(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
上記絶縁基板の表面に形成された第１の電極及び第２の電極と、
上記第１、第２の電極間にわたって接続された可溶導体と、
上記絶縁基板の裏面に形成され、通電により発熱し上記可溶導体を溶断する発熱体と、
上記絶縁基板の裏面に形成された裏面電極とを備え、
上記発熱体と上記裏面電極とが絶縁層を介して重畳されているヒューズ素子。
【請求項２】
上記裏面電極は、上記発熱体と接続された発熱体引出電極である請求項１記載のヒューズ素子。
【請求項３】
上記発熱体引出電極は、上記絶縁基板を貫通する導電スルーホールを介して、上記絶縁基板の表面に形成され上記可溶導体と接続された中間電極と接続されている請求項２記載のヒューズ素子。
【請求項４】
上記発熱体が上記導電スルーホールの一部又は全部と重畳されている請求項３記載のヒューズ素子。
【請求項５】
上記発熱体引出電極は、上記絶縁基板の側面に設けられたキャスタレーションを介して上記中間電極と接続されている請求項３又は４に記載のヒューズ素子。
【請求項６】
上記絶縁基板の裏面から上記発熱体引出電極、上記絶縁層、上記発熱体の順に積層されている請求項２〜５のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項７】
上記発熱体が保護層によって被覆されている請求項６記載のヒューズ素子。
【請求項８】
上記裏面電極は、上記第１、第２の電極と接続され、回路基板に実装される第１、第２の実装電極である請求項１記載のヒューズ素子。
【請求項９】
上記第１、第２の実装電極は、それぞれ上記絶縁基板を貫通する導電スルーホールを介して、上記絶縁基板の表面に形成された上記第１、第２の電極と接続されている請求項８記載のヒューズ素子。
【請求項１０】
上記発熱体が上記導電スルーホールの一部又は全部と重畳されている請求項９記載のヒューズ素子。
【請求項１１】
上記第１、第２の実装電極は、上記絶縁基板の側面に設けられたキャスタレーションを介して上記第１、第２の電極と接続されている請求項８〜１０のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項１２】
上記第１、第２の実装電極は、上記絶縁基板の裏面と上記発熱体との間に設けられた下層部と、上記下層部と接続され上記回路基板に実装される上層部とを有し、
上記絶縁基板の裏面から上記第１、第２の実装電極の上記下層部、第１の絶縁層、上記発熱体、第２の絶縁層、上記第１、第２の実装電極の上記上層部の順に積層されている請求項８〜１１のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項１３】
上記第１の絶縁層が上記第１、第２の実装電極の上記下層部間にわたって形成され、
上記発熱体が上記第１の絶縁層上に形成されている請求項１２記載のヒューズ素子。
【請求項１４】
上記第１、第２の実装電極は、上記第１、第２の電極と接続されるとともに上記回路基板に実装される上層部からなり、
上記絶縁基板の裏面から上記発熱体、第２の絶縁層、上記上層部の順に積層されている請求項１１に記載のヒューズ素子。
【請求項１５】
上記裏面電極は、上記発熱体と接続された発熱体引出電極、及び上記第１、第２の電極と接続され、回路基板に実装される第１、第２の実装電極である請求項１記載のヒューズ素子。
【請求項１６】
上記発熱体引出電極は、上記絶縁基板を貫通する中間電極用導電スルーホールを介して、上記絶縁基板の表面に形成され上記可溶導体と接続された中間電極と接続され、
上記第１、第２の実装電極は、それぞれ上記絶縁基板を貫通する第１、第２の電極用導電スルーホールを介して、上記絶縁基板の表面に形成された上記第１、第２の電極と接続されている請求項１５記載のヒューズ素子。
【請求項１７】
上記発熱体が上記中間電極用導電スルーホール及び上記第１、第２の電極用導電スルーホールの一部又は全部と重畳されている請求項１６記載のヒューズ素子。
【請求項１８】
上記発熱体引出電極は、上記絶縁基板の側面に設けられたキャスタレーションを介して上記中間電極と接続され、
上記第１、第２の実装電極は、上記絶縁基板の側面に設けられたキャスタレーションを介して上記第１、第２の電極と接続されている請求項１６又は１７に記載のヒューズ素子。
【請求項１９】
上記第１、第２の実装電極は、上記絶縁基板の裏面と上記発熱体との間に設けられた下層部と、上記下層部と接続され上記回路基板に実装される上層部とを有し、
上記絶縁基板の裏面から上記発熱体引出電極及び上記第１、第２の実装電極の上記下層部、第３の絶縁層、上記発熱体、第４の絶縁層、上記第１、第２の実装電極の上記上層部順に積層されている請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項２０】
上記第１、第２の実装電極は、上記第１、第２の電極と接続されるとともに上記回路基板に実装される上層部からなり、
上記絶縁基板の裏面から発熱体引出電極、上記発熱体、第４の絶縁層、上記上層部の順に積層されている請求項１８に記載のヒューズ素子。
【請求項２１】
絶縁基板と、
上記絶縁基板の表面に形成された第１の電極及び第２の電極と、
上記第１、第２の電極間にわたって接続された可溶導体と、
上記絶縁基板に形成され、通電により発熱し上記可溶導体を溶断する発熱体と、
上記絶縁基板の裏面に形成された第１の外部接続電極及び第２の外部接続電極とを備え、
上記第１の電極と上記第１の外部接続電極、及び上記第２の電極と上記第２の外部接続電極のいずれか又は両方が、上記絶縁基板を貫通する導電スルーホールを介して接続され、
上記発熱体は上記絶縁基板の裏面に形成され、
上記第１、第２の電極間に設けられ、上記可溶導体と接続された中間電極と、
上記絶縁基板の裏面に設けられ、上記発熱体と接続された発熱体引出電極とを備え、
上記中間電極と上記発熱体引出電極とは、上記絶縁基板を貫通する導電スルーホール、キャスタレーション又は上記絶縁基板の側面に設けられた側面電極を介して接続されているヒューズ素子。
【請求項２２】
上記第１の電極と上記第１の外部接続電極、及び上記第２の電極と上記第２の外部接続電極のいずれか又は両方が、キャスタレーション又は上記絶縁基板の側面に設けられた側面電極を介して接続されている請求項２１記載のヒューズ素子。
【請求項２３】
上記発熱体は上記絶縁基板の表面に形成され、
上記絶縁基板の表面に設けられ、上記発熱体と接続された発熱体引出電極と、
上記第１、第２の電極間において、絶縁層を介して上記発熱体と重畳され、上記発熱体引出電極及び上記可溶導体と接続された中間電極とを備え、
上記発熱体引出電極は、上記絶縁基板の裏面にわたるキャスタレーションが設けられている請求項２１又は２２に記載のヒューズ素子。
【請求項２４】
上記絶縁基板の表面に上記第１、第２の電極及び上記発熱体との導通に関与しない第１の独立端子が設けられ、
上記絶縁基板の裏面に上記第１、第２の電極及び上記発熱体との導通に関与しない第２の独立端子が設けられ、
上記第１、第２の独立端子がキャスタレーション又は上記絶縁基板の側面に設けられた側面電極を介して接続されている請求項２１〜２３のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源ラインや信号ラインを遮断することにより回路を保護するヒューズ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばリチウムイオン二次電池向けの保護回路に用いられるヒューズ素子として、絶縁基板に形成された第１の電極、発熱体に繋がる発熱体引出電極、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によって溶断するもの、あるいは外部からの信号によりヒューズ素子内部に設けた発熱体へ通電することによって回路側が意図するタイミングで可溶導体を溶断するものがある。
【０００３】
図３０にヒューズ素子の一例を示す。図３０〜図３２に示すヒューズ素子８０は、絶縁基板８５と、絶縁基板８５表面８５ａの両端に形成された第１、第２の電極８１，８２と、絶縁基板８５の裏面８５ｂに積層され絶縁層８６に覆われた発熱体８４と、絶縁基板８５の表面８５ａ上に積層され発熱体８４と電気的に接続された中間電極８８と、両端が第１、第２の電極８１，８２にそれぞれ接続され、中央部が中間電極８８に接続された可溶導体８３とを備える。
