(57)【要約】【課題】可溶導体の溶融によって確実に短絡電極間を短絡させる短絡素子を提供する。【解決手段】第１の電極１１と、第１の電極１１と隣接して設けられた第２の電極１２と、第１の電極１１に支持され、溶融することにより、第１、第２の電極１１，１２間にわたって凝集し、第１、第２の電極１１，１２を短絡させる第１の可溶導体１３と、第１の可溶導体１３を加熱する発熱体１４とを備え、第１の可溶導体１３は、第２の電極１２側に突出して支持されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
上記第１の電極と隣接して設けられた第２の電極と、
上記第１の電極に支持され、溶融することにより、上記第１、第２の電極間にわたって凝集し、上記第１、第２の電極を短絡させる第１の可溶導体と、
上記第１の可溶導体を加熱する発熱体とを備え、
上記第１の可溶導体は、上記第２の電極側に突出して支持されている短絡素子。
【請求項２】
上記第１の可溶導体は、上記第２の電極と離間するとともに重畳されている請求項１記載の短絡素子。
【請求項３】
上記第２の電極の上記第１の電極と反対側、又は上記第１の電極の上記第２の電極と反対側には、上記発熱体と電気的に接続された発熱体引出電極が設けられ、
上記発熱体引出電極が上記第１の可溶導体の一端を支持することにより、上記第１の電極及び上記第１の可溶導体を介して、上記発熱体へ給電する給電経路が形成される請求項１又は２に記載の短絡素子。
【請求項４】
上記第１の可溶導体の溶融導体により上記第１、第２の電極間が短絡した後、上記第１の電極と上記第１の発熱体引出電極との間が遮断される請求項３記載の短絡素子。
【請求項５】
上記発熱体引出電極は、上記第１、第２の電極よりも上記発熱体と離間した位置に配設されている請求項４に記載の短絡素子。
【請求項６】
上記第２の電極の上記第１の電極と反対側、又は上記第１の電極の上記第２の電極と反対側には、上記発熱体と電気的に接続された発熱体引出電極が設けられ、
上記発熱体引出電極は、上記第１、第２の電極及び上記第１の可溶導体と電気的に独立した上記発熱体への給電経路を構成する請求項１又は２に記載の短絡素子。
【請求項７】
上記発熱体引出電極と隣接して設けられた発熱体給電電極と、
上記発熱体引出電極及び上記発熱体給電電極間に亘って搭載された第２の可溶導体とを有する請求項６記載の短絡素子。
【請求項８】
上記第１の可溶導体が溶融し、該第１の可溶導体の溶融導体により上記第１、第２の電極間が短絡した後、上記第２の可溶導体が溶融し、上記発熱体引出電極及び上記発熱体給電電極間が遮断される請求項７記載の短絡素子。
【請求項９】
上記第１の可溶導体は、上記第２の可溶導体よりも上記発熱体に近接する位置に配設されている請求項８記載の短絡素子。
【請求項１０】
上記第１の可溶導体は、上記第２の可溶導体よりも断面積が狭く形成されている請求項８又は９に記載の短絡素子。
【請求項１１】
上記第１の可溶導体は、上記第２の可溶導体よりも融点が低い請求項８〜１０のいずれか１項に記載の短絡素子。
【請求項１２】
上記第１、第２の電極の上記発熱体引出電極と反対側に、上記第１の可溶導体の他端を支持する支持電極を備える請求項３〜１１のいずれか１項に記載の短絡素子。
【請求項１３】
上記発熱体は絶縁層を介して上記第１の電極又は上記第１の電極及び上記第２の電極と連続されている請求項１〜１２のいずれか１項に記載の短絡素子。
【請求項１４】
上記第２の電極に補助可溶導体が接続され、
上記発熱体は上記絶縁層を介して上記第２の電極とも連続されている請求項１３に記載の短絡素子。
【請求項１５】
上記第１及び／又は第２の電極の一部が、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の絶縁材料で構成された支持体に支持されている請求項１〜１４のいずれか１項に記載の短絡素子。
【請求項１６】
上記発熱体が設けられた絶縁基板と、
上記発熱体を被覆するとともに、上記第１、第２の電極が積層された第１の絶縁層と、
上記第１、第２の電極上に、上記第１、第２の電極の対向する各先端部を露出させて積層された第２の絶縁層と、
上記第１、第２の電極と隣接し、上記発熱体と電気的に接続された発熱体引出電極とを備え、
上記第１の可溶導体は、上記第２の絶縁層に支持されるとともに、一端を上記発熱体引出電極に接続され、他端を上記第１の電極に接続されている請求項１又は２に記載の短絡素子。
【請求項１７】
上記第２の絶縁層は上記第１、２の電極の対向する各先端部を露出させる開口を有し、上記第１の可溶導体が上記第２の絶縁層の上記開口を覆うように搭載されている請求項１６記載の短絡素子。
【請求項１８】
カバー部材を備え、
上記第２の電極は、上記カバー部材の天面部に上記第１の電極と対向して形成されている請求項１〜１３のいずれか１項に記載の短絡素子。
【請求項１９】
上記第１の可溶導体は、Ｓｎ若しくはＳｎを主成分とする合金、又はＰｂ若しくはＰｂを主成分とする合金である請求項１〜１８のいずれか１項に記載の短絡素子。
【請求項２０】
上記第１の可溶導体は、低融点金属と高融点金属を積層した複合材料である請求項１〜１８のいずれか１項に記載の短絡素子。
【請求項２１】
上記第２の可溶導体は、Ｓｎ若しくはＳｎを主成分とする合金、又はＰｂ若しくはＰｂを主成分とする合金である請求項７〜１１のいずれか１項に記載の短絡素子。
【請求項２２】
上記第２の可溶導体は、低融点金属と高融点金属を積層した複合材料である請求項７〜１１のいずれか１項に記載の短絡素子。
【請求項２３】
上記低融点金属は、Ｓｎ又はＳｎを４０％以上含む合金であり、上記高融点金属は、Ａｇ、Ｃｕ、又はＡｇ若しくはＣｕを主成分とする合金である請求項２０又は２２に記載の短絡素子。
【請求項２４】
上記第１の可溶導体は板状に形成され、上記第１の電極との接続面積の２倍以上の面積を有する請求項１〜２３のいずれか１項に記載の短絡素子。
【請求項２５】
上記第１の可溶導体は線状であり、第１の電極との接続長さの２倍以上の長さを有する請求項１〜２３のいずれか１項に記載の短絡素子。
【請求項２６】
上記第１、第２の電極の間隔は、上記第１、第２の電極間隔の延長線上における上記第１の電極の幅以下である請求項１〜２５のいずれか１項に記載の短絡素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開放状態の電源ラインや信号ラインを電気信号により物理的且つ電気的に短絡させる短絡素子に関する。
【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。特に重量エネルギー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】
この種の保護素子には、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ものがある。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て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、逆に過大な異常電圧を出力したり、バッテリセルの各々の電圧ばらつきが大きくなったり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も、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ている。
【０００４】
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は、特許文献１に記載されているように、電流経路上の第１の電極，発熱体引出電極，第２の電極間に亘って可溶導体を接続して電流経路の一部をなし、この電流経路上の可溶導体を、過電流による自己発熱、あるいは保護素子内部に設けた発熱体によって溶断するものがある。このような保護素子では、溶融した液体状の可溶導体を発熱体に繋がる導体層上に集めることにより第１、第２の電極間を分離し電流経路を遮断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−００３６６５号公報
【特許文献２】特開２００４−１８５９６０号公報
【特許文献３】特開２０１２−００３８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、バッテリとモーターを使用したＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）やＥＶ（Electric Vehicle）が急速に普及している。ＨＥＶやＥＶの動力源としては、エネルギー密度と出力特性からリチウムイオン二次電池が使用されるようになってきている。自動車用途では、高電圧、大電流が必要とされる。このため、高電圧、大電流に耐えられる専用セルが開発されているが、製造コスト上の問題から多くの場合、複数のバッテリセルを直列、並列に接続することで、汎用セルを用いて必要な電圧電流を確保している。
【０００７】
ここで、高速移動中の自動車等では、急激な駆動力の低下や急停止は却って危険な場合があり、非常時を想定したバッテリ管理が求められている。例えば、走行中にバッテリシステムの異常が起きた際にも、修理工場もしくは安全な場所まで移動するための駆動力、あるいはハザードランプやエアコン用の駆動力を供給できることが、危険回避上、好ましい。
【０００８】
しかし、特許文献１のような複数のバッテリセルが直列に接続されたバッテリパックにおいては、充放電経路上にのみ保護素子を設けたような場合、バッテリセルの一部に異常が発生し保護素子を作動させると、バッテリパック全体の充放電経路が遮断されてしまい、これ以上、電力を供給することができない。
【０００９】
そこで、複数セルで構成されたバッテリパック内の異常なバッテリセルのみを排除し、正常なバッテリセルを有効に活用するために、異常なバッテリセルのみをバイパスするバイパス経路を形成することができる短絡素子が提案されている。
【００１０】
図４５に短絡素子の一構成例を示し、図４６に短絡素子を適用したバッテリ回路の回路図を示す。この短絡素子１００は、図４５及び図４６に示すように、充放電経路上においてバッテリセル１０１と並列に接続され、正常時には開放されている第１、第２の短絡電極１０２，１０３と、溶融することにより第１、第２の短絡電極１０２，１０３間を短絡させる２つの可溶導体１０４ａ，１０４ｂと、可溶導体１０４ａと直列に接続され、可溶導体１０４ａ，１０４ｂを溶融させる発熱体１０５を有する。
【００１１】
短絡素子１００は、セラミック基板等の絶縁基板１１０上に、発熱体１０５及び発熱体１０５の一端と接続された外部接続電極１１１が形成されている。また、短絡素子１００は、発熱体１０５上に、ガラス等の絶縁層１１２を介して、発熱体１０５の他端と接続された発熱体電極１１３、第１、第２の短絡電極１０２，１０３、及び第１、第２の短絡電極１０２，１０３とともに可溶導体１０４ａ，１０４ｂを支持する第１、第２の支持電極１１４，１１５が形成されている。
