JP2017016749A - ブレーカー及びそれを備えた安全回路。 - Google Patents

Abstract

【課題】端子とランドとの間で、容易かつ良好なはんだの浸潤が得られるブレーカーを提供する。【解決手段】ブレーカー１は、温度変化に応じて電流を遮断する電流遮断手段１０と、電流遮断手段１０を収容するケース７と、一端部１０１がケース７の内部に収容されて電流遮断手段１０と接続されると共に、他端部１０２がケース７の外部に露出された複数の端子片１００とを備える。複数の端子片１００のうち少なくも一つは、金及び銀のグループから選択された少なくとも一方を含む金属のめっき層１０３を、他端部１０２に有する。【選択図】図１

Description

本発明は、電気機器の２次電池パック等に内蔵される小型のブレーカー等に関するものである。

従来、各種電気機器の２次電池やモーター等の保護装置（安全回路）としてブレーカーが使用されている。ブレーカーは、充放電中の２次電池の温度が過度に上昇した場合、又は自動車、家電製品等の機器に装備されるモーター等に過電流が流れた場合等の異常が生じた際に、２次電池やモーター等を保護するために電流を遮断する。このような保護装置として用いられるブレーカーは、機器の安全を確保するために、温度変化に追従して正確に動作する（良好な温度特性を有する）ことと、通電時の抵抗値が安定していることが求められる。

ブレーカーには、温度変化に応じて動作し、電流を導通又は遮断する熱応動素子が備えられている。特許文献１には、熱応動素子としてバイメタルを適用したブレーカーが示されている。バイメタルとは、熱膨張率の異なる２種類の板状の金属材料が積層されてなり、温度変化に応じて形状を変えることにより、接点の導通状態を制御する素子である。同文献に示されたブレーカーは、固定片、可動片、熱応動素子、ＰＴＣサーミスター等の部品が、ケースに収納されてなり、固定片及び可動片の端子が電気機器の電気回路に接続されて使用される。上記特許文献１に示されたブレーカーにおいて、固定片は、ケース本体（樹脂ベース）にインサート成形により組み込まれる（同文献の段落（００３１）等参照）。

ＷＯ２０１１／１０５１７５号公報

上記特許文献１に開示されたブレーカーでは、固定片及び可動片に端子を有する。固定片及び可動片は、例えば、リン青銅を主成分とする金属板をプレス加工することにより形成されている（同文献の段落（００３１）、（００３２）等参照）。端子は、２次電池又は回路基板から延出された板状のリードと接続される。従来、端子とリードとの接続には、通常、抵抗溶接が適用されている。

近年、生産効率の向上を狙って、ブレーカーを２次電池又はプリント回路基板に直接的に実装する形態が検討されており、さらには、ブレーカーの端子と回路基板に形成されているランドとの接続にリフロー方式のはんだ付けを用いることが検討されている。はんだ付けによる導体の接続にあっては、溶融はんだの浸透性、すなわち、いわゆるはんだのぬれ性（浸潤）が問題となる。はんだのぬれ性が悪化すると、端子とランドとの間にはんだが十分に浸透せず、両者間の電気抵抗が増大する。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、端子とランドとの間で、容易かつ良好なはんだの浸潤が得られるブレーカー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、温度変化に応じて電流を遮断する電流遮断手段と、前記電流遮断手段を収容するケースと、一端部が前記ケースの内部に収容されて前記電流遮断手段と接続されると共に、他端部が前記ケースの外部に露出された複数の端子片とを備えたブレーカーにおいて、前記複数の端子片のうち少なくも一つは、金及び銀のグループから選択された少なくとも一方を含む金属のめっき層を、前記他端部に有することを特徴とする。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記電流遮断手段は、前記ケースに対して固定された固定接点と、前記固定接点に対して接離可能に移動する可動接点が設けられ、前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、温度変化に伴って変形することにより前記可動接点が前記固定接点から離反するように前記可動片を作動させる熱応動素子とを有し、前記複数の端子片は、前記固定接点が設けられる第１端子片を含み、前記めっき層は、前記第１端子片の前記一端部から前記他端部にわたって連続的に形成されていることが望ましい。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記めっき層は、前記固定接点を含む領域に形成されていることが望ましい。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記第１端子片は、前記固定接点が設けられた第１表面と、前記第１表面とは反対側の第２表面とを有する板状金属からなり、前記めっき層は、前記第１表面及び前記第２表面に形成されていることが望ましい。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記第１表面に形成されている前記めっき層の厚さは、前記第２表面に形成されている前記めっき層の厚さよりも大きいことが望ましい。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記第１端子片の前記一端部と前記他端部とは、前記第１端子片の厚さ方向に段違いに配されていることが望ましい。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記複数の端子片は、前記可動片に接続される第２端子片を含み、前記めっき層は、前記第２端子片のうち、前記ケースの内部に収容された領域から前記ケースの外部に突出する領域にわたって連続的に形成されていることが望ましい。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記第２端子片は、前記可動片と接続される接続部が設けられた第３表面と、前記第３表面とは反対側の第４表面と、前記第３表面から前記第４表面に至る側端面とを有する板状金属からなり、前記めっき層は、前記第３表面、前記第４表面及び前記側端面に形成されていることが望ましい。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記電流遮断手段は、前記第１端子片と前記第２端子片とを接続する正特性サーミスターをさらに有し、前記第１端子片は、前記一端部に前記正特性サーミスターと当接して支持する支持部を有し、前記固定接点と前記支持部とは、前記第１端子片の厚さ方向に段違いに配されていることが望ましい。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記めっき層は、前記支持部を回避して形成されていることが望ましい。

