PL202046B1 - Wkładka bezpiecznikowa, sposób jej wytwarzania i substancja lutownicza dla wkładek bezpiecznikowych - Google Patents
Wkładka bezpiecznikowa, sposób jej wytwarzania i substancja lutownicza dla wkładek bezpiecznikowychInfo
- Publication number
- PL202046B1 PL202046B1 PL362409A PL36240901A PL202046B1 PL 202046 B1 PL202046 B1 PL 202046B1 PL 362409 A PL362409 A PL 362409A PL 36240901 A PL36240901 A PL 36240901A PL 202046 B1 PL202046 B1 PL 202046B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- tin
- solder
- copper
- weight
- alloy
- Prior art date
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000005476 soldering Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims abstract description 97
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 48
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 17
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims abstract description 5
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 49
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims description 15
- ZWFRZGJUJSOHGL-UHFFFAOYSA-N [Bi].[Cu].[Sn] Chemical group [Bi].[Cu].[Sn] ZWFRZGJUJSOHGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 14
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- GHXLZHHDOCNNFH-UHFFFAOYSA-N [Fe].[Bi].[Sn] Chemical compound [Fe].[Bi].[Sn] GHXLZHHDOCNNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 7
- ZWNQSJPQMSUVSE-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Sn].[In] Chemical compound [Cu].[Sn].[In] ZWNQSJPQMSUVSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 claims description 6
- 238000005219 brazing Methods 0.000 claims description 6
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 4
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 4
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000012297 crystallization seed Substances 0.000 claims 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 239000013543 active substance Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 6
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- CSBHIHQQSASAFO-UHFFFAOYSA-N [Cd].[Sn] Chemical compound [Cd].[Sn] CSBHIHQQSASAFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 229910000925 Cd alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910008348 SnCd Inorganic materials 0.000 description 2
- JWVAUCBYEDDGAD-UHFFFAOYSA-N bismuth tin Chemical compound [Sn].[Bi] JWVAUCBYEDDGAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 230000009118 appropriate response Effects 0.000 description 1
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 229910002058 ternary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- -1 tin making up 99.5% Chemical compound 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
- H01H85/02—Details
- H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
- H01H85/05—Component parts thereof
- H01H85/055—Fusible members
- H01H85/08—Fusible members characterised by the shape or form of the fusible member
- H01H85/11—Fusible members characterised by the shape or form of the fusible member with applied local area of a metal which, on melting, forms a eutectic with the main material of the fusible member, i.e. M-effect devices
Landscapes
- Fuses (AREA)
- Coating With Molten Metal (AREA)
Abstract
Przedmiotem wynalazku jest wk ladka bezpiecz- nikowa, zw laszcza dla bezpieczników niskiego na- pi ecia-wysokiej mocy, zawieraj aca co najmniej jeden element topikowy z substancj a lutownicz a w zbior- niczku elementu no snego, przy czym lut jest na ba- zie cyny, za s element no sny na bazie miedzi. Lut zawiera jako pozbawion a kadmu substancj e czynn a stop cyny z dwoma innymi sk ladnikami, z których pierwszy sk ladnik, którego udzia l w procentach wa- gowych jest wi ekszy ni z drugiego sk ladnika, jednak mniejszy ni z cyny stanowi acej substancj e podstawo- w a, jest tak dobrany, aby obni zy c temperatur e top- nienia lutu, za s drugi sk ladnik, którego udzia l w pro- centach wagowych jest mniejszy, stanowi substan- cja, która nie rozpuszcza si e w cynie, wskutek czego przy ch lodzeniu od stanu ciek lego do stanu sta lego powstaj a zarodki krystalizacji, które powoduj a po- wstanie drobnoziarnistej struktury. Wynalazek doty- czy ponadto sposobu wytwarzania wk ladki bezpiecz- nikowej i substancji lutowniczej. PL PL PL PL
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest wkładka bezpiecznikowa, sposób jej wytwarzania i substancja lutownicza dla wkładek bezpiecznikowych.
Wkładka bezpiecznikowa jest przeznaczona zwłaszcza dla bezpieczników niskiego napięciawysokiej mocy i zawiera co najmniej jeden element topikowy z substancją lutowniczą w zbiorniczku elementu nośnego. Lut jest przy tym na bazie cyny, zaś element nośny na bazie miedzi. Tego rodzaju wkładki bezpiecznikowe są powszechnie dostępne na rynku.
W przypadku wkładek bezpiecznikowych, znajdujących się na rynku, jako substancja lutownicza służy stop cyna-kadm. Zazwyczaj jest to SnCd 80 20, czyli stop zawierający 80 procent wagowych cyny i 20 procent wagowych kadmu. Obecnie dąży się do wyeliminowania kadmu z uwagi na ochronę środowiska. Znane są wkładki bezpiecznikowe, w których element topikowy zawiera substancję lutowniczą z SnBi 95 5. Czasy topienia elementów topikowych, wyposażonych w taki lut, są znacznie bardziej zróżnicowane niż w przypadku typowych lutów SnCd.
