JP4734778B2

JP4734778B2 - Thermal fuse

Info

Publication number: JP4734778B2
Application number: JP2001184497A
Authority: JP
Inventors: 篤司河野; 正敏伊▲崎▼
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-06-19
Filing date: 2001-06-19
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2021-06-19
Also published as: JP2003007185A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子機器およびリチウムイオン等の２次電池の過熱保護に用いられる温度ヒューズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近来、携帯電話、ノートパソコン、ビデオカメラ等の携帯機器に高容量のリチウムイオン、リチウムポリマー等の２次電池が多用されている。これらの２次電池はエネルギー密度が高く、過充電やショート時に大きな電流が流れて異常発熱する可能性があるので、２次電池の側面あるいは底面に抵抗溶接、スポット溶接等で温度ヒューズを取り付け、異常発熱を感知し回路を遮断している。この温度ヒューズは、２次電池の薄形、小形化に対応した薄形が強く望まれている。
【０００３】
従来の温度ヒューズとしては特公平７−９５４１９号公報に記載されたものが知られている。
【０００４】
以下、従来の温度ヒューズについて図面を参照しながら説明する。
【０００５】
図５は従来の温度ヒューズの断面図である。図５において、第１の絶縁フィルム１の下面に設けられ、端部がそれぞれ第１の絶縁フィルム１の下面から上面に表出した膨出部１ａをそれぞれ有する一対のリード導体２と、この一対のリード導体２の第１の絶縁フィルム１の上面に表出した膨出部１ａ間に設けられ表面にフラックス３が塗布された可溶合金４と、この可溶合金４を覆うように第１の絶縁フィルム１の上面に接着された第２の絶縁フィルム５とを備えて構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように構成された従来の温度ヒューズは、リード導体２と可溶合金４とが接続される位置が生産上のばらつきによって変動するため、リード導体２と可溶合金４との接続位置のばらつきが生じ、これにより、可溶合金４のリード導体２間の抵抗値がばらつくため、可溶合金４に電流が流れると可溶合金４の発熱もばらつき、この結果、可溶合金４の溶断時間がばらつき、溶断特性が安定しないという課題を有していた。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、安定した溶断特性を有する温度ヒューズを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、以下の構成を有するものである。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の発明は、特に、金属層を可溶合金に対してリード導体より濡れ性が良く、さらに金属層の幅を金属層と接触している可溶合金の部分の幅と略等しくしたという構成を有しており、これにより、リード導体と可溶合金とが接続される位置が生産上のばらつきによって変動することを防止できるため、リード導体と可溶合金との接続位置のばらつきが抑えられ、これにより、可溶合金のリード導体間の抵抗値がばらつくことを防止できるため、可溶合金に電流が流れたとき可溶合金の発熱のばらつきも抑えられ、この結果、可溶合金の溶断時間がばらつくことはなく、溶断特性が安定した温度ヒューズが得られるという作用効果が得られる。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、金属層を可溶合金に対してリード導体より濡れ性が良く、さらに金属層の幅を金属層と接触している可溶合金の部分の幅と略等しくしたという構成を有しており、これにより、リード導体と可溶合金とが接続される位置が生産上のばらつきによって変動することを防止できるため、リード導体と可溶合金との接続位置のばらつきが抑えられ、これにより、可溶合金のリード導体間の抵抗値がばらつくことを防止できるため、可溶合金に電流が流れたとき可溶合金の発熱のばらつきも抑えられ、この結果、可溶合金の溶断時間がばらつくことはなく、溶断特性が安定した温度ヒューズが得られるという作用効果が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１、２に記載の発明について説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の形態１における温度ヒューズの一部切欠上面図、図２は同Ａ−Ａ断面図である。
【００１３】
図１、図２において、第１の絶縁フィルム１１の両端部に設けられた一対のリード導体１２と、この一対のリード導体１２のそれぞれ互いに対向する端部に設けられた金属層１３と、この金属層１３と接続されるように一対のリード導体１２間に設けられた可溶合金１４と、この可溶合金１４を覆うように第１の絶縁フィルム１１に接着された第２の絶縁フィルム１５とを備え、金属層１３は可溶合金１４に対してリード導体１２より濡れ性が良く、さらに金属層１３の幅は金属層１３と接触している可溶合金１４の部分の幅と略等しくなっている。
【００１４】
第１の絶縁フィルム１１は、シート状でポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、フェノール樹脂、シリコン等の樹脂からなる。
【００１５】
一対のリード導体１２は、それぞれ平板で銅、ニッケル、ニッケル合金などの導電性の良好な金属からなり、第１の絶縁フィルム１１の上面の両端部に設けられている。なお、リード導体１２の形状は平板状でなく、線状でも構わない。
【００１６】
また、リード導体１２をニッケル、ニッケル合金などの難酸化性金属で構成すれば、携帯電話やノートパソコン等の必需品となっている２次電池の配線に使用されているニッケルリード導体に対して抵抗溶接、スポット溶接が容易にできるという効果が得られる。
【００１７】
