JP4409705B2

JP4409705B2 - 合金型温度ヒュ−ズ

Info

Publication number: JP4409705B2
Application number: JP2000081917A
Authority: JP
Inventors: 嘉明田中
Original assignee: Uchihashi Estec Co Ltd
Current assignee: Uchihashi Estec Co Ltd
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: JP2001266723A

Description

【産業上の利用分野】
【０００１】
本発明は、作動温度が１２５℃〜１３５℃の合金型温度ヒュ−ズに関するものである。
【従来の技術】
【０００２】
合金型温度ヒュ−ズにおいては、フラックスを塗布した低融点可溶合金片をヒュ−ズエレメントとしており、保護すべき電気機器に取り付けて使用される。
【０００３】
この場合、電気機器がその異常時に発熱すると、その発生熱により低融点可溶合金片が液相化され、その溶融金属がフラックスとの共存下、表面張力により球状化され、球状化の進行により分断されて機器への通電が遮断される。
【０００４】
上記低融点可溶合金に要求される要件の一つは、固相線と液相線との間の固液共存域が狭いことである。
すなわち、通常、合金においては、固相線と液相線との間に固液共存域が存在し、この領域においては、液相中に固相粒体が分散した状態にあり、液相様の性質も備えているために、上記の球状化分断が発生する可能性があり、従って、液相線温度（この温度をＴとする）以前に固液共存域に属する温度範囲（ΔＴとする）で、低融点可溶合金片が球状化分断される可能性がある。而して、かかる低融点可溶合金片を用いた温度ヒュ−ズにおいては、ヒュ−ズエレメント温度が（Ｔ−ΔＴ）〜Ｔとなる温度範囲で動作するものとして取り扱わなければならず、従って、ΔＴが小であるほど、すなわち、固液共存域が狭いほど、温度ヒュ−ズの作動温度範囲のバラツキを小として、温度ヒュ−ズを所定の設定温度で作動させることができる。
従って、温度ヒュ−ズのヒュ−ズエレメントとして使用される合金には、まず固液共存域が狭いことが要求される。
【０００５】
更に、近来、電子電気機器の小型化に伴い、温度ヒュ−ズにおいても小型化が要求され、かかる小型化に対処するために、例えば、３００μｍφという細線加工性が要求される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
作動温度が１２５℃〜１３５℃の汎用の合金型温度ヒュ−ズのヒュ−ズエレメントとしては、固液共存域が１３０℃前後で、その領域の巾が温度ヒュ−ズの作動上許容できる範囲、通常４℃以内にあることが要求され、かかる合金としては、１２８℃共晶のＩｎ−Ｃｄ合金（Ｉｎ７５重量％，Ｃｄ２５重量％）やＳｎ−Ｔｌ−Ｃｄ合金（Ｓｎ４６重量％，Ｔｌ３７重量％，Ｃｄ１７重量％）、１３０℃共晶のＢｉ−Ｓｎ−Ｚｎ合金（Ｂｉ５６重量％，Ｓｎ４０重量％，Ｚｎ４重量％）が知られている。
しかしながら、１２８℃共晶のＩｎ−Ｃｄ合金及びＳｎ−Ｔｌ−Ｃｄ合金においては、生態に有害なＣｄやＴｌを含有しており、環境保全の面から不適当である。また、１３０℃共晶のＢｉ−Ｓｎ−Ｚｎ合金では、酸化され易く、反応性に富むＺｎを含有しているため、酸化やヒュ−ズエレメント塗布フラックスとの反応が促進され、経時変化による作動不良が懸念される。
【０００７】
従来、上記の有害金属や反応性金属を含有しない合金型温度ヒュ−ズのヒュ−ズエレメントとして、Ｓｎ−Ｉｎ−Ｂｉの三元合金が知られているが、動作温度が違うばかりでなく、延性が合金強度に比べて大きいため、従来の合金型温度ヒュ−ズで用いているヒュ−ズエレメント径５００μｍφ以上の加工は可能であっても、前記３００μｍφといった細線化は難しい。
【０００８】
かかる現況下、本発明者において、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｉｎの三元合金をヒュ−ズエレメント組成とし、作動温度が１２５℃〜１３５℃の範囲で、ヒュ−ズエレメント径をほぼ３００μｍφ程度に極細化し得、自己発熱をよく抑えて正確に作動させ得る合金型温度ヒュ−ズを開発すべく鋭意検討したところ、Ｓｎ３３〜４３重量％、Ｉｎ０．５〜１０重量％、残部Ｂｉの合金組成によって、その目的を達成できることを知った。
