(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の片面上にヒューズエレメント接続用膜電極を有し、これらの膜電極にわたってヒューズエレメントが溶接され、各膜電極にリード導体がはんだ付けにより接合され、各膜電極におけるヒューズエレメント溶接箇所とリード導体はんだ付け接合箇所との間に前記はんだ付け時での溶融はんだまたはヒューズエレメント溶接時の溶融合金に対する濡れ拡がり遮断バリアが設けられていることを特徴とする温度ヒューズ。
【請求項２】
基板の片面上にヒューズエレメント接続用膜電極を有し、これらの膜電極にわたってヒューズエレメントが溶接され、各膜電極にリード導体が溶接により接合され、各膜電極におけるヒューズエレメント溶接箇所とリード導体溶接接合箇所との間に前記ヒューズエレメント溶接時の溶融合金に対する濡れ拡がり遮断バリアが設けられていることを特徴とする温度ヒューズ。
【請求項３】
請求項１または２の温度ヒューズにおいて、基板の他面に通電発熱されてヒューズエレメントが溶断される膜抵抗が設けられていることを特徴とする温度ヒューズ。
【請求項４】
請求項１または３の温度ヒューズにおいて、リード導体のはんだ付け温度がヒューズエレメントの融点より高温とされていることを特徴とする温度ヒューズ。
【請求項５】
請求項１、３、４何れかの温度ヒューズにおいて、バリアの融点がはんだの融点及びヒューズエレメントの融点よりも高温で
あることを特徴とする温度ヒューズ。
【請求項６】
請求項２の温度ヒューズにおいて、バリアの融点がヒューズエレメントの融点よりも高温であることを特徴とする温度ヒューズ。
【請求項７】
請求項３、請求項３を引用する請求項４または５の何れかの温度ヒューズにおいて、膜抵抗に対するリード導体Ｃの長手方向熱抵抗がヒューズエレメントに対する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温度ヒューズ。
【請求項８】
膜抵抗に対するリード導体Ｃの材質が鉄系とされ、ヒューズエレメントに対する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７記載の温度ヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温度ヒューズに関し、二次電池保護回路に組み込んで使用され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】
温度ヒューズとして、絶縁基板の片面上に一対のヒューズエレメント接続用膜電極を設け、これらの膜電極にわたってヒューズエレメントを溶接により接合し、各ヒューズエレメント接続用膜電極にリード導体を溶接またははんだ付けにより接合し、ヒューズエレメントにフラックスを塗布し、このフラックス塗布ヒューズエレメントをエポキシ樹脂層等で封止した基板型温度ヒューズが公知であり（例えば、特許文献１の第５図、第６図）、被保護機器の異常発熱時、その発生熱によりヒューズエレメントを溶断させて機器への給電を遮断している。
前記基板型温度ヒューズに対し、基板に膜抵抗を付設し、被保護機器の異常時に膜抵抗を通電発熱させ、その発生熱でヒューズエレメントを溶断させて機器への給電を遮断する抵抗付き温度ヒューズも公知である（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開平３−４３９２５号公報
【特許文献２】特開２００３−２１７４１６号公報  基板型温度ヒューズや抵抗付き基板型温度ヒューズにおいては、プリント配線基板に搭載して使用されることが多く、本体部を可及的に小型化することが要求されている。  例えば、抵抗付き基板型温度ヒューズにおいては、二次電池保護用回路板に組込んだうえで電池パック内に収容して使用されることがあり、収容スペース上、小型化が要請されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記の温度ヒューズ、抵抗付き温度ヒューズにおいては、各膜電極とヒューズエレメントとの接合を溶接により行い、各膜電極とリード導体との接合をはんだ付けまたは溶接により行っている。而るに、ヒューズエレメントと膜電極との溶接箇所からリード導体と膜電極との接合箇所までの距離を短くすると、リード導体の接合をはんだ付けにより行う場合は、はんだが膜電極上を濡れ拡がってヒューズエレメントに接触するようになる。
