(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の片面上に両側膜電極ａ、ｂと中間膜電極を有し、これらの膜電極にわたってヒューズエレメントが設けられて膜電極ａと中間膜電極間のヒューズエレメント部分ｍ及び膜電極ｂと中間膜電極間のヒューズエレメント部分ｎを有し、通電発熱によって前記ヒューズエレメント部分ｎ、ｍが溶断される膜抵抗を基板他面に有する抵抗付き温度ヒューズにおいて、ヒューズエレメント部分ｎと膜抵抗との距離とヒューズエレメント部分ｍと膜抵抗との距離が異ならしめられている抵抗付き基板型温度ヒューズにおける、ヒューズエレメント部分ｎと膜抵抗との距離がヒューズエレメント部分ｍと膜抵抗との距離よりも短くされ、抵抗付き基板型温度ヒューズのヒューズエレメントがヒューズエレメント部分ｎを充電源側とするように二次電池と充電源との間に直列に挿入されていることを特徴とする二次電池保護用回路。
【請求項２】
基板の片面上に両側膜電極ａ、ｂと中間膜電極を有し、これらの膜電極にわたってヒューズエレメントが設けられて膜電極ａと中間膜電極間のヒューズエレメント部分ｍ及び膜電極ｂと中間膜電極間のヒューズエレメント部分ｎを有し、通電発熱によって前記ヒューズエレメント部分ｎ、ｍが溶断される膜抵抗を基板他面に有する抵抗付き温度ヒューズにおいて、ヒューズエレメント部分ｎの長さとヒューズエレメント部分ｍの長さとが異ならしめられている抵抗付き基板型温度ヒューズにおける、ヒューズエレメント部分ｎがヒューズエレメント部分ｍよりも短くされ、抵抗付き基板型温度ヒューズのヒューズエレメントがヒューズエレメント部分ｎを充電源側とするように二次電池と充電源との間に直列に挿入されていることを特徴とする二次電池保護用回路。
【請求項３】
基板の片面上に両側膜電極ａ、ｂと中間膜電極を有し、これらの膜電極にわたってヒューズエレメントが設けられて膜電極ａと中間膜電極間のヒューズエレメント部分ｍ及び膜電極ｂと中間膜電極間のヒューズエレメント部分ｎを有し、通電発熱によって前記ヒューズエレメント部分ｎ、ｍが溶断される抵抗を基板他面に有する抵抗付き温度ヒューズにおいて、基板他面の抵抗が、基板他面両側に並設の抵抗値の異なる複数箇の膜抵抗により構成されている抵抗付き基板型温度ヒューズにおける、抵抗値の高い膜抵抗がヒューズエレメント部分ｎを加熱するようにされ、抵抗付き基板型温度ヒューズのヒューズエレメントがヒューズエレメント部分ｎを充電源側とするように二次電池と充電源との間に直列に挿入されていることを特徴とする二次電池保護用回路。
【請求項４】
抵抗付き基板型温度ヒューズにおける膜抵抗側のリード導体Ｃの長手方向熱抵抗がヒューズエレメント側のリード導体の長手方向熱抵抗よりも高くされていることを特徴とする請求項１〜３何れか記載の二次電池保護用回路。
【請求項５】
膜抵抗側のリード導体Ｃの材質が鉄系とされ、ヒューズエレメント側のリード導体の材質が銅系とされていることを特徴とする請求項４記載の二次電池保護用回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は抵抗付き基板型温度ヒューズに関し、二次電池保護用回路板に搭載する抵抗付き温度ヒューズとして有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
二次電池、例えばリチウムイオン電池を携帯用電子機器の電源として使用する場合、二次電池セルと保護回路とをパック内に収容しており、その保護回路は、過充電防止スイッチ、過放電防止スイッチを備え、更に、これらのスイッチでは対処できないときに回路を非復帰的に遮断するヒューズ部を備えている。