Luty wykazują ogólnie tendencję do rozpływania. Aby temu zapobiec, w dostępnych na rynku wkładkach bezpiecznikowych lut jest pokryty warstwą zawierającą silikon. Jednak parametry gaszenia wkładki bezpiecznikowej przy rozkładzie silikonu w związku z obecnością atomów węgla mogą ulec znacznemu pogorszeniu.
Układ złożony z elementu topikowego i lutu musi być w ogólności tak skonstruowany, aby przy dłuższym występowaniu prądów przeciążeniowych lut ulegał miejscowemu stopieniu, nadtapiał materiał swego elementu nośnego, czyli elementu topikowego i przyspieszał tym samym wyłączanie. Mówi się tu zwykle o efekcie „M. Lut powinien przy tym spełniać następujące warunki:
- wystarczająca rozpuszczalność substancji lutowniczej dla materiału elementu topikowego, z reguł y miedzi,
- nie rozpł ywanie się lutu podczas topienia,
- wyeliminowanie mostków lutowniczych pomię dzy koń cami stopionego elementu topikowego.
Jako środek hamujący, który ma zapobiegać rozpływaniu się lutu w przypadku substancji lutowniczej nie zawierającej kadmu, stosuje się powłokę organiczną. Pozwala to wprawdzie zapobiec rozpływaniu się substancji lutowniczych nie zawierających kadmu, jednak termiczny rozkład osnowy organicznej przy topieniu elementu topikowego, powodującego wyłączenie bezpiecznika, może prowadzić do powstania przewodzącej prąd elektryczny, cienkiej warstewki tworzywa sztucznego, co z kolei może utrudniać odcięcie obwodu prądowego.
Problem rozpływania istnieje od chwili, gdy rozpoczęto próby stosowania lutów nie zawierających kadmu.
Celem wynalazku jest opracowanie wkładki bezpiecznikowej, w której na elemencie topikowym zastosowany jest lut nie zawierający kadmu i w której na tyle rozwiązano opisane wyżej problemy, zwłaszcza dotyczące rozproszenia wartości odłączania i rozpływania lutu, że uzyskano dobre parametry, charakteryzujące układy topikowe zawierające kadm.
Wkładka bezpiecznikowa, zwłaszcza dla bezpieczników niskiego napięcia-wysokiej mocy, zawierająca co najmniej jeden element topikowy z substancją lutowniczą w zbiorniczku elementu nośnego, przy czym lut jest na bazie cyny, zaś element nośny na bazie miedzi, przy czym lut zawiera jako pozbawioną kadmu substancję czynną stop cyny z dwoma innymi składnikami, według wynalazku charakteryzuje się tym, że pierwszy składnik, którego udział w procentach wagowych jest większy niż drugiego składnika, jednak mniejszy niż cyny stanowiącej substancję podstawową, jest tak dobrany, aby obniżyć temperaturę topnienia lutu, zaś drugi składnik, którego udział w procentach wagowych jest mniejszy, stanowi substancja, która nie rozpuszcza się w cynie, wskutek czego przy chłodzeniu od stanu ciekłego do stanu stałego powstają zarodki krystalizacji, które powodują powstanie drobnoziarnistej struktury.
Korzystnie substancję lutowniczą elementu topikowego stanowi stop cyna(Sn)-bizmut(Bi)-miedź(Cu), stopu cyna-ind(In)-miedź lub stopu cyna-bizmut-żelazo.
Korzystnie substancję lutowniczą stanowi stop cyna (Sn)-bizmut(Bi)-miedź(Cu), zawierający w procentach wagowych od 60 do 96% Sn, od 3 do 40% Bi, od 0,3 do 5,0% Cu, łącznie 99,5%, oraz resztę w postaci typowych zanieczyszczeń, lub stop cyna(Sn)-ind(In)-miedź(Cu), zawierający w procentach wagowych od 70 do 96% Sn, od 3 do 30% In, od 0,3 do 5,0% Cu, łącznie 99,5%, oraz resztę w postaci typowych zanieczyszczeń.
PL 202 046 B1
Korzystnie substancję lutowniczą stanowi stop cyna-bizmut-miedź, zawierający w procentach wagowych od 89 do 96% Sn, od 3 do 10% Bi, od 0,8 do 2,3% Cu, łącznie 99,5%, oraz resztę w postaci typowych zanieczyszczeń, lub stop cyna-bizmut-miedź, zawierający w procentach wagowych od 69 do 89% Sn, od 10 do 30% Bi, od 0,3 do 10% Cu, łącznie 99,5%, oraz resztę w postaci typowych zanieczyszczeń.
Korzystnie lut jako materiał lutowniczy w zbiorniczku elementu nośnego i/lub element nośny są pokryte warstwą tlenkową.
Korzystnie warstwa tlenkowa jest utworzona termicznie lub chemicznie.
Sposób wytwarzania opisanej powyżej wkładki bezpiecznikowej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że lut elementu topikowego, znajdujący się w zbiorniczku elementu nośnego, i/lub element nośny poddaje się obróbce cieplnej w atmosferze utleniającej, tworząc warstwę tlenkową pochodzenia chemicznego.
