(57)【要約】【課題】可溶導体上のフラックスを安定に所定の位置に保持可能であり、異常時における可溶導体の的確な溶断を可能にした保護素子とそれを用いた二次電池装置を提供する。【解決手段】絶縁性のベース基板１１上に配置され、保護対象機器の電力供給経路に接続されて所定の異常電力により溶断する可溶導体１３と、可溶導体１３表面に塗布されたフラックス１９と、可溶導体１３を覆ってベース基板１１に取り付けられた絶縁カバー部材１４とを有する。可溶導体１３に対向して絶縁カバー部材１４の内面に形成され、フラックス１９と接触してフラックス１９を所定の位置に保持する段部２０ａが形成された突条部２０を備える。段部２０ａは、絶縁カバー部材１４内面で、可溶導体１３中央部を囲むような環状に形成さている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性のベース基板上に配置され保護対象機器の電力供給経路に接続されて所定の異常電力により溶断する可溶導体と、前記可溶導体を所定の空間を介して覆って前記ベース基板に取り付けられた絶縁カバー部材と、前記可溶導体表面に塗布され前記空間内に位置したフラックスとを有し、前記保護対象機器に前記異常電力が供給された場合に、前記可溶導体が溶断してその電流経路を遮断する保護素子において、
前記可溶導体に対向して前記絶縁カバー部材の内面に形成され、前記フラックスと接触して前記フラックスを前記空間内の所定の位置に保持する段部を備えたことを特徴とする保護素子。
【請求項２】
前記段部は、前記絶縁カバー部材内面で、前記可溶導体中央部を囲むような環状に形成された突条部から成る請求項１記載の保護素子。
【請求項３】
前記段部は、前記絶縁カバー部材内面で、前記可溶導体中央部を囲むような円筒状に形成された突条部から成る請求項２記載の保護素子。
【請求項４】
前記段部の前記可溶導体側端面は、前記可溶導体が溶融した状態でその溶融可溶導体の頂部が接しない位置に設けられた請求項１記載の保護素子。
【請求項５】
前記可溶導体の端部には、前記段部に対向する凸部が設けられている請求項１記載の保護素子。
【請求項６】
前記段部は、前記絶縁カバー部材に形成された透孔の開口部である請求項１記載の保護素子。
【請求項７】
前記段部は、前記絶縁カバー部材に形成された複数の透孔の開口部である請求項１記載の保護素子。
【請求項８】
前記突条部は、前記絶縁カバー裏面側の空間に連通する切り欠き部が形成されている請求項１記載の保護素子。
【請求項９】
前記切り欠き部は、前記絶縁カバー部材の中心軸に対して対称な位置に設けられている請求項８記載の保護素子。
【請求項１０】
前記ベース基板上には絶縁層を介して発熱体が積層され、前記ベース基板上に形成された複数の電極間に前記可溶導体と前記発熱体が接続され、前記ベース基板上の前記電極を３箇所以下とした請求項１記載の保護素子。
【請求項１１】
前記ベース基板の大きさは、その寸法比が、長さ：厚み=１０８０％：５０〜７８％、且つ幅：厚み＝６４０％：５０〜７８％の条件を満たすものである請求項１記載の保護素子。
【請求項１２】
前記寸法比は、長さ：厚み=１０８０％：５０〜５６％、且つ幅：厚み＝６４０％：５０〜５６％の条件を満たすものである請求項１１記載の保護素子。
【請求項１３】
請求項1乃至１２記載のいずれか記載の保護素子を、二次電池の電力供給経路に設けたことを特徴とする二次電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、過大な電流または電圧が印加された場合に、その熱により可溶導体が溶断し電流を遮断する保護素子とそれを用いた二次電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二次電池装置等に搭載される保護素子は、過電流だけでなく過電圧防止機能も有するものが用いられている。この保護素子は、基板上に発熱体と低融点金属体から成る可溶導体が積層され、過電流により可溶導体が溶断されるように形成されているとともに、過電圧の生じた場合も保護素子内の発熱体に通電され、発熱体の熱により可溶導体が溶断するものである。可溶導体の溶断は、低融点金属である可溶導体の溶融時に、接続された電極表面に対する濡れ性の良さに起因して、溶融した低融点金属が電極上に引き寄せられ、その結果、可溶導体が分断されて電流が遮断されるものである。
【０００３】
一方、近年の携帯機器等の電子機器の小型化に伴い、この種の保護素子にも小型化・薄型化が要求され、さらに動作の安定性と高速化が求められ、その手段として絶縁基板上に低融点金属体の可溶導体を配置するとともに、これを絶縁カバー部材で封止し、可溶導体にはフラックスを塗布して成るものがある。このフラックスは、可溶導体の表面の酸化防止を図るとともに、可溶導体の加熱時に迅速に安定に溶断するように設けられている。
【０００４】
そのような保護素子として、図２８に示す構造のものがある。この保護素子は、ベース基板１の両端上に形成された一対の電極２間に、低融点金属からなる可溶導体３が設けられ、ベース基板１上の可溶導体３と対面して、絶縁カバー部材４が設けられたものである。さらに、この保護素子のベース基板１上には、一対の電極２と直交する対向縁部に、さらに図示しない一対の電極が設けられ、その間に抵抗体からなる発熱体５が設けられている。発熱体５は、絶縁層６及び導体層７を介して、可溶導体３に近接して積層されている。そして、ベース基板１に取り付けられたカバー部材４は、可溶導体３に対して所定の空間８を形成して被せられている。さらに、可溶導体には、フラックス９が塗布され、フラックス９は、この空間８内に収容されているものである。
