(57)【要約】  本発明は、樹脂ベース、第１ターミナル、ＰＴＣ素子、バイメタル素子、アーム、上方プレートおよび樹脂カバーを有して成る保護装置であって、リードまたは他の電気要素との接続に関して自由度が高く、外部で生じた異常発熱に対する感度が高い保護装置に関する。本発明の保護装置は、樹脂ベース、第１ターミナル、ＰＴＣ素子、バイメタル素子、アーム、上方プレートおよび樹脂カバーを有して成る保護装置であって、樹脂ベースおよび樹脂カバーにより規定される樹脂ハウジング内に、第１ターミナル、ＰＴＣ素子、バイメタル素子、アーム、および上方プレートが、この順に重ねられており、樹脂カバーの一部から上方プレートの一部が露出しており、この露出部が第２ターミナルとして機能し、第１ターミナル、アームおよび上方プレートがこの順で電気的に直列に接続された状態にあり、バイメタル素子が作動する異常時には、第１ターミナルとアームとが電気的に遮断された状態になる一方、第１ターミナル、ＰＴＣ素子、バイメタル素子、アームおよび上方プレートがこの順で電気的に直列に接続された状態となるように構成されていることを特徴とする。
2015029826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂ベース、第１ターミナル、ＰＴＣ素子、バイメタル素子、アーム、上方プレートおよび樹脂カバーを有して成る保護装置であって、
樹脂ベースおよび樹脂カバーにより規定される樹脂ハウジング内に、第１ターミナル、ＰＴＣ素子、バイメタル素子、アーム、および上方プレートが、この順に重ねられており、
樹脂カバーの一部から上方プレートの一部が露出しており、この露出部が第２ターミナルとして機能し、
第１ターミナル、アームおよび上方プレートがこの順で電気的に直列に接続された状態にあり、
バイメタル素子が作動する異常時には、第１ターミナルとアームとが電気的に遮断された状態になる一方、第１ターミナル、ＰＴＣ素子、バイメタル素子、アームおよび上方プレートがこの順で電気的に直列に接続された状態となるように構成されていることを特徴とする保護装置。
【請求項２】
上方プレートの露出部の面積が、保護装置の上面の面積の５０〜９８％を占めることを特徴とする、請求項１に記載の保護装置。
【請求項３】
上方プレートの露出部における厚みが、０．１ｍｍより厚いことを特徴とする、請求項１または２に記載の保護装置。
【請求項４】
バイメタル素子の厚みが、０．０６ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の保護装置。
【請求項５】
２つまたはそれ以上のバイメタル素子を重ねて用いることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の保護装置。
【請求項６】
アームが、樹脂ハウジング内において、上方プレート側に凹んでいることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の保護装置。
【請求項７】
アームの幅が、１．０ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の保護装置。
【請求項８】
第１ターミナルとアームの接点における接点圧が、２０ｇ以上であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の保護装置。
【請求項９】
アームと上方プレートが溶接されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の保護装置。
【請求項１０】
樹脂ベースおよび樹脂カバーが、耐熱性樹脂により形成されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の保護装置。
【請求項１１】
第１ターミナルおよび／または上方プレートの露出部が、酸化しにくい金属によりメッキされていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の保護装置。
【請求項１２】
酸化しにくい金属が金であることを特徴とする、請求項１１に記載の保護装置。
【請求項１３】
