短路元件及利用该短路元件的电路转让专利

申请号 : CN201480007625.9

文献号 : CN105027252B

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法律信息:

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发明人 : 米田吉弘

申请人 : 迪睿合株式会社

摘要 :

仅排除由多个电池单元或电子部件构成的电子设备的异常单元或异常电子部件,维持其功能的同时形成旁路路径,从而实现低电阻化。包括:绝缘基板2;设在绝缘基板2的发热电阻器3;互相邻接地设在绝缘基板2的第1、第2电极4、5;与第1电极4邻接地设在绝缘基板2并且与发热电阻器电连接的第3电极6;以及通过遍及第1、第3电极4、6间设置而构成电流路径,利用来自发热电阻器3的加热而熔断第1、第3电极4、6间的电流路径的第1可熔导体8。通过因来自发热电阻器3的加热而熔化、并凝聚于第1、第2电极4、5上的第1可熔导体8,第1电极4和第2电极5短路。

权利要求 :

1.一种短路元件,其特征在于,包括:绝缘基板;

发热电阻器,设在所述绝缘基板;

第1、第2电极,互相邻接地设在所述绝缘基板;

第3电极,与所述第1电极邻接地设在所述绝缘基板,并且与所述发热电阻器电连接;以及第1可熔导体,通过遍及所述第1、第3电极间设置而构成电流路径,利用来自所述发热电阻器的加热,熔断所述第1、第3电极间的所述电流路径,通过因来自所述发热电阻器的加热而熔化并凝聚于所述第1、第2电极上的所述第1可熔导体,所述第1电极和所述第2电极短路。

2.如权利要求1所述的短路元件,其特征在于,具备设在所述第2电极的第2可熔导体,通过因来自所述发热电阻器的加热而熔化并凝聚于所述第1、第2电极上的所述第1、第

2可熔导体,所述第1电极和所述第2电极短路。

3.如权利要求1所述的短路元件,其特征在于,包括:第4电极,与所述第2电极邻接地设在所述绝缘基板;以及第2可熔导体,遍及所述第2、第4电极间而设置,因来自所述发热电阻器的加热而熔断所述第2、第4电极间的所述电流路径,通过因来自所述发热电阻器的加热而熔化并凝聚于所述第1、第2电极上的所述第1、第

2可熔导体,所述第1电极和所述第2电极短路。

4.如权利要求1至权利要求3的任一项所述的短路元件,其中,具备层叠在所述绝缘基板上的绝缘层,

所述第1~第3电极设置在所述绝缘层上,所述发热电阻器设置在所述绝缘层的内部或所述绝缘层与所述绝缘基板之间。

5.如权利要求1至权利要求3的任一项所述的短路元件,其中,所述发热电阻器设置在所述绝缘基板的内部。

6.如权利要求1至权利要求3的任一项所述的短路元件,其中,所述发热电阻器设置在所述绝缘基板的与形成有第1~第4电极的电极形成面相反的面。

7.如权利要求1至权利要求3的任一项所述的短路元件,其中,所述发热电阻器设置在所述绝缘基板的形成有第1~第4电极的电极形成面上。

8.如权利要求1至权利要求3的任一项所述的短路元件,其中,具备设在所述第2电极的第2可熔导体,所述发热电阻器与所述第1可熔导体及所述第2可熔导体重叠,与所述第2可熔导体的重叠面积大于与所述第1可熔导体的重叠面积。

9.如权利要求2或权利要求3的任一项所述的短路元件,其中,所述第2可熔导体的宽度窄于所述第1可熔导体。

10.如权利要求1至权利要求3的任一项所述的短路元件,其中,在所述第1电极及所述第2电极的表面,覆盖有Ni/Au镀层、Ni/Pd镀层、Ni/Pd/Au镀层的任一种。

11.如权利要求1至权利要求3的任一项所述的短路元件,其中,第4电极,与所述第2电极邻接地设在所述绝缘基板;以及第2可熔导体,遍及所述第2、第4电极间而设置,因来自所述发热电阻器的加热而熔断所述第2、第4电极间的所述电流路径,所述第1电极的面积大于所述第3电极,所述第2电极的面积大于所述第4电极。

12.如权利要求1至权利要求3的任一项所述的短路元件,包括:盖部件,设在所述绝缘基板上并保护内部;以及盖部电极,设在所述盖部件的内表面,

所述盖部电极设置在与所述第1电极及所述第2电极重叠的位置而成。

13.如权利要求1至权利要求3的任一项所述的短路元件,包括:保护电阻,在所述绝缘基板上与所述第1电极或所述第2电极的任一个连接。

14.如权利要求1至权利要求3的任一项所述的短路元件,其中,具备设在所述第2电极的第2可熔导体,所述第1及第2可熔导体为以Sn为主成分的无铅焊锡。

15.如权利要求1至权利要求3的任一项所述的短路元件,其中,具备设在所述第2电极的第2可熔导体,所述第1及第2可熔导体含有低熔点金属和高熔点金属,所述低熔点金属利用从所述发热电阻器发生的热来熔化,从而熔蚀所述高熔点金属。

16.如权利要求15所述的短路元件,其中,所述低熔点金属为焊锡,

所述高熔点金属为Ag、Cu或以Ag或Cu为主成分的合金。

17.如权利要求15所述的短路元件,其中,所述第1及第2可熔导体是使内层为所述低熔点金属、外层为所述高熔点金属的覆盖结构。

18.如权利要求15所述的短路元件,其中,所述第1及第2可熔导体是使内层为所述高熔点金属、外层为所述低熔点金属的覆盖结构。

19.如权利要求15所述的短路元件,其中,所述第1及第2可熔导体是所述低熔点金属和所述高熔点金属层叠的层叠结构。

20.如权利要求15所述的短路元件,其中,所述第1及第2可熔导体是所述低熔点金属和所述高熔点金属交替层叠的4层以上的多层结构。

21.如权利要求15所述的短路元件,其中,所述第1及第2可熔导体用高熔点金属以条纹状局部地层叠在构成内层的低熔点金属的表面。

22.如权利要求15所述的短路元件,其中,所述第1及第2可熔导体由具有多个开口部的高熔点金属和插入所述开口部的低熔点金属构成。

23.如权利要求15所述的短路元件,其中,所述第1及第2可熔导体中,低熔点金属的体积多于高熔点金属的体积。

24.如权利要求1至权利要求3的任一项所述的短路元件,其中,在所述绝缘基板中与设有所述可熔导体的面相同的面,形成有与所述第1电极连续的第1外部连接电极、设在所述第1外部连接电极上的一个或多个第1外部连接端子、与所述第

2电极连续的第2外部连接电极、以及设在所述第2外部连接电极上的一个或多个第2外部连接端子,所述第1外部连接端子和所述第2外部连接端子的合成电阻低于所述第1电极和所述第

2电极短路时的所述第1、第2外部连接电极间的导通电阻。

25.如权利要求24所述的短路元件,其中,所述外部连接端子为金属凸点或金属柱。

26.如权利要求25所述的短路元件,其中,所述金属凸点或金属柱在高熔点金属的表面形成有低熔点金属层。

27.如权利要求26所述的短路元件,其中,所述高熔点金属以铜或银为主成分,所述低熔点金属是以锡为主成分的无铅焊锡。

28.如权利要求24所述的短路元件,其中,所述外部连接端子是由以锡为主成分的无铅焊锡构成的金属凸点。

29.一种短路元件电路,包括:

熔丝;

发热电阻器,与所述熔丝的一端连接;以及开关,与所述熔丝的未连接所述发热电阻器的另一端连接,所述开关与所述熔丝的熔断联动而短路。

30.一种补偿电路,包括:

短路元件,具有:熔丝、与所述熔丝的一端连接的发热电阻器、和与所述熔丝的未连接所述发热电阻器的另一端连接的开关,所述开关与所述熔丝的熔断联动而短路;以及电子部件,所述开关的两端子与所述电子部件并联连接,所述发热电阻器的开放端子与所述开关端子之中未连接所述熔丝的端子连接,当所述电子部件出现异常时,因所述熔丝熔化而所述开关短路,形成迂回所述电子部件的旁路电流路径。

31.如权利要求30所述的补偿电路,其中,所述电子部件是在异常时伴随电开放的发光二极管。

32.如权利要求30或31所述的补偿电路,其中,在所述旁路电流路径上连接有相当于所述电子部件的内阻的保护电阻。

33.一种补偿电路,包括:

短路元件,具有:熔丝、与所述熔丝的一端连接的发热电阻器、和与所述熔丝的未连接所述发热电阻器的另一端连接的开关,所述开关与所述熔丝的熔断联动而短路;

电子部件;

保护元件,连接在所述电子部件的电流路径上,当所述电子部件出现异常时用电信号截断对该电子部件的通电;

保护部件,探测所述电子部件的异常并输出异常信号;以及控制元件,接受所述保护部件的异常信号而动作,将所述电子部件及所述保护元件的两端和所述开关的两端子并联连接,在所述控制元件连接所述发热电阻器的开放端子和所述保护元件的所述电信号的输入端子,当所述电子部件出现异常时,所述控制元件接受来自所述保护部件的异常信号而动作,进行利用所述保护元件进行的所述电子部件的电流路径的截断、和与所述熔丝的熔断联动的所述开关的短路,形成旁路电流路径。

34.如权利要求33所述的补偿电路,其中,所述电子部件是在异常时伴随电短路或热失控的电池单元。

35.如权利要求33所述的补偿电路,其中,在所述旁路电流路径上连接有相当于所述电子部件的内阻的保护电阻。

36.如权利要求33或权利要求35的任一项所述的补偿电路,其中,所述控制元件具备:与所述发热电阻器的开放端子连接的第1控制元件;以及与所述保护元件的电信号的输入端子连接的第2控制元件,通过控制所述保护部件及所述第1、第2控制元件,进行利用所述保护元件进行的电流路径的截断,然后,形成借助所述短路元件的旁路电流路径。

37.一种短路元件电路,包括:

熔丝;

发热电阻器,与所述熔丝的一端连接;

开关,与所述熔丝的未连接所述发热电阻器的另一端连接;以及保护电阻,与所述开关的端子的至少一个端子连接,所述开关与所述熔丝的熔断联动而短路。

38.一种补偿电路,包括:

短路元件,具有:熔丝、与所述熔丝的一端连接的发热电阻器、与所述熔丝的未连接所述发热电阻器的另一端连接的开关、和与所述开关的端子之中未连接所述熔丝的端子连接的保护电阻,所述开关与所述熔丝的熔断联动而短路;以及电子部件,

连接所述开关和所述熔丝的端子及所述保护电阻的开放端子与所述电子部件并联连接,所述发热电阻器与所述保护电阻连接,

当所述电子部件出现异常时,因所述熔丝熔化而所述开关成为导通,从而形成旁路电流路径。

39.如权利要求38所述的补偿电路,其中,所述电子部件是在异常时伴随电开放的发光二极管。

40.一种补偿电路,包括:

短路元件,具有熔丝、与所述熔丝的一端连接的发热电阻器、与所述熔丝的未连接所述发热电阻器的另一端连接的开关、和与所述开关的端子之中未连接所述熔丝的端子连接的保护电阻,所述开关与所述熔丝的熔断联动而短路;

电子部件;

保护元件,连接在所述电子部件的电流路径上,当所述电子部件出现异常时以电信号截断对该电子部件的通电;

保护部件,探测所述电子部件的异常并输出异常信号;以及控制元件,接受所述保护部件的异常信号而动作,将所述电子部件及所述保护元件的两端与所述开关的与所述熔丝的连接端子及所述保护电阻并联连接,在所述控制元件连接所述发热电阻器的开放端子和所述保护元件的所述电信号的输入端子,当所述电子部件出现异常时,所述控制元件接受来自所述保护部件的异常信号而动作,进行由所述保护元件进行的所述电子部件的电流路径的截断、和与所述熔丝的熔断联动的所述开关的短路,从而形成旁路电流路径。

41.如权利要求40所述的补偿电路,其中,所述电子部件是在异常时伴随电短路或热失控的电池单元。

42.如权利要求40或权利要求41所述的补偿电路,其中,所述控制元件具备:与所述发热电阻器的开放端子连接的第1控制元件;以及与所述保护元件的电信号的输入端子连接的第2控制元件,通过控制所述保护部件及所述第1、第2控制元件,进行利用所述保护元件进行的电流路径的截断,然后,形成借助所述短路元件的旁路电流路径。

43.一种在安装对象物安装有短路元件的安装体,其特征在于,所述短路元件包括:

绝缘基板;

发热电阻器,设在所述绝缘基板;

第1、第2电极,互相邻接地设在所述绝缘基板;

第3电极,与所述第1电极邻接地设在所述绝缘基板,并且与所述发热电阻器电连接;

第1可熔导体,通过遍及所述第1、第3电极间设置而构成电流路径,通过来自所述发热电阻器的加热而熔断所述第1、第3电极间的所述电流路径;以及与所述第1电极连续的第1外部连接电极及与所述第2电极连续的第2外部连接电极,在所述绝缘基板的与形成所述第1、第2电极的面相同的表面形成,所述第1电极经由连接在所述第1外部连接电极上的第1外部连接端子而与所述安装对象物连接,所述第2电极经由连接在所述第2外部连接电极上的第2外部连接端子而与所述安装对象物连接,通过因来自所述发热电阻器的加热而熔化并凝聚于所述第1、第2电极上的所述第1可熔导体,所述第1外部连接端子与所述第2外部连接端子的合成电阻低于所述第1电极和所述第2电极短路时的所述第1、第2外部连接电极间的导通电阻。

44.一种短路元件,其特征在于,包括:绝缘基板;

第1及第2发热电阻器,形成在所述绝缘基板;

第1、第2电极,互相邻接地设在所述绝缘基板;

第3电极,与所述第1电极邻接地设在所述绝缘基板,并且与所述第1发热电阻器电连接;

第4电极,与所述第2电极邻接地设在所述绝缘基板,并且与所述第2发热电阻器电连接;

第1可熔导体,通过遍及所述第1、第3电极间设置而构成电流路径,通过来自所述第1发热电阻器的加热而熔断所述第1、第3电极间的所述电流路径;以及第2可熔导体,通过遍及所述第2、第4电极间设置而构成电流路径,通过来自所述第2发热电阻器的加热而熔断所述第2、第4电极间的所述电流路径,通过因来自所述第1、第2发热电阻器的加热而熔化并凝聚于所述第1、第2电极上的所述第1、第2可熔导体,所述第1电极和所述第2电极短路。

45.如权利要求44所述的短路元件,其中,使所述第1、第2可熔导体的一个先于另一个熔断。

46.如权利要求45所述的短路元件,其中,通过使所述第1、第2可熔导体的一个宽度小于另一个宽度,使该宽度小的可熔导体先行熔断。

47.如权利要求44至权利要求46的任一项所述的短路元件,其中,具备层叠在所述绝缘基板上的绝缘层,

所述第1~第4电极设置在所述绝缘层上,所述第1、第2发热电阻器设置在所述绝缘层的内部或所述绝缘层与所述绝缘基板之间。

48.如权利要求44至权利要求46的任一项所述的短路元件,其中,所述第1、第2发热电阻器设置在所述绝缘基板的内部而成。

49.如权利要求44至权利要求46的任一项所述的短路元件,其中,所述第1、第2发热电阻器设置在所述绝缘基板的与形成有第1~第4电极的电极形成面相反的面。

50.如权利要求44至权利要求46的任一项所述的短路元件,其中,所述第1、第2发热电阻器设置在所述绝缘基板的形成有第1~第4电极的电极形成面上而成。

51.如权利要求44至权利要求46的任一项所述的短路元件,其中,在所述第1电极及所述第2电极的表面,覆盖有Ni/Au镀层、Ni/Pd镀层、Ni/Pd/Au镀层的任一种。

52.如权利要求44至权利要求46的任一项所述的短路元件,其中,所述第1电极的面积大于所述第3电极,所述第2电极的面积大于所述第4电极。

53.如权利要求44至权利要求46的任一项所述的短路元件,包括:盖部件,设在所述绝缘基板上并保护内部;以及盖部电极,设在所述盖部件的内表面,

所述盖部电极设置在与所述第1电极及所述第2电极重叠的位置而成。

54.如权利要求44至权利要求46的任一项所述的短路元件,包括:保护电阻,在所述绝缘基板上与所述第1电极或所述第2电极的任一个连接。

55.如权利要求44至权利要求46的任一项所述的短路元件,其中,所述第1及第2可熔导体为以Sn为主成分的无铅焊锡。

56.如权利要求44至权利要求46的任一项所述的短路元件,其中,所述第1及第2可熔导体含有低熔点金属和高熔点金属,所述低熔点金属因从所述发热电阻器发生的热而熔化,从而熔蚀所述高熔点金属。

57.如权利要求56所述的短路元件,其中,所述低熔点金属为焊锡,

所述高熔点金属为Ag、Cu或以Ag或Cu为主成分的合金。

58.如权利要求56所述的短路元件,其中,所述第1及第2可熔导体是内层为所述低熔点金属、外层为所述高熔点金属的覆盖结构。

59.如权利要求56所述的短路元件,其中,所述第1及第2可熔导体是内层为所述高熔点金属、外层为所述低熔点金属的覆盖结构。

60.如权利要求56所述的短路元件,其中,所述第1及第2可熔导体是所述低熔点金属和所述高熔点金属层叠的层叠结构。

61.如权利要求56所述的短路元件,其中,所述第1及第2可熔导体是所述低熔点金属和所述高熔点金属交替层叠的4层以上的多层结构。

62.如权利要求56所述的短路元件,其中,所述第1及第2可熔导体用高熔点金属以条纹状局部地层叠在构成内层的低熔点金属的表面。

63.如权利要求56所述的短路元件,其中,所述第1及第2可熔导体由具有多个开口部的高熔点金属和插入所述开口部的低熔点金属构成。

64.如权利要求56所述的短路元件,其中,所述第1及第2可熔导体中,低熔点金属的体积多于高熔点金属的体积。

65.一种短路元件电路,包括:

开关;

第1熔丝,与所述开关的一端连接;

第2熔丝,与所述开关的另一端连接;

第1发热电阻器,与所述第1熔丝的与连接所述开关的一端相反侧的另一端连接;以及第2发热电阻器,与所述第2熔丝的与连接所述开关的一端相反侧的另一端连接,所述开关因所述第1及第2熔丝熔断而通过该第1及第2熔丝的熔化导体短路。

66.一种补偿电路,包括:

短路元件,具有:开关、与所述开关的一端连接的第1熔丝、与所述开关的另一端连接的第2熔丝、与所述第1熔丝的与连接所述开关的一端相反侧的另一端连接的第1发热电阻器、和与所述第2熔丝的与连接所述开关的一端相反侧的另一端连接的第2发热电阻器,所述开关因所述第1及第2熔丝熔断而通过该第1及第2熔丝的熔化导体短路;

电子部件;

保护元件,连接在所述电子部件的电流路径上,当所述电子部件出现异常时以电信号截断对该电子部件的通电;

保护部件,探测所述电子部件的异常并输出异常信号;以及第1~第3控制元件,接受所述保护部件的异常信号而动作,将所述电子部件及所述保护元件的两端与所述开关的两端子并联连接,在所述第1~第3控制元件分别连接所述第1、第2发热电阻器及所述保护元件的电信号的输入端子,当所述电子部件出现异常时,所述第1~第3控制元件接受来自所述保护部件的异常信号而动作,进行由所述保护元件进行的所述电子部件的电流路径的截断、和与所述第1、第2熔丝的熔断联动的所述开关的短路,从而形成旁路电流路径。

67.如权利要求66所述的补偿电路,其中,通过控制所述保护部件及所述第1~第3控制元件,进行利用所述保护元件进行的电流路径的截断,然后形成借助所述短路元件的所述旁路电流路径。

68.如权利要求66所述的补偿电路,其中,所述电子部件是在异常时伴随电短路或热失控的电池单元。

69.一种补偿电路,包括:

短路元件,具有:开关、与所述开关的一端连接的第1熔丝、与所述开关的另一端连接的第2熔丝、与所述第1熔丝的与连接所述开关的一端相反侧的另一端连接的第1发热电阻器、和与所述第2熔丝的与连接所述开关的一端相反侧的另一端连接的第2发热电阻器,所述开关因所述第1及第2熔丝熔断而通过该第1及第2熔丝的熔化导体短路;

