JP6246503B2

JP6246503B2 - 短絡素子、およびこれを用いた回路

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Publication number: JP6246503B2
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Inventors: 吉弘米田
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Description

本発明は、基板上に発熱抵抗体とヒューズエレメントを設けた短絡素子を用いて、電子機器内の異常部品のみを排除する短絡素子及びこれを用いた回路に関する。

充電して繰り返し利用することのできる二次電池の多くは、バッテリパックに加工されてユーザに提供される。特に重量エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池においては、ユーザ及び電子機器の安全を確保するために、一般的に、過充電保護、過放電保護等のいくつもの保護回路をバッテリパックに内蔵し、所定の場合にバッテリパックの出力を遮断する機能を有している。

この種の保護素子には、バッテリパックに内蔵されたＦＥＴスイッチを用いて出力のＯＮ／ＯＦＦを行うことにより、バッテリパックの過充電保護又は過放電保護動作を行うものがある。しかしながら、何らかの原因でＦＥＴスイッチが短絡破壊した場合、雷サージ等が印加されて瞬間的な大電流が流れた場合、あるいはバッテリセルの寿命によって出力電圧が異常に低下したり、逆に過大な異常電圧を出力した場合であっても、バッテリパックや電子機器は、発火等の事故から保護されなければならない。そこで、このような想定し得るいかなる異常状態においても、バッテリセルの出力を安全に遮断するために、外部からの信号によって電流経路を遮断する機能を有するヒューズ素子からなる保護素子が用いられている。

このようなリチウムイオン二次電池等向けの保護回路の保護素子としては、特許文献１に記載されているように、電流経路上の第１の電極，発熱体に繋がる導体層，第２の電極間に亘って可溶導体を接続して電流経路の一部をなし、この電流経路上の可溶導体を、過電流による自己発熱、あるいは保護素子内部に設けた発熱体によって溶断するものがある。このような保護素子では、溶融した液体状の可溶導体を発熱体に繋がる導体層上に集めることにより電流経路を遮断する。

特開２０１０−００３６６５号公報特開２００７−１２３８１号公報

近年、バッテリとモーターを使用したＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）やＥＶ（Electric Vehicle）が急速に普及している。ＨＥＶやＥＶの動力源としては、エネルギー密度と出力特性からリチウムイオン二次電池が使用されるようになってきている。自動車用途では、高電圧、大電流が必要とされる。このため、高電圧、大電流に耐えられる専用セルが開発されているが、製造コスト上の問題から多くの場合、複数のバッテリセルを直列、並列に接続することで、汎用セルを用いて必要な電圧電流を確保している。

ところで、高速移動中の自動車等では、急激な駆動力の低下や急停止は却って危険な場合があり、非常時を想定したバッテリ管理が求められている。例えば、走行中にバッテリーシステムの異常が起きた際にも、修理工場もしくは安全な場所まで移動するための駆動力、あるいはハザードランプやエアコン用の駆動力を供給できることが、危険回避上、好ましい。

しかし、特許文献１のような複数のバッテリセルが直列に接続されたバッテリパックにおいては、充放電経路上にのみ保護素子を設けたような場合、バッテリセルの一部に異常が発生し保護素子を作動させると、バッテリパック全体の充放電経路が遮断されてしまい、これ以上、電力を供給することができない。

また、特許文献２に記載されている短絡素子においては、電流電圧特性カーブによると、１０Ｖ印加時の抵抗値が約１７ＫΩと高く、オープン状態のＬＥＤ素子を効率よくバイパスするには更に抵抗値を下げることが望まれる。

そこで、本発明は、複数セルで構成されたバッテリパック内の異常バッテリセルのみを排除し、正常なバッテリセルを有効に活用できる保護素子において、バイパス経路を形成することができる短絡素子、およびこれを用いた回路を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る短絡素子は、絶縁基板と、上記絶縁基板に形成された第１及び第２の発熱抵抗体と、上記絶縁基板に、互いに隣接して設けられた第１、第２の電極と、上記絶縁基板に、上記第１の電極と隣接して設けられるとともに、上記第１の発熱抵抗体に電気的に接続された第３の電極と、上記絶縁基板に、上記第２の電極と隣接して設けられるとともに、上記第２の発熱抵抗体に電気的に接続された第４の電極と、上記第１、第３の電極間に亘って設けられることにより電流経路を構成し、上記第１の発熱抵抗体からの加熱により、上記第１、第３の電極間の上記電流経路を溶断する第１の可溶導体と、上記第２、第４の電極間に亘って設けられることにより電流経路を構成し、上記第２の発熱抵抗体からの加熱により、上記第２、第４の電極間の上記電流経路を溶断する第２の可溶導体とを備え、上記第１、第２の発熱抵抗体からの加熱により溶融し、上記第１、第２の電極上に凝集した上記第１、第２の可溶導体によって、上記第１の電極と上記第２の電極とが短絡するものである。

また、本発明に係る短絡素子回路は、スイッチと、上記スイッチの一端に接続された第１のヒューズと、上記スイッチの他端に接続された第２のヒューズと、上記第１のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第１の発熱抵抗体と、上記第２のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第２の発熱抵抗体とを有し、上記スイッチは、上記第１及び第２のヒューズが溶断されることにより、該第１及び第２のヒューズの溶融導体によって短絡されるものである。

また、本発明に係る補償回路は、スイッチと、上記スイッチの一端に接続された第１のヒューズと、上記スイッチの他端に接続された第２のヒューズと、上記第１のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第１の発熱抵抗体と、上記第２のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第２の発熱抵抗体とを有し、上記スイッチは、上記第１及び第２のヒューズが溶断されることにより、該第１及び第２のヒューズの溶融導体によって短絡される短絡素子と、電子部品と、上記電子部品の電流経路上に接続され、上記電子部品の異常時に該電子部品への通電を電気信号で遮断する保護素子と、上記電子部品の異常を検知し、異常信号を出力する保護部品と、上記保護部品の異常信号を受けて動作する第１〜第３の制御素子とを備え、上記電子部品及び上記保護素子の両端と、上記スイッチの両端子とを並列に接続し、上記第１、第２の発熱抵抗体、及び上記保護素子の電気信号の入力端子とを、それぞれ上記第１〜第３の制御素子に接続し、上記電子部品の異常時には、上記保護部品からの異常信号を受けて上記第１〜第３の制御素子が動作し、上記保護素子による上記電子部品の電流経路の遮断と、上記第１、第２のヒューズの溶断に連動した上記スイッチの短絡を行い、バイパス電流経路が形成されるものである。

また、本発明に係る補償回路は、スイッチと、上記スイッチの一端に接続された第１のヒューズと、上記スイッチの他端に接続された第２のヒューズと、上記第１のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第１の発熱抵抗体と、上記第２のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第２の発熱抵抗体とを有し、上記スイッチは、上記第１及び第２のヒューズが溶断されることにより、該第１及び第２のヒューズの溶融導体によって短絡される短絡素子と、電子部品と、上記電子部品の電流経路上に接続され、上記電子部品の異常時に該電子部品への通電を電気信号で遮断する保護素子と、上記電子部品の異常を検知し、異常信号を出力する保護部品と、上記保護部品の異常信号を受けて動作する第１、第２の制御素子とを備え、上記電子部品及び上記保護素子の両端と、上記スイッチの両端子とを並列に接続し、上記第１の発熱抵抗体の端子を上記第１の制御素子に接続し、上記第２の発熱抵抗体及び上記保護素子の電気信号の入力端子を、上記第２の制御素子に接続し、上記電子部品の異常時には、上記保護部品からの異常信号を受けて上記第１、第２の制御素子が動作し、上記保護素子による上記電子部品の電流経路の遮断と、上記第１、第２のヒューズの溶断に連動した上記スイッチの短絡を行い、バイパス電流経路が形成されるものである。

また、本発明に係る短絡素子回路は、スイッチと、上記スイッチの一端に接続された第１のヒューズと、上記スイッチの他端に接続された第２のヒューズと、上記第１のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第１の発熱抵抗体と、上記第２のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第２の発熱抵抗体と、上記スイッチに接続された保護抵抗とを有し、上記スイッチが、上記第１及び第２のヒューズが溶断されることにより、該第１及び第２のヒューズの溶融導体によって短絡されるものである。

