JP3483030B2 - Thermal fuse and wire for thermal fuse element - Google Patents

Thermal fuse and wire for thermal fuse element

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JP3483030B2
JP3483030B2 JP2000200932A JP2000200932A JP3483030B2 JP 3483030 B2 JP3483030 B2 JP 3483030B2 JP 2000200932 A JP2000200932 A JP 2000200932A JP 2000200932 A JP2000200932 A JP 2000200932A JP 3483030 B2 JP3483030 B2 JP 3483030B2
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雄彦 成田
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H37/74Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H37/761Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material with a fusible element forming part of the switched circuit

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、より詳しくは所定の温度にて
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, and more particularly to a thermal fuse having a thermal fuse element formed of a lead-free fusible alloy that melts at a predetermined temperature and a wire for a 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。最
近の半導体等の電子部品は耐熱性の低いものが多く、1
40℃〜150℃付近の温度で破損してしまうものが多
い。またリチウムイオン二次電池のように、温度が14
0℃〜150℃付近まで上がると危険なものもある。こ
のため140℃〜150℃付近の温度域で精度良く、迅
速に溶断する温度ヒューズが要求される。
2. Description of the Related Art Fuses include an electric fuse that blows to protect a circuit when an overcurrent flows in an electric circuit, and a thermal fuse that blows to protect a circuit when the temperature around the electric circuit rises. Electric fuses for TVs, washing machines, etc.
In addition, the thermal fuse is used for mobile phones, laptop computers, etc.
Each is incorporated and has a role of protecting these electric appliances. Above all, it is necessary for the thermal fuse to surely and quickly fuse at the set fusing temperature to protect the electric circuit. For this reason, the thermal fuse is required to be blown accurately under various temperature conditions. Recently, many electronic parts such as semiconductors have low heat resistance.
Many are damaged at a temperature of 40 ° C to 150 ° C. Also, like a lithium-ion secondary battery, the temperature is 14
Some are dangerous when the temperature rises to around 0 ° C to 150 ° C. For this reason, a thermal fuse that is capable of accurately and promptly melting in a temperature range around 140 ° C to 150 ° C is required.

【0003】ここで、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
面温度)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、合金の組成
を選択するのは極めて重要である。
Here, the melting temperature of the fuse depends on the melting point (liquidus surface temperature) of the fusible alloy forming the fuse element in the thermal fuse, and the melting point depends on the component metals of the alloy and their mixing ratio, that is, the composition. Decided. Therefore, the choice of alloy composition is extremely important.

【0004】従来、融点が140℃〜150℃付近にあ
る温度ヒューズ用可溶合金としてはもっぱら原料金属の
一種に鉛を含むもの(以下鉛合金と称す)が使用されて
いた。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。このため、特開平11−25829号公報には、鉛
合金を使用しない温度ヒューズとして、52〜100重
量%のインジウムと、残部がスズとからなる合金により
形成される温度ヒューズが記載されている。
Heretofore, as a fusible alloy for a thermal fuse having a melting point of around 140 ° C. to 150 ° C., one containing lead as a kind of raw material metal (hereinafter referred to as a lead alloy) has been mainly used. However, in recent years, when electrical products are discarded, lead is leached out into the natural environment from the thermal fuses incorporated therein. When humans ingest lead dissolved in the environment, it becomes lead poisoning, depending on the amount of intake, fatigue,
Poisoning symptoms such as sleep deprivation, constipation, tremors, abdominal pain, anemia, neuritis, and brain degeneration appear. Therefore, in order to prevent environmental pollution due to lead, there is a worldwide demand that lead should not be used as an industrial material as much as possible, and the study of an industrial material to replace lead is one of the important issues in the industry. There is. For this reason, Japanese Patent Laid-Open No. 11-25829 discloses a thermal fuse which does not use a lead alloy and which is formed of an alloy containing 52 to 100% by weight of indium and the balance of tin.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】インジウムは融点が1
56℃と低いため、インジウムを主成分とする合金、す
なわちインジウム含有率の高い合金は融点が低くなる。
しかし、インジウムは柔らかいため、インジウム含有率
の高い合金からなる温度ヒューズおよび線材は傷が付き
やすく取り扱いに不便であるという問題がある。また、
ヒューズの温度に対する溶断性を良くするため、筒型ヒ
ューズや管型ヒューズではヒューズ素子は一定の張力を
かけた状態で設置される場合が多いが、インジウム含有
率の高い線材からなるヒューズ素子は柔らかく延性が高
いため、張力をかけた状態で設置することが困難で、温
度ヒューズの溶断性が悪くなるという問題がある。
The melting point of indium is 1
Since the temperature is as low as 56 ° C., the melting point of the alloy containing indium as a main component, that is, the alloy having a high indium content is low.
However, since indium is soft, there is a problem that the thermal fuse and the wire made of an alloy having a high indium content are easily scratched and are inconvenient to handle. Also,
In order to improve the fusing property with respect to the temperature of the fuse, the fuse element is often installed with a certain tension applied in a tubular fuse or a tube fuse, but the fuse element made of a wire material having a high indium content is soft. Since the ductility is high, there is a problem that it is difficult to install under tension and the fusing property of the thermal fuse deteriorates.

