基板的厚度與可熔導體13之熔斷性能進行了實驗。此處，係針對屬可熔性導體之焊料熔絲的熔斷時間，以習知一般之基座基板的厚度為100%，以本發明之第十一實施形態之構造(本發明)將基板之厚度設為習知之56%時，針對各MAX/MIN/AVE測量熔斷時間之比例，結果表示於表四。
根據本實驗，藉由將基板厚設為習知之56%，即可提供可將熔斷時間較習知縮短30%以上且兼顧保護元件之低高度化的保護元件。
再者，針對將基座基板之厚度作各種改變時之基板強度與可熔導體13之熔斷性能進行了實驗。此處，亦以習知一般之基座基板的厚度為100%，針對本發明之第十一實施形態之構造(本發明)的保護元件，測量熔斷時間之比例，結果表示於表五。
根據本實驗，可知藉由將基板厚設為習知之約50%～76%，即可大致滿足強度與熔斷時間兩方，尤其以將基板厚設為習知之約50%～56%較佳。
以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此侷限本發明之專利保護範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效技術變化，均包含於本發明之權利保護範圍內，合予陳明。
 (習知技術)
1．．．基座基板
2．．．電極
3．．．可熔導體
4．．．絕緣蓋構件
5．．．發熱體
6．．．絕緣層
7．．．導體層
8．．．既定空間
9．．．助熔劑
(本發明)
10．．．保護元件
11．．．基座基板
12．．．電極
13．．．可熔導體
14．．．絕緣蓋構件
14a．．．內面
15．．．發熱體
16．．．絕緣層
17．．．導體層
18．．．空間
19．．．助熔劑
20．．．突條部
20a．．．段部
21．．．電極
22．．．突條部
22a．．．段部
23．．．充電電池
24．．．突起部
24a．．．段部
25．．．突條部
25a．．．段部
26．．．突條部
26a．．．段部
27．．．圓筒狀之凹部
27a．．．段部
28．．．鼓型之突條部
28a．．．段部
29．．．平行之突條部
29a．．．段部
30．．．凹槽部
30a．．．段部
32．．．突條部
32a．．．段部
34．．．凸部
35．．．過電流/過電壓保護電路
36．．．開口部
37．．．開口部
40．．．膜
42．．．切口部
44．．．孔隙
A1、A2．．．輸出端子
B1、B2．．．輸入端子
Tr．．．電晶體
ib．．．基極電流
ic．．．集極電流
R．．．電阻
ZD．．．曾納二極體
第一圖係卸除本發明之第一實施形態之保護元件之絕緣蓋構件後之狀態的俯視圖。
第二圖係安裝有絕緣蓋構件之狀態之第一圖的A-A截面圖。
第三圖係本實施形態之絕緣蓋構件的仰視圖(a)、及仰視圖的A-A截面圖(b)。
第四圖係設有本實施形態之保護元件之充電電池裝置的電路圖。
第五圖係本發明之第二實施形態之絕緣蓋構件的仰視圖(a)、及仰視圖的A-A截面圖(b)。
第六圖係本發明之第三實施形態之絕緣蓋構件的仰視圖(a)、及仰視圖的A-A截面圖(b)。
第七圖係本發明之第三實施形態之絕緣蓋構件的仰視圖(a)、及仰視圖的A-A截面圖(b)。
第八圖係本發明之第三實施形態之絕緣蓋構件的仰視圖(a)、及仰視圖的A-A截面圖(b)。
第九圖係本發明之第四實施形態之絕緣蓋構件的仰視圖(a)、及仰視圖的A-A截面圖(b)。
第十圖係本發明之第四實施形態之絕緣蓋構件的仰視圖(a)、及仰視圖的A-A截面圖(b)。
第十一圖係本發明之第五實施形態之絕緣蓋構件的仰視圖(a)、及仰視圖的A-A截面圖(b)。
第十二圖係本發明之第六實施形態之絕緣蓋構件的仰視圖(a)、及仰視圖的A-A截面圖(b)。
第十三圖係卸除本發明之第七實施形態之絕緣蓋構件後之狀態的俯視圖。
第十四圖係本發明之第七實施形態之保護元件的縱截面圖。
第十五圖係本發明之第八實施形態之保護元件之變形例的縱截面圖。
第十六圖係本發明之第九實施形態之保護元件之變形例的縱截面圖(a)、及另一變形例的縱截面圖(b)。
第十七圖係本發明之第十實施形態之保護元件的縱截面圖。
第十八圖係本發明之第十實施形態之絕緣蓋構件的仰視圖(a)、及仰視圖的A-A截面圖(b)。
第十九圖係本發明之第十實施形態之絕緣蓋構件的仰視圖(a)、及仰視圖的A-A截面圖(b)。
第二十圖係本發明之第十實施形態之變形例之絕緣蓋構件的仰視圖(a)、及仰視圖的A-A截面圖(b)。
第二十一圖係本發明之第十實施形態之另一變形例之絕緣蓋構件的仰視圖(a)、及仰視圖的A-A截面圖(b)。
第二十二圖係本發明之第十實施形態之另一變形例之絕緣蓋構件的仰視圖(a)、及仰視圖的A-A截面圖(b)。
第二十三圖係本發明之第十實施形態之另一變形例之絕緣蓋構件的仰視圖(a)、及仰視圖的A-A截面圖(b)。