本発明の電気機器用の安全回路は、前記ブレーカーを備えたことを特徴とする。

本発明のブレーカーは、温度変化に応じて電流を遮断する電流遮断手段と、電流遮断手段を収容するケースと、複数の端子片とを備える。各端子片は、一端部がケースの内部に収容されると共に、他端部がケースの外部に露出される。そして、各端子片の一端部は、電流遮断手段と接続されている。他端部は、２次電池又は回路基板等の外部回路と接続可能とされる。

複数の端子片のうち少なくも一方は、金属のめっき層を、他端部に有する。めっき層は、金及び銀のグループから選択された少なくとも一方を含んでいる。金及び銀は、はんだのぬれ性に優れ、溶融はんだが接続部位の隅々に容易に浸透する。これにより、端子とランドとの間の電気抵抗が低減され、回路にブレーカーを設けたことによる電圧降下や発熱が低減される。また、金及び銀は、自身の抵抗率が小さいため、端子における電圧降下や発熱がより一層低減される。

本発明の一実施形態によるブレーカーの概略構成を回路基板と共に示す側面図。 上記ブレーカーの内部の構成を示す組立斜視図。 通常の充電又は放電状態における上記ブレーカーを示す断面図。 過充電状態又は異常時などにおける上記ブレーカーを示す断面図。 上記ブレーカーの第１端子片の構成を示す斜視図。 上記ブレーカーの第２端子片の構成を示す斜視図。 上記ブレーカーの第１端子片の製造工程を時系列で示す斜視図。 上記ブレーカーの第２端子片の製造工程を時系列で示す斜視図。 本発明の上記ブレーカーを備えた２次電池パックの構成を示す平面図。 本発明の上記ブレーカーを備えた安全回路の回路図。

本発明の一実施形態によるブレーカーについて図面を参照して説明する。図１は、ブレーカーの構成を示している。ブレーカー１は、温度変化に応じて電流を遮断する電流遮断手段１０と、電流遮断手段１０を収容するケース７と、複数の端子片１００とを備えている。

本実施形態のブレーカー１は、プリント回路基板４００の表面に実装可能に構成されている。プリント回路基板４００の表面には、ランド４０１がパターン状に形成されている。端子片１００は、ランド４０１と電気的に接続される。端子片１００とランド４０１との接続には、はんだ４０２が用いられる。本実施形態では、例えば、リフロー方式のはんだ付けが適用されている。

各端子片１００は、一端部１０１と他端部１０２とを有している。一端部１０１は、ケース７の内部に収容されて、電流遮断手段１０と電気的に接続されている。他端部１０２は、ケース７の外部に露出され、ブレーカー１の外部回路であるランド４０１と電気的に接続可能とされている。

端子片１００の他端部１０２の表面には、めっき層１０３が形成されている。めっき層１０３は、はんだのぬれ性に優れた金属、例えば、金、銀又はスズを含む金属からなる。このような金属からなるめっき層１０３が他端部１０２の表面に形成されていることにより、溶融はんだが他端部１０２とランド４０１との接続部位の隅々に容易に浸透する。これにより、端子片１００とランド４０１との間の電気抵抗が低減され、回路にブレーカー１を設けたことによる電圧降下や発熱が低減される。また、余剰な溶融はんだによって球状のいわゆるはんだボールがランド４０１の周辺に形成されることが抑制され、はんだボールによる回路の短絡が抑制されうる。

めっき層１０３としては、上記金属のうち、好ましくは金及び銀のグループから選択された少なくとも一方を含む金属が適用されうる。金及び銀は、自身の電気抵抗率が小さいため、端子片１００における電圧降下や発熱がより一層低減される。例えば、金を含む金属によってめっき層１０３を構成する場合、その表面に酸化被膜が形成されにくく、端子片１００とランド４０１との間の電気抵抗を低減できる。また、銀を含む金属によってめっき層１０３を構成する場合、端子片１００の電気抵抗を低減できる。