【0006】そこで、温度ヒューズおよび線材を形成す
るSn−In合金について鋭意研究を重ねた結果、本発
明の発明者はこの合金に新たに銀を加えることで、14
0℃以上150℃以下の温度において溶融し、かつ温度
ヒューズ素子を形成するのに適切な強度および延性を有
する無鉛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 earnest studies on the Sn--In alloy forming the thermal fuse and the wire, the inventor of the present invention newly added silver to this alloy to obtain 14
It was found that it is possible to obtain a lead-free fusible alloy that melts at a temperature of 0 ° C. or higher and 150 ° C. or lower and that has suitable strength and ductility for forming a thermal fuse element.

【0007】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、140℃以上150℃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。
A thermal fuse and a wire for a thermal fuse element of the present invention have been made based on the above findings, and an object of the present invention is to provide a thermal fuse capable of ensuring a fusing temperature of 140 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. . Another object of the present invention is to provide a wire for a thermal fuse element suitable for manufacturing this thermal fuse.

【0008】[0008]

【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3重量
%以下のスズと、0.1重量%以上5重量%以下の銀
と、残部のインジウムとからなる可溶合金により形成さ
れており、該ヒューズ素子の断面積は、0.3mm 2
下に設定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, and the fuse element is 1 wt% to 3 wt% tin and 0. 1 wt% to 5 wt% both inclusive of silver, is formed by fusible alloy consisting of the remainder of the indium, the cross-sectional area of the fuse element, 0.3 mm 2 or more
It is characterized by being set below .

【0009】また、本発明の温度ヒューズ素子用線材
は、1重量%以上3重量%以下のスズと、0.1重量%
以上5重量%以下の銀と、残部のインジウムとからなる
可溶合金により形成されており、断面積が0.3mm 2
以下に設定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 1% by weight or more and 3% by weight or less of tin and 0.1% by weight.
It is made of a fusible alloy consisting of 5% by weight or less of silver and the balance of indium, and has a cross-sectional area of 0.3 mm 2
It is characterized by being set as follows .

【0010】本発明の発明者は、鉛を含まず、かつ14
0℃以上150℃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、スズ、インジウムにさらに
銀を加えた合金、すなわちSn−In−Ag合金につい
て研究した。
The inventor of the present invention was found to be lead-free and
A fusible alloy for fuses that melts at a temperature of 0 ° C. or more and 150 ° C. or less was studied, and an alloy in which silver was added to tin and indium, that is, a Sn—In—Ag alloy was studied.

