JP2001266723A - 合金型温度ヒュ−ズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】作動温度が１２５℃〜１３５℃の範囲で、環境
保全の要請を充足し、ヒュ−ズエレメント径をほぼ３０
０μｍφ程度に極細化し得、自己発熱をよく抑えて正確
に作動させ得る合金型温度ヒュ−ズを提供する。 【解決手段】低融点可溶合金をヒュ−ズエレメントとす
る温度ヒュ−ズにおいて、低融点可溶合金の合金組成
が、Ｓｎ３３〜４３重量％、Ｉｎ０．５〜１０重量％、
残部Ｂｉである。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

【０００１】本発明は、作動温度が１２５℃〜１３５℃
の合金型温度ヒュ−ズに関するものである。

【従来の技術】

【０００２】合金型温度ヒュ−ズにおいては、フラック
スを塗布した低融点可溶合金片をヒュ−ズエレメントと
しており、保護すべき電気機器に取り付けて使用され
る。

【０００３】この場合、電気機器がその異常時に発熱す
ると、その発生熱により低融点可溶合金片が液相化さ
れ、その溶融金属がフラックスとの共存下、表面張力に
より球状化され、球状化の進行により分断されて機器へ
の通電が遮断される。

【０００４】上記低融点可溶合金に要求される要件の一
つは、固相線と液相線との間の固液共存域が狭いことで
ある。すなわち、通常、合金においては、固相線と液相
線との間に固液共存域が存在し、この領域においては、
液相中に固相粒体が分散した状態にあり、液相様の性質
も備えているために、上記の球状化分断が発生する可能
性があり、従って、液相線温度（この温度をＴとする）
以前に固液共存域に属する温度範囲（ΔＴとする）で、
低融点可溶合金片が球状化分断される可能性がある。而
して、かかる低融点可溶合金片を用いた温度ヒュ−ズに
おいては、ヒュ−ズエレメント温度が（Ｔ−ΔＴ）〜Ｔ
となる温度範囲で動作するものとして取り扱わなければ
ならず、従って、ΔＴが小であるほど、すなわち、固液
共存域が狭いほど、温度ヒュ−ズの作動温度範囲のバラ
ツキを小として、温度ヒュ−ズを所定の設定温度で作動
させることができる。従って、温度ヒュ−ズのヒュ−ズ
エレメントとして使用される合金には、まず固液共存域
が狭いことが要求される。

【０００５】更に、近来、電子電気機器の小型化に伴
い、温度ヒュ−ズにおいても小型化が要求され、かかる
小型化に対処するために、例えば、３００μｍφという
細線加工性が要求される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】作動温度が１２５℃〜
１３５℃の汎用の合金型温度ヒュ−ズのヒュ−ズエレメ
ントとしては、固液共存域が１３０℃前後で、その領域
の巾が温度ヒュ−ズの作動上許容できる範囲、通常４℃
以内にあることが要求され、かかる合金としては、１２
８℃共晶のＩｎ−Ｃｄ合金（Ｉｎ７５重量％，Ｃｄ２５
重量％）やＳｎ−Ｔｌ−Ｃｄ合金（Ｓｎ４６重量％，Ｔ
ｌ３７重量％，Ｃｄ１７重量％）、１３０℃共晶のＢｉ
−Ｓｎ−Ｚｎ合金（Ｂｉ５６重量％，Ｓｎ４０重量％，
Ｚｎ４重量％）が知られている。しかしながら、１２８
℃共晶のＩｎ−Ｃｄ合金及びＳｎ−Ｔｌ−Ｃｄ合金にお
いては、生態に有害なＣｄやＴｌを含有しており、環境
保全の面から不適当である。また、１３０℃共晶のＢｉ
−Ｓｎ−Ｚｎ合金では、酸化され易く、反応性に富むＺ
ｎを含有しているため、酸化やヒュ−ズエレメント塗布
フラックスとの反応が促進され、経時変化による作動不
良が懸念される。

