(57)【要約】【課題】過電流保護時の電流容量を確保しつつ、発熱体による発熱によっても容易に溶断させることができる保護素子を得ることを目的とする。【解決手段】保護素子１０は、絶縁基板１１と、絶縁基板１１に積層され、絶縁部材１５に覆われた発熱体１４と、絶縁基板１１の両端に形成された電極１２（Ａ１），１２（Ａ２）と、絶縁部材１５上に発熱体１４と重畳するように積層された発熱体引出電極１６と、両端が電極１２（Ａ１），１２（Ａ２）に接続され、中央部が発熱体引出電極１６に接続された可溶導体１３とを備える。可溶導体１３は、たとえば１．６ｍｍφの丸線状の厚肉部１３ａと、発熱体１４に対向する部分が発熱体１４に重畳する位置において、厚さをほぼ均一になるように厚肉部１３ａよりも薄く成型された薄肉部１３ｂとからなる。薄肉部１３ｂの厚さは、厚肉部１３ａの厚さ（太さ）のたとえば１／２である。【選択図】  図１
2014032768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
上記絶縁基板に積層された発熱体と、
少なくとも上記発熱体を覆うように、上記絶縁基板に積層された絶縁部材と、
第１及び第２の電極と、
上記発熱体と重畳するように上記絶縁部材の上に積層され、上記第１及び第２の電極の間の電流経路及び該発熱体の一方の端子に電気的に接続された発熱体引出電極と、
上記発熱体引出電極から上記第１及び第２の電極にわたって積層され、加熱により、該第１の電極と該第２の電極との間の電流経路を溶断する可溶導体とを備え、
上記可溶導体は、厚肉部と、上記発熱体に重畳して位置する部分を凹状に厚さを薄く扁平に成型された薄肉部とからなることを特徴とする保護素子。
【請求項２】
上記薄肉部に近接する上記厚肉部の少なくとも一部には、上記絶縁基板に対して支持され、溶融した該可溶導体を収容するスペースを上記可溶導体と該絶縁基板の間に形成するように配設された、少なくとも表面に金属層を有する支持部材を更に備える請求項１記載の保護素子。
【請求項３】
上記支持部材は、上記絶縁基板に対して熱的に絶縁されていることを特徴とする請求項２記載の保護素子。
【請求項４】
上記可溶導体の薄肉部に近接し、上記絶縁部材を通り、上記絶縁基板に達する溶融ハンダ排出電極を更に備える請求項１〜３いずれか１項記載の保護素子。
【請求項５】
上記絶縁基板上に形成され、上記溶融ハンダ排出電極が接続される収容電極を更に備えることを特徴とする請求項４記載の保護素子。
【請求項６】
上記可溶導体は、上記薄肉部の中間部分で上記発熱体引出電極と接続されており、該接続された部分から、上記薄肉部及び上記厚肉部の境界位置に向かって、溶融したハンダが流れる経路が形成されることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の保護素子。
【請求項７】
上記薄肉部は、可溶導体の長手方向かつ積層方向の断面の形状がＭ字状に成型されていることを特徴とする請求項６記載の保護素子。
【請求項８】
上記支持部材は、上記可溶導体よりも低融点の金属材料を少なくとも表面に有することを特徴とする請求項２又は３記載の保護素子。
【請求項９】
上記低融点の金属材料は、低融点ハンダであることを特徴とする請求項８記載の保護素子。
【請求項１０】
上記薄肉部及び上記厚肉部の断面積は、ほぼ同一であることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項記載の保護素子。
【請求項１１】
１つ以上のバッテリセルと、
上記バッテリセルに流れる電流を遮断するように接続された保護素子と、
上記バッテリセルそれぞれの電圧値を検出して上記保護素子を加熱する電流を制御する電流制御素子とを備え、
上記保護素子は、
絶縁基板と、
上記絶縁基板に積層された発熱体と、
少なくとも上記発熱体を覆うように、上記絶縁基板に積層された絶縁部材と、
第１及び第２の電極と、
