特開 2024-9983 保護素子及びバッテリパック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024009983

(43)【公開日】2024-01-23

(54)【発明の名称】保護素子及びバッテリパック

(51)【国際特許分類】

   H01H 37/76 20060101AFI20240116BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240116BHJP

   H02H 7/18 20060101ALI20240116BHJP

   H02H 3/087 20060101ALI20240116BHJP

   H01M 50/581 20210101ALI20240116BHJP

【ＦＩ】

H01H37/76 F

H02J7/00 S

H02H7/18

H02H3/087

H01M50/581

H01H37/76 P

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023178511

(22)【出願日】2023-10-16

(62)【分割の表示】P 2019074956の分割

【原出願日】2019-04-10

(71)【出願人】

【識別番号】000108410

【氏名又は名称】デクセリアルズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100113424

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 信博

(74)【代理人】

【識別番号】100185845

【弁理士】

【氏名又は名称】穂谷野 聡

(72)【発明者】

【氏名】木村 裕二

(72)【発明者】

【氏名】小森 千智

(57)【要約】

【課題】高電圧が印加された場合でもスパークが発生しにくく安全かつ速やかに電流経路を遮断できる保護素子及びこれを用いたバッテリパックを提供する。
【解決手段】絶縁基板２と、ヒューズエレメント３と、発熱によりヒューズエレメント３を溶断する発熱体４と、発熱体４への給電端子となる発熱体給電電極５と、発熱体４を被覆する絶縁層６と、絶縁層６上に発熱体４に沿って形成され、ヒューズエレメント３の溶融導体３ａが保持される発熱体引出電極７とを有し、発熱体４は、通電されると、発熱体給電電極５側が高電位部とされ、発熱体引出電極７側が低電位部とされ、発熱体引出電極７は、発熱体４の高電位部側に延在する先端部７ａと発熱体４との重畳面積が、発熱体４の低電位部側に延在する基部７ｂと発熱体４との重畳面積よりも小さい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁基板と、
上記絶縁基板の一面側に設けられたヒューズエレメントと、
上記絶縁基板に形成され、発熱により上記ヒューズエレメントを溶断する発熱体と、
上記発熱体の一端と接続され上記発熱体への給電端子となる発熱体給電電極と、
上記発熱体を被覆する絶縁層と、
上記発熱体の他端と接続され、上記絶縁層上に上記発熱体に沿って形成され、上記ヒューズエレメントの溶融導体が保持される発熱体引出電極とを有し、
上記発熱体は、上記発熱体給電電極を介して通電されると、上記発熱体給電電極側が高電位部とされ、上記発熱体引出電極側が低電位部とされ、
上記発熱体引出電極は、上記発熱体の高電位部側に延在する先端部と上記発熱体との重畳面積が、上記発熱体の低電位部側に延在する基部と上記発熱体との重畳面積よりも小さいことを特徴とする保護素子。

【請求項2】

上記発熱体の通電方向と直交する方向を幅方向としたときに、
発熱体引出電極は、上記先端部の幅が上記基部の幅よりも細い請求項１記載の保護素子。

【請求項3】

上記先端部が上記基部と同等の幅を有すると想定した場合における当該想定領域において、上記発熱体との重畳面積が、上記想定領域における上記発熱体との非重畳面積よりも狭い請求項２記載の保護素子。

【請求項4】

上記発熱体引出電極は、上記先端部の面積が、上記基部の面積よりも小さい請求項１～３のいずれか１項に記載の保護素子。

【請求項5】

上記発熱体引出電極は、上記先端部の全部が上記発熱体と重畳する請求項１～４のいずれか１項に記載の保護素子。

【請求項6】

上記発熱体引出電極は上記ヒューズエレメントが搭載され、
上記発熱体引出電極の先端部は、上記ヒューズエレメントの側縁よりも上記発熱体給電電極側に突出しない請求項１～５のいずれか１項に記載の保護素子。

【請求項7】

複数の上記発熱体が上記絶縁基板上に離間して並列して設けられている請求項１～４のいずれか１項に記載の保護素子。

【請求項8】

上記発熱体引出電極は、上記先端部が上記２つの発熱体の間の領域上に形成され、
上記先端部は、上記２つの発熱体と重畳されていない請求項７記載の保護素子。

【請求項9】

上記発熱体引出電極は、上記先端部が上記２つの発熱体の間の領域上に形成され、上記先端部の一部が、少なくとも一つの上記発熱体と重畳する請求項７記載の保護素子。

【請求項10】

上記絶縁基板の一面と反対側の他面には、上記ヒューズエレメントの溶融導体を保持する保持電極が形成され、
上記発熱体引出電極と上記保持電極とが、上記絶縁基板を貫通する貫通孔を介して連続され、
上記絶縁基板は、溶融した上記ヒューズエレメントの溶融導体を、上記貫通孔を介して上記保持電極側に吸引する請求項７～９のいずれか１項に記載の保護素子。

【請求項11】

上記絶縁基板は、上記発熱体、上記発熱体給電電極及び上記発熱体引出電極が、上記ヒューズエレメントが設けられた上記絶縁基板の一面と反対側の他面に形成され、
上記絶縁基板の一面には、上記ヒューズエレメントを支持する支持電極が形成され、
上記発熱体引出電極と上記支持電極とが、上記絶縁基板を貫通する貫通孔を介して連続され、
上記絶縁基板は、溶融した上記ヒューズエレメントの溶融導体を、上記貫通孔を介して上記発熱体引出電極側に吸引する溶断部材を構成する請求項７～１０のいずれか１項に記載の保護素子。

【請求項12】

上記ヒューズエレメントが上記溶断部材に挟持されている請求項１１記載の保護素子。

【請求項13】

上記発熱体給電電極に印加される電圧は１００Ｖ以上である請求項１～１２のいずれか１項に記載の保護素子。

【請求項14】

１つ以上のバッテリセルと、
上記バッテリセルの充放電経路上に接続され、該充放電経路を遮断する保護素子と、
上記バッテリセルの電圧値を検出して上記保護素子への通電を制御する電流制御素子とを備え、
上記保護素子は、
絶縁基板と、
上記絶縁基板の一面側に設けられたヒューズエレメントと、
上記絶縁基板に形成され、発熱により上記ヒューズエレメントを溶断する発熱体と、
上記発熱体の一端と接続され上記発熱体への給電端子となる発熱体給電電極と、
上記発熱体を被覆する絶縁層と、
上記発熱体の他端と接続され、上記絶縁層上に上記発熱体に沿って形成され、上記ヒューズエレメントの溶融導体が保持される発熱体引出電極とを有し、
上記発熱体は、上記発熱体給電電極を介して通電されると、上記発熱体給電電極側が高電位部とされ、上記発熱体引出電極側が低電位部とされ、
上記発熱体引出電極は、上記発熱体の高電位部側に延在する先端部と上記発熱体との重畳面積が、上記発熱体の低電位部側に延在する基部と上記発熱体との重畳面積よりも小さいことを特徴とするバッテリパック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、電流経路を溶断することにより、電流経路上に接続された回路を保護する保護素子、及びこれを用いたバッテリパックに関する。

【背景技術】

【0002】

充電して繰り返し利用することのできる二次電池の多くは、バッテリパックに加工されてユーザに提供される。特に重量エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池においては、ユーザ及び電子機器の安全を確保するために、一般的に、過充電保護、過放電保護等のいくつもの保護回路をバッテリパックに内蔵し、所定の場合にバッテリパックの出力を遮断する機能を有している。

【0003】

多くのリチウムイオン二次電池を用いた電子装置においては、バッテリパックに内蔵されたＦＥＴスイッチを用いて出力のＯＮ／ＯＦＦを行うことにより、バッテリパックの過充電保護又は過放電保護動作を行う。しかしながら、何らかの原因でＦＥＴスイッチが短絡破壊した場合、雷サージ等が印加され、瞬間的な大電流が流れた場合、或いはバッテリセルの寿命によって出力電圧が異常に低下したり、逆に過大異常電圧を出力した場合であってもバッテリパックや電子機器は、発火等の事故から保護されなければならない。そこで、このような想定し得るいかなる異常状態においても、バッテリセルの出力を安全に遮断するために、外部からの信号によって電流経路を遮断する機能を有するヒューズ素子からなる保護素子が用いられている。

【0004】

このようなリチウムイオン二次電池等向けの保護回路の保護素子として、保護素子内部に発熱体を有し、この発熱体の発熱によって電流経路上の可溶導体を溶断する構造が用いられている。

【0005】

リチウムイオン二次電池の用途は、近年拡大しており、より大電流の用途、例えば電動ドライバ等の電動工具や、ハイブリッドカー、電気自動車、電動アシスト自転車等の輸送機器に採用が検討され、一部採用が開始されている。これらの用途において、特に起動時等には、数１０Ａ～１００Ａを超えるような大電流が流れる場合がある。このような大電流容量に対応した保護素子の実現が望まれている。

【0006】

このような大電流に対応する保護素子を実現するために、断面積を増大させた可溶導体を用い、この可溶導体の表面に、発熱体を形成した絶縁基板を接続した保護素子が提案されている。

【0007】

図２５は、従来の保護素子の一構成例を示す図であり、（Ａ）はカバー部材を省略して示す平面図であり、（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は底面図である。図２５に示す保護素子１００は、絶縁基板１０１と、絶縁基板１０１の表面上に形成された第１、第２の電極１０２、１０３と、絶縁基板１０１の表面に形成された発熱体１０４と、発熱体１０４を被覆する絶縁層１０５と、絶縁層１０５上に積層されるとともに発熱体１０４と接続された発熱体引出電極１０６と、第１の電極１０２、発熱体引出電極１０６、及び第２の電極１０３にわたって接続用ハンダを介して搭載されるヒューズエレメント１０７とを備える。