【０００７】従来、上記の有害金属や反応性金属を含有
しない合金型温度ヒュ−ズのヒュ−ズエレメントとし
て、Ｓｎ−Ｉｎ−Ｂｉの三元合金が知られているが、動
作温度が違うばかりでなく、延性が合金強度に比べて大
きいため、従来の合金型温度ヒュ−ズで用いているヒュ
−ズエレメント径５００μｍφ以上の加工は可能であっ
ても、前記３００μｍφといった細線化は難しい。

【０００８】かかる現況下、本発明者において、Ｂｉ−
Ｓｎ−Ｉｎの三元合金をヒュ−ズエレメント組成とし、
作動温度が１２５℃〜１３５℃の範囲で、ヒュ−ズエレ
メント径をほぼ３００μｍφ程度に極細化し得、自己発
熱をよく抑えて正確に作動させ得る合金型温度ヒュ−ズ
を開発すべく鋭意検討したところ、Ｓｎ３３〜４３重量
％、Ｉｎ０．５〜１０重量％、残部Ｂｉの合金組成によ
って、その目的を達成できることを知った。

【０００９】本発明の目的は、かかる成果を基礎とし
て、作動温度が１２５℃〜１３５℃の範囲で、環境保全
の要請を充足し、ヒュ−ズエレメント径をほぼ３００μ
ｍφ程度に極細化し得、自己発熱をよく抑えて正確に作
動させ得る合金型温度ヒュ−ズを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
合金型温度ヒュ−ズは、低融点可溶合金をヒュ−ズエレ
メントとする温度ヒュ−ズにおいて、低融点可溶合金の
合金組成が、Ｓｎ３３〜４３重量％、Ｉｎ０．５〜１０
重量％、残部Ｂｉであることを特徴とする構成である。
本発明の請求項２に係る合金型温度ヒュ−ズは、低融点
可溶合金をヒュ−ズエレメントとする温度ヒュ−ズにお
いて、低融点可溶合金の合金組成が、Ｓｎ３３〜４３重
量％、Ｉｎ０．５〜１０重量％、残部Ｂｉの１００重量
部にＡｇが０．５〜３．５重量部添加された組成である
ことを特徴とする構成であり、Ａｇの添加により、比抵
抗を低減できると共に動作温度を殆ど変えずに固液共存
領域の巾を狭めて作動温度のバラツキをより一層に抑制
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係る合金型温度ヒュ−ズ
において、ヒュ−ズエレメントには、外径２００μｍφ
〜５００μｍφ、好ましくは２５０μｍφ〜３５０μｍ
φの円形線、または当該円形線と同一断面積の扁平線を
使用できる。

【００１２】このヒュ−ズエレメントの合金は、Ｓｎ３
３〜４３重量％、Ｉｎ０．５〜１０重量％、残部Ｂｉ、
好ましくはＳｎ３８〜４２重量％、Ｉｎ２〜７重量％、
残部Ｂｉであり、基準組成は、Ｂｉ５４．８重量％，Ｓ
ｎ４１．３重量％，Ｉｎ３．９重量％であり，その液相
線温度は１３１℃，固液共存域巾は４℃である。

【００１３】前記Ｂｉ及びＳｎにより融点が１４０℃付
近にされ、かつ細線の線引きに必要な充分な延性が与え
られ、Ｉｎにより、融点が１２３℃〜１３３℃の固液共
存域に設定される。Ｉｎが１０重量％を越えると、延性
が過度になり、３００μｍという細線の線引きが至難と
なる。温度ヒュ−ズのヒュ−ズエレメントと機器との間
には、その間の熱抵抗のために約２℃の温度差が生じる
から、この基準組成を使用した温度ヒュ−ズの作動温度
は１２５℃〜１３５℃である。前記ヒュ−ズエレメント
の抵抗率は、ほぼ５０μΩ・ｃｍである。

【００１４】上記合金組成１００重量部にＡｇを０．５
〜３．５重量部添加することにより、比抵抗を前記より
も低くすることができ、例えば、３．５重量部添加する
ことにより、１０％程度低くできる。

