开关元件及开关电路制造技术

提供装入微弱的电流路径的情况下也能向发热体供给熔断可熔导体所需的充分的电力的开关元件。具备：切换电路（2），其具有互相邻接的第1、第2电极（11、12）、与第1电极（11）相邻的第3电极（13）、和跨第1、第3电极（11、13）而连接的第1可熔导体（14）；以及电独立于切换电路（2）的发热电路（3），其具有第1发热体（14）、与第1发热体（14）的一端连接的发热体引出电极（23）、和与第1发热体（14）的另一端连接的第1发热体电极（24），通过第1发热体（14）发热，使第1可熔导体（14）熔断，从而截断第1、第3电极（11、13）间，并且经由该熔化导体使第1、第2电极（11、12）间短路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对电源线或信号线进行电气且物理性切换的开关元件及开关电路。本申请以在日本于2014年6月11日申请的日本专利申请号特愿2014－121004为基础主张优先权，该申请通过参照，被引用至本申请。
技术介绍
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、过放电保护等的几个保护电路，具有在既定的情况下截断电池组的输出的功能。在这种保护元件中，有利用内置于电池组的FET（场效应晶体管：FieldEffectTransistor）开关进行输出的导通/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，在因一些原因而FET开关短路破坏的情况下，被施加雷涌等，从而流过瞬间的大电流的情况下，或者因电池单元的寿命而输出电压异常下降或反而输出过大异常电压的情况下，也需要保护电池组或电子设备，以免发生起火等的事故。因此，为了在能够这样假设的任何异常状态中，也安全地截断电池单元的输出，采用由具有通过来自外部的信号截断电流路径的功能的熔断器元件构成的保护元件。作为面向这样的锂离子二次电池等的保护电路的保护元件，如专利文献1中记载的那样，有遍及电流路径上的第1电极、与发热体相连的导体层、第2电极间连接可熔导体而形成电流路径的一部分，通过利用过电流进行的自发热，或者设在保护元件内部的发热体来熔断该电流路径上的可熔导体的元件。在这样的保护元件中，通过将熔化的液体状的可熔导体聚集到与发热体相连的导体层上来截断电流路径。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010－003665号公报专利文献2：日本特开2007－12381号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的课题近年来，使用电池和马达的HEV（混合动力车：HybridElectricVehicle）、EV（电动汽车：ElectricVehicle）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。有时，在高速移动中的汽车等中，驱动力的急剧下降或急停反而导致出现危险的情况，要求进行设想非常时的电池管理。例如，对回避危险方面来说，理想的是在行驶中发生电池系统的异常时，也能供给用于移动至修理厂或安全场所的驱动力、或者危险警告灯或空调用的驱动力。因此，提出了形成仅对由多个单元构成的电池组内的异常电池单元进行旁路的电流路径，能够有效地活用正常的电池单元的开关元件。[开关元件]图32（A）中示出参考例所涉及的开关元件100的平面图，图32（B）中示出开关元件100的截面图。开关元件100具备：陶瓷等的绝缘基板102；设在绝缘基板102的第1发热体121及第2发热体122；互相邻接地设置在绝缘基板102的第1电极104及第2电极105（A1）；与第1电极104邻接地设置并且与第1发热体121电连接的第3电极106；与第2电极105（A1）邻接地设置并且与第2发热体122电连接的第4电极107（P1）；与第4电极107（P1）邻接地设置的第5电极131（A2）；通过遍及第1、第3电极104、106间设置而构成电流路径，并通过来自第1发热体121的加热来熔断第1、第3电极104、106间的电流路径的第1可熔导体108；以及从第2电极105（A1）经由第4电极107（P1）而设置到第5电极131（A2），并通过来自第2发热体122的加热来熔断第2、第4，第5电极105（A1）、107（P1）、131（A2）间的电流路径的第2可熔导体109。而且，开关元件100在绝缘基板102上安装有保护内部的盖部件110。第1、第2发热体121、122是通电时发热的具有导电性的部件，例如由W、Mo、Ru等或包含这些的材料构成。通过将这些合金或者组合物、化合物的粉状物与树脂粘合剂等混合而做成膏状，并利用丝网印刷技术来在绝缘基板102上图案形成，并烧成等而形成。另外，第1、第2发热体121、122在绝缘基板102上被绝缘层111包覆。包覆第1发热体121的绝缘层111上，形成有第1、第3电极104、106，包覆第2发热体122的绝缘层111上，形成有第2、第4、第5电极105、107、131。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被第1可熔导体108连接而导通，构成开关元件100的电流路径。另外，第1电极104与临近绝缘基板102的侧面的第1电极端子部104a连接。