JP6015571B2 - Pb-free Zn-Al alloy fuse - Google Patents

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Description

本発明はZn−Al系合金を用いた合金ヒューズに関し、特に電子機器、セメント抵抗などの各種電子部品に使用されるヒューズに関する。   The present invention relates to an alloy fuse using a Zn—Al-based alloy, and more particularly to a fuse used for various electronic parts such as electronic equipment and cement resistance.

一般的に電子部品には、過電流や過昇温による故障や破損を防ぐため保護装置を付けており、設計温度を調整することによって電子部品等を保護するものがヒューズである。
ヒューズは、例えば、その材料によって分別すると、ペレット型温度ヒューズと可溶合金型温度ヒューズの2種類に分けることができる。
Generally, a protective device is attached to an electronic component in order to prevent a failure or breakage due to overcurrent or excessive temperature rise, and a fuse protects the electronic component or the like by adjusting a design temperature.
For example, the fuses can be classified into two types: a pellet type thermal fuse and a fusible alloy type thermal fuse.

ペレット型温度ヒューズは、金属ケース、有機化合物ペレットの感温材を用いた温度ヒューズであり、金属ケースの中に絶縁ブッシュ、スプリング、可動接点、円板、感温ペレットが組み込まれ、ケース開口部を封止材で密封した構造を持つ。動作前はリード線、可動接点、金属ケース、リード線の経路で電流が流れており、周囲温度が上昇すると感温ペレットが熱によって溶融して、スプリングが伸び、可動接点がリードから押し離されて、電流が遮断される仕組みになっている。   Pellet-type thermal fuse is a thermal fuse using a metal case and organic compound pellet temperature sensitive material. Insulating bush, spring, movable contact, disc and temperature sensitive pellet are incorporated in the metal case, and the case opening With a sealing material. Before operation, current flows through the lead wire, movable contact, metal case, and lead wire. When the ambient temperature rises, the temperature-sensitive pellet melts due to heat, the spring extends, and the movable contact is pushed away from the lead. Thus, the current is cut off.

また、可溶合金型温度ヒューズは、低融点可溶合金を感温材に用いており、通電回路に組み込み、周囲温度の過昇時に低融点可溶合金を溶融して回路を遮断する仕組みになっている。可溶合金型温度ヒューズには、アキシャルリード線タイプと、ラジアルリード線タイプの2種類があり、低融点可溶合金にリード線を溶接し、可溶合金は表面に動作時の溶断を確実に行なわせるために特殊樹脂をコーティングした後に絶縁ケースに入れ、ケース開口部を封止材で密封した構造である。そして、機器の異常温度上昇に伴って温度ヒューズの本体、およびリード線より熱を感知し、可溶合金の融点に達すると可溶合金は溶融し、溶融した可溶合金は特殊樹脂の促進により表面張力が発揮され、可溶合金をリード線に球状化して溶断するようになっている。   In addition, a fusible alloy type thermal fuse uses a low melting point fusible alloy as a temperature-sensitive material, and is built into a current-carrying circuit to melt the low melting point fusible alloy and shut off the circuit when the ambient temperature rises excessively. It has become. There are two types of fusible alloy type thermal fuses, an axial lead wire type and a radial lead wire type. The lead wire is welded to the low melting point fusible alloy, and the fusible alloy ensures the fusing during operation on the surface. In order to perform this, a special resin is coated and then placed in an insulating case, and the case opening is sealed with a sealing material. As the temperature of the device rises, the heat is sensed from the main body of the thermal fuse and the lead wire, and when the melting point of the fusible alloy is reached, the fusible alloy melts. The surface tension is exerted, and the fusible alloy is spheroidized into lead wires for fusing.

また、溶断特性の面からヒューズを分類すると、普通溶断型、タイムラグ溶断型、速動溶断型の3種類に分類される。普通溶断型は、通信機器等に用いられる一般的なものであり、タイムラグ溶断型と速動溶断型の特徴を併せ持つ。タイムラグ溶断型は、モーターやサージ電流用であり、モーターの起動電流など瞬間的な過電流に対しては溶断せず、過電流に対する溶断時間が長く、瞬間的な過電流を伴う回路の保護をするのに用いられる。速動溶断型は、過電流に速やかに反応して溶断時間が短いのが特徴であり半導体保護用等に使用される。   Further, when fuses are classified in terms of fusing characteristics, they are classified into three types: normal fusing type, time lag fusing type, and fast-acting fusing type. The normal fusing type is a general type used for communication equipment and the like, and has characteristics of a time lag fusing type and a fast-acting fusing type. The time lag fusing type is for motors and surge currents. It does not blow for momentary overcurrents such as motor start-up current, and the fusing time for overcurrents is long, protecting circuits with momentary overcurrents. Used to do. The fast-acting fusing type is characterized by a quick reaction to overcurrent and a short fusing time, and is used for semiconductor protection and the like.

以上のように電子部品等の保護のため各種ヒューズが使用されているが、Pbフリーのヒューズとして例えばZn系ヒューズが使用されている。しかし、用途によって課題はいろいろと残されているため、このZn系ヒューズについていろいろと調べられており、例えば、特許文献1〜3のような先願が公開されている。   As described above, various fuses are used for protecting electronic parts and the like, and for example, Zn-based fuses are used as Pb-free fuses. However, since various problems remain depending on the application, various investigations have been made on this Zn-based fuse. For example, prior applications such as Patent Documents 1 to 3 are disclosed.

特開2008−034394号公報JP 2008-034394 A 特開2006−322027号公報JP 2006-322027 A 特開2007−207558号公報JP 2007-207558 A

特許文献1には、溶断特性の調整が可能であり、従来品に比較して通電時の温度上昇が低く、また機械的性質やプレスや鍛造等の加工性等の諸特性が改善されると共に、自動車用のヒューズとして長期的に安定して使用できる比較的安価な材料を提供することを目的として、重量%でAl:3.0〜8.0%およびMg:0.0005〜0.06%を含み、残部がZnおよび不可避的不純物からなる亜鉛合金材を用いたヒューズが開示されており、このヒューズ材は、溶断部が鍛造加工および打抜きにより板状、または、通常の伸線加工により直径0.1〜5.0mmの線状に仕上げられ、標準的な6.4%Al−0.005%Mgを含むヒューズ材は、瞬間的な過電流には溶断せず比較的長い時間の過電流により溶断するという自動車用ヒューズとして好適な「タイムラグ溶断型」を示す、と記載されている。   In Patent Document 1, the fusing characteristics can be adjusted, the temperature rise during energization is lower than that of the conventional product, and various properties such as mechanical properties and workability such as pressing and forging are improved. In order to provide a relatively inexpensive material that can be used stably as a fuse for automobiles in the long term, Al: 3.0 to 8.0% and Mg: 0.0005 to 0.06 by weight %, And the balance using a zinc alloy material consisting of Zn and inevitable impurities is disclosed. The fuse material has a fusing part formed by a forging process and a punching process, or by a normal wire drawing process. The fuse material, which is finished in a linear shape with a diameter of 0.1 to 5.0 mm and contains standard 6.4% Al-0.005% Mg, is not blown by an instantaneous overcurrent, and has a relatively long time. As an automotive fuse that blows due to overcurrent Illustrates a preferred "lag fusible" is described as.

