JP2002025406A - Temperature fuse and wire material for temperature fuse element - Google Patents

Temperature fuse and wire material for temperature fuse element

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JP2002025406A
JP2002025406A JP2000200945A JP2000200945A JP2002025406A JP 2002025406 A JP2002025406 A JP 2002025406A JP 2000200945 A JP2000200945 A JP 2000200945A JP 2000200945 A JP2000200945 A JP 2000200945A JP 2002025406 A JP2002025406 A JP 2002025406A
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wire
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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    • H01H37/76Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature fuse which can secure meltdown temperature from 175 deg.C or higher to 185 deg.C or 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 bismuth of 1 weight% or more and 10 weight% or less, zinc of 3 weight% or more and 13 weight% or less and the rest of tin. Furthermore, a wire material for the temperature fuse element is also formed from a fusible alloy of similar composition. That it to say, by adjusting the bismuth content and indium content in the fusible alloy, a temperature fuse and the 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175℃以上1
85℃以下の比較的低温におい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,
The present invention relates to a thermal fuse having a thermal fuse element formed of a lead-free fusible alloy that melts at a relatively low temperature of 85 ° C. or less, and a wire for the thermal fuse element.

【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。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、組成を選択するのは極めて重要であ
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. The fusing temperature of a fuse depends on the melting point (liquidus temperature) of the fusible alloy constituting the fuse element in the thermal fuse, and the melting point is determined by the constituent metals of the alloy and the compounding ratio thereof, that is, the composition. Therefore, the choice of composition is extremely important.

【0003】従来、融点が175℃以上185℃以下で
ある温度ヒューズ用可溶合金としてはもっぱら成分金属
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 175 ° C. or more and 185 ° C. or less, an alloy containing lead as a component metal (hereinafter referred to as a lead alloy) has been used.

【0004】[0004]

【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.

【0005】そこで、鉛を含まない温度ヒューズのヒュ
ーズ素子およびヒューズ素子用線材を構成する可溶合金
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175℃以上185℃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。
Therefore, as a result of intensive studies on the fusible alloy constituting the fuse element of the thermal fuse containing no lead and the wire rod for the fuse element, the inventors of the present invention have found that even if lead is not contained, 175 ° C. or higher. It has been found that a fusible alloy that melts at a temperature of 185 ° C. or lower can be obtained.

【0006】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、175℃以上18
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。
[0006] 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 175 ° C or higher 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.

【0007】[0007]

【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、1重量%以上10重
量%以下のビスマスと、1重量%以上10重量%以下の
インジウムと、3重量%以上13重量%以下の亜鉛と、
残部のスズ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 includes 1% by weight to 10% by weight of bismuth and 1% by weight. % To 10% by weight of indium, 3% to 13% by weight of zinc,
It is characterized by being formed of a fusible alloy composed of the remaining tin.

【0008】また、本発明の温度ヒューズ素子用線材
は、1重量%以上10重量%以下のビスマスと、1重量
%以上10重量%以下のインジウムと、3重量%以上1
3重量%以下の亜鉛と、残部のスズ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。
[0008] Further, the wire for a thermal fuse element of the present invention comprises 1 wt% to 10 wt% of bismuth, 1 wt% to 10 wt% of indium, and 3 wt% to 1 wt%.
It is characterized by being formed of a fusible alloy comprising 3% by weight or less of zinc and the balance of tin.

