(57)【要約】【課題】改善された、ヒューズのような電気コンポーネントを提供する。【解決手段】コンポーネントあるいはヒューズは、絶縁ハウジングと、ハウジングに固定された少なくとも１つの導電端部キャップとを含んでいる。端部キャップは、冷却と同時にあるいは液体から固体状態への移行と同時に広がるハンダを介して、少なくとも部分的にハウジングに固定される。１つの実施例のハンダは、そのような広がり特性を提供するビスマスを含んでいる。ビスマスはまた、相対的に高い溶融温度を有しており、一般に有鉛ハンダよりも高い溶融温度を有する外部無鉛ハンダを用いる用途において、単独であるいはアンチモンのような他のより高い溶融温度の金属と組み合わされて使用されてもよい。【選択図】図１
2006164979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒューズであって：
絶縁ハウジングと；
前記絶縁ハウジングに位置決めされた導電端部キャップと；
前記導電端部キャップに電気連絡するヒューズエレメントと；
前記絶縁ハウジングと前記端部キャップとの間に配置されたハンダと；
を備え、
前記ハンダは、前記導電端部キャップを前記絶縁ハウジングに保持するのを補助するように、液体から固体状態への移行と同時に広がることを特徴とするヒューズ。
【請求項２】
請求項１に記載のヒューズにおいて、
前記絶縁ハウジングは、セラミック材料、ガラス材料、およびプラスチック材料からなるグループから選択されたタイプの少なくとも１つの材料からなっていることを特徴とするヒューズ。
【請求項３】
請求項１に記載のヒューズにおいて、
前記ヒューズエレメントは、
（i）編み込まれている、
（ii）螺旋状に巻かれている、
（iii）単一で縒り合わされている、
（iv）蛇行形状とされている、
（v）前記絶縁ハウジングに関して対角線状とされている、
および、
（vi）第２の導電材料で少なくとも部分的にコーティングされた第１の導電材料である、
からなるグループから選択された特性を含んでいることを特徴とするヒューズ。
【請求項４】
請求項１に記載のヒューズにおいて、
前記導電端部キャップは、
（i）５つの面からなる、
（ii）開放された端部を有している、
（iii）少なくとも１つの導電コーティングでメッキされている、
（iv）前記ハウジングとの締まり嵌めを形成するようにサイズ設定されている、
（v）前記ハウジングに応じたわずかなクリアランスを設けるようにサイズ設定されている、
および、
（vi）組み立て前に少なくとも部分的に内部がハンダでコーティングされている、
からなるグループから選択された少なくとも１つの特性を含んでいることを特徴とするヒューズ。
【請求項５】
請求項１に記載のヒューズにおいて、
前記ハンダは、ビスマス、アンチモン、銀、およびガリウムからなるグループから選択された少なくとも１つの元素を含んでいることを特徴とするヒューズ。
【請求項６】
請求項１に記載のヒューズにおいて、
前記ハンダは、無鉛であることを特徴とするヒューズ。
【請求項７】
請求項１に記載のヒューズにおいて、
前記ハンダは、（i）濡れ性、（ii）接合強度、および（iii）酸化抵抗力からなるグループから選択された少なくとも１つのハンダ特性を改善する元素を含んでいることを特徴とするヒューズ。
【請求項８】
請求項１に記載のヒューズにおいて、
前記ハンダは、少なくとも９０パーセントのビスマスを含んでいることを特徴とするヒューズ。
【請求項９】
請求項８に記載のヒューズにおいて、
前記ハンダは、アンチモンをさらに含んでいることを特徴とするヒューズ。
【請求項１０】
請求項１に記載のヒューズにおいて、
前記ハンダは、２１７°Ｃを越える溶融温度を有していることを特徴とするヒューズ。
【請求項１１】
請求項１に記載のヒューズにおいて、
前記ヒューズは、表面実装型ヒューズであることを特徴とするヒューズ。
【請求項１２】
ヒューズであって：
絶縁ハウジングと；
