JP2000076971A - 合金型温度ヒュ−ズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】合金型温度ヒュ−ズにおいて、ヒ−トサイクル
に曝されても低融点可溶合金片上のフラックス層のクラ
ック発生を確実に防止し得、しかも、温度ヒュ−ズ作動
まえの平常時の最高許容温度のもとでもフラックス層を
安定に保持し得て本来の作動を確実・迅速に行わせる。 【解決手段】低融点可溶合金片２をヒュ−ズエレメント
とし、該低融点可溶合金片にフラックス３を塗布した温
度ヒュ−ズにおいて、フラックス３にエチレン・酢酸ビ
ニル共重合体を添加した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は合金型温度ヒュ−ズに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】合金型温度ヒュ−ズでは、フラックスを
塗布した低融点可溶合金片をヒュ−ズエレメントに使用
している。この合金型温度ヒュ−ズは保護しようとする
電気機器に取付けて使用される。而して、当該機器が過
電流により発熱すると、その発生熱により低融点可溶合
金片が溶融され、溶融金属が表面張力によりリ−ド線端
を核として球状化され、この球状化の進行により分断さ
れ、この分断後の球状化の更なる進行により分断間距離
がア−ク消滅距離に達し、ア−クの消滅により通電遮断
が確実に終結される。かくして、通電遮断により機器の
異常発熱、ひいては火災の発生を未然に防止している。

【０００３】この場合、低融点可溶合金片の表面に酸化
皮膜が存在すると、所定温度（融点）のもとでの低融点
可溶合金片の溶断が生じ難くなって誤作動の原因とな
り、また、溶融金属のリ−ド線端に対する濡れ性が悪い
と、溶融金属の球状化分断が生じ難くなって作動性の低
下が余儀なくされる。

【０００４】而るに、低融点可溶合金片に塗布されたフ
ラックスにおいては、低融点可溶合金片をケ−ス内空気
から遮断して低融点可溶合金片の酸化を防止し、また、
たとえ、低融点可溶合金片の表面に多少の酸化皮膜が存
在しても、加熱溶融フラックスがその酸化皮膜を溶解
し、更に、溶融フラックスが溶融金属のリ−ド線端への
濡れを促進するから、当該フラックスは、合金型温度ヒ
ュ−ズの所定温度のもとでの迅速な作動保証に不可欠な
構成要素である。

【０００５】プリント回路基板においては、電子部品の
実装後、はんだ付け部の信頼性確認のためにヒ−トサイ
クル試験を行っている。

【０００６】従来、プリント回路基板の実装において
は、合金型温度ヒュ−ズの低融点可溶合金片が他の電子
部品に較べてリ−ド線を伝うはんだ熱により損傷し易
く、他の電子部品と同等の条件でフロ−またはリフロ−
はんだ付けすることが危険であるので、合金型温度ヒュ
−ズの実装は行われていなかったが、最近ではリ−ド線
にはんだ熱の伝達をよく抑え得る銅めっき鉄鋼線を使用
したり、ヒ−トシンクを設けたりしてプリント回路基板
に合金型温度ヒュ−ズを他の電子部品と共に実装するこ
とが提案されている。この場合、合金型温度ヒュ−ズに
も、上記のヒ−トサイクル試験に耐えることが要求され
るが、従来の合金型温度ヒュ−ズではヒ−トサイクルに
曝すとフラックス層にクラックが発生する畏れがある。

【０００７】かかるクラックの発生した温度ヒュ−ズで
は、ケ−ス内の空気がフラックス層のクラックの間隙を
経て低融点可溶合金片表面に接触し、該表面が酸化し、
温度ヒュ−ズの作動特性の低下が懸念される。

【０００８】そこで本出願人においては、「低融点可溶
合金片をヒュ−ズエレメントとし該低融点可溶合金片に
フラックスを塗布した温度ヒュ−ズにおいて、フラック
スに、ヒ−トサイクルに対するクラック抑制剤として不
飽和脂肪酸アミドを添加すること」を既に提案した（特
開平８−７７８９９号公報）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この不
飽和脂肪酸アミドを添加したフラックスでは、融点が１
４５℃もの高温の低融点可溶合金片の場合、平常時に許
容される最高温度（前記１４５℃に対して２０〜２５℃
低い温度）のもとでフラックス層が軟化流動して流出し
てしまい、機器が異常発熱してヒュ−ズエレメントが融
点に達しても、フラックス層が流出して不在となってい
るため溶融低融点可溶合金の上記球状化が妨げられてヒ
ュ−ズエレメントの迅速な分断を保証し難い。