また、膜電極とヒューズエレメントとの溶接は、レーザ溶接、リフロー溶接等によって行っており、ヒューズエレメントと膜電極との溶接箇所からリード導体と膜電極との接合箇所までの距離を短くすると、溶接箇所でのヒューズエレメント溶融合金が膜電極上を濡れ拡がって、そのヒューズエレメント溶融合金がリード導体接合はんだに接触するようになる。リード導体の接合がスポット溶接等の溶接により行われている場合は、リード導体先端部と溶融ヒューズエレメント合金との接触が生じるようになる。
【０００４】
このように、ヒューズエレメント合金とリード導体接合はんだとの接触またはヒューズエレメント合金とリード導体先端部のメッキＳｎとの接触が生じると、ヒューズエレメントへのはんだ成分元素の移行または前記Ｓｎのヒューズエレメントヘの移行が生じ、ヒューズエレメントの溶融特性が変化し、作動狂いが生じる畏れがある。
従って、前記膜電極におけるヒューズエレメントの溶接箇所とリード導体の接合箇所との間の距離を短縮して基板型温度ヒューズの本体部または抵抗付き基板型温度ヒューズの本体部の縮小化を図ることには問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、基板の片面にヒューズエレメント接続用膜電極を設け、この膜電極にヒューズエレメントを溶接により橋設し、各膜電極にリード導体を接合して成る基板型温度ヒューズまたは更に膜抵抗を付設した抵抗付き基板型温度ヒューズにおいて、ヒューズエレメントの溶接箇所とリード導体接合箇所との間の距離を支障なく短縮して、基板型温度ヒューズの本体部または抵抗付き基板型温度ヒューズの本体部の縮小化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る温度ヒューズは、基板の片面上にヒューズエレメント接続用膜電極を有し、これらの膜電極にわたってヒューズエレメントが溶接され、各膜電極にリード導体がはんだ付けにより接合され、各膜電極におけるヒューズエレメント溶接箇所とリード導体はんだ付け接合箇所との間に前記はんだ付け時での溶融はんだまたはヒューズエレメント溶接時の溶融合金に対する濡れ拡がり遮断バリアが設けられていることを特徴とする。
請求項２に係る温度ヒューズは、基板の片面上にヒューズエレメント接続用膜電極を有し、これらの膜電極にわたってヒューズエレメントが溶接され、各膜電極にリード導体が溶接により接合され、各膜電極におけるヒューズエレメント溶接箇所とリード導体溶接接合箇所との間に前記ヒューズエレメント溶接時の溶融合金に対する濡れ拡がり遮断バリアが設けられていることを特徴とする。
請求項３に係る温度ヒューズは、請求項１または２の温度ヒューズにおいて、基板の他面に通電発熱されてヒューズエレメントが溶断される膜抵抗が設けられていることを特徴とする。
請求項４に係る温度ヒューズは、請求項１または３の温度ヒューズにおいて、リード導体のはんだ付け温度がヒューズエレメントの融点より高温とされていることを特徴とする。
請求項５に係る温度ヒューズは、請求項１、３、４何れかの温度ヒューズにおいて、バリアの融点がはんだ付け接合箇所のはんだの融点及びヒューズエレメントの融点よりも高温であることを特徴とする。
請求項６に係る温度ヒューズは、請求項２の温度ヒューズにおいて、バリアの融点がヒューズエレメントの融点よりも高温であることを特徴とする。
請求項７に係る温度ヒューズは、請求項３、請求項３を引用する請求項４または５の何れかの温度ヒューズにおいて、膜抵抗に対するリード導体Ｃの長手方向熱抵抗がヒューズエレメントに対する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８に係る温度ヒューズは、請求項７の温度ヒューズにおいて、膜抵抗に対するリード導体Ｃの材質が鉄系とされ、ヒューズエレメントに対する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〕
【発明の効果】
【０００７】
