JP4967849B2

JP4967849B2 - 保護装置

Info

Publication number: JP4967849B2
Application number: JP2007167138A
Authority: JP
Inventors: 辰雄尾崎
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2007-06-26
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-06-26
Also published as: JP2009009969A

Description

本発明は、主に各種電子機器の電池ユニットに用いられる保護装置に関するものである。

近年、ノートパソコンやビデオカメラ等の携帯機器においては、充電可能な電池を装着すると共に、携帯時にはこの電池電源を用いて様々な操作が行われており、機器の電池ユニットにおいても、安価で、確実な電子回路の保護を行えるものが求められている。

このような従来の保護装置について、図９及び図１０を用いて説明する。

図９は従来の保護装置の断面図、図１０は同分解斜視図であり、同図において、１は上下面に複数の配線パターン（図示せず）が形成された配線基板、２はＦＥＴやトランジスタ等のスイッチング素子で、配線基板１上面の複数のランド３に、スイッチング素子２の複数の端子４が半田付けによって実装接続されると共に、配線パターンを介してスイッチング素子２が電池（図示せず）や機器の電子回路（図示せず）に接続されている。

また、５は温度ヒューズで、左右の端子６がランド７に半田付けされて、スイッチング素子２と電池の間に接続され、スイッチング素子２右方近傍の配線基板１上面に載置されると共に、このスイッチング素子２と温度ヒューズ５との間には、これらを覆うようにシリコン等の熱伝導性樹脂８が塗布されて、保護装置が構成されている。

以上の構成において、機器を携帯時には、スイッチング素子２を介して電池から電子回路に電源が供給されて、機器の様々な操作が行われ、また、電池に充電を行う際には、スイッチング素子２が切換えられ、このスイッチング素子２を介して充電器等から電池に充電が行われる。

なお、このような機器の操作時や電池への充電時等に、万が一、回路の短絡等が生じスイッチング素子２に過電流が流れた場合には、この過電流によってスイッチング素子２が発熱し、この熱が熱伝導性樹脂８を介して温度ヒューズ５に伝わる。

そして、過電流がある程度以上流れ、温度ヒューズ５に伝わる熱が所定温度以上になった場合には、温度ヒューズ５が溶断して、電池からのスイッチング素子２や電子回路への電源供給が遮断される。

つまり、電池とスイッチング素子２の間に接続された温度ヒューズ５が、過電流等によるスイッチング素子２の発熱を検出し、電池からの電源供給を遮断することによって、短絡等による機器の損傷を未然に防ぐように構成されているものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平１１−３３０６６５号公報

しかしながら、上記従来の保護装置においては、過電流が流れスイッチング素子２が発熱した場合、この熱を比較的熱伝導性の良い熱伝導性樹脂８を介して、温度ヒューズ５に伝えるように構成されてはいるが、スイッチング素子２と温度ヒューズ５の間隔や装置が使用される条件によっては、熱の伝わり具合にばらつきを生じる場合があるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡易な構成で、確実な電子回路の保護が可能な保護装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、上面または下面の少なくとも一方に配線パターンが形成された配線基板と、電池電源の切換えを行い両側面から複数の端子が外方へ延出した略直方体のスイッチング素子と、このスイッチング素子近傍に装着され両側端から端子が延出した略筒状の温度ヒューズからなり、上記スイッチング素子の端子が延出した両側面の方向に対し上記温度ヒューズの両端子の方向が平行となるように、上記スイッチング素子と上記温度ヒューズを配置して、上記配線基板に上記温度ヒューズを載置する熱伝導パターンを設け、この熱伝導パターンを上記スイッチング素子の両側面の端子の間となる下面に延出させると共に、上記スイッチング素子と上記温度ヒューズの間にこれらを覆う熱伝導性樹脂を塗布して保護装置を構成したものであり、銅等の熱伝導性の良好な熱伝導パターンを用いて、スイッチング素子の発熱を温度ヒューズに伝えると共に、スイッチング素子の発熱が熱伝導性樹脂を介して温度ヒューズに伝わることによって、ばらつきが少なく熱を伝えることができるため、簡易な構成で、確実な電子回路の保護が可能な保護装置を得ることができるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、上面または下面の少なくとも一方に配線パターンが形成された配線基板と、電池電源の切換えを行い両側面から複数の端子が外方へ延出した略直方体のスイッチング素子と、このスイッチング素子近傍に装着され両側端から端子が延出した略筒状の温度ヒューズからなり、上記スイッチング素子の端子が延出した両側面の方向に対し上記温度ヒューズの両端子の方向が平行となるように、上記スイッチング素子と上記温度ヒューズを配置して、上記配線基板に上記温度ヒューズを載置する熱伝導パターンを設け、この熱伝導パターンを上記スイッチング素子の端子に接続すると共に、上記スイッチング素子と上記温度ヒューズの間にこれらを覆う熱伝導性樹脂を塗布して保護装置を構成したものであり、スイッチング素子の発熱を端子から熱伝導パターンに直接伝え温度ヒューズに確実に熱を伝導すると共に、スイッチング素子の発熱が熱伝導性樹脂を介して温度ヒューズに伝わることによって、ばらつきが少なく、確実に電子回路の保護を行うことが可能な保護装置を得ることができるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、簡易な構成で、確実な電子回路の保護が可能な保護装置を実現することができるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図８を用いて説明する。

なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

（実施の形態１）
実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１記載の発明について説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態による保護装置の断面図、図２は同分解斜視図であり、同図において、１１は紙フェノールやガラス入りエポキシ等の配線基板で、上下面には銅等によって複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、上面には複数のランド３や７に加え、略Ｔ字状の熱伝導パターン１２が設けられ、これらを除く全面をポリエステルやエポキシ等の絶縁層（図示せず）が覆っている。

そして、２はＦＥＴやトランジスタ等のスイッチング素子で、複数の端子４が配線基板１１上面の複数のランド３に半田付けによって実装接続されると共に、配線パターンを介してスイッチング素子２が電池（図示せず）や機器の電子回路（図示せず）に接続されている。

また、５は略円筒状のセラミック等の筒内に可溶金属が内蔵された温度ヒューズで、左右の端子６がランド７に半田付けされて、スイッチング素子２と電池の間に接続されると共に、温度ヒューズ５が配線基板１１上面の熱伝導パターン１２の伝熱部１２Ａ上に載置されて、スイッチング素子２右方近傍に配置されている。

さらに、このスイッチング素子２と温度ヒューズ５との間には、これらを覆うようにシリコン等の熱伝導性樹脂８が塗布されると共に、スイッチング素子２下面には、熱伝導パターン１２の集熱部１２Ｂが延出して、保護装置が構成されている。

なお、このような機器の操作時や電池への充電時等に、万が一、回路の短絡等が生じスイッチング素子２に過電流が流れた場合には、この過電流によってスイッチング素子２が発熱するため、この熱が熱伝導性樹脂８を介して温度ヒューズ５に伝わる。

また、同時に、本実施の形態においては、このスイッチング素子２の発熱が、スイッチング素子２下面に延出した熱伝導パターン１２の集熱部１２Ｂから、伝熱部１２Ａを介しても温度ヒューズ５に伝わる。

そして、例えば５Ａ以上の過電流が流れ、温度ヒューズ５に伝わる熱が、例えば１３５℃以上になった場合には、温度ヒューズ５が溶断して、電池からのスイッチング素子２や電子回路への電源供給が遮断される。

つまり、過電流が流れスイッチング素子２が発熱した場合、この熱が熱伝導性樹脂８を介して温度ヒューズ５に伝わると同時に、銅等の熱伝導性の良好な熱伝導パターン１２からも温度ヒューズ５に伝わり、所定温度で確実に温度ヒューズ５が溶断するようになっている。

すなわち、スイッチング素子２と温度ヒューズ５の間隔や、装置が使用される条件に多少のばらつきがあった場合でも、スイッチング素子２下面に延出した熱伝導パターン１２によって、スイッチング素子２の発熱を確実に温度ヒューズ５に伝え、電池からの電源供給を確実に遮断することによって、短絡等による機器の損傷を未然に防ぐように構成されている。

