合金型温度ヒューズ
【課題】低融点合金片両側の空間を排除するにもかかわらず良好な作動性を有する小サイズ化された合金型温度ヒューズを提供する。
【解決手段】リード導体１、１の表面端部間に低融点合金片２の溶湯を配給し、表面開放の充分に速い冷却速度のもとで冷却して、当該溶湯の表面張力と当該リード導体１の表面の表面張力とが平衡する前の段階で冷却凝固させて、再溶融に対し表面張力変形性能を保有させた。
【解決手段】リード導体１、１の表面端部間に低融点合金片２の溶湯を配給し、表面開放の充分に速い冷却速度のもとで冷却して、当該溶湯の表面張力と当該リード導体１の表面の表面張力とが平衡する前の段階で冷却凝固させて、再溶融に対し表面張力変形性能を保有させた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合金型温度ヒューズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気・電子機器の異常発熱によって電気・電子機器への給電を停止し、その機器の熱的破壊を未然に防止するヒューズ、すなわち、温度ヒューズとして合金型温度ヒューズが汎用されている。
この合金型温度ヒューズは、リード導体間に低融点合金片を設け、その低融点合金片上にフラックスを塗布し、このフラックス塗布低融点合金片を外被体で包囲した構成であり、その動作機構は、温度ヒューズが取り付けられた被保護機器の過熱で低融点合金片が溶融され、その溶融合金が各リード線端部に濡れ拡がって中央で分断され、フラックスの活性作用のバックアップのもとで表面張力により球状化が促進され、分断間の距離が増大されて通電が遮断されることにある。
【０００３】
携帯電気・電子機器用の二次電池、例えばリチウムイオン電池の保安に使用される合金型温度ヒューズにおいては、小サイズ化が要求され、その小サイズ温度ヒューズとして、図１の（イ）に示すように、帯状リード導体１’，１’間に低融点合金片２’を接続し、低融点合金片２’にフラックス３’を塗布し、該フラックス塗布低融点合金片を上下の絶縁シートで４’，４’包囲封止したものが知られている（例えば、特許文献１）。１１’は溶融低融点合金に対する濡れ性を向上させるための金属層である。
この温度ヒューズの動作機構は、温度ヒューズが取り付けられた被保護機器の過熱で低融点合金片が溶融され、図１の（ロ）に示すように、フラックスの活性作用のバックアップのもとでその溶融合金２０’が各リード線端部に濡れ拡がり、中央が分断され、分断間の距離が増大されて通電が遮断されることにある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記の温度ヒューズでは、低融点合金片２の両側に空間Ａを設け、その空間のリード導体部分に溶融合金を濡れ拡げさせることが必要であり、それらの空間による温度ヒューズ本体部のサイズアップが避けられない。
従来、低融点合金粒体とフラックスとの混合物であって、その粒体相互の接触によって電気導通性を確保した成型ヒューズ素子を温度ヒューズのヒューズエレメントとして使用することが知られている（例えば、特許文献２）。
このヒューズエレメントでは、前記機器の異常発熱により低融点合金粒体が溶融されると、リード導体と成型ヒューズ素子との接合界面近傍部分の低融点合金粒体がリード導体に溶着し、各リード導体に溶着した各低融点合金粒体にヒューズエレメントの各半部の溶融低融点合金粒体が凝集して溶融低融点合金粒体が二分され、左右の低融点合金粒体凝集体に分断されて通電遮断作動が達成される。従って、前記図１における空間部分Ａが不要である。
しかしながら、ヒューズエレメントの導電性が低融点合金粒体の相互接触抵抗に依存し、電気抵抗値が高く、ヒューズエレメントの自己発熱のために、動作温度精度が劣るという不具合がある。
【０００５】
本発明の目的は、合金型温度ヒューズにおいて、低融点合金片両側の空間を排除するにもかかわらず良好な作動性を保証し、充分に小サイズ化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る合金型温度ヒューズは、扁平リード導体の端部間に溶接された低融点合金片上にフラックスを塗布し、このフラックス塗布低融点合金片を上下の樹脂シートで挾み、これらの外周間を封止した温度ヒューズであり、リード導体の表面端部間に低融点合金の溶湯を配給し、その溶湯の表面張力とリード導体表面の表面張力とが平衡するまえの段階で冷却凝固させて再溶融に対し表面張力変形性能を保有させた低融点合金片をヒューズエレメントとすることを特徴とする。
請求項２に係る合金型温度ヒューズは、扁平リード導体の端部間に溶接された低融点合金片上にフラックスを塗布し、このフラックス塗布低融点合金片を上下の樹脂シートで挾み、これらの外周間を封止した温度ヒューズであり、リード導体の表面端部間に低融点合金の溶湯を配給し、開放冷却のもとで濡れ拡げさせ凝固させた低融点合金片をヒューズエレメントとすることを特徴とする。
請求項３に係る合金型温度ヒューズは、請求項１または請求項２記載の合金型温度ヒューズにおいて、上下の樹脂シートの外周間の封止が接着剤により行なわれていることを特徴とする。
請求項４に係る合金型温度ヒューズは、請求項３記載の合金型温度ヒューズにおいて、低融点合金片の上面全体に塗布され、このフラックス塗布低融点合金片の両端部に接着剤が接触していることを特徴とする。
請求項５に係る合金型温度ヒューズは、請求項３記載の合金型温度ヒューズにおいて、低融点合金片の上面の両端部を除く７０％以上に塗布され、このフラックス塗布低融点合金片の両端部に接着剤が接触していることを特徴とする。
請求項６に係る合金型温度ヒューズは、請求項１〜５何れかの合金型温度ヒューズにおいて、対向するリード導体先端々面間に低融点合金片の一部が入り込み、この入り込んだ低融点合金片部分に括れが設けられていることを特徴とする。
請求項７に係る合金型温度ヒューズは、請求項１〜６何れかの合金型温度ヒューズにおいて、リード導体表面部分にリード導体表面のねれ性に対し濡れ性の悪い濡れ拡がり防止層を設けて凝固低融点合金片の各端を前記濡れ拡がり防止層の先端に終端させたことを特徴とする。
請求項８に係る合金型温度ヒューズは、請求項７の合金型温度ヒューズにおいて、低融点合金の組成がＳｎ、ＩｎまたはＢｉを主成分とし、濡れ拡がり防止層の材質がＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔｉの何れかであることを特徴とする。
請求項９に係る合金型温度ヒューズは、請求項７の合金型温度ヒューズにおいて、濡れ拡がり防止層が導体の酸化膜であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
図２−１の（イ）及び（ロ）は本発明において使用するヒューズエレメントを示している。
図２−１の（イ）に示すものでは、扁平リード導体１，１の端部間に所定量の低融点合金の溶湯を配給し、表面開放の充分に速い冷却速度のもとで冷却して溶湯の表面張力とリード導体表面の表面張力と溶湯とリード導体表面との間の界面張力とが力学的に平衡していない段階で冷却凝固させて低融点合金片２を形成してあり、低融点合金片２に不平衡力が蓄えられている。従って、再溶融すると、不平衡力が解放され、溶融合金が拡がろうとする。
