(57)【要約】【課題】温度ヒューズの抵抗値のばらつきを抑えて、溶断特性のばらつきが少なく信頼性の高い温度ヒューズの製造方法を提供することを目的としている。【解決手段】絶縁材料からなる基板１１の上に一対の帯状の端子部１２を先端部１３で間隔を空けて対向するように固定する工程と、一対の端子部１２間に可溶体１４を橋絡して接合する工程とを備えた温度ヒューズの製造方法であって、端子部１２間に可溶体１４を橋絡して接合する工程において、可溶体１４の上面を覆うように熱伝導部材１５を当接させた状態で端子部１２を加熱し、端子部１２の熱により端子部１２と可溶体１４とを溶接する製造方法としたものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料からなる基板の上に一対の帯状の端子部を先端部で間隔を空けて対向するように固定する工程と、一対の前記端子部間に可溶体を橋絡して接合する工程とを備えた温度ヒューズの製造方法であって、前記端子部間に前記可溶体を橋絡して接合する工程において、前記可溶体の上面を覆うように熱伝導部材を当接させた状態で前記端子部を加熱し、前記端子部の熱により前記端子部と前記可溶体とを溶接することを特徴とする温度ヒューズの製造方法。
【請求項２】
前記熱伝導部材を、第一熱伝導部材と、前記第一熱伝導部材の両側に前記第一熱伝導部材よりも熱伝導率が大きい第二熱伝導部材を一体に設け、前記第二熱伝導部材を前記可溶体の両端部に当接させたことを特徴とする請求項１記載の温度ヒューズの製造方法。
【請求項３】
前記第一熱伝導部材の幅寸法Ｗ１は、対向する前記端子部間の寸法をＷ２、前記可溶体の厚み寸法をｔ１としたとき、Ｗ２≦Ｗ１＜２×ｔ１＋Ｗ２としとことを特徴とする請求項２記載の温度ヒューズの製造方法。
【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の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ノートパソコン等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が多用されている。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、二次電池の側面あるいは底面に抵抗溶接、スポット溶接等で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。二次電池の薄型化、小型化に伴い、温度ヒューズに対しても薄型化、小型化への要望が強い。
【０００３】
この要望に対して、図３、図４のように、平板状のベースフィルム１の上に一対の帯状の端子２を対向させて取り付け、その端子２間を橋絡するように可溶体３を接合し、可溶体３にフラックス４を塗布して可溶体３の表面をフラックス４で覆い、このフラックス４を塗布した可溶体３を包むようにカバーフィルム５を被せて封止した温度ヒューズが用いられている。
【０００４】
この温度ヒューズにおいて、可溶体３と端子２の接合は、可溶体３の両端部６にレーザー光を照射して可溶体３の両端部６を溶かし、可溶体３を端子２に溶接して接合することが行われている。
【０００５】
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】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−４２６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の温度ヒューズの製造方法では、可溶体の両端部にレーザー光を照射して、可溶体の両端部を溶かして端子に溶接していたため、端子の先端部分と可溶体とが溶接されず、可溶体を通る電流経路が対向する端子間の長さよりも長くなり、また、過溶融などの溶接状態によってもそのばらつきが大きくなる。この結果、温度ヒューズの抵抗値にばらつきが生じて温度ヒューズの回路を遮断する溶断特性にばらつきが生じる恐れがあるという課題を有していた。
【０００８】
本発明はこのような課題に対して、温度ヒューズの抵抗値のばらつきを抑えて、溶断特性のばらつきの少ない信頼性の高い温度ヒューズの製造方法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】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するために、絶縁材料からなる基板の上に一対の帯状の端子部を先端部で間隔を空けて対向するように固定する工程と、一対の端子部間に可溶体を橋絡して接合する工程とを備えた温度ヒューズの製造方法であって、端子部間に可溶体を橋絡して接合する工程において、可溶体の上面を覆うように熱伝導部材を当接させた状態で端子部を加熱し、端子部の熱により端子部と可溶体とを溶接する方法としたものである。
【発明の効果】
【００１０】
上記方法により、端子部間に可溶体を橋絡して接合する工程において、可溶体の上面を覆うように熱伝導部材を当接させた状態で端子部を加熱し、端子部の熱により端子部と可溶体とを溶接することりより、可溶体の端子部との接触面全体が加熱され、端子部の先端部まで可溶体が溶融して溶接されるので、可溶体を流れる電流経路が対向する端子部間の距離となって、可溶体を流れる電流経路を最短にできるとともに、そのばらつきを抑制することができる。