図５は、二次電池に対する保護回路の一例を示し、過充電防止スイッチ用ＦＥＴ（Ｎ）と過放電防止スイッチ用ＦＥＴ（Ｍ）との間に抵抗付き温度ヒューズＡ０を接続している。
この抵抗付き温度ヒューズにおいては、直列のヒューズエレメント部分ｎ、ｍに対し抵抗ｒ例えば膜抵抗を該抵抗の通電発熱で両ヒューズエレメント部分ｎ、ｍを溶断させ得るように熱的に結合して設け、この抵抗ｒを両ヒューズエレメント部分ｎ、ｍに対し電気的に並列に接続している。ＳはＩＣ制御部であり、充電時、過充電を検出し過充電防止信号を発生して過充電防止用ＦＥＴをスイッチオフさせ、放電時、過放電を検出し過放電防止信号を発生して過放電防止用ＦＥＴをスイッチオフさせている。これらＦＥＴでは対処できないときには、ＩＣ回路ＳからトランジスタＴｒにオン信号が発せられ、トランジスタＴｒの導通により抵抗付き温度ヒューズＡ０の抵抗ｒを二次電池Ｅまたは充電源Ｄを電源として通電発熱させ、その発生熱でヒューズエレメントｎ、ｍを溶断させて二次電池Ｅと負荷（充電時は充電源Ｄ）との間を遮断している。
【０００３】
従来、抵抗付き温度ヒューズとして、図６の（イ）に示すように、絶縁基板の片面に両側膜電極ａ，ｂと中間膜電極２とを設け、これらの膜電極ａ，ｂ，２にまたがってヒューズエレメント３を接続し、このヒューズエレメントにフラックスを塗布し、図６の（ロ）に示すように、絶縁基板の他面に、前記膜電極ａ，ｂにスルーホールにより導通させた両側膜電極ａ’，ｂ’を設け、これらの膜電極ａ’，ｂ’に帯状リード導体Ａ，Ｂを接合し、更に、同上基板他面に前後の膜電極４１、４２を設け、これら前後の膜電極の一方４２と前記中間膜電極２とをスルーホール２４により導通し、膜電極４１、４２間に膜抵抗ｒを設け、前後膜電極の他方４１に帯状リード導体Ｃを接合し、図６の（ハ）に示すように基板片面を絶縁封止物５で覆ったものが提案されている（特許文献１）
【特許文献１】特開２００３−２１７４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記した二次電池保護回路においては、図５に示す充電時、充電源側ヒューズエレメント部分ｎを二次電池側ヒューズエレメント部分ｍより時間的に優先的に溶断させてパワーの大きい充電源Ｄを先に切り離すことが安全である。しかしながら、前記の抵抗付き温度ヒューズでは、膜抵抗ｒが両ヒューズエレメント部分ｎ、ｍに熱的に同等に設けられており、この優先的溶断の確実な保証は難しい。
【０００５】
前記抵抗付き温度ヒューズにおいては、前記した通り、保護回路異常時での膜抵抗ｒの発生熱がヒューズエレメント３に伝達されてヒューズエレメント３が溶断されることにより作動されるから、膜抵抗ｒの前記発生熱量（電力）が小さ過ぎると作動せず運転電力に対し下限があり、また膜抵抗ｒに加わる電力が大電力の場合にヒューズエレメントが溶断しないと、その大電力のために膜抵抗が爆裂破壊される危険性がある。
而るに、従来の抵抗付き温度ヒューズでは、動作可能な運転電力の下限が相当に高く、またヒューズエレメントの溶断可能な運転電力の上限が相当に低く、全体として運転電力範囲が狭いという不都合もある。
【０００６】
本発明の目的は、基板の片面上に両側膜電極ａ、ｂと中間膜電極を有し、これらの膜電極にわたってヒューズエレメントが設けられて膜電極ａと中間膜電極間のヒューズエレメント部分ｍ及び膜電極ｂと中間膜電極間のヒューズエレメント部分ｎを有し、基板他面に通電発熱によって前記ヒューズエレメント部分ｎ、ｍが溶断される膜抵抗を備えた抵抗付き温度ヒューズにおいて、一方のヒューズエレメント部分を他方のヒューズエレメント部分に対し確実に優先的に溶断させることにある。
