(57)【要約】【課題】スピニング加工やリベット止めで電池缶に取り付ける温度ヒューズにおいて、金属端子の素材厚みを厚くすることなく、スピニング加工やリベット止めに必要な端子の厚みを確保して、信頼性の高い温度ヒューズを提供することを目的とする。【解決手段】金属板からなる第一の金属端子１２と第二の金属端子１３と、第一の金属端子１２と第二の金属端子１３の先端部２０が対向配置されたベースフィルム１１と、第一の金属端子１２と第二の金属端子１３の先端部２０間に設けられた可溶合金１４と、可溶合金１４に塗布されたフラックス１５と、可溶合金１４とフラックス１５を覆うようにベースフィルム１１に固着されたカバーフィルム１６とからなる温度ヒューズであって、第一の金属端子１２の他端部１８を折り重ねた積層部を形成し、積層部２２に、積層方向に貫通する貫通孔３１を形成したものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板からなる第一の金属端子と第二の金属端子と、前記第一の金属端子と第二の金属端子の先端部が対向配置されたベースフィルムと、前記第一の金属端子と第二の金属端子の先端部間に設けられた可溶合金と、前記可溶合金に塗布されたフラックスと、前記可溶合金と前記フラックスを覆うように前記ベースフィルムに固着されたカバーフィルムとからなる温度ヒューズであって、前記ベースフィルムと前記カバーフィルムとを固着した本体部から引き出された前記第一の金属端子の他端部を折り重ねた積層部を形成し、前記積層部に、積層方向に貫通する貫通孔を形成したことを特徴とする温度ヒューズ。
【請求項２】
前記本体部と前記積層部との間の前記第一の金属端子に、前記ベースフィルムから見て上方向に折り曲げた段差部を形成し、前記積層部は、前記段差部の上側から下面方向に積層したことを特徴とする請求項１記載の温度ヒューズ。
【請求項３】
前記貫通孔を、前記積層部の内、前記本体部から見て末端の層の孔径よりも他の層の孔径を大きくしたことを特徴とする請求項１〜２記載の温度ヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン電池等の過熱保護に用いられる薄型温度ヒューズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ノートパソコンなどの携帯機器に高容量のリチウムイオン、リチウムポリマー等の二次電池を用いた電池缶が多く使用されている。これらの二次電池はエネルギー密度が高く、過充電やショート時に大きな電流が流れて異常発熱する可能性があるため、電池缶に温度ヒューズを取り付け、異常発熱を感知し回路を遮断している。
【０００３】
この温度ヒューズの電池缶への取り付けとして、温度ヒューズの一方の端子に貫通孔を設けて、電池缶の蓋体に取り付けられる電極部材とともにスピニング加工やリベット止めの方法で取り付け、他方の端子は、電池缶の電極部材とは異なる側の極のリードを抵抗溶接やレーザ溶接などで接続して取り付けることが提案されていた。
【０００４】
このような温度ヒューズとしては図７に示すものが知られており、対向する一対の端子１間に可溶合金２を橋絡させて接合し、この可溶合金２にフラックス３を塗布してベースフィルム４とカバーフィルム５で封止したもので、一方の端子には電池缶の電極部材とスピニング加工やリベット止めのために貫通孔６が形成されていた。
【０００５】
そして、端子の厚みをスピニング加工やリベット止めの応力に耐えうる強度の０．３〜０．４ｍｍとし、ベースフィルム４とカバーフィルム５で封止される部分は、その端子１の厚みを０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍまで切削して薄くすることで、ベースフィルム４とカバーフィルム５で封止するときに隙間をできにくくしてフラックス３が漏れ出すことを防止するようにしていた。
【０００６】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−７７０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の温度ヒューズでは、端子を切削する工程が必要となるだけでなく、信頼性面において、端子を切削していない部分と切削した部分との端子の強度が異なるために、端子が曲がりやすくなったりクラックが発生するなどの問題が生じてくる。
【０００９】
