[0001] 本发明涉及通过将电流路径熔断而保护连接于电流路径上的电路的保护元件。本申请以2012年3月26日在日本申请的日本专利申请号特愿2012-069658为基础而主张优先权，该申请通过参照而引用于本申请中。

[0002] 能够充电而反复利用的2次电池的多数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2次电池中，为了确保用户及电子设备的安全，一般而言，将过充电保护、过放电保护等一些保护电路内置于电池组，具有在既定的情况下将电池组的输出截断的功能。

[0003] 通过使用内置于电池组的FET开关来进行输出的导通/截止（ON/OFF），从而进行电池组的过充电保护或过放电保护动作。然而，在由于某些原因而导致FET开关短路破坏的情况下，在施加雷电冲击等而导致瞬间的大电流流动的情况下，或者，在取决于电池单元的寿命而使输出电压异常地下降或相反地输出过大异常电压的情况下，必须保护电池组或电子设备免于起火等事故。于是，无论在这样的能够假设的怎样的异常状态下，为了将电池单元的输出安全地截断，都使用由具有根据来自外部的信号而将电流路径截断的功能的熔丝元件构成的保护元件。

[0004] 作为这样的面向锂离子2次电池等的保护电路的保护元件，如专利文献1所记载，一般使用这样的构造：在保护元件内部具有发热体，由该发热体将电流路径上的可熔导体熔断。

[0005] 专利文献1：日本特开2010-3665号公报。

[0006] 发明要解决的课题在专利文献1所记载的保护元件中，在由低熔点金属构成的可熔导体（熔丝）的表面，出于防止氧化、促进熔融及提高熔断特性的目的，涂敷有助熔剂。另外，为了确保保护元件的品质，以覆盖于构成保护元件的基板上的方式设有盖部件。助熔剂均匀地涂敷于可熔导体上，由此，可熔导体的发热分布变得均匀，可熔导体的熔断特性的偏差变小。于是，盖部件，为了保持所涂敷的助熔剂且使可熔导体上的助熔剂量均匀，在盖部件的内表面，以包围可熔导体上的中央部的方式具有圆筒状的突状部。

[0007] 然而，即使在将圆筒状的突状部配置于可熔导体上的情况下，也存在这样的问题：如果在助熔剂中存在孔隙（气泡），则取决于产生孔隙的位置，助熔剂量变化，熔断特性产生偏差。在专利文献1中，对为了应对该问题而在圆筒状的突状部设置切口来使孔隙排出的保护元件进行了记载。然而，存在这样的问题：不但孔隙从设在圆筒状的突状部的切口流出，而且助熔剂也从该切口流出，结果，可熔导体上的助熔剂涂敷量产生偏差。

[0008] 于是，本发明的目的在于，实现这样的保护元件：即使涂敷于可熔导体上的助熔剂产生孔隙，也使助熔剂量均匀，改良熔断特性的偏差。

[0009] 用于解决课题的方案作为用于解决上述的课题的方案，本发明所涉及的保护元件具备：绝缘基板；发热体，层叠于绝缘基板；绝缘部件，以至少覆盖发热体的方式，层叠于绝缘基板；第1及第2电极，层叠于层叠有绝缘部件的绝缘基板；发热体内部电极，以与发热体重叠的方式，层叠于绝缘部件上，与第1及第2电极之间的电流路径上和发热体电连接；可熔导体，从发热体内部电极至第1及第2电极而层叠，通过加热而将第1电极与第2电极之间的电流路径熔断；助熔剂，以与发热体重叠的方式，涂敷于可熔导体上；以及盖部件，至少覆盖可熔导体，安装于绝缘基板。而且，盖部件具有与发热体对置且在盖部件的内表面以与助熔剂相接的方式形成的环状的突状部，在环状的突状部的壁面，开口有从突状部内连通至盖部件的内表面侧的连通孔。

[0010] 发明效果关于本发明，由于盖部件具有与发热体对置且以与助熔剂相接的方式形成的环状的突状部，在环状的突状部的壁面，开口有从突状部内连通至盖部件的内表面侧的连通孔，因而能够将在助熔剂内产生的孔隙从连通孔排出。通过将孔隙排出，从而涂敷于可熔导体上的助熔剂变得均匀，可熔导体的发热分布变得均匀，熔断特性的偏差降低。
附图说明

