專利名稱：：一種低熔點(diǎn)合金絲及采用該合金絲的溫度保險(xiǎn)絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于電路保護(hù)
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是用于筆記本電腦電池的合金型薄片狀溫度保險(xiǎn)絲。
背景技術(shù)：
：各種電子和電器產(chǎn)品在使用中常會(huì)由于過(guò)流、過(guò)熱等原因而導(dǎo)致電路的破壞，從而影響產(chǎn)品的正常使用?，F(xiàn)有的手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等電子產(chǎn)品多使用鋰離子電池，為了保證鋰電池的使用安全，鋰電池上大都設(shè)有溫度保險(xiǎn)絲。當(dāng)上述情況發(fā)生時(shí)，溫度保險(xiǎn)絲熔斷從而保護(hù)電路以及產(chǎn)品。一般保險(xiǎn)絲為包裹有助熔劑的低熔點(diǎn)合金絲。若裝有該保險(xiǎn)絲的電氣裝置異常發(fā)熱時(shí)，所釋放的熱量會(huì)使低熔點(diǎn)合金絲熔融。當(dāng)一定量的合金絲轉(zhuǎn)變?yōu)橐合鄷r(shí)，由于助熔劑的存在液相金屬在表面張力的作用下向兩端收縮，最終分離為兩球狀液滴，實(shí)現(xiàn)電路關(guān)斷動(dòng)作。在發(fā)明CN2433729Y中報(bào)道的用于手機(jī)鋰電池的薄型溫度保險(xiǎn)絲中，采用可熔金屬連接兩電極片，并被兩覆蓋膜所夾而成的密閉空間所封閉，由于僅依靠金屬-覆蓋膜界面表面張力作為分離作用力，其熔斷溫度分布較寬，可達(dá)100±10°C，精度較差。CN1442868A中報(bào)道了一種溫度保險(xiǎn)絲，其中保險(xiǎn)絲的合金絲成分包括In37-43%、Sn10-18%、其余為Bi32.99-45.5%，以及0.01-3.5%的金屬添加劑Ag、Cu、Ni。但是上述保險(xiǎn)絲Bi含量大于30%,電阻率相對(duì)仍較大，且合金絲加工性能不理想。近兩年來(lái)，由于筆記本電腦爆炸事故不斷發(fā)生，對(duì)于筆記本用鋰離子電池的使用安全性有了更高的要求。而筆記本電池要求更高的額定電流，在此電流下由于電阻較高現(xiàn)有保險(xiǎn)絲很難有效控制電流引起的自體發(fā)熱，導(dǎo)致熔斷溫度誤差變大，安全性下降。另外，合金在溫度上升過(guò)程中，由于在固液共存區(qū)內(nèi)已有液相生成，故理論上在液相限溫度(設(shè)為T(mén))以下，熔融過(guò)程仍未完成，當(dāng)合金具有充分流動(dòng)性且表面張力足夠大時(shí)，保險(xiǎn)絲己具備熔斷條件。設(shè)液相限以下至液相限處滿足熔斷條件的溫度區(qū)間為AT(即屬于固液共存區(qū)的溫度范圍)，為滿足保險(xiǎn)絲工作溫度精度，要求AT盡可能小，即制作低熔點(diǎn)合金絲所需之金屬固液共存區(qū)盡可能小。同時(shí)，在合金固液轉(zhuǎn)變期間，任何相變化——包括固相轉(zhuǎn)變，晶型轉(zhuǎn)變等——均有可能影響合金相關(guān)物理性能。在選擇制備低熔點(diǎn)合金絲的低溫合金時(shí)應(yīng)盡可能規(guī)避此類轉(zhuǎn)變。在既滿足AT盡可能小又避免合金的相變化的同時(shí)，往往現(xiàn)有合金絲的電阻率較高。尸=/2^，即保險(xiǎn)絲自發(fā)熱功率等于電流平方與電阻的乘積，理論上合金絲的電阻減小可等比降低發(fā)熱功率，有效抑制自發(fā)熱。