特許文献2には、タンタルコンデンサ等に内蔵させるZn−Alを含む合金からなるヒューズ素子において、ヒューズ溶断温度を充分に低減でき、しかも鉛フリーはんだによるはんだ付け実装に対し安全に保持できるヒューズ素子を提供することを目的として、ZnとAlとGeとを含有し、AlとGeのそれぞれの含有量が0.5〜15%、AlとGeとの合計量が5〜20%、残部がZnの合金が細線に加工されてなるヒューズ素子が開示されている。そして、AlとGeのそれぞれの含有量を0.5〜15%とする理由は、260℃〜370℃での溶解熱量H260℃〜370℃と全溶解熱量ΣHとの比H260℃〜370℃/ΣHを0.2以上としてヒュ−ズ素子溶断温度をZn−Alヒュ−ズ素子の溶断温度よりも一段と低くするためである、とも述べられている。   Patent Document 2 discloses a fuse element that can sufficiently reduce the fusing temperature of a fuse element made of an alloy containing Zn-Al to be incorporated in a tantalum capacitor or the like and that can be safely maintained against soldering mounting by lead-free solder. For the purpose of providing, it contains Zn, Al and Ge, each content of Al and Ge is 0.5 to 15%, the total amount of Al and Ge is 5 to 20%, and the balance is Zn. A fuse element in which an alloy is processed into a thin wire is disclosed. The reason why the respective contents of Al and Ge are 0.5 to 15% is that the ratio of the heat of solution H260 ° C to 370 ° C and the total heat of heat ΣH at 260 ° C to 370 ° C H260 ° C to 370 ° C / It is also stated that ΣH is set to 0.2 or more so that the fuse element fusing temperature is made lower than the fusing temperature of the Zn-Al fuse element.

特許文献3には、環境上問題のある有害金属を含まず動作温度を260℃以上の高温領域に設定できる低融点可溶合金を使用した可溶合金型温度ヒューズおよび回路保護素子を提供することを目的として、一対のリ−ド部材1、2に低融点可溶合金3が抵抗溶接により接合され、低融点可溶合金3の表面にはフラックスの被膜4が形成され、アルミナ等のセラミック碍管の絶縁容器またはケース5に収容して構成される可溶合金型温度ヒューズが開示されている。そして、たとえば、低融点可溶合金3には、溶融動作温度が381℃の95Zn―5Al、溶融動作温度352℃の89Zn―6Al―5Geまたは溶融動作温度343℃の93Zn―4Al―3Mg(wt%)が使用され、フラックスは耐熱性の良いロジン誘導体と有機酸アミド誘導体との配合で調製され、さらに、Sn、InおよびGaのいずれかを溶融動作温度の低下調整のため添加することができる、との記載もされている。さらに[請求項1]には、一対のリ−ド部材に接続された電極部間にフラックスの被膜を有する低融点可溶合金を接続して絶縁ケ−スに収容した温度ヒューズにおいて、前記低融点可溶合金はZn−Al系合金、Zn―Al―Ge系合金およびZn―Al―Mg系合金から選択されるいずれかの合金を使用し、溶融動作温度を260℃〜400℃の範囲内で設定したことを特徴とする可溶合金型温度ヒューズが開示されており、そして、[請求項8]には、前記低融点可溶合金はAlを1.5〜7.0wt%、Geを1.5〜7.0wt%、残部がZnおよび不可避不純物からなるZn−Al−Ge系合金を使用することを特徴とする回路保護素子について開示されている。   Patent Document 3 provides a fusible alloy type thermal fuse and a circuit protection element using a low melting point fusible alloy that does not include an environmentally harmful harmful metal and can set an operating temperature in a high temperature region of 260 ° C. or higher. For this purpose, a low melting point soluble alloy 3 is joined to a pair of lead members 1 and 2 by resistance welding, a flux coating 4 is formed on the surface of the low melting point soluble alloy 3, and a ceramic soot tube made of alumina or the like. There is disclosed a fusible alloy type thermal fuse housed in an insulating container or case 5. For example, the low melting point soluble alloy 3 includes 95Zn-5Al having a melting operating temperature of 381 ° C., 89Zn-6Al-5Ge having a melting operating temperature of 352 ° C., or 93Zn-4Al-3Mg (wt%) having a melting operating temperature of 343 ° C. ) Is used, and the flux is prepared by blending a heat-resistant rosin derivative and an organic acid amide derivative, and any one of Sn, In and Ga can be added to adjust the melting operation temperature. It is also described. [Claim 1] further relates to a thermal fuse in which a low melting point soluble alloy having a flux coating is connected between electrode portions connected to a pair of lead members and accommodated in an insulating case. The melting point soluble alloy is any alloy selected from Zn—Al alloy, Zn—Al—Ge alloy and Zn—Al—Mg alloy, and the melting operation temperature is in the range of 260 ° C. to 400 ° C. A fusible alloy type thermal fuse characterized in that the low melting point fusible alloy is composed of 1.5 to 7.0 wt% Al and Ge is disclosed in [Claim 8]. There is disclosed a circuit protection element using a Zn—Al—Ge alloy of 1.5 to 7.0 wt%, the balance being Zn and inevitable impurities.

しかし、このような特許文献において、開示されている技術に関しても各々問題があると言わざるを得ない。
特許文献2には、タンタルコンデンサ等に内蔵させるZn−Alを含む合金からなるヒューズ素子において、ヒューズ溶断温度を充分に低減でき、しかも鉛フリーはんだによるはんだ付け実装に対し安全に保持できるヒューズ素子を提供することを目的として、ZnとAlとGeとを含有し、AlとGeのそれぞれの含有量が0.5〜15%、AlとGeとの合計量が5〜20%、残部がZnの合金が細線に加工されてなるヒューズ素子が開示されている。そして、AlとGeのそれぞれの含有量を0.5〜15%とする理由は、260℃〜370℃での溶解熱量H260℃〜370℃と全溶解熱量ΣHとの比H260℃〜370℃/ΣHを0.2以上としてヒュ−ズ素子溶断温度をZn−Alヒュ−ズ素子の溶断温度よりも一段と低くするためである、とも述べられている。しかし、Zn−Al−Geの固相線温度は356℃であり、AlとGeの合計量を5〜20%とすることによって固相線温度が350℃以下になることはなく、溶断温度が260〜350℃になることはない。さらにZnと比較し、AlやGeの熱容量は大きく変わらず、AlとGeの合計量が5〜20%の範囲で変えたところで260℃〜370℃での溶解熱量H260℃〜370℃と全溶解熱量ΣHとの比H260℃〜370℃/ΣHは大きくは変わらないと考えられている。加えて、コスト面から考えて汎用品に使用されるZn系はんだにGeを0.5質量%以上15質量%以下という量を含有させたらコストが非常に高くなり、実用的に使用することは困難だと考えられる。このように特許文献2に記載の技術は技術的な説明が不明瞭であり、コスト的に実用性は低く、よって実際に利用可能な技術になっていないことは明確である。
However, in such patent documents, it must be said that there are problems with the disclosed technologies.
Patent Document 2 discloses a fuse element that can sufficiently reduce the fusing temperature of a fuse element made of an alloy containing Zn-Al to be incorporated in a tantalum capacitor or the like and that can be safely maintained against soldering mounting by lead-free solder. For the purpose of providing, it contains Zn, Al and Ge, each content of Al and Ge is 0.5 to 15%, the total amount of Al and Ge is 5 to 20%, and the balance is Zn. A fuse element in which an alloy is processed into a thin wire is disclosed. The reason why the respective contents of Al and Ge are 0.5 to 15% is that the ratio of the heat of solution H260 ° C to 370 ° C and the total heat of heat ΣH at 260 ° C to 370 ° C H260 ° C to 370 ° C / It is also stated that ΣH is set to 0.2 or more so that the fuse element fusing temperature is made lower than the fusing temperature of the Zn-Al fuse element. However, the solidus temperature of Zn—Al—Ge is 356 ° C., and the total amount of Al and Ge is 5 to 20%, so that the solidus temperature does not become 350 ° C. or lower, and the fusing temperature is It does not reach 260-350 ° C. Furthermore, compared with Zn, the heat capacities of Al and Ge are not significantly changed. When the total amount of Al and Ge is changed within the range of 5 to 20%, the melting heat amount at 260 ° C. to 370 ° C. is H260 ° C. to 370 ° C. The ratio H260 ° C. to 370 ° C./ΣH with the amount of heat ΣH is considered not to change significantly. In addition, if the amount of Ge of 0.5 mass% or more and 15 mass% or less is included in Zn-based solder used for general-purpose products from the viewpoint of cost, the cost becomes very high, and it can be used practically It seems difficult. As described above, the technology described in Patent Document 2 has an unclear technical explanation, and is not practical in terms of cost. Therefore, it is clear that the technology is not actually usable.

