DE3731969A1 - Schmelzsicherung fuer die direkte bestueckung von leiterplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schmelzsicherung für die direkte Bestückung von Leiterplatten, mit zwei An­ schlüssen und mindestens einem in einem Löschmittel ein­ gehüllten Schmelzleiter zwischen den Anschlüssen, bei der das Löschmittel und Teile der Anschlusse von einer Kunststoffmasse umgeben sind.

Die Absicherung von Baugruppen auf Leiterplatten oder der gesamten Schaltung einer Leiterplatte mit Hilfe von Schmelzsicherungen ist grundsätzlich wünschenswert, um im Falle von Kurzschlüssen und dergleichen Schaltungs­ fehlern einen Schaden zu begrenzen, so daß nicht noch andere Baugruppen in Mitleidenschaft gezogen werden. Die dafür zur Verfügung stehenden Schmelzsicherungen können auswechselbar unter Zuhilfenahme eines Schmelzeinsatzes sein, oder aber die Schmelzsicherungen sind fest verlötet, so daß nach ihrer Abschaltfunktion eine entsprechende Bau­ gruppe ausgetauscht bzw. repariert werden muß.

Die im Bereich der elektronischen Bauteile zur Bestückung von Leiterplatten zu beobachtende Verkleinerung der Bau­ größe hat den Bereich der Schmelzsicherungen nicht in derselben Weise erfaßt. Das ist verständlich, weil die Abschaltfunktion einer Schmelzsicherung verbunden ist mit einem hohen Energiestoß, der oftmals zur Erzeugung eines Lichtbogens mit annähernd 3000°C Temperatur führt, der in sehr kurzer Zeit gelöscht werden muß. Die dazu zur Verfügung stehenden Räume bzw. Materialien können nicht beliebig vermindert werden, wenn eine bestimmte elektrische Leistung nach wie vor abschaltbar sein soll.

Als kleinster Sicherungstyp sind zylindrische Körper von ca. 6 mm Durchmesser und ca. 9 mm Länge bekannt, bei denen die beiden Anschlüsse seitlich aus der einen Stirn­ seite herausragen. Darüber hinaus ist eine sogenannte Picofuse bekannt, die als länglicher zylindrischer Körper von ca. 7 mm Länge mit beidseitigen Drahtanschlüssen nach Art von kleinen Widerständen ausgebildet ist. Beide Typen eignen sich für die Bestückung von Leiter­ platten, wenn eine Leiterplattentype verwandt wird, bei der die elektrischen Bauteile die Platte durchdringen und von der Unterseite angelötet werden. Eine andere Art der Bestückung verbietet sich insofern, als die Schmelzsicherungen selbst unter Verwendung von Weichlot hergestellt sind und somit eine Schwallbadlö­ tung ausgeschlossen ist, bei dem die gesamte Schmelz­ sicherung einer zu hohen Erwärmung ausgesetzt wäre.

Die eingangs genannte Miniaturisierung von elektronischen Bauelementen hat inzwischen zu einer Leiterplattenform geführt, bei der sich die Bauteile auf derselben Seite der Leiterplatte befinden wie die Anschlüsse und die Lötung. Dabei können prinzipiell zwei Arten unterschieden werden, nämlich das sogenannte Schwallbadverfahren und das Reflow- Verfahren. Bei dem Schwallbadverfahren müssen alle Bauteile an der Leiterplatte vor der Lötung befestigt werden, was in der Regel durch Kleben geschieht. In Überkopfstellung wird dann die gesamte Leiterplatte an einer Lotbadwelle vorbeigeführt, und die einzelnen Anschlüsse werden verlötet. Bei dem Reflow-Verfahren wird die Leiterplatte im wesent­ lichen horizontal ausgerichtet, und die Bauteile werden in kleine Tröpfchen von Lötpaste gedrückt, die vorher an den Kontaktstellen aufgebracht wird. Anschließend läuft die Leiterplatte in derselben Lage durch einen Wärmevorhang, so daß die Lötpaste zu Lot verläuft. Für diese beide Ver­ fahren existieren keine entsprechenden Schmelzsicherungen.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, eine Schmelzsicherung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei Oberflächen­ montage für das Schwallbad- oder Reflow-Verfahren geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß jeder Anschluß jeweils mit einer in sich ebenen Anlötfläche versehen ist, und daß beide Anlötflächen innerhalb ein und derselben Ebene liegen.

