JP4911836B2

JP4911836B2 - 温度ヒューズ用可溶性合金および温度ヒューズ用線材および温度ヒューズ

Info

Publication number: JP4911836B2
Application number: JP2001196801A
Authority: JP
Inventors: 四朗原; 正洋杉浦; 敏弘久保田; 伸一加藤; 憲幸勝本
Original assignee: ソルダーコート株式会社; 株式会社タムラサーマルデバイス
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2021-06-28
Also published as: JP2003013165A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は過度の温度上昇による電気機器の熱破損を防止する温度ヒューズ、およびこの温度ヒューズの温度ヒューズ素子を形成する温度ヒューズ用線材、およびこの温度ヒューズ用線材を形成する温度ヒューズ用可溶性合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】
温度ヒューズは、テレビやビデオあるいはトランスや二次電池といった電気機器の電気回路に組み込まれている。そして、これらの電気機器が過度の温度上昇により熱破損することを防止している。例えば、二次電池において、何らかの事情により正極と負極とが短絡すると、急激な放電が起こる。そしてこの放電により電池は発熱する。発熱により電池が過度に昇温すると、電池が熱破損するおそれがある。このとき、電池に組み込まれている温度ヒューズは、周囲温度が動作温度に到達したことを検知し、溶断する。そして、この溶断により正極と負極との短絡を断ち、電池の温度を下降させる。
【０００３】
ところで、温度ヒューズを構成する部材のうち、実際に溶断するのは可溶性合金製の温度ヒューズ素子である。したがって、温度ヒューズの動作温度と温度ヒューズ素子を形成する可溶性合金の溶融温度とは、ほぼ一致する。近年においては、特に動作温度が１００℃以下の温度ヒューズの需要が高まっている。従来から、動作温度が１００℃以下の温度ヒューズには、溶融温度が１００℃以下であるウッドメタル（Ｓｎ−Ｂｉ−Ｐｂ−Ｃｄ）、セルロー（Ｓｎ−Ｂｉ−Ｐｂ−Ｃｄ−Ｉｎ）、ニュートン合金（Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｎ）などの可溶性合金が使用されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記列挙した可溶性合金は、いずれも鉛を含有している。そして近年、廃棄された電気機器の温度ヒューズから自然環境中に鉛が溶出することが問題となっている。このため、工業材料として可能な限り鉛を使用しないことが世界的な趨勢となっている。また、鉛の代替材料の検討が、業界において重要な課題の一つとなっている。
【０００５】
そこで、鉛を含まない温度ヒューズ用可溶性合金について鋭意研究を重ねた結果、本発明者は、鉛を含まなくてもほぼ１００℃以下の温度において溶融する可溶性合金を得ることができるとの知見を得た。
【０００６】
本発明の温度ヒューズ用可溶性合金および温度ヒューズ用線材および温度ヒューズは、上記知見に基づいてなされたものである。したがって、本発明は、溶融温度がほぼ１００℃以下で、かつ鉛を含有しない温度ヒューズ用可溶性合金、およびこの可溶性合金からなる温度ヒューズ用線材（以下、適宜「線材」と称す。）、およびこの線材からなる温度ヒューズ素子を有する温度ヒューズを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の温度ヒューズ用可溶性合金は、３４質量％以上４２質量％以下のビスマスと１質量％以上２０質量％以下のスズとを含み、残部がインジウムと不可避不純物とからなることを特徴とする。
【０００８】
【０００９】
