JP3953947B2 - Alloy type thermal fuse and material for thermal fuse element - Google Patents

Alloy type thermal fuse and material for thermal fuse element Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は動作温度が７５℃〜１２０℃に属するＢｉ−Ｉｎ−Ｓｎ系合金温度ヒューズエレメント用材料及び合金型温度ヒューズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気機器や回路素子等に対するサーモプロテクタとして合金型温度ヒューズが汎用されている。
この合金型温度ヒューズは、所定融点の合金をヒューズエレメントとし、このヒューズエレメントを一対のリード導体間に接合し、該ヒューズエレメントにフラックスを塗布し、このフラックス塗布ヒューズエレメントを絶縁体で封止した構成である。
この合金型温度ヒューズの動作機構は次の通りである。
保護しようとする電気機器や回路素子に合金型温度ヒューズが熱的に接触して配設される。電気機器や回路素子が何らかの異常により発熱すると、その発生熱により温度ヒューズのヒューズエレメント合金が溶融され、既溶融の活性化されたフラックスとの共存下、溶融合金がリード導体や電極への濡れにより分断球状化され、その分断球状化の進行により通電が遮断され、この通電遮断による機器の降温で分断溶融合金が凝固されて非復帰のカットオフが終結される。
【０００３】
従来では、固相線と液相線との間の固液共存域が狭い合金組成、理想的には共晶組成を前記ヒューズエレメントに用いることを常套手法とし、ヒューズエレメントをほぼ液相線温度（共晶組成では固相線温度と液相線温度とが同温度）で溶断させることを企図している。すなわち、固液共存域が存する合金組成のヒューズエレメントでは、固液共存域内の不確定の温度で溶断する可能性があり、固液共存域が広いとその固液共存域でヒューズエレメントが溶断する温度の不確定巾が広くなり、動作温度のバラツキが大きくなるので、このバラツキを小さくするために、固相線と液相線との間の固液共存域が狭い合金組成、理想的には共晶組成を用いることが常套手法とされている。
【０００４】
携帯電子機器、例えば携帯電話、ノート型パソコン等の電源として使用されているエネルギー密度の高い２次電池、例えばリチウムイオン電池、リチウムポリマー電池等においては、異常時の発熱が激しい。そこで電池パックに温度ヒューズを装着し、電池が危険温度に達したときに温度ヒューズを動作させて異常発熱を未然に防止することが行われており、その温度ヒューズの動作温度は７５℃〜１２０℃の範囲内とされている。
【０００５】
近来、環境保全意識の高揚から生体に有害な物質の使用を禁止しようとする動きが活発化しており、当該温度ヒューズのエレメントにおいても有害元素（Ｐｂ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｔｌ等）を含まないことが強く要請されている。
この要件を充足するものとしてＢｉ−Ｉｎ−Ｓｎ系があり、従来、Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｎ系でかつ前記の動作温度７５℃〜１２０℃の要件を満たすものとして、ヒューズエレメントの合金組成がＳｎ４７〜４９質量％（質量％を％と表示する），Ｉｎ５１〜５３％，Ｂｉ適量とされた動作温度１０５℃〜１１５℃の温度ヒューズ（特許文献１）、ヒューズエレメントの合金組成がＩｎ４２〜５３％，Ｓｎ４０〜４６％，Ｂｉ７〜１２％とされた動作温度９５℃〜１０５℃の温度ヒューズ（特許文献２）、ヒューズエレメントの合金組成がＩｎ５１〜５３％，Ｓｎ４２〜４４％，Ｂｉ４〜６％とされた作動温度１０７℃〜１１３℃の温度ヒューズ（特許文献３）、ヒューズエレメントの合金組成がＳｎ１〜１５％，Ｂｉ２０〜３３％、残部Ｉｎとされた作動温度７５℃〜１００℃の温度ヒューズ（特許文献４）、ヒューズエレメントの合金組成がＳｎ０．３〜１．５％，Ｉｎ５１〜５４％、残部Ｂｉとされた作動温度８６℃〜８９℃の温度ヒューズ（特許文献５）等が公知であり、更にＳｎを含まないＢｉ−Ｉｎ系であるヒューズエレメントの合金組成がＢｉ４５〜５５％、残部Ｉｎとされた作動温度８５℃〜９５℃の温度ヒューズ（特許文献６）が知られている。
また、融点１１９℃のＩｎ−Ｓｎ共晶合金（Ｉｎ５２％，Ｓｎ４８％）をヒューズエレメントに使用することも考えられる。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５６−１１４２３７号公報
【特許文献２】
特開２００１−２６６７２４号公報
【特許文献３】
特開昭５９−８２２９号公報
【特許文献４】
特開２００１−３２５８６７号公報
【特許文献５】
特開平６−３２５６７０号公報
【特許文献６】
特開２００２−１５０９０６号公報
【０００７】
近来、電器製品の高機能化に基づく高消費電力化及び電池の高容量化、法規化された製造者責任に鑑み、温度ヒューズにも長期的な耐エージング性や耐ヒートサイクル性を具備するなど高い信頼性が要求されるようになってきている。しかしながら、前記の従来例では、反応性が高い元素であるＩｎを５０％以上と多量に含有しているので特に長期エージングを経ることでヒューズエレメント表面のＩｎがフラックスと反応してＩｎ塩を形成し、フラックスに取り込まれる速度が大となってヒューズエレメントの合金組成がＩｎ減少の方向に変化し、合金組成の変動によって動作温度がシフトしたり、ヒューズエレメントの抵抗が増大して自己発熱による動作温度の低下が招来され、また、フラックス作用が減退して温度ヒューズの作動特性の毀損が余儀なくされる。従って、温度ヒューズに要求される長期的な耐エージング特性を保証し難い。
この耐エージング特性では、ホールディング温度（安全規格に設定が義務付けられている定格電流を１６８時間通電し続けても動作しない最高保持温度であり、通常、作動温度より２０℃低い温度がホールディング温度とされている）のような高温環境における無負荷、定格負荷及び加湿状態を長期経過させてもヒューズエレメントの大きな抵抗値変化や温度ヒューズの動作不良等をきたさないことが求められ、前記の従来例ではこの長期的耐エージング特性に適応させることが至難である。
【０００８】
尤も、上記作動温度７５℃〜１２０℃の要件を充足し、かつＩｎ重量が５０％よりも相当に少ないＢｉ−Ｉｎ−Ｓｎ共晶合金として、７９℃共晶（Ｂｉ５７．５％，Ｉｎ２５．２％，Ｓｎ１７．３％）や８１℃共晶（Ｂｉ５４．０％，Ｉｎ２９．７％，Ｓｎ１６．３％）が存在するが、７９℃共晶では図１２に示す示差走査熱量分析〔ＤＳＣと称されている。基準試料（不変化）と測定試料をＮ2ガス容器内に納め、容器ヒータに電力を供給して両試料を一定速度で昇温させ、測定試料の変化状態に伴う熱エネルギー入力量の変動を示差熱電対により検出する分析手段〕の測定結果から明らかな通り、融点よりかなり低い約５２℃〜５８℃の温度域で固相変態が生じ、８１℃共晶では図１３に示す示差走査熱量分析の測定結果から明らかな通り、融点よりかなり低い約５１℃〜５７℃の温度域で固相変態が生じ、この変態温度範囲を跨ぐ熱履歴によりヒューズエレメントが繰返し歪を受け、抵抗値増加による作動温度の低下やヒューズエレメント破断による使用不能等を発生する畏れがある。従って、温度ヒューズに要求される長期的ヒートサイクル特性を保証し難い。
この長期的ヒートサイクル特性では、動作温度より低い高温（通常、前記したホールディング温度が用いられる）と室温や氷点下（例えば−４０℃）等との熱履歴を経過させてもヒューズエレメントの抵抗値変化や温度ヒューズの動作不良等をきたさないことが求められるが、前記の７９℃共晶や８１℃共晶ではこの長期的耐ヒートサイクル特性に適応させることが至難である。
【０００９】
合金の溶融特性はＤＳＣ測定により求めることができる。本発明者は各種組成のＢｉ−Ｉｎ−Ｓｎ系合金のＤＳＣを測定し鋭意検討した結果、組成に応じ図１４の（イ）〜（ニ）に示すようなパターンの溶融特性を呈し、図１４の（イ）に示す溶融パターンのＢｉ−Ｉｎ−Ｓｎ系合金をヒューズエレメントに使用すると、最大吸熱ピーク点の近傍でヒューズエレメントを集中的に溶断動作させ得ることを知った。
【００１０】
図１４の（イ）のパターンを説明すると、固相線温度ａで液化し始め（溶融し始め）、液化の進行と共に熱エネルギー吸収量が増していき、ピーク点ｐで熱エネルギー吸収量が最大となり、この点を通過すると熱エネルギー吸収量が次第に減少していき、液相線温度ｂで熱エネルギー吸収量が零になって液化が終了し、以後液相状態のもとで昇温されていく。
最大吸熱ピーク点ｐの近傍でヒューズエレメントの分断動作が発生する理由は、かかる溶融特性を呈するＢｉ−Ｉｎ−Ｓｎ系組成では、構成する元素全てが優れた濡れ性を具有し、完全液相状態以前の最大吸熱ピーク点ｐ近傍の固液共存域で既に優れた濡れ性を呈し、その固液共存域状態を超えるのを待たずに球状化分断が生じる結果と推定できる。
【００１１】
図１４の（ハ）（ニ）のうち、図１４の（ハ）の溶融パターンでは、熱エネルギーの吸収が緩慢であり、濡れ性の急変点がなく、ヒューズエレメントの分断動作点が集中範囲に定まらず、図１４の（ニ）の溶融パターンでは、吸熱ピーク点が複数であり、何れの吸熱ピーク点でもヒューズエレメントの分断動作が生じる蓋然性がある。従って、図１４の（ハ）、（ニ）共にヒューズエレメントの分断動作点が狭い範囲に集中され得ない。
【００１２】
上記の検討結果からして、作動温度７５℃〜１２０℃のもとで良好な動作特性を保証できる環境適応性の合金型温度ヒューズを得るには、Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｎ共晶合金としての７９℃共晶（Ｂｉ５７．５％，Ｉｎ２５．２％，Ｓｎ１７．３％）や８１℃共晶（Ｂｉ５４．０％，Ｉｎ２９．７％，Ｓｎ１６．３％）乃至は近接範囲を前記長期的耐ヒートサイクル特性に対する不対応性から排除し、更に前記の長期的耐エージング特性上からＩｎ量を制限し、作動温度７５℃〜１２０℃を満たし、かつ前記図１４の（イ）の溶融パターンを満たすかまたは（ロ）の溶融パターンに近付けることが有効である。
【００１３】
本発明の目的は、上記の検討結果に基づき、Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｎ系合金のヒューズエレメントを用い、長期にわたる耐ヒートサイクル特性及び耐エージング特性に優れ、良好な動作特性を保証できる作動温度７５℃〜１２０℃の合金型温度ヒューズを提供することにある。
更に、前記目的に加え、ヒューズエレメントの細線化により合金型温度ヒューズの小型・薄型化を図ることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る温度ヒューズエレメント用材料はＩｎが１５％以上で３０％以下、Ｓｎが５％以上で１５％以下、かつＢｉが６５％以上のＢｉ−Ｉｎ−Ｓｎ合金組成（原子％で６０％Ｂｉ−３０％Ｉｎ−１０％Ｓｎを除く）またはＩｎが３０％以上で３５％以下、Ｓｎが２５％、残部がＢｉのＢｉ−Ｉｎ−Ｓｎ合金組成を有することを特徴とする。
【００１５】
上記温度ヒューズエレメント用材料においては、各原料地金の製造上及びこれら原料の溶融撹拌上生じ、特性に実質的な影響を来さない量の不可避的不純物の含有が許容される。更に、上記合金型温度ヒューズにおいては、リード導体または膜電極の金属材や金属膜材が固相拡散により微量にヒューズエレメントに不可避的に移行され、特性に実質的な影響を来さない場合は、不可避的不純物として許容される。
【００１６】
請求項２に係る合金型温度ヒューズは請求項１記載の温度ヒューズエレメント用材料をヒューズエレメントとしたことを特徴とする。
【００１７】
請求項３に係る合金型温度ヒューズは請求項２記載の合金型温度ヒューズにおいてヒューズエレメントに不可避的不純物が含有されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項４に係る合金型温度ヒューズは、リード導体間にヒューズエレメントが接続され、リード導体の少なくともヒューズエレメント接合部にＳｎまたはＡｇ膜が被覆されていることを特徴とする請求項２または３記載の合金型温度ヒューズである。
【００１９】
請求項５に係る合金型温度ヒューズは、金属粒体及びバインダーを含有する導電ペーストの印刷焼き付けにより基板上に一対の膜電極が設けられ、これらの膜電極間にヒューズエレメントが接続され、しかも、金属粒体がＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕの何れかであることを特徴とする請求項２または３記載の合金型温度ヒューズである。
【００２０】
請求項６に係る合金型温度ヒューズは、ヒューズエレメントを溶断させるための発熱体が付設されていることを特徴とする請求項２〜５何れか記載の合金型温度ヒューズである。
【００２１】
請求項７に係る合金型温度ヒューズは、一対のリード導体間に接続されたヒューズエレメントが絶縁フィルムで挾まれていることを特徴とする請求項２〜５何れか記載の合金型温度ヒューズである。
【００２２】
請求項８に係る合金型温度ヒューズは、絶縁プレートを備え、一対の各リード導体の一部が絶縁プレートの片面より他面に露出され、これらのリード導体露出部にヒューズエレメントが接続され、前記絶縁プレートの他面に絶縁体が被覆されていることを特徴とする請求項２〜５何れか記載の合金型温度ヒューズである。
【００２３】