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種在低熔點(diǎn)合金絲以及采用該低熔點(diǎn)合金絲的溫度保險(xiǎn)絲，該低熔點(diǎn)合金絲的合金成分中采用In-Sn-Bi系，熔斷溫度在95士2。C范圍內(nèi)，額定電流8A，可以較好的抑制自發(fā)熱，并進(jìn)一歩降低電阻，提高熔斷溫度精度的合金型溫度保險(xiǎn)絲。一種低熔點(diǎn)合金絲的質(zhì)量百分組成包括:In50-56%、Sn30-38%、Bi6-15%。釆用該低熔點(diǎn)合金絲的溫度保險(xiǎn)絲，溫度保險(xiǎn)絲包括兩電極片(1)、絕緣底膜(21)和絕緣上膜(22)、助熔劑(3)以及低熔點(diǎn)合金絲(4)，其中兩電極片(1)位于絕緣底膜(21)上，低熔點(diǎn)合金絲(4)兩端分別與兩電極片(1)相連接，低熔點(diǎn)合金絲(4)上敷有助熔劑(3)，助熔劑(3)上覆有絕緣上膜(22)，該低熔點(diǎn)合金絲(4)的質(zhì)量百分組成包括In50-56%、Sn30-38%、Bi6-15%;優(yōu)選為In50-52%、Sn33-35%、Bi12-15%。采用本發(fā)明的上述配方的低熔點(diǎn)合金絲(4)可以進(jìn)一歩地降低合金絲的電阻，有效抑制保險(xiǎn)絲自發(fā)熱，提高熔斷精度。本發(fā)明的溫度保險(xiǎn)絲為筆記本電腦上使用的溫度保險(xiǎn)絲，因此，本發(fā)明的溫度保險(xiǎn)絲的熔斷溫度為92°C-97°C。r:作溫度是指保險(xiǎn)絲在電路中正常導(dǎo)通狀態(tài)下工作時(shí)的溫度，本發(fā)明的溫度保險(xiǎn)絲的工作溫度為57°C-63°C，I:作電流為8A。其中，低熔點(diǎn)合金絲(4)還包括添加劑金屬Ag、Cu、Zn中的--種或者幾種的組合，添加劑金屬的質(zhì)量百分含量占合金絲總量的2%-4%。利用了Ag、Cu、Zn抑制合金在低溫下的固相轉(zhuǎn)變，減小在熱循環(huán)下的不良反應(yīng)。低熔點(diǎn)合金絲(4)的熔點(diǎn)范圍為6010(TC。在i:述中，在各原料坯塊的制造上和這些原料的熔融攪拌上允許含有不可避免的雜質(zhì)。其中，助熔劑(3)由松香、硬脂酸、液態(tài)醇類以及小分子酸按如下重量百分比混合而成松香5070，硬脂酸520，液態(tài)醇類1040，小分子酸0.516。液態(tài)醇類為乙醇、正丁醇、異丁醇中的一種或者幾種的混合。小分子酸為分子量為40-100的酸，如甲酸、冰乙酸、苯乙酸中的-一種或者幾種的混合。松香為氫化松香、岐化松香、聚合松香、普通松香中的一種或者兒種的混合，松香的重量百分含量占助熔劑總量的5070%。助熔劑(3)在熔融情況下混合，保溫脫水。通過(guò)保溫溫度和保溫時(shí)間控制正丁醇揮發(fā)程度，通過(guò)硬脂酸與乙酸配平最終產(chǎn)物，進(jìn)而控制其表面張力，以實(shí)現(xiàn)其對(duì)合金絲的熔斷控制功能。本發(fā)明所述的合金型保險(xiǎn)絲中，上下包覆膜使用雙向拉伸聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)，電極片為半硬態(tài)鎳帶沖壓制成。由絕緣塑料制備得到絕緣底膜(21)和絕緣上膜(22)。將圓柱形第一合金絲在模具中進(jìn)行模壓形成低熔點(diǎn)合金絲(4)，其中，本發(fā)明采用圓柱形第一合金絲的直徑為1.01.3mm，模壓成的低熔點(diǎn)合金絲(4)的截面積為0.79mm2-1.33mm2;現(xiàn)有的用于制備鋰離子電池的溫度保險(xiǎn)絲的圓柱形第一合金絲的直徑為0.30.5mm，模壓成的低熔點(diǎn)合金絲的截面積為0.071mm2-0.1%mm2。本發(fā)明的采用的圓柱形第-合金絲的直徑約為現(xiàn)有用于制備鋰離子電池的溫度保險(xiǎn)絲的圓柱形第-一合金絲直徑的兩倍。