JP2002025402A - Temperature fuse and wire material for temperature fuse element - Google Patents
Temperature fuse and wire material for temperature fuse elementInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は温度ヒューズおよび
温度ヒューズ素子用線材、より詳しくは所定の温度にて
溶融する無鉛可溶合金により形成した温度ヒューズ素子
を有する温度ヒューズおよび温度ヒューズ素子用線材に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal fuse and a wire for a thermal fuse element, and more particularly, to a thermal fuse and a thermal fuse element wire having a thermal fuse element formed of a lead-free fusible alloy that melts at a predetermined temperature. .
【0002】[0002]
【従来の技術】ヒューズには、電気回路に過電流が流れ
ると溶断して回路を保護する電気ヒューズと、電気回路
周辺の温度が上昇すると溶断して回路を保護する温度ヒ
ューズとがある。電気ヒューズはテレビ、洗濯機等に、
また温度ヒューズは携帯電話、ノート型パソコン等に、
それぞれ組み込まれており、これらの電気製品を保護す
る役割を有している。なかでも温度ヒューズは、設定し
た溶断温度で、確実に、また迅速に溶断して電気回路を
守る必要がある。このため、温度ヒューズには様々な温
度条件に対し、精度よく溶断することが要求される。最
近の半導体等の電子部品は耐熱性の低いものが多く、1
20℃〜130℃付近の温度で破損してしまうものが多
い。またリチウムイオン二次電池のように、温度が12
0℃〜130℃付近まで上がると危険なものもある。こ
のため120℃〜130℃付近の温度域で精度良く、迅
速に溶断する温度ヒューズが要求される。2. Description of the Related Art There are two types of fuses: an electric fuse that is blown when an overcurrent flows through an electric circuit to protect the circuit, and a thermal fuse that is blown and protected when the temperature around the electric circuit rises. Electric fuses are used in TVs, washing machines, etc.
Thermal fuses are used in mobile phones, notebook computers, etc.
Each is incorporated and has a role of protecting these electrical products. Above all, the thermal fuse must be blown reliably and quickly at the set fusing temperature to protect the electric circuit. For this reason, the thermal fuse is required to be blown with high accuracy under various temperature conditions. Recent electronic components such as semiconductors often have low heat resistance.
Many of them break at temperatures around 20 ° C to 130 ° C. Further, as in the case of a lithium ion secondary battery, the temperature is 12
Some are dangerous if the temperature rises to around 0 ° C to 130 ° C. For this reason, a thermal fuse that accurately and quickly melts in a temperature range around 120 ° C. to 130 ° C. is required.
【0003】ここで、ヒューズの溶断温度は、温度ヒュ
ーズ中のヒューズ素子を構成する可溶合金の融点(液相
線温度)に左右され、融点は合金の成分金属およびその
配合比、つまり組成により決まる。従って、合金の組成
を選択するのは極めて重要である。Here, the melting temperature of the fuse depends on the melting point (liquidus temperature) of the fusible alloy constituting the fuse element in the thermal fuse, and the melting point depends on the component metals of the alloy and the compounding ratio thereof, that is, the composition. Decided. Therefore, the choice of alloy composition is extremely important.
【0004】従来、融点が120℃〜130℃である温
度ヒューズ用可溶合金としてはもっぱら原料金属の一種
に鉛を含むもの(以下鉛合金と称す)が使用されてい
た。しかし、近年電気製品が廃棄されるとその中に組み
込まれている温度ヒューズから鉛が自然環境中に溶出す
ることが問題となっている。環境中に溶出した鉛を人間
が摂取すると鉛中毒になり、摂取量により、疲労感、睡
眠不足、便秘、震え、腹痛、貧血、神経炎、脳変質症等
の中毒症状が現れる。したがって、鉛による環境汚染を
防止するため、可能な限り工業材料として鉛を使用しな
いことが世界的に要求されており、鉛に代わる工業材料
の検討が、業界において重要な課題の一つとなってい
る。このため、特開平11−25829号公報には、鉛
合金を使用しない温度ヒューズとして、52〜100重
量%のインジウムと、残部がスズとからなる合金により
形成される温度ヒューズが記載されている。Conventionally, as a fusible alloy for a thermal fuse having a melting point of 120 ° C. to 130 ° C., an alloy containing lead as a kind of raw material metal (hereinafter referred to as a lead alloy) has been used exclusively. However, when electric appliances are discarded in recent years, there is a problem that lead is eluted into the natural environment from a thermal fuse incorporated therein. When humans take in the lead eluted into the environment, they become poisoned, and depending on the amount of intake, toxic symptoms such as fatigue, lack of sleep, constipation, trembling, abdominal pain, anemia, neuritis, and cerebral degeneration appear. Therefore, in order to prevent environmental pollution due to lead, it is required worldwide not to use lead as an industrial material as much as possible, and studying industrial materials to replace lead is one of the important issues in the industry. I have. For this reason, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-25829 discloses a thermal fuse formed of an alloy composed of 52 to 100% by weight of indium and a balance of tin as a thermal fuse not using a lead alloy.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、インジウムは
鉛、ビスマス等他の温度ヒューズ用金属と比較して高価
であり、インジウム含有率の高い合金からなる温度ヒュ
ーズおよび線材は製造コストがかかるという問題があ
る。また、インジウムは柔らかいため、インジウム含有
率の高い合金からなる温度ヒューズおよび線材は傷が付
きやすく取り扱いに不便であるという問題がある。さら
に、ヒューズの温度に対する溶断性を良くするため、筒
型ヒューズや管型ヒューズではヒューズ素子は一定の張
力をかけた状態で設置される場合が多いが、インジウム
含有率の高い線材からなるヒューズ素子は柔らかく延性
が高いため、張力をかけた状態で設置することが困難
で、温度ヒューズの溶断性が悪くなるという問題が生ず
る。However, indium is more expensive than other metals for thermal fuses such as lead and bismuth, and the thermal fuses and wires made of alloys having a high indium content are expensive to manufacture. There is. Further, since indium is soft, there is a problem that thermal fuses and wires made of an alloy having a high indium content are easily damaged and are inconvenient to handle. Furthermore, in order to improve the fusing property against the temperature of the fuse, the fuse element of a cylindrical fuse or a tubular fuse is often installed under a certain tension, but a fuse element made of a wire having a high indium content. Is soft and highly ductile, so it is difficult to install it under tension, and there is a problem that the fusing property of the thermal fuse deteriorates.
