(57)【要約】【課題】本発明は、照明機器などの電子機器に好適に用いられ、１６０℃〜１９０℃で溶断する可溶合金、およびこの可溶合金を用いて１６０℃〜１９０℃で動作する温度ヒューズを提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、５ｗｔ％以上３３ｗｔ％以下のＩｎと、４．７ｗｔ％以上１５．５ｗｔ％以下のＺｎを含み、残部がＳｎと不可避的な不純物とからなることを特徴とする可溶合金とし、およびこの可溶合金を用いたヒューズエレメントを一対のリード端子間に溶接し、ケースにて封止した温度ヒューズとする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
５ｗｔ％以上３３ｗｔ％以下のＩｎと、
４．７ｗｔ％以上１５．５ｗｔ％以下のＺｎを含み、
残部がＳｎと不可避的な不純物とからなることを特徴とする可溶合金。
【請求項２】
前記Ｉｎが９ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１に記載の可溶合金。
【請求項３】
前記Ｓｎが５１．５ｗｔ％以上９０．３ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１乃至２に記載の可溶合金。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１に記載の可溶合金を板状体もしくは棒状態もしくは線状体に形成したことを特徴とするヒューズエレメント。
【請求項５】
請求項４に記載のヒューズエレメントと、
前記ヒューズエレメントの両端に接続された２本の電気端子と、
少なくとも前記ヒューズエレメントを収納するカバーを有することを特徴とする温度ヒューズ。
【請求項６】
前記温度ヒューズにおいて、前記２本の電気端子が前記カバーの同一面から同一方向に延伸しているラジアルタイプであることを特徴とする請求項５に記載の温度ヒューズ。
【請求項７】
前記温度ヒューズにおいて、前記２本の電気端子が前記カバーの両端面から一本ずつ延伸しているアキシャルタイプであることを特徴とする請求項５に記載の温度ヒューズ。
【請求項８】
基板と、
前記基板の上に設けられた一対のリード端子と、
前記一対のリード端子にまたがるように設けられたヒューズエレメントと、
少なくとも前記ヒューズエレメントを収納するカバーを有する温度ヒューズであって、
前記ヒューズエレメントが請求項４に記載のヒューズエレメントであることを特徴とする温度ヒューズ。
【請求項９】
前記カバーが透明もしくは半透明であり、カバー内部に色味を有するフラックスが封入されていることを特徴とする請求項５〜８いずれか１記載の温度ヒューズ。
【請求項１０】
５ｗｔ％以上３３ｗｔ％以下のＩｎと、４．７ｗｔ％以上１５．５ｗｔ％以下のＺｎと残りの比率のＳｎを秤量する工程と、
前記混合された各金属を溶融炉で溶融する工程と、
溶融されて作製された合金を冷却する工程とからなることを特徴とする可溶合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異常加熱や過電流などによる電子機器などの故障などを防止するのに好適に用いられるヒューズ用の可溶合金および温度ヒューズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話などに用いられる電池や各種の電子機器における異常発熱などによる、機器の故障などの発生を未然防止するために、電池や電子機器内部に温度ヒューズを実装することが求められるようになってきている。例えば、電池において、何らかの事情により正極と負極がショートすると急激な放電が起こる。この放電により電池は急激に発熱する。この発熱により電池やその周辺に存在する電子部品などが故障したり動作不良が生じたりする。また、照明機器などのような発光を必要とする機器においても発熱が生じやすく、発熱が大きくなりすぎると照明機器の故障などの問題がある。このため照明機器などにも温度ヒューズを実装することが求められている。
【０００３】
温度ヒューズは、所定温度に達すると溶断する可溶合金からなるヒューズエレメントの両端に端子部を設け、その端子部が回路の配線上の一部に接続されている。回路などが異常発熱を起こした際に、ヒューズエレメントがその異常発熱による温度で溶断する。ヒューズエレメントの溶断により、導電が遮断され、電池や他の部品へのダメージが回避される。
【０００４】
ここで、温度ヒューズが導電を遮断する温度は、ヒューズエレメントを構成する可溶合金の溶融温度により定まるため、温度ヒューズの動作温度を決定するには、可溶合金の溶融温度を調整することが必要となる。携帯電話に装着される電池などは、１００℃前後の動作温度が求められるが、照明機器などはある程度の発熱が見込まれる機器であるため、温度ヒューズの動作温度はある程度高いものが求められ、１６０℃〜１９０℃前後の動作温度が必要となってきている。
