短路元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用電信號使開放狀態(tài)的電源線或信號線物理且電性短路的短路元件。
【背景技術(shù)】
[0002]經(jīng)充電能夠反復(fù)利用的大部分二次電池，被加工成電池組而提供給用戶。特別是在重量能量密度高的鋰離子二次電池中，為了確保用戶及電子設(shè)備的安全，一般在電池組內(nèi)置過充電保護(hù)、過放電保護(hù)等的很多保護(hù)電路，具有在既定的情況下截?cái)嚯姵亟M的輸出的功能。
[0003]這種保護(hù)元件中，有利用內(nèi)置于電池組的FET開關(guān)來進(jìn)行輸出的導(dǎo)通/截止(0N/OFF)，從而進(jìn)行電池組的過充電保護(hù)或過放電保護(hù)動(dòng)作的元件。然而，因某些原因而FET開關(guān)被短路破壞的情況下、被施加雷涌等而流過瞬間性大電流的情況下、或者因電池單元的壽命而輸出電壓異常降低或者反而輸出過大的異常電壓或者電池單元各自電壓偏差變大的情況下，電池組、電子設(shè)備都必須進(jìn)行保護(hù)，以免發(fā)生起火等的事故。因此，為了在這樣能夠假設(shè)的任何異常狀態(tài)中也安全地截?cái)嚯姵貑卧妮敵?，使用由具有通過來自外部的信號截?cái)嚯娏髀窂降墓δ艿你〗z元件構(gòu)成的保護(hù)元件。
[0004]作為面向鋰離子二次電池等的保護(hù)電路的保護(hù)元件，如在專利文獻(xiàn)1記載的那樣，電流路徑上的遍及第1電極、發(fā)熱體引出電極、第2電極間而連接可熔導(dǎo)體，從而形成電流路徑的一部分，使該電流路徑上的可熔導(dǎo)體利用過電流進(jìn)行自發(fā)熱而熔斷，或者通過對設(shè)在保護(hù)元件內(nèi)部的發(fā)熱體通電、使之發(fā)熱來熔斷。在這樣的保護(hù)元件中，通過使熔化的液體狀的可熔導(dǎo)體集中于連在發(fā)熱體的導(dǎo)體層上，使第1、第2電極間分離并截?cái)嚯娏髀窂健?br>[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開2010 - 003665號公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特開2004 - 185960號公報(bào)專利文獻(xiàn)3:日本特開2012 — 003878號公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的課題
此外，近年來，使用電池和馬達(dá)的HEV (混合動(dòng)力車:Hybrid Electric Vehicle)、EV(電動(dòng)汽車-Electric Vehicle)得到迅速普及。作為HEV、EV的動(dòng)力源，出于能量密度和輸出特性多使用鋰離子二次電池。例如汽車用途中，需要高電壓、大電流。因此，開發(fā)出能夠承受高電壓、大電流的專用單元，但是因?yàn)橹圃斐杀旧系膯栴}而多數(shù)情況下，通過串聯(lián)、并聯(lián)連接多個(gè)電池單元，從而使用通用單元來確保所需要的電壓電流。
[0007]在此，高速移動(dòng)中的汽車等中，驅(qū)動(dòng)力急劇下降、急停止反而有危險(xiǎn)的情況，尋求假設(shè)非常時(shí)的電池管理。例如，在行駛中發(fā)生電池系統(tǒng)的異常時(shí)，也能供給用于移動(dòng)至修理工廠或安全場所為止的驅(qū)動(dòng)力、或者危險(xiǎn)警告燈、空調(diào)用的驅(qū)動(dòng)力，對回避危險(xiǎn)來說是理想的。
[0008]然而，在如專利文獻(xiàn)1那樣的多個(gè)電池單元串聯(lián)連接的電池組中，如僅在充放電路徑上設(shè)置保護(hù)元件的情況下，若在電池單元的一部分發(fā)生異常從而使保護(hù)元件工作，則會(huì)截?cái)嚯姵亟M整體的充放電路徑，再也不能供給電力。
[0009]因此，為了僅排除由多個(gè)單元構(gòu)成的電池組內(nèi)的異常的電池單元，并有效活用正常的電池單元，提出了能夠形成僅對異常的電池單元進(jìn)行旁路的旁路路徑的短路元件。