図２−１の（ロ）に示すものでは、リード導体先端から所定の距離の位置を先端とする、濡れ角が９０°以上の濡れ拡がり防止層ｓを設け、溶湯が濡れ拡がり防止層の先端を越えて濡れ拡がるのを防止しあり、他の他の点は、図１の（イ）に示すものと同じである。
前記「不平衡力が蓄えられた低融点合金片」に代え、リード導体の表面端部間に低融点合金の溶湯を配給し、開放冷却のもとで濡れ拡げさせ凝固させた低融点合金片を使用することもでき、クローズされた後述のフラックス充填空間ａ内で再溶融させると、開放冷却に較べて冷却が遅く進行し凝固にそれだけ長い時間を必要とするから、再溶融により拡がろうとする。
図２−１の（ハ）及び（ニ）は、温度ヒューズ本体部を示し、図２−１の（イ）及び（ロ）の凝固可溶合金片がフラックス充填空間ａで封じられており、外部からの加熱で可溶合金が溶融されると、前記蓄えられた不平衡力が解放され、→方向に引っ張り力が作用し、中央箇所が分断され、その分断箇所の下地である樹脂シートに溶融合金が濡れ難く、溶融合金がリード導体に樹脂シートよりも極めて濡れ易いために、各分断塊がリード導体側に寄せられ、分断間距離が増大されて温度ヒューズの作動が完結され、良好な作動性を保証できる。
【０００８】
本発明に係る合金型温度ヒューズでは、図２−１の（ロ）に示すように、低融点合金片両端のそれぞれに隣接するリード導体表面部分にリード導体表面の濡れ性に対し濡れ性の悪い濡れ拡がり防止層ｓを設けて前記低融点合金片２の各端を前記濡れ拡がり防止層ｓの先端に終端させることもでき、この場合、低融点合金片２の長さＬを確実に所定長さにできる、という効果がある。この例のものでも、前記蓄えられた不平衡力が解放され、→方向に引っ張り力が作用し、中央箇所が分断され、その分断箇所の下地である樹脂シートに溶融合金が濡れ難く、溶融合金がリード導体に樹脂シートよりも極めて濡れ易いために、各分断塊がリード導体側に寄せられ、分断間距離が増大されて温度ヒューズの作動が完結される。
【０００９】
図２−２の（イ）に示すように、冷却のタイミングの多少のずれのために、低融点合金の溶湯２が拡がり防止層ｓの手前で終端した場合でも、前記Ｌに対するΔＬがΔＬ／Ｌ≦５％に納まっていれば、許容される。
【００１０】
図２−２の（ロ）に示すように、低融点合金の溶湯２が拡がり防止層ｓにのり上がって終端する場合、拡がり防止層ｓの表面張力をγs、リード導体１と溶湯２との間の界面張力をγls、溶湯２の表面張力をγlとすると、
γs＝γlcosθ＋γls
を満たす接触角θで平衡する。従って、この接触角θよりも小さい角度θ'のときに、溶湯を強制的に冷却凝固されると、前記の不平衡力を保有させ得る。この場合、角度θ'は図２−２の（ロ）に示すように、９０°を越えることもあり、このケースでは、図２−２の（ロ）に示すように、フラックス３は、固化合金の端部を抱き込むようにして塗布することが有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の合金型温度ヒューズを示すための図面である。
【図２−１】本発明に係る合金型温度ヒューズの機能を示すための図面である。
【図２−２】本発明に係る合金型温度ヒューズの別例の機能を示すための図面である。
【図３−１】本発明において使用するリード導体付き低融点合金片を示す図面である。
【図３−２】前記リード導体付き低融点合金片の中央部を示す図面である。
【図３−３】リード導体付き低融点合金片の前記とは別の例を示す図面である。
【図４】本発明において使用するリード導体付き低融点合金片の製作方法を示す図面である。
【図５−１】本発明に係る合金型温度ヒューズを示す斜視図である。
【図５−２】図５−１におけるイ−イ断面図である。
【図６】本発明に係る合金型温度ヒューズの作動状態を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例について説明する。
図３−１〜図３−３は本発明において使用するリード導体付き低融点合金エレメントを示す図面である。
図３−１において、１，１は帯状リード導体であり、例えば、銅導体を使用できる。
２は低融点合金エレメントであり、上面は両端部に至るほど接線角を大きくした曲面とされ、中間部の一部２０を対向するリード導体先端々面１１，１１間に図３−２に示すように入り込ませ、両端部２１，２１のそれぞれが各帯状リード導体端部１０，１０の上面に溶接されている。
また、図３−３に示すように、分断を生じ易くするために低融点合金エレメント２の中央部両側に切り込み２２，２２を設けることもでき、かかる切り込み２２，２２にもかかわらず、リード導体先端々面間に入り込んだ低融点合金エレメント部分２０のために低融点合金エレメントの中央部の断面積を充分に確保でき、電流容量を充分に確保できる。切り込みは片側にのみ設けてもよい。
低融点合金エレメントの対向するリード導体先端々面間への入り込み体積は低融点合金エレメント全体積の１０〜２０％とすることが好適である。図３−１に示するように、入り込み部分２０の下面と帯状リード導体１，１の下面とをほぼ面一にすることもできる。
【００１３】
前記の温度ヒューズ用リード導体付きエレメントを製造するには、図４に示すように、扁平リード導体基材１００，１００を所定の定のギャップ間隔を隔てて耐熱性の作業台Ａ、例えばステンレス台上に配設し、この基材１００，１００間に低融点合金線材を供給しつつはんだごてで溶融するか、溶融低合金を走行ノズルで供給することにより、ギャップ及びリード導体基材端部にまたがって低融点合金の溶湯２００を供給する。
溶湯２００は供給と同時にリード導体基材１００，１００の高熱伝導経路を経ての放熱により冷却され、リード導体基材端部に近い部分ほど速い冷却速度で冷却されて凝固が進行していく。
【００１４】
仮に、溶湯の表面張力とリード導体表面の表面張力と溶湯とリード導体表面との間の界面張力とが力学的に平衡するまで溶融状態を保持し、この状態で冷却凝固させると、再溶融しても濡れ拡がりは生じない。
而るに、この力学的平衡に達する以前に溶湯を冷却凝固させれば、再溶融すると濡れ拡がりが生じる。すなわち、凝固低融点合金エレメントに不平衡力を保有させ得る。力学的平衡に達する以前に溶湯を冷却凝固させるために、リード導体基材を風冷などにより強制冷却している。
扁平リード導体基材に、先端から所定の距離を隔てた位置を先端とする濡れ拡がり防止層ｓを設ければ、溶湯を濡れ拡がり防止層の先端を越えることなく濡れ拡がらせることを確保して凝固させることができる。
この供給低融点合金溶湯の凝固の完了をまって短冊状にカットし、「凝固低融点合金エレメントに不平衡力を保有させたリード導体付き低融点合金エレメント」を得ている。
【００１５】
低融点合金溶湯の材質としては、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｎを主成分とする組成、これらの合金に機械的強度の向上や温度特性の調整のためにＣｕ、Ａｇ、Ｓｂ、Ｚｎ等の元素を０．１〜４．０質量％添加したものを使用できる。
【００１６】
上記リード導体基材の熱伝導経路を得ての放熱による冷却速度を調整するために、ギャップの裏側を保温したり、リード導体基材をエアブローしたり、リード導体基材を熱伝導性の部材で支持したりすることができる。
【００１７】
前記製造方法により得られた温度ヒューズ用リード導体付きエレメントにおいては、図３−２に示すように、対向するリード導体先端々面１１，１１間に低融点合金エレメントの一部２０が入り込んでいる。
