鉛フリーを実現！リチウムイオン電池の環境負荷を下げる二次保護ヒューズ新技術

使用高熔点焊料熔丝元件的SCP

SCP（自控保护者）是次级保护保险丝，能熔化保险丝元件和中断电路。当控制锂离子电池充放电的主要保护功能失效，导致过电流或过电压时，会使用它们。自1994年推出以来，Dexerials的SCP被广泛应用于使用锂离子电池的设备，如笔记本电脑、智能手机、电动工具和电动摩托车。

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除少数产品外，大多数过充保护电路 (SCP) 都通过回流焊直接连接到印刷电路板上。SCP 所用材料必须能够承受回流焊工艺的高温，并且内部熔断元件即使在 230-260°C 的高温下也不能熔化。然而，熔断元件的熔点应略高于元件安装时所能承受的高温极限 (260°C)，因为熔断元件必须在检测到过充时迅速熔断。为了满足这两个要求，SCP 使用高熔点焊料作为熔断元件的主要材料。

符合这2个要求的是熔点为296°C的含铅合金。

然而，随着时间的推移，这种“铅”已成为一个大问题。因此，开始需要重大创新。

“无铅”成为全球行业趋势

这个课题大致分为两个。让我们仔细看看每一个。

铅在地球上大量存在，与其他金属相比，它在较低的温度下熔化，因此具有价格便宜且易于加工的特点。因此，铅自古以来就被工业用于各种应用，但另一方面，已知铅具有毒性，并且当通过食物和水在人体中积累时存在损害健康的危险。因此，近年来，为了防止铅对土壤，河流和海洋的污染，许多公司正在努力“减少铅使用量”和“无铅”。

RoHS指令禁止使用含铅量（重量比）为85%或以上的熔点高焊料以及用于电气和电子元件的玻璃/陶瓷/铅复合材料。因此，迄今为止，含铅化合物尚未受到监管。

然而，预计未来铅使用的规定将变得越来越严格，毫无疑问，公司将专注于采购更环保的零件和材料。这是第一个课题。为了顺应这一潮流，我们决定开发“无铅”保险丝元件。

阻碍电池大电流化的铅质熔断器

除了对环境的不利影响外，铅保险丝还有另一个主要问题。那就是铅很难流动，即“高电阻率金属”。电阻率越高的金属，电流通过时的发热量越大。叫做保险丝的部件，通过自身通电时产生的热量熔断而发挥功能。也就是说，因为铅制的保险丝容易发热，稍微一点电流就会断掉。

电动摩托车和其他车辆中使用的锂离子电池需要能够承受如此高电流的保险丝元件。如果保险丝的电阻率能低于铅，那么就可以制造出尺寸更小但能承受相同电流的保险丝，或者制造出尺寸标准但能承受更大电流的保险丝。换句话说，这将使小型化保险丝（SCP）能够在承受更大电流的同时，缩小其尺寸。

锡镀银组合技术创新

为了解决上述保险丝无铅化和降低电阻两大难题，我们想出了用熔点为217℃的锡合金制作保险丝基材，然后再镀上一层熔点为962℃的银的方法。

用此方法制成的保险丝在回流焊接过程中会熔化内部锡，但镀银涂层会保持其形状。但是，锂离子电池会发生过电流和过充电，保险丝被加热器加热到400°C以上，经过一定时间后，内部的锡合金会融化，在表面与镀银接触的部分会发生“融化现象”。当固体岩盐浸没在液态水中时，盐会慢慢溶解在水中，但就像固体金属 (银) 与液态金属 (锡) 接触一样，接触表面会融化。

利用这种方法，可以在远低于银熔点（962°C）的温度下熔化保险丝元件，这是实现无铅SCP的重要一步。

通过低电阻化开拓新产品的可能性

镀银被膜型保险丝在实现无铅的同时，还实现了“低电阻化”。铅的电阻率为21μΩ·cm,锡的电阻率仅为11μΩ·cm,银的电阻率更是高达1.6μΩ·cm,是极易导电的金属。通过组合使用锡和镀银，熔丝整体的电阻率达到了7μΩ·cm,能够以相同的尺寸流过约为原来3倍的电流。

除了无铅引信元件外，Dexerials还通过审查陶瓷基底的材料成分，开发了整体无铅SCPs。凭借这些技术，Dexerials成功开发并申请了兼容高电流和快充设备的SCP专利，如智能手机、无人机和电动工具。

今后，我们将充分利用积累的技术和知识，在进一步降低地球环境负荷的同时，不断开发满足社会需求的产品。