【０００５】
また、従来のヒューズエレメントを構成する可溶合金にはＰｂなどの環境負荷物質が含まれている場合が多かった。このため、従来は環境負荷物質であるＰｂを用いない可溶合金として、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉの各元素が用いられた２元系、３元系の可溶合金が用いられていた（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−８２４３０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｐｂを回避するためにＩｎ、Ｓｎ、Ｂｉの各元素が用いられた２元系、３元系の可溶合金は溶融温度が低く、照明機器などで求められる１６０℃〜１９０℃の動作温度を有する温度ヒューズが構成できない問題があった。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、環境負荷物質であるＰｂを使わず、溶融温度が１６０℃〜１９０℃であるヒューズ用可溶合金、および動作温度が１６０℃〜１９０℃であるこの可溶合金を用いた温度ヒューズを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、可溶合金が５ｗｔ％以上３３ｗｔ％以下のＩｎと、４．７ｗｔ％以上１５．５ｗｔ％以下のＺｎを含み、残部がＳｎと不可避的な不純物とからなる構成とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、５ｗｔ％以上３３ｗｔ％以下のＩｎと、４．７ｗｔ％以上１５．５ｗｔ％以下のＺｎを含み、残部がＳｎと不可避不純物とからなることを特徴とする可溶合金であって、１６０℃〜１９０℃において溶融する作用を有する。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の発明は、Ｉｎが９ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１に記載の可溶合金であって、１６０℃〜１９０℃において溶融し、更に溶融温度のばらつきが少なくなる作用を有する。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の発明は、前記Ｓｎが５１．５ｗｔ％以上９０．３ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１乃至２に記載の可溶合金であって、１６０℃〜１９０℃において溶融する作用を有する。
【００１３】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１〜３いずれか１に記載の可溶合金を板状体もしくは棒状態もしくは線状体に形成したことを特徴とするヒューズエレメントであって、１６０℃〜１９０℃において溶断するヒューズエレメントを実現することができる。
【００１４】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のヒューズエレメントと、ヒューズエレメントの両端に接続された２本の電気端子と、少なくともヒューズエレメントを収納するカバーを有することを特徴とする温度ヒューズであって、１６０℃〜１９０℃において動作する温度ヒューズを実現することができる。
【００１５】
本発明の請求項６に記載の発明は、温度ヒューズにおいて、２本の電気端子がカバーの同一面から同一方向に延伸しているラジアルタイプであることを特徴とする請求項５に記載の温度ヒューズであって、１６０℃〜１９０℃において動作し、実装状態に応じた装着が可能である温度ヒューズを実現することができる。
【００１６】
本発明の請求項７に記載の発明は、温度ヒューズにおいて、２本の電気端子がカバーの両端面から一本ずつ延伸しているアキシャルタイプであることを特徴とする請求項５に記載の温度ヒューズであって、１６０℃〜１９０℃において動作し、実装状態に応じた装着が可能である温度ヒューズを実現することができる。
【００１７】
本発明の請求項８に記載の発明は、基板と、基板の上に設けられた一対のリード端子と、一対のリード端子にまたがるように設けられたヒューズエレメントと、少なくともヒューズエレメントを収納するカバーを有する温度ヒューズであって、ヒューズエレメントが請求項４に記載のヒューズエレメントであることを特徴とする温度ヒューズであって、１６０℃〜１９０℃において動作する温度ヒューズを実現することができる。
【００１８】
