(57)【要約】【課題】容量の異なるヒューズエレメントに対して選択的に切り替え可能となるスイッチング機能を備え、小型化も図れるヒューズを提供する。【解決手段】基板１２に設けられる大容量ヒューズエレメント１４、大容量ヒューズエレメント１４に接続される小容量ヒューズエレメント１６、大容量ヒューズエレメント１４および小容量ヒューズエレメント１６の各々に接続されるリード電極１８，２２、リード電極１８，２２の双方に設けられるギャップ部２６，２８、ギャップ部２６に設けられる低融点可溶金属からなる短絡部３８、短絡部３８の近傍に設けられるヒータ部４０、短絡部３８が設けられたギャップ部２６の近傍と短絡されていないギャップ部２８の近傍を接続するスルーホール５０を含み、短絡部３８をヒータ部４０で加熱することで、溶融された低融点可溶金属がスルーホール５０を介してギャップ部２８に移動可能となる。【選択図】図１
2015028880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、
前記基板に配設される大容量ヒューズエレメント、
前記大容量ヒューズエレメントに電気的に接続される小容量ヒューズエレメント、
前記大容量ヒューズエレメントの一端側に接続される大容量ヒューズエレメント側リード電極、
前記小容量ヒューズエレメントの一端側に接続される小容量ヒューズエレメント側リード電極、
前記大容量ヒューズエレメント側リード電極および前記小容量ヒューズエレメント側リード電極の双方に配設されるギャップ部、
前記大容量ヒューズエレメント側および前記小容量ヒューズエレメント側のいずれか一方の前記ギャップ部を橋絡する低融点可溶金属で形成された短絡部、
前記短絡部の近傍に配設されるヒータ部、および
前記短絡部で橋絡された前記一方のギャップ部の近傍と、短絡されていない前記もう一方のギャップ部の近傍とを接続する連絡路を含み、
外部からの信号に基づいて前記ヒータを発熱させることにより前記短絡部を加熱し、前記低融点可溶金属を溶融させることによって、溶融された前記低融点可溶金属は、前記連絡路を介して、もう一方のギャップ部に移動可能となることを特徴とする、ヒューズ。
【請求項２】
前記大容量ヒューズエレメント、前記大容量ヒューズエレメント側リード電極、前記大容量ヒューズレメント側のギャップ部、前記小容量ヒューズエレメント、前記小容量ヒューズエレメント側リード電極、前記小容量ヒューズレメント側のギャップ部および前記ヒータは、前記基板の一方主面に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のヒューズ。
【請求項３】
前記大容量ヒューズエレメント、前記大容量ヒューズエレメント側リード電極、前記大容量ヒューズレメント側の前記ギャップ部および前記ヒータと、前記小容量ヒューズエレメント、前記小容量ヒューズエレメント側リード電極および小容量ヒューズレメント側の前記ギャップ部とが、積層構造により形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のヒューズ。
【請求項４】
前記大容量ヒューズエレメント、前記大容量ヒューズレメント側リード電極、前記小容量ヒューズエレメント、前記小容量ヒューズエレメント側リード電極、前記大容量ヒューズレメント側の前記ギャップ部および前記小容量ヒューズレメント側の前記ギャップ部は、電極ペーストの印刷工法により形成されていることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のヒューズ。
【請求項５】
前記大容量ヒューズエレメント、前記小容量ヒューズエレメントおよび前記ヒータと接続される外部電極をさらに含み、前記外部電極は、前記ヒータを発熱させる信号を出す制御回路と電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒューズに関し、ノート型パソコン等の携帯機器の電源として用いられるリチウムイオン二次電池等の二次電池の保護に用いられて好適なヒューズに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の背景となる従来例には、たとえば自動車におけるリヤ熱線及びヒーターミラーの電線配索に用いて好適な電線配索構造として、自動車の配線回路に、異常電流による発火などを防止するため、ヒューズボックスが設けられているものがあった。このヒューズボックス内には、複数の回路のそれぞれに直列に接続されたヒューズが集中配置されている。そして、自動車の電装品には、同一の開閉スイッチ（スイッチ）によりＯＮ・ＯＦＦ制御が望まれる一方で、その電気容量が異なるものがある。大容量電装品であるリヤ熱線と小容量電装品であるヒーターミラーの場合では、太物電線で配索されるリヤ熱線と、細物電線で配索されるヒーターミラーとが同一のスイッチによりＯＮ・ＯＦＦ制御され、且つ太物電線と細物電線は、共にヒューズボックス内のヒューズを経由して配索されている（例えば、特許文献１参照。）。
