JPH03285229A

JPH03285229A - ヒューズ用導体

Info

Publication number: JPH03285229A
Application number: JP8705190A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Nishio; 西尾　▲まさ▼伸
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1991-12-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、定格以上の過電流が流れたときに瞬時に断
線するように機能するヒユーズ用導体に関し、特にＩＣ
，トランジスタなどの半導体装置や、コンデンサ等の回
路部品の内部に組込まれ、これらの装置や部品に過電流
が流れたときや過熱されたときにオープンし、これらの
装置や部品の焼損を防止するように機能するヒユーズに
用いられる導体に関するものである。

［従来の技術］日本金属学会編集「金属便覧（昭和５７年１２月２０日
改定第４版ｐ、１００７）Ｊに記載されているように、
ヒユーズとしては、従来ＰｂＳＺｎｌまたはＰｂ−３ｎ
合金が通常用いられている。

これらの金属または合金からなるヒユーズ用導体は、過
電流のジュール熱によって溶断して電気回路を開く。外
気温に左右されずに溶断電流を精密に決めようとする場
合には、タングステン線からなるヒユーズ用導体が使用
されることもある。また、加熱雰囲気の過熱によって溶
断するタイプのヒユーズには、低温で溶融するウッドメ
タルが利用されている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上述したようなヒユーズ用導体を、半導
体装置や回路部品にヒユーズ機能を付加するのに用いる
場合、使用可能な程度の細線や極細線にまで伸線加工を
施すことが困難である。そのため、ヒユーズ機能を有す
る別の装置をそれらの装置や部品を組込んだ電子機器の
回路に組込んでいるのが現状である。あるいは、上述の
ようなヒユーズ用導体が板状や太線で使用されており、
部分的にノツチを入れるなどしてその断面積を減じてい
た。

Ａｔ５Ａｔ合金、ＣｕまたはＣｕ合金からなる細線や極
細線をヒユーズ用導体として使用することもあるが、そ
のようなヒユーズ用導体は過電流に対して溶断しにくか
った。

そこで、この発明は、溶断特性に優れ、かつ伸線加工性
に優れ、さらには高温での耐酸化性を向上させた部品内
蔵用のヒユーズ用導体を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明において、請求項１のヒユーズ導体は、銀を３
〜２０重量％、錫を２．５〜１０重量％含有し、その残
部が鉛と不可避的不純物とからなるものである。

また、請求項４のヒユーズ導体は、銀を３〜２０重量％
、錫を２．５〜１０重量％含有し、その残部が鉛と、ビ
スマス、インジウム、カドミウムおよびアンチモンを含
む群から選ばれた少なくとも１種の低融点金属と、不可
避的不純物とからなっているものであり、しかも、この
低融点金属の含有量が、鉛の含有量よりも少なくなって
いるものである。

さらに、これらの発明における好ましい態様としてヒユ
ーズ用導体が０．０５〜０．３ｍｍの範囲内の線径を有
する導線であるものを挙げることができる。

また、これらの発明に従ったヒユーズ用導体は、コンデ
ンサやトランジスタに内蔵されるヒユーズに用いられる
のが好ましい。

［発明の作用効果コ鉛に銀を添加した合金は、鉛自体に比べて引張り強さが
向上する。また、この合金は溶断特性にも優れているこ
とが本願発明者によって見出だされた。さらに、この合
金は融点も鉛自体に比べて、さほど高くはない。ところ
が、銀の含有量が多くなると、融点が上昇してヒユーズ
用導体に適さなくなる。そのため、銀の含有量はある範
囲内に抑える必要がある。一方、この合金に錫を添加す
ることにより高温での耐酸化が向上する。錫の含有量が
多くなるほど、耐酸化性の効果は向上する。

しかしその反面、錫の添加により引張り強さが低下する
。よって、錫を含有させる場合は、細線に加工可能な合
金材料を提供する見地から錫の含有量をある範囲内にと
どめる必要がある。本願発明者は、上述した点を総合し
て、鉛、銀および錫を適当な含有量で含む合金細線がヒ
ユーズ用導体として非常に有用であることを知見し、こ
の発明を完成させるに至った。

鉛、銀および錫を含む合金細線において、銀の含有量が
３重量％未満では、ヒユーズ用導体として要する引張り
強さの向上に寄与する効果が小さい。また、銀の含有量
が２０重量％を超えると、その組成において完全に液相
になる温度が高くなり、ヒユーズ用導体として適した融
点温度を超えるものとなるとともに、さらに高価な合金
になる。

一方、錫の含有量が２．５重量％未満では、高温での耐
酸化性向上に寄与する効果が小さい。また、錫の含有量
が１０重量％を超えると、その組成での引張り強さが小
さくなり細線への加工が困難になる。

また、この発明に従った合金の組成において、鉛以外の
低融点金属を１種または２種以上含有するとき、その含
有量が鉛の含有量よりも多くなると、加工性が劣ってく
る。この低融点金属の含有量は、以下に示す範囲内の含
有量が好ましく、この範囲内では伸線加工性、溶断特性
が優れている。

Ｂｉ：０．０１〜２０重量％Ｉｎ：０．０１〜３０重量％Ｃｄ：０．０１〜２０重量％Ｓｂ：０．０１〜１５重量％さらに、これらの低融点金属の含有量を上記範囲内で変
化させることにより、用途に合わせたヒユーズ用導体と
しての融点温度の調整を行なうことができる。