【0006】そこで、温度ヒューズおよび線材を形成す
るSn−In合金について鋭意研究を重ねた結果、本発
明の発明者は120℃以上130℃以下の温度において
溶融し、かつ低コストで温度ヒューズ素子を形成するの
に適切な硬度および延性を有する無鉛可溶合金を得るこ
とができるとの知見を得た。[0006] Therefore, as a result of intensive studies on the Sn-In alloy forming the thermal fuse and the wire, the inventor of the present invention has found that the thermal fuse element can be melted at a temperature of 120 ° C or more and 130 ° C or less, and the thermal fuse element can be manufactured at low cost. It has been found that a lead-free fusible alloy having appropriate hardness and ductility to be formed can be obtained.
【0007】本発明の温度ヒューズおよび温度ヒューズ
素子用線材は、上記知見に基づいてなされたものであ
り、120℃以上130℃以下の溶断温度を確保しうる
温度ヒューズを提供することを課題とする。また、この
温度ヒューズの製造に好適な温度ヒューズ素子用線材を
提供することを課題とする。A thermal fuse and a wire for a thermal fuse element of the present invention have been made based on the above findings, and an object of the present invention is to provide a thermal fuse capable of securing a fusing temperature of 120 ° C. or more and 130 ° C. or less. . It is another object of the present invention to provide a wire for a thermal fuse element suitable for manufacturing the thermal fuse.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の温度ヒューズ
は、所定の温度で溶断するヒューズ素子を有する温度ヒ
ューズであって、ヒューズ素子は、30重量%以上48
重量%以下のスズと、残部のインジウムとからなる可溶
合金により形成されていることを特徴とする。A thermal fuse according to the present invention is a thermal fuse having a fuse element that blows at a predetermined temperature, wherein the fuse element is 30% by weight or more and 48% or more.
It is characterized by being formed of a fusible alloy composed of tin by weight or less and the balance of indium.
【0009】また、本発明の温度ヒューズ素子用線材
は、30重量%以上48重量%以下のスズと、残部のイ
ンジウムとからなる可溶合金により形成されていること
を特徴とする。Further, the wire for a thermal fuse element of the present invention is characterized in that it is formed of a fusible alloy comprising 30% by weight or more and 48% by weight or less of tin and the balance of indium.
【0010】前述したようにインジウムは、延性に富
み、硬度が低いという性質を有するため、Sn−In合
金中のインジウム含有率を調整することにより、120
℃から130℃という比較的低温で溶融し、かつ適度な
延性と硬度を有する合金を得ることができる。ただし、
合金の△Tが大きいと、ヒューズの溶断に時間がかか
り、電子部品が破損するおそれがあるため、可溶合金の
△Tは30℃以内であることが要求される。[0010] As described above, indium has properties of being rich in ductility and low in hardness. Therefore, by adjusting the indium content in the Sn-In alloy, indium can be produced.
An alloy which melts at a relatively low temperature of from 130 ° C. to 130 ° C. and has appropriate ductility and hardness can be obtained. However,
If the ΔT of the alloy is large, it takes a long time to blow the fuse and the electronic component may be damaged. Therefore, the ΔT of the fusible alloy is required to be within 30 ° C.