【0009】本発明の発明者は、鉛を含まず、かつ17
5℃以上185℃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、比較的低融点でありまた安
価であるスズ、亜鉛に着目し、Sn−Zn二元系合金を
考えた。しかし、Sn−Zn二元系合金の共融点は19
8.5℃であるため、Sn−Zn合金からはこの温度以
下で溶融するようなヒューズは作れない。175℃以上
185℃以下で溶融する合金を得るためには、Sn−Z
n合金にさらに第三成分を含有させ、融点を下げる必要
がある。そこで、本発明の発明者はビスマスに着目し
た。ビスマスは、合金に含有させるとその合金の融点を
下げる性質がある。本発明の発明者はSn−Zn合金に
ビスマスを含有させSn−Zn−Bi合金を調製するこ
とで、合金の融点を185℃以下にすることができると
の知見を得た。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
有率の高い合金にもこの性質が現れてしまう。そこで、
さらに本発明の発明者はインジウムに着目した。インジ
ウムは、ビスマスと同様に合金の融点を下げる役割を有
する反面、ビスマスとは対称的に延性に富み、硬度が低
いという性質を有する。したがってさらにインジウムを
Sn−Zn−Bi合金に含有させSn−Zn−Bi−I
n合金を調製し、この合金中のビスマスおよびインジウ
ム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。
The inventor of the present invention has found that lead-free and 17
A fusible alloy for a fuse that melts at a temperature of 5 ° C. or more and 185 ° C. or less was studied, and a tin-zinc binary alloy was considered with a focus on tin and zinc, which have relatively low melting points and are inexpensive. However, the eutectic point of the Sn—Zn binary alloy is 19
Since the temperature is 8.5 ° C., a fuse that melts below this temperature cannot be made from the Sn—Zn alloy. In order to obtain an alloy that melts at 175 ° C or more and 185 ° C or less, Sn-Z
It is necessary to add a third component to the n alloy to lower the melting point. Therefore, the inventor of the present invention focused on bismuth. Bismuth has a property of lowering the melting point of the alloy when contained in the alloy. The inventor of the present invention has found that the melting point of the alloy can be reduced to 185 ° C. or lower by preparing the Sn—Zn—Bi alloy by adding bismuth to the Sn—Zn alloy. However, bismuth has high hardness but poor ductility and is brittle, so this property appears in alloys with a high bismuth content. Therefore,
Further, the inventor of the present invention focused on indium. Indium has a role of lowering the melting point of the alloy similarly to bismuth, but has a property of being symmetrically rich in ductility and having low hardness in comparison with bismuth. Therefore, indium is further contained in the Sn-Zn-Bi alloy to make Sn-Zn-Bi-I
By preparing an n alloy and adjusting the bismuth and indium contents in this alloy, a lead-free fusible alloy having a melting temperature and ductility equivalent to those of a lead alloy can be obtained.

【0010】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、ビスマス含有率に対しインジウム含有
率を上げすぎると合金が柔らかくなりすぎる。また、イ
ンジウムはビスマス、亜鉛、スズ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インジウム含有
率は低く設定する方が望ましい。さらに、上述したよう
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、可溶合金の固相温
度に達するとヒューズは溶け始めるため、合金の液相温
度と固相温度との差(以下△Tと称す)が大きいと、固
相温度に達してから液相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30℃以内であること
が要求される。
[0010] However, in order to obtain such a lead-free fusible alloy, it is necessary to overcome the following new problems that arise. First, if the indium content is too high relative to the bismuth content, the alloy becomes too soft. Further, since indium is more expensive than bismuth, zinc and tin, it is desirable to set the indium content as low as possible within the range in which the object of the present invention can be achieved. 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 solid phase temperature of the fusible alloy, the fuse begins to melt, so if the difference between the liquid phase temperature and the solid phase temperature of the alloy (hereinafter referred to as ΔT) is large, the solid phase It takes time to reach the liquidus temperature after reaching the 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 the ΔT of the fusible alloy is required to be within 30 ° C.

【0011】上述した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175
℃以上185℃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、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。
[0011] The thermal fuse of the present invention made of the above-mentioned fusible alloy can be used as a thermal fuse of a conventional lead alloy.
This is a practical thermal fuse capable of securing a fusing temperature of not less than ℃ and not more than 185 ° C and overcoming 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. It can be used for electronic components with low heat resistance, small electronic devices, and the like.