特許文献3には、環境上問題のある有害金属を含まず動作温度を260℃以上の高温領域に設定できる低融点可溶合金を使用した可溶合金型温度ヒューズおよび回路保護素子を提供することを目的として、一対のリ−ド部材1、2に低融点可溶合金3が抵抗溶接により接合され、低融点可溶合金3の表面にはフラックスの被膜4が形成され、アルミナ等のセラミック碍管の絶縁容器またはケース5に収容して構成される可溶合金型温度ヒューズが開示されている。そして、たとえば、低融点可溶合金3には溶融動作温度が381℃の95Zn―5Al、溶融動作温度352℃の89Zn―6Al―5Geまたは溶融動作温度343℃の93Zn―4Al―3Mg(wt%)が使用され、フラックスは耐熱性の良いロジン誘導体と有機酸アミド誘導体との配合で調製され、さらに、Sn、InおよびGaのいずれかを溶融動作温度の低下調整のため添加することができる、との記載もされている。さらに[請求項1]には、一対のリ−ド部材に接続された電極部間にフラックスの被膜を有する低融点可溶合金を接続して絶縁ケ−スに収容した温度ヒューズにおいて、前記低融点可溶合金はZn−Al系合金、Zn―Al―Ge系合金およびZn―Al―Mg系合金から選択されるいずれかの合金を使用し、溶融動作温度を260℃〜400℃の範囲内で設定したことを特徴とする可溶合金型温度ヒューズが開示されており、そして、[請求項8]には前記低融点可溶合金はAlを1.5〜7.0wt%、Geを1.5〜7.0wt%、残部がZnおよび不可避不純物からなるZn−Al−Ge系合金を使用することを特徴とする請求項6に記載の回路保護素子が開示されている。
そして、低融点可溶合金にAlを1.5〜7.0wt%、Geを1.5〜7.0wt%、残部をZnとするのは、融点が381℃である95Zn-5Al組成の共晶合金から溶融温度をより低下させる。この組成範囲を外れると、合金の融点が高くなりすぎ発熱抵抗の発熱加温による溶断動作が緩慢となって回路保護素子として満足な効果が得られない。すなわち、Geの範囲が7wt%を超えると合金が脆くなり材料の加工が困難となり、1.5wt%未満では融点の低下効果が見られない。最良の組成は、前述のAlを6wt%、Geを5wt%、残部がZnであり、Ge添加により低融点可溶合金の酸化抑止効果が期待できる、と記載されている。
しかし、Ge含有量が1.5〜7.0wt%では含有量が多くコストアップになってしまう。そしてGe1.5質量%未満によるGeの効果は述べられておらず、逆に1.5wt%未満では融点の低下効果が見られない、と記載されており、特許文献3に記載にされているZn−Al−Ge系合金に関す発明は、Ge含有量が1.5〜7.0wt%であると解釈できる。なお、Geの耐候性向上効果の記載は全くない。
Patent Document 3 provides a fusible alloy type thermal fuse and a circuit protection element using a low melting point fusible alloy that does not include an environmentally harmful harmful metal and can set an operating temperature in a high temperature region of 260 ° C. or higher. For this purpose, a low melting point soluble alloy 3 is joined to a pair of lead members 1 and 2 by resistance welding, a flux coating 4 is formed on the surface of the low melting point soluble alloy 3, and a ceramic soot tube made of alumina or the like. There is disclosed a fusible alloy type thermal fuse housed in an insulating container or case 5. For example, in the low melting point soluble alloy 3, 95Zn-5Al having a melting operating temperature of 381 ° C., 89Zn-6Al-5Ge having a melting operating temperature of 352 ° C., or 93Zn-4Al-3Mg (wt%) having a melting operating temperature of 343 ° C. Flux is prepared by blending a rosin derivative with good heat resistance and an organic acid amide derivative, and any one of Sn, In and Ga can be added to adjust the melting operation temperature. Is also described. [Claim 1] further relates to a thermal fuse in which a low melting point soluble alloy having a flux coating is connected between electrode portions connected to a pair of lead members and accommodated in an insulating case. The melting point soluble alloy is any alloy selected from Zn—Al alloy, Zn—Al—Ge alloy and Zn—Al—Mg alloy, and the melting operation temperature is in the range of 260 ° C. to 400 ° C. A fusible alloy type thermal fuse characterized in that the low melting point fusible alloy is 1.5 to 7.0 wt% Al and Ge is 1 is disclosed. The circuit protection element according to claim 6, wherein a Zn—Al—Ge alloy composed of 0.5 to 7.0 wt% and the balance of Zn and inevitable impurities is used.
The low melting point soluble alloy has Al of 1.5 to 7.0 wt%, Ge of 1.5 to 7.0 wt%, and the balance of Zn, which is a 95Zn-5Al composition having a melting point of 381 ° C. The melting temperature is further lowered from the crystal alloy. Outside this composition range, the melting point of the alloy becomes too high, and the fusing operation due to heat generation of the heat generation resistor becomes slow, and a satisfactory effect as a circuit protection element cannot be obtained. That is, when the range of Ge exceeds 7 wt%, the alloy becomes brittle and it becomes difficult to process the material, and when it is less than 1.5 wt%, the melting point lowering effect is not seen. The best composition is described that Al is 6 wt%, Ge is 5 wt%, and the balance is Zn, and that the addition of Ge can be expected to prevent oxidation of a low melting point soluble alloy.
However, when the Ge content is 1.5 to 7.0 wt%, the content is large and the cost is increased. And the effect of Ge by less than 1.5% by mass of Ge is not described, and conversely, it is described that the effect of lowering the melting point is not seen if less than 1.5% by weight, and is described in Patent Document 3. The invention relating to the Zn—Al—Ge alloy can be interpreted that the Ge content is 1.5 to 7.0 wt%. There is no description of the effect of improving the weather resistance of Ge.

