JP3562685B2

JP3562685B2 - ヒューズ及びその製造方法

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Publication number: JP3562685B2
Application number: JP33225196A
Authority: JP
Inventors: 隆吉遠藤; 隆石井; 直樹松岡
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1996-12-12
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2016-12-12
Also published as: US5898357A; JPH10172414A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過電流から電線、機器等を保護するためのヒューズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車等の電気回路には、過電流から電線、機器等を保護するためのヒューズを用いている。この種のヒューズで可溶部に薄延部を形成して集熱効果を高め良好な溶断特性を得るようにしたものに特開平７−１３０２７７号公報記載のものがある。このヒューズ１は、図５に示すように、一対の端子３、３に基部５を突設し、この基部５に加締め用突片７を設け、基部５同士を細延部９で連結し、低融点チップの両端を加締め用突片７によって固定した後、低融点チップを一旦加熱して溶融し、表面張力により加締め用突片７の周囲に一対の断面積増大部である凝集部１３、１３を形成する一方、細延部９の中央に薄延部１５を形成してなる。
【０００３】
このように構成したヒューズ１によれば、細延部９の断面積が凝集部１３、１３の断面積に比べて小さくなるので、十分なくびれ率を得ることができ、くびれによる集熱効果によって溶断部位置の特定化と発熱の狭スペース化が容易となる。この結果、ホットスポット位置の特定と狭スペース化とが可能になるので、ヒューズエレメント全体の発熱を抑え、不図示のハウジングや端子３、３等、周囲への不要な伝熱を減少できるとともに、発熱を有効に利用して低電流域における良好な溶断特性を得ることができた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ヒューズは一般的に通電電流と溶断時間との間に一定の相関関係を有している。即ち、ヒューズ定格の例えば２００％以上の電流によるショート（デッドショート）では、即座に可溶部が溶断するが、ヒューズ定格の２００％以下の電流によるショート、或いは断続的なショート（レアショート）では、ヒューズエレメントの可溶部が発熱と放熱とを繰り返し、溶断時間が長くなる傾向にある。このような状況下、回路を構成する電線は、絶縁被覆に覆われているため、断続的なショート電流が流れても可溶部のようには放熱されず、蓄熱により温度が上昇し続け、最悪の場合には発煙等の生ずる虞れがある。
【０００５】
このような不具合を解消するものとして、ヒューズエレメントの母材を低融点金属へ拡散させ、溶断温度を母材の融点より下げることで、デッドショート域での溶断特性を変化させずに、レアショート域における溶断時間のみを短縮させ、レアショート域における溶断特性を改善する方法がある。
しかしながら、上述した従来のヒューズ１では、くびれ率を高める目的で可溶部中央に薄延部１５を形成しているため、くびれによる集熱効果は得られるものの、低融点金属の十分な溶融量が得られず、拡散による溶断時間短縮効果を得ることが困難であった。
【０００６】
また、上述した従来のヒューズ１では、端子３、３、基部５、細延部９をプレス加工した後、低融点チップを加締め用突片７によって加締め、その後、低融点チップを加熱溶融して細延部９に溶着していたので、溶着前におけるフラックスの塗布、低融点チップの加締め、加熱溶融、溶着後におけるフラックスの洗浄等、工程が複雑となり、製造コストの増大する問題があった。
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、低融点金属と母材との拡散を利用することでレアショート域のみの溶断時間を短縮でき、且つ従来に比べ簡単な製造工程で製作することのできるヒューズ及びその製造方法を提供し、レアショート域における溶断信頼性の向上、製造コストの低減を図ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係るヒューズは、一対の端子と、前記端子と同一の金属母材からなり、前記端子を延出させて前記端子を一体に連結する前記端子の厚みより薄い連結部と、この連結部の少なくとも一部分に積層状に溶着した低融点金属と、からなる可溶部と、からなるヒューズにおいて、前記連結部の略中央に他の部分より薄厚な底板部を形成し、該底板部に板面方向に突出させた一対の凸部を延設し、該一対の凸部を含んだ該底板部の横断方向全表面に低融点金属を積層状にかつ該低融点金属の表面を前記他の部分の表面と同一平面となるように溶着したこと、を特徴とするものである。