本発明の請求項９に記載の発明は、カバーが透明もしくは半透明であり、カバー内部に色味を有するフラックスが封入されていることを特徴とする請求項５〜８いずれか１記載の温度ヒューズであって、溶断したヒューズエレメントの分断を確実に行わせる作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項１０に記載の発明は、５ｗｔ％以上３３ｗｔ％以下のＩｎと、４．７ｗｔ％以上１５．５ｗｔ％以下のＺｎと残りの比率のＳｎを秤量する工程と、混合された各金属を溶融炉で溶融する工程と、溶融されて作製された合金を冷却する工程とからなることを特徴とする可溶合金の製造方法であって、１６０℃〜１９０℃において溶融する可溶合金を製造することができる。
【００２０】
以下、実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
はじめに、可溶合金の溶融温度と液相化温度、固相化温度の関係について説明する。可溶合金が加熱され溶融する場合、一般的には固相、固液共存相、液相の順に相状態が変化していく。ここで、固相と固液共存相との境界温度が固相化温度である。また、固液共存相と液相との境界温度が液相化温度である。可溶合金の溶融温度は、これら固相化温度と液相化温度の間のいずれかに存在する。特に、実際の溶融温度は固相化温度と液相化温度の間であって、更に液相化温度の近傍に存在する。なお、この固相化温度と液相化温度の差分が大きければ、溶融温度のばらつきが多くなり、差分が小さい場合はばらつきが少なくなって、信頼性や寿命が高まる。
【００２２】
図１は本発明の実施の形態１における３元組成図である。図１にはＩｎとＳｎとＺｎの３元関係が表されており、図中の三角形の各辺に記載の数字は各元素のｗｔ％が記されている。図１に向かってみた場合の三角形の底辺に記載の数字はＺｎのｗｔ％数値であり、向かって右辺の数字はＳｎのｗｔ％の数値であり、向かって左辺の数字はＩｎのｗｔ％の数値である。三角形の内部に記載の破線はこれらｗｔ％数値について元素毎に結ばれた線である。実線により囲まれハッチングが施された部分が、本発明の可溶合金の組成比率を満たす部分である。
【００２３】
本発明の可溶合金は不可避不純物を除けばＩｎ（インジウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｚｎ（亜鉛）の３元素からなる３元系合金である。まず、可溶合金にこれら、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎの３元素を用いた理由について説明する。
【００２４】
まず、Ｉｎを用いるのは、Ｉｎが可溶合金の融点を低下させる効果が大きいからである。通常の単体の金属は融点が非常に高く、溶断により導通を遮断するという温度ヒューズの目的には適当でない。可溶合金の融点はある程度以下には下げる必要があり、Ｉｎはこの可溶合金の融点を低下させる効果が大きいために、可溶合金を形成するに際しては非常に適当な金属元素である。このため、溶融温度を低くしたい場合には、Ｉｎの組成比率を高くすればよく、溶融温度を高くしたい場合には、Ｉｎの比率を低くしておけばよい。
【００２５】
次にＳｎは他の元素であるＺｎやＩｎと混合しやすく、均一な合金形成にとって好適な元素である。さらにＳｎを含有させると可溶合金の濡れ性が高まるという効果もある。可溶合金の濡れ性が高まると、塗布などに適切であり、圧延などで伸ばす場合にも適切となる。このことから非常に適当な金属元素である。また、Ｓｎは非常に廉価な金属であり、可溶合金の低コスト化を進めるためには、可溶合金の主成分として適した金属である。
【００２６】
Ｚｎは、従来の可溶合金で用いられていたＢｉに比較すると、可溶合金の融点を下げる効果が少なく、可溶合金の溶融温度を目標とする１６０℃〜１９０℃という割合に高い温度に調整することが可能だからである。Ｂｉを用いた場合には、Ｂｉは可溶合金の溶融温度を低下させる効果が著しく大きいために、可溶合金の溶融温度が１００℃程度にまで低下してしまい、目標とする溶融温度を実現することが困難である。これに対してＺｎでは溶融温度低下の効果が限定的であるために、このような問題がなく、適当な金属元素である。
【００２７】
次に、本発明の可溶合金の組成比率を、Ｉｎが５ｗｔ％以上３３ｗｔ％以下、Ｚｎが４．７ｗｔ％以上１５．５ｗｔ％以下、残部がＳｎと不可避不純物であるとした理由について説明する。
【００２８】
まず、Ｉｎを５ｗｔ％以上３３ｗｔ％以下とした理由について説明する。Ｉｎが５ｗｔ％未満の場合には、可溶合金の融点を低下させるというＩｎの効果が十分に働かず、他の金属元素の組成比率に係らず、可溶合金の液相化温度が１９０℃以上になってしまう。このため、目標とする１６０℃〜１９０℃の溶融温度を実現するためには、Ｉｎを５ｗｔ％以上含有させる必要がある。一方、３３ｗｔ％よりも高くした場合には、液相化温度が下がりすぎて１６０℃未満となってしまう。このため、固相化温度と液相化温度の間に存在する溶融温度も１６０℃未満となってしまい、１６０℃〜１９０℃の溶融温度を実現することができなくなる。このため、Ｉｎの比率は５ｗｔ％以上３３ｗｔ％以下である必要がある。また、Ｉｎの非常に比率が大きくなると、可溶合金を線状にしたものを使用する際に、線状の可溶合金同士がくっつきやすくなるという理由からも、３３ｗｔ％以下とする必要がある。またＩｎは他の金属元素に比較して価格が高く、Ｉｎの組成比率を高くしすぎるとコスト高になる問題もある。このため、コスト面から好ましくはＩｎの比率を低くしておくことが望ましい。