【0008】

第１、第２の電極１０２，１０３は、保護素子１００が接続される外部回路の電流経路上に接続される端子部であり、それぞれ絶縁基板１０１の裏面に形成された第１、第２の外部接続電極１０２ａ，１０３ａとキャスタレーションを介して接続されている。保護素子１００は、第１、第２の外部接続電極１０２ａ，１０３ａが、保護素子１００が実装される外部回路基板に設けられた接続電極に接続されることにより、ヒューズエレメント１０７が外部回路基板上に形成された電流経路の一部に組み込まれる。

【0009】

発熱体１０４は、比較的抵抗値が高く通電すると発熱する導電性を有する部材であって、例えばニクロム、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ等又はこれらを含む材料からなる。また、発熱体１０４は、絶縁基板１０１の表面上に形成された発熱体給電電極１０８と接続されている。発熱体給電電極１０８は、絶縁基板１０１の裏面に形成された第３の外部接続電極１０８ａとキャスタレーションを介して接続されている。保護素子１００は、第３の外部接続電極１０８ａが、保護素子１００が実装される外部回路基板に設けられた接続電極に接続されることにより、発熱体１０４が外部回路に設けられた外部電源と接続されている。そして、発熱体１０４は、図示しないスイッチ素子等により常時、電流及び発熱が制御されている。

【0010】

発熱体１０４は、ガラス層等からなる絶縁層１０５によって被覆されるとともに、絶縁層１０５上に発熱体引出電極１０６が形成されることにより、絶縁層１０５を介して発熱体引出電極１０６が重畳されている。また、発熱体引出電極１０６上には第１、第２の電極１０２，１０３間にわたって接続されたヒューズエレメント１０７が接続されている。

【0011】

これにより、保護素子１００は、発熱体１０４とヒューズエレメント１０７が重畳されることにより熱的に接続され、発熱体１０４が通電によって発熱するとヒューズエレメント１０７を溶断することができる。

【0012】

ヒューズエレメント１０７は、Ｐｂフリーハンダなどの低融点金属やＡｇ、Ｃｕ又はこれらを主成分とする合金などの高融点金属により形成され、あるいは低融点金属と高融点金属の積層構造を有する。そして、ヒューズエレメント１０７は、第１の電極１０２から発熱体引出電極１０６を跨って第２の電極１０３にかけて接続されることにより、保護素子１００が組み込まれた外部回路の電流経路の一部を構成する。そして、ヒューズエレメント１０７は、定格を超える電流が通電することによって自己発熱（ジュール熱）により溶断し、あるいは発熱体１０４の発熱により溶断し、第１、第２の電極１０２，１０３間を遮断する。

【0013】

そして、保護素子１００は、外部回路の電流経路を遮断する必要が生じると、スイッチ素子により発熱体１０４へ通電される。これにより、保護素子１００は、発熱体１０４が高温に発熱され、外部回路の電流経路上に組み込まれたヒューズエレメント１０７が溶融される。ヒューズエレメント１０７の溶融導体は、濡れ性の高い発熱体引出電極１０６及び第１、第２の電極１０２，１０３に引き寄せられることによりヒューズエレメント１０７が溶断される。したがって、保護素子１００は、第１の電極１０２～発熱体引出電極１０６～第２の電極１０３の間を溶断させ、外部回路の電流経路を遮断することができる。

【0014】

なお、保護素子としては、図２５に示す構成の他にも図２６に示すように、２つの発熱体１０４を備えたものも提案されている。図２６に示す保護素子１１０は、絶縁基板１０１の表面上の第１、第２の電極１０２，１０３間に、２つの発熱体１０４が並列して設けられている。各発熱体１０４は絶縁層１０５によって被覆されるとともに、絶縁層１０５上に設けられた発熱体引出電極１０６が、両発熱体１０４間にわたって跨るように重畳形成されている。

【0015】

また、図２６に示す保護素子１１０では、絶縁基板１０１の裏面に集電極１１１が形成されるとともに、発熱体引出電極１０６と集電極１１１間を貫く複数の貫通孔１１２が設けられている。集電極１１１及び貫通孔１１２は、発熱体引出電極１０６上で溶融したヒューズエレメント１０７の溶融導体を吸引して大電流用途に対応して大型化したヒューズエレメント１０７の溶融導体の保持容量を増加させるものであり、貫通孔１１２の内周面には導電層が形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0016】

【特許文献1】特開２０１８－７８０４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

図２５に示す保護素子１００や図２６に示す保護素子１１０のような従来構造では、大電流用途のリチウムイオン二次電池の保護回路に用いられた場合、発熱体１０４に電力を供給する外部電源として当該大電流用途のリチウムイオン二次電池が用いられることから、保護素子１００の作動時に発熱体給電電極１０８に高電圧が印加されることとなる。

【0018】

このため、保護素子１００においては、図２７に示すように、発熱体給電電極１０８から発熱体引出電極１０６の先端へスパーク（放電）が発生し、発熱体引出電極１０６が破損する場合がある。そして、発熱体引出電極１０６が破損すると、破損個所においてヒューズエレメント１０７への熱伝導率が下がり、ヒューズエレメント１０７を溶断させるまでの時間が延びて、速やかに安全に電流経路を遮断することができなくなる恐れがある。

【0019】

また、図２８に示すように、保護素子１１０においても、発熱体給電電極１０８から発熱体引出電極１０６の先端へスパークが発生し発熱体引出電極１０６が破損すると、破損個所においてヒューズエレメント１０７への熱伝導率が下がり、ヒューズエレメント１０７を溶断させるまでの時間が延びて、速やかに安全に電流経路を遮断することができなくなる恐れがある。また、絶縁層（ガラス層）１０５は発熱体１０４の熱を効率よく発熱体引出電極１０６やヒューズエレメント１０７へ伝えるために、厚みが１０～４０μｍと薄く形成されており、長時間にわたって発熱体１０４の熱が加わることにより破損が生じることがある。そして、図２９に示すように、絶縁層１０５の破損個所において発熱体１０４の高電位側から発熱体引出電極１０６の中央部へスパークが発生する恐れがある。これにより発熱体引出電極１０６が破損すると、絶縁層１０５の破損に加え発熱体引出電極１０６の破損により、ヒューズエレメント１０７への熱伝導率が下がり、ヒューズエレメント１０７を溶断させるまでの時間が延びて、速やかに安全に電流経路を遮断することができなくなる恐れがある。

【0020】

このようなスパークに伴う電極破壊によってヒューズエレメントが融け残り、電流遮断が阻害されるリスクは、高電圧、大電流化に伴ってヒューズエレメントが大型化するにつれて、また、電流定格が向上し電界強度が高くなるにつれて、さらには、保護素子の小型化に伴う発熱体給電電極１０８と発熱体引出電極１０６との近接化や絶縁層の薄型化に伴って、大きくなる。

【0021】

したがって、発熱体を内蔵した保護素子において、高電圧、大電流化に対応するとともに、素子内部で電極破壊を起こすことなく、より安全に且つ速やかに作動する対策が求められている。

【0022】

そこで、本技術は、高電圧が印加された場合でもスパークが発生しにくく安全かつ速やかに電流経路を遮断できる保護素子及びこれを用いたバッテリパック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】

【0023】

上述した課題を解決するために、本技術に係る保護素子は、絶縁基板と、上記絶縁基板の一面側に設けられたヒューズエレメントと、上記絶縁基板に形成され、発熱により上記ヒューズエレメントを溶断する発熱体と、上記発熱体の一端と接続され上記発熱体への給電端子となる発熱体給電電極と、上記発熱体を被覆する絶縁層と、上記発熱体の他端と接続され、上記絶縁層上に上記発熱体に沿って形成され、上記ヒューズエレメントの溶融導体が保持される発熱体引出電極とを有し、上記発熱体は、上記発熱体給電電極を介して通電されると、上記発熱体給電電極側が高電位部とされ、上記発熱体引出電極側が低電位部とされ、上記発熱体引出電極は、上記発熱体の高電位部側に延在する先端部と上記発熱体との重畳面積が、上記発熱体の低電位部側に延在する基部と上記発熱体との重畳面積よりも小さいものである。

【0024】

また、本技術に係るバッテリパックは、１つ以上のバッテリセルと、上記バッテリセルの充放電経路上に接続され、該充放電経路を遮断する保護素子と、上記バッテリセルの電圧値を検出して上記保護素子への通電を制御する電流制御素子とを備え、上記保護素子は、絶縁基板と、上記絶縁基板の一面側に設けられたヒューズエレメントと、上記絶縁基板に形成され、発熱により上記ヒューズエレメントを溶断する発熱体と、上記発熱体の一端と接続され上記発熱体への給電端子となる発熱体給電電極と、上記発熱体を被覆する絶縁層と、上記発熱体の他端と接続され、上記絶縁層上に上記発熱体に沿って形成され、上記ヒューズエレメントの溶融導体が保持される発熱体引出電極とを有し、上記発熱体は、上記発熱体給電電極を介して通電されると、上記発熱体給電電極側が高電位部とされ、上記発熱体引出電極側が低電位部とされ、上記発熱体引出電極は、上記発熱体の高電位部側に延在する先端部と上記発熱体との重畳面積が、上記発熱体の低電位部側に延在する基部と上記発熱体との重畳面積よりも小さいものである。

【発明の効果】

【0025】

本技術によれば、発熱体引出電極の先端部は、発熱体の高電位部側に延在されているが、発熱体との重畳面積が基部と発熱体との重畳面積よりも小さい。これにより、先端部は、発熱体の高電位部との距離や対向面積（重畳面積）が小さくされ、その分、放電経路が形成されにくくなりスパークが発生しにくくされている。したがって、高電圧が印加された場合でもスパークが発生しにくく安全かつ速やかに電流経路を遮断できる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、本技術が適用された保護素子の第１の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は底面図である。

