JP2003257294A - 温度ヒュ−ズおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】環境に有害な影響を与えるハロゲン元素の化学
的活性化を回避して材料選択を拡大して作業性を向上す
る温度ヒュ−ズを提供する。 【解決手段】低融点可溶合金１の表面を覆うフラックス
被膜５にハロゲンフリ−フラックスを使用したことを特
徴とする温度ヒュ−ズであり、一対のリ−ド部材１のそ
れぞれ先端に電極部１ａを設けこの電極部１ａ間に表面
がフラックス被膜５で被覆した低融点可溶合金４を橋絡
状に架設した可溶合金組立体と、絶縁性樹脂を成形した
キャップ部材２をケ−ス本体３に接着剤７で結合封じし
たパッケ−ジとを具備し、可溶合金組立体の主要部分を
パッケ−ジしてなり、フラックス被膜５をハロゲンフリ
−の不活性または弱活性化フラックスを用いた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低融点可溶合金に被覆
するフラックスが使用環境で有害な影響を与えない組成
成分とした温度ヒュ−ズ、特に、ハロゲンフリ−のフラ
ックスを使用した環境にやさしい温度ヒューズとその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】フラックスを被覆した低融点可溶合金を
用いた温度ヒュ−ズは、周囲温度の異常上昇時に設定し
た温度で動作して電流遮断を行い電子機器類の保護をす
る。従来、この種合金型温度ヒューズは、リ−ド形態で
アキシャルタイプとラジアルタイプに分類され、前者は
同軸に配置した一対のリ−ドの先端部間に、後者は平行
に配置した一対のリ−ドの先端部間にそれぞれ低融点可
溶合金を架設配置して絶縁ケ−ス本体に収納し、開口を
キャップで閉鎖し樹脂接着剤を介して封口している。一
対のリ−ド先端は電極部としてあるいは印刷電極を介し
て低融点可溶合金に溶着結合され、低融点可溶合金の表
面にはフラックスが被覆されている。このフラックスは
低融点可溶合金が溶融温度で溶断する際、酸化膜の妨害
を阻止するために使用される。所定温度で溶融した可溶
合金は表面張力により球状化して両電極間の電気的接続
を断つ（特開平０６−２４３７６７号および特開平０４
−２８２５２３号に開示される温度ヒュ−ズを参照）。