【0012】[0012]

【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、図を参照しながらそれぞれ説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a thermal fuse and a wire for a thermal fuse element according to the present invention will be described below with reference to the drawings for each item of a fusible alloy, a thermal fuse, and a wire for a thermal fuse element. I do.

【0013】〈可溶合金〉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、1重量%以上10重量
%以下のビスマスと、1重量%以上10重量%以下のイ
ンジウムと、3重量%以上13重量%以下の亜鉛と、残
部のスズとからなる。可溶合金をこの様な組成とした理
由を図を参照しながら説明する。
<Fusible Alloy> First, an embodiment of a fusible alloy which is a material for forming a thermal fuse and a wire for a thermal fuse element of the present invention will be described. The fusible alloy used for the thermal fuse and the wire rod of the present invention includes bismuth of 1 wt% to 10 wt%, indium of 1 wt% to 10 wt%, and zinc of 3 wt% to 13 wt%. And the balance of tin. The reason why the fusible alloy has such a composition will be described with reference to the drawings.

【0014】まず、合金中の亜鉛含有率について説明す
る。図1はSn−Zn二元系合金の組成図である。図か
ら分かるように、この合金は91.2重量%Sn−8.
8重量%Znの組成で共融点Aを有し、その温度は19
8.5℃である。したがってこの合金は198.5℃以
下の温度では溶融しない。したがって、可溶合金の溶融
温度を175℃〜185℃に設定するためには、この合
金に他の金属(Bi、In)を含有させ合金の融点を下
げる必要がある。しかし、Sn−Zn二元系合金は、製
造コストも低く、また機械的特性も良好なため、他の金
属の含有率はできるだけ低い方がよい。他の金属の含有
率を低くするためには、Sn−Zn合金にて一番融点の
低い共融点付近の組成を有するものに、他の成分金属を
加えるのが効果的である。このような理由から、亜鉛含
有率を3重量%以上13重量%以下とした。
First, the zinc content in the alloy will be described. FIG. 1 is a composition diagram of a Sn—Zn binary alloy. As can be seen, the alloy was 91.2% by weight Sn-8.
It has a eutectic point A with a composition of 8% by weight Zn and a temperature of 19%.
8.5 ° C. Therefore, this alloy does not melt at temperatures below 198.5 ° C. Therefore, in order to set the melting temperature of the fusible alloy to 175 ° C. to 185 ° C., it is necessary to contain another metal (Bi, In) in this alloy to lower the melting point of the alloy. However, since the Sn-Zn binary alloy has a low production cost and good mechanical properties, the content of other metals should be as low as possible. In order to lower the content of other metals, it is effective to add other component metals to the Sn-Zn alloy having a composition near the eutectic point having the lowest melting point. For these reasons, the zinc content is set to 3% by weight or more and 13% by weight or less.

【0015】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ため、合金中のビス
マス含有率が高すぎると、このビスマスの性質が合金に
も現れる様になる。これは、合金製造工程においてビス
マス、インジウム、亜鉛、スズを溶融混合した合金融液
を冷却する際に、ビスマス含有率が高いと、融液からビ
スマスが初晶として晶出するためである。したがって、
初晶としてビスマスを晶出させないためには、ビスマス
含有率は低い方がいい。一方、低すぎると合金の融点を
下げるというビスマス含有の目的を達成できない。この
ような理由から、ビスマス含有率を1重量%以上10重
量%以下とした。
Next, the bismuth content in the alloy will be described. As described above, bismuth has properties of high hardness but poor ductility and brittleness. Therefore, if the bismuth content in the alloy is too high, the properties of bismuth will appear in the alloy. This is because, in cooling the combined liquid in which bismuth, indium, zinc, and tin are melt-mixed in the alloy manufacturing process, if the bismuth content is high, bismuth is crystallized as a primary crystal from the melt. Therefore,
In order not to crystallize bismuth as a primary crystal, the lower the bismuth content, the better. On the other hand, if it is too low, the purpose of containing bismuth, that is, lowering the melting point of the alloy, cannot be achieved. For these reasons, the bismuth content is set to 1% by weight or more and 10% by weight or less.