【００１２】
第１の支持電極１１４は、絶縁層１１２上に露出されている発熱体電極１１３と接続され、また、第１の短絡電極１０２と隣接されている。第１の支持電極１１４は、第１の短絡電極１０２とともに一方の可溶導体１０４ａの両側を支持している。同様に、第２の支持電極１１５は、第２の短絡電極１０３と隣接され、第２の短絡電極１０３とともに他方の可溶導体１０４ｂの両側を支持している。
【００１３】
短絡素子１００は、外部接続電極１１１から、発熱体１０５、発熱体電極１１３、可溶導体１０４ａを経て、第１の短絡電極１０２に至る、発熱体１０５への給電経路が構成される。
【００１４】
発熱体１０５は、この給電経路を介して電流が流れることにより自己発熱し、この熱（ジュール熱）によって可溶導体１０４ａ，１０４ｂを溶融させる。図４６に示すように、発熱体１０５は、外部接続電極１１１を介してＦＥＴ等の電流制御素子１０６と接続されている。電流制御素子１０６は、バッテリセル１０１の正常時には発熱体１０５への給電を規制し、異常時に充放電経路を介して発熱体１０５へ電流が流れるように制御する。
【００１５】
短絡素子１００が用いられたバッテリ回路は、バッテリセル１０１に異常電圧等が検出されると、保護素子１０７によって当該バッテリセル１０１を充放電経路上から遮断するとともに、電流制御素子１０６を作動させ、発熱体１０５へ電流を流す。これにより、発熱体１０５の熱により可溶導体１０４ａ，１０４ｂが溶融する。可溶導体１０４ａ，１０４ｂは、相対的に広面積の第１、第２の短絡電極１０２，１０３側に偏倚した後溶融し、溶融導体が二つの短絡電極１０２，１０３間に亘って凝集、結合する。したがって、短絡電極１０２，１０３は可溶導体１０４ａ，１０４ｂの溶融導体によって短絡され、これにより、バッテリセル１０１をバイパスする電流経路を形成することができる。
【００１６】
また、短絡素子１００は、可溶導体１０４ａが第１の短絡電極１０２側に移動するとともに溶融することにより、第１の支持電極１１４と第１の短絡電極１０２間が開放され、これにより発熱体１０５への給電経路が遮断されるため、発熱体１０５の発熱が停止する。
【００１７】
ここで、この種の短絡素子１００においては、可溶導体１０４ａ，１０４ｂの溶融によって短絡電極１０２，１０３間を確実に短絡させることが求められる。すなわち、短絡素子１００は、可溶導体１０４ａ，１０４ｂの溶融導体が短絡電極１０２，１０３間に亘って凝集することによって短絡電極１０２，１０３を短絡させるものであり、より多くの溶融導体を短絡電極１０２，１０３上に凝集させることが求められる。
【００１８】
しかし、短絡電極１０２，１０３上に多くの溶融導体を凝集させるために、相対的に短絡電極１０２，１０３を第１、第２の支持電極１１４，１１５よりも広面積とすると、例えば短絡素子１００のリフロー実装時等において、可溶導体１０４ａ，１０４ｂが第１、第２の支持電極１１４，１１５から離間し短絡電極１０２，１０３上に移動する恐れがある。このため、短絡素子１００は、作動前に発熱体１０５への給電経路が遮断されるとともに、短絡電極１０２，１０３間が短絡される初期短絡のリスクがある。
【００１９】
また、初期短絡リスクを低減させるために短絡電極１０２，１０３の面積を狭くすると、可溶導体１０４ａ，１０４ｂの溶融導体が短絡電極１０２，１０３間にわたって凝集せず、短絡電極１０２，１０３間を短絡させることができないリスクもある。
【００２０】
そのため、バッテリ回路等の各種回路においては、可溶導体の溶融によって確実に短絡電極間を短絡させバイパス電流経路を形成することができる短絡素子が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上述した課題を解決するために、本発明に係る短絡素子は、第１の電極と、上記第１の電極と隣接して設けられた第２の電極と、上記第１の電極に支持され、溶融することにより、上記第１、第２の電極間にわたって凝集し、上記第１、第２の電極を短絡させる第１の可溶導体と、上記第１の可溶導体を加熱する発熱体とを備え、上記第１の可溶導体は、上記第２の電極側に突出して支持されているものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、第１の可溶導体は、発熱体が発熱されると発熱体の熱によって溶融し、第２の電極側に突出された溶融導体が第１の電極の周囲に凝集することにより、第１の電極に隣接して配置された第２の電極とも接触し、第１、第２の電極１１，１２間を短絡させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明が適用された短絡素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図２】図２は、本発明が適用された短絡素子が作動した状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図３は、本発明が適用された短絡素子を示す回路構成図である。
【図４】図４は、本発明が適用された短絡素子が作動した状態を示す回路構成図である。
【図５】図５は、補助可溶導体を備えた短絡素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図６】図６は、補助可溶導体を備えた短絡素子が作動した状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図７】図７は、本発明が適用された他の短絡素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図８】図８は、本発明が適用された他の短絡素子が作動した状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図９】図９は、補助可溶導体を備えた他の短絡素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図１０】図１０は、支持電極を備えた短絡素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図１１】図１１は、支持電極を備えた他の短絡素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図１２】図１２（Ａ）は表面実装型の短絡素子の平面図であり、図１２（Ｂ）は、短絡素子の発熱体等を透過して示す平面図であり、図１２（Ｃ）は、同図（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図１３】図１３は、発熱体が発熱中の表面実装型の短絡素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図１４】図１４は、発熱体の発熱が停止された表面実装型の短絡素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図１５】図１５は、支持電極を備えた表面実装型の短絡素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図１６】図１６は、表面実装型の他の短絡素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図１７】図１７は、支持電極を備えた表面実装型の他の短絡素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図１８】図１８は、発熱体への給電経路が第１、第２の電極と電気的に独立している短絡素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図１９】図１９（Ａ）（Ｂ）は、発熱体への給電経路が第１、第２の電極と電気的に独立している短絡素子の回路構成を示す図である。
【図２０】図２０は、発熱体への給電経路が第１、第２の電極と電気的に独立している短絡素子が適用された短絡回路の一例を示す図である。
【図２１】図２１は、補助可溶導体を備えた短絡素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図２２】図２２は、発熱体への給電経路上に第２の可溶導体を備えた短絡素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図２３】図２３は、第２の可溶導体を備えた短絡素子が作動した状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図２４】図２４は、第２の可溶導体及び補助可溶導体を備えた短絡素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図２５】図２５は、表面実装型の短絡素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図、（Ｃ）はＢ−Ｂ’断面図である。
【図２６】図２６は、図２５に示す短絡素子において、第１の可溶導体を除いて示す平面図である。
【図２７】図２７は、図２５に示す短絡素子において、発熱体が発熱を開始した状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図、（Ｃ）はＢ−Ｂ’断面図である。
【図２８】図２８は、図２５に示す短絡素子において、発熱体の発熱が停止された状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図、（Ｃ）はＢ−Ｂ’断面図である。
【図２９】図２９は、第１、第２の電極間にも絶縁層を設けた短絡素子を示す平面図である。
【図３０】図３０は、カバー部材の天面部に第２の電極を設けた短絡素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図、（Ｃ）はＢ−Ｂ’断面図である。
【図３１】図３１は、図３０に示す短絡素子が作動した状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図、（Ｃ）はＢ−Ｂ’断面図である。
【図３２】（Ａ）は発熱体を絶縁基板の裏面側に設けた短絡素子を示す断面図であり、（Ｂ）は発熱体を絶縁基板の内部に設けた短絡素子を示す断面図である。
【図３３】（Ａ）は発熱体を絶縁基板の裏面側に設けた短絡素子を示す断面図であり、（Ｂ）は発熱体を絶縁基板の内部に設けた短絡素子を示す断面図である。
【図３４】（Ａ）は発熱体を絶縁基板の裏面側に設けた短絡素子を示す断面図であり、（Ｂ）は発熱体を絶縁基板の内部に設けた短絡素子を示す断面図である。
【図３５】（Ａ）は発熱体を絶縁基板の裏面側に設けた短絡素子を示す断面図であり、（Ｂ）は発熱体を絶縁基板の内部に設けた短絡素子を示す断面図である。