【０００３】フラックスは、通常、はんだ付けの両者間
に介在する酸化物や油脂膜などの阻害物を除去するため
に欠くことができないものであり、一般の金属表面を覆
う酸化膜を前処理として除去する働きをしている。それ
故、一般の活性剤では塩素、臭素などのハロゲン化物質
が使用されている。一方、温度ヒュ−ズに用いるフラッ
クスも所定の動作温度で低融点可溶合金が溶融する際表
面酸化を化学的に防止して球状化による分断を容易にす
るためにハロゲン化物質を含むフラックスが使用され、
それにより金属酸化物を化学的に溶解または還元するよ
うにしている。これに関連したはんだ用フラックスのＪ
ＩＳ規格等では、フラックスの含有量、ハロゲン化物の
含有量、残渣の腐食性等を挙げている。また、腐食性に
関するはんだの分類として、化学的活性面から腐食性フ
ラックス、緩性フラックス、非腐食性フラックスに大別
化している。この内、腐食性フラックスは強固な酸化膜
を除去して熱安定性が良いＺｎＣ_ｌ2−ＮＨ₄Ｃｌ系混合
塩などの無機金属塩が主成分であり、残渣が腐食性であ
ることが知られている。一般的に腐食性フラックスや緩
性フラックスは、活性化剤にハロゲン化物質が含まれて
おり、Ｓｎ−Ｐｂ系可溶合金に好適なフラックスとされ
ている。一方、プリント回路装置等ではフラックスに曝
されるときに生ずる著しい傷害を避けるため、ハロゲン
化物質を含まないフラックスとしてコロホニウムを多量
に含有するフラックスの使用も知られている。さらに、
４〜１２個の炭素原子を有するジカルボン酸を基体とす
る活性化剤を含むハロゲンフリ−のフラックスも知られ
ている（特開昭６１−１４４２９４号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の低融
点可溶合金を用いた温度ヒュ−ズにおいては、パッケ−
ジの絶縁樹脂材が変質したり構成部品の使用材料が制約
を受けたりすることがあった。こうした材料変質や材料
選択範囲の制約は、使用環境で不所望な影響をもたらす
ハロゲン化物質、たとえば塩素や臭素に起因することが
判明した。従来の温度ヒュ−ズ用フラックスは塩素を含
むハロゲン元素を含み、これが低融点可溶合金の表面を
被覆するフラックス被膜として使用されていた。フラッ
クスの活性剤としてハロゲン化物は低融点可溶合金の酸
化防止や溶融時の濡れ性を有効に維持するが、その化学
反応で腐食性の残渣を存在させ、これが使用環境に対し
て有害と考えられる。このことは温度ヒュ−ズのパッケ
−ジを構成する絶縁ケ−スやキャップあるいは封止用接
着剤などに使用する樹脂材料の材質を変質させる。ま
た、使用済みの温度ヒュ−ズを廃棄処分する場合に有害
ガスを発生させる物質として生活環境に悪い影響を与え
る。特にＩｎを含んだ合金組成の場合には、Ｉｎ自身が
ハロゲン化物を生成しやすいため活性成分としてのハロ
ゲン化物がＩｎと結合するといった問題が有り、このた
め活性剤の本来の目的である動作時の表面張力低下と言
う作用を持続させることが困難であった。

【０００５】加えて、一般のはんだ処理におけるフラッ
クスと同様に、導体表面の酸化物除去や濡れ性の促進等
のためにロジンに活性剤としてのハロゲン化水素酸塩を
添加するが、こうした組成の活性剤添加が、フラックス
残渣と導体金属との錯化物生成反応による導体金属の侵
食トラブル要因となっている。こうした問題を解決する
手段に、炭素数１６〜２４の不飽和アルキル基を有する
アミドを１〜２０重量％含有させたフラックスや、不飽
和脂肪酸アミドを０．０５〜１．０重量％含有させたフ
ラックスが開示され、それらの対策に有効であることも
知られている（特公平４−６４７９９号および特開平８
−７１７８７号公報参照）。

【０００６】したがって、この発明は上記欠点に鑑みて
提案されたものであり、温度ヒュ−ズにおける低融点可
溶合金特にＩｎを含む低融点可溶合金の表面を被覆する
フラックスにハロゲン化物質を添加せず、それによって
パッケ−ジ材料の変質を防止すると共に構成部品の材質
選定を幅広く容易にする新規かつ改良された温度ヒュ−
ズの提供を目的とする。

【０００７】さらに、本発明の他の目的は、上述した知
見を基にして着想したものであり、温度ヒュ−ズに適合
するハロゲンフリ−フラックスを見い出し、これを用い
ることで動作特性面でも従来製品と遜色のない新規かつ
改良された環境にやさしい温度ヒューズとその製造方法
の提示にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の温度ヒューズ
は、低融点可溶合金を一対のリ−ド部材間に架設し、低
融点可溶合金の表面にハロゲンフリ−フラックスを被覆
してこれを絶縁パッケ−ジに収容したものであって、絶
縁パッケ−ジは樹脂ケ−ス本体、その開口部を封口する
キャップ部材および両者を封止する樹脂接着剤により構
成される。また、低融点可溶合金は、すず（Ｓｎ）、イ
ンジウム（Ｉｎ）、鉛（Ｐｂ）、銀（Ａｇ）、アンチモ
ン（Ｓｂ）、亜鉛（Ｚｎ）およびビスマス（Ｂｉ）を含
む金属グル−プから選ばれる２種以上の組成物からな
り、その組成比により動作温度となる溶断温度が決めら
れ、この表面にハロゲンフリ−フラックスである非腐食
性フラックス剤を被着して被覆する。