【0016】次に、インジウム含有率について説明す
る。インジウムは合金に含まれる元素(Bi、In、Z
n、Sn)の中で最も高価である。またインジウム含有
率が高すぎると、柔らかく延性が高いというインジウム
の性質が合金に現れるおそれがある。これらのことから
インジウム含有率は低い方がよい。一方、インジウム含
有率が低すぎると、ビスマスによる合金の脆化を中和す
るというインジウム含有の目的を達成できないおそれが
ある。このような理由から、インジウム含有率を1重量
%以上10重量%以下とした。
Next, the indium content will be described. Indium is an element contained in the alloy (Bi, In, Z
n, Sn) is the most expensive. On the other hand, if the indium content is too high, the properties of indium such as softness and high ductility may appear in the alloy. For these reasons, the lower the indium content, the better. On the other hand, if the indium content is too low, the indium-containing purpose of neutralizing the embrittlement of the alloy by bismuth may not be achieved. For these reasons, the indium content is set to 1% by weight or more and 10% by weight or less.

【0017】上記の理由から、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、ビスマ
スが1重量%以上10重量%以下、インジウムが1重量
%以上10重量%以下、亜鉛が3重量%以上13重量%
以下、残部がスズという組成を有するものとした。
For the above reasons, the fusible alloy forming the wire for the thermal fuse and the fuse element of the present invention contains bismuth at 1 wt% to 10 wt%, indium at 1 wt% to 10 wt%, and zinc at 1 wt% to 10 wt%. 3% by weight or more and 13% by weight
Hereinafter, the remainder has a composition of tin.

【0018】この組成範囲内において、ビスマス、ス
ズ、亜鉛、インジウム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、175
℃〜185℃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。
By changing the mixing ratio of bismuth, tin, zinc and indium within this composition range, the melting point of the alloy can be freely controlled.
Thermal fuses and wires corresponding to any target temperature between ℃ and 185 ℃ can be provided.

【0019】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場合も該当
する。
Incidentally, it is conceivable that unavoidable impurities from the raw metal and the like are mixed into the fusible alloy. The fusible alloy constituting the fuse and the wire according to the present invention does not specifically exclude mixing of impurities, and the alloy having the above composition also includes a case where unavoidable impurities are mixed in the alloy.

【0020】〈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.

【0021】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 provided 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.

【0022】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 manufactured 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.

【0023】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 according to the present invention may be various types of thermal fuses conventionally used, such as a fuse with a claw, a tubular fuse and a plug-type fuse, in addition to the cylindrical fuse shown in FIG. .

【0024】また、本発明の温度ヒューズは、175℃
以上185℃以下という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、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 175 ° C.
Fusing can be performed quickly at any temperature in the range of 185 ° C. or less. Therefore, it can be used in a wide variety of applications such as protection of electronic devices having low heat resistance.

【0025】〈温度ヒューズ素子用線材〉次に、上述し
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 for 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.

【0026】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 compounding step of mixing the raw material of the fusible alloy constituting the wire into a melting furnace, a step of melting the compounded raw material, preparing an alloy and pouring the alloy into a mold to form a billet, and forming a rough wire from the billet. It consists of an extrusion step for producing and a drawing step for forming a fine wire from a coarse wire.

【0027】まず、原料配合工程では、線材の原料であ
るスズ、亜鉛、ビスマス、インジウムの地金を所望の組
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、配合原料を300〜350℃の
温度下で溶融させSn−Zn−Bi−In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。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。
このダイスにより合金は張力をかけられ本実施形態の線
材となる。
First, in a raw material blending step, tin, zinc, bismuth, and indium raw materials, which are raw materials for a wire, are weighed and blended so as to have a desired composition, and then charged into a melting furnace. next,
In the billet production step, the raw materials are melted at a temperature of 300 to 350 ° C. to prepare an Sn—Zn—Bi—In 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 diameter of the dice is gradually reduced so that a predetermined diameter can be obtained while passing through a large number of dice.
The alloy is tensioned by the die and becomes the wire of the present embodiment.

