(57)【要約】【課題】本発明は、素子本体の合成を担う基板やカバー、これらを接着するフィルムなどに樹脂などから形成されるフィルムを用いることで、小型で薄型の自己復帰型保護素子を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、基板２と、基板２上に設けられた接着フィルム１０と、基板２と接着フィルム１０の間に設けられた相互に離隔した一対のリード端子４と、一対のリード端子４の一方に接続され、他方のリード端子４と離合可能な可動電極７と、一対のリード端子４の少なくとも一部と可動電極を覆うカバー１２であって、接着フィルム１０と溶着されるカバー１２を有する構成とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた接着フィルムと、
前記基板と前記接着フィルムの間に設けられた相互に離隔した一対のリード端子と、
前記一対のリード端子の一方に固定接続され、他方のリード端子と離合可能な可動電極と、
前記一対のリード端子の少なくとも一部と前記可動電極を覆うカバーであって、前記接着フィルムと溶着されるカバーを有することを特徴とする自己復帰型保護素子。
【請求項２】
基板と、
前記基板上に設けられた温度維持部品と、
前記温度維持部品上に設けられた接着フィルムと、
前記温度維持部品と前記接着フィルムの間に設けられ相互に離隔した一対のリード端子と、
前記一対のリード端子の一方に固定接続され、他方のリード端子と離合可能な可動電極と、
前記一対のリード端子の少なくとも一部と前記可動電極と前記温度維持部品を覆うカバーであって、前記接着フィルムと溶着されるカバーを有することを特徴とする自己復帰型保護素子。
【請求項３】
前記基板が、複数の基板で形成され、前記複数の基板の少なくとも１つに、前記温度維持部品が格納可能な格納部を有する基板であることを特徴とする請求項１または２いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子。
【請求項４】
前記可動電極が接続されていないリード端子上であって前記可動電極が離合する部位、もしくは前記可動電極の先端の、少なくとも一方に接点電極が形成されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子。
【請求項５】
前記接点電極が、凸部形状であることを特徴とする請求項４に記載の自己復帰型保護素子。
【請求項６】
前記可動電極が、任意の温度以下では、前記可動電極が接続されていないリード端子もしくは前記接点電極と接し、任意の温度以上では、前記可動電極が接続されていないリード端子もしくは前記接点電極と離れることを特徴とする請求項１〜５いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子。
【請求項７】
前記接着フィルムに、補強材が設けられていることを特徴とする請求項１〜６いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子。
【請求項８】
前記可動電極が、複数の金属層からなるバイメタル片もしくはトリメタル片であることを特徴とする請求項１〜７いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子。
【請求項９】
前記バイメタル片が、リード端子に対向する内層側の金属層が熱膨張係数の高い金属から形成され、外層側の金属層が熱膨張係数の低い金属から形成されることを特徴とする請求項１〜８いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子。
【請求項１０】
前記トリメタル片が、リード端子に対向する内層側の金属層が熱膨張係数の高い金属から形成され、外層側の金属層が熱膨張係数の低い金属から形成され、中間の金属層が電気伝導性の良い金属から形成されることを特徴とする請求項１〜８いずれか１つに記載の自己
復帰型保護素子。
【請求項１１】
前記温度維持部品が、Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｔｈｅｒｍｉｓｔｅｒ（以下「ＰＴＣ」と記す）であることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子。
【請求項１２】
前記基板、前記接着フィルム、前記補強材、前記カバーのうち少なくとも１つが、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＩ（ポリイミド）もしくはＰＥＩ（ポリエーテルイミド）を主成分とする熱可塑性樹脂フィルム、熱硬化性樹脂フィルムまたは液晶ポリマーで形成されていることを特徴とする１〜１１いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子。
【請求項１３】
前記基板、前記接着フィルム、前記補強材、前記カバーのうち少なくとも１つが、繊維強化プラスチックまたはフィラーの添加された樹脂などの複合材料で形成されていることを特徴とする１〜１２いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子。
【請求項１４】
前記基板、前記接着フィルム、前記補強材、前記カバーのうち少なくとも１つが、波状であることを特徴とする１〜１３いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子。
【請求項１５】
前記カバーが、Ｒ付きまたは流線型であることを特徴とする１〜１４いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子。
【請求項１６】
前記基板、前記一対のリード端子の少なくとも一部、前記カバーのうち少なくとも一部が樹脂モールドされていることを特徴とする１〜１５いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子。
【請求項１７】
基板を設置するステップと、前記基板上に接着フィルムを設置するステップと、前記基板と前記接着フィルムの間に、相互に離隔した一対のリード端子を設置するステップと、前記基板と前記一対のリード端子と前記接着フィルムを溶着するステップと、前記一対のリード端子の一方に可動電極を接合するステップと、前記一対のリード端子の少なくとも一部と前記可動電極を覆うカバーとを接着するステップを有することを特徴とする自己復帰型保護素子の製造方法。
【請求項１８】
基板を設置するステップと、前記基板上に少なくとも１つの穴開き基板を接着するステップと、前記穴開き基板の穴に温度維持部品を設置するステップと、前記温度維持部品上に接着フィルムを設置するステップと、前記温度維持部品と前記接着フィルムの間に、相互に離隔した一対のリード端子を設置するステップと、前記穴開き基板と前記一対のリード端子と前記接着フィルムを溶着するステップと、前記一対のリード端子の一方に可動電極を接合するステップと、前記一対のリード端子の少なくとも一部と前記可動電極と前記温度維持部品を覆うカバーとを接着するステップを有することを特徴とする自己復帰型保護素子の製造方法。
【請求項１９】
電池と、前記電池を収納する本体と、前記本体から導出され電池と電気的に接合された配線と、前記配線間に設けられしかも前記本体に接触するよう設けられた自己復帰型保護素子とを備え、前記自己復帰型保護素子として請求項１〜１６いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子を用いたことを特徴とする電池パック。
【請求項２０】
請求項１〜１６いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子と、電源回路と、処理回路と、制御回路を有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源回路、電池、その他の電子機器などにおいて用いられ、過電流や異常発熱などからこれら電子機器などの破損を防止するために好適に用いられ、十分な強度を有しながら薄型を実現した自己復帰型保護素子を提供することを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やノート型パソコンなどに用いられる電池や電源回路などの異常発熱による電子機器の損傷を未然防止するために、電池や電源回路などに温度ヒューズが装着されることがあった。