【図2】図２は、本技術が適用された保護素子においてヒューズエレメントが溶断した状を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。

【図3】図３は、本技術が適用された保護素子において発熱体引出電極の変形例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。

【図4】図４は、本技術が適用された保護素子において発熱体引出電極の変形例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。

【図5】図５は、ヒューズエレメントの外観斜視図である。

【図6】図６は、バッテリパックの構成例を示す回路図である。

【図7】図７は、第１の実施の形態に係る保護素子の回路図である。

【図8】図８は、比較例に係る保護素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は底面図である。

【図9】図９は、比較例に係る保護素子において、ヒューズエレメント溶け残り溶断されない状態を示す平面図である。

【図10】図１０は、本技術が適用された保護素子の第２の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は底面図である。

【図11】図１１は、第２の実施の形態に係る保護素子において、発熱体引出電極の変形例を示す平面図である。

【図12】図１２は、第２の実施の形態に係る保護素子の回路図である。

【図13】図１３は、第２の実施の形態に係る保護素子において、発熱体引出電極の変形例を示す平面図である。

【図14】図１４は、第２の実施の形態に係る保護素子において、発熱体引出電極の変形例を示す平面図である。

【図15】図１５は、第２の実施の形態に係る保護素子において、絶縁基板の裏面にヒューズエレメントの溶融導体を保持する保持電極を形成した変形例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は底面図である。

【図16】図１６は、図１５に示す保護素子においてヒューズエレメントが溶断した状を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。

【図17】図１７（Ａ）～（Ｄ）は、第２の実施の形態に係る保護素子において、発熱体の変形例を示す平面図である。

【図18】図１８は、本技術が適用された保護素子の第３の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は底面図である。

【図19】図１９は、第３の実施の形態に係る保護素子においてヒューズエレメントが溶断した状態を示す断面図である。

【図20】図２０は、ヒューズエレメントを複数の溶断部材に挟持させた構成を示す断面図である。

【図21】図２１は、図２０に示す保護素子の回路図である。

【図22】図２２は、図２０に示す保護素子においてヒューズエレメントが溶断した状態を示す断面図である。

【図23】図２３は、比較例に係る保護素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は底面図である。

【図24】図２４は、比較例に係る保護素子において、ヒューズエレメント溶け残り溶断されない状態を示す平面図である。

【図25】図２５は、従来の保護素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は底面図である。

【図26】図２６は、従来の保護素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は底面図である。

【図27】図２７は、図２５に示す保護素子において、スパークが発生した状態を示す平面図である。

【図28】図２８は、図２６に示す保護素子において、スパークが発生した状態を示す平面図である。

【図29】図２９は、図２６に示す保護素子において、スパークが発生した状態を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本技術が適用された保護素子及びバッテリパックについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本技術は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本技術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。

【0028】

［第１の実施の形態：発熱体オーバーラップ構造］
本技術が適用された保護素子の第１の実施の形態について説明する。本技術が適用された保護素子１は、図１（Ａ）～（Ｃ）に示すように、絶縁基板２と、絶縁基板２の表面２ａ側に設けられたヒューズエレメント３と、絶縁基板２に形成され、発熱によりヒューズエレメント３を溶断する発熱体４と、発熱体４の一端と接続され発熱体４への給電端子となる発熱体給電電極５と、発熱体４を被覆する絶縁層６と、発熱体４の他端と接続され、絶縁層６上に発熱体４に沿って形成され、ヒューズエレメント３の溶融導体３ａが保持される発熱体引出電極７とを有する。

【0029】

また、発熱体４は、発熱体給電電極５を介して通電されると、発熱体給電電極５側が高電位部とされ、発熱体引出電極７側が低電位部とされる。そして、発熱体引出電極７は、発熱体４の高電位部側に延在する先端部７ａと発熱体４との重畳面積が、発熱体４の低電位部側に延在する基部７ｂと発熱体４との重畳面積よりも小さいことを特徴とする。

【0030】

これにより、保護素子１は、高電圧が印加された場合でもスパーク（放電）が発生しにくく安全かつ速やかに電流経路を遮断できる。これは以下の理由によるものと思われる。

【0031】

すなわち、スパークは絶縁層を介して対向する電極間において、高電位部から低電位部にかけて絶縁破壊が生じることにより瞬間的に大電流が流れる現象である。外部電源と接続され、高電圧が印加される発熱体４は、発熱体給電電極５と接続されている一端側が、発熱体引出電極７と接続されている他端側よりも高電位である。発熱体引出電極７の先端部７ａは、発熱体４の高電位部側に延在されているが、発熱体４との重畳面積が基部７ｂの発熱体４との重畳面積よりも小さい。これにより、先端部７ａは、発熱体４の高電位部との距離や対向面積（重畳面積）が小さくされ、その分、放電経路が形成されにくくなりスパークが発生しにくくされている。

【0032】

また、発熱体引出電極７の基部７ｂは相対的に発熱体４との重畳面積が大きいが、発熱体４の高電位部から離間した位置に設けられ、且つ基部７ｂと重畳されている発熱体４の他端側は電圧降下によって低電位部であるため、スパークが発生しにくい部位である。このため、基部７ｂにおいてもスパークが発生しにくくされている。

【0033】

このような保護素子１は、外部回路に組み込まれることにより、ヒューズエレメント３が当該外部回路の電流経路の一部を構成し、発熱体４の発熱、あるいは定格を超える過電流によって溶断することにより電流経路を遮断する。以下、保護素子１の各構成について詳細に説明する。

【0034】

［絶縁基板］
絶縁基板２は、たとえば、アルミナ、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形成される。その他、絶縁基板２は、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。

【0035】

絶縁基板２の相対向する両端部には、第１、第２の電極１１，１２が形成されている。第１、第２の電極１１，１２は、それぞれ、ＡｇやＣｕ等の導電パターンによって形成されている。また、第１、第２の電極１１，１２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、保護素子１は、第１、第２の電極１１，１２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、保護素子１をリフロー実装する場合に、ヒューズエレメント３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の電極１１，１２を溶食（ハンダ食われ）するのを防ぐことができる。

【0036】

また、第１、第２の電極１１，１２は、絶縁基板２の表面２ａより、キャスタレーションを介して裏面２ｂに形成された第１、第２の外部接続電極１１ａ，１２ａと連続されている。保護素子１は、絶縁基板２の裏面２ｂに形成された第１、第２の外部接続電極１１ａ，１２ａが、保護素子１が実装される外部回路基板に設けられた接続電極に接続されることにより、ヒューズエレメント３が回路基板上に形成された電流経路の一部に組み込まれる。

【0037】

第１、第２の電極１１，１２は、接続ハンダ９等の導電接続材料によりヒューズエレメント３が搭載されることにより電気的に接続されている。また、図２に示すように、第１、第２の電極１１，１２は、保護素子１に定格を超える大電流が流れヒューズエレメント３が自己発熱（ジュール熱）によって溶断し、あるいは発熱体４が通電に伴って発熱しヒューズエレメント３が溶断することにより、遮断される。

【0038】

［発熱体］
発熱体４は、比較的抵抗値が高く通電すると発熱する導電性を有する部材であって、例えばニクロム、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ等又はこれらを含む材料からなる。発熱体４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絶縁基板２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。

【0039】

また、発熱体４は、一端が発熱体給電電極５と接続され、他端が発熱体電極８と接続されている。発熱体給電電極５及び発熱体電極８は、絶縁基板２の第１、第２の電極１１，１２が設けられた側縁と異なる相対向する側縁に形成されている。発熱体給電電極５は、発熱体４の一端と接続され発熱体４への給電端子となる電極であり、キャスタレーションを介して絶縁基板２の裏面２ｂに形成された第３の外部接続電極５ａと連続されている。発熱体電極８は、発熱体引出電極７が接続されている。

【0040】

また、発熱体４は、絶縁層６に被覆されるとともに、絶縁層６上に形成された発熱体引出電極７と重畳されている。発熱体引出電極７は、接続ハンダ９等の接合材料を介して、第１、第２の電極１１，１２間にわたって設けられているヒューズエレメント３が接続されている。

【0041】

絶縁層６は、発熱体４の保護及び絶縁を図るとともに、発熱体４の熱を効率よく発熱体引出電極７及びヒューズエレメント３へ伝えるために設けられ、例えばガラス層からなる。絶縁層６は発熱体４の熱を効率よく発熱体引出電極７やヒューズエレメント３へ伝えるために、厚みが例えば１０～４０μｍと薄く形成されている。

【0042】

発熱体４は、保護素子１が外部回路基板に実装されることにより、第３の外部接続電極５ａを介して外部回路に形成された電流制御素子等と接続され、平常時においては電流及び発熱が規制されている。そして、発熱体４は、外部回路の通電経路を遮断する所定のタイミングで第３の外部接続電極５ａを介して通電され、発熱する。このとき、発熱体４は、発熱体給電電極５側が高電位部とされ、発熱体引出電極７側が低電位部とされる。保護素子１は、発熱体４の熱が絶縁層６及び発熱体引出電極７を介してヒューズエレメント３に伝達することにより、第１、第２の電極１１，１２を接続しているヒューズエレメント３を溶融させることができる。ヒューズエレメント３の溶融導体３ａは発熱体引出電極７上及び第１、第２の電極１１，１２に凝集し、これにより第１、第２の電極１１，１２間の電流経路が遮断される。また、発熱体４は、ヒューズエレメント３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。

