JP2002025403A - Temperature fuse and wire material for temperature fuse element - Google Patents

Temperature fuse and wire material for temperature fuse element

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JP2002025403A
JP2002025403A JP2000200928A JP2000200928A JP2002025403A JP 2002025403 A JP2002025403 A JP 2002025403A JP 2000200928 A JP2000200928 A JP 2000200928A JP 2000200928 A JP2000200928 A JP 2000200928A JP 2002025403 A JP2002025403 A JP 2002025403A
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temperature
wire
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fuse
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Katsuhiko Narita
雄彦 成田
Shiro Hara
四郎 原
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Solder Coat Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00Thermally-actuated switches
    • H01H37/74Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
    • H01H2037/768Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material characterised by the composition of the fusible material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H37/74Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
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    • H01H37/761Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material with a fusible element forming part of the switched circuit

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature fuse, which can secure meltdown temperature from 135 deg.C or higher to 130 deg.C or less lower, and a wire material for a temperature fuse element suitable for manufacturing of this temperature fuse. SOLUTION: The temperature fuse is a temperature fuse, having a fuse element melting at a given temperature, and the fuse element is formed from a fusible alloy, consisting of silver of 0.1 weight% or more and 1.5 weight% or less, tin of 35 weight% or more and 50 weight% or less and the rest of bismuth. Furthermore, a wire material for the temperature fuse element is also formed from a fusible alloy of similar composition. That is to say, by adjusting the silver content in the fusible alloy, a temperature fuse and wire material are provided with superior fusion temperature characteristics and with moderate strength and ductility.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は温度ヒューズおよび
温度ヒューズ素子用線材、より詳しくは所定の温度にて
溶融する無鉛可溶合金により形成した温度ヒューズ素子
を有する温度ヒューズおよび温度ヒューズ素子用線材に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal fuse and a wire for a thermal fuse element, and more particularly, to a thermal fuse and a thermal fuse element wire having a thermal fuse element formed of a lead-free fusible alloy that melts at a predetermined temperature. .

【0002】[0002]

【従来の技術】ヒューズには、電気回路に過電流が流れ
ると溶断して回路を保護する電気ヒューズと、電気回路
周辺の温度が上昇すると溶断して回路を保護する温度ヒ
ューズとがある。電気ヒューズはテレビ、洗濯機等に、
また温度ヒューズは携帯電話、ノート型パソコン等に、
それぞれ組み込まれており、これらの電気製品を保護す
る役割を有している。なかでも温度ヒューズは、設定し
た溶断温度で、確実に、また迅速に溶断して電気回路を
守る必要がある。このため、温度ヒューズには様々な温
度条件に対し、精度よく溶断することが要求される。最
近の半導体等の電子部品は耐熱性の低いものが多く、1
35℃〜145℃付近の温度で破損してしまうものも多
い。このため135℃〜145℃付近の温度域で精度良
く、迅速に溶断する温度ヒューズが要求される。
2. Description of the Related Art There are two types of fuses: an electric fuse that is blown when an overcurrent flows through an electric circuit to protect the circuit, and a thermal fuse that is blown and protected when the temperature around the electric circuit rises. Electric fuses are used in TVs, washing machines, etc.
Thermal fuses are used in mobile phones, notebook computers, etc.
Each is incorporated and has a role of protecting these electrical products. Above all, the thermal fuse must be blown reliably and quickly at the set fusing temperature to protect the electric circuit. For this reason, the thermal fuse is required to be blown with high accuracy under various temperature conditions. Recent electronic components such as semiconductors often have low heat resistance.
Many of them break at temperatures around 35 ° C to 145 ° C. For this reason, a thermal fuse that is accurately and quickly blown in a temperature range of about 135 ° C. to 145 ° C. is required.

【0003】ここで、ヒューズの溶断温度は、温度ヒュ
ーズ中のヒューズ素子を構成する可溶合金の融点(液相
面温度)に左右され、融点は合金の成分金属およびその
配合比、つまり組成により決まる。従って、合金の組成
を選択するのは極めて重要である。
Here, the melting temperature of the fuse depends on the melting point (liquidus temperature) of the fusible alloy constituting the fuse element in the thermal fuse, and the melting point depends on the component metals of the alloy and the compounding ratio thereof, that is, the composition. Decided. Therefore, the choice of alloy composition is extremely important.

【0004】従来、融点が135℃〜145℃である温
度ヒューズ用可溶合金としてはもっぱら原料金属の一種
に鉛を含むもの(以下鉛合金と称す)が使用されてい
た。
Conventionally, as a fusible alloy for a thermal fuse having a melting point of 135 ° C. to 145 ° C., an alloy containing lead as a kind of raw material metal (hereinafter referred to as a lead alloy) has been used exclusively.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年電気製品
が廃棄されるとその中に組み込まれている温度ヒューズ
から鉛が自然環境中に溶出することが問題となってい
る。環境中に溶出した鉛を人間が摂取すると鉛中毒にな
り、摂取量により、疲労感、睡眠不足、便秘、震え、腹
痛、貧血、神経炎、脳変質症等の中毒症状が現れる。し
たがって、鉛による環境汚染を防止するため、可能な限
り工業材料として鉛を使用しないことが世界的に要求さ
れており、鉛に代わる工業材料の検討が、業界において
重要な課題の一つとなっている。
However, when electric appliances are discarded in recent years, there is a problem that lead elutes from the thermal fuse incorporated therein into the natural environment. When humans take in the lead eluted into the environment, they become poisoned, and depending on the amount of intake, toxic symptoms such as fatigue, lack of sleep, constipation, trembling, abdominal pain, anemia, neuritis, and cerebral degeneration appear. Therefore, in order to prevent environmental pollution due to lead, it is required worldwide not to use lead as an industrial material as much as possible, and studying industrial materials to replace lead is one of the important issues in the industry. I have.