【0011】前述した組成を有する無鉛可溶合金からな
る本発明の温度ヒューズは、従来の鉛合金製温度ヒュー
ズと同様に120℃以上130℃以下の溶断温度を確保
し、また△Tが30℃以内である実用的な温度ヒューズ
となる。また、通常のインジウムを含む合金からなる温
度ヒューズ素子用線材と比較して、上記無鉛可溶合金か
らなる本発明の温度ヒューズ素子用線材は、合金中のイ
ンジウム含有率が低いため、柔らかすぎず適度な硬度を
有する。したがって、後述するように、線材製造時にお
いて、線材をロール隙間に通して引っ張る際やボビンに
巻き取る際、線材が傷ついたりつぶれたりするおそれが
ない。このため、本発明の線材は従来の線材と比較し
て、細線化することが可能で、耐熱性の低い電子部品や
小型電子機器等多彩な用途に使用することができる。The thermal fuse of the present invention, which is made of a lead-free fusible alloy having the above-mentioned composition, secures a fusing temperature of 120 ° C. or more and 130 ° C. or less, similarly to a conventional lead alloy thermal fuse, and has ΔT of 30 ° C. Within a practical thermal fuse. In addition, compared to a wire for a thermal fuse element made of an ordinary alloy containing indium, the wire for a thermal fuse element of the present invention made of the lead-free fusible alloy has a low indium content in the alloy, so that it is not too soft. Has moderate hardness. Therefore, as will be described later, there is no risk of the wire being damaged or crushed when the wire is pulled through the roll gap or wound on a bobbin in the manufacture of the wire. For this reason, the wire of the present invention can be thinned as compared with the conventional wire, and can be used in various applications such as electronic parts having low heat resistance and small electronic devices.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の温度ヒューズおよ
び温度ヒューズ素子用線材の実施の形態について、可溶
合金、温度ヒューズ、温度ヒューズ素子用線材の項目ご
とにそれぞれ説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a thermal fuse and a thermal fuse element wire according to the present invention will be described below for each of the items of fusible alloy, thermal fuse, and thermal fuse element wire.
【0013】〈可溶合金〉まず、本発明の温度ヒューズ
および温度ヒューズ素子用線材の形成材料である可溶合
金の態様について説明する。本発明の温度ヒューズおよ
び線材に使用される可溶合金は、30重量%以上48重
量%以下のスズと、残部のインジウムとからなる。可溶
合金をこの様な組成とした理由を、図を参照しながら説
明する。<Fusible Alloy> First, an embodiment of a fusible alloy which is a material for forming a thermal fuse and a wire for a thermal fuse element of the present invention will be described. The fusible alloy used for the thermal fuse and the wire of the present invention is composed of 30% by weight or more and 48% by weight or less of tin and the balance of indium. The reason why the fusible alloy has such a composition will be described with reference to the drawings.
【0014】図1にSn−In二元系合金の状態図を示
す。図1中、点AはSn−In合金の共融点(48重量
%Sn−52重量%In)を示す。本発明の温度ヒュー
ズおよび線材の目標とする溶断温度(以下目標温度と称
す)は120℃から130℃である。この目標温度でヒ
ューズおよび線材を溶断させるためには、これらの形成
材料である可溶合金の液相線温度を120℃から130
℃に設定する必要がある。液相線温度をこのような範囲
に設定できる組成は、図1中の点Aの左側の領域(Sn
含有率が48重量%以下の領域)と右側の領域(Sn含
有率が48重量%を越える領域)のそれぞれに存在す
る。したがって、液相線温度のみから判断すれば、合金
の組成をどちらの領域に設定することも可能である。し
かし、△Tは、点Aの左側の領域の方が、右側の領域と
比較して遥かに小さい。前述したように比較的低温にて
使用される温度ヒューズおいては、速断性を確保するた
め、△Tが小さいことが要求される。このため点Aの左
側の領域、すなわちインジウム含有率が52重量%以上
の領域の方が合金組成を設定する領域として適当であ
る。FIG. 1 shows a phase diagram of the Sn—In binary alloy. In FIG. 1, point A indicates the eutectic point of the Sn-In alloy (48% by weight Sn-52% by weight In). The target fusing temperature (hereinafter, referred to as a target temperature) of the thermal fuse and the wire of the present invention is from 120 ° C to 130 ° C. In order to blow the fuse and the wire at this target temperature, the liquidus temperature of the fusible alloy as a material for forming the fuse and the wire should be increased from 120 ° C to 130 ° C.
C must be set. The composition in which the liquidus temperature can be set in such a range is represented by an area (Sn) on the left side of the point A in FIG.
It exists in each of a region where the content is 48% by weight or less and a right region (a region where the Sn content exceeds 48% by weight). Therefore, if it is determined only from the liquidus temperature, the composition of the alloy can be set in either region. However, ΔT is much smaller in the area to the left of point A than in the area to the right. As described above, in a thermal fuse used at a relatively low temperature, ΔT is required to be small in order to ensure quick disconnection. Therefore, a region on the left side of the point A, that is, a region having an indium content of 52% by weight or more is more suitable as a region for setting the alloy composition.