この従来の電線配索構造では、バッテリーからの太物電線がヒューズボックス内の大容量ヒューズと小容量ヒューズとに接続され、大容量ヒューズの負荷側の太物電線はスイッチを経由してリヤ熱線に接続される。また、太物電線は、スイッチの制御側で分岐され、リレーのコイルを経由して接地される。一方、細物電線は、小容量ヒューズの負荷側からリレーの接点を経由して一対のヒーターミラーに接続されている。この場合、スイッチが閉じられると、バッテリーからの電流が大容量ヒューズを介してリヤ熱線に流れるとともに、リレーのコイルに電流が流れることにより接点が閉じられ、小容量ヒューズからの電流がヒーターミラーに流れる。
【０００３】
また、本発明の背景となる他の従来例には、電気回路の過電流による事故防止を図るための電気回路の安全装置とその製造方法に関し、たとえば電気回路を過電流から保護する第一の保護手段であって、電気回路に過電流が流れたときに発熱して抵抗を増大させ、過電流を減少又は遮断する過電流保護素子（ＰＴＣ素子）と、当該過電流保護素子の近傍に設けられた第二の保護手段であって、前記過電流保護素子に接続された一の導体パターンの第一電極，該第一電極とギャップにより絶縁された他の導体パターンの第二電極，これら第一及び第二電極を橋絡させ、前記過電流保護素子からの熱により溶融して、これら第一及び第二電極側に分離する半田からなる温度ヒューズとを備えた、電気回路の安全装置とその製造方法があった（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、本発明の背景となるさらに他の従来例には、特にリチウムイオン二次電池の保護に用いられて有用な回路用保護素子であって、絶縁基板上に抵抗体用電極とヒュ−ズエレメント用電極と抵抗体用兼ヒュ−ズエレメント用電極が設けられ、抵抗体用電極と抵抗体用兼ヒュ−ズエレメント用電極との間に抵抗体が設けられ、ヒュ−ズエレメント用電極と抵抗体用兼ヒュ−ズエレメント用電極との間に低融点ヒュ−ズエレメントが設けられ、回路の異常検出により抵抗体が通電発熱され、その発熱で低融点ヒュ−ズエレメントが溶融され、この溶融エレメントと抵抗体用兼ヒュ−ズエレメント用電極及びヒュ−ズエレメント用電極との濡れにより溶融エレメントが溶断される保護素子において、抵抗体用兼ヒュ−ズエレメント用電極と溶融エレメントとの濡れ面積をヒュ−ズエレメント用電極と溶融エレメントとの濡れ面積よりも大きくするように抵抗体用兼ヒュ−ズエレメント用電極及びヒュ−ズエレメント用電極の平面寸法が設定されている、回路用保護素子があった（例えば、特許文献３参照。）。
この従来例では、低融点ヒュ−ズエレメントを同等に溶断させるように抵抗体用兼ヒュ−ズエレメント用電極の中央線を基準線として抵抗体用兼ヒュ−ズエレメント用電極、低融点ヒュ−ズエレメント及びヒュ−ズエレメント用電極の形状および配置が、抵抗体も含めて、左右対称となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−６３４５６５号公報（２頁、図６）
【特許文献２】特開２０００−２４３２００号公報（１頁、３頁、図１、図１５）
【特許文献３】特開２０００−１８２４９３号公報（３頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した従来例（特許文献１）では、ヒューズボックスとスイッチとを独立して準備する必要があるので、小型化が困難となり、且つ、高価なシステムとなっている。また、この従来例では、外部信号によってスイッチを閉じてヒューズを遮断するものとはなっていない。
上記した他の従来例（特許文献２）では、ヒューズとは別に過電流保護素子（ＰＴＣ素子）を準備する必要があるため、前記従来例（特許文献１）と同様に、小型化が困難なものとなっている。また、この従来例では、大容量ヒューズと小容量ヒューズとを切り替えることができないものであった。
上記したさらに他の従来例（特許文献３）では、抵抗体を通電発熱させて２つの低融点ヒューズエレメントが同時に溶融されるものとなり、延いては、２つのヒューズが同時に遮断されるものとなっているため、前記他の従来例（特許文献２）と同様に、大容量ヒューズと小容量ヒューズとを切り替えることができないものであった。
【０００７】
それゆえに、本発明の目的は、容量の異なるヒューズエレメントに対して選択的に切り替え可能となるスイッチング機能を備え、小型化も図れるヒューズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る本発明は、基板と、基板に配設される大容量ヒューズエレメントと、大容量ヒューズエレメントに電気的に接続される小容量ヒューズエレメントと、大容量ヒューズエレメントの一端側に接続される大容量ヒューズエレメント側リード電極と、小容量ヒューズエレメントの一端側に接続される小容量ヒューズエレメント側リード電極と、大容量ヒューズエレメント側リード電極および小容量ヒューズエレメント側リード電極の双方に配設されるギャップ部と、大容量ヒューズエレメント側および小容量ヒューズエレメント側のいずれか一方のギャップ部を橋絡する低融点可溶金属で形成された短絡部と、短絡部の近傍に配設されるヒータ部と、短絡部で橋絡された一方のギャップ部の近傍と、短絡されていないもう一方のギャップ部の近傍とを接続する連絡路とを含み、外部からの信号に基づいてヒータを発熱させることにより短絡部を加熱し、低融点可溶金属を溶融させることによって、溶融された低融点可溶金属は、連絡路を介して、もう一方のギャップ部に移動可能となることを特徴とする、ヒューズである。