【０００４】
第１、第２の電極８１，８２は、絶縁基板８５の裏面８５ｂに設けられた第１、第２の実装電極９１，９２とスルーホール９０を介して接続されている。また、発熱体８４は、一端を絶縁基板８５の裏面８５ｂに設けられた発熱体引出電極８７と接続され、他端を絶縁基板８５の裏面８５ｂに設けられた発熱体電極９３と接続されている。発熱体引出電極８７は、スルーホール９４を介して中間電極８８と接続されている。また、可溶導体８３は、発熱体８４の発熱により速やかに溶断される材料からなり、例えばハンダや、Ｓｎを主成分とするＰｂフリーハンダ等の低融点金属からなる。
【０００５】
ヒューズ素子８０は、過充電、過放電等の異常が検知されると、外部回路と接続された発熱体電極９３より発熱体８４へ通電される。ヒューズ素子８０は、発熱体８４が発熱することにより可溶導体８３が溶融し、この溶融導体を第１、第２の電極８１，８２及び中間電極８８に集めることにより、第１及び第２の電極８１，８２間の電流経路を遮断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２７９０４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
リチウムイオン二次電池が搭載される機器の小型化の要請や、電動工具や電気自動車といった大電流用途へ対応するために多数のリチウムイオン二次電池を搭載する必要に伴う省スペース化の要請等により、ヒューズ素子は一層の小型化が求められている。
【０００８】
図３２に示すように、ヒューズ素子８０は、絶縁基板８５の裏面８５ｂに発熱体８４、発熱体引出電極８７及び第１、第２の実装電極９１，９２が形成されている。しかし、ヒューズ素子８０の小型化を進めると、第１、第２の実装電極９１，９２によって発熱体８４を配置できる領域が狭まり、通電発熱によっても可溶導体８３を迅速に溶断することができない、あるいは局所的に過熱し可溶導体８３の溶断前に発熱体８４自身が焼切れてしまい、可溶導体８３を安定して溶断できないといったリスクが想定される。例えば、ヒューズ素子は、絶縁基板のサイズを３ｍｍ×２ｍｍまで小型する場合を想定すると、発熱体８４のサイズは０．８ｍｍ×０．８ｍｍと小さくなってしまい、安定的に溶断できる可溶導体の大きさに制約が生じ、大電流用途への対応が困難となる。
【０００９】
一方、発熱体８４の形成領域をある程度確保しようとすると、発熱体引出電極８７や第１、第２の実装電極９１，９２が小さくなり、絶縁基板８５の表面８５ａに形成された中間電極８８や第１、第２の電極８１，８２とキャスタレーションやスルーホールを介しての導通を取るスペースが不十分となる。あるいは第１、第２の実装電極９１，９２が狭くなることで実装基板への接続面積が足りなくなり、十分な接続強度を確保することができないといった問題が生じ得る。
【００１０】
そこで、本発明は、ヒューズ素子の小型化によっても、発熱体の形成領域を確保して可溶導体を安定して溶断するとともに、実装電極の接続面積を確保して実装基板との接続強度を確保することができるヒューズ素子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】
【００１１】
上述した課題を解決するために、本発明に係るヒューズ素子は、絶縁基板と、上記絶縁基板の表面に形成された第１の電極及び第２の電極と、上記第１、第２の電極間にわたって接続された可溶導体と、上記絶縁基板の裏面に形成され、通電により発熱し上記可溶導体を溶断する発熱体と、上記絶縁基板の裏面に形成された裏面電極とを備え、上記発熱体と上記裏面電極とが絶縁層を介して重畳されているものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、素子を小型化した場合でも，発熱体の有効面積と実装電極の両方を最大化することができる。したがって、発熱体の発熱が絶縁層を介して重畳された電極からも伝熱するため，可溶導体の溶断がより迅速化、安定化する。また、実装電極の面積を十分に確保することができ、回路基板との接続強度を向上させ、またヒューズ抵抗の上昇を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明が適用されたヒューズ素子の絶縁基板の表面側を示す平面図である。
【図２】図２（Ａ）は本発明が適用されたヒューズ素子の絶縁基板の裏面側を示す底面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図３は、本発明が適用されたヒューズ素子を用いたバッテリ回路の一構成例を示す回路図である。
【図４】図４は、本発明が適用されたヒューズ素子の回路図である。
【図５】図５（Ａ）は本発明が適用された他のヒューズ素子の絶縁基板の表面側を示す平面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図６】図６は、図５に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、絶縁基板の裏面に発熱体引出電極、第１、第２の実装電極の下層部及び発熱体電極を形成し、下層部上に第１の絶縁層を形成した状態を示す底面図である。
【図７】図７は、図５に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、第１の絶縁層上に発熱体を形成することにより、発熱体と下層部とを重畳させた状態を示す底面図である。
【図８】図８は、図５に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、発熱体上に第２の絶縁層を形成した状態を示す底面図である。
【図９】図９は、図５に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、第２の絶縁層の上に第１、第２の実装電極の上層部を形成した状態を示す底面図である。
【図１０】図１０（Ａ）は本発明が適用された他のヒューズ素子の絶縁基板の表面側を示す平面図であり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図１１】図１１は、図１０に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、絶縁基板の裏面に発熱体引出電極及び発熱体電極を形成した状態を示す底面図である。
【図１２】図１２は、図１０に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、絶縁基板の裏面に発熱体を形成した状態を示す底面図である。
【図１３】図１３は、図１０に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、発熱体上に第２の絶縁層を形成した状態を示す底面図である。
【図１４】図１４は、図１０に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、第２の絶縁層の上に第１、第２の実装電極の上層部を形成した状態を示す底面図である。
【図１５】図１５（Ａ）は本発明が適用された他のヒューズ素子の絶縁基板の表面側を示す平面図であり、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図１６】図１６は、図１５に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、絶縁基板の裏面に発熱体引出電極、第１、第２の実装電極の下層部及び発熱体電極を形成し、発熱体引出電極及び下層部上に第３の絶縁層を形成した状態を示す底面図である。
【図１７】図１７は、図１５に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、第３の絶縁層上に発熱体を形成した状態を示す底面図である。
【図１８】図１８は、図１５に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、発熱体上に第４の絶縁層を形成した状態を示す底面図である。