前記絶縁ハウジングに位置決めされた導電端部キャップと；
前記導電端部キャップに電気連絡するヒューズエレメントと；
前記絶縁ハウジングと前記端部キャップとの間に配置されたハンダと；
を備え、
前記ハンダは、主にビスマスを含んでいることを特徴とするヒューズ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のヒューズにおいて、
前記ハンダは、前記絶縁ハウジングへの前記端部キャップの組み付けの前に前記端部キャップの内側に固定されていることを特徴とするヒューズ。
【請求項１４】
請求項１２に記載のヒューズにおいて、
前記ハンダは、アンチモン、銀、およびガリウムからなるグループから選択された少なくとも１つの追加の元素を含んでいることを特徴とするヒューズ。
【請求項１５】
請求項１２に記載のヒューズにおいて、
前記ハンダは、（i）濡れ性、（ii）接合強度、および（iii）酸化抵抗力からなるグループから選択された少なくとも１つのハンダ特性を改善する元素を含んでいることを特徴とするヒューズ。
【請求項１６】
請求項１２に記載のヒューズにおいて、
前記ハンダは、第１のハンダであって、該ヒューズをプリント回路基板に固定するのに使用される第２のハンダの溶融温度よりも大きい溶融温度を有していることを特徴とするヒューズ。
【請求項１７】
ヒューズを製造する方法であって：
ヒューズエレメントを収容するようにサイズ設定された絶縁本体および端部キャップを設けるステップと；
液体状態から固体状態への移行と同時に、前記本体と前記端部キャップとの間でそのような移行が行われるように、ハンダが広がることを可能にするステップと；
を備え、
前記広がりが、前記端部キャップと前記本体との間に力を提供することを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、
前記ヒューズエレメントおよび前記端部キャップを電気連絡するように係合させるステップを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法において、
前記力が第１の保持力であり、前記端部キャップと前記本体との間に第２の保持力を提供するステップを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１７に記載の方法において、
前記ハンダの広がりが可能になる前に、前記本体および前記端部キャップの少なくとも一方を前記ハンダでメッキするステップを含んでいることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路保護、特にヒューズ保護に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
小型カートリッジヒューズは一般に、メイン絶縁ハウジングと、ハウジングに固定された導電端部キャップと、両端部キャップに延びたヒューズエレメントあるいはワイヤと、を含んでいる。カップ形状あるいは開放した端部キャップは、ハウジングの端部上に延びるスカート部分を含んでいる。ヒューズエレメントは、端部キャップのそれぞれにおいてハンダの本体を介して電気的および物理的に、端部キャップに固定されていてもよい。ハンダはまた、端部キャップのスカートと絶縁ハウジングとの間の小さなクリアランス空間に延びることもできる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来、通常ハンドリング状況および短絡溶断状況において端部キャップがハウジングから落ちることを防止するため、シュリンクスリーブあるいは封止材料が、ハウジングおよび端部キャップのまわりに適用されている。封止材料は、ヒューズに対してコストおよび複雑さを増大させる。他のヒューズは、導電端部キャップのスナップ嵌め肩部に係合する保持溝を有した絶縁ヒューズハウジングを備えている。そのような構造はまた、ヒューズの複雑さを増大させる。通常ハンドリング状況の下でおよびヒューズの短絡開放と同時に端部キャップがハウジングから落ちることを防止するのに必要とされる追加装置の量をなくすか、あるいは減少させることが望ましい。