上記発熱体と重畳するように上記絶縁部材の上に積層され、上記第１及び第２の電極の間の電流経路及び該発熱体の一方の端子に電気的に接続された発熱体引出電極と、
上記発熱体引出電極から上記第１及び第２の電極にわたって積層され、加熱により、該第１の電極と該第２の電極との間の電流経路を溶断する可溶導体とを有し、
上記可溶導体は、厚肉部と、上記発熱体に重畳して位置する部分を凹状に厚さを薄く扁平に成型された薄肉部とからなることを特徴とするバッテリパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流経路を溶断することにより、電流経路上に接続された回路を保護する保護素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
充電して繰り返し利用することのできる二次電池の多くは、バッテリパックに加工されてユーザに提供される。特に重量エネルギ密度の高いリチウムイオン二次電池においては、ユーザ及び電子機器の安全を確保するために、一般的に、過充電保護、過放電保護等のいくつもの保護回路をバッテリパックに内蔵し、所定の場合にバッテリパックの出力を遮断する機能を有している。
【０００３】
多くのリチウムイオン二次電池を用いた電子装置においては、バッテリパックに内蔵されたＦＥＴスイッチを用いて出力のＯＮ／ＯＦＦを行うことにより、バッテリパックの過充電保護又は過放電保護動作を行う。しかしながら、何らかの原因でＦＥＴスイッチが短絡破壊した場合、雷サージ等が印加され、瞬間的な大電流が流れた場合、あるいはバッテリセルの寿命によって出力電圧が異常に低下したり、逆に過大異常電圧を出力した場合であってもバッテリパックや電子機器は、発火等の事故から保護されなければならない。そこで、このような想定し得るいかなる異常状態において、バッテリセルの出力を安全に遮断するために、外部からの信号によって電流経路を遮断する機能を有するヒューズ素子からなる保護素子が用いられる。
【０００４】
このようなリチウムイオン二次電池等向けの保護回路の保護素子として、特許文献１に記載されているように、保護素子内部に発熱体を有し、この発熱体の発熱によって電流経路上の可溶導体を溶断する構造が一般的に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−３６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されている保護素子においては、携帯電話やノートパソコンのような電流容量が比較的低い用途に用いるために、可溶導体（ヒューズ）は、最大でも１５Ａ程度の電流容量を有している。リチウムイオン二次電池の用途は、近年拡大しており、より大電流の用途、たとえば電動ドライバ等の電動工具や、ハイブリッドカー、電気自動車、電動アシスト自転車等の輸送機器に採用が検討され、一部採用が開始されている。これらの用途においては、特に起動時等には、数１０Ａ〜１００Ａを超えるような大電流が流れる場合がある。このような大電流容量に対応した保護素子の実現が望まれている。
【０００７】
大電流に対応する保護素子を実現するためには、可溶導体の断面積を増大させればよい。１．６ｍｍφの線状に成型したＳｎ／Ａｇ／Ｃｕ系ハンダを用いると、５０Ａ程度の電流容量を得ることができる。しかしながら、保護素子は、過電流状態により溶断させる場合以外にも、電池セルの過電圧状態を検出して、抵抗体で形成された発熱体に電流を流して、その発熱によって可溶導体を切断する必要がある。しかしながら、「太い」可溶導体の場合には、発熱体からの熱伝導が低下し、可溶導体を安定に溶断させることが困難になるとの問題がある。
【０００８】
