保护元件的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及通过熔断电流路径来停止对连接到电流路径上的电池的充放电并抑制电池的热失控的保护元件。
【背景技术】
[0002]能够充电而反复利用的二次电池大多被加工成电池组而提供给用户。特别是在重量能量密度高的锂离子二次电池中，为了确保用户及电子设备的安全，一般在电池组内置过充电保护、过放电保护等的数个保护电路，从而具有在既定的情况下截断电池组的输出的功能。
[0003]在这种保护电路中，利用内置于电池组的FET开关来进行输出的导通/截止(0N/OFF)，从而进行电池组的过充电保护或过放电保护动作。然而，在因一些原因而FET开关短路破坏的情况下；被施加雷涌等而瞬间流过大电流的情况下；或者因电池单元的寿命而输出电压异常下降或者相反地输出过大异常电压的情况下，电池组或电子设备也需要进行保护，以免发生起火等的事故。因此，在这样的能够设想到的任何异常状态下，为了安全地截断电池单元的输出，也使用由具有根据来自外部的信号截断电流路径的功能的熔丝元件构成的保护元件。
[0004]作为面向这样的锂离子二次电池等的保护电路的保护元件，如在专利文献I中记载的那样，遍及电流路径上的第I及第2电极间连接可熔导体而构成电流路径的一部分，通过过电流导致的自发热或者设在保护元件内部的发热体，熔断该电流路径上的可熔导体。在这样的保护元件中，通过使熔化的液体状的可熔导体集中于第I及第2电极上而截断电流路径。
[0005]现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010 — 003665号公报专利文献2:日本特开2004 — 265617号公报。
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
在使用上述的可熔导体的保护元件中，想要提高电流路径截断时的绝缘性能，最好使第I及第2电极间拉开距离。然而，随着电子设备的小型化、薄型化，要求内置于电池组的保护元件也进一步小型化、薄型化，因而难以使第I及第2电极间拉开距离。另外，随着二次电池的高容量化、高输出化，要求保护元件具有更大的额定值。
[0007]在此，为了提高保护元件的额定值，需要在降低可熔导体的导体电阻和电流路径截断时的绝缘性能之间取得平衡。即，为了使更多电流流过，需要降低导体电阻，因而需要增大可熔导体的截面积。然而，可熔导体的截面积越大，就越增大熔化可熔导体的量，该熔断所需要的时间就越长，有损害安全性的担忧。
[0008]另外，越增大可熔导体的截面积，就越会超过保持熔化导体的第I及第2电极的容许量，因溢出的熔化导体而还有可能第I及第2电极间短路。作为相关问题的改善方案，还提出对覆盖可熔导体的盖部件也设置电极，从而增加保持熔化导体的容许量的构成。然而，有时加到可熔导体的热会被盖部的电极吸收，熔化导体的润湿性显著下降，相反地容许量减少。
[0009]因此，本发明的目的在于提供一种保护元件，不仅提高可熔导体的额定容量，而且可以迅速熔断可熔导体，且能够增加保持熔化导体的容许量。
[0010]用于解决课题的方案
为了解决上述的课题，本发明所涉及的保护元件具备:绝缘基板;第I发热体，层叠在上述绝缘基板;绝缘部件，以至少覆盖上述第I发热体的方式层叠在上述绝缘基板;第I及第2电极，层叠在层叠有上述绝缘部件的上述绝缘基板;发热体引出电极，以与上述第I发热体重叠的方式层叠在上述绝缘部件上，在上述第I及第2电极之间的电流路径上与该第I发热体电连接;可熔导体，从上述发热体引出电极层叠到上述第I及第2电极，利用热来熔断该第I电极与该第2电极之间的电流路径；以及盖部件，覆盖在上述绝缘基板上，在上述可熔导体的上方设有第2发热体。
[0011]发明效果
依据本发明，第2发热体及第I发热体发热。由此，本发明通过第1、第2发热电阻器，加热可熔导体。因而，依据本发明，在加厚截面积以使电流路径上的可熔导体的额定值提高的情况下，也能快速、可靠地进行熔断。
【附图说明】
[0012]图1A是示出适用本发明的保护元件的截面图，图1B示出除去盖部件及助熔剂的状态的平面图。
[0013]图2是示出适用本发明的保护元件的截面图。
[0014]图3是示出装入适用本发明的保护元件的电池模块的整体结构的图。