【0043】

なお、発熱体給電電極５は、第３の外部接続電極５ａと接続される外部回路基板の電極に設けられた接続用ハンダがリフロー実装等において溶融し、キャスタレーションを介して発熱体給電電極５上に這い上がり、発熱体給電電極５上に濡れ拡がることを防止する規制壁１７を設けることが好ましい。規制壁１７は、例えばガラスやソルダーレジスト、絶縁性接着剤等ハンダに対する濡れ性を有しない絶縁材料を用いて形成することができ、発熱体給電電極５上に印刷等により形成することができる。規制壁１７を設けることにより、溶融した接続用ハンダが発熱体給電電極５まで濡れ広がることを防止し、保護素子１と外部回路基板との接続性を維持することができる。

【0044】

［発熱体引出電極］
発熱体引出電極７は、第１、第２の電極１１，１２と同様に、ＡｇやＣｕ等の導電パターンによって形成されている。また、発熱体引出電極７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。

【0045】

発熱体引出電極７は、一端を発熱体電極８と接続されるとともに、絶縁層６上に形成され、絶縁層６を介して発熱体４と重畳されている。上述したように、発熱体引出電極７は、通電時における発熱体４の高電位部側に延在する先端部７ａと低電位部側に延在する基部７ｂとを有し、先端部７ａと発熱体４との重畳面積Ｓ１が、基部７ｂと発熱体４との重畳面積Ｓ２よりも小さい。これにより、保護素子１は、外部回路より高電圧が印加された場合でもスパーク（放電）が発生しにくく安全かつ速やかに電流経路を遮断できる。

【0046】

ここで、保護素子１は、発熱体引出電極７が、発熱体４の通電方向と直交する方向を幅方向としたときに、低電位部側に設けられた幅が広い部位と、高電位部側に設けられ幅が広い部位から突出する幅が細い部位とを有し、当該幅広い部位を基部７ｂとし、基部７ｂから突出する幅が細い部位を先端部７ａとする。そして、発熱体引出電極７は、先端部７ａと発熱体４との重畳面積Ｓ１が、基部７ｂと発熱体４との重畳面積Ｓ２よりも小さい。

【0047】

これにより、図１に示すように、先端部７ａの全部が発熱体４と重畳している場合にも、保護素子１は、外部回路より高電圧が印加された場合にスパーク（放電）が発生しにくく安全かつ速やかに電流経路を遮断できる。

【0048】

また、発熱体引出電極７に幅広の基部７ｂを設けることで、ヒューズエレメント３の溶融導体３ａを保持する容量を増加させることができ、確実にヒューズエレメント３を溶断することができる。すなわち、発熱体引出電極７は、幅の狭い先端部７ａを設けることによりスパークを防止することができるが、一方で発熱体引出電極７の面積が縮小するとヒューズエレメント３の溶融時に、溶融導体３ａを保持する容量が減ってしまい、発熱体引出電極７から溢れた溶融導体３ａが第１、第２の電極１１，１２上の溶融導体３ａと接触して通電経路が遮断できないおそれもある。この点、発熱体引出電極７は幅が広い基部７ｂを形成することで溶融導体３ａを保持する容量を増加させることができ、確実にヒューズエレメント３を溶断することができる（図２）。

【0049】

また、保護素子１は、図１に示すように、発熱体引出電極７の先端部７ａが基部７ｂと同等の幅を有すると想定した場合における当該想定領域において、発熱体４との重畳面積Ｓ１が、上記想定領域における上記発熱体との非重畳面積Ｓ３よりも狭いことが好ましい。図１に示す保護素子１では、想定領域における非重畳面積Ｓ３は先端部７ａの両側の合計面積をいう。

【0050】

先端部７ａは、当該想定領域において、発熱体４の高電位部との重畳面積Ｓ１が高電位部との非重畳面積Ｓ３よりも小さくされることにより、放電経路が形成されにくくなりスパークが発生しにくくされている。

【0051】

また、発熱体引出電極７は、図１に示すように、先端部７ａの面積が、基部７ｂの面積よりも小さいことが好ましい。これにより、先端部７ａの全部が発熱体４と重畳している場合にも、保護素子１は、外部回路より高電圧が印加された場合にスパーク（放電）が発生しにくく安全かつ速やかに電流経路を遮断できる。

【0052】

図３、図４は、発熱体引出電極７の変形例である。発熱体引出電極７は、先端部７ａを略台形状、あるいは三角形状に形成してもよい。なお、図３、図４ではヒューズエレメント３を省略している。

【0053】

また、図１に示すように、発熱体引出電極７は、ヒューズエレメント３が搭載され、発熱体引出電極７の先端部７ａは、ヒューズエレメント３の側縁よりも発熱体給電電極５側に突出しないことが好ましい。発熱体給電電極５には高電圧が印加され、高電位となることから、発熱体引出電極７がヒューズエレメント３から低電位部側に退避することにより発熱体引出電極７を高電位部から離間させることができる。また、発熱体引出電極７の先端部７ａは、ヒューズエレメント３の側縁よりも発熱体給電電極５側に突出すると、当該先端部７ａが避雷針的に作用するおそれもあるが、このような避雷針的な部位が形成されず、スパークの発生リスクを低減することができる。さらに、発熱体引出電極７とヒューズエレメント３とが重畳することで高電位となる発熱体給電電極５と対峙する金属（すなわち、先端部７ａ及びヒューズエレメント３）の体積が増加し、スパークが発生した場合にも衝撃に対する耐性が向上され破損が防止される。

【0054】

［ヒューズエレメント］
次いで、ヒューズエレメント３について説明する。ヒューズエレメント３は、第１及び第２の電極１１，１２間にわたって実装され、発熱体４の通電による発熱、又は定格を超える電流が通電することによって自己発熱（ジュール熱）により溶断し、第１の電極１１と第２の電極１２との間の電流経路を遮断するものである。

【0055】

ヒューズエレメント３は、発熱体４の通電による発熱、又は過電流状態によって溶融する導電性の材料であればよく、例えば、ＳｎＡｇＣｕ系のＰｂフリーハンダのほか、ＢｉＰｂＳｎ合金、ＢｉＰｂ合金、ＢｉＳｎ合金、ＳｎＰｂ合金、ＰｂＩｎ合金、ＺｎＡｌ合金、ＩｎＳｎ合金、ＰｂＡｇＳｎ合金等を用いることができる。

【0056】

また、ヒューズエレメント３は、高融点金属と、低融点金属とを含有する構造体であってもよい。例えば、図５に示すように、ヒューズエレメント３は、内層と外層とからなる積層構造体であり、内層として低融点金属層１３、低融点金属層１３に積層された外層として高融点金属層１４を有する。ヒューズエレメント３は、第１、第２の電極１１，１２及び発熱体引出電極７上に接続ハンダ９等の接合材料を介して接続される。

【0057】

低融点金属層１３は、好ましくは、ハンダ又はＳｎを主成分とする金属であり、「Ｐｂフリーハンダ」と一般的に呼ばれる材料である。低融点金属層１３の融点は、必ずしもリフロー炉の温度よりも高い必要はなく、２００℃程度で溶融してもよい。高融点金属層１４は、低融点金属層１３の表面に積層された金属層であり、例えば、Ａｇ若しくはＣｕ又はこれらのうちのいずれかを主成分とする金属であり、第１、第２の電極１１，１２及び発熱体引出電極７とヒューズエレメント３との接続や保護素子１の外部回路基板上への実装をリフローによって行う場合においても溶融しない高い融点を有する。

【0058】

このようなヒューズエレメント３は、低融点金属箔に、高融点金属層をメッキ技術を用いて成膜することによって形成することができ、あるいは、他の周知の積層技術、膜形成技術を用いて形成することもできる。このとき、ヒューズエレメント３は、低融点金属層１３の全面が高融点金属層１４によって被覆された構造としてもよく、相対向する一対の側面を除き被覆された構造であってもよい。なお、ヒューズエレメント３は、高融点金属層１４を内層とし、低融点金属層１３を外層として構成してもよく、また低融点金属層と高融点金属層とが交互に積層された３層以上の多層構造とする、外層の一部に開口部を設けて内層の一部を露出させるなど、様々な構成によって形成することができる。

【0059】

ヒューズエレメント３は、内層となる低融点金属層１３に、外層として高融点金属層１４を積層することによって、リフロー温度が低融点金属層１３の溶融温度を超えた場合であっても、ヒューズエレメント３として形状を維持することができ、溶断するに至らない。したがって、第１、第２の電極１１，１２及び発熱体引出電極７とヒューズエレメント３との接続や保護素子１の外部回路基板上への実装を、リフローによって効率よく行うことができ、また、リフローによってもヒューズエレメント３の変形に伴って局所的に抵抗値が高く又は低くなる等により所定の温度で溶断しない、あるいは所定の温度未満で溶断する等の溶断特性の変動を防止することができる。

【0060】

また、ヒューズエレメント３は、所定の定格電流が流れている間は、自己発熱によっても溶断することがない。そして、定格よりも高い値の電流が流れると、自己発熱によって溶融し、第１、第２の電極１１，１２間の電流経路を遮断する。また、発熱体４が通電され発熱することにより溶融し、第１、第２の電極１１，１２間の電流経路を遮断する。

【0061】

このとき、ヒューズエレメント３は、溶融した低融点金属層１３が高融点金属層１４を浸食（ハンダ食われ）することにより、高融点金属層１４が溶融温度よりも低い温度で溶解する。したがって、ヒューズエレメント３は、低融点金属層１３による高融点金属層１４の浸食作用を利用して短時間で溶断することができる。また、ヒューズエレメント３の溶融導体３ａは、発熱体引出電極７及び第１、第２の電極１１，１２の物理的な引き込み作用により分断されることから、速やかに、かつ確実に、第１、第２の電極１１，１２間の電流経路を遮断することができる（図２）。