Der Wärmehaushalt einer Schmelzsicherung entscheidet über die vorgesehene Charakteristik und Abschaltgenauigkeit. Die durch die genannten Verfahren bedingte Nähe der Schmelz­ sicherung zur Leiterplatte läßt eine zunehmende Erwärmung der Leiterplatte an dieser Stelle entstehen, die von der Schmelzsicherung ausgeht und auf diese zurückwirkt. Da die thermische Kopplung zu der Leiterplatte oft nur ungenau voraus­ gesagt werden kann, da sie unter anderem von der Beschaffenheit der Leiterplatte, den umgebenden Bauteilen und auch vom Lotauftrag abhängt, ist die Ein­ haltung der für die Sicherung vorgesehenen Werte schwierig. Für besonders günstige Fälle reicht der gegebene Freiraum vollständig aus. Unter günstigen Verhältnissen ist zum Beispiel die Anbringung einer Schmelzsicherung gemäß der Erfindung auf einer Leiterplatte an sehr gut zugäng­ licher und belüfteter Stelle zu verstehen. In der voran­ gehend beanspruchten Form ist die Sicherung sowohl für das Reflow-Verfahren als auch für das Schwallbadverfahren geeignet; in letzterem Fall wird ein vorgegebenes Flächen­ element einer der Anschlüsse für die Klebung ausgenutzt, die außerhalb oder innerhalb des Kontaktbereiches der Leiterplatte an dieser Stelle liegen kann. Es kommt lediglich darauf an, daß die Schmelzsicherung gemäß der Erfindung in der Überkopflage sicher gehalten ist.

Insbesondere für das Reflow-Verfahren ist es zweckmäßig, die Anschlüsse, wenn sie seitlich aus der Kunststoffmasse der Schmelzsicherung austreten, J-förmig abzubiegen, so daß die Anlötflächen unterhalb der Kunststoffmasse liegen. Dadurch wird die kompakteste Bauweise erreicht. Falls auf den Raumbedarf der Schmelzsicherung gemäß der Er­ findung weniger geachtet werden muß, können auch die Anlötflächen außerhalb der Kunststoffmasse liegen, also beispielsweise sogenannte "gull wing"- Anschlüsse ver­ wendet werden.

Zur weiteren thermischen Isolierung der Schmelzsicherung von der Leiterplatte kann an jedem Anschluß in dem Ab­ schnitt von der Kunststoffmasse bis zu der Anlötfläche eine Mehrzahl von wechselnden, seitlichen Einschnitten vorhanden sein, die zu einem zick-zack-förmigen Strom­ weg und damit Wärmeweg der Anschlüsse führen. Auf diese Weise wird in gedrungenster Bauweise ein relativ langer Anschluß herbeigeführt, der thermisch entsprechend günstig ist. Die Einschnitte müssen jeweils so breit gewählt werden, daß bei der Schwallbadlötung keine Lotbrücken entstehen können.

Neben einer guten Wärmeisolierung gewinnen die Anschlüsse durch derartige seitliche Einschnitte stark an plastischer Verformbarkeit. Diese Eigenschaft kann zur Verbesserung der thermischen Entkoppelung zwischen der Schmelsicherung und der Leiterplatte ausgenutzt werden, wenn beim Schwall­ badverfahren die Schmelzsicherung zunächst an die Leiter­ platte angeklebt werden muß. Wenn dabei die Klebestellen im Bereich der Kunststoffmasse liegend gewählt werden, sollten ihre Abmessungen und ihre Klebkraft möglichst gering sein. Nach der Anlötung in der beschriebenen Weise mit Hilfe des Schwallbadverfahrens wird die Schmelzsicherung von der Leiterplatte 1/2 bis 1 Millimeter abgehoben, so daß die Klebestelle zerstört wird. Die Anschlüsse verformen sich dabei plastisch, so daß die Lötung erhalten bleibt und nach diesem Arbeitsgang die Schmelzsicherung deutlich von der Leiterplatte thermisch entkoppelt ist.

Neben einer thermischen Entkoppelung, die in der voran­ gehend beschriebenen Weise ausgeführt sein kann, ist die Einbeziehung der Leiterplatte in den Wärmehaushalt der Schmelzsicherung möglich, so daß die Schmelzsicherung ihre endgültigen und zugesicherten Eigenschaften erst durch eine bestimmte Aufbringungsweise auf die Leiterplatte und beispiels­ weise unter Berücksichtigung bestimmter Abstände zu anderen Bauteilen erhält. Die Schmelzsicherung wird also erst durch die bestimmte Aufbringungsweise auf die Leiterplatte de­ finiert. Die Erfindung umfaßt ebenfalls diese zweite Mög­ lichkeit der Realisierung einer höchst kompakten Schmelz­ sicherung.