【００１１】
また、可溶体の上面を覆うように当接させた熱伝導部材により、可溶体の端子部との接触部分以外の溶融が抑制されて、過溶融による可溶体の形が変形して抵抗値がばらつくことを抑制することができる。
【００１２】
この結果、温度ヒューズの抵抗値のばらつきを抑えて、溶断特性のばらつきの少ない信頼性の高い温度ヒューズを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態における温度ヒューズの製造方法を説明する図
【図２】本発明の一実施の形態における温度ヒューズの可溶体の溶接方法を説明する図
【図３】従来の温度ヒューズの内観上面図
【図４】図３におけるＡ−Ａ線の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態における温度ヒューズの製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
まず図１（ａ）のように、平板状の絶縁材料からなる基板１１の上に一対の帯状の端子部１２を先端部１３で間隔を空けて対向するように固定する。
【００１６】
基板１１は、絶縁性材料である厚さ０．１ｍｍのポリエチレンナフタレートからなり、一定の間隔で搬送用のパイロット孔２０を形成したテープ状をなし、連続生産のキャリアの機能を有している。基板１１は後述する個片に分断することによりテープ状から平板状に加工される。
【００１７】
端子部１２は、平板状の銅材からなり、厚さ０．１ｍｍ、先端部分の幅を１．９ｍｍ、他方の端部の幅が２．８ｍｍの帯状をなしている。
【００１８】
そして、基板１１の上に、端子部１２を基板１１の延伸方向に対して垂直な方向に対向させ先端部１３間で１．８ｍｍの間隔をあけて配置させ、基板１１に端子部１２を固定する。
【００１９】
固定する方法としては、熱プレス、あるいは端子部１２に電流を流して端子部１２を自己発熱させ、その熱で溶着しても良い。
【００２０】
次に図１（ｂ）のように、一対の端子部１２の先端部１３間を橋絡するように可溶体１４を接合する。
【００２１】
可溶体１４は、溶融温度が８６〜１０１℃のＢｉ−Ｉｎ−Ｓｎの合金からなり、１．３×３．０×０．１５ｍｍの直方体に加工されている。
【００２２】
対向配置した端子部１２の先端部１３に溶接用フラックスを塗布し、端子部１２の先端部１３間を跨ぐように可溶体１４を載せて可溶体１４と端子部１２とを溶接により接合する。
【００２３】
可溶体１４と端子部１２の溶接について、図２を用いて詳細に説明する。図２は、可溶体１４の溶接方法を説明するもので、要部の側断面図を示している。
【００２４】
まず図２（ａ）のように、対向する端子部１２の先端部１３間を概ね均等に跨ぐように、端子部１２の上に可溶体１４を載置する。
【００２５】
次に図２（ｂ）のように、可溶体１４の上面を覆うように熱伝導部材１５を当接させる。
【００２６】
熱伝導部材１５は、可溶体１４と端子部１２との接触面の溶接部分以外の可溶体１４が溶融しないように可溶体を冷却する機能と、可溶体１４を固定する機能を有している。
【００２７】
次に図２（ｃ）のように、端子部１２を加熱し、加熱された端子部１２の熱により端子部１２と可溶体１４とを溶接する。
【００２８】
可溶体１４の上面を覆うように熱伝導部材１５を当接させた状態で、端子部１２のみを可溶体１４の溶融温度以上に加熱することにより、端子部１２を介して可溶体１４の端子部１２との接触部分１６を溶融させて、可溶体１４と端子部１２とを溶接する。
【００２９】
端子部１２を加熱する方法は、レーザー光を端子部のみに照射する方法、温めた鏝を端子部のみに当接する方法、また端子部のみに電流を流して自己発熱させる方法などいずれでもよく、本実施の形態では、レーザー光２１を端子部１２のみに照射する方法を用いている。
【００３０】
このようにすることにより、可溶体１４の端子部１２との接触面全体が加熱され、端子部１２の先端部１３まで可溶体１４が溶融して溶接されるので、可溶体１４を流れる電流経路が対向する端子部１２の先端部１３間の距離となって電流経路の抵抗値のばらつきを抑制することができる。
【００３１】
さらに、可溶体１４の上面を覆うように当接させた熱伝導部材１５により、可溶体１４の端子部１２との接触部分１６以外の溶融が抑制されて、可溶体１４の形が細くなったり太くなったり変形して抵抗値がばらつくことを抑制することができる。
【００３２】
この結果、温度ヒューズに通電したときの自己発熱のばらつきが抑制され、より高精度な信頼性の高い溶断特性を得ることができる。
【００３３】
特に、近年の二次電池の大電流、大容量化に伴い、低抵抗化が求められる温度ヒューズにおいて、本実施の形態のように、端子部１２の材質に比抵抗の小さい銅材を用いて低抵抗化した場合に、銅材の比抵抗１７ｎΩｍに対して、主に携帯機器に用いられるＢｉ−Ｉｎ−Ｓｎ系合金では、比抵抗がＢｉでは１２８０ｎΩｍ、Ｉｎでは８７ｎΩｍ、Ｓｎでは１１５ｎΩｍと高く、従来の、可溶体の両端部を直接加熱して溶接した方法では、可溶体に流れる電流経路を短くすることができずに低抵抗化に十分対応することができないものであった。