【００１８】
低融点合金には、例えば、次ぎの組成[Ａ]（１）４３％＜Ｓｎ≦７０％，０．５％≦Ｉｎ≦１０％，残Ｂｉ、（２）２５％≦Ｓｎ≦４０％，５０％≦Ｉｎ≦５５％，残Ｂｉ、（３）２５％＜Ｓｎ≦４４％，５５％Ｉｎ≦７４％，１％≦Ｂｉ２０％、（４）４６％＜Ｓｎ≦７０％，１８％≦Ｉｎ４８％，１％≦Ｂｉ≦１２％、（５）５％≦Ｓｎ≦２８％，１５％≦Ｉｎ≦３７％，残Ｂｉ、（６）１０％≦Ｓｎ≦１８％，３７％≦Ｉｎ≦４３％，残Ｂｉ、（７）２５％＜Ｓｎ≦６０％，２０％≦Ｉｎ５０％，１２％＜Ｂｉ≦３３％、（８）（１）〜（７）の何れか１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（９）３３％≦Ｓｎ≦４３％，０．５％≦Ｉｎ≦１０％，残Ｂｉ、（１０）４７％≦Ｓｎ≦４９％，５１％≦Ｉｎ≦５３％の１００重量部にＢｉを３〜５重量部を添加、（１１）４０％≦Ｓｎ≦４６％，７％≦Ｂｉ≦１２％，残Ｉｎ、（１２）０．３％≦Ｓｎ≦１．５％，５１％≦Ｉｎ≦５４％，残Ｂｉ、（１３）２．５％≦Ｓｎ≦１０％，２５％≦Ｂｉ≦３５％，残Ｉｎ、、（１４）１０％≦Ｓｎ≦２５％，４８％≦Ｉｎ≦６０％，残Ｂｉ等のＩｎ−Ｓｎ−Ｂｉ系合金の組成（１５）（９）〜（１４）の何れか１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、[Ｂ]（１６）３０％≦Ｓｎ≦７０％，０．３％≦Ｓｂ≦２０％，残Ｂｉ、（１７）（１６）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、等のＢｉ−Ｓｎ−Ｓｂ系合金の組成[Ｃ]（１８）５２％≦Ｉｎ≦８５％，残Ｓｎ、（１９）（１８）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、等のＩｎ−Ｓｎ系合金の組成[Ｄ]（２０）４５％≦Ｂｉ≦５５％，残Ｉｎ、（２１）（２０）の組成の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、或いはＳｎを０．０１〜０．０４重量部添加等のＩｎ−Ｂｉ系合金の組成、[Ｅ]（２２）５０％Ｂｉ≦５７％，残Ｓｎ、（２３）（２２）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、等のＢｉ−Ｓｎ系合金の組成[Ｆ]（２４）Ｉｎの１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（２５）９０％≦Ｉｎ≦９９．９％，０．１％≦Ａｇ≦１０％の１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（２６）９５％≦Ｉｎ≦９９．９％，０．１％≦Ｓｂ≦５％の１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加等のＩｎ系合金の組成等から温度ヒューズの動作温度に適合した融点の組成を選定することができる。
【００１９】
濡れ拡がり防止層はＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔｉの何れかのめっき、真空蒸着により形成できる。濡れ拡がり防止層をリード導体に酸化膜を形成して設けることもできる。
【００２０】
リード導体にＳｎ等のめっき膜を設ける場合、リード導体の先端から所定距離をおいた位置を先端として濡れ拡がり防止層を設け、次いで、拡がり防止層の後端部にラップさせてＳｎ等めっき膜を設けることができる。
【００２１】
図５−１は本発明に係る合金型温度ヒューズの斜視図を、図５−２は図５−１におけるイ−イ断面図をそれぞれ示している。
図５−２において、Ｅはリード導体付き低融点合金エレメントであり、扁平リード導体１，１の表面端部間に所定の接触角で凸曲面状に凝固形成させ、かつリード導体の端部に溶接させた低融点合金片２からなり、低融点合金片両端のそれぞれに隣接するリード導体表面部分にリード導体表面の濡れ性に対し濡れ性の悪い濡れ拡がり防止層ｓを設けて前記低融点合金片２の各端を前記濡れ拡がり防止層ｓの先端に終端させてある。
低融点合金エレメント２の上面側にフラックス３１を塗布し、低融点合金エレメントの入り込み部２０の下面及び該下面に燐在する帯状リード導体下面部分にも符合３２で示すようにフラックスを塗布してある。低融点合金エレメント２の両側面には、フラックスを塗布していないが、塗布することもできる。
上側フラックス３１は、帯状リード導体の端部上面に溶接された低融点合金エレメントの上面の１００％を覆うように塗布されていることが好ましいが、低融点合金エレメントの上面にこの上面両端部を残して塗布される場合でも、７０％以上であれば、許容される。上面側フラックス３１の塗布厚みは、帯状リード導体の端部上面に溶接された低融点合金エレメント部分の平均厚みの７０〜１００％とすることが好ましい。
下側フラックス３２の塗布厚みは、温度ヒューズ本体の下面側から低融点合金エレメントへの熱伝達性（感温性）を保証するために、下面側絶縁体厚み（下側シートと下側接着剤との総厚み）の５０％以下とすることが好ましい。
フラックスには、ロジン系を主成分とし、活性剤例えばジカルボン酸（例えば、フマル酸、マレイン酸、シュウ酸等）を添加したものを使用できる。
【００２２】
図５−２において、４，４は上下の耐熱シート、５は上下シート４，４間の空間を埋めた接着剤であり、上側フラックス３１、下側フラックス３２が接着剤に接している。
耐熱シートには、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＥＮ等のエンジニアリングプラスチックシート、ガラスクロス基材エポキシ樹脂シート等を使用できる。一枚物で上下から挾むようにして使用することもできる。
接着剤としては、エポキシ樹脂、紫外線硬化性樹脂、シリコン樹脂等を使用できる。
また、接着剤として嫌気性硬化樹脂と紫外線硬化樹脂との混合物を使用できる。嫌気性硬化樹脂とは、室温でラジカル重合可能な多価アクリル酸エステルまたはその混合物、例えばテトラエチレングリコールのジメタクリレートとこの混合物に対する酸素の作用を断った時点から遊離ラジカルが発生して多価アクリル酸エステルのラジカル重合を開始させ、重合を維持または促進させる物質とを組み合わせたものであり、一般には、有機過酸化物またはヒドロベルオキシド、例えばクミルヒドロペルオキシドとジメチルバラトルイデンとを組み合わせたものであり、アクリレートオリゴマー系樹脂を使用できる。紫外線硬化樹脂にはメタクリレートオリゴマー系樹脂を使用できる。嫌気性硬化樹脂：紫外線硬化樹脂の体積比は５：１〜５：３とすることが望ましい。
封止体としての接着剤に嫌気性硬化樹脂と紫外線硬化樹脂との混合物を使用すると、封止体の外気に接する表面において、紫外線照射により混合物中の嫌気性硬化樹脂成分が硬化してその表面が気密化される。この気密化により封止体内部への空気の侵入が確実に遮断され、封止体内部の混合物の嫌気性硬化樹脂成分を迅速に硬化させてその内部を早期に硬化させることができる。特に、上下の絶縁シート間に封止材を埋めており、絶縁シート周囲の封止体外面の表面積に対する封止体体積が相当に大きいから、嫌気性硬化樹脂分が本来的に早期に硬化することに加え、封止体外表面の早期気密化により内部の一層の早期硬化を達成できる。
【００２３】