請求項１に係る本発明では、外部からの信号に基づいて、ヒータが発熱される。ヒータが発熱されると、ヒータの近傍に配置された短絡部を形成する低融点可溶金属が溶融される。溶融された低融点可溶金属は、体積膨張および毛管現象によって、連絡路を通って、大容量ヒューズエレメント側のギャップ部および小容量ヒューズエレメント側のギャップ部のいずれか一方から、もう一方へ移動する。つまり、溶融された低融点可溶金属は、短絡している方のギャップ部から短絡していない方のギャップ部に、連絡路を介して移動する。この場合、短絡している方の回路は、ギャップ部で遮断されてオープン状態となり、反対に、初期的状態では、オープン状態となっていた短絡していない方の回路は、そのギャップ部に、連絡路を介して、溶融された低融点溶解金属が移動されて、当該ギャップ部には溶融された低融点溶解金属が充填されるので、結果的に短絡される。
したがって、本発明では、外部からの信号に基づいて、大容量ヒューズエレメント側のギャップ部および小容量ヒューズエレメント側のギャップ部のいずれか一方から、もう一方へ、溶融された低融点可溶金属を移動させることによって、ヒューズを任意に切り替えることが可能となる。すなわち、本発明によれば、大容量ヒューズエレメントと小容量ヒューズエレメントの切り替え動作を任意に行うことが可能なスイッチング機能を有するヒューズが得られる。
請求項２に係る本発明は、請求項１に係る発明に従属する発明であって、大容量ヒューズエレメント、大容量ヒューズエレメント側リード電極、大容量ヒューズレメント側のギャップ部、小容量ヒューズエレメント、小容量ヒューズエレメント側リード電極、小容量ヒューズレメント側のギャップ部およびヒータは、基板の一方主面に形成されていることを特徴とする、ヒューズである。
請求項２に係る本発明では、当該ヒューズを構成する前記した各部材が、同一の基板の一方主面上に形成されているため、スイッチング機能を有するヒューズが小型且つ安価に実現される。
請求項３に係る本発明は、請求項１に係る発明に従属する発明であって、大容量ヒューズエレメント、大容量ヒューズエレメント側リード電極、大容量ヒューズレメント側のギャップ部およびヒータと、小容量ヒューズエレメント、小容量ヒューズエレメント側リード電極、小容量ヒューズレメント側のギャップ部とが、積層構造により形成されていることを特徴とする、ヒューズである。
請求項３に係る本発明では、当該ヒューズを構成する前記した各部材が、積層構造を有し、当該ヒューズが多層回路として構成されているので、小型化が図れる。
請求項４に係る本発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に係る発明に従属する発明であって、大容量ヒューズエレメント、大容量ヒューズエレメント側リード電極、小容量ヒューズエレメント、小容量ヒューズエレメント側リード電極、大容量ヒューズエレメント側のギャップ部および小容量ヒューズエレメント側のギャップ部は、電極ペーストの印刷工法により形成されていることを特徴とする、ヒューズである。
請求項４に係る本発明では、前記した各部材が電極ペーストの印刷工法により形成されているため、同一の製造ラインで、複数の異なる定格電流値のヒューズエレメントおよびを容易に製造することができる。延いては、様々な定格・遮断特性を有するヒューズの設計自由度を向上させることができ、最適化設計が容易なものとなる。
請求項５に係る本発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に係る発明に従属する発明であって、大容量ヒューズエレメント、小容量ヒューズエレメント、ヒータと接続される外部電極をさらに含み、外部電極は、ヒータを発熱させる信号を出す外部の制御回路と電気的に接続されていることを特徴とする、ヒューズである。
請求項５に係る本発明では、制御回路からのヒータを発熱させる信号に基づいて、大容量ヒューズエレメント側のギャップ部および小容量ヒューズエレメント側のギャップ部のいずれか一方から、もう一方へ、溶融された低融点可溶金属を移動させることによって、ヒューズを任意に切り替えることが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、容量の異なるヒューズエレメントに対して選択的に切り替え可能となるスイッチング機能を備え、小型化も図れるヒューズを提供することができる。
【００１０】
本発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るヒューズの実施の形態の一例を示す平面図である。
【図２】図１に示すヒューズの作用を示す平面図である。
【図３】図１に示すヒューズの製造工程の一例の要部を示す平面図である。
【図４】図３に示すヒューズの底面図である。
【図５】図１に示すヒューズの製造工程の一例の他の要部を示す平面図である。
【図６】図１に示すヒューズの製造工程の一例のさらに他の要部を示す平面図である。
【図７】図１〜図６で説明した本発明に係るヒューズの作用・効果を示す回路図である。
【図８】図１〜図７で説明した本発明に係るヒューズの一使用例を示す回路図である。