【0011】前述したようにインジウムは融点が低いた
め、合金中において合金の共融点を下げる性質を有す
る。しかしまた一方でインジウムは延性に富み、柔らか
いという性質をも有するため、合金中のインジウム含有
率が高いと、合金自体が柔らかくなってしまう。
Since indium has a low melting point as described above, it has the property of lowering the eutectic point of the alloy in the alloy. However, on the other hand, indium also has a property of being ductile and soft, so that if the indium content in the alloy is high, the alloy itself becomes soft.

【0012】そこで、本発明の発明者は成分元素として
銀に着目した。銀はインジウムと同様に合金の融点を下
げる性質を有し、また合金中にて他の金属と微細な金属
間化合物を作り、合金組織を微細化し、合金の強度を上
げる性質をも有する。したがって、インジウム含有率が
高い無鉛可溶合金であっても、合金中の銀の含有率を調
整することにより、鉛合金と同等の溶融温度、強度を有
する無鉛可溶合金を得ることができる。
Therefore, the inventor of the present invention focused on silver as a component element. Similar to indium, silver has the property of lowering the melting point of the alloy, and also has the property of forming a fine intermetallic compound with another metal in the alloy to refine the alloy structure and increase the strength of the alloy. Therefore, even if the lead-free fusible alloy has a high indium content, a lead-free fusible alloy having the same melting temperature and strength as the lead alloy can be obtained by adjusting the content of silver in the alloy.

【0013】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、合金中の銀の含有率を上げすぎると、
銀が合金中にて作る金属間化合物が粗大となる。合金中
に粗大な金属間化合物が晶出すると合金が脆くなるとい
う問題がある。また、銀はスズ、インジウムと比較して
高価なため、本発明の目的を達成できる範囲内で銀含有
率は低く設定する必要がある。さらに、前述したように
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、可溶合金の固相面温度
に達するとヒューズは溶け始めるため、合金の液相面温
度と固相面温度との差(以下△Tと称す)が大きいと、
固相面温度に達してから液相面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は可能な限り小さ
い方が望ましい。
However, in order to obtain such a lead-free fusible alloy, it is necessary to overcome the following new derivational problems. First, if the content of silver in the alloy is too high,
The intermetallic compound that silver forms in the alloy becomes coarse. If a coarse intermetallic compound crystallizes in the alloy, the alloy becomes brittle. Since silver is more expensive than tin and indium, it is necessary to set the silver content low so long as 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 surface temperature of the fusible alloy, the fuse begins to melt, so that the difference between the liquid phase surface temperature and the solid phase surface temperature of the alloy (hereinafter referred to as ΔT) is large. ,
It takes time to reach the liquidus surface temperature after reaching the solidus surface temperature. A large ΔT means that it takes time to blow the fuse, and if the blowing takes time, electronic parts such as a semiconductor may be damaged. For this reason, the fuse is required to have a fast-breaking property that quickly fuses at a desired temperature, and ΔT of the fusible alloy is preferably as small as possible.

【0014】前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140
℃以上150℃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、通常のインジウム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
強度を有し、傷が付きにくくつぶれにくいため、比較的
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。
The thermal fuse of the present invention made of the above-mentioned fusible alloy is 140 in the same manner as the conventional lead alloy thermal fuse.
It is a practical thermal fuse that can secure a fusing temperature of not lower than 150 ° C. and not higher than 150 ° C. and can overcome the above-mentioned derivative problems. Further, as compared with a wire for a temperature fuse element, which is made of a normal alloy having a high indium content, the wire for a temperature fuse element of the present invention, which is made of the fusible alloy, has appropriate strength and is hard to be scratched and crushed. Since it is difficult to use, it can be used for electronic parts and small electronic devices having relatively low heat resistance.

【0015】[0015]

【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
とにそれぞれ説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a thermal fuse and a wire for a thermal fuse element of the present invention will be described below for each item of a fusible alloy, a thermal fuse, and a wire for a thermal fuse element.