【００２９】
なお、好ましくはＩｎを９ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下とすることが望ましい。後の実施例での実験結果に述べるように、Ｉｎをこの組成比とすることで、液相化温度と固相化温度の差分が小さくなり、溶融温度のばらつきを低下させ、この可溶合金を用いたヒューズエレメントの溶断性能を向上させることができるからである。もちろん、Ｉｎを５ｗｔ％以上３３ｗｔ％以下とすることで、所望の１６０℃〜１９０℃の溶融温度を有する可溶合金の実現は可能である。
【００３０】
次に、Ｚｎを４．７ｗｔ％以上１５．５ｗｔ％以下とした理由について説明する。Ｚｎを含有させることで、溶融温度を低下させるＩｎとの比率関係から、１６０℃〜１９０℃の溶融温度を実現することができる。このとき、Ｚｎが４．７ｗｔ％未満の場合には、可溶合金の溶融温度の温度曲線に二つのピークが生じてしまい、溶融温度が安定しない問題がある。溶融温度となる温度曲線上のピークが二つあると、動作温度以外の温度で動作してしまう温度ヒューズが形成されるために、信頼性を十分に確保することができなくなり不都合である。更に、Ｚｎの比率が４．７ｗｔ％未満であると、固相と液相の差分が大きくなって、溶断がばらつきやすくなり、信頼性が低下する問題が生じる。このため、Ｚｎを４．７ｗｔ％以上含有させることが必要である。
【００３１】
一方、Ｚｎを１５．５ｗｔ％以上含有させた場合には、溶融温度が低下するため、所望の１６０℃〜１９０℃の溶融温度での溶断が困難となる。この場合には当然ながらこれを用いた温度ヒューズの、所望動作温度が困難になり使用に堪えないものになる。以上のことから、Ｚｎの含有比率は４．７ｗｔ％以上１５．５ｗｔ％以下が最適である。
【００３２】
次に、Ｓｎについては、その含有効果が、溶融温度以外に他の金属元素との混合が促進されることや、可溶合金の濡れ性の向上にあるため、ＩｎとＺｎの含有比率の残りの比率をもって含有されることで十分である。すなわち、Ｉｎが５ｗｔ％以上３３ｗｔ％以下であり、Ｚｎが４．７ｗｔ％以上１５．５ｗｔ％以下であるため、これらからＳｎの含有比率は５１．５ｗｔ％以上９０．３ｗｔ％以下であればよい。特に、ＳｎはＩｎに比べて廉価であるため、可溶合金、ひいては温度ヒューズの低コスト化のためには、Ｉｎに比較してＳｎの含有比率を高めにすることが好ましい。
【００３３】
以上の５ｗｔ％以上３３ｗｔ％以下のＩｎと、４．７ｗｔ％以上１５．５ｗｔ％以下のＺｎと残部のＳｎと不可避的な不純物の組成により、目的とする１６０℃〜１９０℃で溶融する可溶合金を得ることができる。
【００３４】
なお、ここで不可避的な不純物とは、製造時に混入を完全には防止できない他の元素や、溶融時に生じる酸化物などである。不可避的な不純物である混入の可能性のある他の元素としては、例えばＡｌ、Ａｇ、Ｓｂ、Ａｓ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｂｉなどがある。
【００３５】
次に、実際に可溶合金のサンプルを作製し実験を行った実施例に関して説明し、本発明に係る可溶合金の特性を明確にする。
【００３６】
【実施例】
可溶合金を所定の組成比率に従い作成し、サンプルとしてこの可溶体によるヒューズエレメントを用いた温度ヒューズを実際に作製した。
【００３７】
作製に当たっては、まず純度９９．９９％以上のＩｎ、純度９９．９９％以上のＳｎ、純度９９．９９％以上のＺｎを、それぞれのサンプルに規定された重量比を秤量して、溶融炉に投入した。溶融炉中では３５０℃以上の温度状態を保ち、各金属が完全に溶融するまで、十分な時間をもって溶融させる。溶融が進んだ段階で、攪拌も行い分布の均一な合金を作製する。十分に攪拌溶融された後に、常温で十分な時間をかけて冷却して、可溶合金のサンプルを得た。得られた可溶合金については、その固相化温度、液相化温度、その差分を測定して、所望の溶融温度ならびに溶融性能を有しているかを確認実験した。これらの確認実験には、セイコーインスツルメンツ株式会社製のＤＳＣ（示差走査熱量計）を用いた。
【００３８】
サンプル１はＳｎが４２ｗｔ％、Ｚｎが８．２ｗｔ％、Ｉｎが４９．８ｗｔ％の組成比として作製された可溶合金である。
【００３９】
サンプル２はＳｎが４７．４ｗｔ％、Ｚｎが１１．５ｗｔ％、Ｉｎが４１．１ｗｔ％の組成比として作製された可溶合金である。
【００４０】