図２乃至４は、ブレーカー１の内部の構成を示している。電流遮断手段１０は、固定接点２１と、可動片４と、熱応動素子５と、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスター６とを有している。固定接点２１は、ケース７に対して固定されている。可動片４の先端部には、固定接点２１に対して接離可能に移動する可動接点４１が設けられている。可動片４は、可動接点４１を固定接点２１に押圧して接触させる。熱応動素子５は、温度変化に伴って変形することにより、可動接点４１が固定接点２１から離隔するように可動片４を作動させる。ＰＴＣサーミスター６は、熱応動素子５を介して可動片４と第１端子片２を導通させる。

ケース７は、ケース本体（第１ケース）７１とケース本体７１の上面に装着される蓋部材（第２ケース）８１等によって構成されている。

本実施形態の端子片１００は、第１端子片２と第２端子片３とを含んでいる。第１端子片２及び第２端子片３は、例えば、銅等を主成分とする金属板（この他、銅−チタン合金、洋白、黄銅などの金属板）をプレス加工することにより形成され、ケース本体７１にインサート成形により埋め込まれている。

第１端子片２の一端部１０１には、固定接点２１及びＰＴＣサーミスター６を支持する支持部２３が形成されている。ＰＴＣサーミスター６は、第１端子片２の支持部２３に３箇所形成された凸状の突起（ダボ）２４の上に載置されて、突起２４に支持される。

固定接点２１は、例えば、銀又は金等の金属がメッキ等により可動接点４１に対向する位置に形成され、ケース本体７１の内部に形成されている開口７３ａの一部から露出されている。支持部２３は、ケース本体７１の内部に形成されている開口７３ｄから露出されている。

本出願においては、特に断りのない限り、第１端子片２において、固定接点２１が形成されている側（すなわち図１において上側）を表側、その反対側を裏側として説明している。他の部品、例えば、可動片４及び熱応動素子５等についても同様である。

第２端子片３の一端部１０１は、可動片４と接続される。一端部１０１は、ケース本体７１の内部に設けられた開口７３ｂから露出し、可動片４と電気的に接続される接続部３３を含む。

可動片４は、板状の金属材料をプレス加工することにより、長手方向の中心線に対して対称なアーム状に形成されている。可動片４の材料としては、第１端子片２と同等の銅等を主成分とするものが好ましい。この他、銅−チタン合金、洋白、黄銅などの導電性弾性材料を用いてもよい。

可動片４の先端部には、可動接点４１が形成されている。可動接点４１は、固定接点２１と同等の材料によって形成され、溶接の他、クラッド、かしめ（crimping）等の手法によって可動片４の先端部に接合されている。

可動片４の先端部には、第２端子片３と電気的に接続される接続部４２が形成されている。第２端子片３の接続部３３と可動片４の接続部４２とは、例えば、溶接によって固着されている。

可動片４は、可動接点４１と接続部４２との間に、弾性部４３を有している。弾性部４３は、接続部４２から可動接点４１の側に延出されている。接続部４２において第２端子片３の接続部３３と固着されることにより可動片４が固定され、弾性部４３が弾性変形することにより、その先端に形成されている可動接点４１が固定接点２１の側に押圧されて接触し、第１端子片２と可動片４とが通電可能となる。可動片４と第２端子片３とは、電気的に接続されているので、第１端子片２と第２端子片３とが通電可能となる。

可動片４は、弾性部４３において、プレス加工により湾曲又は屈曲されている。湾曲又は屈曲の度合いは、熱応動素子５を収納できる限り特に限定はなく、動作温度及び復帰温度における弾性力、接点の押圧力などを考慮して適宜設定すればよい。また、弾性部４３の裏面には、熱応動素子５に対向して一対の突起（接触部）４４ａ，４４ｂが形成されている。突起４４ａ，４４ｂと熱応動素子５とは接触して、突起４４ａ，４４ｂを介して熱応動素子５の変形が弾性部４３に伝達される（図２乃至図４参照）。

熱応動素子５は円弧状に湾曲した初期形状をなし、熱膨張率の異なる薄板材を積層することにより形成される。過熱により動作温度に達すると、熱応動素子５の湾曲形状は、スナップモーションを伴って逆反りし、冷却により復帰温度を下回ると復元する。熱応動素子５の初期形状は、プレス加工により形成することができる。所期の温度で熱応動素子５の逆反り動作により可動片４の弾性部４３が押し上げられ、かつ弾性部４３の弾性力により元に戻る限り、熱応動素子５の材質及び形状は特に限定されるものでないが、生産性及び逆反り動作の効率性の観点から矩形が望ましく、小型でありながら弾性部４３を効率的に押し上げるために正方形に近い長方形であるのが望ましい。なお、熱応動素子５の材料としては、例えば、高膨脹側に銅−ニッケル−マンガン合金又はニッケル−クロム−鉄合金、低膨脹側に鉄−ニッケル合金をはじめとする、洋白、黄銅、ステンレス鋼など各種の合金からなる熱膨張率の異なる２種類の材料を積層したものが、所要条件に応じて組み合わせて使用される。