电子部件;

保护元件,连接在所述电子部件的电流路径上,当所述电子部件出现异常时以电信号截断对该电子部件的通电;

保护部件,探测所述电子部件的异常并输出异常信号;以及第1、第2控制元件,接受所述保护部件的异常信号而动作,将所述电子部件及所述保护元件的两端与所述开关的两端子并联连接,在所述第1控制元件连接所述第1发热电阻器的端子,在所述第2控制元件连接所述第2发热电阻器及所述保护元件的电信号的输入端子,当所述电子部件出现异常时,所述第1、第2控制元件接受来自所述保护部件的异常信号而动作,进行由所述保护元件进行的所述电子部件的电流路径的截断、和与所述第1、第2熔丝的熔断联动的所述开关的短路,从而形成旁路电流路径。

70.如权利要求69所述的补偿电路,其中,通过控制所述保护部件及所述第1、第2控制元件,进行利用所述保护元件进行的电流路径的截断,然后形成借助所述短路元件的所述旁路电流路径。

71.如权利要求66至权利要求70的任一项所述的补偿电路,其中,在所述旁路电流路径上连接有相当于所述电子部件的内阻的保护电阻。

72.如权利要求69或权利要求70所述的补偿电路,其中,所述电子部件是在异常时伴随电短路或热失控的电池单元。

73.一种短路元件电路,包括:

开关;

第1熔丝,与所述开关的一端连接;

第2熔丝,与所述开关的另一端连接;

第1发热电阻器,与所述第1熔丝的与连接所述开关的一端相反侧的另一端连接;

第2发热电阻器,与所述第2熔丝的与连接所述开关的一端相反侧的另一端连接;以及保护电阻,与所述开关连接,所述开关因所述第1及第2熔丝熔断而通过该第1及第2熔丝的熔化导体短路。

74.一种补偿电路,包括:

短路元件,具有:与所述开关的一端连接的第1熔丝、与所述开关的另一端连接的第2熔丝、与所述第1熔丝的与连接所述开关的一端相反侧的另一端连接的第1发热电阻器、与所述第2熔丝的与连接所述开关的一端相反侧的另一端连接的第2发热电阻器、和与所述开关连接的保护电阻,所述开关因所述第1及第2熔丝熔断而通过该第1及第2熔丝的熔化导体短路;

电子部件;

保护元件,连接在所述电子部件的电流路径上,当所述电子部件出现异常时以电信号截断对该电子部件的通电;

保护部件,探测所述电子部件的异常并输出异常信号;以及第1~第3控制元件,接受所述保护部件的异常信号而动作,将所述电子部件及所述保护元件的两端与所述开关的两端子及所述保护电阻并联连接,在所述第1~第3控制元件分别连接所述第1、第2发热电阻器及所述保护元件的电信号的输入端子,当所述电子部件出现异常时,所述第1~第3控制元件接受来自所述保护部件的异常信号而动作,进行由所述保护元件进行的所述电子部件的电流路径的截断、和与所述第1、第2熔丝的熔断联动的所述开关的短路,从而形成旁路电流路径。

75.如权利要求74所述的补偿电路,其中,通过控制所述保护部件及所述第1~第3控制元件,进行利用所述保护元件的电流路径的截断,然后形成借助所述短路元件的所述旁路电流路径。

76.如权利要求74或权利要求75所述的补偿电路,其中,所述电子部件是在异常时伴随电短路或热失控的电池单元。

77.一种补偿电路,包括:

短路元件,具有:开关、与所述开关的一端连接的第1熔丝、与所述开关的另一端连接的第2熔丝、与所述第1熔丝的与连接所述开关的一端相反侧的另一端连接的第1发热电阻器、与所述第2熔丝的与连接所述开关的一端相反侧的另一端连接的第2发热电阻器、和与所述开关连接的保护电阻,所述开关因所述第1及第2熔丝熔断而通过该第1及第2熔丝的熔化导体短路;

电子部件;

保护元件,连接在所述电子部件的电流路径上,当所述电子部件出现异常时以电信号截断对该电子部件的通电;

保护部件,探测所述电子部件的异常并输出异常信号;以及第1、第2控制元件,接受所述保护部件的异常信号而动作,将所述电子部件及所述保护元件的两端与所述开关的两端子及所述保护电阻并联连接,在所述第1控制元件连接所述第1发热电阻器的端子,在所述第2控制元件连接所述第2发热电阻器及所述保护元件的电信号的输入端子,当所述电子部件出现异常时,所述第1、第2控制元件接受来自所述保护部件的异常信号而动作,进行由所述保护元件进行的所述电子部件的电流路径的截断、和与所述第1、第2熔丝的熔断联动的所述开关的短路,从而形成旁路电流路径。

78.如权利要求77所述的补偿电路,其中,通过控制所述保护部件及所述第1、第2控制元件,进行利用所述保护元件进行的电流路径的截断,然后形成借助所述短路元件的所述旁路电流路径。

79.如权利要求77或权利要求78所述的补偿电路,其中,所述电子部件是在异常时伴随电短路或热失控的电池单元。

80.如权利要求44至权利要求46的任一项所述的短路元件,其中,在所述绝缘基板中与设有所述可熔导体的面相同的面,形成有与所述第1电极连续的第1外部连接电极、设在所述第1外部连接电极上的一个或多个第1外部连接端子、与所述第

2电极连续的第2外部连接电极、和设在所述第2外部连接电极上的一个或多个第2外部连接端子,所述第1外部连接端子和所述第2外部连接端子的合成电阻低于所述第1电极和所述第

2电极短路时的所述第1、第2外部连接电极间的导通电阻。

81.如权利要求80所述的短路元件,其中,所述外部连接端子为金属凸点或金属柱。

82.如权利要求81所述的短路元件,其中,所述金属凸点或金属柱在高熔点金属的表面形成有低熔点金属层。

83.如权利要求82所述的短路元件,其中,所述高熔点金属以铜或银为主成分,所述低熔点金属为以锡为主成分的无铅焊锡。

84.如权利要求80所述的短路元件,其中,所述外部连接端子是由以锡为主成分的无铅焊锡构成的金属凸点。

85.一种在安装对象物安装有短路元件的安装体,其特征在于,所述短路元件包括:

绝缘基板;

第1及第2发热电阻器,形成在所述绝缘基板;

第1、第2电极,互相邻接地设在所述绝缘基板;

第3电极,与所述第1电极邻接地设在所述绝缘基板,并且与所述第1发热电阻器电连接;

第4电极,与所述第2电极邻接地设在所述绝缘基板,并且与所述第2发热电阻器电连接;

第1可熔导体,通过遍及所述第1、第3电极间设置而构成电流路径,通过来自所述第1发热电阻器的加热而熔断所述第1、第3电极间的所述电流路径;

第2可熔导体,通过遍及所述第2、第4电极间设置而构成电流路径,通过来自所述第2发热电阻器的加热而熔断所述第2、第4电极间的所述电流路径;以及与所述第1电极连续的第1外部连接电极及与所述第2电极连续的第2外部连接电极,在与所述绝缘基板的形成所述第1、第2电极的面相同的表面形成,所述第1电极经由连接在所述第1外部连接电极上的第1外部连接端子而与所述安装对象物连接,所述第2电极经由连接在所述第2外部连接电极上的第2外部连接端子而与所述安装对象物连接,通过因来自所述第1、第2发热电阻器的加热而熔化并凝聚于所述第1、第2电极上的所述第1、第2可熔导体,所述第1外部连接端子和所述第2外部连接端子的合成电阻低于所述第1电极和所述第2电极短路时的所述第1、第2外部连接电极间的导通电阻。

86.一种短路元件,其特征在于,包括:绝缘基板;

第1及第2发热电阻器,形成在所述绝缘基板;

第1、第2电极,互相邻接地设在所述绝缘基板;

第3电极,与所述第1电极邻接地设在所述绝缘基板,并且与所述第1发热电阻器电连接;

第4电极,与所述第2电极邻接地设在所述绝缘基板,并且与所述第2发热电阻器电连接;

第5电极,邻接地设在所述第4电极;

第1可熔导体,通过遍及所述第1、第3电极间设置而构成电流路径,通过来自所述第1发热电阻器的加热而熔断所述第1、第3电极间的所述电流路径;以及第2可熔导体,经由所述第2至所述第4电极通过遍及所述第5电极设置而构成电流路径,通过来自所述第2发热电阻器的加热而熔断所述第2电极与所述第4电极之间以及所述第4电极与所述第5电极之间的各所述电流路径,通过因来自所述第1、第2发热电阻器的加热而熔化并凝聚于所述第1、第2电极上的所述第1、第2可熔导体,所述第1电极和所述第2电极短路。

87.如权利要求86所述的短路元件,其中,所述第2可熔导体先于所述第1可熔导体熔断。

88.如权利要求87所述的短路元件,其中,所述第2可熔导体的宽度小于所述第1可熔导体。

89.如权利要求86至权利要求88的任一项所述的短路元件,其中,具备层叠在所述绝缘基板上的绝缘层,

所述第1~第5电极设置在所述绝缘层上,所述第1、第2发热电阻器设置在所述绝缘层的内部或所述绝缘层与所述绝缘基板之间。

90.如权利要求86至权利要求88的任一项所述的短路元件,其中,所述第1、第2发热电阻器设置在所述绝缘基板的内部而成。

91.如权利要求86至权利要求88的任一项所述的短路元件,其中,所述第1、第2发热电阻器设置在所述绝缘基板的与形成有第1~第5电极的电极形成面相反的面。

92.如权利要求86至权利要求88的任一项所述的短路元件,其中,所述第1、第2发热电阻器设置在所述绝缘基板的形成有第1~第5电极的电极形成面上。

93.如权利要求86至权利要求88的任一项所述的短路元件,其中,在所述第1电极及所述第2电极的表面,覆盖有Ni/Au镀层、Ni/Pd镀层、Ni/Pd/Au镀层的任一种。

94.如权利要求86至权利要求88的任一项所述的短路元件,其中,所述第1电极的面积大于所述第3电极,所述第2电极的面积大于所述第4及第5电极。

95.如权利要求86至权利要求88的任一项所述的短路元件,包括:盖部件,设在所述绝缘基板上并保护内部;以及盖部电极,设在所述盖部件的内表面,

所述盖部电极设置在与所述第1电极及所述第2电极重叠的位置而成。

96.如权利要求86至权利要求88的任一项所述的短路元件,包括:保护电阻,在所述绝缘基板上与所述第1电极或所述第2电极的任一个连接。

97.如权利要求86至权利要求88的任一项所述的短路元件,其中,所述第1可熔导体或第2可熔导体的至少任一个是以Sn为主成分的无铅焊锡。

98.如权利要求86至权利要求88的任一项所述的短路元件,其中,所述第1可熔导体或第2可熔导体的至少任一个含有低熔点金属和高熔点金属,所述低熔点金属因从所述发热电阻器发生的热而熔化,从而熔蚀所述高熔点金属。

99.如权利要求98所述的短路元件,其中,所述低熔点金属为焊锡,

所述高熔点金属为Ag、Cu或以Ag或Cu为主成分的合金。

100.如权利要求98所述的短路元件,其中,所述第1可熔导体或第2可熔导体的至少任一个是内层为所述低熔点金属、外层为所述高熔点金属的覆盖结构。

101.如权利要求98所述的短路元件,其中,所述第1可熔导体或第2可熔导体的至少任一个是内层为所述高熔点金属、外层为所述低熔点金属的覆盖结构。

102.如权利要求98所述的短路元件,其中,所述第1可熔导体或第2可熔导体的至少任一个是所述低熔点金属和所述高熔点金属层叠的层叠结构。

103.如权利要求98所述的短路元件,其中,所述第1可熔导体或第2可熔导体的至少任一个是所述低熔点金属和所述高熔点金属交替层叠的4层以上的多层结构。

104.如权利要求98所述的短路元件,其中,所述第1可熔导体或第2可熔导体的至少任一个用高熔点金属以条纹状局部地层叠在构成内层的低熔点金属的表面。

105.如权利要求98所述的短路元件,其中,所述第1可熔导体或第2可熔导体的至少任一个由具有多个开口部的高熔点金属和插入所述开口部的低熔点金属构成。

106.如权利要求98所述的短路元件,其中,所述第1可熔导体或第2可熔导体的至少任意一个低熔点金属的体积多于高熔点金属的体积。

107.一种短路元件电路,包括:

开关;

第1熔丝,与所述开关的一端连接;

第1发热电阻器,与所述第1熔丝的开放端连接;

第2、第3熔丝,与所述开关的开放端串联连接;以及第2发热电阻器,与所述第2、第3熔丝的连接点连接,因所述第2发热电阻器的发热而所述第2、第3熔丝熔断,因所述第1发热电阻器的发热而所述第1熔丝熔断,从而通过该第1熔丝的熔化导体而所述开关短路。

108.一种补偿电路,包括:

短路元件,具有:开关、与所述开关的一端连接的第1熔丝、与所述第1熔丝的开放端连接的第1发热电阻器、与所述开关的开放端串联连接的第2、第3熔丝、和与所述第2、第3熔丝的连接点连接的第2发热电阻器,因所述第2发热电阻器的发热而所述第2、第3熔丝熔断,因所述第1发热电阻器的发热而所述第1熔丝熔断,从而通过该第1熔丝的熔化导体而所述开关短路;

电子部件;

保护部件,探测所述电子部件的异常并输出异常信号;以及第1、第2控制元件,接受所述保护部件的异常信号而动作,将所述第2、第3熔丝与所述电子部件串联连接而构成电流路径,以在所述电子部件的开放端旁路所述开关和所述第1熔丝的连接点的方式连接,在所述第1发热电阻器的开放端连接所述第1控制元件,在所述第2发热电阻器的开放端连接所述第2控制元件,当所述电子部件出现异常时,所述第1、第2控制元件接受来自所述保护部件的异常信号而动作,进行所述电子部件的电流路径的截断、和与所述第1熔丝的熔断联动的所述开关的短路,从而形成旁路电流路径。

109.如权利要求108所述的补偿电路,其中,通过控制所述保护部件及所述第1、第2控制元件,进行所述电子部件的电流路径的截断,然后形成借助所述短路元件的所述旁路电流路径。

110.如权利要求108所述的补偿电路,其中,所述电子部件是在异常时伴随电短路或热失控的电池单元。

111.如权利要求108至权利要求110所述的补偿电路,其中,在所述旁路电流路径上连接有相当于所述电子部件的内阻的保护电阻。

112.一种短路元件电路,包括:

开关;

第1熔丝,与所述开关的一端连接;

第1发热电阻器,与所述第1熔丝的开放端连接;

保护电阻,与所述开关和所述第1熔丝的连接点连接;

第2、第3熔丝,与所述开关的开放端串联连接;以及第2发热电阻器,与所述第2、第3熔丝的连接点连接,因所述第2发热电阻器的发热而所述第2、第3熔丝熔断,因所述第1发热电阻器的发热而所述第1熔丝熔断,从而通过该第1熔丝的熔化导体而所述开关短路。

113.一种补偿电路,包括:

短路元件,具有:开关、与所述开关的一端连接的第1熔丝、与所述第1熔丝的开放端连接的第1发热电阻器、与所述开关和所述第1熔丝的连接点连接的保护电阻、与所述开关的开放端串联连接的第2、第3熔丝、和与所述第2、第3熔丝的连接点连接的第2发热电阻器,因所述第2发热电阻器的发热而所述第2、第3熔丝熔断,因所述第1发热电阻器的发热而所述第1熔丝熔断,从而通过该第1熔丝的熔化导体而所述开关短路;

电子部件;

保护部件,探测所述电子部件的异常并输出异常信号;以及第1、第2控制元件,接受所述保护部件的异常信号而动作,将所述第2、第3熔丝和所述电子部件串联连接而构成电流路径,以在所述电子部件的开放端旁路所述保护电阻的开放端的方式连接,在所述第1发热电阻器的开放端连接所述第1控制元件,在所述第2发热电阻器的开放端连接所述第2控制元件,当所述电子部件出现异常时,所述第1、第2控制元件接受来自所述保护部件的异常信号而动作,进行所述电子部件的电流路径的截断、和与所述第1熔丝的熔断联动的所述开关的短路,从而形成旁路电流路径。

114.如权利要求113所述的补偿电路,其中,通过控制所述保护部件及所述第1、第2控制元件,进行所述电子部件的电流路径的截断,然后形成借助所述短路元件的所述旁路电流路径。

115.如权利要求113或权利要求114所述的补偿电路,其中,所述电子部件是在异常时伴随电短路或热失控的电池单元。

116.如权利要求86至权利要求88的任一项所述的短路元件,其中,在所述绝缘基板中与设有所述可熔导体的面相同的面,形成有与所述第1电极连续的第1外部连接电极;设在所述第1外部连接电极上的一个或多个第1外部连接端子;与所述第

2电极连续的第2外部连接电极;以及设在所述第2外部连接电极上的一个或多个第2外部连接端子,所述第1外部连接端子和所述第2外部连接端子的合成电阻低于所述第1电极和所述第

2电极短路时的所述第1、第2外部连接电极间的导通电阻。

117.如权利要求116所述的短路元件,其中,所述外部连接端子为金属凸点或金属柱。

118.如权利要求117所述的短路元件,其中,所述金属凸点或金属柱在高熔点金属的表面形成有低熔点金属层。

119.如权利要求118所述的短路元件,其中,所述高熔点金属以铜或银为主成分,所述低熔点金属是以锡为主成分的无铅焊锡。

120.如权利要求116所述的短路元件,其中,所述外部连接端子是由以锡为主成分的无铅焊锡构成的金属凸点。

121.一种在安装对象物安装有短路元件的安装体,其特征在于,所述短路元件包括:

绝缘基板;

第1及第2发热电阻器,形成在所述绝缘基板;

第1、第2电极,互相邻接地设在所述绝缘基板;

第3电极,与所述第1电极邻接地设在所述绝缘基板,并且与所述第1发热电阻器电连接;

第4电极,与所述第2电极邻接地设在所述绝缘基板,并且与所述第2发热电阻器电连接;

第5电极,与所述第4电极邻接地设置;

第1可熔导体,通过遍及所述第1、第3电极间设置而构成电流路径,通过来自所述第1发热电阻器的加热而熔断所述第1、第3电极间的所述电流路径;

第2可熔导体,经由所述第2至所述第4电极通过遍及所述第5电极设置而构成电流路径,通过来自所述第2发热电阻器的加热而熔断所述第2电极与所述第4电极之间以及所述第4电极与所述第5电极之间的各所述电流路径;以及与所述第1电极连续的第1外部连接电极及与所述第2电极连续的第2外部连接电极,在与所述绝缘基板的形成所述第1、第2电极的面相同的表面形成,所述第1电极经由连接在所述第1外部连接电极上的第1外部连接端子而与所述安装对象物连接,所述第2电极经由连接在所述第2外部连接电极上的第2外部连接端子而与所述安装对象物连接,通过因来自所述第1、第2发热电阻器的加热而熔化并凝聚于所述第1、第2电极上的所述第1、第2可熔导体,所述第1外部连接端子与所述第2外部连接端子的合成电阻低于当所述第1电极和所述第2电极短路时的所述第1、第2外部连接电极间的导通电阻。

说明书 :

短路元件及利用该短路元件的电路

技术领域

[0001] 本发明涉及利用在基板上设置发热电阻器和熔丝构件的短路元件仅排除电子设备内的异常部件的短路元件及利用该短路元件的电路。

背景技术

[0002] 经充电能够反复利用的大部分二次电池,被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二次电池中,为了确保用户及电子设备的安全,一般在电池组内置过充电保护、过放电保护等的很多保护电路,具有在既定的情况下截断电池组的输出的功能。
[0003] 这种保护元件中,有利用内置于电池组的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的元件。然而,因某些原因而FET开关被短路破坏的情况下、被施加雷涌等而流过瞬间性大电流的情况下、或者因电池单元的寿命而输出电压异常降低或者反而输出过大的异常电压的情况下,电池组、电子设备都必须进行保护,以免发生起火等的事故。因此,为了在这样能够假设的任何异常状态中也安全地截断电池单元的输出,使用由具有通过来自外部的信号截断电流路径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二次电池等的保护电路的保护元件,如在专利文献1记载的那样,电流路径上的第1电极、连在发热体的导体层、遍及第2电极间连接可熔导体而形成电流路径的一部分,使该电流路径上的可熔导体利用过电流进行自己发热而熔断,或者通过设在保护元件内部的发热体来熔断。在这样的保护元件中,通过使熔化的液体状的可熔导体集中于连在发热体的导体层上,截断电流路径。
[0005] 另外,在LED照明装置中提出这样结构,即,对串联连接的LED元件的各个元件并联连接短路元件,当LED出现异常时短路元件以既定电压短路从而使正常的LED发光(专利文献2)。专利文献2记载的短路元件串联连接多个用金属夹住既定膜厚的绝缘阻挡层而构成的元件。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1:日本特开2010-003665号公报;
[0009] 专利文献2:日本特开2007-12381号公报。