低融点合金片２の各端と接着剤５の各内端とを一致させて、合金片端部の接着剤界面への食い込みを排除したり、合金片端と接着剤内端との間に間隔が生じるのを排除しているが、不一致でも、その間の距離が±０．３ｍｍ以下であれば、実質上、支障にはならない。
【００２４】
本発明に係る温度ヒューズを製造するには、（１）作業台上において、リード導体付きフラックス塗布低融点合金エレメントを下側耐熱シート上に配置し、下側塗布フラックスの粘着力でその配置位置への固定状態を担保し、次いで未硬化接着剤塗布耐熱シートを接着剤面を下側にして前記下側配置耐熱シート上に配置し、この上側の配置耐熱シートを治具で押えた状態で接着剤を硬化させる方法、または（２）作業台上に、未硬化接着剤塗布耐熱シートを接着剤面を上側にして配置し、フラックス塗布低融点合金エレメント接続リード導体を下側耐熱シート上に配置し、未硬化接着剤の粘着力でその配置位置への固定状態を担保し、次いで未硬化接着剤塗布耐熱シートを接着剤面を下側にして前記下側配置耐熱シート上に配置し、この上側の配置耐熱シートを治具で押えた状態で接着剤を硬化させる方法を使用できる。
【００２５】
前記の合金型温度ヒューズにおいては、ヒートサイクル時に発生する低融点合金エレメントの熱膨張力が、対向するリード導体先端々面間に入り込んだ低融点合金エレメント部分とリード導体先端々面との接触面でも支持されるから、前記熱膨張力に対し、低融点合金エレメントとリード導体先端部との溶接箇所に作用する反力が低減される。従って、低融点合金エレメントとリード導体先端部との溶接箇所の対ヒートサイクル安定性を向上できる。
また、温度ヒューズ本体の下面側からの熱伝達に対し、低融点合金エレメントの入り込み厚みだけ低熱伝達物（フラックス）の厚みを薄くできるから、下面側からの感熱性をそれだけアップできる。
【００２６】
図６は本発明に係る合金型温度ヒューズの低融点合金エレメントの分断動作状態を示し、硬化接着剤で確保されたキャビティ５０内に低融点合金エレメントとフラックスとが空き空間なく納められ、この空きのない状態で低融点合金エレメントが分断され、その分断魂２００，２００間に溶融フラックス３０が食い込んで分断間距離が拡大されていく。而るに、低融点合金エレメントの対向するリード導体先端々面間への入り込み部分の下面及びその下面に燐在するリード導体先端部下面にもフラックスを塗布し、前記キャビティ５０の容積を大きくすれば、分断間距離を長くでき、分断間絶縁距離を充分に確保し得、確実な電流遮断を保証できる。
【実施例】
【００２７】
図５−２に示した構成の合金型温度ヒューズである。帯状リード導体には、先端部にＡｕをメッキした厚み１００μｍ×巾２．３ｍｍのＮｉ導体を使用し、対向する両リード導体端面間の間隔を０．６ｍｍとした。低融点合金エレメントには、組成５２Ｉｎ−４８Ｂｉを使用し、中央点での厚みを１７０μｍとした。フラックスにはロジンを使用した。上下の絶縁フィルムには、厚み１２０μｍ、縦横寸法３．５ｍｍ×３．０ｍｍのガラス繊維エポキシ樹脂フィルムを使用し、混合硬化性樹脂には、嫌気性硬化樹脂（ヘンケル社製ウレタンメタクリレート樹脂系LOCTI
TE630）２０容量部、紫外線硬化樹脂（ヘンケル社製ウレタンアクリレート樹脂系LOCNTE3311）７容量部の混合物を使用し、フィルムの内面及びリード導体の樹脂に接する面に硬化促進剤（金属微粉末）を塗布し、前記製造方法により上下フィルム間をその間隔を０．５ｍｍとして前記混合物で埋め、紫外線を照射量３０００mJ/mm2以上で分間照射した。
【００２８】
〔比較例〕
実施例に対し、低融点合金エレメントとして、押出線材を扁平に圧延してなり、長さ、容積、組成が実施例のものと同じとした低融点合金片を使用し、帯状リード導体、ヒューズ本体部の厚み、平面寸法、上下のシート、接着剤を実施例と同じとした。
【００２９】
実施例品、比較例品につき、温度８０℃の加熱槽にて１時間放置した後、昇温速度１℃／1分のオイルバス中に浸漬し、０．１A通電のもとで温度ヒューズの低融点合金エレメントが分断作動したときのオイル温度を測定したところ、実施例品の９０±２℃に対し、比較例品では１０５℃までオイルを昇温させても分断作動しなかった 。
【符号の説明】
【００３０】
１ リード導体
２ 低融点合金片
２０ 低融点合金片の入り込み部
３ フラックス
４ 絶縁シート
５ 接着剤
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３１】
【特許文献１】特許第４２９０４２６号公報
【特許文献２】特開昭５０−００９０５３号公報、特開昭５０−０３１３４９号公報、特開昭５０−０８８５４８号公報、特開昭５１−０００６４４号公報等
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合金型温度ヒューズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気・電子機器の異常発熱によって電気・電子機器への給電を停止し、その機器の熱的破壊を未然に防止するヒューズ、すなわち、温度ヒューズとして合金型温度ヒューズが汎用されている。
この合金型温度ヒューズは、リード導体間に低融点合金片を設け、その低融点合金片上にフラックスを塗布し、このフラックス塗布低融点合金片を外被体で包囲した構成であり、その動作機構は、温度ヒューズが取り付けられた被保護機器の過熱で低融点合金片が溶融され、その溶融合金が各リード線端部に濡れ拡がって中央で分断され、フラックスの活性作用のバックアップのもとで表面張力により球状化が促進され、分断間の距離が増大されて通電が遮断されることにある。
【０００３】
携帯電気・電子機器用の二次電池、例えばリチウムイオン電池の保安に使用される合金型温度ヒューズにおいては、小サイズ化が要求され、その小サイズ温度ヒューズとして、図１の（イ）に示すように、帯状リード導体１’，１’間に低融点合金片２’を接続し、低融点合金片２’にフラックス３’を塗布し、該フラックス塗布低融点合金片を上下の絶縁シートで４’，４’包囲封止したものが知られている（例えば、特許文献１）。１１’は溶融低融点合金に対する濡れ性を向上させるための金属層である。
この温度ヒューズの動作機構は、温度ヒューズが取り付けられた被保護機器の過熱で低融点合金片が溶融され、図１の（ロ）に示すように、フラックスの活性作用のバックアップのもとでその溶融合金２０’が各リード線端部に濡れ拡がり、中央が分断され、分断間の距離が増大されて通電が遮断されることにある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記の温度ヒューズでは、低融点合金片２の両側に空間Ａを設け、その空間のリード導体部分に溶融合金を濡れ拡げさせることが必要であり、それらの空間による温度ヒューズ本体部のサイズアップが避けられない。
従来、低融点合金粒体とフラックスとの混合物であって、その粒体相互の接触によって電気導通性を確保した成型ヒューズ素子を温度ヒューズのヒューズエレメントとして使用することが知られている（例えば、特許文献２）。
このヒューズエレメントでは、前記機器の異常発熱により低融点合金粒体が溶融されると、リード導体と成型ヒューズ素子との接合界面近傍部分の低融点合金粒体がリード導体に溶着し、各リード導体に溶着した各低融点合金粒体にヒューズエレメントの各半部の溶融低融点合金粒体が凝集して溶融低融点合金粒体が二分され、左右の低融点合金粒体凝集体に分断されて通電遮断作動が達成される。従って、前記図１における空間部分Ａが不要である。
