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【発明の名称】 ケ−スタイプ合金型温度ヒュ−ズ
【発明者】 【氏名】酒井 和泉
【要約】 【課題】ケ−スタイプ合金型温度ヒュ−ズにおいて、捩じれモ-メントに対する封止接着剤の強度を向上させ、かかる捩じれモ-メントの作用のもとでも、円滑な溶融合金の分断作動性を保証する。

【解決手段】ケ−ス開口とリ−ド線との間を接着剤５で封止してケ−ス開口に臨むケ−ス内面４ｂと少なくともケ−ス端面４ａを接着剤封止面とした合金型温度ヒュ−ズにおいて、ケ−ス端面４ａの表面粗度をケ−ス内面４ｂの表面粗度より大きくした。
【特許請求の範囲】
【請求項１】リ−ド線間に低融点可溶合金片を接続し、該低融点可溶合金片にフラックスを塗布し、該フラックス塗布低融点可溶合金片をケ−ス内に収容し、ケ−ス開口とリ−ド線との間を接着剤で封止してケ−ス開口に臨むケ−ス内面と少なくともケ−ス端面を接着剤封止面とした合金型温度ヒュ−ズにおいて、ケ−ス端面の表面粗度をケ−ス内面の表面粗度よりも大きくしたことを特徴とするケ−スタイプ合金型温度ヒュ−ズ。
【請求項２】ケ−ス端面の表面粗度がケ−ス内面の表面粗度の１．２倍以上である請求項１記載のケ−スタイプ合金型温度ヒュ−ズ。
【請求項３】ケ−ス端面の表面粗度及びケ−ス内面の表面粗度が５μｍ以下である請求項１または２記載のケ−スタイプ合金型温度ヒュ−ズ。
【請求項４】ケ−ス開口と低融点可溶合金片との間の間隔が３．５ｍｍ以下である請求項１〜３何れか記載のケ−スタイプ合金型温度ヒュ−ズ。
【請求項５】リ−ド線間に低融点可溶合金片を接続し、該低融点可溶合金片にフラックスを塗布し、該フラックス塗布低融点可溶合金片をケ−ス内に収容し、ケ−ス開口とリ−ド線との間を接着剤で封止してケ−ス開口に臨むケ−ス内面とケ−ス端面とケ−ス外面を接着剤封止面とした合金型温度ヒュ−ズにおいて、ケ−ス端面の表面粗度をケ−ス内面の表面粗度及びケ−ス外面の表面粗度よりも大きくしたことを特徴とするケ−スタイプ合金型温度ヒュ−ズ。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ケ−スタイプ合金型温度ヒュ−ズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】合金型温度ヒュ−ズにおいては、ヒュ−ズエレメントにフラックス塗布低融点可溶合金片を使用し、通常、そのフラックス塗布低融点可溶合金片の封止をケ−ス、例えばセラミックスケ−スと接着剤とにより行っている。図６は、ケ−スタイプ合金型温度ヒュ−ズの汎用品である筒状ケ−スタイプを示し、リ−ド線１’，１’間に低融点可溶合金片２’を接続し、該低融点可溶合金片２’にフラックス３’を塗布し、該フラックス塗布低融点可溶合金片をケ−ス４’内に収容し、ケ−ス開口とリ−ド線との間を接着剤５’、例えばエポキシ樹脂で封止してある。
【０００３】上記合金型温度ヒュ−ズは、保護しようとする機器の発熱し易い部分に低接触熱抵抗で接触固定して使用される。而して、機器が過電流等の異常で発熱すると、その発生熱で合金型温度ヒュ−ズの低融点可溶合金片が溶融され、既溶融のフラックスとの共存下、溶融合金が表面エネルギ−の作用のもとで球状化分断され、この分断距離が一定の距離に達すると、安定な電気絶縁状態のもとで通電遮断が完結される。
【０００４】上記フラックスは、低融点可溶合金片の酸化を防止して所定融点での溶融を保証すること、万一酸化膜が形成されたときでもその酸化膜を溶解して溶融合金の流動を保証すること、溶融合金と溶融フラックスとの共存によって前記分断を促進する表面エネルギ−状態を齎らすこと、溶融合金のリ−ド線への濡れを促して前記分断を加速すること、等の作用を営む。