さらに、固定用の部材を有することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載の保護装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の保護素子を有して成ることを特徴とする電気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイメタル素子およびＰＴＣ（positive temperature coefficient）素子を有して成る保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気装置（例えばモーター）に電流が過剰に流れて電気装置が異常に高い温度になった場合、あるいは過電流以外の何等かの理由で電気装置の温度が異常に高い温度になった場合等の異常が生じた際、電気装置を流れる電流を遮断して、その後、必要に応じてそのような異常の原因を解消して、電気装置の安全を確保する必要がある。そのように電流を遮断する手段としてバイメタル素子が使用されている。【０００３】
バイメタル素子は、バイメタル金属のシート部材を有して成り、それ自体が特定の温度を越えて高温になった場合、あるいはその周囲の雰囲気の温度が高くなってバイメタル素子が特定の温度を越えて高温になった場合、作動して（即ち、変形して）、バイメタル素子を流れる電流を遮断するように構成されている。【０００４】
そのようなバイメタル素子が電気装置に組み込まれている場合、過電流または他の理由によって電気装置が異常な高温になると作動して電流を遮断する。電流の遮断により電気装置の温度が低下するが、バイメタル素子自体の温度も低下するので、バイメタル素子は元の形状に戻り（即ち、復帰して）、その結果、異常の原因を取り除いて電気装置の安全を確保する前に、再び電流が流れることを許容することになり得る。【０００５】
そのように再び電流が流れることを防止するには、バイメタル素子が作動した状態を確保・維持する必要がある。そのために、電気装置の回路において、バイメタル素子を直列に配置して、その回路の電流を遮断できるようにすると共に、バイメタル素子に対してＰＴＣ素子が並列に配置されている。このような配置によって、バイメタル素子が作動した場合に、そこを流れていた電流をＰＴＣ素子に迂回させ、その電流によってＰＴＣ素子がジュール熱を発生して、その熱をバイメタル素子に伝達してバイメタル素子の作動状態を維持できる。【０００６】
このように電気回路においてバイメタル素子の作動により回路を開くように動作する可動接点を配置し、また、ＰＴＣ素子をバイメタル素子に対して並列に配置するように構成された保護装置が知られている。このような保護装置は、例えば下記特許文献１に開示されている。そのような保護装置では、ターミナルを有する樹脂ベースに設けた空間内にＰＴＣ素子、バイメタル素子およびアームが配置され、上方プレートを予め設けた樹脂カバーが樹脂ベース上に配置され、この状態で樹脂ベースと樹脂カバーとが接着剤または超音波溶融によって一体に接着されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２０３２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のような従来の保護装置は、リードまたは他の電気要素との接続部位である第１ターミナル、および第２ターミナルとして機能するアームの一部が、保護装置の両端から互いに反対方向に延在しており、リードまたは他の電気要素への接続方向が限定されるなど接続に関して自由度が比較的低かった。さらに、バイメタル素子が樹脂に囲まれていることから、外部で生じた異常発熱に対する感度が必ずしも十分ではなかった。【０００９】
また、別の問題として、上記のような従来の保護装置は、第１ターミナルとアームの接点が機械的接点であることから、衝撃または振動により瞬断を起こす可能性があり、衝撃または振動が生じやすい機器、例えば携帯電話、タブレット型パーソナルコンピューターなどの携帯機器には、必ずしも適していなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、第１ターミナル、アームおよび上方プレートを電気的に直列に接続し、上方プレートの一部を樹脂カバーから露出させ、この露出部を第２ターミナルとして用いることによって、リードまたは他の電気要素への接続の自由度が向上することを見出した。また、平常時には、保護装置の内部で生じた熱を、露出部から効率的に外部に排出することができ、保護装置の保持電流が大きくすることができることを見出した。さらに、異常時には、外部で生じた異常発熱に対する感度が向上することを見出した。【００１１】
さらに、本発明者らは、好ましい態様として、第１ターミナルとアームの接点における接点圧を、所定の圧以上とすることにより、瞬断を抑制することができることを見出した。【００１２】