【００３４】
これに対して本発明の温度ヒューズの製造方法では、可溶体１４に流れる電流経路を端子部１２の先端部１３間の最短距離にすることができるので、低抵抗化に対応した高精度な温度ヒューズを製造することができるものである。
【００３５】
中でも、可溶体１４にＢｉを含む合金を用い、端子部１２の材質を銅材とした温度ヒューズおいて大きな低抵抗化の効果が得られるものである。また、端子部１２の材質を銅材とした場合には、銅は熱伝導率が高いので端子部１２を加熱したときに先端部１３まで熱が伝わりやすく、より可溶体１４との溶接を容易にすることができるものである。
【００３６】
また図２（ｂ）のように、熱伝導部材１５は、可溶体１４上面の縁部よりも外側まで張り出していることが望ましく、このようにすることにより、レーザー光２１を照射して端子部１２を加熱する場合にはレーザー光２１の反射光が当たることを防止することができ、また、温めた鏝などで端子部１２を加熱する場合には鏝が可溶体１４に接触することを防止することができる。
【００３７】
そして、熱伝導部材１５を、第一熱伝導部材１５ａと、第一熱伝導部材１５ａの両側に第一熱伝導部材１５ａよりも熱伝導率が大きい第二熱伝導部材１５ｂとを一体に設け、第二熱伝導部材１５ｂを可溶体の両端部１７に当接させることが望ましい。
【００３８】
このようにすることにより、端子部１２の先端部１３に隣接する可溶体１４の冷却効果よりも、可溶体１４の両端部１７の冷却効果が大きくなり、端子部１２を加熱する部分に近い可溶体１４の両端部１７では過溶融による変形を防止し、端子部１２を加熱する部分から遠い端子部１２の先端部１３付近では冷却効果が小さいので端子部１２の先端部１３の溶接を容易にすることができる。
【００３９】
この場合、第二熱伝導部材１５ｂの材質としては、高い冷却効果を得るために、アルミニウム、マグネシウム、銅、チタン、金、銀、ニッケル、鉄、グラファイト、あるいはその合金などが使用でき、熱伝導率が２０Ｗ・ｍ-1Ｋ-1以上の材質が望ましい。
【００４０】
さらにまた、第一熱伝導部材１５ａの幅寸法Ｗ１は、対向する端子部１２間の寸法をＷ２、可溶体１４の厚み寸法をｔ１としたとき、Ｗ２≦Ｗ１＜２×ｔ１＋Ｗ２とすることが望ましい。
【００４１】
このようにすることにより、端子部１２の先端部１３に隣接した可溶体１４の溶接を容易にしつつ、第一熱伝導部材１５ａと端子部１２との間に挟まれた可溶体１４の過溶融による変形を抑制することができ、端子部１２を加熱する条件設定が容易となり生産性を向上することができる。逆に、Ｗ２＞Ｗ１では、端子部１２の先端部１３に隣接した可溶体１４の溶接を容易にしにくくなり、Ｗ１＞２×ｔ１＋Ｗ２では、第一熱伝導部材１５ａと端子部１２との間に挟まれた可溶体１４が過溶融による変形しやすくなる。
【００４２】
次に、図２（ｄ）のように、熱伝導部材１５を可溶体１４から離し、可溶体１４の溶接を終了する。
【００４３】
そして次に、カバーフィルム１８を準備する。
【００４４】
まず図１（ｃ）のように、ポリエチレンナフタレートからなり厚さ約０．１ｍｍのテープ状のカバーフィルム１８にエンボス加工を施すことによってポケット１９を形成する（図１（ｃ）において、図面手前がエンボス加工の凸起側であり、図面奥側がポケット１９の開口である）。
【００４５】
次に図１（ｂ）の基板１１上に、図１（ｃ）の第２のカバーフィルム１８を重ね合わせる。
【００４６】
このときカバーフィルム１８のポケット１９にはフラックス（図示せず）が入れられている。フラックスは、ロジン系のフラックスであり、温度ヒューズが動作して、可溶体１４が溶断するときに球状化を活性化するものである。
【００４７】
このフラックスは溶融したものをディスペンサでポケット１９の中に注入したもので、可溶体１４の上に被せられるときは軟化した状態となっており、軟化したフラックスが可溶体１４に回り込んで塗布される。
【００４８】
次に、図１（ｄ）のようにポケット１９の周囲に超音波ホーン（図示していない）を当てて基板１１とカバーフィルム１８を超音波溶着し、溶着部２２を形成することにより可溶体１４とフラックスが封止される。
【００４９】
最後に、図１（ｅ）のように溶着部２２の所定の位置で切断して個片に分断することにより、図１（ｆ）のような温度ヒューズを得る。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係る温度ヒューズの製造方法は、温度ヒューズの抵抗値のばらつきを抑えて、溶断特性のばらつきが少なく信頼性の高い温度ヒューズを製造することができ、産業上有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１１  基板
１２  端子部
１３  先端部
１４  可溶体
１５  熱伝導部材
１５ａ  第一熱伝導部材
１５ｂ  第二熱伝導部材
１６  接触部分
１７  両端部
１８  カバーフィルム
１９  ポケット
２０  パイロット孔
２１  レーザー光
２２  溶着部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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