[0011] 图1中图1A是构成适用本发明的保护元件的盖部件的A-A’部截面图。图1B是盖部件的仰视图；图2中图2A是为了示出适用本发明的保护元件的构成而将盖部件拆卸的状态下的平面图；图2B是示出将盖部件装配于图2A的保护元件的状态下的保护元件的构造的B-B’部截面图；
图3是示出适用本发明的保护元件的应用示例的框图；
图4是示出适用本发明的保护元件的电路构成示例的图；
图5中图5A是构成现有的保护元件的盖部件的A-A’部截面图；图5B是构成现有的保护元件的盖部件的仰视图，是同时示出助熔剂和在助熔剂内产生的孔隙排出的状态的概念图；图5C是保护元件的截面图；
图6中图6A是构成适用本发明的保护元件的盖部件的A-A’部截面图。图6B是保护元件的仰视图，是概念性地示出在助熔剂内产生的孔隙和该孔隙从连通孔排出的情况的图；
图7中图7A是示出在盖部件的突状部的壁面开口的连通孔的示例的截面图；图7B是示出在盖部件的突状部的壁面开口的连通孔的另一示例的截面图；
图8中图8A是示出本发明的保护元件的实施方式中的变形例的1个的盖部件的截面图；图8B是仰视图；
图9中图9A是示出本发明的保护元件的实施方式中的变形例的1个的盖部件的截面图；图9B是仰视图；
图10是示出由图9的变形例所涉及的柱状支撑部件支撑的突状部的图；图10A是突状部的立体图；图10B是平面图；图10C是正视图。

[0012] 以下，参照附图，同时，对用于实施本发明的方式详细地进行说明。此外，当然，本发明不仅仅限定于以下的实施方式，在不脱离本发明的要点的范围内，能够进行各种变更。

[0013] [保护元件的构成]如图1A、图1B、图2A及图2B所示，盖部件1在盖部件1的内表面1a具有突状部2，突状部2的前端配置在与发热体14的位置对置的位置。突状部2以盖部件1的内表面1a作为底面，呈前端开口的圆筒形状。在将盖部件1遮盖于保护元件10的主体而安装时，圆筒状的突状部2经由可熔导体13而配置在与方形状的发热体14对置的位置。以圆筒状的突状部2的前端成为与涂敷于可熔导体13的表面的助熔剂17的表面相接的位置的方式，决定圆筒状的突状部2的高度。圆筒状的突状部2的内表面2a成为通过与前端相接的助熔剂
17的表面张力来吸引助熔剂17而以助熔剂17填满的空间。内表面2a的壁面也可以是光滑的，也可以是半透明而不光滑的。在突状部2的壁面，开口有将突状部2的内表面2a与盖部件1的内表面1a侧连通的连通孔3。盖部件1用于保护元件10的内部的保护用途，由绝缘性的材料形成。例如，能够使用玻璃环氧树脂、陶瓷等具有既定的耐热性的绝缘材料。
盖部件1一般使用注射模塑成型技术，包含突状部2而通过一体成型来形成，但也可以通过将突状部2作为分体的构成零件并在盖部件1的内表面1a粘接或嵌入于适当的位置等而构成。

[0014] 如图2A所示，保护元件10的主体具备：绝缘基板11；发热体14，层叠于绝缘基板11，被绝缘部件15覆盖；电极12、12，形成于绝缘基板11的两端；发热体内部电极16，以与发热体14重叠的方式层叠于绝缘部件15上；以及可熔导体13，两端与电极12、12连接，中央部与发热体内部电极16连接。在可熔导体13上，涂敷有助熔剂17。而且，如图2B所示，本发明所涉及的保护元件10将图1的盖部件1遮盖于保护元件10的主体的绝缘基板11上而构成整体。如果将盖部件1遮盖于绝缘基板11上，则圆筒状的突状部2与助熔剂17的表面相接，通过助熔剂17的表面张力而以助熔剂17填满圆筒状的突状部2的内部。

[0015] 方形状的绝缘基板11由例如氧化铝、玻璃陶瓷、富铝红柱石、氧化锆等具有绝缘性的部件形成。此外，也可以使用用于玻璃环氧树脂基板、酚醛树脂基板等印刷布线基板的材料，但有必要留意到熔丝熔断时的温度。

[0016] 发热体14是在相对电阻值高而通电的情况下发热的具有导电性的部件，由例如W、Mo、Ru等构成。使用丝网印刷技术来将使这些合金或组合物、化合物的粉状体与树脂粘合剂等混合而制成膏状的混合物图案形成于绝缘基板11上，通过烧制等而形成。

[0017] 以覆盖发热体14的方式配置绝缘部件15，以经由该绝缘部件15而与发热体14对置的方式配置发热体内部电极16。

[0018] 发热体内部电极16的一端与发热体电极18连接。另外，发热体14的一端与另一方的发热体电极18连接。

[0019] 可熔导体13只要是通过既定的电力、热来熔融并熔断的导电性的材料即可，能够使用例如BiSn合金、BiPb合金、BiSn合金、SnPb合金、PbIn合金、ZnAl合金、InSn合金、PbAgSn合金等。