【0016】〈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3重量%
以下のスズと、0.1重量%以上5重量%以下の銀と、
残部のインジウムとからなる。可溶合金をこの様な組成
とした理由を説明する。
<Fusable Alloy> First, an embodiment of a fusible alloy which is a material for forming the thermal fuse and the wire for the thermal fuse element of the present invention will be described. The fusible alloy used in the thermal fuse and the wire of the present invention contains 1% by weight or more and 3% by weight or more.
The following tin and 0.1 wt% or more and 5 wt% or less silver,
The balance is indium. The reason why the fusible alloy has such a composition will be described.

【0017】まず、合金中の銀含有率について説明す
る。前述したように銀は合金中にて他の合金と微細な金
属間化合物を作り、合金組織を微細化し、合金の強度を
上げる性質を有する。この性質により、合金がインジウ
ムにより柔らかくなるのを中和することができる。ただ
し、銀含有率が過剰に高くなると、微細だった金属間化
合物が粗大となるため、合金の強度は徐々に劣化する。
また、前述したように銀は合金の融点を下げる性質を有
するが、銀の含有率が微小であっても、この性質は合金
に現れる。例えば、銀を含まないインジウムの融点は1
56℃だが、銀を含有させると銀含有率がわずか3重量
%でも融点は141℃まで下がる。さらに、銀は高価な
ため、合金中の銀含有率が高いとヒューズおよび線材の
製造コストが上がる。これらのことから、合金中の銀含
有率は低い方が望ましいため、本発明のヒューズおよび
線材を形成する可溶合金の銀含有率は0.1重量%以上
5重量%以下とした。
First, the silver content in the alloy will be described. As described above, silver has a property of forming a fine intermetallic compound with other alloys in the alloy, refining the alloy structure, and increasing the strength of the alloy. This property can neutralize the softening of the alloy by indium. However, if the silver content becomes excessively high, the fine intermetallic compound becomes coarse, and the strength of the alloy gradually deteriorates.
Further, as described above, silver has a property of lowering the melting point of the alloy, but even if the content ratio of silver is small, this property appears in the alloy. For example, the melting point of indium that does not contain silver is 1.
Although the temperature is 56 ° C, the melting point drops to 141 ° C even if the silver content is only 3% by weight when silver is contained. Furthermore, since silver is expensive, the high content of silver in the alloy increases the cost of manufacturing fuses and wires. From these things, it is desirable that the silver content in the alloy is low. Therefore, the silver content of the fusible alloy forming the fuse and the wire of the present invention is set to 0.1% by weight or more and 5% by weight or less.

【0018】次に、合金中のスズ含有率について説明す
る。スズは融点が231.9℃と低く合金の融点を下げ
る性質を有し、スズ含有率が微小であっても、この性質
は合金に現れる。一方、スズ含有率が高い合金は△Tが
大きいためヒューズ線材用としては好ましくない。した
がってスズ含有率は1重量%以上3重量%以下とした。
Next, the tin content in the alloy will be described. Tin has a low melting point of 231.9 ° C. and has the property of lowering the melting point of the alloy. Even if the tin content is small, this property appears in the alloy. On the other hand, an alloy having a high tin content has a large ΔT and is not preferable for a fuse wire. Therefore, the tin content is set to 1% by weight or more and 3% by weight or less.

【0019】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、スズが
1重量%以上3重量%以下、銀が0.1重量%以上5重
量%以下、残部がインジウムという組成を有するものと
した。
For the above reasons, the fusible alloy forming the thermal fuse and the wire for fuse element of the present invention contains tin in an amount of 1% by weight or more and 3% by weight or less, silver is 0.1% by weight or more and 5% by weight or less, The balance has a composition of indium.

【0020】この組成範囲内において、スズ、銀、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、140℃から150℃
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。
Within this composition range, the melting point of the alloy can be freely controlled by changing the compounding ratio of tin, silver and indium.
Thermal fuses and wires can be provided for any target temperature between.