发明内容

[0010] 发明要解决的课题
[0011] 近年来,使用电池和马达的HEV(混合动力车:Hybrid Electric Vehicle)、EV(电动汽车:Electric Vehicle)得到迅速普及。作为HEV、EV的动力源,出于能量密度和输出特性多使用锂离子二次电池。作为汽车用途,需要高电压、大电流。因此,开发出能够承受高电压、大电流的专用单元,但是因为制造成本上的问题而多数情况下,通过串联、并联连接多个电池单元,从而使用通用单元来确保所需要的电压电流。
[0012] 然而,高速移动中的汽车等中,驱动力急剧下降、急停止反而有危险的情况,寻求假设非常时的电池管理。例如,在行驶中发生电池系统的异常时,能够供给用于移动至修理工厂或安全场所为止的驱动力、或者危险警告灯、空调用的驱动力,对回避危险来说是理想的。
[0013] 然而,在如专利文献1那样的多个电池单元串联连接的电池组中,如仅在充放电路径上设置保护元件的情况下,若在电池单元的一部分发生异常从而使保护元件工作,则会截断电池组整体的充放电路径,再也不供给电力。
[0014] 另外,在专利文献2记载的短路元件中,若按照电流电压特性曲线,则在施加10V时的电阻值高达约17KΩ,要效率良好地旁路开路状态的LED元件最好进一步降低电阻值。
[0015] 因此,本发明目的在于提供一种短路元件及利用该短路元件的电路,以在仅排除由多个单元构成的电池组内的异常电池单元并能够有效活用正常的电池单元的保护元件中,能够形成旁路路径。
[0016] 用于解决课题的方案
[0017] 为了解决上述的课题,本发明所涉及的短路元件,其特征在于,包括:绝缘基板;发热电阻器,设在上述绝缘基板;第1、第2电极,互相邻接地设在上述绝缘基板;第3电极,与上述第1电极邻接地设在上述绝缘基板,并且与上述发热电阻器电连接;以及第1可熔导体,通过遍及上述第1、第3电极间设置而构成电流路径,利用来自上述发热电阻器的加热,熔断上述第1、第3电极间的上述电流路径,通过因来自上述发热电阻器的加热而熔化并凝聚于上述第1、第2电极上的上述第1可熔导体,上述第1电极和上述第2电极短路。
[0018] 另外,本发明所涉及的短路元件电路包括:熔丝;发热电阻器,与上述熔丝的一端连接;以及开关,与上述熔丝的未连接上述发热电阻器的另一端连接,上述开关与上述熔丝的熔断联动而短路。
[0019] 另外,本发明所涉及的补偿电路包括:短路元件,具有熔丝、与上述熔丝的一端连接的发热电阻器、和与上述熔丝的未连接上述发热电阻器的另一端连接的开关,上述开关与上述熔丝的熔断联动而短路;以及电子部件,上述开关的两端子与上述电子部件并联连接,上述发热电阻器的开放端子与上述开关端子之中未连接上述熔丝的端子连接,当上述电子部件出现异常时,因上述熔丝熔化而上述开关短路,形成迂回上述电子部件的旁路电流路径。
[0020] 另外,本发明所涉及的补偿电路包括:短路元件,具有熔丝、与上述熔丝的一端连接的发热电阻器、和与上述熔丝的未连接上述发热电阻器的另一端连接的开关,上述开关与上述熔丝的熔断联动而短路;电子部件;保护元件,连接在上述电子部件的电流路径上,当上述电子部件出现异常时用电信号截断对该电子部件的通电;保护部件,探测上述电子部件的异常并输出异常信号;以及控制元件,接受上述保护部件的异常信号而动作,将上述电子部件及上述保护元件的两端和上述开关的两端子并联连接,在上述控制元件连接上述发热电阻器的开放端子和上述保护元件的上述电信号的输入端子,当上述电子部件出现异常时,上述控制元件接受来自上述保护部件的异常信号而动作,进行利用上述保护元件进行的上述电子部件的电流路径的截断、和与上述熔丝的熔断联动的上述开关的短路,形成旁路电流路径。
[0021] 另外,本发明所涉及的短路元件电路包括:熔丝;发热电阻器,与上述熔丝的一端连接;开关,与上述熔丝的未连接上述发热电阻器的另一端连接;以及保护电阻,与上述开关的端子的至少一个端子连接,上述开关与上述熔丝的熔断联动而短路。
[0022] 另外,本发明所涉及的补偿电路包括:短路元件,具有熔丝、与上述熔丝的一端连接的发热电阻器、与上述熔丝的未连接上述发热电阻器的另一端连接的开关、和与上述开关的端子之中未连接上述熔丝的端子连接的保护电阻,上述开关与上述熔丝的熔断联动而短路;以及电子部件,连接上述开关和上述熔丝的端子及上述保护电阻的开放端子与上述电子部件并联连接,上述发热电阻器与上述保护电阻连接,当上述电子部件出现异常时,因上述熔丝熔化而上述开关成为导通,从而形成旁路电流路径。
[0023] 另外,本发明所涉及的补偿电路包括:短路元件,具有熔丝、与上述熔丝的一端连接的发热电阻器、与上述熔丝的未连接上述发热电阻器的另一端连接的开关、和与上述开关的端子之中未连接上述熔丝的端子连接的保护电阻,上述开关与上述熔丝的熔断联动而短路;电子部件;保护元件,连接在上述电子部件的电流路径上,当上述电子部件出现异常时以电信号截断对该电子部件的通电;保护部件,探测上述电子部件的异常并输出异常信号;以及控制元件,接受上述保护部件的异常信号而动作,将上述电子部件及上述保护元件的两端与上述开关的与上述熔丝的连接端子及上述保护电阻并联连接,在上述控制元件连接上述发热电阻器的开放端子和上述保护元件的上述电信号的输入端子,当上述电子部件出现异常时,上述控制元件接受来自上述保护部件的异常信号而动作,进行由上述保护元件进行的上述电子部件的电流路径的截断和与上述熔丝的熔断联动的上述开关的短路,从而形成旁路电流路径。
[0024] 另外,本发明所涉及的安装体为安装对象物安装有短路元件的安装体,其特征在于,上述短路元件包括:绝缘基板;发热电阻器,设在上述绝缘基板;第1、第2电极,互相邻接地设在上述绝缘基板;第3电极,与上述第1电极邻接地设在上述绝缘基板,并且与上述发热电阻器电连接;第1可熔导体,通过遍及上述第1、第3电极间设置而构成电流路径,通过来自上述发热电阻器的加热而熔断上述第1、第3电极间的上述电流路径;以及与上述第1电极连续的第1外部连接电极及与上述第2电极连续的第2外部连接电极,在上述绝缘基板的与形成上述第1、第2电极的面同一表面形成,上述第1电极经由连接在上述第1外部连接电极上的第1外部连接端子而与上述安装对象物连接,上述第2电极经由连接在上述第2外部连接电极上的第2外部连接端子而与上述安装对象物连接,通过因来自上述发热电阻器的加热而熔化并凝聚于上述第1、第2电极上的上述第1可熔导体,上述第1外部连接端子与上述第2外部连接端子的合成电阻低于上述第1电极和上述第2电极短路时的、上述第1、第2外部连接电极间的导通电阻。
[0025] 为了解决上述的课题,本发明所涉及的短路元件包括:绝缘基板;第1及第2发热电阻器,形成在上述绝缘基板;第1、第2电极,互相邻接地设在上述绝缘基板;第3电极,与上述第1电极邻接地设在上述绝缘基板,并且与上述第1发热电阻器电连接;第4电极,与上述第2电极邻接地设在上述绝缘基板,并且与上述第2发热电阻器电连接;第1可熔导体,通过遍及上述第1、第3电极间设置而构成电流路径,通过来自上述第1发热电阻器的加热而熔断上述第1、第3电极间的上述电流路径;以及第2可熔导体,通过遍及上述第2、第4电极间设置而构成电流路径,通过来自上述第2发热电阻器的加热而熔断上述第2、第4电极间的上述电流路径,通过因来自上述第1、第2发热电阻器的加热而熔化并凝聚于上述第1、第2电极上的上述第1、第2可熔导体,上述第1电极和上述第2电极短路。
[0026] 另外,本发明所涉及的短路元件电路包括:开关;第1熔丝,与上述开关的一端连接;第2熔丝,与上述开关的另一端连接;第1发热电阻器,与上述第1熔丝的与连接上述开关的一端相反侧的另一端连接;以及第2发热电阻器,与上述第2熔丝的与连接上述开关的一端相反侧的另一端连接,上述开关因上述第1及第2熔丝熔断而通过该第1及第2熔丝的熔化导体短路。
[0027] 另外,本发明所涉及的补偿电路包括:短路元件,具有开关、与上述开关的一端连接的第1熔丝、与上述开关的另一端连接的第2熔丝、与上述第1熔丝的与连接上述开关的一端相反侧的另一端连接的第1发热电阻器、和与上述第2熔丝的与连接上述开关的一端相反侧的另一端连接的第2发热电阻器,上述开关因上述第1及第2熔丝熔断而通过该第1及第2熔丝的熔化导体短路;电子部件;保护元件,连接在上述电子部件的电流路径上,当上述电子部件出现异常时以电信号截断对该电子部件的通电;保护部件,探测上述电子部件的异常并输出异常信号;以及第1~第3控制元件,接受上述保护部件的异常信号而动作,将上述电子部件及上述保护元件的两端与上述开关的两端子并联连接,在上述第1~第3控制元件分别连接上述第1、第2发热电阻器及上述保护元件的电信号的输入端子,当上述电子部件出现异常时,上述第1~第3控制元件接受来自上述保护部件的异常信号而动作,进行由上述保护元件进行的上述电子部件的电流路径的截断和与上述第1、第2熔丝的熔断联动的上述开关的短路,从而形成旁路电流路径。
[0028] 另外,本发明所涉及的补偿电路包括:短路元件,具有开关、与上述开关的一端连接的第1熔丝、与上述开关的另一端连接的第2熔丝、与上述第1熔丝的与连接上述开关的一端相反侧的另一端连接的第1发热电阻器、和与上述第2熔丝的与连接上述开关的一端相反侧的另一端连接的第2发热电阻器,上述开关因上述第1及第2熔丝熔断而通过该第1及第2熔丝的熔化导体短路;电子部件;保护元件,连接在上述电子部件的电流路径上,当上述电子部件出现异常时以电信号截断对该电子部件的通电;保护部件,探测上述电子部件的异常并输出异常信号;以及第1、第2控制元件,接受上述保护部件的异常信号而动作,将上述电子部件及上述保护元件的两端与上述开关的两端子并联连接,在上述第1控制元件连接上述第1发热电阻器的端子,在上述第2控制元件连接上述第2发热电阻器及上述保护元件的电信号的输入端子,当上述电子部件出现异常时,上述第1、第2控制元件接受来自上述保护部件的异常信号而动作,进行由上述保护元件进行的上述电子部件的电流路径的截断和与上述第1、第2熔丝的熔断联动的上述开关的短路,从而形成旁路电流路径。
[0029] 另外,本发明所涉及的短路元件电路包括:开关;第1熔丝,与上述开关的一端连接;第2熔丝,与上述开关的另一端连接;第1发热电阻器,与上述第1熔丝的与连接上述开关的一端相反侧的另一端连接;第2发热电阻器,与上述第2熔丝的与连接上述开关的一端相反侧的另一端连接;以及保护电阻,与上述开关连接,上述开关因上述第1及第2熔丝熔断而通过该第1及第2熔丝的熔化导体短路。
[0030] 另外,本发明所涉及的补偿电路包括:短路元件,具有与上述开关的一端连接的第1熔丝、与上述开关的另一端连接的第2熔丝、与上述第1熔丝的与连接上述开关的一端相反侧的另一端连接的第1发热电阻器、与上述第2熔丝的与连接上述开关的一端相反侧的另一端连接的第2发热电阻器、和与上述开关连接的保护电阻,上述开关因上述第1及第2熔丝熔断而通过该第1及第2熔丝的熔化导体短路;电子部件;保护元件,连接在上述电子部件的电流路径上,当上述电子部件出现异常时以电信号截断对该电子部件的通电;保护部件,探测上述电子部件的异常并输出异常信号;以及第1~第3控制元件,接受上述保护部件的异常信号而动作,将上述电子部件及上述保护元件的两端与上述开关的两端子及上述保护电阻并联连接,在上述第1~第3控制元件分别连接上述第1、第2发热电阻器及上述保护元件的电信号的输入端子,当上述电子部件出现异常时,上述第1~第3控制元件接受来自上述保护部件的异常信号而动作,进行由上述保护元件进行的上述电子部件的电流路径的截断和与上述第1、第2熔丝的熔断联动的上述开关的短路,从而形成旁路电流路径。
[0031] 另外,本发明所涉及的补偿电路包括:短路元件,具有开关、与上述开关的一端连接的第1熔丝、与上述开关的另一端连接的第2熔丝、与上述第1熔丝的与连接上述开关的一端相反侧的另一端连接的第1发热电阻器、与上述第2熔丝的与连接上述开关的一端相反侧的另一端连接的第2发热电阻器、和与上述开关连接的保护电阻,上述开关因上述第1及第2熔丝熔断而通过该第1及第2熔丝的熔化导体短路;电子部件;保护元件,连接在上述电子部件的电流路径上,当上述电子部件出现异常时以电信号截断对该电子部件的通电;保护部件,探测上述电子部件的异常并输出异常信号;以及第1、第2控制元件,接受上述保护部件的异常信号而动作,将上述电子部件及上述保护元件的两端与上述开关的两端子及上述保护电阻并联连接,在上述第1控制元件连接上述第1发热电阻器的端子,在上述第2控制元件连接上述第2发热电阻器及上述保护元件的电信号的输入端子,当上述电子部件出现异常时,上述第1、第2控制元件接受来自上述保护部件的异常信号而动作,进行由上述保护元件进行的上述电子部件的电流路径的截断和与上述第1、第2熔丝的熔断联动的上述开关的短路,从而形成旁路电流路径。
[0032] 另外,本发明所涉及的安装体为在安装对象物安装有短路元件的安装体,其特征在于,上述短路元件包括:绝缘基板;第1及第2发热电阻器,形成在上述绝缘基板;第1、第2电极,互相邻接地设在上述绝缘基板;第3电极,与上述第1电极邻接地设在上述绝缘基板,并且与上述第1发热电阻器电连接;第4电极,与上述第2电极邻接地设在上述绝缘基板,并且与上述第2发热电阻器电连接;第1可熔导体,通过遍及上述第1、第3电极间设置而构成电流路径,通过来自上述第1发热电阻器的加热而熔断上述第1、第3电极间的上述电流路径;第2可熔导体,通过遍及上述第2、第4电极间设置而构成电流路径,通过来自上述第2发热电阻器的加热而熔断上述第2、第4电极间的上述电流路径;以及与上述第1电极连续的第1外部连接电极及与上述第2电极连续的第2外部连接电极,在与上述绝缘基板的形成上述第1、第2电极的面同一表面形成,上述第1电极经由连接在上述第1外部连接电极上的第1外部连接端子而与上述安装对象物连接,上述第2电极经由连接在上述第2外部连接电极上的第2外部连接端子而与上述安装对象物连接,通过因来自上述第1、第2发热电阻器的加热而熔化并凝聚于上述第1、第2电极上的上述第1、第2可熔导体,上述第1外部连接端子和上述第2外部连接端子的合成电阻低于当上述第1电极和上述第2电极短路时的、上述第1、第2外部连接电极间的导通电阻。
[0033] 为了解决上述的课题,本发明所涉及的短路元件包括:绝缘基板;第1及第2发热电阻器,形成在上述绝缘基板;第1、第2电极,互相邻接地设在上述绝缘基板;第3电极,与上述第1电极邻接地设在上述绝缘基板,并且与上述第1发热电阻器电连接;第4电极,与上述第2电极邻接地设在上述绝缘基板,并且与上述第2发热电阻器电连接;第5电极,邻接地设在上述第4电极;第1可熔导体,通过遍及上述第1、第3电极间设置而构成电流路径,通过来自上述第1发热电阻器的加热而熔断上述第1、第3电极间的上述电流路径;以及第2可熔导体,经由上述第2至上述第4电极通过遍及上述第5电极设置而构成电流路径,通过来自上述第2发热电阻器的加热而熔断上述第2电极与上述第4电极之间以及上述第4电极与上述第5电极之间的各上述电流路径,通过因来自上述第1、第2发热电阻器的加热而熔化并凝聚于上述第1、第2电极上的上述第1、第2可熔导体,上述第1电极和上述第2电极短路。
[0034] 另外,本发明所涉及的短路元件电路包括:开关;第1熔丝,与上述开关的一端连接;第1发热电阻器,与上述第1熔丝的开放端连接;第2、第3熔丝,与上述开关的开放端串联连接;以及第2发热电阻器,与上述第2、第3熔丝的连接点连接,因上述第2发热电阻器的发热而上述第2、第3熔丝熔断,因上述第1发热电阻器的发热而上述第1熔丝熔断,从而通过该第1熔丝的熔化导体而上述开关短路。
[0035] 另外,本发明所涉及的补偿电路包括:短路元件,具有开关、与上述开关的一端连接的第1熔丝、与上述第1熔丝的开放端连接的第1发热电阻器、与上述开关的开放端串联连接的第2、第3熔丝、和与上述第2、第3熔丝的连接点连接的第2发热电阻器,因上述第2发热电阻器的发热而上述第2、第3熔丝熔断,因上述第1发热电阻器的发热而上述第1熔丝熔断,从而通过该第1熔丝的熔化导体而上述开关短路;电子部件;保护部件,探测上述电子部件的异常并输出异常信号;以及第1、第2控制元件,接受上述保护部件的异常信号而动作,将上述第2、第3熔丝与上述电子部件串联连接而构成电流路径,以在上述电子部件的开放端旁路上述开关和上述第1熔丝的连接点的方式连接,在上述第1发热电阻器的开放端连接上述第1控制元件,在上述第2发热电阻器的开放端连接上述第2控制元件,当上述电子部件出现异常时,接受来自上述保护部件的异常信号而上述第1、第2控制元件动作,进行上述电子部件的电流路径的截断、和与上述第1熔丝的熔断联动的上述开关的短路,从而形成旁路电流路径。
[0036] 另外,本发明所涉及的短路元件电路包括:开关;第1熔丝,与上述开关的一端连接;第1发热电阻器,与上述第1熔丝的开放端连接;保护电阻,与上述开关和上述第1熔丝的连接点连接;第2、第3熔丝,与上述开关的开放端串联连接;以及第2发热电阻器,与上述第2、第3熔丝的连接点连接,因上述第2发热电阻器的发热而上述第2、第3熔丝熔断,因上述第
1发热电阻器的发热而上述第1熔丝熔断,从而通过该第1熔丝的熔化导体而上述开关短路。
[0037] 另外,本发明所涉及的补偿电路包括:短路元件,具有开关、与上述开关的一端连接的第1熔丝、与上述第1熔丝的开放端连接的第1发热电阻器、与上述开关和上述第1熔丝的连接点连接的保护电阻、与上述开关的开放端串联连接的第2、第3熔丝、和与上述第2、第3熔丝的连接点连接的第2发热电阻器,因上述第2发热电阻器的发热而上述第2、第3熔丝熔断,因上述第1发热电阻器的发热而上述第1熔丝熔断,从而通过该第1熔丝的熔化导体而上述开关短路;电子部件;保护部件,探测上述电子部件的异常并输出异常信号;以及第1、第2控制元件,接受上述保护部件的异常信号而动作,将上述第2、第3熔丝和上述电子部件串联连接而构成电流路径,以在上述电子部件的开放端旁路上述保护电阻的开放端的方式连接,在上述第1发热电阻器的开放端连接上述第1控制元件,在上述第2发热电阻器的开放端连接上述第2控制元件,当上述电子部件出现异常时,上述第1、第2控制元件接受来自上述保护部件的异常信号而动作,进行上述电子部件的电流路径的截断、和与上述第1熔丝的熔断联动的上述开关的短路,从而形成旁路电流路径。
[0038] 另外,本发明所涉及的安装体为在安装对象物安装有短路元件的安装体,其特征在于,上述短路元件包括:绝缘基板;第1及第2发热电阻器,形成在上述绝缘基板;第1、第2电极,互相邻接地设在上述绝缘基板;第3电极,与上述第1电极邻接地设在上述绝缘基板,并且与上述第1发热电阻器电连接;第4电极,与上述第2电极邻接地设在上述绝缘基板,并且与上述第2发热电阻器电连接;第5电极,与上述第4电极邻接地设置;第1可熔导体,通过遍及上述第1、第3电极间设置而构成电流路径,通过来自上述第1发热电阻器的加热而熔断上述第1、第3电极间的上述电流路径;第2可熔导体,经由上述第2至上述第4电极通过遍及上述第5电极设置而构成电流路径,通过来自上述第2发热电阻器的加热而熔断上述第2电极与上述第4电极之间以及上述第4电极与上述第5电极之间的各上述电流路径;以及与上述第1电极连续的第1外部连接电极及与上述第2电极连续的第2外部连接电极,在与上述绝缘基板的形成上述第1、第2电极的面同一表面形成,上述第1电极经由连接在上述第1外部连接电极上的第1外部连接端子而与上述安装对象物连接,上述第2电极经由连接在上述第2外部连接电极上的第2外部连接端子而与上述安装对象物连接,通过因来自上述第1、第2发热电阻器的加热而熔化并凝聚于上述第1、第2电极上的上述第1、第2可熔导体,上述第1外部连接端子与上述第2外部连接端子的合成电阻低于当上述第1电极和上述第2电极短路时的、上述第1、第2外部连接电极间的导通电阻。
[0039] 发明效果
[0040] 依据本发明,通过因来自发热电阻器的加热而熔化并凝聚于第1、第2电极上的熔化导体,处于绝缘的第1电极和第2电极短路,从而能够形成新的旁路电流路径。
[0041] 另外,依据本发明,通过因来自第1、第2发热电阻器的加热而熔化并凝聚于第1、第2电极上的熔化导体,处于绝缘的第1电极和第2电极短路,从而能够形成新的旁路电流路径。