【図３６】図３６は、高融点金属層と低融点金属層を有し、被覆構造を備える可溶導体を示す斜視図であり、（Ａ）は高融点金属層を内層とし低融点金属層で被覆した構造を示し、（Ｂ）は低融点金属層を内層とし高融点金属層で被覆した構造を示す。
【図３７】図３７は、高融点金属層と低融点金属層の積層構造を備える可溶導体を示す斜視図であり、（Ａ）は上下２層構造、（Ｂ）は内層及び外層の３層構造を示す。
【図３８】図３８は、高融点金属層と低融点金属層の多層構造を備える可溶導体を示す断面図である。
【図３９】図３９は、高融点金属層の表面に線状の開口部が形成され低融点金属層が露出されている可溶導体を示す平面図であり、（Ａ）は長手方向に沿って開口部が形成されたもの、（Ｂ）は幅方向に沿って開口部が形成されたものである。
【図４０】図４０は、高融点金属層の表面に円形の開口部が形成され低融点金属層が露出されている可溶導体を示す平面図である。
【図４１】図４１は、高融点金属層に円形の開口部が形成され、内部に低融点金属が充填された可溶導体を示す平面図である。
【図４２】図４２は、高融点金属によって囲まれた低融点金属が露出された可溶導体を示す斜視図である。
【図４３】図４３は、図４２に示す可溶導体を用いた短絡素子の動作前の状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図、（Ｃ）はＢ−Ｂ’断面図である。
【図４４】図４４は、図４２に示す可溶導体を用いた短絡素子の動作前の状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図４５】図４５は、参考例に係る短絡素子を示す平面図である。
【図４６】図４６は、参考例に係る短絡素子を用いたバッテリ回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明が適用された短絡素子について、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勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２５】
［短絡素子１］
本発明が適用された短絡素子１は、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１の電極１１と、第１の電極１１と隣接して設けられた第２の電極１２と、第１の電極１１に支持され、溶融することにより、第１、第２の電極１１，１２間にわたって凝集し、第１、第２の電極１１，１２を短絡させる第１の可溶導体１３と、第１の可溶導体１３を加熱する発熱体１４とを備える。
【００２６】
これら第１、第２の電極１１，１２や発熱体１４は、例えばアルミナ等の絶縁基板上に高融点金属ペーストの印刷・焼成等により、同一平面上に形成される。また、第１、第２の電極１１，１２や発熱体１４は、高融点金属からなる線材や板材等の機構部品を用い、所定の位置に支持すること等によって形成してもよい。
【００２７】
第１、第２の電極１１，１２は、近接配置されるとともに開放され、短絡素子１が作動することにより、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、後述する第１の可溶導体１３の溶融導体１３ａが凝集、結合し、この溶融導体１３ａを介して短絡されるスイッチ２を構成する。第１、第２の電極１１，１２は、それぞれ、一端に外部接続端子１１ａ，１２ａが設けられている。第１、第２の電極１１，１２は、これら外部接続端子１１ａ，１２ａを介して電源回路やデジタル信号回路等の外部回路と接続され、短絡素子１が動作することにより、当該外部回路のバイパス電流経路、あるいは機能回路への給電経路となる。
【００２８】
なお、機構部品で構成された第１、第２の電極１１，１２の一部が支持体によって支持されている場合、当該支持体は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の絶縁材料とすることが好ましい。短絡素子１は、第１、第２の電極１１，１２の一部を支持する支持体が、例えば熱伝導率が２５Ｗ／ｍ・Ｋと高いアルミナセラミックケースに収められている場合、第１、第２の電極１１，１２の熱が当該支持体を介してアルミナセラミックケースに放熱され、加熱しにくい状況となる。
【００２９】
そこで、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の絶縁材料からなる支持体によって第１、第２の電極１１，１２を支持することにより、短絡素子１は、第１、第２の電極１１，１２に伝わった発熱体１４の熱が支持体を介して汎用的なアルミナセラミック等の外筐体に放熱されることを防止し、速やかに第１の可溶導体１３を加熱、溶融させることができる。なお、支持体の熱伝導率は、外筐体よりも低くすることにより外筐体への放熱を抑制でき、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることで、汎用的なアルミナセラミックの外筐体への放熱を十分に抑制することができ、さらに支持体材料として最大熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以下のプラスチックやガラスを用いることが放熱抑制上好ましい。
【００３０】
第１の可溶導体１３は、発熱体１４の発熱により速やかに溶融されるいずれの金属を用いることができ、例えば、Ｓｎ又はＳｎを主成分とするＰｂフリーハンダ等の低融点金属を好適に用いることができる。
【００３１】
また、第１の可溶導体１３は、低融点金属と高融点金属とを含有してもよい。低融点金属としては、Ｓｎ又はＳｎを主成分とするＰｂフリーハンダなどのハンダを用いることが好ましく、高融点金属としては、Ａｇ、Ｃｕ又はこれらを主成分とする合金などを用いることが好ましい。高融点金属と低融点金属とを含有することによって、短絡素子１をリフロー実装する場合に、リフロー温度が低融点金属の溶融温度を超えて、低融点金属が溶融しても、低融点金属の外部への流出を抑制し、第１の可溶導体１３の形状を維持することができる。また、溶断時も、低融点金属が溶融することにより、高融点金属を溶食（ハンダ食われ）することで、高融点金属の融点以下の温度で速やかに溶断することができる。なお、第１の可溶導体１３は、後に説明するように、様々な構成によって形成することができる。
【００３２】
第１の可溶導体１３は、略矩形板状に形成され、第１の電極１１上に、接続用ハンダ等の接合材１５等を介して接続されている。ここで、本発明に係る短絡素子１は、第１の可溶導体１３が、第２の電極１２側に突出して支持されている。第１の可溶導体１３は、短絡素子１の作動前においては、第２の電極１２と離間して支持されている。そして、第１の可溶導体１３は、発熱体１４が発熱されると発熱体１４の熱によって溶融し、溶融導体１３ａが第１の電極１１の周囲に凝集することにより、第１の電極１１に隣接して配置された第２の電極１２とも接触し、第１、第２の電極１１，１２間を短絡させる。
【００３３】
第１の可溶導体１３は、図１（Ｂ）に示すように、第２の電極１２と離間するとともに重畳されていることが好ましい。これにより、第１の可溶導体１３は、発熱体１４の熱により溶融すると、張力あるいは重力によって第２の電極１２へ接触し、確実に第１、第２の電極１１，１２間を短絡させることができる。
【００３４】
なお、第１の可溶導体１３は、酸化防止、濡れ性の向上等のため、フラックス２４（図１２等参照）が塗布されている。
【００３５】
［発熱体］
第１の可溶導体１３を加熱、溶融させる発熱体１４は、通電すると発熱する導電性を有する部材であって、例えばニクロム、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ等又はこれらを含む材料からなる。発熱体１４を絶縁基板上に設ける場合、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。
【００３６】
［絶縁層］
発熱体１４は、絶縁層１７を介して第１の可溶導体１３を支持する第１の電極１１と連続され、絶縁層１７を介して第１の電極１１を加熱することができる。絶縁層１７は、発熱体１４の保護及び絶縁を図るとともに、発熱体１４の熱を効率よく第１の電極１１へ伝えるために設けられ、例えばガラス層からなる。第１の電極１１は、発熱体１４によって加熱されることにより、第１の可溶導体１３を溶融させるとともに、溶融導体１３ａを凝集しやすくすることができる。
【００３７】
また、発熱体１４は、一端が発熱体引出電極１８と接続され、他端が発熱体電極１９と接続されている。発熱体引出電極１８、及び発熱体電極１９は、発熱体１４を通電させる外部回路との接続電極であり、発熱体１４は、外部回路によって発熱体引出電極１８と発熱体電極１９間にわたる通電が制御される。
【００３８】
短絡素子１は、発熱体引出電極１８に第１の可溶導体１３の一端を支持させてもよい。このとき、短絡素子１は、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、発熱体引出電極１８を、第２の電極１２の第１の電極１１と反対側に設け、第２の電極１２上を跨いで第１の可溶導体１３が配置される。第１の可溶導体１３が第１の電極１１と発熱体引出電極１８とに支持されることにより、短絡素子１は、第１の電極１１及び第１の可溶導体１３が発熱体１４への通電経路の一部を構成する。したがって、短絡素子１は、第１の可溶導体１３が溶融し、第１、第２の電極１１，１２間が短絡すると、第１の電極１１と発熱体引出電極１８との間が溶断され、発熱体１４への通電経路が遮断されるため、発熱を停止させることができる。なお、発熱体引出電極１８は、より多くの溶融導体１３ａを第１の電極１１に凝集させるために、第１の電極１１よりも幅狭に形成されることが好ましい。
【００３９】
［回路構成］
短絡素子１は、図３に示す回路構成を有する。すなわち、短絡素子１は、動作前の状態において、第１の電極１１と第２の電極１２とが近接されるとともに離間されることにより絶縁され、第１の可溶導体１３が溶融することにより短絡するスイッチ２を構成する。第１、第２の電極１１，１２は、短絡素子１が実装される回路基板の電流経路上に直列接続されることにより、電源回路等の各種外部回路２８Ａ，２８Ｂ間に組み込まれる。
【００４０】
また、短絡素子１は、第１の電極１１から第１の可溶導体１３、発熱体引出電極１８を介して発熱体１４が連続し、さらに発熱体電極１９へ至る給電経路３が形成される。
【００４１】
短絡素子１は、通常においては、発熱体電極１９を介して接続されている電流制御素子３２によって給電経路３への通電が制御されている。電流制御素子３２は、給電経路３の通電を制御するスイッチ素子であり、例えばＦＥＴにより構成され、短絡素子１が組み込まれる外部回路の物理的な短絡の要否を検出する検出素子３５と接続されている。検出素子３５は、短絡素子１が組み込まれた各種外部回路２８Ａ，２８Ｂ間を通電する必要が生じたかを検出する回路であり、例えばバッテリパックの異常電圧時におけるバイパス電流経路の構築、ネットワーク通信機器におけるハッキングやクラッキング対してデータサーバを迂回するバイパス信号経路の構築、あるいはデバイスやソフトウェアのアクティベーション等、第１、第２の電極１１，１２の短絡により物理的、不可逆的に外部回路２８Ａ，２８Ｂ間の電流経路を短絡させる必要が生じた場合に電流制御素子３２を動作させる。