本発明の１つの要旨によれば、樹脂ベース、第１ターミナル、ＰＴＣ素子、バイメタル素子、アーム、上方プレートおよび樹脂カバーを有して成る保護装置であって、
樹脂ベースおよび樹脂カバーにより規定される樹脂ハウジング内に、第１ターミナル、ＰＴＣ素子、バイメタル素子、アーム、および上方プレートが、この順に重ねられており、
樹脂カバーの一部から上方プレートの一部が露出しており、この露出部が第２ターミナルとして機能し、
第１ターミナル、アームおよび上方プレートがこの順で電気的に直列に接続された状態にあり、
バイメタル素子が作動する異常時には、第１ターミナルとアームとが電気的に遮断された状態になる一方、第１ターミナル、ＰＴＣ素子、バイメタル素子、アームおよび上方プレートがこの順で電気的に直列に接続された状態となるように構成されていることを特徴とする保護装置が提供される。【００１３】
また、好ましい態様において、上記の保護装置において、第１ターミナルとアームの接点における接点圧が３０ｇ以上であることを特徴とする保護装置が提供される。【００１４】
本発明のもう１つの要旨によれば、上記の保護素子を有して成ることを特徴とする電気装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、樹脂ベース、第１ターミナル、ＰＴＣ素子、バイメタル素子、アーム、上方プレートおよび樹脂カバーを有して成る保護装置において、上方プレートの一部を樹脂カバーから露出させ、この露出部を第２ターミナルとして用いることにより、リードを保護装置に対していずれの方向に向けても接続することが可能になる。さらに、熱伝導性が高い上方プレートが露出していることから、外部の熱がバイメタル素子に伝わりやすくなり、外部で生じた異常発熱に対する感度が向上する。好ましい態様において、第１ターミナルとアームの接点における接点圧を３０ｇ以上とすることによって、例えば携帯電話に用いた場合、落下などによる衝撃による瞬断を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の保護装置１の斜視図を模式的に示す。
【図２】図２は、図１の保護装置の上面に対して垂直で直線ｘ−ｘを含む断面図を模式的に示す。
【図３】図３は、図１の保護装置を、それを構成する要素に仮に分解したとした場合に得られる分解斜視図を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図３に、図１および図２に示す本発明の保護装置を、それを構成する要素毎に分解した様子を模式的に示すが、図３は、装置として完成状態にある、本発明の保護装置１をそれを構成する要素に仮に分解した場合に得られる分解斜視図を模式的に示すものである。
【００１８】
本発明の保護装置１は、概略的には、図１〜３に示すような構造を有する。具体的には、保護装置１は、第１ターミナル２および固定部材２６を有する樹脂ベース４および樹脂カバー６により規定される樹脂ハウジング８を有して成る。樹脂ベース４は空間１０を有し、その底部にはターミナル２の一部が露出し、その露出部分１２の上方にＰＴＣ素子１４が配置され、その上方にバイメタル素子１６が配置され、その上方にアーム１８が配置されている。ターミナルの一部２０は樹脂ハウジング８を貫通し、ハウジングの外部に延在している。ターミナルの露出部分１２、ＰＴＣ素子１４、バイメタル素子１６およびアーム１８の一部分を含む空間１０は、上方プレート２２により密閉されている。さらにこれらは、ターミナルの一部２０が樹脂ハウジング８から突出し、上方プレート２２の一部２４が外部に露出するように、樹脂カバー６により覆われている。この樹脂カバー６から露出した上方プレート２２の一部２４（以下、露出部２４ともいう）は、リードまたは他の電気要素に電気的に接続するための部分であり、第２ターミナルとして機能する。さらに、樹脂ベース４は、保護装置の基板への固定を補助するための、樹脂ハウジング８から突出し、ハウジングの外部に延在する固定部材２６を有している。なお、本実施形態においては、固定部材２６を用いているが、これは必須の要素ではなく、存在しなくてもよい。
【００１９】
