合金型温度熔断器及温度熔断器元件用材料制造技术

一种温度熔断器元件用材料，其特征在于，具有Ｓｎ超过４６％且在７０％以下，Ｂｉ超过１％且在１２％以下，Ｉｎ在１８％以上且不足４８％的合金组成。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及Bi-In-Sn系的温度熔断器元件用材料及合金型温度熔断器。
技术介绍
作为电气仪器和电路元件例如半导体装置、电容器、电阻元件等的热保护装置的合金型温度熔断器被广泛地使用。该合金型温度熔断器，其构成是，把规定熔点的合金做成熔断器元件，把该熔断器元件接合在一对引线导体之间，在该熔断器元件上涂布助熔剂，用绝缘体密封该助熔剂涂布熔断器元件。该合金型温度熔断器的动作机构如下面那样。在需要保护的电气仪器和电路元件上热接触地配置合金型温度熔断器。当电气仪器和电路元件因任何异常而发热时，由于该发热使温度熔断器的熔断器元件合金被熔融，在与已熔融的活性化的助熔剂的共存下，熔融合金由于向引线导体或电极浸润而分断球状化，由于该分断球状化的进行，通电被切断，由于该通电切断，因仪器降温，分断熔融合金被凝固，终结为不可恢复的断开。一般说来，在上述熔断器元件上常规方法是使用固相线和液相线之间的固液共存区域狭窄的合金组成，理想的是用共晶组成，意图在大致液相线温度(在共晶组成中，固相线和液相线温度是同温度)下熔断熔断器元件，即，在存在固液共存区域的合金组成的熔断器元件中，有在固液共存区域内的不确定的温度下熔断的可能性，由于当固液共存区域宽时，在其固液共存区域内熔断器元件熔断的温度的不确定幅度变宽，动作温度的上下浮动变大，所以，为了减小该上下浮动，常规方法是使用固相线和液相线之间的固液共存区域狭窄的合金组成，理想的情况使用共晶组成。近年来，由于环保意识的高涨，禁止使用对生物体有害的物质的动向活跃化了，作为合金型温度熔断器要求的主要条件，强烈要求该温度熔断器元件中不含有害物质。作为这样的温度熔断器元件的合金组成，有Bi-In-Sn系列。以前，合金组成为Sn47～49％、In51～53％、Bi剩余部分的(日本特开昭56-114237号公报)、Sn42～44％、In51～53％、Bi4～6％的(日本特开昭59-8229号公报)、Sn44～48％、In48～52％、Bi2～6％的(日本特开平3-236130号公报)、Sn0.3～1.5％、In51～54％、Bi剩余部分的(日本特开平6-325670号公报)、Sn33～43％、In0.5～10％、Bi剩余部分的(日本特开2001-266723号公报)、Sn40～46％、Bi7～12％、In剩余部分的(日本特开2001-266724号公报)、Sn2.5～10％、Bi25～35％、In剩余部分的(日本特开2001-291459号公报)、Sn1～15％、Bi20～33％In剩余部分的(日本特开2001-325867号公报)等已被公知。可是，当求出Bi-In-Sn系三元合金的液相面状态图时，存在52In-48Sn的二元共晶点和作为三元共晶点的21Sn-48In-31Bi，从上述二元共晶点向着三元共晶点的二元共晶曲线大致通过24～47Sn，50～47In、0～28Bi的框。众所周知，当对合金以一定的速度施加热能时，保持固相或者液相状态不变，其热能只耗费在升温上。然而，当开始熔化时，其能量的一部分既耗费在相变化上也耗费在升温上，当液相化结束时，在相态不变的条件下热能只耗费在升温上，该升温/热能的状态通过差示扫描热量分析[是把基准试样(不变化)和测定试样放在N2气容器内，对容器热源供给电力并以一定速度使两试样升温，通过差示热电偶检测伴随测定试样的状态变化的热能输入的变化的分析称为DSC]可以求出。DSC测定结果因合金组成而异。本专利技术者测定各种组成的Bi-In-Sn系合金的DSC，精心研究，结果因组成而异呈现出图11的(A)～(D)所示类型的熔融特性，已知图11的(A)所示类型存在于偏离上述二元共晶曲线的特定的区域内，当把该熔融类型的Bi-In-Sn合金用于熔断器元件时，意外地发现熔断熔断器元件在最大吸热峰值点的附近可以集中地发生熔断动作。