【図９】本発明に係るヒューズの実施の形態の変形例の要部を示す平面図である。
【図１０】図９に示すヒューズの作用を示す平面図である。
【図１１】本発明に係るヒューズの実施の形態の他の例を示す平面図である。
【図１２】図１１に示すヒューズの製造工程の一例の要部を示す平面図である。
【図１３】図１１に示すヒューズの製造工程の一例の他の要部を示す平面図である。
【図１４】図１１に示すヒューズの製造工程の一例のさらに他の要部を示す平面図である。
【図１５】図１１〜図１４で説明したヒューズの作用を示す断面図である。
【図１６】本発明に係るヒューズの実施の形態のさらに他の例を示す平面図である。
【図１７】図１６に示すヒューズの作用を示す平面図である。
【図１８】図１６に示すヒューズの製造工程の一例の要部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明に係るヒューズの実施の形態の一例を示す平面図である。図２は、図１に示すヒューズの作用を示す平面図である。
ヒューズ１０は、たとえば平面視矩形のセラミックからなる基板１２を含む。基板１２の一方主面には、大容量ヒューズエレメント１４および小容量ヒューズエレメント１６が基板１２の長手方向に長さを有するように並列に配設される。大容量ヒューズエレメント１４および小容量ヒューズエレメント１６は、それぞれ、たとえば電極で形成されている。大容量ヒューズエレメント１４および小容量ヒューズエレメント１６は、基板１２の幅手方向に間隔を隔てて配置される。大容量ヒューズエレメント１４には、その長手方向の一端側にリード電極１８が接続され、その長手方向の他端側に他のリード電極２０が接続されている。一方のリード電極１８は、基板１２小容量の長手方向の一端に至り、他方のリード電極２０は、基板１２の長手方向の他端に至る。ヒューズエレメント１６には、その長手方向の一端側にリード電極２２が接続され、その長手方向の他端側に他のリード電極２４が接続されている。
【００１３】
大容量ヒューズエレメント１４の一方のリード電極１８は、たとえば図３に示すように、その長手方向の中間部にギャップ部２６を有し、小容量ヒューズエレメント１６の一方のリード電極２２は、その長手方向の中間部にギャップ部２８を有する。一方のギャップ部２６は、大容量ヒューズエレメント１４の近傍に配置され、他方のギャップ部２８は、小容量ヒューズエレメント１６の近傍に配置されている。一方のギャップ部２６のギャップ幅をＧ１とし、他方のギャップ部２８のギャップ幅をＧ２とすると、Ｇ１＞Ｇ２に設定される。この実施の形態では、Ｇ２≦０．５ｍｍに設定される。
【００１４】
大容量ヒューズエレメント１４および小容量ヒューズエレメント１６は、接続電極３０および３２で接続されている。この場合、大容量ヒューズエレメント１４の一方のリード電極１８は、一方の接続電極３０を介して、小容量ヒューズエレメント１６の一方のリード電極２２に接続され、大容量ヒューズエレメント１４の他方のリード電極２０は、他方の接続電極３２を介して、小容量ヒューズエレメント１６の他方のリード電極２４に接続されている。
【００１５】
大容量ヒューズエレメント１４側のギャップ部２６には、図１に示すように、当該ギャップ部２６を橋絡する低融点可溶金属で形成された短絡部３８が配設されている。つまり、このギャップ部２６は、低融点可溶金属で橋絡されることにより短絡している。
【００１６】
また、大容量ヒューズエレメント１４側のギャップ部２６の近傍には、たとえば抵抗体からなるヒータ部４０が配設される。ヒータ部４０は、たとえば２つの支持電極３４および３６間に橋絡される。この場合、一方の支持電極３４は、たとえばその一端側が大容量ヒューズエレメント１４の一方のリード電極１８に接続されている。他方の支持電極３４は、一方の支持電極３４と基板１２の長手方向に間隔を隔てて対向するように配設され、その一端が基板１２の幅方向の一端に至るように配設されている。ヒータ部４０は、その一端側が一方の支持電極３４に接続され、その他端側が他方の支持電極３６に接続される。
【００１７】
一方、基板１２には、リード電極１８に接続される外部電極４２と、リード電極２０に接続される外部電極４４と、支持電極３６に接続される外部電極４６とが配設されている。外部電極４２，４４，４６は、それぞれ、基板１２の側面から下面にかけて設けられている。外部電極４２，４４，４６は、基板１２の外部に配置される制御回路（例えば、図８の保護ＩＣ）と電気的に接続されている。
【００１８】
さらに、上記した大容量ヒューズエレメント１４、小容量ヒューズエレメント１６、リード電極１８，２０，２２，２４、ギャップ部２６，２８、接続電極３０，３２、支持電極３４，３６、短絡部３８およびヒータ部４０と、基板１２の一方主面側に露出する外部電極４２，４４，４６を覆うようにして、基板１２の一方主面には、たとえば透明なエポキシ樹脂からなる樹脂封止部４８が被覆される。
【００１９】
さらに、基板１２を被覆する封止樹脂４８には、短絡部３８で橋絡された一方のギャップ部２６と、短絡されていないもう一方のギャップ部２８とが、連通するように、連絡路としてのたとえばスルーホール５０が配設されている。この実施の形態では、短絡部３８からギャップ部２８に到達するまでの距離Ｌが、たとえば２００μｍに設定され、スルーホール５０の底径が、たとえば９０μｍに設定されている。