請求項９に係る合金型温度ヒューズは、ヒューズエレメントの両端にリード導体が接合され、ヒューズエレメントにフラックスが塗布され、該フラックス塗布ヒューズエレメント上に筒状ケースが挿通され、筒状ケースの各端と各リード導体との間が封止され、しかも、リード導体端がディスク状とされ、ディスク前面にヒューズエレメント端が接合されていることを特徴とする請求項２〜４何れか記載の合金型温度ヒューズである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明において、ヒュ−ズエレメントは円形線または扁平線とされ、その外径または厚みが１００μｍ〜８００μｍ、好ましくは、３００μｍ〜６００μｍとされる。
【００２５】
請求項１におけるヒューズエレメントの合金組成は、環境適応性からＢｉ−Ｉｎ−Ｓｎ系合金を使用し、合金温度ヒューズの動作温度７５℃〜１２０℃の要件を満たすために７９℃共晶及び８１℃共晶を基準点として、（ｉ）上記の両共晶で観られる固相変態を排除するために、これら両共晶点及びその近接範囲を除外すること、（ii）反応性に高いＩｎがヒューズエレメント表面でフラックスと反応して減少したり、フラックスの反応性基がＩｎ塩化するのを抑制し得るように、Ｉｎ量を少なくすること、（iii）前記各共晶点から相当に外れた固液共存域の広い溶融パターンを呈する組成であっても、図１４の（イ）に示すような単一の最大吸熱ピークを呈させ得る合金組成であり（すなわち、集中した温度範囲で動作させ、動作温度のバラツキを許容範囲に納め得る合金組成であり）、しかも、最大吸熱ピーク温度が動作温度７５℃〜１２０℃の要件を満たす温度であること、の諸点を満たさせるようにしてある。
【００２６】
（１）図１２に示す７９℃Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｎ系三元共晶のＤＳＣ測定結果及び図１３に示す８１℃Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｎ系三元共晶のＤＳＣ測定結果を検討すると、融点約付近において固相から液相への急激変化のために熱エネルギー吸収量が急峻に変化しているが、その融点以前の約５２℃〜約５８℃の温度域及び約５１℃〜約５７℃の温度域でも熱エネルギーが吸収されて固相状態のままで変態が生じている。この固相変態では相状態の変化に伴い歪を発生するから、両端がリード導体や電極に固定されたヒューズエレメントに応力が発生する。温度ヒューズにおいては、作動温度より低い温度でヒーサイクルに曝され、既述した通り、所定の耐ヒートサイクル特性が要求され、通常（動作温度−２０℃）と室温または氷点下（通常−４０℃）を１サイクルとするヒートサイクル試験に合格することが求められている。而るに、動作温度７５℃〜１２０℃に対しては、（５５℃〜１００℃）と−４０℃が１サイクルとされ、前記の固相変態域（５２℃〜５８℃）及び（５１℃〜５７℃）がこのサイクルにかかるから、ヒューズエレメントに固相変態のために繰返し応力が作用し、長期に渡ると、顕著な抵抗値変化、破断、或いは作動不良を生じるに至る。
そこで、本発明では、７９℃Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｎ系三元共晶点及び８１℃Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｎ系三元共晶点の近傍の範囲を除いている。
（２）ＩｎはＢｉやＳｎに較べて高い反応性を呈し、ヒューズエレメント表面においてフラックス中の反応基と反応してＩｎ塩を生成し、この生成速度が大であると、Ｉｎ減量によるヒューズエレメントの溶融特性のシフトや悪化、及びフラックスの活性減退が顕著となり、温度ヒューズの特性劣化が招来される。温度ヒューズにおいては、ホールディング温度のような高温環境における負荷、定負荷及加湿状態を長期間経過しても異常を来さないように、耐エージング評価を行うことが求められるが、前記Ｉｎの反応に起因する温度ヒューズの特性劣化によって長期に渡る動作安定性を維持することは到底困難である。
そこで、本発明では、Ｉｎ量を前記特許文献１〜６におけるＩｎ量に較べて少なくしている。この場合、Ｉｎ１５％未満を除外しているから、作動温度７５℃〜１２０℃の要件を満たし、かつ３００μｍφといった細線化を良好な歩留りで行なわせることができる。
（３）Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｎ系合金では、共晶点や共晶線から外れても、すなわち固液共存域が広くなっても、図１４の（イ）に示すように広い固液共存域中の１点で最大吸熱ピークを呈する溶融パターンの合金では、溶融過程の吸熱挙動において、最大吸熱ピーク点の吸熱量差が吸熱過程の他の部分の吸熱量差に比較して極めて大きく、構成する元素全てが優れた濡れ性を具有するので、最大吸熱ピークの固液共存域の濡れ性が完全液相化を待たずとも充分に良くなり、最大吸熱ピーク点近傍で温度ヒューズエレメントの球状化分断が行われ得る。
そこで、本発明では、７９℃Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｎ系三元共晶点及び８１℃Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｎ系三元共晶点から外したにもかかわらず、作動温度を許容範囲内（±５℃）のバラツキで７５℃〜１２０℃の範囲とするように、Ｓｎを５％〜２８％としている。
【００２７】
本発明において、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｂの１種または２種以上を前記の合金組成１００重量部に対し０．１〜３．５重量部添加することができる。合金の比抵抗を低減すると共に機械的特性を向上させるためであり、０．１重量部未満では満足な効果が得られず、３．５重量部を越えると、前記の溶融特性の保持が困難になる。
而して、線引きに対し、より一層の強度及び延性を付与して１００μｍφ〜３００μｍφという細線への線引き加工を容易に行うことができる。更に、Ｉｎの含有によりヒューズエレメント合金の凝集力がかなり強くなると、ヒューズエレメントのリード導体等への溶接接合が不完全であっても、その凝集力のために見掛上接合された外見を呈するようになるが、前記元素の添加により凝集力を低減でき、かかる不具合を排除でき、溶接後検査における合否判定精度を向上できる。
また、リード導体の金属材、薄膜材または膜電極中の粒体金属材等の被接合材が固相拡散によりヒューズエレメント中に移行することが知られているが、予めヒューズエレメント中に被接合材と同一元素、例えば上記のＡｇ、Ａｕ、Ｎｉ等を添加しておくことによりその移行を抑制でき、本来は特性に影響を来すような被接合材のその影響（例えば、Ａｇ、Ａｕ等は融点降下に伴う動作温度の局所的な低下やバラツキをもたらし、Ｎｉは接合界面に形成される金属間化合物層の増大による動作温度のバラツキや動作不良をもたらす）を排除しヒューズエレメントとしての機能を損なうことなく、正常な温度ヒューズの動作を保証できる。
【００２８】
本発明に係る合金型温度ヒュ−ズのヒュ−ズエレメントは、通常、ビレットを製作し、これを押出機で粗線に押出成形し、この粗線をダイスで線引きすることにより製造でき、外径は１００μｍφ〜８００μｍφ、好ましく３００μｍφ〜６００μｍφとされる。また、最終的にカレンダーロールに通し、扁平線として使用することもできる。
また、冷却液を入れたシリンダーを回転させて回転遠心力により冷却液を層状に保持し、ノズルから噴射した母材溶融ジェツトを前記の冷却液層に入射させ冷却凝固させて細線材を得る回転ドラム式紡糸法により製造することも可能である。
これらの製造時、各原料地金の製造上及びこれら原料の溶融撹拌上生じる不可避的不純物を含有することが許容される。
【００２９】
本発明は独立したサーモプロテクタとしての温度ヒューズの形態で実施される。その外、半導体装置やコンデンサや抵抗体に温度ヒューズエレメントを直列に接続し、このエレメントにフラックスを塗布し、このフラックス塗布エレメントを半導体やコンデンサ素子や抵抗素子に近接配置して半導体やコンデンサ素子や抵抗素子と共に樹脂モールドやケース等により封止した形態で実施することもできる。
【００３０】
本発明は、特にリチウムイオン電池やリチウムポリマー電池等のエネルギー密度の高い２次電池のサーモプロテクタとして有用であり、電池パックへの収容スペース上、薄型のテープタイプとすることが望ましい。
図１は薄型温度ヒューズの一実施例を示す図面である。
図１において、１，１は扁平リード導体である。２は両扁平リード導体１，１の先端部上面間に溶接等により接合した請求項１または２何れかのヒューズエレメントであり、溶接にはスポット抵抗溶接、レーザ溶接等を使用できる。４１は下側樹脂フィルム、４２は上側樹脂フィルムであり、前記両扁平リード導体１，１の前端部とヒューズエレメント２とをこれらの樹脂フィルム４１，４２で挾み、水平に保持した下側樹脂フィルム４１に上側樹脂フィルム４２の周囲部を封着してある。３はヒューズエレメント２の周囲に塗着したフラックスである。
この薄型温度ヒューズを製造するには、両扁平リード導体の先端部上面間にヒューズエレメントをスポット抵抗溶接やレーザ溶接等により接合し、両扁平リード導体１，１の前端部とヒューズエレメント２を上下の樹脂フィルム４１，４２で挾み、下側樹脂フィルム３１を基台上に水平に保持し、上側樹脂フィルム４２の両端部を離型性チップ、例えばセラミックチップで押圧して上側樹脂フィルム４２の各端部４２１を扁平リード導体１に加圧接触させ、この状態で、扁平リード導体１，１を加熱し、この扁平リード導体１と各樹脂フィルム４１，４２の端部（離型性チップで押えられた部分）との接触界面を融着し、次いで、上下樹脂フィルム４１，４２が直接に接する界面の封着を行う。フラックス３を塗着する時期は、ヒューズエレメント２を上下の樹脂フィルム４１，４２で挾む前、或いは、扁平リード導体１と各樹脂フィルム４１，４２の端部との接触界面を融着した後でかつ上下樹脂フィルム４１，４２が直接に接する界面の封着を行う前の何れかとされる。
【００３１】
上記扁平リード導体の加熱は、電磁誘導加熱、リード導体へのヒートプレートの接触等により行なうことができ、特に、電磁誘導加熱によれば、ヒューズエレメント端部に溶接されたリード導体先端部を下側または上側樹脂フィルムを経て高周波磁束を交鎖させて集中的に加熱できるので、熱効率上有利である。上記上下樹脂フィルム４１，４２が直接に接する界面の封着は、超音波融着、高周波誘導加熱融着、ヒートプレート接触融着等により行なうことができる。
【００３２】
図２は薄型温度ヒューズの別実施例を示す図面である。
図２において、４１は樹脂ベースフィルムである。１，１は扁平リード導体であり、前端部をベースフィルム４１の裏面に固着すると共に前端部の一部１０をベースフィルム４１の上面に露出させてある。２は両扁平リード導体１，１の露出部１０，１０間に溶接等により接合した請求項１または２何れかのヒューズエレメントであり、溶接にはスポット抵抗溶接、レーザ溶接等を使用できる。４２は樹脂カバーフィルムであり、水平に保持したベースフィルム４１に周囲部を封着してある。３はヒューズエレメント２の周囲に塗着したフラックスである。
【００３３】
上記の扁平リード導体端部の一部１０のベースフィルム４１の表面への露出には、扁平リード導体前端部に予め絞り出し加工により凸部を成形し、このリード導体前端部を加熱下でベースフィルムの裏面に融着すると共に凸部をベースフィルムに貫通融着させる方法、扁平リード導体前端部を加熱下でベースフィルムの裏面に融着すると共にリード導体前端部の一部を絞り出し加工によりベースフィルム表面に現出させる方法等を使用できる。
この薄型温度ヒューズを製造するには、基台上において、樹脂ベースフィルム４１の表面のリード導体露出部１０，１０間にヒューズエレメント２をスポット抵抗溶接やレーザ溶接等により接合し、次いで、ヒューズエレメント２にフラックス３を塗布し、而るのち、樹脂カバーフィルム４２を配置し、その周囲部を樹脂ベースフィルム４１の周囲に融着封止する。
上記カバーフィルム４２の周囲のベースフィルム４１への融着封止は、超音波融着、高周波誘導加熱融着、ヒートプレート接触融着等により行なうことができる。
【００３４】
本発明に係る温度ヒューズはケースタイプ、基板型等で実施することもできる。
図３は本発明に係る筒型ケ−スタイプの合金型温度ヒュ−ズを示し、一対のリ−ド線１，１間に請求項１または２何れかのヒュ−ズエレメント２を接続し、例えば溶接により接続し、該ヒュ−ズエレメント２上にフラックス３を塗布し、このフラックス塗布ヒュ−ズエレメント上に耐熱性・良熱伝導性の絶縁筒４、例えば、セラミックス筒を挿通し、該絶縁筒４の各端と各リ−ド線１との間を封止剤５、例えば、常温硬化型エポキシ樹脂等で封止してある。
【００３５】
図４はケ−スタイプラジアル型を示し、並行リ−ド導体１，１の先端部間に請求項１〜２何れかのヒュ−ズエレメント２を接続し、例えば溶接により接続し、ヒュ−ズエレメント２にフラックス３を塗布し、このフラックス塗布ヒュ−ズエレメントを一端開口の絶縁ケ−ス４、例えばセラミックスケ−スで包囲し、この絶縁ケ−ス４の開口を封止剤５、例えば常温硬化型エポキシ樹脂等で封止してある。
【００３６】
図５は樹脂ディッピングタイプラジアル型を示し、並行リ−ド導体１，１の先端部間に請求項１〜２何れかのヒュ−ズエレメント２を接合し、例えば溶接により接合し、ヒュ−ズエレメント２にフラックス３を塗布し、このフラックス塗布ヒュ−ズエレメントを樹脂液ディッピングにより絶縁封止剤、例えばエポキシ樹脂５で封止してある。
【００３７】