しかしながら、ヒューズエレメントの導電性が低融点合金粒体の相互接触抵抗に依存し、電気抵抗値が高く、ヒューズエレメントの自己発熱のために、動作温度精度が劣るという不具合がある。
【０００５】
本発明の目的は、合金型温度ヒューズにおいて、低融点合金片両側の空間を排除するにもかかわらず良好な作動性を保証し、充分に小サイズ化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る合金型温度ヒューズは、扁平リード導体の端部間に溶接された低融点合金片上にフラックスを塗布し、このフラックス塗布低融点合金片を上下の樹脂シートで挾み、これらの外周間を封止した温度ヒューズであり、リード導体の表面端部間に低融点合金の溶湯を配給し、その溶湯の表面張力とリード導体表面の表面張力とが平衡するまえの段階で冷却凝固させて再溶融に対し表面張力変形性能を保有させた低融点合金片をヒューズエレメントとすることを特徴とする。
請求項２に係る合金型温度ヒューズは、扁平リード導体の端部間に溶接された低融点合金片上にフラックスを塗布し、このフラックス塗布低融点合金片を上下の樹脂シートで挾み、これらの外周間を封止した温度ヒューズであり、リード導体の表面端部間に低融点合金の溶湯を配給し、開放冷却のもとで濡れ拡げさせ凝固させた低融点合金片をヒューズエレメントとすることを特徴とする。
請求項３に係る合金型温度ヒューズは、請求項１または請求項２記載の合金型温度ヒューズにおいて、上下の樹脂シートの外周間の封止が接着剤により行なわれていることを特徴とする。
請求項４に係る合金型温度ヒューズは、請求項３記載の合金型温度ヒューズにおいて、低融点合金片の上面全体に塗布され、このフラックス塗布低融点合金片の両端部に接着剤が接触していることを特徴とする。
請求項５に係る合金型温度ヒューズは、請求項３記載の合金型温度ヒューズにおいて、低融点合金片の上面の両端部を除く７０％以上に塗布され、このフラックス塗布低融点合金片の両端部に接着剤が接触していることを特徴とする。
請求項６に係る合金型温度ヒューズは、請求項１〜５何れかの合金型温度ヒューズにおいて、対向するリード導体先端々面間に低融点合金片の一部が入り込み、この入り込んだ低融点合金片部分に括れが設けられていることを特徴とする。
請求項７に係る合金型温度ヒューズは、請求項１〜６何れかの合金型温度ヒューズにおいて、リード導体表面部分にリード導体表面のねれ性に対し濡れ性の悪い濡れ拡がり防止層を設けて凝固低融点合金片の各端を前記濡れ拡がり防止層の先端に終端させたことを特徴とする。
請求項８に係る合金型温度ヒューズは、請求項７の合金型温度ヒューズにおいて、低融点合金の組成がＳｎ、ＩｎまたはＢｉを主成分とし、濡れ拡がり防止層の材質がＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔｉの何れかであることを特徴とする。
請求項９に係る合金型温度ヒューズは、請求項７の合金型温度ヒューズにおいて、濡れ拡がり防止層が導体の酸化膜であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
図２−１の（イ）及び（ロ）は本発明において使用するヒューズエレメントを示している。
図２−１の（イ）に示すものでは、扁平リード導体１，１の端部間に所定量の低融点合金の溶湯を配給し、表面開放の充分に速い冷却速度のもとで冷却して溶湯の表面張力とリード導体表面の表面張力と溶湯とリード導体表面との間の界面張力とが力学的に平衡していない段階で冷却凝固させて低融点合金片２を形成してあり、低融点合金片２に不平衡力が蓄えられている。従って、再溶融すると、不平衡力が解放され、溶融合金が拡がろうとする。
図２−１の（ロ）に示すものでは、リード導体先端から所定の距離の位置を先端とする、濡れ角が９０°以上の濡れ拡がり防止層ｓを設け、溶湯が濡れ拡がり防止層の先端を越えて濡れ拡がるのを防止しあり、他の他の点は、図１の（イ）に示すものと同じである。
前記「不平衡力が蓄えられた低融点合金片」に代え、リード導体の表面端部間に低融点合金の溶湯を配給し、開放冷却のもとで濡れ拡げさせ凝固させた低融点合金片を使用することもでき、クローズされた後述のフラックス充填空間ａ内で再溶融させると、開放冷却に較べて冷却が遅く進行し凝固にそれだけ長い時間を必要とするから、再溶融により拡がろうとする。
図２−１の（ハ）及び（ニ）は、温度ヒューズ本体部を示し、図２−１の（イ）及び（ロ）の凝固可溶合金片がフラックス充填空間ａで封じられており、外部からの加熱で可溶合金が溶融されると、前記蓄えられた不平衡力が解放され、→方向に引っ張り力が作用し、中央箇所が分断され、その分断箇所の下地である樹脂シートに溶融合金が濡れ難く、溶融合金がリード導体に樹脂シートよりも極めて濡れ易いために、各分断塊がリード導体側に寄せられ、分断間距離が増大されて温度ヒューズの作動が完結され、良好な作動性を保証できる。
【０００８】
本発明に係る合金型温度ヒューズでは、図２−１の（ロ）に示すように、低融点合金片両端のそれぞれに隣接するリード導体表面部分にリード導体表面の濡れ性に対し濡れ性の悪い濡れ拡がり防止層ｓを設けて前記低融点合金片２の各端を前記濡れ拡がり防止層ｓの先端に終端させることもでき、この場合、低融点合金片２の長さＬを確実に所定長さにできる、という効果がある。この例のものでも、前記蓄えられた不平衡力が解放され、→方向に引っ張り力が作用し、中央箇所が分断され、その分断箇所の下地である樹脂シートに溶融合金が濡れ難く、溶融合金がリード導体に樹脂シートよりも極めて濡れ易いために、各分断塊がリード導体側に寄せられ、分断間距離が増大されて温度ヒューズの作動が完結される。
【０００９】
図２−２の（イ）に示すように、冷却のタイミングの多少のずれのために、低融点合金の溶湯２が拡がり防止層ｓの手前で終端した場合でも、前記Ｌに対するΔＬがΔＬ／Ｌ≦５％に納まっていれば、許容される。
【００１０】
図２−２の（ロ）に示すように、低融点合金の溶湯２が拡がり防止層ｓにのり上がって終端する場合、拡がり防止層ｓの表面張力をγs、リード導体１と溶湯２との間の界面張力をγls、溶湯２の表面張力をγlとすると、
γs＝γlcosθ＋γls
を満たす接触角θで平衡する。従って、この接触角θよりも小さい角度θ'のときに、溶湯を強制的に冷却凝固されると、前記の不平衡力を保有させ得る。この場合、角度θ'は図２−２の（ロ）に示すように、９０°を越えることもあり、このケースでは、図２−２の（ロ）に示すように、フラックス３は、固化合金の端部を抱き込むようにして塗布することが有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の合金型温度ヒューズを示すための図面である。
【図２−１】本発明に係る合金型温度ヒューズの機能を示すための図面である。
【図２−２】本発明に係る合金型温度ヒューズの別例の機能を示すための図面である。
【図３−１】本発明において使用するリード導体付き低融点合金片を示す図面である。
【図３−２】前記リード導体付き低融点合金片の中央部を示す図面である。
【図３−３】リード導体付き低融点合金片の前記とは別の例を示す図面である。