【0006】そこで、鉛を含まない温度ヒューズおよび
ヒューズ素子用線材を形成する可溶合金に関し鋭意研究
を重ねた結果、本発明の発明者は、鉛を含有させなくて
も135℃以上145℃以下の温度において溶融する可
溶合金を得ることができるとの知見を得た。
Accordingly, as a result of intensive studies on a fusible alloy for forming a lead-free thermal fuse and a wire for a fuse element, the inventors of the present invention have found that even if lead is not contained, the present invention provides a temperature of 135 ° C. to 145 ° C. It has been found that a fusible alloy that melts at a temperature of can be obtained.

【0007】本発明の温度ヒューズおよび温度ヒューズ
素子用線材は、上記知見に基づいてなされたものであ
り、可溶合金中に鉛を含有させずに、135℃以上14
5℃以下の溶断温度を確保しうる温度ヒューズを提供す
ることを課題とする。また、この温度ヒューズの製造に
好適な温度ヒューズ素子用線材を提供することを課題と
する。
The thermal fuse and the wire for thermal fuse element of the present invention have been made based on the above findings, and have a temperature of 135 ° C. or more without containing lead in the fusible alloy.
An object of the present invention is to provide a thermal fuse capable of securing a fusing temperature of 5 ° C. or less. It is another object of the present invention to provide a wire for a thermal fuse element suitable for manufacturing the thermal fuse.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の温度ヒューズ
は、所定の温度で溶断するヒューズ素子を有する温度ヒ
ューズであって、ヒューズ素子は、0.1重量%以上
1.5重量%以下の銀と、35重量%以上50重量%以
下のスズと、残部のビスマスとからなる可溶合金により
形成されていることを特徴とする。
A thermal fuse according to the present invention is a thermal fuse having a fuse element that blows at a predetermined temperature, wherein the fuse element has a silver content of 0.1% by weight or more and 1.5% by weight or less. And a fusible alloy comprising 35% by weight or more and 50% by weight or less of tin and the balance of bismuth.

【0009】また、本発明の温度ヒューズ素子用線材
は、0.1重量%以上1.5重量%以下の銀と、35重
量%以上50重量%以下のスズと、残部のビスマスとか
らなる可溶合金により形成されていることを特徴とす
る。
Further, the wire for a thermal fuse element of the present invention may be composed of 0.1% to 1.5% by weight of silver, 35% to 50% by weight of tin, and the balance of bismuth. It is characterized by being formed of a molten alloy.

【0010】本発明の発明者は、鉛を含まず、かつ13
5℃以上145℃以下の温度で溶融するようなヒューズ
用可溶合金について検討し、比較的低融点であるスズ、
ビスマスに着目し、この二種類の金属からなる合金(S
n−Bi合金)について研究した。このなかでもビスマ
スは、従来使用されていた鉛合金においても、その融点
を下げるため、合金中に10重量%〜60重量%程度含
まれていた。したがって、溶融温度が135℃以上14
5℃以下であるようなSn−Bi合金の組成を決定する
際においても、従来の鉛合金と同様に、合金中のビスマ
スの含有率は高く設定する必要がある。しかし、ビスマ
スは硬度は高いが延性に乏しく、また脆いという性質を
有するため、ビスマス含有率の高いSn−Bi合金にも
この性質が現れてしまう。
The inventor of the present invention has found that lead-free and 13
A fusible alloy for fuses that melts at a temperature of 5 ° C. or more and 145 ° C. or less was studied, and tin, which has a relatively low melting point,
Focusing on bismuth, an alloy consisting of these two metals (S
n-Bi alloy). Of these, bismuth was included in the conventional lead alloys in an amount of about 10% by weight to 60% by weight in order to lower the melting point. Therefore, the melting temperature is 135 ° C. or higher14
When determining the composition of the Sn—Bi alloy such that the temperature is 5 ° C. or lower, the bismuth content in the alloy needs to be set high as in the case of the conventional lead alloy. However, bismuth has high hardness but poor ductility and is brittle, so this property appears in Sn-Bi alloys with a high bismuth content.

【0011】そこで、本発明の発明者は新たに銀に着目
し、Sn−Bi合金にさらに銀を加えたSn−Bi−A
g合金について研究した。銀はビスマスと同様に合金の
融点を下げる性質を有するが、ビスマスとは逆に金属で
は金についで延性が高い。また、銀は合金中にて他の金
属と微細な金属間化合物を作り、合金組織を微細化し、
合金の強度を上げる性質をも有する。したがって、ビス
マス含有率が高い無鉛可溶合金であっても、合金中の銀
の含有率を調整することにより、鉛合金と同等の溶融温
度、延性を有する無鉛可溶合金を得ることができる。
Therefore, the inventor of the present invention has newly focused on silver and has developed Sn-Bi-A by further adding silver to the Sn-Bi alloy.
g alloy was studied. Silver has the property of lowering the melting point of the alloy, similar to bismuth, but, contrary to bismuth, metal is more ductile than gold. Also, silver forms fine intermetallic compounds with other metals in the alloy, refines the alloy structure,
It also has the property of increasing the strength of the alloy. Therefore, even for a lead-free fusible alloy having a high bismuth content, a lead-free fusible alloy having a melting temperature and ductility equivalent to those of a lead alloy can be obtained by adjusting the silver content in the alloy.