【００４２】
これにより、短絡素子１は、電流制御素子３２によって給電経路３が通電され、発熱体１４が発熱される。給電経路３を介して発熱体１４に電気が通電されると、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１の可溶導体１３が発熱体１４によって加熱、溶融され溶融導体１３ａが第１の電極１１の周囲に凝集するとともに、隣接配置された第２の電極１１とも接触する。これにより、短絡素子１は、絶縁されていた第１、第２の電極１１，１２が溶融導体１３ａを介して短絡され、外部回路２８Ａ，２８Ｂが接続される。
【００４３】
このとき、短絡素子１は、第１の可溶導体１３を、第２の電極１２側に突出して支持され、あるいは好ましくは第２の電極１２に重畳して支持しているため、第１の可溶導体１３が発熱体１４の熱により溶融すると、溶融導体１３ａが第１の電極の周囲に凝集する過程で張力あるいは重力によって第２の電極１２へ接触し、確実に第１、第２の電極１１，１２間を短絡させることができる。
【００４４】
また、短絡素子１は、第１の可溶導体１３を、第２の電極１２側に突出して支持し、好ましくは第２の電極１２に重畳して支持し、さらに好ましくは発熱体引出電極１８とともに支持しているため、例えば短絡素子１を外部回路にリフロー実装する場合にも第１の可溶導体１３が第２の電極１２側に偏倚して短絡されてしまう初期短絡や、溶融導体１３ａが第１の電極１１と第２の電極１２間にわたって凝集せずに未短絡となる事態を防止することができる。
【００４５】
また、短絡素子１は、第１、第２の電極１１，１２間が短絡した後、第１の電極１１と発熱体引出電極１８との間を接続していた第１の可溶導体１３が溶断する。これにより、短絡素子１は、第１の可溶導体１３を介して接続されていた第１の電極１１と発熱体引出電極１８との間が開放され、発熱体１４への給電経路３が遮断される。したがって、発熱体１４への給電が止まり、発熱体１４の発熱が停止される。短絡素子１の動作時の回路構成を図４に示す。
【００４６】
［溶断順序］
ここで、短絡素子１は、第１、第２の電極１１，１２間が短絡した後に、第１の電極１１と発熱体引出電極１８との間を接続していた第１の可溶導体１３が溶断するように形成されている。第１の可溶導体１３を介して接続された第１の電極１１と発熱体引出電極１８とは、発熱体１４への給電経路３を構成するため、第１、第２の電極１１，１２の短絡より先に第１の電極１１と発熱体引出電極１８との間が溶断すると、発熱体１４への給電が停止され、第１、第２の電極１１，１２間を短絡させることができない恐れがあるからである。
【００４７】
そこで、短絡素子１は、発熱体１４が発熱すると、第１の電極１１と発熱体引出電極１８との間の遮断よりも先に、第１、第２の電極１１，１２間が短絡するように形成されている。具体的に、短絡素子１は、発熱体引出電極１８が、第１、第２の電極１１，１２よりも発熱体１４と離間した位置に配設されている。これにより、短絡素子１は、発熱体１４が発熱すると、第１の電極１１が発熱体引出電極１８よりも早く熱が伝わる。したがって、第１の電極１１によって第２の電極１２側に突出して支持されている第１の可溶導体１３を溶融させると、速やかに溶融導体１３ａが第１の電極１１の周囲に凝集するとともに、溶融導体１３ａが第１、第２の電極１１，１２間を短絡させ、その後、発熱体引出電極１８を遮断することができる。
【００４８】
［補助可溶導体］
また、短絡素子１は、図５に示すように、第２の電極１２に補助可溶導体２１を接続させるとともに、発熱体１４が絶縁層１７を介して第１、第２の電極１１，１２と連続させてもよい。
【００４９】
第２の電極１２にも補助可溶導体２１を設けることにより、図６に示すように、短絡素子１は、第１の可溶導体１３及び補助可溶導体２１の各溶融導体１３ａ，２１ａによって、第１、第２の電極１１，１２間にわたって凝集する溶融導体の量を増大させ、確実に短絡させることができる。補助可溶導体２１は、第１の可溶導体１３と同じ材料を用いて形成することができる。また、補助可溶導体２１も、後に説明するように、様々な構成によって形成することができる。また、補助可溶導体２１は、第１の可溶導体１３と同様に接合ハンダ等の接合材１５によって第２の電極１２に接合されている。
【００５０】
なお、補助可溶導体２１は、第２の電極１２から第１の電極１１側に突出して設けられ、第１の電極１１と離間しつつ重畳する位置まで突出することが好ましい。また、補助可溶導体２１は、第１の可溶導体１３とも重畳するように支持することにより、補助可溶導体２１の溶融導体２１ａと第１の可溶導体１３の溶融導体１３ａとが凝集しやすく、第１、第２の電極１１，１２間の短絡に寄与することができる。
【００５１】
補助可溶導体２１が接合された第２の電極１２は、第１の電極１１と同様に、絶縁層１７を介して発熱体１４と連続されている。これにより、第２の電極１２は、絶縁層１７を介して発熱体１４の熱が効率よく伝わり、補助可溶導体２１を速やかに溶融させることができる。
【００５２】
更に、第２の電極１２の中空構造による熱容量低下，材料の低比熱化，材料の高熱伝導率化などにより昇温速度を上げる事により、補助可溶導体２１の溶融を早め、第１の電極１１と第２の電極１２との間の短絡を第１の可溶導体１３の溶融よりも早くする事で、確実に第１の電極１１と発熱体引出電極１８との間の遮断よりも先に、第１、第２の電極１１，１２間を短絡させる事ができる。
【００５３】
［短絡素子４０］
また、本発明が適用された短絡素子は、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、発熱体引出電極１８を第１の電極１１の第２の電極１２と反対側に設け、第１の可溶導体１３を第２の電極１２上に片持ち支持してもよい。なお、短絡素子４０の説明において、上述した短絡素子１と同じ部材については、同じ符号を付してその詳細を省略する。
【００５４】
この短絡素子４０は、第１の可溶導体１３を第２の電極１２側に突出して支持し、好ましくは第２の電極１２と重畳するように支持することにより、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、発熱体１４の発熱により溶融すると、張力あるいは重力によって溶融導体１３ａが第２の電極１２へ接触し、確実に第１、第２の電極１１，１２間を短絡させることができる。
【００５５】
また、短絡素子４０においても、第１、第２の電極１１，１２間が短絡した後に、第１の電極１１と発熱体引出電極１８との間が遮断するように、発熱体引出電極１８を第１、第２の電極１１，１２よりも発熱体１４と離間した位置に配設することが好ましい。
【００５６】
また、短絡素子４０においても、図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、第２の電極１２に補助可溶導体２１を接続させるとともに、発熱体１４が絶縁層１７を介して第１、第２の電極１１，１２と連続させてもよい。この場合も、短絡素子４０は、補助可溶導体２１を、第２の電極１２から第１の電極１１側に突出して設け、好ましくは第１の電極１１と離間しつつ重畳する位置まで突出される。また、補助可溶導体２１は、第１の可溶導体１３とも重畳するように支持することにより、補助可溶導体２１の溶融導体２１ａと第１の可溶導体１３の溶融導体１３ａとが凝集しやすく、第１、第２の電極１１，１２間の短絡に寄与することができる。
【００５７】
なお、上述した短絡素子１，４０は、図１０、図１１に示すように、第１、第２の電極１１，１２の発熱体引出電極１８と反対側に、第１の可溶導体１３の他端を支持する支持電極２２を設けてもよい。短絡素子１，４０は、第１の可溶導体１３の両端を発熱体引出電極１８及び支持電極２２に支持されることにより、リフロー実装時等の高温度環境下においても、第１の可溶導体１３を安定して支持することができる。
【００５８】
［表面実装タイプ］
また、本発明が適用された短絡素子は、外部回路基板に表面実装可能に形成することができる。表面実装用に形成された短絡素子１は、図１２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、絶縁基板１０の表面１０ａに発熱体１４と、発熱体引出電極１８と、発熱体電極１９とが形成され、絶縁層１７を介して発熱体１４上に第１、第２の電極１１，１２が積層されている。第１の可溶導体１３は、第２の電極１２と重畳すると共に、第１の電極１１と発熱体引出電極１８と接続されている。なお、図１２（Ａ）は表面実装型の短絡素子１の平面図であり、図１２（Ｂ）は、短絡素子１の発熱体１４等を透過して示す平面図であり、図１２（Ｃ）は、同図（Ａ）のＡ−Ａ´断面図である。
【００５９】
絶縁基板１０は、例えば、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を用いて略方形状に形成されている。絶縁基板１０は、その他にも、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、第１の可溶導体１３の溶断時の温度に留意する必要がある。
【００６０】
発熱体１４は、例えばニクロム、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ等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スクリーン印刷技術を用いて絶縁基板１０の表面１０ａ上にパターン形成して、焼成する等によって形成することができる。また、発熱体引出電極１８及び発熱体電極１９は、Ａｇ等の高融点金属ペーストをスクリーン印刷技術を用いて絶縁基板１０の表面１０ａ上にパターン形成して、焼成する等によって形成することができる。
【００６１】
また、発熱体１４は、一端が発熱体引出電極１８と接続され、他端が発熱体電極１９と接続されている。発熱体引出電極１８は、絶縁基板１０の表面１０ａに形成され発熱体１４と接続される下層部１８ａと、下層部１８ａ上に積層され第１の可溶導体１３と接続される上層部１８ｂとを有する。発熱体引出電極１８の上層部１８ｂは、下層部１８ａから絶縁層１７上にかけて形成され、接合材１５を介して第１の可溶導体１３が接続されている。発熱体電極１９は、絶縁基板１０の裏面１０ｂに形成された外部接続端子１９ａと接続されている。発熱体１４は、この外部接続端子１９ａを介して外部回路と接続される。
【００６２】