模壓得到的低熔點(diǎn)合金絲(4)的截面積約為現(xiàn)有的低熔點(diǎn)合金絲截面積的4倍。根據(jù)電阻計(jì)算公式，對(duì)于理想圓柱形電阻當(dāng)熔絲直徑d增大2倍時(shí)，其電阻R可降低為原來(lái)的1/4。在實(shí)際應(yīng)用中，截面積增大可以明顯降低電阻，但效果低于理論圓柱界面計(jì)算值。因此本發(fā)明采用低熔點(diǎn)合金絲截面積約為現(xiàn)有的低熔點(diǎn)合金絲截面積的四倍，從而降低電阻，同時(shí)，本發(fā)明選用低電阻合金絲配方，并采用如圖3所示形狀的低熔點(diǎn)合金絲(4)以進(jìn)一步降低保險(xiǎn)絲電阻，從而有效控制自體發(fā)熱，使之在筆記本電腦的高電流工作環(huán)境下仍可有效工作。另外，通過(guò)選用擬定表面張力的助熔劑(3)將熔斷溫度延遲至液相線以上rc附近，以消除固液共存區(qū)內(nèi)相轉(zhuǎn)變及由AT范圍引起的熔斷溫度不確定性，進(jìn)一步提高熔斷溫度精度。圖1為合金型溫度保險(xiǎn)絲外觀圖圖2為電極片外形圖圖3為低熔點(diǎn)合金絲外形圖圖4為合金型溫度保險(xiǎn)絲結(jié)構(gòu)分解圖l-電極片、21-絕緣底膜、22-絕緣上膜、3-助熔劑、4-低熔點(diǎn)合金絲具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的一種溫度保險(xiǎn)絲，包括兩電極片(1)、絕緣底膜(21)和絕緣上膜(22)、助熔劑(3)以及低熔點(diǎn)合金絲(4)，其中兩電極片(1)位于絕緣底膜(21)上，低熔點(diǎn)合金絲(4)兩端分別與兩電極片(1)相連接，低熔點(diǎn)合金絲(4)上敷有助熔劑(3)，助烙劑(3)上覆有絕緣上膜(22)，如圖l。兩電極片n)呈直線排列，中間保留一定間距；低熔點(diǎn)合金絲(4)連接于兩電極片相對(duì)的一端處；低熔點(diǎn)合金絲(4)全部被助熔劑(3)包裹；最外層由起絕緣保護(hù)作用的絕緣上膜(22)和絕緣底膜(21)緊密結(jié)合成封閉狀態(tài)，如圖l。兩電極片的端處采用局部鍍錫以提高悍接性能，圖2中的網(wǎng)格區(qū)為鍍錫部分。保險(xiǎn)絲的低熔點(diǎn)合金絲與電極片連接。具體上，通過(guò)In-Sn-Bi的配合實(shí)現(xiàn)此目的，盡可能減少了IM的含量以降低合金電阻并提高加工性能；In含量超過(guò)50%,-方面改善了合金的加工性能，同時(shí)配合所添加微量合金元素提高合金的耐熱穩(wěn)定性。助熔劑(3)之施加量應(yīng)保證填充t下包覆膜間除低熔點(diǎn)合金絲(4)之外的空間，以抑制氣泡的出現(xiàn)。絕緣上膜(22)以熱壓、超聲波的方式與絕緣底膜(21)相連，構(gòu)成--完整絕緣密閉空間將低熔點(diǎn)合金絲(4)及助熔劑(3)與外界隔離，該絕緣上膜(22)應(yīng)具有良好的熱傳導(dǎo)性能以降低膜內(nèi)外溫差。下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步地說(shuō)明實(shí)施例1本發(fā)明的經(jīng)過(guò)模壓后的低熔點(diǎn)合金絲(4)的截面積為1.13mm2，原材料的直徑為1.2mm，主要成分為In52。/。、Sn31%、Bi13%，Ag1%、Cu1%、Zn2%。本發(fā)明的助熔劑按如下工藝制得稱取6g硬脂酸加入到10g正丁醇屮，放入]2(TC的恒溫箱直到其溶解，然后加入20g氫化松香、10g岐化松香，攪拌混合均勻，放入加熱爐中加熱到沸騰為止，取出后加入lg冰乙酸直至其冷卻到室溫為止，將上述助熔劑用點(diǎn)膠機(jī)點(diǎn)在覆蓋膜上，超聲波焊接成型。