JP2004035929A

JP2004035929A - 鉛フリー合金型温度ヒューズ

Info

Publication number: JP2004035929A
Application number: JP2002192809A
Authority: JP
Inventors: Kiyotomo Terasawa; 寺澤　精朋
Original assignee: NEC Schott Components Corp
Current assignee: NEC Schott Components Corp
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】環境上問題のある鉛及びカドミウムを含まず、１３５〜１４０℃の範囲で動作信頼性の優れた合金型温度ヒューズを実現する。
【解決手段】低融点可溶合金をヒューズエレメントとし、低融点可溶合金の両端に端子リ−ドを接続し、絶縁物のケ−スに挿入し、上記絶縁物のケ−スより端子リ−ドを導出する端部を封止してなる温度ヒューズにおいて、低融点可溶合金の合金組成が　Ｂｉを５３重量％〜５８重量％、Ｃｕを０．５重量％〜５重量％、Ｉｎを０．１重量％〜４重量％、残部Ｓｎの組成とする鉛フリー合金型温度ヒューズである。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保護素子が特定温度で溶融する低融点可溶合金を用いた温度ヒュ−ズに関し、詳しくは低融点可溶合金に、Ｂｉ，Ｉｎ，Ｓｎを主な組成として、遮断電流が比較的小さい温度ヒュ−ズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器等を過熱損傷から保護する保護素子として、特定温度で動作して回路を遮断する温度ヒューズが用いられている。可溶合金型温度ヒューズは、温度センサ−の一種であり、感温材として特定温度で溶融する低融点合金を用いて、この低融点合金に通電し、周囲温度の過昇により低融点合金が溶融して回路を遮断するものである。
【０００３】
さらに、低融点合金と抵抗体とを具備し、その抵抗体に流れる電流が異常動作時に、多大となり過熱して発生する熱により、低融点合金を強制的に溶断させる抵抗付きヒューズと称される保護素子もある。
【０００４】
上記の可溶合金型温度ヒューズは、近年、携帯型ＰＣ等の二次電池の充電制御に使用されているＦＥＴ用の保護素子として用いられているが、これらの用途に用いられる可溶合金型温度ヒューズは、ＦＥＴの異常発熱を検知し回路を遮断する必要から１３５±５℃の範囲で動作温度を要求される場合が多い。しかしながら従来この温度帯に該当する合金は、４６．７Ｓｎ−３０Ｐｂ−１６．８Ｃｄ−６．５Ｉｎ四元合金（１３５℃）や５０Ｓｎ−３０Ｉｎ−２０Ｐｂ三元合金（１３４℃）など、人体に有害な重金属である鉛やカドミウムを１０重量％以上含有する物であった。最近、廃棄された電気・電子機器から雨水などの作用により有害金属が溶出し、地下水に深刻な汚染をもたらしていることが、地球環境上の問題となり改良が必要とされている。
【０００５】
さらに、電源回路に直列に実装される温度ヒューズの特性上から、かかる温度ヒューズの内部抵抗値が長期の高温保管によっても変化せず６ｍΩ以下であることが、省エネルギーの面や動作温度の安定性の上からも望ましい。また、合金の電気抵抗を低下させる試みとして、銀を添加することが、例えば特開２００１−２６６７２３号公報にて提案されているが、より安価な製品とする必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、可溶合金にＰｂ及びＣｄを使用しないＰｂフリ−合金型温度ヒュ−ズであって、環境対応型の可溶合金型温度ヒューズをより安価に提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に関る可溶合金型温度ヒューズは、感温素子にＢｉを５３重量％〜５８重量％、Ｃｕを０．５重量％〜５重量％、Ｉｎを０．１重量％〜４重量％、残部Ｓｎの可溶合金を使用することを特徴し、動作温度を変化させることなく内部抵抗値を長期に渡って低く維持することを可能としたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、外井器が絶縁物であり、遮断電流が小さい型のアキシャル型温度ヒューズ、ラジアル型温度ヒューズ、薄型温度ヒューズ、抵抗付ヒューズ等に使用でき、特定の型式に限定されるものではないが、以下に説明と理解を容易にする一例として、アキシャル型温度ヒューズの実施形態を用いて説明する。
【０００９】
図１は、温度ヒューズの実施形態を示し、アキシャル型温度ヒューズの断面図である。
１，２：端子リード（Ｓｎ−Ｃｕめっき銅線）
３：可溶合金
４：フラックス（ロジン、ワックス、活性剤）
５：絶縁物のケース（アルミナセラミック碍管）
６，７：封止樹脂（エポキシ樹脂）
【００１０】
実施形態は、Ｓｎ−Ｃｕめっき銅線からなる端子リ−ド１，２に、可溶合金３を抵抗溶接により接合した後、可溶合金４をロジン、ワックス、活性剤からなるフラックス４で被覆し、アルミナセラミック碍管５中に挿入して、エポキシ系封止樹脂６，７によりケース端部を封止して形成できる。なお、端子リ−ド１，２のＳｎ−Ｃｕめっき銅線は、必要に応じてＡｇめっき銅線、Ｓｎめっき銅線、Ｎｉめっき銅線等に変更でき、Ｓｎ−Ｃｕめっき銅線に限定されるものではない。
【００１１】
上記実施形態の温度ヒューズにおいて、可溶合金３にφ０．３〜０．７ｍｍ線を使用でき、また必要に応じて同一の断面積を有するテープ状合金の平角片も使用できる。
【００１２】
本発明の温度ヒューズ可溶合金は、合金鋳塊の押出し加工により製造され、その後必要に応じてテープ状に圧延加工することもできる。
【００１３】
また、将来本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、可溶合金３の線径は要求に応じてφ０．３以下とすることができ、また、要求に応じてφ０．７ｍｍ以上に変更することもできる。
【００１４】
なお、本発明の実施例を含めた特徴を特性データで示すと次の［表１］の通りとなる。
【表１】