図６は基板タイプを示し、絶縁基板４、例えばセラミックス基板上に一対の膜電極１，１を導電ペ−ストの印刷焼付けにより形成し、各電極１にリ−ド導体１１を接続し、例えば溶接やはんだ付け等により接続し、電極１，１間に請求項１〜２何れかのヒュ−ズエレメント２を接合し、例えば溶接等により接合し、ヒュ−ズエレメント２にフラックス３を塗布し、このフラックス塗布ヒュ−ズエレメントを封止剤５例えばエポキシ樹脂で被覆してある。この導電ペ−ストには、金属粒体とバインダーを含有し、金属粒体に例えばＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕ等を用い、バインダーに例えばガラスフリット、熱硬化性樹脂等を用いたものを使用できる。
【００３８】
本発明は、合金型温度ヒューズにヒューズエレメントを溶断させるための発熱体を付設して実施することもできる。例えば、図７に示すように、絶縁基板４、例えばセラミックス基板上にヒューズエレメント用電極１，１と抵抗体用電極１０，１０を有する導体パターン１００を導電ペ−ストの印刷焼付けにより形成し、抵抗ペースト（例えば、酸化ルテニウム等の酸化金属粉のペースト）の塗布・焼き付けにより膜抵抗６を抵抗体用電極１０，１０間に設け、電極１及び電極１０にそれぞれリード導体１１を接合し、ヒューズエレメント用電極１，１間に請求項１〜２何れかのヒュ−ズエレメント２を接合し、例えば溶接により接合し、ヒュ−ズエレメント２にフラックス３を塗布し、このフラックス塗布ヒュ−ズエレメント２や膜抵抗６を封止剤５例えばエポキシ樹脂で被覆することができる。
この発熱体付き温度ヒューズでは、機器の異常発熱の原因となる前兆を検出し、この検出信号で膜抵抗を通電して発熱させ、この発熱でヒューズエレメントを溶断させることができる。
上記発熱体を絶縁基体の上面に設け、この上に耐熱性・熱伝導性の絶縁膜、例えばガラス焼き付け膜を形成し、更に一対の電極を設け、各電極に扁平リード導体を接続し、両電極間にヒューズエレメントを接続し、ヒューズエレメントから前記リード導体の先端部にわたってフラックスを被覆し、絶縁カバーを前記の絶縁基体上に配設し、該絶縁カバー周囲を絶縁基体に接着剤により封着することができる。
【００３９】
上記の合金型温度ヒューズ中、リード導体にヒューズエレメントを直接に接合する型式においては（図１〜図５）、リード導体の少なくともヒューズエレメント接合部分にＳｎやＡｇの薄膜（厚みは、例えば１５μｍ以下、好ましくは５〜１０μｍ）を被覆し（例えばめっきにより被覆し）、ヒューズエレメントとの接合強度の増強を図ることができる。
上記の合金型温度ヒューズにおいて、リード導体の金属材、薄膜材または膜電極中の粒体金属材が固相拡散によりヒューズエレメント中に移行する可能性があるが、前記した通り、予めヒューズエレメント中に薄膜材と同一元素を添加しておくことによりヒューズエレメントの特性を充分に維持できる。
【００４０】
上記のフラックスには、通常、融点がヒュ−ズエレメントの融点よりも低いものが使用され、例えば、ロジン９０〜６０重量部、ステアリン酸１０〜４０重量部、活性剤０〜３重量部を使用できる。この場合、ロジンには、天然ロジン、変性ロジン（例えば、水添ロジン、不均化ロジン、重合ロジン）またはこれらの精製ロジンを使用でき、活性剤には、ジエチルアミン等のアミン類の塩酸塩や臭化水素酸塩、アジピン酸等の有機酸を使用できる。
【００４１】
上記薄型温度ヒューズの樹脂フィルムには、厚み１００μｍ〜５００μｍ程度のプラスチックフィルム、例えば、ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリエチレンナフタレ−ト、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレ−ト、ポリフェニレンオキシド、ポリエチレンサルファイド、ポリサルホン等のエンジニアリングプラスチック、ホリアセタ−ル、ポリカ−ボネ−ト、ポリフェニレンスルフィド、ポリオキシベンゾイル、ポリエ−テルエ−テルケトン、ポリエ−テルイミド等のエンジニアリングプラスチックやポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレ−ト、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンポリテトラフルオロエチレン共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、アイオノマ−、ＡＡＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂等のフィルムを使用できる。
【００４２】
上記した合金型温度ヒューズ中、筒型ケ−スタイプの場合、図８の（イ）に示すように、リード導体１，１を筒型ケース４に対し偏心無く配設することが、図８の（ロ）に示す正常な球状化分断を行わせるための前提条件であり、図８の（ハ）に示すように、偏心があれば、図８の（ニ）に示すように、動作後、筒状ケースの内壁にフラックス（フラックス炭化物を含む）や飛散合金が付着し易く、絶縁抵抗値の低下や耐圧特性の悪化が招来される。
そこで、かかる不具合を防止するために、図９の（イ）に示すように、各リード導体１，１の端をディスク状ｄに形成し、ヒューズエレメント２の各端を各ディスクｄの前面に接合し（例えば溶接により接合し）、ディスク外周の筒型ケース内面への支承によりヒューズエレメント２を筒型ケース４に対し実質的に同心に位置させることが有効である〔図９の（イ）において、３はヒューズエレメント２に塗布したフラックス、４は筒状ケース、５は封止剤例えばエポキシ樹脂である。ディスク外径は筒型ケース内径にほぼ等しくしてある〕。この場合、溶融したヒューズエレメントを図９の（ロ）に示すように、ディスクｄの前面に球面状に凝集させてケース４の内面にフラックス（炭化物を含む）や飛散合金が付着するのを防止できる。
【００４３】
【実施例】
以下の実施例及び比較例において使用した合金型温度ヒューズは図１に示した薄型であり、下側樹脂フィルム３１及び上側樹脂フィルム３２に厚さ２００μｍ、巾５ｍｍ、長さ１０ｍｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを使用し、扁平リード導体１に厚さ１５０μｍ、巾３ｍｍ、長さ２０ｍｍの銅導体を使用した。ヒューズエレメント２の寸法は長さ４ｍｍ、外径３００μｍφとし、フラックスに天然ロジン８０重量部，ステアリン酸２０重量部，ジエチルアミン臭化水素酸塩１重量部の組成物を使用した。
ヒューズエレメントの固相線温度及び液相線温度は昇温速度５℃／minの条件でＤＳＣにより測定した。
【００４４】
試料数を５０箇とし、０．１アンペアの電流を通電しつつ、昇温速度１℃／minのオイルバスに浸漬し、ヒューズエレメント溶断による通電遮断時のオイル温度Ｔ0を測定し、Ｔ0−２℃を温度ヒューズ動作時のエレメント温度とした。
【００４５】
耐ヒートサイクル評価は、試料数を５０箇とし、（動作温度−２０℃）×３０minと−４０℃×３０minを１サイクルとするヒートサイクル試験を１０００サイクル行い、抵抗値を測定し、５０％以上の顕著な抵抗値変化や断線或いは試験後動作試験において初期動作温度±７℃を逸脱もしくは動作しないといった異常が１試料でも認められれば不合格とし、全試料において異常が認められなければ合格とした。
耐エージング評価は負荷エージング試験により行い、試料数を５０箇とし、定格電流を通電しながら（動作温度−２０℃）の高温環境下に２００００時間暴露したのち抵抗値を測定し、５０％以上の顕著な抵抗値変化や断線或いは試験後動作試験において初期動作温度±７℃を逸脱もしくは動作しないといった異常が１試料でも認められれば不合格とし、全試料において異常が認められなければ合格とした。
ヒューズエレメントの線引き加工性は、１ダイスについての減面率６．５％、線引き速度５０ｍ／minの条件で３００μｍφへの線引きを行い、クビレや断線等の発生なく良好な歩留で線引きできた場合を○、クビレや断線が生じて断面積が安定しなかったり線引きの連続性を確保できなかった場合を×と評価した。
【００４６】
〔参考例〕
ヒューズエレメントの合金組成をＩｎ２５％、Ｓｎ２０％、残部Ｂｉとした。
ヒューズエレメントへの線引き加工性は○であった。
ヒューズエレメントのＤＳＣ測定結果は図１０に示す通りであり、液相線温度は約８４℃、固相線温度は約８０℃、最大吸熱ピーク温度は約８１℃であった。このＤＳＣ測定結果は、合金組成が前記７９℃Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｎ系三元共晶点Ｂｉ５７．５％−Ｉｎ２５．２％−Ｓｎ１７．３％に接近しているために図１４の（ロ）のパターンに属するが、固相線温度よりも低い温度側に固相変態域は存在しない。
温度ヒューズ動作時のヒューズエレメント温度は８２±１℃であった。従って、温度ヒューズ動作時のヒューズエレメント温度が最大吸熱ピーク温度約８２℃にほぼ一致していることが明かである。
負荷エージング試験、ヒートサイクル試験ともに、合格であった。負荷エージング試験合格は、Ｉｎ量が２５％と少なく、Ｉｎとフラックスとの反応が抑制されて合金組成変動やフラックスの活性減退が僅少であった結果と推定できる。ヒートサイクル試験合格は、ＤＳＣ測定結果から明らかなように、固相線より低い温度側に固相変態が観られなかったことから、推定通りの結果であった。
【００４７】
〔実施例１〜４〕
参考例に対し、合金組成を表１に示すように変えた以外、実施例１に同じとした。
何れの実施例においても、良好な線引き加工性を呈した。
これら実施例の固相線温度、液相線温度は表１の通りであった。温度ヒューズ動作時のヒューズエレメント温度は表１の通りであり、バラツキが±３℃以内であって固液共存域にある。
これら実施例のヒューズエレメントの溶融パターンは図１４の（イ）のパターンに属し、固液共存域が広いが、吸熱ピークが単一でかつ急峻であり、その結果、作動温度のバラツキを±３℃以内に納め得たのである。
負荷エージング試験は合格であった。これはＩｎ量が１５〜３５％と少なく、実施例１と同様にＩｎとフラックスとの反応が抑制されて合金組成変動やフラックスの活性減退が僅少であった結果と推定できる。
ヒートサイクル試験も合格であった。ＤＳＣ測定結果から固相線より低い温度側に固相変態が無いことを確認し、推定通りの結果であった。
【表１】

Figure 0003953947
【００４８】
〔実施例５〜６〕
実施例１に対し、合金組成を表２に示すように変えた以外、実施例１に同じとした。
何れの実施例においても、良好な線引き加工性を呈した。
これら実施例の固相線温度、液相線温度は表２の通りであった。温度ヒューズ動作時のヒューズエレメント温度は表２の通りであり、バラツキが±１℃であって固液共存域にある。
これら実施例のヒューズエレメントの溶融パターンは図１４の（イ）のパターンに属し、固液共存域が広いが、吸熱ピークが単一でかつ急峻であり、その結果、作動温度のバラツキを±１℃に納め得たのである。
負荷エージング試験は合格であった。これはＩｎ量が１５〜３５％と少なく、実施例１と同様にＩｎとフラックスとの反応が抑制されて合金組成変動やフラックスの活性減退が僅少であった結果と推定できる。
ヒートサイクル試験も合格であった。ＤＳＣ測定結果から固相線より低い温度側に固相変態が無いことを確認し、推定通りの結果であった。
【表２】
Figure 0003953947
【００４９】
〔実施例７，８〕
参考例に対し、合金組成を表３に示すように変えた以外、実施例１に同じとした。
何れの実施例においても、良好な線引き加工性を呈した。
これら実施例の固相線温度、液相線温度は表３の通りであった。温度ヒューズ動作時のヒューズエレメント温度は表３の通りであり、バラツキが±３℃であって固液共存域にある。
これら実施例のヒューズエレメントの溶融パターンは図１４の（イ）のパターンに属し、固液共存域が広いが、吸熱ピークが単一でかつ急峻であり、その結果、作動温度のバラツキを±３℃以内に納め得たのである。
負荷エージング試験は合格であった。これはＩｎ量が１５〜３５％と少なく、実施例１と同様にＩｎとフラックスとの反応が抑制されて合金組成変動やフラックスの活性減退が僅少であった結果と推定できる。
ヒートサイクル試験も合格であった。ＤＳＣ測定結果から固相線より低い温度側に固相変態が無いことを確認し、推定通りの結果であった。
【表３】
Figure 0003953947
【００５０】
〔比較例１〕
実施例１に対し、ヒューズエレメントの組成をＩｎ２５．２％、Ｓｎ１７．３％、残部Ｂｉとした以外、実施例１に同じとした。
加工性は良好であった。温度ヒューズ動作時のヒューズエレメント温度は８１±１℃であった。ＤＳＣの測定結果は図１２に示す通りであり、固液共存域が狭く、動作温度のバラツキが小さい良好な温度ヒューズが期待されたが、温度５２℃〜５８℃の間に固相変態が観られた。
ヒートサイクル試験（６０℃×３０minと−４０℃×３０minを１サイクルとした）を１０００サイクル行った試料の抵抗値を測定したところ、５０％以上の抵抗値変化や断線が多発し、ヒートサイクル試験結果は×であった。これはヒートサイクル温度域に固相変態域がかかっており、固相変態歪に基づき繰返し応力が発生したことが原因である。
【００５１】
〔比較例２〕
実施例１に対し、ヒューズエレメントの組成をＩｎ２９．７％、Ｓｎ１６．３％、残部Ｂｉとした以外、実施例１に同じとした。
線引き加工性は良好であった。温度ヒューズ動作時のヒューズエレメント温度は８１±１℃であった。ＤＳＣの測定結果は図１３に示す通りであり、固液共存域が狭く、動作温度のバラツキが小さい良好な温度ヒューズが期待されたが、温度５１℃〜５７℃の間に固相変態が観られた。
ヒートサイクル試験（６０℃×３０minと−４０℃×３０minを１サイクルとした）を１０００サイクル行った試料の抵抗値を測定したところ、比較例１と同様に５０％以上の抵抗値変化や断線が多発し、ヒートサイクル試験結果は×であった。これは比較例１と同様にヒートサイクル温度域に固相変態域がかかっており、固相変態歪に基づく繰返し応力が原因である。