ヒューズエレメントと膜電極との溶接箇所と同膜電極へのリード導体接合箇所との間における、膜電極箇所にはんだの濡れ拡がり、またはヒューズエレメントの溶接時溶融合金の濡れ拡がりを遮断するバリアを設けてあるから、ヒューズエレメントへのリード導体接合はんだの接触、またはリード導体接合箇所へのヒューズエレメント溶接時溶融合金の接触を防止できる。この場合、ヒューズエレメントと膜電極との溶接箇所と同膜電極へのリード導体接合箇所との間の距離をバリア付設に必要な最小限の距離にできる。かかる短い距離のもとでも、ヒューズエレメント合金とリード導体接合はんだとの接触またはヒューズエレメント合金とリード導体先端部のメッキＳｎとの接触を排除でき、ヒューズエレメントへのはんだ成分元素の移行または前記Ｓｎのヒューズエレメントの移行によるヒューズエレメントの溶融特性の変化を回避でき、安定な作動特性を保証できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例について説明する。
図１は本発明に係る温度ヒューズの一実施例を示す一部切欠平面図である。
図１において、１は耐熱性、熱伝導性に優れた絶縁基板であり、例えばセラミックス板を使用できる。ａ、ｂは基板の片面に形成した一対のヒューズエレメント接続用膜電極であり、導体ペースト例えば銀ペーストの印刷・焼付けにより設けることができる。Ａ、Ｂは帯状リード導体であり、セラミックス板１の厚みを２５０μｍ〜４００μｍの極薄とし、ヒューズエレメント接続用膜電極にはんだ付けにより接合してある。２５０μｍ〜４００μｍの極薄セラミックス板では、リード導体を溶接、例えばスポット溶接すると、セラミックス板のクラック破損が懸念されるが、はんだ付けによればかかる不利を排除できる。３はヒューズエレメント接続用膜電極間にわたって溶接したヒューズエレメントであり、このヒューズエレメントの融点を前記はんだの融点よりも低くするように、はんだを選定してある。ｆはフラックスである。
６ａ、６ｂは膜電極ａ、ｂにおけるリード導体Ａ、Ｂのはんだ付け箇所とヒューズエレメント３の溶接箇所との間に設けたバリアであり、リード導体のはんだ付け時での溶融はんだの濡れ拡がり及びヒューズエレメント溶接時での溶接箇所の溶融ヒューズエレメントの濡れ拡がりを遮断するものである。このバリアの形状は、堰または濡れ性の悪い膜とすることができ、平面的には、図示の直線状の他、円弧状、半月状にすることもできる。基板１の片面を覆う絶縁封止物、例えばエポキシ樹脂塗布層を設けているが、図示されていない。
【０００９】
上記において、リード導体Ａ、Ｂと膜電極ａ、ｂとのはんだ付け接合を行ってから、ヒューズエレメント３の膜電極ａ、ｂへの溶接が行われる。
はんだ付け接合時、溶融はんだがその表面張力のために濡れ拡がろうとするが、バリア箇所では濡れ拡がりが遮断される。
また、ヒューズエレメントの膜電極への溶接時（レーザ溶接、リフロー溶接等を使用できる）、溶接箇所の溶融ヒューズエレメントがその表面張力のために濡れ拡がろうとするが、バリア箇所では濡れ拡がりが遮断される。
従って、ヒューズエレメントへのリード導体接合はんだの接触、またはリード導体接合箇所へのヒューズエレメント溶接時溶融合金の接触を防止でき、ヒューズエレメントと膜電極との溶接箇所と同膜電極へのリード導体接合箇所との間の距離をバリア付設に必要な最小限の距離にできる。かかる短い距離のもとでも、ヒューズエレメント合金とリード導体接合はんだとの接触を排除でき、ヒューズエレメントへのはんだ成分元素の移行によるヒューズエレメントの溶融特性の変化を回避でき、安定な作動特性を保証できる。
【００１０】
セラミックス板が前記厚み（２５０μｍ〜４００μｍ）よりも厚い場合、リード導体と膜電極との接合をスポット溶接等の溶接により行うこともできる。
この場合、リード導体先端箇所へのヒューズエレメント溶接時溶融合金の接触を防止でき、リード導体表面のメッキＳｎのヒューズエレメントへの移行によるヒューズエレメントの溶融特性の変化を回避でき、安定な作動特性を保証できる。
【００１１】
前記バリアの材質としては、溶融はんだや溶融ヒューズエレメントに対して安定（耐熱性）であるものが使用され、ガラス（シリカ）、アルミナやジルコニア等のセラミックス、耐熱性樹脂、Ｎｉ等の濡れ性の悪い金属を使用できる。
【００１２】
図２は抵抗付き温度ヒューズの実施例を示し、図２の（イ）は絶縁封止物を省略して図示した上面図、図２の（ロ）は裏面図、図２の（ハ）は図２の（イ）におけるハ−ハ断面図である。