實(shí)施例2本發(fā)明的經(jīng)過(guò)模壓后的低熔點(diǎn)合金絲(4)的截面積為1.33mm2，原材料的直徑為1.3mm，主要成分為In54%、Sn35%、Bi8%，Ag1%、Cu2%。測(cè)試手段同實(shí)施例1。稱取6.5g硬脂酸加入到10g正丁醇中，放入12(TC的恒溫箱直到其溶解，然后加入15g岐化松香、15g聚合松香，攪拌混合均勻，放入加熱爐中加熱到沸騰為止，取出后加入lg冰乙酸直至其冷卻到室溫為止，其他制備丄藝同實(shí)施例1。實(shí)施例3發(fā)明的經(jīng)過(guò)模壓后的低瑢點(diǎn)合金絲(4)的截面積為1.33mm2，原材料的直徑為].3mm，主要成分為ln50。/。、Sn33%、Bi15%，Cu1%、Zn1%。測(cè)試手段同實(shí)施例1。稱取6g硬脂酸加入到10g正丁醇中，放入12(TC的恒溫箱直到其溶解，然后加入25g普通松香，攪拌混合均勻，放入加熱爐中加熱到沸騰為止，取出后加入lg鹽酸直至其冷卻到室溫為止，其他制備工藝同實(shí)施例1。對(duì)比例1本對(duì)比例用于說(shuō)明本發(fā)明中的溫度保險(xiǎn)絲即助熔劑與合金絲的共同作用，相對(duì)于CN1442868A中的合金絲的性能?，F(xiàn)有技術(shù)CN1442868A中的原材料的直徑0.3mm，主要成分In40。/。、Sn14%、Bi46%;該合金絲的截面積0.07mm2，熔斷溫度為72土4。C。助熔劑的制備為普通松香3.5g，甲基硅油2g，氣相二氧化硅0.06g，溶劑為適量的酒精，加熱溶解、攪拌、冷卻。對(duì)比例2本對(duì)比例用于說(shuō)明本發(fā)明中的助烙劑的性能。合金絲同實(shí)施例l，為本發(fā)明的合金絲。助熔劑的含量為普通松香3.5g，凡士林2g，二乙胺鹽酸鹽0.06g，溶劑為適量的酒精，加熱溶解、攪拌、冷卻。對(duì)比例3本對(duì)比例用于說(shuō)明本發(fā)明中的合金絲相對(duì)于CN1442868A現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)步。低熔點(diǎn)合金絲同對(duì)比例1，為CN1442868A中的合金絲。助熔劑的含量同實(shí)施例l，為本發(fā)明的助熔劑。對(duì)比例4本對(duì)比例用于說(shuō)明CN1442868A的合金絲相對(duì)于本發(fā)明的溫度保險(xiǎn)絲的耐大電流的性能。制備對(duì)比例溫度保險(xiǎn)絲，其中，合金絲尺寸同實(shí)施例1的合金絲的尺寸，經(jīng)過(guò)模壓后的合金絲的截面積為1.13mm2，原材料的直徑為1.2mm;合金絲的主要成分同CN1442868A屮的合金絲的主要成分In40%、Snl4%、Bi46%;助熔劑的含量同對(duì)比例1的助熔劑。測(cè)試條件如下采用DSC(差示掃描量熱法)測(cè)試低熔點(diǎn)合金絲的液相限溫度。固體完全轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w時(shí)的溫度為計(jì)量溫度，這個(gè)溫度就是液相限溫度。理論上合金絲完全轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嗪蟛拍苋蹟?，液相限溫度就是保險(xiǎn)絲的理論熔斷溫度。熔斷溫度釆用水浴或油浴，產(chǎn)品夾于萬(wàn)用表歐姆檔，置于加熱液(水或硅油)中，以0.5-rC/mm的速度加熱，直至保險(xiǎn)絲熔斷，記錄下此時(shí)的浴液(水或硅油)溫度即為溫度保險(xiǎn)絲熔斷溫度。溫度保險(xiǎn)絲熔斷溫度減去合金絲液相限溫度為W。