DE69702719T2 - ELECTRICAL FUSE - Google Patents
ELECTRICAL FUSEInfo
- Publication number
- DE69702719T2 DE69702719T2 DE69702719T DE69702719T DE69702719T2 DE 69702719 T2 DE69702719 T2 DE 69702719T2 DE 69702719 T DE69702719 T DE 69702719T DE 69702719 T DE69702719 T DE 69702719T DE 69702719 T2 DE69702719 T2 DE 69702719T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- ptc element
- electrical fuse
- fuse according
- fuse
- fusible conductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
- H01H85/02—Details
- H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
- H01H85/041—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges characterised by the type
- H01H85/0411—Miniature fuses
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/13—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material current responsive
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
- H01H85/02—Details
- H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
- H01H85/041—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges characterised by the type
- H01H85/046—Fuses formed as printed circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
- H01H85/02—Details
- H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
- H01H85/041—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges characterised by the type
- H01H85/048—Fuse resistors
- H01H2085/0483—Fuse resistors with temperature dependent resistor, e.g. thermistor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Fuses (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Sicherung mit einer Serienschaltung aus einem PTC-Element und einem Schmelzleiter.The present invention relates to an electrical fuse with a series circuit consisting of a PTC element and a fusible element.
Aus der Patentschrift DE 41 43 095 ist ein derartiger elektrischer Baustein zum Schutz vor Überlastungen durch überhöhte Ströme bekannt. Ein PTC-Element arbeitet im Schaltbetrieb, in dem sich eine dem Stromfluß entsprechende Temperatur einstellt, die wiederum den Widerstand des PTC-Elementes bestimmt. Zum Schutz jeweils eines PTC-Elementes vor thermischer Überlastung ist eine Reihenschaltung des PTC-Elementes mit einem Schmelzleiter vorgesehen. Zwischen das PTC-Element und den Schmelzleiter wird ein leitendes Anschlußelement geschaltet. Es dient als leitende Verbindung zwischen dem Schmelzleiter und dem PTC-Element, als Kühlkörper für das PTC-Element und gleichzeitig als Schutzgehäuse für den Schmelzleiter. Der Schmelzleiter ist so ausgelegt, daß er das PTC-Element im Fall einer großen Überlastung, die zur Zerstörung des PTC-Elementes oder zum Abbrand der Schaltung führen kann, galvanisch von den äußeren Kontakten trennt. In dem Augenblick des Aufschmelzens bzw. des Verdampfens des Schmelzdrahtes dient das kompliziert aufgebaute Anschlußelement überdies als Plasma-Fänger.Such an electrical component for protection against overloads caused by excessive currents is known from patent DE 41 43 095. A PTC element works in switching mode, in which a temperature corresponding to the current flow is set, which in turn determines the resistance of the PTC element. To protect each PTC element from thermal overload, a series connection of the PTC element with a fusible element is provided. A conductive connection element is connected between the PTC element and the fusible element. It serves as a conductive connection between the fusible element and the PTC element, as a heat sink for the PTC element, and at the same time as a protective housing for the fusible element. The fusible element is designed in such a way that it galvanically separates the PTC element from the external contacts in the event of a large overload, which can lead to the destruction of the PTC element or to the circuit burning down. At the moment of melting or evaporation of the melting wire, the complex connection element also serves as a plasma catcher.
Die internationale Patentanmeldung WO 95/35577 offenbart eine elektrische Sicherung, die eine Reihenschaltung eines scheibenförmigen PTC-Elementes mit einem Schmelzelement einer gedruckten Schaltung beinhaltet. Dabei wird das keramische PTC- Element auf einer Seite eines die gedruckte Schaltung tragenden Substrates durch Klemmkontakte leitend verbunden, wobei der Schmelzleiter in Form des gedruckten Schmelzelementes auf der Rückseite des Substrates angeordnet ist. Das PTC-Element soll dabei innerhalb seines reversiblen Schaltbereiches durch schnelle und große Widerstandsänderungen eine nachfolgende elektrische Schaltung schützen können. Der Überlastbereich des PTC-Elementes ist durch einen Stromfluß von 10-40 A bei einer Spannung von 600 V definiert. Hier soll durch die extrem flinke Schmelzsicherung eine vollständige galvanische Trennung des Stromkreises zum Schutz des PTC-Elementes vor Abbrand bzw. Explosion vollzogen werden.The international patent application WO 95/35577 discloses an electrical fuse that includes a series connection of a disk-shaped PTC element with a fuse element of a printed circuit. The ceramic PTC element is conductively connected to one side of a substrate carrying the printed circuit by means of clamping contacts, with the fuse conductor in the form of the printed fuse element being arranged on the back of the substrate. The PTC element is intended to be able to protect a subsequent electrical circuit within its reversible switching range by means of rapid and large resistance changes. The overload range of the PTC element is defined by a current flow of 10-40 A at a voltage of 600 V. Here, the extremely fast fuse is intended to provide complete galvanic isolation of the circuit to protect the PTC element from burning or exploding.
Die Anordnung der einzelnen Elemente sowie der Aufbau der Schaltung mit der Kontaktierung des PTC-Elementes lassen eine rationelle Fertigung der Schaltung nicht zu, wobei einer Miniaturisierung durch die für einen niedrigen Normalwiderstand des keramischen PTC-Elementes erforderliche Größe dieses Bauteils enge Grenzen gesetzt sind.The arrangement of the individual elements as well as the structure of the circuit with the contacting of the PTC element do not allow for an efficient production of the circuit, whereby miniaturization is strictly limited by the size of this component required for a low standard resistance of the ceramic PTC element.
Nach dem Stand der Technik wird der kritische Bereich mit der wahrscheinlichen Zerstörung des PTC-Elementes durch einen geeignet ausgelegten Schmelzleiter abgedeckt. Dabei gehen beide genannte Schriften davon aus, daß das PTC-Element unterhalb eines kritischen Bereiches, der durch Überspannungen und thermische Überlastungen oder hohe Ströme definiert wird, dauerhaft und ohne Änderung der vorbestimmten Eigenschaften im Schaltbetrieb als temperaturgesteuerter Widerstand arbeitet. Diesen PTC-Eigenschaften entsprechend werden die Schmelzleiter ausgelegt. Bei einer Erhöhung des Normalwiderstandes eines PTC-Elementes im Betrieb, beispielsweise durch Alterungserscheinungen, wird der Punkt einer aus Sicherheitsgründen erforderlichen galvanischen Trennung verschoben, ohne daß das Auslöseverhalten des Schmelzleiters angepaßt werden kann.According to the state of the art, the critical area with the probable destruction of the PTC element is covered by a suitably designed fuse element. Both documents mentioned assume that the PTC element works permanently and without changing the predetermined properties in switching mode as a temperature-controlled resistor below a critical area, which is defined by overvoltages and thermal overloads or high currents. The fuse elements are designed according to these PTC properties. If the normal resistance of a PTC element increases during operation, for example due to aging, the point of galvanic isolation required for safety reasons is shifted without the triggering behavior of the fuse element being able to be adjusted.
Ferner besitzt jedes PTC-Element in seinem Schaltverhalten eine wesentlich größere Trägheit als eine Schmelzsicherung mit träger Charakteristik.Furthermore, each PTC element has a significantly greater inertia in its switching behavior than a fuse with a slow characteristic.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Sicherung der genannten Art mit einfachem und kompaktem Aufbau unter Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile zu schaffen.It is therefore an object of the present invention to provide an electrical fuse of the type mentioned with a simple and compact structure while avoiding the disadvantages mentioned above.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das PTC-Element und der Schmelzleiter eine enge thermische Kopplung aufweisen.This object is achieved according to the invention in that the PTC element and the fusible conductor have a close thermal coupling.