【０００５】
また、可溶導体を絶縁カバー部材で封止した保護素子として、特許文献１に開示されている構造のものもある。この保護素子は、薄型化により、可溶導体の溶断時に溶融金属が電極上に集まる空間が狭いことから、各電極部分への溶融金属の引き寄せを確実にするために、絶縁カバー板内面の各電極と対面する部位に、金属パターンを設けたものである。
【０００６】
その他、特許文献２に開示されているように、動作温度のばらつきを防止するために、可溶合金片にフラックスを塗布するとともに、可溶合金が接続された電極の周囲に溶融合金の濡れ広がりを防止する溝やガラスの帯体を設けたものも提案されている。
【特許文献１】特開２００４−２６５６１７号公報
【特許文献２】特開２００７−２９４１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の図２８に示すものや特許文献１，２に開示された保護素子においては、フラックスが可溶導体の酸化防止、および異常電流・電圧で溶断する為の活性剤として作用するものであり、フラックスの保留状態が動作速度に影響を及ぼす事があった。特に、環境負荷を軽減するために、臭素（Ｂｒ）等のハロゲン成分を含有しないハロゲンフリーフラックスを使用した場合、この種のフラックスは活性度が低く、可溶導体の溶断速度にフラックスの状態が大きく影響する場合がある。
【０００８】
即ち、図２９に示すように、絶縁カバー部材４の中で、可溶導体３上のフラックス９が、空間８の中央部に安定して保持されず左右に偏ってしまうことがある。そのような場合、可溶導体３の溶融金属は、フラックス９を保持できた場所に流れ込み易く、フラックス９が不足した部分では可溶導体３が溶融しにくいという事態が現れ、確実に溶断するまでの時間が延びると言う問題がある。
【０００９】
さらに、特許文献１記載の発明のように、絶縁カバー板に金属パターンを形成した構造や、特許文献２記載の発明のように、電極周辺に溝や帯体を設けた構造では、可溶導体上のフラックスを安定に留めておくことができないものである。さらに、特許文献1に開示された構造の、絶縁カバー部材に金属パターンを形成する方法では、絶縁カバーを成型後に金属パターンを印刷する必要があり、材料のコストが高くなる。同様に、特許文献２に開示された構造においても、可溶合金が接続された電極の周囲に溶融合金の濡れ広がりを防止する溝やガラスの帯体を設けなければならず、コストが掛かるものである。また、特許文献１の構造では、絶縁カバー側が熱変形等を起した時に、絶縁カバーとの距離も近づく事で、絶縁カバー部材の金属パターンと電極がショートを起こす恐れがある。
【００１０】
この発明は、上記背景技術に鑑みて成されたもので、可溶導体上のフラックスを安定に所定の位置に保持可能であり、異常時における可溶導体の的確な溶断を可能にした保護素子とそれを用いた二次電池装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、絶縁性のベース基板上に配置され保護対象機器の電力供給経路に接続されて所定の異常電力により溶断する可溶導体と、前記可溶導体を所定の空間を介して覆って前記ベース基板に取り付けられた絶縁カバー部材と、前記可溶導体表面に塗布され前記空間内に位置したフラックスとを有し、前記保護対象機器に前記異常電力が供給された場合に、前記可溶導体が溶断してその電流経路を遮断する保護素子であって、前記可溶導体に対向して前記絶縁カバー部材の内面に形成され、前記フラックスと接触して前記フラックスを前記空間内の所定の位置に保持する段部を備えた保護素子である。
【００１２】
前記段部は、前記絶縁カバー部材内面で、前記可溶導体中央部を囲むような環状に形成された突条部から成るものが好ましい。特に、前記段部は、前記絶縁カバー部材内面で、前記可溶導体中央部を囲むような円筒状に形成された突条部が好ましい。
【００１３】
前記段部の前記可溶導体側端面は、前記可溶導体が溶融した状態でその溶融可溶導体の頂部が接しない位置に設けられたものが好ましく、前記可溶導体の溶融により、表面張力で盛り上がり電流経路を遮断するものであれば良い。
【００１４】
また、前記可溶導体の端部には、前記段部に対向する凸部が設けられているものでも良い。
【００１５】
前記段部は、前記絶縁カバー部材に形成された透孔の開口部でも良い。さらに、前記段部は、前記絶縁カバー部材に形成された複数の透孔の開口部でも良い。
【００１６】
前記突条部には、前記絶縁カバー裏面側の空間に連通する切り欠き部が形成されているものである。さらに、前記切り欠き部は、前記絶縁カバー部材の中心軸に対して対称な位置に設けられているものでも良い。
【００１７】
前記ベース基板上には絶縁層を介して発熱体積層され、前記ベース基板上に形成された複数の電極間に前記可溶導体と前記発熱体が接続され、前記ベース基板上の前記電極を３箇所以下としたものである。
【００１８】
前記ベース基板の大きさは、その寸法比が、長さ：厚み=１０８０％：５０〜７８％、且つ幅：厚み＝６４０％：５０〜７８％の条件を満たすものである。さらに、前記寸法比は、長さ：厚み=１０８０％：５０〜５６％、且つ幅：厚み＝６４０％：５０〜５６％の条件を満たすと良いものである。
【００１９】
