短路元件以及短路電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及利用電信號使開放狀態的電源線、信號線在物理上和電氣上短路的短路元件以及短路電路。本申請以2013年8月7日在日本申請的日本專利申請號特愿2013-164616為基礎主張優先權，該申請通過參照而被引用于本申請。
【背景技術】
[0002]能夠充電而反復利用的蓄電池大多被加工為電池組而提供給用戶。特別是在重量能量密度高的鋰離子蓄電池中，為了確保用戶以及電子設備的安全，一般在電池組內置過充電保護、過放電保護等多個保護電路，具有在規定的情況下將電池組的輸出阻斷的功能。
[0003]在這種的保護元件中，使用內置于電池組的FET開關進行輸出的接通/斷開(0N/0FF)，由此進行電池組的過充電保護或者過放電保護工作。然而，即使在因為某種原因FET開關被短路破壞的情況下、在被施以雷擊而瞬間的大電流流過的情況下、或者在因電池的壽命導致輸出電壓異常地降低或相反地輸出過大的異常電壓的情況下，也必須保護電池組、電子設備免于起火等事故。因此，為了即使在這樣的可假定的所有異常狀態中也將電池的輸出安全地阻斷，使用由具有通過來自于外部的信號將電流路徑阻斷的功能的熔斷器元件構成的保護元件。
[0004]作為面向鋰離子蓄電池等的保護電路的保護元件，如專利I記載的那樣，橫跨電流路徑上的第I電極、發熱體引出電極、第2電極之間將可熔導體連接而形成電流路徑的一部分，通過過電流引起的自身發熱或者設于保護元件內部的發熱體將該電流路徑上的可熔導體熔斷。對于這樣的保護元件，將熔融了的液體狀的可熔導體聚集到與發熱體相連的導體層上，由此將電流路徑阻斷。
[0005]在先技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻I:日本專利特開2010-003665號公報
[0008]專利文獻2:日本專利特開2004-185960號公報
[0009]專利文獻3:日本專利特開2012-003878號公報
【發明內容】
[0010]發明要解決的課題
[0011]然而，近年，使用電池和電機的HEV(HybridElectric Vehicle) nEV(ElectricVehicle)正迅速地普及。作為HEV、EV的動力源，從能量密度和輸出特性的角度出發逐漸使用鋰離子蓄電池。對于汽車用途而言，需要高電壓、大電流。因此，開發了能夠承受高電壓、大電流的專用電池，但是從制造成本的角度出發，多數情況下將多個電池單元串聯、并聯地連接，由此使用通用電池來確保必要的電壓電流。
[0012]這里，對于高速移動中的汽車等而言，存在急劇的驅動力的降低和/或急停反而危險的情況，謀求假定了特別情況的電池管理。例如，在行駛過程中電池系統發生異常時，也能夠提供移動到修理廠或安全場所的驅動力或者應急燈和/或空調用的驅動力，這在避免危險方面是優選的。
[0013]但是，在專利文獻I那樣的多個電池以串聯的方式連接而成的電池組中，只在充放電路徑上設置了保護元件，在此情況下若電池的一部分發生異常并且使保護元件工作，則電池組整體的充放電路徑被阻斷，再也無法供給電力。
[0014]因此，只排除由多個電池單體構成的電池組內的異常的電池單體，并有效地使用正常的電池單體，為此提出能夠形成只將異常的電池單體旁通的旁通路徑的短路元件。
[0015]如圖20所示，該短路元件50具有在充放電路徑上與電池單體51以并聯方式連接并在正常時開放的2個開放電極52、53 ;通過熔融使2個開放電極52、53之間短路的可熔導體54;和與可熔導體54以串聯的方式連接并使該可熔導體54熔融的發熱體55。
[0016]發熱體55通過電流經由充放電路徑流通而自身發熱，通過該熱(焦耳熱)使可熔導體54熔融。發熱體55與FET等電流控制元件56連接。電流控制元件56以在電池單體51的正常時限制向發熱體55的供電，在異常時使電流經由充放電路徑向發熱體55流動的方式來進行控制。
[0017]就使用了短路元件50的電池電路而言，若在電池單體51檢測出異常電壓等，則通過保護元件57將該電池單體51從充放電路徑上阻斷，并且使電流控制元件56工作，使電流流向發熱體55。由此，利用發熱體55的熱使可熔導體54熔融，熔融導體凝集在2個開放電極52、53上并結合。因此，開放電極52、53被熔融導體短路，由此，能夠形成將電池單體51旁通的電流路徑。
[0018]但是，在將短路元件50用于流通與電源線相比微弱的電流的數字信號線中的情況下，不能將得到足夠使可熔導體54熔斷的發熱量程度的電力供應到向發熱體55，短路元件50的用途受限于電源線用途。
[0019]另外，伴隨著電流額定值的提高，對將電流路徑切換到發熱體55側的電流控制元件56來說也謀求相同的額定值的提高。并且，高額定值的電流控制元件通常價格高，在成本方面不利。