Eine erfindungsgemäße elektrische Sicherung umfaßt eine Serienschaltung aus einem PTC-Element und einem Schmelzleiter, wobei einer alterungsbedingten Veränderung des Widerstandes des PTC-Elementes Rechnung getragen wird. So weist ein PTC- Element bereits nach mehrfachem Durchlaufen des reversiblen Schaltintervalls einen ansteigenden Normalwiderstand auf. Bei gleichem Stromfluß wird somit in ansteigendem Maße Wärme produziert. Eine erfindungsgemäße, enge thermische Kopplung des Schmelzleiters an das PTC-Element stellt den thermischen Arbeitspunkt des Schmelzleiters entsprechend den Vorgaben durch das PTC-Element ein. Damit wird in ganz wesentlichem Maße das Schaltverhalten des Sicherungselementes beeinflußt. In Abhängigkeit von der Temperatur des PTC-Elementes löst der Schmelzleiter so bei hoher Temperatur des PTC-Elementes bereits bei geringen zusätzlichen, auch extrem kurzzeitigen Überlastungen bzw. Überlastspitzen aus.An electrical fuse according to the invention comprises a series circuit of a PTC element and a fuse element, whereby an age-related change in the resistance of the PTC element is taken into account. A PTC element therefore has an increasing normal resistance after several times running through the reversible switching interval. With the same current flow, heat is thus produced to an increasing extent. A close thermal coupling of the fuse element to the PTC element according to the invention sets the thermal operating point of the fuse element in accordance with the specifications of the PTC element. This has a very significant influence on the switching behavior of the fuse element. Depending on the temperature of the PTC element, the fuse element is thus triggered at a high temperature of the PTC element even with small additional, even extremely short-term overloads or overload peaks.
Bei hohen Überströmen reagiert das PTC-Element für die meisten Anwendungen zu träge und bietet daher keinen ausreichenden Schutz. Dieses sehr träge Verhalten kann bereits weit vor dem Erreichen einer für das PTC-Element kritischen Temperatur zu einer Überlastung der sich anschließenden elektrischen Schaltung und zu deren Beschädigung führen. Die erfindungsgemäße thermische Kopplung des Schmelzleiters an das PTC-Element ermöglicht es, die im hohen Strombereich zu träge Charakteristik des PTC-Elementes durch die Charakteristik des Schmelzleiters zu ersetzen. Damit ergibt sich eine neuartige Sicherungscharakteristik, deren Eigenschaften sich sowohl durch das PTC-Element als auch durch den Schmelzleiter einstellen lassen. Dieses neuartige Verhalten einer erfindungsgemäßen Sicherung wird nachfolgend anhand eines skizzierten Kennlinienfeldes noch eingehend erläutert werden.In the case of high overcurrents, the PTC element reacts too slowly for most applications and therefore does not offer sufficient protection. This very slow behavior can lead to an overload of the connected electrical circuit and damage to it long before a critical temperature for the PTC element is reached. The thermal coupling of the fusible element to the PTC element according to the invention makes it possible to replace the characteristics of the PTC element, which are too slow in the high current range, with the characteristics of the fusible element. This results in a new type of fuse characteristic, the properties of which can be adjusted by both the PTC element and the fusible element. This new type of behavior of a fuse according to the invention will be explained in more detail below using a sketched field of characteristics.
In einer Weiterbildung wird die enge thermische Kopplung zwischen dem PTC-Element und dem Schmelzleiter dadurch herbeigeführt, daß der Schmelzleiter eine Zuleitung zu einem Kontakt des PTC-Elementes bildet. Damit ist neben dem direkten elektrischen Kontakt auch ein sehr guter thermischer Kontakt geschaffen. Im Betrieb wird sich im Bereich der Kontaktstelle zwischen Schmelzleiter und PTC-Element ein thermisches Gleichgewicht einstellen, das maßgeblich durch die Verlustwärme des PTC-Elementes bestimmt wird. Somit wird der thermische Arbeitspunkt des Schmelzleiters durch das PTC-Element eingestellt.In a further development, the close thermal coupling between the PTC element and the fusible element is brought about by the fusible element forming a supply line to a contact of the PTC element. This creates not only direct electrical contact but also very good thermal contact. During operation, a thermal equilibrium is established in the area of the contact point between the fusible element and the PTC element, which is largely determined by the heat loss of the PTC element. The thermal operating point of the fusible element is thus set by the PTC element.
Vorteilhafterweise kann der Schmelzleiter als Draht oder Flachdraht ausgebildet werden. Vorzugsweise wird hier ein Schmelzdraht eingesetzt, wie er bereits in erprobten Schmelzsicherungen Verwendung findet. Insbesondere bei sehr kleinen Abmessungen kann auch ein Bonddraht als Schmelzleiter eingesetzt werden, durch den ein äußerer Kontakt mit einem Kontakt des PTC-Elementes elektrisch leitend verbunden wird. In jedem Fall werden so zugleich die Aufgaben der Kontaktierung des PTC-Elementes und der Schaffung eines Schmelzleiters erfüllt, wobei die vorgeschlagene Kontaktierungsart sich noch durch die Fähigkeit zum Dehnungsausgleich zwischen ihren Kontaktstellen auszeichnet. Die Bedeutung dieser Eigenschaft wird besonders in Zusammenhang mit Anspruch 9 deutlich.The fuse element can advantageously be designed as a wire or flat wire. Preferably, a fuse wire is used here, as is already used in tried and tested fuses. Particularly with very small dimensions, a bonding wire can also be used as a fuse element, through which an external contact is electrically connected to a contact of the PTC element. In any case, the tasks of contacting the PTC element and creating a fuse element are simultaneously fulfilled, with the proposed type of contact also being characterized by the ability to compensate for expansion between its contact points. The importance of this property becomes particularly clear in connection with claim 9.
Die Verwendung eines Drahtes als Schmelzleiter vereinfacht die Fertigung einer erfindungsgemäßen elektrischen Sicherung erheblich und minimiert insgesamt auch den schaltungstechnischen Aufwand. Der enge thermische Kontakt tritt im Fußpunkt des Drahtes an der Oberfläche des PTC-Elementes auf und garantiert ein zuverlässiges Abschalten bei galvanischer Trennung bei anhaltend überhöhter Erwärmung des PTC-Elementes. Insbesondere werden neben den zwei genannten Elementen der Sicherung nur noch zwei äußere Kontakte sowie ein die Gesamtanordnung tragendes Substrat bzw. Sicherungsgehäuse benötigt, wie nachfolgend anhand einer Ausführungsform beschrieben wird.The use of a wire as a fusible conductor significantly simplifies the manufacture of an electrical fuse according to the invention and also minimizes the overall circuitry effort. The close thermal contact occurs at the base of the wire on the surface of the PTC element and guarantees reliable shutdown with galvanic isolation in the event of persistent excessive heating of the PTC element. In particular, in addition to the two elements of the fuse mentioned, only two external contacts and a substrate or fuse housing supporting the entire arrangement are required, as described below using an embodiment.