サンプル３はＳｎが２７．９ｗｔ％、Ｚｎが１０．０ｗｔ％、Ｉｎが６２．１ｗｔ％の組成比として作製された可溶合金である。
【００４１】
サンプル４はＳｎが５６．７ｗｔ％、Ｚｎが５．３ｗｔ％、Ｉｎが３８ｗｔ％の組成比として作製された可溶合金である。
【００４２】
サンプル５はＳｎが６０．１ｗｔ％、Ｚｎが６．１ｗｔ％、Ｉｎが３３．８ｗｔ％の組成比として作製された可溶合金である。
【００４３】
サンプル６はＳｎが６５．６５ｗｔ％、Ｚｎが１７．０ｗｔ％、Ｉｎが２０．３５ｗｔ％の組成比として作製された可溶合金である。
【００４４】
サンプル７はＳｎが７４．１８ｗｔ％、Ｚｎが４．６ｗｔ％、Ｉｎが２１．２２ｗｔ％の組成比として作製された可溶合金である。
【００４５】
サンプル８はＳｎが６８．３９ｗｔ％、Ｚｎが９．５７ｗｔ％、Ｉｎが２２．０５ｗｔ％の組成比として作製された可溶合金である。
【００４６】
サンプル９はＳｎが７４．３ｗｔ％、Ｚｎが８．３８ｗｔ％、Ｉｎが１７．３２ｗｔ％の組成比として作製された可溶合金である。
【００４７】
サンプル１０はＳｎが７７．２２ｗｔ％、Ｚｎが５．８ｗｔ％、Ｉｎが１６．９８ｗｔ％の組成比として作製された可溶合金である。
【００４８】
サンプル１１はＳｎが６９．６ｗｔ％、Ｚｎが１５．３ｗｔ％、Ｉｎが１５．１ｗｔ％の組成比として作製された可溶合金である。
【００４９】
サンプル１２はＳｎが７６．１２ｗｔ％、Ｚｎが１０．１６ｗｔ％、Ｉｎが１３．７２ｗｔ％の組成比として作製された可溶合金である。
【００５０】
サンプル１３はＳｎが８２．０９ｗｔ％、Ｚｎが４．７５ｗｔ％、Ｉｎが１３．０６ｗｔ％の組成比として作製された可溶合金である。
【００５１】
サンプル１４はＳｎが７９．１７ｗｔ％、Ｚｎが７．４ｗｔ％、Ｉｎが１３．４３ｗｔ％の組成比として作製された可溶合金である。
【００５２】
サンプル１５はＳｎが７９．７７ｗｔ％、Ｚｎが１０．６４ｗｔ％、Ｉｎが９．５９ｗｔ％の組成比として作製された可溶合金である。
【００５３】
サンプル１６はＳｎが８５．８６ｗｔ％、Ｚｎが４．９７ｗｔ％、Ｉｎが９．８ｗｔ％の組成比として作製された可溶合金である。
【００５４】
サンプル１７はＳｎが８２．８８ｗｔ％、Ｚｎが７．７４ｗｔ％、Ｉｎが９．３８ｗｔ％の組成比として作製された可溶合金である。
【００５５】
サンプル１８はＳｎが７６．９１ｗｔ％、Ｚｎが２．２６ｗｔ％、Ｉｎが２０．８３ｗｔ％の組成比として作製された可溶合金である。
【００５６】
サンプル１９はＳｎが８６．９６ｗｔ％、Ｚｎが８．１２ｗｔ％、Ｉｎが４．９２ｗｔ％の組成比として作製された可溶合金である。
【００５７】
サンプル２０はＳｎが９０．８ｗｔ％、Ｚｎが６．１ｗｔ％、Ｉｎが３．１ｗｔ％の組成比として作製された可溶合金である。
【００５８】
これらの各サンプルの実験結果を（表１）に示す。
【００５９】
【表１】
2005029833.tif 000002
【００６０】
（表１）には、各サンプルについての液相化温度、固相化温度、液相化温度判定、固相−液相温度差分、差分判定（３５℃未満）、総合判定が表記されている。まず、液相化温度判定では液相化温度が、所望の１６０℃〜１９０℃の範囲にあるか否かで○、×判定がなされる。次に、差分判定では固相−液相温度差分から○、×判定がなされる。このとき、固相−液相温度差分が３５℃未満の時を○、３５℃以上の時を×として判定してある。液相化温度が所望の１６０℃〜１９０℃に存在している場合であっても、溶融温度は固相化温度と液相化温度の間に存在するため、この差分があまりに大きいと、溶融温度にばらつきが生じ、可溶合金ならびにこれを用いたヒューズエレメントの溶断性能の信頼性が著しく低下することになる。このため、液相化温度が所望の１６０℃〜１９０℃に存在しただけでは、十分な溶融性能を持つ可溶合金とはいえない。
【００６１】
ここで、溶融温度は液相化温度と固相化温度の間のいずれかに存在し、所望の溶融温度は１６０℃〜１９０℃であるために、溶融温度はこの差である３０℃の間に存在する。この３０℃を基本として、実際の溶融温度が液相化温度と固相化温度の間であって、且つ液相化温度の近傍に存在することを考慮すれば、液相化温度と固相化温度の差分が３５℃未満である場合が、十分な溶融性能を持つものであると判断し、判定を行った。
【００６２】
（表１）の総合判定では、液相化温度判定と差分判定の両方で○と判定されてサンプルのみが○と判定され、それ以外は×と判定された。この総合判定の結果から明らかな通り、サンプル８〜サンプル１７までが総合判定「○」と判定され、これら以外は総合判定「×」と判定された。
【００６３】
サンプル１についてはＩｎの比率が４９．８ｗｔ％と高いために、Ｉｎのもつ溶融温度低下のファクターが強く働き、液相化温度が１０８．９℃と所望の溶融温度を大きく下回っている。サンプル２、サンプル３、サンプル４、サンプル５もそれぞれＩｎの組成比率が高いために、同様に液相化温度が低くなってしまい、所望の溶融温度が実現できない結果となっている。