【0015】△Tを小さくするという観点から見れば、
合金中のインジウム含有率は52重量%以上でありさえ
すれば良いが、含有率を上げすぎると以下の問題が生ず
る。すなわち、インジウムは、柔らかく延性に富み、硬
度が低いという性質を有する。このため合金中のインジ
ウム含有率を上げすぎると、合金にもインジウムの性質
が現れ、合金自体が柔らかく、硬度が低いものとなる。
合金が柔らかいと、後述する線材製造時に、線材をロー
ル隙間に通して引っ張る際やボビンに巻き取る際、線材
が傷ついたりつぶれたりするという問題が生ずる。ま
た、インジウムは資源的埋蔵量が少なく、他のヒューズ
用合金と比較して、本来的に高価である。したがって、
インジウム含有率を上げすぎると、ヒューズおよび線材
の製造コストも必然的に高くなるという問題が生ずる。
このような問題が生ずるのを回避するため、合金が適度
な硬度を有し、かつヒューズおよび線材の製造コストを
抑制できる程度に、合金中のインジウム含有率を低くす
る必要があり、具体的には70重量%以下とする必要が
ある。From the viewpoint of reducing ΔT,
The indium content in the alloy only needs to be at least 52% by weight, but if the content is too high, the following problems occur. That is, indium has properties of being soft, rich in ductility, and low in hardness. For this reason, if the indium content in the alloy is too high, the properties of indium also appear in the alloy, and the alloy itself becomes soft and low in hardness.
If the alloy is soft, there is a problem that the wire is damaged or crushed when the wire is pulled through a gap between rolls or wound on a bobbin in the production of a wire described below. Also, indium has a small resource reserve and is inherently expensive compared to other fuse alloys. Therefore,
If the indium content is too high, there arises a problem that the manufacturing cost of the fuse and the wire is necessarily increased.
In order to avoid such a problem, it is necessary to reduce the indium content in the alloy to such an extent that the alloy has an appropriate hardness and the manufacturing cost of the fuse and the wire can be suppressed. Must be 70% by weight or less.
【0016】前述した合金の△T、および合金の硬度、
ヒューズ等の製造コストという観点から、本発明の発明
者は、本発明のヒューズおよび線材を形成する合金の組
成を、スズが30重量%以上48重量%以下、残部がイ
ンジウムと決定した。ΔT of the above-mentioned alloy, and hardness of the alloy,
From the viewpoint of the manufacturing cost of the fuse and the like, the inventor of the present invention has determined that the composition of the alloy forming the fuse and the wire of the present invention is 30% by weight or more and 48% by weight or less, and the balance is indium.
【0017】この組成範囲内において、スズとインジウ
ムの配合比を変えることにより、合金の融点を自在にコ
ントロールすることができ、120℃から130℃の間
の任意の目標温度に対応する温度ヒューズおよび線材を
提供することができる。具体的には、目標温度が高い場
合は、スズ含有率を下げることにより合金の融点を上
げ、所望の目標温度に対応するヒューズおよび線材を提
供することができる。例えば、目標温度を130℃とす
る場合は、可溶合金の組成を図1中の点B(30重量%
Sn−70重量%In)に設定すればよい。一方、目標
温度が低い場合は、逆にスズ含有率を上げることにより
合金の融点を下げ、所望の目標温度に対応するヒューズ
および線材を提供することができる。例えば、目標温度
を120℃とする場合は、可溶合金の組成を図1中の点
A(48重量%Sn−52重量%In)に設定すればよ
い。By changing the mixing ratio of tin and indium within this composition range, the melting point of the alloy can be freely controlled, and a temperature fuse corresponding to an arbitrary target temperature between 120 ° C. and 130 ° C. A wire can be provided. Specifically, when the target temperature is high, the melting point of the alloy can be increased by lowering the tin content, and a fuse and a wire corresponding to a desired target temperature can be provided. For example, when the target temperature is 130 ° C., the composition of the fusible alloy is changed to the point B (30% by weight) in FIG.
(Sn-70% by weight In). On the other hand, when the target temperature is low, the melting point of the alloy can be lowered by increasing the tin content, and a fuse and a wire corresponding to the desired target temperature can be provided. For example, when the target temperature is set to 120 ° C., the composition of the fusible alloy may be set to point A (48 wt% Sn-52 wt% In) in FIG.
【0018】なお、可溶合金中には、原料金属等から不
可避の不純物が混入することも考えられる。本発明のヒ
ューズおよび線材を構成する可溶合金は不純物の混入を
特に除外するものではなく、上記組成を有する合金に
は、合金中に不可避の不純物が混入している場合も該当
する。Incidentally, it is conceivable that unavoidable impurities from the raw material metal and the like are mixed in the fusible alloy. The fusible alloy constituting the fuse and the wire according to the present invention does not specifically exclude mixing of impurities, and the alloy having the above composition also includes a case where unavoidable impurities are mixed in the alloy.
【0019】〈温度ヒューズ〉本発明の温度ヒューズの
実施の形態について、図を参照しながら説明する。図2
に本発明の温度ヒューズの一例として筒型温度ヒューズ
の断面図を示す。図2に示す温度ヒューズ1は、一定の
温度で溶断するヒューズ素子10と、ヒューズ素子10
の両端に接合され電流を通すリード線2と、ヒューズ素
子10の周囲に円柱状に充てんされヒューズ素子溶断後
に溶断面を被い再度導通が生じるのを防ぐフラックス1
1と、ヒューズ素子10、フラックス11およびリード
線2の一部を収納する円筒状のセラミックケース12と
からなる。<Thermal Fuse> An embodiment of the thermal fuse of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
FIG. 1 shows a sectional view of a cylindrical thermal fuse as an example of the thermal fuse of the present invention. The thermal fuse 1 shown in FIG. 2 includes a fuse element 10 that blows at a constant temperature and a fuse element 10.