またこの発明は、前記保護素子を二次電池の電力供給経路に設けた二次電池装置である。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の保護素子によれば、絶縁カバー部材の内側に可溶導体の保持用段部を設けたので、フラックスを所定の位置に安定して保持させる事が可能となる。これにより、特に、活性度の低いフラックス（ハロゲンフリーのもの等）を使用した場合、フラックス塗布後の保持状態の偏りによる活性度の偏在を防ぐ事ができ、可溶導体の溶断動作、特に低電力の発熱動作特性において、動作のバラツキを極めて小さくすることができる。しかも、ハロゲンフリーのフラックスを用いることにより、環境負荷の小さい保護素子を提供する事が可能となる。
【００２１】
また、請求項６，７記載のように、絶縁カバー部材に開口部を設けることにより、内部のフラックスの様子を木により検査することが可能となる。
【００２２】
さらに、請求項８，９記載のように、保持溶断部に切り欠き部を形成することにより、印刷時に発生するフラックス内部のボイドを逃がす事ができ、且つ、一定の位置に安定して保持することができる。特に活性度の低いフラックス（ハロゲンフリー）を使用した場合、フラックス塗布後の保持状態の偏りによる活性度偏りを防ぐことができる。
【００２３】
さらに、請求項１０記載のように、保護素子を実装基板へ固定する為だけに使用している電極側の端子をベース基板上で開放し、前記発熱体や可溶導体と接続される前記ベース基板上の電極を３箇所以下とすることにより、ベース基板から電極を経て逃げる熱が抑えられ、溶断時間を短縮させることが出来る。
【００２４】
また、請求項１１，１２記載のように、且つ基板の寸法比を所定の比率内に抑えることにより、基板強度を保ちつつベース基板の熱容量を下げて、溶断時間を従来よりも大幅に短縮化し、保護素子の低背化を達成し、溶断時間の短縮と保護素子の低背化という相反する目的を両立させた保護素子を提供することができる。
【００２５】
また、この発明の二次電池装置によれば、過電圧・過電流に対して、保護素子が安定して確実に作動し、二次電池を保護し二次電池の過熱や発火等の事故を未然に確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、この発明の保護素子の第１実施形態について、図１〜図４を基にして説明する。この実施形態の保護素子１０は、絶縁性のベース基板１１の上面両端に形成された一対の電極１２間に、低融点金属からなるヒューズである可溶導体１３が設けられている。ベース基板１１には、可溶導体１３と対面して、絶縁体の絶縁カバー部材１４が設けられている。さらに、保護素子１０のベース基板１１上には、一対の電極１２と直交する対向縁部に、他の一対の電極２１が設けられ、その間に抵抗体からなる発熱体１５が接続されている。発熱体１５は、絶縁層１６及び導体層１７を介して、可溶導体１３に積層されている。
【００２７】
ここで、ベース基板１１の材質としては、絶縁性を有するものであれば良く、例えば、セラミック基板、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絶縁基板が好ましい。その他、適宜用途に合わせて、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が、耐熱性に優れ、熱伝導性の良いセラミック基板が、より好ましい。
【００２８】
可溶導体１３の低融点金属としては、所定の電力で溶融するものであれば良く、ヒューズ材料として公知の種々の低融点金属を使用することができる。例えば、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合金等を用いることができる。
【００２９】
発熱体１５を形成する抵抗体は、例えば、酸化ルテニウム、カーボンブラック等の導電材料とガラス等の無機系バインダ、あるいは熱硬化性樹脂等の有機系バインダからなる抵抗ペーストを塗布し、焼成したものである。また、酸化ルテニウム、カーボンブラック等の薄膜を印刷し、焼き付けたものや、メッキ、蒸着、スパッタリングにより形成してもよく、これらの抵抗体材料のフィルムを貼付、積層等して形成したものでもよい。
【００３０】
ベース基板１１に取り付けられたカバー部材１４は、一側面部が開口した箱状に形成され、可溶導体１３に対して所定の空間１８を形成してベース基板１１に被せられている。カバー部材１４の内面１４ａには、可溶導体１３の中央部と対面する位置に、同心的に円形の段部２０ａを備えた円筒状の突条部２０が形成されている。突条部２０はカバー部材１４と一体に形成されており、ベース基板１１への投影位置が発熱部１５を囲むように形成されている。
【００３１】
絶縁カバー部材１４の材質は、可溶導体１３の溶断時の熱に耐え得る耐熱性と、保護素子１０としての機械的な強度を有する絶縁材料であればよい。例えば、ガラス、セラミックス、プラスチック、ガラスエポキシ樹脂のようなプリント配線基板に用いられる基板材料等、様々な材料を適用することができる。さらに、金属板を用いてベース基板１１との対向面に絶縁性樹脂等の絶縁層を形成したものでも良い。好ましくは、セラミックスのような機械的強度及び絶縁性の高い材料であれば、保護素子全体の薄型化にも寄与し、好ましい。
【００３２】