【0021】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ものも該当
する。
It is possible that impurities that are unavoidable from raw material metals are mixed in the fusible alloy. The fusible alloy forming the fuse and wire of the present invention does not specifically exclude the inclusion of impurities, and the alloy having the above composition also corresponds to the alloy containing unavoidable impurities.

【0022】〈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1
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1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. Figure 1
A sectional view of a cylindrical thermal fuse as an example of the thermal fuse of the present invention is shown in FIG. The thermal fuse 1 shown in FIG. 1 includes a fuse element 10 that melts at a constant temperature, and a fuse element 10
A lead wire 2 which is joined to both ends of the fuse 2 and passes a current, and a flux 1 which is filled in a cylindrical shape around the fuse element 10 and covers the melted section after the fuse element is melted to prevent re-conduction.
1 and a cylindrical ceramic case 12 accommodating a part of the fuse element 10, the flux 11 and the lead wire 2.

【0023】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 electronic equipment, the thermal fuse 1 is installed between a power source such as a battery and an electric circuit. If the ambient temperature of the thermal fuse 1 rises for some reason and reaches the set temperature of the thermal fuse 1, the fuse element 10
Melts and the flux 11 is covered with the flux 11 to cut off the electrical connection between the power source and the circuit. In this way, the thermal fuse 1 can protect the power supply, the electric circuit and the like.

【0024】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 thermal fuse 1 of this embodiment can be manufactured by various methods conventionally used for manufacturing fuses. For example, a fuse element 10 is formed by cutting a wire material described later, and the fuse element 10 and the lead wire 2 are joined to each other to form the fuse element 10.
It can be manufactured by a method in which the flux 11 is filled in the periphery of and the ceramic case 12 is installed on the outside to protect the fuse element 10 and the like from the outside.

【0025】なお、本発明の温度ヒューズは、図1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 of the present invention may be a tubular fuse shown in FIG. 1 or a thermal fuse having various shapes conventionally used such as a claw fuse, a tube fuse, and a plug fuse. .

【0026】また、本発明の温度ヒューズは、140℃
から150℃という温度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、比較的耐熱性の
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 140 ° C.
It can be rapidly fused to any temperature in the temperature range from 1 to 150 ° C. Therefore, it can be used for various purposes such as protection of electronic devices having relatively low heat resistance.

【0027】〈温度ヒューズ素子用線材〉次に、前述し
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。
<Wire Material for Thermal Fuse Element> Next, an embodiment of the wire material for thermal fuse element of the present invention used in the above-mentioned thermal fuse will be described. The wire rod of the present invention can be manufactured by various methods conventionally used for manufacturing wire rods. The drawing method will be described as an example.

【0028】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原料配合工程、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 raw material blending step of blending a raw material of a fusible alloy forming a wire into a melting furnace, a billet producing step of melting the blended raw material to prepare an alloy and casting it into a mold to form a billet, and a billet from a rough wire An extrusion process to produce
It consists of a wire drawing process for forming a fine wire from a coarse wire.

【0029】まず、原料配合工程では、線材の原料であ
るスズ、インジウム、銀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−In−Ag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
機に設けられた円形の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。ダイス孔
は順次径が小さくなっており、多数のダイス孔を通る間
に所定の径が得られるようになっている。合金をダイス
孔から引き抜き線材を得るためには、ダイス孔の出側に
て線材に張力を与えることが必要である。このためダイ
ス孔出側にて、線材を一対のロールの隙間に通してい
る。このロールにより張力をかけられ、合金はダイス孔
から引き抜かれることになる。その後ロールを出た線材
はボビン等に巻き取られ保管される。
First, in the raw material mixing step, the raw materials of the wire, tin, indium and silver ingot, are weighed and mixed so as to have a desired composition, and then charged into a melting furnace. Next, in the billet production step, the compounded raw materials are melted at a temperature of 300 to 350 ° C. to prepare a Sn—In—Ag 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, put on an extrusion molding machine, and extruded to form a coarse wire.
Finally, in the wire-drawing step, the coarse wire is applied to a drawing machine and a linear alloy is drawn out from a circular die hole provided in the molding machine to form a fine wire, that is, a wire rod. The diameters of the die holes are successively reduced, and a predetermined diameter can be obtained while passing through many die holes. In order to obtain the wire rod by drawing the alloy from the die hole, it is necessary to apply tension to the wire rod at the exit side of the die hole. Therefore, the wire rod is passed through the gap between the pair of rolls on the die hole exit side. The roll is tensioned and the alloy is pulled through the die holes. After that, the wire rod that has left the roll is wound around a bobbin or the like and stored.