【0012】ただし、このような無鉛可溶合金を得るた
めには、新たに生ずる以下の派生的問題点を克服する必
要がある。まず、合金中の銀の含有率を上げすぎると、
銀が合金中にて作る金属間化合物が粗大となる。合金中
に粗大な金属間化合物が初晶として晶出すると合金が脆
くなるという問題がある。また、銀はスズ、ビスマスと
比較して高価なため、本発明の目的を達成できる範囲内
で銀含有率は低く設定する必要がある。さらに、前述し
たようにヒューズの溶断温度は、可溶合金の融点により
決まる。しかし、電気回路周辺の温度が、可溶合金の固
相面温度に達するとヒューズは溶け始めるため、合金の
液相面温度と固相面温度との差(以下△Tと称す)が大
きいと、固相面温度に達してから液相面温度に達するま
で時間がかかることになる。△Tが大きいということ
は、ヒューズの溶断に時間がかかることを意味してお
り、溶断に時間がかかると半導体等の電子部品が破損す
るおそれがある。このため、ヒューズには所望の温度で
迅速に溶断する速断性が要求され、可溶合金の△Tは可
能な限り小さい方が望ましく、究極的には0℃であるこ
とが望ましい。△Tを0℃とするには、液相面温度と固
相面温度を等しくする必要があり、すなわち共融組成の
可溶合金を得ることが必要である。
However, in order to obtain such a lead-free fusible alloy, it is necessary to overcome the following problems that arise newly. First, if the content of silver in the alloy is too high,
The intermetallic compound that silver makes in the alloy becomes coarse. When a coarse intermetallic compound is crystallized as a primary crystal in the alloy, there is a problem that the alloy becomes brittle. Further, since silver is more expensive than tin and bismuth, it is necessary to set the silver content low within a range that can achieve the object of the present invention. Further, as described above, the fusing temperature of the fuse is determined by the melting point of the fusible alloy. However, when the temperature around the electric circuit reaches the solidus temperature of the fusible alloy, the fuse begins to melt, so that the difference between the liquidus temperature and the solidus temperature of the alloy (hereinafter referred to as ΔT) is large. It takes a long time to reach the liquidus surface temperature after reaching the solidus surface temperature. A large ΔT means that it takes a long time to blow the fuse, and if the blow takes a long time, there is a possibility that electronic components such as semiconductors may be damaged. For this reason, the fuse is required to have a quick-disconnect property to quickly melt at a desired temperature, and it is desirable that the △ T of the fusible alloy be as small as possible, and ultimately 0 ° C. In order to make ΔT 0 ° C., the liquidus surface temperature and the solidus surface temperature must be equal, that is, it is necessary to obtain a fusible alloy having a eutectic composition.

【0013】前述した無鉛可溶合金からなる本発明の温
度ヒューズは、従来の鉛合金製温度ヒューズと同様に1
35℃以上145℃以下の溶断温度を確保し、また上記
派生的問題点をも克服することができる実用的な温度ヒ
ューズとなる。また、通常のビスマス含有率の高い合金
からなる温度ヒューズ素子用線材と比較して、上記可溶
合金からなる本発明の温度ヒューズ素子用線材は、適度
な延性を有し、細線化することができるため、耐熱性の
低い電子部品や小型電子機器等に使用することができ
る。
The thermal fuse of the present invention made of the above-mentioned lead-free fusible alloy has the same characteristics as the conventional thermal fuse made of lead alloy.
This is a practical thermal fuse that can ensure a fusing temperature of 35 ° C. or more and 145 ° C. or less and can also overcome the above-mentioned problems. In addition, compared to a wire for a thermal fuse element made of an alloy having a high bismuth content, the wire for a thermal fuse element of the present invention made of the above-mentioned fusible alloy has an appropriate ductility and can be thinned. Therefore, it can be used for electronic components with low heat resistance, small electronic devices, and the like.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の温度ヒューズおよ
び温度ヒューズ素子用線材の実施の形態について、可溶
合金、温度ヒューズ、温度ヒューズ素子用線材の項目ご
とにそれぞれ説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a thermal fuse and a thermal fuse element wire according to the present invention will be described below for each of the items of fusible alloy, thermal fuse, and thermal fuse element wire.

【0015】〈可溶合金〉図1にSn−Bi−Ag合金
の液相面図を示す。図中、点AはAg−Sn二元系合金
の共融点を、点BはSn−Bi−Ag三元系合金の共融
点をそれぞれ示す。
<Soluble Alloy> FIG. 1 shows a liquid phase diagram of the Sn—Bi—Ag alloy. In the figure, point A indicates the eutectic point of the Ag-Sn binary alloy, and point B indicates the eutectic point of the Sn-Bi-Ag ternary alloy.