Nach Anspruch 4 kann als Schmelzleiter auch eine elektrisch leitende Schicht eingesetzt werden, um eine Zuleitung zu einem Kontakt des PTC-Elementes zu bilden. Zur Anpassung an die Aufgabe eines Schmelzleiters weisen derartige elektrisch leitende Schichten an mindestens einer Stelle eine Verengung auf, die beim Auslösen der Schmelzsicherung unterbrochen wird. Beim Einsatz in einer erfindungsgemäßen elektrischen Sicherung kann die Verengung durch eine entsprechende Nähe zum PTC-Element thermisch eng angekoppelt werden. Gegenüber dem Stand der Technik werden in dieser Ausführungsform das Sicherungselement und das PTC-Element auf der gleichen Seite eines die Gesamtanordnung tragenden Substrates angeordnet. Dadurch wird die Isolation bzw. Abschottung der gesamten Sicherungsanordnung gegenüber der Umgebung sowie die Herstellung vereinfacht.According to claim 4, an electrically conductive layer can also be used as a fusible conductor in order to form a supply line to a contact of the PTC element. In order to adapt to the task of a fusible conductor, such electrically conductive layers have a constriction at at least one point, which is interrupted when the fuse is triggered. When used in an electrical fuse according to the invention, the constriction can be thermally closely coupled by a corresponding proximity to the PTC element. In contrast to the prior art, in this embodiment the fuse element and the PTC element are arranged on the same side of a substrate carrying the entire arrangement. This simplifies the insulation or sealing off of the entire fuse arrangement from the environment and also simplifies production.
Nach Anspruch 6 kann der Schmelzleiter auch als Dickschichtleiter gebildet werden. Die Vorteile einer derartigen Ausführungsform werden insbesondere bei der Verwendung einer pastösen PTC-Masse offensichtlich, da in diesem Fall die gesamte elektrische Sicherung mit ihren kombinierten Elementen in einheitlicher Weise als Dickschichtschaltung gefertigt werden kann.According to claim 6, the fuse element can also be formed as a thick-film conductor. The advantages of such an embodiment become particularly obvious when using a pasty PTC mass, since in this case the entire electrical fuse with its combined elements can be manufactured in a uniform manner as a thick-film circuit.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die thermische Kopplung zwischen PTC-Element und Schmelzleiter dadurch besonders intensiviert, daß der Schmelzleiter auf dem PTC-Element angeordnet ist. Dabei befindet sich der Schmelzleiter insbesondere auf einer Anschlußelektrode des PTC-Elementes. Vorteilhafterweise wird der Schmelzleiter direkt von einer als Kontaktfläche dienenden Metallisierung des PTC-Elementes getragen, wobei der Schmelzleiter mit Ausnahme einer Anschlußstelle durch eine elektrisch isolierende Schicht vom PTC-Element und/ oder der Metallisierung elektrisch getrennt ist. Die elektrisch isolierende Schicht kann bei geeigneter Materialauswahl sehr dünn ausfallen, so daß der thermische Widerstand zwischen PTC-Element und Schmelzleiter äußerst gering ist. So dient das PTC-Element mit guter thermischer Kopplung selber als Substrat für den Schmelzleiter. Ohne ein eigenes Substrat kann die erfindungsgemäße Sicherung mit einem sehr kompaktem Aufbau bei einer minimalen Anzahl von Einzelteilen und Prozeßschritten hergestellt werden. Der Schmelzleiter kann dabei je nach angestrebter Auslösecharakteristik als Draht oder als Schichtschmelzleiter ausgeführt werden. Bei Überdeckung des Schmelzleiters durch eine Abdeckmasse bzw. aushärtbare, thermisch stabile Paste kann in einigen Fällen sogar auf ein Außengehäuse verzichtet werden, wie anhand eines Ausführungsbeispiels noch gezeigt wird.In a preferred embodiment, the thermal coupling between the PTC element and the fusible conductor is particularly intensified by arranging the fusible conductor on the PTC element. The fusible conductor is located in particular on a connection electrode of the PTC element. The fusible conductor is advantageously carried directly by a metallization of the PTC element that serves as a contact surface, with the fusible conductor being electrically separated from the PTC element and/or the metallization by an electrically insulating layer, with the exception of one connection point. The electrically insulating layer can be very thin if the material is selected appropriately, so that the thermal resistance between the PTC element and the fusible conductor is extremely low. The PTC element with good thermal coupling thus serves as a substrate itself. for the fuse element. Without its own substrate, the fuse according to the invention can be manufactured with a very compact structure and a minimal number of individual parts and process steps. Depending on the desired triggering characteristics, the fuse element can be designed as a wire or as a layered fuse element. If the fuse element is covered by a covering compound or hardenable, thermally stable paste, in some cases an outer housing can even be dispensed with, as will be shown using an example.
In einer Weiterbildung der vorstehend beschriebenen elektrischen Sicherung ist der Kontakt, der der Anschlußfläche des Sicherungselementes gegenüberliegt, auf der elektrisch isolierenden Schicht als Terminierungsfläche ausgebildet. An der Terminierungsfläche ist mindestens ein äußeres Anschlußelement befestigt, insbesondere ein drahtförmiges Anschlußbein. Somit ist eine erfindungsgemäße Sicherung direkt für den Einbau in gewöhnliche Platinen elektrischer Schaltungen mit Bohrungen geeignet. Aber auch der Einbau in bekannte Gehäusebauformen mit Anpassung an die IEC-Normraster ist mit Kontaktierung der Gehäuseanschlüsse an den Terminierungsflächen möglich.In a further development of the electrical fuse described above, the contact that is opposite the connection surface of the fuse element is designed as a termination surface on the electrically insulating layer. At least one external connection element is attached to the termination surface, in particular a wire-shaped connection leg. A fuse according to the invention is therefore directly suitable for installation in conventional circuit boards of electrical circuits with holes. However, installation in known housing designs with adaptation to the IEC standard grid is also possible by contacting the housing connections on the termination surfaces.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung besteht das PTC-Element aus einem Polymermaterial. Dieses Material zeichnet sich durch eine mit der Temperatur extrem ausfallenden Widerstandsveränderung aus. Die Widerstandsänderung wird durch temperaturbedingte Wärmedehnung hervorgerufen. Zum Ausgleich dieser Dehnungsbewegung wird bei Kontaktierung in Dehnungshauptrichtung die Verwendung eines drahtförmigen Schmelzleiters bevorzugt. Es ist jedoch auch eine dauerhafte Kontaktierung senkrecht zur Hauptdehnungsrichtung möglich. Dieses Merkmal wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.In a particularly advantageous development, the PTC element is made of a polymer material. This material is characterized by an extreme change in resistance with temperature. The change in resistance is caused by temperature-related thermal expansion. To compensate for this expansion movement, the use of a wire-shaped fusible conductor is preferred when contacting in the main expansion direction. However, permanent contact perpendicular to the main expansion direction is also possible. This feature is explained below using an example.
Die Integration eines PTC-Elementes in miniaturisierbare elektrische Sicherungen kann vorteilhafterweise unter Verwendung folienförmiger Polymerkörper erfolgen. Derartige Polymerkörper lassen sich durch ihre flächige Form zuverlässig kontaktieren und weisen bei geringem Eigengewicht und guten PTC-Eigenschaften nur eine sehr geringe Bauhöhe auf. Nach Anspruch 11 werden PTC-Elemente des beschriebenen Typs bevorzugt, deren temperaturbedingte Dehnungen im wesentlichen einer Hauptrichtung folgen, so daß die Dehnungsrichtung vorteilhafterweise senkrecht, zu einer gegebenen Auflagefläche des PTC-Elementes stattfindet.The integration of a PTC element into miniaturizable electrical fuses can advantageously be achieved using film-shaped polymer bodies. Such polymer bodies can be reliably contacted due to their flat shape and have a very low overall height with a low weight and good PTC properties. According to claim 11, PTC elements of the type described are preferred whose temperature-related expansions essentially follow a main direction, so that the expansion direction is advantageously perpendicular to a given contact surface of the PTC element.