【０００９】本発明の温度ヒュ−ズに使用するハロゲン
フリ−フラックスは、具体的にロジン７５重量％とジエ
チレングリコ−ルモノヘキシルエ−テル２５重量％とか
らなるフラックス剤が使用できる。このフラックス剤は
後者のグリコールエ−テル（Ｃ₁₀Ｈ₂₂Ｏ₃）でロジンを
ペ−スト状に粘度調整して作られるが、活性力は弱い。
弱活性剤としては有機酸が有効であり、好ましくは少量
の有機酸が添加される。ここで、ジエチレングリコ−ル
モノヘキシエ−テルは分類上水酸基官能基を有する有機
物質であり、グリコ−ルエーテル系に属する。別の具体
例として、ロジン７０重量％およびグルタル酸モノデヒ
ドロアビエチルアミン塩３０重量％からなるフラックス
剤、これに酸化防止剤を１．５％程度添加したものも有
効である。

【００１０】本発明の別の観点としての温度ヒュ−ズの
製造方法によれば、低融点可溶合金を所定太さの線材と
して所定位置にハロゲンフリ−フラックスを浸漬または
流し塗りで塗布被着して、可溶合金線材の表面にフラッ
クス被膜を形成し、この可溶合金線材を所定長さ位置で
リ−ド部材の電極部を加重し食い込ませて溶着結合して
可溶合金組立体を作る。次いで、これを絶縁性樹脂ケ−
ス本体に収納し、その開口をキャップ部材で閉鎖し接着
剤で封じして温度ヒュ−ズとする。好ましくは、温度ヒ
ュ−ズの可溶合金組立体を構成する一対のリ−ド部材
は、低融点可溶合金との溶着結合を強化するために平角
導体を使用し、必要に応じてＳｎにＣuを添加した組成
のすずめっきを施すことが開示される。

【００１１】

【発明の実施の形態】それぞれが一端に電極部を有する
一対のリ−ド部材と、これらの各電極部に接続して両電
極部間に橋状に架設した所定の溶融温度を有する低融点
可溶合金と、この低融点可溶合金の表面に被覆したフラ
ックス被膜と、絶縁ケ−ス本体をキャップ状部材で接着
剤で封じしたパッケ−ジとを具備し、このパッケ−ジに
フラックス被膜で被覆された低融点可溶合金を収容して
なる温度ヒュ−ズにおいて、フラックス被膜はハロゲン
フリ−のフラックス剤を使用したことを特徴とする温度
ヒュ−ズを開示する。フラックス剤には公知のフラック
スからハロゲン化物を含まないものが選ばれる。フラッ
クス剤は、たとえば、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ用フラックス
における化学的活性からの大別法における非腐食性フラ
ックスが使用され、主成分が非活性化松脂ロジンであ
り、通常米国のＭＩＬ規格でＲと呼ばれる松脂はんだ用
フラックスである。ここで松脂ロジンの活性成分である
アビエチン酸を利用することができるし、好ましくは、
これに弱活性剤として乳酸、クエン酸、ステアリン酸な
どの有機酸を添加して使用する。しかし、本発明の温度
ヒュ−ズにはハロゲン化水素酸塩等の有機化合物を活性
剤として添加する活性化松脂（ＭＩＬ規格ＲＡ）系フラ
ックスは使用しない。それ故に、本発明の温度ヒュ−ズ
はその構成部品であるパッケ−ジ等の樹脂材に変質を生
じさせず使用環境に関して有害な影響を与えない。加え
て、使用可能な材質範囲を大幅に拡大し材料選定を容易
かつ安価に実現できる。