【0016】まず、本発明の温度ヒューズおよび温度ヒ
ューズ素子用線材の形成材料である可溶合金の態様につ
いて説明する。本発明の温度ヒューズおよび線材に使用
される可溶合金は、0.1重量%以上1.5重量%以下
の銀と、35重量%以上50重量%以下のスズと、残部
のビスマスとからなる。可溶合金をこの様な組成とした
理由を、図1を参照しながら説明する。
First, an embodiment of a fusible alloy which is a material for forming a thermal fuse and a thermal fuse element wire according to the present invention will be described. The fusible alloy used for the thermal fuse and the wire of the present invention is composed of 0.1% to 1.5% by weight of silver, 35% to 50% by weight of tin, and the balance of bismuth. . The reason why the fusible alloy has such a composition will be described with reference to FIG.

【0017】まず、合金中の銀含有率について説明す
る。前述したように銀は合金中にて他の合金と微細な金
属間化合物を作り、合金組織を微細化し、合金の強度を
上げる性質を有する。例えば、Ag−Sn二元系合金で
は、図1に示すように粒径が1μm以下の非常に微細な
Ag3Sn金属間化合物を作る。合金中の銀の含有率が
高くなるにしたがって、この微細な金属間化合物の量が
増えるため合金の強度および延性は上昇し、図1中点A
で示す共融組成(3.5重量%Ag−96.5重量%S
n)のときピークに達する。しかし、合金が過共融組成
(すなわちAg>3.5重量%となる組成)を有するよ
うになると、合金の強度および延性は徐々に劣化する。
これは初晶として粒径が数10μm以上の粗大なAg3
Sn板状晶が晶出するようになるからである。したがっ
て、銀の含有率は共融組成付近に設定する必要がある。
共融組成を保ちながらAg−Sn二元系合金に徐々にビ
スマスを加えていくと図1中に示す曲線AB(Ag−S
n二元共融線の投影線)に沿って共融組成中の銀含有率
は下がり、最終的には点Bの組成(43.5重量%Sn
−55.8重量%Bi−0.7重量%Ag)、すなわち
Sn−Bi−Ag三元系合金の共融組成(共融温度13
5℃)となる。銀の含有率は共融組成付近とする必要が
あり、また前述したようにヒューズおよび線材の製造コ
スト抑制のため高価な銀の含有率は低い方が好ましい。
したがって、本発明のヒューズおよび線材を形成する可
溶合金の銀含有率は0.1重量%以上1.5重量%以下
とした。
First, the silver content in the alloy will be described. As described above, silver has the property of forming a fine intermetallic compound with another alloy in the alloy, making the alloy structure finer, and increasing the strength of the alloy. For example, in the case of an Ag—Sn binary alloy, as shown in FIG. 1, a very fine Ag 3 Sn intermetallic compound having a particle size of 1 μm or less is produced. As the content of silver in the alloy increases, the amount of the fine intermetallic compound increases, so that the strength and ductility of the alloy increase.
Eutectic composition (3.5% by weight of Ag-96.5% by weight of S)
The peak is reached at the time of n). However, when the alloy has a hypereutectic composition (ie, a composition where Ag> 3.5% by weight), the strength and ductility of the alloy gradually deteriorate.
This is due to the coarse Ag 3 having a grain size of several tens μm or more as the primary crystal.
This is because the Sn platelet crystallizes. Therefore, the silver content needs to be set near the eutectic composition.
When bismuth is gradually added to the Ag-Sn binary alloy while maintaining the eutectic composition, a curve AB (Ag-S
n along the projection line of the binary eutectic line), the silver content in the eutectic composition decreases, and finally the composition at point B (43.5 wt% Sn)
−55.8 wt% Bi-0.7 wt% Ag), that is, the eutectic composition of the Sn—Bi—Ag ternary alloy (eutectic temperature 13
5 ° C). The silver content needs to be near the eutectic composition, and as described above, the content of expensive silver is preferably low in order to suppress the manufacturing costs of fuses and wires.
Therefore, the fusible alloy forming the fuse and wire of the present invention has a silver content of 0.1% by weight or more and 1.5% by weight or less.

【0018】次に、合金中のビスマス含有率について説
明する。前述したように、ビスマスは、硬度は高いが延
性に乏しく脆いという性質を有する。合金中のビスマス
含有率が高いと、このビスマスの性質が合金にも現れる
ようになる。しかし、本発明のヒューズおよび線材を形
成する合金においては、このビスマスの性質が合金に現
れるのを解消するため銀を添加している。したがって、
従来使用されていたビスマス含有合金と同程度にビスマ
スを含んでいても合金が脆くなることはない。そこで、
本発明のヒューズおよび線材を形成する可溶合金のビス
マス含有率の上限値は60重量%未満とした。
Next, the bismuth content in the alloy will be described. As described above, bismuth has a property of high hardness but poor ductility and brittleness. If the bismuth content in the alloy is high, this property of bismuth also appears in the alloy. However, in the alloy for forming the fuse and wire of the present invention, silver is added in order to prevent the property of bismuth from appearing in the alloy. Therefore,
The alloy does not become brittle even if it contains bismuth to the same extent as the conventionally used bismuth-containing alloy. Therefore,
The upper limit of the bismuth content of the fusible alloy forming the fuse and wire of the present invention was less than 60% by weight.

【0019】最後に、合金中のスズ含有率について説明
する。前述したように合金中の銀含有率は共融組成付近
とする必要があるため、共融組成付近を含むべくスズ含
有率は40重量%以上50重量%以下とした。
Finally, the tin content in the alloy will be described. As described above, since the silver content in the alloy needs to be near the eutectic composition, the tin content is set to 40% by weight or more and 50% by weight or less to include the vicinity of the eutectic composition.