Die wichtigste Festlegung für eine Schmelzsicherung gemäß der Erfindung und ihre später zugesicherten Eigenschaften ist die Größe der Lotflecke, die im Bereich der Anschlüsse für die Lotbrücken zur Verfügung stehen. Hier kann zum Beispiel die Fläche pro Anschluß oder die Fläche pro Anschluß und zusätzlich eine gewisse Leiterbahnlänge vorgeschrieben werden, um eine zugesicherte Charakteristik der Schmelzsicherung herbeizuführen. Ein anderer Parameter ist die Dicke der Platte, deren Material und so insbesondere die Wärmeleit­ fähigkeit. In jedem Fall wird die Leiterplatte quasi als Kühlkörper herangezogen, so daß angesichts der Kürze der Anschlüsse an der Anschlußstelle des eigentlichen Schmelz­ leiters oder Schmelzdrahtes quasi Raumtemperatur herrscht, also ein deutlich niedrigeres Temperaturniveau vorherrscht, als bei nicht aufgelöteter Schmelzsicherung bei im übrigen gleicher elektrischer Beanspruchung.

Für die Verbesserung der Zuverlässigkeit von elektrischen und elektronischen Bauteilen, die ohne durchgesteckte Drahtenden auf der Oberfläche einer Leiterplatte unter­ gebracht werden (SMD-Technik), werden seit einiger Zeit Normen bzw. Empfehlungen erarbeitet, die für bestimmte Typen von Bauelementen die Größe der Lotflecken an den einzelnen Anschlüssen und gegebenenfalls die Abstände von Anschlüssen untereinander und zu benachbarten Bau­ elementen vorgeben. Wenn dabei die thermische Kopplung für Schmelzsicherungen mitberücksichtigt wird, lassen sich genügend genaue Kriterien angeben, die bei Erfüllung eine bestimmte Charakteristik mit genügender Toleranz einer Schmelzsicherung entstehen lassen.

Sowohl bei der Schwallbadlötung als auch bei der Be­ festigung nach dem Reflow-Verfahren werden die Bauteile bis auf 200 bis 260°C erwärmt. Bei diesen Temperaturen be­ steht bei Schmelzsicherungen die Gefahr, daß die Weichtlotver­ bindung zwischen dem Schmelzleiter und den Anschlüssen zer­ stört wird, falls als Befestigungsmittel ein Weichlot ver­ wendet worden ist. Geeigneter ist daher eine Verbindung durch Bonden oder Schweißen zwischen dem Schmelzleiter und den Anschlüssen. Es ist für das Bonden bzw. für das An­ schweißen besonders vorteilhaft, wenn der Schmelzdraht im Schweiß- oder Bondbereich über die eigentliche Kontakt­ zone hinaus ummantelt ist. Damit ist folgender Vorteil erzielbar:

Die beim Schweißen bzw. beim Bonden unvermeidbare Verfor­ mung des Schmelzleiters tritt selbstverständlich auch bei einem Schmelzleiter auf, der aus einem Kerndraht und einer Um­ mantelung besteht. Wenn die Ummantelung jedoch über den eigentlichen Schweiß- oder Bondbereich hinaus vorhanden ist, ergeben sich trotz einer Verquetschung des gesamten Schmelzleiters im eigentlichen Verbindungsbereich daneben ausreichende Leitungsquerschnitte, die dafür sorgen, daß sich zum Beispiel ein Mikroriß im eigentlichen Verbindungs­ bereich nicht auswirkt, da über die Ummantelung ein aus­ reichend großflächiger Strompfad vorhanden ist, der alle in Frage kommenden elektrischen Ströme ohne Ausfallerscheinungen bis in den ummantelten Bereich unmittelbar neben der eigent­ lichen Fügestelle leitet. Außerhalb dieses Bereiches hört die Ummantelung auf,so daß von dieser Stelle bis zu der Fügestelle des anderen Schmelzdrahtendes lediglich der Kerndraht existiert. Dieser wird zuverlässig und unter allen Bedingungen ausreichend mit der jeweils zuge­ hörigen Kontaktfläche elektrisch verbunden.