【００５２】
〔比較例３〕
実施例１に対し、ヒューズエレメントの組成をＩｎ４０％、Ｓｎ２０％、残部Ｂｉとした以外、実施例１に同じとした。
線引き加工性は良好であった。ＤＳＣ測定結果、固液共存域が狭く、動作温度の測定結果、作動温度のバラツキも許容できる範囲であり、ヒートサイクル試験結果も合格であった。
負荷エージング試験を７０００時間経過した試料について抵抗値を測定したところ、５０％以上の顕著な抵抗値増加を呈し、また作動温度を測定したところ初期作動温度±７℃の範囲を大きく超えたものが多数存在した。その理由は、Ｉｎがフラックスに食われてヒューズエレメントの比抵抗が増大したこと、及び合金中のＩｎ量が減少して動作温度が変動したこと、またフラックスの活性力が反応性基のＩｎ塩化により低下して溶融合金の球状化分断が満足に行われなかったこと等にあると推定できる
【００５３】
〔比較例４〕
実施例１に対し、ヒューズエレメントの組成をＩｎ１０％、Ｓｎ２０％、残部Ｂｉとした以外、実施例１に同じとした。
３００μｍφの線引きを試みたが断線が多発し、線引き加工性は×であった。そこで、回転ドラム式液中紡糸法によって３００μｍφの細線を得てヒューズエレメントとした。
ヒューズエレメントのＤＳＣ測定結果は図１４の（ハ）に示す溶融パターンに属し、作動時のヒューズエレメント温度を測定したところ、バラツキが許容範囲の±５℃を越え、温度ヒューズとして使用不可であった。
作動温度のバラツキが大である理由は、熱エネルギーの吸収が緩慢であり、濡れ性の急変点がなく、ヒューズエレメントの分断動作点が集中範囲に定まらないためであると推定できる。
【００５４】
〔比較例５〕
実施例１に対し、ヒューズエレメントの組成をＩｎ２０％、Ｓｎ３５％、残部Ｂｉとした以外、実施例１に同じとした。
線引きはスムーズに行うことができ、線引き加工性は○であった。
ＤＳＣ測定結果は固液共存巾が広く、固液共存域での熱エネルギーの吸収が緩慢であり、濡れ性の急変点がなく、図１４の（ハ）に示す溶融パターンに属する。
作動時のヒューズエレメント温度を測定したところ、バラツキが許容範囲の±５℃を越え、温度ヒューズとして使用不可であった。
作動温度のバラツキが大である理由は、比較例４に同じである。
【００５５】
〔比較例６〕
実施例１に対し、ヒューズエレメントの組成をＩｎ５２％、残部Ｂｉとした以外、実施例１に同じとした。
線引き加工性は良好であった。ＤＳＣ測定結果、固液共存域が狭く、動作温度の測定結果、作動温度のバラツキが非常に小さく、ヒートサイクル試験結果も合格であった。
負荷エージング試験を７０００時間経過した試料について抵抗値を測定したところ、５０％以上の顕著な抵抗値増加を呈し、また作動温度を測定したところ初期作動温度±７℃の範囲を大きく超えたものが多数存在した。その理由は、Ｉｎがフラックスに食われてヒューズエレメントの比抵抗が増大したこと、及び合金中のＩｎ量が減少して動作温度が変動したこと、またフラックスの活性力が反応性基のＩｎ塩化により低下して溶融合金の球状化分断が満足に行われなかったこと等にあると推定できる
【００５６】
〔比較例７〕
実施例１に対し、ヒューズエレメントの組成をＩｎ５２％、残部Ｓｎとした以外、実施例１に同じとした。
線引き加工性は良好であった。ＤＳＣ測定結果、固液共存域が狭く、動作温度の測定結果、作動温度のバラツキが非常に小さく、ヒートサイクル試験結果も合格であった。
負荷エージング試験を７０００時間経過した試料について抵抗値を測定したところ、５０％以上の顕著な抵抗値増加を呈し、また作動温度を測定したところ初期作動温度±７℃の範囲を大きく超えたものが多数存在した。その理由は、Ｉｎがフラックスに食われてヒューズエレメントの比抵抗が増大したこと、及び合金中のＩｎ量が減少して動作温度が変動したこと、またフラックスの活性力が反応性基のＩｎ塩化により低下して溶融合金の球状化分断が満足に行われなかったこと等にあると推定できる
【００５７】
【発明の効果】
本発明に係るヒューズエレメント用材料や温度ヒューズによれば、生体に有害な影響を及ぼす金属を含まないＢｉ−Ｉｎ−Ｓｎ系合金をヒューズエレメントに用いて、作動温度が７５℃〜１２０℃で、所定の初期作動特性を有し、かつ長期的に優れた耐ヒートサイクル特性及び耐エージング特性を備えた小型・薄型の合金型温度ヒューズを提供できる。
【００５８】
特に、請求項２〜９に係る合金型温度ヒューズによれば、テープタイプの薄型温度ヒューズ、筒型ケースタイプ温度ヒューズ、基板型温度ヒューズ、発熱体付き温度ヒューズ、リード導体にＳｎやＡｇ等をメッキした温度ヒューズ、発熱体付き温度ヒューズ、乃至はリード導体端がディスク状である筒型ケースタイプ温度ヒューズに対し上記の効果を保証してこれら温度ヒューズの有用性を一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る合金型温度ヒュ−ズの一例を示す図面である。
【図２】 本発明に係る合金型温度ヒュ−ズの上記とは別の例を示す図面である。
【図３】 本発明に係る合金型温度ヒュ−ズの上記とは別の例を示す図面である。
【図４】 本発明に係る合金型温度ヒュ−ズの上記とは別の例を示す図面である。
【図５】 本発明に係る合金型温度ヒュ−ズの上記とは別の例を示す図面である。
【図６】 本発明に係る合金型温度ヒュ−ズの上記とは別の例を示す図面である。
【図７】 本発明に係る合金型温度ヒュ−ズの上記とは別の例を示す図面である。
【図８】 筒型ケースタイプの合金型温度ヒュ−ズ及びその動作状態を示す図面である。
【図９】 本発明に係る合金型温度ヒュ−ズの上記とは別の例を示す図面である。
【図１０】 実施例１のヒューズエレメントのＤＳＣ測定結果を示す図面である。
【図１１】 実施例２のヒューズエレメントのＤＳＣ測定結果を示す図面である。
【図１２】 ７９℃Ｓｎ−Ｉｎ−Ｂｉ系三元共晶合金のＤＳＣ測定結果を示す図面である。
【図１３】 ８１℃Ｓｎ−Ｉｎ−Ｂｉ系三元共晶合金のＤＳＣ測定結果を示す図面である。
【図１４】 Ｓｎ−Ｉｎ−Ｂｉ系三元合金の各種溶融パターンを示す図面である。
【符号の説明】
１ リード導体または膜電極
２ ヒューズエレメント
３ フラックス
４ 絶縁体
４１ 樹脂フィルム
４２ 樹脂フィルム
５ 封止剤
６ 膜抵抗[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a Bi-In-Sn alloy temperature fuse element material and an alloy type temperature fuse having an operating temperature of 75 ° C to 120 ° C.
[0002]
[Prior art]
  Alloy-type thermal fuses are widely used as thermoprotectors for electrical equipment and circuit elements.
  In this alloy type thermal fuse, an alloy having a predetermined melting point is used as a fuse element, the fuse element is joined between a pair of lead conductors, flux is applied to the fuse element, and the flux-applied fuse element is sealed with an insulator. It is a configuration.
  The operation mechanism of this alloy type thermal fuse is as follows.
  An alloy type thermal fuse is disposed in thermal contact with the electrical device or circuit element to be protected. When electrical equipment or circuit elements generate heat due to any abnormality, the fuse element alloy of the thermal fuse is melted by the generated heat, and the molten alloy becomes wet with the lead conductor or electrode in the coexistence with the activated flux that has already melted. When the spheroidization is performed, the energization is cut off by the progress of the spheroidization, and the divided molten alloy is solidified by the temperature drop of the device due to this energization interruption, and the non-return cut-off is terminated.
[0003]
  Conventionally, an alloy composition with a narrow solid-liquid coexistence region between a solidus line and a liquidus line, ideally a eutectic composition is used for the fuse element as a conventional method, and the fuse element is almost at the liquidus temperature. It is intended to melt at a eutectic composition (solidus temperature and liquidus temperature are the same temperature). In other words, a fuse element with an alloy composition in which a solid-liquid coexistence zone exists may melt at an indeterminate temperature within the solid-liquid coexistence zone. If the solid-liquid coexistence zone is wide, the fuse element will melt in that solid-liquid coexistence zone. Since the uncertainty range of the temperature is widened and the variation in operating temperature is large, in order to reduce this variation, the alloy composition in which the solid-liquid coexistence area between the solidus and the liquidus is narrow, ideally It is a common practice to use eutectic composition.
[0004]
  A secondary battery having a high energy density, such as a lithium ion battery or a lithium polymer battery, which is used as a power source for a portable electronic device such as a mobile phone or a notebook personal computer, generates a great deal of heat during an abnormality. Therefore, a thermal fuse is attached to the battery pack, and when the battery reaches a dangerous temperature, the thermal fuse is operated to prevent abnormal heat generation. The operating temperature of the thermal fuse is 75 ° C. to 120 ° C. It is within the range of ° C.
[0005]
  In recent years, the movement to prohibit the use of substances harmful to living organisms has been activated due to the heightened awareness of environmental conservation, and the elements of the thermal fuse should not contain harmful elements (Pb, Cd, Hg, Tl, etc.) Is strongly requested.