保護装置１において、過電流または異常発熱が生じていない平常時には、第１ターミナル２、アーム１８および上方プレート２２は電気的に直列に接続されている。また、バイメタル素子１６は、図示するように上向き（アーム側）に凸となるよう湾曲した状態であり、アーム１８から離隔されている。この状態では、電流は、第１ターミナル２、第１ターミナルの接点部２８、アームの接点部３０、アーム１８、上方プレート２２の順（またはその逆）に流れ、ＰＴＣ素子１４およびバイメタル素子１６には電流は流れない。異常時、即ち、過電流が生じた場合または異常発熱が生じた場合には、バイメタル素子１６が作動して、上向き（図２における紙面上向き）に凸から下向き（図２における紙面下向き）に凸に変形し、これによりアーム１８が上方に持ち上げられ、アームの接点部３０と第１ターミナルの接点部２８の電気的接続が遮断される。また、変形したバイメタル素子１６は、ＰＴＣ素子１４およびアーム１８と接触してこれらと電気的に接続された状態となる。この状態では、電流は、第１ターミナル２、ＰＴＣ素子１４、バイメタル素子１６、アーム１８、上方プレート２２の順（またはその逆）に流れ、この電流により生じるジュール熱によりＰＴＣ素子１４がトリップ（動作）し、ジュール熱が生じ続ける。このジュール熱によりバイメタル素子１６は下向き凸の状態に保持され、アーム１８と第１ターミナル２の接点の開放状態を維持することができる。このとき保護されるべき回路には、実質的に電流が遮断される（ただし、漏れ電流としての微少電流は流れる）。
【００２０】
本発明の１つの態様では、第１ターミナル２、固定部材２６および樹脂ベース４は、インサート成形により一体に形成される。このようにインサート成形することにより、第１ターミナル２と樹脂ベース４間の密着性を高めることができる。樹脂ベース４は、空間１０を有し、その底部では第１ターミナル２の一部１２が露出している。この第１ターミナルの露出部分１２上にＰＴＣ素子１４が配置される。第１ターミナル２は、露出部分１２上に、ＰＴＣ素子１４との電気的接続を容易に確保できるように、例えばドーム状の接点３２を複数、例えば３個有していてもよい（図３参照）。
【００２１】
第１ターミナル２を構成する材料は、導電性の材料であれば特に限定されないが、導電性金属が好ましい。第１ターミナル２は、アーム１８の接点部３０との接点部２８を有する。当該接点部２８は、第１ターミナル２の対応する位置に貫通して設けられた穴に、接点材をかしめることにより形成することができる。本明細書において「かしめる」とは、ある部材（例えば、第１ターミナル用のプレート）に貫通して設けられた穴に、その穴の直径と同等の直径を有し、その穴の厚みよりも大きい厚み（または高さ）を有する別の部材（例えば、接点材）をはめ込み、この穴から上下に突出した部分を潰すことによりある部材に別の部材を固定することを意味する。尚、接点材は必ずしも円柱形である必要はなく、角柱形等であってもよい。第１ターミナル２にこのような接点部を形成することにより、接点部に大きな熱容量を持たせることが可能になり、これにより保護装置に比較的大きな電流を流した場合でも接点部の温度の急激な上昇を防止することができ、保護装置の保持電流を大きくすることが可能になる。
【００２２】
上記接点材を構成する金属は、特に限定されないが、熱容量が大きいものが好ましく、例えば、銀−ニッケル、銀−銅、ＡｇＣｄＯ、ＡｇＳｎＯ２、ＡｇＺｎＯ、ＡｇＳｎＯＩｎＯ、ＡｇＣｕ、銅−タングステン合金等が好ましい。硬度が低く、接点部の形状、特に厚みの微細な設計が可能であり、熱容量が大きいという観点から、９０％銀１０％ニッケル合金が好ましい。
【００２３】
第１ターミナル２は、好ましくは、第１ターミナルの少なくとも一部に、例えば露出部分１２の周囲にリブを有していてもよい。本明細書において、「リブ」とは、それが設置された部材の強度を高めるための要素または構造を言い、例えば、部材面に設置される線状、棒状またはストリップ状の補強材、部材の表面の一部を凸状または凹状に変形させた構造が挙げられる。このようなリブを形成することにより、保護装置の剛性、特に裏面（即ち、第１ターミナル側の面）からの外圧に対する強度を高めることができる。
【００２４】
上記したように、第１ターミナルの一部２０は、樹脂ハウジング８の側面を貫通して外向きに延在している。この第１ターミナルの一部２０は、本発明の保護装置１を所定の電気要素に電気的に接続するための部分であり、第１ターミナルの本来の機能を果たす。図示するように、第１ターミナルの一部２０に接点３４を設けてよい。
【００２５】
好ましくは、樹脂ベース６は、耐熱性樹脂により形成される。このような樹脂を用いることにより、リフロー炉など高温環境に付された場合であっても、保護素子の変形を防止することができ、表面実装が可能になる。
【００２６】