そこで本発明は、これらの課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、PbフリーのZn−Al系合金を基本組成としたヒューズ材、およびヒューズを提供するに至ったものである。   Therefore, the present invention, as a result of intensive studies to solve these problems, has provided a fuse material and a fuse having a basic composition of a Pb-free Zn—Al alloy.

本発明によるPbフリーZn−Al系合金ヒューズは、Alを2質量%以上8質量%以下含有し、Geを0.001質量%以上0.03質量%以下含有し、残部が製造上不可避的に含まれる元素を除きZnからなることを特徴とする。 The Pb-free Zn— Al-based alloy fuse according to the present invention contains Al in an amount of 2% by mass to 8% by mass, Ge in an amount of 0.001% by mass to 0.03% by mass, and the remainder is inevitable in manufacturing. It is characterized by being composed of Zn excluding contained elements.

本発明のヒューズ材およびヒューズは、加工性や溶断特性に優れるだけではなく、通電時の発熱が抑制され、加えて、耐環境性や濡れ性や接合性にも優れるヒューズ材料、およびヒューズを提供することができる。これによって、電子部品等の破損や過昇温による発火、火災等を確実に抑制でき、かつ目的に合わせた保護回路設計が可能になる。加えて本発明のヒューズ材料はPbフリーであり、環境汚染等にも配慮された好適な材料である。   The fuse material and fuse of the present invention not only have excellent workability and fusing characteristics, but also provide a fuse material and a fuse that suppresses heat generation during energization and also has excellent environmental resistance, wettability, and bondability. can do. As a result, breakage of electronic components and the like, ignition due to excessive temperature rise, fire, and the like can be reliably suppressed, and a protection circuit design suitable for the purpose can be achieved. In addition, the fuse material of the present invention is Pb-free and is a suitable material in consideration of environmental pollution.

以下、本発明によるPbフリーのヒューズ材料、およびヒューズについて詳しく説明する。
本発明によるヒューズ材料、およびヒューズは、Alを2質量%以上8質量%以下含有し、Geを0.001質量%以上0.5質量%未満含有する。
さらに表面の酸化膜の厚さが50nm以下であってよい。加えて、これらのヒューズ材料等はAl含有量が2質量%以上4.5質量%以下であることがより一層好ましく、さらに、Ni、Cu、Ag、およびPの少なくとも1種以上を含有してよい。
Hereinafter, the Pb-free fuse material and the fuse according to the present invention will be described in detail.
Fuse material according to the present invention, and fuse contains a Al 2 mass% or more and 8 mass% or less, a Ge containing less than 0.001% by mass to 0.5% by mass.
Furthermore, the thickness of the oxide film on the surface may be 50 nm or less. In addition, these fuse materials and the like more preferably have an Al content of 2% by mass or more and 4.5% by mass or less, and further contain at least one of Ni, Cu, Ag, and P. Good.

本発明によるヒューズ材料は、従来のヒューズ材料よりも各種要求特性に対して高特性化している。そのために、Zn−Al系合金の共晶点付近の組成を基本として、Geを少量含有させることにより耐候性、耐環境性を向上させており、加えて表面酸化膜を薄く抑えることにより濡れ性、接合性等の特性も向上させている。以下、本発明の必須元素、条件等についてさらに詳しく説明する。   The fuse material according to the present invention has higher characteristics with respect to various required characteristics than conventional fuse materials. Therefore, based on the composition in the vicinity of the eutectic point of the Zn-Al alloy, the weather resistance and environmental resistance are improved by containing a small amount of Ge, and in addition, the wettability is reduced by keeping the surface oxide film thin. In addition, characteristics such as bondability are improved. Hereinafter, the essential elements and conditions of the present invention will be described in more detail.

<Znについて>
Znは本発明において、必須の元素である。Znの融点は419℃であり、温度ヒューズに適した融点を持つため、選択される。さらに、比電気抵抗も5.92(μΩ・cm)と低いことも大きな選定理由である。加えて、各種元素を固溶したり、金属間化合物を適度に生成するため、溶断特性等を調整しやすく、さらには機械的強度も付与しやすい。以上のような理由を主な背景として、Znは本発明の主成分として選定される。
<About Zn>
Zn is an essential element in the present invention. Zn has a melting point of 419 ° C. and is selected because it has a melting point suitable for a thermal fuse. In addition, the low specific electrical resistance is 5.92 (μΩ · cm), which is a major reason for selection. In addition, since various elements are dissolved in solid or an intermetallic compound is appropriately generated, it is easy to adjust the fusing characteristics and the like, and it is easy to impart mechanical strength. With the above reasons as the main background, Zn is selected as the main component of the present invention.

<Alについて>
Alは本発明において、必須の元素であり、Alを含有させる目的は、融点の調整、溶断特性の調整、機械的特性の向上、通電時の温度上昇抑制効果等が挙げられる。
まず、Alを含有させることにより融点が調整できる。すなわち、AlはZnと共晶合金を生成し、共晶点はAl=5質量%であり、その固相線温度は381℃である。したがって、Al含有量を共晶点の組成付近にすることにより、固相線温度を381℃にすることができ、そして目的に合わせて液相線温度を調整することができる。そして固相線温度と液相線温度を調整することにより、溶断特性をかなりの自由度を持って制御することが可能となる。
<About Al>
Al is an essential element in the present invention, and the purpose of including Al includes adjustment of melting point, adjustment of fusing characteristics, improvement of mechanical characteristics, temperature rise suppression effect during energization, and the like.
First, the melting point can be adjusted by adding Al. That is, Al forms a eutectic alloy with Zn, the eutectic point is Al = 5% by mass, and the solidus temperature is 381 ° C. Therefore, by setting the Al content near the composition of the eutectic point, the solidus temperature can be made 381 ° C., and the liquidus temperature can be adjusted according to the purpose. By adjusting the solidus temperature and the liquidus temperature, the fusing characteristics can be controlled with a considerable degree of freedom.

さらに、Alを含有させることにより機械的特性や加工性も調整することができる。すなわち、Znだけでは圧延等を行う際、比較的柔らかいため、蛇行やうねり等を生じてしまい、目的とする形状にしづらく、当然、生産性も悪い。Alを含有させることにより適度な強度を付与できるとともに、共晶点付近では結晶の微細化によりクラックが入りづらくなり、伸び率も向上して実用に十分耐えうる、使いやすい材料となる。   Furthermore, mechanical characteristics and workability can also be adjusted by containing Al. In other words, Zn alone is relatively soft when rolling or the like, causing meandering, undulation, etc., making it difficult to achieve the target shape, and naturally the productivity is poor. By containing Al, an appropriate strength can be imparted, and cracks are difficult to occur due to crystal refinement near the eutectic point, and the elongation rate is improved, so that it becomes an easy-to-use material that can sufficiently withstand practical use.