【０００３】
しかしながら、温度ヒューズは異常発熱により溶断してしまい、部品取替えを行わなければならいため、異常発熱時には導電を遮断し、その後復帰する自己復帰型保護素子が用いられるようになってきている。
【０００４】
自己復帰型保護素子としては、熱膨張係数の異なる金属を多層にしたバイメタルと呼ばれる可動電極が用いられるものがある。通常時には可動電極が端子同士を接続して電流が導通し、異常発熱時には熱膨張係数の異なる金属の多層構造により可動電極が反り返って、端子の一方の接点から離間して導通を遮断して機器が保護される（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
図２９は、従来の技術における自己復帰型保護素子の側断面図であり、３３は従来の自己復帰型保護素子、３４は固定接点、３５は固定部リード端子、３６は可動接点、３７は可動電極、３８は可動部リード端子、３９は基板、４０はカバーである（たとえば特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平６−１１９８５９号公報
【特許文献２】特開平９−３０６３１６号公報
【特許文献３】特開２００１−５２５８０号公報
【特許文献４】特開２００２−１２４１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、携帯電話やノート型パソコンは、持ち運びや使い易さなどから薄型・小型化が進んでいる。それに伴い、それらに使用されている電池パックなどの電池や電源回路に装着された自己復帰型保護素子にも、薄型・小型化が求められている。
【０００７】
また、携帯電話やノート型パソコンは、カバンやポケットに入れられて持ち運ばれることから、常に周囲から圧縮荷重を受けている。従って、それらに使用されている自己復帰型保護素子にも圧縮荷重が負荷され、自己復帰型保護素子は、その圧縮荷重に耐えられる強度を有していなくてはならない。
【０００８】
図２９に示されるような従来の自己復帰型保護素子は、樹脂の射出成型で作製された箱型のカバーでケーシングされており、そのカバーは圧縮荷重に耐えられるだけのカバー強度を有している。そこで、薄型・小型化を実現するとなると、当然各部品の小型化は必要であるが、カバーの薄肉成型が求められる。
【０００９】
しかし、カバーを樹脂の射出成型で薄肉成型するのは非常に困難で金型が高価なため、薄型・小型化さらに低コスト化には限界があった。
【００１０】
また、自己復帰型保護素子は、可動電極の温度上昇により動作し、端子の一方の接点から離間して導通を遮断して機器を保護するものなので、可動電極が温度上昇する過程が最も重要である。この可動電極の温度上昇は、暴走した電池パックなど電池および電源回路からの熱伝導および輻射だけでなく、可動電極、端子または接点での抵抗値変化による発熱も考えられる。
【００１１】
これらの可動電極、端子および接点は、腐食性ガスの影響を受けて抵抗値が変化することが考えられる。よって、自己復帰型保護素子は、内部が腐食性ガスの影響を受けないためにも、ある程度の密封性を求められている。
【００１２】
しかし、従来の自己復帰型保護素子は、外気と完全に遮断できておらず、腐食性ガスの影響を受けやすく、接点間の抵抗値変化もあった。
【００１３】
以上のように、従来の技術における自己復帰型保護素子では、薄型・小型化が進む電池および電源回路には対応できない問題があった。また、上記のように、薄型・小型化を追求することで生じるコストの増加や、腐食性ガスの影響を受けることで生じる抵抗値変化などの問題も非常に大きかった。
【００１４】
本発明は、携帯機器やノート型パソコンなど小型化が求められる電子機器、とりわけ電池や電源回路など薄型・小型で装着されることが望まれる自己復帰型保護素子であり、更に、低コスト化や抵抗値の安定も同時に確保する自己復帰型保護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】
【００１５】
本発明は、基板と、基板上に設けられた接着フィルムと、基板と接着フィルムの間に設けられた相互に離隔した一対のリード端子と、一対のリード端子の一方に接続され、他方のリード端子と離合可能な可動電極と、一対のリード端子の少なくとも一部と可動電極を覆うカバーであって、接着フィルムに溶着されたカバーを有する構成とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、基板、接着フィルム、補強材およびカバーなどの従来の技術では加工および成型の困難であった部品に、加工が容易なフィルム状の樹脂を用いることで薄肉成型が容易になり、薄型・小型化が実現される。これにより、特に薄型・小型化が求められている携帯電話やノート型パソコンの電池や電源回路に最適な自己復帰型保護素子とすることが可能である。
【００１７】
また、フィルム状の樹脂は、成型金型の形状や押し込み深さなどの加工条件を変えるだけで、様々な形状に容易に加工できることから、基板、接着フィルム、補強材およびカバーを波状に加工し、またカバーをＲ付きまたは流線型に加工することで、曲げや圧縮などに対する耐久性が非常に高まり、装着時や装着後、あるいは運搬時や検査時の故障などを低減することが可能となる。
【００１８】
さらに、加工が容易なフィルム状の樹脂を使用したことで、空間の確保が容易になるため、その空間を利用して、一対のリード端子上または可動電極の周囲に補強材を設けることができ、その結果全体的な強度が上昇して、外部に頑丈なカバーを用いなくても、曲げや圧縮などに対する十分な耐久性が得られる。
【００１９】
また、基板、接着フィルム、補強材およびカバーに樹脂を用いたことで、電気溶着、レーザー溶着または超音波溶着などの方法で、基板と一対のリード端子、基板とカバー、一
対のリード端子とカバーの接着が容易に行える。そのため、内部空間を外気と完全に遮断できるため、腐食性ガスの影響を受けず接点間の抵抗値変化が少ない。その結果、電流導通状態での性能を十分に確保できる自己復帰型保護素子とすることが可能である。
【００２０】
さらに、温度維持部品を設置することで、異常電流などによる発熱で非接触状態となった可動電極を、温度維持部品が可動電極を加熱することでその状態を一定時間維持し、未だ過電流の流れている可能性のある状態では、電流の再導通を行わせないようにすることができ、電子機器や回路への負担が非常に少ない自己復帰型保護素子とすることができる。このとき、温度維持部品としてＰＴＣを用いることで、コスト低減が図られるものである。すなわち、温度コントロール機器を別途設ける必要がなく、省スペース化、部品削減化、コスト削減が図られるものである。
【００２１】
以上の効果により、電子機器の小型化、高寿命化を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の請求項１に記載の発明は、基板と、基板上に設けられた接着フィルムと、基板と接着フィルムの間に設けられた相互に離隔した一対のリード端子と、一対のリード端子の一方に接続され、他方のリード端子と離合可能な可動電極と、一対のリード端子の少なくとも一部と可動電極を覆うカバーであって、接着フィルムと溶着されるカバーを有することを特徴とする自己復帰型保護素子であって、薄型を実現しつつも、十分な強度を確保して、内部空間に存在する可動電極の動作領域を確保することができる。
【００２３】
本発明の請求項２に記載の発明は、基板と、基板上に設けられた温度維持部品と、温度維持部品上に設けられた接着フィルムと、温度維持部品と接着フィルムの間に設けられた一対のリード端子と、一対のリード端子の一方に接続され、他方のリード端子と離合可能な可動電極と、一対のリード端子の少なくとも一部と可動電極と温度維持部品を覆うカバーとを有することを特徴とする自己復帰型保護素子であって、異常電流などで異常発熱した場合に電流の導通を遮断し、異常状態が解消された後に導通を再開して、電子機器への影響を適切に防止しつつ、部品の取り替えを不要とすることができ、温度維持部品を可動電極の下部に配置することで、十分に温度が低下した後に、電流導通の再開が行われる。
【００２４】