このヒューズ１０では、たとえば図１および図２に示すように、ヒータ４０を発熱させることにより短絡部３８を加熱し、低融点可溶金属を溶融させることによって、溶融された低融点可溶金属３８Ａが、特に、図２に示すように、スルーホール５０を介して、もう一方のギャップ部２８に移動可能となるように、スルーホール５０が構成されている。
【００２０】
次に、図１および図２に示すヒューズの製造工程の一例について、図３〜図６および図１〜図２を参照しながら、以下、説明する。
（１）先ず、基板１２を準備される。基板１２の一方主面には、図３に示すように、大容量ヒューズエレメント１４、大容量ヒューズエレメント１４側のリード電極１８，２０、小容量ヒューズエレメント１６、小容量ヒューズエレメント１６側のリード電極２２，２４、大容量ヒューズレメント１４側のギャップ部２６、小容量ヒューズレメント１６側のギャップ部２８および支持電極３４，３６が、たとえば電極ペーストのパターン印刷等の印刷工法により形成される。この場合、小容量ヒューズエレメント１６側のギャップ部２８のギャップ幅Ｇ２は、大容量ヒューズエレメント１４側のギャップ部２６のギャップ幅Ｇ１に比べて狭く形成され、当該ギャップ部２８のギャップ幅Ｇ２は、０．５ｍｍ以下に形成される。
【００２１】
また、基板１２の側面および下面には、たとえば図４に示すように、外部電極４２，４４，４６がたとえば電極ペーストのパターン印刷等の印刷工法により形成される。この実施の形態では、大容量ヒューズエレメント１４の外部電極４２および小容量ヒューズエレメント１６の外部電極４４が共通化されているが、大容量ヒューズエレメント１４および小容量ヒューズエレメント１６の外部電極は、分けて形成するようにしてもよく、つまり、それぞれ、別個に形成するようにしてもよい。
【００２２】
（２）次に、基板１２の一方主面には、たとえば図５に示すように、ヒータ部４０として、たとえば抵抗体ペースト（カーボンペースト）が支持電極３４および３６間に印刷され、たとえばオーブンにより１５０℃で２０分間硬化される。
（３）さらに、所定のサイズに加工した低融点可溶金属としてのたとえば半田合金（Ｓｎ−１０Ｓｂ：千住金属工業株式会社製、固相融点２４５℃）が準備される。基板１２の一方主面には、大容量ヒューズエレメント１４側のギャップ部２６を跨ぐようにして、メタルマスク等のマスキング部材（図示せず）を用いて半田ペースト（Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｃｕ：千住金属工業株式会社製、固相融点２１７℃）が印刷された後、たとえば図６に示すように、前記半田合金（Ｓｎ−１０Ｓｂ）が実装される。
このとき、リフロー温度は、前記半田合金（Ｓｎ−１０Ｓｂ）は溶融しないが、前記半田ペースト（Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｃｕ）は溶融する温度に設定される。半田合金（Ｓｎ−１０Ｓｂ）が実装された後、洗浄液（化研テック株式会社製マイクロクリン）等により、たとえば７０℃で１０分間の洗浄が実施される。洗浄した後、酸化防止のために、半田合金の上部にフラックスが塗布される。このようにして、大容量ヒューズエレメント１４側のギャップ部２６には、短絡部３８が形成される。
【００２３】
（４）それから、基板１２の一方主面全面を覆うようにして、たとえば図１および図２に示すように、樹脂封止部４８が形成される。すなわち、たとえばサンユレック株式会社製のエポキシ樹脂封止剤（品番：ＥＦ−３００）を用いて、基板１２の一方主面の表面全体に、ディスペンサ等の塗布器に当該樹脂封止剤が塗布される。その後、たとえば１８０℃の硬化炉にて６０分間硬化される。そのため、基板１２の一方主面上の短絡部３８［半田合金（Ｓｎ−１０Ｓｂ）］が樹脂封止される。
（５）さらに、樹脂封止された硬化物を取り出した後、基板１２の側面側から、短絡部３８［半田合金（Ｓｎ−１０Ｓｂ）］の側面に、たとえばＣＯ2レーザにて連絡路としてのたとえばスルーホール５０が、たとえば図１に示すように、あけられる。ヒータ４０が加熱されると、融点に達した前記半田合金が液相化し、スルーホール５０を通じて小容量ヒューズエレメント１６側のギャップ部２８に移動する。このとき、当該半田合金が基板１２の側面外側まで移動しないように、スルーホール５０の径の設計、小容量ヒューズエレメント１６側のギャップ部２８の位置が重要となる。この実施の形態では、たとえば図１に示すように、短絡部３８としての半田合金からギャップ部２８までの距離Ｌが２００μｍに設定され、スルーホール５０の底径が９０μｍに設定される。
（６）このようにして製造されたヒューズ１０は、種々の回路基板に半田実装されて利用されるものとなる。
なお、上述の実施の形態において、半田合金（Ｓｎ−１０Ｓｂ）を実装する場合、たとえば半田ペースト（Ｓｎ−１０Ｓｂ：千住金属工業株式会社製、固相融点２４５℃）を印刷し、たとえば８０℃で５分間乾燥させて形成することによって、製造プロセスをより簡単なものとすることができる。
【００２４】
図７は、図１〜図６で説明した本発明に係るヒューズの作用・効果を示す回路図である。また、図８は、図１〜図７で説明した本発明に係るヒューズの一使用例を示す回路図である。