Korzystnie utlenianie wykonuje się tylko w obszarze lutu i graniczącego z nim obszaru elementu nośnego.
Sposób wytwarzania opisanej powyżej wkładki bezpiecznikowej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że lut elementu topikowego, znajdujący się w zbiorniczku elementu nośnego, i/lub element nośny obrabia się substancją powinowatą względem lutu i/lub elementu nośnego, tworząc warstwę tlenkową pochodzenia chemicznego.
Korzystnie w przypadku wkładki bezpiecznikowej z lutem na bazie cyny i elementem nośnym na bazie miedzi element topikowy poddaje się obróbce z użyciem roztworu siarczku sodu.
Korzystnie substancję powinowatą względem lutu i/lub elementu nośnego nanosi się pomiędzy walcami chłonnymi i nasyconymi substancją powinowatą.
Korzystnie utlenianie wykonuje się tylko w obszarze lutu i graniczącego z nim obszaru elementu nośnego.
Substancja lutownicza dla wkładek bezpiecznikowych, przy czym lut zawiera jako nie zawierającą kadmu substancję czynną stop cyny z dwoma innymi składnikami, według wynalazku charakteryzuje się tym, że pierwszy składnik, którego udział w procentach wagowych jest większy niż drugiego składnika, jednak mniejszy niż cyny stanowiącej substancję podstawową, jest tak dobrany, aby obniżyć temperaturę topnienia lutu, zaś drugi składnik, którego udział w procentach wagowych jest mniejszy, stanowi substancja, która nie rozpuszcza się w cynie, wskutek czego przy chłodzeniu od stanu ciekłego do stanu stałego powstają zarodki krystalizacji, które powodują powstanie drobnoziarnistej struktury, przy czym substancja lutownicza składa się ze stopu cyna-bizmut-miedź, cyna-ind-miedź lub cyna-bizmut-żelazo.
Korzystnie stop cyna(Sn)-bizmut(Bi)-miedź(Cu) składa się z 10 do 30% wagowych bizmutu i 0,3 do 1,0% wagowych miedzi, łącznie z cyną stanowiących 99,5% wagowych, oraz reszty w postaci typowych zanieczyszczeń.
Według wynalazku zatem lut zawiera tutaj jako substancję czynną stop cyny z dwoma innymi składnikami, przy czym pierwszy składnik, którego udział wagowy jest większy niż drugiego składnika, jednak mniejszy niż udział wagowy cyny stanowiącej substancję podstawową, jest tak dobrany, aby obniżyć temperaturę topnienia lutu. Drugi składnik, którego udział wagowy jest mniejszy, stanowi substancja, która nie rozpuszcza się w cynie, wskutek czego przy chłodzeniu od stanu ciekłego do stanu stałego powstają zarodki krystalizacji, które powodują powstanie drobnoziarnistej struktury i zapobiegają rozrostowi ziarna przy obciążeniu bezpiecznika. Tego rodzaju układ element topikowy-lut można tak dobrać, aby wykazywał podobne parametry rozproszenia, jakie występują przy zastosowaniu kadmu, i odpowiednie czasy zadziałania. Drobnoziarnista struktura sprzyja rozpuszczaniu materiału elementu nośnego, czyli elementu topikowego, co pozwala osiągnąć takie same czasy topienia i takie same parametry topienia, jakie występują w elementach topikowych z typowymi lutami zawierającymi kadm. Proces topienia nie podlega wskutek tego oddzielnej przemianie energii, w związku z czym nie występuje tutaj dodatkowe nagrzewanie.
Następne zadanie, polegające na takim udoskonaleniu wkładki bezpiecznikowej nie zawierającej kadmu, aby wspomóc odporność lutu na rozpływanie, rozwiązano według wynalazku za pomocą wkładki bezpiecznikowej, w której lut, jako materiał lutowniczy w zbiorniczku elementu nośnego i/lub element nośny są pokryte warstwą tlenkową. Warstwa tlenkowa może być utworzona termicznie lub chemicznie. Wystarcza, jeżeli warstwa tlenkowa jest utworzona w obszarze granicznym pomiędzy lutem i elementem nośnym. W praktyce można w połączeniu z typowymi konfiguracjami geometrycznymi
PL 202 046 B1 w obszarze lutu lub w jego pobliż u sterować zwilżaniem elementu nośnego w żądany sposób za pomocą geometrii obszarów utlenionych.
Przedmiotem wynalazku jest także sposób wytwarzania wkładki bezpiecznikowej, w którym lut i/lub element nośny poddaje się obróbce cieplnej w atmosferze utleniającej. Ponadto przewidziany jest sposób wytwarzania wkładki bezpiecznikowej, w którym lut i/lub element nośny obrabia się substancją powinowatą względem lutu i/lub elementu nośnego. Do tego celu nadaje się zwłaszcza roztwór siarczku sodu.
Substancję powinowatą względem lutu i/lub elementu nośnego można nanosić pomiędzy walcami chłonnymi i nasyconymi substancją powinowatą.