【００１５】本発明に係る温度ヒュ−ズのヒュ−ズエレ
メントは、合金母材の線引きにより製造され、断面丸形
のまま、または、さらに扁平に圧縮加工して使用でき
る。

【００１６】図１は、本発明に係るテ−プタイプの合金
型温度ヒュ−ズを示し、厚み１００〜３００μｍのプラ
スチックベ−スフィルム４１に厚み１００〜２００μｍ
の帯状リ−ド導体１，１を接着剤または融着により固着
し、帯状リ−ド導体間に線径２５０μｍφ〜５００μｍ
φのヒュ−ズエレメント２を接続し、このヒュ−ズエレ
メント２にフラツクス３を塗布し、このフラツクス塗布
ヒュ−ズエレメントを厚み１００〜３００μｍのプラス
チックカバ−フィルム４１の接着剤または融着による固
着で封止してある。

【００１７】本発明に係る合金型温度ヒュ−ズは、筒型
ケ−スタイプ、ケ−ス型ラジアルタイプ、基板タイプ、
樹脂モ−ルドラジアルタイプの形式で実施することもで
きる。図２は筒型ケ−スタイプを示し、一対のリ−ド線
１，１間に低融点可溶合金片２を接続し、該低融点可溶
合金片２上にフラックス３を塗布し、このフラックス塗
布低融点可溶合金片上に耐熱性・良熱伝導性の絶縁筒
４、例えば、セラミックス筒を挿通し、該絶縁筒４の各
端と各リ−ド線１との間を常温硬化の接着剤、例えば、
エポキシ樹脂で封止してある。

【００１８】図３はケ−ス型ラジアルタイプを示し、並
行リ−ド導体１，１の先端部間にヒュ−ズエレメント２
を溶接により接合し、ヒュ−ズエレメント２にフラック
ス３を塗布し、このフラックス塗布ヒュ−ズエレメント
を一端開口の絶縁ケ−ス４、例えばセラミックスケ−ス
で包囲し、この絶縁ケ−ス４の開口をエポキシ樹脂等の
封止材５で封止してある。

【００１９】図４は基板タイプを示し、絶縁基板４、例
えばセラミックス基板上に一対の膜電極１，１を導電ペ
−スト（例えば銀ペ−スト）の印刷焼付けにより形成
し、各電極１にリ−ド導体１１を溶接等により接続し、
電極１，１間にヒュ−ズエレメント２を溶接により接合
し、ヒュ−ズエレメント２にフラックス３を塗布し、こ
のフラックス塗布ヒュ−ズエレメントを封止材４例えば
エポキシ樹脂で封止してある。

【００２０】図５は樹脂モ−ルドラジアルタイプを示
し、並行リ−ド導体１，１の先端部間にヒュ−ズエレメ
ント２を溶接により接合し、ヒュ−ズエレメント２にフ
ラックス３を塗布し、このフラックス塗布ヒュ−ズエレ
メントを樹脂液ディッピングにより樹脂モ−ルド５して
ある。

【００２１】また、通電式発熱体付きヒュ−ズ、例え
ば、基板タイプの合金型温度ヒュ−ズの絶縁基板に抵抗
体（膜抵抗）を付設し、機器の異常時、抵抗体を通電発
熱させ、その発生熱で低融点可溶合金片を溶断させる抵
抗付きの基板型ヒュ−ズの形式で実施することもでき
る。

【００２２】上記のフラックスには、通常、融点がヒュ
−ズエレメントの融点よりも低いものが使用され、例え
ば、ロジン９０〜６０重量部、ステアリン酸１０〜４０
重量部、活性剤０〜３重量部を使用できる。この場合、
ロジンには、天然ロジン、変性ロジン（例えば、水添ロ
ジン、不均化ロジン、重合ロジン）またはこれらの精製
ロジンを使用でき、活性剤には、ジエチルアミンの塩酸
塩や臭化水素酸塩等を使用できる。