-"般溫度保險(xiǎn)絲在小于合金絲液相限溫度時(shí)已經(jīng)烙斷。所以現(xiàn)有技術(shù)中的W為負(fù)值，誦3-5t"內(nèi)阻測(cè)試采用惠斯通電橋法。測(cè)試結(jié)果具體見(jiàn)表1所示表l<table>complextableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>從表1中可以看出實(shí)施例的溫度保險(xiǎn)絲的熔斷溫度范圍較對(duì)比例的值要小，說(shuō)明本發(fā)明的溫度保險(xiǎn)絲熔斷溫度的精度更高，溫度保險(xiǎn)絲熔斷時(shí)間較對(duì)比例要少，縮短了溫度保險(xiǎn)絲熔斷時(shí)間。從對(duì)比例2與對(duì)比例l、對(duì)比例3的數(shù)據(jù)得知，本發(fā)明的助熔劑使溫度保險(xiǎn)絲熔斷溫度精度提高。從對(duì)比例3與對(duì)比例1、對(duì)比例2的W值比較可知，本發(fā)明的助熔劑使w值由負(fù)值變?yōu)檎担欣谔岣呷蹟鄿囟染?。從?shí)施例與對(duì)比例l、對(duì)比例3的數(shù)據(jù)得知，本發(fā)明的合金絲有利于降低溫度保險(xiǎn)絲的內(nèi)阻，同時(shí)提高了合金絲液相限溫度。從實(shí)施例與對(duì)比例的數(shù)據(jù)得知，合金絲的內(nèi)阻進(jìn)一歩地降低，減少了保險(xiǎn)絲在工作時(shí)的自發(fā)熱，將對(duì)熔斷精度的不良影響降到最低，有利于其在大電流環(huán)境下穩(wěn)定工作。在8A的大電流條件下，將測(cè)試實(shí)施例1與對(duì)比例4的溫度保險(xiǎn)絲在回路中的大電流工作性能，可以得到表2:表2<table>complextableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>從表2中可以看出，在8A的大電流條件下，本發(fā)明的溫度保險(xiǎn)絲隨時(shí)間的變化，溫度保險(xiǎn)絲表面的溫度與室溫相差不大，說(shuō)明由溫度保險(xiǎn)絲本身自發(fā)熱引起的溫度變化完全在可控范圍內(nèi)，而對(duì)比例4中的溫度保險(xiǎn)絲本身的內(nèi)阻相對(duì)本發(fā)明的溫度保險(xiǎn)絲的內(nèi)阻較大，導(dǎo)致自身發(fā)熱引起的溫度變化相對(duì)于實(shí)施例1較大。在8A下對(duì)比例4很快就熔斷而本發(fā)明的溫度保險(xiǎn)絲可以耐受較長(zhǎng)時(shí)間的大電流工作。綜上所述，本發(fā)明的溫度保險(xiǎn)絲熔斷時(shí)間縮短了，溫度保險(xiǎn)絲的熔斷溫度更加精確，合金絲的內(nèi)阻進(jìn)一步地降低，減少了保險(xiǎn)絲在工作時(shí)的向發(fā)熱，將對(duì)熔斷精度的不良影響降到最低，有利于其在8A的大電流環(huán)境下較長(zhǎng)時(shí)間地穩(wěn)定工作。權(quán)利要求1、一種低熔點(diǎn)合金絲的質(zhì)量百分組成包括In50-56％、Sn30-38％、Bi6-15％。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低熔點(diǎn)合金絲，其中，低熔點(diǎn)合金絲還包括添加劑金屬Ag、Cu、Zn中的一種或者幾種的組合，添加劑金屬的質(zhì)量百分含量占低熔點(diǎn)合金絲總量的2%-4%。