上記の耐熱性樹脂としては、例えば、ＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer）樹脂、ポリアミド系樹脂、ＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide）系樹脂等が挙げられる。
【００２７】
本発明の保護装置は、固定部材２６を有していてもよい。固定部材の位置は、図示した例に限定されず、設置可能ないずれの箇所に設置してもよい。また、固定部材は、複数個、例えば２つ、３つまたは４つ以上存在してもよい。このような固定部材を備えることにより、保護装置を基板に、より確実に、より安定して設置することが可能になる。
【００２８】
本発明の保護装置において、上記第１ターミナルの露出部分１２の上方にＰＴＣ素子１４が配置されている。その結果、第１ターミナル２とＰＴＣ素子１４は、例えば接点３２を介して電気的に接続されている。
【００２９】
上記ＰＴＣ素子としては、セラミックＰＴＣ素子またはポリマーＰＴＣ素子のいずれを用いてもよいが、ポリマーＰＴＣ素子を使用するのが好ましい。ポリマーＰＴＣ素子は、セラミックＰＴＣ素子と比較して、素子自体の抵抗値が低く、一定以上の温度になっても自己破壊が生じにくいという点で有利である。また、ポリマーＰＴＣ素子は、セラミックＰＴＣ素子と比較して、トリップ状態を維持するために必要な電圧が低く、回路の電圧が低い状態であってもトリップ状態を維持することができる。この結果、接点を開放状態に維持することができ（ラッチ状態）、接点の開閉を繰り返すチャタリング現象を防止できるという点で有利である。さらに、保持電流値が同等である場合、ポリマーＰＴＣ素子は、セラミックＰＴＣ素子よりも小型・低抵抗である点でも好ましい。
【００３０】
一般的に、上記ポリマーＰＴＣ素子は、導電性充填剤（例えばカーボンブラック、ニッケル合金等）が分散しているポリマー（例えばポリエチレン、ポリビニリデンフルオライド等）を含んで成る導電性組成物を押出することによって得られる層状のＰＴＣ要素およびその両側に配置された電極（例えば金属箔）を有して成る。
【００３１】
ポリマーＰＴＣ素子の大きさおよび形状は、特に限定されないが、本発明の保護装置では、例えば直径２．０ｍｍ以下、厚さ０．２０ｍｍ以下のディスク状のものを使用することができる。
【００３２】
本発明の保護装置において、ＰＴＣ素子としてポリマーＰＴＣ素子を使用する場合、その抵抗値は、０．８〜１０Ωであるのが好ましく、４．５〜１０Ωであるのがより好ましい。例えば、ポリマーＰＴＣ素子の抵抗値を０．８Ω以上とすることにより、３Ｖでトリップした状態を維持することができる。また、ポリマーＰＴＣ素子の抵抗値を４．５Ω以上とすることにより、３Ｖでのトリップ状態時の漏れ電流を０．２Ａ以下とすることが可能になる。また、ポリマーＰＴＣ素子の抵抗値を１０Ω以下とすることにより、その製造に際して、抵抗値のバラツキを小さくするのが容易になる。
【００３３】
尚、本明細書において、ポリマーＰＴＣ素子の抵抗値とは、ポリマーを含んで成る導電性組成物を押し出して得られるＰＴＣ要素の両側に電極（好ましくはニッケル箔）を圧着して得られるポリマーＰＴＣ素子の両電極間に２５℃にて６．５ｍＶ（直流）の電圧を印可した状態で測定される電流値および印可電圧から算出される抵抗値（４端子法による測定、抵抗測定器の測定レンジの印可電流：１００ｍＡ）を意味する。尚、電極の抵抗値はＰＴＣ要素の抵抗値と比較した場合、無視できるほどに小さいので、ＰＴＣ素子の抵抗値は、ＰＴＣ要素の抵抗値に実質的に等しい。
【００３４】
本発明の保護装置において、ＰＴＣ素子１４の上方にはバイメタル素子１６が配置されている。当該バイメタル素子１６は、空間１０内に設けた段差部３６またはＰＴＣ素子１４の肩部で支持される。好ましくは、バイメタル素子１６は、ＰＴＣ素子の肩部で支持され、段差部３６からは離隔している。このように配置することにより、保護装置の温度が通常の使用温度よりも低温である場合、例えば室温から−４０℃となる場合、バイメタル素子の曲率が大きくなり、その高さ（バイメタル素子の縁から頂点部までの高さ）が高くなるが、バイメタル素子の縁が、段差部３６に到達するまで、バイメタル素子の頂点がアームに接近することを抑制することができる。また、好ましくは、段差部３６は、低温時のバイメタル素子１６の変形を抑制するために、図示したように、段差部の縁に沿った凸部を有する。
【００３５】
当該バイメタル素子１６は、異常状態と判断すべき温度で変形するものであれば特に限定されず、自体公知のものを用いることができる。平常時には、バイメタル素子１６は、ＰＴＣ素子１４と電気的に接続されていてもいなくてもよいが、異常時には電気的に接続される。