【0020】上記の理由から、図1中に斜線で示すよう
に、本発明の温度ヒューズおよびヒューズ素子用線材を
形成する可溶合金は、銀が0.1重量%以上1.5重量
%以下、スズが35重量%以上50重量%以下、残部が
ビスマスという組成を有するものとした。
For the above reasons, as shown by hatching in FIG. 1, the fusible alloy forming the thermal fuse and the wire for the fuse element of the present invention contains silver in an amount of 0.1% by weight or more and 1.5% by weight or less. And tin in the range of 35% by weight to 50% by weight, with the balance being bismuth.

【0021】この組成範囲内において、銀、スズ、ビス
マスの配合比を変えることにより、合金の融点を自在に
コントロールすることができ、135℃から145℃の
間の任意の目標温度に対応する温度ヒューズおよび線材
を提供することができる。また、この組成範囲は共融点
およびその近傍を含むため、この範囲内のいずれに組成
を設定しても△Tが極めて小さい良好な可溶合金を得る
ことができる。
By changing the mixing ratio of silver, tin, and bismuth within this composition range, the melting point of the alloy can be freely controlled, and the temperature corresponding to an arbitrary target temperature between 135 ° C. and 145 ° C. Fuses and wires can be provided. Further, since this composition range includes the eutectic point and its vicinity, a good fusible alloy with extremely small ΔT can be obtained regardless of the composition set within this range.

【0022】なお、可溶合金中には、原料金属等から不
可避の不純物が混入することも考えられる。本発明のヒ
ューズおよび線材を構成する可溶合金は不純物の混入を
特に除外するものではなく、上記組成を有する合金に
は、合金中に不可避の不純物が混入しているものも該当
する。
It is conceivable that unavoidable impurities from the raw material metal and the like may be mixed into the fusible alloy. The fusible alloy constituting the fuse and the wire of the present invention does not specifically exclude the inclusion of impurities, and the alloy having the above composition also includes alloys in which unavoidable impurities are incorporated.

【0023】〈温度ヒューズ〉本発明の温度ヒューズの
実施の形態について、図を参照しながら説明する。図2
に本発明の温度ヒューズの一例として筒型温度ヒューズ
の断面図を示す。図2に示す温度ヒューズ1は、一定の
温度で溶断するヒューズ素子10と、ヒューズ素子10
の両端に接合され電流を通すリード線2と、ヒューズ素
子10の周囲に円柱状に充てんされヒューズ素子溶断後
に溶断面を被い再度導通が生じるのを防ぐフラックス1
1と、ヒューズ素子10、フラックス11およびリード
線2の一部を収納する円筒状のセラミックケース12と
からなる。
<Thermal Fuse> An embodiment of the thermal fuse of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
FIG. 1 shows a sectional view of a cylindrical thermal fuse as an example of the thermal fuse of the present invention. The thermal fuse 1 shown in FIG. 2 includes a fuse element 10 that blows at a constant temperature and a fuse element 10.
And a flux 1 filled around the fuse element 10 in a columnar shape and covering the fused surface after the fuse element is blown to prevent conduction again.
1 and a cylindrical ceramic case 12 for housing a part of the fuse element 10, the flux 11 and the lead wire 2.

【0024】電子機器においては、温度ヒューズ1は例
えば電池等の電源と電気回路等との間に設置される。何
らかの原因で、温度ヒューズ1の周辺温度が上昇し、温
度ヒューズ1の設定温度に達すると、ヒューズ素子10
は溶断し、その溶断面をフラックス11が覆い、電源と
回路等との導通を遮断する。このようにして温度ヒュー
ズ1は電源、電気回路等を保護することができる。
In an electronic device, the thermal fuse 1 is installed between a power supply such as a battery and an electric circuit. When the temperature around the thermal fuse 1 rises for some reason and reaches the set temperature of the thermal fuse 1, the fuse element 10
Is melted, the flux 11 covers the melted section, and the conduction between the power supply and the circuit is cut off. In this way, the thermal fuse 1 can protect a power supply, an electric circuit, and the like.

【0025】本実施形態の温度ヒューズ1の製造方法に
ついては、従来からヒューズの製造に用いられている種
々の方法により製造することができる。例えば、後述す
る線材を切断しヒューズ素子10を形成し、このヒュー
ズ素子10とリード線2とを接合し、ヒューズ素子10
の周囲にフラックス11を充てんし、さらにその外側
に、ヒューズ素子10等を外部から保護するためセラミ
ックケース12を設置する方法により製造することがで
きる。
The method of manufacturing the thermal fuse 1 of the present embodiment can be performed by various methods conventionally used for manufacturing a fuse. For example, a wire to be described later is cut to form a fuse element 10, and the fuse element 10 and the lead wire 2 are joined to form a fuse element 10.
And a method in which a ceramic case 12 for protecting the fuse element 10 and the like from the outside is provided by filling a flux 11 around the surroundings.

【0026】なお、本発明の温度ヒューズは、図2に示
す筒型ヒューズの他、つめ付きヒューズ、管型ヒュー
ズ、栓型ヒューズ等従来用いられている様々な形状の温
度ヒューズとすることができる。
The thermal fuse of the present invention can be various types of thermal fuses conventionally used, such as a fuse with a nail, a tubular fuse, and a plug-type fuse, in addition to the cylindrical fuse shown in FIG. .

