[发明专利]熔丝元件和保护元件

说明书

保护元件(30)具备绝缘基板(33)、设置在绝缘基板(33)上的多个电极(34)、电连接至多个电极(34)中的任一个电极(34)的熔丝元件(35)、和为了加热熔丝元件(35)并使其熔断而设置在绝缘基板(33)上的发热元件(38)。熔丝元件(35)具备将第一可熔金属(31)和第二可熔金属(32)层叠而得的复合金属材料，其中第一可熔金属(31)在接合作业温度下成分的一部分熔化，第二可熔金属(32)具有比第一可熔金属(31)的熔融温度低的熔融温度、且在接合作业温度下成分的至少一部分熔融。

技术领域

本公开涉及熔丝元件和具备该熔丝元件的保护元件。

背景技术

近年来，随着移动设备等小型电子设备的迅速普及，安装在搭载的电源的保护电路上的保护元件也使用小型且薄型的保护元件。例如，在二次电池组的保护电路中，优选使用表面安装器件(SMD(Surface Mount Device))的芯片保护元件。芯片保护元件包括非复位型保护元件，该非复位型保护元件检测由被保护设备的过电流产生的过大发热，并且在规定条件下使熔丝工作以切断电路。作为另一种类型的芯片保护元件，包括感应周围温度的异常升高、且在规定条件下使熔丝工作以切断电路的非复位型保护元件。

上述保护元件在保护电路检测到设备发生的异常时，通过信号电流使电阻元件发热。保护元件通过利用该发热使由可熔性的合金材料构成的熔丝元件熔断来切断电路，或者使用过电流使熔丝元件熔断来切断电路，从而确保设备的安全。

例如，日本专利特开2013-239405号公报(专利文献1)中公开了将异常时发热的电阻元件设置在陶瓷基板等绝缘基板上而得的保护元件。

近年来，由于修订RoHS指令等对化学物质限制的加强，构成上述的保护元件的熔丝元件的可熔合金向无铅化发展。例如，有日本专利特开2015-079608号公报(专利文献2)中记载的无铅金属复合材料的熔丝元件。该熔丝元件由在将保护元件表面安装在电路基板上时的焊接作业温度下能熔融的低熔点金属材料、和在上述焊接作业温度下能熔化在液相的低熔点金属材料中的固相的高熔点金属材料构成。熔丝元件的低熔点金属材料和高熔点金属材料一体成形。上述熔丝元件中，可以用固相的高熔点金属材料保持液相化的低熔点金属材料，直到焊接作业结束为止。

上述熔丝元件的低熔点金属材料和高熔点金属材料彼此固结。对于因为焊接作业的热而液相化的低熔点金属材料，可以一边用在该作业温度下呈固相的高熔点金属材料以不熔断的方式进行保持，一边用液相的低熔点金属材料将熔丝元件接合在保护元件的电极图案上。此外，防止熔丝元件在将该保护元件表面安装在电路基板上时的焊接作业温度下熔断。该保护元件通过使内置的电阻元件发热，用该热使熔丝元件的高熔点金属材料扩散或熔化到作为介质的低熔点金属材料中，从而进行熔断动作。

执行切断电源线的电流的动作的保护元件的电阻值优选为尽可能小，因为电能的损失小。在这方面，在熔丝元件中具有作为低电阻材料的银制的高熔点金属材料确实是方便的。

但是，由于银制的高熔点金属材料在保护元件的动作温度下不熔融，所以有可能无法充分熔化或扩散到低熔点金属材料中而残留在厚膜中。在该情况下，传统的熔丝元件中，可能需要额外的时间进行熔断，或者极端的情况下可能会发生熔断不良。由于这些原因，为了降低电阻值，无法将高熔点金属材料制得足够厚。

此外，随着保护元件的熔丝元件或电极和基板等的小型化和薄型化，在使用更薄的熔丝元件的情况下，不能将高熔点金属材料制得较厚。因此，在将熔丝元件接合在电极图案上时，有可能造成高熔点金属材料过度扩散或熔化在液相的低熔点金属材料中而变薄。在该情况下，熔丝元件可能会变形，或高熔点金属材料的表面可能呈波浪形，对保护元件的安装造成妨碍。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2013-239405号公报

专利文献2：日本专利特开2015-079608号公报

发明内容