ＰＴＣサーミスター６は、第１端子片２と熱応動素子５との間に配設されている。すなわち、ＰＴＣサーミスター６を挟んで、第１端子片２の支持部２３は、熱応動素子５の直下に位置している。熱応動素子５の逆反り動作により第１端子片２と可動片４との通電が遮断されたとき、ＰＴＣサーミスター６に流れる電流が増大する。ＰＴＣサーミスター６は、温度上昇と共に抵抗値が増大して電流を制限する正特性サーミスターであれば、動作電流、動作電圧、動作温度、復帰温度などの必要に応じて種類を選択でき、その材料及び形状はこれらの諸特性を損なわない限り特に限定されるものではない。本実施形態では、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム又はチタン酸カルシウムを含むセラミック焼結体が用いられる。セラミック焼結体の他、ポリマーにカーボン等の導電性粒子を含有させたいわゆるポリマーＰＴＣを用いてもよい。

ケース７を構成するケース本体７１及び蓋部材８１は、難燃性のポリアミド、耐熱性に優れたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの熱可塑性樹脂により成形されている。上述した樹脂と同等以上の特性が得られるのであれば、樹脂以外の材料を適用してもよい。

ケース本体７１には、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６などを収容するための収容凹部７３が形成されている。収容凹部７３は、可動片４を収容するための開口７３ａ，７３ｂ、可動片４及び熱応動素子５を収容するための開口７３ｃ、並びに、ＰＴＣサーミスター６を収容するための開口７３ｄ等を有している。なお、ケース本体７１に組み込まれた可動片４及び熱応動素子５の端縁は、収容凹部７３の内部に形成されている枠によってそれぞれ当接され、熱応動素子５の逆反り時に案内される。

図３に示されるように、蓋部材８１には、カバー片９がインサート成形によって埋め込まれている。カバー片９は、上述した銅等を主成分とする金属板又はステンレス鋼等の金属板をプレス加工することにより形成される。カバー片９は、図３及び図４に示されるように、可動片４の表面と適宜当接し、可動片４の動きを規制すると共に、蓋部材８１のひいては筐体としてのケース７の剛性・強度を高めつつブレーカー１の小型化に貢献する。カバー片９の外面側には、樹脂が配されている。

図２に示されるように、第１端子片２、第２端子片３、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６等を収容したケース本体７１の開口７３ａ、７３ｂ、７３ｃ等を塞ぐように、蓋部材８１が、ケース本体７１に装着される。ケース本体７１と蓋部材８１とは、例えば超音波溶着によって接合される。

図３は、通常の充電又は放電状態におけるブレーカー１の動作を示している。通常の充電又は放電状態においては、熱応動素子５は初期形状を維持し（逆反り前であり）、固定接点２１と可動接点４１は接触し、可動片４の弾性部４３などを通じてブレーカー１の第１端子片２と第２端子片３との間は導通している。可動片４の弾性部４３と熱応動素子５とは接触しており、可動片４、熱応動素子５、ＰＴＣサーミスター６及び第１端子片２は、回路として導通している。しかし、ＰＴＣサーミスター６の抵抗は、可動片４の抵抗に比べて圧倒的に大きいため、ＰＴＣサーミスター６を流れる電流は、固定接点２１及び可動接点４１を流れる量に比して実質的に無視できる程度である。

図４は、過充電状態又は異常時などにおけるブレーカー１の動作を示している。過充電又は異常により高温状態となると、動作温度に達した熱応動素子５は逆反りし、可動片４の弾性部４３が押し上げられて固定接点２１と可動接点４１とが離隔する。このとき、固定接点２１と可動接点４１の間を流れていた電流は遮断され、僅かな漏れ電流が熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６を通して流れることとなる。ＰＴＣサーミスター６は、このような漏れ電流の流れる限り発熱を続け、熱応動素子５を逆反り状態に維持させつつ抵抗値を激増させるので、電流は固定接点２１と可動接点４１の間の経路を流れず、上述の僅かな漏れ電流のみが存在する（自己保持回路を構成する）。この漏れ電流は安全装置の他の機能に充てることができる。

過充電状態を解除し、又は異常状態を解消すると、ＰＴＣサーミスター６の発熱も収まり、熱応動素子５は復帰温度に戻り、元の初期形状に復元する。そして、可動片４の弾性部４３の弾性力によって可動接点４１と固定接点２１とは再び接触し、回路は遮断状態を解かれ、図４に示す導通状態に復帰する。

図５（ａ）は、表側から視た第１端子片２であり、図５（ｂ）は、裏側から視た第１端子片２である。図５において、めっき層１０３が形成されている領域はハッチングにて示される。第１端子片２において、めっき層１０３は、ケース７の内部に収容された一端部１０１からケース７の外部に突出する他端部１０２にわたって連続的に形成されている。これにより、第１端子片２にめっき層１０３を形成する際、第１端子片２の一端部１０１から他端部１０２にかけてマスキング処理等を施す必要がなくなり、ブレーカー１の生産性が高められる。