Eine erfindungsgemäße elektrische Sicherung ist auch durch Kontaktierung eines keramischen PTC-Elementes oder eines durch einen Sinterkörper gebildeten PTC-Elementes in der beschriebenen Art vorteilhaft möglich. Beispielsweise kann Bariumtitanat (BaTiO&sub3;) als PTC-Element in einer erfindungsgemäßen Sicherung eingesetzt werden, wodurch die Eigenschaften einer solchen Sicherung gegenüber vergleichbaren Sicherungen nach dem Stand der Technik deutlich verbessert werden.An electrical fuse according to the invention is also advantageously possible by contacting a ceramic PTC element or a PTC element formed by a sintered body in the manner described. For example, barium titanate (BaTiO₃) can be used as a PTC element in a fuse according to the invention, whereby the properties of such a fuse are significantly improved compared to comparable fuses according to the prior art.
In einer Weiterbildung wird die Anordnung einer erfindungsgemäßen elektrischen Sicherung so gewählt, daß sie auch in bekannte Gehäuse einsetzbar ist, wodurch ein bereits erprobter und zuverlässiger Schutz gegenüber der äußeren Umgebung gegeben ist. Zudem werden derartige Gehäuse in gängigen Normrastern in großer Zahl gefertigt und bieten der sehr kompakten Anordnung einer erfindungsgemäßen elektrischen Sicherung ausreichend Raum.In a further development, the arrangement of an electrical fuse according to the invention is chosen so that it can also be used in known housings, thus providing tried and tested and reliable protection against the external environment. In addition, such housings are manufactured in large numbers in common standard grids and offer sufficient space for the very compact arrangement of an electrical fuse according to the invention.
Nach Anspruch 14 ist die Abmessung einer erfindungsgemäßen elektrischen Sicherung soweit reduzierbar, daß sie als SMDbestückbares Element ausgeführt werden kann. Damit ist eine erfindungsgemäße Sicherung geschaffen worden, die ohne Probleme in moderne Produktions- und Bestückungsprozesse automatengerecht integriert werden kann.According to claim 14, the dimensions of an electrical fuse according to the invention can be reduced to such an extent that it can be designed as an SMD-mountable element. This creates a fuse according to the invention that can be easily integrated into modern production and assembly processes in an automated manner.
Die Schaltcharakteristik des Schmelzleiters wird thermisch durch die Verlustwärme des PTC-Elementes gesteuert. Sie kann im Abschaltaugenblick jedoch noch vorteilhaft durch lichtbogenhemmende bzw. lichtbogenlöschende Materialien unterstützt werden. Derartige Materialien werden vorzugsweise im Bereich der Durchschmelzzone des Schmelzleiters angeordnet.The switching characteristic of the fuse element is thermally controlled by the heat loss of the PTC element. It can However, at the moment of shutdown, arc-inhibiting or arc-extinguishing materials can still be used to support this. Such materials are preferably placed in the area of the melting zone of the fusible conductor.
Nach Anspruch 16 wird der Schmelzleiter derart aufgebaut, daß im Betrieb ein Diffusionsprozeß ablaufen kann. Das führt zu einem gegenüber flinken Sicherungen trägeren Abschaltverhalten des Schmelzleiters. Insbesondere wird hierzu auf dem Schmelzleiter galvanisch eine Schicht aus Zinn aufgetragen, die in Abhängigkeit von der Temperatur von der Oberfläche in das Innere des Schmelzleiters diffundiert.According to claim 16, the fuse element is constructed in such a way that a diffusion process can take place during operation. This leads to a more sluggish shutdown behavior of the fuse element compared to fast-acting fuses. In particular, a layer of tin is galvanically applied to the fuse element, which diffuses from the surface into the interior of the fuse element depending on the temperature.
Im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Sicherungen nach dem Stand der Technik ergibt sich auch bei Berücksichtigung bzw. Verwirklichung aller vorstehend genannten Merkmale und Weiterbildungen der Erfindung stets ein einfacher und gut miniaturisierbarer Aufbau bei stark verbesserten Schalteigenschaften.In contrast to the fuses according to the state of the art described above, even when all of the above-mentioned features and further developments of the invention are taken into account or implemented, a simple and easily miniaturizable structure with greatly improved switching properties always results.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Abbildungen zeigen:In the following, embodiments of the invention are explained in more detail using the drawing. The figures show:
Fig. 1 eine Skizze eines Kennlinienfeldes;Fig. 1 is a sketch of a characteristic curve field;
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Sicherung ohne umgebendes Gehäuse;Fig. 2 is a perspective view of an embodiment of a fuse without a surrounding housing;
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Sicherung ohne Gehäuse undFig. 3 a perspective view of another embodiment of a fuse without housing and
Fig. 4a, 4b zwei skizzierte Ansichten einer weiteren Ausführungsform einer Sicherung.Fig. 4a, 4b two sketched views of another embodiment of a fuse.
Fig. 1 zeigt als skizziertes Beispiel eine Kennlinie einer elektrischen Sicherung, die aus einer Serienschaltung eines PTC-Elementes und einem thermisch angekoppelten Schmelzleiter besteht. Hierin sind in doppelt logarithmischer Darstellung die Kennlinien eines PTC-Elementes sowie eines Sicherungsschmelzleiters als Schaltzeit t über der Stromstärke I aufgetragen. Dabei liegt die Kennlinie des PTC-Elementes im Bereich niedriger Ströme vor der Kennlinie des Sicherungsschmelzleiters. Im Bereich höherer Ströme laufen die Kennlinien schließlich in einem Schnittpunkt zusammen. Anschließend laufen die Kennlinien bei weiter ansteigenden Strömen weiter auseinander, wobei der Sicherungsschmelzleiter mit seiner Kennlinie stets deutlich vor der Kennlinie des PTC-Elementes liegt. Der Schmelzleiter reagiert also in diesem Bereich wesentlich früher als das PTC-Element.Fig. 1 shows a sketched example of a characteristic curve of an electrical fuse consisting of a series connection of a PTC element and a thermally coupled fuse element. The characteristic curves of a PTC element and a fuse element are plotted as switching time t against the current I in a double logarithmic representation. The characteristic curve of the PTC element lies ahead of the characteristic curve of the fuse element in the low current range. In the higher current range, the characteristic curves finally converge at an intersection point. The characteristic curves then diverge further as the current continues to rise, with the fuse element with its characteristic curve always lying significantly ahead of the characteristic curve of the PTC element. The fuse element therefore reacts much earlier in this range than the PTC element.