本発明の請求項３に記載の発明は、基板が、複数の基板で形成され、複数の基板の少なくとも１つに、温度維持部品が格納可能な格納部を有する基板であることを特徴とする請求項１または２いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子であって、温度維持部品の位置決めが確実に行えるだけでなく、層状構造であるため、薄肉の基板であっても、十分な強度を有した自己復帰型保護素子の実現が可能である。
【００２５】
本発明の請求項４に記載の発明は、可動電極が接続されていないリード端子上であって可動電極が離合する部位、もしくは可動電極の先端の、少なくとも一方に接点電極が形成されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子であって、可動電極とリード端子間の導電抵抗を低下させることができ、耐腐食性を向上させるものである。
【００２６】
本発明の請求項５に記載の発明は、接点電極が凸部形状であることを特徴とする請求項１〜４いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子であって、可動電極とリード端子間の導電抵抗の低下および、接点部分の劣化を防止することができる。
【００２７】
本発明の請求項６に記載の発明は、可動電極が、任意の温度以下では、可動電極が接続されていないリード端子もしくは接点電極と接し、任意の温度以上では、可動電極が接続されていないリード端子もしくは接点電極と離れることを特徴とする請求項１〜５いずれ
か１つに記載の自己復帰型保護素子であって、異常温度では電流の導通を遮断し、通常温度では電流の導通を再開させ、電子回路の保護を実現することができる。
【００２８】
本発明の請求項７に記載の発明は、接着フィルムに補強材が設けられていることを特徴とする請求項１〜６いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子であって、薄型、軽量化するためにフィルム素材を用いた場合であっても、強度を十分に確保できる。
【００２９】
本発明の請求項８に記載の発明は、可動電極が、複数の金属層からなるバイメタル片もしくはトリメタル片であることを特徴とする請求項１〜７いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子であって、温度変化により可動電極を反転させたり復帰させたりして、リード端子との離合を実現することができる。
【００３０】
本発明の請求項９に記載の発明は、バイメタル片が、リード端子に対向する内層側の金属層が熱膨張係数の高い金属から形成され、外層側の金属層が熱膨張係数の低い金属から形成されることを特徴とする請求項１〜８いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子であって、温度が高い場合には、リード端子から離れるように反転し、温度が低い場合には、リード端子に接触するように復帰することができる可動電極を容易に実現することができる。
【００３１】
本発明の請求項１０に記載の発明は、トリメタル片が、リード端子に対向する内層側の金属層が熱膨張係数の高い金属から形成され、外層側の金属層が熱膨張係数の低い金属から形成され、中間の金属層が電気伝導性の良い金属から形成されることを特徴とする請求項１〜８いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子であって、温度の上昇に伴い反転し温度の下降に伴い復帰して電流の導通と遮断を制御できる可動電極を容易に実現することができ、中間にある電気伝導性の良い金属によって、低抵抗の可動電極が実現可能である。
【００３２】
本発明の請求１１項に記載の発明は、温度維持部品が、Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｔｈｅｒｍｉｓｔｅｒ（以下「ＰＴＣ」と記す）であることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子であって、可動電極がリード端子から離れて電流が遮断した後であっても、一定の温度を維持して電流導通の再開を防止するため、異常状態の可能性のある間の電流遮断を確実に行い、電子機器の保護を確実なものとすることができる。
【００３３】
本発明の請求項１２に記載の発明は、基板、接着フィルム、補強材、カバーのうち少なくとも１つが、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＩ（ポリイミド）もしくはＰＥＩ（ポリエーテルイミド）を主成分とする熱可塑性樹脂フィルム、熱硬化性樹脂フィルムまたは液晶ポリマーで形成されていることを特徴とする１〜１１いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子であって、十分な強度を確保しつつ、薄型・小型化を実現することができる。また、製造工程を容易にすることができるため、低コストも実現できるものである。
【００３４】
本発明の請求項１３に記載の発明は、基板、接着フィルム、補強材、カバーのうち少なくとも１つが、繊維強化プラスチックまたはフィラーの添加された樹脂などの複合材料で形成されていることを特徴とする１〜１２いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子であって、曲げや圧縮などに対する耐久性が非常に高まり、装着時や装着後、あるいは運搬時や検査時の故障などを低減することが可能となる。
【００３５】
本発明の請求項１４に記載の発明は、基板、接着フィルム、補強材、カバーのうち少なくとも１つが、波状であることを特徴とする１〜１３いずれか１つに記載の自己復帰型保
護素子であって、簡単な加工で大幅に曲げに対する強度上昇させることができることから、低コストで高強度の自己復帰型保護素子の実現が可能である。
【００３６】
本発明の請求項１５に記載の発明は、カバーが、Ｒ付きまたは流線型であることを特徴とする１〜１４いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子であって、角の無いカバーにすることで圧縮などの荷重を分散され、耐久性の非常に高い自己復帰型保護素子の実現が可能である。
【００３７】
本発明の請求項１６に記載の発明は、基板、一対のリード端子の少なくとも一部、カバーのうち少なくとも一部が樹脂モールドされていることを特徴とする１〜１５いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子であって、外部からの荷重に対する耐久性が上昇するだけでなく、寸法安定性の向上も実現できる。
【００３８】
本発明の請求項１７に記載の発明は、基板を設置するステップと、基板上に接着フィルムを設置するステップと、基板と接着フィルムの間に、相互に離隔した一対のリード端子を設置するステップと、基板と一対のリード端子と接着フィルムを溶着するステップと、一対のリード端子の一方に可動電極を接合するステップと、一対のリード端子の少なくとも一部と可動電極を覆うカバーとを接着するステップを有することを特徴とする自己復帰型保護素子の製造方法であって、強度を十分に確保した薄型の自己復帰型保護素子を製造することができる。
【００３９】
本発明の請求項１８に記載の発明は、基板を設置するステップと、基板上に少なくとも１つの穴開き基板を接着するステップと、穴開き基板の穴に温度維持部品を設置するステップと、温度維持部品上に接着フィルムを設置するステップと、温度維持部品と接着フィルムの間に、相互に離隔した一対のリード端子を設置するステップと、穴開き基板と一対のリード端子と接着フィルムを溶着するステップと、一対のリード端子の一方に可動電極を接合するステップと、一対のリード端子の少なくとも一部と可動電極と温度維持部品を覆うカバーとを接着するステップを有することを特徴とする自己復帰型保護素子の製造方法であって、薄型で、温度の高い間には電流導通再開しない自己復帰型保護素子を製造することができる。
【００４０】