Das Ummanteln von Schmelzleitern ist für sich gesehen nicht neu. Insbesondere zur Beeinflussung der Charakte­ ristik werden zum Beispiel Silberkerndrähte mit Zinnum­ hüllungen oder dergleichen versehen, um über eine Schmelz­ punktabsenkung infolge einer Legierungsbildung zwischen diesen beiden Metallen ein schnelleres Abschalten herbei­ zuführen. Bei der weitergebildeten Erfindung wird jedoch die Ummantelung nicht für die Ausbildung der Cha­ rakteristik eingesetzt, sondern einzig und allein zur Verbesserung der Kontaktierung zwischen dem Kerndraht des Schmelzleiters und den zugeordneten Anschlüssen. Im fertigen Zustand ist nämlich im eigentlichen Arbeitsbereich der Sicherung die Ummantelung entfernt, so daß lediglich der Kerndraht zur Beeinflussung der Charakteristik zur Verfügung steht.

Das Material der Ummantelung kann relativ frei gewählt werden, weil auf das Schmelzverhalten keine Rücksicht genommen werden muß. Vielmehr kann es auf die Belange der Befestigungsmöglichkeit durch Bonden abgestellt werden. Dabei kann eine Abstimmung zu dem Grundmaterial der An­ schlüsse vorgenommen werden oder zu einer Plattierung, die zu diesem Zweck auf das Grundmaterial der Anschlüsse aufgebracht worden ist. Da das Bonden eine Art Kaltpreß­ schweißung mit kleinen Reibwegen ist, können für dieses Verfahren geeignete Materialien aufgebracht werden. Sehr gut eignet sich zum Beispiel Silber, das als Ummantelung eines Golddrahtes eingesetzt werden kann, wobei das spätere Entfernen außerhalb der Anschlußbereiche durch Salpetersäure vorgenommen wird.

Insbesondere ist jedoch das Augenmerk auf preiswerte Um­ mantelungen gerichtet, zum Beispiel auf Ummantelungen aus Aluminiumlegierungen. Hier ist in erster Linie eine Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Gehalt von 1% Silizium zu erwähnen, die sehr gut zum Bonden geeignet ist. Außerdem verfügt sie über eine ausreichende Korrosions­ beständigkeit infolge der sich selbsttätig ausbildenden Oxidschicht. Aluminium und seine Legierungen können in Natronlauge sehr leicht entfernt werden, die andererseits Kupfer oder Silber nicht angreift.

Die Entfernung der Ummantelung geschieht unter Abdeckung der eigentlichen Verbindungsbereiche zwischen dem Schmelz­ leiter und den Anschlüssen durch eine Abdeckflüssigkeit, beispielsweise ein Harz oder dergleichen, das nach dem Bonden aufgebracht wird. Nach dem Abätzen der Ummantelung außerhalb des Bondbereiches kann auch die Schutzabdeckung entfernt oder belassen werden.

Die heute gebräuchlichen Geräte für das Aufbonden von Schmelzleitern auf Kontaktflächen sind einstellungsem­ pfindlich, was die Dicke des zu verarbeitenden Schmelz­ drahtes betrifft. Bei Abweichungen von zum Beispiel mehr als 10 µm in der Dicke eines zu verarbeitenden Drahtes muß eine entsprechende Vorrichtung neu eingestellt, also umgerüstet werden. Hier bietet die Erfindung erhebliche Vorteile: Da es unter elektrischen Gesichtspunkten auf die Ummantelung und damit auf ihre Dicke nicht ankommt, sondern diese ausschließlich unter Gesichtspunkten der einfachen Verbindung ausgewählt wird, kann für die unter­ schiedlichsten Sicherungen und damit für Kerndrähte unter­ schiedlicher Dicke jeweils eine gleichbleibende Dicke der Ummantelung gewählt werden. Im Ergebnis kann die Vor­ richtung zum Bonden, ohne verstellt werden zu müssen, für alle Sicherungstypen, die nacheinander gefertigt werden, weiterarbeiten, selbst wenn zum Beispiel die Dicke der Ummantelung zwischen dem Faktor 10 und dem Faktor 0,05 bezogen auf die Dicke des Kerndrahtes schwankt.