Der Schnittpunkt beider Kennlinien definiert so die Grenze zwischen zwei Bereichen, in denen sich eine thermisch gekoppelte Serienschaltung aus beiden Elementen stark unterschiedlich verhält. In dem Bereich links vom Schnittpunkt wird durch das PTC-Element eine Überlastregelung bei reversibler Trennung durch Regulierung des eigenen Widerstandes bewirkt, also in Form eines wiederholbaren Schaltvorganges. Rechts des Schnittpunktes liegt der Bereich der dauerhaften und vollständigen galvanischen Trennung, in dem bei bereits stark angewachsener Temperatur des PTC-Elementes der Schmelzleiter eine galvanische Trennung der Schaltung zum Schutz vor Schäden vornimmt, die entweder temperaturbedingt am PTC-Element oder durch das zu träge Schaltverhalten des PTC-Elementes allein an der nachfolgenden Schaltung auftreten können.The intersection of both characteristic curves defines the boundary between two areas in which a thermally coupled series circuit made up of both elements behaves very differently. In the area to the left of the intersection, the PTC element provides overload control with reversible separation by regulating its own resistance, i.e. in the form of a repeatable switching process. To the right of the intersection is the area of permanent and complete galvanic separation, in which, when the temperature of the PTC element has already risen significantly, the fuse element provides galvanic separation of the circuit to protect against damage that can occur either due to temperature on the PTC element or due to the PTC element's too slow switching behavior on the subsequent circuit alone.
Der Schnittpunkt als Grenze zwischen den Bereichen reversibler und galvanischer bzw. irreversibler Trennung stellt nur bei konstanter Temperatur des PTC-Elementes und damit konstanter Arbeitstemperatur des Sicherungsschmelzleiters einen festen Punkt dar. Hier ist er beispielhaft für eine Temperatur von 125ºC dargestellt. Dieser Punkt verschiebt sich mit der gesamten Schmelzsicherungskennlinie aufgrund der engen thermischen Kopplung der Temperatur des PTC-Elementes entspre chend, wie in Fig. 1 durch die Pfeile angedeutet wird. Damit wird auch der Betrieb des PTC-Elementes im kritischen Strombereich vermieden.The intersection point as the boundary between the areas of reversible and galvanic or irreversible separation only represents a fixed point when the temperature of the PTC element and thus the working temperature of the fuse element are constant. Here it is shown as an example for a temperature of 125ºC. This point shifts with the entire fuse characteristic curve due to the close thermal coupling of the temperature of the PTC element. accordingly, as indicated by the arrows in Fig. 1. This also prevents the PTC element from operating in the critical current range.
Fig. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform einer Sicherung 1, die aus einer Reihenschaltung eines PTC-Elementes 2 und eines Schmelzleiters 3 gebildet wird. Der Schmelzleiter 3 dient hierbei in Form eines Drahtes 4 als Zuleitung von einem nach außen führenden Kontakt 6 zu einer Anschlußstelle 7 des PTC-Elementes 2. Das PTC-Element 2 wird im vorliegenden Fall vorzugsweise als Polymer 8 mit PTC-Eigenschaften ausgeführt. Das Polymer 8 zeichnet sich durch eine Vorzugs-Dehnungsrichtung 9 aus. Es wird von verschiedenen Herstellern als folienförmiger Polymerkörper 10 hergestellt, von dem lediglich ein dem Einsatz angepaßter Abschnitt in die Sicherung 1 eingebaut wird. Hier sind in Ebenen senkrecht zu der Vorzugs-Dehnungsrichtung 9 auf dem Abschnitt des folienförmigen Polymerkörpers 10 Metallisierungen 12 angebracht. Die obere Metallisierung 12 bildet die Anschlußstelle 7 für den Draht 4; die untere Metallisierung 12 wird leitend mit einem zweiten äußeren Kontakt 6 verbunden, beispielsweise durch eine elektrisch leitende Verbindungsschicht 13, die aus einem Leitkleber oder einer Lötpaste besteht.Fig. 2 shows a perspective view of an embodiment of a fuse 1, which is formed from a series connection of a PTC element 2 and a fusible conductor 3. The fusible conductor 3 serves in the form of a wire 4 as a supply line from an outward-leading contact 6 to a connection point 7 of the PTC element 2. The PTC element 2 is in the present case preferably designed as a polymer 8 with PTC properties. The polymer 8 is characterized by a preferred stretch direction 9. It is manufactured by various manufacturers as a film-shaped polymer body 10, of which only a section adapted to the application is installed in the fuse 1. Here, metallizations 12 are applied in planes perpendicular to the preferred stretch direction 9 on the section of the film-shaped polymer body 10. The upper metallization 12 forms the connection point 7 for the wire 4; the lower metallization 12 is conductively connected to a second external contact 6, for example by an electrically conductive connecting layer 13, which consists of a conductive adhesive or a solder paste.
Der Draht 4 verläuft zwischen der Verbindungsschicht 13 auf dem linken Kontakt 6 und der Metallisierung 12 des Polymers 8 frei. Dieser Bereich 14 kann innerhalb eines hier nicht weiter dargestellten Sicherungsgehäuses mit einem lichtbogenlöschenden bzw. lichtbogenhemmenden Material verfüllt werden. Dadurch kann neben einer Führung auch eine mechanische Stabilisierung des Drahtes 4 gebildet werden.The wire 4 runs freely between the connecting layer 13 on the left contact 6 and the metallization 12 of the polymer 8. This area 14 can be filled with an arc-extinguishing or arc-inhibiting material within a fuse housing (not shown here). This not only provides guidance but also mechanical stabilization of the wire 4.
Es besteht auch die Möglichkeit, daß der Bereich 14, in dem sich die Durchschmelzzone des Schmelzleiters befindet, zum Schutz des PTC-Elementes 2 vor einem Lichtbogen durch eine Vergußmasse abgedeckt wird. Im Fall sehr starker Miniaturisierung bzw. zur Bildung einer Schmelzsicherung kann der Draht 4 auch durch einen Bonddraht ersetzt werden. Aufgrund der thermischen Kopplung ist eine extrem flinke Charakteristik des Schmelzleiters generell nicht erforderlich.It is also possible for the area 14 in which the melting zone of the fuse element is located to be covered by a casting compound to protect the PTC element 2 from an arc. In the case of very high miniaturization or to form a fuse, the wire 4 can also be replaced by a bonding wire. Due to the thermal coupling, an extremely fast characteristic of the fusible element is generally not required.
Der Draht 3 ist an seiner Oberfläche mit einem Überzug aus Zinn versehen, der vorzugsweise galvanisch aufgetragen wird. Der Draht 3 selber besteht beispielsweise aus Silber, Kupfer oder auch Gold. Die Oberflächenbeschichtung mit Zinn bewirkt, daß im Betrieb des Schmelzleiters ein temperaturabhängiger Diffusionsprozeß ablaufen kann, durch den das Abschaltverhalten des Drahtes im Vergleich mit flinken Schmelzsicherungen zunehmend träger wird. Ein ähnliches Vorgehen bietet sich auch bei anderen Schmelzleiterbauformen an.The surface of the wire 3 is coated with tin, which is preferably applied electroplated. The wire 3 itself consists of silver, copper or gold, for example. The surface coating with tin means that a temperature-dependent diffusion process can take place during operation of the fuse element, which makes the switch-off behavior of the wire increasingly slower compared to fast-acting fuses. A similar procedure is also suitable for other fuse element designs.