図２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は絶縁基板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。Ａ、Ｂは両側膜電極ａ、ｂのそれぞれにはんだ付けにより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２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の他面側に上る段差ｅが形成され、段差の上側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。６ａ、６ｂは膜電極ａ、ｂにおけるヒューズエレメント３との溶接箇所と帯状リード導体Ａ、Ｂのはんだ付け接合箇所との間に設けられたバリアである。
図２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。膜抵抗上には、保護膜例えばガラス焼付け膜ｇが設けられている。前後の膜電極４１、４２の一方４２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４１、４２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ｃに面接合で接合されている。５は基板片面１０１を覆う絶縁封止物であり、例えば図に示すように、基板片面１０１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例えばエポキシ樹脂５２とから構成されている。
【００１３】
本発明に係る抵抗付き温度ヒューズにおいては、前記した通り膜電極ａ、ｂの長さを短くし得、従って基板の平面寸法を充分に小さくできるから、絶縁封止物の外郭を縮小できる。
【００１４】
図３は本発明に係る抵抗付き温度ヒューズを搭載した二次電池保護用回路板を示し、プリント配線板Ｐに過放電防止スイッチ用ＦＥＴ（Ｍ）及び過充電防止スイッチ用ＦＥＴ（Ｎ）を実装し、本発明に係る抵抗付き温度ヒューズの絶縁封止物５を下側に向けてＦＥＴ間の空間に収容し、帯状リード導体Ａ，Ｂを一方のＦＥＴの上面に乗載させ、帯状リード導体Ｃを他方のＦＥＴの上面に乗載させ、各帯状リード導体Ａ，Ｂ．Ｃをプリント配線板Ｐの配線導体の所定位置に接続してある。
本発明に係る抵抗付き温度ヒューズにおいては、前記した通り、絶縁封止物の外郭寸法を小さくできるので、両ＦＥＴの間隔を狭くでき、実装密度を高くできる。
【００１５】
図４は本発明に係る抵抗付き温度ヒューズＡ０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は充電源である。過放電防止スイッチ用ＦＥＴ、過充電防止スイッチ用ＦＥＴ、本発明に係る抵抗付き温度ヒューズ、ＩＣ制御部、ランジスタＴｒ等は前記二次電池保護用回路板に搭載されている。
図４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メッキＳｎしたものが使用される。異常時（過充電時）のみに、ＩＣ制御部からの信号により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メッキＳｎしたものを使用し、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。さらに、帯状リード導体Ｃの幅を帯状リード導体ＡまたはＢの幅よりも細くしてもよい。この場合でも、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】
【００１６】
【図１】本発明に係る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一実施例を示す図面である。
【図３】本発明に係る抵抗付き温度ヒューズを搭載した二次電池保護回路板を示す図面である。
【図４】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。
【符号の説明】
【００１７】
１          基板
ａ、ｂ      両側膜電極
３          ヒューズエレメント
６ａ、６ｂ  バリア
５          絶縁封止物
【図１】
0004663759.tif 000002
【図２】
0004663759.tif 000003
【図３】
0004663759.tif 000004
【図４】
0004663759.tif 000005