【０００４】
表面実装型電気コンポーネントに関する最近の１つの問題は、ウェーブあるいはリフローハンダ付けを介してプリント回路基板に電気コンポーネントを固定するための無鉛ハンダの使用あるいは近い将来の使用である。無鉛ハンダは、鉛をベースにしたハンダよりも高い溶融温度を有している。特定のヒューズのような多くの電気コンポーネントは、内部にハンダ付けされた接合部を含んでいる。無鉛ハンダがより高い第２の組み立て動作温度を必要とするというおそれと、より高い動作温度が内部ハンダ接合部を溶融させてしまうというおそれが存在する。
【０００５】
もし内部ハンダ接合部が溶融したり半液状になったならば、ハンダ接合部によって所定位置に保持されたワイヤあるいは他の装置が、接続部から弛んだり完全に自由になってしまうおそれがある。対応するコンポーネントには、欠陥が生じる。そのうえ、欠陥のあるコンポーネントが、次にプリント回路基板に固定される。その欠陥のあるコンポーネントはそれから、検出され、除去され、かつ交換されなければならない。したがって、電気コンポーネント、特にヒューズにとって、無鉛ハンダに関連してより高い処理温度でプリント回路にハンダ付けされた場合に欠陥が生じないようにするという追加のニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、改善された回路保護装置を提供する。１つの実施例において、回路保護装置は、例えばカートリッジヒューズなどのヒューズである。冷却と同時におよび液体状態から固体状態への移行と同時に広がるハンダを用いるため、前記装置は１つの特色で改善される。そのような広がりは、それが接触する表面の間に圧縮力を生じさせる。１つの実施例では、そのような圧縮力が、ヒューズの導電キャップおよび絶縁ハウジング間に存在する。圧縮力は、キャップをハウジングに固定するのを補助する。
【０００７】
１つの実施例のハンダは、主に元素ビスマスからなっている。ビスマスは、２７１°Ｃの溶融温度を有している。その温度では、固体ビスマスが１０．０ｋｇ／ｄｍの密度を有し、液体ビスマスが９．６７ｋｇ／ｄｍの密度を有している。固体ビスマスは液体ビスマスより密度が小さいため、固体ビスマスは、所定の質量で、液体ビスマスよりも多くの空間あるいは体積を占める。本発明は、その特性を利用している。
【０００８】
上述したように、絶縁本体に導電キャップを固定することには問題がある。端部キャップは、絶縁ハウジングに適度に固定される必要がある。しかしながら、取り付け工程がハウジングに損傷を与えてはならない。また、端部キャップは、ヒューズの内側に配置されたヒューズエレメントが、（i）端部キャップにその後電気的に接続されることができるように、あるいは、（ii）端部キャップがハウジングに固定される前に１つ以上の端部キャップに接続されるならば、端部キャップの一方または両方から弛まないように、ハウジングに固定される必要がある。
【０００９】
１つの実施例では、本発明の広がるハンダが、絶縁ハウジングおよび導電端部キャップの一方または両方に予めメッキされているか、あるいは予め配置されている。端部キャップは、絶縁ハウジングとの締まり嵌めを設けるようにサイズ設定されていてもよい。絶縁ハウジングはまた、キャップに配置された対応するタブあるいは移動止めにスナップ嵌めするノッチあるいは窪みを含んでいてもよい。つまり、存在する必要はないが、本発明の広がったハンダに加えて、追加の固定装置が存在していてもよい。
【００１０】
キャップは、絶縁ハウジング上に配置される。ハンダは、加熱されてついには溶融するものであり、キャップのスカートとハウジングとの間に既に配置されているか、あるいはスカートとハウジングとの間に延びていく。いずれにせよ、ハンダが冷えて液体状態から固体状態へ移行すると、ハンダが広がって、キャップ保持力を増大させるか、あるいはハウジングからキャップを取り除くのに必要な力を増大させる。