【図４】本発明において使用するリード導体付き低融点合金片の製作方法を示す図面である。
【図５−１】本発明に係る合金型温度ヒューズを示す斜視図である。
【図５−２】図５−１におけるイ−イ断面図である。
【図６】本発明に係る合金型温度ヒューズの作動状態を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例について説明する。
図３−１〜図３−３は本発明において使用するリード導体付き低融点合金エレメントを示す図面である。
図３−１において、１，１は帯状リード導体であり、例えば、銅導体を使用できる。
２は低融点合金エレメントであり、上面は両端部に至るほど接線角を大きくした曲面とされ、中間部の一部２０を対向するリード導体先端々面１１，１１間に図３−２に示すように入り込ませ、両端部２１，２１のそれぞれが各帯状リード導体端部１０，１０の上面に溶接されている。
また、図３−３に示すように、分断を生じ易くするために低融点合金エレメント２の中央部両側に切り込み２２，２２を設けることもでき、かかる切り込み２２，２２にもかかわらず、リード導体先端々面間に入り込んだ低融点合金エレメント部分２０のために低融点合金エレメントの中央部の断面積を充分に確保でき、電流容量を充分に確保できる。切り込みは片側にのみ設けてもよい。
低融点合金エレメントの対向するリード導体先端々面間への入り込み体積は低融点合金エレメント全体積の１０〜２０％とすることが好適である。図３−１に示するように、入り込み部分２０の下面と帯状リード導体１，１の下面とをほぼ面一にすることもできる。
【００１３】
前記の温度ヒューズ用リード導体付きエレメントを製造するには、図４に示すように、扁平リード導体基材１００，１００を所定の定のギャップ間隔を隔てて耐熱性の作業台Ａ、例えばステンレス台上に配設し、この基材１００，１００間に低融点合金線材を供給しつつはんだごてで溶融するか、溶融低合金を走行ノズルで供給することにより、ギャップ及びリード導体基材端部にまたがって低融点合金の溶湯２００を供給する。
溶湯２００は供給と同時にリード導体基材１００，１００の高熱伝導経路を経ての放熱により冷却され、リード導体基材端部に近い部分ほど速い冷却速度で冷却されて凝固が進行していく。
【００１４】
仮に、溶湯の表面張力とリード導体表面の表面張力と溶湯とリード導体表面との間の界面張力とが力学的に平衡するまで溶融状態を保持し、この状態で冷却凝固させると、再溶融しても濡れ拡がりは生じない。
而るに、この力学的平衡に達する以前に溶湯を冷却凝固させれば、再溶融すると濡れ拡がりが生じる。すなわち、凝固低融点合金エレメントに不平衡力を保有させ得る。力学的平衡に達する以前に溶湯を冷却凝固させるために、リード導体基材を風冷などにより強制冷却している。
扁平リード導体基材に、先端から所定の距離を隔てた位置を先端とする濡れ拡がり防止層ｓを設ければ、溶湯を濡れ拡がり防止層の先端を越えることなく濡れ拡がらせることを確保して凝固させることができる。
この供給低融点合金溶湯の凝固の完了をまって短冊状にカットし、「凝固低融点合金エレメントに不平衡力を保有させたリード導体付き低融点合金エレメント」を得ている。
【００１５】
低融点合金溶湯の材質としては、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｎを主成分とする組成、これらの合金に機械的強度の向上や温度特性の調整のためにＣｕ、Ａｇ、Ｓｂ、Ｚｎ等の元素を０．１〜４．０質量％添加したものを使用できる。
【００１６】
上記リード導体基材の熱伝導経路を得ての放熱による冷却速度を調整するために、ギャップの裏側を保温したり、リード導体基材をエアブローしたり、リード導体基材を熱伝導性の部材で支持したりすることができる。
【００１７】
前記製造方法により得られた温度ヒューズ用リード導体付きエレメントにおいては、図３−２に示すように、対向するリード導体先端々面１１，１１間に低融点合金エレメントの一部２０が入り込んでいる。
【００１８】
低融点合金には、例えば、次ぎの組成[Ａ]（１）４３％＜Ｓｎ≦７０％，０．５％≦Ｉｎ≦１０％，残Ｂｉ、（２）２５％≦Ｓｎ≦４０％，５０％≦Ｉｎ≦５５％，残Ｂｉ、（３）２５％＜Ｓｎ≦４４％，５５％Ｉｎ≦７４％，１％≦Ｂｉ２０％、（４）４６％＜Ｓｎ≦７０％，１８％≦Ｉｎ４８％，１％≦Ｂｉ≦１２％、（５）５％≦Ｓｎ≦２８％，１５％≦Ｉｎ≦３７％，残Ｂｉ、（６）１０％≦Ｓｎ≦１８％，３７％≦Ｉｎ≦４３％，残Ｂｉ、（７）２５％＜Ｓｎ≦６０％，２０％≦Ｉｎ５０％，１２％＜Ｂｉ≦３３％、（８）（１）〜（７）の何れか１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（９）３３％≦Ｓｎ≦４３％，０．５％≦Ｉｎ≦１０％，残Ｂｉ、（１０）４７％≦Ｓｎ≦４９％，５１％≦Ｉｎ≦５３％の１００重量部にＢｉを３〜５重量部を添加、（１１）４０％≦Ｓｎ≦４６％，７％≦Ｂｉ≦１２％，残Ｉｎ、（１２）０．３％≦Ｓｎ≦１．５％，５１％≦Ｉｎ≦５４％，残Ｂｉ、（１３）２．５％≦Ｓｎ≦１０％，２５％≦Ｂｉ≦３５％，残Ｉｎ、、（１４）１０％≦Ｓｎ≦２５％，４８％≦Ｉｎ≦６０％，残Ｂｉ等のＩｎ−Ｓｎ−Ｂｉ系合金の組成（１５）（９）〜（１４）の何れか１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、[Ｂ]（１６）３０％≦Ｓｎ≦７０％，０．３％≦Ｓｂ≦２０％，残Ｂｉ、（１７）（１６）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、等のＢｉ−Ｓｎ−Ｓｂ系合金の組成[Ｃ]（１８）５２％≦Ｉｎ≦８５％，残Ｓｎ、（１９）（１８）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、等のＩｎ−Ｓｎ系合金の組成[Ｄ]（２０）４５％≦Ｂｉ≦５５％，残Ｉｎ、（２１）（２０）の組成の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、或いはＳｎを０．０１〜０．０４重量部添加等のＩｎ−Ｂｉ系合金の組成、[Ｅ]（２２）５０％Ｂｉ≦５７％，残Ｓｎ、（２３）（２２）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、等のＢｉ−Ｓｎ系合金の組成[Ｆ]（２４）Ｉｎの１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（２５）９０％≦Ｉｎ≦９９．９％，０．１％≦Ａｇ≦１０％の１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（２６）９５％≦Ｉｎ≦９９．９％，０．１％≦Ｓｂ≦５％の１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加等のＩｎ系合金の組成等から温度ヒューズの動作温度に適合した融点の組成を選定することができる。
【００１９】
濡れ拡がり防止層はＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔｉの何れかのめっき、真空蒸着により形成できる。濡れ拡がり防止層をリード導体に酸化膜を形成して設けることもできる。
【００２０】