図１〜図６で説明した本発明に係るヒューズ１０は、たとえば図８に示すように、ノート型パソコン等の携帯機器の電源として用いられるリチウムイオン二次電池等の二次電池を保護するための二次電池保護回路１００に利用されて好適なものである。
すなわち、図８に示す二次電池保護回路１００は、たとえば直列に接続されたｎ個のリチウムイオン電池を含む給電回路側に接続される保護ＩＣを含む。保護ＩＣは、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を介して、この実施の形態のヒューズ１０に接続される。この場合、ＦＥＴのゲートＧと保護ＩＣが接続され、ＦＥＴのドレインＤとヒューズ１０のヒータ部４０が接続され、ＦＥＴのソースＳは、接地されている。また、リチウムイオン電池群の陽極側は、ヒューズ１０の大容量ヒューズエレメント１４側のリード電極２０に接続され、ヒューズ１０の大容量ヒューズエレメント１４側のリード電極１８は、ノートパソコンの主電源（バッテリーチャージャー）を含む負荷回路側に接続される。そして、リチウムイオン電池群の陰極側は、負荷回路側に接続される。
【００２５】
この実施の形態のヒューズ１０では、制御回路としてのたとえば保護ＩＣからの信号に基づいて、ヒータ部４０に電流が流れることにより、短絡部３８を形成する低融点可溶金属としての半田合金が発熱し溶融される。溶融された低融点可溶金属３８Ａは、体積膨張および毛管現象によって、たとえば図２に示すように、連絡路としてのスルーホール５０に移動され、当該スルーホール５０は、溶融された低融点可溶金属３８Ａで充填される。その結果、大容量ヒューズエレメント１４側の回路は、たとえば図７の（Ｂ）に示すように、遮断されてオープンとなり、反対に、初期状態では、図７の（Ａ）に示すように、オープンになっていた小容量ヒューズエレメント１６側の回路が短絡する。
例えば、図８に示す、ｎ個のリチウムイオン電池のセルバランスが崩れたときに、電流ラインのヒューズ定格をたとえば通常の定格１２Ａから定格１Ａに下げることによって、たとえば図７の（Ｃ）に示すように、低い電流で、小容量ヒューズエレメント１６を溶断し、ヒューズ１６を切ることができる。そのため、ｎ個のリチウムイオン電池の過充電や爆発等の不具合を防止することができる。
【００２６】
すなわち、外部からの信号に基づいて、大容量ヒューズエレメント１４側のギャップ部２６から小容量ヒューズエレメント１４側のギャップ部２８へ低融点可溶金属３８Ａを移動させてヒューズを切り替えることができる。このように、このヒューズ１０は、たとえば図７に示すように、大容量ヒューズエレメント１４側のギャップ部２６および小容量ヒューズエレメント１６側のギャップ部２８を含む部位、つまり、図７の一点鎖線で囲まれた部位５２および５４が、大容量ヒューズエレメント１４側と小容量ヒューズエレメント１６側への切り替え動作が可能なスイッチング機能を有するスイッチ部としての機能を有するものとなっている。この場合、ヒューズ１０の周囲温度が高い場合でも、通電の際と同様に、周囲温度により短絡部３８を形成する低融点可溶金属が加熱されて溶融し、上記した作用・効果と同様の作用・効果を有するものとなる。
【００２７】
図９は、本発明に係るヒューズの実施の形態の変形例の要部を示す平面図であり、図１０は、図９に示すヒューズの作用を示す平面図である。
図９に示す実施の形態では、上述した実施の形態に比べて、特に、連絡路を構成するスルーホールの構造が相違する。上述の実施の形態では、連絡路としてのスルーホール５０が円錐状の態様を有するのに対して、図９に示す実施の形態では、連絡路としてのスルーホール５８が、断面円形のスルーホール部６０ａ，６０ｃと、スルーホール部６０ａ，６０ｃの直径よりも大きい直径を有する断面円形のビアホール部６０ｂ，６０ｄとで、構成されている。ビアホール部６０ｂ，６０ｄは、溶融された低融点溶解金属３８Ａが移動した際の溜まり部としての機能を有する。そのため、ヒータ部４０が発熱し、短絡部３８が加熱されたときに、図１０に示すように、溶融された低融点溶解金属３８Ａがスムーズにスルーホール５８に移動するものとなる。
【００２８】
図１１は、本発明に係るヒューズの実施の形態の他の例を示す平面図である。図１２は、図１１に示すヒューズの製造工程の一例の要部を示す平面図である。図１３は、図１１に示すヒューズの製造工程の一例の他の要部を示す平面図である。図１４は、図１１に示すヒューズの製造工程の一例のさらに他の要部を示す平面図である。
既述した実施の形態では、大容量ヒューズエレメント１４、大容量ヒューズエレメント１４側のリード電極１８，２０、小容量ヒューズエレメント１６、小容量ヒューズエレメント１６側のリード電極２２，２４、大容量ヒューズレメント１４側のギャップ部２６、小容量ヒューズレメント１６側のギャップ部２８、支持電極３４，３６、短絡部３８およびヒータ部４０が、基板１２の一方主面上に形成された構造となっているのに対して、図１１〜図１４で説明する実施の形態は、特に、大容量ヒューズエレメント１４を含む配線と、小容量ヒューズエレメント１６を含む配線とが、積層構造の態様を有する点で相違する。
【００２９】