そこで、過電流保護時の電流容量を確保しつつ、発熱体による発熱によっても安定して溶断させることができる保護素子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための手段として、本発明に係る保護素子は、絶縁基板と、絶縁基板に積層された発熱体と、少なくとも発熱体を覆うように、絶縁基板に積層された絶縁部材と、第１及び第２の電極と、発熱体と重畳するように絶縁部材の上に積層され、第１及び第２の電極の間の電流経路及び発熱体の一方の端子とに電気的に接続された発熱体引出電極と、発熱体引出電極から第１及び第２の電極にわたって積層され、加熱により、第１の電極と第２の電極との間の電流経路を溶断する可溶導体とを備える。そして、可溶導体は、発熱体に重畳して位置する部分が凹状を呈する厚さの薄い薄肉部であり、他の部分が薄肉部よりも厚さが厚く、薄肉部とほぼ同一の電流容量を有する厚肉部であり、薄肉部は、発熱体の発熱によって容易に溶断できる。
【００１０】
好ましくは、本発明に係る保護素子は、薄肉部に近接する厚肉部の少なくとも一部を絶縁基板に対して支持するように配設された、少なくとも表面に金属層を有する支持部材を更に備えており、支持部材は、絶縁基板に対して熱的に絶縁されている。
【００１１】
好ましくは、本発明に係る保護素子は、可溶導体の薄肉部に接し、絶縁部材を通り、絶縁基板に達する溶融ハンダ排出電極と、絶縁基板上に形成され、溶融ハンダ排出電極が接続される収容電極を更に備える。
【００１２】
本発明に係るバッテリパックは、１つ以上のバッテリセルと、バッテリセルに流れる電流を遮断するように接続された保護素子と、バッテリセルそれぞれの電圧値を検出して保護素子を加熱する電流を制御する電流制御素子とを備える。そして、保護素子は、絶縁基板と、絶縁基板に積層された発熱体と、少なくとも発熱体を覆うように、絶縁基板に積層された絶縁部材と、第１及び第２の電極と、発熱体と重畳するように絶縁部材の上に積層され、第１及び第２の電極の間の電流経路及び発熱体の一方の端子に電気的に接続された発熱体引出電極と、発熱体引出電極から第１及び第２の電極にわたって積層され、加熱により、第１の電極と第２の電極との間の電流経路を溶断する可溶導体とを有し、可溶導体は、厚肉部と、発熱体に重畳して位置する部分を凹状に厚さを薄く扁平に成型された薄肉部とからなることを特徴とするバッテリパック。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、可溶導体が、発熱体に重畳して位置する部分が凹状を呈する厚さの薄い薄肉部であり、他の部分が薄肉部よりも厚さが厚く、薄肉部とほぼ同一の電流容量を有する厚肉部であるから、可溶導体の電流容量を低下させることなく、発熱体の発熱によって容易に可溶導体を溶断することができる。
【００１４】
また、少なくとも表面に金属層を有し、絶縁基板に対して熱的に絶縁された支持部材を更に備えているので、発熱体が発生する熱を、可溶導体の薄肉部に集中させて、可溶導体の溶断を促進し、さらに、発熱体の発熱によって溶融したハンダを、支持部材のぬれ性によって誘導し、収容するので、安定した溶断特性を実現することができる。
【００１５】
また、発熱体の発熱によって溶融したハンダを、溶融ハンダ排出電極のぬれ性によって誘導し、収容電極に収容することができるので、安定した溶断特性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（Ａ）は、本発明が適用された保護素子の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。（Ｃ）は、可溶導体が溶断した状態を示す断面図である。
【図２】本発明が適用された保護素子の応用例を示すブロック図である。
【図３】本発明が適用された保護素子の回路構成例を示す図である。
【図４】（Ａ）は、本発明の他の実施の形態の保護素子の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。（Ｃ）は、可溶導体が溶融している状態を示す断面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の他の実施の形態の保護素子の製造プロセスを説明するための平面図である。