And a flux 1 filled around the fuse element 10 in a columnar shape and covering the fused surface after the fuse element is blown to prevent conduction again.
1 and a cylindrical ceramic case 12 for housing a part of the fuse element 10, the flux 11 and the lead wire 2.
【0020】電子機器においては、温度ヒューズ1は例
えば電池等の電源と電気回路等との間に設置される。何
らかの原因で、温度ヒューズ1の周辺温度が上昇し、温
度ヒューズ1の設定温度に達すると、ヒューズ素子10
は溶断し、その溶断面をフラックス11が覆い、電源と
回路等との導通を遮断する。このようにして温度ヒュー
ズ1は電源、電気回路等を保護することができる。In an electronic device, the thermal fuse 1 is installed between a power supply such as a battery and an electric circuit. When the temperature around the thermal fuse 1 rises for some reason and reaches the set temperature of the thermal fuse 1, the fuse element 10
Is melted, the flux 11 covers the melted section, and the conduction between the power supply and the circuit is cut off. In this way, the thermal fuse 1 can protect a power supply, an electric circuit, and the like.
【0021】本実施形態の温度ヒューズ1の製造方法に
ついては、従来からヒューズの製造に用いられている種
々の方法により製造することができる。例えば、後述す
る線材を切断しヒューズ素子10を形成し、このヒュー
ズ素子10とリード線2とを接合し、ヒューズ素子10
の周囲にフラックス11を充てんし、さらにその外側
に、ヒューズ素子10等を外部から保護するためセラミ
ックケース12を設置する方法により製造することがで
きる。The method of manufacturing the thermal fuse 1 of the present embodiment can be manufactured by various methods conventionally used for manufacturing a fuse. For example, a wire to be described later is cut to form a fuse element 10, and the fuse element 10 and the lead wire 2 are joined to form a fuse element 10.
And a method in which a ceramic case 12 for protecting the fuse element 10 and the like from the outside is provided by filling a flux 11 around the surroundings.
【0022】なお、本発明の温度ヒューズは、図2に示
す筒型ヒューズの他、つめ付きヒューズ、管型ヒュー
ズ、栓型ヒューズ等従来用いられている様々な形状の温
度ヒューズとすることができる。The thermal fuse of the present invention can be various types of thermal fuses conventionally used, such as a fuse with a nail, a tubular fuse, and a plug-type fuse, in addition to the cylindrical fuse shown in FIG. .
【0023】また、本発明の温度ヒューズは、120℃
〜130℃という比較的低温の任意の温度に対し、迅速
に溶断させることができる。このため、耐熱性の低い半
導体や携帯電話用リチウムイオン二次電池の保護用等、
多岐にわたる用途に使用することができる。The thermal fuse of the present invention has a temperature of 120 ° C.
It can be blown quickly to any relatively low temperature of ~ 130 ° C. For this reason, for protection of semiconductors with low heat resistance and lithium ion secondary batteries for mobile phones, etc.
Can be used for a wide variety of applications.
【0024】〈温度ヒューズ素子用線材〉次に、前述し
た温度ヒューズに用いられる本発明の温度ヒューズ素子
用線材の実施の形態について説明する。本発明の線材
は、従来線材の製造に用いられてきた種々の方法により
製造することができる。その一例として引抜き法につい
て説明する。<Temperature Fuse Element Wire> Next, an embodiment of the temperature fuse element wire of the present invention used for the above-described temperature fuse will be described. The wire of the present invention can be manufactured by various methods conventionally used for manufacturing wires. The drawing method will be described as an example.
【0025】引抜き法は、線材を構成する可溶合金の原
料を溶融炉に配合する原料配合工程、配合した原料を溶
融させ合金を調製し型に流し込みビレットを作るビレッ
ト作製工程、ビレットから粗線を作製する押出し工程、
粗線から細線を成形する伸線工程からなる。The drawing method includes a raw material blending step of blending the raw material of the fusible alloy constituting the wire into a melting furnace, a step of melting the blended raw material to prepare an alloy and pouring the alloy into a mold to form a billet; An extrusion process to make the
It consists of a drawing step of forming a fine wire from a coarse wire.