Fig. 3 zeigt in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sicherung. Hier ist auf einem Substrat 15 eine elektrisch leitende Schicht 16 aufgetragen worden, die an einer Stelle 17 eine Verengung 18 aufweist. Die so gebildete leitende Schicht 16 kann beispielsweise als Dickschicht in einem Siebdruckverfahren hergestellt werden. Alternativ ist auch neben einer gedruckten Schaltung eine photochemisch hergestellte Platine für diesen Einsatzzweck denkbar. Die äußeren Kontakte 6 werden an dem Substrat 15 galvanisch oder als gesinterte Pasten angebracht. Im vorliegenden Fall erstreckt sich die leitende Schicht 16 vom linksseitigen Kontakt 6 bis kurz vor den rechtsseitigen Kontakt 6. Zwischen dem rechtsseitigen Kontakt 6 und der leitenden Schicht 16 ist die direkte elektrische Verbindung in einem Bereich 19 unterbrochen. Der Unterbrechungsbereich 19 wird durch einen Abschnitt des folienförmigen Polymerkörpers 10 des PTC-Elementes 2 abgedeckt, der auf der einen Seite leitend mit dem breiten Ende der Schicht 16 und auf der anderen Seite mit dem äußeren Kontakt 6 elektrisch leitend verbunden ist. Somit ist zwischen den beiden äußeren Kontakten 6 wiederum eine Serienschaltung aus einem Schmelzleiter 3 und einem PTC-Element 2 in einer weiteren Ausführungsform hergestellt worden. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Bereich 14 der Durchschmelzzone des Schmelzleiters 3 eng benachbart zu dem PTC- Element 2 angeordnet ist, wodurch eine enge thermische Kopplung verwirklicht wird. Dieser Durchschmelzbereich 14 kann im vorliegenden Fall durch eine Vergußmasse mit geeigneten lichtbogenlöschenden Materialeigenschaften abgedeckt werden.Fig. 3 shows a perspective view of another embodiment of a fuse according to the invention. Here, an electrically conductive layer 16 has been applied to a substrate 15, which has a constriction 18 at a point 17. The conductive layer 16 formed in this way can, for example, be produced as a thick layer in a screen printing process. Alternatively, in addition to a printed circuit, a photochemically produced circuit board is also conceivable for this purpose. The external contacts 6 are attached to the substrate 15 galvanically or as sintered pastes. In the present case, the conductive layer 16 extends from the left-hand contact 6 to just before the right-hand contact 6. Between the right-hand contact 6 and the conductive layer 16, the direct electrical connection is interrupted in an area 19. The interruption area 19 is covered by a section of the film-shaped polymer body 10 of the PTC element 2, which is conductively connected on one side to the wide end of the layer 16 and on the other side to the external contact 6. Thus, a series circuit made up of a fusible conductor 3 and a PTC element 2 has been produced between the two external contacts 6 in a further embodiment. It should be noted that the area 14 of the melting zone of the fusible conductor 3 is arranged closely adjacent to the PTC element 2, whereby a close thermal coupling is achieved. In the present case, this melting area 14 can be covered by a casting compound with suitable arc-extinguishing material properties.
Die in Fig. 3 dargestellte Sicherung stellt einen Prototyp eines SMD-bestückbaren Elementes 20 dar. Vereinheitlicht werden kann der Prozeß zur Herstellung eines derartigen Elementes dadurch, daß das PTC-Element ebenfalls als Paste in einem Siebdruck- bzw. sonstigen Dickschichtverfahren aufgetragen wird. Es können jedoch auch herkömmliche Standard-PTC-Elemente eingesetzt werden, beispielsweise als Abschnitte einer Polymerfolie 10. Derartige folienförmige Polymerkörper 10 sind regelmäßig an beiden Oberflächen mit Metallisierungen 12 als Kontakte versehen. Für den Einsatz in der vorliegenden Ausführungsform einer Sicherung 1 wird die Kontaktfläche, die mit dem Schmelzleiter 3 und dem äußeren Kontakt 6 verbunden werden würde zur Vermeidung eines Kurzschlusses in dem Bereich 19 aufgetrennt. So fließt der Strom vom Ende des Schmelzleiters 3 bis zu dem Kontakt 6 durch das PTC-Element 2 hindurch.The fuse shown in Fig. 3 represents a prototype of an SMD-mountable element 20. The process for producing such an element can be standardized by applying the PTC element as a paste in a screen printing or other thick-film process. However, conventional standard PTC elements can also be used, for example as sections of a polymer film 10. Such film-shaped polymer bodies 10 are usually provided with metallizations 12 as contacts on both surfaces. For use in the present embodiment of a fuse 1, the contact surface that would be connected to the fusible conductor 3 and the external contact 6 is separated in the area 19 to avoid a short circuit. The current thus flows from the end of the fusible conductor 3 to the contact 6 through the PTC element 2.
Analog zu der vorstehend beschriebenen Integration eines folienförmigen Polymerkörpers 10 kann bei Einsatz eines ähnlich aufgebauten Keramikkörpers, beispielsweise aus Bariumtitanat, verfahren werden. So ist die Herstellung der zu den Fig. 2 und 3 beschriebenen Ausführungsformen unter Verwendung aller gängigen PTC-Bauformen unproblematisch.Analogous to the integration of a film-shaped polymer body 10 described above, a similarly constructed ceramic body, for example made of barium titanate, can be used. The embodiments described for Figs. 2 and 3 can therefore be produced without any problems using all common PTC designs.
Aufgrund der bewußt gewählten thermischen Kopplung zwischen Schmelzleiter und PTC-Element sowie der Leistungsfähigkeit moderner PTC-Materialien können die Abmessungen der beschriebenen Sicherungen so klein sein, daß sich beispielsweise die in den Fig. 2 und 3 dargestellten und beschriebenen Sicherungsanordnungen in bekannten Sicherungsgehäusen, wie z. B. dem der TR5® oder der SM3®, einbauen lassen. Dadurch erhalten die Sicherungen eine zusätzliche äußere Schutzhaube. Sie sind somit gegen äußere Einflüsse besser abgeschirmt, und zugleich wird auch die Umgebung im Fall des Abschaltens der Sicherung durch den Schmelzleiter vor austretendem Plasma effektiv geschützt. Zudem sind derartige Gehäuse an die entsprechenden IEC-Rasterabstände der Anschlüsse angepaßt und werden in großer Zahl als Massenartikel gefertigt.Due to the deliberately chosen thermal coupling between the fuse element and the PTC element as well as the performance of modern PTC materials, the dimensions of the fuses described can be so small that, for example, the fuse arrangements shown and described in Fig. 2 and 3 can be installed in known fuse housings, such as the TR5® or the SM3®. This gives the Fuses have an additional external protective cover. This means they are better shielded against external influences and, at the same time, the environment is effectively protected from escaping plasma by the fuse element if the fuse is switched off. In addition, such housings are adapted to the corresponding IEC grid spacing of the connections and are manufactured in large numbers as mass-produced items.
In den Fig. 4a und 4b sind zwei Ansichten einer weiteren Ausführungsform einer Sicherung 1 skizziert. In dieser sehr kompakten Bauform einer Sicherung 1 ist der Schmelzleiter 3 direkt auf dem PTC-Element 2 angeordnet, wodurch eine sehr intensive thermische Kopplung zwischen beiden Schaltungselementen zur selbsttätigen Anpassung des Schmelzleiter-Arbeitspunktes an Alterungserscheinungen bzw. Normalwiderstandserhöhungen des PTC-Elementes hergestellt wird. Das PTC-Element 2 kann dabei sowohl durch eine Keramik als auch durch einen Kunststoffkörper gebildet werden und dient dem Schmelzleiter 3 zugleich als Substrat. So wird die Sicherung im dargestellten Ausführungsbeispiel ganz ohne ein Substrat 15 aufgebaut werden, im Gegensatz z. B. zu der Bauform von Fig. 2.Two views of another embodiment of a fuse 1 are sketched in Fig. 4a and 4b. In this very compact design of a fuse 1, the fuse element 3 is arranged directly on the PTC element 2, which creates a very intensive thermal coupling between the two circuit elements for automatic adjustment of the fuse element operating point to signs of aging or increases in the normal resistance of the PTC element. The PTC element 2 can be formed by either a ceramic or a plastic body and also serves as a substrate for the fuse element 3. In the embodiment shown, the fuse is therefore constructed without a substrate 15 at all, in contrast to the design in Fig. 2, for example.