本発明はこのような課題に対して、スピニング加工やリベット止めに必要な端子の厚みを確保し、フラックスが漏れ出したり端子の曲がりやクラックなどが生じることを防止した信頼性の高い温度ヒューズ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】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するために、金属板からなる第一の金属端子と第二の金属端子と、前記第一の金属端子と第二の金属端子の先端部が対向配置されたベースフィルムと、前記第一の金属端子と第二の金属端子の先端部間に設けられた可溶合金と、前記可溶合金に塗布されたフラックスと、前記可溶合金と前記フラックスを覆うように前記ベースフィルムに固着されたカバーフィルムとからなる温度ヒューズであって、前記第一の金属端子の他端部を折り重ねた積層部を形成し、前記積層部に、積層方向に貫通する貫通孔を形成したものである。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成により、第一の金属端子の他端部を折り重ねた積層部を形成し、積層部に、積層方向に貫通する貫通孔を形成することにより、積層部の厚みによって第一の金属端子の厚みを確保し、積層部を上下方向に貫通する貫通孔に電池缶の電極部材を通してスピニング加工やリベット止めを行うことができ、従来の温度ヒューズのように厚みの厚い端子を使用することがなくなり、フラックスが漏れ出したり端子の曲がりやクラックなどが生じることをなくして、信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態における温度ヒューズの平面図
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図
【図３】本発明の一実施の形態における温度ヒューズの第一の金属端子の加工を説明する図
【図４】本発明の一実施の形態における温度ヒューズを取り付ける電池缶の分解図
【図５】本発明の一実施の形態における温度ヒューズを電池缶に取り付けた状態を示す要部断面図
【図６】本発明の一実施の形態における温度ヒューズの他の例を示す断面図
【図７】従来の温度ヒューズの断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態における温度ヒューズについて、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
本発明の温度ヒューズは、一方の金属端子に貫通孔を形成して電池缶の蓋体に取り付けられる電極部材を通してスピニング加工やリベット止めして取り付け、他方の金属端子を二次電池の発電要素のリードと抵抗溶接やレーザ溶接などで接続して取り付けられるものであり、図１は本発明の一実施の形態における温度ヒューズの平面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線の断面図である。
【００１５】
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態における温度ヒューズは、厚さが約０．１ｍｍのポリエチレンナフタレートからなるベースフィルム１１の上面に、厚さが約０．１ｍｍのニッケルや銅の平板からなる第一の金属端子１２の先端部２０と第二の金属端子１３の先端部２０とを対向配置させて熱融着により固着させ、この第一の金属端子１２の先端部２０と第二の金属端子１３の先端部２０間に可溶合金１４が橋設され、可溶合金１４の周囲にはフラックス１５が塗布されている。このフラックス１５を塗布した可溶合金１４に、厚さが約０．１ｍｍのポリエチレンナフタレートからなり、開口部がほぼ矩形状にエンボス加工されたカバーフィルム１６を被せ、ベースフィルム１１の周縁部でカバーフィルム１６と超音波溶着して固着することにより、可溶合金１４とフラックス１５を封止して温度ヒューズの本体部１７が構成されている。
【００１６】
そして、温度ヒューズの本体部１７から引き出された第一の金属端子１２には、本体部１７と反対側の第一の金属端子１２の他端部１８との間の中間部１９にベースフィルム１１から見て上方向に折り曲げた段差部２１が形成されており、段差部２１の上側の高さに位置する第一の金属端子１２の他端部１８には、本体部１７の第一の金属端子１２の高さまで他端部１８を折り曲げて積層した積層部２２が形成され、この積層部２２の積層方向に電池缶の電極部材を通す貫通孔３１が形成されている。
【００１７】
また、他方の第二の金属端子１３の他端部１８には、温度ヒューズを電池缶に取り付ける際の位置決め用のスリット２３が形成されており、このようにして温度ヒューズが構成されている。
【００１８】
ここで、第一の金属端子１２について、図３を用いてさらに詳しく説明する。
【００１９】
第一の金属端子１２は、厚さが約０．１ｍｍのニッケルや銅の平板を所定形状に打ち抜いて折り曲げ加工したもので、まず打ち抜く形状は図３（ａ）の平面図のように、第一の金属端子１２の先端部２０と中間部１９と他端部１８を一体に連接し、中間部１９と連接する他端部１８を積層板ａ２４とし、積層板ａ２４は一辺が第一の金属端子１２の幅寸法と略等しい正方形の範囲としている。
【００２０】