[0020]因此，本發明的目的在于提供短路元件以及短路電路，在即使被組裝到微弱的電流路徑的情況下，也能夠將足夠熔斷可熔導體的電力供應到發熱體，能夠用于所有的用途。[0021 ]為了解決上述課題，本發明的短路元件具備:絕緣基板;發熱體;相互鄰近地設置于上述絕緣基板的第I電極以及第2電極;與上述第I電極鄰近地設置的第3電極;與上述第2電極鄰近地設置的第4電極;第I可熔導體，其從上述第I電極橫跨到上述第3電極而被安裝，利用由上述發熱體進行的加熱，在上述第I電極和上述第3電極之間熔斷；第2可熔導體，其從上述第2電極橫跨到上述第4電極而被安裝，利用由上述發熱體進行的加熱，在上述第2電極和上述第4電極之間熔斷;與上述發熱體電連接的第5電極;與上述第5電極鄰近地設置的第6電極;和第3可熔導體，其從上述第5電極橫跨到上述第6電極而被安裝，由此與上述發熱體以串聯的方式連接，利用由上述發熱體進行的加熱，在上述第5電極和上述第6電極之間熔斷，利用由上述發熱體進行的加熱使上述第I可熔導體、第2可熔導體熔融，使在上述第I電極、第2電極上凝集了的熔融導體結合，由此使上述第I電極、第2電極之間短路。
[0022]另外，本發明的短路電路具備:第I電路，其具有第I熔斷器和相互鄰近地形成并且絕緣的第I電極、第2電極;第2電路，其與上述第I電路電獨立地形成，且具有發熱體和與上述發熱體的一端連接的第2熔斷器，利用使電流流過上述第2電路而使上述發熱體發熱而產生的熱，使上述第I熔斷器熔融并將上述第I電極、第2電極之間短路，之后使上述第2熔斷器熔斷而使上述發熱體的發熱停止。
[0023]發明效果
[0024]根據本發明，組裝到外部電路的、橫跨第1、第2電極之間的電流路徑與通向將第1、第2可熔導體熔斷的發熱體的供電路徑電獨立，因此不管外部電路的種類如何，都能夠對發熱體提供得到足夠使第1、第2可熔導體熔斷的發熱量的電力。因此，根據本發明，作為外部電路，除了電源電路，也可以用于流通微弱的電流的數字信號電路。
[0025]另外，根據本發明，形成與組裝到外部電路的、橫跨第1、第2電極之間的電流路徑電獨立而通向發熱體的供電路徑，因此不管外部電路的電流額定值如何，都能夠根據發熱體的額定值選擇控制通向發熱體的供電的電流控制元件，并能夠更經濟地制造。
【附圖說明】
[0026]圖1是表示應用了本發明的短路元件的圖，(A)為俯視圖，(B)為剖面圖。
[0027]圖2是表示短路元件中的發熱體的發熱中心的俯視圖。
[0028]圖3是應用了本發明的短路元件的電路圖。
[0029 ]圖4是表示應用了本發明的短路電路的電路圖。
[0030]圖5是表示第1、第2電極之間短路的短路元件的圖，(A)是剖面圖，(B)是電路圖。
[0031]圖6是表示第5、第6電極之間被阻斷，發熱體的發熱停止的短路元件的圖，(A)是剖面圖，(B)是電路圖。
[0032]圖7是表示應用了本發明的其它短路元件的圖，(A)是俯視圖，(B)是剖面圖。
[0033]圖8是表示應用了本發明的其它短路元件的圖，(A)是俯視圖，(B)是剖面圖。
[0034]圖9是表示發熱體形成于絕緣基板的背面的短路元件的剖面圖。
[0035]圖10是表示發熱體形成于絕緣層的內部的短路元件的剖面圖。
[0036]圖11是表示發熱體形成于絕緣基板的內部的短路元件的剖面圖。
[0037]圖12是表示發熱體以及第I?第6電極形成于絕緣基板的正面的短路元件的俯視圖。
[0038]圖13是具有短路元件的電池組的電路圖，該短路元件具備保護電阻。
[0039]圖14是表示具有高熔點金屬層和低熔點金屬層，且具備覆蓋構造的可熔導體的立體圖，(A)表示將高熔點金屬層作為內層且由低熔點金屬層覆蓋的構造，(B)表示將低熔點金屬層作為內層且由高熔點金屬層覆蓋的構造。
[0040]圖15是表示具備高熔點金屬層和低熔點金屬層的層疊構造的可熔導體的立體圖，(A)為上下雙層構造，(B)為內層以及外層的3層構造。
[0041]圖16是表示具備高熔點金屬層和低熔點金屬層的多層構造的可熔導體的剖面圖。
[0042]圖17表示在高熔點金屬層的表面形成有線狀的開口部且使低熔點金屬層露出的可熔導體的俯視圖，(A)為沿長邊方向形成開口部的情況，(B)為沿寬度方向形成開口部的情況。
[0043]圖18是表示在高熔點金屬層的表面形成有圓形的開口部且使低熔點金屬層露出的可熔導體的俯視圖。
[0044]圖19是在高熔點金屬層形成有圓形的開口部且在內部填充有低熔點金屬的可熔導體的俯視圖。
[0045]圖20是表示使用了參考例的短路元件的電池電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0046]以下，參照附圖對應用了本發明的短路元件和短路電路進行詳細說明。應予說明，本發明不僅限于以下的實施方式，當然，在不脫離本發明的主旨的范圍內可以進行各種變更。此外，附圖為示意性的圖，各尺寸的比例等與實際物體不同。具體尺寸等應參考斟酌以下的說明進行判斷。此外，當然，在附圖之間也含有相互的尺寸關系和/或比例不同的部分。
[0047][短路元件]
[0048][第I實施方式]
[0049]如圖1(A)、(B)所示，應用了本發明的短路元件I具備:絕緣基板10;發熱體17;在絕緣基板10的正面1a側相互鄰近地設置的第I電極11以及第2電極12;與第I電極11鄰近地設置的第3電極13;與第2電極12鄰近地設置的第4電極14;從第I電極11橫跨到第3電極13而被安裝，利用由發熱體17進行的加熱在第I電極11和第3電極13之間熔斷的第I可熔導體21;從第2電極12橫跨到第4電極14而被安裝