【0062】

また、ヒューズエレメント３は、低融点金属層１３の体積を、高融点金属層１４の体積よりも多く形成することが好ましい。ヒューズエレメント３は、過電流による自己発熱又は発熱体４の発熱によって加熱され、低融点金属が溶融することにより高融点金属を溶食し、これにより速やかに溶融、溶断することができる。したがって、ヒューズエレメント３は、低融点金属層１３の体積を高融点金属層１４の体積よりも多く形成することにより、この溶食作用を促進し、速やかに第１、第２の外部接続電極１１，１２間を遮断することができる。

【0063】

また、ヒューズエレメント３は、内層となる低融点金属層１３に高融点金属層１４が積層されて構成されているため、溶断温度を従来の高融点金属からなるチップヒューズ等よりも大幅に低減することができる。したがって、ヒューズエレメント３は、同一サイズのチップヒューズ等に比して、断面積を大きくでき電流定格を大幅に向上させることができる。また、同じ電流定格をもつ従来のチップヒューズよりも小型化、薄型化を図ることができ、速溶断性に優れる。

【0064】

また、ヒューズエレメント３は、保護素子１が組み込まれた電気系統に異常に高い電圧が瞬間的に印加されるサージへの耐性（耐パルス性）を向上することができる。すなわち、ヒューズエレメント３は、例えば１００Ａの電流が数ｍｓｅｃ流れたような場合にまで溶断してはならない。この点、極短時間に流れる大電流は導体の表層を流れることから（表皮効果）、ヒューズエレメント３は、外層として抵抗値の低いＡｇメッキ等の高融点金属層１４が設けられているため、サージによって印加された電流を流しやすく、自己発熱による溶断を防止することができる。したがって、ヒューズエレメント３は、従来のハンダ合金からなるヒューズに比して、大幅にサージに対する耐性を向上させることができる。

【0065】

なお、ヒューズエレメント３は、酸化防止、及び溶断時の濡れ性の向上等のため、フラックス（図示せず）を塗布してもよい。また、保護素子１は、絶縁基板３がケース部材（図示せず）に覆われることによりその内部が保護されている。ケース部材は、例えば、各種エンジニアリングプラスチック、熱可塑性プラスチック、セラミックス、ガラスエポキシ基板等の絶縁性を有する部材を用いて形成することができる。また、ケースは、絶縁基板２の表面２ａ上に、ヒューズエレメント３が溶融時に球状に膨張し、溶融導体３ａが発熱体引出電極７や第１、第２の電極１１，１２上に凝集するのに十分な内部空間を有する。

【0066】

［回路構成例］
このような保護素子１は、図６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２０内の回路に組み込まれて用いられる。バッテリパック２０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２１ａ～２１ｄからなるバッテリスタック２５を有する。

【0067】

バッテリパック２０は、バッテリスタック２５と、バッテリスタック２５の充放電を制御する充放電制御回路２６と、バッテリスタック２５の異常時に充放電経路を遮断する本発明が適用された保護素子１と、各バッテリセル２１ａ～２１ｄの電圧を検出する検出回路２７と、検出回路２７の検出結果に応じて保護素子１の動作を制御するスイッチ素子となる電流制御素子２８とを備える。

【0068】

バッテリスタック２５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２１ａ～２１ｄが直列接続されたものであり、バッテリパック２０の正極端子２０ａ、負極端子２０ｂを介して、着脱可能に充電装置２２に接続され、充電装置２２からの充電電圧が印加される。充電装置２２により充電されたバッテリパック２０は、正極端子２０ａ、負極端子２０ｂ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。

【0069】

充放電制御回路２６は、バッテリスタック２５と充電装置２２との間の電流経路に直列接続された２つの電流制御素子２３ａ、２３ｂと、これらの電流制御素子２３ａ、２３ｂの動作を制御する制御部２４とを備える。電流制御素子２３ａ、２３ｂは、たとえば電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴという。）により構成され、制御部２４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２５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２４は、充電装置２２から電力供給を受けて動作し、検出回路２７による検出結果に応じて、バッテリスタック２５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２３ａ、２３ｂの動作を制御する。

【0070】

保護素子１は、例えば、バッテリスタック２５と充放電制御回路２６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２８によって制御される。

【0071】

検出回路２７は、各バッテリセル２１ａ～２１ｄと接続され、各バッテリセル２１ａ～２１ｄの電圧値を検出して、各電圧値を充放電制御回路２６の制御部２４に供給する。また、検出回路２７は、いずれか１つのバッテリセル２１ａ～２１ｄ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２８を制御する制御信号を出力する。

【0072】

電流制御素子２８は、たとえばＦＥＴにより構成され、検出回路２７から出力される検出信号によって、バッテリセル２１ａ～２１ｄ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、保護素子１を動作させて、バッテリスタック２５の充放電電流経路を電流制御素子２３ａ、２３ｂのスイッチ動作によらず遮断するように制御する。

【0073】

以上のような構成からなるバッテリパック２０に用いられる、本発明が適用された保護素子１は、図７に示すような回路構成を有する。すなわち、保護素子１は、第１の外部接続電極１１ａがバッテリスタック２５側と接続され、第２の外部接続電極１２ａが正極端子２０ａ側と接続され、これによりヒューズエレメント３がバッテリスタック２５の充放電経路上に直列に接続される。また、保護素子１は、発熱体４が発熱体給電電極５及び第３の外部接続電極５ａを介して電流制御素子２８と接続されるとともに、発熱体４がバッテリスタック２５の開放端と接続される。これにより、発熱体４は、一端を発熱体引出電極７を介してヒューズエレメント３及びバッテリスタック２５の一方の開放端と接続され、他端を第３の外部接続電極５ａを介して電流制御素子２８及びバッテリスタック２５の他方の開放端と接続され、電流制御素子２８によって通電が制御される発熱体４への給電経路が形成される。

【0074】

［保護素子の動作］
検出回路２７がバッテリセル２１ａ～２１ｄのいずれかの異常電圧を検出すると、電流制御素子２８へ遮断信号を出力する。すると、電流制御素子２８は、発熱体４に通電するよう電流を制御する。保護素子１は、バッテリスタック２５から、発熱体４に電流が流れ、これにより発熱体４が発熱を開始する。保護素子１は、発熱体４の発熱によりヒューズエレメント３が溶断し、バッテリスタック２５の充放電経路を遮断する。また、保護素子１は、ヒューズエレメント３を高融点金属と低融点金属とを含有させて形成することにより、高融点金属の溶断前に低融点金属が溶融し、溶融した低融点金属による高融点金属の溶食作用を利用して短時間でヒューズエレメント３を溶解させることができる。

【0075】

このとき、保護素子１は、通電時における発熱体４の高電位部側に延在する先端部７ａと発熱体４との重畳面積Ｓ１が、低電位部側に延在する基部７ｂと発熱体４との重畳面積Ｓ２よりも小さくされている。これにより、保護素子１は、大電流用途に対応するバッテリスタック２５より発熱体給電電極５に高電圧が印加された場合でもスパーク（放電）が発生しにくく安全かつ速やかに電流経路を遮断できる。

【0076】

また、保護素子１は、発熱体引出電極７の基部７ｂから突出する幅が細い先端部７ａを有することから発熱体４の熱が先端部７ａに集中し、先端部７ａからヒューズエレメント３へ速やかに高熱を伝えることができる。すなわち、保護素子１は、幅が細い先端部７ａを有することにより、矩形状の発熱体引出電極に比して発熱体４の熱が拡散することなく先端部７ａに集中し、効率的にヒューズエレメント３へ伝達することができる。したがって、保護素子１は、大電流用途に対応するためにヒューズエレメント３の断面積を増大させた場合にも、先端部７ａに熱を集中させて速やかにヒューズエレメント３を溶断することができる。

【0077】

保護素子１は、ヒューズエレメント３が溶断することにより、発熱体４への給電経路も遮断されるため、発熱体４の発熱が停止される。

【0078】

なお、保護素子１は、バッテリパック２０に定格を超える過電流が通電された場合にも、ヒューズエレメント３が自己発熱により溶融し、バッテリパック２０の充放電経路を遮断することができる。

【0079】

このように、保護素子１は、発熱体４の通電による発熱、あるいは過電流によるヒューズエレメント３の自己発熱によってヒューズエレメント３が溶断する。このとき、保護素子１は、回路基板へのリフロー実装時や、保護素子１が実装された回路基板が更にリフロー加熱等の高温環境下に曝された場合にも、低融点金属が高融点金属によって被覆された構造を有することから、ヒューズエレメント３の変形が抑制されている。したがって、ヒューズエレメント３の変形による抵抗値の変動等に起因する溶断特性の変動が防止され、所定の過電流や発熱体４の発熱によって速やかに溶断することができる。

【0080】

本発明に係る保護素子１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。

【第１の実施例】

【0081】

次いで、保護素子１の実施例について説明する。第１の実施例では、図１に示す保護素子１と、図２５及び図８に示す矩形状の発熱体引出電極が設けられた保護素子を用意し、それぞれ５０Ｖ、１００Ｖ、２００Ｖの電圧を印加した際のスパークの有無を判定した。また、ヒューズエレメントの溶断時間を評価し、所定時間（６０秒）以内に溶断した場合を○（良好）、所定時間以内に溶断しなかった場合を×（不良）と評価した。

【0082】

実施例及び比較例に係る保護素子の各部の寸法は、以下のように定義される。また、表１に示す各部の数値はＥを１とした際の割合を示す数値である。
Ｄ：発熱体引出電極の先端部と発熱体給電電極との距離
Ｅ：発熱体の通電方向の長さ
Ｆ：発熱体引出電極の最小幅
Ｇ：発熱体引出電極の最大幅
Ｌ：発熱体引出電極の先端部の側縁と基部の側縁間の幅
Ｐ：発熱体引出電極と発熱体との重畳長さ
Ｑ：発熱体引出電極の基部の長さ