【００６４】
一方、サンプル６はＺｎの比率が１７ｗｔ％と大きいために、液相化温度は十分であるものの、固相−液相温度の差分が４５．７℃と非常に大きくなり、液相化温度は１６７．５℃と所望の範囲にあるが、実際の溶融温度が１６０℃〜１９０℃に確実におさまることが不十分なため、総合判定は×となっている。
【００６５】
逆に、サンプル７とサンプル１８はＺｎの比率が低すぎるために、同様に固相−液相温度差分が大きすぎて、総合判定として×と判定される。
【００６６】
またサンプル１９、２０はＩｎの比率が低すぎるために、液相化温度が１９０℃を超える温度となり、所望の１６０℃〜１９０℃での溶融が確実には期待できず、これらも総合判定として「×」とされている。
【００６７】
以上のような実施例により、上記組成比の可溶合金が所望の１６０℃〜１９０℃の溶融温度を有することが確認された。
【００６８】
以上の製作された各サンプルと、これらの実験結果からも、所望の１６０℃〜１９０℃の溶融温度をもつ可溶合金の組成比率は、Ｓｎが５１．５ｗｔ％以上９０．３ｗｔ％以下であり、Ｚｎが４．７ｗｔ％以上１５．５ｗｔ％以下であり、Ｉｎが５ｗｔ％以上３３ｗｔ％以下であることが必要であることが明確である。
【００６９】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２におけるヒューズエレメントの製造工程図である。
【００７０】
ヒューズエレメントは実施の形態１において説明した可溶合金を用いて製造される。図２においては板状体のヒューズエレメントを例として説明するが、線状のヒューズエレメントや楕円形状のヒューズエレメントなどその形状は種々のものであってもよい。
【００７１】
なお、ヒューズエレメントは可溶合金を用いて形成され、後で説明する温度ヒューズにおいて、実際に溶断する部位であり、温度ヒューズの動作温度を決定する部位である。
【００７２】
１は全体工程であり、２は鋳込み工程、３はピレット抽出工程、４は丸線条押し出し加工工程、５は圧延工程の各工程である。鋳込み工程２は溶融している可溶合金を鋳込んで冷却する工程であり、ピレット抽出工程３は鋳込み筒７から筒状のピレットを取り出す工程であり、丸線条押し出し加工工程４は筒状のピレット８から丸線条の可溶合金を抽出する工程であり、圧延工程５は丸線条可溶合金１１を平らで薄い板状に加工する工程である。
【００７３】
６は溶融可溶合金、７は鋳込み筒、８はピレット、９は押し出し器、１０はダイス、１１は丸線状可溶合金、１２はつぶし加工ローラー、１３は板状可溶合金である。溶融可溶合金６は実施の形態１で説明した、組成比率の合金に熱を加えて溶融させたものである。溶融された溶融可溶合金６は鋳込み筒７に注入され、冷却されることで筒状のピレット８が取り出される。取り出されたピレット８は押し出し器９に設置され、高圧の圧力をかけることでダイス１０より丸線状に押し出される。ピレット８が押し出されてダイス１０から吐出されることで、丸線状の形状をした丸線状可溶合金１１が取り出される。取り出された丸線状可溶合金１１はつぶし加工ローラー１２により薄く圧延され、板状の形状を有する板状可溶合金１３に加工される。板状に加工された板状可溶合金１３は所要の幅を持つ大きさに裁断されてヒューズエレメントとして使用される。なお、板状可溶合金１３が裁断されると直方体の形状となるが、必要に応じて角部に面取りを施したり、直方体の四辺の角部を切り取って多角形にしたり、楕円形状にしたりすることも行われる。また、ヒューズエレメントに要求される厚みに応じて、つぶし加工ローラー１２の隙間距離や圧力値を変えることも好適である。
【００７４】
以上の工程により、実施の形態１で説明した組成比率による可溶合金からなる、温度ヒューズに用いられるヒューズエレメントが製造される。
【００７５】
このようにして製造されたヒューズエレメントは、実施の形態１で説明した可溶合金が用いられているため、１６０℃〜１９０℃という所望の温度において溶断する特性をもったものである。
【００７６】
（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３におけるアキシャルタイプの温度ヒューズの斜視図である。
【００７７】
２０は温度ヒューズであり、２１はケースであり、２２はヒューズエレメントであり、２３はリード端子である。ヒューズエレメント２２は実施の形態１で説明した可溶合金を用いて実施の形態２で説明した工程で作成されたものであり、１６０℃〜１９０℃で溶断する。図４ではヒューズエレメント２２が円弧辺を有する板状体になっているが、直方体や線状であってもよい。
【００７８】