【０００９】
本発明の目的は、かかる成果を基礎として、作動温度が１２５℃〜１３５℃の範囲で、環境保全の要請を充足し、ヒュ−ズエレメント径をほぼ３００μｍφ程度に極細化し得、自己発熱をよく抑えて正確に作動させ得る合金型温度ヒュ−ズを提供することにある。
【００１０】
〔課題を解決するための手段〕
請求項１に係る合金型温度ヒュ−ズは、低融点可溶合金をヒュ−ズエレメントとする作動温度１２５℃〜１３５℃の温度ヒューズにおいて、低融点可溶合金の合金組成が、Ｓｎ３３〜４３重量％、Ｉｎ０．５〜１０重量％、残部Ｂｉであることを特徴とする。
請求項２に係る合金型温度ヒュ−ズは、低融点可溶合金をヒュ−ズエレメントとする作動温度１２５℃〜１３５℃の温度ヒュ−ズにおいて、低融点可溶合金の合金組成が、Ｓｎ３３〜４３重量％、Ｉｎ０．５〜１０重量％、残部Ｂｉの１００重量部にＡｇが０．５〜３．５重量部添加された組成であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る合金型温度ヒュ−ズにおいて、ヒュ−ズエレメントには、外径２００μｍφ〜５００μｍφ、好ましくは２５０μｍφ〜３５０μｍφの円形線、または当該円形線と同一断面積の扁平線を使用できる。
【００１２】
このヒュ−ズエレメントの合金は、Ｓｎ３３〜４３重量％、Ｉｎ０．５〜１０重量％、残部Ｂｉ、好ましくはＳｎ３８〜４２重量％、Ｉｎ２〜７重量％、残部Ｂｉであり、基準組成は、Ｂｉ５４．８重量％，Ｓｎ４１．３重量％，Ｉｎ３．９重量％であり，その液相線温度は１３１℃，固液共存域巾は４℃である。
【００１３】
前記Ｂｉ及びＳｎにより融点が１４０℃付近にされ、かつ細線の線引きに必要な充分な延性が与えられ、Ｉｎにより、融点が１２３℃〜１３３℃の固液共存域に設定される。Ｉｎが１０重量％を越えると、延性が過度になり、３００μｍという細線の線引きが至難となる。
温度ヒュ−ズのヒュ−ズエレメントと機器との間には、その間の熱抵抗のために約２℃の温度差が生じるから、この基準組成を使用した温度ヒュ−ズの作動温度は１２５℃〜１３５℃である。
前記ヒュ−ズエレメントの抵抗率は、ほぼ５０μΩ・ｃｍである。
【００１４】
上記合金組成１００重量部にＡｇを０．５〜３．５重量部添加することにより、比抵抗を前記よりも低くすることができ、例えば、３．５重量部添加することにより、１０％程度低くできる。
【００１５】
本発明に係る温度ヒュ−ズのヒュ−ズエレメントは、合金母材の線引きにより製造され、断面丸形のまま、または、さらに扁平に圧縮加工して使用できる。
【００１６】
図１は、本発明に係るテ−プタイプの合金型温度ヒュ−ズを示し、厚み１００〜３００μｍのプラスチックベ−スフィルム４１に厚み１００〜２００μｍの帯状リ−ド導体１，１を接着剤または融着により固着し、帯状リ−ド導体間に線径２５０μｍφ〜５００μｍφのヒュ−ズエレメント２を接続し、このヒュ−ズエレメント２にフラツクス３を塗布し、このフラツクス塗布ヒュ−ズエレメントを厚み１００〜３００μｍのプラスチックカバ−フィルム４１の接着剤または融着による固着で封止してある。
【００１７】
本発明に係る合金型温度ヒュ−ズは、筒型ケ−スタイプ、ケ−ス型ラジアルタイプ、基板タイプ、樹脂モ−ルドラジアルタイプの形式で実施することもできる。
図２は筒型ケ−スタイプを示し、一対のリ−ド線１，１間に低融点可溶合金片２を接続し、該低融点可溶合金片２上にフラックス３を塗布し、このフラックス塗布低融点可溶合金片上に耐熱性・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との間を常温硬化の接着剤、例えば、エポキシ樹脂で封止してある。
【００１８】
図３はケ−ス型ラジアルタイプを示し、並行リ−ド導体１，１の先端部間にヒュ−ズエレメント２を溶接により接合し、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の開口をエポキシ樹脂等の封止材５で封止してある。
【００１９】
図４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（例えば銀ペ−スト）の印刷焼付けにより形成し、各電極１にリ−ド導体１１を溶接等により接続し、電極１，１間にヒュ−ズエレメント２を溶接により接合し、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−ズエレメントを封止材４例えばエポキシ樹脂で封止してある。
【００２０】
図５は樹脂モ−ルドラジアルタイプを示し、並行リ−ド導体１，１の先端部間にヒュ−ズエレメント２を溶接により接合し、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樹脂モ−ルド５してある。
【００２１】
また、通電式発熱体付きヒュ−ズ、例えば、基板タイプの合金型温度ヒュ−ズの絶縁基板に抵抗体（膜抵抗）を付設し、機器の異常時、抵抗体を通電発熱させ、その発生熱で低融点可溶合金片を溶断させる抵抗付きの基板型ヒュ−ズの形式で実施することもできる。
【００２２】
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、ジエチルアミンの塩酸塩や臭化水素酸塩等を使用できる。
【００２３】
【実施例】
〔実施例１〕
Ｂｉ５４．８重量％，Ｓｎ４１．３重量％，Ｉｎ３．９重量％の合金組成の母材を線引きして直径３００μｍφの線に加工した。１ダイスについての引落率を６．５％とし、線引き速度を４５ｍ／ｍｉｎとしたが、断線は皆無であった。
この線の抵抗率を測定したところ、５０μΩ・ｃｍであった。
この線を長さ４ｍｍに切断してヒュ−ズエレメントとし、テ-プタイプの温度ヒュ−ズを作成した。フラックスには、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、プラスチックベ−スフィルム及びプラスチックカバ−フィルムには厚み２００μｍのホリエチレンテレフタレ−トフィルムを使用した。
【００２４】
この実施例品５０箇を、０．１アンペアの電流を通電しつつ、昇温速度１℃／分のオイルバスに浸漬し、溶断による通電遮断時のオイル温度を測定したところ、１３１℃±１℃の範囲内であった。
また、上記した合金組成の範囲内であれば、動作温度を１３０℃を中心として±５℃の範囲内に納めることができた。
【００２５】
なお、Ｉｎを１１重量％以上にして直径３００μｍφの線引きを試みたが、合金の延性が大きく、至難であった。
【００２６】
〔実施例２〕
Ｂｉ５２．８重量％，Ｓｎ３９．９重量％，Ｉｎ３．８重量％，Ａｇ３．４重量％の合金組成の母材を線引きして直径３００μｍφの線に加工した。１ダイスについての引落率を６．５％とし、線引き速度を４５ｍ／ｍｉｎとしたが、断線は皆無であった。この線の抵抗率を測定したところ、４５μΩ・ｃｍであった。この線を長さ４ｍｍに切断してヒュ−ズエレメントとし、実施例１と同様のテ−プタイプの温度ヒュ−ズを作成した。
【００２７】
この実施例品５０箇を、０．１アンペアの電流を通電しつつ、昇温速度１℃／分のオイルバスに浸漬し、溶断による通電遮断時のオイル温度を測定したところ、１３０℃±１℃の範囲内であった。
また、上記した合金組成の範囲内であれば、動作温度を１３０℃を中心として±４℃の範囲内に納めることができた。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、生態に影響のないＳｎ−Ｂｉ−Ｉｎ系の低融点可溶合金母材の能率のよい線引きで３００μｍφクラスの極細線ヒュ−ズエレメントを製造し、このヒュ−ズエレメントを用いて動作温度が１２５℃〜１３５℃で、かつ自己発熱による作動誤差を充分に防止できる合金型温度ヒュ−ズを得ることができる。
【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。
【符号の説明】
２ヒュ−ズエレメント

Claims

低融点可溶合金をヒュ−ズエレメントとする作動温度１２５℃〜１３５℃の温度ヒューズにおいて、低融点可溶合金の合金組成が、Ｓｎ３３〜４３重量％、Ｉｎ０．５〜１０重量％、残部Ｂｉであることを特徴とする合金型温度ヒュ−ズ。
低融点可溶合金をヒュ−ズエレメントとする作動温度１２５℃〜１３５℃の温度ヒュ−ズにおいて、低融点可溶合金の合金組成が、Ｓｎ３３〜４３重量％、Ｉｎ０．５〜１０重量％、残部Ｂｉの１００重量部にＡｇが０．５〜３．５重量部添加された組成であることを特徴とする合金型温度ヒュ−ズ。