【0030】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、線材中のインジウム含有率が高
いと、線材が柔らかくなり過ぎるため、引抜き成形にお
いて線材をロール隙間に通す際や線材をボビンに巻き取
る際に、線材が傷付いたり、つぶれてしまうおそれがあ
る。したがって、このような方法では成形することがで
きない。一方、本実施形態の温度ヒューズ素子用線材
は、インジウム含有率は高いが合金中に銀が含まれてお
り適度な強度を有するため、線材をロール隙間に通した
りボビンに巻き取っても傷が付いたりつぶれたりするこ
とが無く、このような方法で成形することが可能であ
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 like the above-mentioned drawing method, when the indium content in the wire is high, the wire becomes too soft. The wire may be damaged or crushed when wound on the bobbin. Therefore, it cannot be molded by such a method. On the other hand, the wire for a thermal fuse element of the present embodiment has a high indium content, but since the alloy contains silver and has an appropriate strength, the wire is not damaged even if it is passed through a roll gap or wound on a bobbin. It can be molded by such a method without sticking or crushing. The wire rod may be a wire rod having a cross section in the direction perpendicular to the axial direction that is a perfect circle, or a wire rod having various cross-sectional shapes that have been conventionally used such as an elliptical shape and a polygonal shape.

【0031】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。比較的低い温度にて溶断
す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。前述したように線材からなるヒューズ素子は、
速断性を確保するため、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、このようなヒューズ素子に用いる線
材にも断面積が小さいことが要求される。
The wire of the present invention, which can be made thinner than wires manufactured by other methods, can meet the following requirements when used. In a thermal fuse that blows at a relatively low temperature, quick disconnection against a set temperature is required to protect electronic components such as semiconductors having low heat resistance. As mentioned above, the fuse element made of wire material
In order to ensure quick disconnection, the fuse is often installed with a certain tension applied. The smaller the cross-sectional area of the fuse element installed in this state is, the faster the fuse will blow. Therefore, the wire used for such a fuse element is also required to have a small cross-sectional area.

【0032】また、本発明の線材は溶断温度が140℃
以上150℃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、ノート型パソコン等の小型電子機器の
保護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
の小型化のためには、その部品である温度ヒューズも小
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。
The wire rod of the present invention has a melting temperature of 140 ° C.
Although the temperature is 150 ° C. or lower, a fuse having a wire material that melts in this temperature range is in high demand for protection of small electronic devices such as laptop computers. In recent years, these electronic devices have continued to be miniaturized from the convenience of use, and in order to miniaturize the device, it is required that the temperature fuse, which is a component thereof, be also small. A small cross section is required.