【図１９】図１９は、図１５に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、第４の絶縁層の上に第１、第２の実装電極の上層部を形成した状態を示す底面図である。
【図２０】図２０（Ａ）は本発明が適用された他のヒューズ素子の絶縁基板の表面側を示す平面図であり、図２０（Ｂ）は図２０（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図２１】図２１は、図２０に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、絶縁基板の裏面に発熱体引出電極発熱体電極を形成した状態を示す底面図である。
【図２２】図２２は、図２０に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、絶縁基板の裏面に発熱体を形成した状態を示す底面図である。
【図２３】図２３は、図２０に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、発熱体上に第４の絶縁層を形成した状態を示す底面図である。
【図２４】図２４は、図２０に示すヒューズ素子の製造工程を示す図であり、第４の絶縁層の上に第１、第２の実装電極の上層部を形成した状態を示す底面図である。
【図２５】図２５（Ａ）は変形例に係るヒューズ素子の絶縁基板の表面側をキャップを省略して示す平面図であり、図２５（Ｂ）は図２５（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図２６】図２６は、図２５（Ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。
【図２７】図２７は、外部回路基板へ実装された状態を示す断面図である。
【図２８】図２８は、他の変形例に係るヒューズ素子の絶縁基板の表面側をキャップを省略して示す平面図である。
【図２９】図２９（Ａ）は変形例に係るヒューズ素子の絶縁基板の表面側をキャップを省略して示す平面図であり、図２９（Ｂ）は図２９（Ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。
【図３０】図３０は、参考例に係るヒューズ素子の絶縁基板の表面側を示す平面図である。
【図３１】図３１は、図３０のＡ−Ａ’断面図である。
【図３２】図３２は、図３０に示すヒューズ素子の絶縁基板の裏面側を示す底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明が適用されたヒューズ素子について、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。
【００１５】
本発明が適用されたヒューズ素子は、絶縁基板と、絶縁基板の表面に形成された第１の電極及び第２の電極と、第１、第２の電極間にわたって接続された可溶導体と、絶縁基板の裏面に形成され、通電により発熱し可溶導体を溶断する発熱体と、絶縁基板の裏面に形成された裏面電極とを備え、発熱体と裏面電極とが絶縁層を介して重畳されている。
【００１６】
絶縁基板の裏面において発熱体と重畳される裏面電極は、例えば、発熱体と接続され、発熱体への通電経路を構成する発熱体引出電極である。また、裏面電極は、第１、第２の電極と接続され、回路基板に実装される第１、第２の実装電極である。あるいは、裏面電極は、発熱体引出電極及び第１、第２の実装電極である。その他、裏面電極は、通電を目的としない放熱用や回路基板への接着用の電極であってもよい。
【００１７】
［第１の実施の形態］
図１及び図２に、裏面電極である発熱体引出電極と発熱体とを重畳させたヒューズ素子１を示す。図１に示すヒューズ素子１は、絶縁基板１０と、絶縁基板１０の表面１０ａに形成された第１の電極１１及び第２の電極１２と、絶縁基板１０の表面１０ａに形成されるとともに裏面１０ｂに形成された発熱体１４と電気的に接続された中間電極１６と、両端が第１、第２の電極１１，１２にそれぞれ接続され、中央部が中間電極１６に接続された可溶導体１３と、絶縁基板１０の裏面１０ｂに積層され、中間電極１６及び発熱体１４と接続された発熱体引出電極１５と、絶縁層１７を介して発熱体引出電極１５に積層された発熱体１４と、絶縁基板１０の裏面１０ｂに形成され、第１の電極１１と電気的に接続された第１の実装電極１８及び第２の電極１２と電気的に接続された第２の実装電極１９とを備える。
【００１８】
絶縁基板１０は、たとえば、アルミナ、アルミナセラミック、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略方形状に形成される。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。また、ヒューズ素子１は、搭載される電気機器の小型化等に伴う要請から小型化が図られ、絶縁基板１０が例えば３ｍｍ×２ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの大きさとされている。
【００１９】
［第１、第２の電極］
第１、第２の電極１１，１２は、絶縁基板１０の表面１０ａ上に、相対向する側縁近傍にそれぞれ離間して配置されることにより開放され、後述する可溶導体１３が搭載されることにより、可溶導体１３を介して電気的に接続されている。また、第１、第２の電極１１，１２は、ヒューズ素子１に定格を超える大電流が流れ可溶導体１３が自己発熱（ジュール熱）によって溶断し、あるいは発熱体１４が通電に伴って発熱し可溶導体１３が溶断することにより、遮断される。
【００２０】
図２（Ａ）に示すように、第１、第２の電極１１，１２は、それぞれ、絶縁基板１０を貫通するスルーホール２０を介して裏面１０ｂに設けられた第１、第２の実装電極１８，１９と接続されている。第１、第２の電極１１，１２及び第１、第２の実装電極１８，１９間を接続するスルーホール２０は、ヒューズ素子１の通電経路の一部を構成し、電流定格を決める要素となることから、所定の寸法（例えば０．３ｍｍφ）を有し、内部に第１の電極１１と第１の実装電極１８、第２の電極１２と第２の実装電極１９とを接続する導電層が形成されている。
【００２１】
第１、第２の実装電極１８，１９は、ヒューズ素子１が実装される保護回路等の回路基板に接続される外部接続電極であり、絶縁基板１０の裏面１０ｂに、絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄ側に離間して形成されている。ヒューズ素子１は、これら第１、第２の実装電極１８，１９を介して外部回路が形成された回路基板と接続され、第１の実装電極１８、スルーホール２０、第１の電極１１、可溶導体１３、第２の電極１２、スルーホール２０、第２の実装電極１９にわたる経路が、当該外部回路の通電経路の一部を構成する。
【００２２】
なお、第１、第２の実装電極１８，１９は、スルーホール２０に代えて、又はスルーホール２０ともに絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄにキャスタレーションを設け、当該キャスタレーションを介しても第１、第２の電極１１，１２と導通させてもよい。また、第１、第２の実装電極１８，１９は、スルーホール２０やキャスタレーションを介して導通を取るスペースを確保するとともに回路基板への接続面積を広げて接続強度や所定の定格を確保するために、十分な面積を備え、また、素子全体のヒューズ抵抗の低抵抗化（例えば７ｍΩ）が図られている。
【００２３】
第１、第２の電極１１，１２や第１、第２の実装電極１８，１９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、例えば、Ａｇ−Ｐｄペーストを印刷し、８５０℃３０ｍｉｎ焼成することにより形成することができる。また、第１、第２の電極１１，１２や第１、第２の実装電極１８，１９の表面上には、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、ヒューズ素子１は、第１、第２の電極１１，１２や第１、第２の実装電極１８，１９の酸化を防止し、導通抵抗の上昇に伴う定格の変動を防止することができる。また、ヒューズ素子１をリフロー実装する場合に、可溶導体１３を接続する接続用ハンダあるいは可溶導体１３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を溶食（ハンダ食われ）するのを防ぐことができ、また、回路基板の電極に第１、第２の実装電極を接続する接続用ハンダが溶融することにより第１、第２の実装電極１８，１９が溶食されることを防止することができる。