【０００５】このように、上記溶融した低融点可溶合金分断へのフラックスの寄与度は大であるが、ケ−スによる封止状態とケ−スなしの非封止状態とでは、上記分断に顕著な差が生じる。その理由は、ケ−スによる封止状態では、上記分断の妨げとなる酸素の量が限られるのに対し、ケ−スなしの非封止状態下では、酸素量が実質的に無制限となるからである。従って、ケ−スタイプ合金型温度ヒュ−ズにおいて、ケ−ス開口とリ−ド線との間の封止性能の如何は、温度ヒュ−ズの作動性に大きな影響を及ぼす重大事項である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ケ−スタイプ合金型温度ヒュ−ズでは、リ−ド線を機器の所定位置にはんだ付け、かしめ、溶接等により結着したのち、ケ−スを機器表面に低熱接触抵抗で密接させるために、ケ−スを機器表面に押し付けざるを得ないことが往々にしてあり、この場合、リ−ド線を介して封止接着剤に捩じれモ−メントが加わってケ−ス開口と封止接着剤との接着界面が剥離される畏れがある。
【０００７】本発明者の検討結果によれば、この界面剥離が発生する場合、ケ−ス端面と封止接着剤との接着界面が剥離起点となり、ケ−ス内面と封止接着剤との接着界面が後続的に剥離していく。その原因は、ケ−ス端面と封止接着剤との接着強度がケ−ス内面と封止接着剤との接着強度よりも低いことにあると、推定される。すなわち、図５において、ケ−スの内径（半径）をＲ、ケ−ス厚みをｔ、ケ−ス内面の接着剤封止面長さをＬ、捩じれモ−メントＭが作用したときにケ−ス内面の接着剤封止界面に作用するせんだん応力をτ１（平均値）、ケ−ス端面の接着剤封止界面に作用するせんだん応力をτ２（平均値）とすると、【数１】
Ｍ＝2πＲ２Ｌτ１＋2π(Ｒ＋ｔ／2)２tτ２ （１）
が成立し、ケ−ス端面の接着剤封止界面が剥離すると、τ２が零となってケ−ス内面の接着剤封止界面のせんだん応力τ１が急増し、その結果、ケ−ス端面の接着剤封止界面の剥離に続いてケ−ス内面の接着剤封止界面のせんだん応力がその界面の接着剪断強度を越えて同界面が剥離されるからであると推定される。
【０００８】このような界面剥離は、特に、小型化されたケ−スタイプ合金型温度ヒュ−ズにおいて、顕著である。ケ−スタイプ合金型温度ヒュ−ズの小型化において、低融点可溶合金片の長さ、すなわちリ−ド線間の距離は、上記分断を確実に完結させ得る分断間距離（ア−ク消滅距離）で律せられ、使用電圧で規制されてしまうから、長さ寸法を短縮するには、ケ−ス開口から低融点可溶合金片までの距離の短縮化に依存せざるを得ない。また、ケ−スタイプ合金型温度ヒュ−ズの小型化のもとでも、ケ−ス厚みｔは、所定の耐荷重強度上、薄くし得ない。而して、前記式（１）において、Ｌとｔとの差が僅かとなり、ケ−ス端面の接着剤封止界面が剥離してτ2が零になると、ケ−ス内面の接着剤封止界面のせんだん応力τ1が跳躍的に増加する結果、ケ−ス端面の接着剤封止界面が剥離したのち、ケ-ス内面の接着剤封止界面の剪断応力が剪断破断強度を越えて封止破壊に至るものと推定される。
【０００９】本発明の目的は、ケ−スタイプ合金型温度ヒュ−ズにおいて、捩じれモ-メントに対する封止接着剤の強度を向上させ、かかる捩じれモ-メントの作用のもとでも、円滑な溶融合金の分断作動性を保証することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係るケ−スタイプ合金型温度ヒュ−ズは、リ−ド線間に低融点可溶合金片を接続し、該低融点可溶合金片にフラックスを塗布し、該フラックス塗布低融点可溶合金片をケ−ス内に収容し、ケ−ス開口とリ−ド線との間を接着剤で封止してケ−ス開口に臨むケ−ス内面と少なくともケ−ス端面を接着剤封止面とした合金型温度ヒュ−ズにおいて、ケ−ス端面の表面粗度をケ−ス内面の表面粗度より大きくしたことを特徴とする構成であり、ケ−ス端面の表面粗度をケ−ス内面の表面粗度の１．