可溶導体１３の表面全面には、その表面の酸化を防止するために、フラックス１９が設けられている。フラックス１９は、臭素等のハロゲン元素を有しない、ハロゲンフリーのフラックスが好ましい。フラックス１９は、可溶導体１３上で表面張力により保持され、空間１８内に収容されるとともに、図２に示すように、絶縁カバー板１４の内面１４ａに形成された突条部２０に付着し、その濡れ性により段部２０ａにより安定に保持される。これにより、可溶導体１３の中央部で位置ずれすることなく、フラックス１９が安定に保持される。
【００３３】
ここで、突条部２０の内面１４ａからの突出高さは、可溶導体１３に塗布されたフラックス１９の表面が接触して、その濡れ性と表面張力により、フラックス１９を留めておくことが可能な高さであって、異常電力により溶融した低融点金属の溶融可溶導体が、その表面張力で球状に盛り上がった頂部がちょうど接触する程度を限度とし、好ましくは接触しない程度の突出高さが好ましい。
【００３４】
この実施形態の保護素子１０を用いた二次電池装置の過電流・過電圧保護回路３５は、例えば図４に示すような回路構成を備える。この過電流・過電圧保護回路３５は、保護素子１０の一対の電極１２が出力端子Ａ１と入力端子Ｂ１との間に直列に接続され、保護素子１０の一対の電極１２の一方の端子が、入力端子Ｂ１に接続され、他方の電極１２が出力端子Ａ１に接続されている。そして、可溶導体１３の中点が発熱体１５の一端に接続され、電極２１の一方の端子が、発熱体１５の他方の端子に接続されている。発熱体１５の他方の端子は、トランジスタＴｒのコレクタに接続され、トランジスタＴｒのエミッタが、他方の入力端子Ａ２と出力端子Ｂ２との間に接続されている。さらに、トランジスタＴｒのベースには、抵抗Ｒを介してツェナダイオードＺＤのアノードが接続され、ツェナダイオードＺＤのカソードが出力端子Ａ１に接続されている。
【００３５】
抵抗Ｒは、出力端子Ａ１，Ａ２間に、異常と設定された所定の電圧が印加されたときに、ツェナダイオードＺＤに降伏電圧以上の電圧が印加されるような値に設定されている。また、図４の回路図のように、可溶導体１３は、発熱体１５により２箇所で溶断されるように形成されていると良い。
【００３６】
出力端子Ａ１，Ａ２間には、例えばリチウムイオン電池等の被保護装置である二次電池２３の電極端子が接続され、入力端子Ｂ１，Ｂ２には、二次電池２３に接続して使用される図示しない充電器等の装置の電極端子が接続される。
【００３７】
次に、この実施形態の保護素子１０の動作について説明する。この実施形態の過電流・過電圧保護回路３５が取り付けられたリチウムイオン電池等の二次電池装置において、その充電時に異常な電圧が出力端子Ａ１，Ａ２に印加されると、異常と設定された所定の電圧でツェナダイオードＺＤに降伏電圧以上の逆電圧が印加され、ツェナダイオードＺＤが導通する。ツェナダイオードＺＤの導通により、トランジスタＴＲのベースにベース電流ｉｂが流れ、それによりトランジスタＴｒがオンし、コレクタ電流ｉｃが発熱体１５に流れ、発熱体１５が発熱する。この熱が、発熱体１５上の低融点金属の可溶導体１３に伝達し、可溶導体１３が溶断し、入力端子Ｂ１と出力端子Ａ１間の導通が遮断され、出力端子Ａ１，Ａ２に過電圧が印加されることを防止する。
【００３８】
このとき、フラックス１９は可溶導体１３の中央部に保持され、所定の溶断位置で迅速且つ確実に溶断する。また、図４の回路のように、例えば低融点金属の可溶導体１３が２カ所で溶断されるように配置されていると、溶断により発熱体１５への通電が完全に遮断される。また、異常電流が端子Ａ１に向けて流れた場合も、可溶導体１３がその電流により発熱し溶断するように設定されている。
【００３９】
この実施形態の保護素子１０によれば、絶縁カバー部材１４の内面１４ａに、可溶導体１３と対向させて凸状の円筒形の突条部２０を設け、フラックス１９を突条部２０の段差部２０ａにより一定の位置に安定して保持させる事が可能となる。これにより、特に活性度の低いハロゲンフリーフラックス等のフラックス１９を使用した場合も、フラックス１９の塗布状態の偏りやばらつきによる活性度の偏りを防ぐ事ができ、可溶導体１３の溶断を確実にする。特に、低電力の発熱動作特性において、従来の動作バラツキよりも極めて小さくする事ができ、環境対応を視野に入れた保護素子１０を提供する事が可能となる。
【００４０】
さらに、閉じた環状の円筒形の突条部２０を設けたので、フラックス１９は、自身の表面張力により安定に且つ均等に突条部２０に保持され、可溶導体１３上を移動して偏在することがない。
【００４１】
また、この実施形態の二次電池装置によれば、安定して確実に過電圧・過電流に対する二次電池２３の保護が図られ、二次電池２３の過熱や発火等の事故を確実に防止することができる。
【００４２】
次に、この発明の保護素子の第２実施形態について図５を基にして説明する。ここで、上述の実施形態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。
【００４３】
この実施形態の保護素子１０の絶縁カバー部材１４の内面１４ａには、長辺に沿って平行に、中央部に互いに平行な２本の突条部２２が形成され段部２２ａが設けられている。突条部２２は、ベース基板１１への投影位置が、発熱部中央部を囲むように形成されている。
【００４４】
この実施形態の保護素子１０の絶縁カバー部材１４によれば、突条部２２の段部２２ａによりフラックス１９を安定に一定の位置に保持させる事が可能となる。平行な突条部２２が、ベース基板１１の長辺の１／４〜１／３程度の長さに形成されているので、フラックス１９が必要以上に偏在することがなく、確実に突条部２２間に保持される。これにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