また、ヒユーズ用導体の好ましい線径の範囲を０．０５
〜０．３ｍｍφ（５０〜３００μｍφ）としたのは、線
径が０．３ｍｍφを超えると溶断に必要な電流値が大き
くなるとともに、そのヒユーズ用導体をコンデンサ等の
回路部品やトランジスタなどの個別半導体装置内へ配置
する場合において、コンパクトにすることが困難になる
からである。線径を０．０５ｍｍφ以上としたのは、こ
れ以下の線径は工業的に加工することが困難であるため
である。さらに、線径が０．０５ｍｍφ以下に加工する
ことができたとしても、０．０５ｍｍφ未満の線径を有
するヒユーズをコンデンサ等の回路部品内に組込む場合
等において、その取扱いが困難になる。

以上のように、この発明のヒユーズ用導体は、溶断特性
に優れ、かつ伸線加工性に優れているほか、細線や極細
線への加工が可能である。これらのことから、この発明
は、ヒユーズ用導体として高抵抗値が要求され、かつ細
線や極細線であることを必要とするような分野に有効に
利用される。

特に、半導体装置（ＩＣ，トランジスタ等）や回路部品
（コンデンサ等）の本来もつ機能にヒユーズ機能を付加
したい場合等や、回路部品の組込みを誤った場合に焼損
に至る可能性のあるタンタルチップコンデンサに内蔵さ
れるヒユーズ用導線に、この発明のヒユーズ用導体を用
いると有効である。

このとき、これまで半導体装置や回路部品と別に電子機
器の回路に組込まれてあったヒユーズ機能を有する装置
が不要となるため、部品点数の低減につながり、高信頼
性を有する電子機器の製造か可能となる。

［実施例］（実施例１）第１表に示す組成からなる合金または金属単体を溶解鋳
造法により、その１辺が２０ｍｍの正方形の断面をもつ
鋳型に鋳造した。得られたビレットを用いて鍛造および
伸線を行ない、第１表に示すような種々の線径の合金線
または金属単体線を作製した。

得られた合金線または金属単体線に所定の電流を流して
溶断特性を調べた。このとき、溶断特性の評価は、１秒
以内に溶断する最低電流値によって行なった。したがっ
て、この溶断する最低電流値が低いほど溶断特性が優れ
ていることになる。

なお、この溶断特性試験において、合金線または金属単
体線は、所定の回路において電極間距離が３５ｍｍとな
るように電気的に接続された。

また、得られた合金線または金属単体線をＰＣＴテスト
装置内に配置して１２１℃、湿度１００％および２ａｔ
ｍの条件下で加速テストを行ない、酸化による変色を見
ることで耐酸化性について調べた。

第１表を参照して、本発明例Ｎｏ、１〜Ｎｏ。

１１の組成からなる合金線は、５０〜３００μｍの線径
に加工されることが容易であり、１秒以内に溶断する最
低電流値は０．３〜２Ａの範囲内であった。またこれら
の合金線は、ＰＣＴテスト（上記条件下で４０時間）で
も酸化による変色はなかった。一方、比較のため、第１
表には記載していないが、従来例としてＡｔ線を用いて
同様に溶断特性を調べた。このとき、線径１３０μｍの
Ａｔ線は４Ａの電流を流したときに１秒以内に溶断した
。以上の結果から、この発明に従うヒユーズ用導体は、
はるかに優れた溶断特性を示すことがわかる。

また、第１表に示すように比較例Ｎｏ、１２〜Ｎｏ、１
７の組成からなる合金線または金属単体線、すなわち、
銀の含有量が上下限値を超えた組成からなる合金線、錫
の含有量が上下限値を超えた組成からなる合金線、もし
くは鉛の金属単体線、またはビスマスの含有量が好まし
い範囲の上限値を超えた組成からなる合金線は、線径３
００μｍφ未満の連続線を得ることができず、または連
続線を得ることができても１秒以内に溶断させるには大
きな溶断電流が必要であった。さらに、比較例Ｎｏ、１
２の合金線は、望ましい線径の範囲の上限値を超えてお
り、１秒以内に溶断させるには大きな溶断電流が必要で
あったほか、ＰＣＴテストでの酸化による変色が認めら
れた。

（以下余白）本加工層のため測定不能（実施例２）実施例１において得られた第１表に示すＮ。

２の組成からなる合金を用いて、実施例１と同様の方法
で線径１３０μｍφまで伸線した。得られた合金線を用
いてヒユーズ機能を内蔵したコンデンサを試作した。こ
のとき、ヒユーズ用導体の特性は、引張り加重が５８ｇ
１電気抵抗値が１８Ω／ｍ、溶断電流（１秒以内に溶断
するのに必要な最低電流）が３．５Ａであった。

このようなヒユーズ用導体を内蔵したコンデンサに定格
電流値の５倍の電流を流したところ、ヒユーズ用導体の
みが断線し、他の電気回路（コンデンサを含む）は損傷
を受けなかった。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）銀を３〜２０重量％、錫を２．５〜１０重量％含
有し、その残部が鉛と不可避的不純物とからなるヒュー
ズ用導体。
（２）当該ヒューズ用導体は、０．０５〜０．３ｍｍの
範囲内の線径を有する導線を含む、請求項１に記載のヒ
ューズ用導体。
（３）当該ヒューズ用導体は、コンデンサに内蔵される
ヒューズ用導体を含む、請求項１に記載のヒューズ用導
体。
（４）銀を３〜２０重量％、錫を２．５〜１０重量％含
有し、その残部が鉛と、ビスマス、インジウム、カドミ
ウムおよびアンチモンを含む群から選ばれた少なくとも
１種の低融点金属と、不可避的不純物とからなり、前記低融点金属の含有量は、前記鉛の含有量よりも少な
くなっている、ヒューズ用導体。
（５）当該ヒューズ用導体は、０．０５〜０．３ｍｍの
範囲内の線径を有する導線を含む、請求項４に記載のヒ
ューズ用導体。
（６）当該ヒューズ用導体は、コンデンサに内蔵される
ヒューズ用導体を含む、請求項４に記載のヒューズ用導
体。