そして、積層板ａ２４とほぼ同じ大きさの積層板ｂ２５が、先端部２０から積層板ａ２４に向かって伸びる方向と直交する方向に折り曲げ代２７を介して積層板ａ２４と一体に連接され、さらに、この積層板ｂ２５に積層板ａ２４とほぼ同じ大きさの積層板ｃ２６が先端部２０から積層板ａ２４に向かって伸びる方向と平行な方向に折り曲げ代２７を介して一体に連接されたものである。要するに、積層板ａ２４、積層板ｂ２５、積層板ｃ２６を折り曲げて重ね合わせられるように配置したもので、材料の歩留まりや折り曲げ加工の生産性を考慮して配置を決定すればよいものである。
【００２１】
そして、積層板ａ２４、積層板ｂ２５、積層板ｃ２６のほぼ中央には、それぞれ貫通孔ａ２８、貫通孔ｂ２９、貫通孔ｃ３０を形成している。このようにすることにより、積層板ａ２４、積層板ｂ２５、積層板ｃ２６を折り曲げ代２７で折り曲げて積層部２２を形成したときに、積層部２２を積層方向に貫通する貫通孔３１を形成することができる。
【００２２】
このとき、特に、積層部２２を形成する積層板ａ２４、積層板ｂ２５、積層板ｃ２６の内、本体部１７から見て末端の層の積層板ｃ２６の貫通孔ｃ３０の孔径を電池缶の電極部材の挿通部分の寸法にほぼ合致させ、その他の層の貫通孔ａ２８、貫通孔ｂ２９の孔径を積層板ｃ２６の貫通孔ｃ３０の孔径よりも大きくするとよい。このようにすることにより、積層板ａ２４、積層板ｂ２５、積層板ｃ２６を折り曲げ代２７で折り曲げて積層部２２を形成するときに貫通孔ａ２８、貫通孔ｂ２９、貫通孔ｃ３０の位置合わせを容易にすることができる。
【００２３】
また、折り曲げ代２７の両端には、テーパーや半円形状の切欠３２を形成したり、折り曲げ部分の谷側に断面Ｖ字形状のノッチ３３を入れておくと折り曲げが容易となるので好ましい。
【００２４】
次に、第一の金属端子１２の他端部１８を折り曲げて積層部２２を形成する。
【００２５】
まず、図３（ｂ）の平面図のように、第一の金属端子１２の他端部１８である積層板ａ２４の下側に積層板ｂ２５が重なるように折り曲げる。このとき、積層板ｃ２６も積層板ｂ２５とともに積層板ａ２４の下面より下側に配置される。
【００２６】
次に、図３（ｃ）の平面図のように、積層板ｂ２５の下側に積層板ｃ２６が重なるように折り曲げる。このようにして積層板ａ２４、積層板ｂ２５、積層板ｃ２６からなる厚みが約０．３ｍｍの積層部２２が形成され、積層部２２の積層方向に貫通した貫通孔３１が形成される。
【００２７】
最後に、図３（ｄ）の断面図のように、中間部１９にベースフィルム１１から見て上方向に折り曲げた段差部２１を形成する。本実施の形態では、高さが約０．２ｍｍの段差部２１を形成して、積層部２２の積層板ｃ２６と、先端部２０側の高さがほぼ同じ高さになるようにしたものである。段差部２１の寸法は、温度ヒューズの取り付け位置、条件によって決定すればよい。
【００２８】
この第一の金属端子１２の加工は、第一の金属端子１２とベースフィルム１１を固着する前でもよいし、ベースフィルム１１とカバーフィルム１６を固着して温度ヒューズの本体部１７を構成した後で加工してもよい。
【００２９】
次に、このように構成された温度ヒューズの電池缶への取り付けについて図面を参照して説明する。
【００３０】
図４は本発明の一実施の形態の温度ヒューズを取り付ける電池缶の分解図、図５は本発明の一実施の形態の温度ヒューズを取り付けた電池缶の断面図である。
【００３１】
図４、図５に示すように、二次電池の電池缶３４は、有底の金属製の缶３５と、この缶３５に電解液（図示せず）とともに収納される発電要素３６と、電極部材３７が取り付けられ、缶３５の開口部に結合されて缶３５を密閉する金属製の蓋体３８とを備えている。
【００３２】
温度ヒューズは、絶縁プレート３９を介して蓋体３８の下面に図２とは上下を逆向きにして配置されており、電極部材３７を蓋体３８の上面から絶縁性を有するガスケット４０を介して挿通させ、さらに蓋体３８の下面の絶縁プレート３９と温度ヒューズの第一の金属端子１２の積層部２２に形成した貫通孔３１を挿通させ、第二の金属端子１３に形成された位置決め用のスリット２３と絶縁プレート３９に形成された位置決め突起４１とで温度ヒューズを位置決めした後、温度ヒューズの第一の金属端子１２の積層部２２から突出した電極部材３７の先端部分をスピニング加工やリベット止め加工して温度ヒューズを蓋体３８に取り付ける。
【００３３】
そして、蓋体３８と発電要素３６とを絶縁する絶縁ケース４２に、発電要素３６の一方の極のリード４３と他方の極のリード４４を挿通させるとともに、この絶縁ケース４２を缶３５に収納し、発電要素３６の一方の極のリード４３を温度ヒューズの第二の金属端子１３に抵抗溶接やレーザ溶接などで接続し、他方の極のリード４４を蓋体３８に溶接した後、缶３５の開口部を密封するように缶３５と蓋体３８を結合させて温度ヒューズを取り付けた電池缶３４を組み立てるものである。
【００３４】