下面说明图11(A)的类型，在固相线温度a处液相化开始(熔融开始)，与液相化进行的同时热能吸收量增加，在峰值点p热能吸收量成为最大，通过该点后热能吸收量逐渐减小，为液相点b变为零，液相化结束，以后在液相状态下升温。熔断器元件的分断动作发生在最大吸热峰值点p的附近的理由可以推断为，在呈现这样的熔融特性的Bi～In-Sn系组成中，由于大量含有表面张力低的In和Sn，所以在完全液相状态以前的最大吸热峰值点p附近的固液共存区域内已经呈现了优良的浸润性，不用等到超过其固液共存区域状态就产生了球状化分断的结果。在图11的(C)的熔融类型中，热能的吸收是缓慢的，没有浸润性的急变点，熔断器元件的分断动作点不固定在集中范围内，在图11的(D)的类型中，吸热峰值点是多个，无论在哪个吸热峰值点上都有产生熔断器元件的分断动作的概率，在图11的(C)、(D)上熔断器元件的分断动作都不能集中在狭小的范围内。另外，作为温度熔断器所要求的特性有过载特性及耐压特性。所谓过载特性，是指温度熔断器在加上了规定的电流·电压的状态下，在因周围温度上升而动作时，熔断器不达到发生损伤、产生电孤和火焰的危险状态的外形的稳定性，所谓耐压特性，是指动作了的温度熔断器即使在规定的高压下也不发生绝缘破坏并能维持绝缘性的绝缘稳定性。作为该过载特性及耐压特性的评价方法，在作为代表性的标准的IEC(国际电工委员会International Electrotechnical Comission)标准60691中规定在加上额定电压×1.1、额定电流×1.5同时以2±1 K/min的速度升温使其动作时，不达到产生电孤、火焰等的危险的状态，在动作后的熔断器主体上的卷装的金属箔和导线之间加上额定电压×2+1000V，在两引线导体之间加上额定电压×2，分别加1分钟，不放电也不破坏绝缘。而且确认了，在把图11的(A)所示的熔融类型的Bi-In-Sn系合金组成做成熔断器元件的温度熔断器中，得到了优良的过载特性和耐压特性。图11的(B)的熔融类型是上述二元共晶曲线附近组成的类型，已经判明了，固相线温度a和液相线温度b接近，上述的常规方法满足了熔断器元件的主要条件，但是在过载特性及耐压特性上有问题。其理由可以推定为，由于熔断器元件固液共存区域狭小，在通电升温中瞬间地从固体变到液体，进行动作时容易产生电孤，当电弧发生时，引起局部的急剧升温，在其影响下伴随着助熔剂气化产生内压上升或助熔剂炭化，容易引起物理的破坏；再有，如果表面张力增高，影响就更大，熔融合金和炭化助熔剂的因通电动作产生的飞散变得很激烈，其结果容易引起由于炭化助熔剂间的再导通的电孤产生导致的物理的破坏，另外，可以推测，由于飞散的合金和炭化助熔剂使绝缘距离不再保持，所以当动作后加上电压时，容易产生因再导通产生的绝缘破坏。
技术实现思路
基于上述的认识，本专利技术的目的在于，提供使用Bi-In-Sn系合金的熔断器元件的过载特性及耐压特性优良的合金型温度熔断器。另外，在上述目的之上，还通过熔断器元件的电阻率的降低和细线化谋求合金型温度熔断器的小型和薄型化。本第1专利技术的温度熔断器元件用材料，其特征在于，具有Sn超过46％且在70％以下，Bi在1％以上且在12％以下，In在18％以上且不足48％的合金组成。第2专利技术的温度熔断器元件用材料，其特征在于，在第1专利技术的合金组成100重量份中，添加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温度熔断器元件用材料，其特征在于，具有Sn超过46％且在70％以下，Bi超过1％且在12％以下，In在18％以上且不足48％的合金组成。2.一种温度熔断器元件用材料，其特征在于，在权利要求1所述的合金组成100重量份上，添加Ag、Au、Cu、Ni、Pd、Pt、Sb、Ga、Ge的1种或者2种以上0.1～3.5重量份。3.一种合金型温度熔断器，其特征在于，把权利要求1所述的温度熔断器元件用材料做成熔断器元件。4.一种合金型温度熔断器，其特征在于，把权利要求2所述的温度熔断器元件用材料做成熔断器元件。5.如权利要求3所述的合金型温度熔断器，其特征在于，在熔断器元件中含有不可避免的杂质。6.如权利要求4所述的合金型温度熔断器，其特征在于，在熔断器元件中含有不可避免的杂质。7.