【００１１】
他の特色では、相対的に高い溶融温度を有する内部ハンダを用いるため、装置が改善される。溶融温度は、装置あるいはヒューズが無鉛の外部ハンダ（無鉛ハンダは一般に有鉛ハンダに関する処理温度よりも高い処理温度を必要とする）でプリント回路基板（「ＰＣＢ」）にハンダ付けされたときに、内部ハンダが溶融しないように十分に高い。
【００１２】
本発明の内部ハンダは、ハンダの全体溶融温度を追加的に上昇させる、アンチモンあるいは銀のような追加の金属を含んでいてもよい。また、本発明は、ビスマスに限定されておらず、代わりに、ガリウムのような冷却と同時に広がる任意の適切な金属を含んでいてもよい。
【００１３】
したがって、本発明の利点は、改善された電気装置を提供する。
【００１４】
本発明の他の利点は、改善されたヒューズを提供する。
【００１５】
本発明の他の利点は、電気装置の１つのコンポーネントを他のものに固定するための方法および装置を提供する。
【００１６】
さらに、本発明の利点は、外部無鉛ハンダを使用した組み立てのための適切な電気コンポーネントを提供する。
【００１７】
本発明の追加の特徴および効果は、以下の本発明の詳細な説明および図面に記載され、かつ明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、改善された、ヒューズのような電気装置を提供する。１つの実施例において、ヒューズは、典型的にプリント回路基板（「ＰＣＢ」）に表面実装される小さなヒューズとされる、いわゆる「カートリッジヒューズ」である。ヒューズの小ささおよびＰＣＢへのその取り付けの方法は、本発明の装置および方法につながることになる、いくつかの製造および動作の問題を生じさせる。ヒューズの小さなサイズは、いくぶん面倒な、絶縁ハウジングへの端部キャップの固定と、端部キャップへのヒューズエレメントの取り付けとをもたらす。
【００１９】
端部キャップは、ハウジングに対して十分に固定され、該端部キャップが、輸送中に自由にならないようにあるいは短絡過負荷と同時にハウジングから取り外れたりしないようにする必要がある。さらに、もし端部キャップがハウジングに接続される前にヒューズエレメントが１つ以上の端部キャップに取り付けられるならば、該ヒューズエレメントが１つ以上の端部キャップから取り除かれたり取り外れたりしないように、端部キャップが固定される。
【００２０】
またさらに、最終組み立てのためにヒューズをＰＣＢへ典型的にハンダ付け（例えばウェーブあるいはリフローハンダ付け）することは、ＰＣＢへのヒューズの外部ハンダ付け中に、本発明のヒューズ内におけるハンダ付けされた取り付け部あるいは接合部が溶けたり液状になったりできないようにすることを要求する。そのような要求は、一般に１８０〜１８６°Ｃの範囲のより低い溶融温度を有する有鉛外部ハンダの場合には困難でない。しかしながら、無鉛ハンダの使用あるいは近い将来の使用は、無鉛ハンダが一般に２１７〜２２１°Ｃのようなより高い溶融温度を有するために、内部ハンダ接合部の溶解についてより多くの懸念をもたらした。本発明はまた、無鉛ハンダが提示する組み立て問題の解決法をも提供する。
【００２１】
図面、特に図１〜４を参照すると、図２〜４の断面図にそれぞれ示されたヒューズ１０、５０および１００の外側が描かれている。ヒューズ１０、５０および１００は、絶縁本体１２を含んでいる。一対の端部キャップ１４および１６は、絶縁本体１２に固定されるか、あるいは取り付けられている。絶縁本体１２は、頂部１８、底部２０、前部２２、および背部２４を含んでいる。図２〜４に見られるように、本体１２はその両端部で開放しており、該両端部がキャップ１４および１６で覆われている。本体１２は、セラミック材料、ガラス材料、あるいは比較的高温に耐える絶縁ポリマーのような、いかなる絶縁材料からなっていてもよい。