  There is a Bi-In-Sn system as a material that satisfies this requirement. Conventionally, a Bi-In-Sn system and the alloy composition of the fuse element is Sn47- 49Mass% (Displays mass% as%), In 51 to 53%, Bi is an appropriate temperature operating temperature of 105 ° C. to 115 ° C. (Patent Document 1), the alloy composition of the fuse element is In 42 to 53%, Sn 40 to 46%, Bi 7 to 12% A thermal fuse with an operating temperature of 95 ° C. to 105 ° C. (Patent Document 2), an operating temperature of 107 ° C. to 113 ° C. with an alloy composition of In 51 to 53%, Sn 42 to 44%, Bi 4 to 6% (Patent Document 3), the fuse element has an alloy composition of Sn1 to 15%, Bi20 to 33%, and the balance In is an operating temperature of 75 ° C to 100 ° C (Patent Document 4), and the fuse element has an alloy composition of Sn0 Thermal fuses with an operating temperature of 86 ° C. to 89 ° C. (Patent Document 5), etc., which are 3 to 1.5%, In 51 to 54%, and the balance Bi, are well known. Alloy composition of the fuse element is a Bi-In system containing no Sn is Bi45~55%, thermal fuse operating temperature 85 ° C., which is the rest an In to 95 ° C. (Patent Document 6) are known.
  It is also conceivable to use an In—Sn eutectic alloy (In 52%, Sn 48%) having a melting point of 119 ° C. for the fuse element.
[0006]
[Patent Document 1]
  Japanese Patent Laid-Open No. 56-114237
[Patent Document 2]
  JP 2001-266724 A
[Patent Document 3]
  JP 59-8229 A
[Patent Document 4]
  JP 2001-325867 A
[Patent Document 5]
  JP-A-6-325670
[Patent Document 6]
  JP 2002-150906 A
[0007]
  Recently, in view of higher power consumption and higher battery capacity due to higher functionality of electrical appliances, legally responsible manufacturers, thermal fuses also have long-term aging resistance and heat cycle resistance, etc. High reliability has been demanded. However, in the above-described conventional example, since In, which is a highly reactive element, is contained in a large amount of 50% or more, In on the surface of the fuse element reacts with the flux to form an In salt, especially through long-term aging. However, the speed at which the flux is taken in increases, and the alloy composition of the fuse element changes in the direction of decreasing In, and the operating temperature shifts due to the change in the alloy composition, or the resistance of the fuse element increases and operates by self-heating. A decrease in temperature is caused, and the flux action is reduced, so that the operating characteristics of the thermal fuse are inevitably damaged. Therefore, it is difficult to guarantee the long-term aging resistance required for the thermal fuse.
  In this aging resistance characteristic, the holding temperature (the maximum holding temperature at which the rated current, which is required to be set in the safety standard, does not operate even if the current is continuously applied for 168 hours, is normally 20 ° C. lower than the operating temperature. In the conventional example described above, there is no need to cause a large change in the resistance value of the fuse element or a malfunction of the thermal fuse even if no load, a rated load and a humidified state are passed over a long period of time. It is very difficult to adapt to this long-term aging resistance.
[0008]
  However, as a Bi—In—Sn eutectic alloy that satisfies the requirements for the operating temperature of 75 ° C. to 120 ° C. and whose In weight is considerably less than 50%, a 79 ° C. eutectic (Bi 57.5%, In 25.2%) is used. %, Sn 17.3%) and 81 ° C. eutectic (Bi 54.0%, In 29.7%, Sn 16.3%) exist, but in the case of 79 ° C. eutectic, the differential scanning calorimetry [referred to as DSC] shown in FIG. Has been. The reference sample (no change) and the measurement sample are placed in the N2 gas container, the power is supplied to the container heater and both samples are heated at a constant rate, and the difference in the amount of heat energy input due to the change state of the measurement sample is shown. As is apparent from the measurement results of the analytical means detected by the thermocouple], solid phase transformation occurs in the temperature range of about 52 ° C. to 58 ° C., which is considerably lower than the melting point. In the 81 ° C. eutectic, the differential scanning calorimetric analysis shown in FIG. As is apparent from the measurement results, solid phase transformation occurs in the temperature range of approximately 51 ° C. to 57 ° C., which is considerably lower than the melting point, and the fuse element is repeatedly distorted by the thermal history across this transformation temperature range, and the operating temperature due to the increase in resistance value. There is a possibility that it may be unusable due to a decrease in the temperature or a fuse element breakage. Therefore, it is difficult to guarantee the long-term heat cycle characteristics required for the thermal fuse.
  In this long-term heat cycle characteristic, the resistance value of the fuse element changes even when a thermal history of high temperature lower than the operating temperature (usually the holding temperature described above) and room temperature or below freezing point (for example, −40 ° C.) is passed. However, the 79 ° C. eutectic and 81 ° C. eutectic are difficult to adapt to this long-term heat cycle resistance.
[0009]
  The melting characteristics of the alloy can be determined by DSC measurement. The present inventor has measured the DSC of Bi-In-Sn alloys of various compositions and conducted extensive studies. As a result, the present inventors exhibited melting characteristics having patterns as shown in FIGS. It has been found that when a Bi-In-Sn alloy having a melting pattern shown in (a) is used for a fuse element, the fuse element can be fusing intensively in the vicinity of the maximum endothermic peak point.
[0010]
  Explaining the pattern of (a) in FIG. 14, liquefaction begins at the solidus temperature a (begins to melt), and the amount of thermal energy absorbed increases with the progress of liquefaction, and the amount of thermal energy absorbed is maximum at the peak point p. When this point is passed, the amount of heat energy absorbed gradually decreases, the amount of heat energy absorbed becomes zero at the liquidus temperature b, and the liquefaction is completed. Thereafter, the temperature is raised under the liquid phase state. Go.
  The reason why the split operation of the fuse element occurs in the vicinity of the maximum endothermic peak point p is that, in the Bi-In-Sn composition exhibiting such melting characteristics, all the constituent elements have excellent wettability, and the complete liquid phase state It can be presumed that the present invention exhibits excellent wettability in the solid-liquid coexistence region in the vicinity of the previous maximum endothermic peak point p, and spheroidization occurs without waiting for the solid-liquid coexistence region state to be exceeded.
[0011]
  14C and 14D, in the melting pattern of FIG. 14C, the absorption of heat energy is slow, there is no sudden change point of wettability, and the dividing operation point of the fuse element is in the concentration range. In the melting pattern of (d) in FIG. 14, there are a plurality of endothermic peak points, and there is a possibility that the fuse element is divided at any endothermic peak point. Accordingly, in both (c) and (d) of FIG. 14, the dividing operation point of the fuse element cannot be concentrated in a narrow range.
[0012]
  Based on the above examination results, in order to obtain an environment-adaptive alloy-type thermal fuse that can guarantee good operating characteristics under an operating temperature of 75 ° C. to 120 ° C., 79 as Bi—In—Sn eutectic alloy is used. The eutectic at high temperature (Bi57.5%, In25.2%, Sn17.3%), the eutectic at 81 ° C (Bi54.0%, In29.7%, Sn16.3%) or the proximity range is used for the long-term heat resistance. Excluded from incompatibility with cycle characteristics, further restricts the amount of In from the long-term anti-aging characteristics, satisfies the operating temperature of 75 ° C. to 120 ° C., and satisfies the melting pattern of FIG. Alternatively, it is effective to approach the melting pattern (b).
[0013]
  The object of the present invention is based on the above examination results, using a Bi-In-Sn alloy alloy fuse element, excellent in heat cycle resistance and aging resistance over a long period of time, and operating temperature of 75 ° C. that can guarantee good operating characteristics. It is to provide an alloy type thermal fuse of ˜120 ° C.
  Furthermore, in addition to the above object, the alloy thermal fuse is made smaller and thinner by thinning the fuse element.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  The material for a thermal fuse element according to claim 1 isBi-In-Sn alloy composition having In of 15% to 30%, Sn of 5% to 15%, and Bi of 65% or more (60% Bi-30% In-10% Sn in atomic%) Or a Bi-In-Sn alloy composition in which In is 30% to 35%, Sn is 25%, and the balance is BiIt is characterized by having.
[0015]
  In the material for a thermal fuse element, it is allowed to contain an unavoidable impurity in an amount which does not cause a substantial influence on the characteristics, which occurs in the production of each raw metal and in the melting and stirring of these raw materials. Furthermore, in the case of the above alloy-type thermal fuse, when the metal material or metal film material of the lead conductor or the membrane electrode is inevitably transferred to the fuse element by a solid phase diffusion and does not substantially affect the characteristics. Tolerated as an inevitable impurity.
[0016]
  The alloy-type thermal fuse according to claim 2 is characterized in that the thermal fuse element material according to claim 1 is a fuse element.
[0017]
  The alloy-type thermal fuse according to claim 3 is characterized in that in the alloy-type thermal fuse according to claim 2, an inevitable impurity is contained in the fuse element.
[0018]
  4. The alloy type thermal fuse according to claim 4, wherein a fuse element is connected between the lead conductors, and at least a fuse element joint portion of the lead conductor is covered with an Sn or Ag film. This is an alloy type thermal fuse.
[0019]
  The alloy-type thermal fuse according to claim 5 is provided with a pair of film electrodes on a substrate by printing and baking a conductive paste containing metal particles and a binder, and a fuse element is connected between these film electrodes, 4. The alloy type thermal fuse according to claim 2, wherein the metal particles are any one of Ag, Ag-Pd, Ag-Pt, Au, Ni, and Cu.
[0020]
  The alloy type thermal fuse according to claim 6 is an alloy type thermal fuse according to any one of claims 2 to 5, further comprising a heating element for fusing the fuse element.
[0021]
  The alloy type thermal fuse according to claim 7 is an alloy type thermal fuse according to any one of claims 2 to 5, wherein a fuse element connected between a pair of lead conductors is sandwiched by an insulating film. .
[0022]
  An alloy type thermal fuse according to claim 8 is:With an insulating plate,A part of each pair of lead conductors is exposed from one side of the insulating plate to the other side, a fuse element is connected to these lead conductor exposed portions, and the other side of the insulating plate is covered with an insulator. An alloy type thermal fuse according to any one of claims 2 to 5.
[0023]
In the alloy-type thermal fuse according to claim 9, lead conductors are joined to both ends of the fuse element, a flux is applied to the fuse element, a cylindrical case is inserted over the flux-applied fuse element, and each end of the cylindrical case 5. The alloy mold according to claim 2, wherein the lead conductor is sealed, the end of the lead conductor is disk-shaped, and the end of the fuse element is joined to the front surface of the disk. It is a thermal fuse.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  In the present invention, the fuse element is a circular line or a flat line, and has an outer diameter or thickness of 100 μm to 800 μm, preferably 300 μm to 600 μm.
[0025]
  The alloy composition of the fuse element according to claim 1.IsBi-In-Sn alloy is used from the viewpoint of environmental adaptability, and in order to satisfy the requirements of the operating temperature of the alloy temperature fuse of 75 ° C. to 120 ° C., with 79 ° C. eutectic and 81 ° C. eutectic as reference points, (i) In order to eliminate the solid-phase transformation observed in both eutectics, the two eutectic points and their adjacent ranges should be excluded. (Ii) Reactive In is reduced by reacting with the flux on the fuse element surface. Or (iii) a composition exhibiting a wide melting pattern in a solid-liquid coexistence region that is substantially deviated from each eutectic point. Even so, it is an alloy composition that can exhibit a single maximum endothermic peak as shown in FIG. 14 (a) (that is, it can be operated in a concentrated temperature range and the variation in operating temperature can be within an allowable range. Alloy composition) , The maximum endothermic peak temperature is a temperature which satisfies the operating temperature 75 ° C. to 120 ° C. requirements, not meet the various points ofI am trying to.
[0026]
(1) When the DSC measurement result of the 79 ° C Bi-In-Sn ternary eutectic shown in FIG. 12 and the DSC measurement result of the 81 ° C Bi-In-Sn ternary eutectic shown in FIG. In the vicinity, the amount of heat energy absorption changes sharply due to a sudden change from the solid phase to the liquid phase, but the temperature range from about 52 ° C. to about 58 ° C. before the melting point and about 51 ° C. to about 57 ° C. Even in the temperature range, heat energy is absorbed and transformation occurs in the solid phase. In this solid phase transformation, distortion is generated with the change of the phase state, so that stress is generated in the fuse element whose both ends are fixed to the lead conductor or electrode. A thermal fuse is exposed to a heat cycle at a temperature lower than the operating temperature, and as described above, a predetermined heat cycle resistance characteristic is required, and is usually (operating temperature −20 ° C.) and room temperature or below freezing point (usually −40 ° C.). Is required to pass a heat cycle test in which one cycle is. Thus, for an operating temperature of 75 ° C. to 120 ° C., (55 ° C. to 100 ° C.) and −40 ° C. are one cycle, and the solid phase transformation region (52 ° C. to 58 ° C.) and (51 ° C.) ˜57 ° C.) takes this cycle, so that a repeated stress is applied to the fuse element due to the solid phase transformation, and over a long period of time, a remarkable resistance change, breakage, or malfunction occurs.
  Therefore, in the present invention, the 79 ° C Bi-In-Sn ternary eutectic point and the 81 ° C Bi-In-Sn ternary eutectic point are used.Neighborhood rangeIs excluded.