更に、二次電池を広い運転電力範囲において抵抗付き温度ヒューズで保護することを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の請求項１に係る二次電池保護用回路は、基板の片面上に両側膜電極ａ、ｂと中間膜電極を有し、これらの膜電極にわたってヒューズエレメントが設けられて膜電極ａと中間膜電極間のヒューズエレメント部分ｍ及び膜電極ｂと中間膜電極間のヒューズエレメント部分ｎを有し、通電発熱によって前記ヒューズエレメント部分ｎ、ｍが溶断される膜抵抗を基板他面に有する抵抗付き温度ヒューズにおいて、ヒューズエレメント部分ｎと膜抵抗との距離とヒューズエレメント部分ｍと膜抵抗との距離が異ならしめられている抵抗付き基板型温度ヒューズにおける、ヒューズエレメント部分ｎと膜抵抗との距離がヒューズエレメント部分ｍと膜抵抗との距離よりも短くされ、抵抗付き基板型温度ヒューズのヒューズエレメントがヒューズエレメント部分ｎを充電源側とするように二次電池と充電源との間に直列に挿入されていることを特徴とする。
本願の請求項２に係る二次電池保護用回路は、基板の片面上に両側膜電極ａ、ｂと中間膜電極を有し、これらの膜電極にわたってヒューズエレメントが設けられて膜電極ａと中間膜電極間のヒューズエレメント部分ｍ及び膜電極ｂと中間膜電極間のヒューズエレメント部分ｎを有し、通電発熱によって前記ヒューズエレメント部分ｎ、ｍが溶断される膜抵抗を基板他面に有する抵抗付き温度ヒューズにおいて、ヒューズエレメント部分ｎの長さとヒューズエレメント部分ｍの長さとが異ならしめられている抵抗付き基板型温度ヒューズにおける、ヒューズエレメント部分ｎがヒューズエレメント部分ｍよりも短くされ、抵抗付き基板型温度ヒューズのヒューズエレメントがヒューズエレメント部分ｎを充電源側とするように二次電池と充電源との間に直列に挿入されていることを特徴とする。
本願の請求項３に係る二次電池保護用回路は、基板の片面上に両側膜電極ａ、ｂと中間膜電極を有し、これらの膜電極にわたってヒューズエレメントが設けられて膜電極ａと中間膜電極間のヒューズエレメント部分ｍ及び膜電極ｂと中間膜電極間のヒューズエレメント部分ｎを有し、通電発熱によって前記ヒューズエレメント部分ｎ、ｍが溶断される抵抗を基板他面に有する抵抗付き温度ヒューズにおいて、基板他面の抵抗が、基板他面両側に並設の抵抗値の異なる複数箇の膜抵抗により構成されている抵抗付き基板型温度ヒューズにおける、抵抗値の高い膜抵抗がヒューズエレメント部分ｎを加熱するようにされ、抵抗付き基板型温度ヒューズのヒューズエレメントがヒューズエレメント部分ｎを充電源側とするように二次電池と充電源との間に直列に挿入されていることを特徴とする。
請求項４に係る二次電池保護用回路は、請求項１〜３何れかの二次電池保護用回路において、抵抗付き基板型温度ヒューズにおける膜抵抗側のリード導体Ｃの長手方向熱抵抗がヒューズエレメント側のリード導体の長手方向熱抵抗よりも高くされていることを特徴とする。
請求項５に係る二次電池保護用回路は、請求項４の二次電池保護用回路において、膜抵抗側のリード導体Ｃの材質が鉄系とされ、ヒューズエレメント側のリード導体の材質が銅系とされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
（１）一方のヒューズエレメント部分を他方のヒューズエレメント部分より確実に早く溶断させることができる。従って、二次電池保回路において、充電時、充電源側ヒューズエレメント部分を二次電池側ヒューズエレメント部分より時間的に優先的に溶断させてパワーの大きい充電源を先に切り離すことができ、安全である。