【図６】（Ａ）は、本発明の２つの実施の形態を組み合わせた保護素子の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。
【図７】（Ａ）は、本発明の変形例の保護素子の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。
【図８】本発明の変形例の保護素子の可溶導体が溶断する様子を概念的に示す断面図である。（Ａ）は、可溶導体の薄肉部が溶融し始めた状態を示し、溶融したハンダが矢印の方向へ流れる様子を示す図であり、（Ｂ）は、薄肉部が溶断した状態を示す図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の変形例の保護素子に用いる可溶導体を作成する手順を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることはもちろんである。
【００１８】
［保護素子の構成］
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、保護素子１０は、絶縁基板１１と、絶縁基板１１に積層され、絶縁部材１５に覆われた発熱体１４と、絶縁基板１１の両端に形成された電極１２（Ａ１），１２（Ａ２）と、絶縁部材１５上に発熱体１４と重畳するように積層された発熱体引出電極１６と、両端が電極１２（Ａ１），１２（Ａ２）に接続され、中央部が発熱体引出電極１６に接続された可溶導体１３とを備える。発熱体１４の両端には、発熱体に電流を流して発熱させるために電源を接続する発熱体電極１８（Ｐ１），１８（Ｐ２）が接続される。可溶導体１３は、たとえば１．６ｍｍφの丸線状の厚肉部１３ａと、発熱体１４に対向する部分が、発熱体１４に重畳する位置において、厚さがほぼ均一になるように厚肉部１３ａよりも薄く扁平に成型された薄肉部１３ｂとからなる。薄肉部１３ｂの厚さは、厚肉部１３ａの厚さ（太さ）のたとえば１／２である。なお、厚肉部１３ａ及び薄肉部１３ｂの断面積はほぼ同一であることが好ましい。可溶導体１３の薄肉部１３ｂは、発熱体引出電極１６と電気的に接続される。
【００１９】
このように、可溶導体１３の、発熱体１４に重畳する位置を薄肉化した薄肉部１３ｂとすることによって、薄肉部１３ｂにおける厚さ方向の熱伝導が向上するので、発熱体１４の発熱によって、可溶導体１３を容易に溶断させることができる。また、薄肉部１３ｂを、扁平に成型することによって、発熱体１４の重畳部分との接触面積を増大させることができ、発熱体１４からの熱を効率的に伝達させることができ、安定した溶断特性を実現できる。なお、厚肉部１３ａ及び薄肉部１３ｂの断面積はほぼ同一の場合には、可溶導体１３の電流容量は変わらず、可溶導体１３の通電方向の断面積及び可溶導体１３の材質（比抵抗）に応じた電流を流すことができる。
【００２０】
絶縁基板１１は、たとえば、アルミナ、ガラスセラミックス、ムライト、ジルコニアなどの絶縁性を有する部材によって形成される。その他、ガラスエポキシ基板、フェノール基板等のプリント配線基板に用いられる材料を用いてもよいが、ヒューズ溶断時の温度に留意する必要がある。
【００２１】
２つの電極１２（Ａ１），１２（Ａ２）は、可溶導体１３を、保護素子１０の内部で接続し、この２つの電極１２（Ａ１），１２（Ａ２）を介して、外部回路に接続する。２つの電極１２（Ａ１），１２（Ａ２）は、絶縁基板１１上に形成してもよく、あるいは絶縁基板１１と一体となったエポキシ樹脂等からなる絶縁素材に形成するようにしてもよい。
【００２２】
発熱体１４は、比較的抵抗値が高く、通電すると発熱する導電性を有する部材であって、たとえばＷ、Ｍｏ、Ｒｕ等からなる。これらの合金あるいは組成物、化合物の粉状体を樹脂バインダ等と混合して、ペースト状にしたものを絶縁基板１１上にスクリーン印刷技術を用いてパターン形成して、焼成する等によって形成する。
【００２３】
