以下、この発明の保護素子の第1実施形態 について、図1~図4を基にして説明する。この 実施形態の保護素子10は、絶縁性のベース基� ��11の上面両端に形成された一対の電極12間に 、低融点金属からなるヒューズである可溶導 体13が設けられている。ベース基板11には、� �溶導体13と対面して、絶縁体の絶縁カバー部 材14が設けられている。さらに、保護素子10� �ベース基板11上には、一対の電極12と直交す� ��対向縁部に、他の一対の電極21が設けられ� �その間に抵抗体からなる発熱体15が接続され ている。発熱体15は、絶縁層16及び導体層17を 介して、可溶導体13に積層されている。

 ここで、ベース基板11の材質としては、� �縁性を有するものであれば良く、例えば、� �ラミック基板、ガラスエポキシ基板のよう� �プリント配線基板に用いられる絶縁基板が� �ましい。その他、適宜用途に合わせて、ガ� �ス基板、樹脂基板、絶縁処理金属基板等を� �いることができるが、耐熱性に優れ、熱伝� �性の良いセラミック基板が、より好ましい� �

 可溶導体13の低融点金属としては、所定� �電力で溶融するものであれば良く、ヒュー� �材料として公知の種々の低融点金属を使用� �ることができる。例えば、BiSnPb合金、BiPbSn� �金、BiPb合金、BiSn合金、SnPb合金、SnAg合金、P bIn合金、ZnAl合金、InSn合金、PbAgSn合金等を用� ��ることができる。

 発熱体15を形成する抵抗体は、例えば、� �化ルテニウム、カーボンブラック等の導電� �料とガラス等の無機系バインダ、あるいは� �硬化性樹脂等の有機系バインダからなる抵� �ペーストを塗布し、焼成したものである。� �た、酸化ルテニウム、カーボンブラック等� �薄膜を印刷し、焼き付けたものや、メッキ� �蒸着、スパッタリングにより形成してもよ� �、これらの抵抗体材料のフィルムを貼付、� �層等して形成したものでもよい。

 ベース基板11に取り付けられた絶縁カバ� �部材14は、一側面部が開口した箱状に形成さ れ、可溶導体13に対して所定の空間18を形成� �てベース基板11に被せられている。絶縁カバ ー部材14の内面14aには、可溶導体13の中央部� �対面する位置に、同心的に円形の段部20aを� �えた円筒状の突条部20が形成されている。突 条部20は絶縁カバー部材14と一体に形成され� �おり、ベース基板11への投影位置が発熱体15� ��周囲に位置するように形成されている。

 絶縁カバー部材14の材質は、可溶導体13の 溶断時の熱に耐え得る耐熱性と、保護素子10� ��しての機械的な強度を有する絶縁材料であ� ��ばよい。例えば、ガラス、セラミックス、� ��ラスチック、ガラスエポキシ樹脂のような� ��リント配線基板に用いられる基板材料等、� ��々な材料を適用することができる。さらに� ��金属板を用いてベース基板11との対向面に� �縁性樹脂等の絶縁層を形成したものでも良� �。好ましくは、セラミックスのような機械� �強度及び絶縁性の高い材料であれば、保護� �子全体の薄型化にも寄与し、好ましい。

 可溶導体13の表面全面には、その表面の� �化を防止するために、フラックス19が設けら れている。フラックス19は、臭素等のハロゲ� ��元素を有しない、ハロゲンフリーのフラッ� ��スが好ましい。フラックス19は、可溶導体13 上で表面張力により保持され、空間18内に収� ��されるとともに、図2に示すように、絶縁カ バー部材14の内面14aに形成された突条部20に� �着し、その濡れ性により段部20aにより安定� �保持される。これにより、可溶導体13の中央 部で位置ずれすることなく、フラックス19が� ��定に保持される。

 ここで、突条部20の内面14aからの突出高� �は、可溶導体13に塗布されたフラックス19の� ��面が接触して、その濡れ性と表面張力によ� ��、フラックス19を留めておくことが可能な� �さであって、異常電力により溶融した低融� �金属の溶融可溶導体が、その表面張力で球� �に盛り上がった頂部がちょうど接触する程� �を限度とし、好ましくは接触しない程度の� �出高さが好ましい。