【００１０】本発明の目的は、合金型温度ヒュ−ズにお
いて、ヒ−トサイクルに曝されても低融点可溶合金片上
のフラックス層のクラック発生を確実に防止し得、しか
も、温度ヒュ−ズ作動まえの平常時の最高許容温度のも
とでもフラックス層を安定に保持し得て本来の作動を確
実・迅速に行わせ得る温度ヒュ−ズを提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る合金型温度
ヒュ−ズは、低融点可溶合金片をヒュ−ズエレメントと
し、該低融点可溶合金片にフラックスを塗布した温度ヒ
ュ−ズにおいて、フラックスにエチレン・酢酸ビニル共
重合体を添加したことを特徴とする構成であり、融点ま
たは固相線温度が１００℃以上の低融点可溶合金片に対
しては、メルトフロ−レ−トが５００g/min〜１０００g
/minのエチレン・酢酸ビニル共重合体が使用され、融点
または固相線温度が１００℃以下の低融点可溶合金片に
対しては、メルトフロ−レ−トが１０００g/min〜２０
００g/minのエチレン・酢酸ビニル共重合体が使用され
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図１は本発明に係る筒型
ケ−スタイプの合金型温度ヒュ−ズの実施例を示す図面
である。図１において、１，１は一直線状に配設したリ
−ド線、２はリ−ド線１，１間に臘接または溶接により
接続した低融点可溶合金片である。３は低融点可溶合金
片２に塗布したフラックスであり、松脂等のロジンにエ
チレン・酢酸ビニル共重合体と活性剤〔有機アミンのハ
ロゲン化水素酸塩（例えば、シクロヘキシルアミンＨＢ
ｒ、アニリン塩酸塩、ヒドラジン塩酸塩等）、有機酸
（例えば、パルミチン酸、セバシン酸等）、有機酸と有
機アミンとの塩（例えば、トリブチルアミンのアジピン
酸塩、ジエチルアミンのコハク酸塩等）〕を添加してあ
る。４はフラックス塗布低融点可溶合金片上に被せたセ
ラミックス筒である。５，５はセラミックス筒両端の各
端と各リ−ド線（鉄鋼線、銅被覆鉄鋼線、銅線等の裸線
または絶縁被覆線等が使用される）との間を封止した接
着剤、例えば、常温硬化性のエポキシ樹脂である。

【００１３】図２は本発明に係る扁平ケ−スタイプの合
金型温度ヒュ−ズの実施例を示す図面である。図２にお
いて、１，１は互いに並設したリ−ド線、２はリ−ド線
１，１間に臘接または溶接により接続した低融点可溶合
金片である。３は低融点可溶合金片２に塗布したフラッ
クスであり、上記と同様、松脂等のロジンにエチレン・
酢酸ビニル共重合体と活性剤を添加してある。４１はフ
ラックス塗布低融点可溶合金片上に被せた、一端にのみ
開口を有する扁平な絶縁ケ−ス（アルミナセラミック
ス、フエノ−ル樹脂等のプラスチック）である。５は絶
縁ケ−スの開口とリ−ド線１，１（通常、裸銅線または
絶縁被覆銅線が使用される）との間を封止した常温硬化
性のエポキシ樹脂である。

【００１４】図３は本発明に係る基板タイプの合金型温
度ヒュ−ズの実施例を示す図面である。図３において、
４０はセラミックス基板（通常、アルミナセラミックス
が使用される）である。１１，１１はセラミックス基板
の片面に設けた一対の膜電極であり、導電ペ−ストの印
刷・焼付けによる厚膜法や金属蒸着や電着法等の薄膜法
等により設けることができる。２は膜電極１１，１１間
に臘接または溶接により接続された低融点可溶合金片で
ある。３は低融点可溶合金片に塗布したフラックスであ
り、上記と同様、松脂等のロジンにエチレン・酢酸ビニ
ル共重合体と活性剤を添加してある。１，１は各膜電極
１１，１１に臘接または溶接により接続されたリ−ド線
である。５０はセラミックス基板４０の片面上に被覆し
たエポキシ樹脂であり、上記と同様、常温硬化性であ
る。

【００１５】この図３に示す実施例に対し、セラミック
ス基板の裏面に抵抗取付け用膜電極を設け、これらの電
極間にまたがって膜抵抗体を抵抗ペ−ストの印刷・焼付
けにより設け、これらの各電極にリ−ド線を接続し、上
記エポキシ樹脂をセラミックス基板の両面を含めた全体
に被覆して、基板型抵抗・温度ヒュ−ズとすることもで
きる。