【0083】

【表1】

【0084】

［実施例１］
実施例１に係る保護素子は、図１に示すものを用いた。実施例１に係る保護素子では、発熱体引出電極に基部（幅Ｇ：０．３３）及び先端部（幅Ｆ：０．１）が設けられ、基部は先端部よりも片側０．０６だけ幅広に形成されている。また、発熱体引出電極はヒューズエレメントよりも発熱体給電電極側に突出することなく、発熱体引出電極の先端部と発熱体給電電極との距離Ｄは０．３８を確保し、また発熱体引出電極と発熱体との重畳長さＰは０．６２とされている。

【0085】

［比較例１］
比較例１に係る保護素子は、図２５に示すものを用いた。比較例１に係る保護素子では、矩形状の発熱体引出電極（幅：０．２１）が形成されている。また、発熱体引出電極はヒューズエレメントよりも発熱体給電電極側に突出し、発熱体引出電極の先端部と発熱体給電電極との距離Ｄは０．０７と短く、また発熱体引出電極と発熱体との重畳長さＰは０．９３とされている。

【0086】

［比較例２］
比較例２に係る保護素子は、図８に示すものを用いた。比較例２に係る保護素子も、比較例１と同様に、矩形状の発熱体引出電極（幅：０．２１）を用いている。比較例１との相違点は、比較例２に係る保護素子では、発熱体引出電極がヒューズエレメントよりも発熱体給電電極側に突出していない点である。これにより、比較例２では、発熱体引出電極の先端部と発熱体給電電極との距離Ｄを０．３８確保し、また発熱体引出電極と発熱体との重畳長さＰは０．６２とされている。

【0087】

【表2】

【0088】

表２に示すように、実施例１では、いずれの電圧を印加した場合も、スパークの発生がなく、また所定時間内にヒューズエレメントを溶断させることができた。一方、比較例１では、いずれの電圧を印加した場合も、スパークが発生し、所定時間内にヒューズエレメントを溶断させることができなかった。また、比較例２では、いずれの電圧を印加した場合もスパークは発生しなかったが、幅：０．２１と幅が狭い矩形状の発熱体引出電極を使用しているため、ヒューズエレメントの溶融導体を保持する容量が不足し、図９に示すように、第１、第２の電極との間で溶融導体が連続し、所定時間内にヒューズエレメントを溶断させることができなかった。

【0089】

［第２の実施の形態：表面発熱体両サイド構造］
次いで、本技術が適用された保護素子の第２の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、上述した保護素子１と同一の構成については同一の符号を付してその詳細を省略することがある。第２の実施の形態に係る保護素子３０は、図１０（Ａ）～（Ｃ）に示すように、絶縁基板２と、絶縁基板２の表面２ａ側に設けられたヒューズエレメント３と、絶縁基板２に形成され、発熱によりヒューズエレメント３を溶断する複数の発熱体４と、発熱体４の一端と接続され発熱体４への給電端子となる発熱体給電電極５と、発熱体４を被覆する絶縁層６と、発熱体４の他端と接続され、絶縁層６上に発熱体４に沿って形成され、ヒューズエレメント３の溶融導体３ａが保持される発熱体引出電極７とを有する。

【0090】

そして、保護素子３０は、複数の発熱体４が絶縁基板２上に離間して並列して設けられている。各発熱体４は、一端が発熱体給電電極５と接続され、他端が発熱体電極８と接続されている。発熱体電極８は発熱体引出電極７と接続されている。各発熱体４は、発熱体給電電極５を介して通電されると、発熱体給電電極５側が高電位部とされ、発熱体電極８及び発熱体引出電極７側が低電位部とされる。また、各発熱体４は、絶縁層６に被覆されるとともに、絶縁層６上に形成された発熱体引出電極７と重畳されている。

【0091】

保護素子３０に形成された発熱体引出電極７は、ＡｇやＣｕあるいはＡｇやＣｕを主成分とする合金材料等の公知の電極材料を用いて印刷等の公知の方法により形成することができる。

【0092】

発熱体引出電極７は、通電時における各発熱体４の高電位部側に延在する先端部７ａと低電位部側に延在する基部７ｂとを有し、先端部７ａと発熱体４との重畳面積Ｓ１が、基部７ｂと発熱体４との重畳面積Ｓ２よりも小さい。これにより、保護素子３０は、保護素子１と同様に、外部回路より高電圧が印加された場合でもスパーク（放電）が発生しにくく安全かつ速やかに電流経路を遮断できる。

【0093】

また、図１０に示す保護素子３０においては、発熱体引出電極７は、基部７ｂにおいて各発熱体４と重畳され、先端部７ａが２つの発熱体４間の領域上に形成され、先端部７ａが、２つの発熱体４と重畳されていない。発熱体引出電極７の先端部７ａは、発熱体４の高電位部側に延在されているが、発熱体４との重畳面積と重畳されていない、すなわち発熱体４との重畳面積はゼロであり、基部７ｂの発熱体４との重畳面積よりも小さい。これにより、先端部７ａは、発熱体４の高電位部との距離や対向面積（重畳面積）が小さくされ、その分、放電経路が形成されにくくなりスパークが発生しにくくされている。

【0094】

なお、保護素子３０は、図１１に示すように、発熱体引出電極７の先端部７ａが２つの発熱体４の間の領域上に形成され、先端部７ａの一部が、少なくとも一つ、好ましくは２つの発熱体４と重畳させてもよい。図１１に示す構成においても、保護素子３０は、先端部７ａと発熱体４との重畳面積Ｓ１が、基部７ｂと発熱体４との重畳面積Ｓ２よりも小さくされ、高電圧が印加された場合でもスパーク（放電）が発生しにくく安全かつ速やかに電流経路を遮断できる。また、先端部７ａが発熱体４と一部重畳されることにより、発熱体４の熱が効率よく先端部７ａに伝わり、より速やかにヒューズエレメント３を加熱することができる。

【0095】

図１２は、保護素子３０の回路図である。保護素子３０は、複数の発熱体４の各一端が絶縁基板２に形成された発熱体給電電極５を介して発熱体４を発熱させるための電源に接続され、各発熱体４の他端が発熱体引出電極７を介してヒューズエレメント３と接続されている。

【0096】

［発熱体引出電極７の変形例］
図１３、図１４は、発熱体引出電極７の変形例である。図１３に示すように、発熱体引出電極７は、先端部７ａを矩形状に形成するとともに、先端部７ａと基部７ｂを、斜面を介して連続させてもよい。また、発熱体引出電極７は、図１４に示すように先端部７ａを略台形状に形成してもよく、あるいは三角形状に形成してもよい。

【0097】

また、保護素子３０は、図１５に示すように、絶縁基板２の裏面２ｂに、ヒューズエレメント３の溶融導体３ａを保持する保持電極３２を形成し、発熱体引出電極７と保持電極３２とを、絶縁基板２を貫通する貫通孔３３を介して連続させ、溶融したヒューズエレメント３の溶融導体３ａを、貫通孔３３を介して保持電極３２側に吸引するようにしてもよい。

【0098】

貫通孔３３は、ヒューズエレメント３が溶融すると、毛管現象によってこの溶融導体３ａを吸引し、発熱体引出電極７上で保持する溶融導体３ａの体積を減少させることができる。これにより、図１６に示すように、保護素子の高定格化、高容量化に伴いヒューズエレメント３が大型化することにより溶融量が増大した場合にも、大量の溶融導体３ａを保持電極３２、発熱体引出電極７及び第１、第２の電極１１，１２によって保持することができ、ヒューズエレメント３を確実に溶断することができる。

【0099】

保持電極３２は、発熱体引出電極７と同様に、ＡｇやＣｕあるいはＡｇやＣｕを主成分とする合金材料等の公知の電極材料を用いて印刷等の公知の方法により形成することができる。

【0100】

貫通孔３３は、内面に導電層３４が形成されている。導電層３４が形成されることにより、貫通孔３３は、溶融導体３ａを吸引しやすくすることができる。導電層３４は、例えば銅、銀、金、鉄、ニッケル、パラジウム、鉛、錫のいずれか、又はいずれかを主成分とする合金によって形成され、貫通孔３３の内面を電解メッキや導電ペーストの印刷等の公知の方法により形成することができる。また、導電層３４は、複数の金属線や、導電性を有するリボンの集合体を貫通孔３３内に挿入することにより形成してもよい。

【0101】

貫通孔３３の導電層３４は、絶縁基板２の表面２ａに形成された発熱体引出電極７と連続されている。発熱体引出電極７は、ヒューズエレメント３を支持するとともに溶断時には溶融導体３ａが凝集するため、発熱体引出電極７と導電層３４とが連続することにより、溶融導体３ａを貫通孔３３内に導きやすくすることができる。

【0102】

また、貫通孔３３の導電層３４は、絶縁基板２の裏面２ｂに形成された保持電極３２と連続されている。これにより、ヒューズエレメント３が溶融すると、貫通孔３３を介して吸引された溶融導体３ａを保持電極３２に凝集させることができ（図１６参照）、より多くの溶融導体３ａを吸引し、発熱体引出電極７及び第１、第２の電極１１，１２によって保持されるヒューズエレメント３の溶断部位における溶融導体３ａの体積を減少させることができる。

【0103】

なお、保護素子３０は、貫通孔３３を複数形成することにより、ヒューズエレメント３の溶融導体３ａを吸引する経路を増やし、より多くの溶融導体３ａを吸引することで、溶断部位における溶融導体３ａの体積を減少させるようにしてもよい。