 この実施形態の保護素子10を用いた二次� �池装置の過電流・過電圧保護回路35は、例え ば図4に示すような回路構成を備える。この� �電流・過電圧保護回路35は、保護素子10の一� ��の電極12が出力端子A1と入力端子B1との間に� ��列に接続され、保護素子10の一対の電極12の 一方の端子が、入力端子B1に接続され、他方� ��電極12が出力端子A1に接続されている。そし て、可溶導体13の中点が発熱体15の一端に接� �され、電極21の一方の端子が、発熱体15の他� ��の端子に接続されている。発熱体15の他方� �端子は、トランジスタTrのコレクタに接続さ れ、トランジスタTrのエミッタが、他方の入� ��端子A2と出力端子B2との間に接続されている 。さらに、トランジスタTrのベースには、抵� ��Rを介してツェナダイオードZDのアノードが� ��続され、ツェナダイオードZDのカソードが� �力端子A1に接続されている。

 抵抗Rは、出力端子A1,A2間に、異常と設定� ��れた所定の電圧が印加されたときに、ツェ� ��ダイオードZDに降伏電圧以上の電圧が印加� �れるように設定されている。また、図4の回� ��図のように、可溶導体13は、発熱体15により 2箇所で溶断されるように形成されていると� �い。

 出力端子A1,A2間には、例えばリチウムイ� �ン電池等の被保護装置である二次電池23の電 極端子が接続され、入力端子B1,B2には、二次� ��池23に接続して使用される図示しない充電� �等の装置の電極端子が接続される。

 次に、この実施形態の保護素子10の動作� �ついて説明する。この実施形態の過電流・� �電圧保護回路35が取り付けられたリチウムイ オン電池等の二次電池装置において、その充 電時に異常な電圧が出力端子A1,A2に印加され� ��と、異常と設定された所定の電圧でツェナ� ��イオードZDに降伏電圧以上の逆電圧が印加� �れ、ツェナダイオードZDが導通する。ツェナ ダイオードZDの導通により、トランジスタTR� �ベースにベース電流ibが流れ、それによりト ランジスタTrがオンし、コレクタ電流icが発� �体15に流れ、発熱体15が発熱する。この熱が� ��発熱体15上の低融点金属の可溶導体13に伝達 し、可溶導体13が溶断し、入力端子B1と出力� �子A1間の導通が遮断され、出力端子A1,A2に過� ��圧が印加されることを防止する。

 このとき、フラックス19は可溶導体13の中 央部に保持され、所定の溶断位置で迅速且つ 確実に溶断する。また、図4の回路のように� �例えば低融点金属の可溶導体13が2カ所で溶� �されるように配置されていると、溶断によ� �発熱体15への通電が完全に遮断される。また 、異常電流が端子A1に向けて流れた場合も、� ��溶導体13がその電流により発熱し溶断する� �うに設定されている。

 この実施形態の保護素子10によれば、絶� �カバー部材14の内面14aに、可溶導体13と対向� ��せて凸状の円筒形の突条部20を設け、フラ� �クス19を突条部20の段差部20aにより一定の位� ��に安定して保持させる事が可能となる。こ� ��により、特に活性度の低いハロゲンフリー� ��ラックス等のフラックス19を使用した場合� �、フラックス19の塗布状態の偏りやばらつき による活性度の偏りを防ぐ事ができ、可溶導 体13の溶断を確実にする。特に、低電力の発� ��動作特性において、従来の動作バラツキよ� ��も極めて小さくする事ができ、環境対応を� ��野に入れた保護素子10を提供する事が可能� �なる。

 さらに、閉じた環状の円筒形の突条部20� �設けたので、フラックス19は、自身の表面張 力により安定に且つ均等に突条部20に保持さ� ��、可溶導体13上を移動して偏在することが� �い。

 また、この実施形態の二次電池装置によ� ��ば、安定して確実に過電圧・過電流に対す� ��二次電池23の保護が図られ、二次電池23の過 熱や発火等の事故を確実に防止することがで きる。

 次に、この発明の保護素子の第2実施形態に ついて図5を基にして説明する。ここで、上� �の実施形態と同様の部材は同一の符号を付� �て説明を省略する。
この実施形態の保護素子10の絶縁カバー部材1 4の内面14aには、長辺に沿って平行に、中央� �に互いに平行な2本の突条部22が形成され段� �22aが設けられている。突条部22は、ベース基 板11への投影位置が、発熱部中央部を囲むよ� ��に形成されている。

 この実施形態の保護素子10の絶縁カバー� �材14によれば、突条部22の段部22aによりフラ� ��クス19を安定に一定の位置に保持させる事� �可能となる。平行な突条部22が、ベース基板 11の長辺の1/4~1/3程度の長さに形成されている ので、フラックス19が必要以上に偏在するこ� ��がなく、確実に突条部22間に保持される。� �れにより、上述の実施形態と同様の効果を� �ることができる。