発熱体１４は、絶縁基板１０の表面１０ａ上において絶縁層１７に被覆されている。絶縁層１７は、発熱体１４の保護及び絶縁を図るとともに、発熱体１４の熱を効率よく第１、第２の電極１１，１２へ伝えるために設けられ、例えばガラス層からなる。絶縁層１７上には、発熱体１４と重畳するように第１、第２の電極１１，１２が隣接して形成され、発熱体１４から離間して発熱体引出電極１８が形成されている。第１、第２の電極１１，１２は、発熱体１４によって加熱されることにより、第１の可溶導体１３の溶融導体１３ａを凝集しやすくすることができる。
【００６３】
なお、絶縁層１７は、絶縁基板１０と発熱体１４との間にも形成してもよい。すなわち、短絡素子１は、発熱体１４を絶縁基板１０の表面１０ａに形成された絶縁層１７の内部に形成してもよい。
【００６４】
第１、第２の電極１１，１２は、絶縁基板１０の表面１０ａから絶縁層１７上にかけて形成される。また、第１、第２の電極１１，１２は、絶縁基板１０の裏面１０ｂに形成された外部接続端子１１ａ，１２ａと接続されている。短絡素子１は、この外部接続端子１１ａ，１２ａを介して電源回路等の各種外部回路に組み込まれる。
【００６５】
第１の電極１１と発熱体引出電極１８との間には、第２の電極１２上を跨いで板状に形成された第１の可溶導体１３が接続される。第１の可溶導体１３は、第１、第２の電極１１，１２に形成されたガラス等の絶縁層２３によって、第１、第２の電極１１，１２と離間して支持されるとともに、第１の電極１１及び発熱体引出電極１８に設けられた接合ハンダ等の接合材１５によって第１の電極１１及び発熱体引出電極１８に導通可能に支持されている。これにより、短絡素子１は、第１の電極１１、第１の可溶導体１３、発熱体引出電極１８、発熱体１４、発熱体電極１９に至る発熱体１４への給電経路３が形成される。
【００６６】
なお、絶縁層２３は、隣接して設けられた第１、第２の電極１１，１２の対向する一部を除いて形成されている。また、発熱体引出電極１８にも絶縁層２３が形成され、接続用ハンダ等の接合材１５や溶融導体１３ａの流出を防止している。さらに、第１の可溶導体１３は、酸化防止、濡れ性の向上等のため、フラックス２４が塗布されている。また、短絡素子１は、絶縁基板１０の表面１０ａ上がカバー部材２５によって覆われている。
【００６７】
短絡素子１は、発熱体１４が発熱すると、図１３（Ａ）（Ｂ）に示すように、絶縁層１７及び第１、第２の電極１１，１２を介して第１の可溶導体１３が加熱され、溶融導体１３ａが第１、第２の電極１１，１２間に凝集し、短絡させる。このとき、短絡素子１は、第１の可溶導体１３を第２の電極１２と重畳するように支持することにより、発熱体１４の発熱により溶融すると、張力あるいは重力によって溶融導体１３ａが第２の電極１２へ接触し、確実に第１、第２の電極１１，１２間を短絡させることができる。なお、短絡素子１は、第１、第２の電極１１，１２上に設けた絶縁層２３によって溶融導体１３ａを第１、第２の電極１１，１２間に留めることで、溶融導体１３ａが外部接続端子１１ａ，１２ａ側へ流出し、外部回路との接続状態に影響を与える事態を防止することができる。
【００６８】
次いで、図１４（Ａ）（Ｂ）に示すように、短絡素子１は、第１の可溶導体１３が第１の電極１１と発熱体引出電極１８との間で溶断し、発熱体１４への給電経路３が遮断され発熱が停止する。
【００６９】
ここで、短絡素子１は、第１、第２の電極１１，１２が発熱体１４と重畳し、発熱体引出電極１８が発熱体１４から離間した位置に設けられているため、発熱体１４が発熱すると、第１の電極１１と発熱体引出電極１８との間の給電経路３の遮断よりも先に、第１、第２の電極１１，１２間を短絡させることができる。
【００７０】
なお、短絡素子１は、図１２に示すように、第１の可溶導体１３を第１の電極１１の第２の電極１２と反対側に延在させてもよい。これにより、短絡素子１は、第１、第２の電極１１，１２間に凝集する溶融導体１３ａの量を増大させ、確実に短絡させることができる。
【００７１】
また、短絡素子１は、図１５（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１の電極１１の第２の電極１２と反対側に延在させた第１の可溶導体１３の端部を支持する支持電極２２を設けてもよい。短絡素子１は、第１の可溶導体１３の両端を発熱体引出電極１８及び支持電極２２に支持されることにより、リフロー実装時等の高温度環境下においても、第１の可溶導体１３を安定して支持することができる。
【００７２】
また、上述した短絡素子４０も、同様に表面実装用に形成することができる。この短絡素子４０は、図１６（Ａ）（Ｂ）に示すように、絶縁層１７上に発熱体引出電極１８が第１の電極１１の第２の電極１２と反対側に設けられ、第１の可溶導体１３が第２の電極１２上に延在されている。なお、図１６に示す短絡素子４０は、図１２に示す短絡素子１と第１、第２の電極１１，１２の位置を除き同様の構成を有する。
【００７３】
また、短絡素子４０においても、第１の可溶導体１３を第２の電極１２の第１の電極１１と反対側に延在させてもよい。これにより、短絡素子１は、第１、第２の電極１１，１２間に凝集する溶融導体１３ａの量を増大させ、確実に短絡させることができる。また、短絡素子４０においても、図１７（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１の電極１１の第２の電極１２と反対側に延在させた第１の可溶導体１３の端部を支持する支持電極２２を設けてもよい。
【００７４】
［短絡素子５０］
また、本発明が適用された短絡素子は、発熱体１４への給電経路３と、第１の可溶導体１３によって短絡される第１、第２の電極１１，１２とが電気的に独立していてもよい。この短絡素子５０は、図１８（Ａ）（Ｂ）に示すように、発熱体１４の一端に発熱体引出電極１８が接続され、発熱体１４の他端に発熱体電極１９が形成され、発熱体１４への給電経路３を形成するとともに、第１の可溶導体１３が発熱体引出電極１８と接続されることなく第１の電極１１に支持されているものである。なお、短絡素子５０の説明において、上述した短絡素子１と同じ部材については同じ符号を付してその詳細を省略する。
【００７５】
短絡素子５０は、第１の可溶導体１３を支持する第１の電極１１が、絶縁層１７を介して発熱体１４と連続され、発熱体１４の熱が効率よく伝わることで、第１の可溶導体１３を溶融させることができる。すなわち、短絡素子５０は、発熱体１４と第１の電極１１及び第１の可溶導体１３とが電気的に独立し、熱的に接続されたものである。
【００７６】
また、短絡素子５０は、給電経路３が発熱体引出電極１８に設けられた外部接続端子１８ａを介して外部回路に形成された電源と接続される。
【００７７】
そして、短絡素子５０は、第１の可溶導体１３が第１の電極１１によって第２の電極１２側に突出して支持され、発熱体１４からの加熱により第１の可溶導体１３を溶融させると、溶融導体１３ａが第１の電極１１の周囲に凝集することにより第２の電極１２に接触し、これにより第１、第２の電極１１，１２間を短絡させる。
【００７８】
短絡素子５０は、外部回路に組み込まれる第１、第２の電極１１，１２間にわたる電流経路と、第１の可溶導体１３を溶断させる発熱体１４への給電経路３とが、電気的に独立しているため、外部回路の種類によらず、給電経路３の電源電圧を高く設定でき、低定格電流の発熱体１４を用いても、第１の可溶導体１３を溶融させるのに十分な発熱量を得る電力を供給することができる。したがって、短絡素子５０によれば、第１、第２の電極１１，１２を介して短絡させる外部回路として、電源回路の他、微弱な電流を流すデジタル信号回路にも適用することができる。
【００７９】
また、短絡素子５０によれば、外部回路に組み込まれる第１、第２の電極１１，１２間にわたる電流経路と電気的に独立して発熱体１４への給電経路３を形成しているため、発熱体１４への給電を制御する電流制御素子３２を、外部回路の電流定格に関わらず、発熱体１４の定格に応じて選択することができ、低定格電流の発熱体１４（例えば１Ａ）を制御する電流制御素子３２を用いることで、より安価に製造することができる。
【００８０】
［回路構成］
次いで、短絡素子５０の回路構成について説明する。図１９（Ａ）に短絡素子５０の回路図を示す。図２０に、短絡素子５０が適用された短絡回路６０の一例を示す。
【００８１】
短絡素子５０は、第１の電極１１及び第２の電極１２が、初期状態において互いに開放されるとともに、第１の可溶導体１３が溶融することにより短絡するスイッチ２を構成し、当該スイッチ２によって第１の電極１１と第２の電極１２とが接続される第１の回路５１を有する。第１の回路５１は、短絡素子５０が組み込まれる電源回路やデジタル信号回路等の各種外部回路２８Ａ，２８Ｂ間に直列接続される。
【００８２】
また、短絡素子５０は、発熱体引出電極１８、発熱体１４、及び発熱体電極１９が、初期状態において発熱体１４への給電経路３を構成する。給電経路３は、第１の回路５１と電気的に独立し、発熱体１４の熱によって第１の可溶導体１３を溶融させることから、第１の回路５１と熱的に接続されている。発熱体１４は、一端が発熱体引出電極１８を介して、給電を制御する電流制御素子３２に接続されている。また、発熱体１４は、他端が、発熱体電極１９を介して発熱体１４に給電する外部電源５３と接続されている。
【００８３】
電流制御素子３２は、給電経路３への給電を制御するスイッチ素子であり、例えばＦＥＴにより構成され、第１の回路５１の物理的な短絡の要否を検出する検出素子３５と接続されている。検出素子３５は、短絡素子５０の第１の回路５１が組み込まれた各種外部回路２８Ａ，２８Ｂ間を通電する必要が生じたかを検出する回路であり、例えばバッテリパックの異常電圧時におけるバイパス電流経路の構築、ネットワーク通信機器におけるハッキングやクラッキングに対してデータサーバを迂回するバイパス信号経路の構築、あるいはデバイスやソフトウェアのアクティベーション等、第１の回路５１の短絡により物理的、不可逆的に外部回路２８Ａ，２８Ｂ間の電流経路を短絡させる必要が生じた場合に電流制御素子３２を動作させる。
【００８４】
これにより、給電経路３に外部電源５３の電力が供給され、発熱体１４が発熱することにより、第１の可溶導体１３が溶融され、溶融導体１３ａが第１、第２の電極１１，１２間にわたって凝集する。これにより、溶融導体１３ａを介して第１の電極１１と第２の電極１２とが短絡され、外部回路２８Ａ，２８Ｂが接続される。
【００８５】
このとき、短絡素子５０は、発熱体１４への給電経路３が、第１の回路５１と電気的に独立して形成されているため、第１、第２の電極１１，１２が短絡するまで発熱体１４に給電させることができる。
【００８６】
［補助可溶導体］
また、短絡素子５０は、図２１に示すように、第２の電極１２に補助可溶導体２１を接続させるとともに、発熱体１４が絶縁層１７を介して第１、第２の電極１１，１２と連続させてもよい。これにより、短絡素子５０は、第１の可溶導体１３及び補助可溶導体２１の各溶融導体１３ａ，２１ａによって、第１、第２の電極１１，１２間にわたって凝集する溶融導体の量を増大させ、確実に短絡させることができる。
【００８７】