【0104】

［発熱体の変形例］
なお、保護素子３０は、複数の発熱体４の形状を略矩形状に形成する他、図１７に示すように、低電位部側の端部にかけてＬ字状に形成された張出し部４ａを有し、当該張出し部４ａを互いに対向させるように形成してもよい。張出し部４ａは、図１７（Ａ）（Ｂ）に示すように、発熱体４の長手方向に対して略直交して形成してもよく、図１７（Ｃ）（Ｄ）に示すようにテーパ面を有してもよい。また、発熱体引出電極７、あるいは保持電極３２は、当該張出し部４ａに重畳させてもよい。
[第３の実施の形態：裏面発熱体構造]

【0105】

次いで、本技術が適用された保護素子の第３の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、上述した保護素子１，３０と同一の構成については同一の符号を付してその詳細を省略することがある。第３の実施の形態に係る保護素子４０は、図１８（Ａ）（Ｂ）に示すように、絶縁基板２と、絶縁基板２の表面２ａ側に設けられたヒューズエレメント３と、絶縁基板２に形成され、発熱によりヒューズエレメント３を溶断する複数の発熱体４と、発熱体４の一端と接続され発熱体４への給電端子となる発熱体給電電極５と、発熱体４を被覆する絶縁層６と、発熱体４の他端と接続され、絶縁層６上に発熱体４に沿って形成され、ヒューズエレメント３の溶融導体３ａが保持される発熱体引出電極７とを有する。

【0106】

そして、保護素子４０は、各発熱体４、発熱体給電電極５及び発熱体引出電極７が、ヒューズエレメント３が設けられた絶縁基板２の表面２ａと反対側の裏面２ｂに形成され、絶縁基板２の表面２ａには、ヒューズエレメント３を支持する支持電極４１が形成されている。裏面２ｂに形成された発熱体引出電極７と支持電極４１とは、絶縁基板２を貫通する貫通孔４２を介して連続され、これにより、絶縁基板２は、溶融したヒューズエレメント３の溶融導体３ａを、貫通孔４２を介して発熱体引出電極７側に吸引しヒューズエレメント３を溶断する溶断部材４３を構成する。

【0107】

各発熱体４は、一端が発熱体給電電極５と接続され、他端が発熱体電極８と接続されている。発熱体電極８は発熱体引出電極７と接続されている。各発熱体４は、発熱体給電電極５を介して通電されると、発熱体給電電極５側が高電位部とされ、発熱体電極８及び発熱体引出電極７側が低電位部とされる。また、各発熱体４は、絶縁層６に被覆されるとともに、絶縁層６上に形成された発熱体引出電極７と重畳されている。

【0108】

発熱体引出電極７は、通電時における各発熱体４の高電位部側に延在する先端部７ａと低電位部側に延在する基部７ｂとを有し、先端部７ａと発熱体４との重畳面積Ｓ１が、基部７ｂと発熱体４との重畳面積Ｓ２よりも小さい。これにより、保護素子２０は、保護素子１と同様に、外部回路より高電圧が印加された場合でもスパーク（放電）が発生しにくく安全かつ速やかに電流経路を遮断できる。また、保護素子４０においても、保護素子３０と同様に、発熱体引出電極７は、図１０～１３に示す種々の構成を採用することができる。

【0109】

支持電極４１は、接続ハンダ９等の接合材料を介してヒューズエレメント３と接続され、ヒューズエレメント３が溶融すると溶融導体３ａが凝集、保持される。また、支持電極４１には、ヒューズエレメント３の溶融導体３ａを毛管現象によって吸引する貫通孔４２が形成され、これにより支持電極４１上で保持する溶融導体３ａの体積が減少される。そして、図１９に示すように、保護素子４０は、大電流用途に対応するためにヒューズエレメント３の断面積を増大させることにより、溶融導体３ａの量が増大した場合にも、貫通孔４２に吸引させるとともに発熱体引出電極７で保持することで、支持電極４１で保持する溶融導体３ａの量を減少させることができ、ヒューズエレメント３を確実に溶断することができる。

【0110】

支持電極４１は、発熱体引出電極７と同様に、ＡｇやＣｕあるいはＡｇやＣｕを主成分とする合金材料等の公知の電極材料を用いて印刷等の公知の方法により形成することができる。

【0111】

また、貫通孔４２は、上述した貫通孔３３と同様に、その内面に支持電極４１及び発熱体引出電極７と連続する導電層４４が形成されている。導電層４４は上記導電層３４と同様の構成、作用を有するため、詳細は省略する。また、保護素子４０は、貫通孔４２を複数形成することにより、ヒューズエレメント３の溶融導体３ａを吸引する経路を増やし、より多くの溶融導体３ａを吸引することで、溶断部位における溶融導体３ａの体積を減少させるようにしてもよい。

【0112】

なお、絶縁基板２の表面２ａには、支持電極４１とともに、ヒューズエレメント３に接続されるとともに、溶融導体３ａを保持する補助電極４５が設けられている。また、ヒューズエレメント３は、絶縁基板２とは別に設けられ、外部回路と接続された第１、第２の電極端子４６，４７と接続ハンダ９等の接合材料を介して接続されている。また、発熱体給電電極５も、同様に絶縁基板２とは別に設けられ、外部回路と接続された第３の電極端子４８と接続されている。

【0113】

このような構成を有する絶縁基板２は、補助電極４５及び支持電極４１が接合材料を介してヒューズエレメント３に接続され、発熱体４が通電、発熱されるとこの熱によりヒューズエレメント３を溶融させ、その溶融導体３ａを貫通孔４２を介して発熱体引出電極７側に吸引し遮断する溶断部材４３を構成する。

【0114】

また、保護素子４０は、図２０に示すように、ヒューズエレメント３を複数の溶断部材４３に挟持させてもよい。図２０に示す保護素子４０は、溶断部材４３が、ヒューズエレメント３の一方の面及び他方の面にそれぞれ配設されている。図２１は、保護素子４０の回路図である。ヒューズエレメント３の表面及び裏面に配設された各溶断部材４３は、それぞれ発熱体４の一端が、各絶縁基板２に形成された発熱体引出電極７及び支持電極４１を介してヒューズエレメント３と接続され、発熱体４の他端が各絶縁基板２に形成された発熱体給電電極５を介して発熱体４を発熱させるための電源に接続される。

【0115】

また、図２２に示すように、保護素子４０は、発熱体４の発熱によりヒューズエレメント３を溶断する際には、ヒューズエレメント３の両面に接続された各溶断部材４３，４３の発熱体４が発熱し、ヒューズエレメント３の両面から加熱する。したがって、保護素子４０は、大電流用途に対応するためにヒューズエレメント３の断面積を増大させた場合にも、速やかにヒューズエレメント３を加熱し、溶断することができる。

【0116】

また、保護素子４０は、ヒューズエレメント３の両面から溶融導体３ａを、各溶断部材４３の絶縁基板２に形成した各貫通孔４２内に吸引する。したがって、保護素子４０は、大電流用途に対応するためにヒューズエレメント３の断面積を増大させ溶融導体３ａが多量に発生した場合にも、複数の溶断部材４３によって吸引し、確実にヒューズエレメント３を溶断させることができる。また、保護素子４０は、複数の溶断部材４３によって溶融導体３ａを吸引することにより、より速やかにヒューズエレメント３を溶断させることができる。

【0117】

保護素子４０は、ヒューズエレメント３として、内層を構成する低融点金属を高融点金属で被覆する被覆構造を用いた場合にも、ヒューズエレメント３を速やかに溶断させることができる。すなわち、高融点金属で被覆されたヒューズエレメント３は、発熱体４が発熱した場合にも、外層の高融点金属が溶融する温度まで加熱するのに時間を要する。ここで、保護素子４０は、複数の溶断部材４３を備え、同時に各発熱体４を発熱させることで、外層の高融点金属を速やかに溶融温度まで加熱することができる。したがって、保護素子４０によれば、外層を構成する高融点金属層の厚みを厚くすることができ、さらなる高定格化を図りつつ、速溶断特性を維持することができる。

【0118】

また、保護素子４０は、図２０に示すように、一対の溶断部材４３，４３が対向してヒューズエレメント３に接続されることが好ましい。これにより、保護素子４０は、一対の溶断部材４３，４３で、ヒューズエレメント３の同一箇所を両面側から同時に加熱するとともに溶融導体３ａを吸引することができ、より速やかにヒューズエレメント３を加熱、溶断することができる。

【0119】

また、保護素子４０は、一対の溶断部材４３，４３の各絶縁基板２に形成された補助電極４５及び支持電極４１がヒューズエレメント３を介して互いに対向することが好ましい。これにより、一対の溶断部材４３，４３が対称に接続されることで、リフロー実装時等において、ヒューズエレメント３に対する負荷のかかり方がアンバランスとなることもなく、変形への耐性を向上させることができる。

【0120】

なお、発熱体４は、絶縁基板２の表面２ａ、裏面２ｂに形成するいずれの場合においても、貫通孔４２の両側に形成することが、支持電極４１及び発熱体引出電極７を加熱し、またより多くの溶融導体３ａを凝集、吸引するうえで好ましい。

【第２の実施例】

【0121】

次いで、保護素子３０の実施例について説明する。第２の実施例では、図１０に示す保護素子３０と、図２６及び図２３に示す矩形状の発熱体引出電極が設けられた保護素子を用意し、それぞれ５０Ｖ、１００Ｖ、２００Ｖの電圧を印加した際のスパークの有無を判定した。また、ヒューズエレメントの溶断時間を評価し、所定時間（６０秒）以内に溶断した場合を○（良好）、所定時間以内に溶断しなかった場合を×（不良）と評価した。