めっき層１０３は、第１端子片２の表側で、固定接点２１を含む領域に形成されている。これにより、金又は銀を含む金属からなるめっき層１０３によって固定接点２１が構成され、可動接点４１との間の接触抵抗が低減される。

第１端子片２は、固定接点２１が設けられた第１表面２ａと、第１表面２ａとは反対側の第２表面２ｂとを有する板状金属からなる。第１表面２ａは第１端子片２の表側に、第２表面２ｂは第１端子片２の裏側にそれぞれ配される。

本実施形態では、めっき層１０３は、第１端子片２の第１表面２ａ及び第２表面２ｂに形成されている。第１端子片２の一端部１０１の第１表面２ａに形成されているめっき層１０３ａによって固定接点２１が構成される。

一方、第１端子片２の他端部１０２の第２表面２ｂに形成されているめっき層１０３ｂは、ブレーカー１がプリント回路基板４００に実装されたとき、ペースト状のはんだ４０２が塗布されているランド４０１上に載置され、はんだ４０２と当接される。従って、はんだ４０２が溶融すると、他端部１０２とランド４０１との接続部位の隅々に容易に浸透する。これにより、第１端子片２とランド４０１との間の電気抵抗が低減され、回路にブレーカー１を設けたことによる電圧降下や発熱が低減される。

図５において、第１端子片２の第１表面２ａに形成されているめっき層１０３ａは、濃いハッチングで示され、第２表面２ｂに形成されているめっき層１０３ｂは、薄いハッチングで示される。めっき層１０３ａの厚さは、めっき層１０３ｂの厚さよりも大きい。例えば、めっき層１０３ａの厚さは、好ましくは１〜５μｍであり、めっき層１０３ｂの厚さは、好ましくは０．１〜０．５μｍである。めっき層１０３ａの厚さを上記範囲に設定することにより、固定接点２１の厚さを十分に確保することが可能となり、可動接点４１が動作する際のアーク放電の影響を抑制できる。一方、上記範囲の厚さのめっき層１０３ｂは、十分なはんだのぬれ性をもたらすことができる。

固定接点２１が形成されている第１端子片２の一端部１０１とプリント回路基板４００のランド４０１に接続される他端部１０２とは、第１端子片２の厚さ方向に段違いに配されている。このような第１端子片２は、固定接点２１のレイアウトの自由度を高める。例えば、図３及び４中、固定接点２１の高さが適宜設定されることにより、固定接点２１と可動接点４１との接触圧力が適正化されると共に、ブレーカー１の温度特性が適切に設定されうる。

一方、第１端子片２の一端部１０１において、固定接点２１と支持部２３とは、第１端子片２の厚さ方向に段違いに配されている。このような第１端子片２によれば、上述のごとく固定接点２１の高さを適宜設定しつつ、固定接点２１と支持部２３との段差領域にＰＴＣサーミスター６等を収容でき、容易にブレーカー１の低背化を図ることが可能となる。

本実施形態では、めっき層１０３ａは、支持部２３を回避して形成されている。

仮に、支持部２３にめっき層１０３ａが形成される場合、第１端子片２の製造ロット間又は製造ロット内で、めっき層１０３ａの厚さにばらつきが生ずるおそれがある。このようなめっき層１０３ａの厚さのばらつきは、ＰＴＣサーミスター６の姿勢に影響を及ぼし、ひいては図３に示される導通状態又は図４に示される遮断状態で、熱応動素子５及び可動片４の姿勢を変動させるおそれがある。その結果、導通状態での固定接点２１と可動接点４１との接触圧力及び遮断状態での固定接点２１と可動接点４１との距離が変動し、ブレーカー１の導通抵抗や温度特性に影響を及ぼすおそれがある。

一方、本実施形態では、支持部２３の表面にめっき層１０３ａが形成されていないので、第１端子片２の製造ロット間又は製造ロット内で、電流遮断状態でのＰＴＣサーミスター６、熱応動素子５及び可動片４の姿勢は、安定する。従って、ブレーカー１の導通抵抗が低く、温度特性に優れたブレーカー１を容易に製造することが可能となる。なお、図５（ａ）に示されるように、支持部２３に突起２４が設けられている第１端子片２にあっては、突起２４を回避してめっき層１０３が形成されていてもよい。

図６（ａ）は、表側から視た第２端子片３であり、図６（ｂ）は、裏側から視た第２端子片３である。図６において、めっき層１０３が形成されている領域はハッチングにて示される。第２端子片３においても、めっき層１０３は、ケース７の内部に収容された一端部１０１からケース７の外部に突出する他端部１０２にわたって連続的に形成されている。これにより、第２端子片３にめっき層１０３を形成する際、第２端子片３の一端部１０１から他端部１０２にかけてマスキング処理等を施す必要がなくなり、ブレーカー１の生産性が高められる。