なお、短絡素子５０においても、補助可溶導体２１は、第２の電極１２から第１の電極１１側に突出して設けられ、第１の電極１１と離間しつつ重畳する位置まで突出することが好ましい。また、補助可溶導体２１は、第１の可溶導体１３とも重畳するように支持することにより、補助可溶導体２１の溶融導体２１ａと第１の可溶導体１３の溶融導体１３ａとが凝集しやすく、第１、第２の電極１１，１２間の短絡に寄与することができる。
【００８８】
［短絡素子７０］
また、本発明が適用された短絡素子は、図２２に示すように、発熱体１４への給電経路３上に第２の可溶導体７２を介在させてもよい。この短絡素子７０は、発熱体引出電極１８と隣接して設けられた発熱体給電電極７１と、発熱体引出電極１８及び発熱体給電電極７１間に亘って搭載された第２の可溶導体７２とを有する。なお、短絡素子７０において、上述した短絡素子１と同じ部材については同じ符号を付してその詳細を省略する。図１９（Ｂ）に短絡素子７０の回路図を示す。
【００８９】
発熱体給電電極７１は、発熱体引出電極１８と隣接して設けられるとともに、第２の可溶導体７２を介して発熱体引出電極１８と接続され、これにより発熱体１４への給電経路３を構成する。また、発熱体給電電極７１は、外部回路との接続端子となる外部接続端子７１ａと接続されている。発熱体給電電極７１は、発熱体引出電極１８と同じ材料を用いて発熱体引出電極１８の形成時に同時に形成することができる。
【００９０】
第２の可溶導体７２は、隣接して設けられている発熱体引出電極１８と発熱体給電電極７１との間にわたって搭載され、短絡素子７０の作動前においては発熱体１４への給電経路３の一部を構成する。第２の可溶導体７２は、第１の可溶導体１３と同じ材料を用いて形成することができる。また、第２の可溶導体７２も、後に説明するように、様々な構成によって形成することができる。
【００９１】
図２３に示すように、短絡素子７０は、給電経路３に第２の可溶導体７２を設けることにより、発熱体１４が発熱すると第２の可溶導体７２が溶断し、溶融導体７２ａが発熱体引出電極１８と発熱体給電電極７１とに分かれて凝集することにより、給電経路３を遮断して発熱体１４の発熱を自動的に停止することができる。このとき、短絡素子７０は、第２の可溶導体７２が第１の可溶導体１３よりも先に溶断しないように形成されている。
【００９２】
［溶断順序］
すなわち、短絡素子７０は、第２の可溶導体７２を介して接続された発熱体給電電極７１と発熱体引出電極１８とが、発熱体１４への給電経路３を構成するため、第１、第２の電極１１，１２の短絡より先に発熱体給電電極７１と発熱体引出電極１８との間が溶断すると、発熱体１４への給電が停止され、第１、第２の電極１１，１２間を短絡させることができない恐れがあるからである。
【００９３】
そこで、短絡素子７０は、発熱体１４が発熱すると、発熱体給電電極７１と発熱体引出電極１８との間の遮断よりも先に、第１、第２の電極１１，１２間が短絡するように形成されている。具体的に、短絡素子７０は、第１の可溶導体１３が、第２の可溶導体７２よりも発熱体１４に近接した位置に配設されている。これにより、短絡素子７０は、発熱体１４が発熱すると、第２の可溶導体７２よりも早く第１の可溶導体１３に熱が伝わる。したがって、発熱体１４が発熱されると、速やかに第１の可溶導体１３が溶融し、溶融導体１３ａが第１の電極１１の周囲に凝集するとともに、溶融導体１３ａが第１、第２の電極１１，１２間を短絡させ、その後、第２の可溶導体７２が溶融し発熱体１４への給電経路３を遮断することができる。したがって、短絡素子７０は、第１、第２の電極１１，１２間が短絡するまで、確実に発熱体１４に給電し続けることができる。
【００９４】
また、短絡素子７０は、発熱体給電電極７１と第１の電極１１を電気的に接続する事で、短絡素子１と同様の回路構成とするとともに、第１の可溶導体１３を第１、第２の電極１１，１２間の短絡用に、第２の可溶導体７２を発熱体１４の遮断用にと機能を分離する事で、短絡素子１の回路に於いて更に短絡と遮断の序列を確実にする事ができる。
【００９５】
また、第１、第２の可溶導体１３，７２は、断面積が狭いほど早く溶断することから、第１の可溶導体１３の断面積を第２の可溶導体７２の断面積よりも狭く形成することにより、発熱体給電電極７１と発熱体引出電極１８との間の遮断よりも先に、第１、第２の電極１１，１２間が短絡するようにしてもよい。
【００９６】
また、第１、第２の可溶導体１３，７２の材料を変えることで、相対的に第２の可溶導体７２の融点を第１の可溶導体１３の融点よりも高くし、発熱体給電電極７１と発熱体引出電極１８との間の遮断よりも先に、第１、第２の電極１１，１２間が短絡するようにしてもよい。例えば、第１、第２の可溶導体１３，７２を低融点金属と高融点金属の積層構造としたときに、第１の可溶導体１３では低融点金属の比率を高くして、第２の可溶導体では高融点金属の比率を高くする等により、融点差を設けることができる。
【００９７】
［補助可溶導体］
また、短絡素子７０は、図２４に示すように、第２の電極１２に補助可溶導体２１を接続させるとともに、発熱体１４が絶縁層１７を介して第１、第２の電極１１，１２と連続させてもよい。これにより、短絡素子７０は、第１の可溶導体１３及び補助可溶導体２１の各溶融導体１３ａ，２１ａによって、第１、第２の電極１１，１２間にわたって凝集する溶融導体の量を増大させ、確実に短絡させることができる。
【００９８】
なお、短絡素子７０においても、補助可溶導体２１は、第２の電極１２から第１の電極１１側に突出して設けられ、第１の電極１１と離間しつつ重畳する位置まで突出することが好ましい。また、補助可溶導体２１は、第１の可溶導体１３とも重畳するように支持することにより、補助可溶導体２１の溶融導体２１ａと第１の可溶導体１３の溶融導体１３ａとが凝集しやすく、第１、第２の電極１１，１２間の短絡に寄与することができる。
【００９９】
また、上述した短絡素子５０，７０は、第１の電極１１の第２の電極１２と反対側に発熱体引出電極１８を設けてもよく、第２の電極１２の第１の電極１１と反対側に発熱体引出電極１８を設けてもよい。また、いずれの場合にも、第１の可溶導体１３は、第１の電極１１に片持ち支持され、第２の電極１２側に突出し、好ましくは重畳される。さらに、いずれの場合にも、第１の可溶導体１３は、第２の電極１２上を超えて延在させてもよい。また、いずれの場合にも、第１の可溶導体１３の端部を支持する支持電極を設けてもよい。
【０１００】
［短絡素子８０］
また、本発明が適用された短絡素子は、表面実装用に形成するとともに、第１、第２の電極１１，１２による第１の可溶導体１３の支持面積を広げ、第１の可溶導体１３の変形を防止するとともに初期短絡を防止するようにしてもよい。
【０１０１】
この短絡素子８０は、図２５、図２６に示すように、発熱体１４が設けられた絶縁基板１０と、発熱体１４を被覆するとともに、第１、第２の電極１１，１２が積層された第１の絶縁層８１と、第１、第２の電極１１，１２上に、第１、第２の電極１１，１２の対向する各先端部を露出させて積層された第２の絶縁層８２と、第１、第２の電極１１，１２と隣接し、発熱体１４と電気的に接続された発熱体引出電極１８とを備える。なお、図２６は、短絡素子８０の第１の可溶導体１３を除いて示す平面図である。また、短絡素子８０において、上述した短絡素子１と同じ部材については同じ符号を付してその詳細を省略する。
【０１０２】
短絡素子８０は、絶縁基板１０の表面１０ａに発熱体１４と、発熱体引出電極１８と、発熱体電極１９とが形成され、第１の絶縁層８１を介して発熱体１４上に第１、第２の電極１１，１２が積層されている。第１の絶縁層８１は、発熱体１４の保護及び絶縁を図るとともに、発熱体１４の熱を効率よく第１、第２の電極１１，１２へ伝えるために設けられ、例えばガラス層からなる。第１の絶縁層８１上には、発熱体１４と重畳するように第１、第２の電極１１，１２が隣接して形成され、発熱体１４から離間して発熱体引出電極１８が形成されている。第１、第２の電極１１，１２は、発熱体１４によって加熱されることにより、第１の可溶導体１３の溶融導体１３ａを凝集しやすくすることができる。発熱体引出電極１８は、絶縁基板１０の表面１０ａに形成され発熱体１４と接続される下層部１８ａと、下層部１８ａに接続されるとともに第１の絶縁層８１上に積層され、第１の可溶導体１３と接続される上層部１８ｂとを有する。
【０１０３】
短絡素子８０における第１、第２の電極１１，１２は、矩形状に形成された絶縁基板１０の長さ方向に亘って広範に形成されるとともに、絶縁基板１０の幅方向の両側縁から中央部にかけて形成され、所定の間隔を隔てて対向されている。また、第１、第２の電極１１，１２は、対向する各先端部を除き第２の絶縁層８２が積層されている。これにより、第１、第２の電極１１，１２は、対向する各先端部が露出されている。
【０１０４】
短絡素子８０は、第１、第２の電極１１，１２の短絡長が長く形成されることにより、短絡の確実性を上げるとともに、第１、第２の電極１１，１２の短絡後の短絡抵抗を下げて高定格電流に対応することができる。
【０１０５】
第１の可溶導体１３は、一端を接合用ハンダ等の接合材１５を介して発熱体引出電極１８に接続され、他端を接合用ハンダ等の接合材１５を介して第１の絶縁層８１上に形成された支持電極８３に接続されている。また、第１の可溶導体１３は、第１、第２の電極１１，１２に設けられた第２の絶縁層８２上に支持されるとともに、接合用ハンダ等の接合材１５によって第１の電極１１に電気的に接続されている。すなわち、短絡素子８０は、第１の絶縁層８１上に広範に第１、第２の電極１１，１２が積層されるとともに、これら第１、第２の電極１１，１２の各先端部を除いて第２の絶縁層８２が積層されていることから、第２の絶縁層８２によって第１の可溶導体１３の中央部から側縁部にかけて広範に支持することができる。
【０１０６】
したがって、短絡素子８０によれば、リフロー実装時等において第１の可溶導体１３が湾曲することを防止し、第１の可溶導体１３の変形によって第１、第２の電極１１，１２間が短絡される初期短絡を防止することができる。
【０１０７】
短絡素子８０は、発熱体１４に通電され、発熱が開始されると、図２７に示すように、第１の絶縁層８１、第１、第２の電極１１，１２、及び第２の絶縁層８２を介して発熱体１４の熱が第１の可溶導体１３へ伝わり、溶融を開始する。このとき、短絡素子８０は、第１の絶縁層８１上に広範に第１、第２の電極１１，１２が積層されることにより発熱体１４と重畳されている。また、短絡素子８０は、第１、第２の電極１１，１２上に第２の絶縁層８２が広範に積層され、この第２の絶縁層８２を介して第１の可溶導体１３を支持していることから、発熱体１４の熱を効率よく第１の可溶導体１３に伝達することができ、発熱後、速やかに第１、第２の電極１１，１２上において第１の可溶導体１３を溶融させ、第１、第２の電極１１，１２を短絡させることができる。
【０１０８】