【0122】

実施例及び比較例に係る保護素子の各部の寸法は、以下のように定義される。また、表
３に示す各部の数値は実施例２のＥを１とした際の割合を示す数値である。
Ｄ：発熱体引出電極の先端部と発熱体給電電極との距離
Ｅ：発熱体の通電方向の長さ
Ｆ：発熱体引出電極の最小幅
Ｇ：発熱体引出電極の最大幅
Ｌ：発熱体引出電極の先端部の側縁と基部の側縁間の幅
Ｍ：発熱体の基板外側側縁部と発熱体引出電極の（先端部の）側縁間の幅
Ｎ：発熱体引出電極の（先端部の）側縁と発熱体側縁の発熱体幅方向の距離
Ｐ：発熱体引出電極の長さ
Ｑ：発熱体引出電極と発熱体との重畳長さ

【0123】

【表3】

【0124】

［実施例２］
実施例２に係る保護素子は、図１０に示すものを用いた。実施例２に係る保護素子では、発熱体引出電極に基部（幅Ｇ：０．７１）及び先端部（幅Ｆ：０．２１）が設けられ、基部は先端部よりも片側０．２５だけ幅広に形成されている。また、発熱体引出電極はヒューズエレメントよりも発熱体給電電極側に突出することなく、発熱体引出電極の先端部と発熱体給電電極との距離Ｄは０．０４であり、また発熱体引出電極と発熱体との重畳長さＱは０．５４とされている。

【0125】

［比較例３］
比較例３に係る保護素子は、図２６に示すものを用いた。比較例３に係る保護素子では、矩形状の発熱体引出電極（幅：０．４４）が形成されている。また、発熱体引出電極はヒューズエレメントよりも発熱体給電電極側に突出することなく、発熱体引出電極の先端部と発熱体給電電極との距離Ｄは０．０４であり、また発熱体引出電極と発熱体との重畳長さＱは０．９６とされている。

【0126】

［比較例４］
比較例４に係る保護素子は、図２３に示すものを用いた。比較例４に係る保護素子も、比較例３と同様に、矩形状の発熱体引出電極（幅：０．２１）を用いている。比較例３との相違点は、比較例４に係る保護素子では、発熱体引出電極が発熱体と重畳されていない点である（Ｑ＝０．００）。また、比較例４では、発熱体引出電極の先端部と発熱体給電電極との距離Ｄは０．０４である。

【0127】

【表4】

【0128】

表４に示すように、実施例２では、いずれの電圧を印加した場合も、スパークの発生がなく、また所定時間内にヒューズエレメントを溶断させることができた。一方、比較例３では、１００Ｖ及び２００Ｖの電圧を印加した場合にスパークが発生し、所定時間内にヒューズエレメントを溶断させることができなかった。また、比較例４では、いずれの電圧を印加した場合もスパークは発生しなかったが、幅：０．２１と幅が狭い矩形状の発熱体引出電極を使用しているため、ヒューズエレメントの溶融導体を保持する容量が不足し、図２４に示すように、第１、第２の電極との間で溶融導体が連続し、所定時間内にヒューズエレメントを溶断させることができなかった。

【符号の説明】

【0129】

１ 保護素子、２ 絶縁基板、２ａ 表面、２ｂ 裏面、３ ヒューズエレメント、３ａ 溶融導体、４ 発熱体、４ａ 張出し部、５ 発熱体給電電極、５ａ 第３の外部接続電極、６ 絶縁層、７ 発熱体引出電極、７ａ 先端部、７ｂ 基部、８ 発熱体電極、９ 接続ハンダ、１１ 第１の電極、１１ａ 第１の外部接続電極、１２ 第２の電極、１２ａ 第２の外部接続電極、１３ 低融点金属層、１４ 高融点金属層、１７ 規制壁、２０ バッテリパック、２０ａ 正極端子、２０ｂ 負極端子、２１ａ～２１ｄ バッテリセル、２２ 充電装置、２３ 電流制御素子、２４ 制御部、２５ バッテリスタック、２６ 充放電制御回路、２７ 検出回路、２８ 電流制御素子、３０ 保護素子、３２ 保持電極、３３ 貫通孔、３４ 導電層、４０ 保護素子、４１ 支持電極、４２ 貫通孔、４３ 溶断部材、４４ 導電層、４５ 補助電極、４６ 第１の電極端子、４７ 第２の電極端子、４８ 第３の電極端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【手続補正書】

【提出日】2023-11-14

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁基板と、
上記絶縁基板の一面側に設けられたヒューズエレメントと、
上記絶縁基板に形成され、発熱により上記ヒューズエレメントを溶断する発熱体と、
上記発熱体の一端と接続され上記発熱体への給電端子となる発熱体給電電極と、
上記発熱体を被覆する絶縁層と、
上記発熱体の他端と接続され、上記絶縁層上に上記発熱体に沿って形成され、上記ヒューズエレメントの溶融導体が保持される発熱体引出電極とを有し、
上記発熱体は、上記発熱体給電電極を介して通電されると、上記発熱体給電電極と接続された側が高電位部とされ、上記発熱体引出電極と接続された側が低電位部とされ、
上記発熱体引出電極は、上記ヒューズエレメントの通電方向に一定の幅で形成された基部と、上記基部から延在され上記基部の幅よりも狭い幅を有する先端部を有し、
上記発熱体引出電極は、上記発熱体と重畳する部位において、上記発熱体の高電位部側に延在する上記先端部と上記発熱体との重畳面積が、上記発熱体の低電位部側に延在する上記基部と上記発熱体との重畳面積よりも小さいことを特徴とする保護素子。

【請求項2】

上記先端部の幅は、上記基部側から先端にかけて漸次減少する、請求項１に記載の保護素子。

【請求項3】

１つ以上のバッテリセルと、
上記バッテリセルの充放電経路上に接続され、該充放電経路を遮断する保護素子と、
上記バッテリセルの電圧値を検出して上記保護素子への通電を制御する電流制御素子と
を備え、
上記保護素子は、
絶縁基板と、
上記絶縁基板の一面側に設けられたヒューズエレメントと、
上記絶縁基板に形成され、発熱により上記ヒューズエレメントを溶断する発熱体と、
上記発熱体の一端と接続され上記発熱体への給電端子となる発熱体給電電極と、
上記発熱体を被覆する絶縁層と、
上記発熱体の他端と接続され、上記絶縁層上に上記発熱体に沿って形成され、上記ヒューズエレメントの溶融導体が保持される発熱体引出電極とを有し、
上記発熱体は、上記発熱体給電電極を介して通電されると、上記発熱体給電電極と接続された側が高電位部とされ、上記発熱体引出電極と接続された側が低電位部とされ、
上記発熱体引出電極は、上記ヒューズエレメントの通電方向に一定の幅で形成された基部と、上記基部から延在され上記基部の幅よりも狭い幅を有する先端部を有し、
上記発熱体引出電極は、上記発熱体と重畳する部位において、上記発熱体の高電位部側に延在する上記先端部と上記発熱体との重畳面積が、上記発熱体の低電位部側に延在する上記基部と上記発熱体との重畳面積よりも小さいことを特徴とするバッテリパック。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0023】

上述した課題を解決するために、本技術に係る保護素子は、絶縁基板と、上記絶縁基板の一面側に設けられたヒューズエレメントと、上記絶縁基板に形成され、発熱により上記ヒューズエレメントを溶断する発熱体と、上記発熱体の一端と接続され上記発熱体への給電端子となる発熱体給電電極と、上記発熱体を被覆する絶縁層と、上記発熱体の他端と接続され、上記絶縁層上に上記発熱体に沿って形成され、上記ヒューズエレメントの溶融導体が保持される発熱体引出電極とを有し、上記発熱体は、上記発熱体給電電極を介して通電されると、上記発熱体給電電極と接続された側が高電位部とされ、上記発熱体引出電極と接続された側が低電位部とされ、上記発熱体引出電極は、上記ヒューズエレメントの通電方向に一定の幅で形成された基部と、上記基部から延在され上記基部の幅よりも狭い幅を有する先端部を有し、上記発熱体引出電極は、上記発熱体と重畳する部位において、上記発熱体の高電位部側に延在する上記先端部と上記発熱体との重畳面積が、上記発熱体の低電位部側に延在する上記基部と上記発熱体との重畳面積よりも小さいことを特徴とするものである。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0024】

また、本技術に係るバッテリパックは、１つ以上のバッテリセルと、上記バッテリセルの充放電経路上に接続され、該充放電経路を遮断する保護素子と、上記バッテリセルの電圧値を検出して上記保護素子への通電を制御する電流制御素子とを備え、上記保護素子は、絶縁基板と、上記絶縁基板の一面側に設けられたヒューズエレメントと、上記絶縁基板に形成され、発熱により上記ヒューズエレメントを溶断する発熱体と、上記発熱体の一端と接続され上記発熱体への給電端子となる発熱体給電電極と、上記発熱体を被覆する絶縁層と、上記発熱体の他端と接続され、上記絶縁層上に上記発熱体に沿って形成され、上記ヒューズエレメントの溶融導体が保持される発熱体引出電極とを有し、上記発熱体は、上記発熱体給電電極を介して通電されると、上記発熱体給電電極と接続された側が高電位部とされ、上記発熱体引出電極と接続された側が低電位部とされ、上記発熱体引出電極は、上記ヒューズエレメントの通電方向に一定の幅で形成された基部と、上記基部から延在され上記基部の幅よりも狭い幅を有する先端部を有し、上記発熱体引出電極は、上記発熱体と重畳する部位において、上記発熱体の高電位部側に延在する上記先端部と上記発熱体との重畳面積が、上記発熱体の低電位部側に延在する上記基部と上記発熱体との重畳面積よりも小さいことを特徴とするものである。