また、本発明に係る補償回路は、スイッチの一端に接続された第１のヒューズと、上記スイッチの他端に接続された第２のヒューズと、上記第１のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第１の発熱抵抗体と、上記第２のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第２の発熱抵抗体と、上記スイッチに接続された保護抵抗とを有し、上記スイッチは、上記第１及び第２のヒューズが溶断されることにより、該第１及び第２のヒューズの溶融導体によって短絡される短絡素子と、電子部品と、上記電子部品の電流経路上に接続され、上記電子部品の異常時に該電子部品への通電を電気信号で遮断する保護素子と、上記電子部品の異常を検知し、異常信号を出力する保護部品と、上記保護部品の異常信号を受けて動作する第１〜第３の制御素子とを備え、上記電子部品及び上記保護素子の両端と、上記スイッチの両端子及び上記保護抵抗とを並列に接続し、上記第１、第２の発熱抵抗体、及び上記保護素子の電気信号の入力端子とを、それぞれ上記第１〜第３の制御素子に接続し、上記電子部品の異常時には、上記保護部品からの異常信号を受けて上記第１〜第３の制御素子が動作し、上記保護素子による上記電子部品の電流経路の遮断と、上記第１、第２のヒューズの溶断に連動した上記スイッチの短絡を行い、バイパス電流経路が形成されるものである。

また、本発明に係る補償回路は、スイッチと、上記スイッチの一端に接続された第１のヒューズと、上記スイッチの他端に接続された第２のヒューズと、上記第１のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第１の発熱抵抗体と、上記第２のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第２の発熱抵抗体と、上記スイッチに接続された保護抵抗とを有し、上記スイッチは、上記第１及び第２のヒューズが溶断されることにより、該第１及び第２のヒューズの溶融導体によって短絡される短絡素子と、電子部品と、上記電子部品の電流経路上に接続され、上記電子部品の異常時に該電子部品への通電を電気信号で遮断する保護素子と、上記電子部品の異常を検知し、異常信号を出力する保護部品と、上記保護部品の異常信号を受けて動作する第１、第２の制御素子とを備え、上記電子部品及び上記保護素子の両端と、上記スイッチの両端子及び上記保護抵抗とを並列に接続し、上記第１の発熱抵抗体の端子を上記第１の制御素子に接続し、上記第２の発熱抵抗体及び上記保護素子の電気信号の入力端子を、上記第２の制御素子に接続し、上記電子部品の異常時には、上記保護部品からの異常信号を受けて上記第１、第２の制御素子が動作し、上記保護素子による上記電子部品の電流経路の遮断と、上記第１、第２のヒューズの溶断に連動した上記スイッチの短絡を行い、バイパス電流経路が形成されるものである。

本発明によれば、第１、第２の発熱抵抗体からの加熱により溶融し、第１、第２の電極上に凝集した溶融導体によって、絶縁されていた第１の電極と第２の電極とが短絡することにより、新たなバイパス電流経路を形成することができる。

本発明が適用された短絡素子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。短絡素子の回路図であり、（Ａ）はスイッチが切れている状態、（Ｂ）はスイッチが短絡した状態を示す。短絡素子を示す図であり、（Ａ）は、絶縁されていた第１、第２の電極が溶融導体によって短絡された状態を示す平面図であり、（Ｂ）は断面図である。短絡素子において、第２の可溶導体が先に溶融している状態を示す平面図である。短絡素子の変形例を示す断面図である。短絡素子の変形例を示す断面図である。短絡素子の変形例を示す断面図である。本発明が適用された他の短絡素子を示す断面図であり、（Ａ）は可溶導体の溶融前、（Ｂ）は可溶導体の溶融後の状態を示す。本発明が適用された他の短絡素子を示す平面図である。短絡素子を用いたバッテリパックの回路図であり、（Ａ）は正常時、（Ｂ）は保護素子を動作させた状態、（Ｃ）（Ｄ）は短絡素子を動作させバイパス電流経路が形成された状態を示す。保護素子を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。保護素子の回路図である。保護抵抗を備える短絡素子を示す平面図である。保護抵抗を備える短絡素子の回路図であり、（Ａ）はスイッチが切れている状態、（Ｂ）はスイッチが短絡した状態を示す。保護抵抗を備える短絡素子を用いたバッテリパックの回路図である。保護抵抗を備える短絡素子を用いたバッテリパックの変形例を示す回路図である。

以下、本発明が適用された保護素子について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［短絡素子］
図１（Ａ）に短絡素子１の平面図、及び図１（Ｂ）に短絡素子１の断面図を示す。短絡素子１は、絶縁基板２と、絶縁基板２に設けられた第１の発熱抵抗体２１及び第２の発熱抵抗体２２と、絶縁基板２に、互いに隣接して設けられた第１の電極４及び第２の電極５と、第１の電極４と隣接して設けられるとともに、第１の発熱抵抗体２１に電気的に接続された第３の電極６と、第２の電極５と隣接して設けられるとともに、第２の発熱抵抗体２２に電気的に接続された第４の電極７と、第１、第３の電極４，６間に亘って設けられることにより電流経路構成し、第１の発熱抵抗体２１からの加熱により、第１、第３の電極４，６間の電流経路を溶断する第１の可溶導体８と、第２、第４の電極５，７間に亘って設けられ、第２の発熱抵抗体２２からの加熱により、第２、第４の電極５，７間の電流経路を溶断する第２の可溶導体９とを備える。そして、短絡素子１は、絶縁基板２上に内部を保護するカバー部材１０が取り付けられている。

絶縁基板２は、たとえば、アルミナ、ガラスセラミックス、ムライト、ジルコニアなどの絶縁性を有する部材を用いて略方形状に形成されている。絶縁基板２は、その他にも、ガラスエポキシ基板、フェノール基板等のプリント配線基板に用いられる材料を用いてもよいが、ヒューズ溶断時の温度に留意する必要がある。なお、絶縁基板２は、裏面に外部端子１２が形成されている。

第１、第２の発熱抵抗体２１，２２は、比較的抵抗値が高く通電すると発熱する導電性を有する部材であって、たとえばＷ、Ｍｏ、Ｒｕ等からなる。これらの合金あるいは組成物、化合物の粉状体を樹脂バインダ等と混合して、ペースト状にしたものを絶縁基板２上にスクリーン印刷技術を用いてパターン形成して、焼成する等によって形成する。

また、第１、第２の発熱抵抗体２１，２２は、絶縁基板２上において絶縁層１１に被覆されている。第１の発熱抵抗体２１を被覆する絶縁層１１上には、第１、第３の電極４，６が形成され、第２の発熱抵抗体２２を被覆する絶縁層１１上には、第２、第４の電極５，７が形成されている。第１の電極４は、一方側において第２の電極５と隣接して形成されるとともに、絶縁されている。第１の電極４の他方側には第３の電極６が形成されている。第１の電極４と第３の電極６とは、第１の可溶導体８が接続されることにより導通され、短絡素子１の電流経路を構成する。また、第１の電極４は、絶縁基板２の側面に臨む第１の電極端子部４ａに接続されている。第１の電極端子部４ａは、スルーホールを介して絶縁基板２の裏面に設けられた外部端子１２と接続されている。

また、第３の電極６は、絶縁基板２あるいは絶縁層１１に設けられた第１の発熱体引出電極２３を介して第１の発熱抵抗体２１と接続されている。また、第１の発熱抵抗体２１は、第１の発熱体引出電極２３を介して、絶縁基板２の側縁に臨む第１の抵抗体端子部２１ａに接続されている。第１の抵抗体端子部２１ａは、スルーホールを介して、絶縁基板２の裏面に設けられた外部端子１２と接続されている。

第２の電極５の第１の電極４と隣接する一方側と反対の他方側には、第４の電極７が形成されている。第２の電極５と第４の電極７とは、第２の可溶導体９が接続されている。また、第２の電極５は、絶縁基板２の側面に臨む第２の電極端子部５ａに接続されている。第２の電極端子部５ａは、スルーホールを介して絶縁基板２の裏面に設けられた外部端子１２と接続されている。

また、第４の電極７は、絶縁基板２あるいは絶縁層１１に設けられた第２の発熱体引出電極２４を介して第２の発熱抵抗体２２と接続されている。また、第２の発熱抵抗体２２は、第２の発熱体引出電極２４を介して、絶縁基板２の側縁に臨む第２の抵抗体端子部２２ａに接続されている。第２の抵抗体端子部２２ａは、スルーホールを介して、絶縁基板２の裏面に設けられた外部端子１２と接続されている。