[0015]图4是示出适用本发明的保护元件的电路结构的图。
[0016]图5是示出现有的保护元件中的、可熔导体熔断的状态的截面图。
[0017]图6是示出适用本发明的保护元件中的、可熔导体熔断的状态的截面图。
[0018]图7是示出适用本发明的保护元件的变形例的截面图。
[0019]图8是示出变形例所涉及的保护元件的电路结构的图。
[0020]图9是示出适用本发明的保护元件的其他变形例的截面图。
[0021]图10是示出其他变形例所涉及的保护元件的电路结构的图。
[0022]图11是示出适用本发明的保护元件的其他变形例的截面图。
[0023]图12是示出适用本发明的保护元件的其他变形例的截面图。
[0024]图13是示出适用本发明的保护元件的其他变形例的截面图。
[0025]图14是示出适用本发明的保护元件的其他变形例的截面图。
[0026]图15是示出适用本发明的保护元件的其他变形例的截面图。
【具体实施方式】
[0027]以下，参照附图，对适用本发明的保护元件进行详细说明。此外，本发明不只局限于以下的实施方式，在不脱离本发明的要点的范围内显然可以进行各种变更。另外，附图是示意性的，各尺寸的比例等有不同于现实的情况。具体的尺寸等应参考以下的说明进行判断。另外，当然附图相互之间也包括互相的尺寸关系、比例不同的部分。
[0028][保护元件的结构]
如图1、图2所示，适用本发明的保护元件10具备:绝缘基板11;层叠在绝缘基板11并覆盖绝缘部件15的第I发热电阻器14;形成在绝缘基板11的两端的电极12(A1)、12(A2);在绝缘部件15上以与第I发热电阻器14重叠的方式层叠的发热体引出电极16;两端与电极12(A1)、12(A2)分别连接并且中央部与发热体引出电极16连接的可熔导体13;以及承载于绝缘基板11上并保护内部的盖部件19。
[0029]绝缘基板11使用例如氧化铝、玻璃陶瓷、莫来石、氧化锆等的具有绝缘性的部件以大致方形状形成。除此以外，绝缘基板11也可以采用玻璃环氧基板、酚醛基板等的用于印刷布线基板的材料，但是需要留意熔丝熔断时的温度。
[0030]第I发热电阻器14是电阻值比较高且通电时发热的具有导电性的部件，例如由W、Mo、Ru等构成。通过将这些的合金或者组合物、化合物的粉状体与树脂粘合剂等混合，制成膏状后利用丝网印刷技术图案形成在绝缘基板11上，然后烧成等而形成。
[0031]以覆盖第I发热电阻器14的方式配置绝缘部件15，隔着该绝缘部件15以与第I发热电阻器14对置的方式配置发热体引出电极16。为了有效地向可熔导体传递第I发热电阻器14的热，在第I发热电阻器14与绝缘基板11之间层叠绝缘部件15也可。
[0032]发热体引出电极16的一端与第I发热电阻器14连接，并经由该第I发热电阻器14与发热体电极IS(Pl)连接。另外，发热体电极IS(Pl)经由后述的设在盖部件19的导通电极22及第2发热电阻器25，与另一个发热体电极18(P2)连接。
[0033]可熔导体13由因第I发热电阻器14的发热而迅速熔断的低熔点金属构成，能够适当使用例如以Sn为主成分的无铅焊锡。另外，可熔导体13也可为低熔点金属、和Ag、Cu或以这些为主成分的合金等的高熔点金属的层叠体。
[0034]通过层叠高熔点金属和低熔点金属，在回流安装保护元件5的情况下，即便回流温度超过低熔点金属层的熔化温度而低熔点金属熔化，也不至于作为可熔导体13熔断。该可熔导体13既可以通过利用镀敷技术在高熔点金属成膜低熔点金属而形成，也可以利用其他众所周知的层叠技术、膜形成技术来形成。此外，可熔导体13能够利用构成外层的低熔点金属来对发热体引出电极16及电极12(Al )、12(A2)进行焊锡连接。
[0035]此外，为了防止可熔导体13的氧化以及提高可熔导体13熔化时的润湿性，也可以在可熔导体13上的大致整个面涂敷助熔剂17。
[0036][第2发热体]
保护元件10在绝缘基板11上形成有这些电极12(A1)、12(A2)、第I发热电阻器14、绝缘部件15、发热体引出电极16及发热体电极18(P1)、18(P2)，并且搭载有可熔导体13，这时被盖部件19覆盖就能保护其内部。
[0037]盖部件19具有构成保护元件10的侧面的侧壁20和构成保护元件10的上表面的顶面部21，侧壁20连接