第２端子片３は、可動片４と接続される接続部３３が設けられた第３表面３ｃと、第３表面３ｃとは反対側の第４表面３ｄと、第３表面３ｃから第４表面３ｄに至る側端面３ｅとを有する板状金属からなる。第３表面３ｃは第２端子片３の表側に、第４表面３ｄは第２端子片３の裏側にそれぞれ配される。

本実施形態では、めっき層１０３は、第２端子片３の第３表面３ｃ、第４表面３ｄ及び側端面３ｅに連続的に形成されている。

第２端子片３の一端部１０１の第３表面３ｃに形成されているめっき層１０３ｃは、可動片４の接続部４２当接される。金又は銀を含む金属からなるめっき層１０３ｃによって、第２端子片３と可動片４との接触抵抗が低減され、回路にブレーカー１を設けたことによる電圧降下や発熱が低減される。

第２端子片３の他端部１０２の第４表面３ｄに形成されているめっき層１０３ｄは、ブレーカー１がプリント回路基板４００に実装されたとき、ペースト状のはんだ４０２が塗布されているランド４０１上に載置され、はんだ４０２と当接される。はんだ４０２が溶融すると、他端部１０２とランド４０１との接続部位の隅々に容易に浸透する。これにより、第２端子片３とランド４０１との間の電気抵抗が低減され、回路にブレーカー１を設けたことによる電圧降下や発熱が低減される。

第２端子片３の他端部１０２の側端面３ｅに形成されているめっき層１０３ｅには、溶融したはんだ４０２の一部が回り込み、いわゆるフィレット４０３（図１参照）が形成される。これにより、第２端子片３とランド４０１との接合が強化されると共に、両者間の電気抵抗がより一層低減される。

図７は、第１端子片２の製造工程を時系列で示している。図７（ａ）は、第１端子片２の母材である平板状の金属板２００を示している。既に述べたように、金属板２００は、銅等を主成分とする。

図７（ｂ）は、金属板２００にめっき層１０３ａ、１０３ｂを形成するめっき工程を示している。この工程では、金属板２００の表側の面に、めっき層１０３ａが形成される。既に述べたように、めっき層１０３ａの厚さは、１〜５μｍである。このようなめっき層１０３ａは、例えば、「電解めっき」の手法により短時間に形成されうる。

めっき層１０３ａは、第１端子片２の一端部１０１に対応する領域２０１に形成される。めっき層１０３ａの形成にあたっては、図中二点鎖線で示されるマスキング手段６００が併用される。例えば、第１端子片２の支持部２３が形成される領域２２３は、マスキング手段６００によってマスクされ、上記領域２２３にはめっき層１０３ａは形成されない。

領域２０１を挟んで領域２２３とは反対側の端縁領域２２５も、マスキング手段６００によってマスクされ、めっき層１０３ａは形成されない。なお、この端縁領域２２５は、例えば、金属板２００及び第１端子片２の搬送の用に供され、ケース本体７１と蓋部材８１との溶着後等に切断される。端縁領域２２５にめっき層１０３ａを形成しないことにより、第１端子片２ひいてはブレーカー１の製造コストの低減を図ることが可能となる。

本実施形態では、めっき層１０３ａが、第１端子片２の一端部１０１に対応する領域２０１から他端部１０２に対応する領域２０２にわたって連続的に形成される。このため、領域２０１から領域２０２にかけてマスキング手段６００が不要となり、めっき工程を簡素化することが可能となり、第１端子片２ひいてはブレーカー１の製造コストの低減を図ることが可能となる。

一方、金属板２００の裏側の面には、めっき層１０３ｂが形成される。めっき層１０３ｂの厚さは、０．１〜０．５μｍである。このようなめっき層１０３ｂは、例えば、「無電解めっき」の手法により精度よく形成されうる。

図７（ｂ）に示されるめっき工程では、平板状の金属板２００にめっき層１０３ａ等が形成される。このため、簡素なマスキング手段６００を用いながら領域２２４を精度よく確実にマスクすることができ、支持部２３の表面へのめっき層１０３ａの形成を回避することができる。

図７（ｃ）は、めっき工程の後、プレス工程を経て成形された第１端子片２を示している。プレス工程によって、金属板２００は、必要な形状に打ち抜かれると共に、階段状に屈曲された段曲げ部２６、２７が形成され、第１端子片２が成形される。

ところで、プレス工程では、特に段曲げ部２６、２７の表面に大きな応力がかかる。従って、例えば、はんだのぬれ性を高める金属材料として一般的なスズをめっき層１０３ａに用いた場合、プレス工程での応力によって、めっき層１０３ａの一部が金属板２００から剥離するおそれがある。めっき層１０３ａの一部が剥離することにより生じた剥離片は、ブレーカー１の組立て後、収容凹部７３に閉じ込められる。

スズは、金、銀及び銅等の金属と比較すると、電気抵抗率が大きい。このため、上述したスズの剥離片が、収容凹部７３内を移動して、固定接点２１と可動接点４１との間に位置した場合、導通状態での接点間の抵抗値が増大するおそれ、及び、剥離片によって固定接点２１及び可動接点４１が損傷を受けるおそれがある。

本発明では、めっき層１０３ａの金属材料として用いられる金又は銀は、剥離強度が高く、プレス工程での応力によっても、めっき層１０３ａの一部が金属板２００から剥離するおそれが小さい。また、金又は銀は、電気抵抗率が小さくかつ融点が高いので、仮に金又は銀の剥離片が固定接点２１と可動接点４１との間に位置したとしても、固定接点２１と可動接点４１とを溶接するおそれが極めて少ない。

図８は、第２端子片３の製造工程を時系列で示している。図８（ａ）は、第２端子片３の母材である平板状の金属板３００を示している。既に述べたように、金属板３００は、銅等を主成分とする。

図８（ｂ）は、プレス工程を経て金属板３００から成形された第２端子片３を示している。本実施形態では、めっき工程に先立ってプレス工程が実行され、段曲げ部３６を有する第２端子片３が成形される。

図８（ｃ）に示されるめっき工程では、第２端子片３にめっき層１０３ｃ、１０３ｄ、１０３ｅ等が形成される。めっき層１０３ｃ、１０３ｄ、１０３ｅの厚さは、０．１〜０．５μｍである。このようなめっき層１０３ｃ、１０３ｄ、１０３ｅは、例えば、「無電解めっき」の手法により精度よく形成されうる。

本実施形態では、めっき層１０３ｃ、１０３ｄ、１０３ｅが、第２端子片３の一端部１０１から他端部１０２にわたって連続的に形成される。このため、一端部１０１から他端部１０２にかけてマスキング手段が不要となり、めっき工程を簡素化することが可能となり、第２端子片３ひいてはブレーカー１の製造コストの低減を図ることが可能となる。なお、第１端子片２と同様に、他端部１０２の先端領域にめっき層１０３ｃ、１０３ｄ、１０３ｅ等が形成されない領域が設けられていてもよい。

以上のように、本実施形態のブレーカー１によれば、複数の端子片１００のうち少なくも一つは、金属のめっき層１０３を、他端部１０２に有する。めっき層１０３は、金及び銀のグループから選択された少なくとも一方を含んでいる。金及び銀は、はんだのぬれ性に優れ、溶融はんだが接続部位の隅々に容易に浸透する。これにより、端子片１００とランド４０１との間の接触抵抗が低減され、回路にブレーカー１を設けたことによる電圧降下や発熱が低減される。また、金及び銀は、自身の抵抗率が小さいため、端子片１００における電圧降下や発熱がより一層低減される。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくとも、温度変化に応じて電流を遮断する電流遮断手段１０と、電流遮断手段１０を収容するケース７と、一端部１０１がケース７の内部に収容されて電流遮断手段１０と接続されると共に、他端部１０２がケース７の外部に露出された複数の端子片１００とを備えたブレーカー１において、複数の端子片１００のうち少なくも一つは、金及び銀のグループから選択された少なくとも一方を含む金属のめっき層１０３を、他端部１０２に有していればよい。

従って、端子片１００が第１端子片２及び第２端子片３で構成される場合、めっき層１０３は、第１端子片２及び第２端子片３のうち少なくとも一方に形成されていてもよい。この場合、いずれかの端子片で上記作用効果が得られる。

本実施形態では、一対の第１端子片２と第２端子片３とによって端子片１００が構成されているが、さらに別の端子片がブレーカー１に追加されていてもよい。この場合、追加された端子片の他端部１０２にめっき層１０３が形成されていてもよい。

ケース７は、二次的なインサート成形等により、樹脂等で密封されていてもよい。この場合、端子片１００の他端部１０２が、プリント回路基板４００等のランド４０１に固定され導通可能なように、ケース７の外側に形成された樹脂から露出していればよい。

また、端子片１００は、ケース７から外側に突出する形態に限られず、ケース７の外面の一部を構成する形態であってもよい。

また、ケース本体７１と蓋部材８１との接合手法は、超音波溶着に限られることなく、両者が強固に接合される手法であれば、適宜適用することができる。例えば、液状又はゲル状の接着剤を塗布・充填し、硬化させることにより、両者が接着されてもよい。また、ケース７は、ケース本体７１と蓋部材８１等によって構成される形態に限られることなく、２個以上の部品によって構成されていればよい。

また、可動片４をバイメタル又はトリメタル等の積層金属によって形成することにより、可動片４と熱応動素子５を一体的に形成する構成であってもよい。この場合、ブレーカーの構成が簡素化されて、小型化を図ることができる。

