JP2004171923A

JP2004171923A - Current fuse and its manufacturing method

Info

Publication number: JP2004171923A
Application number: JP2002336394A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kobayashi; 啓小林; Kazuyuki Kato; 和行加藤
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2004-06-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a current fuse not containing harmful matter with superior soldering performance and its manufacturing method. <P>SOLUTION: Prior to pressing in an electrode into an end part of a fuse substrate, a solder piece having a composition of lead-free tin/zinc/nickel/aluminum (zinc: 55-65 wt.%, nickel: 0.5-2 wt.%, aluminum: 0.01-05 wt.%, tin: the remaining wt.%) is put in the interior of the electrode. Heat is applied from the outside of the electrode, solder is melted, and the electrode is connected to a fuse wire. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電子機器や電子部品に用いるのに好適な、鉛を含有しない電流ヒューズおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板等へ表面実装可能な小型ヒューズは、従来より、様々な形式のものが提案されている。例えば、特許文献１には、セラミックからなるケース本体と蓋を嵌着して形成した、直方体状のケース内部の中空空間にヒューズエレメントを張架したものが開示されている。この小型ヒューズでは、金属製のキャップの内側にあらかじめ被着させた錫−鉛はんだと、ヒューズエレメントとがはんだ付けされる。
【０００３】
一方、錫−鉛はんだは、電子機器の製造や組立てに不可欠であるが、人体等に有害な鉛が含まれていることから、電子機器産業界等により、有害物質である鉛を含まないはんだを実現することが求められ、これまでにも、種々の鉛フリーのはんだが提案されている。例えば、特許文献２には、亜鉛（Ｚｎ）７〜１０重量パーセント、ニッケル（Ｎｉ）０．０１〜１重量パーセント、残部錫（Ｓｎ）からなる鉛フリーのはんだ合金が記載されている。
【０００４】
また、特許文献３に開示されたハンダ材は、電子機器を廃棄した後における環境問題に鑑みてなされたものであって、錫と、その錫に対して３〜１８重量パーセントの亜鉛と、少量の添加成分（例えば、ニッケル）を含有する、鉛を含まないハンダ材である。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２２２１１７号公報
【特許文献２】
特開平９−９４６８８号公報
【特許文献３】
特開２０００−１５４７８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載されたヒューズを製造する際、例えば、錫１０重量パーセント、鉛９０重量パーセントのはんだを使用すると、そのはんだが溶融するときに、セラミック基体に熱が奪われるため、金属製のキャップの加熱温度を、はんだの融点よりも約１００℃高い、４００℃程度にする必要がある。このような温度では、金属製のキャップ表面のメッキが劣化し、ヒューズを基板上に実装するとき、そのはんだ付け性に問題が生じる。
【０００７】
一方、上述した錫−亜鉛−ニッケルの鉛フリーはんだは、基板実装の際に用いられるものであるが、それを部品内部に使用した場合には、基板実装時のリフローによって、部品内部のはんだが溶融して、ヒューズエレメントの断線を引き起こす等、その品質を維持できないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、電子機器や電子部品に用いるのに好適なはんだ性を有し、人体等を含む環境への影響がない電流ヒューズおよびその製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する一手段として、本発明は、例えば、以下の構成を備える。すなわち、ヒューズ線と電極とを鉛非含有はんだではんだ付けしてなる電流ヒューズであって、上記鉛非含有はんだは、亜鉛を５５〜６５重量パーセント、ニッケルを０．５〜２重量パーセント、アルミニウムを０．０１〜０．５重量パーセント、錫を残重量パーセント含有することを特徴とする。