次に、この発明の保護素子の第３実施形態について図６〜図８を基にして説明する。ここで、上述の実施形態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。
【００４６】
図６は、この発明の実施形態の絶縁カバー部材１４の内面１４ａに、二重の同心円状の突条部２５，２６により段部２５ａ，２６ａが形成されたものである。この実施形態の絶縁カバー部材１４の突条部２５，２６によっても、フラックス１９の表面張力により、安定に可溶導体１３の中央部にフラックス１９を保持させる事が可能となる。これにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
さらに、図７に示すように、絶縁カバー部材１４の内面１４ａに、一つの突起部２４が形成されたものでも良い。この実施形態の絶縁カバー部材１４の突起部２４の段部２４ａによっても、フラックス１９の表面張力により、安定に可溶導体１３の中央部にフラックス１９を保持させる事が可能となる。また、図８に示すように、円筒状の凹部２７と、その中央部の突起２４を設け、段部２４ａ，２７ａを形成したものでも良い。
【００４８】
次に、この発明の保護素子の第４実施形態について図９、図１０を基にして説明する。ここで、上述の実施形態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。図９は、この発明の実施形態の絶縁カバー部材１４の内面１４ａに、鼓型の突条部２８が形成されたものである。この実施形態の絶縁カバー部材１４の突条部２８の段部２８ａによっても、フラックス１９の表面張力により、安定に可溶導体１３の中央部にフラックス１９を保持させる事が可能となる。また、図１０に示すように、平行な突条部２９とその間に設けられ湾曲した凹溝部３０とを組み合わせたものにより段部２９ａ，３０ａを形成したものでも良い。
【００４９】
次に、この発明の保護素子の第５実施形態について図１１を基にして説明する。ここで、上述の実施形態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。この発明の実施形態の絶縁カバー部材１４の内面１４ａは、図１１に示すように、三角形等の多角形の突条部３２により段部３２ａを形成したものである。形成する多角形は、好ましくは、内面１４ａ上の縦横方向に対称な四角形や六角形、八角形等の形状が、フラックス１９の偏りを防ぐ意味で良い。この実施形態の絶縁カバー部材１４の突条部２８によっても、フラックス１９の表面張力により、安定に可溶導体１３の中央部に保持させる事が可能となる。
【００５０】
次に、この発明の保護素子の第６実施形態について図１２を基にして説明する。ここで、上述の実施形態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。この発明の実施形態の絶縁カバー部材１４の内面１４ａは、図１２に示すように、絶縁カバー部材１４の突条部２０等に加えて、可溶導体１３の両端部に凸部３４を設けたものである。これにより、さらにフラックス１９の保持効果が高まる。
【００５１】
次に、この発明の保護素子の第７実施形態について図１３、図１４を基にして説明する。ここで、上述の実施形態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。この発明の実施形態の絶縁カバー部材１４には、図１４に示すように、透孔である開口部３６が形成され、開口部３６及び突条部２０による段部２０ａが設けられているものである。なお、開口部３６からはフラックス１９中の溶剤が揮発し、図１４の破線で示すように、フラックス１９の表面は円弧状の凹状に形成される。
【００５２】
この実施形態の保護素子１０によれば、上記実施形態と同様の効果に加えて、フラックス１９の保持状態を開口部３６を通して肉眼により視認可能であり、製品検査をより容易且つ確実なものとすることが出来る。
【００５３】
次に、この発明の保護素子の第８実施形態について図１５を基にして説明する。ここで、上述の実施形態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。この発明の実施形態の絶縁カバー部材１４には、図１５に示すように、多数の小さい透孔である開口部３７が形成されているものである。なお、開口部３７からはフラックス１９中の溶剤が揮発し、図１４の破線で示すものと同様にフラックス１９の表面は開口部３７毎に円弧状の凹状に形成される。
【００５４】
この実施形態の保護素子１０によっても、上記実施形態と同様の効果に加えて、フラックス１９の保持状態を開口部３７を通して肉眼により視認可能であり、製品検査をより容易且つ確実なものとすることが出来る。
【００５５】
次に、この発明の保護素子の第９実施形態について図１６を基にして説明する。ここで、上述の実施形態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。この発明の実施形態の絶縁カバー部材１４は、上述の実施形態と同様に絶縁カバー部材１４に透孔である開口部３６を形成し、その絶縁カバー部材１４の表面に透明なフィルム４０を貼り付けたものである（図１６（ａ））。また、多数の透孔から成る開口部３７を形成し、その絶縁カバー部材１４の表面に透明なフィルム４０を貼り付けたものでも良い（図１６（ｂ））。この場合も、多数の透孔の開口部３７を形成した絶縁カバー部材１４の内面１４ａに、突条部２０を形成しても良く、さらに、可溶導体１３の周囲に凸部３４を形成しても良い（図１６（ｂ））。