[0010]圖29中示出短路元件的一個(gè)結(jié)構(gòu)例，圖30中示出適用短路元件的電池電路的電路圖。該短路元件100如圖29及圖30所示，包括:在充放電路徑上與電池單元101并聯(lián)連接，并且在正常時(shí)處于開放的第1、第2短路電極102、103 ;通過熔化而使第1、第2短路電極102、103間短路的兩個(gè)可熔導(dǎo)體104a、104b ;以及與可熔導(dǎo)體104a串聯(lián)連接并使可熔導(dǎo)體104a、104b熔化的發(fā)熱體105。
[0011]短路元件100在陶瓷基板等的絕緣基板110上形成有發(fā)熱體105及與發(fā)熱體105的一端連接的外部連接電極111。另外，短路元件100隔著玻璃等的絕緣層112在發(fā)熱體105上形成有與發(fā)熱體105的另一端連接的發(fā)熱體電極113、第1、第2短路電極102、103以及與第1、第2短路電極102、103 —起支撐可熔導(dǎo)體104a、104b的第1、第2支撐電極114、115。
[0012]第1支撐電極114與露出在絕緣層112上的發(fā)熱體電極113連接，另外，與第1短路電極102鄰接。第1支撐電極114與第1短路電極102 —起支撐一個(gè)可熔導(dǎo)體104a的兩側(cè)。同樣地，第2支撐電極115與第2短路電極103鄰接，與第2短路電極103 —起支撐另一個(gè)可熔導(dǎo)體104b的兩側(cè)。
[0013]短路元件100中，構(gòu)成從外部連接電極111經(jīng)由發(fā)熱體105、發(fā)熱體電極113、可熔導(dǎo)體104a而到達(dá)第1短路電極102的、對發(fā)熱體105的供電路徑。
[0014]發(fā)熱體105因電流經(jīng)由該供電路徑流過而自發(fā)熱，可熔導(dǎo)體104a、104b利用該熱(焦耳熱)熔化。如圖30所示，發(fā)熱體105經(jīng)由外部連接電極111與FET等的電流控制元件106連接。電流控制元件106這樣進(jìn)行控制，即，當(dāng)電池單元101正常時(shí)限制對發(fā)熱體105的供電，在異常時(shí)使電流經(jīng)由充放電路徑流入發(fā)熱體105。
[0015]使用短路元件100的電池電路，若檢測到電池單元101中異常電壓等，則通過保護(hù)元件107從充放電路徑上截?cái)嘣撾姵貑卧?01，并且使電流控制元件106工作，使電流流入發(fā)熱體105。由此，因發(fā)熱體105的熱而可熔導(dǎo)體104a、104b熔化?？扇蹖?dǎo)體104a、104b偏倚到相對大面積的第1、第2短路電極102、103側(cè)后熔化，熔化導(dǎo)體遍及二個(gè)短路電極102、103間而凝聚、結(jié)合。因此，短路電極102、103通過可熔導(dǎo)體104a、104b的熔化導(dǎo)體短路，由此，能夠形成對電池單元101進(jìn)行旁路的電流路徑。
[0016]另外，短路元件100中，因可熔導(dǎo)體104a向第1短路電極102側(cè)移動(dòng)并且熔化而第1支撐電極114與第1短路電極102間開放，由此截?cái)鄬Πl(fā)熱體105的供電路徑，因此停止發(fā)熱體105的發(fā)熱。
[0017]在此，這種短路元件100中，要求通過可熔導(dǎo)體104a、104b的熔化使短路電極102、103間可靠地短路。S卩，短路元件100通過使可熔導(dǎo)體104a、104b的熔化導(dǎo)體遍及短路電極102、103間凝聚而使短路電極102、103短路，要求使更多的熔化導(dǎo)體凝聚于短路電極102、103 上。
[0018]然而，如果為了使較多的熔化導(dǎo)體凝聚于短路電極102、103上，而使短路電極102、103面積相對大于第1、第2支撐電極114、115，則有例如在回流安裝短路元件100時(shí)等，可熔導(dǎo)體104a、104b從第1、第2支撐電極114、115分離并向短路電極102、103上移動(dòng)的擔(dān)憂。因此，短路元件100有工作前對發(fā)熱體105的供電路徑被截?cái)啵⑶叶搪冯姌O102、103間被短路的初始短路的風(fēng)險(xiǎn)。