【0027】また、本発明の温度ヒューズは、135℃
から145℃という温度領域の任意の温度に対し、迅速
に溶断させることができる。このため、比較的耐熱性の
低い電子機器の保護用等、多岐にわたる用途に使用する
ことができる。
The thermal fuse of the present invention has a temperature of 135 ° C.
145 ° C. to any temperature in a temperature range of 145 ° C. Therefore, it can be used in a wide variety of applications such as protection of electronic devices having relatively low heat resistance.

【0028】〈温度ヒューズ素子用線材〉次に、前述し
た温度ヒューズに用いられる本発明の温度ヒューズ素子
用線材の実施の形態について説明する。本発明の線材
は、従来線材の製造に用いられてきた種々の方法により
製造することができる。その一例として引抜き法につい
て説明する。
<Temperature Fuse Element Wire> Next, an embodiment of the temperature fuse element wire of the present invention used in the above-described temperature fuse will be described. The wire of the present invention can be manufactured by various methods conventionally used for manufacturing wires. The drawing method will be described as an example.

【0029】引抜き法は、線材を構成する可溶合金の原
料を溶融炉に配合する原料配合工程、配合した原料を溶
融させ合金を調製し型に流し込みビレットを作るビレッ
ト作製工程、ビレットから粗線を作製する押出し工程、
粗線から細線を成形する伸線工程からなる。
The drawing method includes a raw material blending step of blending the raw material of the fusible alloy constituting the wire into a melting furnace, a step of melting the blended raw materials, preparing an alloy and pouring the alloy into a mold to form a billet; An extrusion process to make the
It consists of a drawing step of forming a fine wire from a coarse wire.

【0030】まず、原料配合工程では、線材の原料であ
るスズ、ビスマス、銀の地金を所望の組成となるように
秤量、配合し溶融炉に投入する。次に、ビレット作製工
程では、配合した原料を300〜350℃の温度下で溶
融させSn−Bi−Ag合金を調製し、溶融状態の調製
合金を型に流し込み、柱状のビレットを作製する。次
に、押出し工程では、型からビレットを取り出し、押出
し成形機にかけ、押し出し成形することで粗線を作製す
る。最後に、伸線工程では、粗線を引抜き成形機にか
け、成形機に設けられたダイス孔から線状の合金を引き
抜くことにより細線、すなわち線材を成形する。引き抜
きは線状の合金を多数のダイス隙間を通すことにより行
う。このダイスは順次径が小さくなっており、多数のダ
イスを通る間に所定の径が得られるようになっている。
ダイスにより合金に張力が加えられ、本実施形態の線材
となる。
First, in a raw material blending step, tin, bismuth, and silver base metals, which are raw materials of a wire, are weighed and blended so as to have a desired composition, and then put into a melting furnace. Next, in the billet production step, the blended raw materials are melted at a temperature of 300 to 350 ° C. to prepare an Sn—Bi—Ag alloy, and the prepared alloy in a molten state is poured into a mold to produce a columnar billet. Next, in the extrusion step, the billet is taken out of the mold, set in an extruder, and extruded to form a coarse wire. Finally, in the wire drawing step, the coarse wire is applied to a drawing forming machine, and a thin alloy, that is, a wire is formed by drawing a linear alloy from a die hole provided in the forming machine. The drawing is performed by passing a linear alloy through a large number of die gaps. The diameter of the dice is gradually reduced so that a predetermined diameter can be obtained while passing through a large number of dice.
A tension is applied to the alloy by the die, and the wire is formed in the present embodiment.

【0031】上記引抜き法のように、張力により線材を
成形する方法においては、線材中のビスマス含有率が高
いと、引抜き成形時に線材が切れてしまう。一方、本実
施形態の温度ヒューズ素子用線材は、銀を適量含有させ
ており適度な延性を有するため、前述した引抜き法のよ
うな張力により線材を成形する方法を用いて製造するこ
とが可能である。張力により成形した線材は、押出し成
形等他の成形法により製造した線材と比較して、より細
くすることが可能である。このような細い線材は、例え
ばボビン等に巻き付けコンパクトに収納することができ
るため保管性に優れている。なお、線材は、軸方向に対
する垂直方向の断面が真円状のものの他、楕円状、多角
形状等従来用いられている様々な断面形状の線材とする
ことができる。
In the method of forming a wire by tension as in the above-described drawing method, if the bismuth content in the wire is high, the wire is cut during the drawing. On the other hand, since the wire for a thermal fuse element of the present embodiment contains an appropriate amount of silver and has appropriate ductility, it can be manufactured using a method of forming a wire by tension such as the above-described drawing method. is there. A wire formed by tension can be made thinner than a wire manufactured by another forming method such as extrusion. Such a thin wire can be wound around a bobbin or the like, for example, and can be stored compactly, so that it has excellent storage properties. The wire may have various cross-sectional shapes conventionally used, such as an elliptical shape and a polygonal shape, in addition to a true circular shape in a cross section in a direction perpendicular to the axial direction.