発熱体１４を覆うように絶縁部材１５が配置され、この絶縁部材１５を介して発熱体１４に対向するように発熱体引出電極１６が配置される。この絶縁部材１５は、発熱体１４が内部に一体的に積層された積層基板であってもよいのはもちろんである。
【００２４】
発熱体引出電極１６の一端は、発熱体電極１８（Ｐ１）及び発熱体１４の一端に接続される。また、発熱体１４の他端は、他方の発熱体電極１８（Ｐ２）に接続される。
【００２５】
可溶導体１３は、過電流状態によって、及び発熱体１４の発熱によって溶融し、溶断する導電性の材料であればよく、たとえば、ＳｎＡｇＣｕ系のＰｂフリーハンダのほか、ＢｉＰｂＳｎ合金、ＢｉＰｂ合金、ＢｉＳｎ合金、ＳｎＰｂ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。
【００２６】
また、可溶導体１３は、Ａｇ若しくはＣｕ又はＡｇ若しくはＣｕを主成分とする金属からなる高融点金属と、Ｓｎを主成分とするＰｂフリーハンダ等の低融点金属との積層体であってもよい。
【００２７】
本発明に係る保護素子では、大きな電流容量に対応するため、断面積の大きな可溶導体を用いる。可溶導体が溶断する場合に、溶融するハンダの量が多いために、確実に回路を遮断することが困難となるので、溶融ハンダを収容することが可能なスペースに誘導する必要がある。また、可溶導体１３に薄肉部１３ｂを設けたことによって、厚肉部１３ａと薄肉部１３ｂの境界位置に応力が集中しやすく、機械的な損傷を生じやすいとの問題もある。
【００２８】
そこで、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、金属製の支持部材３を、熱回路的に絶縁基板１１の他の部分と絶縁させた独立電極２上に形成する。支持部材３によって、可溶導体１３の厚肉部１３ａと薄肉部１３ｂとの接続部付近で可溶導体１３を支持するように接続する。
【００２９】
図１（Ｃ）に示すように、可溶導体１３の溶融時には、支持部材３のハンダぬれ性が絶縁部材１５や絶縁基板１１よりも大きいために、溶融したハンダは、図１（Ｃ）の矢印の方向へ引き込まれる。可溶導体１３下部と、絶縁部材１５及び絶縁基板１１との間には、スペース８があるので、このスペース８に支持部材３及び独立電極２を配置することによって、大量の溶融ハンダを収容することを可能にする。さらに、支持部材３を、応力が集中しやすい、可溶導体１３の薄肉部１３ｂと厚肉部１３ａとの境界箇所の近傍に配置することによって、機械的強度の弱い部分を支持して可溶導体１３の強度を向上させる。特に、保護素子１０の製造時に可溶導体１３の損傷を防止することができ、保護素子１０の製造歩留りの向上に寄与することができる。独立電極２は、たとえばＣｕやＡｇペーストによるパターニングで形成されるが、支持部材３が熱回路的に他の部分とは絶縁されるように独立電極２は他の回路と接続されない。また、支持部材３及び収容電極４は、一定の熱容量を有しているので蓄熱効果を期待することができる。可溶導体１３の溶融時には、発熱体１４が発生した熱は、絶縁部材１５を介して可溶導体１３の薄肉部１３ｂに到達する。支持部材３及び独立電極２の蓄熱効果によって、発生した熱は、支持部材３側に流れ込み、薄肉部１３ｂに接続されている厚肉部１３ａへの熱の流出を防止する。したがって、発熱体１４が発生した熱を、可溶導体１３の薄肉部１３ｂに集中させることができ、可溶導体１３の溶断の安定化に寄与させることができる。
【００３０】
金属製の支持部材３は、ハンダのぬれやすい金属であればよく、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ等を用いて独立電極２と一体に形成してもよい。支持部材３には、可溶導体１３よりも低融点のハンダを用いることによって、容易に製造することができる。すなわち、絶縁基板１１上に独立電極２を通常のアラインメントプロセスを用いて他の電極と同時にＡｇペーストでパターニングし、絶縁部材１５を配置、接続する。その後、独立電極２上に低融点ハンダからなる支持部材３を形成し、リフロー工程を通すことによって、可溶導体１３に容易に接続させることができる。