（２）膜抵抗ｒのリード導体の長手方向熱抵抗が高くされているから、膜抵抗発生熱をそのリード導体より漏出するのをよく防止してヒューズエレメントに効率良く伝達させることができ、膜抵抗の発熱に費やされる電力が低くてもヒューズエレメントを良好に溶断作動させ得る。また、ヒューズエレメントの溶断性を高めヒューズエレメント不溶断の危険性を低減でき、高い運転電力のもとでも、ヒューズエレメントの不溶断を排除して膜抵抗の爆裂破断をよく回避できる。従って、抵抗付き温度ヒューズを使用できる運転電力範囲を拡張できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る抵抗付き温度ヒューズの実施例を説明する。
図１は請求項１に係る実施例を示し、図１の（イ）は絶縁封止物を省略して図示した上面図、図１の（ロ）は裏面図、図１の（ハ）は図１の（イ）におけるハ−ハ断面図である。
図１の（イ）において、１は耐熱性、熱良伝導性の絶縁基板例えばセラミックス板である。ａ、ｂは絶縁基版１の片面１０１の両側に形成した膜電極、２は中間電極であり、導体ペースト例えば銀ペーストの印刷・焼付けにより形成してある。３はヒューズエレメントであり、両側膜電極ａ、ｂ及び中間膜電極２にまたがって配設し、膜電極との交差箇所を溶接してある。ヒューズエレメント３は中間膜電極２を挾む部分ｎ及びｍに区分されている。ヒューズエレメントにはフラックスが塗布されているが、その図示は省略されている。Ａ、Ｂは両側膜電極ａ、ｂのそれぞれに接合された帯状リード導体であり、基板の手前側の両隅が切欠けられ、各帯状リード導体Ａ、Ｂに図の（ハ）に示すように、切欠縁端に近接した位置において基板１の他面１０側に上る段差ｅが形成され、段差上側の面が基板他面に対し、帯状リード導体の厚みだけ上側に位置されている。
図１の（ロ）において、４１、４２は基板１の他面１０上に設けられた前後の膜電極であり、前記基板片面の膜電極ａ、ｂと同様に導体ペーストの印刷・焼付けにより設けられている。ｒは前後の膜電極４１、４２間にヒューズエレメント３の長手方向に対し偏在して設けられた膜抵抗であり、抵抗ペースト例えば酸化ルテニウム粉末ペーストの印刷・焼付けにより設けられている。図示の例では、前記基板片面のヒューズエレメント３が基板片面の中央線に対し左右対称に設けられ、膜抵抗ｒが基板他面に前記ヒューズエレメント部分ｎ側寄りに偏在して設けられている。従って、ヒューズエレメント部分ｎの中心と膜抵抗の中心との距離はヒューズエレメント部分ｍの中心と膜抵抗の中心との距離よりも短くされている。
膜抵抗上には、保護膜ｇ例えばガラス焼付け膜が設けられている。前後の膜電極４１、４２の一方は、基板片面の中間膜電極２にスルーホール２４により結線されている。ｃは前後膜電極の他方４１に付設されたサイド部、Ｃは帯状リード導体であり、先端部が前記サイド部に面接合で接合されている。５は基板の片面を覆う絶縁封止物であり、例えば図１の（ハ）に示すように、基板片面上にフラックスと接触して配された保護シート５１例えばセラミックスシート、ガラスクロスシートと該保護シート５１と基板片面１０１との間にフラックスを囲んで固まった硬化性樹脂５２例えばエポキシ樹脂とから構成されている。
【００１０】
図２は請求項２に係る実施例の上面図を示し、絶縁封止物を省略して図示してある。
図２において、１は耐熱性、熱良伝導性の絶縁基板例えばセラミックス板である。ａ、ｂは絶縁基版の片面の両側に形成した膜電極、２は中間電極であり、導体ペースト例えば銀ペーストの印刷・焼付けにより形成してある。３はヒューズエレメントであり、両側膜電極ａ、ｂ及び中間膜電極２にまたがって配設し、膜電極ａ、ｂ、２との交差箇所を溶接してある。ヒューズエレメント３は中間膜電極２を挾む部分ｎ及びｍに区分されている。ヒューズエレメントにはフラックスが塗布されているが、その図示は省略されている。
前記中間膜電極２において片側（図示の例ではヒューズエレメント部分ｎ側）縁端が部分的に切り欠かれ、一方のヒューズエレメント部分ｎが他方のヒューズエレメント部分ｍに対し長くされている。