【００２４】
また、絶縁基板１０の表面１０ａには、第１、第２の電極１１，１２間に中間電極１６が積層されている。中間電極１６は、絶縁基板１０の裏面１０ｂに積層された発熱体引出電極１５とスルーホール２１を介して接続されている。スルーホール２１も、内部に発熱体引出電極１５と中間電極１６とを接続する導電層が形成されている。
【００２５】
［可溶導体］
ヒューズ素子１は、第１の電極１１、中間電極１６、第２の電極１２にわたって可溶導体１３が接続されている。可溶導体１３は、発熱体１４の発熱により速やかに溶断される材料からなり、例えばハンダや、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。一例として、可溶導体１３は、Ｓｎ：Ｓｂ＝９５：５、液相点２４０℃，サイズ１ｍｍ×２ｍｍに設計することができる。
【００２６】
また、可溶導体１３は、Ｉｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｃｕ又はこれらのうちのいずれかを主成分とする合金等の高融点金属を用いてもよく、あるいは内層を低融点金属とし外層を高融点金属とする積層体を用いてもよい。高融点金属と低融点金属とを含有することによって、ヒューズ素子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、可溶導体１３の形状を維持することができ、所定の定格を維持するとともに遮断特性の変動を抑制することができる。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。
【００２７】
可溶導体１３は、中間電極１６及び第１、第２の電極１１，１２へ接続されている。可溶導体１３は、リフローはんだ付けによって容易に接続することができる。可溶導体１３を接続する接続材料としては、ハンダを好適に用いることができ、例えば、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ＝９６．５／３／０．５、融点２１９℃の接続はんだペーストを用いることができる。
【００２８】
また、可溶導体１３は、酸化防止、濡れ性の向上等のため、フラックスが塗布されていることが好ましい。
【００２９】
絶縁基板１０の裏面１０ｂには、発熱体１４と、発熱体引出電極１５と、第１、第２の実装電極１８，１９と、発熱体電極２３とが形成され、発熱体１４と発熱体引出電極１５とが絶縁層１７を介して重畳されている。
【００３０】
［発熱体引出電極］
発熱体引出電極１５は、絶縁基板１０の裏面１０ｂに、絶縁基板の第３の側縁１０ｅから中央に向かって形成されている。また、発熱体引出電極１５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、例えば、Ａｇ−Ｐｄペーストを印刷し、８５０℃３０ｍｉｎ焼成することにより形成することができる。また、発熱体引出電極１５は、発熱体１４の一端と接続されるとともに、スルーホール２１を介して絶縁基板１０の表面１０ａに形成された中間電極１６と接続されている。
【００３１】
なお、発熱体引出電極１５は、スルーホール２１に代えて、又はスルーホール２１ともに絶縁基板１０の第３の側縁１０ｅにキャスタレーションを設け、当該キャスタレーションを介しても中間電極１６と導通させてもよい。
【００３２】
［発熱体］
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、たとえばＷ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ａｇ、あるいはこれらを主成分とする合金等からなる。発熱体１４は、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（例えば８５０℃３０ｍｉｎ）する等によって形成することができる。パターン形成された発熱体１４の抵抗値は例えば１Ωとされている。また、発熱体１４は、一端が発熱体引出電極１５と接続され、他端が発熱体電極２３と接続されている。
【００３３】
発熱体１４は、ヒューズ素子１が回路基板に実装されることにより、発熱体電極２３を介して回路基板に形成された外部回路と接続される。そして、発熱体１４は、外部回路の通電経路を遮断する所定のタイミングで発熱体電極２３を介して通電され、発熱することにより、第１、第２の電極１１，１２を接続している可溶導体１３を溶断することができる。また、発熱体１４は、可溶導体１３が溶断することにより、自身の通電経路も遮断されることから発熱が停止する。
【００３４】
ここで、ヒューズ素子１は、発熱体引出電極１５の一部を覆うように絶縁層１７が配設され、この絶縁層１７を介して発熱体１４が発熱体引出電極１５上に重畳されている。絶縁層１７を構成する絶縁材料としては、例えば熱伝導効率のよいガラスを用いることができ、発熱体引出電極１５を形成した後、ガラスペーストを印刷、焼成（例えば８５０℃３０ｍｉｎ）することにより形成することができる。発熱体１４は、絶縁層１７を形成した後、絶縁基板１０の裏面１０ｂ上及び絶縁層１７上に積層されるとともに、絶縁層１７を介して発熱体引出電極１５と重畳され、発熱体引出電極１５の絶縁層１７に被覆されていない一部と接続されている。
【００３５】
ヒューズ素子１は、発熱体１４と発熱体引出電極１５とが絶縁層１７を介して重畳されることにより、小型化された絶縁基板１０において、発熱体１４の形成スペースを大きく確保することができる。したがって、ヒューズ素子１は、発熱体１４の有効面積を最大化させることができ、可溶導体１３を速やかに、かつ安定して溶断することができる。例えば、ヒューズ素子１は、絶縁基板のサイズを３ｍｍ×２ｍｍまで小型する場合を想定すると、発熱体１４のサイズは例えば０．８ｍｍ×１．２ｍｍと大型化することができる。なお、本発明はあらゆるサイズの絶縁基板において、あらゆるサイズの発熱体を形成することができることはもちろんである。
【００３６】
なお、発熱体１４は、発熱体引出電極１５に形成されたスルーホール２１の一部又は全部と重畳されていることが好ましい。発熱体１４とスルーホール２１とが重畳することにより、発熱体１４の熱がスルーホール２１を介しても中間電極１６及び中間電極１６上に搭載されている可溶導体１３に伝わり、速やかに可溶導体１３を溶断することができる。
【００３７】
また、ヒューズ素子１は、さらに発熱体１４を保護する保護層（図示せず）を設けてもよい。保護層は、ガラス等の絶縁部材を好適に用いることができる。これにより、ヒューズ素子１は、周辺機器等とのショートを防止するとともに、発熱体１４の摩耗や損傷を防止でき、取扱い性を向上することができる。
【００３８】
なお、ヒューズ素子１は、図２（Ｂ）に示すように、絶縁基板１０の表面１０ａ上に、内部を保護するキャップ２４が搭載されている。これにより、ヒューズ素子１は、溶融した可溶導体１３の飛散を防止するとともに、周辺機器等とのショートを防止することができる。キャップ２４は、ナイロンやＬＣＰ樹脂（液晶ポリマー）等の合成樹脂により形成することができる。なお、キャップ２４は、絶縁基板１０のサイズに応じた寸法に形成され、例えば２．８×１．８、厚さ０．５ｍｍの大きさとされている。
【００３９】
［ヒューズ素子の使用方法］
このようなヒューズ素子１は、図３に示すように、例えばリチウムイオン二次電池のバッテリパック３０内の回路に組み込まれて用いられる。バッテリパック３０は、例えば、合計４個のリチウムイオン二次電池のバッテリセル３１〜３４からなるバッテリスタック３５を有する。
【００４０】
バッテリパック３０は、バッテリスタック３５と、バッテリスタック３５の充放電を制御する充放電制御回路４０と、バッテリスタック３５の異常時に充電を遮断する本発明が適用されたヒューズ素子１と、各バッテリセル３１〜３４の電圧を検出する検出回路３６と、検出回路３６の検出結果に応じてヒューズ素子１の動作を制御する電流制御素子３７とを備える。
【００４１】