［保護素子の使用方法］
【００３１】
図２に示すように、上述した保護素子１０は、リチウムイオン二次電池のバッテリパック内の回路に用いられる。
【００３２】
たとえば、保護素子１０は、合計４個のリチウムイオン二次電池のバッテリセル２１〜２４からなるバッテリスタック２５を有するバッテリパック２０に組み込まれて使用される。
【００３３】
バッテリパック２０は、バッテリスタック２５と、バッテリスタック２５の充放電を制御する充放電制御回路３０と、バッテリスタック２５と充放電制御回路３０とを保護する本発明が適用された保護素子１０と、各バッテリセル２１〜２４の電圧を検出する検出回路２６と、検出回路２６の検出結果に応じて保護素子１０の動作を制御する電流制御素子２７とを備える。
【００３４】
バッテリスタック２５は、過充電及び過放電状態を保護するための制御を要するバッテリセル２１〜２４が直列接続されたものであり、バッテリパック２０の正極端子２０ａ、負極端子２０ｂを介して、着脱可能に充電装置３５に接続され、充電装置３５からの充電電圧が印加される。充電装置３５により充電されたバッテリパック２０を正極端子２０ａ、負極端子２０ｂをバッテリで動作する電子機器に接続することによって、この電子機器を動作させることができる。
【００３５】
充放電制御回路３０は、バッテリスタック２５から充電装置３５に流れる電流経路に直列接続された２つの電流制御素子３１、３２と、これらの電流制御素子３１、３２の動作を制御する制御部３３とを備える。電流制御素子３１、３２は、たとえば電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと呼ぶ。）により構成され、制御部３３によりゲート電圧を制御することによって、バッテリスタック２５の電流経路の導通と遮断とを制御する。制御部３３は、充電装置３５から電力供給を受けて動作し、検出回路２６による検出結果に応じて、バッテリスタック２５が過放電又は過充電であるとき、電流経路を遮断するように、電流制御素子３１、３２の動作を制御する。
【００３６】
保護素子１０は、たとえば、バッテリスタック２５と充放電制御回路３０との間の充放電電流経路上に接続され、その動作が電流制御素子２７によって制御される。
【００３７】
検出回路２６は、各バッテリセル２１〜２４と接続され、各バッテリセル２１〜２４の電圧値を検出して、各電圧値を充放電制御回路３０の制御部３３に供給する。また、検出回路２６は、いずれか１つのバッテリセル２１〜２４が過充電電圧又は過放電電圧になったときに電流制御素子２７を制御する制御信号を出力する。
【００３８】
電流制御素子２７は、検出回路２６から出力される検出信号によって、バッテリセル２１〜２４の電圧値が所定の過放電又は過充電状態を超える電圧になったとき、保護素子１０を動作させて、バッテリスタック２５の充放電電流経路を電流制御素子３１、３２のスイッチ動作によらず遮断するように制御する。
【００３９】
以上のような構成からなるバッテリパック２０において、保護素子１０の構成について具体的に説明する。
【００４０】
まず、本発明が適用された保護素子１０は、たとえば図３に示すような回路構成を有する。すなわち、保護素子１０は、発熱体引出電極１６を介して直列接続された可溶導体１３と、可溶導体１３の接続点を介して通電して発熱させることによって可溶導体１３を溶融する発熱体１４とからなる回路構成である。また、保護素子１０では、たとえば、可溶導体１３が充放電電流経路上に直列接続され、発熱体１４が電流制御素子２７と接続される。保護素子１０の２個の電極１２，１２のうち、一方は、Ａ１に接続され、他方は、Ａ２に接続される。また、発熱体引出電極１６とこれに接続された発熱体電極１８は、Ｐ１に接続され、他方の発熱体電極１８は、Ｐ２に接続される。
【００４１】