加えてAlは比電気抵抗が2.65(μΩ・cm)とZnより小さく、電気を流しやすくてジュール熱の発生を抑制できる。このため、通電時に余計な電力消費が抑えられ、もちろん、ジュール熱によるヒューズ周辺部の発熱を抑制でき、電子部品、電子回路等の故障頻度を低減できたり、耐熱性を下げられたり、小型化が可能となったりする。   In addition, Al has a specific electric resistance of 2.65 (μΩ · cm), which is smaller than that of Zn, and can easily flow electricity, thereby suppressing the generation of Joule heat. Therefore, unnecessary power consumption during energization can be suppressed, and of course, heat generation around the fuse due to Joule heat can be suppressed, failure frequency of electronic parts, electronic circuits, etc. can be reduced, heat resistance can be reduced, and miniaturization can be achieved. Is possible.

このような優れた特性向上効果を持つAlの含有量は2.0質量%以上8.0質量%以下である。Al含有量が2.0質量%未満では、その含有量が少なすぎて十分な機械的特性を得ることができない。さらに、液相線温度と固相線温度の差が大きくなりすぎてヒューズの溶接時に結晶粒が大きくなりすぎたり溶け別れ現象を生じたりして十分な接合強度が得られなかったりしてしまう。一方、Al含有量が8.0質量%を超えてしまうと、前述したような溶け別れ現象を生じたり、液相線温度が410℃以上となって融点が高くなりすぎてしまう。   The content of Al having such an excellent property improving effect is 2.0% by mass or more and 8.0% by mass or less. If the Al content is less than 2.0% by mass, the content is too small to obtain sufficient mechanical properties. Furthermore, the difference between the liquidus temperature and the solidus temperature becomes so large that the crystal grains become too large when the fuse is welded, or a melting and separation phenomenon occurs, so that sufficient bonding strength cannot be obtained. On the other hand, if the Al content exceeds 8.0% by mass, the above-described melting and separation phenomenon occurs, or the liquidus temperature becomes 410 ° C. or higher, and the melting point becomes too high.

Al含有量が2.0質量%以上4.5質量%以下であると、共晶点よりZnリッチ側となり、酸化が進行しやすいAl含有量が少ないため、より一層良好な接合性が得られるとともに耐候性も向上する。このため、Al含有量を2.0質量%以上4.5質量%以下にすることによって、さらに優れたヒューズ材料、およびヒューズとなる。   When the Al content is 2.0% by mass or more and 4.5% by mass or less, the Zn-rich side is obtained from the eutectic point, and since the Al content that is easy to oxidize is small, even better bondability can be obtained. At the same time, the weather resistance is improved. For this reason, by setting the Al content to 2.0 mass% or more and 4.5 mass% or less, a further excellent fuse material and fuse are obtained.

<Geについて>
Geは本発明において、必須元素であり、Geを含有させる主な目的は、濡れ性や耐候性の向上にある。すなわち、Znは比較的酸化しやすく、反応性の良い元素であり、Alはさらに酸化しやすいため、Zn−Al合金は必ずしも十分な耐候性、耐食性、耐環境性を持っているとは言い難い。この耐候性等の向上に劇的な効果を発揮する元素がGeである。
<About Ge>
Ge is an essential element in the present invention, and the main purpose of containing Ge is to improve wettability and weather resistance. That is, Zn is a relatively easily oxidized and reactive element, and Al is more easily oxidized. Therefore, it is difficult to say that a Zn-Al alloy has sufficient weather resistance, corrosion resistance, and environmental resistance. . Ge is an element that exhibits a dramatic effect in improving the weather resistance and the like.

GeをZn−Al合金に含有させることにより、Geが表面に凝縮され、ZnやAlの主成分金属の酸化を抑制し、よって、酸化膜が厚くなるのを抑制するのである。これによって濡れ性が向上し、ヒューズを接合する十分な接合強度を得ることができる。当然、酸化劣化抑制にも効果があり、耐候性の向上にも繋がる。そして、Geは少量で十分に効果を発揮し、逆に量が多くなるとZn−Al合金の加工性や機械的特性を低下させるだけでなく、高価なGeが増加するためコスト的にも不利になる。さらに、Geが0.5質量%を超えてしまうと、酸化膜が厚くなり過ぎて十分な濡れ性や接合性が得られなくなってしまう。   By including Ge in the Zn—Al alloy, Ge is condensed on the surface, and the oxidation of the main component metal of Zn or Al is suppressed, and thus the oxide film is prevented from becoming thick. As a result, wettability is improved, and sufficient bonding strength for bonding the fuse can be obtained. Naturally, it is also effective in suppressing oxidative degradation, leading to improved weather resistance. In addition, Ge exhibits a sufficient effect in a small amount, and conversely, if the amount increases, not only the workability and mechanical properties of the Zn-Al alloy are lowered, but also expensive Ge increases, which is disadvantageous in terms of cost. Become. Furthermore, if Ge exceeds 0.5% by mass, the oxide film becomes too thick and sufficient wettability and bondability cannot be obtained.

Geの含有量は、Geを0.001質量%以上0.5質量%未満である。0.001質量%未満では含有量が少なすぎてGeを含有させた効果が実質的に現れず、0.5質量%以上になるとZn−Al−Ge合金が硬くなりすぎ、加工性が大きく低下したり、ワイヤ形状やリボン形状のヒューズが折れやすくなり、不良や故障の原因となってしまう。Geを含有させることにより合金が硬くなる理由はGeが半金属的な性質を示して脆いためである。   The Ge content is 0.001% by mass or more and less than 0.5% by mass of Ge. If it is less than 0.001% by mass, the content is too small and the effect of containing Ge does not appear substantially, and if it exceeds 0.5% by mass, the Zn—Al—Ge alloy becomes too hard and the workability is greatly reduced. Or a wire-shaped or ribbon-shaped fuse is likely to break, resulting in a failure or failure. The reason why the alloy is hardened by containing Ge is that Ge exhibits a semi-metallic property and is brittle.

<Niについて>
Niは必要に応じて含有してよい元素である。Niを含有させる目的は、結晶の微細化による加工性の向上である。つまり、NiはZnやAlにほとんど固溶しないため、溶融後の冷却時に初晶として析出し、その初晶が核となって結晶が微細化するのである。このため、柔らかさが増し、加工性、応力緩和性が向上するのである。Niの含有量は3.0質量%以下である。3.0質量%を超えてしまうと、他の元素含有量がどのような量であってもNi含有量が多すぎて結晶が粗大化してしまい、加工性や機械的特性等が低下してしまう。
<About Ni>
Ni is an element that may be contained as necessary. The purpose of containing Ni is to improve workability by refining the crystal. That is, since Ni hardly dissolves in Zn or Al, it precipitates as an initial crystal upon cooling after melting, and the crystal becomes finer with the primary crystal serving as a nucleus. For this reason, softness increases and workability and stress relaxation properties are improved. The Ni content is 3.0% by mass or less. If the content exceeds 3.0% by mass, the Ni content is too large and the crystal becomes coarse regardless of the content of other elements, and the workability and mechanical properties are reduced. End up.