バッテリスタック３５は、過充電及び過放電状態から保護するための制御を要するバッテリセル３１〜３４が直列接続されたものであり、バッテリパック３０の正極端子３０ａ、負極端子３０ｂを介して、着脱可能に充電装置４５に接続され、充電装置４５からの充電電圧が印加される。充電装置４５により充電されたバッテリパック３０の正極端子３０ａ、負極端子３０ｂ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。
【００４２】
充放電制御回路４０は、バッテリスタック３５から充電装置４５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４１、４２と、これらの電流制御素子４１、４２の動作を制御する制御部４３とを備える。電流制御素子４１、４２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４３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３５の電流経路の充電方向及び／又は放電方向への導通と遮断とを制御する。制御部４３は、充電装置４５から電力供給を受けて動作し、検出回路３６による検出結果に応じて、バッテリスタック３５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４１、４２の動作を制御する。
【００４３】
ヒューズ素子１は、たとえば、バッテリスタック３５と充放電制御回路４０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３７によって制御される。
【００４４】
検出回路３６は、各バッテリセル３１〜３４と接続され、各バッテリセル３１〜３４の電圧値を検出して、各電圧値を充放電制御回路４０の制御部４３に供給する。また、検出回路３６は、いずれか１つのバッテリセル３１〜３４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３７を制御する制御信号を出力する。
【００４５】
電流制御素子３７は、たとえばＦＥＴにより構成され、検出回路３６から出力される検出信号によって、バッテリセル３１〜３４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、ヒューズ素子１を動作させて、バッテリスタック３５の充放電電流経路を電流制御素子４１、４２のスイッチ動作によらず遮断するように制御する。
【００４６】
以上のような構成からなるバッテリパック３０において、本発明が適用されたヒューズ素子１は、図４に示すような回路構成を有する。すなわち、ヒューズ素子１は、中間電極１６を介して直列接続された可溶導体１３と、発熱体引出電極１５、中間電極１６及び可溶導体１３を経由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、ヒューズ素子１では、例えば、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が発熱体電極２３を介して電流制御素子３７と接続される。ヒューズ素子１の２個の電極１１，１２のうち、一方は、バッテリスタック３５の一方の開放端に接続され、他方は、バッテリパック３０の正極端子３０ａ側に接続される。
【００４７】
このような回路構成からなるヒューズ素子１は、発熱体１４の発熱により可溶導体１３を溶断することにより、確実に電流経路を遮断することができる。
【００４８】
なお、本発明の保護素子は、リチウムイオン二次電池のバッテリパックに用いる場合に限らず、電気信号による電流経路の遮断を必要とする様々な用途にももちろん応用可能である。
【００４９】
［第２の実施の形態］
次いで、本発明が適用されたヒューズ素子の他の実施例について説明する。本発明が適用されたヒューズ素子は、裏面電極である第１、第２の実装電極と発熱体とを重畳させてもよい。なお、以下に説明するヒューズ素子５０，５５において、上述したヒューズ素子１と同一の部材については同一の符号を付してその詳細を省略する。図５（Ａ）（Ｂ）に示すヒューズ素子５０は、発熱体１４と第１、第２の実装電極１８，１９とが第１、第２の絶縁層５１，５２を介して重畳されている点でヒューズ素子１と相違する。
【００５０】
ヒューズ素子５０における第１、第２の実装電極１８，１９は、それぞれ絶縁基板１０の裏面１０ｂに積層された下層部１８ａ，１９ａと第２の絶縁層５２上に積層された上層部１８ｂ，１９ｂとを有する。下層部１８ａ，１９ａは、絶縁基板１０の裏面１０ｂに、絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄに側に離間して形成されている。下層部１８ａ，１９ａ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、例えば、Ａｇ−Ｐｄペーストを印刷し、８５０℃３０ｍｉｎ焼成することにより形成することができる。また、下層部１８ａ，１９ａは、それぞれ、絶縁基板１０を貫通するスルーホール２０を介して第１、第２の電極１１，１２と接続されている。
【００５１】
また、下層部１８ａ，１９ａは、絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄ側の一部を除き、第１の絶縁層５１によって被覆されている。第１の絶縁層５１を構成する絶縁材料としては、例えば熱伝導効率のよいガラスを用いることができ、ガラスペーストを印刷、焼成（例えば８５０℃３０ｍｉｎ）することにより形成することができる。
【００５２】
そして、ヒューズ素子５０は、この第１の絶縁層５１を介して第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａと発熱体１４とが重畳されている。発熱体１４は、絶縁基板１０の裏面１０ｂ上に積層されるとともに、絶縁基板１０の裏面１０ｂに形成された発熱体引出電極１５及び発熱体電極２３と接続されている。また、発熱体１４は、第２の絶縁層５２が積層されている。第２の絶縁層５２は、発熱体１４の面積以上の面積を有し、発熱体１４の全体を被覆する。第２の絶縁層５２を構成する絶縁材料としては、例えば熱伝導効率のよいガラスを用いることができ、ガラスペーストを印刷、焼成（例えば８５０℃３０ｍｉｎ）することにより形成することができる。そして、ヒューズ素子５０は、この第２の絶縁層５２を介して第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂが発熱体１４上に重畳されている。発熱体１４は、第１、第２の絶縁層５１，５２を介して第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａ及び上層部１８ｂ，１９ｂと重畳されることにより、第１、第２の実装電極１８，１９と絶縁されている。
【００５３】
上層部１８ｂ，１９ｂは、第１の絶縁層５１より露出されている下層部１８ａ，１９ａと接続されている。また、上層部１８ｂ，１９ｂは、ヒューズ素子５０が実装される保護回路等の回路基板に接続される外部接続電極である。ヒューズ素子５０は、これら第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂを介して外部回路が形成された回路基板と接続され、上層部１８ｂ、下層部１８ａ、スルーホール２０、第１の電極１１、可溶導体１３、第２の電極１２、スルーホール２０、下層部１９ａ、上層部１９ｂにわたる経路が、当該外部回路の通電経路の一部を構成する。
【００５４】
このようなヒューズ素子５０は、発熱体１４と第１、第２の実装電極１８，１９の上下層部１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂとが第１、第２の絶縁層５１，５２を介して重畳されることにより、小型化された絶縁基板１０において、発熱体１４の形成スペースを大きく確保することができる。したがって、ヒューズ素子５０は、発熱体１４の有効面積を最大化させることができ、可溶導体１３を速やかに、かつ安定して溶断することができる。また、ヒューズ素子５０は、第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂの十分な面積を確保することができ、回路基板への実装面積を最大限に広げて接続強度や所定の定格を備えることができる。
【００５５】