【００３６】
バイメタル素子１６は、樹脂ベースの空間１０が許容し得る限り、できるだけ主表面の面積が大きいものが好ましい。主表面の面積を大きくすることにより、動作温度のばらつきを低減することができ、また、異常時に変形した際にアーム１８を上方に持ち上げる力が大きくなる。これにより、第１ターミナルとアームの接点圧を大きくすることが可能になり、その結果、瞬断をより抑制することが可能になる。
【００３７】
図示した実施形態では、バイメタル素子１６は１つであるが、２つまたはそれ以上用いてもよい。複数枚のバイメタル素子を用いることにより、異常時に変形した際にアーム１８を上方に持ち上げる力が大きくなる。２つ以上のバイメタル素子を用いる場合、それらは、同じバイメタル素子であっても、異なるバイメタル素子であってもよい。具体的には、動作温度が異なるものを用いる、例えば上側のバイメタル素子の動作温度が、下側のバイメタル素子の動作温度よりも高いものを用いる；厚みおよび／またはサイズが異なるものを用いる；バイメタル素子同士の接触面の曲率を合わせて用いる；または最下層のバイメタル素子以外は中央突起を有さないものを用いてもよい。このように、種々のバイメタル素子を組み合わせることにより、バイメタル素子が下向き凸に変形した場合のアームの持ち上げ力を調整することができる。
【００３８】
バイメタル素子１６の厚みは、１枚で用いる場合は、好ましくは０．０６ｍｍ以上、より好ましくは０．０７ｍｍ以上であり、２枚で用いる場合は、好ましくは０．０５８ｍｍ以上である。このような厚みのバイメタル素子を用いることにより、第１ターミナル２とアーム１８の接点圧を大きくした場合であっても、異常時にアーム１８を上方に持ち上げるのに十分な力を得ることができる。３つ以上のバイメタル素子を用いる場合は、より薄いバイメタル素子であってもよい。また、バイメタル素子１６の厚みは、特に限定されないが、例えば０．２ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下である。バイメタル素子１６の厚みを０．２ｍｍ以下とすることにより、保護装置をより小型化することが可能になる。
【００３９】
好ましくは、バイメタル素子１６は、その下面（ＰＴＣ素子側）の中央部付近に、突起、例えばドーム状の凸部３８を有していてもよい。この突起は、バイメタル素子１６が作動して、上向きに凸の状態から下向きに凸となった場合、ＰＴＣ素子１４と接触した状態となる。この突起の高さに相当する分だけアーム１８がさらに上方に押し上げられるので、バイメタル素子１６自体の湾曲の程度がより小さい場合であっても、アーム１８を十分に押し上げることができ、アームと第１ターミナルの接点での電気的接続をより確実に遮断することができる。
【００４０】
本発明の保護装置において、アーム１８は、バイメタル素子１６の上方に配置されており、上方プレート２２と、接点部３０と反対の端部にて電気的に接続されている。アーム１８と上方プレート２２との接続方法は、特に限定されるものではなく、半田付け、溶接などが挙げられるが、好ましくは溶接、より好ましくはレーザー溶接が用いられる。また、アーム１８と上方プレート２２は、元々一体に形成されていてもよい。
【００４１】
また、アーム１８は、接点部３０を有し、図示するように、その接点部３０が水平方向（樹脂ベースの底面の延在方向）に対してやや下方に位置するように湾曲している状態に形成されているのが好ましい。この接点部３０は、平常時には、第１ターミナルの接点部２８と接触しており、異常時には、バイメタル１６が変形することによりアーム１８が上方に持ち上げられ、この接触状態が解除される。
【００４２】
上記接点部３０は、第１ターミナルの接点部２８と同様に、アーム１８の対応する位置に設けられた穴に、接点材をかしめることにより形成することができる。アーム１８にこのような接点部を形成することにより、接点部に大きな熱容量を持たせることが可能になり、これにより保護装置に比較的大きな電流を流した場合でも接点部の温度の急激な上昇を防止することができ、保護装置の保持電流を大きくすることが可能になる。なお、第１ターミナルの接点部２８およびアーム１８の接点部３０のいずれか一方が、接点材を第１ターミナルまたはアームにかしめることにより形成されていればよいが、好ましくは両方の接点部が接点材をかしめることにより形成される。
【００４３】
上記接点材を構成する金属は、第１ターミナルの接点部２８を形成する接点材を構成するものと同様であってよい。