リード端子２３は回路配線の一部に接続されて、通常では電流の導通が確保される。すなわち、ヒューズエレメント２２は可溶合金であり、導電性を有するので、リード端子２３とヒューズエレメント２２が共に導電して、電流の導電が実現される。ケース２１はヒューズエレメント２２とリード端子２３の一部を格納し、図４では内部が透視されているが、実際には樹脂などで形成されたケースであり、全面が覆われている。ケース２１は透明、半透明、非透明のいずれであってもよく、その表面には紫外線インクなどで品番や動作温度などの必要情報が印字されている。ここで、リード端子２３は電気伝導性の有る材料であり、金属が好ましく、具体的には、鉄、ニッケル、銅、アルミニウム、金、銀、スズから選ばれる少なくとも一つの単体材料もしくはそれら金属材料の合金、或いは前述の材料グループから選ばれる少なくとも一つの単体もしくは合金に材料グループ以外の元素を含有させた金属材料等が使用できる。
【００７９】
温度ヒューズ２０は例えば高温となる可能性のある電池表面に装着され、あるいは、照明機器の発熱性の蛍光管や電球の電気回路や電源部分などの配線途中に接続される。このとき、温度ヒューズ２０が装着されている電池や回路などが短絡などにより異常発熱を起こし、１６０℃〜１９０℃の範囲の温度に到達した場合には、この範囲の溶融温度を持つ可溶合金からなるヒューズエレメント２２は溶断する。ヒューズエレメント２２が溶断されると、リード端子２３同士が絶縁されることになり、温度ヒューズ２０を介して接続されている回路の導電が遮断されることになる。導電が遮断されることにより、それ以上の発熱が抑えられ、機器の故障などを未然防止することが可能となる。
【００８０】
このとき、ヒューズエレメント２２は、実施の形態１、２で説明したように１６０℃〜１９０℃で確実に溶断する性能を有しているので、発熱がこの温度範囲に達した場合には、確実に導電が遮断される。以上により、目的とする１６０℃〜１９０℃で動作する温度ヒューズを実現することができる。
【００８１】
なお、リード端子２３の対向距離はヒューズエレメント２２が溶断した後であっても、十分な絶縁性能を維持できるように設定される必要がある。また、ヒューズエレメント２２が溶断した場合に、十分に分断されるようにするために、ロジンなどを主成分とするフラックスをケース２１内部に封入しておくことも望ましい。温度上昇に伴いヒューズエレメント２２より先に溶融したフラックスのもつ表面張力により、溶断したヒューズエレメント２２を分断する力が効果的に加わるからである。
【００８２】
図４は本発明の実施の形態３におけるラジアルタイプの温度ヒューズの斜視図である。
【００８３】
２４は温度ヒューズであり、ラジアルタイプの温度ヒューズであるために、リード端子２３がケース２１の同一の面から出ている。
【００８４】
アキシャルタイプと異なり、二本のリード端子２３の先端部にヒューズエレメント２２を収納したケース２１が存在するので、温度ヒューズ２４を装着したい部位が回路配線と離れた場所にある場合に有用である。すなわち、ヒューズエレメント２２を収納したケース２１を温度上昇する部位に装着し、２本のリード端子２３が一方に向かって伸びているため、温度上昇部位と離れた場所に存在する回路配線と接続することが容易である。以上のように、回路配線と温度上昇部位が離れている場合には、ラジアルタイプの温度ヒューズ２４は有用である。
【００８５】
ここで、温度ヒューズ２４の動作メカニズムはアキシャルタイプの温度ヒューズ２０と同様である。すなわち、電池や照明機器の電源回路などの温度が、何らかの理由で温度上昇した場合に、１６０℃〜１９０℃の温度まで到達すると、可溶合金からなるヒューズエレメント２２が溶断し、リード端子２３同士が絶縁される。これにより回路配線の導電が遮断され、以後の温度上昇が回避され、機器の故障などを未然防止することが可能となる。
【００８６】
なお、アキシャルタイプと同様に、溶断したヒューズエレメント２２が確実に引き離されるようにするために、ケース２１内部にフラックスが封入されることも好適である。
【００８７】
次に、図５は本発明の実施の形態３における薄型温度ヒューズの斜視図である。
【００８８】
薄型温度ヒューズは、図３、図４に示されたアキシャルタイプ、ラジアルタイプと異なり、非常に薄型で構成することが可能なものである。薄型温度ヒューズは、装着に際してより薄型が要求されるような機器、例えば携帯電話などに用いられるパック電池などに有用である。もちろん、これ以外にも薄型が要求される機器への装着に有用である。
【００８９】
２５は薄型温度ヒューズ、２６は基板、２７はカバーフィルムである。薄型温度ヒューズ２５は、まず基板２６に一対のリード端子２３を接着し、次いで一対のリード端子２３にまたがるように実施の形態１で説明した可溶合金からなるヒューズエレメント２２を溶接する。更にヒューズエレメント２２とリード端子２３の一部が覆われるようにカバーフィルム２７により封止される。このとき溶断したヒューズエレメント２２が確実に引き離されるように、ロジンなどを主成分とするフラックスがカバーフィルム２７と基板２６により封止される空間に封入されてもよい。また、カバーを透明、もしくは半透明として内部を可視状態にして、内部にフラックスが封入されていることを容易に確認できるようにしておくことも望ましい。特に、フラックスの主成分であるロジンの成分を調整することで、フラックスを有色として、画像認識を用いた自動判別装置などを用いて良品判定を自動で行うことも好適である。