第二十四圖係本發明之第十實施形態之另一變形例之絕緣蓋構件的仰視圖(a)、及仰視圖的A-A截面圖(b)。
第二十五圖係本發明之第十實施形態之另一變形例之絕緣蓋構件的仰視圖(a)、及仰視圖的A-A截面圖(b)。
第二十六圖係本發明之第十實施形態之另一變形例之絕緣蓋構件的仰視圖(a)、及仰視圖的A-A截面圖(b)。
第二十七圖係卸除本發明之第十一實施形態之保護元件之絕緣蓋構件後之狀態的俯視圖。
第二十八圖係習知保護元件的縱截面圖。
第二十九圖係表示習知保護元件之助熔劑之狀態的縱截面圖。
10．．．保護元件
11．．．基座基板
12．．．電極
13．．．可熔導體
14．．．絕緣蓋構件
14a．．．內面
15．．．發熱體
16．．．絕緣層
17．．．導體層
18．．．空間
19．．．助熔劑
20．．．突條部
20a．．．段部

Claims (16)

  1. 一種保護元件，其具有：可熔導體，其係配置於絕緣性之基座基板上且連接於保護對象機器之電力供應路徑，藉由既定之異常電力熔斷；絕緣蓋構件，其係透過既定空間覆蓋該可熔導體且安裝於該基座基板；以及助熔劑，其係塗佈於該可熔導體表面且位於該空間內，藉此在該異常電力供應至該保護對象機器時，該可熔導體即熔斷以阻斷該電流路徑，又該保護元件具備有段部，其係與該可熔導體相對向且形成於該絕緣蓋構件之內面，並與該助熔劑接觸且將該助熔劑保持於該空間內之既定位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，其中該段部係藉由形成於該絕緣蓋構件內面之凸部所形成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，其中該段部係由在該絕緣蓋構件內面形成為圍繞該可熔導體中央部之環狀的突條部所構成。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之保護元件，其中該段部係由在該絕緣蓋構件內面形成為圍繞該可熔導體中央部之圓筒狀的突條部所構成。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，其中該段部係藉由形成於該絕緣蓋構件內面之凹部所形成。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，其中該段部係藉由形成於該絕緣蓋構件內面之多角形狀的突條部所形成。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，其中該段部之該可熔導體側的端面係設置於在該可熔導體熔融狀態下，該熔融可熔導體之頂部不接觸之位置。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，其中 於該可熔導體之端部設有與該段部相對向之凸部。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，其中該段部係形成於該絕緣蓋構件之透孔的開口部。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之保護元件，其中該開口部係於該絕緣蓋構件形成有複數個。
  11. 如申請專利範圍第3項所述之保護元件，其中於該突條部形成有連通於該絕緣蓋構件裡面側之空間的切口部。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之保護元件，其中該切口部係設置於對該絕緣蓋構件之中心軸對稱的位置。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，其中於該基座基板上設有發熱體，且隔著絕緣層及導體層在該發熱體上積層可熔導體，該可熔導體與該發熱體係連接於形成在該基座基板上之複數個電極間，將該基座基板上之該電極設置成三個部位以下。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，其中該基座基板之大小係其尺寸比為滿足長度：厚度=1080%：50~78%、且寬度：厚度=640%：50~78%之條件。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之保護元件，其中該尺寸比係滿足長度：厚度=1080%：50~56%、且寬度：厚度=640%：50~56%之條件。
  16. 一種充電電池裝置，係將申請專利範圍第1項至第15項中任一項所述之保護元件設置於充電電池之電力供應路徑。
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