【0026】まず、原料配合工程では、線材の原料であ
るスズ、インジウムの地金を所望の組成となるように秤
量、配合し溶融炉に投入する。次に、ビレット作製工程
では、配合原料を300〜350℃の温度下で溶融させ
Sn−In合金を調製し、溶融状態の調製合金を型に流
し込み、柱状のビレットを作製する。次に、押出し工程
では、型からビレットを取り出し、押出し成形機にか
け、押し出し成形することで粗線を作製する。最後に、
伸線工程では粗線を引抜き成形機にかけ、成形機に設け
られた円形のダイス孔から線状の合金を引き抜くことに
より細線、すなわち線材を成形する。ダイス孔は順次径
が小さくなっており、多数のダイス孔を通る間に所定の
径が得られるようになっている。合金をダイス孔から引
き抜き線材を得るためには、ダイス孔の出側にて線材に
張力を与えることが必要である。このためダイス孔出側
にて、線材を一対のロールの隙間に通している。このロ
ールにより張力をかけられ、合金はダイス孔から引き抜
かれることになる。その後ロールを出た線材はボビン等
に巻き取られ保管される。First, in the raw material blending step, tin and indium ingots, which are raw materials for the wire rod, are weighed and blended so as to have a desired composition, and then put into a melting furnace. Next, in the billet preparation step, the compounded raw materials are melted at a temperature of 300 to 350 ° C. to prepare a Sn—In alloy, and the prepared alloy in a molten state is poured into a mold to prepare a columnar billet. Next, in the extrusion step, the billet is taken out of the mold, set in an extruder, and extruded to form a coarse wire. Finally,
In the wire drawing step, the coarse wire is applied to a drawing forming machine, and a thin alloy, that is, a wire is formed by drawing a linear alloy from a circular die hole provided in the forming machine. The diameter of the die holes is gradually reduced, so that a predetermined diameter can be obtained while passing through a large number of the die holes. In order to extract the alloy from the die hole and obtain a wire, it is necessary to apply tension to the wire at the exit side of the die hole. For this reason, the wire is passed through the gap between the pair of rolls on the die exit side. The tension is applied by this roll, and the alloy is pulled out of the die hole. After that, the wire rod exiting the roll is wound up on a bobbin or the like and stored.
【0027】上記引抜き法の様に、張力により線材を成
形する方法においては、線材中のインジウム含有率が高
いと、線材が柔らかくなり過ぎるため、引抜き成形にお
いて線材をロール隙間に通す際や線材をボビンに巻き取
る際に、線材が傷付いたり、つぶれてしまうおそれがあ
る。したがって、このような方法では成形することがで
きない。一方、本実施形態の温度ヒューズ素子用線材
は、インジウム含有率が低く適度な硬度を有するため、
線材をロール隙間に通したりボビンに巻き取っても傷が
付いたりつぶれたりすることが無く、このような方法で
成形することが可能である。なお、線材は、軸方向に対
する垂直方向の断面が真円状のものの他、楕円状、多角
形状等従来用いられている様々な断面形状の線材とする
ことができる。In the method of forming a wire by tension, as in the above-mentioned drawing method, if the indium content in the wire is high, the wire becomes too soft. When wound on a bobbin, the wire may be damaged or crushed. Therefore, molding cannot be performed by such a method. On the other hand, the wire for a thermal fuse element of the present embodiment has a low indium content and an appropriate hardness,
Even if the wire is passed through the gap between the rolls or wound on a bobbin, the wire is not damaged or crushed, and the wire can be formed by such a method. The wire may have various cross-sectional shapes conventionally used, such as an elliptical shape and a polygonal shape, in addition to a true circular shape in a cross section in a direction perpendicular to the axial direction.
【0028】また、比較的低い温度にて溶断する温度ヒ
ューズにおいては、耐熱性の低い半導体等の電子部品を
保護するため設定温度に対する速断性が要求される。前
述したように線材からなるヒューズ素子は、速断性を確
保するため、ヒューズ内において一定の張力がかけられ
た状態で設置される場合が多い。この状態で設置された
ヒューズ素子は、断面積が小さいほどより迅速に溶断す
るので、このようなヒューズ素子に用いる線材にも断面
積が小さいことが要求される。Further, in the case of a thermal fuse which blows at a relatively low temperature, it is required to have a quick disconnection property with respect to a set temperature in order to protect electronic parts such as semiconductors having low heat resistance. As described above, in many cases, a fuse element made of a wire is installed in a state in which a constant tension is applied in the fuse in order to ensure quick disconnection. Since the fuse element installed in this state blows more rapidly as the cross-sectional area is smaller, the wire used for such a fuse element also needs to have a smaller cross-sectional area.
【0029】さらにまた、本発明の線材は溶断温度が1
20℃以上130℃以下だが、この温度域で溶断する線
材を有するヒューズは、ノート型パソコン等の小型電子
機器の保護用として需要が高まっている。近年これらの
電子機器は、利用の便から小型化の一途をたどってお
り、機器の小型化のためには、その部品である温度ヒュ
ーズも小型であることが要求され、温度ヒューズ素子用
線材の断面積も小さいことが要求される。Further, the wire of the present invention has a fusing temperature of 1
A fuse having a wire that is melted in this temperature range from 20 ° C. to 130 ° C. is in demand for protection of small electronic devices such as a notebook personal computer. In recent years, these electronic devices have been steadily miniaturized for convenience of use, and in order to miniaturize the devices, the thermal fuse as a component thereof has also been required to be small. A small cross-sectional area is also required.