(2) In exhibits higher reactivity than Bi and Sn, reacts with the reactive groups in the flux on the surface of the fuse element to generate In salt, and if this generation rate is large, the fuse element due to the decrease in In The melting characteristics shift and deteriorate, and the activity of the flux decreases significantly, leading to deterioration of the characteristics of the thermal fuse. For thermal fuses, it is required to perform aging resistance evaluation so that no abnormalities will occur even after a long period of time in a high temperature environment such as the holding temperature, a constant load and a humidified state. It is extremely difficult to maintain the operational stability over a long period due to the deterioration of the characteristics of the thermal fuse caused by the above.
  Therefore, in the present invention, the In amount is compared with the In amount in Patent Documents 1 to 6.All are reduced. In this case, since less than In15% is excluded, the requirement of the operating temperature of 75 ° C. to 120 ° C. can be satisfied, and thinning such as 300 μmφ can be performed with a good yield.
(3) In a Bi—In—Sn alloy, even if it is out of the eutectic point or eutectic line, that is, even if the solid-liquid coexistence area is widened, as shown in FIG. In an alloy with a melting pattern that exhibits a maximum endothermic peak at one of the points, the endothermic difference at the maximum endothermic peak point in the endothermic behavior of the melting process is very large compared to the endothermic difference at the other end of the endothermic process. Since all the elements that do so have excellent wettability, the wettability in the solid-liquid coexistence zone of the maximum endothermic peak is sufficiently improved without waiting for complete liquid phase, and the spheroidization of the thermal fuse element near the maximum endothermic peak point Dividing can be done.
  Therefore, in the present invention, the operating temperature is within the allowable range (± 5) although the 79 ° C Bi-In-Sn ternary eutectic point and the 81 ° C Bi-In-Sn ternary eutectic point are excluded. C)), Sn is set to 5% to 28% so that the temperature is in the range of 75 ° C to 120 ° C.
[0027
  In the present invention, one or more of Ag, Au, Cu, Ni, Pd, Pt, Ga, Ge, and Sb is added in an amount of 0.1 to 3.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the alloy composition.Can do.This is to reduce the specific resistance of the alloy and improve the mechanical properties. If the amount is less than 0.1 parts by weight, a satisfactory effect cannot be obtained. If the amount exceeds 3.5 parts by weight, it is difficult to maintain the melting characteristics. become.
  Thus, it is possible to easily draw a thin line of 100 μmφ to 300 μmφ by giving a further strength and ductility to the drawing. Furthermore, when the cohesive force of the fuse element alloy becomes considerably strong due to the inclusion of In, even if the welding connection of the fuse element to the lead conductor or the like is incomplete, the appearance of the apparently joined due to the cohesive force is exhibited. However, the addition of the element can reduce the cohesive force, eliminate such problems, and improve the pass / fail judgment accuracy in the post-weld inspection.
  It is also known that the material to be joined, such as the metal material of the lead conductor, the thin film material, or the granular metal material in the membrane electrode, moves into the fuse element by solid phase diffusion. The same element as the material, such as Ag,Au, Ni, etc.The transition of the material to be bonded can be suppressed by adding the material, and the influence of the material to be joined that originally affects the characteristics (for example, Ag, Au, etc. is a local decrease or variation in the operating temperature due to the melting point drop. BringsNiNormal temperature fuse operation can be ensured without impairing the function as a fuse element by eliminating the variation in operation temperature and malfunction caused by an increase in the intermetallic compound layer formed at the junction interface.
[0028]
  The fuse element of the alloy type temperature fuse according to the present invention is usually manufactured by manufacturing a billet, extruding it into a rough wire with an extruder, and drawing the rough wire with a die. The diameter is 100 μmφ to 800 μmφ, preferably 300 μmφ to 600 μmφ. It can also be finally passed through a calendar roll and used as a flat wire.
  Also, rotating the cylinder containing the cooling liquid to hold the cooling liquid in layers by rotational centrifugal force, and rotating the base metal melt jet injected from the nozzle into the cooling liquid layer to cool and solidify it to obtain a thin wire rod It can also be produced by a drum spinning method.
  During these productions, it is allowed to contain inevitable impurities that are produced in the production of each raw metal and in the melting and stirring of these raw materials.
[0029]
  The present invention is implemented in the form of a thermal fuse as an independent thermo protector. In addition, a thermal fuse element is connected in series to a semiconductor device, a capacitor, or a resistor, and a flux is applied to the element, and the flux application element is disposed close to the semiconductor, the capacitor element, or the resistance element, and the semiconductor, capacitor element, It can also be implemented in a form sealed together with a resistor element by a resin mold or a case.
[0030]
  The present invention is particularly useful as a thermo-protector for a secondary battery having a high energy density such as a lithium ion battery or a lithium polymer battery, and it is desirable to use a thin tape type in view of the storage space in the battery pack.
  FIG. 1 is a view showing an embodiment of a thin thermal fuse.
  In FIG. 1, reference numerals 1 and 1 denote flat lead conductors. Reference numeral 2 denotes a fuse element according to claim 1 or 2 joined by welding or the like between the top surfaces of the front ends of the flat lead conductors 1 and 1, and spot resistance welding, laser welding or the like can be used for welding. Reference numeral 41 denotes a lower resin film, and 42 denotes an upper resin film. A lower resin in which the front ends of the flat lead conductors 1 and 1 and the fuse element 2 are sandwiched between these resin films 41 and 42 and held horizontally. The periphery of the upper resin film 42 is sealed to the film 41. A flux 3 is applied around the fuse element 2.
  In order to manufacture this thin thermal fuse, a fuse element is joined between the top surfaces of both flat lead conductors by spot resistance welding, laser welding or the like, and the front ends of the two flat lead conductors 1 and 1 and the fuse element 2 are vertically moved. The lower resin film 31 is horizontally held on the base, and both end portions of the upper resin film 42 are pressed with a releasable chip, for example, a ceramic chip, to form the upper resin film 42. Each end 421 is brought into pressure contact with the flat lead conductor 1, and in this state, the flat lead conductors 1 and 1 are heated, and the ends of the flat lead conductor 1 and the resin films 41 and 42 (with a releasable chip). The contact interface with the pressed portion) is fused, and then the interface where the upper and lower resin films 41 and 42 are in direct contact is sealed. The flux 3 is applied before the fuse element 2 is sandwiched between the upper and lower resin films 41 and 42 or after the contact interface between the flat lead conductor 1 and the end portions of the resin films 41 and 42 is fused. And before the sealing of the interface where the upper and lower resin films 41 and 42 are in direct contact with each other.
[0031]
  The flat lead conductor can be heated by electromagnetic induction heating, contact of a heat plate with the lead conductor, etc. In particular, according to electromagnetic induction heating, the lead conductor tip welded to the end of the fuse element is lowered. Since high-frequency magnetic flux can be crossed through the side or upper resin film and heated intensively, it is advantageous in terms of thermal efficiency. The interface at which the upper and lower resin films 41 and 42 are in direct contact with each other can be sealed by ultrasonic fusion, high frequency induction heating fusion, heat plate contact fusion, or the like.
[0032]
  FIG. 2 is a drawing showing another embodiment of a thin thermal fuse.
  In FIG. 2, 41 is a resin base film. Reference numerals 1 and 1 denote flat lead conductors, the front end of which is fixed to the back surface of the base film 41 and a part 10 of the front end is exposed on the upper surface of the base film 41. A fuse element 2 according to claim 1 or 2 joined between the exposed portions 10 and 10 of both flat lead conductors 1 and 1 by welding or the like, and spot resistance welding, laser welding or the like can be used for welding. Reference numeral 42 denotes a resin cover film, which has a peripheral portion sealed to a base film 41 held horizontally. A flux 3 is applied around the fuse element 2.
[0033]
  For exposing the part 10 of the flat lead conductor end part to the surface of the base film 41, a convex part is formed in advance on the front end part of the flat lead conductor by squeezing, and this lead conductor front end part is heated to form a base film. A method in which the convex portion is fused to the base film while being fused to the back surface of the lead film, and the front end portion of the flat lead conductor is fused to the back surface of the base film under heating, and a part of the front end portion of the lead conductor is squeezed into the base film The method of appearing on the surface can be used.
  In order to manufacture this thin thermal fuse, the fuse element 2 is joined between the lead conductor exposed portions 10 and 10 on the surface of the resin base film 41 on the base by spot resistance welding, laser welding or the like, and then the fuse element Flux 3 is applied to 2, and then a resin cover film 42 is disposed, and its peripheral portion is fused and sealed around the resin base film 41.
  Fusion sealing to the base film 41 around the cover film 42 can be performed by ultrasonic fusion, high-frequency induction heating fusion, heat plate contact fusion, or the like.
[0034]
  The thermal fuse according to the present invention can be implemented as a case type, a substrate type, or the like.
  FIG. 3 shows an alloy type temperature fuse of a cylindrical case type according to the present invention, wherein the fuse element 2 according to claim 1 or 2 is connected between a pair of lead wires 1, 1. For example, it connects by welding, the flux 3 is apply | coated on this fuse element 2, and the heat-resistant and heat-conductive insulating cylinder 4, for example, a ceramic cylinder is inserted on this flux application | coating fuse element, A space between each end of the insulating cylinder 4 and each lead wire 1 is sealed with a sealant 5, for example, a room temperature curable epoxy resin.
[0035
  FIG. 4 shows a case type radial type, in which the fuse element 2 according to claim 1 is connected between the front ends of the parallel lead conductors 1, 1 and connected by, for example, welding. The flux element 3 is coated with the flux 3, the flux application fuse element is surrounded by an insulating case 4 having an opening at one end, for example, a ceramic case, and the opening of the insulating case 4 is sealed with a sealant 5, For example, it is sealed with a room temperature curable epoxy resin or the like.
[0036]
  FIG. 5 shows a resin dipping type radial type, in which the fuse element 2 according to any one of claims 1 and 2 is joined between the front ends of the parallel lead conductors 1 and 1, and joined by, for example, welding. The flux 3 is applied to the element 2, and the flux application fuse element is sealed with an insulating sealant, for example, an epoxy resin 5 by resin liquid dipping.
[0037]
  FIG. 6 shows a substrate type, in which a pair of membrane electrodes 1 and 1 are formed on an insulating substrate 4, for example, a ceramic substrate, by printing and baking a conductive paste, and a lead conductor 11 is connected to each electrode 1, The fuse element 2 according to any one of claims 1 and 2 is joined between the electrodes 1 and 1 by welding, soldering, etc., for example, joined by welding or the like, and the flux 3 is applied to the fuse element 2. The flux application fuse element is coated with a sealant 5 such as an epoxy resin. This conductive paste contains metal particles and a binder. For example, Ag, Ag-Pd, Ag-Pt, Au, Ni, Cu or the like is used for the metal particles, and for example, glass frit or thermosetting is used for the binder. The thing using resin etc. can be used.
[0038]
  The present invention can also be implemented by attaching a heating element for fusing the fuse element to the alloy-type thermal fuse. For example, as shown in FIG. 7, a conductive pattern 100 having fuse element electrodes 1 and 1 and resistor electrodes 10 and 10 is formed on an insulating substrate 4, for example, a ceramic substrate, by printing and baking a conductive paste. A film resistor 6 is provided between the resistor electrodes 10 and 10 by applying and baking a resistor paste (for example, a paste of metal oxide powder such as ruthenium oxide), and the lead conductor 11 is joined to each of the electrodes 1 and 10 and the fuse. The fuse element 2 according to any one of claims 1 to 2 is joined between the element electrodes 1 and 1 and joined by, for example, welding, and a flux 3 is applied to the fuse element 2, and this flux application fuse element 2 and the membrane resistor 6 can be covered with a sealant 5 such as an epoxy resin.
  In this thermal fuse with a heating element, it is possible to detect a precursor that causes abnormal heat generation of the device, and to energize the membrane resistance with this detection signal to generate heat, and the heat generation can blow the fuse element.
  The heating element is provided on the upper surface of the insulating base, a heat-resistant and heat-conductive insulating film such as a glass baking film is formed thereon, a pair of electrodes is further provided, and flat lead conductors are connected to each electrode. A fuse element is connected between the electrodes, the flux is covered from the fuse element to the tip of the lead conductor, an insulating cover is disposed on the insulating base, and the periphery of the insulating cover is sealed to the insulating base with an adhesive. can do.
[0039]
  In the above-described alloy type thermal fuse, in the type in which the fuse element is directly joined to the lead conductor (FIGS. 1 to 5), a thin film of Sn or Ag (with a thickness of, for example, 15 μm or less) at least at the fuse element joining portion of the lead conductor , Preferably 5 to 10 [mu] m) (for example, by plating) to increase the bonding strength with the fuse element.
  In the above alloy-type thermal fuse, the metal material of the lead conductor, the thin film material, or the granular metal material in the film electrode may be transferred into the fuse element by solid phase diffusion. By adding the same element as the thin film material, the characteristics of the fuse element can be sufficiently maintained.