【0033】上記要求より、線材の断面積は0.3mm
2以下であることが必要となる。この様な断面積の小さ
い線材にとっては、線材が傷付いたりつぶれたりするこ
とは致命傷となる。すなわち、線材が傷付いたりつぶれ
たりすると、その部分だけ断面積が変わり、傷の有無や
つぶれ具合により同じ設定温度のヒューズであっても溶
断時間にばらつきが発生するからである。インジウム含
有率が高いだけのヒューズ用線材は、柔らかいので傷が
付きやすくまたつぶれやすかった。このため、溶断時間
にばらつきが発生しやすく信頼性の低いものが多かっ
た。一方、本発明の線材は、インジウム含有率は高いが
銀を含有させ強度が高いため、傷が付きにくくまたつぶ
れにくい。このため、ばらつきの小さい信頼性の高い線
材とすることができ、上記要求に充分応えることができ
る。
Due to the above requirements, the cross-sectional area of the wire is 0.3 mm.
It must be 2 or less. For such a wire having a small cross-sectional area, it is fatal that the wire is damaged or crushed. That is, if the wire is damaged or crushed, the cross-sectional area changes only at that portion, and even if the fuse has the same set temperature, the fusing time varies depending on the presence or absence of the damage and the crushing condition. Since the fuse wire having only a high indium content was soft, it was easily scratched and crushed. For this reason, there are many cases where the fusing time tends to vary and the reliability is low. On the other hand, the wire of the present invention has a high indium content but contains silver to have a high strength, so that it is hard to be scratched or crushed. Therefore, it is possible to obtain a highly reliable wire rod with a small variation, and it is possible to sufficiently meet the above requirements.

【0034】[0034]

【実施例】上記実施形態に基づいて、所定の組成を有す
るSn−In−Ag合金製の試料を作製し実験を行っ
た。これを実施例として説明する。
Example Based on the above-described embodiment, a sample made of Sn-In-Ag alloy having a predetermined composition was prepared and an experiment was conducted. This will be described as an example.

【0035】〈実施例〉実施例の試料は、2重量%のス
ズ、3重量%の銀、95重量%のインジウムという組成
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%のス
ズ、純度99.99%の銀、純度99.99%のインジ
ウムを秤量し、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。
Example The sample of the example is composed of a fusible alloy having a composition of 2% by weight tin, 3% by weight silver, and 95% by weight indium. This sample was manufactured by the following method. First, tin with a purity of 99.99%, silver with a purity of 99.99%, and indium with a purity of 99.99% were weighed and put into a melting furnace. Next, the raw material was melted and stirred in a melting furnace at a temperature of 300 ° C. to prepare an alloy, and the prepared alloy was poured into a mold and allowed to cool and then demolded. A sample was taken from the ingot thus produced and used as an example. Further, when the prepared alloy was poured into the mold, the alloy composition was confirmed by chemical analysis.

【0036】〈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)を用いて試料につい
て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。
<Experimental Method> The experiment was conducted by gradually heating the sample of the example in a heating furnace and using a thermal analyzer (hereinafter referred to as TA) and a differential scanning calorimeter (hereinafter referred to as DSC) for the sample. This was done by examining the melting temperature characteristics. As for the temperature rising pattern of the heating furnace, the temperature before the experiment was 50 ° C., the temperature rising rate was 10 ° C./min, and the final holding temperature was 200 ° C.

【0037】〈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2に
示す。図2より、約143℃から約144℃にかけて温
度曲線が平らになっているのが分かる。また、DSCに
よる測定結果を図3に示す。図3より、温度が約143
℃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143℃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144℃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、約143℃が固相面温度、約144℃が液相面温
度であり、△Tは約1℃であることが分かる。
<Experimental Results> FIG. 2 shows the results of measurement by TA when the temperature of the sample of the example was raised with this heating pattern. From FIG. 2, it can be seen that the temperature curve becomes flat from about 143 ° C to about 144 ° C. Moreover, the measurement result by DSC is shown in FIG. From Figure 3, the temperature is about 143.
It can be seen that there is a peak start point in the differential thermal curve at ℃. From these facts, the soluble alloys constituting the samples of the Examples change from a single-phase state of a solid phase to a two-phase coexistence state of a solid phase and a liquid phase at about 143 ° C., and a two-phase coexistence state at about 144 ° C. From this, it can be seen that the liquid phase changes to a single phase. That is, it can be seen that the solid phase surface temperature is about 143 ° C., the liquid phase surface temperature is about 144 ° C., and ΔT is about 1 ° C.