【００１０】
上述した目的を達成する他の手段として、本発明は、例えば、以下の構成を備える。すなわち、ヒューズ線と、上記ヒューズ線の収容手段と、上記収容手段の両端部に嵌着される、キャップ状の電極とを備え、上記ヒューズ線は、上記電極の内側に配された鉛非含有はんだで上記電極とはんだ付けされ、上記鉛非含有はんだは、亜鉛を５５〜６５重量パーセント、ニッケルを０．５〜２重量パーセント、アルミニウムを０．０１〜０．５重量パーセント、錫を残重量パーセント含有することを特徴とする。
【００１１】
また、上述した目的を達成する手段として、本発明は、例えば、以下の構成を備える。すなわち、ヒューズ線と電極とを鉛非含有はんだではんだ付けしてなる電流ヒューズであって、上記鉛非含有はんだは、亜鉛を５５〜６５重量パーセント、銅を０．１〜１重量パーセント、錫を残重量パーセント含有することを特徴とする。
【００１２】
さらには、上述した目的を達成する一手段として、本発明は、例えば、以下の構成を備える。すなわち、ヒューズ線と電極とを鉛非含有はんだではんだ付けしてなる電流ヒューズであって、上記鉛非含有はんだは、亜鉛を５５〜６５重量パーセント、ニッケルを０．１〜１重量パーセント、銅を０．１〜１重量パーセント、錫を残重量パーセント含有することを特徴とする。
【００１３】
上述した目的を達成する一手段として、本発明は、以下の構成を備える。すなわち、ヒューズ線と電極とを鉛非含有はんだではんだ付けしてなる電流ヒューズの製造方法であって、上記鉛非含有はんだは、亜鉛を５５〜６５重量パーセント、ニッケルを０．５〜２重量パーセント、アルミニウムを０．０１〜０．５重量パーセント、錫を残重量パーセント含有し、上記はんだ付けを上記鉛非含有はんだの固相温度以上、液相温度以下の温度で行うことを特徴とする。
【００１４】
また、上述した目的を達成する他の手段として、本発明は、以下の構成を備える。すなわち、ヒューズ線と電極とを鉛非含有はんだではんだ付けしてなる電流ヒューズの製造方法であって、上記鉛非含有はんだは、亜鉛を５５〜６５重量パーセント、ニッケルを０．５〜２重量パーセント、アルミニウムを０．０１〜０．５重量パーセント、錫を残重量パーセント含有し、上記はんだ付けを酸素雰囲気で行うことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る実施の形態例を詳細に説明する。図１は、本実施の形態例に係るチップ型ヒューズの分解構成図である。同図に示すチップ型ヒューズは、セラミックからなる基体の中空にヒューズを張架してなるものであり、この基体は、セラミック製のケース本体２と、同じくセラミック製の蓋３とを嵌着して形成される。
【００１６】
ケース本体２の中央部には、上面に向かって開く開口部９が設けられ、また、ケース本体２の両端部には、この開口部９と連通する凹部１１が配されている。凹部１１各々の底面には、一条の溝部８が形成されている。可溶体であるヒューズ線（ヒューズエレメント）１は、この溝部８に位置合わせされ、開口部９を跨ぐように配される。
【００１７】
なお、凹部１１間にヒューズ線１を張架する際、そのヒューズ線１に対して一定の張力（テンション）を加えるが、その張力を維持するため、例えば、ヒューズ線１を溝部８に樹脂等で仮止めするようにしてもよい。
【００１８】
このようにヒューズ線１が張られたケース本体２の開口部９には、さらに、蓋３が嵌着（ケーシング）される。この蓋３は、その両方の端部１３が、凹部１１に嵌まる形状（端部１３の幅、および深さが、凹部１１のそれよりわずかに小さい）となっており、また、蓋３の中央部は、開口部９をほぼ完全に覆う形状（蓋中央部の長さ、および幅が、開口部９のそれよりわずかに小さい）となっている。
【００１９】
このように、ケース本体２と蓋３とを合体させた基体は、その外形が直方体状になる。そのときのヒューズの外観を、図２に示す。同図に示すように、ケース本体２と蓋３とが合体した状態では、基体の端部より、ヒューズ線１の折り曲げ部１Ｄが出るようにする。この折り曲げ部１Ｄが、後述するように金属製のキャップと接続される。
【００２０】
金属製のキャップ（電極）４は、例えば、銅材あるいは銅合金材からなり、図２に示す状態にある基体の端部に被せることができるよう、立方体の一面（基体に向いている面）が開口した形状を有する。また、電極４を基体端部に被せる前において、各々の電極４の内部６へ、後述する組成を有するはんだ片５を挿入する（図１参照）。そして、はんだ片５が挿入された電極４を、基体の両端部に被せる（圧入嵌着する）。
【００２１】