【００２２】
端部キャップ１４および１６は、銅、スズ、ニッケル、金、銀、真鍮、金、およびその任意の組み合わせのような、いかなる導電材料からなっていてもよい。端部キャップ１４および１６は、ニッケル、金、スズ、銀、銅などの中間あるいは仕上げコーティングのような、任意の１つ以上のコーティングを含んでいてもよい。さらに、端部キャップ１４および１６のベースおよびメッキ材料のために、上記金属の合金が使用されていてもよい。またさらに、端部キャップは、任意のメッキコーティングを有していなくてもよい。
【００２３】
図２〜４に見られるように、ヒューズ１０、５０および１００の内側が描かれている。端部キャップ１４は、端部２６ａを含んでいる。例えば４つの面からなるスカート２８ａが、キャップ１４の端部２６ａから延びている。キャップ１６は、端部２６ｂと、該端部２６ｂから延びるスカート２８ｂとを含んでいる。実施例において、キャップ１４および１６は、端部と該端部から延びる４つの壁からなるスカートとを有した、５つの面からなる開放した構造である。他の実施例では、端部２６ａおよび２６ｂが少なくとも略円形であり、スカート２８ａおよび２８ｂが少なくとも略円筒形である。端部キャップ、ハウジング、およびヒューズのための他の適当な形状はまた、本発明の範囲内である。
【００２４】
１つの実施例では、端部キャップ１４および１６が、本発明のハンダで予めメッキされているかあるいは予め前処理されている。１つの実現において、端部２６ａの内面は、ハンダ３０ａのエリアでメッキされているかあるいは予め前処理されている。キャップ１６の端部２６ｂの内面は、ハンダ３０ｂのエリアでメッキされているかあるいは予め前処理されている。ハンダエリア３０ａおよび３０ｂは、まず最初にキャップ１４および１６のスカート２８ａおよび２８ｂの内面にそれぞれ延びてもよいし、延びなくてもよい。
【００２５】
１つの実施例におけるキャップ１４および１６は、絶縁本体１２上に嵌め込まれ、図２〜４に見られる少量のクリアランスが、端部キャップ１４および１６のスカート２８（スカート２８ａおよび２８ｂを集合的に示す）の内面と、絶縁ハウジング１２の頂部１８、底部２０、前部２２、および後部２４の外面との間に存在するようにする。あるいは、スカート２８は、それらの内面がハウジング１２の外面との締まり嵌めを生じさせるようにサイズを設定される。そのような場合において、キャップ１４および１６と本体１２との間にハンダが滞留することを確実にするため、スカート２８の内面は、ハンダエリア３０（ハンダエリア３０ａおよび３０ｂを集合的に示す）でメッキされているかあるいは予め前処理されていてもよい。実施例において、本体１２の頂部１８、底部２０、前部２２、および背部２４のうちの１つ以上の両端部が、キャップ１４および１６に組み付けられる前に、本発明のハンダで予めメッキされていてもよいことが認識されるべきである。
【００２６】
ヒューズ１０、５０および１００のヒューズエレメントあるいはワイヤ３２、３４および３６はそれぞれ、ハンダエリア３０ａおよび３０ｂに電気的に取り付けられていてもよく、したがってさまざまな方法でキャップ１４および１６に電気的に取り付けられていてもよい。１つの方法では、キャップ１４および１６がハウジング１２上に配置された後、ヒューズエレメント３２あるいは３６がそれぞれ、キャップ１４および１６の端部２６ａおよび２６ｂの関連した中心に位置する小さな孔を通して嵌め込まれる。他の実施例では、ヒューズエレメント３２あるいは３６が、キャップ１４および１６の一方に固定され、ハンダ付け工程中に他のキャップ１４あるいは１６に融合するかあるいは接続される。図３のヒューズ３４によって示されたさらなる実施例では、ヒューズエレメント３４が、ハウジング１２内で対角線的に延びており、端部キャップ１４および１６がハウジングに配置される前に、絶縁ハウジング１２の外側のまわりの両方の端部において曲げられている。プレス嵌めあるいはハンダ付け工程は、それから、所定位置にヒューズエレメント３４を保持する。ヒューズエレメント３４は、例えば速動開放ヒューズとともに使用されてもよい。