このような回路構成からなる保護素子１０は、低背化を実現しつつ、発熱体１４の発熱により、電流経路上の可溶導体１３を確実に溶断することができる。
【００４２】
［他の実施の形態］
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、本発明の保護素子１０は、薄肉部１３ｂに近接するように、絶縁部材１５上に形成される溶融ハンダ排出電極５と、絶縁基板１１上に、溶融ハンダ排出電極５によって誘導された溶融ハンダを収容する収容電極４とを設けてもよい。溶融ハンダ排出電極５及び収容電極４を設けることによって、大電流に対応するための「太い」ハンダを用いた可溶導体の大量の溶融ハンダを誘導して、可溶導体１３の確実な分断に寄与せしめることができる。
【００４３】
溶融ハンダ排出電極５は、絶縁部材１５上に形成される発熱体引出電極１６と同一の面に形成される。溶融ハンダ排出電極５は、可溶導体１３の長手方向に沿って配置されており、絶縁部材１５上において薄肉部１３ｂに接続され、絶縁部材１５の側面（側面電極）を通って、絶縁基板１１上に形成される収容電極４に接続される。溶融ハンダ排出電極５は、絶縁部材１５の上面から裏面側に向かうようにスルーホール電極を形成することによって構成してもよい。絶縁部材１５の側面電極の下面及び側面と収容電極４とをハンダにより接続する。そうすると、溶融ハンダ排出電極５及び収容電極４の表面はハンダ処理されて、ハンダフィレットが形成される。
【００４４】
図４（Ｃ）に示すように、可溶導体１３の薄肉部１３ｂが溶融すると、可溶導体１３の薄肉部１３ｂと絶縁部材１５とのすき間に毛管流入が起こり、ハンダフィレットが形成された溶融ハンダ排出電極５に沿って溶融ハンダは移動し、収容電極４の方向に誘導される。収容電極４を配設する面積をある程度大きくとっておけば、収容電極４のぬれ性にしたがって溶融ハンダが収容電極４上に収容される。このように、溶融したハンダが誘導される経路と収容箇所とを配設することによって、大量のハンダを用いる大電流用の可溶導体１３の場合であっても、溶融ハンダを分断し、確実に回路遮断をすることができる。
【００４５】
図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、この実施の形態における溶融ハンダを収容する経路は、たとえば印刷技術を用いて金属のパターニングを行うことによって容易に形成することができる。
【００４６】
図５（Ａ）に示すように、絶縁基板１１上に発熱体１４への電力供給のための発熱体電極１８（Ｐ１），１８（Ｐ２）を形成し、同時に収容電極４を形成する。これらの電極はＣｕパターンを形成してもよく、Ａｇペーストによって形成してもよい。図５（Ｂ）に示すように、絶縁基板１１上に形成した電極パターンに、発熱体１４を積層した絶縁部材（積層基板）１５をハンダ接続する。方形状に形成された絶縁部材１５の一対の対向辺には、発熱体１４の電力供給のための電極１８ａ（Ｐ１），１８ａ（Ｐ２）が形成されており、他の一対の対向辺には、溶融ハンダ排出電極５，５が形成されている。図５（Ｃ）に示すように、実装された絶縁部材１５上に、可溶導体１３を載置する。可溶導体１３を載置する際には、薄肉部１３ｂに発熱体引出電極１６と溶融ハンダ排出電極５とが接続されるように配置する。
【００４７】
この実施の形態に、図１において説明した実施の形態を組み合わせて、保護素子を構成することもできる。すなわち、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、絶縁基板１１上に形成された独立電極２上に支持部材３を形成し、さらに絶縁部材１５に溶融ハンダ排出電極５を設けて、絶縁基板１１上に形成された収容電極４上に接続する。ここで、収容電極４を環状に形成し、その環の中心部に独立電極２を配置するようにパターニングすれば、絶縁基板１１上の限られた面積を有効に活用することができる。なお、電極のパターニングは、これに限らず任意に設定することが可能であることは言うまでもない。