附图说明

[0042] 图1是示出适用本发明的短路元件的图,(A)是平面图,(B)是截面图。
[0043] 图2是短路元件的电路图,(A)是切断开关的状态,(B)是开关短路的状态。
[0044] 图3是示出处于绝缘的第1、第2电极因熔化导体而短路的状态的图,(A)是平面图,(B)是截面图。
[0045] 图4是示出第2可熔导体先熔化的状态的平面图。
[0046] 图5是示出将第2可熔导体形成为窄幅的短路元件的平面图。
[0047] 图6是示出短路元件的变形例的截面图。
[0048] 图7是示出短路元件的变形例的截面图。
[0049] 图8是示出短路元件的变形例的截面图。
[0050] 图9是示出省略第4电极及第2可熔导体而形成的短路元件的图,(A)是平面图,(B)是截面图。
[0051] 图10是示出在省略第4电极及第2可熔导体而形成的短路元件中,处于绝缘的第1、第2电极因熔化导体而短路的状态的截面图。
[0052] 图11是示出适用本发明的其他短路元件的图,(A)示出可熔导体的熔化前的状态,(B)示出可熔导体的熔化后的状态。
[0053] 图12是示出适用本发明的其他短路元件的平面图。
[0054] 图13是利用短路元件的LED照明装置的电路图,(A)(B)示出正常时,(C)示出发生异常时,(D)示出形成旁路电流路径的状态。
[0055] 图14是利用短路元件的电池组的电路图,(A)(B)示出正常时,(C)示出发生异常时,(D)示出形成旁路电流路径的状态。
[0056] 图15是示出保护元件的图,(A)是截面图,(B)是平面图。
[0057] 图16是保护元件的电路图。
[0058] 图17是示出内置保护电阻的短路元件的平面图。
[0059] 图18是内置保护电阻的短路元件的电路图。
[0060] 图19是利用内置保护电阻的短路元件的LED照明装置的电路图。
[0061] 图20是利用内置保护电阻的短路元件的电池组的电路图。
[0062] 图21是示出适用本发明的短路元件的图,(A)是平面图,(B)是截面图。
[0063] 图22是短路元件的电路图,(A)示出切断开关的状态,(B)示出开关短路的状态。
[0064] 图23是示出短路元件的图,(A)是示出处于绝缘的第1、第2电极因熔化导体而短路的状态的平面图,(B)是截面图。
[0065] 图24是示出短路元件中,第2可熔导体先熔化的状态的平面图。
[0066] 图25是示出短路元件的变形例的截面图。
[0067] 图26是示出短路元件的变形例的截面图。
[0068] 图27是示出短路元件的变形例的截面图。
[0069] 图28是示出适用本发明的其他短路元件的截面图,(A)示出可熔导体的熔化前的状态,(B)示出可熔导体的熔化后的状态。
[0070] 图29是示出适用本发明的其他短路元件的平面图。
[0071] 图30是使用短路元件的电池组的电路图,(A)示出正常时,(B)示出使保护元件动作的状态,(C)(D)示出使短路元件动作并形成旁路电流路径的状态。
[0072] 图31是示出保护元件的图,(A)是截面图,(B)是平面图。
[0073] 图32是保护元件的电路图。
[0074] 图33是示出具备保护电阻的短路元件的平面图。
[0075] 图34是具备保护电阻的短路元件的电路图,(A)示出切断开关的状态,(B)示出开关短路的状态。
[0076] 图35是使用具备保护电阻的短路元件的电池组的电路图。
[0077] 图36是示出使用具备保护电阻的短路元件的电池组的变形例的电路图。
[0078] 图37是示出短路元件的图,(A)是平面图,(B)是截面图。
[0079] 图38是短路元件的电路图。
[0080] 图39是示出短路元件中,第2可熔导体先熔化的状态的平面图。
[0081] 图40是示出短路元件的图,(A)是示出处于绝缘的第1、第2电极因熔化导体而短路的状态的平面图,(B)是截面图。
[0082] 图41是示出短路元件的变形例的截面图。
[0083] 图42是示出短路元件的变形例的截面图。
[0084] 图43是示出短路元件的变形例的截面图。
[0085] 图44是示出适用本发明的其他短路元件的截面图,(A)示出可熔导体的熔化前的状态,(B)示出可熔导体的熔化后的状态。
[0086] 图45是示出适用本发明的其他短路元件的平面图。
[0087] 图46是使用短路元件的电池组的电路图,(A)示出正常时,(B)示出发生异常时,(C)示出形成旁路电流路径的状态。
[0088] 图47是示出具备保护电阻的短路元件的平面图。
[0089] 图48是具备保护电阻的短路元件的电路图。
[0090] 图49是使用具备保护电阻的短路元件的电池组的电路图。