Wreszcie postawione przed wynalazkiem zadanie rozwiązano za pomocą substancji lutowniczej, składającej się ze stopu cyna-bizmut-miedź, stopu cyna-ind-miedź lub stopu cyna-bizmut-żelazo. Szczególnie korzystna okazała się substancja lutownicza, która zawiera stop cyna-bizmut-miedź, składający się z 10 do 30% bizmutu i 0,3 do 1,0% miedzi, łącznie z cyną stanowiących 99,5%, oraz reszty w postaci typowych zanieczyszczeń.
Przedmiot wynalazku jest opisany poniżej na podstawie przykładów wykonania i rysunku, na którym fig. 1 ukazuje w postaci wykresów próby topienia, przy czym z lewej strony dla porównania uwidoczniono parametry wyłączania dla typowej substancji lutowniczej cyna-kadm według stanu techniki, uzyskane w kilku próbach; w widocznych z prawej strony rzędach wyników prób ukazane są parametry wyłączania dla stopu cyna-bizmut-miedź przy różnych składach, zaś fig. 2 - przeciwstawienie elementu topikowego, z lewej strony dla nie zawierającego kadmu lutu bez miedzi, z prawej zaś dla lutu zawierającego kadm i lutu na bazie cyny-bizmutu z miedzią, z wąskim miejscem przed zbiorniczkiem lutu po zadziałaniu elementu topikowego i przy nieprzerwanym elemencie topikowym.
Na wykresie z fig. 1 na osi rzędnych naniesiono czas zadziałania elementu topikowego w sekundach aż do przerwania elementu, zaś na osi odciętych stopy cyny z podanymi składnikami oraz ich udziałami. Na wykresie naniesiono wyniki kilku prób. Jak element nośny dla lutu służyła miedź. Stop cyna-kadm służył jako wartość orientacyjna. W stopach nie zawierających kadmu zbadano udziały bizmutu w procentach wagowych 25, 15 i 5% przy obciążeniu prądem fazowym 32A, tutaj równoznacznym 1,6-krotnej wartości prądu nominalnego. Udział miedzi wynosił 0,8%. Udział cyny stanowił uzupełnienie do 99,5%, zaś resztę stanowiły typowe zanieczyszczenia.
Udział pierwszego dodatkowego składnika stopu cyny jest mniejszy niż udział cyny stanowiącej substancję podstawową. Składnik ten obniża temperaturę topnienia lutu. W niniejszym przypadku zastosowano do tego celu bizmut. Drugi składnik, o mniejszej zawartości w procentach wagowych, stanowi substancja, która nie rozpuszcza się w cynie, wskutek czego przy chłodzeniu od stanu ciekłego do stanu stałego powstają zarodki krystalizacji, powodujące powstanie drobnoziarnistej struktury. Tutaj zastosowano miedź. Na wykresie z fig. 1 widoczne są parametry rozproszenia dla każdego ze stopów, zaś dla określonej geometrii elementu topikowego, z wąskim miejscem przed lutem, również czas do zadziałania i do wyłączenia. Czasy te, dla przewidywanego obciążenia prądowego i przy użyciu określonego stopu na lut, można w dużym stopniu regulować poprzez geometrię elementu topikowego i ewentualnie rodzaj i wymiary wąskiego miejsca przed lutem.
Korzystne okazały się wkładki bezpiecznikowe z substancją lutowniczą elementu topikowego ze stopu cyna-bizmut-miedź, cyna-ind-miedź i cyna-bizmut-żelazo.
Szczególnie korzystny okazał się stop cyny, zawierający od 3 do 40 procent wagowych bizmutu i od 0,3 do 5,0 procent wagowych miedzi. Udział cyny wynosił ogólnie uzupełnienie do 99,5%, zaś resztę stanowiły typowe zanieczyszczenia.
Korzystny okazał się również stop cyna-ind-miedź, zawierający w procentach wagowych od 70 do 96% Sn, od 3 do 30% In i od 0,3 do 5,0% Cu.
Spośród stopów cyna-bizmut-miedź szczególnie korzystne okazały się te, których udziały poszczególnych składników w procentach wagowych, mieszczą się w następujących przedziałach:
Sn od 89 do 96%
Bi od 3 do 10% oraz
Cu od 0,8 do 2,3%.
Spośród stopów cyna-bizmut-miedź szczególnie korzystne parametry rozproszenia oraz szczególnie korzystne parametry zadziałania wykazały stopy o następującym składzie w procentach wagowych:
Sn od 69 do 89%
Bi od 10 do 30% oraz
Cu od 0,3 do 1,0%.
PL 202 046 B1
Łącznie 99,5%, reszta w postaci typowych zanieczyszczeń.