本発明の請求項１９に記載の発明は、電池と、電池を収納する本体と、本体から導出され電池と電気的に接合された配線と、配線間に設けられしかも本体に接触するよう設けられた自己復帰型保護素子とを備え、自己復帰型保護素子として請求項１〜１６いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子を用いたことを特徴とする電池パックであって、異常発熱時には、電流導通を遮断して、機器の保護を実現することができる。
【００４１】
本発明の請求項２０に記載の発明は、請求項１〜１６いずれか１つに記載の自己復帰型保護素子と、電源回路と、処理回路と、制御回路を有することを特徴とする電子機器であって異常温度時においても、損傷を防止することのできる電子機器を実現することができる。
【００４２】
なお、本明細書での自己復帰型保護素子は、バイメタルスイッチや、温度スイッチ、温度センサ、サーキットブレーカ、サーマルプロテクタなどとして用いられるものである。
【００４３】
また、本明細書での可動電極は温度膨張係数の異なる複数の金属層からなるバイメタルまたはトリメタルが用いられることが多いが、これ以外であってもよく、バイメタルは２層構造、トリメタルは３層構造、さらにこれ以上の層構造を有するものであってもよい。本明細書では可動電極として説明されているが、これの具体例としてバイメタル片が用いられることが多い。
【００４４】
また、可動電極の可動とは、可動電極の一端が固定接続されている場合に、他端が基本的に上下に動いて、その先端部がリード端子表面、あるいはリード端子に設けられた接点電極と接触したり、非接触となったりする離合を行う動作を主にいう。また、もちろん横方向に動作して接触、非接触となる離合を行うものであってもよい。
【００４５】
また、温度維持部品とは、一定の時間その温度を維持する部品をいい、特に高温となった場合に、その高温状態を一定時間維持する役割を有するものを言う。特に、低温時には抵抗値が低く、高温時には抵抗が高くなって、その高温状態を維持するＰＴＣが用いられることが多く、本明細書では温度維持部品としての一例としてＰＴＣが説明される。
【００４６】
以下、図面を用いて説明する。
【００４７】
（実施の形態１）
図１、図４、図５、図６および図７は本発明の実施の形態１における自己復帰型保護素子の斜視図、図２、図３、図８、図９、図１２、図１３、図１４および図１５は本発明の実施の形態１における自己復帰型保護素子の側面図、図１０は本発明の実施の形態１におけるＰＴＣの斜視図であり、図１１は本発明の実施の形態１における可動電極の側断面図である。
【００４８】
１は自己復帰型保護素子、２は基板、３は温度維持部品、４はリード端子、５は接続面、６は接点薄膜面、７は可動電極、８は固定接続部、９は接点電極、１０は接着フィルム、１１は穴あき基板、１２はカバー、１３はＲ付きカバー、１４は流線型カバー、１５は波状カバー、１６はモールド部、１７は補強材、１８は内層部、１９は電極面、２０は外層、２１は内層、２２は中間層、Ｉ１は電流である。
【００４９】
最初に、各部の詳細について説明する。
【００５０】
まず、基板２について説明する。
【００５１】
基板２は、自己復帰型保護素子１の底面に位置して配置され、素子全体の形態の確保と強度の確保が実現される。基板２としてアルミナなどのセラミック板が使用されることもあるが、十分な強度を有するものであれば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）もしくはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）もしくはＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＩ（ポリイミド）もしくはＰＥＩ（ポリエーテルイミド）を主成分とする熱可塑性樹脂フィルム、熱硬化性樹脂フィルまたは液晶ポリマーで形成されてもよいものである。さらに、繊維強化プラスチックまたはフィラーの添加された樹脂などの複合材料で形成されてもよいものである。これらの素材で形成される場合には、非常に薄型として実現され、また軽くなるというメリットもある。
【００５２】
また、基板２は方形板状のみでなく、円形状、楕円形状、三角形状、五角形以上の多角形状の板状体を用いても良い。さらに、基板２を波状に加工することで断面二次モーメントが上昇し、薄肉基板での強度上昇が実現できる。
【００５３】
次に温度維持部品３について説明する。
【００５４】
温度維持部品３は、他のリード端子４や可動電極７などのような金属に比較して、通常時にはその抵抗がやや高く、通常状態においては大半の電流がリード端子４から可動電極７を通じてもう一方のリード端子４に流れる。この状態においては、温度維持部品３にはほとんど電流が流れず、発熱もほとんど起こらない。
【００５５】
これに対して、可動電極７が発熱により反転し、接点電極８がリード端子４と離れると、電流はリード端子４から温度維持部品３に流れるようになり、温度維持部品３は発熱する。ここで温度維持部品３は、抵抗が急激に高くなって電流が流れなくなるキュリー点が１００℃前後にあるため、それ以上には温度があがらず、温度が維持される。さらに、この温度では温度維持部品３はキュリー点の作用により電流が流れず、リード端子４同士の間での電流の導通が起こらず、電流が遮断されたままである。この維持された温度が可動電極７にも伝導されるため、可動電極７はしばらくは反転した状態を維持し、接点電極９がリード端子４と離れた状態が維持されて通常の電流が遮断された状態が継続される。
【００５６】
温度が下がってくると、可動電極７が再びリード端子４と接触して通常状態に戻るものである。温度維持部品３は以上のような役割を果たすものである。
【００５７】
温度維持部品３は、基板２の上に積層された穴あき基板１１の穴部に設置され、接着剤などで接着されて基板２および穴あき基板１１に固定される。
【００５８】
なお、基板２の上に温度維持部品３を接着する材料としては、プラスチック樹脂、ガラス及びプラスチック樹脂またはガラスを含有する金属皮膜などが使用できる。金属被膜を接着剤として用いる場合には、基板２上に印刷などによって、金属被膜を形成し、この金属被膜上に温度維持部品３を設置し、超音波溶接等を用いて基板２と温度維持部品３とを接合する。基板２の材料が熱可塑性プラスチックである場合には、温度維持部品３を基板２に配置した後、急速加熱、急速冷却して基板２の表面を融かし接着することもできる。特に好適な接着剤として、アルミナ及びシリカのフィラーを含有したエポキシ樹脂が使用される。
【００５９】
ここで、温度維持部品３としては、いわゆる「Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ」（以下「ＰＴＣ］という」が用いられることが多く、ＰＴＣを任意の形状に形成したものが、基板２の上に配置される。
【００６０】
ＰＴＣはその内部層１８がチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）にＬａなどの希土類をドープしたチタン酸バリウム半導体などの材料で形成され、その周回に電極面１９が形成される。図１０には、このＰＴＣの形態が表されている。
【００６１】
また、温度維持部品３とリード端子４の接続においては、半田や金属ペーストによる接続のほかに、作業時の破壊や損傷防止のために、いわゆる密着させることで電気伝導される圧着や圧接が用いられることも好適である。
【００６２】
次にリード端子４について説明する。
【００６３】
リード端子４は一対のリード端子になっており、基板２上にそれぞれ対向するように設置されており、そのリード端子４の対向面はそれぞれ任意の距離離れて対向している離隔状態にある。なお、リード端子４は、温度維持部品３を用いる場合には、基板２の上に設置された穴あき基板１１上に設置され、温度維持部品３の上に接続されるものである。温度維持部品３との接続には、半田付けや銀ペーストなどの金属ペーストによる溶着、あるいは圧接などで実現され、接続強度や接続精度を高めるために、接続面５に表面あらしが設けられることも好適である。
【００６４】
また、温度維持部品３と接続される必要がある場合には、温度維持部品３がセラミックなどの非常にデリケートな部材で形成されることが多いため、半田付けや金属ペーストによる溶着ではなく、リード端子４との間では圧着されることでもよい。
【００６５】