 次に、この発明の保護素子の第3実施形態 について図6~図8を基にして説明する。ここで 、上述の実施形態と同様の部材は同一の符号 を付して説明を省略する。図6は、この発明� �実施形態の絶縁カバー部材14の内面14aに、二 重の同心円状の突条部25,26により段部25a,26aが 形成されたものである。この実施形態の絶縁 カバー部材14の突条部25,26によっても、フラ� �クス19の表面張力により、安定に可溶導体13� ��中央部にフラックス19を保持させる事が可� �となる。これにより、上述の実施形態と同� �の効果を得ることができる。

 さらに、図7に示すように、絶縁カバー部 材14の内面14aに、一つの突起部24が形成され� �ものでも良い。この実施形態の絶縁カバー� �材14の突起部24の段部24aによっても、フラッ� ��ス19の表面張力により、安定に可溶導体13の 中央部にフラックス19を保持させる事が可能� ��なる。また、図8に示すように、円筒状の凹 部27と、その中央部の突起24を設け、段部24a,2 7aを形成したものでも良い。

 次に、この発明の保護素子の第4実施形態 について図9、図10を基にして説明する。ここ で、上述の実施形態と同様の部材は同一の符 号を付して説明を省略する。図9は、この発� �の実施形態の絶縁カバー部材14の内面14aに、 鼓型の突条部28が形成されたものである。こ� ��実施形態の絶縁カバー部材14の突条部28の段 部28aによっても、フラックス19の表面張力に� ��り、安定に可溶導体13の中央部にフラック� �19を保持させる事が可能となる。また、図10� ��示すように、平行な突条部29とその間に設� �られ湾曲した凹溝部30とを組み合わせたもの により段部29a,30aを形成したものでも良い。

 次に、この発明の保護素子の第5実施形態 について図11を基にして説明する。ここで、� ��述の実施形態と同様の部材は同一の符号を� ��して説明を省略する。この発明の実施形態� ��絶縁カバー部材14の内面14aは、図11に示すよ うに、三角形等の多角形の突条部32により段� ��32aを形成したものである。形成する多角形� ��、好ましくは、内面14a上の縦横方向に対称� ��四角形や六角形、八角形等の形状が、フラ� ��クス19の偏りを防ぐ意味で良い。この実施� �態の絶縁カバー部材14の突条部28によっても� ��フラックス19の表面張力により、安定に可� �導体13の中央部に保持させる事が可能となる 。

 次に、この発明の保護素子の第6実施形態 について図12を基にして説明する。ここで、� ��述の実施形態と同様の部材は同一の符号を� ��して説明を省略する。この発明の実施形態� ��、図12に示すように、絶縁カバー部材14の突 条部20等に加えて、可溶導体13の両端部に凸� �34を設けたものである。これにより、さらに フラックス19の保持効果が高まる。

 次に、この発明の保護素子の第7実施形態 について図13、図14を基にして説明する。こ� �で、上述の実施形態と同様の部材は同一の� �号を付して説明を省略する。この発明の実� �形態の絶縁カバー部材14には、図14に示すよ� ��に、透孔である開口部36が形成され、開口� �36及び突条部20による段部20aが設けられてい� ��ものである。なお、開口部36からはフラッ� �ス19中の溶剤が揮発し、図14の破線で示すよ� ��に、フラックス19の表面は円弧状の凹状に� �成される。

 この実施形態の保護素子10によれば、上� �実施形態と同様の効果に加えて、フラック� �19の保持状態、を開口部36を通して肉眼によ� ��視認可能であり、製品検査をより容易且つ� ��実なものとすることが出来る。

 次に、この発明の保護素子の第8実施形態 について図15を基にして説明する。ここで、� ��述の実施形態と同様の部材は同一の符号を� ��して説明を省略する。この発明の実施形態� ��絶縁カバー部材14には、図15に示すように、 多数の小さい透孔である開口部37が形成され� ��いるものである。なお、開口部37からはフ� �ックス19中の溶剤が揮発し、図14の破線で示� ��ものと同様にフラックス19の表面は開口部37 毎に円弧状の凹状に形成される。

 この実施形態の保護素子10によっても、� �記実施形態と同様の効果に加えて、フラッ� �ス19の保持状態を、開口部37を通して肉眼に� ��り視認可能であり、製品検査をより容易且� ��確実なものとすることが出来る。