なお、第１〜第４の電極４，５，６，７は、ＣｕやＡｇ等の一般的な電極材料を用いて形成することができるが、少なくとも第１、第２の電極４，５の表面上には、Ｎｉ／Ａｕメッキ、Ｎｉ／Ｐｄメッキ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕメッキ等の被膜が、公知のメッキ処理により形成されていることが好ましい。これにより、第１、第２の電極４，５の酸化を防止し、溶融導体を確実に保持させることができる。また、短絡素子１をリフロー実装する場合に、第１、第２の可溶導体８，９を接続するハンダあるいは第１、第２の可溶導体８，９の外層を形成する低融点金属が溶融することにより第１、第２の電極４，５を溶食（ハンダ食われ）して切断するのを防ぐことができる。

［可溶導体］
第１、第２の可溶導体８，９は、第１、第２の発熱抵抗体２１，２２の発熱により速やかに溶断される低融点金属からなり、例えばＳｎを主成分とするＰｂフリーハンダを好適に用いることができる。

また、第１、第２の可溶導体８，９は、低融点金属と高融点金属とを含有してもよい。低融点金属としては、Ｐｂフリーハンダなどのハンダを用いることが好ましく、高融点金属としては、Ａｇ、Ｃｕ又はこれらを主成分とする合金などを用いることが好ましい。高融点金属と低融点金属とを含有することによって、短絡素子１をリフロー実装する場合に、リフロー温度が低融点金属層の溶融温度を超えて、低融点金属が溶融しても、第１、第２の可溶導体８，９として溶断するに至らない。かかる第１、第２の可溶導体８，９は、高融点金属に低融点金属をメッキ技術を用いて成膜することによって形成してもよく、他の周知の積層技術、膜形成技術を用いることによって形成してもよい。なお、第１、第２の可溶導体８，９は、外層を構成する低融点金属を用いて、第１及び第３の電極４，６、又は第２及び第４の電極５，７へ、ハンダ接続することができる。

第１、第２の可溶導体８，９は、内層を低融点金属とし、外層を高融点金属としてもよい。内層の低融点金属層の全表面を外層の高融点金属層で被覆した可溶導体を用いることにより、リフロー温度よりも融点の低い低融点金属を用いた場合でも、リフロー実装時に、内層の低融点金属の外部への流出を抑制することができる。また、溶断時も、内層の低融点金属が溶融することにより、外層の高融点金属を溶食（ハンダ食われ）し、速やかに溶断することができる。

また、第１、第２の可溶導体８，９は、内層を高融点金属とし、外層を低融点金属とする被覆構造としてもよい。内層の高融点金属層の全表面を外層の低融点金属層で被覆した可溶導体を用いることにより、外層の低融点金属層を介して電極上に接続することができ、また、溶断時も、低融点金属層が速やかに溶融して高融点金属を溶食するため、速やかに溶断することができる。

また、第１、第２の可溶導体８，９は、低融点金属層と、高融点金属層とが積層された積層構造としてもよい。また、低融点金属層と、高融点金属層とが交互に積層された４層以上の多層構造としてもよい。また、第１、第２の可溶導体８，９は、低融点金属層の表面に高融点金属層が面方向にストライプ状に積層してもよい。これらの構造によっても、低融点金属による高融点金属の溶食／溶断を短時間で行うことができる。

また、第１、第２の可溶導体８，９は、多数の開口部を有する高融点金属と、上記開口部に挿入された低融点金属とから構成してもよい。これにより、溶融する低融点金属層に接する高融点金属層の面積が増大するので、より短時間で低融点金属層が高融点金属層を溶食することができるようになる。したがって、より速やか、かつ確実に可溶導体を溶断させることが可能となる。

また、第１、第２の可溶導体８，９は、高融点金属の体積よりも低融点金属の体積を多くすることが好ましい。これにより、第１、第２の可溶導体８，９は、効果的に高融点金属層の溶食による短時間での溶断を行うことができる。

なお、第１、第２の可溶導体８，９の酸化防止、及び第１、第２の可溶導体８，９の溶融時における濡れ性を向上させるために、第１、第２の可溶導体８，９の上にはフラックス１５が塗布されている。

短絡素子１は、絶縁基板２がカバー部材１０に覆われることによりその内部が保護されている。カバー部材１０は、短絡素子１の側面を構成する側壁１６と、短絡素子１の上面を構成する天面部１７とを有し、側壁１６が絶縁基板２上に接続されることにより、短絡素子１の内部を閉塞する蓋体となる。このカバー部材１０は、上記絶縁基板２と同様に、たとえば、熱可塑性プラスチック，セラミックス，ガラスエポキシ基板等の絶縁性を有する部材を用いて形成されている。

また、カバー部材１０は、天面部１７の内面側に、カバー部電極１８が形成されても良い。カバー部電極１８は、第１、第２の電極４，５と重畳する位置に形成されている。このカバー部電極１８は、第１、第２の発熱抵抗体２１，２２が発熱し、第１、第２の可溶導体８，９が溶融されると、第１、第２の電極４，５上に凝集した溶融導体が接触して濡れ広がることにより、溶融導体を保持する許容量を増加させることができる。

［短絡素子回路］
以上のような短絡素子１は、図２（Ａ）（Ｂ）に示すような回路構成を有する。すなわち、短絡素子１は、第１の電極４と第２の電極５とが、正常時には絶縁され、第１、第２の発熱抵抗体２１，２２の発熱により第１、第２の可溶導体８，９が溶融すると、当該溶融導体を介して短絡するスイッチ２０を構成する（図２（Ｂ））。そして、第１の電極端子部４ａと第２の電極端子部５ａは、スイッチ２０の両端子を構成する。また、第１の可溶導体８は、第３の電極６及び第１の発熱体引出電極２３を介して第１の発熱抵抗体２１と接続されている。同様に、第２の可溶導体９は、第４の電極７及び第２の発熱体引出電極２４を介して第２の発熱抵抗体２２と接続されている。

そして、短絡素子１は、後述するように、電子機器等に組み込まれることにより、スイッチ２０の両端子４ａ、５ａが、当該電子機器の電流経路と並列に接続され、当該電流経路上の電子部品に異常が発生した場合に、スイッチ２０を短絡させ、当該電子部品をバイパスするバイパス電流経路を形成する。

具体的に、短絡素子１は、並列接続されている電子部品に異常が生じると、第１、第２の抵抗体端子部２１ａ，２２ａ側から電力が供給され、第１、第２の発熱抵抗体２１，２２が通電することにより発熱する。この熱により第１、第２の可溶導体８，９が溶融すると、溶融導体は、第１、第２の電極４，５上に凝集する。第１、第２の電極４，５は隣接して形成されているため、第１、第２の電極４，５上に凝集した溶融導体が結合し、これにより第１、第２の電極４，５が短絡する。すなわち、短絡素子１は、スイッチ２０の両端子間が短絡される（図２（Ｂ））。

なお、第１の発熱抵抗体２１への通電は、第１の可溶導体８が溶断することにより第１、第３の電極４，６間が遮断されるため、停止され、第２の発熱抵抗体２２への通電は、第２の可溶導体９が溶断することにより、第２、第４の電極５，７間が遮断されるため、停止される。

［第２の可溶導体の先溶融］
ここで、短絡素子１は、第２の可溶導体９が第１の可溶導体８よりも先行して溶融することが好ましい。短絡素子１は、第１の発熱抵抗体２１と第２の発熱抵抗体２２とが、別々に発熱されることから、通電のタイミングとして第２の発熱抵抗体２２を先に発熱させ、その後に第１の発熱抵抗体２１を発熱させることで、図４に示すように、容易に第２の可溶導体９を第１の可溶導体８よりも先行して溶融させ、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、確実に第１、第２の電極４，５上に、第１、第２の可溶導体８，９の溶融導体を凝集、結合させ、第１、第２の電極４，５を短絡させることができる。

また、短絡素子１は、第２の可溶導体９を、第１の可溶導体８よりも幅狭に形成することにより、第２の可溶導体９を第１の可溶導体よりも先に溶断するようにしてもよい。第２の可溶導体９を幅狭に形成することにより、溶断時間を短くすることができるため、第２の可溶導体９が第１の可溶導体８よりも先行して溶融させることができる。

［電極面積］
また、短絡素子１は、第１の電極４の面積を第３の電極６よりも広くし、第２の電極５の面積を第４の電極７よりも広くすることが好ましい。溶融導体の保持量は、電極面積に比例して多くなるため、第１、第２の電極４，５の面積を第３、第４の電極６，７よりも広く形成することにより、より多くの溶融導体を第１、第２の電極４，５上に凝集させることができ、第１、第２の電極４，５間を確実に短絡させることができる。