【００１６】また、図４に示す基板型抵抗・温度ヒュ−
ズのように、セラミックス基板（通常、アルミナセラミ
ックスが使用される）４０の片面に、抵抗取付け用膜電
極１２１とヒュ−ズエレメント取付用膜電極１２２を導
電ペ−ストの印刷・焼付け等により設け、膜電極１２
１，１２１間に膜抵抗体６を抵抗ぺ−ストの印刷・焼付
け等により設け、他の膜電極１２２，１２２間に低融点
可溶合金片２を接続し、該低融点可溶合金片２上にフラ
ックス３（上記と同様、松脂等のロジンにエチレン・酢
酸ビニル共重合体と活性剤を添加してある）を塗布し、
各膜電極にリ−ド線１，…を接続し、セラミックス基板
片面に、上記と同様、常温硬化性のエポキシ樹脂材５０
を被覆することもできる。

【００１７】上記フラックスにおけるエチレン・酢酸ビ
ニル共重合体の添加量は、ロジン１００重量部に対しエ
チレン・酢酸ビニル共重合体１０〜１００重量部とする
ことが好ましい。１０重量部未満の添加量ではヒ−トサ
イクル下でのフラックス層のクラック発生防止を全うし
難く、１００重量部を越えるとフラックス中の活性剤及
びロジンの割合が減少してフラックス全体の活性力が不
足するからである。

【００１８】上記エチレン・酢酸ビニル共重合体には、
メルトフロ−レ−トが５００g/min〜２０００g/minのも
のが使用される。５００g/min未満では、低融点可溶合
金片の溶融時にフラックスの流動性が低くなって溶融合
金の上記した球状化分断が遅れ、２０００g/minを越え
ると、作動前の平常時許容温度の高温領域に曝されたと
きにフラックス層が軟化流動して消失し易くなるからで
ある。

【００１９】本発明において、低融点可溶合金片の融点
または溶け始め温度である固相線温度が１００℃以上の
場合、エチレン・酢酸ビニル共重合体にはメルトフロ−
レ−ト５００g/min〜１０００g/minのものを使用し、低
融点可溶合金片の融点または溶け始め温度である固相線
温度が１００℃以下の場合、エチレン・酢酸ビニル共重
合体にはメルトフロ−レ−ト１０００g/min〜２０００g
/minのものを使用することが好ましい。

【００２０】上記メルトフロ−レ−トは、ＪＩＳＫ７２
１０−１９７６に基づき測定され、内径φ９．５０±．
０３ｍｍの貫通孔を有し、その孔の下端に内径φ２．０
９５±０．００５ｍｍのダイを装着したヒ−タ付きシリ
ンダ−の孔に試料を充填し、上端に錘を取り付けたピス
トンの下端部を上記の孔に挿入する試験装置にを使用し
て、錘の重量３２５ｇｆ｛３．１８５N｝とし、試験温
度を１２５℃としたときの１０分間における押出量エチ
レン・酢酸ビニル共重合体（ｇ）を測定し、エチレン・
酢酸ビニル共重合体ｇ／１０分から求められる。

【００２１】既述した通りプリント回路板に要求される
耐ヒ−トサイクル性能は、通常−２５℃３０分、＋７０
℃分を１サイクルとして１０００サイクルである。而る
に、本発明に係る合金型温度ヒュ−ズにおいては、フラ
ックスに添加したエチレン・酢酸ビニル共重合体が酢酸
ビニル基のためにゴム弾性を呈して応力を吸収する機能
を有するから、応力に対し分子鎖が破断し難く、前記ヒ
−トサイクルに対しクラックの発生をよく防止できる。
従って、ヒ−トサイクルに曝されても、フラックス層を
クラックの発生なく安定に維持できる。また、フラック
スの主成分であるロジンとエチレン・酢酸ビニル共重合
体とがよく相溶し、しかも軟化流動点も近似しているの
で、エチレン・酢酸ビニル共重合体の添加無しのフラッ
クスの流動性をよく維持でき、作動前の平常時許容温度
の高温領域に曝されても（例えば、作動温度１４５℃の
場合の機器の許容温度領域の最高温度は１２５℃程度）
フラックス層の軟化流動による消失をよく防止でき、低
融点可溶合金片の溶融開始時にフラックスを確実に保持
させてそのフラックス作用により溶融合金の球状化をよ
く促し得、そのフラックスの維持された優れた流動性の
ためにその球状化分断を迅速に生じさせ得る。従って、
合金型温度ヒュ−ズの正常な作動性を確実に保証でき
る。

【００２２】本発明に使用するエチレン・酢酸ビニル共
重合体の酢酸ビニル含有量は２０〜４０％とすることが
好ましい（２０％以下ではゴム的性質が低下し、、４０
％以上では粘着性が増して溶融合金の球状化分断時のフ
ラックス流動性が低下する）。

【００２３】本発明に係る温度ヒュ−ズのフラックス層
は、フラックスを揮発温度の比較的低い溶剤、例えばト
ルエン、キシレン等で溶解し、このフラックス溶液を低
融点可溶合金片に塗布し、溶剤を乾燥除去することによ
り形成できる。