リード導体にＳｎ等のめっき膜を設ける場合、リード導体の先端から所定距離をおいた位置を先端として濡れ拡がり防止層を設け、次いで、拡がり防止層の後端部にラップさせてＳｎ等めっき膜を設けることができる。
【００２１】
図５−１は本発明に係る合金型温度ヒューズの斜視図を、図５−２は図５−１におけるイ−イ断面図をそれぞれ示している。
図５−２において、Ｅはリード導体付き低融点合金エレメントであり、扁平リード導体１，１の表面端部間に所定の接触角で凸曲面状に凝固形成させ、かつリード導体の端部に溶接させた低融点合金片２からなり、低融点合金片両端のそれぞれに隣接するリード導体表面部分にリード導体表面の濡れ性に対し濡れ性の悪い濡れ拡がり防止層ｓを設けて前記低融点合金片２の各端を前記濡れ拡がり防止層ｓの先端に終端させてある。
低融点合金エレメント２の上面側にフラックス３１を塗布し、低融点合金エレメントの入り込み部２０の下面及び該下面に燐在する帯状リード導体下面部分にも符合３２で示すようにフラックスを塗布してある。低融点合金エレメント２の両側面には、フラックスを塗布していないが、塗布することもできる。
上側フラックス３１は、帯状リード導体の端部上面に溶接された低融点合金エレメントの上面の１００％を覆うように塗布されていることが好ましいが、低融点合金エレメントの上面にこの上面両端部を残して塗布される場合でも、７０％以上であれば、許容される。上面側フラックス３１の塗布厚みは、帯状リード導体の端部上面に溶接された低融点合金エレメント部分の平均厚みの７０〜１００％とすることが好ましい。
下側フラックス３２の塗布厚みは、温度ヒューズ本体の下面側から低融点合金エレメントへの熱伝達性（感温性）を保証するために、下面側絶縁体厚み（下側シートと下側接着剤との総厚み）の５０％以下とすることが好ましい。
フラックスには、ロジン系を主成分とし、活性剤例えばジカルボン酸（例えば、フマル酸、マレイン酸、シュウ酸等）を添加したものを使用できる。
【００２２】
図５−２において、４，４は上下の耐熱シート、５は上下シート４，４間の空間を埋めた接着剤であり、上側フラックス３１、下側フラックス３２が接着剤に接している。
耐熱シートには、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＥＮ等のエンジニアリングプラスチックシート、ガラスクロス基材エポキシ樹脂シート等を使用できる。一枚物で上下から挾むようにして使用することもできる。
接着剤としては、エポキシ樹脂、紫外線硬化性樹脂、シリコン樹脂等を使用できる。
また、接着剤として嫌気性硬化樹脂と紫外線硬化樹脂との混合物を使用できる。嫌気性硬化樹脂とは、室温でラジカル重合可能な多価アクリル酸エステルまたはその混合物、例えばテトラエチレングリコールのジメタクリレートとこの混合物に対する酸素の作用を断った時点から遊離ラジカルが発生して多価アクリル酸エステルのラジカル重合を開始させ、重合を維持または促進させる物質とを組み合わせたものであり、一般には、有機過酸化物またはヒドロベルオキシド、例えばクミルヒドロペルオキシドとジメチルバラトルイデンとを組み合わせたものであり、アクリレートオリゴマー系樹脂を使用できる。紫外線硬化樹脂にはメタクリレートオリゴマー系樹脂を使用できる。嫌気性硬化樹脂：紫外線硬化樹脂の体積比は５：１〜５：３とすることが望ましい。
封止体としての接着剤に嫌気性硬化樹脂と紫外線硬化樹脂との混合物を使用すると、封止体の外気に接する表面において、紫外線照射により混合物中の嫌気性硬化樹脂成分が硬化してその表面が気密化される。この気密化により封止体内部への空気の侵入が確実に遮断され、封止体内部の混合物の嫌気性硬化樹脂成分を迅速に硬化させてその内部を早期に硬化させることができる。特に、上下の絶縁シート間に封止材を埋めており、絶縁シート周囲の封止体外面の表面積に対する封止体体積が相当に大きいから、嫌気性硬化樹脂分が本来的に早期に硬化することに加え、封止体外表面の早期気密化により内部の一層の早期硬化を達成できる。
【００２３】
低融点合金片２の各端と接着剤５の各内端とを一致させて、合金片端部の接着剤界面への食い込みを排除したり、合金片端と接着剤内端との間に間隔が生じるのを排除しているが、不一致でも、その間の距離が±０．３ｍｍ以下であれば、実質上、支障にはならない。
【００２４】
本発明に係る温度ヒューズを製造するには、（１）作業台上において、リード導体付きフラックス塗布低融点合金エレメントを下側耐熱シート上に配置し、下側塗布フラックスの粘着力でその配置位置への固定状態を担保し、次いで未硬化接着剤塗布耐熱シートを接着剤面を下側にして前記下側配置耐熱シート上に配置し、この上側の配置耐熱シートを治具で押えた状態で接着剤を硬化させる方法、または（２）作業台上に、未硬化接着剤塗布耐熱シートを接着剤面を上側にして配置し、フラックス塗布低融点合金エレメント接続リード導体を下側耐熱シート上に配置し、未硬化接着剤の粘着力でその配置位置への固定状態を担保し、次いで未硬化接着剤塗布耐熱シートを接着剤面を下側にして前記下側配置耐熱シート上に配置し、この上側の配置耐熱シートを治具で押えた状態で接着剤を硬化させる方法を使用できる。
【００２５】
前記の合金型温度ヒューズにおいては、ヒートサイクル時に発生する低融点合金エレメントの熱膨張力が、対向するリード導体先端々面間に入り込んだ低融点合金エレメント部分とリード導体先端々面との接触面でも支持されるから、前記熱膨張力に対し、低融点合金エレメントとリード導体先端部との溶接箇所に作用する反力が低減される。従って、低融点合金エレメントとリード導体先端部との溶接箇所の対ヒートサイクル安定性を向上できる。
また、温度ヒューズ本体の下面側からの熱伝達に対し、低融点合金エレメントの入り込み厚みだけ低熱伝達物（フラックス）の厚みを薄くできるから、下面側からの感熱性をそれだけアップできる。
【００２６】
図６は本発明に係る合金型温度ヒューズの低融点合金エレメントの分断動作状態を示し、硬化接着剤で確保されたキャビティ５０内に低融点合金エレメントとフラックスとが空き空間なく納められ、この空きのない状態で低融点合金エレメントが分断され、その分断魂２００，２００間に溶融フラックス３０が食い込んで分断間距離が拡大されていく。而るに、低融点合金エレメントの対向するリード導体先端々面間への入り込み部分の下面及びその下面に燐在するリード導体先端部下面にもフラックスを塗布し、前記キャビティ５０の容積を大きくすれば、分断間距離を長くでき、分断間絶縁距離を充分に確保し得、確実な電流遮断を保証できる。
【実施例】
【００２７】
図５−２に示した構成の合金型温度ヒューズである。帯状リード導体には、先端部にＡｕをメッキした厚み１００μｍ×巾２．３ｍｍのＮｉ導体を使用し、対向する両リード導体端面間の間隔を０．６ｍｍとした。低融点合金エレメントには、組成５２Ｉｎ−４８Ｂｉを使用し、中央点での厚みを１７０μｍとした。フラックスにはロジンを使用した。上下の絶縁フィルムには、厚み１２０μｍ、縦横寸法３．５ｍｍ×３．０ｍｍのガラス繊維エポキシ樹脂フィルムを使用し、混合硬化性樹脂には、嫌気性硬化樹脂（ヘンケル社製ウレタンメタクリレート樹脂系LOCTI
TE630）２０容量部、紫外線硬化樹脂（ヘンケル社製ウレタンアクリレート樹脂系LOCNTE3311）７容量部の混合物を使用し、フィルムの内面及びリード導体の樹脂に接する面に硬化促進剤（金属微粉末）を塗布し、前記製造方法により上下フィルム間をその間隔を０．５ｍｍとして前記混合物で埋め、紫外線を照射量３０００mJ/mm2以上で分間照射した。