金属層１３は、一対のリード導体１２のそれぞれ互いに対向する端部に設けられている。また、可溶合金１４に対してリード導体１２より濡れ性の大きい金属あるいはこれらの合金で構成され、その可溶合金１４との接続性はリード導体１２と可溶合金１４との接続性より良好である。さらに、金属層１３の幅Ｂは金属層１３と接触している可溶合金１４の部分の幅Ｃと略等しくなっている。このとき、金属層１３の幅Ｂと、金属層１３と接触している可溶合金１４の部分の幅Ｃとは溶断特性がばらつかない程度に規定する必要がある。
【００１８】
可溶合金１４は板状または略円柱状で、錫、鉛、ビスマス、インジウム、カドミウム、銀、銅等の金属からなる合金である。また、その表面にはフラックス１６が塗布されている。
【００１９】
第２の絶縁フィルム１５は、シート状でポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、フェノール樹脂、シリコン等の樹脂からなる。また、可溶合金１４、フラックス１６を覆うように第１の絶縁フィルム１１の上面に接着され、これにより、可溶合金１４およびフラックス１６を密閉できるため、これらの酸化劣化を防止できる。さらに、第２の絶縁フィルム１５は第１の絶縁フィルム１１と同材料であることが好ましい。
【００２０】
上記した本実施の形態１における温度ヒューズは、金属層１３を可溶合金１４に対してリード導体１２より濡れ性が良く、さらに金属層１３の幅Ｂを金属層１３と接触している可溶合金１４の部分の幅Ｃと略等しくしたため、リード導体１２と可溶合金１４とが接続される位置が生産上のばらつきによって変動することを防止でき、これにより、リード導体１２と可溶合金１４との接続位置のばらつきが抑えられるため、可溶合金１４のリード導体１２間の抵抗値がばらつくことを防止でき、可溶合金１４に電流が流れたとき可溶合金１４の発熱のばらつきも抑えられ、この結果、溶融温度が同じ可溶合金１４に対する溶融に至るまでの時間、すなわち溶断特性がばらつくことはなく、溶断特性の安定した温度ヒューズが得られるという効果を得ることができる。
【００２１】
また、金属層１３の幅Ｂを金属層１３と接触している可溶合金１４の部分の幅Ｃの１．０〜１．５倍とすれば、金属層１３と接触している可溶合金１４の部分の幅Ｃが金属層１３の幅Ｂより広くなった場合のように可溶合金１４と金属層１３との接続面積が小さくなり可溶合金１４のリード導体１２との接続が不安定になることを防止でき、さらに、リード導体１２と可溶合金１４とが接続される位置が生産上のばらつきによって変動することを防止できるため、溶断特性の安定した温度ヒューズが得られる。
【００２２】
すなわち、金属層１３の幅Ｂを金属層１３と接触している可溶合金１４の部分の幅Ｃに対して１．０倍より小さくすると、金属層１３と可溶合金１４の接続面積が小さくなり不安定な接続となり、金属層１３の幅Ｂを金属層１３と接触している可溶合金１４の部分の幅Ｃに対して１．５倍より大きくすると金属層１３の幅Ｂが広くなるため、金属層１３と可溶合金１４との接続位置が安定せずばらつきが生じる。
【００２３】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項３に記載の発明について説明する。
【００２４】
図３は本発明の実施の形態２における温度ヒューズの一部切欠上面図、図４は同Ａ−Ａ断面図である。
【００２５】
なお、実施の形態１と同様の構成を有するものについては、同一符号を付してその説明を省略する。
【００２６】
図３、図４において、実施の形態１と相違する点は、一対のリード導体１２の各先端部の一部が第１の絶縁フィルム１１の下面より上面に表出する膨出部１２ａを設け、リード導体１２と第１の絶縁フィルム１１との位置関係を安定化させるように形成された点である。
【００２７】
上記した本発明の実施の形態２における温度ヒューズは、金属層１３を可溶合金１４に対してリード導体１２より濡れ性が良く、さらに金属層１３の幅Ｂを金属層１３と接触している可溶合金１４の部分の幅Ｃと略等しくしたため、リード導体１２と可溶合金１４とが接続される位置が生産上のばらつきによって変動することを防止でき、これにより、リード導体１２と可溶合金１４との接続位置のばらつきが抑えられるため、可溶合金１４のリード導体１２間の抵抗値がばらつくことを防止でき、可溶合金１４に電流が流れたとき可溶合金１４の発熱のばらつきも抑えられ、さらにリード導体１２の膨出部１２ａの位置が安定し可溶合金１４との接続位置が安定し、この結果、可溶合金１４の溶断時間がばらつくことはなく、溶断特性が安定した温度ヒューズが得られるという効果が得られる。
【００２８】
また、実施の形態１で説明したように、金属層１３の幅Ｂを金属層１３と接触している可溶合金１４の部分の幅Ｃの１．０〜１．５倍とすれば、同様に、可溶合金１４のリード導体１２との接続が不安定になることを防止でき、さらに、リード導体１２と可溶合金１４とが接続される位置が生産上のばらつきによって変動することを防止できるため、溶断特性が安定した温度ヒューズが得られる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明は、金属層は可溶合金に対してリード導体より濡れ性が良く、さらに金属層の幅は金属層と接触している可溶合金の部分の幅と略等しくしたという構成を有しており、これにより、リード導体と可溶合金とが接続される位置が生産上のばらつきによって変動することを防止できるため、リード導体と可溶合金との接続位置のばらつきが抑えられ、これにより、可溶合金のリード導体間の抵抗値がばらつくことを防止できるため、可溶合金に電流が流れたとき可溶合金の発熱のばらつきも抑えられ、この結果、可溶合金の溶断時間がばらつくことはなく、溶断特性が安定した温度ヒューズが得られるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における温度ヒューズの一部切欠上面図
【図２】同Ａ−Ａ断面図
【図３】本発明の実施の形態２における温度ヒューズの一部切欠上面図
【図４】同Ａ−Ａ断面図
【図５】従来の温度ヒューズの断面図
【符号の説明】
１１第１の絶縁フィルム
１２リード導体
１３金属層
１４可溶合金
１５第２の絶縁フィルム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermal fuse used for overheating protection of secondary batteries such as electronic devices and lithium ions.
[0002]
[Prior art]