<Cuについて>
Cuは必要に応じて含有してよい元素である。Cuを含有させる目的は固溶強化である。すなわち、CuはZnに約3質量%まで固溶して転位を止める働きをする。このため、強度が上がるのである。なお、Cuは強度を向上させてクラック進展等を抑制するが、Cu自身が柔軟性を有するため合金の柔軟性や伸び率を低下させることはなく、したがって、応力緩和性などを下げることはない。そして、含有量が3.0質量%を超えてしまうと合金の硬度が上がり、急激に加工性を低下させてしまう。
<About Cu>
Cu is an element that may be contained as necessary. The purpose of containing Cu is solid solution strengthening. That is, Cu functions to stop dislocation by dissolving in Zn to about 3% by mass. This increases the strength. Although Cu improves strength and suppresses crack growth, etc., Cu itself has flexibility, so it does not lower the flexibility and elongation of the alloy, and therefore does not lower stress relaxation properties. . And if content exceeds 3.0 mass%, the hardness of an alloy will rise and workability will fall rapidly.

<Agについて>
Agは必要に応じて含有してよい元素である。Agを含有させる目的もCuと同様に固溶強化である。すなわち、Ag−Zn系状態図とCu−Zn系状態図から推察できるようにこれらの状態図は非常に似ており、このためAgの効果もCuと同様である。Agの含有量は要求される合金特性を考慮して決定すればよいが、上限値は3.0質量%である。Agの含有量が3.0質量%を超えてしまうと合金が硬くなりすぎてしまい、急激に加工性を低下させてしまう。
<About Ag>
Ag is an element that may be contained as necessary. The purpose of containing Ag is also solid solution strengthening like Cu. That is, as can be inferred from the Ag—Zn phase diagram and the Cu—Zn phase diagram, these phase diagrams are very similar. Therefore, the effect of Ag is the same as that of Cu. The Ag content may be determined in consideration of the required alloy properties, but the upper limit is 3.0% by mass. If the content of Ag exceeds 3.0% by mass, the alloy becomes too hard and the workability is drastically reduced.

<Pについて>
Pは必要に応じて含有してよい元素であり、その効果は濡れ性の向上にある。Pが濡れ性を向上させるメカニズムは以下のとおりである。Pは還元性が強く、自ら酸化することによって合金表面の酸化を抑制するとともに、接合面を還元して濡れ性を向上させるのである。
<About P>
P is an element that may be contained as necessary, and its effect is in improving wettability. The mechanism by which P improves wettability is as follows. P is highly reducible, and suppresses oxidation of the alloy surface by oxidizing itself, while reducing the joint surface and improving wettability.

また、Pの含有により接合時にボイドの発生を低減させる効果も得られる。即ち、すでに述べたようにPは自らが酸化しやすいため、優先的に酸化が進む。その結果、ヒューズ母相の酸化を防ぎ、溶接等での接合時に接合面を還元して濡れ性を確保することができる。そしてこの接合の際、ヒューズや接合面表面の酸化物がなくなるため、酸化膜によって形成される未接合部が発生しにくくなり、接合性や長期信頼性等を向上させるのである。   Moreover, the effect of reducing the generation | occurrence | production of a void at the time of joining by containing P is also acquired. That is, as already described, since P is easily oxidized by itself, oxidation proceeds preferentially. As a result, oxidation of the fuse parent phase can be prevented, and wettability can be ensured by reducing the joint surface during welding or the like. At the time of this bonding, the fuse and the oxide on the surface of the bonding surface are eliminated, so that an unbonded portion formed by the oxide film is less likely to be generated, and the bonding property and long-term reliability are improved.

なお、Pは合金や接合面を還元して酸化物になると気化し雰囲気ガスに流され残らない。このため、Pの残渣が信頼性等に悪影響を及ぼす可能性はなく、この点からも優れた元素と言える。Pを含有する場合の量は、0.500質量%以下が好ましい。Pは非常に還元性が強いため、微量を含有させれば濡れ性向上の効果が得られる。0.500質量%を超えて含有しても、濡れ性や接合性の向上の効果はあまり変わらず、過剰な含有によって、PやP酸化物の気体が多量に発生して未接合部の割合を増やしてしまったり、Pが脆弱な相を形成して偏析し、接合部を脆化して信頼性を低下させたりする恐れがある。特にワイヤなどを加工する場合に、断線の原因になりやすいことが確認されている。   Note that P is vaporized when it is reduced to an oxide by reducing the alloy or the joint surface, and is not left behind in the atmospheric gas. For this reason, there is no possibility that the residue of P adversely affects reliability and the like, and it can be said that this is an excellent element. The amount in the case of containing P is preferably 0.550% by mass or less. Since P is very reducible, the effect of improving wettability can be obtained by adding a trace amount. Even if the content exceeds 0.50% by mass, the effect of improving wettability and bondability does not change much, and excessive content causes a large amount of P or P oxide gas to be generated. Or P forms a brittle phase and segregates, making the joint brittle and reducing reliability. In particular, it has been confirmed that wire breakage is likely to cause disconnection.

<表面酸化膜について>
本発明におけるヒューズの酸化膜の厚さは50nm以下であってよい。つまり、酸化膜の厚さが厚くなってしまうと、ヒューズを接合する際、酸化膜が接合面の金属接続部と直接接することができず、したがって合金化が不十分となり、実用に耐えうる接合強度を得ることができなくなるからである。金属同士を接合するには接合物同士の合金化が進まなければならないが、金属間に厚い酸化膜があるとこの合金化が進まないのである。このため、ヒューズの酸化膜の厚さは50nm以下であるのが好ましい。接合条件には依存するものの、酸化膜の厚さが50nm以下の範囲内であれば、概ね良好な接合が可能となる。
<About surface oxide film>
In the present invention, the thickness of the oxide film of the fuse may be 50 nm or less. In other words, if the thickness of the oxide film increases, when the fuse is bonded, the oxide film cannot be in direct contact with the metal connection portion of the bonding surface, so that the alloying is insufficient and the bonding can withstand practical use. This is because the strength cannot be obtained. In order to join metals together, alloying between joined materials must proceed, but if there is a thick oxide film between metals, this alloying does not proceed. Therefore, the thickness of the oxide film of the fuse is preferably 50 nm or less. Although depending on the bonding conditions, generally good bonding is possible if the thickness of the oxide film is within a range of 50 nm or less.