【0032】他の方法で製造した線材と比較して、より
細くすることができる本発明の線材は、使用に際し以下
の要求に応えることができる。温度ヒューズにおいて
は、速断性を確保するため、線材からなるヒューズ素子
はヒューズ内において一定の張力がかけられた状態で設
置される場合が多い。この状態で設置されたヒューズ素
子は、断面積が小さいほどより迅速に溶断するので、温
度ヒューズに用いる線材は断面積が小さいことが要求さ
れる。本発明の線材は、他の方法で製造した線材より細
いため、すなわち断面積が小さいため、この要求に充分
応えることができる。
The wire of the present invention, which can be made finer than wires manufactured by other methods, can meet the following requirements when used. In a thermal fuse, a fuse element made of a wire is often installed in a state where a constant tension is applied in the fuse in order to ensure quick disconnection. Since the fuse element installed in this state blows more rapidly as the cross-sectional area is smaller, the wire used for the thermal fuse is required to have a smaller cross-sectional area. Since the wire of the present invention is thinner than a wire manufactured by another method, that is, has a smaller cross-sectional area, it can sufficiently meet this demand.

【0033】また、本発明の線材は溶断温度が135℃
以上145℃以下だが、この温度域で溶断する線材を有
するヒューズは、小型電子機器用としてよく利用されて
いる。小型電子機器においてはその部品も小さいことが
必要とされるため、温度ヒューズに用いる線材の断面積
も0.3mm2以下であることが要求される。従来のビ
スマス含有率の高い合金製線材でこの要求に応えること
ができるものは存在しなかった。しかし、本発明の線材
は他の方法で製造した線材よりも細いため、この要求に
も充分応えることができる。
The wire of the present invention has a fusing temperature of 135 ° C.
A fuse having a wire that is not less than 145 ° C. but melts in this temperature range is often used for small electronic devices. Since small electronic devices are required to have small components, the cross-sectional area of a wire used for a thermal fuse is required to be 0.3 mm 2 or less. There is no conventional alloy wire having a high bismuth content that can meet this demand. However, since the wire of the present invention is thinner than a wire manufactured by another method, it can sufficiently meet this demand.

【0034】[0034]

【実施例】上記実施形態に基づいて、所定の組成を有す
るインゴットを作製し、このインゴットから試料を採取
して実験を行った。これを実施例として説明する。
EXAMPLES Based on the above embodiment, an ingot having a predetermined composition was produced, and a sample was taken from this ingot for an experiment. This will be described as an example.

【0035】〈実施例〉実施例の試料は、1.0重量%
の銀、42重量%のスズ、57重量%のビスマスという
組成を有する可溶合金により構成されている。この試料
は以下の方法により製造した。まず、純度99.99%
の銀、純度99.99%のスズ、純度99.99%のビ
スマスを秤量し、溶融炉に投入した。次に、原料を溶融
炉にて300℃の温度下で溶融攪拌して合金の調製を行
い、調製合金を型に流し込み放冷し、脱型した。このよ
うにして作製したインゴットから試料を採取し、これを
実施例とした。また、調製合金を型に流し込む際、化学
分析にて合金組成の確認を行った。
<Example> The sample in the example was 1.0% by weight.
Of silver, 42% by weight of tin and 57% by weight of bismuth. This sample was manufactured by the following method. First, purity 99.99%
Of silver, 99.99% pure tin, and 99.99% pure bismuth were weighed and placed in a melting furnace. Next, the raw material was melted and stirred at a temperature of 300 ° C. in a melting furnace to prepare an alloy, and the prepared alloy was poured into a mold, allowed to cool, and demolded. A sample was collected from the ingot thus manufactured, and this was used as an example. When the prepared alloy was poured into a mold, the composition of the alloy was confirmed by chemical analysis.

【0036】〈実験方法〉実験は、実施例の試料を加熱
炉にて徐々に加熱し、熱分析計(以下TAと称す)、示
差走査熱量計(以下DSCと称す)を用いて試料につい
ての溶融温度特性を調べることにより行った。加熱炉の
昇温パターンは、実験前の温度を50℃、昇温速度を毎
分10℃、最終保持温度を200℃とした。
<Experiment Method> In the experiment, the sample of the example was gradually heated in a heating furnace, and the sample was analyzed using a thermal analyzer (hereinafter referred to as TA) and a differential scanning calorimeter (hereinafter referred to as DSC). This was performed by examining the melting temperature characteristics. The heating pattern of the heating furnace was 50 ° C. before the experiment, the heating rate was 10 ° C./min, and the final holding temperature was 200 ° C.

【0037】〈実験結果〉この昇温パターンにて実施例
の試料を昇温したときの、TAによる測定結果を図3に
示す。図3より、温度が約133℃から約134℃にか
けて温度曲線が平らになっていることが分かる。したが
って、図3のみから見れば、実施例は、約133℃が固
相面温度、約134℃が液相面温度であり、△Tは約1
℃であると考えられる。しかし、実施例の試料を形成す
る合金の共融温度は前述したように135℃であるた
め、この温度より低い液相面温度が存在することはあり
得ない。一般的に、TAのみによる測定では、測定条件
等により時々このような測定結果がでることがあり、こ
れを補償するためDSCによる測定を同時に行う。ま
た、TAによる測定結果の全てが採用できないという訳
ではなく、絶対値(具体的には133℃、134℃とい
う値そのもの)は採用できないが、相対値(具体的には
△Tが約1℃であること)は採用できることも一般的に
広く知られている。
<Experimental Results> FIG. 3 shows the measurement results by TA when the temperature of the sample of the embodiment was raised according to this temperature rising pattern. FIG. 3 shows that the temperature curve becomes flat from about 133 ° C. to about 134 ° C. Therefore, from the standpoint of FIG. 3 only, in the example, about 133 ° C. is the solidus temperature, about 134 ° C. is the liquidus temperature, and ΔT is about 1 °.
° C. However, since the eutectic temperature of the alloy forming the sample of the example is 135 ° C. as described above, a liquidus temperature lower than this temperature cannot exist. In general, in the measurement using only TA, such a measurement result may sometimes be obtained depending on measurement conditions and the like. In order to compensate for this, measurement using DSC is performed at the same time. Further, not all the measurement results obtained by TA cannot be adopted, and absolute values (specifically, the values themselves of 133 ° C. and 134 ° C.) cannot be adopted, but relative values (specifically, ΔT is about 1 ° C.) Is generally widely known that can be adopted.