Es ist besonders zweckmäßig, bei der Herstellung von Schmelzsicherungen gemäß der Erfindung besonders lange Substratbänder mit Paaren von Kontaktflächen vorzu­ sehen und zunächst einen endlosen Schmelzleiter durch Bonden oder Schweißen aufzubringen. Nach dem Ätzen wird das Substratband aufgeteilt, so daß zwei Anschlüsse mit einem Schmelzleiter eine Sicherungseinheit bilden.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert; in der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Schmelzsiche­ rung gemäß der Erfindung mit unter die Kunststoffmasse gebogenen Anschlüssen,

Fig. 2 eine Stirnansicht der Schmelzsicherung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht gemäß der Fig. 1 eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine Schmelzsicherung gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein weiteres Aus­ führungsbeispiel der Erfindung mit An­ klebflächen an den Anschlüssen,

Fig. 5 eine Ansicht gemäß Fig. 1 eines weiteren Ausführungsbeispiels mit J-förmig einge­ bogenen Anschlüssen und einer Klebefläche an dem Schmelzsicherungskörper,

Fig. 6 eine Querschnittsansicht durch eine Schmelz­ sicherung eines weiteren Ausführungsbei­ spiels der Erfindung mit aufgebondetem Schmelzleiter,

Fig. 7 eine Querschnittsansicht im Ausschnitt des Schmelzleiterbereiches der Sicherung gemäß der Fig. 5 oder einer anderen Sicherung,

Fig. 8 eine Querschnittsansicht durch die eigent­ liche Fügestelle zwischen einem Schmelz­ leiter und der Kontaktfläche eines An­ schlusses,

Fig. 9 eine Ansicht gemäß der Fig. 6 eines weiteren Ausführungsbeispiels der Er­ findung und

Fig. 10 eine Seitenansicht der Sicherung gemäß der Fig. 9.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbei­ spiel einer Schmelzsicherung gemäß der Erfindung besteht aus einem Sicherungskörper aus einer Kunststoffmasse 1, die die Schmelzleiterenden von zwei Anschlüssen 2 um­ schließt. Zwischen den Enden der Anschlüsse 2 befindet sich ein Schmelzleiter 3, der z. B. durch Bonden aufgebracht ist, also durch eine Art Kaltpreßschweißverfahren. Dieses Verfahren ist für Gold, Silber, Aluminium und Silberlegierungen durch­ führbar, sofern der Schmelzleiter und die Anschlüsse ge­ gebenenfalls durch Platieren denselben oder einen sehr ähnlichen Werkstoff aufweisen. Um den Schmelzleiter be­ findet sich eine Hülle aus einem Löschmittel 4, das sowohl die Hohlräume zur Aufnahme des abgeschmolzenen Schmelzleiters 3 als auch die Bereitstellung von Lösch­ gas im Abschaltfall bewirkt.

Die freien Enden der Anschlüsse sind unter die Kunststoff­ masse 1 abgebogen. Die abgekehrten Flächen liegen in einer Ebene und bilden Anlötflächen 5, die insbesondere für das Reflow-Verfahren geeignet sind. Die seitlichen Bereiche der Anschlüsse sind mit jeweils drei wechsel­ seitigen Einschnitten 6 versehen, so daß diese Bereiche besondere Eigenschaften erhalten. Zum einen wird die thermische Isolierung der eigentlichen Schmelzsicherung innerhalb der Kunststoffmasse 1 von den Anlöt­ flächen 5 erreicht, weil der Wärmeflußweg länger ist als ohne die seitlichen Einschnitte 6, zum anderen bietet diese Gestaltung die Möglichkeit, die Kunststoff­ masse 1 mit dem darin befindlichen Schmelzleiter 3 be­ sonders leicht in unterschiedlicher Höhe zur Leiterplatte anzubringen, und zwar vor oder nach Lötung auf die Leiter­ platte, insbesondere jedoch nach der Lötung.

Jede Leiterplatte hat in der Regel ein höchstes Bauelement, das die Einbaumaße unter benachbarten Leiterplatten oder in Gehäusen bestimmt. Die Schmelzsicherung gemäß der Er­ findung kann im jeweiligen Einzelfall mindestens auf das Niveau des höchsten Bauteiles der Leiterplatte von ihr abgerückt werden, so daß die thermische Isolierung von der Leiterplatte wegen des maximalen Abstandes ein Optimum bildet. Selbstverständlich sind hier natürliche Grenzen gesetzt, die nicht überschritten werden können, jedoch auch nicht überschritten zu werden brauchen, da ab einem bestimmten Abstand der Schmelzsicherung von der Leiter­ platte der Gewinn an Wärmeentkopplung zu vernachlässigen ist. Das in den Fig. 1 und 2 wiedergegebene Ausführungs­ beispiel einer Schmelzsicherung gemäß der Erfindung ist in Wirklichkeit ca. 10 mm lang und 6 mm breit. Wenn dabei Abstände von 3 bis 5 mm von der Leiterplatte er­ reicht werden, ist eine ausreichende thermische Ent­ kopplung vorhanden.