以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明する。
まず、原料としてそれぞれ純度99.9質量%以上のZn、Al、Ge、Ni、Cu、Ag、P、およびTiを準備した。大きな薄片やバルク状の原料については、溶解後の合金においてサンプリング場所による組成のバラツキがなく均一になるように留意しながら切断、粉砕等を行い、3mm以下の大きさに細かくした。次に、高周波溶解炉用グラファイトるつぼに、これら原料から所定量を秤量して入れた。
原料の入ったるつぼを高周波溶解炉に入れ、酸化を抑制するために窒素を原料1kg当たり0.7L/分以上の流量で流した。この状態で溶解炉の電源を入れ、原料を加熱溶融させた。金属が溶融しはじめたら混合棒でよく攪拌し、局所的な組成のばらつきが起きないように均一に混ぜた。十分溶融したことを確認した後、高周波電源を切り、速やかにるつぼを取り出し、るつぼ内の溶湯をはんだ母合金の鋳型に流し込んだ。鋳型には、ワイヤ押出用に直径19mm×長さ100mmの円柱形状のものと、打抜き品用に幅40mm×長さ200mm×厚さ5mmのものを使用した。
このようにして試料1のはんだ母合金を作製した。原料の混合比率を変えた以外は試料1と同様にして試料2〜38のはんだ母合金を作製した。これら試料1〜38のはんだ母合金の組成をICP発光分光分析器(SHIMAZU S−8100)を用いて分析した。その分析結果を下記の表1に示す。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples.
First, Zn, Al, Ge, Ni, Cu, Ag, P, and Ti having a purity of 99.9% by mass or more were prepared as raw materials. Large flakes and bulk-shaped raw materials were cut and pulverized, etc. so as to be uniform with no variation in composition depending on the sampling location in the alloy after melting, and were reduced to a size of 3 mm or less. Next, a predetermined amount of these raw materials was weighed into a graphite crucible for a high-frequency melting furnace.
The crucible containing the raw material was placed in a high-frequency melting furnace, and nitrogen was flowed at a flow rate of 0.7 L / min or more per 1 kg of the raw material in order to suppress oxidation. In this state, the melting furnace was turned on to heat and melt the raw material. When the metal began to melt, it was stirred well with a mixing rod and mixed uniformly so as not to cause local compositional variations. After confirming sufficient melting, the high frequency power supply was turned off, the crucible was quickly removed, and the molten metal in the crucible was poured into the solder mother alloy mold. As the mold, a cylindrical shape having a diameter of 19 mm × 100 mm in length for wire extrusion and a punch having a width of 40 mm × length of 200 mm × thickness of 5 mm were used.
In this way, the solder mother alloy of Sample 1 was produced. Solder mother alloys of Samples 2 to 38 were prepared in the same manner as Sample 1 except that the mixing ratio of the raw materials was changed. The compositions of the solder mother alloys of Samples 1 to 38 were analyzed using an ICP emission spectroscopic analyzer (SHIMAZU S-8100). The analysis results are shown in Table 1 below.

Figure 0006015571
(注)表中の※を付した試料は比較例である。
Figure 0006015571
(Note) Samples marked with * are comparative examples.

次に、上記試料1〜38の各はんだ母合金について、下記のごとく、押出機でワイヤ状に、そして、圧延機でシート状に加工した。また、ワイヤ押出時、単位長さ当りの断線やキズ等の不良数をカウントして加工性評価1とした。そして、シート状に圧延加工した各試料について、単位長さ当りのクラックやカケ等の不良数をカウントして加工性評価2とし、さらにプレス機で打抜いた際の不良率を算出して加工性評価3とした。ワイヤ形状、シート形状に加工した各試料について、走査射型オージェ電子分光装置(ULVAC−PHI製、型式:SAM−4300)を用いて酸化膜の厚さを測定した。その結果を表1に示す。なお、試料の表面粗さも接合性や溶接性に影響を及ぼすため、制御する必要があることから、押出用ダイスの孔内の表面加工や圧延用ロールの表面加工を調整することによって、全ての試料(ワイヤ、シート、打抜き品)の表面粗さ(Ra)を0.50±0.15μmの範囲内とした。
さらにこれらの試料を使い、引張強度を測定し機械的特性の評価とし、溶断特性、温度上昇、耐候性についても評価した。
Next, each solder mother alloy of Samples 1 to 38 was processed into a wire shape with an extruder and into a sheet shape with a rolling mill as described below. In addition, the number of defects such as wire breakage and scratches per unit length was counted at the time of wire extrusion, and it was set as workability evaluation 1. For each sample rolled into a sheet, the number of defects such as cracks and chips per unit length is counted to obtain workability evaluation 2, and the defect rate when punched with a press is further calculated and processed. It was set as 3 sex evaluation. About each sample processed into the wire shape and the sheet | seat shape, the thickness of the oxide film was measured using the scanning projection type Auger electron spectrometer (the product made from ULVAC-PHI, model: SAM-4300). The results are shown in Table 1. Since the surface roughness of the sample also affects the bondability and weldability, it is necessary to control it. By adjusting the surface processing in the holes of the extrusion die and the surface processing of the rolling roll, The surface roughness (Ra) of the sample (wire, sheet, punched product) was set in the range of 0.50 ± 0.15 μm.
Furthermore, using these samples, the tensile strength was measured to evaluate mechanical properties, and the fusing properties, temperature rise, and weather resistance were also evaluated.

<加工性評価1(ワイヤ形状への加工)>
準備した表1に示す試料1〜38の各母合金(直径19mm×長さ100mm)を直径1.0mmのワイヤ形状へ押出機を用いて加工した。この際、押出されたワイヤの表面酸化が進まないようにワイヤ排出口には窒素を流しながら押出した。そして、ワイヤを50mを押出し、断線やキズが無かった場合を「○」、1回以上の断線、または1か所以上のキズが発生した場合を「×」と評価した。
<Processability evaluation 1 (processing to wire shape)>
Each mother alloy (diameter 19 mm × length 100 mm) of the prepared samples 1 to 38 shown in Table 1 was processed into a wire shape having a diameter of 1.0 mm using an extruder. At this time, the extruded wire was extruded while flowing nitrogen so that the surface oxidation of the extruded wire did not proceed. The wire was extruded 50 m, and the case where there was no disconnection or scratch was evaluated as “◯”, and the case where one or more disconnections or one or more scratches occurred was evaluated as “x”.

<加工性評価2(シート形状への加工)>
準備した表1に示す試料1〜38の各母合金(幅40mm×長さ200mm×厚さ5mm)を、圧延機を用いて圧延用油を塗布しながら送り速度を調整して厚さ0.10mmまで圧延した。シート10m当たり、バリやクラック等が無かった場合を「○」、バリやクラック等が1〜3箇所発生した場合を「△」、4箇所以上発生した場合を「×」と評価した。
<Processability evaluation 2 (processing into sheet shape)>
The prepared master alloys (width 40 mm × length 200 mm × thickness 5 mm) of samples 1 to 38 shown in Table 1 were adjusted to a thickness of 0. 0 mm while applying rolling oil using a rolling mill. Rolled to 10 mm. The case where there were no burrs or cracks per 10 m of the sheet was evaluated as “◯”, the case where one to three burrs or cracks occurred was evaluated as “Δ”, and the case where four or more burrs occurred was evaluated as “x”.

<加工性評価3(打抜き品への加工)>
圧延後のシート状の各試料をスリッター加工により30mmの幅に裁断し、金型プレス機を用いて、0.7mm×0.7mmの四角形状に打抜き、各1000個の打抜き品を製造した。打抜き品にバリやカケなどの不良が見られたものを「不良品」とし、そのような不良が無く、きれいに0.7mm×0.7mmの四角形状に打抜けたものを「良品」として不良率を算出し、加工性評価3とした。
<Processability evaluation 3 (processing to punched products)>
Each sheet-like sample after rolling was cut into a width of 30 mm by slitting and punched into a 0.7 mm × 0.7 mm square using a die press to produce 1000 punched products. A punched product that shows defects such as burrs or chippings is considered a “defective product”, and a product that does not have such a defect and is neatly punched into a 0.7 mm × 0.7 mm square shape is considered a “good product”. The rate was calculated to be a workability evaluation of 3.