このように本実施の形態によれば、配線基板１１に温度ヒューズ５を載置する熱伝導パターン１２を設けると共に、この熱伝導パターン１２をスイッチング素子２下面に延出させることによって、スイッチング素子２の発熱を銅等の熱伝導性の良好な熱伝導パターン１２から、温度ヒューズ５に伝えることができるため、簡易な構成で、確実な電子回路の保護が可能な保護装置を得ることができるものである。

さらに、図３の分解斜視図に示すように、熱伝導パターン１２の伝熱部１２Ａの中央部をくりぬき、配線基板１１上面が露出し窪んだ保持部１２Ｃを設け、この保持部１２Ｃに温度ヒューズ５を載置すれば、温度ヒューズ５が所定位置に保持され、ガタつきや位置ズレのない状態で、端子６のランド７への半田付けが行えるため、装置の製作も容易に行うことができる。

（実施の形態２）
実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項２記載の発明について説明する。

なお、実施の形態１の構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

図４は本発明の第２の実施の形態による保護装置の分解斜視図であり、同図において、配線基板１１上面に複数のランド３や７が設けられていることや、スイッチング素子２の複数の端子４がランド３に実装接続されて、スイッチング素子２が配線基板１１の配線パターンを介して、電池や機器の電子回路に接続されていることは、実施の形態１の場合と同様である。

また、配線基板１１上面に熱伝導パターン１３が設けられていることも、実施の形態１の場合と同様であるが、この熱伝導パターン１３の両端はランド３Ａと３Ｂに連結され、図５の回路図に示すように、スイッチング素子２に内蔵された二つのＦＥＴの端子４Ａと４Ｂに接続されている。

さらに、この熱伝導パターン１３上に温度ヒューズ５が載置され、スイッチング素子２右方近傍に配置されると共に、スイッチング素子２と温度ヒューズ５との間には、実施の形態１の場合と同様に、これらを覆うようにシリコン等の熱伝導性樹脂８（図示せず）が塗布されて、保護装置が構成されている。

以上の構成において、機器を携帯時には、スイッチング素子２を介して電池から電子回路に電源が供給され、電池に充電を行う際には、スイッチング素子２が切換えられ、充電器等から電池に充電が行われることや、このような機器の操作時や電池への充電時等に、スイッチング素子２に過電流が流れた場合には、スイッチング素子２が発熱し、この熱が熱伝導性樹脂８を介して温度ヒューズ５に伝わることは、実施の形態１の場合と同様である。

ただし、本実施の形態においては、このスイッチング素子２の発熱が、端子４Ａと４Ｂに接続されたランド３Ａと３Ｂから、熱伝導パターン１３を介して温度ヒューズ５に直接伝わり、例えば５Ａ以上の過電流が流れ、温度ヒューズ５に伝わる熱が、所定温度以上になった場合には、温度ヒューズ５が溶断して、電池からのスイッチング素子２や電子回路への電源供給が遮断されるようになっている。

つまり、過電流が流れスイッチング素子２が発熱した場合、この熱が熱伝導性樹脂８を介して温度ヒューズ５に伝わると同時に、この熱がスイッチング素子２の端子４Ａと４Ｂから熱伝導パターン１３に直接伝わり、熱を確実に温度ヒューズ５に伝えることによって、電池からの電源供給を確実に遮断し、短絡等による機器の損傷を未然に防ぐように構成されている。

このように本実施の形態によれば、配線基板１１に温度ヒューズ５を載置する熱伝導パターン１３を設けると共に、この熱伝導パターン１３をスイッチング素子２の端子４Ａと４Ｂに接続することによって、スイッチング素子２の発熱を端子４Ａと４Ｂから熱伝導パターン１３に直接伝え、温度ヒューズ５に確実に熱を伝導することができるため、ばらつきが少なく、確実に電子回路の保護を行うことが可能な保護装置を得ることができるものである。