【0028】上記引抜き法の様に、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、ビスマス含有率が低
くまた、インジウムを含有させているため適度な延性を
有し、上述した引抜き法の様に、張力により線材を成形
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-mentioned drawing method, if the bismuth content in the wire is high, the wire is cut during the drawing. On the other hand, the wire for a thermal fuse element of the present embodiment has a low bismuth content and has an appropriate ductility because it contains indium, and the wire can be formed by tension as in the above-described drawing method. It is possible. Wires formed by tension are compared to wires manufactured by other forming methods such as extrusion.
It is possible to make it thinner. 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.

【0029】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。比較的低温にて使用され
る温度ヒューズにおいては、耐熱性の低い半導体等の電
子部品を保護するため設定温度に対する速断性が要求さ
れる。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、
低温用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 thinner than wires manufactured by other methods, can meet the following requirements when used. A thermal fuse used at a relatively low temperature is required to have a quick disconnection property with respect to a set temperature in order to protect electronic components such as a semiconductor having low heat resistance. In order to ensure quick disconnection, a fuse element made of a wire is often installed in the fuse with a constant tension applied. Since the fuse element installed in this state blows faster as the cross-sectional area is smaller,
Wires used for low-temperature thermal fuses are required to have a small 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.

【0030】さらにまた、本発明の線材は溶断温度が1
75℃以上185℃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、携帯電話、ビデオカメラ、ノー
ト型パソコン等の電子機器用として需要が高まってい
る。近年これらの電子機器は、利用の便から小型化の一
途をたどっており、機器の小型化のために、温度ヒュー
ズも小型であることが要求され、温度ヒューズ素子用線
材の断面積も小さいことが要求される。上記ニーズよ
り、線材の断面積は0.3mm2以下であることが要求
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、この要求にも充分応えることができる。
Furthermore, the wire of the present invention has a fusing temperature of 1
Fuse having a wire material that is 75 ° C. or more and 185 ° C. or less but melts in this temperature range has been increasingly demanded for electronic devices such as mobile phones, video cameras, and notebook computers. In recent years, these electronic devices have been continually being miniaturized because of the convenience of use.To reduce the size of the devices, it is required that the thermal fuses also be small, and that the cross-sectional area of the thermal fuse element wire be small. Is required. From the above needs, the cross-sectional area of the wire is required to be 0.3 mm 2 or less. Since the wire of the present invention is thinner than a wire manufactured by another method, it can sufficiently meet this demand.

【0031】[0031]

【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.

【0032】〈実施例〉実施例の試料は、6重量%のビ
スマス、6重量%のインジウム、8重量%の亜鉛、80
重量%のスズ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%のビスマス、純度99.99%の
インジウム、純度99.99%の亜鉛、純度99.99
%のスズを秤量し、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。
EXAMPLES The samples of the examples were 6% by weight bismuth, 6% by weight indium, 8% by weight zinc, 80% by weight.
It is composed of a fusible alloy having a composition of weight percent tin. This sample was manufactured by the following method. First, bismuth with a purity of 99.99%, indium with a purity of 99.99%, zinc with a purity of 99.99%, and purity of 99.99%
% Tin was 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.

【0033】〈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 melted 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 temperature characteristics. The heating pattern of the heating furnace was such that the temperature before the experiment was 50 ° C. and the heating rate was 10 minutes per minute.
° C and the final holding temperature was 200 ° C.