<機械的特性の評価(引張強度)>
加工性評価1と同様の方法で直径1.0mmのワイヤ形状に加工した各試料を100mmに切断し、引張強度測定用の試料とした。引張試験機はA&D株式会社製、テンシロン万能試験機を用いて測定した。
<Evaluation of mechanical properties (tensile strength)>
Each sample processed into a wire shape having a diameter of 1.0 mm by the same method as in workability evaluation 1 was cut into 100 mm, and used as a sample for measuring tensile strength. The tensile tester was measured using a Tensilon universal tester manufactured by A & D Corporation.

<温度上昇についての評価>
加工性評価2と同様の方法でシート形状に加工した各試料をスリッターを使って1.0mmに裁断し、さらにフォイルカッターを使って長さ5.0mmの形状に加工し、温度上昇を測定するための試料(幅1.0mm×長さ5.0mm×厚さ0.10mm)を準備した。この各試料の両端を各電極に抵抗溶接法で接続した。そしてこの接合体に2.0(A)の電流を流し、上昇した温度を測定した。なお、外気温度は20℃一定となるように制御した。
試料38の上昇した温度を100%として、他の試料の温度上昇の程度を相対評価した。
<Evaluation of temperature rise>
Each sample processed into a sheet shape by the same method as in workability evaluation 2 is cut into 1.0 mm using a slitter, further processed into a 5.0 mm length using a foil cutter, and the temperature rise is measured. A sample (width 1.0 mm × length 5.0 mm × thickness 0.10 mm) was prepared. Both ends of each sample were connected to each electrode by resistance welding. Then, a current of 2.0 (A) was passed through the joined body, and the increased temperature was measured. The outside air temperature was controlled to be constant at 20 ° C.
The temperature rise of the sample 38 was taken as 100%, and the degree of temperature rise of other samples was relatively evaluated.

<耐候性評価>
温度上昇についての評価を行う際に製造した方法で同様の試料を製造し、耐候性評価用の試料とした。すなわち、各試料について、幅1.0mm×長さ5.0mm×厚さ0.10mmの形状をした試料を準備した。これらの試料を収容した恒温恒湿槽を、85℃85%RH−1000時間の加速試験を行った。酸化膜の厚さの増加率が初期の厚さに比較し、30%未満の場合を「○」、30%以上100%未満の場合を「△」、100%以上を「×」と評価した。
<Weather resistance evaluation>
A similar sample was manufactured by the method manufactured when evaluating the temperature rise, and used as a sample for weather resistance evaluation. That is, for each sample, a sample having a shape of width 1.0 mm × length 5.0 mm × thickness 0.10 mm was prepared. The constant temperature and humidity chamber containing these samples was subjected to an accelerated test at 85 ° C. and 85% RH-1000 hours. Compared with the initial thickness, the rate of increase in the thickness of the oxide film was evaluated as “◯” when less than 30%, “△” when 30% or more and less than 100%, and “×” when 100% or more. .

Figure 0006015571
(注)表中の※を付した試料は比較例である。
Figure 0006015571
(Note) Samples marked with * are comparative examples.

上記表2から分かるように、本発明の要件を満たしている試料1〜23は、各評価項目において良好な特性を示している。つまり、ワイヤ形状に加工しても断線やキズは全く発生せず、シート形状に加工してもバリやクラック等は発生せず、各試料について1000個ずつ打抜き品を製造しても不良は発生せず全て良品であった。また、引張強度は全て100MPa以上と高く、温度上昇は一般的に使用されている試料38よりも抑えられており、耐候性についても酸化膜の増加率が抑えられており良好な結果を示した。   As can be seen from Table 2 above, Samples 1 to 23 satisfying the requirements of the present invention show good characteristics in each evaluation item. In other words, disconnection and scratches do not occur at all even when processed into a wire shape, no burrs or cracks occur even when processed into a sheet shape, and defects are generated even when 1000 punched products are manufactured for each sample. All were good. Moreover, all the tensile strengths were as high as 100 MPa or more, the temperature rise was suppressed more than the sample 38 generally used, and the increase rate of the oxide film was suppressed also about the weather resistance, and the favorable result was shown. .

一方、本発明の要件を満たしていない試料24〜38はほとんどの評価項目で好ましくない結果となっている。すなわち、ワイヤ形状に加工した際には断線やキズが多発し、シート形状に加工してもバリやクラック等は発生し、各試料について1000個ずつ打抜き品を製造した際も不良品が多く、不良率は30〜35%であった。また、引張強度は全て45MPa以下と低かった。耐候性についても酸化膜の増加率が大きく悪い結果となった。   On the other hand, the samples 24-38 which do not satisfy the requirements of the present invention are not preferable in most evaluation items. In other words, breakage and scratches frequently occur when processed into a wire shape, burrs and cracks occur even when processed into a sheet shape, and there are many defective products even when 1000 punched products are manufactured for each sample, The defective rate was 30 to 35%. All the tensile strengths were as low as 45 MPa or less. As for the weather resistance, the increase rate of the oxide film was very bad.

Claims (1)

Alを2質量%以上8質量%以下含有し、Geを0.001質量%以上0.03質量%以下含有し、残部が製造上不可避的に含まれる元素を除きZnからなることを特徴とするPbフリーZn−Al系合金ヒューズ。
Al is contained in an amount of 2% by mass to 8% by mass, Ge is contained in an amount of 0.001% by mass to 0.03% by mass, and the balance is made of Zn except for elements inevitably included in production. Pb-free Zn- Al alloy fuse.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105132746B (en) * 2015-09-29 2017-10-10 南安市鑫灿品牌运营有限公司 A kind of low creep kirsite
CN105132745A (en) * 2015-09-29 2015-12-09 无锡贺邦金属制品有限公司 Vibration reduction zinc-aluminum alloy
CN105132748B (en) * 2015-09-29 2017-07-21 广州市奇诺五金有限公司 A kind of metamorphism treatment method of kirsite

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4818641B2 (en) * 2005-05-18 2011-11-16 内橋エステック株式会社 Fuse element
JP4703411B2 (en) * 2006-01-17 2011-06-15 パナソニック株式会社 Solder material
JP2007207558A (en) * 2006-02-01 2007-08-16 Nec Schott Components Corp Fusible alloy type thermal fuse and circuit protection element
JP4703492B2 (en) * 2006-06-09 2011-06-15 パナソニック株式会社 Lead-free solder material
JP2011204516A (en) * 2010-03-26 2011-10-13 Nec Schott Components Corp Thermal fuse
JP5206779B2 (en) * 2010-12-08 2013-06-12 住友金属鉱山株式会社 Pb-free solder alloy based on Zn
JP5672132B2 (en) * 2011-04-27 2015-02-18 住友金属鉱山株式会社 Pb-free solder alloy mainly composed of Zn and method for producing the same
JP5699897B2 (en) * 2011-10-12 2015-04-15 住友金属鉱山株式会社 Pb-free solder alloy based on Zn

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