第1电极端子部104a经由通孔而与设在绝缘基板102的背面的外部端子112连接。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发热体121连接。另外，第1发热体121经由第1发热体引出电极123而与临近绝缘基板102的侧缘的第1电阻器端子部121a连接。第1电阻器端子部121a经由通孔而与设在绝缘基板102的背面的外部端子112连接。在第2电极105（A1）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（P1）。另外，在第4电极107（P1）的与第2电极105（A1）邻接的一侧相反的另一侧，形成有第5电极131（A2）。第2电极105（A1）、第4电极107（P1）及第5电极131（A2）与第2可熔导体109连接。另外，第2电极105（A1）与临近绝缘基板102的侧面的第2电极端子部105a连接。第2电极端子部105a经由通孔而与设在绝缘基板102的背面的外部端子112连接。另外，第4电极107（P1）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发热体122连接。另外，第2发热体122经由第2发热体引出电极124而与临近绝缘基板102的侧缘的第2电阻器端子部122a（P2）连接。第2电阻器端子部122a（P2）经由通孔而与设在绝缘基板102的背面的外部端子112连接。进而，第5电极131（A2）与临近绝缘基板102的侧面的第5电极端子部131a连接。第5电极端子部131a经由通孔而与设在绝缘基板102的背面的外部端子112连接。此外，第1～第5电极104、105、106、107、131能够使用Cu、Ag等的一般电极材料来形成。[可熔导体]第1、第2可熔导体108、109由通过第1、第2发热体121、122的发热迅速熔断的焊锡等的低熔点金属构成，或者由低熔点金属和Ag等的高熔点金属的层叠体构成。此外，为了提高第1、第2可熔导体108、109的防氧化以及第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上涂敷有助熔剂115。[开关元件电路]以上那样的开关元件100具有如图33所示的电路结构。即，开关元件100中，第1电极104和第2电极105在正常时绝缘，若因第1、第2发热体121、122的发热而第1、第2可熔导体108、109熔化，则构成经由该熔化导体短路的开关120。而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关元件，具备：切换电路，具有互相邻接的第1电极及第2电极、与所述第1电极相邻的第3电极、和跨所述第1电极及所述第3电极而连接的第1可熔导体；以及电独立于所述切换电路的发热电路，具有第1发热体、与所述第1发热体的一端电连接的发热体引出电极、和与所述第1发热体的另一端电连接的第1发热体电极，通过所述第1发热体发热，所述第1可熔导体熔断，从而截断所述第1、第3电极间，并且经由该熔化导体使所述第1、第2电极间短路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.11 JP 2014-1210041.一种开关元件，具备：切换电路，具有互相邻接的第1电极及第2电极、与所述第1电极相邻的第3电极、和跨所述第1电极及所述第3电极而连接的第1可熔导体；以及电独立于所述切换电路的发热电路，具有第1发热体、与所述第1发热体的一端电连接的发热体引出电极、和与所述第1发热体的另一端电连接的第1发热体电极，通过所述第1发热体发热，所述第1可熔导体熔断，从而截断所述第1、第3电极间，并且经由该熔化导体使所述第1、第2电极间短路。2.如权利要求1所述的开关元件，其中，在所述第2电极上，搭载有与所述第1可熔导体的熔化导体接触、并对与所述第1电极的短路进行辅助的辅助导体。3.如权利要求1所述的开关元件，其中，具有被所述第2电极支撑并向与所述第1电极相反侧延伸的第2可熔导体。4.如权利要求3所述的开关元件，其中，具有设在所述第2电极的与所述第1电极相反侧的支撑电极，所述第2可熔导体跨所述第2电极及所述支撑电极而连接。5.如权利要求1～4的任一项所述的开关元件，其中，所述第1电极配置在与所述第1发热体的发热中心重叠的位置。6.如权利要求1～4的任一项所述的开关元件，其中具有：第2发热体电极，设置在所述第1发热体与所述第1发热体电极之间，与所述第1发热体电连接，并且与所述第1发热体电极邻接；以及第3可熔导体，跨所述第1发热体电极及所述第2发热体电极而连接，通过所述第1发热体发热，所述第3可熔导体熔断，从而截断对所述第1发热体的通电路径。7.如权利要求6所述的开关元件，其中，所述第3可熔导体配置在比所述第1可熔导体更远离所述第1发热体的发热中心的位置，并在所述第1可熔导体熔化、所述第1、第3电极间被截断并且所述第1、第2电极间短路后被熔断。8.如权利要求6所述的开关元件，其中，所述第3可熔导体形成为截面积大于所述第1可熔导体，并在所述第1可熔导体熔化、所述第1、第3电极间被截断并且所述第1、第2电极间短路后被熔断。9.如权利要求6所述的开关元件，其中，所述第3可熔导体熔点高于所述第1可熔导体，并在所述第1可熔导体熔化、所述第1、第3电极间被截断并且所述第1、第2电极间短路后被熔断。10.