【００２３】

【実施例】〔実施例１〕Ｂｉ５４．８重量％，Ｓｎ４
１．３重量％，Ｉｎ３．９重量％の合金組成の母材を線
引きして直径３００μｍφの線に加工した。１ダイスに
ついての引落率を６．５％とし、線引き速度を４５ｍ／
ｍｉｎとしたが、断線は皆無であった。この線の抵抗率
を測定したところ、５０μΩ・ｃｍであった。この線を
長さ４ｍｍに切断してヒュ−ズエレメントとし、テ-プ
タイプの温度ヒュ−ズを作成した。フラックスには、ロ
ジン８０重量部，ステアリン酸２０重量部，ジエチルア
ミン臭化水素酸塩１重量部の組成物を使用し、プラスチ
ックベ−スフィルム及びプラスチックカバ−フィルムに
は厚み２００μｍのホリエチレンテレフタレ−トフィル
ムを使用した。

【００２４】この実施例品５０箇を、０．１アンペアの
電流を通電しつつ、昇温速度１℃／分のオイルバスに浸
漬し、溶断による通電遮断時のオイル温度を測定したと
ころ、１３１℃±１℃の範囲内であった。また、上記し
た合金組成の範囲内であれば、動作温度を１３０℃を中
心として±５℃の範囲内に納めることができた。

【００２５】なお、Ｉｎを１１重量％以上にして直径３
００μｍφの線引きを試みたが、合金の延性が大きく、
至難であった。

【００２６】〔実施例２〕Ｂｉ５２．８重量％，Ｓｎ３
９．９重量％，Ｉｎ３．８重量％，Ａｇ３．４重量％の
合金組成の母材を線引きして直径３００μｍφの線に加
工した。１ダイスについての引落率を６．５％とし、線
引き速度を４５ｍ／ｍｉｎとしたが、断線は皆無であっ
た。この線の抵抗率を測定したところ、４５μΩ・ｃｍ
であった。この線を長さ４ｍｍに切断してヒュ−ズエレ
メントとし、実施例１と同様のテ−プタイプの温度ヒュ
−ズを作成した。

【００２７】この実施例品５０箇を、０．１アンペアの
電流を通電しつつ、昇温速度１℃／分のオイルバスに浸
漬し、溶断による通電遮断時のオイル温度を測定したと
ころ、１３０℃±１℃の範囲内であった。また、上記し
た合金組成の範囲内であれば、動作温度を１３０℃を中
心として±４℃の範囲内に納めることができた。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、生態に影響のないＳｎ
−Ｂｉ−Ｉｎ系の低融点可溶合金母材の能率のよい線引
きで３００μｍφクラスの極細線ヒュ−ズエレメントを
製造し、このヒュ−ズエレメントを用いて動作温度が１
２５℃〜１３５℃で、かつ自己発熱による作動誤差を充
分に防止できる合金型温度ヒュ−ズを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る合金型温度ヒュ−ズの一例を示す
図面である。

【図２】本発明に係る合金型温度ヒュ−ズの上記とは別
の例を示す図面である。

【図３】本発明に係る合金型温度ヒュ−ズの上記とは別
の例を示す図面である。

【図４】本発明に係る合金型温度ヒュ−ズの上記とは別
の例を示す図面である。

【図５】本発明に係る合金型温度ヒュ−ズの上記とは別
の例を示す図面である。

【符号の説明】

２ ヒュ−ズエレメント

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】低融点可溶合金をヒュ−ズエレメントとす
   る温度ヒュ−ズにおいて、低融点可溶合金の合金組成
   が、Ｓｎ３３〜４３重量％、Ｉｎ０．５〜１０重量％、
   残部Ｂｉであることを特徴とする合金型温度ヒュ−ズ。
2. 【請求項２】低融点可溶合金をヒュ−ズエレメントとす
   る温度ヒュ−ズにおいて、低融点可溶合金の合金組成
   が、Ｓｎ３３〜４３重量％、Ｉｎ０．５〜１０重量％、
   残部Ｂｉの１００重量部にＡｇが０．５〜３．５重量部
   添加された組成であることを特徴とする合金型温度ヒュ
   −ズ。