また、短絡素子８０は、第１、第２の電極１１，１２を発熱体１４と重畳させるとともに、発熱体引出電極１８を発熱体１４と離間した位置に配設することにより、第１、第２の電極１１，１２の短絡よりも先に発熱体引出電極１８と第１の電極１１とが溶断し発熱体１４への給電が停止される事態を防止することができる。
【０１０９】
短絡素子８０は、第１、第２の電極１１，１２が短絡した後、図２８に示すように、発熱体引出電極１８と第１の電極１１とが溶断し、発熱体１４への給電経路３が遮断される。
【０１１０】
［全周支持］
また、短絡素子８０は、第２の絶縁層８２を第１、第２の電極１１，１２上から第１、第２の電極１１，１２間にわたっても積層し、第１の可溶導体１３の中央部の撓みを確実に防止するようにしてもよい。例えば図２９に示すように、第２の絶縁層８２は、第２の絶縁層８２を第１、第２の電極１１，１２の各長手方向に積層するとともに、長手方向の両端部において幅方向に形成することにより第１、第２の電極１１，１２間にも積層し、これにより第１、第２の電極の相対向する各先端部を露出させる開口を有する。第１の可溶導体１３は、第２の絶縁層８２の開口を覆うように搭載される。したがって、第１の可溶導体１３は、全周にわたって支持され長手方向及び幅方向の撓みを防止することができる。
【０１１１】
したがって、図２９に示す短絡素子８０によれば、リフロー実装時等において第１の可溶導体１３が湾曲することを確実に防止し、第１の可溶導体１３の変形によって第１、第２の電極１１，１２間が短絡される初期短絡を防止することができる。
【０１１２】
［短絡素子９０］
また、本発明が適用された短絡素子は、表面実装用に形成するとともに、第２の電極１２をカバー部材に設けてもよい。
【０１１３】
この短絡素子９０は、図３０に示すように、絶縁基板１０の表面上を覆うカバー部材２５を備え、第２の電極１２が、カバー部材２５の天面部２５ｂに第１の電極１１と対向して形成されているものである。なお、短絡素子９０において、上述した短絡素子１と同じ部材については同じ符号を付してその詳細を省略する。
【０１１４】
カバー部材２５は、絶縁基板１０の表面１０ａの外縁部に接続される側壁部２５ａと、天面部２５ｂとを有し、各種エンジニアリングプラスチックや絶縁基板１０と同様の材料を用いて形成することができる。カバー部材２５は、カバー部材２５の一側縁部２５ａから天面部２５ｂにかけて、第２の電極１２が形成されている。
【０１１５】
短絡素子９０に係る第２の電極１２は、カバー部材２５が絶縁基板１０に搭載されることにより、絶縁基板１０の表面１０ａに形成された外部接続電極２６と接続される。外部接続電極２６は、絶縁基板１０の裏面１０ｂに形成された外部接続端子２６ａと接続されている。短絡素子９０は、この外部接続端子２６ａを介して電源回路等の各種外部回路に組み込まれる。
【０１１６】
また、第２の電極１２は、絶縁層１７上に積層された第１の電極１１と対向されるとともに、第１の電極１１との間に第１の可溶導体１３が配設されている。
【０１１７】
このような短絡素子９０は、発熱体１４が発熱すると、図３１に示すように、絶縁層１７及び第１の電極１１を介して第１の可溶導体１３に熱が伝わり、溶融する。溶融導体１３ａは、第１の電極１１上に凝集するとともに、天面部２５ｂに第１の電極１１と対向配置された第２の電極１２上にも凝集する。これにより、短絡素子９０は、溶融導体１３ａを介して第１、第２の電極１１，１２を短絡させることができる。短絡素子９０は、第１、第２の電極１１，１２が短絡した後、発熱体引出電極１８と第１の電極１１とが溶断し、発熱体１４への給電経路３が遮断される。
【０１１８】
［その他の構成］
なお、上述した各短絡素子１，４０，５０，７０，８０，９０において、板状に形成された第１の可溶導体１３は、第１の電極１１との接続面積の２倍以上の面積を有することが好ましい。これにより、第１の可溶導体１３は、第１、第２の電極１１，１２間を短絡させるのに十分な溶融導体の量を確保するとともに、端部を発熱体引出電極１８や支持電極２２に支持されている場合にも、速やかに溶断することができる。
【０１１９】
また、上述した各短絡素子１，４０，５０，７０，８０，９０において、第１の可溶導体１３を線材によって形成してもよく、この場合、第１の可溶導体１３は、第１の電極１１との接続長さの２倍以上の長さを有することが好ましい。これにより、第１の可溶導体１３は、第１、第２の電極１１，１２間を短絡させるのに十分な溶融導体の量を確保するとともに、端部を発熱体引出電極１８や支持電極２２に支持されている場合にも、速やかに溶断することができる。
【０１２０】
さらに、上述した各短絡素子１，４０，５０，７０，８０，９０において、第１、第２の電極１１，１２の間隔は、第１、第２の電極間隔の延長線上における第１の電極１１の幅以下とすることが好ましい。例えば、図１に示すように、短絡素子１は、第１、第２の電極１１，１２の間隔Ｗ1は、第１、第２の電極間隔の延長線上における第１の電極１１の幅Ｗ2以下とすることが好ましい。これにより、第１、第２の電極１１，１２がより近接した位置に配置されることとなり、より確実に、第１の可溶導体１３の溶融導体１３ａが第１の電極１１の周囲に凝集する際に第２の電極１２にも接触し、第１、第２の電極１１，１２間にわたって溶融導体１３ａを凝集させることができる。
【０１２１】
［コーティング処理］
また、上述した各短絡素子１，４０，５０，７０，８０，９０の第１、第２の電極１１，１２、発熱体引出電極１８、支持電極２２及び発熱体給電電極７１は、ＣｕやＡｇ等の一般的な電極材料を用いて形成することができ、表面上には、Ｎｉ／Ａｕメッキ、Ｎｉ／Ｐｄメッキ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕメッキ等の被膜が、メッキ処理等の公知の手法によりコーティングされていることが好ましい。これにより、各短絡素子１，４０，５０，７０，８０，９０は、第１、第２の電極１１，１２、発熱体引出電極１８、支持電極２２及び発熱体給電電極７１の酸化を防止し、第１、第２の可溶導体１３，７２を確実に保持させることができる。また、短絡素子１，４０，５０，７０，８０，９０をリフロー実装する場合に、第１、第２の可溶導体１３，７２を接続する接続用ハンダ等の接合材１５あるいは第１、第２の可溶導体１３，７２の外層を形成する低融点金属が溶融することにより第１、第２の電極１１，１２、発熱体引出電極１８、支持電極２２及び発熱体給電電極７１が溶食（ハンダ食われ）されるのを防ぐことができる。
【０１２２】
［発熱体の位置］
また、表面実装型の短絡素子１，４０，８０，９０は、絶縁基板１０の表面１０ａに発熱体１４を形成する他、図３２（Ａ）、図３３（Ａ）、図３４（Ａ）、図３５（Ａ）に示すように、絶縁基板１０の裏面１０ｂに設けてもよい。この場合、発熱体１４は、絶縁基板１０の裏面１０ｂにおいて絶縁層１７に被覆されている。また、発熱体１４への給電経路３を構成する発熱体電極１９も同様に絶縁基板１０の裏面１０ｂに形成される。発熱体引出電極１８は、発熱体１４と接続される下層部１８ａが絶縁基板１０裏面１０ｂに形成され、第１の可溶導体１３が搭載される上層部１８ｂが絶縁基板１０の表面１０ａに形成され、下層部１８ａと上層部１８ｂとが、導電スルーホールを介して連続される。
【０１２３】
また、発熱体１４は、絶縁基板１０の裏面１０ｂにおいて、第１、第２の電極１１，１２と重畳する位置に形成されることが好ましい。また、発熱体引出電極１８は、第１、第２の電極１１，１２よりも、発熱体１４と離間した位置に設けられることが好ましい。
【０１２４】
また、図３２（Ｂ）、図３３（Ｂ）、図３４（Ｂ）、図３５（Ｂ）に示すように、短絡素子１，４０，８０，９０は、発熱体１４を絶縁基板１０の内部に形成してもよい。この場合、発熱体１４を被覆する絶縁層１７は設ける必要がない。また、発熱体１４の一端が接続された発熱体電極１９は、発熱体１４と接続する一端部が絶縁基板１０の内部まで形成され、導電スルーホールを介して絶縁基板１０の裏面１０ｂに設けられた外部接続端子１９ａと接続される。発熱体引出電極１８は、発熱体１４と接続される下層部１８ａが絶縁基板１０の内部まで形成され、第１の可溶導体１３が搭載される上層部１８ｂと、導電スルーホールを介して連続される。
【０１２５】
また、発熱体１４は、絶縁基板１０の内部において、第１、第２の電極１１，１２と重畳する位置に形成されることが好ましい。また、発熱体引出電極１８は、第１、第２の電極１１，１２よりも、発熱体１７と離間した位置に設けられることが好ましい。
【０１２６】
短絡素子１，４０，８０，９０は、発熱体１４が絶縁基板１０の裏面１０ｂや絶縁基板１０の内部に形成されることにより、絶縁基板１０の表面１０ａが平坦化され、これにより、第１、第２の電極１１，１２及び発熱体引出電極１８を表面１０ａ上に形成することができる。したがって、短絡素子１，４０，８０，９０は、第１、第２の電極１１，１２及び発熱体引出電極１８の製造工程を簡略化することができるとともに、低背化を図ることができる。
【０１２７】
また、短絡素子１，４０，８０，９０は、発熱体１４を絶縁基板１０の裏面１０ｂや絶縁基板１０の内部に形成した場合にも、絶縁基板１０の材料としてファインセラミック等の熱伝導性に優れた材料を用いることにより、発熱体１４によって、絶縁基板１０の表面１０ａ上に積層した場合と同等に第１の可溶導体１３を加熱、溶断することができる。
【０１２８】
［可溶導体の構成］
上述したように、第１、第２の可溶導体１３，７２及び補助可溶導体２１は、低融点金属と高融点金属とを含有してもよい。なお、以下の説明においては、特に区別する必要がある場合を除き、第１、第２の可溶導体１３，７２及び補助可溶導体２１をまとめて「可溶導体１３，７２，２１」という。低融点金属としては、Ｓｎを主成分とするＰｂフリーハンダなどのハンダを用いることが好ましく、高融点金属としては、Ａｇ、Ｃｕ又はこれらを主成分とする合金などを用いることが好ましい。このとき、可溶導体１３，７２，２１は、図３６（Ａ）に示すように、内層として高融点金属層９１が設けられ、外層として低融点金属層９２が設けられた可溶導体を用いてもよい。この場合、可溶導体１３，７２，２１は、高融点金属層９１の全面が低融点金属層９２によって被覆された構造としてもよく、相対向する一対の側面を除き被覆された構造であってもよい。高融点金属層９１や低融点金属層９２による被覆構造は、メッキ等の公知の成膜技術を用いて形成することができる。
【０１２９】
また、図３６（Ｂ）に示すように、可溶導体１３，７２，２１は、内層として低融点金属層９２が設けられ、外層として高融点金属層９１が設けられた可溶導体を用いてもよい。この場合も、可溶導体１３，７２，２１は、低融点金属層９２の全面が高融点金属層９１によって被覆された構造としてもよく、相対向する一対の側面を除き被覆された構造であってもよい。
【０１３０】
また、可溶導体１３，７２，２１は、図３７に示すように、高融点金属層９１と低融点金属層９２とが積層された積層構造としてもよい。
【０１３１】