Na fig. 2 przedstawione jest w powiększeniu, dla elementu topikowego i takiej samej konfiguracji geometrycznej, nieprzerwane wąskie miejsce przed zbiorniczkiem lutu, przy czym największa szerokość elementu topikowego wynosi w rzeczywistości 14 mm. W lewej części rysunku w miedzianym elemencie topikowym zastosowano dla porównania lut ze stopu cyna-bizmut, zawierający około 75% cyny i 25% bizmutu. Z prawej strony fig. 2 przedstawiona jest sytuacja po przerwaniu elementu topikowego wskutek zadziałania lutu, dla stopu cyna-bizmut-miedź, zawierającego 25% bizmutu, 0,8% miedzi i 73,7% cyny, łącznie 99,5% oraz 5% typowych zanieczyszczeń. Można zobaczyć, że lut i nadtopiony przezeń element topikowy mają na zgładzie drobnoziarnistą strukturę i wyraźne zarysy. Przemiana energii przy topieniu elementu topikowego jest zatem niewielka i uniknięto powstawania pęknięć termicznych.
Korzystne zachowanie trójskładnikowego stopu można dodatkowo wspomóc za pomocą warstewki tlenkowej na lucie w zbiorniczku i/lub na elemencie topikowym, co najmniej w otoczeniu zbiorniczka. Taka warstewka tlenkowa pozwala zapobiec spływaniu topniejącego lutu przy zadziałaniu elementu topikowego we wkładce bezpiecznikowej. Zastosowanie warstewki tlenkowej można wykorzystać do lutów, które same w sobie nie są odporne, niezależnie od typowej budowy lutu względnie stopu służącego jako lut.
Tego rodzaju warstewkę tlenkową można utworzyć cieplnie lub chemicznie. W celu utleniania termicznego lut i/lub element nośny można poddać obróbce w atmosferze utleniającej. Można przy tym zastosować miejscowe działanie ciepła, na przykład przy użyciu kierowanego prowadzenia.
Do obróbki chemicznej nadają się substancje powinowate względem lutu lub elementu nośnego. W przypadku elementu nośnego na bazie miedzi element topikowy można obrabiać przy użyciu roztworu siarczku sodu. W najprostszym przypadku można to zrealizować za pomocą nanoszenia pędzlem lub przy użyciu walców chłonnych, nasączonych substancją powinowatą i przetaczanych po elemencie topikowym w żądanym miejscu. Aby jeszcze skuteczniej zapobiec wypływaniu lutu, wystarcza przeprowadzenie utleniania jedynie w obszarze lutu i graniczącego z nim obszaru elementu nośnego.
Nie zawierające kadmu substancje lutownicze do wkładek bezpiecznikowych mogą stanowić stopy cyna-bizmut-miedź, cyna-ind-miedź lub cyna-bizmut-żelazo. Bez uwzględniania korzystnej konfiguracji geometrycznej elementu topikowego korzystne są przy tym następujące udziały, podane w procentach wagowych: bizmut od 10 do 30%, miedź od 0,3 do 1,0% oraz cyn ę jako uzupe ł nienie do 99,5% i resztę w postaci zanieczyszczeń.
Claims (17)
1. Wkładka bezpiecznikowa, zwłaszcza dla bezpieczników niskiego napięcia-wysokiej mocy, zawierająca co najmniej jeden element topikowy z substancją lutowniczą w zbiorniczku elementu nośnego, przy czym lut jest na bazie cyny, zaś element nośny na bazie miedzi, przy czym lut zawiera jako pozbawioną kadmu substancję czynną stop cyny z dwoma innymi składnikami, znamienna tym, że pierwszy składnik, którego udział w procentach wagowych jest większy niż drugiego składnika, jednak mniejszy niż cyny stanowiącej substancję podstawową, jest tak dobrany, aby obniżyć temperaturę topnienia lutu, zaś drugi składnik, którego udział w procentach wagowych jest mniejszy, stanowi substancja, która nie rozpuszcza się w cynie i tworzy przy chłodzeniu od stanu ciekłego do stanu stałego zarodki krystalizacji, powodując powstanie drobnoziarnistej struktury.
2. Wkładka bezpiecznikowa według zastrz. 1, znamienna tym, że substancję lutowniczą elementu topikowego stanowi stop cyna(Sn)-bizmut(Bi)-miedź(Cu), stopu cyna-ind(In)-miedź lub stopu cyna-bizmut-żelazo.
3. Wkładka bezpiecznikowa według zastrz. 2, znamienna tym, że substancję lutowniczą stanowi stop cyna (Sn)-bizmut(Bi)-miedź(Cu), zawierający w procentach wagowych od 60 do 96% Sn, od 3 do 40% Bi, od 0,3 do 5,0% Cu, łącznie 99,5%, oraz resztę w postaci typowych zanieczyszczeń.
4. Wkładka bezpiecznikowa według zastrz. 2, znamienna tym, że substancję lutowniczą stanowi stop cyna (Sn)-ind(In)-miedź(Cu), zawierający w procentach wagowych od 70 do 96% Sn, od 3 do 30% In, od 0,3 do 5,0% Cu, łącznie 99,5%, oraz resztę w postaci typowych zanieczyszczeń.
5. Wkładka bezpiecznikowa według zastrz. 3, znamienna tym, że substancję lutowniczą stanowi stop cyna-bizmut-miedź, zawierający w procentach wagowych od 89 do 96% Sn, od 3 do 10% Bi, od 0,8 do 2,3% Cu, łącznie 99,5%, oraz resztę w postaci typowych zanieczyszczeń.