リード端子４は、電気伝導性の有る材料から形成され、特に金属が好ましく、具体的には、鉄、ニッケル、銅、アルミニウム、金、銀、スズから選ばれる少なくとも一つの単体材料もしくはそれら金属材料の合金、或いは前述の材料グループから選ばれる少なくとも一つの単体もしくは合金に材料グループ以外の元素を含有させた金属材料等が使用できる。
【００６６】
また、表面に単層あるいは多層のめっき処理を施し接点薄膜面６を形成することで、導電性や耐久性の向上などを高めることも好適である。
【００６７】
また、リード端子４においては、可動電極７に接合されている接点電極９の離合の繰り返しに対する耐久性を確保するために、この部分のみ、めっき層をより多層化したり、厚くしたり、別材料を用いることも好適である。
【００６８】
また、リード端子４は相互に対向しているが、その対向距離があまりに狭いと、可動電極７の先端がリード端子４と非接触となることで非導通となった場合であっても、リード端子４同士で導通してしまう可能性があり、回路の保護に不適切となる。このため、リード端子４の対向距離は一定以上あることが好ましい。
【００６９】
次に、接続面５について説明する。
【００７０】
接続面５は可動電極７の一端を固定接続するための部分であり、固定接続部８が設けられており、リード端子４の一方の先端部分に設けられる。固定接続の接続強度を確保するために、表面があらされていることが好ましく、半田や金属ペーストまたは溶接などで接続されて、リード端子４と可動電極７との間が高抵抗とならないように、十分な面積を確保しておくことが好ましい。
【００７１】
次に、接点薄膜面６について説明する。
【００７２】
接点薄膜面６は、可動電極７または可動電極７に接合された接点電極９が接触・離合を繰り返すリード端子の表面上に、単層あるいは多層のめっき処理を施すことで形成され、導電性や耐久性の向上などを実現することができる。また、金、銀および銅などの導電性の良い金属を圧延などによって貼り合わせられたクラッド材を用いても良いものとする。
【００７３】
次に、可動電極７について説明する。
【００７４】
可動電極７は、温度によって反り返るなどして、その固定接続部８と反対側の先端が、リード端子４と接触したり非接触となったりするスイッチの役割を有する部材である。
【００７５】
可動電極７は、通常バイメタルと呼ばれる熱膨張係数の異なる多層の金属から形成される。たとえば、リード端子４と対向する内層２１には、熱膨張係数の高い金属で層が形成され、外層２０には熱膨張係数の低い金属で層が形成される。また、強度確保や可動動作の機敏性を高めるために、内層２１と外層２０の間にさらに別の金属層として中間層２２を形成することも好適である。さらに、内部に存在する中間層２２は、可動電極７の抵抗値を下げるために、内層２１および外層２０よりも電気伝導性の良い金属で形成することも好適である。中間層２２は２層以上であってもよい。また、熱膨張係数が、内層２１よりも低いが、外層２０よりも高い金属を用いて、反り返りと復帰の動作をより機敏にすることも好適である。
【００７６】
可動電極７の材料としては、一般的に、高膨張側はＭｎ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金材料が用い
られ、低膨張側はＦｅ−Ｎｉ系のインバー合金材料が用いられることが多く、もちろん、これら以外の材料であっても良いものである。
【００７７】
また、可動電極７の他の材料としては、形状記憶（合金、樹脂）材料も好適に用いられるものである。
【００７８】
図１１に可動電極７の側断面図が示されている。図１１にあるように、可動電極７を屈曲させることで、ばね性などの弾性を持たせて、先端がリード端子４と接触する際の圧接力を高めることも好適である。これにより、余分なばね材料やばね部品を用いる必要がなく、小型化、低コスト化に貢献するものである。
【００７９】
また、可動電極７が接続される部分において、角部に切り取りが設けられておくことで、接続処理などの部材の位置確保が容易となるメリットがある。たとえば、切り取られた角部に電気プローブを当ててリード端子４に電流を流して温度を上昇させて、リード端子４と基板２、リード端子４と接着フィルム１０またはリード端子４と穴あき基板１１の間に挟まれた接続溶融体を溶融させて接続を容易に実現し、また、直接基板２、接着フィルム１０または穴あき基板１１を加熱して溶融させて、リード端子４との接着を実現させる。これは、素子の小型化が進むにつれ、効果的な手法である。
【００８０】
次に、固定接続部８について説明する。
【００８１】
固定接続部８はリード端子４の一方と、可動電極７の一方を固定的に接続する部位であり、可動電極７の一端がリード端子４に確実に固定されてリード端子４と可動電極７の電気導通が確実になる。接続には半田付けや金属ペーストによるものでもよく、あらかじめ可動電極７と固定接続部８の間に溶着用金属を挟んでおいて、リード端子４に電流プローブを当てて電流を流して発熱させて溶着用金属を溶融させて、リード端子４と可動電極７とを接続させる。
【００８２】
このとき、可動電極７の四隅に切り落としをつけることで、リード端子４に電流プローブを当てるスペースを確保して、確実に溶着を行うことに加えて、フィルムなどで形成される接着フィルム１０や補強材１７の溶着時の電流プローブ設置スペースを確保することが兼用されている。
【００８３】
また、リード端子４と可動電極７の接続は、電気溶接、レーザー溶接および超音波溶接などの確実な接続も良いものとする。
【００８４】
次に、接点電極９について説明する。
【００８５】
接点電極９は可動電極７の先端につけられてもよく、可動電極７の可動側先端と接するリード端子４の表面上につけられてもよく、その両方につけられてもよい。接点電極９は半球形などの凸部により形成されることが多く、その表面は金属層が形成され、めっきなどが施される。また、接触と非接触を繰り返しに対応するため、接点電極９やこれに接触する可動電極７やリード端子４の接触部分のめっき層の多層化や、厚みを増すなども好適である。また接点電極９が、図２のように凸部として形成されていなくてもよく、可動電極７とリード端子４がその先端で接触するだけでもよいが、凸部からなる接点電極９が存在することで、可動電極７とリード端子４の確実な接触が可能となって、低抵抗の導通が可能となる。
【００８６】
また、接点電極９の厚みは、可動電極７のリード端子４から遠ざかる上下方向の可動領域を妨げない程度の厚みとすることが好ましく、接触する表面積を十分に確保することで
、接触時の電気抵抗を下げることが好ましい。
【００８７】
また、接点電極９の耐久性をさらに高めるために可動電極７やリード端子４に用いられる金属よりも硬度の硬い金属を用いることも好適である。また、可動電極７側のみに接点電極９が形成される場合には、リード端子４のこれと接触する位置のめっき厚や金属厚を厚くし、逆に、リード端子４側のみに接点電極９が形成される場合には、可動電極７のこれと接触する部位のめっき厚や金属厚を厚くすることも好適である。
【００８８】
次に、接着フィルム１０について説明する。
【００８９】
接着フィルム１０は、リード端子４とカバー１２の間に設置され、固定接続部８や接点電極９よりも外側の位置において形成される。接着フィルム１０は、カバー１２により形成される内部空間の空間確保と強度確保を実現する。更に、接着フィルム１０を介して、基板２とカバー１２が溶着されることで、可動電極７が動作する領域が確保されるとともに、通常の樹脂や金属ケースなどの筐体を用いたケースタイプのものに比べて、非常に薄型とすることができる。
【００９０】
また、接着フィルム１０は、基板２とカバー１２または穴あき基板１１とカバー１２とを相互接続するための溶着の仲介部としても用いられることで、基板２とカバー１２を基本として構成される本体と可動電極７の可動領域が確保される空間が構成される。
【００９１】
特に、カバー１２が樹脂フィルムなどで形成される場合には、金属であるリード端子４とを直接溶着させることができないため、中間層としての接着フィルム１０を活用することが効果的であるメリットもある。また、後に述べる補強材１７を、この接着フィルムに接合させて設けた上でカバー１２を接着フィルム１０と溶着させたり、あるいは、補強材を溶着フィルム１０とカバー１２の溶着により形成される空間内部の柱としてあるいは外部の補強として用いることも好適である。これにより、基板２、接着フィルム１０、カバー１２をそれぞれ、後に述べるＰＥＮなどのフィルム素材の３枚構成で構成することで、薄型化を促進できるとともに、外部からの荷重への耐久性を確保し、あるいは、内部における可動電極７の動作領域を十分に確保できるものともなる。