この場合、可溶導体１３，７２，２１は、図３７（Ａ）に示すように、第１、第２の電極１１，１２や発熱体引出電極１８、支持電極２２等に接続される下層と、下層の上に積層される上層からなる２層構造として形成され、下層となる高融点金属層９１の上面に上層となる低融点金属層９２を積層してもよく、反対に下層となる低融点金属層９２の上面に上層となる高融点金属層９１を積層してもよい。あるいは、可溶導体１３，７２，２１は、図３７（Ｂ）に示すように、内層と内層の上下面に積層される外層とからなる３層構造として形成してもよく、内層となる高融点金属層９１の上下面に外層となる低融点金属層９２を積層してもよく、反対に内層となる低融点金属層９２の上下面に外層となる高融点金属層９１を積層してもよい。
【０１３２】
また、可溶導体１３，７２，２１は、図３８に示すように、高融点金属層９１と低融点金属層９２とが交互に積層された４層以上の多層構造としてもよい。この場合、可溶導体１３，７２，２１は、最外層を構成する金属層によって、全面又は相対向する一対の側面を除き被覆された構造としてもよい。
【０１３３】
また、可溶導体１３，７２，２１は、内層を構成する低融点金属層９２の表面に高融点金属層９１をストライプ状に部分的に積層させてもよい。図３９は、可溶導体１３，７２，２１の平面図である。
【０１３４】
図３９（Ａ）に示す可溶導体１３，７２，２１は、低融点金属層９２の表面に、幅方向に所定間隔で、線状の高融点金属層９１が長手方向に複数形成されることにより、長手方向に沿って線状の開口部９３が形成され、この開口部９３から低融点金属層９２が露出されている。可溶導体１３，７２，２１は、低融点金属層９２が開口部９３より露出することにより、溶融した低融点金属と高融点金属との接触面積が増え、高融点金属層９１の浸食作用をより促進させて溶断性を向上させることができる。開口部９３は、例えば、低融点金属層９２に高融点金属層９１を構成する金属の部分メッキを施すことにより形成することができる。
【０１３５】
また、可溶導体１３，７２，２１は、図３９（Ｂ）に示すように、低融点金属層９２の表面に、長手方向に所定間隔で、線状の高融点金属層９１を幅方向に複数形成することにより、幅方向に沿って線状の開口部９３を形成してもよい。
【０１３６】
また、可溶導体１３，７２，２１は、図４０に示すように、低融点金属層９２の表面に高融点金属層９１を形成するとともに、高融点金属層９１の全面に亘って円形の開口部９４が形成され、この開口部９４から低融点金属層９２を露出させてもよい。開口部９４は、例えば、低融点金属層９２に高融点金属層９１を構成する金属の部分メッキを施すことにより形成することができる。
【０１３７】
可溶導体１３，７２，２１は、低融点金属層９２が開口部９４より露出することにより、溶融した低融点金属と高融点金属との接触面積が増え、高融点金属の浸食作用をより促進させて溶断性を向上させることができる。
【０１３８】
また、可溶導体１３，７２，２１は、図４１に示すように、内層となる高融点金属層９１に多数の開口部９５を形成し、この高融点金属層９１に、メッキ技術等を用いて低融点金属層９２を成膜し、開口部９５内に充填してもよい。これにより、可溶導体１３，７２，２１は、溶融する低融点金属が高融点金属に接する面積が増大するので、より短時間で低融点金属が高融点金属を溶食することができるようになる。
【０１３９】
また、可溶導体１３，７２，２１は、低融点金属層９２の体積を、高融点金属層９１の体積よりも多く形成することが好ましい。可溶導体１３，７２，２１は、発熱体１４の発熱によって加熱され、低融点金属が溶融することにより高融点金属を溶食し、これにより速やかに溶融、溶断することができる。したがって、可溶導体１３，７２，２１は、低融点金属層９２の体積を高融点金属層９１の体積よりも多く形成することにより、この溶食作用を促進し、速やかに第１、第２の電極１１，１２間を短絡することができる。
【０１４０】
また、可溶導体１３，７２，２１は、図４２に示すように、略矩形板状に形成され、外層を構成する高融点金属によって被覆され主面部１３ｂ，７２ｂ，２１ｂよりも肉厚に形成された相対向する一対の第１の側縁部１３ｃ，７２ｃ，２１ｃと、内層を構成する低融点金属が露出され第１の側縁部１３ｃ，７２ｃ，２１ｃよりも薄い厚さに形成された相対向する一対の第２の側縁部１３ｄ，７２ｄ，２１ｄとを有してもよい。
【０１４１】
第１の側縁部１３ｃ，７２ｃ，２１ｃは、側面が高融点金属層９１によって被覆されるとともに、これにより可溶導体１３，７２，２１の主面部１３ｂ，７２ｂ，２１ｂよりも肉厚に形成されている。第２の側縁部１３ｄ，７２ｄ，２１ｄは、側面に、外周を高融点金属層９１によって囲繞された低融点金属層９２が露出されている。第２の側縁部１３ｄ，７２ｄ，２１ｄは、第１の側縁部１３ｃ，７２ｃ，２１ｃと隣接する両端部を除き主面部１３ｂ，７２ｂ，２１ｂと同じ厚さに形成されている。
【０１４２】
以上のように構成された第１の可溶導体１３は、図４３に示すように、第１の側縁部１３ｃが第１、２３の電極１１，１２間わたって接続されるとともに発熱体引出電極１８及び支持電極８３上に沿って接続され、第２の側縁部１３ｄが第１、第２の電極１１，１２上に形成された第２の絶縁層８２と対向する向きで接続される。
【０１４３】
これにより、短絡素子１は、リフロー実装時等において第１の可溶導体１３が湾曲することを確実に防止し、第１の可溶導体１３の変形によって第１、第２の電極１１，１２間が短絡される初期短絡を防止することができる。また、短絡素子１は、発熱体１４の発熱後、第１の可溶導体１３を速やかに溶融させ、第１、第２の電極１１，１２上に凝集、短絡させることができる。
【０１４４】
すなわち、第１の側縁部１３ｃは、高融点金属によって被覆され、低融点金属層９２も露出されていないために溶食作用が働きにくく、溶融するまでに多くの熱エネルギーを要する。したがって、第１の可溶導体１３は、リフロー実装時等の加熱によっても第１の電極１１と第２の電極１２間において撓みにくく、湾曲によって第１、第２の電極１１，１２に接触することによる第１、第２の電極１１，１２間の初期短絡を防止することができる。
【０１４５】
また、第２の側縁部１３ｄは、第１の側縁部１３ｃよりも相対的に薄肉に形成されている。また、第２の側縁部１３ｄの側面は、内層を構成する低融点金属層９２が露出されている。これにより、第２の側縁部１３ｄは、低融点金属層９２による高融点金属層９１の侵食作用が働き、かつ、侵食される高融点金属層９１の厚さも第１の側縁部１３ｃに比して薄く形成されていることにより、高融点金属層９１によって肉厚に形成されている第１の側縁部１３ｃに比して、少ない熱エネルギーで速やかに溶融させることができる。
【０１４６】
したがって、短絡素子１は、発熱体１４が発熱することにより、速やかに第２の側縁部１３ｄが対向されている第１の電極１１と第２の電極１２との間が溶融し、第１、第２の電極１１，１２上に溶融導体が凝集、結合する。これにより、短絡素子１は、第１、第２の電極１１，１２が短絡する。
【０１４７】
また、以上のように構成された第２の可溶導体７２は、図４４に示すように、高融点金属によって被覆された第１の側縁部７２ｃを発熱体引出電極１８と発熱体給電電極７１との間にわたって配設することにより、溶断に相当の時間を要することから、第１の可溶導体１３が溶融して第１、第２の電極１１，１２間が短絡するまでの時間を確保し、短絡前に給電経路３が遮断される事態を防止することができる。
【０１４８】
なお、補助可溶導体２１を備えていない短絡素子１，４０，５０，７０においても、発熱体１４を第１、第２の電極１１，１２に接続してもよい。例えば、図４４に示すように、短絡素子７０は、発熱体１４を第２の電極１２にも接続して加熱することにより、効率よく第１の可溶導体１３を濡らし、溶融導体を第１、第２の電極１１，１２間に凝集、短絡させることができる。
【０１４９】
このような構成を有する可溶導体１３，７２，２１は、低融点金属層９２を構成するハンダ箔等の低融点金属箔を、高融点金属層９１を構成するＡｇ等の金属で被覆することにより製造される。低融点金属層箔を高融点金属被覆する工法としては、長尺状の低融点金属箔に連続して高融点金属メッキを施すことができる電解メッキ法が、作業効率上、製造コスト上、有利となる。
【０１５０】
電解メッキによって高融点金属メッキを施すと、長尺状の低融点金属箔のエッジ部分、すなわち、側縁部において電流密度が相対的に強まり、高融点金属層９１が厚くメッキされる（図４２参照）。これにより、側縁部が高融点金属層によって肉厚に形成された長尺状の導体リボン９６が形成される。次いで、この導体リボン９６を長手方向と直交する幅方向（図４２中Ｃ−Ｃ’方向）に、所定長さに切断することにより、可溶導体１３，７２，２１が製造される。これにより、可溶導体１３，７２，２１は、導体リボン９６の側縁部が第１の側縁部１３ｃ，７２ｃ，２１ｃとなり、導体リボン９６の切断面が第２の側縁部１３ｄ，７２ｄ，２１ｄとなる。また、第１の側縁部１３ｃ，７２ｃ，２１ｃは、高融点金属によって被覆され、第２の側縁部１３ｄ，７２ｄ，２１ｄは、端面（導体リボン９６の切断面）に上下一対の高融点金属層９１と高融点金属層９１によって挟持された低融点金属層９２が外方に露出されている。
【符号の説明】
【０１５１】
１  短絡素子、２  スイッチ、３  給電経路、１０  絶縁基板、１０ａ  表面、１０ｂ  裏面、１１  第１の電極、１１ａ  外部接続端子、１２  第２の電極、１２ａ  外部接続端子、１３  第１の可溶導体、１３ａ  溶融導体、１４  発熱体、１５  接合材、１７  絶縁層、１８  発熱体引出電極、１８ａ  下層部、１８ｂ  上層部、１９  発熱体電極、２１  補助可溶導体、２２  支持電極、２３  絶縁層、２４  フラックス、２５  カバー部材、２６  外部接続電極、２８  外部回路、３２  電流制御素子、３５  検出素子、４０  短絡素子、５０  短絡素子、５１  第１の回路、５２  外部回路、５３  外部電源、６０  短絡回路、７０  短絡素子、７１  発熱体給電電極、７２  第２の可溶導体、８０  短絡素子、８１  第１の絶縁層、８２  第２の絶縁層、８３  支持電極、９０  短絡素子、９１  高融点金属層、９２  低融点金属層、９３  開口部、９４  開口部、９５  開口部、９６  導体リボン
【図１】
2015230804.tif 000003
【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】
2015230804.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2015230804.tif 000012
【図１１】
2015230804.tif 000013
【図１２】
2015230804.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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