Der Schmelzleiter 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Dickschicht-Schmelzleiter ausgeführt. Er kann jedoch auch als Draht-Schmelzleiter ausgebildet sein, da aufgrund der großen Nähe in beiden Fällen eine gute thermische Kopplung mit dem PTC-Element 2 gewährleistet ist. In jedem Fall befinden sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel beide Anschlußstellen 7 des Schmelzleiters 3 auf dem PTC-Element 2, wobei eine Anschlußstelle 7 direkt auf der Metallisierung 12 angeordnet ist. Die zweite Anschlußstelle 7 befindet zur Vermeidung eines Kurzschlusses des Sicherungselementes 3 auf einer metallischen Terminierungsfläche 22, die ihrerseits auf einer elektrisch isolierenden Schicht 23 befestigt ist. Somit ist die Terminierungsfläche 22 durch die isolierende Schicht 23 von der Metallisierung 12 und dem Material des PTC-Elements 2 elektrisch getrennt. Zu diesem Zweck ist es jedoch, anders als in Fig. 4a dargestellt, nicht nötig, die Metallisierung 12 mit einer Aussparung 24 für die isolierende Schicht 23 zu versehen. Die Schichten sind jeweils sehr dünn und können so leicht übereinanderliegend angeordnet werden.In this embodiment, the fuse element 3 is designed as a thick-film fuse element. However, it can also be designed as a wire fuse element, since in both cases a good thermal coupling with the PTC element 2 is ensured due to the close proximity. In any case, in the present embodiment, both connection points 7 of the fuse element 3 are located on the PTC element 2, with one connection point 7 being arranged directly on the metallization 12. To avoid a short circuit of the fuse element 3, the second connection point 7 is located on a metallic termination surface 22, which in turn is attached to an electrically insulating layer 23. The termination surface 22 is thus electrically separated from the metallization 12 and the material of the PTC element 2 by the insulating layer 23. For this purpose, however, unlike in Fig. 4a shown, it is not necessary to provide the metallization 12 with a recess 24 for the insulating layer 23. The layers are each very thin and can thus easily be arranged one above the other.
Die Terminierungsfläche 22 stellt neben der zweiten Anschlußfläche 7 für den Schmelzleiter 3 auch eine Möglichkeit zur elektrisch leitenden Befestigung eines äußeren Anschlußelementes 25 zur Verfügung. Im diesem Fall sind drahtförmige Anschlußbeine 26 als Anschlußelemente 25 gewählt worden, so daß die Sicherung 1 in gebohrten Platinen eingesetzt werden kann. Selbstverständlich kann die Terminierungsfläche 22 mit dem Schmelzleiter 3 auch einstückig ausgebildet werden, beispielsweise im Fall eines Flachdraht-Schmelzleiters oder eines Schmelzleiters 3 in Form eines Blechstanzteils. Die Befestigung und Kontaktierung an der Metallisierung 12 des PTC-Elementes 2 läuft dann wie gewöhnlich ab. Die Terminierungsfläche 22 kann beispielsweise durch Kleben auf der elektrisch isolierenden Schicht 23 befestigt werden, wobei auch das Material der isolierenden Schicht 23 selber als Klebstoff dienen kann.In addition to the second connection surface 7 for the fuse element 3, the termination surface 22 also provides an option for the electrically conductive attachment of an external connection element 25. In this case, wire-shaped connection legs 26 have been selected as the connection elements 25, so that the fuse 1 can be used in drilled circuit boards. Of course, the termination surface 22 can also be formed as a single piece with the fuse element 3, for example in the case of a flat wire fuse element or a fuse element 3 in the form of a stamped sheet metal part. The attachment and contacting to the metallization 12 of the PTC element 2 then takes place as usual. The termination surface 22 can be attached to the electrically insulating layer 23, for example by gluing, whereby the material of the insulating layer 23 itself can also serve as an adhesive.
Fig. 4b zeigt die Ausführungsform von Fig. 4a in einer Seitenansicht, aus der der einfache Aufbau des Sicherungselements 1 hervorgeht. Durch Einfügung der isolierenden Schicht 23 ergibt sich ein Strompfad von einem Anschlußbein 26 durch das PTC- Element 2 hindurch zur ersten Anschlußstelle 7 des Schmelzleiters 3, über den Schmelzleiter 3 zur zweiten Anschlußstelle 7 und zur Terminierungsfläche 22 und somit zum zweiten Anschlußbein 26. Durch die Aussparung 24 in der Metallisierung 12 des PTC-Elementes 2 liegen der Schmelzleiter 3 und das PTC-Element 2 nur durch die relativ geringe Dicke der isolierenden Schicht 23 elektrisch voneinander getrennt. Dieser geringe Abstand gewährleistet aber die erwünschte gute thermische Kopplung des Schmelzleiters 3 mit dem PTC-Element 2.Fig. 4b shows the embodiment of Fig. 4a in a side view, from which the simple structure of the fuse element 1 is evident. By inserting the insulating layer 23, a current path is created from a connecting leg 26 through the PTC element 2 to the first connection point 7 of the fusible conductor 3, via the fusible conductor 3 to the second connection point 7 and to the termination surface 22 and thus to the second connecting leg 26. Due to the recess 24 in the metallization 12 of the PTC element 2, the fusible conductor 3 and the PTC element 2 are only electrically separated from one another by the relatively small thickness of the insulating layer 23. However, this small distance ensures the desired good thermal coupling of the fusible conductor 3 with the PTC element 2.
Bei Abdeckung des Schmelzleiters 3 durch bekannte Abdeckungen bzw. Vergußmassen kann die Ausführungsform von Fig. 4a, 4b auch ohne eigenes Gehäuse eingesetzt werden, da das im Fall des Abschaltens durch den Schmelzleiter freigesetzte Plasma aufgefangen werden kann und so keine Beschädigungen an der umgebenden Schaltung hervorrufen kann.When the fusible conductor 3 is covered by known covers or casting compounds, the embodiment of Fig. 4a, 4b can also be used without its own housing, since the plasma released by the fuse element in the event of shutdown can be collected and thus cannot cause any damage to the surrounding circuit.
Durch den in Fig. 4b in einer Seitenansicht skizzierten kompakten Aufbau ist es auch leicht möglich, diese Ausführungsform ohne weitere konstruktive Anpassungsmaßnahmen in bekannte Gehäusebauformen aus dem Geräte-Sicherungsbereich einzusetzen, wie beispielsweise das der vorstehend genannten TR5®.Due to the compact design outlined in a side view in Fig. 4b, it is also easy to use this embodiment without any further structural adaptation measures in known housing designs from the device security sector, such as the TR5® mentioned above.