Recently, secondary batteries such as high-capacity lithium ions and lithium polymers are widely used in portable devices such as mobile phones, notebook computers, and video cameras. These secondary batteries have high energy density, and a large current may flow when overcharged or short-circuited, so abnormal heat may be generated, so a temperature fuse is attached to the side or bottom of the secondary battery by resistance welding, spot welding, etc. Abnormal heat is detected and the circuit is shut off. The thermal fuse is strongly desired to be a thin type corresponding to the reduction in size and size of the secondary battery.
[0003]
A conventional thermal fuse described in Japanese Patent Publication No. 7-95419 is known.
[0004]
A conventional thermal fuse will be described below with reference to the drawings.
[0005]
FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional thermal fuse. In FIG. 5, a pair of lead conductors 2 provided on the lower surface of the first insulating film 1 and having end portions each protruding from the lower surface of the first insulating film 1 to the upper surface, and the pair of lead conductors 2. A soluble alloy 4 provided between the bulging portions 1a exposed on the upper surface of the first insulating film 1 of the lead conductor 2 and having a flux 3 applied to the surface thereof, and a first so as to cover the soluble alloy 4 And a second insulating film 5 bonded to the upper surface of the insulating film 1.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional thermal fuse configured as described above, the position at which the lead conductor 2 and the fusible alloy 4 are connected varies depending on production variations. As a result, the resistance value between the lead conductors 2 of the fusible alloy 4 varies. Therefore, when current flows through the fusible alloy 4, the heat generation of the fusible alloy 4 also fluctuates. As a result, the fusible alloy 4 is blown out. There was a problem that time fluctuated and fusing characteristics were not stable.
[0007]
The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a thermal fuse having stable fusing characteristics.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
[0009]
In the invention according to claim 1 of the present invention, in particular, the metal layer has better wettability with respect to the soluble alloy than the lead conductor, and the width of the metal layer is in contact with the metal layer. Since the position where the lead conductor and the fusible alloy are connected can be prevented from fluctuating due to variations in production, the width between the lead conductor and the fusible alloy can be prevented. The variation in the connection position is suppressed, which prevents the resistance value between the lead conductors of the fusible alloy from varying. As a result, the fusing time of the fusible alloy does not vary, and the effect of obtaining a thermal fuse with stable fusing characteristics can be obtained.