２倍以上とし、更に、ケ−ス端面の表面粗度及びケ−ス内面の表面粗度を５μｍ以下とし、更に、ケ−ス開口と低融点可溶合金片との間の間隔を３．５ｍｍ以下とすることが好ましい。また、ケ−ス開口に臨むケ−ス内面とケ−ス端面とケ−ス外面を接着剤封止面とし、ケ−ス端面の表面粗度をケ−ス内面の表面粗度及びケ−ス外面の表面粗度よりも大きくすることもできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明に係るケ−スタイプ合金型温度ヒュ−ズの一実施例を示す図面である。図１において、１，１はリ−ド線、２はリ−ド線１，１間に溶接等により接続した低融点可溶合金片、３は低融点可溶合金片２に塗布したフラックスである。４はフラックス塗布低融点可溶合金片上に挿通した耐熱性、絶縁性の筒状ケ−ス、例えばセラミックス筒状ケ−スであり、端面４ａの表面粗度を内面４ｂの表面粗度よりも大きくしてある。５は筒状ケ−ス両端の各開口と各リ−ド線１との間を封止した接着剤であり、ケ−ス開口に臨むケ−ス内面４ｂとケ−ス端面４ａとを封止界面としてある。
【００１２】図１において、封止接着剤に捩じりモ−メントＭが作用したとき、ケ−ス内面の接着剤封止界面に発生する剪断応力をτ１、ケ−ス端面の接着剤封止界面に発生する剪断応力をτ２とすると、ケ−ス内径をＲ、ケ−ス厚みをｔ、ケ−ス内面の接着剤封止界面長さをＬとして、前記した式(１)より、【数２】
Ｍ＝2πＲ２Ｌτ１＋2π(Ｒ＋ｔ／2)２tτ２ （１）
が成立する。而るに、ケ−ス端面４ａの表面粗度をケ−ス内面４ｂの表面粗度よりも大きくしてあるから、ケ−ス端面４ａの接着剤封止界面の接着剪断強度Ｓ2をケ−ス内面４ｂの接着剤封止界面の接着剪断強度Ｓ1より大きくでき、【数３】
Ｓ2／Ｓ1＞１ （２）
が成立する。
【００１３】今、ケ−ス端面が封止接着剤の耐捩じれ強度に実質上寄与しない場合を想定すると（従来例）、式（１）において、τ２＝０とし、封止接着剤の耐捩じれ強度Ｍ1は【数４】
Ｍ1＝２πＲ２ＬＳ1 （３）
で与えられる。逆に、ケ−ス内面が封止接着剤の耐捩じれ強度に実質上寄与しない場合を想定すると、式（１）において、τ１＝０とし、封止接着剤の耐捩じれ強度Ｍ2は【数５】
Ｍ2＞２πＲ２tＳ2〔１＋(ｔ／Ｒ)〕 （４）
で与えられる。
【数６】
而して、Ｍ2／Ｍ1＞Ｓ2ｔ〔１＋(ｔ／Ｒ)〕／(ＬＳ1) （５）
において、〔１＋(ｔ／Ｒ)〕／Ｌがほぼ１であり（ｔとＲとがほぼ等しく、ｔが０．５ｍｍ、Ｌ（ケ−ス内面の接着剤封止界面長さ）がほぼ１ｍｍ)、Ｓ2／Ｓ1＞１であるから、【数７】
Ｍ2／Ｍ1＞１ （６）
が成立する。上記Ｍ2は、ケ−ス端面の接着剤封止界面のみが捩じりモ−メントＭを負担したと仮定した場合の耐捩じれ強度であり、実際は、ケ−ス内面の接着剤封止界面も捩じりモ−メントＭの一部を負担するから、より大であり、【数８】
Ｍ2／Ｍ1≫１ （７）
が成立する。従って、本発明に係るケ−スタイプ合金型温度ヒュ−ズでは、封止接着剤体の耐捩じれ強度を充分に大きくでき、実装時に捩じれモ−メントが作用しても、接着剤封止界面を安定に保持できる。
【００１４】本発明に係るケ−スタイプ合金型温度ヒュ−ズの製造においては、リ−ド線間に接続した低融点可溶合金片にフラックスを塗布したのち、このフラックス塗布低融点可溶合金片上に筒状ケ−スを挿通するが、ケ−ス内面の表面粗度が小さくその内面が充分に平滑にされているから、前記挿通時での摩擦接触によるフラックスのケ−ス内面への付着をよく防止でき、ケ−ス内面の接着剤封止界面にフラックス膜が介在するのを排除でき、良好な気密性を保証できる。