Das in der Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel ist im Inneren der Kunststoffmasse 1 in derselben Weise auf­ gebaut. Die Anschlüsse 12 sind jedoch nach Art einer leichten Kröpfung gestaltet, so daß die Anlötflächen 5 weit außerhalb der Kunststoffmasse 1 liegen. Diese Bauart eignet sich insbesondere für das Schwallbadver­ fahren. Folglich ist an der Unterseite der Kunststoff­ masse 1 eine Klebestelle 9 vorgesehen, an der die Schmelz­ sicherung vor dem Durchlauf durch das Schwallbad an der entsprechenden Leiterplatte (nicht dargestellt) festgeklebt wird. In thermischer Hinsicht ist diese Ausführungsform nur für besonders günstige Einbaulagen geeignet, bei denen eine gute Belüftung der Schmelzsicherung gewähr­ leistet ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 4 ist statt der Klebestelle 9 auf der Unterseite der Kunststoffmasse 1 das jeweilige Ende der Anschlüsse 22 abweichend gestaltet. Neben der jeweiligen Anlötfläche 5 ist nämlich eine Klebe­ stelle 10 vorhanden, die im Isolationsbereich der Leiter­ platte oder im Leiterbereich liegen kann. Es kommt ledig­ lich darauf an, daß an dieser Stelle eine Klebung vor dem Lötvorgang möglich ist. Aufgrund der fehlenden Verbindung der Kunststoffmasse 1 zu der darunterliegenden Leiter­ platte ist die thermische Entkopplung günstiger als bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3, so daß mit dieser Type entsprechend schwierigere Einbaulagen beherrscht werden können.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 5 ist wiederum eine Klebestelle 9 indirekt an der Kunststoffmasse 1 vor­ gesehen, zusätzlich sind Anschlüsse 32 vorhanden, die mit Hilfe von wechselnden, seitlichen Einschnitten 6 in ihren Seitenbereichen dehnbar sind. Diese Dehnbarkeit wird dazu ausgenutzt, um nach der Festlötung der Anlöt­ flächen 5 an der entsprechende Leiterplatte die Klebe­ stelle 9 gewaltsam wieder zu öffnen. In gestrichelten Linien ist diese spätere Einbaulage wiedergegeben, bei der deutlich die Verschiebung des gesamten Sicherungs­ körpers gegenüber der Ausgangslage zu erkennen ist. Dabei werden die Seitenbereiche der Anschlüsse 32 plastisch verformt. Aufgrund der gewunden liegenden Abschnitte ist ein Bruch der Anschlüsse 32 bei diesen geringen Verfor­ mungen so gut wie ausgeschlossen. Statt der Einschnitte 6 können selbstverständlich auch entsprechend mehrfach- S-förmig geformte Anschlüsse vorhanden sein, was im übrigen auch für das Ausführungsbeispiel gemäß den Fi­ guren 1 und 2 gilt.

In der Fig. 6 ist eine Schmelzsicherung in einem weiteren Ausführungsbeispiel zu erkennen, das aus Gründen der bes­ seren Deutlichkeit wesentlich größer als in Wirklichkeit wiedergegeben ist. Die Schmelzsicherung besteht aus einem Grundkörper 41 aus Kunststoff, über den mit Hilfe von ent­ sprechenden Stiften nach der Fertigstellung der Sicherung ein Deckel 42 gestülpt ist. Zu beiden Seiten des Grund­ körpers 41 sind jeweils Anschlüsse 43 U-förmig um den Grundkörper herumgebogen, die unterhalb des Deckels 42 sich gegenüberliegende Kontaktflächen 44 bilden. Zwischen diesen Kontaktflächen 44 ist ein Schmelzleiter 45 gespannt, der durch Bonden befestigt ist. Für die Vorbefestigung der Schmelzsicherung auf einer Platine oder einem Substrat befindet sich auf der Außenseite des Grundkörpers 41 zwischen den Anschlüssen 43 eine Klebefläche 46. Statt des zweiteiligen Grundkörpers kann auch wiederum eine Kunst­ stoffmassenumspritzung vorgesehen sein.