[0019]另外，若為了降低初始短路風(fēng)險(xiǎn)而縮小短路電極102、103的面積，則還有可熔導(dǎo)體104a、104b的熔化導(dǎo)體不會(huì)遍及短路電極102、103間凝聚，而不能使短路電極102、103間短路的風(fēng)險(xiǎn)。
[0020]因此，在電池電路等的各種電路中，希望有能夠通過可熔導(dǎo)體的熔化使短路電極間可靠地短路并形成旁路電流路徑的短路元件。
[0021]用于解決課題的方案
為了解決上述的課題，本發(fā)明所涉及的短路元件具備:第1電極；第2電極，與上述第1電極鄰接地設(shè)置；第1可熔導(dǎo)體，被上述第1電極支撐，通過熔化從而遍及上述第1、第2電極間凝聚，從而使上述第1、第2電極短路；以及發(fā)熱體，加熱上述第1可熔導(dǎo)體，上述第1可熔導(dǎo)體向與上述第2電極相反側(cè)突出地被支撐。
[0022]發(fā)明效果
依據(jù)本發(fā)明，由于第1可熔導(dǎo)體熔點(diǎn)高于安裝溫度且向與第2電極相反側(cè)突出地被支撐，所以在回流安裝時(shí)等中加熱也能防止與第2電極的接觸造成的初始短路。另外，在發(fā)熱體發(fā)熱到第1可熔導(dǎo)體的熔點(diǎn)以上的溫度時(shí)第1可熔導(dǎo)體熔化，熔化導(dǎo)體凝聚于第1電極的周圍，從而還接觸到與第1電極鄰接配置的第2電極，能夠使第1、第2電極間短路。
【附圖說明】
[0023]圖1是不出適用本發(fā)明的短路兀件的圖，(A)是平面圖，(B)是A — A’截面圖。
[0024]圖2是示出適用本發(fā)明的短路元件工作的狀態(tài)的圖，(A)是平面圖，(B)是A — A’截面圖。
[0025]圖3是示出適用本發(fā)明的其他短路元件的圖，(A)是平面圖，(B)是A — A’截面圖。
[0026]圖4是示出適用本發(fā)明的短路元件的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖5是示出適用本發(fā)明的短路元件工作的狀態(tài)的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖6是示出具備輔助可熔導(dǎo)體的短路元件的圖，(A)是平面圖，(B)是A — A’截面圖。
[0029]圖7是示出適用本發(fā)明的短路元件的電路圖，(A)示出電連接發(fā)熱體的供電路徑和第1可熔導(dǎo)體的短路元件，(B)示出電隔離發(fā)熱體的供電路徑和第1可熔導(dǎo)體的短路元件，(C)示出具備第2可熔導(dǎo)體，自動(dòng)截?cái)喙╇娐窂降亩搪吩?br>[0030]圖8是示出具備輔助可熔導(dǎo)體的短路元件工作的狀態(tài)的圖，(A)是平面圖，(B)是A — A’截面圖。
[0031]圖9是示出表面安裝型的短路元件的圖，(A)是平面圖，(B)是A — A’截面圖。
[0032]圖10是示出發(fā)熱體在發(fā)熱中的表面安裝型的短路元件的圖，(A)是平面圖，(B)是A — A’截面圖。
[0033]圖11是示出發(fā)熱體停止發(fā)熱的表面安裝型的短路元件的圖，(A)是平面圖，(B)是A — A’截面圖。
[0034]圖12是示出對發(fā)熱體的供電路徑與第1、第2電極電隔離的短路元件的圖，(A)是平面圖，(B)是A — A’截面圖。
[0035]圖13 (A) (B)是示出對發(fā)熱體的供電路徑與第1、第2電極電隔離的短路元件的電路結(jié)構(gòu)的圖。
[0036]圖14是示出適用對發(fā)熱體的供電路徑與第1、第2電極電隔離的短路元件的短路電路的一個(gè)例子的圖。
[0037]圖15是示出具備輔助可熔導(dǎo)體的短路元件的圖，(A)是平面圖，(B)是A — A’截面圖。
[0038]圖16是示出在對發(fā)熱體的供電路徑上具備第2可熔導(dǎo)體的短路元件的圖，(A)是平面圖，(B)是A — A’截面圖。
[0039]圖17是示出具備第2可熔導(dǎo)體的短路元件工作的狀態(tài)的圖，(A)是平面圖，(B)是A — A’截面圖。
[0040]圖18是示出具備第2可熔導(dǎo)體及輔助可熔導(dǎo)體的短路元件的圖，(A