なお、以上の説明では、二つのＦＥＴが内蔵されたスイッチング素子２の端子４Ａと４Ｂに、熱伝導パターン１３の両端を接続した構成について説明したが、二つのＦＥＴが内部で接続されたものや、一つのＦＥＴで二つのダイオードの接続を切換えるもの、あるいは個別の二つのＦＥＴを接続したもの等、様々な構成のスイッチング素子においても、本発明の実施は可能である。

また、図６の分解斜視図に示すように、熱伝導パターン１３の中央部をくりぬき、配線基板１１上面が露出し窪んだ保持部１３Ｃを設け、この保持部１３Ｃに温度ヒューズ５を載置すれば、温度ヒューズ５が所定位置に保持され、ガタつきや位置ズレのない状態で、端子６のランド７への半田付けが行えるため、装置の製作も容易に行うことができる。

さらに、図７の分解斜視図に示すように、配線基板１１にスイッチング素子２を実装し半田付けする際、同時に熱伝導パターン１３上面に一対の半田層１３Ｄを形成し、この半田層１３Ｄの間に温度ヒューズ５を保持することによって、温度ヒューズ５の保持箇所を高く形成できるため、温度ヒューズ５の保持をより確実に行うことができる。

そして、図８の分解斜視図に示すように、熱伝導パターン１３にスイッチング素子２下面に延出する集熱部１３Ｂを設けることによって、端子４Ａと４Ｂからの熱伝導に加え、スイッチング素子２の発熱を集熱部１３Ｂからも温度ヒューズ５に伝えることができるため、さらに確実に温度ヒューズ５に熱を伝導することが可能となり、電子回路の保護をより確実に行うことができる。

本発明による保護装置は、簡易な構成で、確実な電子回路の保護が可能なものが得られ、各種電子機器の電池ユニット用として有用である。

本発明の第１の実施の形態による保護装置の断面図同分解斜視図同他の実施の形態による分解斜視図本発明の第２の実施の形態による保護装置の分解斜視図同回路図同他の実施の形態による分解斜視図同他の実施の形態による分解斜視図同他の実施の形態による分解斜視図従来の保護装置の断面図同分解斜視図

符号の説明

２スイッチング素子
３、３Ａ、３Ｂ、７ランド
４、４Ａ、４Ｂ、６端子
５温度ヒューズ
８熱伝導性樹脂
１１配線基板
１２、１３熱伝導パターン
１２Ａ伝熱部
１２Ｂ、１３Ｂ集熱部
１２Ｃ、１３Ｃ保持部
１３Ｄ半田層

Claims

上面または下面の少なくとも一方に配線パターンが形成された配線基板と、電池電源の切換えを行い両側面から複数の端子が外方へ延出した略直方体のスイッチング素子と、このスイッチング素子近傍に装着され両側端から端子が延出した略筒状の温度ヒューズからなり、上記スイッチング素子の端子が延出した両側面の方向に対し上記温度ヒューズの両端子の方向が平行となるように、上記スイッチング素子と上記温度ヒューズを配置して、上記配線基板に上記温度ヒューズを載置する熱伝導パターンを設け、この熱伝導パターンを上記スイッチング素子の両側面の端子の間となる下面に延出させると共に、上記スイッチング素子と上記温度ヒューズの間にこれらを覆う熱伝導性樹脂を塗布した保護装置。
上面または下面の少なくとも一方に配線パターンが形成された配線基板と、電池電源の切換えを行い両側面から複数の端子が外方へ延出した略直方体のスイッチング素子と、このスイッチング素子近傍に装着され両側端から端子が延出した略筒状の温度ヒューズからなり、上記スイッチング素子の端子が延出した両側面の方向に対し上記温度ヒューズの両端子の方向が平行となるように、上記スイッチング素子と上記温度ヒューズを配置して、上記配線基板に上記温度ヒューズを載置する熱伝導パターンを設け、この熱伝導パターンを上記スイッチング素子の端子に接続すると共に、上記スイッチング素子と上記温度ヒューズの間にこれらを覆う熱伝導性樹脂を塗布した保護装置。