[0010]
In the invention according to claim 2 of the present invention, in particular, the metal layer has better wettability than the lead conductor with respect to the soluble alloy, and the width of the metal layer is in contact with the metal layer. Since the position where the lead conductor and the fusible alloy are connected can be prevented from fluctuating due to variations in production, the width between the lead conductor and the fusible alloy can be prevented. The variation in the connection position is suppressed, which prevents the resistance value between the lead conductors of the fusible alloy from varying. As a result, the fusing time of the fusible alloy does not vary, and the effect of obtaining a thermal fuse with stable fusing characteristics can be obtained.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
Hereinafter, the first and second aspects of the present invention will be described with reference to the first and second aspects of the present invention.
[0012]
FIG. 1 is a partially cutaway top view of a thermal fuse according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG.
[0013]
1 and 2, a pair of lead conductors 12 provided at both ends of the first insulating film 11, a metal layer 13 provided at each of the pair of lead conductors 12 facing each other, A fusible alloy 14 provided between the pair of lead conductors 12 to be connected to the metal layer 13 and a second insulating film 15 bonded to the first insulating film 11 so as to cover the fusible alloy 14. The metal layer 13 has better wettability than the lead conductor 12 with respect to the fusible alloy 14, and the width of the metal layer 13 is substantially equal to the width of the portion of the fusible alloy 14 in contact with the metal layer 13. It has become.
[0014]
The first insulating film 11 is a sheet and is made of a resin such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, phenol resin, or silicon.
[0015]
Each of the pair of lead conductors 12 is a flat plate made of a metal having good conductivity such as copper, nickel, or a nickel alloy, and is provided at both ends of the upper surface of the first insulating film 11. The shape of the lead conductor 12 may not be flat but linear.
[0016]
Further, if the lead conductor 12 is made of a hardly oxidizable metal such as nickel or nickel alloy, the lead conductor 12 is resistant to the nickel lead conductor used in the wiring of the secondary battery, which is an essential item for cellular phones and laptop computers. The effect that welding and spot welding can be performed easily is obtained.
[0017]
The metal layer 13 is provided at the ends of the pair of lead conductors 12 that face each other. Further, it is made of a metal having higher wettability than the lead conductor 12 with respect to the fusible alloy 14 or an alloy thereof, and the connectivity with the fusible alloy 14 is better than the connectivity between the lead conductor 12 and the fusible alloy 14. It is. Further, the width B of the metal layer 13 is substantially equal to the width C of the portion of the fusible alloy 14 in contact with the metal layer 13 . At this time, the width B of the metal layer 13 and the width C of the portion of the fusible alloy 14 that is in contact with the metal layer 13 need to be defined so that the fusing characteristics do not vary.
[0018]
The fusible alloy 14 has a plate shape or a substantially cylindrical shape, and is an alloy made of a metal such as tin, lead, bismuth, indium, cadmium, silver, or copper. Moreover, the flux 16 is apply | coated to the surface.
[0019]
The second insulating film 15 is in the form of a sheet and is made of a resin such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, phenol resin, or silicon. Moreover, since it adhere | attaches on the upper surface of the 1st insulating film 11 so that the soluble alloy 14 and the flux 16 may be covered, and thereby the soluble alloy 14 and the flux 16 can be sealed, these oxidation deteriorations can be prevented. Further, the second insulating film 15 is preferably made of the same material as the first insulating film 11.
[0020]
In the thermal fuse in the first embodiment described above, the metal layer 13 has better wettability than the lead conductor 12 with respect to the fusible alloy 14, and the fusible metal B 13 is in contact with the metal layer 13 at the width B. Since the width C of the portion of the alloy 14 is substantially equal, the position where the lead conductor 12 and the fusible alloy 14 are connected can be prevented from fluctuating due to variations in production, and thus the lead conductor 12 and the fusible alloy 14 can be prevented. Variation in the connection position between the lead conductors 12 of the fusible alloy 14 can be prevented from varying, and variation in the heat generation of the fusible alloy 14 when current flows through the fusible alloy 14 is also suppressed. As a result, the time until the melting of the fusible alloy 14 having the same melting temperature, that is, the fusing characteristics does not vary, and a temperature fuse with stable fusing characteristics can be obtained. It is possible to obtain.
[0021]
Further, if the width B of the metal layer 13 is 1.0 to 1.5 times the width C of the portion of the soluble alloy 14 in contact with the metal layer 13, the soluble alloy in contact with the metal layer 13 14, the connection area between the fusible alloy 14 and the metal layer 13 is reduced and the connection between the fusible alloy 14 and the lead conductor 12 is unstable, as in the case where the width C of the portion 14 is wider than the width B of the metal layer 13. Furthermore, since the position where the lead conductor 12 and the fusible alloy 14 are connected can be prevented from fluctuating due to production variations, a thermal fuse with stable fusing characteristics can be obtained.