そして、ヒューズは、前記連結部が銅又は銅合金であり、前記低融点金属が錫であることを特徴とするものであってもよい。
また、本発明に係るヒューズの製造方法は、板状基材の表面に第１の溝を形成し、更に前記第１の溝の底面部に第２の溝を形成し、前記板状基材より融点の低い低融点金属を溶融して該第２の溝に溶着し、前記第１の溝左右の前記板状基材を一対の端子部とする一方前記第２の溝に溶着した低融点金属部分を該一対の端子部を連結する可溶部として一体に打ち抜くと同時に、前記低融点金属と前記第２の溝の底板部とを積層面と平行な面方向に突出させて打ち抜くことで前記可溶部に凸部を延設することを特徴とするものである。
【０００９】
このように構成したヒューズでは、一対の端子を一体に連結する連結部と、この連結部に積層状に溶着した低融点金属とにより可溶部を形成し、連結部と低融点金属とを突出させて可溶部に凸部を延設することで、連結部の幅を広くせずに低融点金属の量を多くすることができる。また。母材と低融点金属との外周面積が凸部を形成することで大きくなり、溶融時における母材と低融点金属との接触面積が大きくなり、拡散を促進させることができる。
そして、連結部に銅又は銅合金を用い、低融点金属に錫を用いたヒューズでは、安価な素材で上述のヒューズが製作できる。
本発明に係るヒューズの製造方法によれば、溶融した低融点金属を板状基材の溝に流し入れて溶着し、溝を挟む板状基材部分と、低融点金属及び底板部と、凸部とを一体に打ち抜くことで、従来方法で必要であったフラックスの塗布、低融点チップの加締め、加熱溶融、フラックスの洗浄等を行わずに、ヒューズの製作が行える。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るヒューズ及びその製造方法の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係るヒューズのエレメント部の斜視図である。
ヒューズ２１は、一対の端子２３、２３を可溶部２５により連結してある。可溶部２５は、端子２３、２３を延出させてこの端子２３、２３を一体に連結する連結部２７と、この連結部２７の少なくとも一部分に積層状に溶着した低融点金属２９とからなる。
【００１１】
連結部２７の略中央には、他の部分より薄厚な底板部を形成してある。この底板部には、板面方向（連結部２７と低融点金属２９との積層面と平行な面方向）に突出させた一対の凸部３３ａを延設してある。従って、底板部は、平面視で長円形状となっている。この底板部には、同一長円形状の上述した低融点金属２９を積層状に溶着してある。即ち、可溶部２５には、溶着した連結部２７と低融点金属２９とを共に積層面と平行な面方向に突出させた凸部３１、３１を延設してある。
【００１２】
端子２３、２３と連結部２７とを形成する母材としては、銅（Ｃｕ）、Ｃｕ合金、亜鉛（Ｚｎ）又はＺｎ合金等を用いることができる。また、低融点金属２９の材質としては、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、錫（Ｓｎ）等を用いることができる。
【００１３】
次に、このように構成されるヒューズ２１の製造方法を図２に基づき説明する。図２は本発明に係るヒューズ製造方法の手順を（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の順で示した説明図である。
ヒューズ２１を製作するには、先ず、図２（Ａ）に示すようにＣｕ等からなる板状基材４１の表面に溝４３を形成し、更に溝４３の底面部４３ａに溝４５を形成する。なお、溝は、溝４５のみを板状基材４１に単独で形成するものであってもよい。
【００１４】
次いで、板状基材４１より融点の低い例えばＳｎ等からなる低融点金属２９を溶融し、この溝４５に流し入れる。従って、溝４５に流し入れられた低融点金属２９は、冷却により凝固することで、図２（Ｂ）に示すように、溝４５の底板部４５ａに積層状に溶着する。
【００１５】
次いで、溝４３を挟む左右の板状基材４１部分を一対の端子２３、２３部とする一方、溝４３の一部と低融点金属２９とを可溶部２５として一体に打ち抜く。この際、低融点金属２９と、底板部４５ａとを積層面と平行な面方向に突出させて打ち抜くことで、可溶部２５に凸部３１、３１を延設し、ヒューズ２１のエレメント部の製造を完了する。
【００１６】
次に、このように構成されるヒューズ２１の作用を説明する。図３は凸部の設けられていない可溶部の斜視図、図４は連結部の幅を大きくした場合の可溶部の斜視図である。
可溶部２５の母材（Ｃｕ等）に低融点金属（Ｓｎ等）２９を溶着したヒューズにおいて、図３に示すように、上述の凸部３１、３１を設けず、連結部２７の幅ｗのみで低融点金属２９を溶着した場合、低融点金属２９の十分な溶融量が得られず、拡散による溶断時間短縮効果を得ることができない。
【００１７】
また、図４に示すように、凸部３１、３１を設けず、連結部２７の幅ｗを広くした場合、低融点金属２９の溶融量が多くなるため、拡散によるレアショート域での溶断時間短縮効果は期待できるが、同時に連結部２７の幅ｗも広くなるため、可溶部２５における母材断面積が増大し、デッドショート域の溶断時間が長くなる不具合が生じる。
【００１８】