[0020] 助熔剂17，在保护元件10制造时，粘性低，如果涂敷于可熔导体13上，则大致均匀地扩散而分布。随着时间的经过，熔剂挥发，粘性上升。

[0021] [保护元件的使用方法]如图3所示，上述的保护元件10用于锂离子2次电池的电池组内的电路。

[0022] 例如，保护元件10被装入电池组20而使用，电池组20具有由总计4个锂离子2次电池的电池单元21~24构成的电池堆25。

[0023] 电池组20具备：电池堆25；充电放电控制电路30，对电池堆25的充电放电进行控制；保护元件10，适用保护电池堆25和充电放电控制电路30的本发明；检测电路26，检测各电池单元21~24的电压；以及电流控制元件27，根据检测电路26的检测结果而控制保护元件10的动作。

[0024] 电池堆25将需要用于保护过充电及过放电状态的控制的电池单元21~24串联连接而成，经由电池组20的正极端子20a、负极端子20b而可装卸地与充电装置35连接，被施加来自充电装置35的充电电压。通过将由充电装置35充电的电池组20与通过电池而使正极端子20a、负极端子20b进行动作的电子设备连接，从而能够使该电子设备进行动作。

[0025] 充电放电控制电路30具备：2个电流控制元件31、32，与从电池堆25流动至充电装置35的电流路径串联连接；和控制部33，对这些电流控制元件31、32的动作进行控制。电流控制元件31、32由例如场效应晶体管（以下，称为FET。）构成，通过由控制部33控制栅极电压，从而对电池堆25的电流路径的导通和截断进行控制。控制部33从充电装置35接受电力供给而进行动作，根据检测电路26的检测结果，在电池堆25过放电或过充电时，控制电流控制元件31、32的动作，从而将电流路径截断。

[0026] 保护元件10在例如电池堆25与充电放电控制电路30之间的充电放电电流路径上连接，其动作受电流控制元件27控制。

[0027] 检测电路26与各电池单元21~24连接，检测各电池单元21~24的电压值，将各电压值供给至充电放电控制电路30的控制部33。另外，检测电路26，在任1个电池单元21~24成为过充电电压或过放电电压时，输出对电流控制元件27进行控制的控制信号。

[0028] 电流控制元件27，根据从检测电路26输出的检测信号，在电池单元21~24的电压值超过既定的过放电或过充电状态的电压时，使保护元件10进行动作，控制为，不论电流控制元件31、32的开关动作如何，都将电池堆25的充电放电电流路径截断。

[0029] 在由如以上那样的构成组成的电池组20中，对保护元件10的构成具体地进行说明。

[0030] 首先，适用本发明的保护元件10具有例如如图4所示的电路构成。即，保护元件10是由下列部件组成的电路构成：可熔导体13，经由发热体内部电极16而串联连接；和发热体14，通过经由可熔导体13的连接点来通电而发热，从而使可熔导体13熔融。另外，在保护元件10中，例如，可熔导体13在充电放电电流路径上串联连接，发热体14与电流控制元件27连接。保护元件10的2个电极12、12中的一方与A1连接，另一方与A2连接。另外，发热体内部电极16和与此连接的发热体电极18与P1连接，另一方的发热体电极18与P2连接。

[0031] 由这样的电路构成组成的保护元件10能够实现低高度化，同时，通过发热体14的发热而将电流路径上的可熔导体13可靠地熔断。

[0032] [盖部件的功能]以下，当对本发明所涉及的保护元件10所使用的盖部件1的功能进行说明时，对现有的保护元件的盖部件的功能进行说明。

[0033] 如图5A及图5B所示，现有的保护元件的盖部件1，在与配置有发热体14的位置对置的位置，具有配置于盖部件1的内表面1a的突状部42。突状部42是圆筒状，底面由盖部件1的内表面1a构成，具有内表面42a，前端开口。突状部42的前端的面积设定为，覆盖与突状部42对置的方形状的发热体14的面积的大致80%。在此，在助熔剂17通过表面张力而被吸引，从而填满由突状部42的内表面42a构成的空间时或在将助熔剂17涂敷于可熔导体13上时，有时候在助熔剂17内产生孔隙（气泡）44。如果孔隙44滞留于突状部42内，则助熔剂17在突状部42内不均，损害可熔导体13上的助熔剂17的均匀性。其结果是，发热体14导致的可熔导体13的发热分布产生不均匀性，成为可熔导体13的熔断特性偏差的原因。