【００２８】
〔比較例〕
実施例に対し、低融点合金エレメントとして、押出線材を扁平に圧延してなり、長さ、容積、組成が実施例のものと同じとした低融点合金片を使用し、帯状リード導体、ヒューズ本体部の厚み、平面寸法、上下のシート、接着剤を実施例と同じとした。
【００２９】
実施例品、比較例品につき、温度８０℃の加熱槽にて１時間放置した後、昇温速度１℃／1分のオイルバス中に浸漬し、０．１A通電のもとで温度ヒューズの低融点合金エレメントが分断作動したときのオイル温度を測定したところ、実施例品の９０±２℃に対し、比較例品では１０５℃までオイルを昇温させても分断作動しなかった 。
【符号の説明】
【００３０】
１ リード導体
２ 低融点合金片
２０ 低融点合金片の入り込み部
３ フラックス
４ 絶縁シート
５ 接着剤
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３１】
【特許文献１】特許第４２９０４２６号公報
【特許文献２】特開昭５０−００９０５３号公報、特開昭５０−０３１３４９号公報、特開昭５０−０８８５４８号公報、特開昭５１−０００６４４号公報等
【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平リード導体の端部間に溶接された低融点合金片上にフラックスを塗布し、このフラックス塗布低融点合金片を上下の樹脂シートで挾み、これらの外周間を封止した温度ヒューズであり、リード導体の表面端部間に低融点合金の溶湯を配給し、その溶湯の表面張力とリード導体表面の表面張力とが平衡するまえの段階で冷却凝固させて再溶融に対し表面張力変形性能を保有させた低融点合金片をヒューズエレメントとすることを特徴とする合金型温度ヒューズ。
【請求項２】
扁平リード導体の端部間に溶接された低融点合金片上にフラックスを塗布し、このフラックス塗布低融点合金片を上下の樹脂シートで挾み、これらの外周間を封止した温度ヒューズであり、リード導体の表面端部間に低融点合金の溶湯を配給し、開放冷却のもとで濡れ拡げさせ凝固させた低融点合金片をヒューズエレメントとすることを特徴とする合金型温度ヒューズ。
【請求項３】
上下の樹脂シートの外周間の封止が接着剤により行なわれていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の合金型温度ヒューズ。
【請求項４】
フラックスが低融点合金片の上面全体に塗布され、このフラックス塗布低融点合金片の両端部に接着剤が接触していることを特徴とする請求項３記載の合金型温度ヒューズ。
【請求項５】
フラックスが低融点合金片の上面の両端部を除く７０％以上に塗布され、このフラックス塗布低融点合金片の両端部に接着剤が接触していることを特徴とする請求項３記載の合金型温度ヒューズ。
【請求項６】
対向するリード導体先端々面間に低融点合金片の一部が入り込み、この入り込んだ低融点合金片部分に切り込みが設けられていることを特徴とする請求項１〜５何れか記載の合金型温度ヒューズ。
【請求項７】
リード導体表面部分にリード導体表面のねれ性に対し濡れ性の悪い濡れ拡がり防止層を設けて凝固低融点合金片の各端を前記濡れ拡がり防止層の先端に終端させたことを特徴とする請求項１〜６何れか記載の合金型温度ヒューズ。
【請求項８】
低融点合金の組成がＳｎ、ＩｎまたはＢｉを主成分とし、濡れ拡がり防止層の材質がＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔｉの何れかであることを特徴とする請求項６記載の合金型温度ヒューズ。
【請求項９】
濡れ拡がり防止層が導体の酸化膜であることを特徴とする請求項６記載の合金型温度ヒューズ。
【請求項１】
扁平リード導体の端部間に溶接された低融点合金片上にフラックスを塗布し、このフラックス塗布低融点合金片を上下の樹脂シートで挾み、これらの外周間を封止した温度ヒューズであり、リード導体の表面端部間に低融点合金の溶湯を配給し、その溶湯の表面張力とリード導体表面の表面張力とが平衡するまえの段階で冷却凝固させて再溶融に対し表面張力変形性能を保有させた低融点合金片をヒューズエレメントとすることを特徴とする合金型温度ヒューズ。
【請求項２】
扁平リード導体の端部間に溶接された低融点合金片上にフラックスを塗布し、このフラックス塗布低融点合金片を上下の樹脂シートで挾み、これらの外周間を封止した温度ヒューズであり、リード導体の表面端部間に低融点合金の溶湯を配給し、開放冷却のもとで濡れ拡げさせ凝固させた低融点合金片をヒューズエレメントとすることを特徴とする合金型温度ヒューズ。
【請求項３】
上下の樹脂シートの外周間の封止が接着剤により行なわれていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の合金型温度ヒューズ。
【請求項４】
フラックスが低融点合金片の上面全体に塗布され、このフラックス塗布低融点合金片の両端部に接着剤が接触していることを特徴とする請求項３記載の合金型温度ヒューズ。
【請求項５】
フラックスが低融点合金片の上面の両端部を除く７０％以上に塗布され、このフラックス塗布低融点合金片の両端部に接着剤が接触していることを特徴とする請求項３記載の合金型温度ヒューズ。
【請求項６】
対向するリード導体先端々面間に低融点合金片の一部が入り込み、この入り込んだ低融点合金片部分に切り込みが設けられていることを特徴とする請求項１〜５何れか記載の合金型温度ヒューズ。
【請求項７】
リード導体表面部分にリード導体表面のねれ性に対し濡れ性の悪い濡れ拡がり防止層を設けて凝固低融点合金片の各端を前記濡れ拡がり防止層の先端に終端させたことを特徴とする請求項１〜６何れか記載の合金型温度ヒューズ。
【請求項８】
低融点合金の組成がＳｎ、ＩｎまたはＢｉを主成分とし、濡れ拡がり防止層の材質がＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔｉの何れかであることを特徴とする請求項６記載の合金型温度ヒューズ。
【請求項９】
濡れ拡がり防止層が導体の酸化膜であることを特徴とする請求項６記載の合金型温度ヒューズ。
【図１】
【図２−１】
【図２−２】
【図３−１】
【図３−２】
【図３−３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図６】
【図２−１】
【図２−２】
【図３−１】
【図３−２】
【図３−３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２４３３８８（Ｐ２０１１−２４３３８８Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１３９３１（Ｐ２０１０−１１３９３１）
【出願日】平成２２年５月１８日（２０１０．５．１８）
【出願人】（０００２２５３３７）内橋エステック株式会社 (115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１８日（２０１０．５．１８）
【出願人】（０００２２５３３７）内橋エステック株式会社 (115)
【Ｆターム（参考）】
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