[发明专利]保护元件

说明书

技术领域

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电，并抑制电池的热失控的保护元件。本申请以在日本于2012年3月29日申请的日本专利申请号特愿2012－076928、2012年12月25日申请的日本专利申请号特愿2012－281452、以及2013年1月21日申请的日本专利申请号特愿2013－008302为基础主张优先权，该申请通过参照而引用于本申请中。

背景技术

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。

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，也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。

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，一般使用这样的结构：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。

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2004－185960号公报；

专利文献3：日本特开2012－003878号公报。

发明内容

发明要解决的课题

在如专利文献1所记载的保护元件中，采用了回流安装的情况下，一般对可熔导体采用熔点为300℃以上的加Pb高熔点焊锡，使得不会被回流的热熔化。然而，在RoHS指令等中，只是认为要限制含铅焊锡的使用，因此认为今后越来越要求无铅化。

在此，“焊锡腐蚀”和“熔蚀现象”一直以来作为电子部件等的Au镀层、Ag镀层熔出到熔化的焊锡内的现象而为人所知，而专利文献2中记载了利用该现象来对应无铅焊锡材料的保护元件。但是，如专利文献2记载，对绝缘层密合配置高熔点金属层的结构中，只是高熔点金属层因低熔点金属层的熔化而出现熔蚀现象，存在有时不能完全截断电路的问题。此外，要可靠地熔断可熔导体时，优选在高熔点金属层等形成缝隙及膜厚台阶差等，但是存在增加用于形成缝隙及膜厚台阶差的工序这一问题（例如，参照专利文献3）。

因此，本发明的目的在于，利用高熔点金属层和低熔点金属层的层叠体，实现可无铅化的保护元件。

用于解决课题的方案

作为解决上述课题的方案，本发明的一实施方式所涉及的保护元件，包括：绝缘基板；发热体，层叠在绝缘基板；绝缘部件，以至少覆盖发热体的方式层叠在绝缘基板；第1和第2电极，层叠在层叠有绝缘部件的绝缘基板；发热体引出电极，以与发热体重叠的方式层叠在绝缘部件上，并且在第1和第2电极之间的电流路径上与发热体电连接；以及可熔导体，从发热体引出电极层叠到第1和第2电极，通过加热而熔断第1电极与第2电极之间的电流路径。并且，可熔导体由高熔点金属层与低熔点金属层的层叠体构成，低熔点金属层因发热体产生的热而熔化，从而浸蚀高熔点金属层，并且被吸引到湿润性高的第1和第2电极以及发热体引出电极侧而熔断。

优选低熔点金属层由无铅焊锡构成，高熔点金属层由以Ag或Cu为主成分的金属构成。

此外，优选使低熔点金属层的体积大于高熔点金属层的体积。

本发明的其他实施方式所涉及的保护元件，包括：绝缘基板；发热体，层叠在绝缘基板；绝缘部件，以至少覆盖发热体的方式层叠在绝缘基板；第1和第2电极，层叠在层叠有绝缘部件的绝缘基板；发热体引出电极，在第1和第2电极之间的电流路径上与发热体电连接；以及可熔导体，从发热体引出电极层叠到第1和第2电极，通过加热而熔断第1电极与第2电极之间的电流路径。并且，可熔导体由至少包含高熔点金属层和低熔点金属层的层叠体构成。低熔点金属层因发热体产生的热而熔化，从而浸蚀高熔点金属层，并且被吸引到低熔点金属的湿润性高的第1和第2电极以及发热体引出电极侧而熔断。