【００１５】
【実施例】
（実施例１）請求項１の範囲にあるＢｉを５７重量％、Ｓｎを４１重量％、Ｉｎ及びＣｕ　をそれぞれ１重量％とした組成のφ０．６ｍｍ線を押出し加工により作製し、この合金線を実施形態の温度ヒューズに適用した。実施例１の温度ヒューズ３０個に１０ｍＡの検知電流を通電しながら、１℃／分の割合で温度上昇する恒温槽（気相）中で動作させたところ動作温度範囲は１３５±２℃であった。また、１１５℃で５００時間，１０００時間，２０００時間それぞれ保管した実施例１の温度ヒューズ各１０個を試験したところ内部抵抗値４±２ｍΩの範囲を保持でき、高温保管後も動作温度１３５±５℃の範囲を維持できる事がわかった。
【００１６】
（実施例２）Ｂｉを５４重量％、Ｓｎを４１重量％、Ｉｎを４重量％、Ｃｕ　を１重量％とした組成のφ０．６ｍｍ線を押出し加工により作製し、この合金線を実施形態の温度ヒューズに適用した。この温度ヒューズ３０個を実施例１と同様の方法で評価ところ動作温度範囲１３６±５℃内部抵抗値を５±４ｍΩであった。
【００１７】
さらにＣｕの添加量を詳細に検討した結果、Ｂｉを５３〜５８重量％，Ｉｎを０．１〜４重量％，残部Ｓｎの組成１００部に対して、Ｃｕの添加量が望ましくは０．５〜２．５重量部の範囲内にあるとき目的の動作温度範囲で合金の線加工性を向上させることができた。
【００１８】
【比較例】
Ｂｉの量を５３重量％以下にした合金組成：５３Ｂｉ−４５Ｓｎ−１Ｉｎ−１Ｃｕを用いた実施形態の温度ヒューズは、動作温度範囲が１３３〜１４４℃と安定せず実用の温度ヒューズに至らなかった。また、Ｂｉの量を５８重量％以上とした組成：５８Ｂｉ−４０Ｓｎ−１Ｉｎ−１Ｃｕのφ０．６ｍｍ線を押出し加工により作製を試みたが、合金強度が劣り脆すぎるため作製できなかった。
【００１９】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明は、可溶合金にＢｉを５３重量％〜５８重量％、Ｃｕを０．５重量％〜５重量％、Ｉｎを０．１重量％〜４重量％、残部Ｓｎ　の組成とすることにより、１３５〜１４０℃で動作可能な信頼性が優れたＰｂやＣｄを含有しない合金で、Ｐｂフリ−合金型温度ヒューズを極めて安価な製品として提供できる効果を奏するものである。
【００２０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるアキシャル型温度ヒューズの断面図
【符号の説明】
１、２　　　　端子リ−ド
３　　　　　　可溶合金
４　　　　　　フラックス
５　　　　　　絶縁物のケ−ス
６、７　　　　封止樹脂

Claims

可溶合金の両端に端子リ−ドを接続し、絶縁物のケ−スに挿入し、上記絶縁物のケ−スより端子リ−ドを導出する端部を封止してなる温度ヒューズにおいて、上記可溶合金にＢｉを５３重量％〜５８重量％、Ｃｕを０．５重量％〜５重量％、Ｉｎを０．１重量％〜４重量％、残部Ｓｎ　の組成からなる可溶合金とすることを特徴とする鉛フリー合金型温度ヒューズ。
可溶合金の両端に端子リ−ドを接続し、絶縁物のケ−スに挿入し、上記絶縁物のケ−スより端子リ−ドを導出する端部を封止してなる温度ヒューズにおいて、上記可溶合金にＢｉを５３重量％〜５８重量％、Ｉｎを０．１重量％〜４重量％、残部Ｓｎ　の組成１００部に対してＣｕを０．５部〜２．５部添加した可溶合金を用いることを特徴とする鉛フリー合金型温度ヒューズ。