すなわち、図１１に示す実施の形態において、図１２および図１３に示すように、大容量ヒューズエレメント１４を含む配線、つまり、大容量ヒューズエレメント１４、大容量ヒューズエレメント１４側のリード電極１８，２０、大容量ヒューズレメント１４側のギャップ部２６、支持電極３４，３６、短絡部３８およびヒータ部４０が、図１〜図６で説明した実施の形態と同様の方法により、基板１２の一方主面に形成される。
さらに、基板１２の一方主面には、図１４に示すように、大容量ヒューズエレメント１４を含む配線を覆うようにして、樹脂封止部６２が被覆される。この樹脂封止部６２の厚みは、たとえば２００μｍの設定となるように、その樹脂量が調整される。
そして、連絡部としてのスルーホール６４は、樹脂封止部６２を貫通して、短絡部３８の表面が露出されるように設けられる。このスルーホール６４の高さは、たとえば２００μｍに設定され、スルーホール６４の底径は、たとえば９０μｍに設定される。
【００３０】
さらに、樹脂封止部６２の上面には、小容量ヒューズエレメント１６を含む配線、つまり、小容量ヒューズエレメント１６、小容量ヒューズエレメント１６側のリード電極２２，２４および小容量ヒューズレメント１６側のギャップ部２８が、特に、図１１および図１４に示すように、樹脂封止部６２の上面に配設されている。この場合、小容量ヒューズエレメント１６を含む配線は、平面的に見て、小容量ヒューズレメント１６側のギャップ部２８が、短絡部３８と対向するように、樹脂封止部６２の上面に配設されている。
このヒューズ１０では、たとえば図１２および図１３に示すように、ヒータ部４０を発熱させることにより短絡部３８を加熱し、低融点可溶金属を溶融させることによって、溶融された低融点可溶金属３８Ａが、特に、図１４および図１５に示すように、スルーホール６４を介して、小容量ヒューズレメント１６側のギャップ部２８に移動可能となるように、スルーホール６４が構成されている。
【００３１】
次に、図１１に示すヒューズの製造工程の一例について、図１２〜図１４および図１１を参照しながら、以下、説明する。
（１）先ず、基板１２が準備され、大容量ヒューズエレメント１４、大容量ヒューズエレメント１４側のリード電極１８，２０、大容量ヒューズレメント１４側のギャップ部２６および支持電極３４，３６が、たとえば電極ペーストのパターン印刷等の印刷工法により形成される。
（２）次に、基板１２の一方主面には、たとえば図１２に示すように、ヒータ部４０として、たとえば抵抗体ペースト（カーボンペースト）が支持電極３４および３６間に印刷され、たとえばオーブンにより１５０℃で２０分間硬化される。
【００３２】
（３）さらに、所定のサイズに加工した低融点可溶金属としてのたとえば半田合金（Ｓｎ−１０Ｓｂ：千住金属工業株式会社製、固相融点２４５℃）が準備される。基板１２の一方主面には、大容量ヒューズエレメント１４側のギャップ部２６を跨ぐようにして、メタルマスク等のマスキング部材（図示せず）を用いて半田ペースト（Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｃｕ：千住金属工業株式会社製、固相融点２１７℃）が印刷された後、たとえば図１３に示すように、前記半田合金（Ｓｎ−１０Ｓｂ）が実装される。
このとき、リフロー温度は、前記半田合金（Ｓｎ−１０Ｓｂ）は溶融しないが、前記半田ペースト（Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｃｕ）は溶融する温度に設定される。半田合金（Ｓｎ−１０Ｓｂ）が実装された後、洗浄液（化研テック株式会社製マイクロクリン）等により、たとえば７０℃で１０分間の洗浄が実施される。洗浄した後、酸化防止のために、半田合金の上部にフラックスが塗布される。このようにして、大容量ヒューズエレメント１４側のギャップ部２６には、短絡部３８が形成される。
【００３３】
（４）それから、基板１２の一方主面全面を覆うようにして、たとえば図１４に示すように、樹脂封止部４８が形成される。すなわち、たとえばサンユレック株式会社製のエポキシ樹脂封止剤（品番：ＥＦ−３００）を用いて、基板１２の一方主面の表面全体に、ディスペンサ等の塗布器に当該樹脂封止剤が塗布される。その後、たとえば１８０℃の硬化炉にて６０分間硬化される。そのため、基板１２の一方主面上の短絡部３８［半田合金（Ｓｎ−１０Ｓｂ）］が樹脂封止される。この場合、樹脂封止部６２の厚みは、たとえば２００μｍの設定となるように、その樹脂量が調整される。
（５）さらに、樹脂封止された硬化物を取り出した後、基板１２の短絡部３８［半田合金（Ｓｎ−１０Ｓｂ）］の真上上方から、たとえばＣＯ2レーザにて連絡路としてのたとえばスルーホール６４が、たとえば図１４に示すように、あけられる。この実施の形態では、スルーホール６４の高さが、たとえば２００μｍに設定され、スルーホール６４の底径が、たとえば９０μｍに設定される。
【００３４】
（６）それから、樹脂封止部６２の上面には、図１１および図１４に示すように、小容量ヒューズエレメント１６、小容量ヒューズエレメント１６側のリード電極２２，２４および小容量ヒューズレメント１６側のギャップ部２８が、たとえば電極ペーストのパターン印刷等の印刷工法により、樹脂封止部６２の上面に形成される。この場合、小容量ヒューズエレメント１６を含む配線電極は、平面的に見て、小容量ヒューズレメント１６側のギャップ部２８が、短絡部３８と対向するように、樹脂封止部６２の上面に形成される。