【００９２】
また、リード端子４とカバー１２を接着することで、内部空間を外気と完全に遮断できるため、腐食性ガスの影響を受けず接点間の抵抗値変化を減少させることができる。さらに、リード端子４とカバー１２の密着強度が上昇するため、端子の抜けなどが無くなり、装着時や装着後、あるいは運搬時や検査時の故障などを低減することができる。
【００９３】
次に穴あき基板１１について説明する。穴あき部分は格納部である。
【００９４】
穴あき基板１１は、温度維持部品３の使用時など必要に応じて設けられる。
【００９５】
穴あき基板１１は図３に示されるように、基板２とリード端子４との間に設けられ、温度維持部品３の配置空間を形成しつつ、その周囲の強度を確保するために用いられる。図２に示されるように、温度維持部品３を使用しない場合は配置空間の確保は不要である。しかしこのような場合であっても強度を向上させるために穴あき基板１１が用いられ、穴部にアルミナなどの強度の高い薄板が設置されることも好適である。
【００９６】
また、図３に示されるような場合には、温度維持部品３の配置空間確保に加えて、リード端子４と基板２との間に非充填空間が発生すると、リード端子４と温度維持部品３との接続の耐久性が弱くなるなどの問題も発生するため、これを防止して強度向上させるための補強材としても好適に用いられる。
【００９７】
さらに、穴あき基板１１と接着フィルム１０とをリード端子４の外周において相互に溶着させることで、リード端子４、温度維持部品３を挟み込む力が強くなり、これにカバー１２を加えて薄型でありながら十分な強度確保ができる素子を実現することができる。
【００９８】
次に、カバー１２について説明する。
【００９９】
カバー１２は自己復帰型保護素子１のほぼ全体を覆うものであり、素子としての形状、耐久性を確保するために用いられる。カバー１２は可動電極７、温度維持部品３とリード端子４の一部を少なくとも覆うものであり、これに伴い接点電極９や固定接続部８なども覆われるものである。
【０１００】
カバー１２は少なくとも可動電極７が動作する可動領域を確保できることが好ましい。また、カバー１２が衝撃などにより底面側に押し込まれると、可動電極７が上方に反り返って非接触となる動作が困難となるので、一定の形状を確保できる強度を有していることが好ましい。たとえば図５に示すようにＲ付きカバー１３にしたり、図６に示すように流線型カバー１４にすることで強度向上を実現し、あるいは図７のように波状カバー１５にすることで強度向上を図ることも好適である。また、図８に示すように、基板２、一対のリード端子の少なくとも一部、カバー１２のうち少なくとも一部を樹脂などのモールド部１６で覆うことで強度向上を図ることも好適である。
【０１０１】
あるいは、図９のように、カバー１２内部に補強材１７を設けることで、強度の向上を図るとともに、可動電極７が動作する動作領域を確保することも好適である。
【０１０２】
また、カバー１２は基板２とリード端子４の外周において溶着接続されて、カバー１２による素子を覆うことが実現される。
【０１０３】
ここで、基板２と同様に、接着フィルム１０、穴あき基板１１、カバー１２はそれぞれ、あるいは少なくとも一部がＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）もしくはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）もしくはＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＩ（ポリイミド）もしくはＰＥＩ（ポリエーテルイミド）を主成分とする熱可塑性樹脂フィルム、熱硬化性樹脂フィルまたは液晶ポリマーで形成されてもよいものである。さらに、繊維強化プラスチックまたはフィラーの添加された樹脂などの複合材料で形成されてもよいものである。これらの素材で形成される場合には、非常に薄型として実現され、また軽くなるというメリットもある。
【０１０４】
以上が、実施の形態１に係る自己復帰型保護素子１の構成などについての説明である。
【０１０５】
以上の様に、基板２、接着フィルム１０、カバー１２をそれぞれ、後に述べるＰＥＮなどのフィルム素材の３枚構成で構成することで、薄型化を促進できるとともに、外部からの荷重への耐久性を確保し、あるいは、内部における可動電極７の動作領域を十分に確保できるものともなり、必要に応じて補強材１７などを用いることで、樹脂ケース、金属ケースなどを用いていた従来の自己復帰型保護素子１では困難であった、小型化、薄型化が実現される。更に、薄型化などが実現されながらも、十分な強度、耐久性を確保でき、更に、フィルムを材料として用いることで、全体の体積に比べて、内部空間を十分に取ることができるので、可動電極７の動作領域も十分に確保できると言う、薄型パック電池や電源回路、各種電子機器に最適に装着できる、従来には無かった自己復帰型保護素子１を実現できるものである。
【０１０６】
次に、自己復帰型保護素子の動作について図１２〜図１５を用いて説明する。
【０１０７】
図１２には、自己復帰型保護素子の通常状態が示されている。
【０１０８】
通常状態では、リード端子４から電流Ｉ１が流れ込み、接点電極９がリード端子４と接触状態である可動電極７においても同様に電流Ｉ１が導通して、他方のリード端子４に電流Ｉ１が流れ出す。すなわち、可動電極７を経由して電流Ｉ１が導通し、たとえばこの自己復帰型保護素子１が接続された電極間の導通が実現されている。
【０１０９】
次に、何らかの異常電流が発生し、可動電極７が異常発熱する。可動電極７はその内層の熱膨張係数が高く、外層が低いため、内層側の体積が大きくなって、留め金がはじけるように外層側に向かって反り返ることになる。この結果、接点電極９がリード端子４から離れ非接触となり、可動電極７を経由したリード端子４間の電流導通が遮断される。代わりにＩ１がリード端子４から温度維持部品３に流れ込むように電流経路が切り替わる。図１３に示される状態である。
【０１１０】
電流Ｉ１が温度維持部品３に流れ込むと、温度維持部品３は即座に温度上昇し、キュリー点付近まで早急に温度が上昇する。キュリー点付近まで温度が上昇すると、抵抗値が非常に大きくなり電流Ｉ１が流れなくなり、温度維持部品３を経由した電流導通も遮断される。このとき、可動電極７の非接触発生から生ずる電流遮断から即座に温度維持部品３の電流遮断も起こるので、リード端子４間に電流が流れるのはごくわずかである。
【０１１１】
キュリー点付近まで温度上昇した温度維持部品３は、一定時間その温度状態が維持される。特に、異常電流が残っている間は温度状態が維持される。このため、温度維持部品３の発生させる高い温度が伝導された可動電極７は、未だ反り返った状態が維持されて接点電極９はリード端子４と非接触状態を維持し続ける。図１４に示される状態である。
【０１１２】
徐々に、電子機器の異常が是正され、異常電流がなくなり、温度維持部品３の温度が低下すると、可動電極７の温度も低下し、その反り返り状態が解消されて、再び接点電極９がリード端子４と接触する状態に戻る。図１５に示される状態である。これにより、再び可動電極７を経由してリード端子４同士の電流導通が確保され、電子機器の通常動作が行われる。
【０１１３】
このように、異常電流などの発生により、装着している電源や回路、電池などの温度が上昇した場合には、その電流の導通を遮断して、以後の温度上昇を防止し、機器への悪影響を防止するものである。更に、温度ヒューズと異なり、再び電流導通が復帰するものであるので、素子の取替えや回路の取替え、修理などが不要で、電子機器の修理コストの低下や、ユーザーへのフレンドリーさを向上させることも可能である。
【０１１４】
更に図１２〜図１５を使って説明したように、温度維持部品３が存在する場合には、発熱により可動電極７が非接触となって電流が遮断されたあとでも、異常電流状態が終了するまでの間、その電流遮断が維持されて、回路や機器の保護が十分に確保されるメリットもある。
【０１１５】