［変形例］
【００４８】
大電流対応の保護素子の場合には、大量の溶融ハンダを収容するためのスペースを確保することが最大の問題であるが、そのための変形例について説明する。
【００４９】
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、可溶導体１３の薄肉部１３ｂには、絶縁基板１１に搭載された絶縁部材１５が収容される空間（凹部）が存在するが、この空間を絶縁部材１５側から見て拡大することによって、より容易に溶融ハンダを収容することが可能になる。すなわち、図７（Ｂ）に示すように、可溶導体１３の薄肉部１３ｂの形状を、薄肉部１３ｂと厚肉部１３ａとの境界位置１３ｃからほぼ同じ距離となる中央部１３ｄを発熱体引出電極１６に接続するように屈曲させる。そして、中央部１３ｄから境界位置１３ｃに向かって上方に屈曲させるようにして、境界位置１３ｃと絶縁部材１５との垂直方向の距離を大きくとるようにすることができる。
【００５０】
図８（Ａ）に示すように、発熱体１４に通電することによって可溶導体１３の薄肉部１３ｂは溶融し、溶融したハンダは、境界位置１３ｃと絶縁部材１５との距離があいている空間を利用しつつ、ハンダぬれ性の大きい支持部材３の方へと誘導される。図８（Ｂ）に示すように、溶融したハンダは、両側の支持部材３の方へ引き込まれ収容されつつ、発熱体引出電極１６上にも収容される。
【００５１】
このように断面が「Ｍ」字型に成型された薄肉部１３ｂを有する可溶導体１３は、たとえば、以下のようにして製造することができる。
【００５２】
図９（Ａ）に示すように、可溶導体１３の薄肉部１３ｂを形成すべき所定の位置に押圧ピン４０を配置して、矢印の方向へ移動させる。図９（Ｂ）に示すように、押圧ピン４０を可溶導体１３に対して所定の圧力で押し付けると、金属の延性及び剛性により、押圧ピン４０を除去したときには、薄肉部１３ｂは直線状であっても、可溶導体１３の両端は、圧力を受けた側に屈曲する。図９（Ｃ）に示すように、屈曲した可溶導体１３の両端を、両側の厚肉部１３ａが直線状になるように矢印の方向に圧力を加えると、薄肉部１３ｂの形状はほぼ「Ｍ」字状になる。なお、薄肉部１３ｂの可溶導体１３の長手方向断面形状は、上述の「Ｍ」字状に限らず、可溶導体１３の厚肉部１３ａ方向への溶融ハンダの収容スペースを拡大するという趣旨に沿えば、類似のいかなる形状であってもよいのは言うまでもない。
【００５３】
この変形例は、上述した支持部材３及び／又は溶融ハンダ排出電極５と併用してももちろんよく、さらなる溶融ハンダの排出機構が確保され、安定した溶断特性を実現することが可能となる。
【符号の説明】
【００５４】
２  独立電極、３  支持部材、４  収容電極、５  溶融ハンダ排出電極、８  スペース、１０  保護素子、１１  絶縁基板、１２（Ａ１），１２（Ａ２）  電極、１３  可溶導体、１３ａ  厚肉部、１３ｂ  薄肉部、１３ｃ  境界位置、１３ｄ  中央部、１４  発熱体、１５  絶縁部材、１６  発熱体引出電極、１７  フラックス、１８（Ｐ１），１８（Ｐ２）  発熱体電極、１８ａ（Ｐ１），１８ａ（Ｐ２）  電極、２０  バッテリパック、２０ａ  正極端子、２０ｂ  負極端子、２１〜２４  バッテリセル、２５  バッテリスタック、２６  検出回路、２７、３１，３２  電流制御素子、３０  充放電制御回路、３３  制御部、３５  充電装置、４０  押圧ピン
【図１】
2014032768.tif 000003
【図２】
2014032768.tif 000004
【図３】
2014032768.tif 000005
【図４】
2014032768.tif 000006
【図５】
2014032768.tif 000007
【図６】
2014032768.tif 000008
【図７】
2014032768.tif 000009
【図８】
2014032768.tif 000010
【図９】
2014032768.tif 000011