[0040]
  As the above-mentioned flux, one having a melting point lower than that of the fuse element is usually used. For example, 90 to 60 parts by weight of rosin, 10 to 40 parts by weight of stearic acid, and 0 to 3 parts by weight of an activator are used. it can. In this case, natural rosin, modified rosin (eg, hydrogenated rosin, disproportionated rosin, polymerized rosin) or purified rosin can be used as the rosin, and the active agent can be a hydrochloride of amines such as diethylamine, Organic acids such as hydrobromide and adipic acid can be used.
[0041
  The resin film of the thin thermal fuse includes a plastic film having a thickness of about 100 μm to 500 μm, such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyamide, polyimide, polybutylene terephthalate, polyphenylene oxide, polyethylene sulfide, Engineering plastics such as polysulfone, horiacetal, polycarbonate, polyphenylene sulfide, polyoxybenzoyl, polyetheretherketone, polyetherimide, and other engineering plastics such as polypropylene, polyvinylchloride, polyvinylacetate, polymethylmethacrylate Rate, polyvinylidene chloride, polytetrafluoroethylene, ethylene polytetrafluoroethylene copolymer, ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) , AS resin, ABS resin, ionomer, AAS resin, ACS resin and the like can be used.
[0042]
  In the case of the cylindrical case type among the above alloy type thermal fuses, as shown in FIG. 8 (a), it is possible to arrange the lead conductors 1 and 1 with respect to the cylindrical case 4 without eccentricity. (B) is a precondition for performing the normal spheroidization division, and as shown in (c) of FIG. 8, if there is eccentricity, as shown in (d) of FIG. Flux (including flux carbide) and scattering alloy are likely to adhere to the inner wall of the cylindrical case, leading to a decrease in insulation resistance and a deterioration in pressure resistance.
  Therefore, in order to prevent such a problem, as shown in FIG. 9A, the ends of the lead conductors 1 and 1 are formed in a disk shape d, and the ends of the fuse element 2 are formed on the front surface of the disks d. It is effective that the fuse element 2 is positioned substantially concentrically with respect to the cylindrical case 4 by joining (for example, joining by welding) and supporting the outer periphery of the disk on the inner surface of the cylindrical case [(A) in FIG. 3 is a flux applied to the fuse element 2, 4 is a cylindrical case, and 5 is a sealant, for example, an epoxy resin. The outer diameter of the disc is approximately equal to the inner diameter of the cylindrical case. In this case, as shown in FIG. 9B, the fused fuse element is aggregated in a spherical shape on the front surface of the disk d to prevent the flux (including carbide) and flying alloy from adhering to the inner surface of the case 4. it can.
[0043
【Example】
  The alloy type thermal fuses used in the following examples and comparative examples are thin as shown in FIG. 1, and a polyethylene terephthalate film having a thickness of 200 μm, a width of 5 mm, and a length of 10 mm is formed on the lower resin film 31 and the upper resin film 32. A copper conductor having a thickness of 150 μm, a width of 3 mm, and a length of 20 mm was used for the flat lead conductor 1. The fuse element 2 had a length of 4 mm and an outer diameter of 300 μmφ, and a composition of 80 parts by weight of natural rosin, 20 parts by weight of stearic acid, and 1 part by weight of diethylamine hydrobromide was used for the flux.
  The solidus temperature and liquidus temperature of the fuse element were measured by DSC at a temperature rising rate of 5 ° C./min.
[0044]
  50 samples were immersed in an oil bath at a heating rate of 1 ° C./min while energizing a current of 0.1 ampere, and the oil temperature T0 when the energization was interrupted by blowing the fuse element was measured. The element temperature at the time of thermal fuse operation was set to ° C.
[0045]
  In heat cycle resistance evaluation, the number of samples is 50, (operation temperature −20 ° C.) × 30 min and −40 ° C. × 30 min are 1000 cycles of heat cycle test, resistance value is measured, 50% or more If one sample shows an abnormality such as a remarkable change in resistance value, disconnection, or a deviation from the initial operating temperature of ± 7 ° C or no operation in the post-test operation test, the sample is rejected. .
  The aging resistance evaluation was performed by a load aging test. The number of samples was 50, and the resistance value was measured after being exposed to 20000 hours in a high temperature environment with a rated current applied (operating temperature-20 ° C.). A failure was observed if an abnormality such as a remarkable change in resistance value, disconnection, or an initial operating temperature of ± 7 ° C. or no operation was observed in one sample, and a failure was observed in all samples.
  With regard to the drawability of the fuse element, drawing was performed to 300 μmφ under the conditions of a surface area reduction rate of 6.5% per die and a drawing speed of 50 m / min, and it was possible to draw with good yield without occurrence of cracks or disconnection. The case was evaluated as x, and the case where the cross-sectional area was not stable or the continuity of the drawing could not be secured due to occurrence of necking or disconnection was evaluated as x.
[0046]
[Reference example]
  The alloy composition of the fuse element was In 25%, Sn 20%, and the balance Bi.
  The drawability to the fuse element was good.
  The DSC measurement result of the fuse element is as shown in FIG. 10. The liquidus temperature was about 84 ° C., the solidus temperature was about 80 ° C., and the maximum endothermic peak temperature was about 81 ° C. This DSC measurement result shows that the alloy composition is close to the 79 ° C Bi-In-Sn ternary eutectic point Bi57.5% -In25.2% -Sn17.3%. However, there is no solid phase transformation region on the temperature side lower than the solidus temperature.
  The temperature of the fuse element during the temperature fuse operation was 82 ± 1 ° C. Therefore, it is clear that the fuse element temperature during the thermal fuse operation substantially matches the maximum endothermic peak temperature of about 82 ° C.
  Both the load aging test and the heat cycle test passed. The load aging test pass can be presumed to be a result that the amount of In is as low as 25%, the reaction between In and the flux is suppressed, and the alloy composition variation and the flux activity decrease are small. As is apparent from the DSC measurement results, the heat cycle test passed was an estimated result because no solid phase transformation was observed on the temperature side lower than the solid phase line.
[0047]
[Examples 1-4]
  Reference exampleOn the other hand, it was the same as Example 1 except that the alloy composition was changed as shown in Table 1.
  In any of the examples, good drawing workability was exhibited.
  The solidus temperature and liquidus temperature of these examples were as shown in Table 1. The temperature of the fuse element at the time of the thermal fuse operation is as shown in Table 1. The variation is within ± 3 ° C. and is in the solid-liquid coexistence region.
  The melting pattern of the fuse elements of these examples belongs to the pattern of (a) in FIG. 14 and has a wide solid-liquid coexistence area, but has a single endothermic peak and a steep peak, resulting in a variation in operating temperature of ± 3. I was able to pay within ℃.
  The load aging test passed. This is because the amount of In is as small as 15 to 35%, and it can be presumed that the reaction between In and the flux is suppressed as in Example 1, and the alloy composition fluctuation and the flux activity decrease are small.
  The heat cycle test also passed. From the DSC measurement result, it was confirmed that there was no solid phase transformation on the temperature side lower than the solid phase line, and the result was as estimated.
[Table 1]
Figure 0003953947
[0048]
[Examples 5-6]
  Example 1 was the same as Example 1 except that the alloy composition was changed as shown in Table 2.
  In any of the examples, good drawing workability was exhibited.
  Table 2 shows the solidus temperature and liquidus temperature of these examples. The temperature of the fuse element at the time of the thermal fuse operation is as shown in Table 2. The variation is ± 1 ° C. and it is in the solid-liquid coexistence region.
  The melting patterns of the fuse elements of these examples belong to the pattern of (a) in FIG. 14, and the solid-liquid coexistence area is wide, but the endothermic peak is single and steep, and as a result, the variation in operating temperature is ± 1. I was able to keep it at ℃.
  The load aging test passed. This is because the amount of In is as small as 15 to 35%, and it can be presumed that the reaction between In and the flux is suppressed as in Example 1, and the alloy composition fluctuation and the flux activity decrease are small.
  The heat cycle test also passed. From the DSC measurement result, it was confirmed that there was no solid phase transformation on the temperature side lower than the solid phase line, and the result was as estimated.
[Table 2]
Figure 0003953947
[0049]
[Examples 7 and 8]
Reference exampleOn the other hand, it was the same as Example 1 except that the alloy composition was changed as shown in Table 3.
  In any of the examples, good drawing workability was exhibited.
  Table 3 shows the solidus temperature and liquidus temperature of these examples. The temperature of the fuse element at the time of the thermal fuse operation is as shown in Table 3. The variation is ± 3 ° C., and it is in the solid-liquid coexistence region.
  The melting pattern of the fuse elements of these examples belongs to the pattern of (a) in FIG. 14 and has a wide solid-liquid coexistence area, but has a single endothermic peak and a steep peak, resulting in a variation in operating temperature of ± 3. I was able to pay within ℃.
  The load aging test passed. This is because the amount of In is as small as 15 to 35%, and it can be presumed that the reaction between In and the flux is suppressed as in Example 1, and the alloy composition fluctuation and the flux activity decrease are small.
  The heat cycle test also passed. From the DSC measurement result, it was confirmed that there was no solid phase transformation on the temperature side lower than the solid phase line, and the result was as estimated.
[Table 3]
Figure 0003953947
[0050]
[Comparative Example 1]
  Compared to Example 1, the composition of the fuse element was the same as Example 1 except that the composition of In was 25.2%, Sn was 17.3%, and the balance was Bi.
  Workability was good. The temperature of the fuse element during the thermal fuse operation was 81 ± 1 ° C. The DSC measurement results are as shown in FIG. 12, and a good temperature fuse with a narrow solid-liquid coexistence region and small variation in operating temperature was expected. However, solid phase transformation was observed between 52 ° C and 58 ° C. It was.
  When the resistance value of a sample subjected to 1000 cycles of a heat cycle test (60 ° C. × 30 min and −40 ° C. × 30 min as one cycle) was measured, a resistance value change of 50% or more and disconnection occurred frequently, and the heat cycle test The result was x. This is because a solid phase transformation region is applied to the heat cycle temperature range, and repeated stress is generated based on the solid phase transformation strain.
[0051]
[Comparative Example 2]
  Compared to Example 1, the composition of the fuse element was the same as Example 1 except that the composition of In was 29.7%, Sn was 16.3%, and the balance was Bi.
  The drawing processability was good. The temperature of the fuse element during the thermal fuse operation was 81 ± 1 ° C. The DSC measurement results are as shown in FIG. 13. A good temperature fuse with a narrow solid-liquid coexistence region and a small variation in operating temperature was expected, but solid phase transformation was observed between temperatures of 51 ° C. and 57 ° C. It was.
  When the resistance value of a sample subjected to a heat cycle test (one cycle of 60 ° C. × 30 min and −40 ° C. × 30 min) was measured, a resistance value change or breakage of 50% or more was observed as in Comparative Example 1. It occurred frequently and the heat cycle test result was x. This is because the solid phase transformation region is applied to the heat cycle temperature region as in Comparative Example 1, and is caused by the repeated stress based on the solid phase transformation strain.
[0052]
[Comparative Example 3]
  Compared to Example 1, the composition of the fuse element was the same as Example 1 except that the composition of In was 40%, Sn was 20%, and the balance was Bi.
  The drawing processability was good. As a result of DSC measurement, the solid-liquid coexistence area was narrow, the measurement result of the operating temperature and the variation in the operating temperature were acceptable, and the heat cycle test result was also acceptable.
  When the resistance value was measured for a sample after 7000 hours in the load aging test, it showed a remarkable increase in resistance value of 50% or more, and when the operating temperature was measured, it was greatly exceeded the range of the initial operating temperature ± 7 ° C. There were many. The reason for this is that the specific resistance of the fuse element increased due to In being eaten by the flux, and that the operating temperature fluctuated due to the decrease in the amount of In in the alloy. It can be presumed that the spheroidization of the molten alloy has not been satisfactorily performed.
[[0053]
[Comparative Example 4]
In contrast to Example 1, the composition of the fuse element was the same as Example 1 except that the composition of In was 10%, Sn was 20%, and the balance was Bi.
  An attempt was made to draw 300 μmφ, but breakage occurred frequently, and the drawability was x. Therefore, a thin wire having a diameter of 300 μm was obtained by a spinning drum type submerged spinning method to obtain a fuse element.
  The DSC measurement result of the fuse element belongs to the melting pattern shown in FIG. 14 (C). When the fuse element temperature during operation was measured, the variation exceeded the allowable range of ± 5 ° C. and it was not usable as a thermal fuse. .
  It can be estimated that the reason why the operating temperature varies greatly is that the absorption of heat energy is slow, there is no sudden change point of wettability, and the dividing operation point of the fuse element is not determined in the concentration range.
[0054]
[Comparative Example 5]
In contrast to Example 1, the composition of the fuse element was the same as Example 1 except that the composition of In was 20%, Sn was 35%, and the balance was Bi.