PL 202 046 B1
6. Wkładka bezpiecznikowa według zastrz. 3, znamienna tym, że substancję lutowniczą stanowi stop cyna-bizmut-miedź, zawierający w procentach wagowych od 69 do 89% Sn, od 10 do 30% Bi, od 0,3 do 10% Cu, łącznie 99,5%, oraz resztę w postaci typowych zanieczyszczeń.
7. Wkładka bezpiecznikowa według zastrz. 1, znamienna tym, że lut jako materiał lutowniczy w zbiorniczku elementu nośnego i/lub element nośny są pokryte warstwą tlenkową.
8. Wkładka bezpiecznikowa według zastrz. 7, znamienna tym, że warstwę tlenkową stanowi warstwa otrzymana termicznie.
9. Wkładka bezpiecznikowa według zastrz. 7, znamienna tym, że warstwę tlenkową stanowi warstwa otrzymana chemicznie.
10. Sposób wytwarzania wkładki bezpiecznikowej, zwłaszcza dla bezpieczników niskiego napięcia-wysokiej mocy, zawierającej co najmniej jeden element topikowy z substancją lutowniczą w zborniczku elementu noś nego, przy czym lut jest na bazie cyny, zaś element noś ny na bazie miedzi, przy czym lut zawiera jako pozbawioną kadmu substancję czynną stop cyny z dwoma innymi składnikami, znamienny tym, że pierwszy składnik, którego udział w procentach wagowych jest większy niż drugiego składnika, jednak mniejszy niż cyny stanowiącej substancję podstawową, dobiera się tak, aby obniżyć temperaturę topnienia lutu, zaś jako drugi składnik, którego udział w procentach wagowych jest mniejszy, stosuje się substancję, która nie rozpuszcza się w cynie i tworzy przy chłodzeniu od stanu ciekłego do stanu stałego zarodki krystalizacji, powodując powstanie drobnoziarnistej struktury, przy czym lut elementu topikowego, znajdujący się w zbiorniczku elementu nośnego, i/lub element nośny poddaje się obróbce cieplnej w atmosferze utleniającej, tworząc warstwę tlenkową pochodzenia chemicznego.
11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że utlenianie wykonuje się tylko w obszarze lutu i graniczącego z nim obszaru elementu nośnego.
12. Sposób wytwarzania wkładki bezpiecznikowej, zwłaszcza dla bezpieczników niskiego napięcia-wysokiej mocy, zawierającej co najmniej jeden element topikowy z substancją lutowniczą w zbiorniczku elementu noś nego, przy czym lut jest na bazie cyny, zaś element noś ny na bazie miedzi, przy czym lut zawiera jako pozbawioną kadmu substancję czynną stop cyny z dwoma innymi składnikami, znamienny tym, że pierwszy składnik, którego udział w procentach wagowych jest większy niż drugiego składnika, jednak mniejszy niż cyny stanowiącej substancję podstawową, dobiera się tak, aby obniżyć temperaturę topnienia lutu, zaś jako drugi składnik, którego udział w procentach wagowych jest mniejszy, stosuje się substancję, która nie rozpuszcza się w cynie i tworzy przy chłodzeniu od stanu ciekłego do stanu stałego zarodki krystalizacji, powodując powstanie drobnoziarnistej struktury, przy czym lut elementu topikowego, znajdujący się w zbiorniczku elementu nośnego, i/lub element nośny obrabia się substancją powinowatą względem lutu i/lub elementu nośnego, tworząc warstwę tlenkową pochodzenia chemicznego.
13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że w przypadku wkładki bezpiecznikowej z lutem na bazie cyny i elementem nośnym na bazie miedzi element topikowy poddaje się obróbce z użyciem roztworu siarczku sodu.
14. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że substancję powinowatą względem lutu i/lub elementu nośnego nanosi się pomiędzy walcami chłonnymi i nasyconymi substancją powinowatą.
15. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że utlenianie wykonuje się tylko w obszarze lutu i graniczącego z nim obszaru elementu nośnego.
16. Substancja lutownicza dla wkładek bezpiecznikowych, przy czym lut zawiera jako nie zawierającą kadmu substancję czynną stop cyny z dwoma innymi składnikami, znamienna tym, że pierwszy składnik, którego udział w procentach wagowych jest większy niż drugiego składnika, jednak mniejszy niż cyny stanowiącej substancję podstawową, jest tak dobrany, aby obniżyć temperaturę topnienia lutu, zaś drugi składnik, którego udział w procentach wagowych jest mniejszy, stanowi substancja, która nie rozpuszcza się w cynie, wskutek czego przy chłodzeniu od stanu ciekłego do stanu stałego powstają zarodki krystalizacji, które powodują powstanie drobnoziarnistej struktury, przy czym substancja lutownicza składa się ze stopu cyna-bizmut-miedź, cyna-ind-miedź lub cyna-bizmut-żelazo.