［短絡素子の変形例］
なお、短絡素子１は、必ずしも、第１、第２の発熱抵抗体２１，２２を絶縁層１１によって被覆する必要はなく、図５に示すように、第１、第２の発熱抵抗体２１，２２が絶縁基板２の内部に設置されてもよい。絶縁基板２の材料として熱伝導性に優れたものを用いることにより、第１、第２の発熱抵抗体２１，２２は、ガラス層等の絶縁層１１を介した場合と同等に加熱することができる。

また、短絡素子１は、図６に示すように、第１、第２の発熱抵抗体２１，２２が絶縁基板２の第１〜第４の電極４，５，６，７の形成面と反対の裏面に設置されてもよい。第１、第２の発熱抵抗体２１，２２を絶縁基板２の裏面に形成することにより、絶縁基板２内に形成するよりも簡易な工程で形成することができる。なお、この場合、第１、第２の発熱抵抗体２１，２２上には、絶縁層１１が形成されると抵抗体の保護や実装時の絶縁性確保と言う意味で好ましい。

さらに、短絡素子１は、図７に示すように、第１、第２の発熱抵抗体２１，２２が絶縁基板２の第１〜第４の電極４，５，６，７の形成面上に設置されてもよい。第１、第２の発熱抵抗体２１，２２を絶縁基板２の表面に形成することにより、絶縁基板２内に形成するよりも簡易な工程で形成することができる。なお、この場合も、第１、第２の発熱抵抗体２１，２２上には、絶縁層１１が形成される事が好ましい。

また、第１の電極４又は第２の電極５のいずれか一方に接続される保護抵抗を備える構成としてもよい。ここで、保護抵抗は、短絡素子に接続する電子部品の内部抵抗相当の抵抗値とし、発熱抵抗体２１，２２の抵抗値よりも小さくする。すなわち、電子部品が正常に作動している場合、電流は短絡素子側へは流れず電子部品側に流れる。

また、本発明が適用された短絡素子は、絶縁基板２の裏面に第１、第２の電極とスルーホールを介して連続する外部端子１２を設ける以外にも、図８（Ａ）（Ｂ）に示す短絡素子３０のように、絶縁基板２の第１、第２の電極４，５が形成された表面に、第1の電極４と連続する第1の外部接続電極３１、第1の外部接続電極３１上に設けられた１個もしくは複数個からなる第1の外部接続端子３２、第２の電極５と連続する第２の外部接続電極３３、第２の外部接続電極３３上に設けられた１個もしくは複数個からなる第２の外部接続端子３４を形成するようにしてもよい。

第１、第２の外部接続電極３１，３３は、短絡素子３０と短絡素子３０が組み込まれる電子機器の回路とを接続する電極であり、第１の外部接続電極３１は第１の電極４と連続され、第２の外部接続電極３３は第２の電極５と連続されている。

第１、第２の外部接続電極３１，３３は、ＣｕやＡｇ等の一般的な電極材料を用いて形成され、絶縁基板２の第１、第２の電極４，５の形成面と同一面に形成されている。すなわち、図８に示す短絡素子３０は、第１、第２の可溶導体８，９が設けられる表面が実装面となる。なお、第１、第２の外部接続電極３１，３３は、第１、第２の電極４，５と同時に形成することができる。

第１の外部接続電極３１上には、第１の外部接続端子３２が設けられている。同様に、第２の外部接続電極３３上には、第２の外部接続端子３４が設けられている。これら第１、第２の外部接続端子３２，３４は、電子機器へ実装するための接続端子であり、例えば金属バンプや、金属ポストを用いて形成されている。また、第１、第２の外部接続端子３２，３４は、図８（Ａ）に示すように、絶縁基板２上に設けられたカバー部材１０よりも突出する高さを有し、短絡素子３０の実装対象物となる基板側に実装可能とされている。

なお、短絡素子３０の第１の発熱抵抗体２１は、第１の発熱体引出電極２３、及び第１の抵抗体端子部２１ａを介して、第１の抵抗体接続端子２１ｂが形成されている。また、短絡素子３０の第２の発熱抵抗体２２は、第２の発熱体引出電極２４、及び第２の抵抗体端子部２２ａを介して、第２の抵抗体接続端子２２ｂが形成されている。第１、第２の抵抗体接続端子２１ｂ，２２ｂは、第１、第２の外部接続端子３２，３４と同様に、金属バンプや金属ポストを用いて形成され、絶縁層１１を介して上方に突出されている。

このように、短絡素子３０は、上記短絡素子１のように絶縁基板２の裏面に外部端子１２を設けて第１、第２の電極４，５と当該外部端子１２とをスルーホールによって接続するものではなく、第１、第２の電極４，５と同一表面に、外部接続電極３１，３３を介して外部接続端子３２，３４を形成している。そして、図８（Ｂ）に示すように、短絡素子３０は、第１の電極４と第２の電極５とが短絡したときの、第１、第２の外部接続電極３１，３３間の導通抵抗よりも、第１の外部接続端子３２と第２の外部接続端子３４との合成抵抗が低く構成されている。

これにより、短絡素子３０は、第１、第２の電極４，５が短絡しバイパス電流経路を構成した際における定格を向上させ、大電流に対応することができる。すなわち、ＨＥＶやＥＶ等の動力源として使用されるリチウムイオン二次電池等の大電流用途においては、短絡素子の定格のさらなる向上が求められている。そして、可溶導体によって短絡された第１、第２の外部接続電極３１，３３間の導通抵抗は定格向上に応えることができる程度に十分下げることができる（例えば０．４ｍΩ未満）。

しかし、絶縁基板２の裏面に外部端子１２を設け、第１、第２の電極４，５と当該外部端子１２とをスルーホールによって接続する短絡素子１においては、第１、第２の電極４，５と外部端子１２との間の導通抵抗が高く（例えば０．５〜１．０ｍΩ）、スルーホール内に導体を充填したとしても、短絡素子全体の導通抵抗を下げるには限界がある。

また、高抵抗の第１、第２の電極４，５と外部端子１２との間に大電流を流すことによる発熱で、バイパス電流経路の破壊や、他の周辺機器への熱影響も懸念される。

この点、短絡素子３０は、第１、第２の電極４，５と同一表面に外部接続端子３２，３４を設けている。この外部接続端子３２，３４は、外部接続電極３１，３３上に設けるものであり、形状やサイズ等の自由度が高く、導通抵抗の低い端子を容易に設けることができる。これにより、短絡素子３０は、第１の電極４と第２の電極５とが短絡したときの、第１、第２の外部接続電極３１，３３間の導通抵抗よりも、第１の外部接続端子３２と第２の外部接続端子３４との合成抵抗が低く構成されている。

したがって、短絡素子３０によれば、短絡素子１の構成おいては高くなる第１、第２の外部接続電極３１，３３から先の導通抵抗を容易に下げることができ、定格の飛躍的な向上を図ることができる。

第１、第２の外部接続端子３２，３４としては、例えば、Ｓｎを主成分とするＰｂフリーハンダからなる金属バンプや金属ポストを用いて構成することができる。金属バンプや金属ポストの形状は問わない。第１、第２の外部接続端子３２，３４の抵抗値は材料や形状、サイズから求めることができる。一例として、Ｃｕコアの表面にハンダをコーティングした直方体の金属ポスト（Ｃｕコア：０．６ｍｍ×０．６ｍｍ、断面積０．３６ｍｍ^２、高さ１ｍｍ、比抵抗１７．２μΩ・ｍｍ）を用いた場合、その１端子のＣｕコア部抵抗値は約０．０４８ｍΩであり、ハンダコーティング分を考慮すると第１、第２の外部接続端子３２，３４を直列接続させた抵抗値が０．０９６ｍΩ未満と低く、短絡素子３０全体の定格を向上できることがわかる。

なお、短絡素子３０は、短絡時における第１、第２の外部接続端子３２，３４間に亘る抵抗値より素子全体の全抵抗値を求め、この全抵抗値と既知である第１、第２の外部接続端子３２，３４の合成抵抗との差より、短絡時における第１、第２の外部接続電極３１，３３間の導通抵抗を求めることができる。また、短絡素子３０は、短絡時における第１、第２の外部接続電極３１，３３間の抵抗を測定し、短絡時における素子全体の全抵抗値との差より、第１、第２の外部接続端子３２，３４の合成抵抗を求めることができる。