In der Fig. 7 sind nähere Einzelheiten der Verbindung des Schmelzleiers 45 an den Kontaktflächen 44 zu erkennen. Im Bereich der Fügestellen ist eine Plattierung 47 vorge­ sehen, die auf das Material einer Ummantelung 49 (Fig. 8) abgestimmt ist, insbesondere aus demselben Material wie die Ummantelung 49 bestehen kann. Ein Ausschnitt der einen Verbindungsstelle ist wiederum mit deutlicher Vergrößerung in der Fig. 8 wiedergegeben, die nachfolgend genauer be­ schrieben wird.

Zunächst werden die beiden Anschlüsse 43, die mit Hilfe von nicht dargestellten Fremdmitteln oder durch eine später zu entfernende Brücke in ihrer späteren Funktionslage gehalten werden, mit einer Plattierung 47 beispielsweise aus Alumi­ nium versehen. Anschließend wird der Schmelzleiter 45 durch Schweißen oder Bonden aufgebracht, wobei im vorliegenden Fall die Verbindung durch Bonden hergestellt worden ist. Dabei wird der ummantelte Schmelzleiter im Bereich der Ver­ bindungstellen leicht gequetscht, so daß jungfräuliches Material aus der Ummantelung und aus der Plattierung zu­ einanderfindet und sich nach Art einer Kaltpreßschweißung verbinden. Der verformte Bereich 50 ist deutlich in der Fig. 8 zu erkennen.

Es sei davon ausgegangen, daß der Kerndraht des Schmelz­ leiters aus Silber und die Ummantelung 49 aus Aluminium besteht. Es ist dann im verformten Bereich 50 eine Ver­ bindung zwischen dem Aluminium der Unmantelung und der Plattierung 47 zustande gekommen. Die ebenfalls starke Ver­ formung des Kerndrahtes innerhalb des verformten Bereiches 50 ist ebenfalls deutlich zu erkennen; sie ist jedoch ohne negative Wirkung.

Nach dem Bonden des Schmelzdrahtes 45 auf die Plattierung wird auf die Verbindungsstelle ein Tropfen Epoxyharz 48, Silikon oder Lack aufgegeben, der gegenüber Natronlauge resistent ist. Nach der Fertigstellung der Verbindung am anderen Ende des Schmelzdrahtes 45 wird die so vorgefertigte Sicherung in ein Ätzbad aus Natronlauge gegeben. Die Ätz­ wirkung hat zur Folge, daß das Aluminium sowohl der Um­ mantelung 49 als auch der Plattierung 47 außerhalb der Abdeckbereiche entfernt wird. Die Unterätzungen sind in der Fig. 8 deutlich zu erkennen. Nachdem über Versuche festgestellt worden ist, wann die komplette Wegätzung der Ummantelung 49 außerhalb des Abdeckbereiches durch das Abdeckmaterial 48 abgeschlossen ist - eine noch nicht ganz entfernte Plattierung 47 ist unerheblich - wird mit einem Sicherheitszuschlag von beispielsweise 10% eine bestimmte Ätzdauer festgelegt. Danach wird die Sicherung gewaschen, und die beiden Kontakte 43 werden auf den Grundkörper 41 aufgebracht, wobei bis dahin vorhandene Brücken zwischen beiden Kontakten endgültig entfernt werden. Schließlich wird ein Deckel 42 (Fig. 1) aufgesetzt, und damit ist die Sicherung gebrauchsfertig.

Aus der Fig. 8 ist deutlich zu erkennen, daß im Bereich der Verbindung zwischen der Ummantelung 49 und der Plat­ tierung 47 ein sehr großer Flächenbereich zur Verfügung steht, um die elektrische Leitung zwischen dem Anschluß 43 und dem Schmelzleiter 45 zu bewirken. Die große Fläche setzt sich in der Ummantelung bis annähernd an den Rand der Schutzabdeckung fort, an der ein weicher Übergang auf den nun nackten Kerndraht vorhanden ist. Selbst wenn also im verformten Bereich 50 oder unmittelbar daneben Risse oder Mikrorisse aufgetreten sind, bleiben sie ohne Auswirkung.