本実施形態では、ＰＴＣサーミスター６による自己保持回路を有しているが、このような構成を省いた形態であっても適用可能である。

また、第１端子片２、第２端子片３、可動片４、熱応動素子５、ＰＴＣサーミスター６及び収容凹部７３等の形状も、図１等に示したものに限られず、適宜変更可能である。

また、上記特許文献１に示されるような、第２端子片３と可動片４とが一体に形成されている形態に、本発明を適用してもよい。この場合、一体化された第２端子片３及び可動片４は、めっき層１０３が形成された後、ケース本体７１と蓋部材８１とによって挟み込まれて溶着される。

本実施形態では、図７に示される段曲げ部２７は、ケース７の外側に露出しているが、段曲げ部２６と同様に、ケース７の内部に埋設されていてもよい。

また、本発明のブレーカー１は、２次電池パック、電気機器用の安全回路等にも広く適用できる。図９は２次電池パック５００を示す。２次電池パック５００は、２次電池５０１と、２次電池５０１の出力端回路中に設けたブレーカー１とを備える。図１０は電気機器用の安全回路５０２を示す。安全回路５０２は２次電池５０１の出力回路中に直列にブレーカー１を備えている。ブレーカー１を備えた２次電池パック５００又は安全回路５０２によれば、良好な電流遮断動作を確保できる２次電池パック５００又は安全回路５０２を製造できる。

１ ブレーカー
２ 第１端子片
２ａ 第１表面
２ｂ 第２表面
２１ 固定接点
３ 第２端子片
３ｃ 第３表面
３ｄ 第４表面
３ｅ 側端面
４ 可動片
４１ 可動接点
５ 熱応動素子
６ ＰＴＣサーミスター（正特性サーミスター）
７ ケース
７１ ケース本体
１００ 端子片
１０１ 一端部
１０２ 他端部
１０３ めっき層
５０１ ２次電池
５０２ 安全回路

Claims (11)

1. 温度変化に応じて電流を遮断する電流遮断手段と、
   前記電流遮断手段を収容するケースと、
   一端部が前記ケースの内部に収容されて前記電流遮断手段と接続されると共に、他端部が前記ケースの外部に露出された複数の端子片とを備えたブレーカーにおいて、
   前記複数の端子片のうち少なくも一つは、金及び銀のグループから選択された少なくとも一方を含む金属のめっき層を、前記他端部に有することを特徴とするブレーカー。
2. 前記電流遮断手段は、
   前記ケースに対して固定された固定接点と、前記固定接点に対して接離可能に移動する可動接点が設けられ、前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、温度変化に伴って変形することにより前記可動接点が前記固定接点から離反するように前記可動片を作動させる熱応動素子とを有し、
   前記複数の端子片は、前記固定接点が設けられる第１端子片を含み、
   前記めっき層は、前記第１端子片の前記一端部から前記他端部にわたって連続的に形成されている請求項１記載のブレーカー。
3. 前記めっき層は、前記固定接点を含む領域に形成されている請求項２記載のブレーカー。
4. 前記第１端子片は、前記固定接点が設けられた第１表面と、前記第１表面とは反対側の第２表面とを有する板状金属からなり、
   前記めっき層は、前記第１表面及び前記第２表面に形成されている請求項２又は３に記載のブレーカー。
5. 前記第１表面に形成されている前記めっき層の厚さは、前記第２表面に形成されている前記めっき層の厚さよりも大きい請求項４記載のブレーカー。
6. 前記第１端子片の前記一端部と前記他端部とは、前記第１端子片の厚さ方向に段違いに配されている請求項２乃至５のいずれかに記載のブレーカー。
7. 前記複数の端子片は、前記可動片に接続される第２端子片を含み、
   前記めっき層は、前記第２端子片のうち、前記ケースの内部に収容された領域から前記ケースの外部に突出する領域にわたって連続的に形成されている請求項２乃至６のいずれかに記載のブレーカー。
8. 前記第２端子片は、前記可動片と接続される接続部が設けられた第３表面と、前記第３表面とは反対側の第４表面と、前記第３表面から前記第４表面に至る側端面とを有する板状金属からなり、
   前記めっき層は、前記第３表面、前記第４表面及び前記側端面に形成されている請求項７記載のブレーカー。
9. 前記電流遮断手段は、
   前記第１端子片と前記第２端子片とを接続する正特性サーミスターをさらに有し、
   前記第１端子片は、前記一端部に前記正特性サーミスターと当接して支持する支持部を有し、
   前記固定接点と前記支持部とは、前記第１端子片の厚さ方向に段違いに配されている請求項２乃至８のいずれかに記載のブレーカー。
10. 前記めっき層は、前記支持部を回避して形成されている請求項９記載のブレーカー。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載のブレーカーを備えたことを特徴とする電気機器用の安全回路。

Images