3、一種溫度保險(xiǎn)絲，包括兩電極片(1)、絕緣底膜(21)和絕緣上膜(22)、助熔劑(3)以及低熔點(diǎn)合金絲(4)，其中兩電極片(1)位于絕緣底膜(21)上，低熔點(diǎn)合金絲(4)兩端分別與兩電極片(1)相連接，低熔點(diǎn)合金絲(4)上敷有助熔劑(3)，助熔劑(3)上覆有絕緣上膜(22)，其特征在于該低熔點(diǎn)合金絲(4)的質(zhì)量百分組成包括In50-56%、Sn30-38%、Bi6-15%。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種溫度保險(xiǎn)絲，其中，所述低熔點(diǎn)合金絲(4)還包括添加劑金屬Ag、Cu、Zn中的一種或者幾種的組合，添加劑金屬的質(zhì)量百分含量占低熔點(diǎn)合金絲總量的2%-4%。5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的溫度保險(xiǎn)絲，其特征在于所述的低熔點(diǎn)合金絲(4)的截面積為0.79mm2-1.33mm2。6、根據(jù)權(quán)利要求3-5中任意一項(xiàng)所述的溫度保險(xiǎn)絲，其特征在于熔斷溫度為92。C-97。C。7、根據(jù)權(quán)利要求3-5中任意一項(xiàng)所述的溫度保險(xiǎn)絲，其特征在于工作溫度為57°C-63°C，工作電流為8A。8、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種溫度保險(xiǎn)絲，其特征在于所述的助熔劑(3)由松香、硬脂酸、液態(tài)醇類以及小分子酸按如下重量百分比混合而成松香5070硬脂酸520液態(tài)醇類1040小分子酸0.516。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的溫度保險(xiǎn)絲，其中，所述液態(tài)醇類為乙醇、正丁醇、異丁醇中的一種或者幾種的混合。10、根據(jù)權(quán)利要求8所述的溫度保險(xiǎn)絲，其中，所述小分子酸為分子量為40-100的酸。11、根據(jù)權(quán)利要求8-10中任意一項(xiàng)所述的溫度保險(xiǎn)絲，其中，所述松香為氫化松香、岐化松香、聚合松香、普通松香中的一種或者幾種的混合。12、根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的溫度保險(xiǎn)絲，其特征在于低熔點(diǎn)合金絲(4)的熔點(diǎn)范圍為6010(TC。13、根據(jù)權(quán)利要求3-5任意一項(xiàng)所述的溫度保險(xiǎn)絲，其特征在于由絕緣塑料制備得到絕緣底膜(21)和絕緣上膜(22)。全文摘要一種低熔點(diǎn)合金絲及采用該合金絲的溫度保險(xiǎn)絲；其中溫度保險(xiǎn)絲包括兩電極片(1)、絕緣底膜(21)和絕緣上膜(22)、助熔劑(3)以及低熔點(diǎn)合金絲(4)，其中兩電極片(1)位于絕緣底膜(21)上，低熔點(diǎn)合金絲(4)兩端分別與兩電極片(1)相連接，低熔點(diǎn)合金絲(4)上敷有助熔劑(3)，助熔劑(3)上覆有絕緣上膜(22)，該低熔點(diǎn)合金絲(4)的質(zhì)量百分組成包括In50-56％、Sn30-38％、Bi6-15％，以及少量的Ag、Cu、Zn。助熔劑(3)由松香、硬脂酸、液態(tài)醇類以及小分子酸組成。本發(fā)明的溫度保險(xiǎn)絲可在8A的電流下較長(zhǎng)時(shí)間工作，同時(shí)提高了溫度保險(xiǎn)絲的熔斷溫度精度。文檔編號(hào)H01H85/00GK101197230SQ20061015742公開(kāi)日2008年6月11日申請(qǐng)日期2006年12月5日優(yōu)先權(quán)日2006年12月5日發(fā)明者樂(lè)海霞,劉子岳,愷徐申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司