【００１２】本発明の温度ヒューズに用いる低融点可溶
合金はすず（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、鉛（Ｐｂ）
およびビスマス（Ｂｉ）を含む金属グル−プから選ばれ
る２種以上の組成からなる合金、或いは低融点可溶合金
は、Ｉｎを含み、残部にすず（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、銀
（Ａｇ）、アンチモン（Ｓｂ）、亜鉛（Ｚｎ）およびビ
スマス（Ｂｉ）をすくなくとも１種含む元素グル−プか
ら選ばれる組成からなる組成であり、その組成比により
動作温度となる溶断温度が決められる。たとえば、動作
温度が９８°Ｃの温度ヒュ−ズにはＳｎ−Ｐｂ−Ｂｉを
含む三元合金材が、また、１８０°Ｃの温度ヒュ−ズに
はＳｎ−Ｐｂの二元合金材が使用される。このような温
度ヒュ−ズの製造方法は、予め許容電流等に応じて決め
られた断面積を有する太さにした合金線材を用い、所定
間隔でハロゲンフリ−のフラックスを適当な方法で被着
させて合金線材の表面をフラックス被膜で被覆する。そ
の後、この合金線材の所定の位置にリ−ド部材を圧着
し、リ−ド部材の電極部を合金線材に食い込ませて確実
に溶着結合する。リ−ド部材の電極部間に橋絡状に架設
された可溶合金組立体は絶縁ケ−スとキャップからなる
パッケ−ジに収納し封じされ温度ヒュ−ズとする。この
ようにして製造された温度ヒュ−ズは材質の選択度が幅
広くでき量産体制にマッチした選択ができ、完成製品の
品質管理が容易に実現されるなどの実用的効果を奏す
る。

【００１３】

【実施例】図１および図２は本発明の実施例を示し、ア
キシャルタイプの温度ヒュ−ズの要部断面図およびこの
温度ヒュ−ズのキャップ部材を取り除いた状態の平面図
を示す。この温度ヒュ−ズは、一対のリ−ド部材１のそ
れぞれ先端に電極部１ａを設け、この電極部１ａ間に表
面がフラックス被膜５で被覆した低融点可溶合金４を橋
絡状に架設した可溶合金組立体と、絶縁性樹脂を成形し
たキャップ部材２をケ−ス本体３に接着剤７で結合封じ
したパッケ−ジとを具備し、可溶合金組立体の主要部を
パッケ−ジする。そして、フラックス被膜５はハロゲン
フリ−フラックスとしてロジン７５重量％とジエチレン
グリコ−ルモノヘキシルエ−テル２５重量％とからなる
フラックス剤が使用できる。必要なら、弱活性剤として
は有機酸が添加される。また、別の具体例としてフラッ
クス被膜５はロジン７０重量％およびグルタル酸モノデ
ヒドロアビエチルアミン塩３０重量％からなるフラック
ス剤が使用できる。これに酸化防止剤を１．５％程度添
加したものも使用できる。ここで、ハロゲンフリ−のフ
ラックスには非腐食性フラックス剤が使用され、主成分
が非活性化松脂ロジンからなり、米国のＭＩＬ規格で
「Ｒ」と呼ばれる松脂はんだ用フラックス剤が使用でき
る。この場合、松脂ロジンの活性成分であるアビエチン
酸を利用するものであるが、必要に応じて弱活性剤とし
て乳酸、クエン酸、ステアリン酸などの有機酸を添加し
て使用することもできる。このようなハロゲンフリ−フ
ラックスを用いた温度ヒュ−ズは、リ−ド部材の金属材
料やパッケ−ジの樹脂材料など構成部材に対して有害と
なるハロゲン化物の化学的影響を受けず、それにより経
時的変化として現われる材質の変質が生じない。このこ
とは材質の選択を容易にし、幅広い材料選択が可能とな
るので作業性や機能面での化学物理的特性の良い材料選
択が容易となり特性の改善ができる。なお、パッケ−ジ
は絶縁樹脂モ−ルドであるケ−ス本体とその開口部を封
口するキャップ部材で構成するほかセラミックパッケ−
ジなど各種のパッケ−ジング方法が知られているがその
詳細や製造工程は省略する。また、実施例は、一対のリ
−ド部材線１の電極部に低融点可溶合金を搭載した状態
で示したが、リ−ド部材の先端を低融点可溶合金に押し
込んだ状態で溶着結合してリ−ド部材間に架設すること
もできる。