Ａ、Ｂは帯状リード導体であり、膜電極ａ、ｂに接合されている。Ｃは膜抵抗に対するリード導体である。
この実施例においても、基板他面の膜抵抗は、図１の（ロ）に示したように偏在して設けることが望ましいが、従来例の図６の（ロ）に示すように、左右対称に設けてもよい。
【００１１】
図３は請求項３に係る実施例の裏面図を示している。
この実施例における絶縁封止物を省略した上面図は図１の（イ）に同じであり、図１の（イ）と同様、ａ、ｂは絶縁基版１の片面１０１の両側に膜電極ａ、ｂと中間電極２が形成され、ヒューズエレメントが両側膜電極ａ、ｂ及び中間膜電極２にまたがって配設され、各膜電極との交差箇所が溶接されてヒューズエレメント３が中間膜電極２を挾む部分ｎ及びｍに区分され、両側膜電極ａ、ｂのそれぞれに帯状リード導体Ａ、Ｂが接合され、基板の手前側の両隅が切欠けられ、各帯状リード導体Ａ、Ｂに、切欠縁端に近接した位置において基板１の他面１０側に上る段差ｅが形成され、段差上側の面が基板他面に対し、帯状リード導体の厚みだけ上側に位置されている。
図３において、１は耐熱性、熱良伝導性の絶縁基板例えばセラミックス板である。４１、４２は基板の他面上に設けられた前後の膜電極であり、前記膜電極と同様に導体ペーストの印刷・焼付けにより設けられている。ｒｎ、ｒｍは前後の膜電極４１、４２間に設けられた異なる抵抗値の並設の膜抵抗であり、各膜抵抗ｒｎ、ｒｍは基板他面の両側のそれぞれに設けられている。図示の実施例では、各膜抵抗ｒｎ（ｒｍ）は基板片面の両側膜電極ａ（ｂ）の裏側に位置されている。これらの膜抵抗は前記と同様に抵抗ペースト例えば酸化ルテニウム粉末ペーストの印刷・焼付けにより設けられている。
膜抵抗上には、保護膜ｇ例えばガラス焼付け膜が設けられている。前後の膜電極４１、４２の一方４２は、図１の（ロ）と同様に、基板片面の中間膜電極にスルーホール２４により結線されている。ｃは前後膜電極４１、４２の他方４１に付設された補助部、Ｃは帯状リード導体であり、先端部が前記補助部ｃに面接合で接合されている。
基板片面のヒューズエレメント、絶縁封止物等の構成は前記請求項１の実施例と同様の構成とされている。
この実施例において、並設膜抵抗は図４の（イ）に示すように並列接続されているが、図４の（ロ）に示すように、直列接続とすることも可能である。
【００１２】
本発明に係る抵抗付き基板型温度ヒューズにおいては、膜抵抗の通電発熱によりヒューズエレメントが溶断されて作動される。
この場合、請求項１により、ヒューズエレメント部分ｎの中心と膜抵抗の中心との距離をヒューズエレメント部分ｍの中心と膜抵抗の中心との距離よりも短くすることにより、ヒューズエレメント部分ｎをヒューズエレメント部分ｍに優先して溶断させることができる。
また、この構成に加え、請求項２により、ヒューズエレメント部分ｎの長さをヒューズエレメント部分ｍの長さよりも長くすることによりヒューズエレメント部分ｎをヒューズエレメント部分ｍに優先して溶断させることができる。
また、請求項３により、ヒューズエレメント部分ｎを基板他面の並設膜抵抗の高い膜抵抗で加熱して、並設膜抵抗の低い膜抵抗で加熱されるヒューズエレメント部分ｍよりも大きい熱量で加熱することにより、ヒューズエレメント部分ｎをヒューズエレメント部分ｍに優先して溶断させることができる。
【００１３】
図５は本発明に係る抵抗付き温度ヒューズを組み込んだ二次電池保護回路の充電時での等価回路を示し、Ｍは過放電防止スイッチ用ＦＥＴ、Ｎは過充電防止スイッチ用ＦＥＴである。ｎ、ｍは本発明に係る抵抗付き温度ヒューズのヒューズエレメント部分、ｒは抵抗付き温度ヒューズの膜抵抗、ＳはＩＣ制御部、Ｔｒはトランジスタ、Ｅは二次電池、Ｄは充電源であり、ヒューズエレメント部分ｎを充電源Ｄ側に、ヒューズエレメント部分ｍを二次電池Ｅ側に配設してある。