【００２４】

【実施例】実施例及び比較例の何れにおいても、合金型
温度ヒュ−ズには、図１に示す筒型ケ−スタイプを使用
し、リ−ド線１，１には、外径０．５ｍｍの銅線を使用
し、低融点可溶合金片２には外径０．５ｍｍ、長さ３．
０ｍｍ、融点１４５℃の低融点合金（Ｓｎ：５０重量
％、Ｐｂ：３２重量％、Ｃｄ：１８重量％の三元共晶合
金）を使用し、筒状ケ−ス４には内径１．４ｍｍ、長さ
１０ｍｍのセラミックス筒を使用し、筒状ケ−スの各端
と各リ−ド線との間を常温硬化エポキシ樹脂５で封止し
た。

【００２５】〔実施例１〕ロジン１００重量部、シクロ
ヘキシルアミンＨＢｒ３重量部（活性剤）、パルミチン
酸１０重量部（活性剤）、セバシン酸５重量部（活性
剤）、メルトフロ−レ−ト１０００g/minのエチレン・
酢酸ビニル共重合体５０重量部を溶剤で溶解混合し、こ
の溶液を低融点可溶合金片上に塗布し、溶剤を飛散除去
してフラックス層を設けた。

【００２６】〔比較例１〕実施例１に対し、エチレン・
酢酸ビニル共重合体の添加を省略した以外、実施例１に
同じとした。

【００２７】〔比較例２〕実施例１に対し、エチレン・
酢酸ビニル共重合体５０重量部の添加に代えオレイン酸
アミド２重量部を添加した以外、実施例１に同じとし
た。

【００２８】これらの実施例及び比較例の各合金型温度
ヒュ−ズについて、−２５℃３０分間，＋７０℃３０分
間を１サイクルとする通常のヒ−トサイクル試験を１０
００回行い、解体のうえフラックス層のクラックの発生
の有無を調査したところ、実施例１及び比較例２ではク
ラックの発生が無かったのに対し、比較例１において
は、多数のクラックの発生が観られた。また、同様のヒ
−トサイクル試験後、温度ヒュ−ズの溶断速度を測定し
たところ（温度１５０℃のシリコンオイル中に浸漬後、
作動までの時間を測定）、実施例１及び比較例２に較
べ、比較例１はかなり低速であった。

【００２９】また、実施例１及び比較例２の各合金型温
度ヒュ−ズについて、低融点可溶合金片の融点１４５℃
より２０℃低い１２５℃のオ−ブンで垂直配置にて３０
００時間加熱後、温度ヒュ−ズの溶断速度を測定したと
ころ、実施例１に較べ、比較例２は著しく低速であった
（ほぼ３秒程度の遅れであった）。

【００３０】

【発明の効果】本発明に係る合金型温度ヒュ−ズにおい
ては、電子部品実装プリント回路板に課せられるヒ−ト
サイクル試験に対し、低融点可溶合金片上のフラックス
層を亀裂させることなく健全に保持でき、また、エチレ
ン・酢酸ビニル共重合体の添加にもかかわらずフラック
スの流動特性をよく維持でき、更に作動前の平常時許容
温度の高温領域に曝されてもフラックスを安定に保持で
きると共に溶融合金の球状化分断時のフラックスの流動
性を充分に保持できるから、合金型温度ヒュ−ズを他の
電子部品と共にプリント回路板に実装したうえで過酷な
平常時の温度条件で使用ても、温度ヒュ−ズを正確・迅
速に作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２】本発明の上記とは別の実施例を示す図面であ
る。

【図３】本発明の上記とは別の実施例を示す図面であ
る。

【図４】本発明の上記とは別の実施例を示す図面であ
る。

【符号の説明】

２ 低融点可溶合金片 ３ フラックス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】低融点可溶合金片をヒュ−ズエレメントと
   し、該低融点可溶合金片にフラックスを塗布した温度ヒ
   ュ−ズにおいて、フラックスにエチレン・酢酸ビニル共
   重合体を添加したことを特徴とする合金型温度ヒュ−
   ズ。
2. 【請求項２】低融点可溶合金片の融点または固相線温度
   が１００℃以上であり、エチレン・酢酸ビニル共重合体
   のメルトフロ−レ−トが５００g/min〜１０００g/minで
   ある請求項１記載の合金型温度ヒュ−ズ。
3. 【請求項３】低融点可溶合金片の融点または固相線温度
   が１００℃以下であり、エチレン・酢酸ビニル共重合体
   のメルトフロ−レ−トが１０００g/min〜２０００g/min
   である請求項１記載の合金型温度ヒュ−ズ。