また、図９に示すように、短絡素子３０は、第１、第２の外部接続電極３１，３３を矩形状に形成する等により広く設け、第１、第２の外部接続端子３２，３４を複数設けることにより導通抵抗を下げるようにしてもよい。その他にも、短絡素子３０は、広く設けた第１、第２の外部接続電極３１，３３に大径の第１、第２の外部接続端子３２，３４を設けることにより導通抵抗を下げるようにしてもよい。

また、第１、第２の外部接続端子３２，３４は、コアとなる高融点金属３２ａ，３４ａの表面に低融点金属層３２ｂ，３４ｂを設けることにより形成してもよい。低融点金属層３２ｂ，３４ｂを構成する金属としては、Ｓｎを主成分とするＰｂフリーハンダなどのハンダを好適に用いることができ、高融点金属３２ａ，３４ａとしては、ＣｕやＡｇを主成分とする合金などを好適に用いることができる。

高融点金属３２ａ，３４ａの表面に低融点金属層３２ｂ，３４ｂを設けることにより、短絡素子３０をリフロー実装する場合に、リフロー温度が低融点金属層３２ｂ，３４ｂの溶融温度を超えて、低融点金属が溶融しても、第１、第２の外部接続端子３２，３４として溶融することを防止することができる。また、第１、第２の外部接続端子３２，３４は、外層を構成する低融点金属を用いて、第１、第２の外部接続電極３１，３３へ接続することができる。

第１、第２の外部接続端子３２，３４は、高融点金属３２ａ，３４ａに低融点金属をメッキ技術を用いて成膜することにより形成することができ、またその他の周知の積層技術、膜形成技術を用いることによっても形成することができる。

なお、第１、第２の外部接続端子３２，３４は、金属バンプや金属ポストを用いて形成する他にも、導電メッキ層や、導電ペーストを塗布することにより形成された導電層により形成してもよい。

また、第１、第２の外部接続端子３２，３４は、短絡素子３０が実装される基板等の実装対象物側に予め設け、短絡素子が実装された実装体において、第１、第２の外部接続電極３１，３３、あるいは第１、第２の電極４，５と接続されるようにしてもよい。

［バッテリパックの回路構成］
次いで、短絡素子１を組み込んだ電子機器の回路構成について説明する。図１０は、クルマや電動工具等の各種電子機器に搭載されて用いられるリチウムイオンバッテリーが内蔵されたバッテリパック４０の回路構成を示す図である。図１０（Ａ）に示すように、バッテリパック４０は、電流経路上に複数のバッテリセル４１が直列に接続されることで、高電圧、大電流を確保している。また、バッテリパック４０は、各バッテリセル４１に、当該バッテリセル４１の過充電あるいは過放電等の異常時に電流経路を遮断する保護素子４２が接続されている。

保護素子４２は、図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように、絶縁基板４４と、絶縁基板４４に積層され、絶縁部材４５に覆われた発熱抵抗体４６と、絶縁基板４４の両端に形成された電極４７（Ａ１），４７（Ａ２）と、絶縁部材４５上に発熱抵抗体４６と重畳するように積層された発熱体引出電極４８と、両端が電極４７（Ａ１），４７（Ａ２）にそれぞれ接続され、中央部が発熱体引出電極４８に接続された可溶導体４９とを備える。

絶縁基板４４は、上述した絶縁基板２と同様の材料を用いて、略方形状に形成されている。発熱抵抗体４６は、上述した第１、第２の発熱抵抗体２１，２２と同様の材料を用いて、同様の製法で形成される。保護素子４２は、発熱抵抗体４６を覆うように絶縁部材４５が配置され、この絶縁部材４５を介して発熱抵抗体４６に対向するように発熱体引出電極４８が配置される。発熱抵抗体４６の熱を効率良く可溶導体４９に伝えるために、発熱抵抗体４６と絶縁基板４４の間に絶縁部材４５を積層しても良い。発熱体引出電極４８の一端は、発熱体電極５０（Ｐ１）に接続される。また、発熱抵抗体４６の他端は、他方の発熱体電極５０（Ｐ２）に接続される。可溶導体４９は、上述した第１、第２の可溶導体８，９と同じものを用いることができる。

なお、保護素子４２においても、上記短絡素子１と同様に、可溶導体４９の酸化防止のために、可溶導体４９上のほぼ全面にフラックスを塗布してもよい。また、保護素子４２は、内部を保護するためにカバー部材を絶縁基板４４上に載置してもよい。

以上のような保護素子４２は、図１２に示すような回路構成を有する。すなわち、保護素子４２は、発熱体引出電極４８を介して直列接続された可溶導体４９と、可溶導体４９の接続点を介して通電して発熱させることによって可溶導体４９を溶融する発熱抵抗体４６とからなる回路構成である。保護素子４２の２個の電極４７のうち、一方は、Ａ１に接続され、他方は、Ａ２に接続される。また、発熱体引出電極４８とこれに接続された発熱体電極５０は、Ｐ１に接続され、他方の発熱体電極５０は、Ｐ２に接続される。

そして、保護素子４２は、図１０（Ａ）に示すように、リチウムイオン二次電池のバッテリパック４０内の回路に用いられる。バッテリパック４０は、直列に接続された複数のバッテリユニット８４を有する。各バッテリユニット８４は、バッテリセル４１と、保護素子４２と、短絡素子１と、保護素子４２の動作を制御する第１の電流制御素子８１と、短絡素子１の動作を制御する第２、第３の電流制御素子８２，８３と、保護抵抗５４とで構成される。

また、バッテリパック４０は、バッテリユニット８４と、バッテリユニット８４の充放電を制御する充放電制御回路５５と、各バッテリユニット８４のバッテリセル４１の電圧を検出するとともに、保護素子４２や短絡素子１の動作を制御する第１〜第３の電流制御素子８１〜８３に異常信号を出力する検出回路５６とを備える。

各バッテリユニット８４は、保護素子４２の電極４７（Ａ１）がバッテリセル４１と直列に接続され、電極４７（Ａ２）がバッテリパック４０の充放電電流経路に接続される。また、バッテリユニット８４は、短絡素子１の第２の電極端子部５ａが保護素子４２の開放端と、保護抵抗５４を介して接続され、第１の電極端子部４ａがバッテリセル４１の開放端と接続されることにより、保護素子４２及びバッテリセル４１と、短絡素子１とが並列に接続されている。また、バッテリユニット８４は、保護素子４２の発熱体電極５０（Ｐ２）が第１の電流制御素子８１と接続され、短絡素子１の第１の抵抗体端子部２１ａが第２の電流制御素子８２と接続され、短絡素子１の第２の抵抗体端子部２２ａが第３の電流制御素子８３と接続されている。

検出回路５６は、各バッテリセル４１と接続され、各バッテリセル４１の電圧値を検出して、各電圧値を充放電制御回路５５の制御部５９に供給する。また、検出回路５６は、バッテリセル４１が過充電電圧又は過放電電圧になったときに、当該バッテリセル４１を有するバッテリユニット８４の第１〜第３の電流制御素子８１〜８３へ異常信号を出力する。

第１〜第３の電流制御素子８１〜８３は、たとえばＦＥＴにより構成され、検出回路５６から出力される検出信号によって、バッテリセル４１の電圧値が所定の過放電又は過充電状態を超える電圧になったとき、保護素子４２及び短絡素子１を動作させて、バッテリユニット８４の充放電電流経路を第３、第４の電流制御素子５７，５８のスイッチ動作によらず遮断するとともに、短絡素子１のスイッチ２０を短絡させ、当該バッテリユニット８４をバイパスするバイパス電流経路を形成するように制御する。

このようなバッテリパック４０は、正常時には、短絡素子１のスイッチ２０が短絡されていないため、図１０（Ａ）に示すように、電流Ｅは保護素子４２及びバッテリセル４１側に流れる。

バッテリセル４１に電圧異常等が検知されると、検出回路５６より第１の電流制御素子８１に異常信号が出力され、保護素子４２の発熱抵抗体４６が発熱される。図１０（Ｂ）に示すように、保護素子４２は、発熱抵抗体４６によって、可溶導体４９を加熱、溶融させることにより、電極４７（Ａ１），４７（Ａ２）間を遮断する。これにより、異常なバッテリセル４１を有する当該バッテリユニット８４を、バッテリパック８０の充放電電流経路上から遮断することができる。なお、可溶導体４９が溶断することにより、発熱抵抗体４６への給電は停止される。