【００１４】図３は、本発明の別の実施例であり、図２
の温度ヒュ−ズに構造上の改良を加えた平面図を示す。
すなわち、一対のリ−ド部材１１には樹脂モ−ルド成形
の作業面の改良が図られ、温度ヒュ−ズの構造上の信頼
性を向上させる。この温度ヒュ−ズではリ−ド部材１１
が小孔を形成した幅狭部ａおよびめっき層の電極部１６
を有する。低融点可溶合金１４の表面にハロゲン化合物
を有しないフラックス被膜１５が被覆されており、低融
点可溶合金１４が電極部１６に溶着合体することは図２
と同様である。ここでは低融点可溶合金１４の体積Ｖと
リ−ド部材１１のめっき層電極部１６の面積Ｓとが特定
の関係で選ばれており両者の溶着結合が確実に達成され
る。加えて、樹脂ケ−ス１３にはリブ１８が形成されて
キャップ部材（図示せず）との密着性を容易にする構造
にしている。この実施例では特にリ−ド部材１１の小孔
付き幅狭部ａとめっき層電極部６および樹脂モ−ルド製
樹脂ケ−ス１３のリブ１８とにより樹脂モ−ルドパッケ
−ジの密閉封じを良くして信頼性の向上に役立てた。

【００１５】本発明の温度ヒューズの製造方法は、可溶
合金組立体のプロセスにおいて、リ−ド部材の電極部を
所定の許容電流の断面で線材状にした低融点可溶合金に
埋設溶着する。そのために、ベ−クライト基板に低融点
可溶合金の線材やリ−ド部材の配置位置を容易にする組
立冶具を用いる。この組立冶具に線材状低融点可溶合金
が置かれ、この低融点可溶合金上にリ−ド部材を所定位
置に置く。通常、リ−ド部材の先端から多少離間した位
置が低融点可溶合金に載せてリード部材に重しで垂直加
重を付与する。この状態で可溶合金組立体が電気抵抗に
よる加熱やプラズマまたはレ−ザ照射で加熱され、リ−
ド部材が低融点可溶合金の溶融化で押し込まれて溶着結
合する。この溶着結合を容易にするためにリ−ド部材に
はすずめっきが施され、必要に応じて溶着部分の成形加
工が施される。好ましくは、低融点可溶合金の厚さに対
しリ−ド部材の厚さを薄く設定するのがよく、例えば
０．５５ｍｍの低融点可溶合金に対して０．５３ｍｍの
リ−ド部材を使用する。なお、本発明の特徴であるハロ
ゲンフリ−フラックスは、低融点可溶合金線材の状態か
可溶合金組立体の組立後のいずれかの工程で被着されフ
ラックス被膜を低融点可溶合金の表面に被覆する。

【００１６】

【発明の効果】本発明による温度ヒュ−ズは、一対のリ
ード部材間にハロゲンフリ−フラックスを被覆した低融
点可溶合金が架設されパッケ−ジングされるので、パッ
ケ−ジ内には塩素や臭素などのハロゲン元素が含まれ
ず、パッケ−ジに材質変質を生じさせないし、使用済温
度ヒュ−ズの廃棄処分にコスト高の環境対応を要しな
い。また、構成部材にハロゲン化元素に起因よる有害な
影響を回避するための配慮の必要がないので選択性が容
易となり、機能的観点から好適な材料選択を幅広く実現
可能にする。結果的には作業性の向上、安価な材料選定
ができる。さらに、温度ヒュ−ズの製造から使用後の廃
棄処置に至までの環境にやさしい対応を可能にする。加
えて、リ−ド部材のめっき処理や成形加工によっては低
融点可溶合金との接合強度が向上でき安定化と信頼性の
向上に役立つ温度ヒュ−ズの提供を可能にするなどの実
用的効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の実施例を示す温度ヒュ−ズの要部断面
図、図２は図１の温度ヒュ−ズからキャップ部材を取り
除いた状態の部分平面図、図３は図２の温度ヒュ−ズの
改良パッケ−ジ構造を示す部分平面図である。