なお、発熱体１４は、下層部１８ａ，１９ａに形成されたスルーホール２０の一部又は全部と重畳されていることが好ましい。発熱体１４とスルーホール２０とが重畳することにより、発熱体１４の熱がスルーホール２０を介しても第１、第２の電極１１，１２及び第１、第２の電極１１，１２上に搭載されている可溶導体１３に伝わり、速やかに可溶導体１３を溶断することができる。
【００５６】
また、第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａは、スルーホール２０に代えて、又はスルーホール２０ともに絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄにキャスタレーションを設け、当該キャスタレーションを介しても第１、第２の電極１１，１２と導通させてもよい。
【００５７】
なお、ヒューズ素子５０は、第１の絶縁層５１が、図５（Ｂ）に示すように下層部１８ａ，１９ａのそれぞれに設けられ、各第１の絶縁層５１上間にわたって発熱体１４が重畳されているが、一つの第１の絶縁層５１を下層部１８ａ，１９ａ間にわたって設け、発熱体１４の全体が第１の絶縁層５１上に形成されるようにしてもよい。絶縁基板１０の裏面１０ｂと発熱体１４との間にも第１の絶縁層５１が設けられることにより、発熱体の熱を効率よく絶縁基板１０側に伝熱させることができる。
【００５８】
このようなヒューズ素子５０は、図６〜図９に示す工程により製造することができる。先ず、図６に示すように、絶縁基板１０の裏面１０ｂに発熱体引出電極１５、第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａ及び発熱体電極２３を形成する。次いで、下層部１８ａ，１９ａ上に、絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄ側の一部を除いて、第１の絶縁層５１を形成する。
【００５９】
次いで、図７に示すように、発熱体１４を形成する。発熱体１４は、第１の絶縁層５１上に形成されることにより下層部１８ａ，１９ａと重畳される。また、発熱体１４は、発熱体引出電極１５及び発熱体電極２３と接続される。
【００６０】
次いで、図８に示すように、発熱体１４上に第２の絶縁層５２を形成する。第２の絶縁層５２は、発熱体１４の全体を覆うとともに、絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄ側の一部を除いて、下層部１８ａ，１９ａを露出させている。
【００６１】
そして、図９に示すように、第２の絶縁層５２の上に第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂを形成する。上層部１８ｂ，１９ｂは、絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄ側の一部において、下層部１８ａ，１９ａと接続される。
【００６２】
［第３の実施の形態］
また、ヒューズ素子は、図１０（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａを設けず、キャスタレーション５３を介して第１、第２の電極１１，１２と上層部１８ｂ，１９ｂとを接続してもよい。図１０に示すヒューズ素子５５は、ヒューズ素子５０に対して、第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａを備えていない点で相違する。この場合、発熱体１４と下層部１８ａ，１９ａとを絶縁している第１の絶縁層５１は設ける必要は無いが、絶縁基板１０の裏面１０ｂと発熱体１４との間に絶縁層を設けてもよい。
【００６３】
このようなヒューズ素子５５は、図１１〜図１４に示す工程により製造することができる。先ず、図１１に示すように、絶縁基板１０の裏面１０ｂに発熱体引出電極１５及び発熱体電極２３を形成する。次いで、図１２に示すように、発熱体１４を形成する。発熱体１４は、発熱体引出電極１５及び発熱体電極２３と接続される。
【００６４】
次いで、図１３に示すように、発熱体１４上に第２の絶縁層５２を形成する。第２の絶縁層５２は、発熱体１４の全体を覆う。そして、図１４に示すように、第２の絶縁層５２の上に第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂを形成する。上層部１８ｂ，１９ｂは、絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄに形成されたキャスタレーション５３を介して、絶縁基板１０の表面１０ａに形成された第１、第２の電極１１，１２と接続される。
【００６５】
［第４の実施の形態］
また、本発明が適用されたヒューズ素子は、裏面電極である発熱体引出電極及び第１、第２の実装電極と発熱体とを重畳させてもよい。なお、以下に説明するヒューズ素子６０において、上述したヒューズ素子１及びヒューズ素子５０と同一の部材については同一の符号を付してその詳細を省略する。図１５（Ａ）（Ｂ）に示すヒューズ素子６０は、発熱体１４と発熱体引出電極１５とが第３の絶縁層６１を介して重畳され、発熱体１４と第１、第２の実装電極１８，１９とが第３、第４の絶縁層６１，６２を介して重畳されている点でヒューズ素子１と相違する。
【００６６】
ヒューズ素子６０における第１、第２の実装電極１８，１９は、それぞれ絶縁基板１０の裏面１０ｂに積層された下層部１８ａ，１９ａと第４の絶縁層６２上に積層された上層部１８ｂ，１９ｂとを有する。
【００６７】
発熱体引出電極１５及び下層部１８ａ，１９ａ上には、第３の絶縁層６１が積層されている。これにより、発熱体引出電極１５は絶縁基板１０の第３の側縁１０ｅ側の一部を除いて第３の絶縁層６１に被覆され、下層部１８ａ，１９ａは絶縁基板１０の第１、第２の側面１０ｃ，１０ｄ側の一部を除いて第３の絶縁層６１によって被覆されている。第３の絶縁層６１を構成する絶縁材料としては、例えば熱伝導効率のよいガラスを用いることができ、ガラスペーストを印刷、焼成（例えば８５０℃３０ｍｉｎ）することにより形成することができる。そして、ヒューズ素子６０は、この第３の絶縁層６１を介して発熱体引出電極１５及び第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａと発熱体１４とが重畳されている。
【００６８】
発熱体１４は、第３の絶縁層６１上に積層されるとともに、第３の絶縁層６１に被覆されていない発熱体引出電極１５及び絶縁基板１０の裏面１０ｂに形成された発熱体電極２３と接続されている。また、発熱体１４は、第４の絶縁層６２が積層されている。第４の絶縁層６２は、発熱体１４と第１、第２の実装電極１８，１９との短絡を防止するものであり、少なくとも第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂが形成される領域上の発熱体１４を被覆し、好ましくは発熱体１４の全体を被覆する。第４の絶縁層６２を構成する絶縁材料としては、例えば熱伝導効率のよいガラスを用いることができ、ガラスペーストを印刷、焼成（例えば８５０℃３０ｍｉｎ）することにより形成することができる。
【００６９】
そして、ヒューズ素子６０は、この第４の絶縁層６２を介して第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂが発熱体１４上に重畳されている。発熱体１４は、第３、第４の絶縁層６１，６２を介して第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａ及び上層部１８ｂ，１９ｂと重畳されることにより、第１、第２の実装電極１８，１９と絶縁された状態で重畳されている。
【００７０】
上層部１８ｂ，１９ｂは、第３の絶縁層６１より露出されている下層部１８ａ，１９ａと接続されている。また、上層部１８ｂ，１９ｂは、ヒューズ素子６０が実装される保護回路等の回路基板に接続される外部接続電極である。ヒューズ素子６０は、これら第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂを介して外部回路が形成された回路基板と接続され、上層部１８ｂ、下層部１８ａ、スルーホール２０、第１の電極１１、可溶導体１３、第２の電極１２、スルーホール２０、下層部１９ａ、上層部１９ｂにわたる経路が、当該外部回路の通電経路の一部を構成する。