如权利要求3所述的合金型温度熔断器，其特征在于，在引线导体间连接熔断器元件，在引线导体的至少熔断器元件接合部上被覆Sn或者Ag膜。8.如权利要求4所述的合金型温度熔断器，其特征在于，在引线导体间连接熔断器元件，在引线导体的至少熔断器元件接合部上被覆Sn或者Ag膜。9.如权利要求5所述的合金型温度熔断器，其特征在于，在引线导体间连接熔断器元件，在引线导体的至少熔断器元件接合部上被覆Sn或者Ag膜。10.如权利要求6所述的合金型温度熔断器，其特征在于，在引线导体间连接熔断器元件，在引线导体的至少熔断器元件接合部上被覆Sn或者Ag膜。11.如权利要求3所述的合金型温度熔断器，其特征在于，在熔断器元件的两端上接合引线导体，在熔断器元件上涂布助熔剂，在该助熔剂涂布熔断器元件上插通筒状壳体，筒状壳体的各端和各引线导体之间被密封，而且，引线导体端做成盘状，在盘前面接合熔断器元件端。12.如权利要求4所述的合金型温度熔断器，其特征在于，在熔断器元件的两端上接合引线导体，在熔断器元件上涂布助熔剂，在该助熔剂涂布熔断器元件上插通筒状壳体，筒状壳体的各端和各引线导体之间被密封，而且，引线导体端做成盘状，在盘前面接合熔断器元件端。13.如权利要求5所述的合金型温度熔断器，其特征在于，在熔断器元件的两端上接合引线导体，在熔断器元件上涂布助熔剂，在该助熔剂涂布熔断器元件上插通筒状壳体，筒状壳体的各端和各引线导体之间被密封，而且，引线导体端做成盘状，在盘前面接合熔断器元件端。14.如权利要求6所述的合金型温度熔断器，其特征在于，在熔断器元件的两端上接合引线导体，在熔断器元件上涂布助熔剂，在该助熔剂涂布熔断器元件上插通筒状壳体，筒状壳体的各端和各引线导体之间被密封，而且，引线导体端做成盘状，在盘前面接合熔断器元件端。15.如权利要求7所述的合金型温度熔断器，其特征在于，在熔断器元件的两端上接合引线导体，在熔断器元件上涂布助熔剂，在该助熔剂涂布熔断器元件上插通筒状壳体，筒状壳体的各端和各引线导体之间被密封，而且，引线导体端做成盘状，在盘前面接合熔断器元件端。16.如权利要求8所述的合金型温度熔断器，其特征在于，在熔断器元件的两端上接合引线导体，在熔断器元件上涂布助熔剂，在该助熔剂涂布熔断器元件上插通筒状壳体，筒状壳体的各端和各引线导体之间被密封，而且，引线导体端做成盘状，在盘前面接合熔断器元件端。17.如权利要求9所述的合金型温度熔断器，其特征在于，在熔断器元件的两端上接合引线导体，在熔断器元件上涂布助熔剂，在该助熔剂涂布熔断器元件上插通筒状壳体，筒状壳体的各端和各引线导体之间被密封，而且，引线导体端做成盘状，在盘前面接合熔断器元件端。18.如权利要求10所述的合金型温度熔断器，其特征在于，在熔断器元件的两端上接合引线导体，在熔断器元件上涂布助熔剂，在该助熔剂涂布熔断器元件上插通筒状壳体，筒状壳体的各端和各引线导体之间被密封，而且，引线导体端做成盘状，在盘前面接合熔断器元件端。19.如权利要求3所述的合金型温度熔断器，其特征在于，通过含有金属粒体及粘接剂的导电糊的印刷烧结，在基板上设置一对膜电极，在这些膜电极之间连接熔断器元件，而且，金属粒体是Ag、Ag-Pd、Ag-Pt、Au、Ni、Cu的任一种。20.如权利要求4所述的合金型温度熔断器，其特征在于，通过含有金属粒体及粘接剂的导电糊的印刷烧结，在基板上设置一对膜电极，在这些膜电极之间连接熔断器元件，而且，金属粒体是Ag、Ag-Pd、Ag-Pt、Au、Ni、Cu的任一种。21.如权利要求5所述的合金型温度熔断器，其特征在于，通过含有金属粒体及粘接剂的导电糊的印刷烧结，在基板上设置一对膜电极，在这些膜电极之间连接熔断器元件，而且，金属粒体是Ag、Ag-Pd、Ag-Pt、Au、Ni、Cu的任一种。22.如权利要求6所述的合金型温度熔断器，其特征在于，通过含有金属粒体及粘接剂的导电糊的印刷烧结，在基板上设置一对膜电极，在这些膜电极之间连接熔断器元件，而且，金属粒体是Ag、Ag-Pd、Ag-Pt、Au、Ni...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中嘉明，
申请(专利权)人：内桥艾斯泰克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：