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE69702719T DE69702719T2 (en) | 1996-12-05 | 1997-12-05 | ELECTRICAL FUSE |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29621154U DE29621154U1 (en) | 1996-12-05 | 1996-12-05 | Electrical fuse |
DE69702719T DE69702719T2 (en) | 1996-12-05 | 1997-12-05 | ELECTRICAL FUSE |
PCT/EP1997/006807 WO1998025285A2 (en) | 1996-12-05 | 1997-12-05 | Electrical fuse |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69702719D1 DE69702719D1 (en) | 2000-09-07 |
DE69702719T2 true DE69702719T2 (en) | 2000-11-23 |
Family
ID=8032891
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE29621154U Expired - Lifetime DE29621154U1 (en) | 1996-12-05 | 1996-12-05 | Electrical fuse |
DE69702719T Expired - Lifetime DE69702719T2 (en) | 1996-12-05 | 1997-12-05 | ELECTRICAL FUSE |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE29621154U Expired - Lifetime DE29621154U1 (en) | 1996-12-05 | 1996-12-05 | Electrical fuse |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0943150B1 (en) |
JP (1) | JP2001505709A (en) |
CN (1) | CN1138295C (en) |
AT (1) | ATE195199T1 (en) |
DE (2) | DE29621154U1 (en) |
WO (1) | WO1998025285A2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016205691A1 (en) * | 2016-04-06 | 2017-10-12 | Tridonic Jennersdorf Gmbh | LED module in chip-on-board technology |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1150307B1 (en) | 2000-04-26 | 2008-10-22 | Littelfuse Ireland Development Company Limited | A thermally protected metal oxide varistor |
JP2001319803A (en) * | 2000-05-09 | 2001-11-16 | Marcon Electronics Co Ltd | Nonlinear voltage resistor |
JP4119159B2 (en) | 2002-04-25 | 2008-07-16 | タイコ エレクトロニクス レイケム株式会社 | Temperature protection element |
EP1912236A4 (en) * | 2005-08-04 | 2010-07-28 | Tyco Electronics Raychem Kk | Electrical composite device |
US8937524B2 (en) * | 2009-03-25 | 2015-01-20 | Littelfuse, Inc. | Solderless surface mount fuse |
DE102011056577C5 (en) * | 2011-12-19 | 2015-02-19 | Sma Solar Technology Ag | Circuit arrangement for suppressing a occurring during a switching arc |
KR20150106416A (en) * | 2013-01-11 | 2015-09-21 | 타이코 일렉트로닉스 저팬 지.케이. | Protection element |
EP3244436A1 (en) * | 2016-05-10 | 2017-11-15 | EBG Elektronische Bauelemente GmbH | High power resistor with resistor coating and fuse wire |
US10978267B2 (en) * | 2016-06-20 | 2021-04-13 | Eaton Intelligent Power Limited | High voltage power fuse including fatigue resistant fuse element and methods of making the same |
DE102016220058A1 (en) | 2016-10-14 | 2018-04-19 | Continental Automotive Gmbh | Circuit arrangement with a fuse, motor vehicle and method for producing the circuit arrangement |
CN107799501B (en) * | 2017-11-08 | 2020-01-10 | 电安科技(嘉兴)有限公司 | Fuse protected transient voltage suppressor |
DE202018101537U1 (en) * | 2018-03-20 | 2019-06-27 | Tridonic Jennersdorf Gmbh | Electronic module with automatic protection against excessive temperatures |
CN114730679B (en) * | 2019-11-21 | 2024-11-29 | 力特保险丝公司 | Circuit protection device with positive temperature coefficient device and spare fuse |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4413301A (en) * | 1980-04-21 | 1983-11-01 | Raychem Corporation | Circuit protection devices comprising PTC element |
DE8908139U1 (en) * | 1989-07-04 | 1989-10-12 | Siegert GmbH, 8501 Cadolzburg | Fuse element in thick-film technology components |
DE4143095C1 (en) * | 1991-12-27 | 1993-04-08 | Roederstein Spezialfabriken Fuer Bauelemente Der Elektronik Und Kondensatoren Der Starkstromtechnik Gmbh, 8300 Landshut, De | Electrical building block, for simplicity and reliability - comprises resistor in series with melt fuse and connection element forming protective wall section, fixed on substrate with silicone adhesive |
DE4219304C2 (en) * | 1992-06-12 | 1994-03-31 | Roederstein Kondensatoren | Reliable overcurrent protection component with a small footprint and simple construction |
DE4222278C1 (en) * | 1992-07-07 | 1994-03-31 | Roederstein Kondensatoren | Process for the manufacture of electrical thick film fuses |
WO1995035577A2 (en) * | 1994-06-22 | 1995-12-28 | Littelfuse, Inc. | Improved dual element circuit protection device |
JP3067011B2 (en) * | 1994-11-30 | 2000-07-17 | ソニーケミカル株式会社 | Protection element and method of manufacturing the same |
-
1996
- 1996-12-05 DE DE29621154U patent/DE29621154U1/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-12-05 CN CNB971803552A patent/CN1138295C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-12-05 AT AT97952885T patent/ATE195199T1/en not_active IP Right Cessation
- 1997-12-05 DE DE69702719T patent/DE69702719T2/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-12-05 JP JP52521198A patent/JP2001505709A/en active Pending
- 1997-12-05 WO PCT/EP1997/006807 patent/WO1998025285A2/en active IP Right Grant
- 1997-12-05 EP EP97952885A patent/EP0943150B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016205691A1 (en) * | 2016-04-06 | 2017-10-12 | Tridonic Jennersdorf Gmbh | LED module in chip-on-board technology |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1240050A (en) | 1999-12-29 |
JP2001505709A (en) | 2001-04-24 |
DE29621154U1 (en) | 1998-04-02 |
WO1998025285A2 (en) | 1998-06-11 |
WO1998025285A3 (en) | 1998-08-20 |
EP0943150B1 (en) | 2000-08-02 |
EP0943150A2 (en) | 1999-09-22 |
DE69702719D1 (en) | 2000-09-07 |
ATE195199T1 (en) | 2000-08-15 |
CN1138295C (en) | 2004-02-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69814880T2 (en) | ELECTRICAL SECURING ELEMENT | |
DE3785835T2 (en) | CHIP FUSE. | |
DE69702719T2 (en) | ELECTRICAL FUSE | |
DE69633848T2 (en) | PCB spark gap | |
DE19704097A1 (en) | Electrical fuse element | |
EP0634888B1 (en) | Plug-in unit, particularly relay module for motor vehicles | |
DE102010036909B3 (en) | Thermal overload protection device | |
DE2553643C3 (en) | Thick film hybrid circuit | |
DE3716391C2 (en) | ||
DE19605252B4 (en) | Surface mount micro-miniature fusible link | |
DE4444599A1 (en) | Subminiature surface mount circuit fuse | |
DE3609455A1 (en) | SUBMINIATURE FUSE | |
DE10137873C1 (en) | Electroceramic component with fuse provided by conductor piece melted upon application of overvoltage | |
DE102010063832B4 (en) | Circuit protection, circuit board and operating circuit for lamps with the circuit protection | |
EP0750452A1 (en) | Electronic power switch for motor vehicles | |
EP3087579B1 (en) | Fuse conductor, fuse protection, method for producing fuse protection, smd fuse protection and smd switch | |
DE2109760C2 (en) | Electrical fuse | |
DE2441517A1 (en) | HIGH VOLTAGE CERAMIC CAPACITOR | |
DE19523977A1 (en) | Microchip fuse | |
EP0829897B1 (en) | Electric fuse | |
DE19848823A1 (en) | Thermistor with negative temperature coefficient for electrical and electronic machine | |
EP0772217A1 (en) | Overcurrent fuse | |
EP1547113B1 (en) | Self-configuring component by means of arcing | |
EP0665560B1 (en) | Hybrid integrated circuit device | |
EP0557753B1 (en) | Protection device of an apparatus |