  Drawing was able to be performed smoothly and the drawing processability was good.
  The DSC measurement result shows a wide solid-liquid coexistence range, slow absorption of heat energy in the solid-liquid coexistence region, no sudden change point of wettability, and belongs to the melting pattern shown in FIG.
  When the fuse element temperature at the time of operation was measured, the variation exceeded an allowable range of ± 5 ° C., and it was not usable as a thermal fuse.
  The reason for the large variation in operating temperature is the same as in Comparative Example 4.
[0055]
[Comparative Example 6]
Compared to Example 1, the composition of the fuse element was the same as Example 1 except that the composition of In was 52% In and the balance Bi.
  The drawing processability was good. As a result of DSC measurement, the solid-liquid coexistence area was narrow, the measurement result of the operating temperature, the variation in the operating temperature was very small, and the heat cycle test result was also acceptable.
  When the resistance value was measured for a sample after 7000 hours in the load aging test, it showed a remarkable increase in resistance value of 50% or more, and when the operating temperature was measured, it was greatly exceeded the range of the initial operating temperature ± 7 ° C. There were many. The reason for this is that the specific resistance of the fuse element increased due to In being eaten by the flux, and that the operating temperature fluctuated due to the decrease in the amount of In in the alloy. It can be presumed that the spheroidization of the molten alloy has not been satisfactorily performed.
[0056]
[Comparative Example 7]
In contrast to Example 1, the composition of the fuse element was the same as Example 1 except that the composition of In was 52% and the balance was Sn.
  The drawing processability was good. As a result of DSC measurement, the solid-liquid coexistence area was narrow, the measurement result of the operating temperature, the variation in the operating temperature was very small, and the heat cycle test result was also acceptable.
  When the resistance value was measured for a sample after 7000 hours in the load aging test, it showed a remarkable increase in resistance value of 50% or more, and when the operating temperature was measured, it was greatly exceeded the range of the initial operating temperature ± 7 ° C. There were many. The reason for this is that the specific resistance of the fuse element increased due to In being eaten by the flux, and that the operating temperature fluctuated due to the decrease in the amount of In in the alloy. It can be presumed that the spheroidization of the molten alloy has not been satisfactorily performed.
[0057]
【The invention's effect】
  According to the material for a fuse element and the thermal fuse according to the present invention, a Bi-In-Sn alloy that does not contain a metal that adversely affects a living body is used for the fuse element, and the operating temperature is 75 ° C to 120 ° C. It is possible to provide a small and thin alloy-type thermal fuse having predetermined initial operating characteristics and having long-term excellent heat cycle resistance and aging resistance.
[0058]
  In particular,Claims 2-9According to the alloy type thermal fuse according to the present invention, a tape type thin type thermal fuse, a cylindrical case type thermal fuse, a substrate type thermal fuse, a thermal fuse with a heating element, a thermal fuse with a lead conductor plated with Sn, Ag, etc., a heating element The above-described effects can be ensured for the attached thermal fuse or the cylindrical case type thermal fuse having a disk-shaped lead conductor end, and the usefulness of these thermal fuses can be further enhanced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a drawing showing an example of an alloy type temperature fuse according to the present invention.
FIG. 2 is a drawing showing another example of the alloy type temperature fuse according to the present invention.
FIG. 3 is a drawing showing another example of the alloy type temperature fuse according to the present invention.
FIG. 4 is a drawing showing another example of the alloy type temperature fuse according to the present invention.
FIG. 5 is a drawing showing another example of the alloy type temperature fuse according to the present invention.
FIG. 6 is a drawing showing another example of the alloy type temperature fuse according to the present invention.
FIG. 7 is a drawing showing another example of the alloy type temperature fuse according to the present invention.
FIG. 8 is a drawing showing a tubular case type alloy type temperature fuse and its operating state.
FIG. 9 is a drawing showing another example of the alloy type temperature fuse according to the present invention.
10 is a drawing showing DSC measurement results of the fuse element of Example 1. FIG.
11 is a drawing showing DSC measurement results of the fuse element of Example 2. FIG.
12 is a drawing showing DSC measurement results of a 79 ° C. Sn—In—Bi ternary eutectic alloy. FIG.
FIG. 13 is a drawing showing DSC measurement results of an 81 ° C. Sn—In—Bi ternary eutectic alloy.
FIG. 14 is a drawing showing various melting patterns of Sn—In—Bi ternary alloys.
[Explanation of symbols]
  1 Lead conductor or membrane electrode
  2 Fuse element
  3 Flux
  4 Insulator
  41 resin film
  42 Resin film
  5 Sealant
  6 Membrane resistance

Claims (9)

Ｉｎが１５質量％以上で３０質量％以下、Ｓｎが５質量％以上で１５質量％以下、かつＢｉが６５質量％以上のＢｉ−Ｉｎ−Ｓｎ合金組成（原子％で６０％Ｂｉ−３０％Ｉｎ−１０％Ｓｎを除く）またはＩｎが３０質量％以上で３５質量％以下、Ｓｎが２５質量％、残部がＢｉのＢｉ−Ｉｎ−Ｓｎ合金組成を有することを特徴とする温度ヒューズエレメント用材料。 Bi-In-Sn alloy composition (60% Bi-30% In in atomic%) with In being 15% by mass to 30% by mass, Sn being 5% by mass to 15% by mass and Bi being 65% by mass or more A material for a thermal fuse element characterized by having a Bi—In—Sn alloy composition in which In is 30% by mass to 35% by mass, Sn is 25% by mass, and the balance is Bi . 請求項１記載の温度ヒューズエレメント用材料をヒューズエレメントとしたことを特徴とする合金型温度ヒューズ。An alloy-type thermal fuse, wherein the material for a thermal fuse element according to claim 1 is a fuse element. ヒューズエレメントに不可避的不純物が含有されていることを特徴とする請求項２記載の合金型温度ヒューズ。3. The alloy type thermal fuse according to claim 2, wherein the fuse element contains inevitable impurities. リード導体間にヒューズエレメントが接続され、リード導体の少なくともヒューズエレメント接合部にＳｎまたはＡｇ膜が被覆されていることを特徴とする請求項２または３記載の合金型温度ヒューズ。4. The alloy type thermal fuse according to claim 2, wherein a fuse element is connected between the lead conductors, and at least a fuse element joint portion of the lead conductor is covered with an Sn or Ag film. 金属粒体及びバインダーを含有する導電ペーストの印刷焼き付けにより基板上に一対の膜電極が設けられ、これらの膜電極間にヒューズエレメントが接続され、しかも、金属粒体がＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕの何れかであることを特徴とする請求項２または３記載の合金型温度ヒューズ。A pair of film electrodes is provided on a substrate by printing and baking a conductive paste containing metal particles and a binder, fuse elements are connected between these film electrodes, and the metal particles are made of Ag, Ag-Pd, Ag. 4. The alloy type thermal fuse according to claim 2, wherein the alloy type thermal fuse is any one of -Pt, Au, Ni, and Cu. ヒューズエレメントを溶断させるための発熱体が付設されていることを特徴とする請求項２〜５何れか記載の合金型温度ヒューズ。6. The alloy-type thermal fuse according to claim 2, further comprising a heating element for fusing the fuse element. 一対のリード導体間に接続されたヒューズエレメントが絶縁フィルムで挾まれていることを特徴とする請求項２〜５何れか記載の合金型温度ヒューズ。6. The alloy-type thermal fuse according to claim 2, wherein the fuse element connected between the pair of lead conductors is sandwiched with an insulating film. 絶縁プレートを備え、一対の各リード導体の一部が絶縁プレートの片面より他面に露出され、これらのリード導体露出部にヒューズエレメントが接続され、前記絶縁プレートの他面に絶縁体が被覆されていることを特徴とする請求項２〜５何れか記載の合金型温度ヒューズ。 An insulating plate is provided, a part of each pair of lead conductors is exposed from one side of the insulating plate to the other side, a fuse element is connected to the exposed part of the lead conductor, and the other side of the insulating plate is covered with an insulator. The alloy-type thermal fuse according to any one of claims 2 to 5, wherein ヒューズエレメントの両端にリード導体が接合され、ヒューズエレメントにフラックスが塗布され、該フラックス塗布ヒューズエレメント上に筒状ケースが挿通され、筒状ケースの各端と各リード導体との間が封止され、しかも、リード導体端がディスク状とされ、ディスク前面にヒューズエレメント端が接合されていることを特徴とする請求項２〜４何れか記載の合金型温度ヒューズ。Lead conductors are joined to both ends of the fuse element, flux is applied to the fuse element, a cylindrical case is inserted over the flux-applied fuse element, and the gap between each end of the cylindrical case and each lead conductor is sealed. 5. The alloy-type thermal fuse according to claim 2, wherein the lead conductor end has a disk shape, and the fuse element end is joined to the front surface of the disk.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4717655B2 (en) * 2006-02-16 2011-07-06 内橋エステック株式会社 How to use an alloy-type thermal fuse
EP2052805B1 (en) 2006-08-04 2016-09-28 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Bonding material, bonded portion and circuit board
JP5102013B2 (en) * 2007-12-20 2012-12-19 内橋エステック株式会社 Alloy type thermal fuse
PL2175457T3 (en) * 2008-10-09 2012-09-28 Joinset Co Ltd Ceramic chip assembly
US20100156589A1 (en) * 2008-12-23 2010-06-24 Ty-Ohm Electronic Works Co., Ltd. Resistor and method for making a resistor
CN101794692B (en) * 2010-01-28 2011-04-27 洪湖市蓝光电子有限责任公司 Alloy type thermal fusing body made of temperature fuse wire containing rare-earth elements of lanthanum and cerium
KR101156266B1 (en) * 2010-09-01 2012-06-13 삼성에스디아이 주식회사 Connecting structure between battery cell and connecting tab
JP6227276B2 (en) * 2013-05-02 2017-11-08 デクセリアルズ株式会社 Protective element
CN103740978A (en) * 2013-12-04 2014-04-23 曹帅 Multiphase liquid metal thermal interface material with overflow resistant effect and preparation method thereof
JP6167880B2 (en) * 2013-12-05 2017-07-26 東芝ライテック株式会社 Heater and image forming apparatus
KR101516333B1 (en) * 2013-12-13 2015-05-06 주식회사 피플웍스 TCO(Thermal Cut Off) Production apparatus and manufacturing methods
CN104576253B (en) * 2015-01-28 2017-01-04 洪湖市蓝光电子有限责任公司 A kind of alloy-type thermal fuse-link of heat resistant
CN110306079B (en) * 2019-07-18 2021-01-26 云南科威液态金属谷研发有限公司 Low-melting-point liquid metal and preparation method and application thereof

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3280629A (en) * 1963-04-09 1966-10-25 Commodity Marketers Inc Thermally responsive signaling device
JPS51108624A (en) * 1975-03-20 1976-09-27 Tokyo Shibaura Electric Co Biisnnin keigokin
GB1468973A (en) * 1975-07-18 1977-03-30 Atomic Energy Authority Uk Microcircuit packages
GB1599709A (en) * 1978-01-31 1981-10-07 Dreamland Electrical Appliance Heating circuits
US4451814A (en) * 1982-06-14 1984-05-29 Fasco Controls Corporation Non-resettable thermal fuse
EP0136866B1 (en) * 1983-09-30 1991-12-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of manufacturing a low-melting point alloy for sealing in a fluorescent lamp
JP3224185B2 (en) * 1994-09-29 2001-10-29 富士通株式会社 Solder alloy, solder powder, solder paste, printed wiring board, electronic component, soldering method and soldering apparatus
US6184475B1 (en) * 1994-09-29 2001-02-06 Fujitsu Limited Lead-free solder composition with Bi, In and Sn
US5982268A (en) * 1998-03-31 1999-11-09 Uchihashi Estec Co., Ltd Thin type fuses
JP3841257B2 (en) * 2000-03-23 2006-11-01 内橋エステック株式会社 Alloy type temperature fuse
JP4409705B2 (en) * 2000-03-23 2010-02-03 内橋エステック株式会社 Alloy type temperature fuse
JP4369008B2 (en) * 2000-04-07 2009-11-18 内橋エステック株式会社 Alloy type temperature fuse
JP2001325867A (en) * 2000-05-18 2001-11-22 Sorudaa Kooto Kk Temperature fuse and wire rod for the temperature fuse element
JP2002025403A (en) * 2000-07-03 2002-01-25 Sorudaa Kooto Kk Temperature fuse and wire material for temperature fuse element
JP4911836B2 (en) * 2001-06-28 2012-04-04 ソルダーコート株式会社 Soluble alloy for thermal fuse and wire for thermal fuse and thermal fuse
JP2003034831A (en) * 2001-07-24 2003-02-07 Nec Schott Components Corp Thermal fuse and fusible alloy therefor
JP4001757B2 (en) * 2002-03-06 2007-10-31 内橋エステック株式会社 Alloy type temperature fuse

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