具体实施方式

[0091] 以下,参照附图,对适用本发明的短路元件及利用该短路元件的电路进行详细说明。此外,本发明不只限定于以下的实施方式,在不脱离本发明的要点的范围内显然能够进行各种变更。另外,附图是示意性的,各尺寸的比例等有不同于现实的情况。具体尺寸等应该参考以下的说明进行判断。另外,应当理解到附图相互之间也包含彼此尺寸的关系或比例不同的部分。
[0092] [第1实施方式]
[0093] [短路元件]
[0094] 首先,对本发明的第1实施方式进行说明。在图1(A)示出短路元件1的平面图,在图1(B)示出短路元件1的截面图。短路元件1具备:绝缘基板2;设在绝缘基板2的发热电阻器3;
互相邻接地设在绝缘基板2的第1电极4及第2电极5;与第1电极4邻接地设置并且与发热电阻器3电连接的第3电极6;与第2电极5邻接地设置的第4电极7;通过遍及第1、第3电极4、6间设置而构成电流路径构成并通过来自发热电阻器3的加热而熔断第1、第3电极4、6间的电流路径的第1可熔导体8;以及遍及第2、第4电极5、7间设置并通过来自发热电阻器3的加热而熔断第2、第4电极5、7间的电流路径的第2可熔导体9。而且,短路元件1在绝缘基板2上安装有保护内部的盖部件10。
[0095] 绝缘基板2使用例如氧化铝、玻璃陶瓷、莫来石、氧化锆等的具有绝缘性的部件以大体方形状形成。绝缘基板2除此以外也可以使用玻璃环氧基板、苯基板等的用于印刷布线基板的材料,但是需要留意熔丝熔断时的温度。此外,绝缘基板2在背面形成有外部端子12。
[0096] 发热电阻器3是电阻值较高且通电时发热的具有导电性的部件,例如由W、Mo、Ru等构成。将这些合金或者组合物、化合物的粉状体与树脂粘合剂等混合而做成膏状物,利用丝网印刷技术在绝缘基板2上图案形成,并烧成等而形成。
[0097] 发热电阻器3在绝缘基板2上覆盖在绝缘层11。绝缘层11是为了向第1~第4电极4~7效率良好地传递发热电阻器3的热而设置,例如由玻璃层构成。发热电阻器3通过加热第1~第4电极4~7,能够使熔化导体易于凝聚。
[0098] 在覆盖发热电阻器3的绝缘层11上,形成有第1~第4电极4、5、6、7。第1电极4在一侧与第2电极5邻接地形成并且绝缘。在第1电极4的另一侧形成有第3电极6。第1电极4和第3电极6连接后述的第1可熔导体8而导通,构成短路元件1的电流路径。另外,第1电极4形成有面临绝缘基板2的侧面的第1电极端子部4a。第1电极端子部4a经由通孔与设在绝缘基板2的背面的外部端子12连接。
[0099] 另外,第3电极6经由设在绝缘基板2或者绝缘层11的发热体引出电极13而与发热电阻器3连接。另外,发热电阻器3形成有经由发热体引出电极13而面临绝缘基板2的侧边缘的电阻器端子部3a。电阻器端子部3a经由通孔与设在绝缘基板2的背面的外部端子12连接。
[0100] 在第2电极5的与第1电极4邻接的一侧相反的另一侧,形成有第4电极7。第2电极5和第4电极7连接有后述的第2可熔导体9。另外,第2电极5形成有面临绝缘基板2的侧面的第2电极端子部5a。第2电极端子部5a经由通孔与设在绝缘基板2的背面的外部端子12连接。
[0101] 此外,第1~第4电极4、5、6、7能够使用Cu、Ag等的一般电极材料形成,但是,优选通过公知的镀层处理至少在第1、第2电极4、5的表面上形成Ni/Au镀层、Ni/Pd镀层、Ni/Pd/Au镀层等的覆膜。由此,能够防止第1、第2电极4、5的氧化,并能可靠地保持熔化导体。另外,在回流安装短路元件1的情况下,能够防止因连接第1、第2可熔导体8、9的焊锡或者形成第1、第2可熔导体8、9的外层的低熔点金属熔化而熔蚀(蚀焊锡)并切断第1、第2电极4、5。
[0102] [可熔导体]
[0103] 第1、第2可熔导体8、9由因发热电阻器3的发热而迅速熔断的低熔点金属构成,能够优选使用例如以Sn为主成分的无铅焊锡。
[0104] 另外,第1、第2可熔导体8、9也可以含有低熔点金属和高熔点金属。作为低熔点金属,优选使用无铅焊锡等的焊锡,作为高熔点金属,优选使用Ag、Cu或以这些为主成分的合金等。通过含有高熔点金属和低熔点金属,即便在回流安装短路元件1的情况下,因回流温度超过低熔点金属层的熔化温度而低熔点金属熔化,作为第1、第2可熔导体8、9也不至熔断。该第1、第2可熔导体8、9既可以通过利用镀层技术对高熔点金属成膜低熔点金属而形成,也可以利用其他众所周知的层叠技术、膜形成技术来形成。此外,第1、第2可熔导体8、9利用构成外层的低熔点金属能够对第1及第3电极4、6或第2及第4电极5、7焊锡连接。
[0105] 第1、第2可熔导体8、9也可以使内层为低熔点金属、外层为高熔点金属。通过使用以外层的高熔点金属层覆盖内层的低熔点金属层的全表面的可熔导体,在使用熔点低于回流温度的低熔点金属的情况下,当回流安装时,也能抑制内层的低熔点金属向外部的流出。另外,在熔断时,内层的低熔点金属也熔化,从而熔蚀(蚀焊锡)外层的高熔点金属,能够迅速熔断。
[0106] 另外,第1、第2可熔导体8、9也可以为使内层为高熔点金属、外层为低熔点金属的覆盖结构。通过使用以外层的低熔点金属层覆盖内层的高熔点金属层的全表面的可熔导体,能够经由外层的低熔点金属层而连接到电极上,另外,在熔断时,低熔点金属层也迅速熔化,从而熔蚀高熔点金属,因此能够迅速熔断。
[0107] 另外,第1、第2可熔导体8、9也可以为低熔点金属层和高熔点金属层层叠的层叠结构。另外,也可以为低熔点金属层和高熔点金属层交替层叠的4层以上的多层结构。另外,第1、第2可熔导体8、9也可以在低熔点金属层的表面沿面方向以条纹状层叠高熔点金属层。通过这些结构,也能在短时间内以低熔点金属进行高熔点金属的熔蚀/熔断。
[0108] 另外,第1、第2可熔导体8、9也可以由具有多个开口部的高熔点金属和插入上述开口部的低熔点金属构成。由此,与熔化的低熔点金属层相接的高熔点金属层的面积增大,因此能够在更短时间内使低熔点金属层熔蚀高熔点金属层。因此,能够更加迅速且可靠地熔断可熔导体。
[0109] 另外,第1、第2可熔导体8、9优选使低熔点金属的体积多于高熔点金属的体积。由此,第1、第2可熔导体8、9能够有效地通过高熔点金属层的熔蚀进行短时间内的熔断。
[0110] 此外,为了防止第1、第2可熔导体8、9的氧化以及提高第1、第2可熔导体8、9熔化时的润湿性,在第1、第2可熔导体8、9上涂敷有焊剂15。
[0111] 短路元件1因绝缘基板2覆盖盖部件10而保护其内部。盖部件10具有构成短路元件1的侧面的侧壁16和构成短路元件1的上表面的顶面部17,通过在绝缘基板2上连接侧壁16,成为闭塞短路元件1的内部的盖体。该盖部件10与上述绝缘基板2同样,使用例如热塑性塑料、陶瓷、玻璃环氧基板等的具有绝缘性的部件形成。
[0112] 另外,盖部件10也可以在顶面部17的内表面侧形成盖部电极18。盖部电极18形成在与第1、第2电极4、5重叠的位置。该盖部电极18在发热电阻器3发热且第1、第2可熔导体8、9熔化时,凝聚于第1、第2电极4、5上的熔化导体接触并润湿开,从而能够增加保持熔化导体的允许量。
[0113] [短路元件电路]
[0114] 以上那样的短路元件1具有如图2(A)(B)所示的电路结构。即,短路元件1构成:使第1电极4a和第2电极5a在正常时绝缘(图2(A)),在因发热电阻器3的发热而第1、第2可熔导体8、9熔化时,经由该熔化导体短路的开关20(图2(B))。而且,第1电极端子部4a和第2电极端子部5a构成开关20的两端子。另外,第1可熔导体8经由第3电极6及发热体引出电极13与发热电阻器3连接。
[0115] 而且,短路元件1如后述那样通过装入电子设备等,使开关20的两端子4a、5a与该电子设备的电流路径并联连接,在该电流路径上的电子部件发生异常的情况下,使开关20短路,形成对该电子部件进行旁路的旁路电流路径。
[0116] 具体而言,若在并联连接的电子部件出现异常,则短路元件1被从电阻器端子部3a侧供给电力,因发热电阻器3通电而发热。若因该热而第1、第2可熔导体8、9熔化,则熔化导体如图3(A)(B)所示,凝聚于第1、第2电极4、5上。由于第1、第2电极4、5邻接地形成,所以凝聚于第1、第2电极4、5上的熔化导体结合,由此第1、第2电极4、5短路。即,短路元件1的开关20的两端子间短路(图2(B))。
[0117] 此外,因第1可熔导体8熔断而第1、第3电极4、6间截断,因此停止对发热电阻器3的通电。
[0118] [第2可熔导体的先熔化]
[0119] 在此,短路元件1优选使第2可熔导体9先于第1可熔导体8熔化。若第1可熔导体8先于第2可熔导体9熔化,则第2可熔导体9熔化之前第1、第3电极4、6间截断,存在第1、第2电极4、5上的熔化导体的结合不充分的担忧。
[0120] 因此,短路元件1中如图1(A)所示,发热电阻器3以使与第2可熔导体9的重叠面积大于与第1可熔导体8的重叠面积的方式形成在第2可熔导体9侧。由此,发热电阻器3能够遍及第2可熔导体9的大致整个面进行加热,但是第1可熔导体8加热面积变少,如图4所示,能够使第2可熔导体9先于第1可熔导体8熔化。
[0121] 另外,短路元件1也可以如图5所示,通过将第2可熔导体9形成为比第1可熔导体8窄幅,使第2可熔导体9先于第1可熔导体熔断。通过将第2可熔导体9形成为窄幅,能够缩短熔断时间,因此能够使第2可熔导体9先于第1可熔导体8熔化。
[0122] [电极面积]
[0123] 另外,短路元件1优选使第1电极4的面积大于第3电极6,使第2电极5的面积大于第4电极7。由于熔化导体的保持量比例于电极面积而增多,所以通过将第1、第2电极4、5的面积形成为大于第3、第4电极6、7,能够使更多的熔化导体凝聚于第1、第2电极4、5上,并能使第1、第2电极4、5间可靠地短路(图1(B)、图3(B))。
[0124] [短路元件的变形例]
[0125] 此外,短路元件1未必需要用绝缘层11覆盖发热电阻器3,如图6所示,在绝缘基板2的内部设置发热电阻器3也可。作为绝缘基板2的材料使用热传导性优异的材料,从而能够与隔着玻璃层等的绝缘层11的情况相等地加热发热电阻器3。
[0126] 另外,短路元件1如上所述除了将发热电阻器3形成在绝缘基板2上的第1~第4电极4、5、6、7的形成面侧以外,如图7所示,发热电阻器3也可以设置在绝缘基板2的与第1~第4电极4、5、6、7的形成面相反的面。通过在绝缘基板2的背面形成发热电阻器3,能够用比在绝缘基板2内形成更简单的工序形成。此外,在该情况下,在发热电阻器3上形成绝缘层11是有保护电阻器或确保安装时的绝缘性的意义,因而优选。
[0127] 进而,短路元件1也可以如图8所示,使发热电阻器3设置在绝缘基板2的第1~第4电极4、5、6、7的形成面上。通过在绝缘基板2的表面形成发热电阻器3,能够用比在绝缘基板2内形成更简单的工序形成。此外,在该情况下,也优选在发热电阻器3上形成绝缘层11。
[0128] [第4电极、第2可熔导体的省略]
[0129] 另外,本发明所涉及的短路元件如图9(A)(B)所示,也可以省去短路元件1的第4电极7及第2可熔导体9而形成。该短路元件1中,遍及第1、第3电极4、6间连接的第1可熔导体8熔化,从而该熔化导体润湿扩展到第2电极5,使第1、第2电极4、5短路。短路元件1除了省去第4电极7及第2可熔导体9以外,与上述的结构相同,因此标注相同的标号并省略详细。
[0130] 在短路元件1中,也优选第1、第2电极4、5具有比第3电极6大的面积。由此,如图10所示,短路元件1能够使更多的熔化导体凝聚于第1、第2电极4、5上,即便没有第2可熔导体9也能使第1、第2电极4、5间可靠地短路。
[0131] 另外,在图9(A)(B)所示的短路元件中,也可以在第2电极5设置第2可熔导体。第2电极5上的第2可熔导体因来自发热电阻器3的加热而与第1可熔导体8一起熔化,拉近第1可熔导体8。由此,能够使第1电极4与第2电极5短路。
[0132] 另外,也可为具备与第1电极4或第2电极5的任一个连接的保护电阻的结构。在此,保护电阻设为相当于与短路元件连接的电子部件的内阻的电阻值。
[0133] 另外,适用本发明的短路元件,除了在绝缘基板2的背面设置经由通孔与第1、第2电极连续的外部端子12以外,还如图11(A)(B)所示的短路元件25那样,也可以在绝缘基板2的形成第1、第2电极4、5的表面,形成与第1电极4连续的第1外部连接电极21、设在第1外部连接电极21上的一个或由多个组成的第1外部连接端子22、与第2电极5连续的第2外部连接电极23、设在第2外部连接电极23上的一个或由多个组成的第2外部连接端子24。
[0134] 第1、第2外部连接电极21、23是连接短路元件25与装入短路元件25的电子设备的电路的电极,第1外部连接电极21与第1电极4连续,第2外部连接电极23与第2电极5连续。
[0135] 第1、第2外部连接电极21、23使用Cu、Ag等的一般电极材料形成,在绝缘基板2的与第1、第2电极4、5的形成面同一面形成。即,图11所示的短路元件25中,设有可熔导体13的表面成为安装面。此外,第1、第2外部连接电极21、23能够与第1、第2电极4、5同时形成。
[0136] 在第1外部连接电极21上,设有第1外部连接端子22。同样地,在第2外部连接电极23上,设有第2外部连接端子24。这些第1、第2外部连接端子22、24是用于对电子设备安装的连接端子,例如使用金属凸点、金属柱形成。另外,第1、第2外部连接端子22、24如图11(A)所示,具有比设在绝缘基板2上的盖部件10更突出的高度,能够安装在短路元件25的成为安装对象物的基板侧。
[0137] 此外,短路元件25的发热电阻器3隔着发热体引出电极13及电阻器端子部3a形成有电阻器连接端子3b。电阻器连接端子3b与第1、第2外部连接端子22、24同样,利用金属凸点、金属柱形成,经由绝缘层11向上方突出。
[0138] 这样,短路元件25不像上述短路元件1那样在绝缘基板2的背面设置外部端子12并通过通孔来连接第1、第2电极4、5与该外部端子12,而在与第1、第2电极4、5同一表面,隔着外部连接电极21、23形成外部连接端子22、24。而且,如图11(B)所示,短路元件25构成为使第1外部连接端子22与第2外部连接端子24的合成电阻低于第1电极4和第2电极5短路时的、第1、第2外部连接电极21、23间的导通电阻。
[0139] 由此,短路元件25提高第1、第2电极4、5短路并构成旁路电流路径时的额定值,从而能够对应于大电流。即,在作为HEV、EV等的动力源而使用的锂离子二次电池等的大电流用途中,要求进一步提高短路元件的额定值。而且,因可熔导体而短路的第1、第2外部连接电极21、23间的导通电阻能够充分地降低到能够响应额定值提高的程度(例如小于0.4mΩ)。
[0140] 然而,在绝缘基板2的背面设置外部端子12,通过通孔来连接第1、第2电极4、5与该外部端子12的短路元件1中,第1、第2电极4、5与外部端子12之间的导通电阻高(例如0.5~1.0mΩ),即便在通孔内填充导体,降低短路元件整体的导通电阻也有极限。
[0141] 另外,因为在高电阻的第1、第2电极4、5与外部端子12之间流过大电流造成的发热,还要担心旁路电流路径的破坏或对其他外部设备的热影响。
[0142] 这里,短路元件25在与第1、第2电极4、5同一表面设置外部连接端子22、24。该外部连接端子22、24设在外部连接电极21、23上,能够容易设置形状、尺寸等的自由度高、导通电阻低的端子。由此,短路元件25构成为使第1外部连接端子22与第2外部连接端子24的合成电阻低于第1电极4和第2电极5短路时的、第1、第2外部连接电极21、23间的导通电阻。
[0143] 因此,依据短路元件25,能够从第1、第2外部连接电极21、23容易降低在短路元件1的结构中变高的先前的导通电阻,能够谋求显著提高额定值。
[0144] 作为第1、第2外部连接端子22、24,能够使用例如由以Sn为主成分的无铅焊锡构成的金属凸点或金属柱来构成。不论金属凸点或金属柱的形状如何。第1、第2外部连接端子22、24的电阻值能够从材料、形状、尺寸求出。作为一个例子,在使用Cu芯的表面涂敷焊锡的长方体的金属柱(Cu芯:0.6mm×0.6mm,截面积0.36mm2,高度1mm,电阻率17.2μmΩ·mm)的情况下,可知其一个端子的Cu芯部电阻值约为0.048mΩ,若考虑焊锡涂敷量则使第1、第2外部连接端子22、24串联连接的电阻值低到小于0.096mΩ,能够提高短路元件25整体的额定值。
[0145] 此外,短路元件25从短路时的遍及第1、第2外部连接端子22、24间的电阻值求出元件整体的全电阻值,根据该全电阻值与已知的第1、第2外部连接端子22、24的合成电阻之差,能够求出短路时的第1、第2外部连接电极21、23间的导通电阻。另外,短路元件25测定短路时的第1、第2外部连接电极21、23间的电阻,根据与短路时的元件整体的全电阻值之差,能够求出第1、第2外部连接端子22、24的合成电阻。
[0146] 另外,如图12所示,短路元件25也可以通过将第1、第2外部连接电极21、23形成为矩形状等而较宽地设置,并通过设置多个第1、第2外部连接端子22、24来降低导通电阻。除此以外,短路元件25也可以通过在较宽地设置的第1、第2外部连接电极21、23设置大直径的第1、第2外部连接端子22、24来降低导通电阻。
[0147] 另外,第1、第2外部连接端子22、24也可以通过在成为芯的高熔点金属22a、24a的表面设置低熔点金属层22b、24b而形成。作为构成低熔点金属层22b、24b的金属,能够优选使用以Sn为主成分的无铅焊锡等的焊锡,作为高熔点金属22a、24a,能够优选使用以Cu、Ag为主成分的合金等。
[0148] 通过在高熔点金属22a、24a的表面设置低熔点金属层22b、24b,在回流安装短路元件25的情况下,即便回流温度超过低熔点金属层22b、24b的熔化温度而低熔点金属熔化,也能防止作为第1、第2外部连接端子22、24熔化。另外,第1、第2外部连接端子22、24能够利用构成外层的低熔点金属连接到第1、第2外部连接电极21、23。
[0149] 第1、第2外部连接端子22、24能够利用镀层技术对高熔点金属22a、24a成膜低熔点金属而形成,另外也能通过使用其他众所周知的层叠技术、膜形成技术来形成。
[0150] 此外,第1、第2外部连接端子22、24除了利用金属凸点或金属柱形成以外,也可以通过经导电镀层或涂敷导电膏而形成的导电层来形成。
[0151] 另外,第1、第2外部连接端子22、24也可以预先设在安装有短路元件25的基板等的安装对象物侧,在安装有短路元件的安装体中,与第1、第2外部连接电极21、23连接。
[0152] [LED补偿电路]
[0153] 接着,对装入短路元件1的电子设备的电路结构进行说明。图13是作为电子设备的例子示出LED照明装置30的电路结构的图。如图13(A)所示,LED照明装置30在电流路径上串联连接有多个发光二极管31。另外,LED照明装置30中,各发光二极管31和短路元件1的开关20的两端子4a、5a经由保护电阻34并联连接,并且短路元件1的电阻器端子部3a连接在电流路径上,由此构成LED组件32。LED照明装置30串联连接多个LED组件32而构成。
[0154] 保护电阻34具有相当于发光二极管31的内阻的电阻值。另外,发热电阻器3的电阻值大于发光二极管31的内阻。因此,在发光二极管31正常工作的情况下,LED照明装置30如图13(B)所示,电流E不会流入短路元件1侧,而向发光二极管31侧流动。
[0155] 然而,在发光二极管31出现异常而被电性开放时,如图13(C)所示,LED照明装置30中电流E流向短路元件1的电阻器端子部3a侧。由此,短路元件1中,发热电阻器3发热,第1、第2可熔导体8、9熔化,并且该熔化导体向第1、第2电极4、5上凝聚。因此,短路元件1如图13(D)所示,因开关20的两端子4a、5a短路而能够形成旁路电流路径。此外,第1、第2可熔导体8、9熔断,由此停止对发热电阻器3的供电。
[0156] 依据这样的LED照明装置30,即便在一个发光二极管31发生异常的情况下,也能形成迂回该发光二极管31的旁路电流路径,通过剩余的正常的发光二极管31能够维持照明功能。此时,LED照明装置30由于保护电阻34具有与发光二极管31的内阻大致相同的电阻值,所以在旁路电流路径上也能使电流值与正常时大体相同。
[0157] [电池补偿电路]
[0158] 接着,对装入短路元件1的其他电子设备的电路结构进行说明。图14是示出搭载于车辆、电动工具等的各种电子设备而使用的内置锂离子电池的电池组40的电路结构的图。如图14(A)所示,电池组40通过在电流路径上串联连接多个电池单元41来确保高电压、大电流。另外,电池组40在各电池单元41连接有当该电池单元41的过充电或者过放电等的异常时截断电流路径的保护元件42。
[0159] [保护元件的结构]
[0160] 如图15(A)(B)所示,保护元件42具备:绝缘基板44;层叠在绝缘基板44并被绝缘部件45覆盖的发热电阻器46;形成在绝缘基板44的两端的电极47(A1)、47(A2);在绝缘部件45上以与发热电阻器46重叠的方式层叠的发热体引出电极48;以及两端分别与电极47(A1)、47(A2)连接、中央部与发热体引出电极48连接的可熔导体49。
[0161] 绝缘基板44利用与上述绝缘基板2同样的材料以大体方形状形成。发热电阻器46利用与上述发热电阻器3同样的材料并以同样的制法形成。保护元件42以覆盖发热电阻器46的方式配置绝缘部件45,并且隔着该绝缘部件45而与发热电阻器46对置地配置发热体引出电极48。为了有效率地向可熔导体49传递发热电阻器46的热,也可以在发热电阻器46与绝缘基板44之间层叠绝缘部件45。发热体引出电极48的一端与发热体电极50(P1)连接。另外,发热电阻器46的另一端与另一个发热体电极50(P2)连接。可熔导体49能够使用与上述第1、第2可熔导体8、9相同的导体。
[0162] 此外,在保护元件42中,也与上述短路元件1同样,为了防止可熔导体49的氧化,也可以在可熔导体49上的大致整个面涂敷焊剂。另外,为了保护内部,保护元件42也可以将盖部件承载于绝缘基板44上。
[0163] 以上那样的保护元件42具有如图16所示的电路结构。即,保护元件42是由经由发热体引出电极48串联连接的可熔导体49和经由可熔导体49的连接点通电并发热从而熔化可熔导体49的发热电阻器46构成的电路结构。保护元件42的2个电极47之中,一个与A1连接,另一个与A2连接。另外,发热体引出电极48和与它连接的发热体电极50与P1连接,另一个发热体电极50与P2连接。
[0164] [电池组的电路结构]
[0165] 而且,如图14(A)所示,保护元件42用于锂离子二次电池的电池组40内的电路中。电池组40具备多个电池组件51,该电池组件51包括:电池单元41;保护元件42;短路元件1;
控制保护元件42的动作的第1电流控制元件52;控制短路元件1的动作的第2电流控制元件
53;以及保护电阻54,这些多个电池组件51串联连接。
[0166] 另外,电池组40具备:电池组件51;控制电池组件51的充放电的充放电控制电路55;以及检测各电池组件51的电池单元41的电压并且向控制保护元件42或短路元件1的动作的第1、第2电流控制元件52、53输出异常信号的检测电路56。
[0167] 各电池组件51中,保护元件42的电极47(A1)与电池单元41串联连接,电极47(A2)与电池组40的充放电电流路径连接。另外,电池组件51中,短路元件1的第2电极端子部5a经由保护电阻54而与保护元件42的开放端连接,第1电极端子部4a与电池单元41的开放端连接,从而保护元件42及电池单元41与短路元件1并联连接。另外,电池组件51中,保护元件42的发热体电极50(P2)与第1电流控制元件52连接,短路元件1的电阻器端子部3a与第2电流控制元件53连接。
[0168] 检测电路56与各电池单元41连接,检测各电池单元41的电压值,向充放电控制电路55的控制部59供给各电压值。另外,当电池单元41处于过充电电压或过放电电压时,检测电路56向具有该电池单元41的电池组件51的第1、第2电流控制元件52、53输出异常信号。
[0169] 第1、第2电流控制元件52、53例如由场效应晶体管(以下,称为FET。)构成,通过从检测电路56输出的检测信号来进行控制,以在电池单元41的电压值成为超过既定过放电或过充电状态的电压时,使保护元件42及短路元件1动作,并且以与第3、第4电流控制元件57、58的开关动作无关地截断电池组件51的充放电电流路径,并使短路元件1的开关20短路,从而形成对该电池组件51进行旁路的旁路电流路径。
[0170] 另外,电池组40经由正极端子40a、未图示的负极端子而可装卸地连接到充电装置,向各电池单元41施加来自充电装置的充电电压。利用充电装置来充电的电池组40,将正极端子40a、负极端子连接到以电池动作的电子设备,从而能够使该电子设备动作。
[0171] 充放电控制电路55具备:与从电池组件51向充电装置流过的电流路径串联连接的第3、第4电流控制元件57、58;以及控制这些电流控制元件57、58的动作的控制部59。第3、第4电流控制元件57、58例如由FET构成,通过用控制部59控制栅极电压,控制电池组件51的电流路径的导通和截断。控制部59从充电装置接受电力供给而动作,响应检测电路56进行的检测结果,当电池组件51为过放电或过充电时,以截断电流路径的方式控制电流控制元件
57、58的动作。
[0172] 这样的电池组40在正常时短路元件1的开关20未处于短路,因此如图14(B)所示,电流E流向保护元件42及电池单元41侧。
[0173] 然而,电池组40若探测到电池单元41中电压异常等,则从检测电路56向第1电流控制元件52输出异常信号,保护元件42的发热电阻器46发热。如图14(C)所示,保护元件42通过发热电阻器46加热、熔化可熔导体49,从而截断电极47(A1)、47(A2)间。由此,能够从电池组40的充放电电流路径上截断具有异常的电池单元41的该电池组件51。此外,因可熔导体49熔断而停止对发热电阻器46的供电。
[0174] 接着,电池组40通过检测电路56也向该电池组件51的第2电流控制元件53输出异常信号,短路元件1的发热电阻器3也发热。如图14(D)所示,短路元件1通过发热电阻器3加热、熔化第1、第2可熔导体8、9,从而在第1、第2电极4、5上凝聚熔化导体,开关20的第1电极端子部4a及第2电极端子部5a短路。由此,短路元件1能够形成对该电池组件51进行旁路的旁路电流路径。此外,第1、第2可熔导体8、9熔断,从而停止对发热电阻器3的供电。
[0175] 此外,保护电阻54具有与电池单元41的内阻大致相同的电阻值,从而在旁路电流路径上也形成与正常时相同的容量。
[0176] 依据这样的电池组40,在一个电池组件51发生异常的情况下,也能形成迂回该电池组件51的旁路电流路径,通过剩余的正常的电池组件51能够维持充放电功能。
[0177] 此外,本发明的保护元件不限于在锂离子二次电池的电池组使用的情况,当然也能作为以电信号进行的电流路径的截断及需要旁路的各种用途应用。另外,第1、第2电流控制元件52、53或第3、第4电流控制元件57、58的工作条件不限于电池单元41的电压异常的情况,例如通过探测周围温度的异常上升、淹没等,所有的事故而能够工作。
[0178] [短路元件(保护电阻内置)]
[0179] 另外,短路元件也可以预先内置保护电阻而形成。此外,在以下的说明中,对于与上述短路元件1或保护元件42、LED照明装置30或电池组40相同的结构,标注相同的标号并省略其细节。
[0180] 图17是在绝缘基板2上形成有保护电阻61的短路元件60的平面图。短路元件60除了上述短路元件1的结构以外,形成有与第2电极5连接的保护电阻61,隔着该保护电阻61形成有第2电极端子部5a。保护电阻61能够利用与上述发热电阻器3相同的材料,以同一工艺同时形成。
[0181] 在这样已决定电子设备或电池组40中的内阻的情况下,通过使用预先内置保护电阻61的短路元件60,能够节省安装等的工序。
[0182] 图18是示出短路元件60的电路结构的图。短路元件60的电路结构因开关20短路而第1电极端子部4a和第2电极端子部5a经由保护电阻61连接。即,短路元件60的电路结构具备:熔丝8、9;与熔丝8、9的一端连接的发热电阻器3;与熔丝8、9的未连接发热电阻器3的另一端连接的开关20;以及与开关20的端子的至少一个端子连接的保护电阻61,开关20与熔丝8、9的熔断联动而短路。
[0183] [LED补偿电路(保护电阻内置)]
[0184] 图19是示出装入短路元件60的LED照明装置62的电路结构的图。LED照明装置62的电路结构除了使用短路元件60来取代短路元件1这一点之外,具有与上述的LED照明装置30相同的结构。即,LED照明装置62的电路结构具备前述的短路元件60和发光二极管31,将开关20和熔丝8、9连接的端子4a及保护电阻61的开放端子5a与发光二极管31并联连接,发热电阻器3与保护电阻61连接,当发光二极管31出现异常时,因熔丝8、9熔化而开关20导通,从而形成旁路电流路径。在LED照明装置62的电路结构中,短路元件60的保护电阻61具有与各LED组件32的发光二极管31的内阻大致相同的电阻值。
[0185] 依据这样的LED照明装置62,在一个发光二极管31发生异常的情况下,也能形成迂回该发光二极管31的旁路电流路径,通过剩余的正常的发光二极管31能够维持照明功能。此时,LED照明装置62由于保护电阻61具有与发光二极管31的内阻大致相同的电阻值,所以在旁路电流路径上也能成为与正常时大致相同的电流值。
[0186] [电池补偿电路(保护电阻内置)]
[0187] 图20是示出装入短路元件60的电池组65的电路结构的图。电池组65的电路结构除了用短路元件60取代短路元件1这一点之外,具有与上述电池组40的电路结构相同的结构。即,电池组65的电路结构具备:前述的短路元件60;电池单元41;在电池单元41的电流路径上连接并以电信号截断当电池单元41出现异常时对该电池单元41的通电的保护元件42;探测电池单元41的异常并输出异常信号的检测电路56;以及接受检测电路56的异常信号而动作的第1、第2电流控制元件52、53,将电池单元41及保护元件42的两端与开关20的与熔丝8、
9的连接端子4a及保护电阻61的开放端子5a并联连接,在第1、第2电流控制元件52、53连接发热电阻器3的电阻器端子部3a和保护元件42的电信号的输入端子P2,当电池单元41出现异常时,第1、第2电流控制元件52、53接受来自检测电路56的异常信号而动作,进行由保护元件42进行的电池单元41的电流路径的截断和与熔丝8、9的熔断联动的开关20的短路,从而形成旁路电流路径。在电池组65的电路结构中,设在各电池组件51的短路元件60的保护电阻61具有与该电池组件51的电池单元41的内阻大致相同的电阻值。
[0188] 依据这样的电池组65,在一个电池组件51发生异常的情况下,也能形成迂回该电池组件51的旁路电流路径,通过剩余的正常的电池组件51能够维持充放电功能。此时,电池组65因为保护电阻61具有与电池单元41的内阻大致相同的电阻值,所以在旁路电流路径上也能成为与正常时相同的电流值。
[0189] 此外,在短路元件60中,也除了在绝缘基板2的背面设置外部端子12并通过通孔来连接第1电极端子部4a及第2电极端子部5a与该外部端子12以外,与上述短路元件25同样,在绝缘基板2的形成第1、第2电极4、5的表面,形成与第1电极4连续的第1外部连接电极21、第1外部连接端子22、经由保护电阻61而与第2电极5连续的第2外部连接电极23、及第2外部连接端子24也可。
[0190] [第2实施方式]
[0191] [短路元件]
[0192] 接着,对本发明的第2实施方式进行说明。在图21(A)示出短路元件101的平面图,并且在图21(B)示出短路元件101的截面图。短路元件101具备:绝缘基板102;设在绝缘基板102的第1发热电阻器121及第2发热电阻器122;互相邻接地设在绝缘基板102的第1电极104及第2电极105;与第1电极104邻接地设置并且与第1发热电阻器121电连接的第3电极106;
与第2电极105邻接地设置并且与第2发热电阻器122电连接的第4电极107;通过遍及第1、第
3电极104、106间设置而构成电流路径构成,因来自第1发热电阻器121的加热而熔断第1、第
3电极104、106间的电流路径的第1可熔导体108;以及遍及第2、第4电极105、107间而设置并且因来自第2发热电阻器122的加热而熔断第2、第4电极105、107间的电流路径的第2可熔导体109。而且,短路元件101在绝缘基板102上安装有保护内部的盖部件110。
[0193] 绝缘基板102使用例如氧化铝、玻璃陶瓷、莫来石、氧化锆等的具有绝缘性的部件以大致方形状形成。绝缘基板102除此以外,也可以使用玻璃环氧基板、苯基板等的用于印刷布线基板的材料,但是需要留意熔丝熔断时的温度。此外,绝缘基板102在背面形成有外部端子112。
[0194] 第1、第2发热电阻器121、122是电阻值较高且通电时发热的具有导电性的部件,例如由W、Mo、Ru等构成。将这些合金或者组合物、化合物的粉状体与树脂粘合剂等混合而制成膏状,利用丝网印刷技术图案形成在绝缘基板102上,并烧成等而形成。
[0195] 另外,第1、第2发热电阻器121、122在绝缘基板102上被绝缘层111覆盖。在覆盖第1发热电阻器121的绝缘层111上,形成有第1、第3电极104、106,在覆盖第2发热电阻器122的绝缘层111上,形成有第2、第4电极105、107。第1电极104在一侧与第2电极105邻接地形成并且绝缘。在第1电极104的另一侧形成有第3电极106。第1电极104和第3电极106通过连接第1可熔导体108而导通,构成短路元件101的电流路径。另外,第1电极104与面临绝缘基板102的侧面的第1电极端子部104a连接。第1电极端子部104a经由通孔与设在绝缘基板102的背面的外部端子112连接。
[0196] 另外,第3电极106经由设在绝缘基板102或者绝缘层111的第1发热体引出电极123而与第1发热电阻器121连接。另外,第1发热电阻器121经由第1发热体引出电极123,与面临绝缘基板102的侧边缘的第1电阻器端子部121a连接。第1电阻器端子部121a经由通孔与设在绝缘基板102的背面的外部端子112连接。
[0197] 在第2电极105的与第1电极104邻接的一侧相反的另一侧,形成有第4电极107。第2电极105和第4电极107连接有第2可熔导体109。另外,第2电极105与面临绝缘基板102的侧面的第2电极端子部105a连接。第2电极端子部105a经由通孔与设在绝缘基板102的背面的外部端子112连接。
[0198] 另外,第4电极107经由设在绝缘基板102或者绝缘层111的第2发热体引出电极124而与第2发热电阻器122连接。另外,第2发热电阻器122经由第2发热体引出电极124而与面临绝缘基板102的侧边缘的第2电阻器端子部122a连接。第2电阻器端子部122a经由通孔与设在绝缘基板102的背面的外部端子112连接。
[0199] 此外,第1~第4电极104、105、106、107能够使用Cu、Ag等的一般电极材料来形成,但是优选通过公知的镀层处理至少在第1、第2电极104、105的表面上形成Ni/Au镀层、Ni/Pd镀层、Ni/Pd/Au镀层等的覆膜。由此,能够防止第1、第2电极104、105的氧化,并能可靠地保持熔化导体。另外,在回流安装短路元件101的情况下,能够防止因连接第1、第2可熔导体108、109的焊锡或者形成第1、第2可熔导体108、109的外层的低熔点金属熔化而熔蚀(蚀焊锡)并切断第1、第2电极104、105。
[0200] [可熔导体]
[0201] 第1、第2可熔导体108、109由利用第1、第2发热电阻器121、122的发热迅速熔断的低熔点金属构成,能够优选使用例如以Sn为主成分的无铅焊锡。
[0202] 另外,第1、第2可熔导体108、109也可以含有低熔点金属和高熔点金属。作为低熔点金属,优选使用无铅焊锡等的焊锡,作为高熔点金属,优选使用Ag、Cu或以这些为主成分的合金等。通过含有高熔点金属和低熔点金属,在回流安装短路元件101的情况下,即便回流温度超过低熔点金属层的熔化温度而低熔点金属熔化,作为第1、第2可熔导体108、109也不至熔断。该第1、第2可熔导体108、109既可以利用镀层技术对高熔点金属成膜低熔点金属而形成,也可以利用其他众所周知的层叠技术、膜形成技术而形成。此外,第1、第2可熔导体108、109能够利用构成外层的低熔点金属,对第1及第3电极104、106或第2及第4电极105、
107焊锡连接。
[0203] 第1、第2可熔导体108、109也可以使内层为低熔点金属、外层为高熔点金属。通过使用以外层的高熔点金属层覆盖内层的低熔点金属层的全表面的可熔导体,在使用熔点比回流温度低的低熔点金属的情况下,也能抑制在回流安装时内层的低熔点金属对外部的流出。另外,在熔断时,也因内层的低熔点金属熔化而熔蚀(蚀焊锡)外层的高熔点金属,从而能够迅速熔断。
[0204] 另外,第1、第2可熔导体108、109也可以为使内层为高熔点金属、外层为低熔点金属的覆盖结构。通过使用以外层的低熔点金属层覆盖内层的高熔点金属层的全表面的可熔导体,能够经由外层的低熔点金属层连接到电极上,另外,在熔断时,由于低熔点金属层迅速熔化而熔蚀高熔点金属,所以也能迅速熔断。
[0205] 另外,第1、第2可熔导体108、109也可为层叠低熔点金属层和高熔点金属层的层叠结构。另外,也可为低熔点金属层和高熔点金属层交替层叠的4层以上的多层结构。另外,第1、第2可熔导体108、109也可以在低熔点金属层的表面沿面方向以条纹状层叠高熔点金属层。通过这些结构,也能在短时间内进行借助低熔点金属的高熔点金属的熔蚀/熔断。
[0206] 另外,第1、第2可熔导体108、109也可以由具有多个开口部的高熔点金属和插入上述开口部的低熔点金属构成。由此,与熔化的低熔点金属层相接的高熔点金属层的面积增大,因此能够在更短时间内使低熔点金属层熔蚀高熔点金属层。因此,能够更加迅速且可靠地熔断可熔导体。
[0207] 另外,第1、第2可熔导体108、109优选使低熔点金属的体积多于高熔点金属的体积。由此,第1、第2可熔导体108、109有效地通过高熔点金属层的熔蚀在短时间内进行熔断。
[0208] 此外,为了防止第1、第2可熔导体108、109的氧化,并且提高第1、第2可熔导体108、109熔化时的润湿性,在第1、第2可熔导体108、109上涂敷有焊剂115。
[0209] 短路元件101通过以盖部件110覆盖绝缘基板102来保护其内部。盖部件110具有构成短路元件101的侧面的侧壁116和构成短路元件101的上表面的顶面部117,因侧壁116连接到绝缘基板102上,成为将短路元件101的内部闭塞的盖体。该盖部件110与上述绝缘基板102同样,使用例如热塑性塑料、陶瓷、玻璃环氧基板等的具有绝缘性的部件形成。
[0210] 另外,盖部件110也可以在顶面部117的内表面侧形成有盖部电极118。盖部电极118形成在与第1、第2电极104、105重叠的位置。该盖部电极118在第1、第2发热电阻器121、
122发热、第1、第2可熔导体108、109熔化时,凝聚于第1、第2电极104、105上的熔化导体接触并润湿开,从而能够增加保持熔化导体的允许量。
[0211] [短路元件电路]
[0212] 以上那样的短路元件101具有如图22(A)(B)所示的电路结构。即,短路元件101构成:在正常时第1电极104和第2电极105绝缘,在因第1、第2发热电阻器121、122的发热而第1、第2可熔导体108、109熔化时,经由该熔化导体短路的开关120(图22(B))。而且,第1电极端子部104a和第2电极端子部105a构成开关120的两端子。另外,第1可熔导体108经由第3电极106及第1发热体引出电极123而与第1发热电阻器121连接。同样地,第2可熔导体109经由第4电极107及第2发热体引出电极124而与第2发热电阻器122连接。
[0213] 而且,如后述那样,短路元件101通过装入电子设备等,使开关120的两端子104a、105a与该电子设备的电流路径并联连接,在该电流路径上的电子部件发生异常的情况下,使开关120短路,形成对该电子部件进行旁路的旁路电流路径。
[0214] 具体而言,短路元件101在并联连接的电子部件出现异常时,从第1、第2电阻器端子部121a、122a侧供给电力,第1、第2发热电阻器121、122通电而发热。若因该热而第1、第2可熔导体108、109熔化,则熔化导体凝聚于第1、第2电极104、105上。由于第1、第2电极104、105邻接地形成,所以凝聚于第1、第2电极104、105上的熔化导体结合,由此第1、第2电极
104、105短路。即,短路元件101中,开关120的两端子间被短路(图22(B))。
[0215] 此外,因第1可熔导体108熔断而第1、第3电极104、106间被截断,因此停止对第1发热电阻器121的通电,因第2可熔导体109熔断而第2、第4电极105、107间被截断,因此停止对第2发热电阻器122的通电。
[0216] [第2可熔导体的先熔化]
[0217] 在此,短路元件101优选使第2可熔导体109先于第1可熔导体108熔化。短路元件101因为第1发热电阻器121和第2发热电阻器122分别发热,所以作为通电的定时使第2发热电阻器122先发热,然后使第1发热电阻器121发热,从而如图24所示,容易使第2可熔导体
109先于第1可熔导体108熔化,如图23(A)、(B)所示,可靠地使第1、第2可熔导体108、109的熔化导体凝聚、结合在第1、第2电极104、105上,从而能够使第1、第2电极104、105短路。
[0218] 另外,短路元件101也可以通过将第2可熔导体109形成为比第1可熔导体108窄幅,使第2可熔导体109先于第1可熔导体108熔断。通过将第2可熔导体109形成为窄幅,能够缩短熔断时间,因此能够使第2可熔导体109先于第1可熔导体108熔化。
[0219] [电极面积]
[0220] 另外,短路元件101优选使第1电极104的面积大于第3电极106,使第2电极105的面积大于第4电极107。熔化导体的保持量与电极面积成比例地增多,因此能够通过将第1、第2电极104、105的面积形成为比第3、第4电极106、107大,使更多的熔化导体凝聚于第1、第2电极104、105上,从而能够使第1、第2电极104、105间可靠地短路。
[0221] [短路元件的变形例]
[0222] 此外,短路元件101未必需要用绝缘层111来覆盖第1、第2发热电阻器121、122,如图25所示,使第1、第2发热电阻器121、122设置在绝缘基板102的内部也可。作为绝缘基板102的材料使用热传导性优异的材料,从而第1、第2发热电阻器121、122能够与隔着玻璃层等的绝缘层111的情况相等地进行加热。
[0223] 另外,如图26所示,短路元件101中,也可以使第1、第2发热电阻器121、122设置在绝缘基板102的与第1~第4电极104、105、106、107的形成面相反的背面。通过将第1、第2发热电阻器121、122形成在绝缘基板102的背面,能够以比在绝缘基板102内形成更简单的工序形成。此外,在该情况下,在第1、第2发热电阻器121、122上形成绝缘层111是有保护电阻器或确保安装时的绝缘性的意义,因而优选。
[0224] 进而,短路元件101也可以如图27所示,使第1、第2发热电阻器121、122设置在绝缘基板2的第1~第4电极104、105、106、107的形成面上。通过在绝缘基板102的表面形成第1、第2发热电阻器121、122,能够用比在绝缘基板102内形成更简单的工序形成。此外,在该情况下,也优选在第1、第2发热电阻器121、122上形成绝缘层111。
[0225] 另外,也可为具备与第1电极104或第2电极105的任一个连接的保护电阻的结构。在此,保护电阻使电阻值相当于与短路元件连接的电子部件的内阻,并小于发热电阻器
121、122的电阻值。即,在电子部件正常工作的情况下,电流不流向短路元件侧而流向电子部件侧。
[0226] 另外,适用本发明的短路元件101除了在绝缘基板102的背面设置经由通孔与第1、第2电极104、105连续的外部端子112以外,也如图28(A)(B)所示的短路元件130那样,也可以在绝缘基板102的形成第1、第2电极104、105的表面,形成与第1电极104连续的第1外部连接电极131、设在第1外部连接电极131上的一个或由多个构成的第1外部连接端子132、与第2电极105连续的第2外部连接电极133、设在第2外部连接电极133上的一个或由多个构成的第2外部连接端子134。
[0227] 第1、第2外部连接电极131、133是连接短路元件130与装入短路元件130的电子设备的电路的电极,第1外部连接电极131与第1电极104连续,第2外部连接电极133与第2电极105连续。
[0228] 第1、第2外部连接电极131、133使用Cu、Ag等的一般电极材料形成,在绝缘基板102的与第1、第2电极104、105的形成面同一面形成。即,图28所示的短路元件130中,设有第1、第2可熔导体108、109的表面成为安装面。此外,第1、第2外部连接电极131、133能够与第1、第2电极104、105同时形成。
[0229] 在第1外部连接电极131上设有第1外部连接端子132。同样地,在第2外部连接电极133上设有第2外部连接端子134。这些第1、第2外部连接端子132、134是用于对电子设备安装的连接端子,使用例如金属凸点、金属柱来形成。另外,如图28(A)所示,第1、第2外部连接端子132、134具有比设在绝缘基板102上的盖部件110更加突出的高度,能够安装在短路元件130的成为安装对象物的基板侧。
[0230] 此外,短路元件130的第1发热电阻器121隔着第1发热体引出电极123及第1电阻器端子部121a形成有第1电阻器连接端子121b。另外,短路元件130的第2发热电阻器122隔着第2发热体引出电极124及第2电阻器端子部122a形成有第2电阻器连接端子122b。第1、第2电阻器连接端子121b、122b与第1、第2外部连接端子132、134同样,利用金属凸点、金属柱来形成,经由绝缘层111向上方突出。
[0231] 这样,短路元件130不是如上述短路元件101那样在绝缘基板102的背面设置外部端子112并通过通孔连接第1、第2电极104、105和该外部端子112,而是在与第1、第2电极104、105同一表面,隔着外部连接电极131、133形成外部连接端子132、134。而且,如图28(B)所示,短路元件130构成为使第1外部连接端子132和第2外部连接端子134的合成电阻低于当第1电极104和第2电极105短路时的、第1、第2外部连接电极131、133间的导通电阻。
[0232] 由此,短路元件130提高当第1、第2电极104、105短路并构成旁路电流路径时的额定值,从而能够对应大电流。即,在作为HEV、EV等的动力源而使用的锂离子二次电池等的大电流用途中,要求进一步提高短路元件的额定值。而且,因可熔导体而短路的第1、第2外部连接电极131、133间的导通电阻能够充分地降低到能够响应额定值提高的程度(例如小于0.4mΩ)。
[0233] 然而,在绝缘基板102的背面设置外部端子112,通过通孔来连接第1、第2电极104、105与该外部端子112的短路元件101中,第1、第2电极104、105与外部端子112之间的导通电阻高(例如0.5~1.0mΩ),即便在通孔内填充导体,降低短路元件整体的导通电阻也有极限。