図３は、このようにして電極４が被せられたときのヒューズの外観を示している。この状態にあるヒューズに対して、図１に示すように、電極４の斜線部で示す箇所（加熱位置）７を、ヒータにより、例えば、３５０℃で３秒間程度、加熱することで、あらかじめ電極４の内部に挿入されたはんだ片５が溶融する。その結果、はんだ片５が、上述したヒューズ線１の折り曲げ部１Ｄにはんだ付け（融着）され、ヒューズ線１と電極４との電気的な接続が行われる。
【００２２】
本実施の形態例に係るチップ型ヒューズのケース本体２と蓋３の形状は、上述したように、蓋３の外形寸法がケース本体２の内部寸法よりもわずかに小さくなるように設定されている。そのため、それらの位置合わせが容易であり、組み立ての際、蓋３をケース本体２に対して垂直方向に差し込むことで、それらを嵌着する。
【００２３】
よって、ケース本体２と蓋３が嵌着された状態において、蓋３の端部１３が、ケース本体２の凹部１１より突き出ることはなく、基体端部への電極４の圧入嵌着も円滑に行え、しかも、ヒューズ線１と電極４との電気的な接続状態も確実になる。
【００２４】
なお、蓋３とケース本体２を嵌着する際、それらを、例えば、エポキシ等の接着剤で貼り合わせて、一定時間、一定の温度（例えば、１５０℃で１５分程度）、加温する。そして、接着剤が硬化した後、電極４の圧入嵌着を行う。
【００２５】
また、本実施の形態例に係るチップ型ヒューズの電極４は、プリント基板に実装する際、その基板のランドパターンとはんだ付けされる箇所でもある。そこで、ヒューズ実装時の基板へのはんだ付けを容易、かつ確実に行うため、図示していないが、電極４の寸法は、例えば、圧入嵌着された電極４の周囲４面のうちの１面が、チップ型ヒューズの基体面より、その電極４の厚み分だけ出るようになっている。電極４周囲の他の３面については、チップ型ヒューズの基体面と面位置が合う（同一面となる）ようになっている。
【００２６】
このように、電極４と基体との面位置を合わせて平坦にすることで、例えば、チップ型ヒューズをプリント基板へ搭載する際のバキュームチャックが容易になり、また、ヒューズ本体への捺印作業も容易に行える。
【００２７】
次に、本実施の形態例に係るチップ型ヒューズに使用するはんだ片について、詳細に説明する。本実施の形態例に係るヒューズにおいて、ヒューズ線の接続に使用するはんだ片は、錫／亜鉛／ニッケル系の高温はんだである。具体的には、亜鉛５５〜６５重量パーセント、ニッケル０．５〜２重量パーセント、アルミニウム０．０１〜０．５重量パーセント、錫残重量パーセントからなる、鉛非含有（鉛フリー）はんだである。
【００２８】
このように、亜鉛を５５〜６５重量パーセント含有することで、電流ヒューズとして好適な、固相温度が１９９℃、液相温度が３６０℃の錫／亜鉛／ニッケル系のはんだとなる。
【００２９】
ところで、錫／亜鉛／ニッケル系はんだは、チップ型ヒューズをプリント基板へ実装する際、リフロー等の再加熱による流動性があるため、チップ型ヒューズ内部の空気が膨張して、はんだを押し流す等の不具合が生じる可能性がある。そこで、本実施の形態例では、はんだにアルミニウム０．０１〜０．５重量パーセント添加することで、はんだの流動性を低下させた。
【００３０】
しかし、アルミニウムの添加量が０．０１重量パーセント未満であると、流動性への影響が小さく、所定の効果がない。また、その添加量が０．５重量パーセントよりも多いと、高温で放置した場合、アルミニウムの酸化により導電性が低下する。よって、本実施の形態例では、アルミニウムの添加量は、流動性に効果がある範囲内において微量とし、はんだの使用条件に応じて添加量を設定することとする。
【００３１】
図４は、本実施の形態例に係るはんだを使用したヒューズと、従来のはんだを使用したヒューズの抵抗値変化を比較して示すグラフである。本実施の形態例に係るはんだとして、ここでは、亜鉛６０重量パーセント、ニッケル２重量パーセント、アルミニウム０．０１重量パーセント、錫残重量パーセントからなる錫／亜鉛／ニッケル／アルミニウム（Ｓｎ−Ｚｎ−Ｎｉ−Ａｌ）はんだを使用し、従来のはんだとして、錫１０重量パーセント、鉛９０重量パーセントを使用したものについて、性能試験を行った。
【００３２】
なお、ここでの試験条件は、温度を１２５℃とし、酸素雰囲気中に１０００時間、曝したときの抵抗値変化であり、図４から分かるように、本実施の形態例に係るはんだを使用したヒューズの場合、その抵抗値変化は、最大で３パーセント（２．５ｍΩ）である。これは、従来のはんだを使用したヒューズ（図中、点線で示す）と略同等の特性である。
【００３３】
このような特性が得られるのは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、本実施の形態例に係るはんだは、固液共存状態では流動性が低く、プリント基板への実装時に加熱されても、ヒューズと電極を接続するはんだ（継手）の形状が変化せず、その接続状態が維持される。
【００３４】
これは、本実施の形態例に係るはんだが、酸素雰囲気中ではんだ付けされることで、その際の熱により安定して表面酸化し、強固な酸化膜が形成されたために、その流動性が低下したことによる。
【００３５】
また、本実施の形態例に係るはんだによる継手は、特殊なフラックスによって酸素より遮断されているため、はんだの継手の酸化は、一旦、はんだ付けが行われれば、それ以降において進行しないことも、上記の特性が得られる理由の一つである。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態例によれば、ヒューズ基体の端部に電極を圧入する前に、あらかじめ電極の内部にはんだ片を入れておき、その電極の外部より熱を加えて、はんだを溶融することで、電極とヒューズ線との接続を確実に行うことができ、その接合部における電気的な接合状態を良好に維持できる。
【００３７】
また、電極内部に入れて、ヒューズ線との接続に使用するはんだ片として、鉛等の有害物質を含有しない、錫／亜鉛／ニッケル系のはんだを使用することで、はんだ付けが、環境や人間の健康への影響、さらには、電流ヒューズとともに実装される他の電子部品に悪影響を与えることを回避できるだけでなく、基板実装時に過熱されても、電流ヒューズの内部状態を維持できる。
【００３８】
さらに、はんだ材合金としてアルミニウムを添加することにより、はんだの耐熱性、および流動性を改善することができ、それによって、はんだ付け性が向上し、再加熱によるはんだの継手形状の変化を防止できる。
【００３９】
また、本実施の形態例に係るヒューズでは、その電極を３５０℃で加熱することで、電極とヒューズ線の充分な接合を得ることができ、セラミック製の基体における放熱を考慮しても、液相温度を下回る温度ではんだ付けが完了していることが判明した。よって、固相温度と液相温度の間における固液共存状態においてもはんだ付けができ、電極表面のメッキの劣化を抑制することができる。
【００４０】
なお、本発明は、上述した実施の形態例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。例えば、はんだ片の組成として、亜鉛５５〜６５重量パーセント、銅０．１〜１重量パーセント、錫残重量パーセントからなるはんだであっても、また、亜鉛５５〜６５重量パーセント、ニッケル０．１〜１重量パーセント、銅０．１〜１重量パーセント、錫残重量パーセントの組成としても、上記の実施の形態例に係る電流ヒューズに好適な特性（融点、ヒューズ線の接合条件等）を得ることができる。
【００４１】
以上述べた鉛非含有はんだの組成には、日本工業規格（ＪＩＳ）等で示される不可避不純物が含まれていることがある。しかし、このような不可避不純物が鉛非含有はんだに含まれている場合においても、本発明の特許請求の範囲を逸脱するものではない。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、有害物質による環境への悪影響がなく、基板上でのはんだ性等の特性にも優れた電流ヒューズおよびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例に係るチップ型ヒューズの分解構成図である。
【図２】ケース本体と蓋とを合体させた基体を有する電流ヒューズの外観を示す図である。
【図３】電極が被せられたときの電流ヒューズの外観を示す図である。
【図４】実施の形態例に係るはんだを使用したヒューズと、従来のはんだを使用したヒューズの抵抗値変化を比較して示す図である。
【符号の説明】
１ヒューズ線（ヒューズエレメント）
２ケース本体
３蓋
４キャップ（電極）
５はんだ片
７加熱位置
９開口部
８溝部
１１凹部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a lead-free current fuse suitable for use in, for example, electronic devices and electronic components, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Various types of small fuses that can be surface-mounted on a printed circuit board or the like have been conventionally proposed. For example, Patent Literature 1 discloses a fuse in which a fuse element is stretched in a hollow space inside a rectangular parallelepiped case formed by fitting a lid and a case body made of ceramic. In this small fuse, a tin-lead solder previously applied to the inside of a metal cap and a fuse element are soldered.
[0003]
On the other hand, tin-lead solder is indispensable for the manufacture and assembly of electronic equipment, but it contains lead harmful to the human body. Is required, and various lead-free solders have been proposed. For example, Patent Literature 2 describes a lead-free solder alloy including zinc (Zn) 7 to 10 weight percent, nickel (Ni) 0.01 to 1 weight percent, and the balance tin (Sn).
[0004]
Further, the solder material disclosed in Patent Document 3 is made in view of environmental problems after discarding electronic devices, and includes tin, zinc in an amount of 3 to 18% by weight based on tin, and a small amount. Is a lead-free solder material containing an additional component (for example, nickel).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-8-222117 [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-94688 [Patent Document 3]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-15478
[Problems to be solved by the invention]
However, when manufacturing the fuse described in Patent Literature 1, for example, if a solder containing 10% by weight of tin and 90% by weight of lead is used, when the solder is melted, heat is taken away by the ceramic base, so that the metal is removed. It is necessary to set the heating temperature of the metal cap to about 400 ° C., which is about 100 ° C. higher than the melting point of the solder. At such a temperature, the plating on the surface of the metal cap is deteriorated, and when the fuse is mounted on the substrate, there is a problem in the solderability.
[0007]
On the other hand, the above-described lead-free solder of tin-zinc-nickel is used at the time of mounting on a board, but when it is used inside a component, the solder inside the component is reflowed at the time of mounting the board. There is a problem that the quality cannot be maintained, for example, the fuse element is melted to cause disconnection of the fuse element.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to provide a soldering current suitable for use in electronic devices and electronic components, and a current that does not affect the environment including the human body. An object of the present invention is to provide a fuse and a manufacturing method thereof.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As one means for achieving the above object, the present invention includes, for example, the following configuration. That is, a current fuse formed by soldering a fuse wire and an electrode with a lead-free solder, wherein the lead-free solder contains 55 to 65% by weight of zinc, 0.5 to 2% by weight of nickel, Is contained in an amount of 0.01 to 0.5% by weight and tin by weight.
[0010]
As another means for achieving the above-described object, the present invention includes, for example, the following configuration. That is, a fuse wire, a means for accommodating the fuse wire, and a cap-shaped electrode fitted to both ends of the accommodation means, wherein the fuse wire is lead-free and disposed inside the electrode. The lead-free solder is soldered to the electrode with solder, and the lead-free solder contains 55 to 65% by weight of zinc, 0.5 to 2% by weight of nickel, 0.01 to 0.5% by weight of aluminum, and the remaining weight of tin. It is characterized by containing in percent.
[0011]
Further, as means for achieving the above-described object, the present invention includes, for example, the following configuration. That is, a current fuse formed by soldering a fuse wire and an electrode with a lead-free solder, wherein the lead-free solder contains 55 to 65% by weight of zinc, 0.1 to 1% by weight of copper, Is contained in the remaining weight percent.
[0012]
Further, as one means for achieving the above-described object, the present invention includes, for example, the following configuration. That is, a current fuse formed by soldering a fuse wire and an electrode with a lead-free solder, wherein the lead-free solder contains 55 to 65% by weight of zinc, 0.1 to 1% by weight of nickel, Is contained in an amount of 0.1 to 1% by weight and tin in the remaining weight percentage.
[0013]
As one means for achieving the above object, the present invention has the following configuration. That is, a method of manufacturing a current fuse in which a fuse wire and an electrode are soldered with lead-free solder, wherein the lead-free solder contains 55 to 65% by weight of zinc and 0.5 to 2% by weight of nickel. Percent, 0.01 to 0.5 weight percent aluminum and tin remaining weight percent, and the soldering is performed at a temperature equal to or higher than the solidus temperature of the lead-free solder and equal to or lower than the liquidus temperature. .
[0014]
Further, as another means for achieving the above-mentioned object, the present invention has the following configuration. That is, a method of manufacturing a current fuse in which a fuse wire and an electrode are soldered with lead-free solder, wherein the lead-free solder contains 55 to 65% by weight of zinc and 0.5 to 2% by weight of nickel. %, 0.01 to 0.5% by weight of aluminum and the remaining weight percentage of tin, and the soldering is performed in an oxygen atmosphere.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an exploded configuration diagram of a chip type fuse according to the present embodiment. The chip type fuse shown in FIG. 1 is formed by stretching a fuse in a hollow of a ceramic base, and this base is fitted with a ceramic case body 2 and a ceramic lid 3. Formed.
[0016]
An opening 9 that opens toward the upper surface is provided at the center of the case body 2, and a concave portion 11 that communicates with the opening 9 is provided at both ends of the case body 2. A single groove 8 is formed on the bottom surface of each recess 11. A fuse line (fuse element) 1 that is a fusible body is aligned with the groove 8 and arranged so as to straddle the opening 9.
[0017]
When the fuse wire 1 is stretched between the recesses 11, a certain tension (tension) is applied to the fuse wire 1. In order to maintain the tension, for example, the fuse wire 1 is attached to the groove 8 by resin or the like. May be temporarily stopped.
[0018]
The lid 3 is further fitted (cased) into the opening 9 of the case main body 2 on which the fuse wire 1 is stretched as described above. The lid 3 has a shape in which both ends 13 are fitted into the recess 11 (the width and the depth of the end 13 are slightly smaller than those of the recess 11). The central portion has a shape that covers the opening 9 almost completely (the length and width of the lid central portion are slightly smaller than those of the opening 9).
[0019]
In this manner, the base body in which the case body 2 and the lid 3 are combined has a rectangular parallelepiped outer shape. FIG. 2 shows the appearance of the fuse at that time. As shown in the figure, when the case body 2 and the lid 3 are combined, the bent portion 1D of the fuse wire 1 is made to protrude from the end of the base. This bent portion 1D is connected to a metal cap as described later.
[0020]
The metal cap (electrode) 4 is made of, for example, a copper material or a copper alloy material, and has one surface of the cube (a surface facing the substrate) so as to cover the end of the substrate in the state shown in FIG. Has an open shape. Before the electrodes 4 are put on the ends of the base, solder pieces 5 having a composition described later are inserted into the inside 6 of each electrode 4 (see FIG. 1). Then, the electrodes 4 into which the solder pieces 5 are inserted are put on both ends of the base (press-fitting).
[0021]
FIG. 3 shows the appearance of the fuse when the electrode 4 is covered in this way. As shown in FIG. 1, for the fuse in this state, a portion (heated position) 7 indicated by a hatched portion of the electrode 4 is heated by a heater at, for example, 350 ° C. for about 3 seconds, so that the electrode 4 The solder piece 5 inserted into the inside of the wire 4 is melted. As a result, the solder piece 5 is soldered (fused) to the above-described bent portion 1D of the fuse wire 1, and the electrical connection between the fuse wire 1 and the electrode 4 is performed.
[0022]
As described above, the shapes of the case main body 2 and the lid 3 of the chip type fuse according to the present embodiment are set so that the outer dimensions of the lid 3 are slightly smaller than the internal dimensions of the case main body 2. . Therefore, their alignment is easy, and during assembly, they are fitted by inserting the lid 3 vertically into the case body 2.
[0023]
Therefore, in the state where the case main body 2 and the lid 3 are fitted, the end 13 of the lid 3 does not protrude from the concave portion 11 of the case main body 2, and the press-fitting of the electrode 4 to the end of the base body is also smooth. This can be performed, and the electrical connection between the fuse wire 1 and the electrode 4 is also ensured.
[0024]
When the lid 3 and the case body 2 are fitted together, they are bonded together with an adhesive such as epoxy, for example, and heated for a certain time at a certain temperature (for example, about 150 ° C. for about 15 minutes). Then, after the adhesive is cured, the electrodes 4 are press-fitted.
[0025]
Further, the electrode 4 of the chip type fuse according to the present embodiment is also a place to be soldered to a land pattern of the substrate when mounted on a printed circuit board. Therefore, in order to easily and surely perform soldering to the substrate at the time of mounting the fuse, although not shown, the dimensions of the electrode 4 are, for example, one of the four surfaces around the press-fitted electrode 4. Are protruded from the base surface of the chip type fuse by the thickness of the electrode 4. With respect to the other three surfaces around the electrode 4, the surface position matches with the base surface of the chip type fuse (becomes the same surface).
[0026]
In this way, by flattening the surface positions of the electrode 4 and the base, for example, a vacuum chuck when mounting a chip-type fuse on a printed circuit board becomes easy, and a stamping operation on the fuse body is also performed. Easy to do.
[0027]
Next, the solder piece used for the chip type fuse according to the present embodiment will be described in detail. In the fuse according to the present embodiment, the solder piece used for connecting the fuse wire is a tin / zinc / nickel-based high-temperature solder. Specifically, it is a lead-free (lead-free) solder composed of 55 to 65% by weight of zinc, 0.5 to 2% by weight of nickel, 0.01 to 0.5% by weight of aluminum, and remaining percentage by weight of tin.
[0028]
Thus, by containing 55 to 65% by weight of zinc, a tin / zinc / nickel-based solder having a solid phase temperature of 199 ° C. and a liquidus temperature of 360 ° C. suitable as a current fuse is obtained.
[0029]
By the way, the tin / zinc / nickel solder has fluidity due to reheating such as reflow when the chip type fuse is mounted on a printed circuit board, so that the air inside the chip type fuse expands and the solder is washed away. Failures may occur. Therefore, in the present embodiment, the fluidity of the solder is reduced by adding 0.01 to 0.5% by weight of aluminum to the solder.
[0030]
However, when the addition amount of aluminum is less than 0.01% by weight, the influence on the fluidity is small, and the predetermined effect is not obtained. On the other hand, if the addition amount is more than 0.5% by weight, the conductivity is lowered due to oxidation of aluminum when left at a high temperature. Therefore, in the present embodiment, the addition amount of aluminum is set to a small amount within a range in which the fluidity is effective, and the addition amount is set according to the use conditions of the solder.
[0031]
FIG. 4 is a graph showing a comparison between the resistance change of the fuse using the solder according to the present embodiment and the resistance change of the fuse using the conventional solder. As the solder according to the present embodiment, tin / zinc / nickel / aluminum (Sn-Zn-Ni-aluminum) composed of 60% by weight of zinc, 2% by weight of nickel, 0.01% by weight of aluminum, and the remaining percentage by weight of tin is used here. Al) A solder was used, and a performance test was performed on a conventional solder using 10% by weight of tin and 90% by weight of lead.
[0032]
Note that the test condition here is a resistance value change when exposed to an oxygen atmosphere for 1000 hours at a temperature of 125 ° C. As can be seen from FIG. 4, the solder according to the present embodiment was used. In the case of a fuse, the resistance change is a maximum of 3 percent (2.5 mΩ). This characteristic is substantially the same as that of a fuse using a conventional solder (indicated by a dotted line in the figure).
[0033]
It is considered that such characteristics are obtained for the following reasons. That is, the solder according to the present embodiment has low fluidity in the solid-liquid coexistence state, and the shape of the solder (joint) connecting the fuse and the electrode does not change even when heated at the time of mounting on a printed circuit board. The connection state is maintained.
[0034]
This is because the solder according to the present embodiment is soldered in an oxygen atmosphere, the surface is oxidized stably by the heat at that time, and a strong oxide film is formed. Due to the decline.
[0035]
In addition, since the joint made of the solder according to the present embodiment is shielded from oxygen by a special flux, the oxidation of the joint of the solder, once the soldering is performed, may not progress thereafter. This is one of the reasons for obtaining the above characteristics.
[0036]
As described above, according to the present embodiment, before press-fitting the electrode into the end of the fuse base, a solder piece is put in advance inside the electrode, and heat is applied from the outside of the electrode, By melting the solder, the connection between the electrode and the fuse wire can be reliably performed, and the electrical joint state at the joint can be favorably maintained.
[0037]
In addition, by using a tin / zinc / nickel-based solder that does not contain harmful substances such as lead as solder pieces that are inserted inside the electrodes and used to connect to the fuse wires, soldering can be performed in an environment or human environment. In addition to avoiding adverse effects on the health of the user and further adversely affecting other electronic components mounted with the current fuse, the internal state of the current fuse can be maintained even if the current fuse is overheated during mounting.
[0038]
Further, by adding aluminum as a solder material alloy, the heat resistance and fluidity of the solder can be improved, thereby improving the solderability and preventing a change in the joint shape of the solder due to reheating. .
[0039]
Further, in the fuse according to the present embodiment, by heating the electrode at 350 ° C., a sufficient connection between the electrode and the fuse wire can be obtained. It was found that the soldering was completed at a temperature below the phase temperature. Therefore, soldering can be performed even in a solid-liquid coexistence state between the solidus temperature and the liquidus temperature, and the deterioration of plating on the electrode surface can be suppressed.
[0040]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, a solder having a composition of 55 to 65% by weight of zinc, 0.1 to 1% by weight of copper, and the remaining percentage by weight of tin, or 55 to 65% by weight of zinc and 0.1 to 0.1% of nickel. Even with a composition of 1% by weight, 0.1 to 1% by weight of copper, and the remaining percentage by weight of tin, it is possible to obtain characteristics (melting point, fuse wire joining conditions, etc.) suitable for the current fuse according to the above embodiment. it can.
[0041]
The composition of the lead-free solder described above may contain unavoidable impurities specified by Japanese Industrial Standards (JIS) or the like. However, even when such unavoidable impurities are contained in the lead-free solder, it does not depart from the scope of the claims of the present invention.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a current fuse having no adverse effects on the environment due to harmful substances and having excellent characteristics such as solderability on a substrate, and a method of manufacturing the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded configuration diagram of a chip type fuse according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing the appearance of a current fuse having a base in which a case main body and a lid are combined.
FIG. 3 is a diagram showing an appearance of a current fuse when an electrode is covered.
FIG. 4 is a diagram showing a comparison between resistance changes of a fuse using a solder according to an embodiment and a fuse using a conventional solder.
[Explanation of symbols]
1 Fuse wire (fuse element)
2 Case body 3 Lid 4 Cap (electrode)
5 Solder piece 7 Heating position 9 Opening 8 Groove 11 Recess

Claims

A current fuse formed by soldering a fuse wire and an electrode with a lead-free solder,
The lead-free solder contains 55 to 65 weight percent zinc, 0.5 to 2 weight percent nickel, 0.01 to 0.5 weight percent aluminum, and the remaining weight percent tin. fuse.

Fuse wire,
Means for housing the fuse wire,
A cap-shaped electrode fitted to both ends of the housing means,
The fuse wire is soldered to the electrode with a lead-free solder disposed inside the electrode, the lead-free solder comprising 55 to 65 weight percent zinc, 0.5 to 2 weight percent nickel, A current fuse containing 0.01 to 0.5% by weight of aluminum and the remaining weight percentage of tin.

A current fuse formed by soldering a fuse wire and an electrode with a lead-free solder,
The current fuse according to claim 1, wherein the lead-free solder contains 55 to 65% by weight of zinc, 0.1 to 1% by weight of copper, and the remaining weight percentage of tin.

A current fuse formed by soldering a fuse wire and an electrode with a lead-free solder,
The current fuse according to claim 1, wherein the lead-free solder contains 55 to 65% by weight of zinc, 0.1 to 1% by weight of nickel, 0.1 to 1% by weight of copper, and the remaining weight percent of tin.

A method for manufacturing a current fuse formed by soldering a fuse wire and an electrode with a lead-free solder,
The lead-free solder contains 55 to 65 percent by weight of zinc, 0.5 to 2 percent by weight of nickel, 0.01 to 0.5 percent by weight of aluminum, and the remaining weight percent of tin. A method for manufacturing a current fuse, which is performed at a temperature not lower than the solidus temperature and not higher than the liquidus temperature of the lead-free solder.

A method for manufacturing a current fuse formed by soldering a fuse wire and an electrode with a lead-free solder,
The lead-free solder contains 55 to 65 weight percent zinc, 0.5 to 2 weight percent nickel, 0.01 to 0.5 weight percent aluminum, and the remaining weight percent tin. A method for producing a current fuse, which is performed in an atmosphere.