DE19540604A1

DE19540604A1 - Überstromsicherung

Info

Publication number: DE19540604A1
Application number: DE19540604A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Grimm; Reinhard Sperlich
Original assignee: Siemens Matsushita Components GmbH and Co KG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 1997-05-07
Also published as: US5864277A; EP0772217A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Überstromsicherung.

Derartige Sicherungen werden als Überlastschutz beispielswei se in Niederspannungsnetzen, Haushaltsanschlüssen, elektri schen Geräten oder bei elektronischen Schaltungen eingesetzt und sollen bei unzulässig hohen Strömen beziehungsweise im Kurzschlußfall den Stromkreis unterbrechen. Diese Überstrom sicherungen sind im einfachsten Fall als Schmelzsicherungen ausgebildet und bestehen dann aus einem Widerstandsdraht stück, das ab einem bestimmten Stromfluß durchschmilzt.

Insbesondere bei elektronischen Schaltungen, die auf Leiter platten aufgebaut sind werden eine Reihe unterschiedlicher elektrischer beziehungsweise elektronischer Bauelemente eingesetzt, die empfindlich gegenüber zu hohen Strömen sind und im Überlastungsfall durch die entstehende Verlustwärme sogar Brände der Leiterplatte verursachen können.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, einzelne elektri sche Bauelemente abzusichern. Beispielsweise ist in der DE 25 31 438 C3 vorgeschlagen einen Tantal-Festelektrolytkon densator durch eine zwischen Katodenanschluß und -kontaktie rung angebrachte Schmelzsicherung gegen durch Falschpolung verursachte Kurzschlußströme abzusichern.

Weiterhin ist es beispielsweise aus der EP 0 187 921 B2 bekannt, bei einem elektrischen Kondensator eine Abschaltsi cherung vorzusehen, die aus einer beschichteten Leiterplatte besteht, bei der das leitfähige Material eine Stromsicherung darstellt.

Es ist ferner auch bekannt, bei einem regenerierfähigen elektrischen Kondensator den Metallbelag auf der Folie in eine große Anzahl einzelner elektrisch parallel geschalteter Metallflächen zu unterteilen, die jeweils über eine Engstelle mit den elektrischen Anschlüssen verbunden sind (DE-PS 7 23 291). Dadurch wird es ermöglicht, daß bei Durch schlägen an einer der einzelnen Metallflächen nur die vor dieser Fläche liegende Engstelle durch den Kurzschlußstrom abschmilzt, so daß diese Fläche abgeschaltet wird, während der Kondensator weiterhin funktionsfähig bleibt.

Bei allen geschilderten Maßnahmen wird jedoch nur ein einzel nes elektrisches Bauelement abgeschaltet, während andere Bauelemente ungeschützt sind. Da es wirtschaftlich nicht tragbar ist, jedes Bauelement mit einer Überstromsicherung zu versehen, wird im allgemeinen in den Eingangskreis bei auf Leiterplatten angeordneten elektrischen beziehungsweise elektronischen Schaltungen eine herkömmliche Überstromsiche rung eingebaut, die als Schmelzsicherung ausgebildet ist.

Da diese Schaltungen in sehr großen Stückzahlen und für die unterschiedlichsten Anwendungen hergestellt werden, gehen auch die Kosten für die Überstromsicherung in die Fertigungs kosten ein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine preisgünstige und wirtschaftlich herstellbare Überstromsicherung anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Überstromsicherung aus einer dünnen Metallisierung besteht, die auf eine Trägerfolie aufgebracht ist.

Vorzugsweise ist die Metallisierung durch Schoopschichten kontaktiert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen angeführt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei spielen erläutert.

In der dazugehörenden Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Schnittbild einer Überstromsicherung in Schichtbauweise,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Überstromsicherung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine weitere Überstromsicherung.

In Fig. 1 ist eine Überstromsicherung 1 gezeigt, die aus aufeinandergestapelten Lagen von Trägerfolien 2 besteht, die mit Metallisierungen 3 versehen sind. Die Metallisierungen 3 sind jeweils seitlich durch Metallschichten 4, 5 kontaktiert, die nach dem Schoop′schen Flamm- oder Elektrospritzverfahren hergestellt sind. Die Überstromsicherung 1 besteht somit aus vielen parallel geschalteten Metallisierungen 3.

Als Trägerfolie 2 eignen sich Kunststoffolien (zum Beispiel Polyester-, Polycarbonat-, Polypropylenfolien), es können aber auch Papierfolien verwendet werden. Die Metallisierungen bestehen beispielsweise aus Aluminium und sind vorzugsweise in einer Dicke hergestellt, die einen Flächenwiderstand von 1 bis 5 Ω/ garantiert. Die Dicke der Metallisierungen 3 be stimmt dabei die Stromtragfähigkeit der Überstromsicherung 1.