【0030】上記ニーズより、線材の断面積は0.3m
m2以下であることが要求される。この様な断面積の小
さい線材にとっては、線材が傷付いたりつぶれたりする
ことは致命傷となる。すなわち、線材が傷付いたりつぶ
れたりすると、その部分だけ断面積が変わり、傷の有無
やつぶれ具合により同じ設定温度のヒューズであっても
溶断時間にばらつきが発生するからである。インジウム
含有率の高いヒューズ用線材は、柔らかいので傷が付き
やすくまたつぶれやすかった。このため、溶断時間にば
らつきが発生しやすく信頼性の低いものが多かった。一
方、本発明の線材は、インジウム含有率が低い上記可溶
合金により形成されるため傷が付きにくくまたつぶれに
くい。このため、ばらつきの小さい信頼性の高い線材と
することができる。From the above needs, the cross-sectional area of the wire is 0.3 m
m 2 or less. For such a wire having a small cross-sectional area, damage or crushing of the wire is fatal. That is, if the wire is damaged or crushed, the cross-sectional area changes only at that portion, and even if the fuses have the same set temperature, the fusing time varies depending on the presence or absence of the damage and the degree of crushing. Fuse wires having a high indium content were soft and easily scratched and crushed. For this reason, the fusing time tends to vary, and many of them have low reliability. On the other hand, since the wire of the present invention is formed of the above-mentioned fusible alloy having a low indium content, it is hardly damaged and crushed. For this reason, a highly reliable wire having small variations can be obtained.
【0031】[0031]
【実施例】上記実施形態に基づいて、所定の組成を有す
るIn−Sn合金製の試料を作製し実験を行った。これ
を実施例として説明する。EXAMPLE Based on the above embodiment, a sample made of an In--Sn alloy having a predetermined composition was manufactured and an experiment was conducted. This will be described as an example.
【0032】〈実施例1〉実施例1の試料は、32重量
%のスズ、68重量%のインジウムという組成を有する
可溶合金により構成されている。この試料は以下の方法
により製造した。まず、純度99.99%のスズ、純度
99.99%のインジウムを秤量し、溶融炉に投入し
た。次に、原料を溶融炉にて300℃の温度下で溶融攪
拌して合金の調製を行い、調製合金を型に流し込み放冷
し、脱型した。このようにして作製したインゴットから
試料を採取し、これを実施例1とした。また、調製合金
を型に流し込む際、化学分析にて合金組成の確認を行っ
た。Example 1 The sample of Example 1 is composed of a fusible alloy having a composition of 32% by weight of tin and 68% by weight of indium. This sample was manufactured by the following method. First, 99.99% pure tin and 99.99% pure indium were weighed and placed in a melting furnace. Next, the raw material was melted and stirred at a temperature of 300 ° C. in a melting furnace to prepare an alloy, and the prepared alloy was poured into a mold, allowed to cool, and demolded. A sample was collected from the ingot thus manufactured, and this was designated as Example 1. When the prepared alloy was poured into a mold, the composition of the alloy was confirmed by chemical analysis.
【0033】〈実施例2〉実施例2の試料は、35重量
%のスズ、65重量%のインジウムという組成を有する
可溶合金により構成されている。この試料を採取したイ
ンゴットは上記実施例1のインゴットと同様の方法によ
り製造した。Example 2 The sample of Example 2 is made of a fusible alloy having a composition of 35% by weight of tin and 65% by weight of indium. An ingot from which this sample was collected was manufactured in the same manner as in the ingot of Example 1 above.
【0034】〈実験方法〉実験は、実施例1、2の試料
を加熱炉にて徐々に加熱し、熱分析計(以下TAと称
す)、示差走査熱量計(以下DSCと称す)を用いて各
試料についての溶融温度特性を調べることにより行っ
た。加熱炉の昇温パターンは、実験前の温度を50℃、
昇温速度を毎分10℃、最終保持温度を150℃とし
た。<Experimental Method> In the experiment, the samples of Examples 1 and 2 were gradually heated in a heating furnace, and were measured using a thermal analyzer (hereinafter referred to as TA) and a differential scanning calorimeter (hereinafter referred to as DSC). This was performed by examining the melting temperature characteristics of each sample. The temperature rise pattern of the heating furnace was 50 ° C before the experiment,
The heating rate was 10 ° C./min, and the final holding temperature was 150 ° C.
【0035】〈実験結果〉この昇温パターンにて実施例
1の試料を昇温したときの、TAによる測定結果を図3
に示す。図3より、温度が約126℃と約128℃のと
き温度曲線に変曲点があることが分かる。また、DSC
による測定結果を図4に示す。図4より、温度が約12
6℃のときに示差熱曲線にピーク開始点があることが分
かる。これらのことから、実施例1の試料を構成する可
溶合金は、約126℃で固相単独の一相状態から固相と
液相との二相共存状態となり、約128℃で二相共存状
態から液相単独の一相状態に相変化することが分かる。
すなわち、実施例1においては約126℃が固相線温
度、約128℃が液相線温度であり、△Tは約2℃であ
ることが分かる。<Experimental Results> FIG. 3 shows the measurement results by TA when the temperature of the sample of Example 1 was raised according to this temperature rising pattern.
Shown in FIG. 3 shows that the temperature curve has an inflection point when the temperature is about 126 ° C. and about 128 ° C. Also, DSC
FIG. 4 shows the results of the measurement. According to FIG.
It can be seen that the differential thermal curve has a peak starting point at 6 ° C. From these facts, the fusible alloy constituting the sample of Example 1 changes from a single-phase state of a solid phase alone to a two-phase coexistence of a solid phase and a liquid phase at about 126 ° C., and to a two-phase coexistence at about 128 ° C. It can be seen that the state changes from the state to the single phase state of the liquid phase alone.