【００５６】
この実施形態の保護素子１０によっても、上記実施形態と同様の効果に加えて、フラックス１９の保持状態を肉眼により視認可能であり、しかもフィルム４０により、開口部３６，３７から埃等がフラックス１９に付着したり、内部に浸入することがない。
【００５７】
次に、この発明の保護素子の第１０実施形態について図１７、図１８を基にして説明する。ここで、上述の実施形態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。この発明の実施形態の絶縁カバー部材１４は、突条部２０が一部で切り欠かれて、切り欠き部４２が形成されたものである。
【００５８】
この実施形態の保護素子１０によれば、上記実施形態と同様の効果に加えて、フラックス１９中に印刷時に紛れ込んだ空気等によるボイド４２を、フラックス１９から切り欠き部４２を経て、絶縁カバー１４内の周囲の空間１８へ逃がすことが出来るものである。これにより、フラックス１９内にボイドがあることによる可溶導体１３の溶断動作の遅れやバラツキを無くすことができる。
【００５９】
なお、この実施形態の突条部２０に形成された切り欠き部４２の位置や数は適宜設定できるものであり、図１９、図２０に示すように、適宜互いに対称な位置の２箇所又は４箇所に切り欠き部４２を配置しても良い。
【００６０】
さらに、図２１に示すように、切り欠き部４２が突条部２０の高さよりも低く切り欠かれたものでも良い。同様に、この比較的浅い切り欠き部４２の位置も、図２２に示すように、突条部２０の２箇所に形成したものや、図２３に示すように、突条部２０の４箇所に形成したものでも良い。さらに、図２４、図２５，図２６に示すように、切り欠き部４２の幅や大きさ、深さも任意に設定可能なものであり、これらを適宜組み合わせたものでも良い。
【００６１】
この実施形態の保護素子１０によれば、上記実施形態と同様の効果に加えて、フラックス１９中に印刷時に紛れ込んだ空気等によるボイド４２を、より確実にフラックス１９から絶縁カバー１４内の周囲の空間１８に容易に逃がすことが出来るものである。これにより、フラックス１９内にボイドがあることによる可溶導体１３の溶断動作の遅れやバラツキを無くすことができる。
【００６２】
次に、この発明の保護素子の第１１実施形態について図２７を基にして説明する。ここで、上述の実施形態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態の保護素子１０の発熱体１５の一方の端子が一対の電極２１の一方に接触し、他方の端子は電極２１には接続せずに可溶導体１３に接触しているものである。
【００６３】
また、この実施形態ではベース基板１１の長さが例えば10.8ｍｍの場合、従来の一般的なベース基板の厚みが０．４ｍｍ〜１．０mmであり、その厚みを１００％とすると、L(長さ):T(厚み)=１０８０％：５０〜７８％Ｗ(幅):Ｔ(厚み)=６４０％：５０〜７８％の範囲に設定されたベース基板１１を用いるものである。
【００６４】
この実施形態の保護素子１０によれば、上記実施形態と同様の効果に加えて、基板強度を保ちつつベース基板１１の熱容量を小さくし、発熱体１５からの熱が外部へ逃げて可溶導体１３の溶断時間が長くなったり、バラツキが生じたりするのを抑えることができる。具体的には、溶断時間を従来のものよりも３０％短縮化し、保護素子１０の低背化を行うことが出来る。
【００６５】
なお、この発明の保護素子とその製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、絶縁カバー部材の内面の所定位置に、フラックスを保持可能な段部を備えたものであれば良く、その保持形状は問わない。また、フラックスや絶縁カバー部材の材料は問わないものであり、適宜適切な材料を選択しうるものである。
【実施例１】
【００６６】
次にこの発明の保護素子及びそれを用いた二次電池装置の動作回路の実施例について、以下に説明する。この実施例では、実際の二次電池装置に用いられる電源回路と同様の回路を構成して実験を行った。図２８に示す従来の構造の保護素子と、上記第一実施形態の絶縁カバー部材に円筒状の突条部を備えた保護素子について、その動作の比較実験を行った。
【００６７】
突条部の突出高さは、式１の条件を満たすものである。
Ｂ−Ａ≧Ｃ        ・・・・（１）
ここで、Ａは絶縁カバー部内側天面から突条部の突出量、Ｂはベース基板から絶縁カバー部内側天面間の間隔、Ｃはベース基板から可溶導体の溶融後の高さである。
【００６８】
突条部２０の直径は、フラックス１９が塗布された低融点金属体の可溶導体１３の短辺の長さを100％として、外径が60〜70％、内径が45〜55％とした。フラックスは、ハロゲン含有のものを用いた。
【００６９】
表１は、従来のカバー板構造における、可溶導体の溶断時間について、各MAX・MIN・AVE・3σを100％として、本発明の第一実施形態の構造（本発明１）の溶断時間の割合を相対評価した結果である。実験は、低電力動作の５Ｗ、６Ｗの電力と、高電力の３５Ｗでの実験を行い、各５０個の素子を用いた。
【００７０】
この実験結果において、MAX動作時間が低電力の場合平均24.5％短縮され、バラツキ（3σ）が平均66％小さくなり、実用的な動作電力範囲を広げる上で効果があることが分かった。また、高電力においても、ばらつきが小さくなる効果が認められた。