【0038】次に、DSCによる測定結果を図4に示
す。図4より、温度が約137℃のときにピーク開始点
があることが分かる。すなわち、実施例の固相面温度は
137℃であることが分かる。DSCによる測定結果よ
り実施例の固相面温度は137℃であり、またTAによ
る測定結果より△Tは1℃であることが分かった。この
ことから、実施例の液相面温度は138℃であることが
分かった。
Next, FIG. 4 shows the measurement results by DSC. FIG. 4 shows that there is a peak start point when the temperature is about 137 ° C. That is, it can be seen that the solid phase temperature of the example is 137 ° C. The solid phase temperature of the example was 137 ° C. from the measurement result by DSC, and ΔT was 1 ° C. from the measurement result by TA. From this, it was found that the liquidus surface temperature of the example was 138 ° C.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明の温度ヒューズは、所定の温度で
溶断するヒューズ素子を有する温度ヒューズであって、
前記ヒューズ素子は、0.1重量%以上1.5重量%以
下の銀と、35重量%以上50重量%以下のスズと、残
部のビスマスとからなる可溶合金により形成されている
ことを特徴とする。
The thermal fuse of the present invention is a thermal fuse having a fuse element that blows at a predetermined temperature,
The fuse element is formed of a fusible alloy composed of 0.1% to 1.5% by weight of silver, 35% to 50% by weight of tin, and the balance of bismuth. And

【0040】また本発明の温度ヒューズ素子用線材は、
0.1重量%以上1.5重量%以下の銀と、35重量%
以上50重量%以下のスズと、残部のビスマスとからな
る可溶合金により形成されていることを特徴とする。
Further, the wire for a thermal fuse element of the present invention comprises:
0.1% to 1.5% by weight of silver and 35% by weight
It is characterized by being formed of a fusible alloy comprising at least 50% by weight of tin and the balance of bismuth.

【0041】このように、可溶合金としてSn−Bi−
Ag合金を選択し、また合金中の銀含有率を調整するこ
とで、優れた溶断温度特性と適度な強度および延性を有
する温度ヒューズおよび線材となる。
As described above, Sn-Bi-
By selecting an Ag alloy and adjusting the silver content in the alloy, a thermal fuse and wire having excellent fusing temperature characteristics and appropriate strength and ductility can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】Sn−Bi−Ag合金の液相面図である。FIG. 1 is a liquidus surface diagram of a Sn—Bi—Ag alloy.

【図2】温度ヒューズの断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a thermal fuse.

【図3】実施例のTAによる測定結果を示すグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph showing a measurement result by TA in Examples.

【図4】実施例のDSCによる測定結果を示すグラフで
ある。
FIG. 4 is a graph showing a measurement result by DSC of an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A:Ag−Sn二元系合金の共融点 B:Sn−Bi−Ag三元系合金の共融点 1:温度ヒューズ 10:ヒューズ素子 11:フラックス 12:セラミックケース 2:リード線 A: Eutectic melting point of Ag-Sn binary alloy B: Eutectic melting point of Sn-Bi-Ag ternary alloy 1: Thermal fuse 10: Fuse element 11: Flux 12: Ceramic case 2: Lead wire

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の温度で溶断するヒューズ素子を有
する温度ヒューズであって、前記ヒューズ素子は、0.
1重量%以上1.5重量%以下の銀と、35重量%以上
50重量%以下のスズと、残部のビスマスとからなる可
溶合金により形成されていることを特徴とする温度ヒュ
ーズ。
1. A thermal fuse having a fuse element that blows at a predetermined temperature, wherein the fuse element includes a fuse element.
A thermal fuse characterized by being formed of a fusible alloy comprising 1% by weight to 1.5% by weight of silver, 35% by weight to 50% by weight of tin, and the balance of bismuth.
【請求項2】 0.1重量%以上1.5重量%以下の銀
と、35重量%以上50重量%以下のスズと、残部のビ
スマスとからなる可溶合金により形成されている温度ヒ
ューズ素子用線材。
2. A thermal fuse element formed of a fusible alloy comprising 0.1% to 1.5% by weight of silver, 35% to 50% by weight of tin, and the remaining bismuth. Wire.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1429359A2 (en) * 2002-12-13 2004-06-16 Uchihashi Estec Co., Ltd. Alloy type thermal fuse and material for a thermal fuse element
KR100950907B1 (en) * 2002-02-08 2010-04-05 유렌코 보포르스 아베 Decoppering agent

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