【0038】以上の実験から実施例の液相面温度は14
4℃、固相面温度は143℃以内という温度範囲内に液
相面温度があることが分かった。また、実施例の△Tは
1℃と極めて小さいことが分かった。
From the above experiment, the liquidus surface temperature of the example is 14
It was found that the liquidus surface temperature is within the temperature range of 4 ° C and the solidus surface temperature is 143 ° C or less. It was also found that ΔT in the example was as small as 1 ° C.

【0039】[0039]

【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3重量%以下のスズ
と、0.1重量%以上5重量%以下の銀と、残部のイン
ジウムとからなる可溶合金により形成されており、該ヒ
ューズ素子の断面積は、0.3mm 2 以下に設定されて
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, 1% by weight or more than 3% by weight of tin, and 5 wt% or less of silver or 0.1 wt%, is formed by fusible alloy consisting of the remainder of indium,該Hi
The fuse element is characterized in that the cross-sectional area thereof is set to 0.3 mm 2 or less .

【0040】また本発明の温度ヒューズ素子用線材は、
1重量%以上3重量%以下のスズと、0.1重量%以上
5重量%以下の銀と、残部のインジウムとからなる可溶
合金により形成されており、断面積が0.3mm 2 以下
に設定されていることを特徴とする。
The wire for a thermal fuse element of the present invention is
It is formed of a fusible alloy consisting of 1% by weight or more and 3% by weight or less tin, 0.1% by weight or more and 5% by weight or less silver, and the balance indium, and has a cross-sectional area of 0.3 mm 2 or less.
It is set to .

【0041】このように、可溶合金としてSn−In−
Ag合金を選択し、また合金中の銀含有率を調整するこ
とで、優れた溶断温度特性と適度な強度および延性を有
する温度ヒューズおよび線材となる。
In this way, Sn-In- is used as the fusible alloy.
By selecting an Ag alloy and adjusting the silver content in the alloy, a thermal fuse and wire having excellent fusing temperature characteristics and appropriate strength and ductility can be obtained.

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

【図1】温度ヒューズの断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a thermal fuse.

【図2】実施例のTAによる測定結果を示すグラフであ
る。
FIG. 2 is a graph showing the result of measurement by TA in the example.

【図3】実施例のDSCによる測定結果を示すグラフで
ある。
FIG. 3 is a graph showing the measurement results by DSC of the example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 1: Thermal fuse 10: Fuse element 11: Flux 12: Ceramic case 2: Lead wire

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−25829(JP,A) 特公 平6−80881(JP,B2) 特公 昭46−34292(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01H 37/76 C22C 28/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-11-25829 (JP, A) JP-B 6-80881 (JP, B2) JP-B 46-34292 (JP, B1) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01H 37/76 C22C 28/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [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3重量%以下のスズと、0.1重量%以上5重
量%以下の銀と、残部のインジウムとからなる可溶合金
により形成されており、該ヒューズ素子の断面積は、
0.3mm 2 以下に設定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 melts at a predetermined temperature, wherein the fuse element is 1 wt% to 3 wt% tin and 0.1 wt% to 5 wt% silver. And a balance of indium and a fusible alloy , and the cross-sectional area of the fuse element is
A thermal fuse characterized by being set to 0.3 mm 2 or less .
【請求項2】 1重量%以上3重量%以下のスズと、
0.1重量%以上5重量%以下の銀と、残部のインジウ
ムとからなる可溶合金により形成されており、断面積が
0.3mm 2 以下に設定されている温度ヒューズ素子用
線材。
2. Tin of 1% by weight or more and 3% by weight or less,
It is made of a fusible alloy consisting of 0.1% by weight or more and 5% by weight or less of silver and the balance of indium, and has a cross-sectional area of
A wire for a thermal fuse element set to 0.3 mm 2 or less .
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