【００９０】
リード端子２３はアキシャルタイプやラジアルタイプと異なり薄い板状体のものを用いることができ、ケース２１の代わりにＰＥＴやＰＥＮなどにより形成された基板とカバーフィルムを用いて封止されるため、非常に薄型に構成することができる。
【００９１】
薄型温度ヒューズ２５においても、ヒューズエレメント２２は実施の形態１で説明した可溶合金により形成されているため、１６０℃〜１９０℃で確実に溶断する。これにより、１６０℃〜１９０℃程度の温度上昇が発生した場合において以後の導電を遮断したい機器に最適に使用されることができる。
【００９２】
図６は本発明の実施の形態３におけるパック電池の斜視図である。
【００９３】
３０はパック電池、３１は電極端子、３２は溶接部、３３は外部出力端子である。薄型温度ヒューズ２５はパック電池３０の側面に装着されている。パック電池３０は携帯電話などに用いられるため、小型化、薄型化が進んでおり、温度ヒューズはその側面に装着される必要があり、アキシャルタイプやラジアルタイプよりも薄型温度ヒューズが好ましい。
【００９４】
電極端子３１はパック電池の正極、負極のいずれかでありリード端子２３と溶接部３２により電気接続されている。反対側のリード端子２３は溶接部３２により更に外部出力端子３３に接続され、パック電池３０の電源が外部へ供給される。ここで、パック電池３０が異常発熱し、１６０℃〜１９０℃程度の温度まで上昇した場合には、薄型温度ヒューズ２５内部のヒューズエレメント２２が溶断しパック電池からの給電が遮断される。これにより以後の導電が遮断され、発熱による機器の故障などを未然防止することができる。
【００９５】
以上のように、温度ヒューズに実施の形態１で説明した５ｗｔ％以上３３ｗｔ％以下のＩｎと、４．７ｗｔ％以上１５．５ｗｔ％以下のＺｎと、残部のＳｎと不可避不純物とからなる可溶合金により形成されたヒューズエレメントを用いることで、電子機器に装着することにより、１６０℃〜１９０℃を動作温度とする温度ヒューズを実現することができる。
【００９６】
【発明の効果】
本発明では、５ｗｔ％以上３３ｗｔ％以下のＩｎと、４．７ｗｔ％以上１５．５ｗｔ％以下のＺｎと、残部のＳｎと不可避不純物とからなることを特徴とする可溶合金とすることで、１６０℃〜１９０℃で溶融する可溶合金を実現することができる。特に、Ｉｎを９ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下とすることで、１６０℃〜１９０℃の溶融温度を有し、溶融温度のばらつきの少ない優れた可溶合金を実現することが可能となる。
【００９７】
更に、ヒューズエレメントに、上記で指定された組成比を有する可溶合金を用いることで、１６０℃〜１９０℃で溶断する温度ヒューズを構成することができる。
【００９８】
更に、この可溶合金からなるヒューズエレメントを用いることで、装着用途に合わせた、アキシャルタイプ、ラジアルタイプ、薄型タイプの温度ヒューズのそれぞれを構成することが可能で、これらを電子機器などに装着することで、異常発熱による電子機器の故障などを未然防止することができる。
【００９９】
また電子機器の故障未然防止により、電子機器の耐久性の向上、寿命延長の向上などが実現される。結果として機器の修理コストも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態１における３元組成図
【図２】本発明の実施の形態２におけるヒューズエレメントの製造工程図
【図３】本発明の実施の形態３におけるアキシャルタイプの温度ヒューズの斜視図
【図４】本発明の実施の形態３におけるラジアルタイプの温度ヒューズの斜視図
【図５】本発明の実施の形態３における薄型温度ヒューズの斜視図
【図６】本発明の実施の形態３におけるパック電池の斜視図
【符号の説明】
２０、２４、２５  温度ヒューズ
２１  ケース
２２  ヒューズエレメント
２３  リード端子
２６  基板
２７  カバーフィルム
３０  パック電池
３１  電極端子
３２  溶接部
３３  外部出力端子
【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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【図６】
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