如权利要求3所述的开关元件，其中，所述发热电路具有将一端与所述发热体引出电极电连接的第2发热体、和与所述第2发热体的另一端电连接的第3发热体电极，依次在所述第1发热体电极或所述第3发热体电极与所述发热体引出电极之间通电，从而使所述第1发热体及所述第2发热体依次发热，依次进行所述第1、第2电极间的短路和所述第1、第3电极间的截断。11.如权利要求10所述的开关元件，其中，通过所述第1发热体发热而所述第1可熔导体熔化，从而所述第1、第3电极间被截断，通过所述第2发热体发热，所述第2可熔导体熔化，从而经由该熔化导体使所述第1、第2电极间短路。12.如权利要求10或11所述的开关元件，其中具有：第2发热体电极，设置在所述第1发热体与所述第1发热体电极之间，与所述第1发热体电连接，并且与所述第1发热体电极邻接；第3可熔导体，跨所述第1发热体电极及所述第2发热体电极而连接；第4发热体电极，设在所述第2发热体与所述第3发热体电极之间，与所述第2发热体电连接并且与所述第3发热体电极邻接；以及第4可熔导体，跨所述第3发热体电极及所述第4发热体电极而连接，通过所述第1发热体发热，所述第3可熔导体熔断，从而截断对所述第1发热体的通电路径，通过所述第2发热体发热，所述第4可熔导体熔断，从而截断对所述第2发热体的通电路径。13.如权利要求12所述的开关元件，其中，在所述第1、第3电极间被截断后，通过所述第3可熔导体的熔断而截断所述第1、第2发热体电极间，从而停止所述第1发热体的发热，在所述第1、第2电极间短路后，通过所述第4可熔导体的熔断而截断所述第3、第4发热体电极间，从而停止所述第2发热体的发热。14.如权利要求13所述的开关元件，其中，所述第3、第4可熔导体配置在比所述第1、第2可熔导体更远离所述第1、第2发热体的发热中心的位置，并在所述第1、第2可熔导体熔化、所述第1、第3电极间被截断并且所述第1、第2电极间短路后被熔断。15.如权利要求13所述的开关元件，其中，所述第3、第4可熔导体形成为截面积大于所述第1、第2可熔导体，并在所述第1、第2可熔导体熔化、所述第1、第3电极间被截断并且所述第1、第2电极间短路后被熔断。16.如权利要求13所述的开关元件，其中，所述第3、第4可熔导体熔点高于所述第1、第2可熔导体，并在所述第1、第2可熔导体熔化、所述第1、第3电极间被截断并且所述第1、第2电极间短路后被熔断。17.如权利要求3所述的开关元件，其中，所述发热电路具有第2发热体，将所述第2发热体的一端与所述发热体引出电极电连接，另一端与所述第1发热体电极电连接，并与所述第1发热体并联连接，通过在所述第1发热体电极与所述发热体引出电极之间通电，按照所述第1、第2发热体的电阻值，使所述第1可熔导体及所述第2可熔导体依次熔化，从而依次进行所述第1、第2电极间的短路和所述第1、第3电极间的截断。18.如权利要求17所述的开关元件，其中，通过所述第1发热体发热而使所述第1可熔导体熔化，从而截断所述第1、第3电极间，通过所述第2发热体发热，所述第2可熔导体熔化，从而经由该熔化导体使所述第1、第2电极间短路。19.如权利要求17或18所述的开关元件，其中具有：第5发热体电极，设在所述第1及第2发热体与所述第1发热体电极之间，与所述第1及第2发热体电连接并且与所述第1发热体电极邻接；以及第5可熔导体，跨所述第1发热体电极及所述第5发热体电极而连接，通过所述第1及第2发热体发热，所述第5可熔导体熔断，从而截断对所述第1及第2发热体的通电路径。20.如权利要求19所述的开关元件，其中，所述第5可熔导体配置在比所述第1、第2可熔导体更远离所述第1、第2发热体的发热中心的位置，并在所述第1、第2可熔导体熔化、所述第1、第3电极间被截断并且所述第1、第2电极间短路后被熔断。21.如权利要求19所述的开关元件，其中，所述第5可熔导体形成为截面积大于所述第1、第2可熔导体，并在所述第1、第2可熔导体熔化、所述第1、第3电极间被截断并且所述第1、第2电极间短路后被熔断。22.如权利要求19所述的开关元件，其中，所述第5可熔导体熔点高于所述第1、第2可熔导体，并在所述第1、第2可熔导体熔化、所述第1、第3电极间被截断并且所述第1、第2电极间短路后被熔断。23.如权利要求17或18所述的开关元件，其中具有：第2发热体电极，设在所述第1发热体与所述第1发热体电极之间，与所述第1发热体电连接并且与所述第1发热体电极邻接；第3可熔导体，跨所述第1发热体电极及所述第2发热体电极而连接；第6发热体电极，设在所述第2发热体与所述第1发热体电极之间，与所述第2发热体电连接并且与所述第1发热体电极邻接；以及第6可熔导体，跨所述第1发热体电极及所述第6发热体电极而连接，在所述第1、第3电极间被截断后，通过所述第3可熔导体的熔断而截断所述第1、第2发热体电极间，从而停止所述第1发热体的发热，在所述第1、第2电极间短路后，通过所述第6可熔导体的熔断而截断所述第2、第6发热体电极间，从而停止所述第2发热体的发热。24.如权利要求23所述的开关元件，其中，所述第3、第6可熔导体配置在比所述第1、第2可熔导体更远离所述第1、第2发热体的发热中心的位置，并在所述第1、第2可熔导体熔化、所述第1、第3电极间被截断并且所述第1、第2电极间短路后被熔断。25.如权利要求23所述的开关元件，其中，所述第3、第6可熔导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：米田吉弘，
申请(专利权)人：迪睿合株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP