JP2010140710A - Alloy type thermal fuse - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、合金型温度ヒューズに関するものである。 The present invention relates to an alloy type thermal fuse.
合金型温度ヒューズは、リード導体間に低融点合金エレメントを溶接し、該低融点合金エレメントにフラックスを塗布し、このフラックス塗布低融点合金エレメントを封止材で封止した構成である。
この封止は、低融点合金エレメントに塗布したフラックスを溶融させることのない温度で行う必要があり、常温硬化樹脂で封止することが安全である。
The alloy-type thermal fuse has a configuration in which a low melting point alloy element is welded between lead conductors, a flux is applied to the low melting point alloy element, and the flux coated low melting point alloy element is sealed with a sealing material.
This sealing needs to be performed at a temperature that does not melt the flux applied to the low melting point alloy element, and it is safe to seal with a room temperature curable resin.
そこで、合金型温度ヒューズにおける封止を紫外線硬化樹脂により行うことが知られている(特許文献1〜3等)。
しかしながら、紫外線硬化樹脂による封止では、フラックス塗布低融点合金エレメントに接する箇所にまで紫外線を充分に照射し難く、フラックス塗布低融点合金エレメントに接する封止樹脂部分が未硬化若しくは硬化不足の不安定な状態にとどまってフラックスの活性基、例えば−COOHが反応してしまいフラックスの機能が毀損される畏れが在る。 However, in sealing with ultraviolet curable resin, it is difficult to sufficiently irradiate ultraviolet rays to the point where it comes into contact with the flux-coated low-melting point alloy element, and the sealing resin part in contact with the flux-coated low-melting point alloy element is uncured or unstable due to insufficient curing The active group of the flux, for example, —COOH, reacts and the function of the flux may be impaired.
本発明の目的は、過酷な条件で長時間放置しても、フラックス作用の安定性を確保できるに合金型温度ヒューズを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an alloy-type thermal fuse that can ensure the stability of the flux action even if left for a long time under harsh conditions.
請求項1に係る合金型温度ヒューズは、フラックス塗布低融点合金エレメントに対する封止を硬化樹脂で行う温度ヒューズにおいて、硬化樹脂に嫌気性硬化樹脂と紫外線硬化樹脂との混合物を使用したことを特徴とする。
請求項2に係る合金型温度ヒューズは、リード導体間に低融点合金エレメントが溶接され、該低融点合金エレメントにフラックスが塗布され、該フラックス塗布低融点合金エレメントが上下の絶縁フィルムで挾まれ、そのフィルム間が嫌気性硬化樹脂と紫外線硬化樹脂との混合物で埋められていることを特徴とする。
請求項3に係る合金型温度ヒューズは、請求項1または2記載の合金型温度ヒューズにおいて、嫌気性硬化樹脂:紫外線硬化樹脂の体積比が5:1〜5:3とされていることを特徴とする。
請求項4に係る合金型温度ヒューズは、請求項2または3記載の合金型温度ヒューズにおいて、上下の絶縁フィルムの内面、樹脂混合物に接触されるリード導体部分の少なくとも一方に硬化促進剤が塗布されていることを特徴とする。
請求項5に係る合金型温度ヒューズは、請求項1〜4何れか記載の合金型温度ヒューズにおいて、フラックス塗布低融点合金エレメントの表面にフラックスと同成分であってフラックスよりも高融点に調整された組成の中間層が設けられていることを特徴とする。
The alloy-type thermal fuse according to
In the alloy type thermal fuse according to
The alloy type thermal fuse according to
The alloy-type thermal fuse according to
The alloy-type thermal fuse according to
(1)請求項1の合金型温度ヒューズでは、硬化樹脂封止材として嫌気性硬化樹脂と紫外線硬化樹脂との混合物を使用しているから、封止体の外気に接する表面において、紫外線照射により混合物中の嫌気性硬化樹脂成分が硬化してその表面が気密化される。この気密化により封止体内部への空気の侵入が確実に遮断され、封止体内部の混合物の嫌気性硬化樹脂成分を迅速に硬化させてその内部を早期に硬化させることができる。
(2)請求項2の合金型温度ヒューズでは、特に、上下の絶縁フィルム間に封止材を埋めた構成であり、絶縁フィルム周囲の封止体外面の表面積に対する封止体体積が相当に大きいから、嫌気性硬化樹脂分が本来的に早期に硬化することに加え、封止体外表面の早期気密化により内部の一層の早期硬化を達成できる。
(3)紫外線硬化樹脂成分は封止体外表面を気密化し、封止体内部への通気を遮断して嫌気性硬化樹脂成分の硬化を促進する役割を果たす。請求項3では、この技術的意義を確認のうえ、適切な嫌気性硬化樹脂と紫外線硬化樹脂との混合比を定めている。
(4)請求項4によれば、金属微粉末からなる硬化促進剤を封着面に塗布しておくことで、界面の封着強度を強固にし、外装の機械的強度、硬化信頼性を向上できる。
(5)請求項5によれば、温度ヒューズが低融点合金エレメントの融点より低いが、フラックスの融点よりも高い温度に加熱されてフラックスが溶融されても、中間層のバリヤ作用によりフラックスと硬化樹脂との反応を確実に排除できる。
(1) In the alloy type thermal fuse of
(2) The alloy-type thermal fuse of
(3) The ultraviolet curable resin component plays a role of making the outer surface of the sealing body airtight and blocking the ventilation into the sealing body to promote the curing of the anaerobic curable resin component. In
(4) According to
(5) According to
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例について説明する。
図1−1は本発明に係る合金型温度ヒューズを示す斜視図、図1−2は図1−1におけるイ−イ断面図である。
図1−1及び図1−2において、1,1は一対の帯状リード導体であり、ニッケル導体、銅導体等を使用できる。ニッケル導体の表面には、Sn、Au、Cu、Ag等をメッキまたはクラッドすることができ、銅導体には、全面または低融点合金片が溶接される部分以外に銅移行阻止膜として、Niをメッキまたはクラッドすることができ、更にNiの上にSn、Au、Cu、Ag等をメッキすることもできる。
2は低融点合金エレメントであり、上面は両端部に至るほど接線角を大きくした曲面とし、中間部の一部20を対向するリード導体先端々面11,11間に入り込ませ、両端部のそれぞれを各帯状リード導体1,1の端部上面に溶接してある。低融点合金エレメントの材質としては、In−Bi系、Sn−In−Bi系、これらの合金系に機械的強度の向上や温度特性の調整のためにCu、Ag、Sb、Zn等の元素を0.1〜4.0質量%添加したものを使用できる。
低融点合金エレメントの対向するリード導体先端々面間への入り込み体積は低融点合金エレメント全体積の10〜20%とされる。入り込み部分20の下面と帯状リード導体1,1の下面とをほぼ面一にすることもできる。
3は低融点合金エレメントに塗布したフラックスであり、ロジン、ロジンに活性剤、例えばカルボン酸を添加したものを使用できる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1-1 is a perspective view showing an alloy type thermal fuse according to the present invention, and FIG. 1-2 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 1-1.
1-1 and FIG. 1-2, 1 and 1 are a pair of strip | belt-shaped lead conductors, A nickel conductor, a copper conductor, etc. can be used. The surface of the nickel conductor can be plated or clad with Sn, Au, Cu, Ag or the like, and the copper conductor can be coated with Ni as a copper migration blocking film in addition to the entire surface or a portion where the low melting point alloy piece is welded. It can be plated or clad, and Sn, Au, Cu, Ag, etc. can also be plated on Ni.
The volume of entry of the low melting point alloy element between the leading ends of the opposing lead conductors is 10 to 20% of the total volume of the low melting point alloy element. The lower surface of the
A
図1−1及び図1−2において、4,4は上下の絶縁フィルムであり、PET、PC、PEN等のエンジニアリングプラスチックフィルム、ガラスクロス基材エポキシ樹脂フィルム等を使用できる。一枚もので挾んで使用するものを用いることもできる。
5は嫌気性硬化樹脂と紫外線硬化樹脂との混合物であり、上下フィルム間の空間を埋めており、上側フラックス31、上側フラックス31に対する低融点合金エレメント2の露出面、下側フラックス32が混合物5に接している。嫌気性硬化樹脂とは、室温でラジカル重合可能な多価アクリル酸エステルまたはその混合物、例えばテトラエチレングリコールのジメタクリレートとこの混合物に対する酸素の作用を断った時点から遊離ラジカルが発生して多価アクリル酸エステルのラジカル重合を開始させ、重合を維持または促進させる物質とを組み合わせたものであり、一般には、有機過酸化物またはヒドロベルオキシド、例えばクミルヒドロペルオキシドとジメチルバラトルイデンとを組み合わせたものであり、アクリレートオリゴマー系樹脂を使用できる。紫外線硬化樹脂にはメタクリレートオリゴマー系樹脂を使用できる。
嫌気性硬化樹脂:紫外線硬化樹脂の体積比は5:1〜5:3とすることが望ましい。
In FIGS. 1-1 and 1-2,
5 is a mixture of an anaerobic curable resin and an ultraviolet curable resin, which fills the space between the upper and lower films, and the
The volume ratio of anaerobic curable resin: UV curable resin is preferably 5: 1 to 5: 3.
図2−1はリード導体付き低融点合金エレメントを示している。図示の例では、低融点合金エレメント2の巾と帯状リード導体1,1の巾とを等しくしてあるが、低融点合金エレメントの巾を帯状リード導体の巾より狭くすることもできる。
FIG. 2-1 shows a low melting point alloy element with a lead conductor. In the illustrated example, the width of the low melting
図2−1に示したリード導体付き低融点合金エレメントを得るには、図2−2に示すように、耐熱性、溶融合金に対し離型性の作業台A、例えばステンレス台上に、リード導体基材100,100を所定のギャップ間隔で配置し、この基材間に低融点合金線材を供給しつつはんだごてBで溶融し、この溶融合金200を表面張力で定まる曲面で凝固させるか、溶融合金を走行ノズルで供給し、表面張力で定まる曲面で凝固させ、而るのち、短冊状にカットする方法を使用できる。
前記対向するリード導体先端々面間への入り込みを行った低融点合金エレメント部分には、低融点合金エレメントの球状化分断を生じ易くするために、図2−1に示すように括れ22を加工することができる。
In order to obtain the low melting point alloy element with the lead conductor shown in FIG. 2-1, as shown in FIG. 2B, the lead is placed on a work table A that is heat resistant and releasable from the molten alloy, for example, a stainless steel base. Whether the
In the low melting point alloy element portion that has entered between the leading ends of the opposing lead conductors, a
図2−1において、31,32はフラックスであり、低融点合金エレメントの上面側に符合31で示すように塗布し、低融点合金エレメントの入り込み部20の下面及び該下面に燐在する帯状リード導体下面部分に符合32で示すように塗布してある。
上側フラックス31は、帯状リード導体の端部上面に溶接された低融点合金エレメント部分の70%以上を覆うように塗布されており、低融点合金エレメントの上面全体を覆って帯状リード導体上面に達せさせることもできる。上面側フラックスの塗布厚みは、帯状リード導体の端部上面に溶接された低融点合金エレメント部分の平均厚みの70〜100%とすることが好ましい。
下側フラックスの塗布厚みは、温度ヒューズ本体の下面側から低融点合金エレメントへの熱伝達性(感温性)を保証するために、下面側絶縁体厚み(下側フィルムと下側接着剤との総厚み)の50%以下とすることが好ましい。
In FIG. 2,
The
The coating thickness of the lower flux is the lower insulator thickness (lower film and lower adhesive, to ensure heat transfer from the lower surface side of the thermal fuse body to the low melting point alloy element (temperature sensitivity). The total thickness is preferably 50% or less.
上記温度ヒューズを製造するには、作業台上に、未硬化混合樹脂を塗布した絶縁フィルムを塗布面を上側にして配置し、帯状リード導体付きのフラックス塗布低融点合金エレメントを下側絶縁フィルム上に配置し、未硬化混合樹脂の粘着力でその配置位置への固定状態を担保し、次いで未硬化混合樹脂塗布絶縁フィルムを塗布面を下側にして前記下側配置絶縁フィルム上に配置し、この上側の配置絶縁フィルムを治具で押えた状態で混合樹脂を硬化させることができる。
封止界面の接着を強化するために、絶縁フィルムの内面や硬化樹脂に接するリード導体表面部分に粗面加工を施すこと、また絶縁フィルムの内面や硬化樹脂に接するリード導体表面部分に硬化促進剤、例えば金属微粉末を塗布することが好ましい。
上記の上下のフラックス塗布層の表面を帯状リード導体の平面に平行にして帯状リード導体と上下のフィルムとを平行にすることが好ましい。而して、温度ヒューズの本体部外面を平坦にして被保護機器、例えば二次電池セルに密着状態で装着できる。
In order to manufacture the above-mentioned thermal fuse, an insulating film coated with an uncured mixed resin is placed on a work table with the coated surface facing upward, and a flux coated low melting point alloy element with a strip-shaped lead conductor is placed on the lower insulating film. , To secure the fixed state at the arrangement position with the adhesive force of the uncured mixed resin, then disposed on the lower disposed insulating film the uncured mixed resin coated insulating film with the coating surface facing down, The mixed resin can be cured in a state where the upper insulating film is pressed by a jig.
In order to reinforce the adhesion at the sealing interface, roughening is applied to the inner surface of the insulating film and the surface portion of the lead conductor that contacts the cured resin, and the curing accelerator is applied to the inner surface of the insulating film and the surface portion of the lead conductor that contacts the cured resin. For example, it is preferable to apply metal fine powder.
It is preferable that the surface of the upper and lower flux coating layers be parallel to the plane of the strip-shaped lead conductor and the strip-shaped lead conductor and the upper and lower films be parallel. Thus, the outer surface of the main body of the thermal fuse can be flattened and attached to a device to be protected, for example, a secondary battery cell.
図3は本発明に係る合金型温度ヒューズの低融点合金エレメントの分断動作状態を示し、硬化樹脂5で確保されたキャビティ50内に空き空間なく収容されていた低融点合金エレメントとフラックスとが溶融され、この溶融合金が200,200に分断され、その分断間に溶融フラックス30が食い込んで分断間距離が拡大されていく。而るに、低融点合金エレメントの対向するリード導体先端々面間への入り込み部分の下面及びその下面に燐在するリード導体先端部下面にフラックスを塗布し、前記キャビティ50の容積を大きくしてあるから、分断間距離を長くでき、分断間絶縁距離を充分に確保し得、確実な電流遮断を保証できる。
FIG. 3 shows the cutting operation state of the low-melting-point alloy element of the alloy-type thermal fuse according to the present invention. The low-melting-point alloy element accommodated in the
図1−1、図1−2に示した構成の合金型温度ヒューズである。帯状リード導体には、先端部にAuをメッキした厚み100μm×巾2.3mmのNi導体を使用し、対向する両リード導体端面間の間隔を0.6mmとした。低融点合金エレメントには、組成52In−48Biを使用し、中央点での厚みを170μmとした。フラックスにはロジンを使用した。上下の絶縁フィルムには、厚み120μm、縦横寸法3.5mm×3.0mmのガラス繊維エポキシ樹脂フィルムを使用し、混合硬化性樹脂には、嫌気性硬化樹脂(ヘンケル社製ウレタンメタクリレート樹脂系LOCTI
TE630)20容量部、紫外線硬化樹脂(ヘンケル社製ウレタンアクリレート樹脂系LOCNTE3311)7容量部の混合物を使用し、フィルムの内面及びリード導体の樹脂に接する面に硬化促進剤(金属微粉末)を塗布し、前記製造方法により上下フィルム間をその間隔を0.5mmとして前記混合物で埋め、紫外線を照射量3000mJ/mm2以上で分間照射した。
This is an alloy-type thermal fuse having the configuration shown in FIGS. 1-1 and 1-2. For the strip-shaped lead conductor, a Ni conductor with a thickness of 100 μm × width 2.3 mm with Au plated at the tip portion was used, and the distance between the opposing end faces of the lead conductor was 0.6 mm. For the low melting point alloy element, the composition 52In-48Bi was used, and the thickness at the center point was 170 μm. Rosin was used for the flux. Glass fiber epoxy resin films with a thickness of 120 μm and vertical and horizontal dimensions of 3.5 mm × 3.0 mm are used for the upper and lower insulating films, and an anaerobic curable resin (urethane methacrylate resin-based LOCTI manufactured by Henkel) is used for the mixed curable resin.
TE630) Using a mixture of 20 parts by volume and UV-curing resin (urethane acrylate resin-based LOCNTE3311 manufactured by Henkel) and 7 parts by volume, a curing accelerator (metal fine powder) is applied to the inner surface of the film and the surface of the lead conductor that contacts the resin. Then, the gap between the upper and lower films was filled with the mixture by the above manufacturing method with 0.5 mm, and ultraviolet rays were irradiated for a minute at an irradiation dose of 3000 mJ / mm 2 or more.
〔比較例1〕
実施例に対し、混合樹脂に代えウレタンアクリレート系樹脂単独を使用した以外、実施例に同じとした。
[Comparative Example 1]
The example was the same as the example except that a urethane acrylate resin alone was used instead of the mixed resin.
〔比較例2〕
実施例に対し、混合樹脂に代えウレタンメタクリレート系樹脂単独を使用し、紫外線照射を行わなかった以外、実施例に同じとした。
[Comparative Example 2]
In contrast to the examples, a urethane methacrylate resin alone was used in place of the mixed resin, and the same as in the examples except that ultraviolet irradiation was not performed.
これらの実施例品、比較例品につき、温度80℃の加熱槽にて1時間放置した後、昇温速度1℃/1分のオイルバス中に浸漬し、0.1A通電のもとで温度ヒューズの低融点合金エレメントが分断作動したときのオイル温度を測定したところ、実施例品の90±2℃に対し、比較例品では105℃までオイルを昇温させても分断作動しなかった 。
この結果は、比較例品では封止不良によるフラックスの変質があったのに対し、実施例品では封止が安定であって低融点合金エレメント(組成52In−48Biの融点89℃)に見合った温度で作動したことによると推察できる。
These example products and comparative example products were allowed to stand in a heating bath at a temperature of 80 ° C. for 1 hour, then immersed in an oil bath at a heating rate of 1 ° C./1 minute, and heated under a current of 0.1 A. When the oil temperature when the low melting point alloy element of the fuse was cut off was measured, it was not cut off even when the oil was heated up to 105 ° C. in the comparative example, compared to 90 ± 2 ° C. in the example.
This result shows that the flux of the comparative example was altered due to poor sealing, while the example product was stable in sealing and was suitable for a low melting point alloy element (melting point 89 ° C. of composition 52In-48Bi). It can be inferred that it was operated at temperature.
1 リード導体
2 低融点合金エレメント
3 フラックス
4 絶縁フィルム
5 嫌気性硬化樹脂と紫外線硬化樹脂との混合物
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