【００４４】
また、アーム１８は、異常時にバイメタル素子が変形した場合にアームとバイメタル素子との電気的接続をより確実にするために、バイメタル素子が下向き凸に変形した場合に接触する箇所に、接点４０、４２を有していてもよい。
【００４５】
好ましくは、アーム１８は、図示するように、空間１０内で上方プレート側に凹状の形状を有する。すなわち、図２に示すように、アーム１８においてバイメタル素子の上方に位置する箇所が、上方プレート側に曲がった形状を有する。このような形状とすることにより、平常時にバイメタル素子１６との距離を大きくとることができ、より確実に絶縁状態を確保することができる。
【００４６】
アーム１８を構成する材料は、導電性の材料であれば特に限定されないが、好ましくはりん青銅やベリリウム銅等を含む銅合金、Ｎｉ、またはこれらに表面処理（金、銀、またはＮｉめっき等）をしたものが挙げられる。
【００４７】
アーム１８は、好ましくは１．０ｍｍ以上、より好ましくは１．５ｍｍ以上の幅を有する。アームの幅を１．０ｍｍ以上とすることにより、第１ターミナルの接点部２８とアームの接点部３０の接点圧をより大きくすることができ、衝撃、振動などによる瞬断を抑制することができる。また、アーム１８の幅は、特に限定されないが、例えば３．０ｍｍ以下、好ましくは２．５ｍｍ以下である。アーム１８の幅を３．０ｍｍ以下とすることにより、保護装置をより小型化することが可能になる。
【００４８】
アーム１８は、好ましくは３．０〜５．０ｍｍ、より好ましくは３．５〜４．５ｍｍの長さを有する。この範囲の長さとすることにより、保護装置をより小型化することができる。また、可動接点の移動距離及びバイメタル素子の作動時の持ち上げ力にもよるが、５．０ｍｍ以下とすることにより長さを短くすることで振動などの影響を受けにくくすることができ、より瞬断を抑制できる。また、３．０ｍｍ以上とすることにより、可動接点の移動距離が大きくなりより確実な遮断が可能となる。
【００４９】
好ましくは、本発明の保護装置で用いられるアームは、幅１．０〜３．０ｍｍ、長さ３．０〜５．０ｍｍである。
【００５０】
上記第１ターミナルの接点部２８とアームの接点部３０の接点圧は、特に限定されないが、好ましくは２０ｇ以上、より好ましくは３０ｇ以上である。このような接点圧とすることにより、保護装置を備えた電子機器の落下による衝撃などによる瞬断を抑制することができる。また、接点圧は、特に限定されないが、例えば６０ｇ以下、好ましくは４０ｇ以下である。接点圧を６０ｇ以下とすることにより、可動接点を動作させることが容易になり、可動接点を動作させるバイメタル素子の設計の自由度が向上する。上記「接点圧」とは、第１ターミナルの接点部２８とアームの接点部３０の接触圧であり、アームの接点部３０が、第１ターミナルの接点部２８に押しつけられる圧力を意味する。接触圧は、一般的な接触圧測定器、例えばプッシュプルゲージ  ＲＸ−１（ＡＩＫＯＨ）により測定することができる。
【００５１】
本発明の保護装置において、空間１０内のアームの上方には、上方プレート２２が配置されており、上記したように、アーム１８と電気的に接続されている。また、上方プレートの一部２４は、樹脂カバー６から外部に露出している。上方プレート２２は、外部に露出していることから、外部で異常発熱が生じた際、効率よく保護装置の内部に熱を伝える機能を有する。この機能により、本発明の保護装置は、速やかに異常発熱を感知してバイメタル１６を動作させ、電流を遮断することができる。また、平常時には、保護装置の内部、特に接点で生じた熱を装置外部に効率的に消散することができ、これにより保持電流を大きくすることができる。
【００５２】
この上方プレートの露出は、可能な限り大きいことが好ましく、例えば、上方プレートの露出の面積は、保護装置の上面の面積の５０％以上が好ましく、６０％以上がより好ましく、７０％以上がさらに好ましい。また、上方プレートをより確実に固定するという観点から、上方プレートの露出の面積は、保護装置の上面の面積の９８％以下、例えば９０％以下または８０％以下が好ましい。
【００５３】
この上方プレートの一部２４（露出部２４）は、リードまたは他の電気要素に電気的に接続するための部分であり、第２ターミナルとして機能する。この露出部２４の露出面を含む平面に障害となる他の要素が存在しないので、リードまたは他の電気要素の接続方向が限定されない。また、露出面の面積を大きくすることにより、例えば保護装置の上面（上方プレートの露出面を含む面）の４０〜８０％、好ましくは５０〜７０％の面積とすることにより、接続が容易になり、特に複数のリードまたは他の電気要素への接続が容易になる。