[0022]
That is, if the width B of the metal layer 13 be less than 1.0 times for the width C of the portion of the metal layer 13 and in contact with and fusible alloy 14, small connection area of the metal layer 13 and fusible alloy 14 will become unstable connection, the width B of the metal layer 13 is the width B of the metal layer 13 when for the width C of the portion of the fusible alloy 14 in contact to greater than 1.5 times the metal layer 13 is wider For this reason, the connection position of the metal layer 13 and the fusible alloy 14 is not stable and varies.
[0023]
(Embodiment 2)
The second aspect of the present invention will be described below with reference to the third aspect of the present invention.
[0024]
3 is a partially cutaway top view of a thermal fuse in Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA.
[0025]
In addition, about the thing which has the structure similar to Embodiment 1, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
[0026]
3 and 4, the difference from the first embodiment is that a bulging portion 12a is provided in which a part of each tip portion of the pair of lead conductors 12 is exposed from the lower surface of the first insulating film 11 to the upper surface. This is a point formed so as to stabilize the positional relationship between the lead conductor 12 and the first insulating film 11.
[0027]
In the above-described thermal fuse according to the second embodiment of the present invention, the metal layer 13 has better wettability than the lead conductor 12 with respect to the fusible alloy 14, and the width B of the metal layer 13 is in contact with the metal layer 13. Since the width C of the portion of the fusible alloy 14 is substantially equal, the position where the lead conductor 12 and the fusible alloy 14 are connected can be prevented from fluctuating due to variations in production. Since variation in the connection position with the alloy 14 is suppressed, it is possible to prevent the resistance value between the lead conductors 12 of the fusible alloy 14 from varying, and variation in heat generation of the fusible alloy 14 when a current flows through the fusible alloy 14. Furthermore, the position of the bulging portion 12a of the lead conductor 12 is stabilized and the connection position with the fusible alloy 14 is stabilized. As a result, the fusing time of the fusible alloy 14 does not vary and the fusing characteristics are low. Effect is obtained that the temperature fuse that can be obtained.
[0028]
Further, as described in the first embodiment, if the width B of the metal layer 13 is set to 1.0 to 1.5 times the width C of the portion of the fusible alloy 14 in contact with the metal layer 13 , the same applies. In addition, the connection of the fusible alloy 14 with the lead conductor 12 can be prevented from becoming unstable, and the position where the lead conductor 12 and the fusible alloy 14 are connected is prevented from fluctuating due to variations in production. Therefore, a thermal fuse with stable fusing characteristics can be obtained.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the metal layer has better wettability than the lead conductor with respect to the fusible alloy, and the width of the metal layer is substantially equal to the width of the portion of the fusible alloy in contact with the metal layer. As a result, the position where the lead conductor and the fusible alloy are connected can be prevented from fluctuating due to variations in production, so the variation in the connecting position between the lead conductor and the fusible alloy is suppressed. As a result, it is possible to prevent the resistance value between the lead conductors of the fusible alloy from varying, so that variation in heat generation of the fusible alloy when current flows through the fusible alloy can be suppressed. The fusing time does not vary, and there is an effect that a thermal fuse with stable fusing characteristics can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cutaway top view of a thermal fuse according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA. FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional thermal fuse.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 1st insulating film 12 Lead conductor 13 Metal layer 14 Soluble alloy 15 2nd insulating film

Claims

A pair of lead conductors provided at both ends of the first insulating film, a metal layer provided at each end of the pair of lead conductors, and the pair of leads connected to the metal layer A thermal fuse comprising a fusible alloy provided between lead conductors and a second insulating film bonded to the first insulating film so as to cover the fusible alloy, wherein the metal layer is the A thermal fuse that has better wettability than the lead conductor with respect to the fusible alloy, and that the width of the metal layer is substantially equal to the width of the portion of the fusible alloy in contact with the metal layer .

A pair of lead conductors provided on the lower surface of the first insulating film, each having an end portion exposed from the lower surface of the first insulating film to the upper surface, and the upper surface of the first insulating film of the pair of lead conductors A metal layer provided at the exposed end, a fusible alloy provided between the pair of lead conductors so as to be connected to the metal layer, and the first insulation so as to cover the fusible alloy A thermal fuse comprising a second insulating film bonded to the upper surface of the film, wherein the metal layer has better wettability to the fusible alloy than the lead conductor, and the width of the metal layer is A thermal fuse approximately equal to the width of the portion of the fusible alloy in contact with the metal layer .