次いで、バッテリパック４０は、検出回路５６により当該バッテリユニット８４の第２の電流制御素子８２にも異常信号が出力され、短絡素子１の第１の発熱抵抗体２１も発熱する。図１０（Ｃ）に示すように、短絡素子１は、第１の発熱抵抗体２１によって第１の可溶導体８を加熱、溶融させることにより、第１の電極４上に溶融導体が凝集する。また、バッテリパック４０は、第２の電流制御素子８２への出力に続いて、第３の電流制御素子８３へ異常信号を出力し、第２の発熱抵抗体２２を発熱させる。短絡素子１は、第２の発熱抵抗体２２によって第２の可溶導体９を加熱、溶融させることにより、第２の電極４上に溶融導体が凝集する。

これにより、バッテリパック８０は、図１０（Ｄ）に示すように、スイッチ２０の第１の電極端子部４ａ及び第２の電極端子部５ａが短絡され、当該バッテリユニット８４をバイパスするバイパス電流経路を形成することができる。なお、第１、第２の可溶導体８，９が溶断することにより、第１、第２の発熱抵抗体２１，２２への給電は停止される。

なお、保護抵抗５４は、バッテリセル４１の内部抵抗とほぼ同じ抵抗値を有することにより、バイパス電流経路上においても、正常時と同じ容量とすることができる。

このようなバッテリパック４０によっても、一つのバッテリユニット８４に異常が起きた場合にも、当該バッテリユニット８４を迂回するバイパス電流経路を形成することができ、残りの正常なバッテリユニット８４によって充放電機能を維持することができる。

［短絡素子（保護抵抗内蔵）］
また、短絡素子は、予め保護抵抗を内蔵させて形成してもよい。図１３は、絶縁基板２上に保護抵抗６１が形成された短絡素子６０の平面図である。短絡素子６０は、上述した短絡素子１の構成に加え、第２の電極５と接続された保護抵抗６１が形成され、この保護抵抗６１を介して第２の電極端子部５ａが形成されている。保護抵抗６１は、上述した第１，第２の発熱抵抗体２１，２２と同じ材料を用いて、同一のプロセスで同時に形成することができる。

このように電子機器やバッテリパックにおける内部抵抗が決まっているような場合、予め保護抵抗６１を内蔵した短絡素子６０を用いることにより、実装等の工程を省力化することができる。

図１４（Ａ）（Ｂ）は、短絡素子６０の回路構成を示す図である。短絡素子６０の回路構成は、スイッチ２０が短絡することにより、第１の電極端子部４ａと第２の電極端子部５ａとが、保護抵抗６１を介して接続される。すなわち、短絡素子６０の回路構成は、第１、第２の可溶導体（ヒューズ）８，９と、第１、第２の可溶導体８，９の一端に接続された発熱抵抗体２１、２２と、第１、第２の可溶導体８，９の発熱抵抗体２１，２２が接続されていない他端に接続されたスイッチ２０と、スイッチ２０の端子の少なくとも一方の端子に接続された保護抵抗６１とを備え、スイッチ２０が、第１、第２の可溶導体８，９の溶断に連動して短絡するものである。

なお、短絡素子６０においても、絶縁基板２の裏面に外部端子１２を設けて第１の電極端子部４ａ及び第２の電極端子部５ａと当該外部端子１２とをスルーホールによって接続する以外にも、上述した短絡素子３０と同様に、絶縁基板２の第１、第２の電極４，５が形成された表面に、第１の電極４と連続する第１の外部接続電極３１、第１の外部接続端子３２、保護抵抗６１を介して第２の電極５と連続する第２の外部接続電極３３、及び第２の外部接続端子３４を形成するようにしてもよい。

［バッテリパックの回路構成（保護抵抗内蔵）］
図１５は、短絡素子６０を組み込んだバッテリパック７０の回路構成を示す図である。バッテリパック７０は、短絡素子６０を用いた点を除いて、上述したバッテリパック４０と同じ構成を有する。すなわち、バッテリパック７０の回路構成は、前述の短絡素子６０と、バッテリセル４１と、バッテリセル４１の電流経路上に接続され、バッテリセル４１の異常時に該バッテリセル４１への通電を電気信号で遮断する保護素子４２と、バッテリセル４１の異常を検知し、異常信号を出力する検出回路５６と、検出回路５６の異常信号を受けて動作する第１〜第３の電流制御素子８１，８２、８３とを備え、バッテリセル４１及び保護素子４２の両端と、スイッチ２０の第１、第２の可溶導体８，９との接続端子４ａ及び保護抵抗６１の開放端子５ａとを並列に接続し、発熱抵抗体２１，２２の第１、第２の抵抗体端子部２１ａ、２２ａを第２、第３の電流制御素子８２，８３に接続し、保護素子４２の電気信号の入力端子となる発熱体電極５０（Ｐ２）を第１の制御素子８１に接続し、バッテリセル４１の異常時には、検出回路５６からの異常信号を受けて第１〜第３の電流制御素子８１，８２，８３が動作し、保護素子４２によるバッテリセル４１の電流経路の遮断と、第１、第２の可溶導体８，９の溶断に連動したスイッチ２０の短絡を行い、バイパス電流経路が形成されるものである。バッテリパック７０において、各バッテリユニット８４に設けられた短絡素子６０の保護抵抗６１は、当該バッテリユニット８４のバッテリセル４１の内部抵抗とほぼ同じ抵抗値を有する。

このようなバッテリパック７０によれば、一つのバッテリユニット８４に異常が起きた場合にも、当該バッテリユニット８４を迂回するバイパス電流経路を形成することができ、残りの正常なバッテリユニット８４によって充放電機能を維持することができる。このとき、バッテリパック７０は、保護抵抗６１が、バッテリセル４１の内部抵抗とほぼ同じ抵抗値を有することにより、バイパス電流経路上においても、正常時と同じ容量とすることができる。

［バッテリパックの回路構成（制御素子共有）］
また、図１６に示す短絡素子６０を組み込んだバッテリパック９０は、第１〜第３の電流制御素子のうち、保護素子４２と接続する電流制御素子と、第１の抵抗体端子部２１ａと接続する電流制御素子とを共有にしたものである。すなわち、図１６に示すように、バッテリパック９０は、保護素子４２の発熱体電極５０（Ｐ２）、及び短絡素子６０の第１の抵抗体端子部２１ａが第１の電流制御素子９１と接続され、短絡素子６０の第２の抵抗体端子部２２ａが第２の電流制御素子９２と接続されている。第１、第２の電流制御素子９１，９２は、検出回路５６と接続され、検出回路５６によってバッテリセル４１の過充電電圧又は過放電電圧が検出されると、異常信号が出力される。

第１、第２の電流制御素子９１，９２は、たとえばＦＥＴにより構成され、検出回路５６から出力される異常信号によって、バッテリセル４１の電圧値が所定の過放電又は過充電状態を超える電圧になったとき、保護素子４２及び短絡素子６０を動作させる。

このとき検出回路５６は、先ず第１の電流制御素子９１に異常信号を出力し、次いで、第２の電流制御素子９２に異常信号を出力する。第１の電流制御素子９１が異常信号を受信すると、保護素子４２の発熱抵抗体４６、及び短絡素子６０の第１の発熱抵抗体２１に通電し、発熱させる。これにより、バッテリパック９０は、保護素子４２の可溶導体４９が溶断することによりバッテリユニット８４の充放電電流経路を遮断するとともに、短絡素子６０の第１の可溶導体８が溶融する。次いで、第２の電流制御素子９２が異常信号を受信すると、短絡素子６０の第２の発熱抵抗体２２に通電し、発熱させる。これにより、バッテリパック９０は、短絡素子６０の第２の可溶導体９が溶融し、先に溶融している第１の可溶導体８と結合して、第１、第２の電極４，５上に凝集する。したがって、短絡素子６０は、スイッチ２０を短絡させ、当該バッテリユニット８４をバイパスするバイパス電流経路を形成する。このようなバッテリパック９０によれば、電流制御素子を減らすことができ、回路構成を単純化することができる。