【００１５】上記リ−ド線１には、線状の外、板状、テ−プ状のものも使用でき、材質としては、銅または銅合金の外、鉄、ニッケルまたは各金属の合金、表面の一部または全体に錫、鉛、銅、ニッケル、インジウム、ビスマスの何れか一種または２種以上を被覆、または貼り合わせしたものも使用できる。更に、裸線の外、絶縁被覆線も使用でき、封止接着剤に対する耐引き抜き性を高めるために、鍔等のストッパ−を形成することも可能である。上記低融点可溶合金片２には、温度ヒュ−ズの作動温度を融点とする合金、好ましくは共晶合金が使用され、通常、錫、鉛、ビスマス、インジウム、銀、銅、カドミウム等から選択される元素を含む組成とされ、その形状は、線状の外、板状、テ−プ状の使用も可能である。上記フラックス３には、ロジンを主成分とする組成物が使用され、ロジンとしては、天然ロジン、重合ロジン、水添ロジン、マレイン酸変性ロジン、ホルミル化ロジン、フェノ−ル変性ロジン、グリコ−ル酸変性ロジン、不均化ロジン等を挙げることができる。また、フラックスの活性力を高めるために、活性剤、例えばアミン類のハロゲン化水素酸塩や有機酸や有機ハロゲン化合物を添加することができ、更に塗布時のべたつきを排除するためにパラフィン等のワックス類を配合したり、更に軟化点を調整するためにアセトアミド等の軟化点降下剤を配合することもできる。
【００１６】上記筒状ケ−ス４としては、アルミナ、マグネシア、炭化シリコン等のセラミックス粉体とバインダ−類、湿潤剤、可塑剤、ビヒクル（水）等の混練物を押出成形し、所定長さに切断し、その切断成形物を窒素ガス等の加圧雰囲気中で脱脂し、ついで焼結し、而るのち、バレル研磨等で研磨したものを好適に使用でき、全体の表面粗度はセラミックス粉体の粒径、バレル研磨剤、バレル回転速度等により異なるが、通常、表面粗度が高すぎると、微細クラックの発生が懸念されるので、通常、５μｍ以下とされる。ケ−ス内面の表面粗度は、バレル研磨剤、バレル回転速度等の調整により、０．２０〜０．９０μｍとし、好ましくは、０．５〜０．８μｍとされる。ケ−ス端面の表面粗度は、前記式（７）の要件を満たすために、ケ−ス内面の表面粗度の１．２倍以上とされ、０．２４〜５．００μｍとし、好ましくは、１．０〜１．８μｍとすることが適切である。上記セラミックス組成物におけるバインダ−剤としては、例えばポリビニルアルコ−ル、メチルセルロ−ス、デンプン等を挙げることができ、可塑剤としては、例えば、プロピレングリコ−ル、グリセリン、トリエチレングリコ−ル等を挙げることができ、湿潤剤としては、例えば、ポリエチレングリコ−ルのアルキルエ−テル等を挙げることができ、配合比は、通常、バインダ−剤１〜６重量％、可塑剤２〜１０重量％、湿潤剤０．００１〜２重量％、ビヒクル（水）８〜２５重量％、残部セラミックス粉体とされる。
【００１７】上記のバレル研磨には、回転バレル研磨を使用することができ、バレルの回転数Ｎ（ｒ・ｐ・ｍ）は、バレル槽内径をＤ（ｍ）として、式Ｎ＝Ｋ／√Ｄ、Ｋ＝１５〜３０によって設定される。かかるバレル研磨ののちのケ−ス端面の表面粗度を上記のように大きくするために、成形体切断に使用する切断刃に回転鋸刃を使用することができる。
【００１８】上記のケ−ス４には、セラミックスの外，ソ−ダ石灰ガラス，鉛ガラス，ホウケイ酸ガラス等のガラス製、フェノ−ル樹脂，ポリカ−ボネ−ト，ホリフェニレンサルファイド，ポリエチレンテレフタレ−ト，液晶ポリマ−等のプラスチック製等の使用も可能であり、繊維補強材、例えばガラス繊維を２０〜４０重量％含有させることもできる。
【００１９】上記接着剤５には、エポキシ樹脂系，ウレタン樹脂系等を使用でき、粘度調整のために、フィラ−、例えばシリカ，炭酸カルシウム，アルミナ等の球状乃至は短繊維状フィラ−を添加できる。通常、フィラ−の配合量は５〜７５重量％とされる。