【0034】〈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183℃のとき温度曲線に変
曲点があることが分かる。また、DSCによる測定結果
を図4に示す。図4より、温度が約162℃のときに示
差熱曲線にピーク開始点があることが分かる。これらの
ことから、実施例の試料を構成する可溶合金は、約16
2℃で固相単独の一相状態から固相と液相との二相共存
状態となり、約183℃で二相共存状態から液相単独の
一相状態に相変化することが分かる。すなわち、実施例
においては約162℃が固相温度、約183℃が液相温
度であり、△Tは約21℃であることが分かる。以上の
実験から、実施例は175℃以上185℃以内という温
度範囲内に液相温度があり、また△Tは30℃以内であ
ることが分かった。
<Experimental Results> FIG. 3 shows the results of measurement by TA when the temperature of the sample of the embodiment was increased according to this heating pattern. FIG. 3 shows that the temperature curve has an inflection point when the temperature is about 183 ° C. FIG. 4 shows the measurement results by DSC. From FIG. 4, it can be seen that there is a peak start point in the differential thermal curve when the temperature is about 162 ° C. From these facts, the fusible alloy constituting the sample of the example is about 16
It can be seen that the phase changes from a single phase of the solid phase alone to a two-phase coexistence state of the solid phase and the liquid phase at 2 ° C., and changes from a coexistence state of the two phases to a single phase state of the liquid phase alone at about 183 ° C. That is, in the example, about 162 ° C. is the solidus temperature, about 183 ° C. is the liquidus temperature, and ΔT is about 21 ° C. From the above experiments, it was found that the liquid phase temperature was within the temperature range of 175 ° C. or more and 185 ° C. or less, and ΔT was within 30 ° C. in the examples.

【0035】[0035]

【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、1重量%以上10重量%以下のビ
スマスと、1重量%以上10重量%以下のインジウム
と、3重量%以上13重量%以下の亜鉛と、残部のスズ
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 a fusible alloy comprising 1% by weight to 10% by weight of bismuth, 1% by weight to 10% by weight of indium, 3% by weight to 13% by weight of zinc, and the balance of tin. Characterized by the following.

【0036】また本発明の温度ヒューズ素子用線材は、
1重量%以上10重量%以下のビスマスと、1重量%以
上10重量%以下のインジウムと、3重量%以上13重
量%以下の亜鉛と、残部のスズ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:
It is formed of a fusible alloy comprising 1% by weight to 10% by weight of bismuth, 1% by weight to 10% by weight of indium, 3% by weight to 13% by weight of zinc, and the balance of tin. It is characterized by the following.

【0037】このように、可溶合金としてSn−Zn−
Bi−In合金を選択し、また合金中のビスマス含有率
とインジウム含有率とを調整することで、鉛合金からな
る温度ヒューズと同等の溶断温度特性、延性を有する温
度ヒューズとなる。
Thus, Sn-Zn-
By selecting the Bi-In alloy and adjusting the bismuth content and the indium content in the alloy, a thermal fuse having the same fusing temperature characteristics and ductility as a thermal fuse made of a lead alloy can be obtained.

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

【図1】Sn−Zn二元系合金の状態図である。FIG. 1 is a phase diagram of a Sn—Zn binary 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:Sn−Zn二元系合金の共融点 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: Sn-Zn binary alloy eutectic point 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、1重
量%以上10重量%以下のビスマスと、1重量%以上1
0重量%以下のインジウムと、3重量%以上13重量%
以下の亜鉛と、残部のスズ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 is blown at a predetermined temperature, wherein the fuse element includes 1% by weight to 10% by weight of bismuth and 1% by weight to 1% by weight.
0% by weight or less of indium and 3% by weight or more and 13% by weight
A thermal fuse characterized by being formed of a fusible alloy comprising the following zinc and the balance of tin.
【請求項2】 1重量%以上10重量%以下のビスマス
と、1重量%以上10重量%のインジウムと、3重量%
以上13重量%以下の亜鉛と、残部のスズとからなる可
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. Bismuth of 1% by weight or more and 10% by weight or less, indium of 1% by weight or more and 10% by weight, 3% by weight
A wire for a thermal fuse element formed of a fusible alloy comprising at least 13% by weight of zinc and the balance of tin.
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