抵抗付き温度ヒューズとして請求項１の抵抗付き温度ヒューズを使用し、ヒューズエレメント部分ｎの中心と膜抵抗ｒの中心との距離をヒューズエレメント部分ｍの中心と膜抵抗ｒの中心との距離よりも短くすれば、二次電池よりもパワーの大きい充電源Ｄ側のヒューズエレメント部分ｎを二次電池Ｅ側のヒューズエレメント部分ｍよりも先に溶断させてパワーの大きい充電源Ｄを先に切り離すことができる。
抵抗付き温度ヒューズとして請求項２の抵抗付き温度ヒューズを使用し、ヒューズエレメント部分ｎの長さをヒューズエレメント部分ｍの長さよりも長くすれば、二次電池Ｅよりもパワーの大きい充電源Ｄ側のヒューズエレメント部分ｎを二次電池側のヒューズエレメント部分ｍよりも先に溶断させてパワーの大きい充電源Ｄを先に切り離すことができる。
抵抗付き温度ヒューズとして請求項３の抵抗付き温度ヒューズを使用し、ヒューズエレメント部分ｎを基板他面の並設膜抵抗の高い膜抵抗で加熱して並設膜抵抗の低い膜抵抗で加熱されるヒューズエレメント部分ｍよりも大きい熱量で加熱すれば、二次電池よりもパワーの大きい充電源Ｄ側のヒューズエレメント部分ｎを二次電池Ｅ側のヒューズエレメント部分よりも先に溶断させてパワーの大きい充電源を先に切り離すことができる。
【００１４】
図５において、Ａ、Ｂはヒューズエレメント側のリード導体に対応し、Ｃは膜抵抗側のリード導体に対応している。帯状リード導体Ａ、Ｂには、常時、回路電流が流れるので、銅、銅合金等の通常の導電性材質にＳｎメッキが使用される。異常時のみに、トランジスタスイッチＴｒがオンされてリード導体Ｃに電流が流され、膜抵抗ｒが発熱してヒューズエレメント部分ｎ，ｍが前記したように溶断される。この場合、リード導体Ｃには、膜抵抗ｒの発生熱がそのリード導体Ｃを伝って漏洩するのを防止するために、熱抵抗の高い金属、例えば、鉄、鉄合金等の鉄系またはニッケル等にＳｎメッキを使用し、リード導体Ｃの長手方向熱抵抗をリード導体ＡまたはＢの長手方向熱抵抗よりも高くすることが望ましい。リード導体Ｃの長手方向熱抵抗をリード導体ＡまたはＢの長手方向熱抵抗よりも高くするには、リード導体Ｃの断面積をリード導体ＡまたはＢの断面積より小さくすることも有効である。いずれの場合でも、リード導体Ｃの電気抵抗を膜抵抗ｒの電気抵抗に較べて充分に低くでき、二次電池Ｅによる膜抵抗ｒの高効率な発熱を保証できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る抵抗付き温度ヒューズの一実施例を示す図面である。
【図２】本発明に係る抵抗付き温度ヒューズの上記とは別の実施例の要部を示す図面である。
【図３】本発明に係る抵抗付き温度ヒューズの上記とは別の実施例の要部を示す図面である。
【図４】図３に示す実施例の等価回路を示す図面である。
【図５】抵抗付き温度ヒューズを組み込んだ二次電池保護回路を示す図面である。
【図６】従来の抵抗付き温度ヒューズを示す図面である。
【符号の説明】
【００１６】
１          基板
１０        基板他面
１０１      基板片面
ａ、ｂ      両側膜電極
２          中間膜電極
３          ヒューズエレメント
ｎ、ｍ      ヒューズエレメント部分
４１、４２  前後膜電極
ｒ          膜抵抗
ｒｎ、ｒｍ  抵抗値の異なる並設膜抵抗
Ａ、Ｂ、Ｃ  帯状リード導体
５          絶縁封止物
【図１】
0004663760.tif 000002
【図２】
0004663760.tif 000003
【図３】
0004663760.tif 000004
【図４】
0004663760.tif 000005
【図５】
0004663760.tif 000006
【図６】
0004663760.tif 000007