[0034] 如图5B所示，盖部件1具有从突状部42的前端向作为突状部42的底面的盖部件1的内表面1a形成的切口43。

[0035] 如图5C所示，在突状部42内的助熔剂中产生的虚线的位置的孔隙44利用浮力来通过切口43而向盖部件1的内表面1a侧排出。然而，在存在切口43的部位，突状部2的前端与助熔剂17之间的表面张力不起作用，因而助熔剂17通过切口43而在可熔导体13上流出。因此，突状部42保持的助熔剂17的量减少，可熔导体13上的助熔剂17的涂敷量产生差异。其结果是，可熔导体13上的与发热体14相对应的部位的发热分布产生不均，成为可熔导体13的熔断特性的偏差的原因。

[0036] 如图6A所示，在本发明所涉及的保护元件10中，突状部2形成为，与发热体14对置，助熔剂17与盖部件1的突状部2的前端的周上全部相接，因而能够通过能够充分覆盖发热体14的表面积那样的宽大的面积来吸引充分的量的助熔剂17。另外，如图6B所示，在圆筒状的突状部2，开口有从突状部2的内表面2a连通至盖部件1的内表面1a侧的连通孔3，因而在助熔剂17中产生的孔隙4随着浮力，通过连通孔3，从突状部2内向盖部件1的内表面1a这一方排出。因此，仅孔隙4通过连通孔而排出，助熔剂17以均匀的量滞留于可熔导体13上的与发热体14相对应的位置。

[0037] 在此，如图7A所示，在突状部2的壁面形成的连通孔3被连通孔3的突状部2的前端侧的面3a、盖部件1侧的面3b以及未图示的侧面包围而形成。在该情况下，优选，盖部件1侧的面3b位于与盖部件1的内表面1a相同的平面上。需要留意到，如图7B所示，在连通孔3的盖部件1侧的面3b形成为从盖部件1的内表面1a起具有阶梯差的情况下，对于利用浮力来移动至盖部件1的内表面1a侧的孔隙4，该阶梯差成为障碍，因而孔隙4难以排出。另外，如果将例如盖部件1的内表面1a中的与圆筒状的突状部46内的底面相对应的部分的厚度设定为从连通孔3起以倾斜依次变厚，则将所产生的孔隙向连通孔3导向而容易排出。

[0038] 此外，当然，在上述中，连通孔的形状不限于方形状，也可以是椭圆形状，可以是任意的形状。

[0039] [变形例1]在突状部46的壁面开口的连通孔47不限于1个，也可以存在多个，如图8A及图8B所示，在突状部46的圆周上以均等的距离分开，也可以开口4个。突状部46内的助熔剂17中的孔隙利用浮力来移动于突状部46的内表面46a侧，因而通过增多开口有连通孔47的部位，从而能够将突状部46内的孔隙效率良好地排出。

[0040] [变形例2]通过增加连通孔开口的面积，从而能够将突状部内的助熔剂17中的孔隙更高效地排出。如图9A及图9B所示，盖部件1具有：圆筒状的突状部2，端部全都开口，具有内表面2a；
和柱状支撑部48，一端与突状部2的盖部件1的内表面1a侧的面2c的一部分连接。而且，盖部件1，柱状支撑部48的另一端与盖部件1的内表面1a连接。在该变形例中的盖部件1中，由柱状支撑部48支撑突状部2，在突状部2的未与助熔剂17相接的一侧的面2c与盖部件1的内表面1a之间，连通孔3以狭缝状形成。这样地构成突状部2，由此，在突状部2的内表面2a侧产生的助熔剂17的孔隙4能够针对大致全部的方向而向盖部件1的内表面
1a侧排出。

[0041] 另一方面，突状部2的与助熔剂17相接的一侧的圆周面，圆周面全部能够与助熔剂17相接，因而不形成助熔剂17的流出路径，就能够均等地吸引可熔导体13上的助熔剂17。

[0042] 如图9A及图9B所示的突状部2和与突状部2连接的柱状支撑部48能够使用注射模塑成型技术来与盖部件1通过一体成型而形成。

[0043] 或者，如图10A~图10C所示，还能够通过将由突状部2和与突状部2连接的柱状支撑部48构成的突状部件单独地一体成型且分体地与不具有一体成型的突状部的盖部件连接而形成。

[0044] 此外，在上述中，由于对于同一周长而言，成为最大面积的形状是圆，因而作为环状的突状部，全部为圆筒状的突状部。但是，当然，不限于圆筒状，也可以是椭圆筒，也可以是三角形或其他多边形的筒状。

[0045] 符号说明1　盖部件，1a　盖部件的内表面，2、42、44、46~57　突状部，2a、42a~49a　突状部的内表面，10　保护元件，11　绝缘基板，12　电极，13　可熔导体，14　发热体，15 绝缘部件，
16　发热体内部电极，17　助熔剂，18　发热体电极，20　电池组，20a　正极端子，20b　负极端子，21~24　电池单元，25　电池堆，26　检测电路，27、31、32　电流控制元件，30　充电放电控制电路，33　控制部，35　充电装置。