【００７１】
【表１】
2010003665.tif 000003
【実施例２】
【００７２】
同様に、従来のカバー板構造における、可溶導体の溶断時間について、各MAX・MIN・AVE・3σを100％として、本発明の第二実施形態の構造（本発明２）の溶断時間の割合を相対比較した結果を表２に示す。突条部の高さは実施例1と同様である。実験は、低電力動作の６Ｗの電力と、高電力の３５Ｗでの実験を行い、各５０個の素子を用いた。フラックスは、ハロゲン含有のものを用いた。
【００７３】
この実験結果においても、MAX動作時間が低電力で14％短縮され、バラツキ（3σ）が45％小さくなった。
【００７４】
【表２】
2010003665.tif 000004
【実施例３】
【００７５】
同様に、従来のカバー板構造における、可溶導体の溶断時間について、各MAX・MIN・AVE・3σを100％として、本発明の第一実施形態の構造（本発明１）と上記実施形態の図９に示す構造の突条部を有する保護素子について、溶断時間の割合を相対比較した結果を表３に示す。実験は、低電力動作の６Ｗの電力で実験を行い、各２０個の素子を用いた。フラックスは、ハロゲンを含有しないものを用いた。
【００７６】
この実験では、溶断時間のばらつき（３σ）について、従来構造と比較して、突条部を設けたものの方が少なくなっている。また、突条部の形状については、第一実施形態の円筒形の構造（本発明１）が、鼓型の形状のもの（図９）と比較して、溶断時間について、MAX・MIN・AVE・3σの各項目で良い結果を示した。従って、ハロゲンフリーのフラックスにおいて、従来の構造と比較して、絶縁カバー部材に突条部を形成したものが動作のばらつきが少なく、特に円筒形の突条部を備えたものが、動作時間ついて大きな短縮効果があった。
【００７７】
【表３】
2010003665.tif 000005
【実施例４】
【００７８】
次に、この発明の実施例のベース基板の厚みと可溶性導体１３の溶断性能について実験した。ここでは、可溶性導体であるハンダヒューズの溶断時間について、各MAX・MIN・AVEについて、従来の一般的なベース基板の厚みを100％として、本発明の第１２実施形態の構造（本発明）の構造で、基板の厚みを従来の56％とした場合の、溶断時間の割合を測定した結果を表４に示す。
【００７９】
【表４】
2010003665.tif 000006
【００８０】
この実験により、基板厚を従来の56％とすることにより、溶断時間を従来よりも30％以上短縮化し、保護素子の低背化を両立させた保護素子を提供することができる。
【００８１】
さらに、ベース基板の厚みを種々変えた場合の、基板強度と可溶性導体１３の溶断性能について実験した。ここでも、従来の一般的なベース基板の厚みを100％として、本発明の第１２実施形態の構造（本発明）の保護素子について、溶断時間の割合を測定した結果を表５に示す。
【００８２】
【表５】
2010003665.tif 000007
【００８３】
この実験により、基板厚を従来のほぼ50%〜76％とすることにより、強度と溶断時間の両方をほぼ満足するものであり、特に基板厚を従来のほぼ50%〜56％ことが好ましいことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】この発明の第１実施形態の保護素子の絶縁カバー部材を外した状態の平面図である。
【図２】絶縁カバー部材を取り付けた状態の図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】この実施形態の絶縁カバー部材の底面図（ａ）と、底面図のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図４】この実施形態の保護素子を設けた二次電池装置の回路図である。
【図５】この発明の第２実施形態の絶縁カバー部材の底面図（ａ）と、底面図のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図６】この発明の第３実施形態の絶縁カバー部材の底面図（ａ）と、底面図のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図７】この発明の第３実施形態の絶縁カバー部材の底面図（ａ）と、底面図のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図８】この発明の第３実施形態の絶縁カバー部材の底面図（ａ）と、底面図のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図９】この発明の第４実施形態の絶縁カバー部材の底面図（ａ）と、底面図のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図１０】この発明の第４実施形態の絶縁カバー部材の底面図（ａ）と、底面図のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図１１】この発明の第５実施形態の絶縁カバー部材の底面図（ａ）と、底面図のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図１２】この発明の第６実施形態の絶縁カバー部材の底面図（ａ）と、底面図のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図１３】この発明の第７実施形態の絶縁カバー部材を外した状態の平面図である。