【符号の説明】

１，１１：リ−ド部材 １ａ；電極部 ａ；幅狭部 ２；キャップ部材 ３，１３；樹脂ケ−ス本体 ４，１４；低融点可溶合金 ５，１５；ハロゲンフリ−のフラックス被膜 １６；めっき層電極部 ７；接着材 １８；リブ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハロゲンフリ−フラックスを被覆した低融
   点可溶合金をリ−ド部材の電極部間に架設して絶縁パッ
   ケ−ジした温度ヒュ−ズ。
2. 【請求項２】前記ハロゲンフリ−フラックスはロジンを
   含む非活性フラックス剤からなり、前記低融点可溶合金
   は、すず（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、鉛（Ｐｂ）、
   銀（Ａｇ）、アンチモン（Ｓｂ）、亜鉛（Ｚｎ）および
   ビスマス（Ｂｉ）を含む元素グル−プから選ばれる２種
   以上の組成からなり、組成比により動作温度を決めるよ
   うにしたことを特徴とする請求項１に記載の温度ヒュ−
   ズ。
3. 【請求項３】前記ハロゲンフリ−フラックスはロジンを
   含む非活性フラックス剤からなり、前記低融点可溶合金
   は、Ｉｎを含み、残部にすず（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、銀
   （Ａｇ）、アンチモン（Ｓｂ）、亜鉛（Ｚｎ）およびビ
   スマス（Ｂｉ）を少なくとも１種含む元素グル−プから
   選ばれる組成からなり、組成比により動作温度を決める
   ようにしたことを特徴とする請求項１に記載の温度ヒュ
   −ズ
4. 【請求項４】前記ハロゲンフリ−フラックスは有機系活
   性剤を添加して弱活性化したことを特徴とする請求項２
   に記載の温度ヒュ−ズ。
5. 【請求項５】前記有機系活性剤は乳酸、クエン酸、ステ
   アリン酸、ステアリン酸アミド、ステアリン酸アマイ
   ド、コハク酸、マレイン酸、グルタル酸、アジピン酸、
   セパシン酸を含む有機酸グル−プから選ばれることを特
   徴とする請求項４に記載の温度ヒューズ。
6. 【請求項６】一対のリ−ド部材のそれぞれ先端に電極部
   を設け、この電極部間にフラックス被膜で形成した低融
   点可溶合金を橋絡状に架設した可溶合金組立体と、絶縁
   性樹脂により成形したケ−ス本体およびキャップ部材を
   合体してなるパッケ−ジとを具備し、前記可溶合金組立
   体は主要部が前記パッケ−ジに収納され、前記フラック
   ス被膜はハロゲン化物を含まずハロゲン成分の不所望の
   影響を回避することを特徴とする温度ヒュ−ズ。
7. 【請求項７】前記フラックス被膜はチクソ剤を含み前記
   低融点可溶合金の表面への被覆を安定化させることを特
   徴とする請求項６に記載の温度ヒュ−ズ。
8. 【請求項８】前記フラックス被膜は弱活性化有機酸を添
   加した非活性化ロジンからなることを特徴とする請求項
   ６または請求項７に記載の温度ヒュ−ズ。
9. 【請求項９】低融点可溶合金を所定寸法の線材として所
   定位置にハロゲンフリ−フラックスを被着し、この低融
   点可溶合金線材に一対のリ−ド部材の電極部を加重によ
   り食い込むよう溶着した可溶合金組立体と、この組立体
   を絶縁性樹脂ケ−ス本体に収納してその開口をキャップ
   部材で封止する温度ヒュ−ズの製造方法。