【００２７】
図２〜４は、ヒューズエレメント３２、３４および３６が、様々な形態および形状を有することを示している。ヒューズエレメント３２は、絶縁あるいは導電基材上に螺旋状に巻かれた導電ワイヤである。ヒューズエレメント３４は、編み込まれたワイヤ、あるいは、単一の縒り合わされたワイヤである。ヒューズエレメント３６は、蛇行形状を有している。上記のヒューズエレメントのいずれでも、例えばスズ、金あるいは銀でメッキされた、銅のようなコア導電材料を含んでいてもよい。ヒューズエレメントはまた、コイル状とされていたり螺旋状に巻かれていたりすることができるし、任意の適切な構造を有していることができる。実施例において、ヒューズエレメントは、特定の電流あるいはエネルギー閾値で開放するかあるいは飛ぶように、サイズあるいは寸法が設定されている。
【００２８】
上述したように、端部キャップ１４および１６は、本体１２との締まり嵌めを形成していてもよい。代わりにあるいは追加的に、本体１２は、キャップ１４および１６のスカート２８から内方側に延びるタブあるいは移動止め（図示せず）を受け入れるように、窪みあるいは凹所（図示せず）を含んでいてもよい。本発明の広がったハンダによって提供されるキャップ保持能力における張力の力あるいは増加は、１つ以上の上記追加の機械的取り付け装置と組み合わされて使用されることが明白に理解される。本発明はまた、それらの追加の機械的取り付け装置を用いず、それに代えて（i）ハンダエリア３０がハウジング１２と端部キャップ１４および１６との間に提供する接着力、（ii）本発明のハンダエリア３０の広がり、に依存することも明白に理解される。追加の装置を使用しない場合には、ヒューズ１０、５０および１００の複雑さが減る。
【００２９】
実施例では、キャップ１４および１６がハウジング１２上に配置された後、ヒューズ１０、５０および１００は、ハンダエリア３０の溶融温度までおよび／または溶融温度を越えて加熱される。溶融したハンダは、いわゆる吸い上げ工程を介して、スカート２８の内面とハウジング１２の外面との間の狭いクリアランスエリアを通って移動することができる。ハンダが冷えて硬くなるのにしたがって、スカート２８の内面とハウジング１２の外面とに圧縮力をかけるように、ハンダが広がる。そのようにして、広がったハンダおよび圧縮力が、本発明のヒューズのキャップ保持能力を増大させる。
【００３０】
他の実施例では、スカート２８の内面が、予めメッキされて、ハウジング１２上にプレス嵌めされている。ヒューズ１０、５０および１００は、ハンダエリア３０の溶融温度まで、あるいは溶融温度を越えて再び加熱される。ハンダエリア３０は、液状になり、プレス嵌めの力の一部を緩めることを許容する。ハンダエリア３０が冷えると、ハンダが広がって、本体１２におけるキャップ１４および１６をプレス嵌め状態に戻し、そして、キャップ１４および１６が、溶融および再硬化工程を介して本体１２に接着される。加熱工程は、スカートとハウジングとの間のハンダ３０の層を滑らかにしたり平坦にしたりするのに役立っていてもよい。
【００３１】
本発明のハンダは、溶融温度での液体状態密度よりも小さい該溶融温度での固体状態密度を有する任意の金属を含むことができる。例えば、ビスマスは、本発明の１つの好ましいハンダ材料である。ビスマスは、２７１°Ｃの溶融温度を有している。この温度において、固体ビスマスは、９．６７ｋｇ／ｄｍの密度を有している。この溶融温度において、液体ビスマスは、１０．０ｋｇ／ｄｍの密度を有している。密度を決定するための方程式ｄ＝ｍ÷ｖを考慮すると、固体あるいは液体状態のときのビスマスによって占められる体積は、ｖ＝ｍ×ｄとなる。ハンダの質量は、ハンダが液体状態、固体状態、多相状態であるかどうかにかかわらず、変化しない。質量は一定である。したがって、ハンダが占める体積あるいは空間は、２７１°Ｃにおいて、液体ビスマスよりも固体ビスマスの方が大きい。本質的に、ビスマスは、液体から固体に状態が変化したときに、例えばビスマスが冷却されたときに広がる。そのような特性あるいは特徴を有する他の金属は、ガリウムおよびアンチモンを含んでいる。