１短絡素子、２絶縁基板、４第１の電極、４ａ第１の電極端子部、５第２の電極、５ａ第２の電極端子部、６第３の電極、７第４の電極、８第１の可溶導体、９第２の可溶導体、１０カバー部材、１１絶縁層、１２外部端子、１５フラックス、１８カバー部電極、２０スイッチ、２１第１の発熱抵抗体、２１ａ第１の抵抗体端子部、２１ｂ第１の抵抗体接続端子、２２ａ第２の抵抗体端子部、２２ｂ第２の抵抗体接続端子、２２第２の発熱抵抗体、２３第１の発熱体引出電極、２４第１の発熱体引出電極、３０短絡素子、３１第１の外部接続電極、３２第１の外部接続端子、３３第２の外部接続電極、３４第２の外部接続端子、４０バッテリパック、４１バッテリセル、４２保護素子、４４絶縁基板、４５絶縁部材、４６発熱抵抗体、４７電極、４８発熱体引出電極、４９可溶導体、５０発熱体電極、５４保護抵抗、５５充放電制御回路、５６検出回路、５７第３の電流制御素子、５８第４の電流制御素子、５９制御部、６０短絡素子、６１保護抵抗、７０バッテリパック、８１第１の電流制御素子、８２第２の電流制御素子、８３第３の電流制御素子、８４バッテリユニット、９０バッテリパック、９１第１の電流制御素子、９２第２の電流制御素子