 次に、この発明の保護素子の第9実施形態 について図16を基にして説明する。ここで、� ��述の実施形態と同様の部材は同一の符号を� ��して説明を省略する。この発明の実施形態� ��絶縁カバー部材14は、上述の実施形態と同� �に絶縁カバー部材14に透孔である開口部36を� ��成し、その絶縁カバー部材14の表面に透明� �フィルム40を貼り付けたものである(図16(a))� �また、多数の透孔から成る開口部37を形成し 、その絶縁カバー部材14の表面に透明なフィ� ��ム40を貼り付けたものでも良い(図16(b))。こ� ��場合も、多数の透孔の開口部37を形成した� �縁カバー部材14の内面14aに、突条部20を形成� ��ても良く、さらに、可溶導体13の周囲に凸� �34を形成しても良い(図16(b))。

 この実施形態の保護素子10によっても、� �記実施形態と同様の効果に加えて、フラッ� �ス19の保持状態を肉眼により視認可能であり 、しかもフィルム40により、開口部36,37から� �等がフラックス19に付着したり、内部に浸入 することがない。

 次に、この発明の保護素子の第10実施形� �について図17、図18を基にして説明する。こ� ��で、上述の実施形態と同様の部材は同一の� ��号を付して説明を省略する。この発明の実� ��形態の絶縁カバー部材14は、突条部20が一部 で切り欠かれて、切り欠き部42が形成された� ��のである。

 この実施形態の保護素子10によれば、上� �実施形態と同様の効果に加えて、フラック� �19中に印刷時に紛れ込んだ空気等によるボイ ド44を、フラックス19から切り欠き部42を経て 、絶縁カバー部材14内の周囲の空間18へ逃が� �ことが出来るものである。これにより、フ� �ックス19内にボイドがあることによる可溶導 体13の溶断動作の遅れやバラツキを無くすこ� ��ができる。

 なお、この実施形態の突条部20に形成さ� �た切り欠き部42の位置や数は適宜設定できる ものであり、図19、図20に示すように、適宜� �いに対称な位置の2箇所又は4箇所に切り欠き 部42を配置しても良い。

 さらに、図21に示すように、切り欠き部42 が突条部20の高さよりも低く切り欠かれたも� ��でも良い。同様に、この比較的浅い切り欠� ��部42の位置も、図22に示すように、突条部20� ��2箇所に形成したものや、図23に示すように� ��突条部20の4箇所に形成したものでも良い。� ��らに、図24、図25,図26に示すように、切り欠 き部42の幅や大きさ、深さも任意に設定可能� ��ものであり、これらを適宜組み合わせたも� ��でも良い。

 この実施形態の保護素子10によれば、上� �実施形態と同様の効果に加えて、フラック� �19中に印刷時に紛れ込んだ空気等によるボイ ド44を、より確実にフラックス19から絶縁カ� �ー部材14内の周囲の空間18に容易に逃がすこ� ��が出来るものである。これにより、フラッ� ��ス19内にボイド44があることによる可溶導体 13の溶断動作の遅れやバラツキを無くすこと� ��できる。

 次に、この発明の保護素子の第11実施形� �について図27を基にして説明する。ここで、 上述の実施形態と同様の部材は同一の符号を 付して説明を省略する。この実施形態の保護 素子10の発熱体15の一方の端子が一対の電極21 の一方に接触し、他方の端子は電極21には接� ��せずに可溶導体13に接触しているものであ� �。

 また、この実施形態ではベース基板11の� �さが例えば10.8mmの場合、従来の一般的なベ� �ス基板の厚みが0.4mm~1.0mmであり、その厚みを 100%とすると、L(長さ):T(厚み)=1080%:50~78%W(幅):T( 厚み)=640%:50~78%の範囲に設定されたベース基� �11を用いるものである。

 この実施形態の保護素子10によれば、上� �実施形態と同様の効果に加えて、基板強度� �保ちつつベース基板11の熱容量を小さくし、 発熱体15からの熱が外部へ逃げて可溶導体13� �溶断時間が長くなったり、バラツキが生じ� �りするのを抑えることができる。具体的に� �、溶断時間を従来のものよりも30%短縮化し� �保護素子10の低背化を行うことが出来る。

 なお、この発明の保護素子とその製造方� ��は、上記実施形態に限定されるものではな� ��、絶縁カバー部材の内面の所定位置に、フ� ��ックスを保持可能な段部を備えたものであ� ��ば良く、その保持形状は問わない。また、� ��ラックスや絶縁カバー部材の材料は問わな� ��ものであり、適宜適切な材料を選択しうる� ��のである。