[0234] 另外,因为在高电阻的第1、第2电极104、105与外部端子112之间流过大电流造成的发热,还要担心旁路电流路径的破坏或对其他外部设备的热影响。
[0235] 这里,短路元件130在与第1、第2电极104、105同一表面设置外部连接端子132、134。该外部连接端子132、134设在外部连接电极131、133上,能够容易设置形状、尺寸等的自由度高、导通电阻低的端子。由此,短路元件130构成为使第1外部连接端子132和第2外部连接端子134的合成电阻低于第1电极104和第2电极105短路时的、第1、第2外部连接电极
131、133间的导通电阻。
[0236] 因此,依据短路元件130,能够从第1、第2外部连接电极131、133容易降低在短路元件101的结构中变高的先前的导通电阻,能够谋求显著提高额定值。
[0237] 作为第1、第2外部连接端子132、134,能够使用例如由以Sn为主成分的无铅焊锡构成的金属凸点或金属柱来构成。不论金属凸点或金属柱的形状如何。第1、第2外部连接端子132、134的电阻值能够从材料、形状、尺寸求出。作为一个例子,在使用Cu芯的表面涂敷焊锡的长方体的金属柱(Cu芯:0.6mm×0.6mm,截面积0.36mm2,高度1mm,电阻率17.2μmΩ·mm)的情况下,可知其一个端子的Cu芯部电阻值约为0.048mΩ,若考虑焊锡涂敷量则使第1、第2外部连接端子132、134串联连接的电阻值低到小于0.096mΩ,能够提高短路元件130整体的额定值。
[0238] 此外,短路元件130从短路时的遍及第1、第2外部连接端子132、134间的电阻值求出元件整体的全电阻值,根据该全电阻值与已知的第1、第2外部连接端子132、134的合成电阻之差,能够求出短路时的第1、第2外部连接电极131、133间的导通电阻。另外,短路元件130测定短路时的第1、第2外部连接电极131、133间的电阻,根据与短路时的元件整体的全电阻值之差,能够求出第1、第2外部连接端子132、134的合成电阻。
[0239] 另外,如图29所示,短路元件130也可以通过将第1、第2外部连接电极131、133形成为矩形状等而较宽地设置,并通过设置多个第1、第2外部连接端子132、134来降低导通电阻。除此以外,短路元件130也可以通过在较宽地设置的第1、第2外部连接电极131、133设置大直径的第1、第2外部连接端子132、134来降低导通电阻。
[0240] 另外,第1、第2外部连接端子132、134也可以通过在成为芯的高熔点金属132a、134a的表面设置低熔点金属层132b、134b而形成。作为构成低熔点金属层132b、134b的金属,能够优选使用以Sn为主成分的无铅焊锡等的焊锡,作为高熔点金属132a、134a,能够优选使用以Cu、Ag为主成分的合金等。
[0241] 通过在高熔点金属132a、134a的表面设置低熔点金属层132b、134b,在回流安装短路元件130的情况下,即便回流温度超过低熔点金属层132b、134b的熔化温度而低熔点金属熔化,作为第1、第2外部连接端子132、134也能防止熔化。另外,第1、第2外部连接端子132、134能够利用构成外层的低熔点金属连接到第1、第2外部连接电极131、133。
[0242] 第1、第2外部连接端子132、134能够利用镀层技术对高熔点金属132a、134a成膜低熔点金属而形成,另外也能通过使用其他众所周知的层叠技术、膜形成技术来形成。
[0243] 此外,第1、第2外部连接端子132、134除了利用金属凸点或金属柱形成以外,也可以通过导电镀层或涂敷导电膏而形成的导电层来形成。
[0244] 另外,第1、第2外部连接端子132、134也可以预先设在安装有短路元件130的基板等的安装对象物侧,在安装有短路元件的安装体中,与第1、第2外部连接电极131、133或者第1、第2电极104、105连接。
[0245] [电池组的电路结构]
[0246] 接着,对装入短路元件101的电子设备的电路结构进行说明。图30是示出内置有搭载于车辆、电动工具等的各种电子设备而使用的锂离子电池的电池组140的电路结构的图。如图30(A)所示,电池组140通过在电流路径上串联连接多个电池单元141,确保高电压、大电流。另外,电池组140在各电池单元141连接有在该电池单元141出现过充电或者过放电等的异常时截断电流路径的保护元件142。
[0247] 如图31(A)(B)所示,保护元件142具备:绝缘基板144;层叠在绝缘基板144并被绝缘部件145覆盖的发热电阻器146;形成在绝缘基板144的两端的电极147(A1)、147(A2);在绝缘部件145上以与发热电阻器146重叠的方式层叠的发热体引出电极148;以及两端分别与电极147(A1)、147(A2)连接、中央部与发热体引出电极148连接的可熔导体149。
[0248] 绝缘基板144利用与上述绝缘基板102同样的材料以大致方形状形成。发热电阻器146使用与上述第1、第2发热电阻器121、122同样的材料,并以同样的制法形成。保护元件
142以覆盖发热电阻器146的方式配置有绝缘部件145,以隔着该绝缘部件145而与发热电阻器146对置的方式配置有发热体引出电极148。为了有效率地向可熔导体149传递发热电阻器146的热,也可以在发热电阻器146与绝缘基板144之间层叠绝缘部件145。发热体引出电极148的一端与发热体电极150(P1)连接。另外,发热电阻器146的另一端与另一个发热体电极150(P2)连接。可熔导体149能够采用与上述第1、第2可熔导体108、109相同的导体。
[0249] 此外,在保护元件142中,也与上述短路元件101同样,为了防止可熔导体149的氧化,也可以在可熔导体149上的大致整个面涂敷焊剂。另外,为了保护内部,保护元件142也可以将盖部件承载于绝缘基板144上。
[0250] 以上那样的保护元件142具有如图32所示的电路结构。即,保护元件142是由经由发热体引出电极148串联连接的可熔导体149和经由可熔导体149的连接点通电并发热从而熔化可熔导体149的发热电阻器146构成的电路结构。保护元件142的2个电极147之中,一个与A1连接,另一个与A2连接。另外,发热体引出电极148和与它连接的发热体电极150与P1连接,另一个发热体电极150与P2连接。
[0251] 而且,如图30(A)所示,保护元件142用于锂离子二次电池的电池组140内的电路中。电池组140具有串联连接的多个电池组件184。各电池组件184包括:电池单元141;保护元件142;短路元件101;控制保护元件142的动作的第1电流控制元件181;控制短路元件101的动作的第2、第3电流控制元件182、183;以及保护电阻154。
[0252] 另外,电池组140具备:电池组件184;控制电池组件184的充放电的充放电控制电路155;以及检测各电池组件184的电池单元141的电压并且向控制保护元件142或短路元件101的动作的第1~第3电流控制元件181~183输出异常信号的检测电路156。
[0253] 各电池组件184中,保护元件142的电极147(A1)与电池单元141串联连接,电极147(A2)与电池组140的充放电电流路径连接。另外,电池组件184中,短路元件101的第2电极端子部105a经由保护电阻154而与保护元件142的开放端连接,第1电极端子部104a与电池单元141的开放端连接,从而保护元件142及电池单元141与短路元件101并联连接。另外,电池组件184中,保护元件142的发热体电极150(P2)与第1电流控制元件181连接,短路元件101的第1电阻器端子部121a与第2电流控制元件182连接,短路元件101的第2电阻器端子部122a与第3电流控制元件183连接。
[0254] 检测电路156与各电池单元141连接,检测各电池单元141的电压值,向充放电控制电路155的控制部159供给各电压值。另外,当电池单元141处于过充电电压或过放电电压时,检测电路156向具有该电池单元141的电池组件184的第1~第3电流控制元件181~183输出异常信号。
[0255] 第1~第3电流控制元件181~183例如由FET构成,通过从检测电路156输出的检测信号来进行控制,以在电池单元141的电压值成为超过既定过放电或过充电状态的电压时,使保护元件142及短路元件101动作,从而以与第3、第4电流控制元件157、158的开关动作无关地截断电池组件184的充放电电流路径,并且使短路元件101的开关120短路,形成对该电池组件184进行旁路的旁路电流路径。
[0256] 这样的电池组140在正常时,由于短路元件101的开关120没有被短路,所以如图30(A)所示,电流B流向保护元件142及电池单元141侧。
[0257] 若探测到电池单元141中电压异常等,则从检测电路156向第1电流控制元件181输出异常信号,保护元件142的发热电阻器146发热。如图30(B)所示,保护元件142通过发热电阻器146加热、熔化可熔导体149,由此截断电极147(A1)、147(A2)间。由此,能够从电池组140的充放电电流路径上截断具有异常的电池单元141的该电池组件184。此外,因可熔导体
149熔断而停止对发热电阻器146的供电。
[0258] 接着,电池组140通过检测电路156也向该电池组件184的第2电流控制元件182输出异常信号,短路元件101的第1发热电阻器121也发热。如图30(C)所示,短路元件101通过第1发热电阻器121加热、熔化第1可熔导体108,由此熔化导体凝聚于第1电极104上。另外,电池组140接着对第2电流控制元件182的输出而向第3电流控制元件183输出异常信号,使第2发热电阻器122发热。短路元件101通过第2发热电阻器122加热、熔化第2可熔导体109,由此使熔化导体凝聚于第2电极104上。
[0259] 由此,如图30(D)所示,电池组140中,开关120的第1电极端子部104a及第2电极端子部105a短路,能够形成对该电池组件184进行旁路的旁路电流路径。此外,因第1、第2可熔导体108、109熔断而停止对第1、第2发热电阻器121、122的供电。
[0260] 此外,保护电阻154具有与电池单元141的内阻大致相同的电阻值,从而在旁路电流路径上也能形成与正常时相同的容量。
[0261] 依据这样的电池组140,在一个电池组件184发生异常的情况下,也能形成迂回该电池组件184的旁路电流路径,通过剩余的正常的电池组件184能够维持充放电功能。
[0262] [短路元件(保护电阻内置)]
[0263] 另外,短路元件也可以预先内置保护电阻而形成。图33是在绝缘基板102上形成保护电阻161的短路元件160的平面图。短路元件160除了上述短路元件101的结构以外,形成有与第2电极105连接的保护电阻161,并且隔着该保护电阻161形成有第2电极端子部105a。保护电阻161能够使用与上述第1、第2发热电阻器121、122相同的材料,并以相同的工艺同时形成。
[0264] 在这样已决定电子设备或电池组中的内阻的情况下,通过使用预先内置保护电阻161的短路元件160,能够节省安装等的工序。
[0265] 图34(A)(B)是示出短路元件160的电路结构的图。短路元件160的电路结构因开关120短路而第1电极端子部104a和第2电极端子部105a经由保护电阻161连接。即,短路元件
160的电路结构具备:第1、第2可熔导体(熔丝)108、109;与第1、第2可熔导体108、109的一端连接的第1、第2发热电阻器121、122;与第1、第2可熔导体108、109的未连接第1、第2发热电阻器121、122的另一端连接的开关120;以及与开关120的端子的至少一个端子连接的保护电阻161,开关120与第1、第2可熔导体108、109的熔断联动而短路。
[0266] 此外,在短路元件160中,也除了在绝缘基板102的背面设置外部端子112并通过通孔连接第1电极端子部104a及第2电极端子部105a与该外部端子112以外,与上述短路元件130同样,也可以在绝缘基板102的形成第1、第2电极104、105的表面,形成与第1电极104连续的第1外部连接电极131、第1外部连接端子132、经由保护电阻161而与第2电极105连续的第2外部连接电极133、及第2外部连接端子134。
[0267] [电池组的电路结构(保护电阻内置)]
[0268] 图35是示出装入短路元件160的电池组170的电路结构的图。电池组170除了使用短路元件160这一点以外,具有与上述电池组140相同的结构。即,电池组170的电路结构具备:前述的短路元件160;电池单元141;连接在电池单元141的电流路径上并且在电池单元141出现异常时以电信号截断对该电池单元141的通电的保护元件142;探测电池单元141的异常并输出异常信号的检测电路156;以及接受检测电路156的异常信号而动作的第1~第3电流控制元件181、182、183,将电池单元141及保护元件142的两端与开关120的与第1、第2可熔导体108、109的连接端子104a及保护电阻161的开放端子105a并联连接,在第2、第3电流控制元件182、183连接第1、第2发热电阻器121、122的第1、第2电阻器端子部121a、122a,在第1控制元件181连接保护元件142的成为电信号的输入端子的发热体电极150(P2),当电池单元141出现异常时,第1~第3电流控制元件181、182、183接受来自检测电路156的异常信号而动作,进行由保护元件142进行的电池单元141的电流路径的截断和与第1、第2可熔导体108、109的熔断联动的开关120的短路,从而形成旁路电流路径。在电池组170中,设在各电池组件184的短路元件160的保护电阻161具有与该电池组件184的电池单元141的内阻大致相同的电阻值。
[0269] 依据这样的电池组170,在一个电池组件184发生异常的情况下,也能形成迂回该电池组件184的旁路电流路径,通过剩余的正常的电池组件184能够维持充放电功能。此时,电池组170中,保护电阻161具有与电池单元141的内阻大致相同的电阻值,从而在旁路电流路径上也能形成与正常时相同的容量。
[0270] [电池组的电路结构(控制元件共有)]
[0271] 另外,图36所示的装入短路元件160的电池组190共有第1~第3电流控制元件之中与保护元件142连接的电流控制元件和与第1电阻器端子部121a连接的电流控制元件。即,如图36所示,电池组190中,保护元件142的发热体电极150(P2)及短路元件160的第1电阻器端子部121a与第1电流控制元件191连接,短路元件160的第2电阻器端子部122a与第2电流控制元件192连接。第1、第2电流控制元件191、192与检测电路156连接,若通过检测电路156检测到电池单元141的过充电电压或过放电电压,则输出异常信号。
[0272] 第1、第2电流控制元件191、192例如由FET构成,通过从检测电路156输出的异常信号,当电池单元141的电压值超过既定过放电或过充电状态的电压时,使保护元件142及短路元件160动作。
[0273] 此时检测电路156首先向第1电流控制元件191输出异常信号,接着,向第2电流控制元件192输出异常信号。若第1电流控制元件191接收异常信号,则对保护元件142的发热电阻器146及短路元件160的第1发热电阻器121通电,使之发热。由此,电池组190中,因保护元件142的可熔导体149熔断而截断电池组件184的充放电电流路径,并且熔化短路元件160的第1可熔导体108。接着,若第2电流控制元件192接收异常信号,则对短路元件160的第2发热电阻器122通电,使之发热。由此,电池组190中,短路元件160的第2可熔导体109熔化,与先前熔化的第1可熔导体108结合,并凝聚于第1、第2电极104、105上。因此,短路元件160使开关120短路,形成对该电池组件184进行旁路的旁路电流路径。依据这样的电池组190,能够减少电流控制元件,并能简化电路结构。
[0274] [第3实施方式]
[0275] [短路元件]
[0276] 接着,对本发明的第3实施方式进行说明。在图37(A)示出短路元件201的平面图,并且在图37(B)示出短路元件201的截面图。短路元件201具备:绝缘基板202;设在绝缘基板202的第1发热电阻器221及第2发热电阻器222;互相邻接地设在绝缘基板202的第1电极204及第2电极205(A1);与第1电极204邻接地设置并且与第1发热电阻器221电连接的第3电极
206;与第2电极205(A1)邻接地设置并且与第2发热电阻器222电连接的第4电极207(P1);与第4电极207(P1)邻接地设置的第5电极231(A2);通过遍及第1、第3电极204、206间设置而构成电流路径,并通过来自第1发热电阻器221的加热而熔断第1、第3电极204、206间的电流路径的第1可熔导体208;以及从第2电极205(A1)经过第4电极207(P1)而遍及第5电极231(A2)设置,并通过来自第2发热电阻器222的加热而熔断第2、第4、第5电极205(A1)、207(P1)、231(A2)间的电流路径的第2可熔导体209。而且,短路元件201在绝缘基板202上安装有保护内部的盖部件210。
[0277] 绝缘基板202使用例如氧化铝、玻璃陶瓷、莫来石、氧化锆等的具有绝缘性的部件以大致方形状形成。绝缘基板202除此以外,也可以使用玻璃环氧基板、苯基板等的用于印刷布线基板的材料,但是需要留意熔丝熔断时的温度。此外,绝缘基板202在背面形成有外部端子212。
[0278] 第1、第2发热电阻器221、222是电阻值较高且通电时发热的具有导电性的部件,例如由W、Mo、Ru等构成。将这些合金或者组合物、化合物的粉状体与树脂粘合剂等混合而制成膏状,利用丝网印刷技术图案形成在绝缘基板2上,并烧成等而形成。
[0279] 另外,第1、第2发热电阻器221、222在绝缘基板202上被绝缘层211覆盖。在覆盖第1发热电阻器221的绝缘层211上,形成有第1、第3电极204、206,在覆盖第2发热电阻器222的绝缘层211上,形成有第2、第4、第5电极205、207、231。第1电极204在一侧与第2电极205邻接地形成并且绝缘。在第1电极204的另一侧形成有第3电极206。第1电极204和第3电极206通过连接第1可熔导体208而导通,构成短路元件201的电流路径。另外,第1电极204与面临绝缘基板202的侧面的第1电极端子部204a连接。第1电极端子部204a经由通孔与设在绝缘基板202的背面的外部端子212连接。
[0280] 另外,第3电极206经由设在绝缘基板202或者绝缘层211的第1发热体引出电极223而与第1发热电阻器221连接。另外,第1发热电阻器221经由第1发热体引出电极223,与面临绝缘基板202的侧边缘的第1电阻器端子部221a连接。第1电阻器端子部221a经由通孔与设在绝缘基板202的背面的外部端子212连接。
[0281] 在第2电极205(A1)的与第1电极204邻接的一侧相反的另一侧,形成有第4电极207(P1)。另外,在第4电极207(P1)的与第2电极205(A1)邻接的一侧相反的另一侧,形成有第5电极231(A2)。第2电极205(A1)、第4电极207(P1)及第5电极231(A2)与第2可熔导体209连接。另外,第2电极205(A1)与面临绝缘基板202的侧面的第2电极端子部205a连接。第2电极端子部205a经由通孔与设在绝缘基板202的背面的外部端子212连接。
[0282] 另外,第4电极207(P1)经由设在绝缘基板202或者绝缘层211的第2发热体引出电极224而与第2发热电阻器222连接。另外,第2发热电阻器222经由第2发热体引出电极224,与面临绝缘基板202的侧边缘的第2电阻器端子部222a(P2)连接。第2电阻器端子部222a(P2)经由通孔与设在绝缘基板202的背面的外部端子212连接。
[0283] 进而,第5电极231(A2)与面临绝缘基板202的侧面的第5电极端子部231a连接。第5电极端子部231a经由通孔与设在绝缘基板202的背面的外部端子212连接。
[0284] 此外,第1~第5电极204、205、206、207、231能够使用Cu、Ag等的一般电极材料来形成,但是优选通过公知的镀层处理至少在第1、第2电极204、205的表面上形成Ni/Au镀层、Ni/Pd镀层、Ni/Pd/Au镀层等的覆膜。由此,能够防止第1、第2电极204、205的氧化,并能可靠地保持熔化导体。另外,在回流安装短路元件201的情况下,能够防止因连接第1、第2可熔导体208、209的焊锡或者形成第1、第2可熔导体208、209的外层的低熔点金属熔化而熔蚀(蚀焊锡)并切断第1、第2电极204、205。
[0285] [可熔导体]
[0286] 第1、第2可熔导体208、209由利用第1、第2发热电阻器221、222的发热迅速熔断的低熔点金属构成,能够优选使用例如以Sn为主成分的无铅焊锡。
[0287] 另外,第1、第2可熔导体208、209也可以含有低熔点金属和高熔点金属。作为低熔点金属,优选使用无铅焊锡等的焊锡,作为高熔点金属,优选使用Ag、Cu或以这些为主成分的合金等。通过含有高熔点金属和低熔点金属,在回流安装短路元件201的情况下,即便回流温度超过低熔点金属层的熔化温度而低熔点金属熔化,作为第1、第2可熔导体208、209也不至熔断。该第1、第2可熔导体208、209既可以利用镀层技术对高熔点金属成膜低熔点金属而形成,也可以利用其他众所周知的层叠技术、膜形成技术而形成。此外,第1、第2可熔导体208、209能够利用构成外层的低熔点金属,对第1及第3电极204、206或第2、第4及第5电极
205、207、231焊锡连接。
[0288] 第1、第2可熔导体208、209也可以使内层为低熔点金属、外层为高熔点金属。通过使用以外层的高熔点金属层覆盖内层的低熔点金属层的全表面的可熔导体,在使用熔点比回流温度低的低熔点金属的情况下,也能抑制在回流安装时内层的低熔点金属对外部的流出。另外,在熔断时,也因内层的低熔点金属熔化而熔蚀(蚀焊锡)外层的高熔点金属,从而能够迅速熔断。
[0289] 另外,第1、第2可熔导体208、209也可以是使内层为高熔点金属、外层为低熔点金属的覆盖结构。通过使用以外层的低熔点金属层覆盖内层的高熔点金属层的全表面的可熔导体,能够经由外层的低熔点金属层连接到电极上,另外,在熔断时,由于低熔点金属层迅速熔化而熔蚀高熔点金属,所以也能迅速熔断。
[0290] 另外,第1、第2可熔导体208、209也可为层叠低熔点金属层和高熔点金属层的层叠结构。另外,也可为低熔点金属层和高熔点金属层交替层叠的4层以上的多层结构。另外,第1、第2可熔导体208、209也可以用高熔点金属层以条纹状局部地对构成内层的低熔点金属层的表面进行层叠。通过这些结构,也能在短时间内进行借助低熔点金属对高熔点金属的熔蚀的熔断。
[0291] 另外,第1、第2可熔导体208、209也可以由具有多个开口部的高熔点金属和插入上述开口部的低熔点金属构成。由此,与熔化的低熔点金属层相接的高熔点金属层的面积增大,因此能够在更短时间内使低熔点金属层熔蚀高熔点金属层。因此,能够更加迅速且可靠地熔断可熔导体。
[0292] 另外,第1、第2可熔导体208、209优选使低熔点金属的体积多于高熔点金属的体积。由此,第1、第2可熔导体208、209有效地通过高熔点金属层的熔蚀在短时间内进行熔断。
[0293] 此外,为了防止第1、第2可熔导体208、209的氧化,并且提高第1、第2可熔导体208、209熔化时的润湿性,在第1、第2可熔导体208、209上涂敷有焊剂215。
[0294] 短路元件201通过以盖部件210覆盖绝缘基板202来保护其内部。盖部件210具有构成短路元件201的侧面的侧壁216和构成短路元件201的上表面的顶面部217,因侧壁216连接到绝缘基板202上,成为将短路元件201的内部闭塞的盖体。该盖部件210与上述绝缘基板202同样,使用例如热塑性塑料、陶瓷、玻璃环氧基板等的具有绝缘性的部件而形成。
[0295] 另外,盖部件210也可以在顶面部217的内表面侧形成有盖部电极218。盖部电极218形成在与第1、第2电极204、205重叠的位置。该盖部电极218在第1、第2发热电阻器221、
222发热、第1、第2可熔导体208、209熔化时,凝聚于第1、第2电极204、205上的熔化导体接触并润湿开,从而能够增加保持熔化导体的允许量。
[0296] [短路元件电路]
[0297] 以上那样的短路元件201具有如图38所示的电路结构。即,短路元件201构成:在正常时第1电极204和第2电极205绝缘,在因第1、第2发热电阻器221、222的发热而第1、第2可熔导体208、209熔化时,经由该熔化导体短路的开关220。而且,第1电极端子部204a和第2电极端子部205a构成开关220的两端子。
[0298] 另外,第1可熔导体208经由第3电极206及第1发热体引出电极223而与第1发热电阻器221连接。第2可熔导体209经由第4电极207(P1)及第2发热体引出电极224而与第2发热电阻器222及第2电阻器端子部222a(P2)连接。即,连接第2可熔导体209的第2电极205(A1)、第4电极207(P1)及第5电极231(A2)作为保护元件发挥功能。
[0299] 而且,短路元件201中,若从第2电阻器端子部222a(P2)通电,则如图39所示,第2发热电阻器222发热,使第2可熔导体209熔化,从而截断经由第4电极207(P1)连接的遍及第2电极205(A1)和第5电极231(A2)的电流路径。另外,短路元件201中,若从第1电阻器端子部221a通电,则第1发热电阻器221发热,使第1可熔导体208熔化。由此,如图40所示,短路元件
201中,在第1电极204和第2电极205凝聚的第1、第2可熔导体208、209的熔化导体结合,从而能够使绝缘的第1电极204与第2电极205短路,即使开关220短路。
[0300] 此外,因第1可熔导体208熔断而第1、第3电极204、206间被截断,因此停止对第1发热电阻器221的通电,因第2可熔导体209熔断而第2、第4电极205、207间及第4、第5电极207、231间被截断,因此停止对第2发热电阻器222的通电。
[0301] [第2可熔导体的先熔化]
[0302] 在此,短路元件201优选使第2可熔导体209先于第1可熔导体208熔化。短路元件201因为第1发热电阻器221和第2发热电阻器222分别发热,所以作为通电的定时使第2发热电阻器222先发热,然后使第1发热电阻器221发热,从而如图39所示,容易使第2可熔导体
209先于第1可熔导体208熔化,如图40所示,可靠地使第1、第2可熔导体208、209的熔化导体凝聚、结合在第1、第2电极204、205上,从而能够使第1、第2电极204、205短路。
[0303] 另外,短路元件201也可以通过将第2可熔导体209形成为比第1可熔导体208窄幅,使第2可熔导体209先于第1可熔导体208熔断。通过将第2可熔导体209形成为窄幅,能够缩短熔断时间,因此能够使第2可熔导体209先于第1可熔导体208熔化。
[0304] [电极面积]
[0305] 另外,短路元件201优选使第1电极204的面积大于第3电极206,使第2电极205的面积大于第4、第5电极207、231。熔化导体的保持量与电极面积成比例地增多,因此能够通过将第1、第2电极204、205的面积形成为比第3、第4、第5电极206、207、231大,使更多的熔化导体凝聚于第1、第2电极204、205上,从而能够使第1、第2电极204、205间可靠地短路。
[0306] [短路元件的变形例]
[0307] 此外,短路元件201未必需要用绝缘层211来覆盖第1、第2发热电阻器221、222,如图41所示,使第1、第2发热电阻器221、222设置在绝缘基板202的内部也可。作为绝缘基板202的材料使用热传导性优异的材料,从而第1、第2发热电阻器221、222能够与隔着玻璃层等的绝缘层211的情况相等地进行加热。
[0308] 另外,如图42所示,短路元件201中,也可以使第1、第2发热电阻器221、222设置在绝缘基板202的与第1~第5电极204、205、206、207、231的形成面相反的背面。通过将第1、第2发热电阻器221、222形成在绝缘基板202的背面,能够以比在绝缘基板202内形成更加简单的工序形成。此外,在该情况下,在第1、第2发热电阻器221、222上形成绝缘层211是有保护电阻器或确保安装时的绝缘性的意义,因而优选。
[0309] 进而,短路元件201也可以如图43所示,使第1、第2发热电阻器221、222设置在绝缘基板2的第1~第5电极204、205、206、207、231的形成面上。通过在绝缘基板202的表面形成第1、第2发热电阻器221、222,能够用比在绝缘基板202内形成更加简单的工序形成。此外,在该情况下,也优选在第1、第2发热电阻器221、222上形成绝缘层211。
[0310] 另外,也可为具备与第1电极204或第2电极205的任一个连接的保护电阻的结构。在此,保护电阻使电阻值相当于与短路元件连接的电子部件的内阻,并小于第1或第2发热电阻器221、222的电阻值。即,在电子部件正常工作的情况下,电流不流向短路元件侧而流向电子部件侧。
[0311] 另外,适用本发明的短路元件除了在绝缘基板202的背面设置经由通孔与第1、第2电极204、205连续的外部端子212以外,也如图44(A)(B)所示的短路元件233那样,也可以在绝缘基板202的形成第1、第2电极204、205的表面,形成与第1电极204连续的第1外部连接电极234、设在第1外部连接电极234上的一个或由多个构成的第1外部连接端子235、与第2电极205连续的第2外部连接电极236、设在第2外部连接电极236上的一个或由多个构成的第2外部连接端子237。
[0312] 第1、第2外部连接电极234、236是连接短路元件233与装入短路元件233的电子设备的电路的电极,第1外部连接电极234与第1电极204连续,第2外部连接电极236与第2电极205连续。
[0313] 第1、第2外部连接电极234、236使用Cu、Ag等的一般电极材料形成,在绝缘基板202的与第1、第2电极204、205的形成面同一面形成。即,图44所示的短路元件233中,设有第1、第2可熔导体208、209的表面成为安装面。此外,第1、第2外部连接电极234、236能够与第1、第2电极204、205同时形成。
[0314] 在第1外部连接电极234上设有第1外部连接端子235。同样地,在第2外部连接电极236上设有第2外部连接端子237。这些第1、第2外部连接端子235、237是用于对电子设备安装的连接端子,使用例如金属凸点、金属柱来形成。另外,如图44(A)所示,第1、第2外部连接端子235、237具有比设在绝缘基板202上的盖部件210更加突出的高度,能够安装在短路元件233的成为安装对象物的基板侧。
[0315] 此外,短路元件233的第1发热电阻器221隔着第1发热体引出电极223及第1电阻器端子部221a形成有第1电阻器连接端子221b。另外,短路元件233的第2发热电阻器222隔着第2发热体引出电极224及第2电阻器端子部222a形成有第2电阻器连接端子222b。另外,第5电极231在第5电极端子部231a上形成有第3外部连接端子231b。第1、第2电阻器连接端子221b、222b及第3外部连接端子231b与第1、第2外部连接端子235、237同样,利用金属凸点、金属柱来形成,经由绝缘层211向上方突出。
[0316] 这样,短路元件233不是如上述短路元件201那样在绝缘基板202的背面设置外部端子212并通过通孔连接第1、第2电极204、205与该外部端子212,而是在与第1、第2电极204、205同一表面,隔着第1、第2外部连接电极234、236形成第1、第2外部连接端子235、237。
而且,如图44(B)所示,短路元件233构成为使第1外部连接端子235和第2外部连接端子237的合成电阻低于第1电极204和第2电极205短路时的、第1、第2外部连接电极234、236间的导通电阻。
[0317] 由此,短路元件233提高当第1、第2电极204、205短路并构成旁路电流路径时的额定值,从而能够对应大电流。即,在作为HEV、EV等的动力源而使用的锂离子二次电池等的大电流用途中,要求进一步提高短路元件的额定值。而且,因可熔导体而短路的第1、第2外部连接电极234、236间的导通电阻能够充分地降低到能够响应额定值提高的程度(例如小于0.4mΩ)。
[0318] 然而,在绝缘基板202的背面设置外部端子212,通过通孔来连接第1、第2电极204、205与该外部端子212的短路元件201中,第1、第2电极204、205与外部端子212之间的导通电阻高(例如0.5~1.0mΩ),即便在通孔内填充导体,降低短路元件整体的导通电阻也有极限。
[0319] 另外,因为在高电阻的第1、第2电极204、205与外部端子212之间流过大电流造成的发热,还要担心旁路电流路径的破坏或对其他外部设备的热影响。
[0320] 这里,短路元件233在与第1、第2电极204、205同一表面设置外部连接端子235、237。该外部连接端子235、237设在外部连接电极234、236上,能够容易设置形状、尺寸等的自由度高、导通电阻低的端子。由此,短路元件233构成为使第1外部连接端子235和第2外部连接端子237的合成电阻低于第1电极204和第2电极205短路时的、第1、第2外部连接电极
234、236间的导通电阻。
[0321] 因此,依据短路元件233,能够从第1、第2外部连接电极234、236容易降低在短路元件201的结构中变高的先前的导通电阻,能够谋求显著提高额定值。
[0322] 作为第1、第2外部连接端子232、234,能够使用例如由以Sn为主成分的无铅焊锡构成的金属凸点或金属柱来构成。不论金属凸点或金属柱的形状如何。第1、第2外部连接端子235、237的电阻值能够从材料、形状、尺寸求出。作为一个例子,在使用Cu芯的表面涂敷焊锡的长方体的金属柱(Cu芯:0.6mm×0.6mm,截面积0.36mm2,高度1mm,电阻率17.2μmΩ·mm)的情况下,可知其一个端子的Cu芯部电阻值约为0.048mΩ,若考虑焊锡涂敷量则使第1、第2外部连接端子235、237串联连接的电阻值低到小于0.096mΩ,能够提高短路元件233整体的额定值。
[0323] 此外,短路元件233从短路时的遍及第1、第2外部连接端子235、237间的电阻值求出元件整体的全电阻值,根据该全电阻值与已知的第1、第2外部连接端子235、237的合成电阻之差,能够求出短路时的第1、第2外部连接电极234、236间的导通电阻。另外,短路元件233测定短路时的第1、第2外部连接电极234、236间的电阻,根据与短路时的元件整体的全电阻值之差,能够求出第1、第2外部连接端子235、237的合成电阻。
[0324] 另外,如图45所示,短路元件233也可以通过将第1、第2外部连接电极234、236形成为矩形状等而较宽地设置,并通过设置多个第1、第2外部连接端子235、237来降低导通电阻。除此以外,短路元件233也可以通过在较宽地设置的第1、第2外部连接电极234、236设置大直径的第1、第2外部连接端子235、237来降低导通电阻。
[0325] 另外,第1、第2外部连接端子235、237也可以通过在成为芯的高熔点金属235a、237a的表面设置低熔点金属层235b、237b而形成。作为构成低熔点金属层235b、237b的金属,能够优选使用以Sn为主成分的无铅焊锡等的焊锡,作为高熔点金属235a、237a,能够优选使用以Cu、Ag为主成分的合金等。
[0326] 通过在高熔点金属235a、237a的表面设置低熔点金属层235b、237b,在回流安装短路元件233的情况下,即便回流温度超过低熔点金属层235b、237b的熔化温度而低熔点金属熔化,作为第1、第2外部连接端子235、237也能防止熔化。另外,第1、第2外部连接端子235、237能够利用构成外层的低熔点金属连接到第1、第2外部连接电极234、236。
[0327] 第1、第2外部连接端子235、237能够利用镀层技术对高熔点金属235a、237a成膜低熔点金属而形成,另外也能通过使用其他众所周知的层叠技术、膜形成技术来形成。
[0328] 此外,第1、第2外部连接端子235、237除了利用金属凸点或金属柱形成以外,也可以通过导电镀层或涂敷导电膏而形成的导电层来形成。
[0329] 另外,第1、第2外部连接端子235、237也可以预先设在安装有短路元件233的基板等的安装对象物侧,在安装有短路元件的安装体中,与第1、第2外部连接电极234、236或者第1、第2电极204、205连接。
[0330] [电池组的电路结构]
[0331] 接着,对装入短路元件201的电子设备的电路结构进行说明。图46是示出内置有搭载于车辆、电动工具等的各种电子设备而使用的锂离子电池的电池组240的电路结构的图。如图46(A)所示,电池组240具备多个电池组件263,该电池组件263包括:电池单元241;短路元件201;控制短路元件201的动作的第1、第2电流控制元件261、262;以及保护电阻254,这些多个电池组件263串联连接。
[0332] 此外,电池组240具备:电池组件263;控制电池组件263的充放电的充放电控制电路255;以及检测各电池组件263的电池单元241的电压并且向控制短路元件201的动作的第1、第2电流控制元件261、262输出异常信号的检测电路256。充放电控制电路255具备:在从电池组件263流入充电装置的电流路径串联连接的第3、第4电流控制元件257、258;以及控制这些电流控制元件257、258的动作的控制部259。
[0333] 各电池组件263中,短路元件201的第2电极205(A1)的第2电极端子部205a与电池组240的充放电电流路径连接,第5电极231(A2)的第5电极端子部231a与电池单元41连接,从而短路元件201与电池单元241串联连接。另外,电池组件263中,第2发热电阻器222经由第2电阻器端子部222a(P2)而与第1电流控制元件261连接。
[0334] 另外,电池组件263中,第1电极204的第1电极端子部204a经由保护电阻254而与电池单元241的开放端连接,从而开关220从电池单元241的充放电电流路径旁路。另外,电池组件263中,第1发热电阻器221经由第1电阻器端子部221a而与第2电流控制元件262连接。
[0335] 检测电路256与各电池单元241连接,检测各电池单元241的电压值,当电池单元241成为过充电电压或过放电电压时,向具有该电池单元241的电池组件263的第1、第2电流控制元件261、262输出异常信号。
[0336] 第1、第2电流控制元件261、262例如由FET构成,通过从检测电路256输出的检测信号来进行控制,以在电池单元241的电压值成为超过既定过放电或过充电状态的电压时,使短路元件201动作,从而以与第3、第4电流控制元件257、258的开关动作无关地截断电池组件263的充放电电流路径,并且使短路元件201的开关220短路,形成对该电池组件263进行旁路的旁路电流路径。
[0337] 这样的电池组240在正常时,如图46(A)所示,由于短路元件201的开关220没有被短路,电流经由第2可熔导体209流向电池单元241侧。
[0338] 若探测到电池单元241中电压异常等,则从检测电路256向第1电流控制元件261输出异常信号,短路元件201的第2发热电阻器222发热。如图46(B)所示,短路元件201通过第2发热电阻器222加热、熔化第2可熔导体209,由此截断第2电极205(A1)与第4电极207(P1)之间以及第4电极207(P1)与第5电极231(A2)之间。由此,如图46(B)所示,能够从电池组240的充放电电流路径上截断具有异常的电池单元241的该电池组件263。此外,因第2可熔导体209熔断而停止对第2发热电阻器222的供电。
[0339] 接着,电池组240中,因检测电路256而对该电池组件263的第2电流控制元件262也稍迟于第1电流控制元件261而输出异常信号,短路元件201的第1发热电阻器221也发热。短路元件201通过第1发热电阻器221加热、熔化第1可熔导体208,由此凝聚于第1电极204和第2电极205的第1、第2可熔导体208、209的熔化导体结合。由此,处于绝缘的第1电极204与第2电极205短路,开关220的第1电极端子部204a及第2电极端子部205a短路。由此,如图46(C)所示,短路元件201能够形成对该电池组件263进行旁路的旁路电流路径。此外,因第1可熔导体208熔断而停止对第1发热电阻器221的供电。
[0340] 此外,保护电阻254具有与电池单元241的内阻大致相同的电阻值,从而在旁路电流路径上也能形成与正常时相同的容量。
[0341] 依据这样的电池组240,在一个电池组件263发生异常的情况下,也能形成迂回该电池组件263的旁路电流路径,通过剩余的正常的电池组件263能够维持充放电功能。
[0342] [短路元件(保护电阻内置)]
[0343] 另外,短路元件也可以预先内置保护电阻而形成。图47是在绝缘基板202上形成保护电阻271的短路元件270的平面图。短路元件270除了上述短路元件201的结构以外,形成有与第1电极204连接的保护电阻271,并且隔着该保护电阻271形成有第1电极端子部204a。保护电阻271能够使用与上述第1、第2发热电阻器221、222相同的材料,并以相同的工艺同时形成。
[0344] 在这样已决定电子设备或电池组中的内阻的情况下,通过使用预先内置保护电阻271的短路元件270,能够节省安装等的工序。
[0345] 图48是示出短路元件270的电路结构的图。短路元件270的电路结构因开关220短路而第1电极端子部204a和第2电极端子部205a经由保护电阻271连接。即,短路元件270的电路结构具备:第1可熔导体(熔丝)208;与第1可熔导体208的一端连接的第1发热电阻器221;与第1可熔导体208的未连接第1发热电阻器221的另一端连接的开关220;以及与开关
220的端子的至少一个端子连接的保护电阻271,开关220与第1可熔导体208的熔断联动而短路。
[0346] 此外,在短路元件270中,也除了在绝缘基板202的背面设置外部端子212并通过通孔连接第1电极端子部204a及第2电极端子部205a与该外部端子212以外,与上述短路元件233同样,也可以在绝缘基板202的形成第1、第2电极204、205的表面,形成经由保护电阻271与第1电极204连续的第1外部连接电极234、第1外部连接端子235、与第2电极205连续的第2外部连接电极236以及第2外部连接端子237。
[0347] [电池组的电路结构(保护电阻内置)]
[0348] 图49是示出装入短路元件270的电池组280的电路结构的图。电池组280除了使用短路元件270来取代短路元件201这一点以外,具有与上述电池组240相同的结构。即,电池组280具备多个电池组件273,该电池组件273包括:电池单元241;短路元件270;以及控制短路元件270的动作的第1、第2电流控制元件261、262,这些多个电池组件273串联连接。在电池组280中,设在各电池单元的短路元件270的保护电阻271,具有与该电池组件273的电池单元241的内阻大致相同的电阻值。
[0349] 依据这样的电池组280,在一个电池组件273发生异常的情况下,也能形成迂回该电池组件273的旁路电流路径,通过剩余的正常的电池组件273能够维持充放电功能。此时,电池组280中,保护电阻271具有与电池单元241的内阻大致相同的电阻值,从而在旁路电流路径上也能形成与正常时相同的电流容量。
[0350] 标号说明
[0351] 1:短路元件;2:绝缘基板;3:发热电阻器;3a:电阻器端子部;3b:电阻器连接端子;4:第1电极;4a:第1电极端子部;5:第2电极;5a:第2电极端子部;6:第3电极;7:第4电极;8:
第1可熔导体;9:第2可熔导体;10:盖部件;11:绝缘层;12:外部端子;13:发热体引出电极;
15:焊剂;18:盖部电极;20:开关;21:第1外部连接电极;22:第1外部连接端子;23:第2外部连接电极;24:第2外部连接端子;25:短路元件;30:LED照明装置;31:发光二极管;32:LED组件;34:保护电阻;40:电池组;41:电池单元;42:保护元件;44:绝缘基板;45:绝缘部件;46:
发热电阻器;47:电极;48:发热体引出电极;49:可熔导体;50:发热体电极;51:电池组件;
52:第1电流控制元件;53:第2电流控制元件;54:保护电阻;55:充放电控制电路;56:检测电路;57:第3电流控制元件;58:第4电流控制元件;59:控制部;60:短路元件;61:保护电阻;
62:LED照明装置;65:电池组;101:短路元件;102:绝缘基板;104:第1电极;104a:第1电极端子部;105:第2电极;105a:第2电极端子部;106:第3电极;107:第4电极;108:第1可熔导体;
109:第2可熔导体;110:盖部件;111:绝缘层;112:外部端子;115:焊剂;118:盖部电极;120:
开关;121:第1发热电阻器;121a:第1电阻器端子部;121b:第1电阻器连接端子;122:第2发热电阻器;122a:第2电阻器端子部;122b:第2电阻器连接端子;123:第1发热体引出电极;
124:第1发热体引出电极;130:短路元件;131:第1外部连接电极;132:第1外部连接端子;
133:第2外部连接电极;134:第2外部连接端子;140:电池组;141:电池单元;142:保护元件;
144:绝缘基板;145:绝缘部件;146:发热电阻器;147:电极;148:发热体引出电极;149:可熔导体;150:发热体电极;154:保护电阻;155:充放电控制电路;156:检测电路;157:第3电流控制元件;158:第4电流控制元件;159:控制部;160:短路元件;161:保护电阻;170:电池组;
181:第1电流控制元件;182:第2电流控制元件;183:第3电流控制元件;184:电池组件;190:
电池组;191:第1电流控制元件;192:第2电流控制元件;201:短路元件;202:绝缘基板;204:
第1电极;204a:第1电极端子部;205:第2电极;205a:第2电极端子部;206:第3电极;207:第4电极;208:第1可熔导体;209:第2可熔导体;210:盖部件;211:绝缘层;212:外部端子;215:
焊剂;218:盖部电极;220:开关;221:第1发热电阻器;221a:第1电阻器端子部;221b:第1电阻器连接端子;222:第2发热电阻器;222a:第2电阻器端子部;222b:第2电阻器连接端子;
223:第1发热体引出电极;224:第2发热体引出电极;231:第5电极;231a:第5电极端子部;
231b:第3外部连接端子;233:短路元件;234:第1外部连接电极;235:第1外部连接端子;
236:第2外部连接电极;237:第2外部连接端子;240:电池组;241:电池单元;254:保护电阻;
255:充放电控制电路;256:检测电路;257:第3电流控制元件;258:第4电流控制元件;259:
控制部;261:第1电流控制元件;262:第2电流控制元件;263:电池组件;270:短路元件;271:
保护电阻;273:电池组件;280:电池组。