【００３２】
本発明の１つの好ましいハンダは、約９５％のビスマスと約５％のアンチモンとを含んでいる。図５を参照すると、ビスマスおよびアンチモンハンダのための状態図が示されている。図５に見られるように、約１００％のビスマスでは、ハンダが固体から液体まで変化し、かつその逆も生じる温度が、ほぼビスマスの溶融温度、つまり約２７１°Ｃである。アンチモンのパーセンテージが０から１０％まで増大するのにしたがい、２つの変化が生じる。第１には、溶融範囲の下端が、約２７１°Ｃ〜約２９２°Ｃまで増大する。第２には、ハンダが溶融するあるいは多相となる温度の範囲が、約０°Ｃから約５８°Ｃの範囲まで増大する。このように、純ビスマスでは、その広がりがほぼ１つの温度で生じるのに対して、例えば９５％ビスマスおよび５％アンチモンでは、その広がりが約２８２°Ｃから約３１２°Ｃまでの温度の範囲に沿って生じる。２８２°Ｃでは、ハンダが、実質的に固体であって完全に広がっている。約３１２°Ｃあるいはそれ以上では、ハンダが、実質的に液体であってより小さな体積を占めている。中間では、ハンダの状態が多相であって、該ハンダは、温度が２８２°Ｃの方へ下がっていくのにしたがって増大する体積を占めている。
【００３３】
本発明のハンダは、ヒューズ１０、５０および１００に第２の利点を提供する。上述し、かつ図１〜４に見られたように、１つの実施例のヒューズは、表面実装されるか、あるいは、さもなければＰＣＢに取り付けられる。図２〜４に示される構造では、ヒューズが一般に、ピックアンドプレイス機械を介して、ハンダペーストを有するパッド上に配置される。ヒューズあるいはコンポーネントを担持するＰＣＢはそれから、リフローオーブンと呼ばれるオーブンを通して送られる。リフローオーブンは、ヒューズ１０、５０あるいは１００が載置されたハンダペーストが溶融する温度まで、ＰＣＢおよびヒューズを加熱する。ハンダペーストは、ＰＣＢがオーブンを通して移動するのにつれて、溶融あるいはリフローする。その後、ＰＣＢおよびコンポーネントが冷えて、ハンダペーストが硬くなり、コンポーネントあるいはヒューズがＰＣＢに取り付けられる。
【００３４】
他の実施例では、ピンあるいはリードが、端部キャップ１４あるいは１６から延びている。ピンあるいはリードは、ＰＣＢの穴を通して挿入される。基板はそれから、融解ハンダの１つまたは２つのウェーブあるいは槽を有することができるウェーブハンダ付け機械と呼ばれる機械を通して送られる。槽からのハンダは、ピンが挿入されるＰＣＢの孔を通して吸い上げられる。ウェーブハンダ付け機械からのハンダは、ＰＣＢが１つ以上のウェーブを通過した後、コンポーネントをＰＣＢに保持するハンダ接合部を生成する。
【００３５】
リフローおよびウェーブハンダ付けは、ＰＣＢを相対的に激しい加熱にさらす。リフローハンダ付けでは、ＰＣＢが、加熱オーブンを通過するのにしたがい連続的に加熱される。ウェーブハンダ付けでは、ハンダが、基板上に配置された基板およびコンポーネントを加熱する。ウェーブハンダ付け機械はまた、融解ハンダからの温度衝撃を減少させるため、ＰＣＢがウェーブ上を通過する前に、ＰＣＢを予め加熱する。
【００３６】
従来、リフローペーストおよびウェーブハンダ槽で使用されるハンダは、鉛を含んでいる。極めて一般的なハンダは、６３／３７のスズ鉛ハンダである。鉛の存在は、結果として生じるハンダの溶融温度を約１８３°Ｃにする。近年では、有鉛ハンダの使用およびその浮きかす（酸化製品）の廃棄に関連する環境問題のために、基板組み立て工は、無鉛ハンダを使用しようとしている。無鉛ハンダは、銀、銅およびアンチモンのような他の金属と組み合わされた純スズあるいはスズからなっていてもよい。無鉛ハンダの溶融温度は、より高い。無鉛ハンダの溶融温度は一般に、約２１７°Ｃ〜２３２°Ｃである。