17. Substancja lutownicza według zastrz. 16, znamienna tym, że stop cyna(Sn)-bizmut(Bi)-miedź(Cu) składa się z 10 do 30% wagowych bizmutu i 0,3 do 1,0% wagowych miedzi, łącznie z cyną stanowiących 99,5% wagowych, oraz reszty w postaci typowych zanieczyszczeń.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP00119932A EP1189252A1 (de) | 2000-09-13 | 2000-09-13 | Sicherungseinsatz, Verfahren zu seiner Herstellung und Lotsubstanz |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL362409A1 PL362409A1 (pl) | 2004-11-02 |
| PL202046B1 true PL202046B1 (pl) | 2009-05-29 |
Family
ID=8169826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL362409A PL202046B1 (pl) | 2000-09-13 | 2001-09-11 | Wkładka bezpiecznikowa, sposób jej wytwarzania i substancja lutownicza dla wkładek bezpiecznikowych |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7109839B2 (pl) |
| EP (2) | EP1189252A1 (pl) |
| CN (1) | CN100350539C (pl) |
| AT (1) | ATE395715T1 (pl) |
| BR (1) | BRPI0113834B1 (pl) |
| CZ (1) | CZ299341B6 (pl) |
| DE (1) | DE50113976D1 (pl) |
| ES (1) | ES2302752T3 (pl) |
| HU (1) | HU226335B1 (pl) |
| PL (1) | PL202046B1 (pl) |
| SI (1) | SI1317763T1 (pl) |
| WO (1) | WO2002023575A1 (pl) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005171371A (ja) * | 2003-12-15 | 2005-06-30 | Uchihashi Estec Co Ltd | 合金型温度ヒューズ及び温度ヒューズエレメント用線材 |
| RS75404A (en) * | 2004-01-15 | 2006-12-15 | Eti Elektroelement D.D. | Lowfusible alloys of tin, bismuth and antimonate for fusible elements of lowvoltage fuses |
| DE102006040661A1 (de) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Robert Bosch Gmbh | Strom-Überlastschutz eines Bürstenapparates |
| DE102007014334A1 (de) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Robert Bosch Gmbh | Schmelzlegierungselement, Thermosicherung mit einem Schmelzlegierungselement sowie Verfahren zum Herstellen einer Thermosicherung |
| US8454254B2 (en) | 2007-11-28 | 2013-06-04 | Kinesis Corporation | Support accessory for split keyboard |
| KR20090090161A (ko) * | 2008-02-20 | 2009-08-25 | 삼성전자주식회사 | 전기적 퓨즈 소자 |
| KR20090112390A (ko) * | 2008-04-24 | 2009-10-28 | 삼성전자주식회사 | 전기적 퓨즈 소자 |
| JP7231527B2 (ja) * | 2018-12-28 | 2023-03-01 | ショット日本株式会社 | 保護素子用ヒューズ素子およびそれを利用した保護素子 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2703352A (en) * | 1953-08-13 | 1955-03-01 | Chase Shawmut Co | Fuse and fuse link of the time lag type |
| DE1035749B (de) * | 1955-08-23 | 1958-08-07 | Licencia Talalmanyokat | UEberstromtraege Schmelzsicherung |
| US3236976A (en) * | 1961-06-22 | 1966-02-22 | Gen Electric | Fuse device |
| CA868830A (en) * | 1967-12-16 | 1971-04-20 | A. Ibscher Rolf | Ternary fusible alloy |
| DE2551627A1 (de) * | 1975-11-18 | 1977-06-02 | Borchart Hans F Dipl Ing | Schmelzleiter fuer traege elektrische schmelzsicherungen |
| CS265255B1 (cs) * | 1987-03-02 | 1989-10-13 | Jindrich Kadlec | Tavný vodič elektrické výkonové pojistky |
| CS363190A2 (en) * | 1989-07-24 | 1991-08-13 | Schrack Telecom | Thermal cut-out |
| JP2747877B2 (ja) * | 1993-10-28 | 1998-05-06 | 矢崎総業株式会社 | 遅断ヒューズ及びその製造方法 |
| WO1997000753A1 (fr) * | 1995-06-20 | 1997-01-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Metal d'apport de brasage, composant electronique soude et plaque de circuit electronique |
| JP3242835B2 (ja) * | 1996-03-29 | 2001-12-25 | 矢崎総業株式会社 | ヒューズ及びその製造方法 |
| GB9701819D0 (en) * | 1997-01-29 | 1997-03-19 | Alpha Fry Ltd | Lead-free tin alloy |
| US6160471A (en) * | 1997-06-06 | 2000-12-12 | Littlelfuse, Inc. | Fusible link with non-mechanically linked tab description |
| JPH1125829A (ja) * | 1997-07-04 | 1999-01-29 | Yazaki Corp | 温度ヒューズ及び車両用ワイヤハーネスの異常検出装置 |
| US6064293A (en) * | 1997-10-14 | 2000-05-16 | Sandia Corporation | Thermal fuse for high-temperature batteries |
