JP3901028B2 - 鉛フリー温度ヒューズ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保護素子に関するもので、詳しくは、電気・電子機器等に使用され、特定温度で溶融する低融点可溶合金を用いた温度ヒュ−ズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気・電子機器等を過熱損傷から保護する保護素子として、特定温度で動作して回路を遮断する温度ヒューズが用いられている。可溶合金型温度ヒューズは、感温材として特定温度で溶融する低融点合金を用いて、この低融点合金に通電し、周囲温度の過昇により低融点合金が溶融して回路を遮断するものである。
【０００３】
通常、従来の可溶合金型温度ヒューズは両端に端子リードを接続した低融点可溶合金を絶縁ケースに収納して端子リードの導出部を封止して構成される。さらに、低融点可溶合金と抵抗体とを具備し、抵抗体への通電加熱により低融点可溶合金を強制的に溶断させる抵抗内蔵型温度ヒューズと称される保護素子もある。
【０００４】
上記の可溶合金型温度ヒュ−ズは、保温コタツ、炊飯器等の家電製品、液晶テレビや複写機等のＯＡ機器、照明機器などに保護素子として用いられている。この内８０〜８９℃の範囲の動作温度を有する可溶合金には、従来４８Ｂｉ−３０Ｐｂ−１５Ｓｎ−７Ｉｎ（質量％）四元合金（８４℃）や４２〜５０Ｉｎ，１０〜１５Ｃｄ，０．８〜５Ｚｎ，残Ｓｎ（質量％）四元合金（８５℃）など人体に有害な重金属である鉛やカドミウムを１０質量％以上含有する物であった。最近、廃棄された電気・電子機器から雨水などの作用により有害金属が溶出し、地下水に深刻な汚染をもたらしていることが、地球環境上の問題となり改良が必要とされている。
【０００５】
温度ヒューズの可溶合金は、特定の温度で液状化を進行させ球状化に導き溶断させる必要上、できれば単一の溶融点を持つ共晶合金組成が好ましい。さらに、電源回路に直列に実装される温度ヒューズの特性上から、かかる温度ヒューズの内部抵抗値は長期の高温保管によっても変化せず10mΩ以下であることが、省エネルギーの面や動作温度の安定性の上からも望ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、PbやCdによる問題を生じないように、上記した可溶合金にPb及びCdを使用しない環境対応型の可溶合金型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】
本発明の請求項１に関る可溶合金型温度ヒュ−ズは、感温素子にＢｉが５７質量％、Ｉｎが２６質量％、残部Ｓｎが１７質量％の組成からなる可溶合金を使用するものである。すなわち、Ｂｉを５０〜６０質量％、Ｉｎが２０〜３０質量％、残部Ｓｎであって、上記特定の組成からなる可溶合金を使用することで７５〜８５℃の動作温度を有する可溶合金型温度ヒュ−ズを可能としたものである。
【０００８】
上記の可溶合金には、Bi−In−Snの三元合金よりも一段と、線の塑性加工性を向上させる目的で動作温度に支障をきたすことなく請求項２に記載する範囲でCuを添加することもできる。
【０００９】
上記の可溶合金には、Bi−In−Snの三元合金よりも一段と、内部抵抗を低減させる目的で動作温度に支障をきたすことなく請求項３に記載する範囲でAgを添加することもできる。
【００１０】
請求項１の母材合金に対するCuとAgの添加効果を比較すると、共に母材合金の塑性向上させ、内部抵抗を低減させ得るが、Cuは線の塑性加工性を向上させる効果が顕著であり、一方、Agについては線の内部抵抗を低減させる効果により優れていることがわかった。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明はアキシャル型温度ヒューズ、ラジアル型温度ヒューズ、薄型温度ヒューズ、抵抗内蔵型ヒューズ等に使用でき、特定の型式に限定されるものではないが、以下に実施形態の一例としてアキシャル型温度ヒューズの実施例を用いて説明する。
【００１２】
図１は、温度ヒューズの実施形態を示し、アキシャル型温度ヒューズの断面図である。
１，２：端子リード（Sn-Cuめっき銅線）
３：可溶合金
４：フラックス（ロジン、ワックス、活性剤）
５：絶縁物のケース（アルミナセラミック碍管）
６，７：封止樹脂（エポキシ樹脂）
【００１６】
実施形態は、Sn-Cuめっき銅線からなる端子リ−ド１，２に、可溶合金３を抵抗溶接により接合した後、可溶合金４をロジン、ワックス、活性剤からなるフラックス４で被覆し、アルミナセラミック碍管５中に挿入して、エポキシ系封止樹脂６，７によりケース端部を封止して形成できる。なお、端子リ−ド１,２のSn-Cuめっき銅線は、必要に応じてAgめっき銅線、Snめっき銅線、Niめっき銅線等に変更でき、Sn-Cuめっき銅線に限定されるものではない。