【００２０】本発明は、図２に示すように、扁平ケ−スタイプの合金型温度ヒュ−ズにも適用できる。図２において、１，１は並行なリ−ド線、２はこれらリ−ド線１，１の先端部側面間に接続された低融点可溶合金片、３は低融点可溶合金片２に塗布されたフラックスである。４は扁平ケ−スであり、ケ−ス端面の表面粗度がケ−ス内面の表面粗度よりも小さくされている。５はケ−ス開口に滴下塗布された接着剤であり、ケ−ス開口に臨むケ−ス内面４ｂ及びケ−ス端面４ａが接着剤封止界面とされている。
【００２１】上記式（５）の要件を充足させるには、２t／Ｌが大きいほど、従って、Ｌが小さい場合ほど有利であり、本発明は、ケ−ス開口と低融点可溶合金片との距離（図１におけるｗ）が３．５ｍｍ以下の場合に特に有効である。
【００２２】本発明において、接着剤封止は、通常、接着剤の滴下塗布により行われる。而して、図３に示すように、ケ−ス開口に臨むケ−ス外面４ｃをも接着剤封止界面とすることができる。この場合、ケ−ス外面４ｃの表面粗度は、ケ−ス外面での滴下樹脂の濡れ広がりの点から、ケ−ス内面４ｂよりやや小さくし（ケ−ス内面の表面粗度の０．９５倍以下）とすることが好ましい。
【００２３】また、筒状ケ−ス開口の周方向に、滴下接着剤をスム−ズに回し込むために、図４の（イ）または（ロ）に示すように、ケ−ス開口内面をテ−パ状または段状に拡開することもでき、段面４ｅの表面粗度は、前記ケ−ス内面４ｂの表面粗度と実質上同一とされる。更に、図５の（イ）〜（ニ）に示すように、筒状ケ−ス４内の奥側コ−ナにストッパ−４０を設け、各リ−ド線１の先端をストッパ−４０に当接してケ−ス４内の奥側面と低融点可溶合金片２との間に充分な間隔を保持することにより、低融点可溶合金片２の分断時に発生するア−クがケ−ス４内の奥側面に接触するのを抑制してケ−ス４がア−ク熱で熱応力破壊するのを軽減することができる。
【００２４】
【実施例】〔実施例〕図１に示す筒状ケ−スタイプ合金型温度ヒュ−ズを１００箇製造した。筒状ケ−スの材質はアルミナセラミックスであり、内径を１．０ｍｍφ、外径を２．０ｍｍφ、長さを５．０ｍｍとした。ケ−ス内面の表面粗度は０．５５〜０．６５μｍ、ケ−ス端面の表面粗度は１．２６〜１．６１μｍ、ケ−ス外面の表面粗度は０．５２〜０．６１であった。リ−ド線及び低融点可溶合金片の外径を０．５ｍｍφとし、ケ−ス内面の接着剤封止界面長さが平均１．０ｍｍであった。接着剤には、シリカ粉末を４５重量％配合した粘度１１０〜１２０Ｐａ．Sのエポキシ樹脂系接着剤を使用した。
【００２５】〔比較例〕実施例に対し、ケ−ス端面の表面粗度をケ−ス内面の表面粗度とほぼ同一とし、両面とも表面粗度を０．５７〜０．７２μｍとした。
【００２６】実施例品及び比較例品について、封止接着剤体の捩じれ剥離強度を捩じれトルク計で測定したところ、実施例品全てが比較例品よりも高トルクであった。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、ケ−スタイプ合金型温度ヒュ−ズにおいて、ケ−ス開口に臨むケ−ス内面の接着剤封止距離が短縮化されても、ケ−ス端面の表面粗度をケ−ス内面の表面粗度より大きくするだけで、接着剤封止体の耐捩じれ強度を充分に高くでき、実装時にリ−ド線を介して捩じれトルクが作用しても、封止性能をよく維持させて良好な作動性を保証できる。
【出願人】 【識別番号】０００２２５３３７
【氏名又は名称】内橋エステック株式会社
【出願日】 平成１２年６月１９日（２０００．６．１９）
【代理人】 【識別番号】１０００９７３０８
【弁理士】
【氏名又は名称】松月 美勝
【公開番号】 特開２００２−５６７５７（Ｐ２００２−５６７５７Ａ）
【公開日】 平成１４年２月２２日（２００２．２．２２）
【出願番号】 特願２０００−１８２３５９（Ｐ２０００−１８２３５９）