【００５４】
本発明の保護装置においては、この上方プレートの露出部２４に直接リードまたは他の電気要素を溶接することができる。
【００５５】
上方プレート２２は、特にその露出部２４において、好ましくは０．１ｍｍより大きな厚み、より好ましくは０．２ｍｍ以上の厚みを有することが好ましい。このような厚みとすることにより、露出部２４に直接リードまたは他の電気要素を溶接する場合の溶接荷重への耐性を高めることができる。また、上方プレート２２の厚みは、特に限定されないが、例えば１．０ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下である。上方プレート２２の厚みを１．０ｍｍ以下とすることにより、保護装置をより小型化することが可能になる
【００５６】
好ましくは、露出面２４は、酸化しにくい金属によりメッキされていることが好ましい。このような金属でメッキすることにより、保護素子をリフロー炉において熱処理した際に、露出面が酸化して抵抗が増加することを防止することができる。同様の観点から、第１ターミナルの一部２０も酸化しにくい金属によりメッキされていることが好ましい。
【００５７】
酸化しにくい金属としては、限定するものではないが、例えば、金、白金、銀、銅等が挙げられ、特に金が好ましい。
【００５８】
本発明の保護装置において、上方プレート２２の露出部２４以外の部分を覆うように、樹脂カバー６が配置される。樹脂カバー６は、樹脂ベース４とともに樹脂ハウジング８を規定する。樹脂カバー６と樹脂ベース４は、例えば接着剤、超音波溶着、レーザー溶着などによって接着することができる。
【００５９】
樹脂カバー６を構成する樹脂は、特に限定されず、樹脂ベース４を構成する樹脂と同じものであっても異なるものであってもよいが、耐熱性樹脂であることが好ましい。樹脂ベース４を構成する樹脂と相溶性である樹脂、好ましくは同じ樹脂を用いることにより、樹脂ベース４と樹脂カバー６の接着をより確実にすることができる。
【００６０】
また、樹脂カバー６は、第１ターミナル２および必要に応じて存在する固定部材２６を有する樹脂ベース４、ＰＴＣ素子１４、バイメタル素子１６、アーム１８ならびに上方プレート２２を図示するように組み立てたアッセンブリを所定の金型に入れ、金型の一方の側方から第１ターミナルの一部２０が外向きに延在し、また、金型の他方の側方から固定部材２６が外向きに延在した状態で、樹脂を射出成形することによって、即ち、インサート成形することによってアッセンブリの周囲に形成してもよい。
【００６１】
インサート成形する場合、図示するように、上方プレート２２は、樹脂ベース４によって規定されている空間１０を実質的に閉鎖していることが好ましい。尚、「実質的に閉鎖する」とは、本発明の保護装置の製造において、樹脂カバー６をインサート成形により形成した場合に、成形に用いる溶融樹脂が空間１０内に侵入できない状態にあることを意味する。換言すれば、本発明の保護装置においては、樹脂カバー６をインサート成形した場合に、成形に用いた樹脂が、空間１０内に侵入していない状態にあることを意味する。
【００６２】
本発明の保護装置は、例えば上方プレートを覆う樹脂が存在しないので、小型化が可能であり、特にその厚みは、例えば、１．５ｍｍ以下、より好ましくは１．０ｍｍ以下のサイズとすることができる。また、好ましくは、本発明の保護装置は、幅２．０〜４．５ｍｍ、長さ４．５〜１５．０ｍｍである。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の保護装置は、携帯電話、タブレット機器などのリチウムイオンバッテリー電池セルの保護装置として好適に利用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１…保護装置；２…第１ターミナル；４…樹脂ベース
６…樹脂カバー；８…樹脂ハウジング；１０…空間
１２…露出部分；１４…ＰＴＣ素子；１６…バイメタル素子
１８…アーム；２０…第１ターミナルの一部；２２…上方プレート
２４…上方プレートの一部（露出部）；２６…固定部材
２８…第１ターミナルの接点部；３０…アームの接点部
３２…接点；３４…接点；３６…段差部；３８…凸部
４０，４２…接点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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