【００７１】
このようなヒューズ素子６０は、発熱体１４と発熱体引出電極１５が第３の絶縁層６１を介して重畳されるとともに、第１、第２の実装電極１８，１９の上下層部１８ａｂ，１９ａｂとが第３、第４の絶縁層６１，６２を介して重畳されることにより、小型化された絶縁基板１０において、発熱体１４の形成スペースを大きく確保することができる。したがって、ヒューズ素子６０は、発熱体１４の有効面積を最大化させることができ、可溶導体１３を速やかに、かつ安定して溶断することができる。例えば、ヒューズ素子６０は、絶縁基板のサイズを３ｍｍ×２ｍｍまで小型する場合を想定すると、発熱体１４のサイズは例えば２．５ｍｍ×１．４ｍｍと大型化することができる。また、ヒューズ素子６０は、第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂの十分な面積を確保することができ、回路基板への実装面積を最大限に広げて接続強度や所定の定格を備えることができる。
【００７２】
なお、発熱体１４は、発熱体引出電極１５及び下層部１８ａ，１９ａに形成されたスルーホール２０，２１の一部又は全部と重畳されていることが好ましい。発熱体１４とスルーホール２０，２１とが重畳することにより、発熱体１４の熱がスルーホール２０，２１を介しても第１、第２の電極１１，１２、中間電極１６及び第１、第２の電極１１，１２、中間電極１６上に搭載されている可溶導体１３に伝わり、速やかに可溶導体１３を溶断することができる。
【００７３】
また、発熱体引出電極１５及び第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａは、スルーホール２０，２１に代えて、又はスルーホール２０，２１ともに絶縁基板１０の第１〜第３の側縁１０ｃ〜１０ｅにキャスタレーションを設け、当該キャスタレーションを介しても第１、第２の電極１１，１２、中間電極１６と導通させてもよい。
【００７４】
このようなヒューズ素子６０は、図１６〜図１９に示す工程により製造することができる。先ず、図１６に示すように、絶縁基板１０の裏面１０ｂに発熱体引出電極１５、第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａ及び発熱体電極２３を形成する。次いで、下層部１８ａ，１９ａ上の絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄ側の一部及び発熱体引出電極１５上の絶縁基板１０の第３の側縁１０ｅ側の一部を除いて、第３の絶縁層６１を形成する。
【００７５】
次いで、図１７に示すように、発熱体１４を形成する。発熱体１４は、第３の絶縁層６１上に形成されることにより発熱体引出電極１５及び下層部１８ａ，１９ａと重畳される。また、発熱体１４は、第３の絶縁層６１に被覆されていない発熱体引出電極１５の一部及び発熱体電極２３と接続される。
【００７６】
次いで、図１８に示すように、発熱体１４上に第４の絶縁層６２を形成する。第４の絶縁層６２は、発熱体１４の全体を覆うとともに、絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄ側の一部を除いて、下層部１８ａ，１９ａを露出させている。
【００７７】
そして、図１９に示すように、第４の絶縁層６２の上に第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂを形成する。上層部１８ｂ，１９ｂは、絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄ側の一部において、下層部１８ａ，１９ａと接続される。
【００７８】
［第５の実施の形態］
また、ヒューズ素子は、図２０（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａを設けず、キャスタレーション６３を介して第１、第２の電極１１，１２と上層部１８ｂ，１９ｂとを接続してもよい。図２０に示すヒューズ素子６５は、ヒューズ素子６０に対して、第１、第２の実装電極１８，１９の下層部１８ａ，１９ａを備えていない点で相違する。この場合、発熱体１４と下層部１８ａ，１９ａとを絶縁している第３の絶縁層６１は設ける必要は無いが、絶縁基板１０の裏面１０ｂと発熱体１４との間に絶縁層を設けてもよい。
【００７９】
このようなヒューズ素子６５は、図２１〜図２４に示す工程により製造することができる。先ず、図２１に示すように、絶縁基板１０の裏面１０ｂに発熱体引出電極１５及び発熱体電極２３を形成する。次いで、図２２に示すように、発熱体１４を形成する。発熱体１４は、発熱体引出電極１５及び発熱体電極２３と接続される。
【００８０】
次いで、図２３に示すように、発熱体１４上に第４の絶縁層６２を形成する。第４の絶縁層６２は、発熱体１４の全体を覆う。そして、図２４に示すように、第４の絶縁層６２の上に第１、第２の実装電極１８，１９の上層部１８ｂ，１９ｂを形成する。上層部１８ｂ，１９ｂは、絶縁基板１０の第１、第２の側縁１０ｃ，１０ｄに形成されたキャスタレーション６３を介して、絶縁基板１０の表面１０ａに形成された第１、第２の電極１１，１２と接続される。
【００８１】
［変形例］
ここで、大電流に対応させるためにヒューズ素子の定格向上を図るためには、可溶導体１３自体の低抵抗化のみならず、絶縁基板１０の表面１０ａに形成された第１、第２の電極１１，１２から絶縁基板１０の裏面１０ｂに形成された第１、第２の実装電極１８，１９に至る電流経路の低抵抗化が求められている。
【００８２】
そして、絶縁基板１０の側面に設けたキャスタレーションを介して第１、第２の電極１１，１２と第１、第２の実装電極１８，１９を接続する方法では、キャスタレーションに形成するメッキ層の厚さを十分に得ることが難しく、ヒューズ素子全体の定格が第１、第２の電極１１，１２から第１、第２の実装電極１８，１９に至る電流経路によって規定され、大電流に対応させることが困難となってしまう不都合が生じる。
【００８３】
そこで、上述したように、本技術が適用されたヒューズ素子では、第１、第２の電極１１，１２は、それぞれ、絶縁基板１０を貫通するスルーホール２０を介して裏面１０ｂに設けられた第１、第２の実装電極１８，１９と接続させている。第１、第２の電極１１，１２及び第１、第２の実装電極１８，１９間を接続するスルーホール２０は、ヒューズ素子１，５０，６０の通電経路の一部を構成し、電流定格を決める要素となることから、所定の寸法（例えば０．３ｍｍφ）を有し、内部に第１の電極１１と第１の実装電極１８、第２の電極１２と第２の実装電極１９とを接続する導電層が形成されている。
【００８４】
［ヒューズ素子７０］
また、導電層が形成された導電スルーホール２０が形成されるヒューズ素子としては、発熱体１４が絶縁基板１０の裏面に形成された上記ヒューズ素子１，５０，６０の他にも、図２５、図２６に示すように、絶縁基板の表面に発熱体が形成されたヒューズ素子７０にも適用することができる。なお、以下に述べるヒューズ素子７０の説明において、上述したヒューズ素子１，５０，６０と同一の部材については同一の符号を付してその詳細を省略する。
【００８５】
ヒューズ素子７０は、絶縁基板１０と、絶縁基板１０に積層され、絶縁層１７に覆われた発熱体１４と、絶縁基板１０の両端に形成された第１の電極１１及び第２の電極１２と、絶縁層１７上に発熱体１４と重畳するように積層された中間電極１６と、両端が第１、第２の電極１１，１２にそれぞれ接続され、中央部が中間電極１６に接続された可溶導体１３とを備える。
【００８６】
［第１、第２の電極］
第１、第２の電極１１，１２は、それぞれ、絶縁基板１０を貫通するスルーホール２０を介して裏面１０ｂに設けられた外部接続電極となる第１、第２の実装電極１８，１９と接続されている。第１、第２の電極１１，１２及び第１、第２の実装電極１８，１９間を接続するスルーホール２０は、ヒューズ素子７０の通電経路の一部を構成し、電流定格を決める要素となることから、所定の寸法（例えば０．３ｍｍφ）を有し、内部に第１の電極１１と第１の実装電極１８、第２の電極１２と第２の実装電極１９とを接続する導電層が形成されている。
【００８７】
［発熱体］