【００１７】
上記実施形態の温度ヒューズにおいて、可溶合金３にφ0.3〜0.7mm線を使用でき、また必要に応じて同一の断面積を有するテープ状合金の平角片も使用できる。
【００１８】
本発明の温度ヒューズ可溶合金は、合金鋳塊の押出し加工により製造され、その後必要に応じてテープ状に圧延加工することもできる。
【００１９】
また、将来本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、可溶合金３の線径は要求に応じてφ0.3以下とすることができ、さらにまた、要求に応じてφ0.7mm以上に変更することもできる。
【００２０】
【実施例】
（実施例１）端子リ−ド１、２に可溶合金３を接合し、この可溶合金３をフラックス４で被覆し、絶縁物のケ−ス５に挿入し、前記端子リ−ド１、２を導出する前記ケ−ス５の端部を封止樹脂６、７により封止してなる温度ヒュ−ズにおいて、前記可溶合金はＢｉを５７質量％、Ｉｎを２６質量％、Ｓｎを１７質量％とした組成のφ０．６ｍｍ線を押出し加工により作製し、この合金線を実施形態の温度ヒュ−ズに適用した。実施例１の温度ヒュ−ズ３０個に１０ｍＡの検知電流を通電しながら、１℃／分の割合で温度上昇する恒温槽（気相）中で動作させたところ動作温度範囲は８１±２℃であった。また、７１℃で５００時間、１０００時間、２０００時間それぞれ保管した実施例１の温度ヒュ−ズ各１０個を試験したところ内部抵抗値９±２ｍΩの範囲を保持でき、高温保管後も動作温度８１±２℃の初期範囲を維持できる事がわかった。
【００２１】
（実施例２）実施例１の三合金１００質量部に対してＣｕを１質量部添加した組成のφ０．６ｍｍ線を押出し加工により作製し、この合金線を実施形態の温度ヒュ−ズに適用した。この温度ヒュ−ズ３０個を実施例１と同様の方法で評価ところ動作温度範囲８５±５℃に内部抵抗値を７±２ｍΩと低くできることがわかった。さらにＣｕの添加量を詳細に検討した結果、望ましくは実施例１の合金１００質量部に対してＣｕの添加量が０．１〜１．５質量部の範囲内にあるとき目的の範囲の動作温度で合金の線加工性を向上させることができた。
【００２２】
（実施例３）実施例１の三合金１００質量部に対してＡｇを０．５質量部添加した組成のφ０．６ｍｍ線を押出し加工により作製し、この合金線を実施形態の温度ヒュ−ズに適用した。この温度ヒュ−ズ３０個を実施例１と同様の方法で評価したところ動作温度範囲を変化させずに内部抵抗値を５±２ｍΩと低くできることがわかった。さらにＡｇの添加量を詳細に検討した結果、望ましくは実施例１の合金１００質量部に対してＡｇの添加量が０．１〜２．５質量部の範囲内にあるとき動作温度を変化させずに内部抵抗値を低下させることができた。
【００２３】
【比較例】
Ｂｉの量を４９質量％以下にした合金組成：４８Ｂｉ−３０Ｉｎ−２２Ｓｎを用いた実施形態の温度ヒュ−ズは、動作温度範囲が７５〜９０℃と安定せず実用の温度ヒュ−ズに至らなかった。また、Ｂｉの量を６１質量％以上とした組成：６２Ｂｉ−３０Ｉｎ−８Ｓｎのφ０．６ｍｍ線を押出し加工により作製を試みたが、合金強度が劣り脆すぎるため作製できなかった。
【００２４】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明は、７５〜８５℃で動作可能な信頼性の優れた鉛フリー温度ヒューズをPbやCdを含有しない三合金或いは更にCu、Agを添加させることにより、実現するものである。
【００２５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるアキシャル型温度ヒューズの断面図
【符号の説明】
１、２ 端子リ−ド
３ 可溶合金
４ フラックス
５ 絶縁物のケ−ス
６、７ 封止樹脂

Claims (3)

1. 端子リ−ドに可溶合金を接合し、この可溶合金をフラックスで被覆し、絶縁物のケ−スに挿入し、前記端子リ−ドを導出する前記ケ−スの端部を封止樹脂により封止してなる７５〜８５℃の動作温度を有する温度ヒュ−ズであって、前記可溶合金はＢｉが５７質量％、Ｉｎが２６質量％、残部Ｓｎが１７質量％の組成合金からなることを特徴とする鉛フリ−温度ヒュ−ズ。
2. 前記可溶合金１００質量部に対してＣｕを０．１〜１．５質量部を添加して合金の線加工性を向上することを特徴とする請求項１に記載の鉛フリ−温度ヒュ−ズ。
3. 前記可溶合金１００質量部に対してＡｇを０．１〜２．５質量部を添加して内部抵抗値を低くすることを特徴とする請求項１に記載の鉛フリ−温度ヒュ−ズ。

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