Selbst wenn nämlich an dieser Stelle eine Durchtrennung des Kerndrahtes vorhanden wäre, würde die Ummantelung 49 die elektrische Leitung bis zum Übergang auf den nackten Kerndraht besorgen, so daß keine Gefahr eines Ausfalls der Sicherung durch eine Beschädigung im Verbindungsbereich zu befürchten ist. Falls durch Ein- und Ausschaltvorgänge der Sicherung oder durch Alterung sich zusätzlich Risse bilden oder Mikrorisse wachsen, bleiben sie auf die Um­ mantelung beschränkt, da am Übergang zum Kerndraht eine andere Kristallstruktur auftritt, die eine Sperre für das Weiterwachsen von Mikrorissen bildet.

In der Fig. 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Schmelzsicherung gemäß der Erfindung wiedergegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Anschlüsse 53 extrem kurz ausgeführt, damit von dem entsprechenden Lot­ fleck der Leiterplatte, auf die die Sicherung aufgebracht wird, bis zur Fügestelle mit dem Schmelzleiter 54 ein mög­ lichst kurzer Weg vorhanden ist. Damit wird die Leiter­ platte quasi als Kühlkörper für die Sicherung verwendet. Mit Hilfe definierter Größen und einer definierten Lage der Lotflecken auf der Leiterplatte wird der Wärmehaus­ halt der Sicherung so eindeutig bestimmt, daß die vorge­ sehenen Charakteristiken und Leistungsdaten erbracht werden.

Aus der Fig. 10 ist deutlich zu erkennen, daß es sich bei dem Grundkörper 51 um eine umgespritzte Kunststoff­ masse handelt, die die Anschlüsse 53 im Bereich der spä­ teren Anlötstelle offenläßt. Die Lötung erfolgt also so­ wohl an der Unterseite der Anschlüsse 53 als auch an den flachen Stirnseiten. Im übrigen ist der Schmelzleiter 54 wiederum durch Bonden befestigt, was vorangehend schon genauer beschrieben ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 9 und 10 besteht das eigentliche Gehäuse der Schmelzsicherung aus einer umspritzten Kunststoffmasse. In unmittelbarer Nach­ barschaft des Schmelzleiters 54 wird dabei ein festes Löschmittel 55, beispielsweise Silikon, eine Keramik­ masse od. dgl. oder auch Luft eingesetzt, wobei im letzte­ ren Fall an dieser Stelle ein Hohlraum gespritzt wird.

Claims (9)

1. Schmelzsicherung für die direkte Bestückung von Leiter­ platten, mit zwei Anschlüssen und mindestens einem in einem Löschmittel eingehüllten Schmelzleiter zwischen den Anschlüssen, bei der das Löschmittel und Teile der Anschlüsse von einer Kunststoffmasse umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Anschluß (2) mit einer in sich ebenen Anlötfläche (5) versehen ist, und daß beide Anlötflächen (5) innerhalb ein und der­ selben Ebene liegen.

2. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Anlötflächen im wesent­ lichen unterhalb der Kunststoffmasse (1) befinden.

3. Schmelzsicherung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Anschluß (2) seitlich aus der Kunststoffmasse (1) austritt und J-förmig abgewinkelt ist.

4. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die gemeinsame Ebene der Anlöt­ flächen (5) sich auf demselben Niveau befindet wie die Unterseite der Kunststoffmasse (1) oder tiefer liegt als diese.

5. Schmelzsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Anschluß (2) in dem Abschnitt von der Kunststoffmasse (1) bis zu der Anlötfläche (5) mit wechselseitigen Einschnitten (6) zur Bildung eines langen Wärmeleitweges versehen ist.

6. Schmelzsicherung nach Anspruch 3 und 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kunststoffmasse (1) an mindestens einer Stelle bis auf das Niveau der Anlöt­ flächen (5) herabreicht und als Klebestelle (9) für die Durchführung einer Schwallbadlötung dient, und daß nach der Lötung die Klebestelle (9) durch Abheben der Kunststoffmasse (1) von der Leiterplatte unter plastischer Verformung der Anschlüsse zerstörbar ist.

7. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Anschluß (53) auf dem kürzesten Weg in das Innere der Kunststoffmasse (51) zu dem Schmelzleiteranschluß geführt ist.

8. Schmelzsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelz­ leiter an den Anschlüssen durch Bonden oder Schweißen befestigt ist.

9. Schmelzsicherung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schmelzleiter (45) im Schweiß­ oder Bondbereich über die eigentliche Kontaktzone hinaus mit einer Ummantelung (49) versehen ist.