以上のように構成された本発明の一実施の形態の温度ヒューズは、第一の金属端子１２の他端部１８を折り重ねた積層部２２を形成し、積層部２２に、積層方向に貫通する貫通孔３１を形成することにより、第一の金属端子１２に厚みが０．１ｍｍのような薄い材料を用いても、スピニング加工やリベット止めに必要な厚みと強度を確保することができるもので、従来の温度ヒューズのように、ベースフィルムとカバーフィルムで封止される部分の端子を切削することをなくすことができる。
【００３５】
特に、従来の温度ヒューズでは、０．４ｍｍや０．３ｍｍの端子厚みを０．１ｍｍ程度まで切削すると、元の厚みの部分と切削した部分とで強度が大きく異なり、元の厚みの部分と切削した部分の境でクラックが発生する恐れがあり、端子の厚みを０．１５〜０．２５ｍｍまでしか切削することができず、このような端子を厚みが約０．１ｍｍのベースフィルムやカバーフィルムで隙間をなくして溶着することが困難なため、ベースフィルムやカバーフィルムの厚みも大きくなり温度ヒューズの本体部の高さ寸法も大きくなっていた。
【００３６】
これに対して本発明では、第一の金属端子１２の他端部１８を積層することで厚みを確保することができ、クラックが発生することも、ベースフィルム１１とカバーフィルム１６との間に隙間が生じてフラックス１５が漏れ出すことも防止することができ、さらに、温度ヒューズの本体部１７が大型化することを防止することができる。
【００３７】
また、温度ヒューズの本体部１７と、積層部２２との間の第一の金属端子１２に、本体部１７から見て上方向に折り曲げた段差部２１を形成し、積層部２２を段差部２１の上側から下面方向に形成することにより、スピニング加工やリベット止めをするときに、第一の金属端子１２に回転応力や、積層部２２と本体部１７とが近づいたり離れたりする方向に応力が掛かっても、段差部２１が応力を緩和して本体部１７に応力が伝わることを抑制することができ、可溶合金１４の接合部が断線することを防止することができる。
【００３８】
そして、積層部２２を形成する積層板ａ２４、積層板ｂ２５、積層板ｃ２６の内、本体部１７から見て末端の層の積層板ｃ２６の貫通孔ｃ３０の孔径を電池缶３４の電極部材３７の挿通部の寸法にほぼ合致させ、その他の層の貫通孔ａ２８、貫通孔ｂ２９の孔径を貫通孔ｃ３０の孔径より大きくすることにより、積層板ａ２４、積層板ｂ２５、積層板ｃ２６を折り曲げ代２７で折り曲げて積層部２２を形成するときに、貫通孔ａ２８、貫通孔ｂ２９、貫通孔ｃ３０の位置合わせを容易にすることができる。
【００３９】
さらに、電極部材３７をスピニング加工したりリベット止めして電極部材３７が太くなったときに、孔径の小さい貫通孔ｃ３０と電極部材３７が最初に接触することになり、この場合、本体部１７から見て一番遠い末端の積層板ｃ２６に形成した貫通孔ｃ３０と電極部材３７接触するので、積層板ｃ２６に伝わるスピニング加工やリベット止めの応力が積層部２２の捩れにより緩和されて本体部１７に伝わることを抑制することができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、第一の金属端子１２の中間部１９に段差部２１を設けたもので説明したが、図６に示すように、段差部２１を設けることなくベースフィルム１１から見て上方向に第一の金属端子１２の他端部１８を折り重ねて積層部２２を形成してもよく、このようにすることにより、電流の流れる経路が短くなって損失が小さくなるので、大電流の対応に好適である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る温度ヒューズは、金属端子素材の厚みを大きくすることなく、スピニング加工やリベット止めに必要な端子の厚みを確保し、フラックスが漏れ出したり端子の曲がりやクラックなどが生じることを防止して信頼性を向上することができ、産業上有用である。
【符号の説明】
【００４２】
１１  ベースフィルム
１２  第一の金属端子
１３  第二の金属端子
１４  可溶合金
１５  フラックス
１６  カバーフィルム
１７  本体部
１８  他端部
１９  中間部
２０  先端部
２１  段差部
２２  積層部
２３  スリット
２４  積層板ａ
２５  積層板ｂ
２６  積層板ｃ
２７  折り曲げ代
２８  貫通孔ａ
２９  貫通孔ｂ
３０  貫通孔ｃ
３１  貫通孔
３２  切欠
３３  ノッチ
３４  電池缶
３５  缶
３６  発電要素
３７  電極部材
３８  蓋体
３９  絶縁プレート
４０  ガスケット
４１  位置決め突起
４２  絶縁ケース
４３  一方の極のリード
４４  他方の極のリード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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