Die Kontaktschichten 4, 5 bestehen vorzugsweise aus Aluminium. Falls gute Lötbarkeit gewünscht wird, können auf den Kontakt schichten 4, 5 weitere Schichten, zum Beispiel CuSn₃-Schich ten, angeordnet sein.

Die Überstromsicherung 1 kann als Chip-Bauelement zum Einlö ten auf Leiterplatten ausgebildet sein, sie kann aber auch mit Anschlußdrähten versehen werden. Falls es für den Ein satzzweck erforderlich ist, kann die Überstromsicherung auch in ein Gehäuse eingebaut werden. Ferner garantiert die Bau form, daß gewünschte Rastermaße gefertigt werden können und daß die Überstromsicherungen eine automatische Bestückung von Leiterplatten ermöglichen.

Die in Fig. 1 dargestellte Überstromsicherung 1 kann bei spielsweise nach einem Verfahren gefertigt werden, das aus der Herstellung von Schichtkondensatoren bekannt ist. Hierbei wird auf eine Trommel ein Mutterwickel aus metallisierten Trägerfolien 2 aufgewickelt und mit den Kontaktschichten 4, 5 versehen. Anschließend erfolgt eine Vereinzelung der Über stromsicherung zum Beispiel durch Trennschnitte mittels Sägen.

In der Fig. 2 ist die in Fig. 1 dargestellte Überstromsiche rung 1 in Draufsicht gezeigt. Die Schoopf′schen Kontaktschich ten 4, 5 sind herstellungsbedingt porös. Hierdurch ergeben sich unterschiedliche Übergangswiderstände zwischen Kontakt schichten 4, 5 und Metallisierungen 3 an den Kontaktflächen 6, 7, die nicht wie in Fig. 2 schematisch dargestellt gerade sind sondern eine "gezackte" Struktur aufweisen. Diese Über gangswiderstände an den Kontaktflächen 6, 7 bestimmen zusammen mit der Dicke der Metallisierungen 3 sowohl die Stromtragfä higkeit als auch das Auslöseverhalten der Überstromsicherung 1.

In der Fig. 3 ist eine weitere Überstromsicherung 1 in Drauf sicht dargestellt, bei der die Metallisierungen 3 metallfreie Streifen 8, 9 aufweisen, die parallel zur Kontaktfläche 6 angeordnet sind. Die metallfreien Streifen 8, 9 sind derart ausgebildet, daß metallisierte Engstellen 10 gebildet werden so daß der Strompfad zwischen den Kontaktschichten 4, 5 eine zusätzliche Sicherungsstelle erhält mit deren Hilfe das Überstromverhalten der Sicherung 1 gesteuert werden kann.

Neben der in Fig. 3 dargestellten Engstelle 10 können die Engstellen auch andere Konfigurationen aufweisen. Ferner können gegebenenfalls auch mehrere Engstellen angeordnet werden.

Neben dem in der Zeichnung dargestellten Aufbau in Schicht beziehungsweise Stapelbauweise kann die Überstromsicherung nach der Erfindung auch in Wickelbauweise hergestellt werden.

Claims

1. Überstromsicherung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer dünnen Metallisierung (3) besteht, die auf eine Trägerfolie (2) aufgebracht ist.

2. Überstromsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung (3) durch Schoopschichten (4, 5) kon taktiert ist.

3. Überstromsicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Schichtstapel metallisierter Trägerfolien ausge bildet ist.

4. Überstromsicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als aufgewickelte metallisierte Trägerfolie ausgebil det ist.

5. Überstromsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung (3) aus Aluminium besteht.

6. Überstromsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung (3) einen Flächenwiderstand von 1 bis 5 Ω/ besitzt.

7. Überstromsicherung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schoopschichten (4, 5) aus Aluminium bestehen.

8. Überstromsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Schoopschichten (4, 5) jeweils eine weitere, lötbare Schicht angeordnet ist.

9. Überstromsicherung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Schicht aus CuSn₃ besteht.

10. Überstromsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung (3) eine Strukturierung (8, 9) mit Engstellen (10) besitzt.

11. Überstromsicherung nach einem der Ansprüche l bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Chip-Bauelement ausgebildet ist.

12. Überstromsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie als bedrahtetes Bauelement ausgebildet ist.

13. Überstromsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie in ein Gehäuse eingebaut ist.

14. Überstromsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie (2) aus Kunststoff besteht.

15. Überstromsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie (2) aus Papier besteht.

16. Verwendung einer Überstromsicherung nach einem der An sprüche 1 bis 15 auf einer Leiterplatte zum Schutz elektroni scher Schaltungen.