なお、図１２〜図１５では温度維持部品３を有している場合について説明したが、もちろん、温度維持部品３がない場合でも同様である。この場合には、温度維持部品３による一定時間の電流遮断が生じず、可動電極７の反り返りがなくなるレベルまで冷却されれば、電流遮断状態から、電流導通状態へ復帰するものである。
【０１１６】
なお、このようにして作成される自己復帰型保護素子の大きさは、カバー１２などで形成される本体サイズとしては、縦の長さＬ１、横の長さＬ２、厚みＬ３としたときに、
２．０ｍｍ  ≦  Ｌ１  ≦  １２．０ｍｍ
４．０ｍｍ  ≦  Ｌ２  ≦  ２０．０ｍｍ
１．０ｍｍ  ≦  Ｌ３  ≦  ３．０ｍｍ
であって、更に好ましくは、
３．０ｍｍ  ≦  Ｌ１  ≦  ６．０ｍｍ
４．０ｍｍ  ≦  Ｌ２  ≦  ８．０ｍｍ
１．０ｍｍ  ≦  Ｌ３  ≦  ２．０ｍｍ
であるものが構成されるが、もちろん、これ以外の大きさであってもよいものである。
【０１１７】
（実施の形態２）
実施の形態２において、本発明の自己復帰型保護素子の製造工程について説明する。
【０１１８】
図１６〜図２７は本発明の実施の形態２における自己復帰型保護素子の製造工程図である。それぞれ、製造工程における順序に図面番号が従っている。なお、これは製造工程の一例であり、もちろん、これ以外の工程で製造されてもよいものである。
【０１１９】
２３は貫通孔、２４は穴部、２５はドーム、２６はフィルム溶着部、２７は溶着物である。
【０１２０】
図１６には基板２が示されており、基板２には、実施の形態１で説明したように、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）もしくはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）もしくはＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＩ（ポリイミド）もしくはＰＥＩ（ポリエーテルイミド）を主成分とする熱可塑性樹脂フィルム、熱硬化性樹脂フィルまたは液晶ポリマーで形成される。さらに、繊維強化プラスチックまたはフィラーの添加された樹脂などの複合材料で形成されてもよい。あるいはセラミックや絶縁処理が施された金属板で形成されてもよい。貫通孔２０は、製造工程を自動化する際に、部品を固定する固定具を通すために用いられるものである。
【０１２１】
図１７には穴あき基板１１が示されている。穴あき基板１１には、実施の形態１で説明したように、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）もしくはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）もしくはＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＩ（ポリイミド）もしくはＰＥＩ（ポリエーテルイミド）を主成分とする熱可塑性樹脂フィルム、熱硬化性樹脂フィルまたは液晶ポリマーで形成される。さらに、繊維強化プラスチックまたはフィラーの添加された樹脂などの複合材料で形成されてもよい。あるいはセラミックや絶縁処理が施された金属板で形成されてもよい。
【０１２２】
図１８には基板２と穴あき基板１１が接着された状態が示されている。基板２と穴あき基板１１を接着したことで、温度維持部品３を設置するための穴部２４が形成されている。これにより、温度維持部品３は確実な位置決めが可能になり、寸法精度の良い自己復帰型保護素子が提供できる。
【０１２３】
温度維持部品３はチタン酸バリウム半導体などで形成されたセラミックの表面に電極が形成されたＰＴＣなどであり、プラスチック樹脂、ガラス及びプラスチック樹脂またはガラスを含有する金属皮膜などなどの接着剤などで接着、固定される。超音波溶着なども用いられる。
【０１２４】
図１９には可動電極７が示されており、熱膨張係数の異なる多層金属から形成されるバイメタル片などである。ドーム２５はドーム形状に湾曲した部分であり、これにより、先端の接点電極９がリード端子４に対して接触する際にばね性、弾性力を持たせることで、圧接力を向上させることができる。
【０１２５】
図２０には、リード端子４が基板２上に設置された穴あき基板１１の穴部に設置された温度維持部品３の上に接続された状態が示されている。
【０１２６】
リード端子４と温度維持部品３は半田や金属ペーストによる接続や、圧接により接続され、リード端子４には接着フィルム１０および穴あき基板１１を接着するフィルム接合部２６が形成され、さらに可動電極７の先端が接触する部位には接点薄膜面６が形成されている。接点薄膜面６は導通製のよい低抵抗で、かつ耐久性と耐衝撃性のよい金属膜やめっきにより実現される。
【０１２７】
図２１には可動電極７がリード端子４に固定接続部８を用いて接続された状態が示されている。可動電極７の根元は、リード端子４と固定接続部８により固定接続され、先端（必要に応じて接点電極９が設けられている）は対向するもう一方のリード端子４上の接点薄膜面６と接触する。このときドーム２５のもつ弾性力により、接点での接圧が高くなる。
【０１２８】
図２２には、接着フィルム１０が示されており内部空間となる部分が切り抜かれたフィルムであって、その形状、大きさが素子本体に合わせた形状で構成されている。材質としては、ＰＥＮなど基板２および穴あき基板１１と同様のものが用いられる。
【０１２９】
図２３には接着フィルム１０が基板２やリード端子４と設置された状態が示されている。接着フィルム１０のもつ開口部が、可動電極７やこれに接続される固定接続部８、接点薄膜面６が存在する内部空間として確保される。接着フィルム１０はフィルム溶着部２６とあわせられて溶着され、さらに基板２または穴あき基板１１とも溶着される。このとき貫通孔２３をあわせることで、位置ずれなどなく製造することができる。
【０１３０】
図２４には接着フィルム１０が溶着された状態が示されている。溶着部２７は電気溶着や超音波溶着やレーザー溶着などにより溶着された結果、溶着物がはみ出した状態であり、この溶着物が十分な量を有していることで、内部空間の封止が十分に確保される。このため、この溶着部２７の適正量を十分に確認しつつ、溶着を実行することが好ましいものである。溶着が不十分であると、外部との密封性が不十分となり、熱の漏れや水分や酸素の本体内部への混入による接点電極９や可動電極７の腐食などが発生する可能性がある。耐久性の高い自己復帰型保護素子１とするために、十分に溶着を確保する必要がある。
【０１３１】
図２５には、カバー１２が示されている。カバー１２は盛り上がりを有した形態をしており、基板２などと同じくＰＥＮなどにより形成される。
【０１３２】
たとえば図５に示すようにＲ付きカバー１３にしたり、図６に示すように流線型カバー１４にすることで強度向上を実現し、あるいは図７のように波状カバー１５にすることで強度向上を図ることも好適である。また、図８に示すように、基板、一対のリード端子の少なくとも一部、カバーのうち少なくとも一部を樹脂などのモールド部１６で覆うことで強度向上を図ることも好適である。
【０１３３】
あるいは、図９のように、カバー１２内部に補強材１７を設けることで、強度の向上を図るとともに、可動電極７が動作する動作領域を確保することも好適である。
【０１３４】
また、カバー１２は基板２とリード端子４の外周において溶着接続されて、カバー１２による素子を覆うことが実現される。
【０１３５】
またカバー１２の大きさは、図２４に示された接着フィルム１０に設けられた開口部、
すなわち可動電極７などの格納される本体部をすっかり覆う大きさのものであればよい。このため、カバー１２は可動電極７、接点電極９、リード端子４の一部、温度維持部品３を覆うものとなる。
【０１３６】
図２６には、カバー１２が接着フィルム１０の上に溶着されて、素子にカバー１２がかぶせられた状態が示されている。溶着においては、接着フィルム１０と基板２または穴あき基板１１との間での接続に用いたのと同じように電気溶着や超音波溶着やレーザー溶着などが用いられる。溶着において溶着物が生じ、これにより十分な封止が実現されるので、内部空間に存在する可動電極７などの腐食や劣化を防止するためには、十分な溶着物による溶着が実現されているかを確認することが好ましい。
【０１３７】