これに対し、図１に示すヒューズ２１では、凸部３１、３１を可溶部２５に形成することで、連結部２７の幅を広くせずに、連結部２７の母材に対して低融点金属２９の量を多くすることができる。更に、母材と低融点金属２９との外周面積が凸部３１、３１を形成することで大きくなり、溶融時における母材と低融点金属２９との接触面積が大きくなるため、拡散を促進させることができる。
【００１９】
このように、上述のヒューズ２１によれば、母材からなる連結部２７に低融点金属２９を溶着して可溶部２５を形成し、この可溶部２５に、低融点金属２９と連結部２７とを突出させて凸部３１、３１を延設したので、連結部２７の幅を広くせずに、低融点金属２９の量を多くすることができ、デッドショート域での溶断特性を変化させずに、低電流域における溶断感度を高めて、レアショート域における溶断時間のみを短縮することができる。
【００２０】
また、上述のヒューズ製造方法によれば、板状基材４１の表面に溝４３を形成し、溶融した低融点金属２９を溝４５に流し入れて溶着し、溝４３を挟む板状基材４１部分と、低融点金属２９及び底板部４５ａと、凸部３１、３１とを一体に打ち抜いてヒューズ２１を製作することができる。
【００２１】
なお、上述のヒューズ２１では、可溶部２５に一対の凸部３１、３１を延設する場合を例に説明したが、本発明によるヒューズ２１は、一つの凸部３１を可溶部２５に設けるものであってもよく、また凸部の形状を上述の半円形状の他、矩形状、三角形状等とするものであってもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係るヒューズによれば、一対の端子と、前記端子と同一の金属母材からなり、前記端子を延出させて前記端子を一体に連結する前記端子の厚みより薄い連結部と、この連結部の少なくとも一部分に積層状に溶着した低融点金属と、からなる可溶部と、からなるヒューズにおいて、前記連結部の略中央に他の部分より薄厚な底板部を形成し、該底板部に板面方向に突出させた一対の凸部を延設し、該一対の凸部を含んだ該底板部の横断方向全表面に低融点金属を積層状にかつ該低融点金属の表面を前記他の部分の表面と同一平面となるように溶着したので、連結部の幅を広くせずに低融点金属の量を多くすることができ、デッドショート域での溶断特性を変化させずに、レアショート域における溶断時間のみを短縮する優れた溶断特性を得ることができる。
そして、連結部に銅又は銅合金を用い、低融点金属に錫を用いることで、比較的安価な素材で上述の溶断特性を有するヒューズを製作することができる。
本発明に係るヒューズの製造方法によれば、板状基材の表面に第１の溝を形成し、更に前記第１の溝の底面部に第２の溝を形成し、前記板状基材より融点の低い低融点金属を溶融して該第２の溝に溶着し、前記第１の溝左右の前記板状基材を一対の端子部とする一方前記第２の溝に溶着した低融点金属部分を該一対の端子部を連結する可溶部として一体に打ち抜くと同時に、前記低融点金属と前記第２の溝の底板部とを積層面と平行な面方向に突出させて打ち抜くことで前記可溶部に凸部を延設することにより、ヒューズを製作できるので、従来方法で必要であったフラックスの塗布、低融点チップの加締め、加熱溶融、フラックスの洗浄等の工程が不要となり、工程を簡単にして、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るヒューズのエレメント部の斜視図である。
【図２】本発明に係るヒューズ製造方法の手順を（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の順で示した説明図である。
【図３】凸部の設けられていない可溶部の斜視図である。
【図４】連結部の幅を大きくした場合の可溶部の斜視図である。
【図５】従来のヒューズのエレメント部の斜視図である。
【符号の説明】
２１ヒューズ
２３端子
２５可溶部
２７連結部
２９低融点金属
３１凸部
４１板状基材
４５溝
４５ａ底板部

Claims

一対の端子と、前記端子と同一の金属母材からなり、前記端子を延出させて前記端子を一体に連結する前記端子の厚みより薄い連結部と、この連結部の少なくとも一部分に積層状に溶着した低融点金属と、からなる可溶部と、からなるヒューズにおいて、
前記連結部の略中央に他の部分より薄厚な底板部を形成し、該底板部に板面方向に突出させた一対の凸部を延設し、該一対の凸部を含んだ該底板部の横断方向全表面に低融点金属を積層状にかつ該低融点金属の表面を前記他の部分の表面と同一平面となるように溶着したこと、を特徴とするヒューズ。
前記連結部が銅又は銅合金であり、前記低融点金属が錫であること、を特徴とする請求項１記載のヒューズ。
板状基材の表面に第１の溝を形成し、更に前記第１の溝の底面部に第２の溝を形成し、
前記板状基材より融点の低い低融点金属を溶融して該第２の溝に溶着し、
前記第１の溝左右の前記板状基材を一対の端子部とする一方、前記第２の溝に溶着した低融点金属部分を該一対の端子部を連結する可溶部として一体に打ち抜くと同時に、
前記低融点金属と前記第２の溝の底板部とを積層面と平行な面方向に突出させて打ち抜くことで前記可溶部に凸部を延設すること、を特徴とするヒューズの製造方法。