（７）このようにして製造されたヒューズ１０は、種々の回路基板に半田実装されて利用されるものとなる。
【００３５】
この実施の形態のヒューズ１０では、ヒータ４０を発熱させることにより短絡部３８を加熱し、低融点可溶金属を溶融させることによって、溶融された低融点可溶金属３８Ａが、特に、たとえば図１５に示すように、スルーホール６４を介して、小容量ヒューズレメント１６側のギャップ部２８の上側に噴き出す。その結果、大容量ヒューズエレメント１４側の回路は、ギャップ部２６により遮断され、小容量ヒューズエレメント１６側の回路は、溶融された低融点可溶金属がギャップ部２８に移動することで形成された短絡部５６によって、短絡される。この実施の形態では、大容量ヒューズエレメント１４を含む配線を有する回路と、小容量ヒューズエレメント１６を含む配線を有する回路とが、積層構造を有することによって、小型化が可能となっている。
【００３６】
図１６は、本発明に係るヒューズの実施の形態のさらに他の例を示す平面図であり、図１７は、図１６に示すヒューズの作用を示す平面図である。図１８は、図１６に示すヒューズの製造工程の一例の要部を示す平面図である。
図１〜図６で説明した実施の形態では、大容量ヒューズエレメント１４側のギャップ部２６、小容量ヒューズレメント１６側のギャップ部２８および小容量ヒューズレメント１６の数が、それぞれ、１つであるのに対して、図１６〜図１８に示す実施の形態では、それらの数が、特に、複数個配列されている点が相違する。
【００３７】
すなわち、この実施の形態では、大容量ヒューズエレメント１４側のリード電極１８の長手方向の中間部に、間隔を隔てて、たとえば２つのギャップ部２６が配設され、小容量ヒューズレメント１６側のリード電極２２の長手方向の中間部に、間隔を隔てて、たとえば２つのギャップ部２８が配設されている。大容量ヒューズエレメント１４側の２つのギャップ部２６および小容量ヒューズレメント１６側の２つのギャップ部２８は、それぞれ、図１８に示すように、リード電極１８およびリード電極２２の長手方向の中央部を中心にして、左右対称に配置されている。リード電極１８およびリード電極２２は、リード電極２２の長手方向の中央部から引き出された引き出し電極６６により接続されている。
【００３８】
また、この実施の形態では、ヒータ部６８が、一対の支持電極７０ａ，７０ｂにより支持され、一方の支持電極７０ａは、リード電極１８の長手方向の中央部から引き出された引き出し電極７２ａと接続され、他方の支持電極７０ｂは、外部電極（図１６〜図１８では図示せず）に接続される接続電極７２ｂと接続されている。
この実施の形態では、図１６に示すように、大容量ヒューズエレメント１４側の２つのギャップ部２６に、それぞれ、短絡部７４が橋絡されて配設されている。
【００３９】
このヒューズ１０では、たとえば図１６に示すように、ヒータ６８を発熱させることにより２つの短絡部７４を加熱し、その低融点可溶金属を溶融させることによって、溶融された低融点可溶金属が、特に、図１７に示すように、スルーホール（図１６〜図１８では図示せず）を介して、小容量ヒューズレメント１６側の２つのギャップ部２８に移動する。この実施の形態においても、既述した実施の形態と同様に、外部からの信号に基づいて、大容量ヒューズエレメント１４側の２つのギャップ部２６から小容量ヒューズエレメント１４側の２つのギャップ部２８へ低融点可溶金属を移動させてヒューズを切り替えることができる。すなわち、この実施の形態においても、大容量ヒューズエレメント１４と小容量ヒューズエレメント１６の切り替え動作を任意に行うことが可能なスイッチング機能を有するヒューズが得られるものとなる。
【符号の説明】
【００４０】
１０  ヒューズ
１２  基板
１４  大容量ヒューズエレメント
１６  小容量ヒューズエレメント
１８，２０  大容量ヒューズエレメントのリード電極
２２，２４  小容量ヒューズエレメントのリード電極
２６，２８  ギャップ部
３０，３２，７２ａ，７２ｂ  接続電極
３４，３６，７０ａ，７０ｂ  支持電極
３８，５６，７４  短絡部
３８Ａ  溶融された低融点溶解金属
４０，６８  ヒータ部
４２〜４６  外部電極
４８，６２  樹脂封止部
５０，５８，６４  スルーホール
５２，５４  スイッチ部
６０ａ，６０ｃ  スルーホール部
６０ｂ，６０ｄ  ビアホール部
１００  二次電池保護回路
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１８】
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【図１】
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【図２】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【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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