本発明の温度ヒューズ用可溶性合金は鉛を含有しない。このため、この可溶性合金を用いた温度ヒューズが廃棄されても、自然環境に与える影響は極めて小さい。また、上記組成範囲を有する本発明の温度ヒューズ用可溶性合金は、従来の鉛を含有した可溶性合金と同様に、１００℃以下の溶融温度を有する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の温度ヒューズ用可溶性合金および温度ヒューズ用線材および温度ヒューズの実施の形態について説明する。
【００１１】
〈温度ヒューズ用可溶性合金〉
第一に、本発明の温度ヒューズ用可溶性合金について説明する。本発明の可溶性合金は、不可避不純物を除外すれば、ビスマス（Ｂｉ）とスズ（Ｓｎ）とインジウム（Ｉｎ）とから形成されている。
【００１２】
（１）まず、可溶性合金にＢｉとＳｎとＩｎとを含有させた理由について説明する。Ｂｉを可溶性合金に含有させた理由は、Ｂｉは、他の金属と比較して、合金の溶融温度を低下させる効果が著しく大きいからである。またＳｎを可溶性合金に含有させた理由は、Ｓｎを含有させると可溶性合金の濡れ性が向上するからである。またＩｎを可溶性合金に含有させた理由は、ＩｎもＢｉ同様に、合金の溶融温度を低下させる効果が大きいからである。
【００１３】
（２）次に、可溶性合金の固相化温度および液相化温度と、可溶性合金の溶融温度との関係について説明する。温度ヒューズが昇温され溶断する過程において、温度ヒューズ素子を形成する可溶性合金は固相→固液共存相→液相と相変化する。ここで固相と固液共存相との境界温度が、可溶性合金の固相化温度である。また固液共存相と液相との境界温度が、可溶性合金の液相化温度である。
【００１４】
温度ヒューズ素子の溶断温度、つまり可溶性合金の溶融温度は、固相化温度と液相化温度との間にある。ただし、これらの温度間の相状態である固液共存相において、固相に対する液相の割合がより高い方が、温度ヒューズ素子は溶断しやすい。このため、溶融温度は、固相化温度と液相化温度との間において、液相化温度寄りに存在する傾向が高い。したがって、例えば可溶性合金の固相化温度が７０℃であり液相化温度が１００℃であれば、この可溶性合金の溶融温度は７０℃から１００℃の間において１００℃近傍にある場合が多い。
【００１５】
図１にＢｉ−Ｓｎ−Ｉｎ合金の液相面図を示す。図において、ｗｔ％とは質量（ｍａｓｓ）％を意味する。また図中に、１００℃の等温線と７５℃の等温線とを、それぞれ実線で示す。ちなみに等温線で囲まれた領域は、その等温線の温度よりも低い液相化温度を有する領域である。また、図において右上がり斜線部分の上から横縞を重ね描いた平行四辺形状の範囲が、本発明の可溶性合金の組成範囲である。図に示すように、この組成範囲のほとんどの部分は、１００℃の等温線内、さらには７５℃の等温線内の領域に入っている。すなわち本発明の可溶性合金の液相化温度、つまり溶融温度は、ほぼ７５℃以下である。
【００１６】
（３）次に、本発明の可溶性合金における、Ｂｉの含有割合を３４質量％以上４２質量％以下とし、Ｓｎの含有割合を１質量％以上２０質量％以下とし、残部をＩｎと不可避不純物とした組成範囲（図中、右上がり斜線部分の上から横縞を重ね描いた部分）について、このように組成範囲を限定した理由を説明する。
【００１７】
【００１８】
まず、Ｂｉの含有割合を３４質量％以上に限定した理由について説明する。図に示すように、Ｂｉ含有割合が３４質量％未満の領域であっても、その分Ｉｎ含有割合を高くすれば、液相化温度は１００℃以下となる。しかしながら、Ｂｉは延性が低い一方、硬度が高いという性質を有する。またＢｉとは対称的に、Ｉｎは延性が高い一方、硬度が低いという性質を有する。このためＢｉ含有割合を３４質量％未満とすると、Ｂｉの硬度が高いという性質が合金に発現しにくくなる。その一方、Ｉｎの延性が高いという性質が合金に過度に発現する。したがって、可溶性合金が過度に柔らかくなり、例えば可溶性合金を線材に加工する際の作業性が低下する。またＩｎは、ＢｉおよびＳｎと比較して高価である。このためＢｉの含有割合を低くしＩｎの含有割合を高くすると、可溶性合金の製造コストが高くなる。Ｂｉ含有割合を３４質量％以上に限定したのは以上の理由からである。
【００１９】
次に、Ｂｉの含有割合を４２質量％以下に限定した理由について説明する。Ｂｉの含有割合が４２質量％を超えると、図に示すように、液相化温度が７５℃を超える部分が広くなる。Ｂｉ含有割合を４２質量％以下に限定したのは以上の理由からである。
【００２０】
次に、Ｓｎの含有割合を１質量％以上に限定した理由について説明する。図に示すように、Ｓｎを全く含有しない領域であっても、液相化温度が１００℃以下の領域は存在する。しかしながら、Ｓｎを含有させると、この液相化温度が１００℃以下の領域が、線状から面状になる。すなわち液相化温度が１００℃以下の領域がより広くなる。このことは、同一の液相化温度を有する可溶性合金を、種々の組成により作製できることを意味する。このため、同一の動作温度でありながら機械的特性のみ異なるバリエーションに富んだ温度ヒューズを提供することができる。また、Ｓｎの含有割合が１質量％未満だと可溶性合金の濡れ性が低下する。つまり、Ｓｎの有する濡れ性向上効果が可溶性合金に充分に発現しない。可溶性合金の濡れ性が低いと、この可溶性合金から形成される温度ヒューズ素子を温度ヒューズに組み込む際、具体的には温度ヒューズ素子の両端をリード線と接合する際、接合が困難で作業性が低下する。Ｓｎの含有割合を１質量％以上に限定したのは以上の理由からである。
【００２１】
次に、Ｓｎの含有割合を２０質量％以下に限定した理由について説明する。ＳｎはＢｉおよびＩｎと比較して、可溶性合金の溶融温度を下げる効果が小さい。したがって、Ｓｎの含有割合が高いと可溶性合金の溶融温度が高くなる。具体的には、図に示すように、Ｓｎの含有割合が２０質量％を超える場合、液相化温度が７５℃を超える部分が広くなる。Ｓｎの含有割合を２０質量％以下に限定したのは以上の理由からである。
【００２２】
なお、残部をＩｎとしたのは、上述したように、ＩｎはＢｉ同様に可溶性合金の溶融温度を低下させる効果が大きいからである。また、Ｂｉとは対称的に硬度が低く延性に富む性質を有するため、特にＢｉと組み合わせて含有させると、可溶性合金の機械的特性を操作しやすいからである。
【００２３】
このように、３４質量％以上４２質量％以下のビスマスと１質量％以上２０質量％以下のスズとを含むとともに残部がインジウムと不可避不純物とからなる組成範囲に限定することにより、特に液相化温度が７５℃以下、つまり溶融温度が７５℃以下の可溶性合金を作製することができる。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
（５）以上、本発明の温度ヒューズ用可溶性合金の組成について説明した。本発明の温度ヒューズ用可溶性合金によると、上記組成範囲内において、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｉｎの含有割合を調整することにより、合金の溶融温度を自在にコントロールすることができる。そして１００℃以下さらには７５℃以下の任意の動作温度に対応する温度ヒューズ用線材および温度ヒューズを提供することができる。
【００３３】
ここで、好ましくは可溶性合金の組成を、上記組成範囲内において、図中一点鎖線で示す三本の二元系共融線近傍あるいは、これら三本の二元系共融線が集まる三元系共融点近傍の組成とする構成がよい。
【００３４】
上述したように、可溶性合金の溶融温度は固相化温度と液相化温度との間のいずれかに存在する。言い換えると、溶融温度は、固相化温度と液相化温度との間に、一定のばらつきを持って存在する。したがって、例えば、同じ組成の可溶性合金を用いて複数の温度ヒューズを作製しても、これらの温度ヒューズの動作温度はばらつくことになる。温度ヒューズの動作温度、つまり可溶性合金の溶融温度のばらつきは、固相化温度と液相化温度との間隔（以下、「△Ｔ」と称す。）が小さい程、より小さくなる。
【００３５】
本構成の可溶性合金の組成は、二元系共融線近傍および三元系共融点近傍に設定されている。そして、二元系共融線近傍および三元系共融点近傍においては、固相化温度と液相化温度とが近接している。このため、本構成の可溶性合金の△Ｔは極めて小さい。したがって、本構成の可溶性合金は溶融温度のばらつきが極めて小さい。よって、本構成の可溶性合金を温度ヒューズに用いると、動作温度のばらつきが極めて小さく高精度の温度ヒューズを提供することができる。
【００３６】
〈温度ヒューズ用線材〉
第二に、本発明の温度ヒューズ用線材について説明する。本発明の温度ヒューズ用線材は、上記組成範囲を有する温度ヒューズ用可溶性合金により形成されている。本発明の線材は、従来から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。
【００３７】
（１）引抜き法は、線材を形成する可溶性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、ビレットから粗線材を作製する粗線材作製工程、粗線材を細線化し線材を作製する細線化工程からなる。
【００３８】
まず、原料配合工程では、線材の原料であるＢｉ、Ｓｎ、Ｉｎ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３００〜３２０℃の温度下で溶融させＢｉ−Ｓｎ−Ｉｎ合金を調製する。そしてこの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、粗線材作製工程では、型からビレットを取り出し、押出し成形機により押し出し成形することで線径の大きい粗線材を作製する。最後に、細線化工程では、この粗線材を引抜き成形機にかけ、成形機の型に設けられたダイス隙間から引き抜くことにより粗線材の線径の小径化、つまり細線化を行う。この細線化は、具体的には粗線材を直列に並んだ複数のダイス隙間に通すことにより行う。ダイス隙間は下流側ほど小径に設定されている。このため、粗線材は複数のダイス隙間を通る間に徐々に細線化される。したがって、粗線材を通過させるダイス隙間の数を増減することで、線材の線径を調整することができる。
【００３９】
（２）引抜き法では、押し出し成形工程の後に、引抜き成形を行う細線化工程が設定されている。この引き抜き法のように、引抜き成形を行う工程を持つ製造方法の利点は、他の製造方法、例えば押し出し成形工程のみを有する製造方法と比較して、より線径の細い線材を作製できる点である。ここで、可溶性合金、すなわち粗線材中のＢｉ含有割合が高いと、引抜き成形を行う工程において、脆性により粗線材が切れるおそれがある。この点、本発明の温度ヒューズ用線材は、Ｂｉ含有割合が適切で適度の延性を有する。したがって、引抜き成形を行う工程を有する製造方法により作製することができる。このため、本発明の温度ヒューズ用線材は、線径の細線化が容易である。したがって、本発明の線材は、例えばボビンなどに巻回して収納する場合でも巻回数を多くすることができ、収納性に優れている。
【００４０】
また、本発明の温度ヒューズ用線材の溶断温度は、１００℃以下さらには７５℃以下である。近年、この温度域で溶断する線材を用いた温度ヒューズは、携帯電話、ビデオカメラ、ノート型パソコンなどの機器の二次電池用として需要が高まっている。これらの機器は利用の便から小型化の一途をたどっている。そして機器の小型化のため、二次電池の小型化が急務となっている。ここで二次電池を小型化するためには、その部品である温度ヒューズを小型化すればよい。このため温度ヒューズに用いる線材もより細い方が好ましく、具体的には断面積が０．３ｍｍ^２以下である方が好ましい。この点、本発明の温度ヒューズ用線材は細線化が容易である。このため、特別な成形装置などを用いることなく、線材の断面積を０．３ｍｍ^２以下にすることができる。
【００４１】
なお、本発明の線材の断面形状は特に限定するものではない。すなわち断面が真円状のものは勿論、楕円状あるいは多角形状など従来から用いられている様々の形状とすることができる。
【００４２】
〈温度ヒューズ〉
第三に、本発明の温度ヒューズについて説明する。図２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。
【００４３】
（１）まず、温度ヒューズ１の構成について説明する。温度ヒューズ１は、温度ヒューズ素子１０とリード線１３とフラックス１１とセラミックケース１２とからなる。温度ヒューズ素子１０は、長手方向両端にこぶのある棒状、すなわちダンベル状を呈している。この温度ヒューズ素子１０は本発明の可溶性合金からなる。リード線１３は、温度ヒューズ素子１０の長手方向両端に接合されている。リード線１３は銅製である。フラックス１１は、ヒューズ素子１０の表面を覆って配置されている。フラックス１１は、松脂を主成分とし、これに活性剤やチキソ剤などを添加したものである。このフラックス１１は、活性の高い温度ヒューズ素子１０の表面に酸化膜が形成されるのを抑制する役割を有する。またフラックス１１は、温度ヒューズ素子１０が溶断したとき溶断面を包み込み、再び溶断面同士がつながるのを防止する役割を有する。セラミックケース１２は円筒状を呈しており、上記温度ヒューズ素子１０、リード線１３、フラックス１１を密閉収納して設置されている。セラミックケース１２は、これらの部材を保護する役割を有する。またセラミックケース１２は、温度ヒューズ素子１０が溶断し、可溶性合金が液化した際、この液状の可溶性合金が電気回路に漏出するのを防止する役割を有する。
【００４４】
次に、温度ヒューズ１の動作について説明する。何らかの事情により、温度ヒューズ１の周辺温度が上昇し温度ヒューズ１の動作温度に達すると、温度ヒューズ素子１０は溶断する。そして溶断した温度ヒューズ素子１０の溶断面をフラックス１１が覆う。これにより温度ヒューズ１０両端に接合されたリード線１３間の電気的導通を遮断する。
【００４５】
（２）次に、温度ヒューズ１の製造方法について説明する。温度ヒューズ１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、まず上記温度ヒューズ用線材を切断し温度ヒューズ素子１０を作製する。次に、作製した温度ヒューズ素子１０の両端をレーザにより半溶融状態とし、この両端にリード線１３を接合する。それから、温度ヒューズ素子１０の表面にフラックス１１を塗布する。そして最後に、この温度ヒューズ素子１０とリード線１３とフラックス１１との接合体を、セラミックケース１２内に封入、収納する。以上のような方法により製造することができる。
【００４６】
本発明の温度ヒューズに組み込まれる温度ヒューズ素子は、適度な延性および硬度を持っている。このため機械的な衝撃などにより断線するおそれが小さい。また、この温度ヒューズ素子は濡れ性が高い。したがってリード線との接合性が良好で、機械的な衝撃などによりリード線から分離するおそれが小さい。このため本発明の温度ヒューズは機械的衝撃に対する信頼性が高い。
【００４７】
（３）なお、本発明の温度ヒューズの形状は、図に示す筒型ヒューズの他、従来から用いられている様々の形状に具現化することができる。例えば温度ヒューズ素子とリード線とフラックスとの接合体を、二枚の絶縁板で挟持したカード型温度ヒューズとして具現化してもよい。
【００４８】
〈その他〉
以上、本発明の温度ヒューズ用可溶性合金、温度ヒューズ用線材、温度ヒューズの実施形態について説明した。しかしながら、実施形態は上記形態に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態あるいは改良的形態で実施してもよい。
【００４９】
【実施例】
上記実施形態に基づいて、所定の組成を有する可溶性合金からなるインゴットを作製した。そしてこのインゴットから粉末サンプルと線材サンプルを採取した。これら二つのサンプルのうち、粉末サンプルにより可溶性合金の溶融温度特性を測定した。また線材サンプルにより、可溶性合金からなる線材の溶断温度特性を測定した。
【００５０】
〈サンプルの作製方法〉
（１）参考例１−１、参考例１−２
参考例１−１および参考例１−２のサンプルは、３３質量％のＢｉ、１６質量％のＳｎ、５１質量％のＩｎという組成を有する可溶性合金からなる。これらのサンプルは以下の方法により作製した。まず、純度９９．９９％のＢｉ、純度９９．９９％のＳｎ、純度９９．９９％のＩｎを所定量秤量し、溶融炉に投入した。次に、投入したＢｉ、Ｓｎ、Ｉｎを３００℃の温度下で溶融攪拌し合金の調製を行った。そして調製後の合金を型に流し込み放冷および脱型することでインゴットを作製した。
【００５１】
このようにして作製したインゴットから質量１ｇの粉末サンプルを採取した。そして、このサンプルを参考例１−１とした。また同様に、インゴットから断面積０．１２ｍｍ^２の線材サンプルを作製した。なお線材サンプルの作製方法は、前述した引抜き法により行った。そして、このサンプルを参考例１−２とした。なお、調整後の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。
【００５２】
（２）実施例２−１、実施例２−２
実施例２−１および実施例２−２のサンプルは、４０質量％のＢｉ、１５質量％のＳｎ、４５質量％のＩｎという組成を有する可溶性合金からなる。実施例２−１および実施例２−２のサンプルも、参考例１−１および参考例１−２のサンプルと同様の方法により作製した。
【００５３】
実施例２−１のサンプルの質量は、参考例１−１のサンプルの質量と同量とした。また、実施例２−２のサンプルの断面積は、参考例１−２のサンプルの断面積と同面積とした。なお、実施例２−１および実施例２−２のサンプルも、参考例１−１および参考例１−２のサンプルと同様に化学分析にて合金組成の確認を行った。
【００５４】
（３）実施例３−１、実施例３−２
実施例３−１および実施例３−２のサンプルは、３４質量％のＢｉ、２質量％のＳｎ、６４質量％のＩｎという組成を有する可溶性合金からなる。実施例３−１および実施例３−２のサンプルも参考例１−１および参考例１−２のサンプルと同様の方法により作製した。
【００５５】
実施例３−１のサンプルの質量は、参考例１−１のサンプルの質量と同量とした。また、実施例３−２のサンプルの断面積は、参考例１−２のサンプルの断面積と同面積とした。なお、実施例３−１および実施例３−２のサンプルも、参考例１−１および参考例１−２のサンプルと同様に化学分析にて合金組成の確認を行った。
【００５６】
（４）参考例４−１
参考例４−１のサンプルは、６１質量％のＢｉ、２１質量％のＳｎ、１８質量％のＩｎという組成を有する可溶性合金からなる。参考例４−１のサンプルも参考例１−１のサンプルと同様の方法により作製した。
【００５７】
参考例４−１のサンプルの質量は、参考例１−１のサンプルの質量と同量とした。なお、参考例４−１のサンプルも、参考例１−１のサンプルと同様に化学分析にて合金組成の確認を行った。
【００５８】
（５）参考例５−１、参考例５−２
参考例５−１および参考例５−２のサンプルは、６１質量％のＢｉ、２３質量％のＳｎ、１６質量％のＩｎという組成を有する可溶性合金からなる。参考例５−１および参考例５−２のサンプルも参考例１−１および参考例１−２のサンプルと同様の方法により作製した。
【００５９】
参考例５−１のサンプルの質量は、参考例１−１のサンプルの質量と同量とした。また、参考例５−２のサンプルの断面積は、参考例１−２のサンプルの断面積と同面積とした。なお、参考例５−１および参考例５−２のサンプルも、参考例１−１および参考例１−２のサンプルと同様に化学分析にて合金組成の確認を行った。
【００６０】
（６）参考例６−１
参考例６−１のサンプルは、６０質量％のＢｉ、８質量％のＳｎ、３２質量％のＩｎという組成を有する可溶性合金からなる。参考例６−１のサンプルも参考例１−１のサンプルと同様の方法により作製した。
【００６１】
参考例６−１のサンプルの質量は、参考例１−１のサンプルの質量と同量とした。なお、参考例６−１のサンプルも、参考例１−１のサンプルと同様に化学分析にて合金組成の確認を行った。
【００６２】
〈測定方法〉
（１）可溶性合金の溶融温度特性の測定
測定に用いたサンプルは、実施例２−１、３−１、参考例１−１、４−１、５−１、６−１の粉末サンプルである。測定は、これらのサンプルを、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。）を用いて溶融温度特性を調べることにより行った。また加熱炉の昇温パターンは、測定前の温度を４０℃、昇温速度を毎分１０℃、最終保持温度を１５０℃とした。
【００６３】
（２）線材の溶断温度特性の測定
測定に用いたサンプルは、実施例２−２、３−２、参考例１−２、５−２の線材サンプルである。測定は、電流を流すことによりこれらのサンプルを加熱し、サンプルが完全に溶断したときの温度を測定することにより行った。なお溶断温度のばらつきを調べるため、サンプルは複数本作製した。そして測定も複数回行った。
【００６４】
〈測定結果〉
（１）可溶性合金の溶融温度特性の測定結果
参考例１−１のサンプルを昇温したときの、ＴＡによる測定結果を図３に示す。図中、測定曲線において昇温してもサンプルの温度が上昇しない部分、すなわち測定曲線の傾きが平らになっている部分は、サンプルを形成する可溶性合金が、固相から固液共存相に、または固液共存相から液相に相変化している部分である。したがって、このときの温度が固相化温度または液相化温度に相当する。図から、温度が約６０℃のとき測定曲線の傾きが平らになっているのが判る。
【００６５】
また、ＤＳＣによる測定結果を図４に示す。図中、測定曲線は下方に突出するピークを示している。このピーク開始点は、サンプルを形成する可溶性合金が、固相から固液共存相に相変化する点に相当する。したがって、このときの温度が固相化温度に相当する。図から、温度が約６０℃のときに測定曲線にピーク開始点があることが判る。
【００６６】
これらのことから、参考例１−１のサンプルを形成する可溶性合金は、約６０℃で、固相から固液共存相を経て液相へと相変化することが判る。すなわち、参考例１−１においては約６０℃が固相化温度であるとともに液相化温度であり、△Ｔは約０℃であることが判る。
【００６７】
同様に実施例２−１のサンプルを昇温したときの、ＴＡによる測定結果を図５に示す。図から、温度が約６４℃のとき測定曲線の傾きが平らになっているのが判る。また、ＤＳＣによる測定結果を図６に示す。図から、温度が約６１℃のときに測定曲線にピーク開始点があることが判る。すなわち、実施例２−１においては約６１℃が固相化温度、約６４℃が液相化温度であり、△Ｔは約３℃であることが判る。
【００６８】
同様に実施例３−１のサンプルを昇温したときの、ＴＡによる測定結果を図７に示す。図から、温度が約７２℃のとき測定曲線の傾きが平らになっているのが判る。また、ＤＳＣによる測定結果を図８に示す。図から、温度が約７１℃のときに測定曲線にピーク開始点があることが判る。すなわち、実施例３−１においては約７１℃が固相化温度、約７２℃が液相化温度であり、△Ｔは約１℃であることが判る。
【００６９】
同様に参考例４−１のサンプルを昇温したときの、ＴＡによる測定結果を図９に示す。図から、温度が約７９℃および約９１℃のとき測定曲線の傾きが平らになっているのが判る。また、ＤＳＣによる測定結果を図１０に示す。図から、温度が約７９℃のときに測定曲線にピーク開始点があることが判る。すなわち、参考例４−１においては約７９℃が固相化温度、約９１℃が液相化温度であり、△Ｔは約１２℃であることが判る。
【００７０】
同様に参考例５−１のサンプルを昇温したときの、ＴＡによる測定結果を図１１に示す。図から、温度が約７９℃および約９５℃のとき測定曲線の傾きが平らになっているのが判る。また、ＤＳＣによる測定結果を図１２に示す。図から、温度が約７９℃のときに測定曲線にピーク開始点があることが判る。すなわち、参考例５−１においては約７９℃が固相化温度、約９５℃が液相化温度であり、△Ｔは約１６℃であることが判る。
【００７１】
同様に参考例６−１のサンプルを昇温したときの、ＴＡによる測定結果を図１３に示す。図から、温度が約８０℃および約９５℃のとき測定曲線の傾きが平らになっているのが判る。また、ＤＳＣによる測定結果を図１４に示す。図から、温度が約８０℃のときに測定曲線にピーク開始点があることが判る。すなわち、参考例６−１においては約８０℃が固相化温度、約９５℃が液相化温度であり、△Ｔは約１５℃であることが判る。
【００７２】
以上の測定結果から各サンプルの組成、固相化温度、液相化温度、△Ｔをまとめて表１に示す。
【００７３】
【表１】

【００７４】
表１から、実施例２−１、３−１、参考例１−１の液相化温度は、いずれも７５℃以下であることが判る。またこれらのサンプルの△Ｔは、いずれも３℃以内と極めて小さいことが判る。
【００７５】
また表１から、参考例４−１、５−１、６−１の液相化温度は、いずれも７５℃を超え、かつ１００℃以下であることが判る。またこれらのサンプルの△Ｔは、いずれも２０℃以内と小さいことが判る。
【００７６】
（２）線材の溶断温度特性の測定結果
実施例２−２、３−２、参考例１−２、５−２の各サンプルに電流を流し、各サンプルが完全に溶断したときの温度を溶断温度とした。溶断温度の測定は、上述したように各サンプルにつき複数回行った。そして、各サンプルごとに溶断温度の平均値を算出した。各サンプルの組成、溶断温度をまとめて表２に示す。
【００７７】
【表２】

【００７８】
表２から、実施例２−２、３−２、参考例１−２の溶断温度は、いずれも７５℃以下であることが判る。また、溶断温度のばらつきは、いずれも±３℃以下と極めて小さいことが判る。
【００７９】
また表２から、参考例５−２の溶断温度は９５℃であり、７５を超え、かつ１００℃以下であることが判る。また、溶断温度のばらつきは、±５℃以下と小さいことが判る。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によると、鉛を含有せずかつ１００℃以下の溶融温度を有する温度ヒューズ用可溶性合金、およびこの可溶性合金から形成された温度ヒューズ用線材、およびこの線材から形成された温度ヒューズ素子を有する温度ヒューズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｂｉ−Ｓｎ−Ｉｎ合金の液相面図である。
【図２】温度ヒューズの断面図である。
【図３】参考例１−１のＴＡによる測定結果を示すグラフである。
【図４】参考例１−１のＤＳＣによる測定結果を示すグラフである。
【図５】実施例２−１のＴＡによる測定結果を示すグラフである。
【図６】実施例２−１のＤＳＣによる測定結果を示すグラフである。
【図７】実施例３−１のＴＡによる測定結果を示すグラフである。
【図８】実施例３−１のＤＳＣによる測定結果を示すグラフである。
【図９】参考例４−１のＴＡによる測定結果を示すグラフである。
【図１０】参考例４−１のＤＳＣによる測定結果を示すグラフである。
【図１１】参考例５−１のＴＡによる測定結果を示すグラフである。
【図１２】参考例５−１のＤＳＣによる測定結果を示すグラフである。
【図１３】参考例６−１のＴＡによる測定結果を示すグラフである。
【図１４】参考例６−１のＤＳＣによる測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
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、１３：リード線。

Claims

電気回路に組み込まれる温度ヒューズに用いられ、３４質量％以上４２質量％以下のビスマスと１質量％以上２０質量％以下のスズとを含み、残部がインジウムと不可避不純物とからなる温度ヒューズ用可溶性合金。
電気回路に組み込まれる温度ヒューズに用いられ、請求項１に記載の温度ヒューズ用可溶性合金により形成された温度ヒューズ用線材。
請求項２に記載の温度ヒューズ用線材により形成された温度ヒューズ素子を有し、電気回路に組み込まれる温度ヒューズ。