That is, in Example 1, about 126 ° C. is the solidus temperature, about 128 ° C. is the liquidus temperature, and ΔT is about 2 ° C.
【0036】同様に実施例2の試料を昇温したときの、
TAによる測定結果を図5に示す。図5より、温度が約
123℃と約126℃のとき温度曲線に変曲点があるこ
とが分かる。また、DSCによる測定結果を図6に示
す。図6より、温度が約123℃のときに示差熱曲線に
ピーク開始点があることが分かる。すなわち、実施例2
においては約123℃が固相線温度、約126℃が液相
線温度であり、△Tは約3℃であることが分かる。Similarly, when the sample of Example 2 was heated,
FIG. 5 shows the measurement results by TA. FIG. 5 shows that the temperature curve has an inflection point when the temperature is about 123 ° C. and about 126 ° C. FIG. 6 shows the measurement results by DSC. From FIG. 6, it can be seen that there is a peak start point in the differential thermal curve when the temperature is about 123 ° C. That is, the second embodiment
, About 123 ° C. is the solidus temperature, about 126 ° C. is the liquidus temperature, and ΔT is about 3 ° C.
【0037】以上の実験から実施例1、2の試料の組
成、融点、△Tをまとめて表1に示す。Table 1 summarizes the compositions, melting points, and ΔT of the samples of Examples 1 and 2 from the above experiments.
【0038】[0038]
【表1】 [Table 1]
【0039】表1より、実施例1、2は120℃以上1
30℃以内という温度範囲内に液相線温度があることが
分かった。また、実施例1、2の△Tはいずれも30℃
よりも遥かに小さかった。From Table 1, it can be seen that Examples 1 and 2 have a temperature of 120 ° C. or higher.
It was found that the liquidus temperature was within a temperature range of 30 ° C. or less. ΔT in Examples 1 and 2 was 30 ° C.
It was much smaller than that.
【0040】[0040]
【発明の効果】本発明の温度ヒューズは、所定の温度で
溶断するヒューズ素子を有する温度ヒューズであって、
前記ヒューズ素子は、30重量%以上48重量%以下の
スズと、残部のインジウムとからなる可溶合金により形
成されていることを特徴とする。The thermal fuse of the present invention is a thermal fuse having a fuse element that blows at a predetermined temperature,
The fuse element is formed of a fusible alloy comprising 30% by weight or more and 48% by weight or less of tin and the balance of indium.
【0041】また本発明の温度ヒューズ素子用線材は、
30重量%以上48重量%以下のスズと、残部のインジ
ウムとからなる可溶合金により形成されていることを特
徴とする。The wire for a thermal fuse element according to the present invention comprises:
It is characterized by being formed of a fusible alloy comprising 30% by weight or more and 48% by weight or less of tin and the balance of indium.
【0042】このように、可溶合金としてSn−In合
金を選択し、また合金中のインジウム含有率を低くする
ことで、優れた溶断温度特性と適度な硬度および延性を
有する温度ヒューズおよび線材となる。As described above, by selecting the Sn-In alloy as the fusible alloy and reducing the indium content in the alloy, a thermal fuse and a wire having excellent fusing temperature characteristics and appropriate hardness and ductility can be obtained. Become.
【図1】Sn−In合金の状態図である。FIG. 1 is a phase diagram of a Sn—In alloy.
【図2】温度ヒューズの断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a thermal fuse.
【図3】実施例1のTAによる分析結果を示すグラフで
ある。FIG. 3 is a graph showing the results of analysis by TA in Example 1.
【図4】実施例1のDSCによる分析結果を示すグラフ
である。FIG. 4 is a graph showing the results of DSC analysis of Example 1.
【図5】実施例2のTAによる分析結果を示すグラフで
ある。FIG. 5 is a graph showing the results of analysis of Example 2 by TA.
【図6】実施例2のDSCによる分析結果を示すグラフ
である。FIG. 6 is a graph showing the results of DSC analysis of Example 2.
【符号の説明】 A:Sn−In二元系合金の共融点 B:Sn30重量%In70重量%の点 1:温度ヒューズ 10:ヒューズ素子 11:フラックス 12:セラミックケース 2:リード線[Explanation of Symbols] A: eutectic point of Sn-In binary alloy B: point of 30% by weight of Sn and 70% by weight of In 1: temperature fuse 10: fuse element 11: flux 12: ceramic case 2: lead wire
Claims (2)
する温度ヒューズであって、前記ヒューズ素子は、30
重量%以上48重量%以下のスズと、残部のインジウム
とからなる可溶合金により形成されていることを特徴と
する温度ヒューズ。1. A thermal fuse having a fuse element that blows at a predetermined temperature, wherein the fuse element has a temperature of 30 ° C.
A thermal fuse characterized by being formed of a fusible alloy composed of at least 48% by weight of tin and at most 48% by weight of tin.
と、残部のインジウムとからなる可溶合金により形成さ
れている温度ヒューズ素子用線材。2. A temperature fuse element wire made of a fusible alloy comprising 30% by weight or more and 48% by weight or less of tin and the balance of indium.
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