【００３７】
外部あるいは基板組み立てハンダの溶融温度が上昇するのにしたがって、（ヒューズ１０、５０および１００のハンダエリア３０ａおよび３０ｂのような）内部ハンダエリアが、ＰＣＢへのコンポーネントあるいはヒューズの組み立てと同時に溶融したり液状になったりする可能性が増大する。図２〜４に見られるように、そのような状況は、ヒューズエレメント３２、３４あるいは３６が、端部キャップ１４および１６から弛んだりあるいは取り除かれたりすることを引き起こす。また、弛んだ液状のハンダは、不慮の短絡を生じさせるおそれがある。いずれにせよ、コンポーネントは、欠陥を有するようになる。さらに、組み立て工程は、欠陥のＰＣＢにその欠陥のある部分を固定する。欠陥のある部分は、検出され、除去され、かつ交換されなければならない。したがって、内部ハンダは、ＰＣＢへのコンポーネントの外部ハンダ付け中にコンポーネントの加熱に耐えるように、より高い溶融温度を有している必要があることが理解されるべきである。
【００３８】
ビスマスは、相対的に高い溶融温度を有している。図５に見られるように、アンチモンの追加は、溶融温度をより増大させさえする。銀および他の高い溶融温度の金属のような他の添加物が、アンチモンの代わりに、あるいはアンチモンに加えて使用されていてもよい。さらにまた、例えば、ハンダの濡れ性あるいは吸い上げ性、ハンダ接合の結果として生じる強度、およびハンダの酸化抵抗力を増大させるため、本発明のハンダおよびコンポーネントに、（例えばハンダの１パーセントまで）他の金属が追加されてもよい。１つの実施例において、ハンダは、少なくとも９０％のビスマス、あるいは他の広がり可能な金属を使用している。ハンダの残りの大半は主に、アンチモンあるいは銀のような溶融温度増大エレメントからなっている。金属およびパーセンテージの他の組合せが可能である。さらに、ビスマスあるいはガリウムのような広がり可能な金属の任意の相当量を含むハンダは、本発明のコンポーネントの広がり可能な利点を提供することができる。ハンダがその目的だけのために使用されるならば、ビスマスあるいは他の広がるハンダの量は、多くなくてもよい。
【００３９】
ここに記載された好ましい実施例への様々な変更及び修正が当業者にとって明らかであることが理解されるべきである。そのような変更及び修正は、本発明の思想および範囲から逸脱することなく、かつ意図された利点を減少させることなくなされることができる。したがって、そのような変更及び修正は、添付の請求項によってカバーされるように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による広がったハンダを有するヒューズの１つの実施例の斜視図である。
【図２】１つのタイプのヒューズエレメントを有するヒューズを示す、図１のラインＩＩ−ＩＩに沿った横断面図である。
【図３】他のタイプのヒューズエレメントを有するヒューズを示す、図１のラインＩＩＩ−ＩＩＩに沿った横断面である。
【図４】さらなるタイプのヒューズエレメントを有するヒューズを示す、図１のラインＩＶ−ＩＶに沿った横断面である。
【図５】約９５％のビスマスと約５％のアンチモンとを含んだ本発明による１つの好ましいハンダの状態図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０，５０，１００  ヒューズ
１２  絶縁本体
１４，１６  端部キャップ
１８  頂部
２０  底部
２２  前部
２４  背部（後部）
２６  端部
２８  スカート
３０  ハンダエリア
３２，３４，３６  ヒューズエレメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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