| EP0935273A3 (de) * | 1998-02-04 | 2000-03-22 | Lindner GmbH | Schmelzleiter für einen elektrischen Sicherungseinsatz |
| JP2000073154A (ja) * | 1998-08-27 | 2000-03-07 | Totoku Electric Co Ltd | はんだめっき線 |
| EP1134769A1 (en) * | 2000-03-08 | 2001-09-19 | Cooper Bussmann UK Limited | A method of applying M-effect material |
| DE10022241A1 (de) * | 2000-05-08 | 2001-11-15 | Abb Research Ltd | Schmelzleiter und Verfahren zu seiner Herstellung sowie Sicherungsleiter und Sicherung |
| JP2001325867A (ja) * | 2000-05-18 | 2001-11-22 | Sorudaa Kooto Kk | 温度ヒューズおよび温度ヒューズ素子用線材 |
-
2000
- 2000-09-13 EP EP00119932A patent/EP1189252A1/de not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-09-11 CN CNB018156037A patent/CN100350539C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2001-09-11 CZ CZ20031036A patent/CZ299341B6/cs not_active IP Right Cessation
- 2001-09-11 EP EP01980371A patent/EP1317763B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-11 WO PCT/EP2001/010499 patent/WO2002023575A1/de active IP Right Grant
- 2001-09-11 AT AT01980371T patent/ATE395715T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-09-11 BR BRPI0113834A patent/BRPI0113834B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2001-09-11 DE DE50113976T patent/DE50113976D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-11 ES ES01980371T patent/ES2302752T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-11 PL PL362409A patent/PL202046B1/pl not_active IP Right Cessation
- 2001-09-11 HU HU0300734A patent/HU226335B1/hu not_active IP Right Cessation
- 2001-09-11 SI SI200130845T patent/SI1317763T1/sl unknown
- 2001-09-11 US US10/380,238 patent/US7109839B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7109839B2 (en) | 2006-09-19 |
| WO2002023575A1 (de) | 2002-03-21 |
| CZ299341B6 (cs) | 2008-06-25 |
| EP1317763B1 (de) | 2008-05-14 |
| ATE395715T1 (de) | 2008-05-15 |
| HUP0300734A3 (en) | 2005-12-28 |
| EP1189252A1 (de) | 2002-03-20 |
| BR0113834A (pt) | 2004-09-28 |
| PL362409A1 (pl) | 2004-11-02 |
| US20040027226A1 (en) | 2004-02-12 |
| BRPI0113834B1 (pt) | 2015-09-15 |
| CN100350539C (zh) | 2007-11-21 |
| CZ20031036A3 (cs) | 2003-09-17 |
| HUP0300734A2 (hu) | 2003-09-29 |
| SI1317763T1 (sl) | 2008-10-31 |
| ES2302752T3 (es) | 2008-08-01 |
| CN1455942A (zh) | 2003-11-12 |
| EP1317763A1 (de) | 2003-06-11 |
| HU226335B1 (en) | 2008-09-29 |
| DE50113976D1 (de) | 2008-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3599101B2 (ja) | はんだ、それを使用したプリント配線基板の表面処理方法及びそれを使用した電子部品の実装方法 | |
| KR102207301B1 (ko) | 고신뢰성의 무연 납땜 합금 | |
| EP0985486B1 (en) | Leadless solder | |
| TWI642510B (zh) | 焊料組成物，車輛玻璃組件及形成焊料合金之方法 | |
| JP3544904B2 (ja) | はんだ、それを使用したプリント配線基板の表面処理方法及びそれを使用した電子部品の実装方法 | |
| EP1043112A1 (en) | Lead-free solder | |
| JPH1034376A (ja) | 無鉛はんだ | |
| US20070172381A1 (en) | Lead-free solder with low copper dissolution | |
| JP2019520985A6 (ja) | 高信頼性鉛フリーはんだ合金 | |
| TWI742813B (zh) | 高溫超高可靠性合金 | |
| US6075434A (en) | Fusible element for an electrical fuse | |
| JP4135268B2 (ja) | 無鉛はんだ合金 | |
| PL202046B1 (pl) | Wkładka bezpiecznikowa, sposób jej wytwarzania i substancja lutownicza dla wkładek bezpiecznikowych | |
| US20040115088A1 (en) | Lead-free solder | |
| JP3353662B2 (ja) | はんだ合金 | |
| JP3736819B2 (ja) | 無鉛はんだ合金 | |
| WO2005099961A1 (en) | Lead-free, bismuth-free solder alloy powders and pastes and methods of production thereof | |
| JP4076182B2 (ja) | 無鉛はんだ合金 | |
| JP2000343273A (ja) | はんだ合金 | |
| JPH09206983A (ja) | はんだ材料 | |
| DE1290239B (de) | Elektrische Schmelzsicherung | |
| CZ13299U1 (cs) | Tavný vodič elektrické tavné pojistky s pájkovou substancí | |
| JP2529364B2 (ja) | ヒュ―ズ用導体 | |
| JP2003001483A (ja) | 半田および半田付け物品 | |
| CS209651B1 (cs) | Pojistkový tavný vodič a způsob jeho výroby |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20130911 |