Claims

絶縁基板と、
上記絶縁基板に形成された第１及び第２の発熱抵抗体と、
上記絶縁基板に、互いに隣接して設けられた第１、第２の電極と、
上記絶縁基板に、上記第１の電極と隣接して設けられるとともに、上記第１の発熱抵抗体に電気的に接続された第３の電極と、
上記絶縁基板に、上記第２の電極と隣接して設けられるとともに、上記第２の発熱抵抗体に電気的に接続された第４の電極と、
上記第１、第３の電極間に亘って設けられることにより電流経路を構成し、上記第１の発熱抵抗体からの加熱により、上記第１、第３の電極間の上記電流経路を溶断する第１の可溶導体と、
上記第２、第４の電極間に亘って設けられることにより電流経路を構成し、上記第２の発熱抵抗体からの加熱により、上記第２、第４の電極間の上記電流経路を溶断する第２の可溶導体とを備え、
上記第１、第２の発熱抵抗体からの加熱により溶融し、上記第１、第２の電極上に凝集した上記第１、第２の可溶導体によって、上記第１の電極と上記第２の電極とが短絡することを特徴とする短絡素子。
上記第１、第２の可溶導体の一方を他方に先行して溶断させる請求項１記載の短絡素子。
上記第１、第２の可溶導体の一方の幅を他方の幅よりも狭くすることにより、当該幅の狭い方の可溶導体を先行して溶断させる請求項１又は２記載の短絡素子。
上記絶縁基板上に積層された絶縁層を備え、
上記第１〜第４の電極が、上記絶縁層上に設置され、
上記第１、第２の発熱抵抗体が、上記絶縁層の内部もしくは上記絶縁層と上記絶縁基板の間に設置されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の短絡素子。
上記第１、第２の発熱抵抗体が、前記絶縁基板の内部に設置されてなる請求項１乃至３のいずれか１項に記載の短絡素子。
上記第１、第２の発熱抵抗体が、前記絶縁基板の電極形成面と反対の面に設置されてなる請求項１乃至３のいずれか１項に短絡素子。
上記第１、第２の発熱抵抗体が、前記絶縁基板の電極形成面上に設置されてなる請求項１乃至３のいずれか１項に記載の短絡素子。
上記第１の電極及び上記第２の電極の表面に、Ｎｉ／Ａｕメッキ，Ｎｉ／Ｐｄメッキ，Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕメッキのいずれか１つが被覆されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の短絡素子。
上記第１の電極の面積が、上記第３の電極よりも広く、上記第２の電極の面積が、上記第４の電極よりも広い請求項１乃至８のいずれか１項に記載の短絡素子。
上記絶縁基板上に設けられた内部を保護するカバー部材と、
上記カバー部材の内面に設けられるカバー部電極とを備え、
上記カバー部電極が、上記第１の電極及び上記第２の電極と重畳する位置に設置されてなる請求項１乃至９のいずれか１項に記載の短絡素子。
上記絶縁基板上に、上記第１の電極又は上記第２の電極のいずれか一方に接続される保護抵抗を備える請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の短絡素子。
上記第１及び第２の可溶導体が、Ｓｎを主成分とするＰｂフリーハンダである請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の短絡素子。
上記第１及び第２の可溶導体が、低融点金属と高融点金属とを含有し、
上記低融点金属が、上記発熱抵抗体から発する熱により溶融することで、上記高融点金属を溶食する請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の短絡素子。
上記低融点金属が、ハンダであり、
上記高融点金属が、Ａｇ、Ｃｕ、又はＡｇ若しくはＣｕを主成分とする合金である請求項１３記載の短絡素子。
上記第１及び第２の可溶導体が、低融点金属と高融点金属とを含有し、
上記第１及び第２の可溶導体の内層が上記低融点金属であり、外層が上記高融点金属である被覆構造である請求項１乃至１１、１３又は１４のいずれか１項に記載の短絡素子。
上記第１及び第２の可溶導体が、低融点金属と高融点金属とを含有し、
上記第１及び第２の可溶導体の内層が上記高融点金属であり、外層が上記低融点金属である被覆構造である請求項１乃至１１、１３又は１４のいずれか１項に記載の短絡素子。
上記第１及び第２の可溶導体が、低融点金属と高融点金属とを含有し、
上記第１及び第２の可溶導体が、上記低融点金属と、上記高融点金属とが積層された積層構造である請求項１乃至１１、１３又は１４のいずれか１項に記載の短絡素子。
上記第１及び第２の可溶導体が、低融点金属と高融点金属とを含有し、
上記第１及び第２の可溶導体が、上記低融点金属と、上記高融点金属とが交互に積層された４層以上の多層構造である請求項１乃至１１、１３又は１４のいずれか１項に記載の短絡素子。
上記第１及び第２の可溶導体が、低融点金属と高融点金属とを含有し、
上記第１及び第２の可溶導体が、内層を構成する低融点金属の表面を高融点金属にてストライプ状に部分的に積層する請求項１乃至１１、１３又は１４のいずれか１項に記載の短絡素子。
上記第１及び第２の可溶導体が、低融点金属と高融点金属とを含有し、
上記第１及び第２の可溶導体が、多数の開口部を有する高融点金属と、上記開口部に挿入された低融点金属とからなる請求項１乃至１１、１３又は１４のいずれか１項に記載の短絡素子。
上記第１及び第２の可溶導体が、低融点金属と高融点金属とを含有し、
上記第１及び第２の可溶導体の低融点金属の体積が、高融点金属の体積よりも多い請求項１乃至１１、１３乃至２０のいずれか１項に記載の短絡素子。
スイッチと、
上記スイッチの一端に接続された第１のヒューズと、
上記スイッチの他端に接続された第２のヒューズと、
上記第１のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第１の発熱抵抗体と、
上記第２のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第２の発熱抵抗体とを有し、
上記スイッチが、上記第１及び第２のヒューズが溶断されることにより、該第１及び第２のヒューズの溶融導体によって短絡される短絡素子回路。
スイッチと、上記スイッチの一端に接続された第１のヒューズと、上記スイッチの他端に接続された第２のヒューズと、上記第１のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第１の発熱抵抗体と、上記第２のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第２の発熱抵抗体とを有し、上記スイッチは、上記第１及び第２のヒューズが溶断されることにより、該第１及び第２のヒューズの溶融導体によって短絡される短絡素子と、
電子部品と、
上記電子部品の電流経路上に接続され、上記電子部品の異常時に該電子部品への通電を電気信号で遮断する保護素子と、
上記電子部品の異常を検知し、異常信号を出力する保護部品と、
上記保護部品の異常信号を受けて動作する第１〜第３の制御素子とを備え、
上記電子部品及び上記保護素子の両端と、上記スイッチの両端子とを並列に接続し、
上記第１、第２の発熱抵抗体、及び上記保護素子の電気信号の入力端子とを、それぞれ上記第１〜第３の制御素子に接続し、
上記電子部品の異常時には、上記保護部品からの異常信号を受けて上記第１〜第３の制御素子が動作し、上記保護素子による上記電子部品の電流経路の遮断と、上記第１、第２のヒューズの溶断に連動した上記スイッチの短絡を行い、バイパス電流経路が形成される補償回路。
上記保護部品及び上記第１〜第３の制御素子を制御することにより、上記保護素子による電流経路の遮断を行い、その後上記短絡素子による上記バイパス電流経路を形成する請求項２３に記載の補償回路。
上記電子部品は、異常時に電気的短絡又は熱暴走を伴うバッテリセルである請求項２３又は２４記載の補償回路。
スイッチと、上記スイッチの一端に接続された第１のヒューズと、上記スイッチの他端に接続された第２のヒューズと、上記第１のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第１の発熱抵抗体と、上記第２のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第２の発熱抵抗体とを有し、上記スイッチは、上記第１及び第２のヒューズが溶断されることにより、該第１及び第２のヒューズの溶融導体によって短絡される短絡素子と、
電子部品と、
上記電子部品の電流経路上に接続され、上記電子部品の異常時に該電子部品への通電を電気信号で遮断する保護素子と、
上記電子部品の異常を検知し、異常信号を出力する保護部品と、
上記保護部品の異常信号を受けて動作する第１、第２の制御素子とを備え、
上記電子部品及び上記保護素子の両端と、上記スイッチの両端子とを並列に接続し、
上記第１の発熱抵抗体の端子を上記第１の制御素子に接続し、上記第２の発熱抵抗体及び上記保護素子の電気信号の入力端子を、上記第２の制御素子に接続し、
上記電子部品の異常時には、上記保護部品からの異常信号を受けて上記第１、第２の制御素子が動作し、上記保護素子による上記電子部品の電流経路の遮断と、上記第１、第２のヒューズの溶断に連動した上記スイッチの短絡を行い、バイパス電流経路が形成される補償回路。
上記保護部品及び上記第１、第２の制御素子を制御することにより、上記保護素子による電流経路の遮断を行い、その後上記短絡素子による上記バイパス電流経路を形成する請求項２６に記載の補償回路。
上記バイパス電流経路上に、上記電子部品の内部抵抗相当の保護抵抗が接続されている請求項２３乃至２７のいずれか１項に記載の補償回路。
上記電子部品は、異常時に電気的短絡又は熱暴走を伴うバッテリセルである請求項２６乃至２８のいずれか１項に記載の補償回路。
スイッチと、
上記スイッチの一端に接続された第１のヒューズと、
上記スイッチの他端に接続された第２のヒューズと、
上記第１のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第１の発熱抵抗体と、
上記第２のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第２の発熱抵抗体と、
上記スイッチに接続された保護抵抗とを有し、
上記スイッチが、上記第１及び第２のヒューズが溶断されることにより、該第１及び第２のヒューズの溶融導体によって短絡される短絡素子回路。
スイッチの一端に接続された第１のヒューズと、上記スイッチの他端に接続された第２のヒューズと、上記第１のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第１の発熱抵抗体と、上記第２のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第２の発熱抵抗体と、上記スイッチに接続された保護抵抗とを有し、上記スイッチは、上記第１及び第２のヒューズが溶断されることにより、該第１及び第２のヒューズの溶融導体によって短絡される短絡素子と、
電子部品と、
上記電子部品の電流経路上に接続され、上記電子部品の異常時に該電子部品への通電を電気信号で遮断する保護素子と、
上記電子部品の異常を検知し、異常信号を出力する保護部品と、
上記保護部品の異常信号を受けて動作する第１〜第３の制御素子とを備え、
上記電子部品及び上記保護素子の両端と、上記スイッチの両端子及び上記保護抵抗とを並列に接続し、
上記第１、第２の発熱抵抗体、及び上記保護素子の電気信号の入力端子とを、それぞれ上記第１〜第３の制御素子に接続し、
上記電子部品の異常時には、上記保護部品からの異常信号を受けて上記第１〜第３の制御素子が動作し、上記保護素子による上記電子部品の電流経路の遮断と、上記第１、第２のヒューズの溶断に連動した上記スイッチの短絡を行い、バイパス電流経路が形成される補償回路。
上記保護部品及び上記第１〜第３の制御素子を制御することにより、上記保護素子による電流経路の遮断を行い、その後上記短絡素子による上記バイパス電流経路を形成する請求項３１に記載の補償回路。
上記電子部品は、異常時に電気的短絡又は熱暴走を伴うバッテリセルである請求項３１又は３２記載の補償回路。
スイッチと、上記スイッチの一端に接続された第１のヒューズと、上記スイッチの他端に接続された第２のヒューズと、上記第１のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第１の発熱抵抗体と、上記第２のヒューズの上記スイッチと接続された一端と反対側の他端に接続された第２の発熱抵抗体と、上記スイッチに接続された保護抵抗とを有し、上記スイッチは、上記第１及び第２のヒューズが溶断されることにより、該第１及び第２のヒューズの溶融導体によって短絡される短絡素子と、
電子部品と、
上記電子部品の電流経路上に接続され、上記電子部品の異常時に該電子部品への通電を電気信号で遮断する保護素子と、
上記電子部品の異常を検知し、異常信号を出力する保護部品と、
上記保護部品の異常信号を受けて動作する第１、第２の制御素子とを備え、
上記電子部品及び上記保護素子の両端と、上記スイッチの両端子及び上記保護抵抗とを並列に接続し、
上記第１の発熱抵抗体の端子を上記第１の制御素子に接続し、上記第２の発熱抵抗体及び上記保護素子の電気信号の入力端子を、上記第２の制御素子に接続し、
上記電子部品の異常時には、上記保護部品からの異常信号を受けて上記第１、第２の制御素子が動作し、上記保護素子による上記電子部品の電流経路の遮断と、上記第１、第２のヒューズの溶断に連動した上記スイッチの短絡を行い、バイパス電流経路が形成される補償回路。
上記保護部品及び上記第１、第２の制御素子を制御することにより、上記保護素子による電流経路の遮断を行い、その後上記短絡素子による上記バイパス電流経路を形成する請求項３４に記載の補償回路。
上記電子部品は、異常時に電気的短絡又は熱暴走を伴うバッテリセルである請求項３４又は３５記載の補償回路。
上記絶縁基板には、上記可溶導体が設けられた面と同一面に、上記第１の電極と連続する第１の外部接続電極と、上記第１の外部接続電極上に設けられる１又は複数の第１の外部接続端子と、上記第２の電極と連続する第２の外部接続電極と、上記第２の外部接続電極上に設けられる１又は複数の第２の外部接続端子が形成され、
上記第１の電極と上記第２の電極とが短絡したときの、上記第１、第２の外部接続電極間の導通抵抗よりも、上記第１の外部接続端子と上記第２の外部接続端子との合成抵抗が低い請求項１〜２１のいずれか１項に記載の短絡素子。
上記外部接続端子が、金属バンプ又は金属ポストである請求項３７記載の短絡素子。
上記金属バンプ又は金属ポストは、高融点金属の表面に低融点金属層が形成されている請求項３８記載の短絡素子。
上記高融点金属は銅又は銀を主成分とし、上記低融点金属は錫を主成分とする鉛フリー半田である請求項３９記載の短絡素子。
上記外部接続端子が、錫を主成分とする鉛フリー半田からなる金属バンプである請求項３７記載の短絡素子。
短絡素子が実装対象物に実装された実装体において、
上記短絡素子は、
絶縁基板と、
上記絶縁基板に形成された第１及び第２の発熱抵抗体と、
上記絶縁基板に、互いに隣接して設けられた第１、第２の電極と、
上記絶縁基板に、上記第１の電極と隣接して設けられるとともに、上記第１の発熱抵抗体に電気的に接続された第３の電極と、
上記絶縁基板に、上記第２の電極と隣接して設けられるとともに、上記第２の発熱抵抗体に電気的に接続された第４の電極と、
上記第１、第３の電極間に亘って設けられることにより電流経路を構成し、上記第１の発熱抵抗体からの加熱により、上記第１、第３の電極間の上記電流経路を溶断する第１の可溶導体と、
上記第２、第４の電極間に亘って設けられることにより電流経路を構成し、上記第２の発熱抵抗体からの加熱により、上記第２、第４の電極間の上記電流経路を溶断する第２の可溶導体と、
上記絶縁基板の上記第１、第２の電極が形成された面と同一表面に形成され、上記第１の電極と連続する第１の外部接続電極及び上記第２の電極と連続する第２の外部接続電極とを備え、
上記第１の電極が上記第１の外部接続電極上に接続された第１の外部接続端子を介して上記実装対象物と接続され、上記第２の電極が上記第２の外部接続電極上に接続された第２の外部接続端子を介して上記実装対象物と接続され、
上記第１、第２の発熱抵抗体からの加熱により溶融し、上記第１、第２の電極上に凝集した上記第１、第２の可溶導体によって、上記第１の電極と上記第２の電極とが短絡したときの、上記第１、第２の外部接続電極間の導通抵抗よりも、上記第１の外部接続端子と上記第２の外部接続端子との合成抵抗が低いことを特徴とする実装体。