発熱体１４は、絶縁基板１０の表面１０ａ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ことができる。また、発熱体１４は、一端が発熱体引出電極１５と接続され、他端が発熱体電極２３と接続されている。
【００８８】
ヒューズ素子７０は、発熱体１４を覆うように絶縁層１７が配設され、この絶縁層１７を介して発熱体１４に対向するように中間電極１６が形成されている。発熱体１４の熱を効率良く可溶導体１３に伝えるために、発熱体１４と絶縁基板１０の間にも絶縁層１７を積層しても良い。絶縁層１７としては、例えばガラスを用いることができる。
【００８９】
中間電極１６の一端は、絶縁層１７から露出された発熱体引出電極１５の一部と接続されるとともに、発熱体引出電極１５を介して発熱体１４の一端と連続されている。なお、発熱体引出電極１５は、絶縁基板１０の第３の側面１０ｅ側に形成され、発熱体電極２３は、絶縁基板１０の第４の側面１０ｆ側に形成されている。また、発熱体電極２３は、第４の側面１０ｆに形成されたキャスタレーション７１を介して絶縁基板１０の裏面１０ｂに形成された外部接続電極２３ａと接続されている。
【００９０】
発熱体１４は、ヒューズ素子７０が回路基板２に実装されることにより、外部接続電極２３ａを介して回路基板２に形成された外部回路と接続される。そして、発熱体１４は、外部回路の通電経路を遮断する所定のタイミングで外部接続電極２３ａを介して通電され、発熱することにより、第１、第２の電極１１，１２を接続している可溶導体１３を溶断することができる。また、発熱体１４は、可溶導体１３が溶断することにより、自身の通電経路も遮断されることから発熱が停止する。
【００９１】
なお、ヒューズ素子７０においても、絶縁基板１０の表面１０ａ上に、内部を保護するキャップ２４が搭載されている。
【００９２】
このようなヒューズ素子７０によれば、第１、第２の電極１１，１２が、それぞれ、導電スルーホール２０を介して第１、第２の実装電極１８，１９と接続されていることから、従来のキャスタレーションを介して接続する場合に比して、導電層の厚さを十分に確保することができ、第１、第２の電極１１，１２と第１、第２の実装電極１８，１９との間の通電経路の低抵抗化を図ることができる。したがって、ヒューズ素子７０は、当該通電経路が定格向上の妨げとなることなく、大電流用途に対応することができる。
【００９３】
また、ヒューズ素子７０は、発熱体１４への通電経路となる発熱体電極２３が、キャスタレーション７１を介して絶縁基板１０の裏面１０ｂに形成された外部接続電極２３ａと接続されている。これにより、図２７に示すように、ヒューズ素子７０は、外部回路基板７２にハンダ接続された際に、キャスタレーション７１にフィレット７３が形成されることから、外部接続電極２３ａを面接続させた場合に比して、外部回路基板７２への実装強度を向上させることができる。また、ヒューズ素子７０の外部回路基板７２への実装プロセスにおいて、フィレット７３を確認することで、ヒューズ素子７０が確実に接続されたことを目視あるいは画像検査等により容易に判別することができる。
【００９４】
さらに、ヒューズ素子７０は、発熱体電極２３と外部接続電極２３ａとの通電経路をキャスタレーション７１で形成することにより、導電スルーホールを形成する場合に比して発熱体電極２３の狭小化が図られ、素子全体の小型化を実現することができる。
【００９５】
また、ヒューズ素子７０は、発熱体電極２３と外部接続電極２３ａとを、絶縁基板１０の側面に印刷等により形成された側面電極を介して接続してもよい。この場合も、キャスタレーション７１を介して接続した場合と同様に、フィレット７３が形成されることにより接続強度の向上を図ることができ、また接続確認が容易となる。さらに、導電スルーホールを形成する場合に比して発熱体電極２３の狭小化が図られ、素子全体の小型化を実現することができる。
【００９６】
なお、発熱体１４への通電経路は、可溶導体１３の通電経路と異なりヒューズ素子７０の定格を決める要素とはならないため、可溶導体１３の通電経路に比して高抵抗でもよい（例えば数Ωオーダー）。そのため、ヒューズ素子７０は、キャスタレーション７１や側面電極を用いても定格の向上を損なうことはない。なお、一般にキャスタレーション７１を形成する方が、絶縁基板１０の側面に印刷等により側面電極を形成する場合に比して、実装強度が高く、また製造工程が簡単で製造コスト上も有利である。一方、キャスタレーション７１を形成するためには発熱体電極２３と外部接続電極２３ａに凹部を設ける必要があるのに対して、側面電極は発熱体電極２３と外部接続電極２３ａを必要最小限の面積で形成することができ、より小型化を図ることが容易となる。
【００９７】
［キャスタレーション］
なお、ヒューズ素子７０は、図２８に示すように、小型化の要請や製造コスト等の条件次第で、第１、第２の電極１１，１２にさらにキャスタレーション７４を形成してもよい。この場合、キャスタレーション７４と導電スルーホール２０とは強度確保のため所定の間隔（例えば導電スルーホール２０の開口径の半分以上）を空けて設けることが好ましい。ヒューズ素子７０は、第１、第２の電極１１，１２に、導電スルーホール２０に加えてキャスタレーション７４を設けることにより、さらに導通抵抗を低下させるとともにフィレットの形成により実装強度を向上させることができ、またフィレットを確認することで外部回路基板７２への実装確認を容易に行うことができる。
【００９８】
［独立電極］
また、ヒューズ素子７０は、図２９に示すように、外部回路基板７２への実装強度を向上させるために、絶縁基板１０の表面１０ａに第１、第２の電極１１，１２及び発熱体１４との導通に関与しない第１の独立端子７５を設けるとともに、絶縁基板１０の裏面１０ｂに第１、第２の電極１１，１２及び発熱体１４との導通に関与しない第２の独立端子７６を設け、これら第１、第２の独立端子７５，７６をキャスタレーション７７を介して接続させてもよい。
【００９９】
キャスタレーション７７を介して接続される第１、第２の独立端子７５，７６を設けることにより、少なくとも１つのフィレットが形成されることから、ヒューズ素子７０は、外部回路基板７２への実装強度を向上させることができる。
【０１００】
なお、ヒューズ素子７０は、第１、第２の独立端子７５，７６を絶縁基板の側面に設けられた側面電極によって接続し、当該側面電極に沿ってフィレットを形成させてもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１  ヒューズ素子、１０  絶縁基板、１１  第１の電極、１２  第２の電極、１３  可溶導体、１４  発熱体、１５  発熱体引出電極、１６  中間電極、１７  絶縁層、１８  第１の実装電極、１８ａ  下層部、１８ｂ  上層部、１９  第２の実装電極、１９ａ  下層部、１９ｂ  上層部、２０  スルーホール、２１  スルーホール、２３  発熱体電極、２４  キャップ、３０  バッテリパック、３１〜３４  バッテリセル、３５  バッテリスタック、３６  検出回路、３７  電流制御素子、４０  充放電制御回路、４１，４２  電流制御素子、４３  制御部、４５  充電装置、５０  ヒューズ素子、５１  第１の絶縁層、５２  第２の絶縁層、５３  キャスタレーション、５５  ヒューズ素子、６０  ヒューズ素子、６１  第３の絶縁層、６２  第４の絶縁層、６３  キャスタレーション、６５  ヒューズ素子、７０  ヒューズ素子、７１  キャスタレーション、７２  外部回路基板、７３  フィレット、７４  キャスタレーション、７５、第１の独立端子、７６  第２の独立端子、７７  キャスタレーション
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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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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【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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