図２７には余分な部分が切り取られた最終的な自己復帰型保護素子１が表されている。以上のような工程を経て、最終的に樹脂フィルムを用いることにより、薄型かつ小型で、可動電極７および接点電極９などの腐食や劣化を防止することができる遮断・復帰精度の高い自己復帰型保護素子が実現される。
【０１３８】
このように、一連に連続した状態で製造して、最後に個別に切り離す事で、一度に、非常に簡単な工程で大量に製造することができるので、低コストかつ歩留まりの高い製造が可能となるものである。
【０１３９】
（実施の形態３）
実施の形態３においては、自己復帰型保護素子１を携帯端末などに用いられる電池パックに装着された状態が示されている。
【０１４０】
なお、電池パック以外の電池や電源回路、基板回路に用いられてもよく、携帯端末だけでなく、照明機器や発熱機器などのさまざまな電子機器に用いられてもよいものである。
【０１４１】
図２８は本発明の実施の形態３における電池パックの斜視図である。電池パックに実施の形態１、２で説明した自己復帰型保護素子１が装着されている。
【０１４２】
２８は電池パック、２９は電池、３０は本体、３１、３２は配線である。
【０１４３】
自己復帰型保護素子は実施の形態１、２で説明したように、異常発熱からの保護素子として用いられている。自己復帰型保護素子１から突出した一対のリード端子４は、電池２９の配線３１、３２とそれぞれ接続されている。自己復帰型保護素子１は電池２９のプラス、もしくはマイナスのいずれかの電極のみから導出された配線の途中に置かれた状態で接続されているもので、途中に自己復帰型保護素子１により、その配線が３１と３２に分かれている状態である。配線３１もしくは配線３２はそのまま外部に導出されて他の電子部品に接続される。また、これと別個に（図示せず）プラス、もしくはマイナスの別の極からの配線が電池２９から導出されて、他の電子部品に接続されて給電される。
【０１４４】
ここで、電池パック２８に異常発熱が発生した場合には、実施の形態１で説明したとおり、可動電極７とリード端子４が非接触となり、電流導通が遮断される。さらに温度維持部品３が使用される場合は、温度維持部品３の温度が上昇し、この維持された温度により可動電極７がそのまま非接触の状態を維持する。これにより電流遮断状態がさらに一定期間維持される。これにより電子部品への給電が一時停止状態となって、回路や機器が異常電流や異常発熱から保護される。
【０１４５】
このとき、温度維持部品３の働きにより、可動電極の非接触が一定時間は維持されて、少なくとも異常電流がなくなるまでは非接触状態が維持されるので、即座に可動電極が接
触状態に復帰して、電流供給が再開されることでの回路や機器への悪影響回避が十分に確保される。
【０１４６】
さらに、異常電流が消滅して、温度維持部品３の温度が低下することで、可動電極７が再び接触状態となり、可動電極７を経由した電流導通が再開されて、電池パック２８からの回路への給電が再開される。
【０１４７】
これにより、溶断することで電流が遮断される温度ヒューズなどと異なり、素子の交換無に動作状態へ安全に復帰させることができる。
【０１４８】
このため、携帯端末やノートブックパソコンなど、命令処理実行中であっても、これを再開することができるので、それまでのユーザーの処理が無駄とならず、記憶されたデータを失うこともないので非常にユーザーフレンドリーであるメリットがある。
【０１４９】
このため、異常電流や異常発熱から機器を守りつつ、ユーザーへの余分な負担を減じさせたい電子機器の電池パック、電池、電源回路、その他の回路に最適に用いることが可能である。
【０１５０】
なお、電池パック以外であっても、電源回路、電源装置、発電装置、発熱機器、二次電池系電池、燃料電池などの電源周辺の部品、機器、装置をはじめ、ノートブックパソコン、携帯電話、携帯端末、カーナビゲーションシステムなどの車載電子機器、ビデオデッキやＤＶＤ機器などの種々の機器に幅広く適用されるものである。
【０１５１】
また、本発明に係わる自己復帰型保護素子の薄型、小型化が実現されていることにより、携帯型の機器などをはじめとした、小型、薄型、軽量化が求められる電子機器の温度上昇に対する保護素子として、効果的に用いられるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１５２】
本発明は、基板と、基板上に設けられた接着フィルムと、基板と接着フィルムの間に設けられた相互に離隔した一対のリード端子と、一対のリード端子の一方に接続され、他方のリード端子と離合可能な可動電極と、一対のリード端子の少なくとも一部と可動電極を覆うカバーであって、接着フィルムと溶着されるカバーを有する構成により、内部空間の密封性の非常に高く、薄肉の基板またはカバーでも十分な強度が得られ、薄型・小型化が求められる自己復帰型保護素子が必要な用途にも適応できる。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】本発明の実施の形態１における自己復帰型保護素子の斜視図
【図２】本発明の実施の形態１における自己復帰型保護素子の側面図
【図３】本発明の実施の形態１における自己復帰型保護素子の側面図
【図４】本発明の実施の形態１における自己復帰型保護素子の斜視図
【図５】本発明の実施の形態１における自己復帰型保護素子の斜視図
【図６】本発明の実施の形態１における自己復帰型保護素子の斜視図
【図７】本発明の実施の形態１における自己復帰型保護素子の斜視図
【図８】本発明の実施の形態１における自己復帰型保護素子の側面図
【図９】本発明の実施の形態１における自己復帰型保護素子の側面図
【図１０】本発明の実施の形態１におけるＰＴＣの斜視図
【図１１】本発明の実施の形態１における可動電極の側断面図
【図１２】本発明の実施の形態１における自己復帰型保護素子の側面図
【図１３】本発明の実施の形態１における自己復帰型保護素子の側面図
【図１４】本発明の実施の形態１における自己復帰型保護素子の側面図
【図１５】本発明の実施の形態１における自己復帰型保護素子の側面図
【図１６】本発明の実施の形態２における自己復帰型保護素子の製造工程図
【図１７】本発明の実施の形態２における自己復帰型保護素子の製造工程図
【図１８】本発明の実施の形態２における自己復帰型保護素子の製造工程図
【図１９】本発明の実施の形態２における自己復帰型保護素子の製造工程図
【図２０】本発明の実施の形態２における自己復帰型保護素子の製造工程図
【図２１】本発明の実施の形態２における自己復帰型保護素子の製造工程図
【図２２】本発明の実施の形態２における自己復帰型保護素子の製造工程図
【図２３】本発明の実施の形態２における自己復帰型保護素子の製造工程図
【図２４】本発明の実施の形態２における自己復帰型保護素子の製造工程図
【図２５】本発明の実施の形態２における自己復帰型保護素子の製造工程図
【図２６】本発明の実施の形態２における自己復帰型保護素子の製造工程図
【図２７】本発明の実施の形態２における自己復帰型保護素子の製造工程図
【図２８】本発明の実施の形態３における電池パックの斜視図
【図２９】従来の技術における自己復帰型保護素子の側断面図
【符号の説明】
【０１５４】
１    自己復帰型保護素子
２    基板
３    温度維持部品
４    リード端子
５    接続面
６    接点薄膜面
７    可動電極
８    固定接続部
９    接点電極
１０    接着フィルム
１１    穴あき基板
１２    カバー
１３    Ｒ付きカバー
１４    流線型カバー
１５    波状カバー
１６    モールド部
１７    補強材
１８    内層部
１９    電極面
２０    外層
２１    内層
２２    中間層
２３    貫通孔
２４    穴部
２５    ドーム
２６    フィルム溶着部
２７    溶着物
２８    電池パック
２９    電池
３０    本体
３１、３２    配線
３３    従来の自己復帰型保護素子
３４    固定接点
３５    固定部リード端子
３６    可動接点
３７    可動電極
３８    可動部リード端子
３９    基板
４０    カバー
【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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