【図１４】この発明の第７実施形態の保護素子の縦断面図である。
【図１５】この発明の第８実施形態の保護素子の変形例の縦断面図である。
【図１６】この発明の第９実施形態の保護素子の変形例の縦断面図（ａ）と、他の変形例の縦断面図（ｂ）である。
【図１７】この発明の第１０実施形態の保護素子の縦断面図である。
【図１８】この発明の第１０実施形態の絶縁カバー部材の底面図（ａ）と、底面図のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図１９】この発明の第１０実施形態の絶縁カバー部材の底面図（ａ）と、底面図のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図２０】この発明の第１０実施形態の変形例の絶縁カバー部材の底面図（ａ）と、底面図のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図２１】この発明の第１０実施形態の他の変形例の絶縁カバー部材の底面図（ａ）と、底面図のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図２２】この発明の第１０実施形態の他の変形例の絶縁カバー部材の底面図（ａ）と、底面図のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図２３】この発明の第１０実施形態の他の変形例の絶縁カバー部材の底面図（ａ）と、底面図のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図２４】この発明の第１０実施形態の他の変形例の絶縁カバー部材の底面図（ａ）と、底面図のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図２５】この発明の第１０実施形態の他の変形例の絶縁カバー部材の底面図（ａ）と、底面図のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図２６】この発明の第１０実施形態の他の変形例の絶縁カバー部材の底面図（ａ）と、底面図のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図２７】この発明の第１１実施形態の保護素子の絶縁カバー部材を外した状態の平面図である。
【図２８】従来の保護素子の縦断面図である。
【図２９】従来の保護素子のフラックスの様子を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０  保護素子
１１  ベース基板
１２，２１  電極
１３  可溶導体
１４  絶縁カバー部材
１４ａ  内面
１５  発熱体
１６  絶縁層
１８  空間
１９  フラックス
２０  突条部
２０ａ  段部
２３  二次電池
３５  過電流・過電圧保護回路
【図１】
2010003665.tif 000008
【図２】
2010003665.tif 000009
【図３】
2010003665.tif 000010
【図４】
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【図５】
2010003665.tif 000012
【図６】
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【図７】
2010003665.tif 000014
【図８】
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【図９】
2010003665.tif 000016
【図１０】
2010003665.tif 000017
【図１１】
2010003665.tif 000018
【図１２】
2010003665.tif 000019
【図１３】
2010003665.tif 000020
【図１４】
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【図１５】
2010003665.tif 000022
【図１６】
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【図１７】
2010003665.tif 000024
【図１８】
2010003665.tif 000025
【図１９】
2010003665.tif 000026
【図２０】
2010003665.tif 000027
【図２１】
2010003665.tif 000028
【図２２】
2010003665.tif 000029
【図２３】
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【図２４】
2010003665.tif 000031
【図２５】
2010003665.tif 000032
【図２６】
2010003665.tif 000033
【図２７】
2010003665.tif 000034
【図２８】
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【図２９】
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