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(11) | EP 0 079 508 A2 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Verfahren zum Herstellen einer trägen Gerätesicherung |
| (57) Es handelt sich um ein Verfahren zum Herstellen einer trägen Gerätesicherung, bei
der ein Schmelzleiter elektrisch leitend mit Kontakten verbunden und und in einer
elektrisch isolierenden Anordnung eingeschlossen wird. Unter Anwendung eines mit Kunststoff
beschichteten Schmelzleiters aus unedlem legiertem oder unlegiertem Metall, wird die
Verbindung zwischen den Kontakten und dem Schmelzleiter durch Löten hergestellt, wobei
der der Lötwärme ausgesetzte Bereich des Schmelzleiters frei zugänglich gehalten wird.
Anschließend wird die im Lötbereich verbrannte bzw. verkohlte Kunststoffbeschichtung
des Schmelzleiters erneuert und abschließend die elektrisch isolierende Einschließung
vorgenommen. |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer trägen Gerätesicherung, bei der ein Schmelzleiter elektrisch leitend mit Kontakten verbunden und gegebenenfalls in einer elektrisch isolierenden Anordnung eingeschlossen wird.
[0002] Wenn die gewöhnlich aus Silber bzw. aus Silberlegierungen bestehenden Schmelzleiter von trägen Gerätesicherungen zwecks Einsparung des teuren Rohstoffs Silber durch Schmelzleiter aus unedlem Metall ersetzt werden, weisen solche Schmelzleiter eine hochgradige Korrosionsanfälligkeit sowie eine für die meisten Anwendungsfälle ungeeignete Abschaltcharakteristik auf. Eine Ummantelung bzw. Beschichtung eines aus unedlem legiertem oder unlegiertem Metall bestehenden Schmelzleiters mit Kunststoff, beispielsweise mit Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid oder auch mit Polyäthylen, kann einen Korrosionsschutz und eine träge Abschaltcharakteristik bewirken. Die Verarbeitung elnes kunststoffbeschichteten Schmelzleiters bereitet jedoch Schwierigkeiten, weil die Kunststoffummantelung bei der Herstellung der Verbindung zwischen dem Schmelzleiter und den Kontakten beschädigt oder verbrannt wird, beispielsweise bei Lötverbindungen. Der Schmelzleiter reagiert nämlich in den Bereichen, in denen der Kunststoffmantel fehlt oder verkohlt ist, wie ein von vornherein blanker Schmelzleiter, was die Korrosionsanfälligkeit betrifft.
[0003] Beschädigungen des Kunststoffmantels sind beispielsweise nicht vermeidbar bei der Herstellung von Gerätesicherungen, bei denen der Schmelzleiter in einem Glas-oder Keramikröhrchen angeordnet und dieses an beiden Enden mit Kontaktkappen verschlossen wird, wobei die Enden des Schmelzleiters zur Herstellung der notwendigen elektrischen Verbindung zu den Kontaktkappen jeweils in eine Lotschicht eingebettet werden. Denn beim Erhitzen des Lots verbrennt oder verkohlt die Kunststoffschicht im Bereich der Lötstelle des Schmelzleiters.
[0004] Es besteht daher die Aufgabe, Gerätesicherungen mit kunststoffbeschichteten Schmelzleitern aus unedlem Metall oder dessen Legierungen so herzustellen, daß die Kunststoffbeschichtung als Korrosionsschutz und als Mittel zur Erzielung einer reproduzierbaren vorgegebenen Abschaltcharakteristik erhalten bleibt.
[0005] Es besteht die Möglichkeit, zur Lösung dieser Aufgabe neue Schmelzeinsätze bzw. Schmelzsicherungen für Geräte zu entwickeln, bei denen sich der kunststoffbeschichtete Schmelzleiter ohne Beschädigung seiner Kunststoffbeschichtung elektrisch leitend an die Sicherungskontakte anschließen läßt. Die Erfindung bezweckt indessen Verfahren, die die Beibehaltung bisher üblicher Gerätesicherungsarten mit träger Abschaltcharakteristik oder die Herstellung neuer Gerätesicherungsarten für neue Anwendungsbereiche zulassen.
[0006] Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird daher erfindungsgemäß ein Verfahren zum Herstellen einer trägen Gerätesicherung, bei der ein Schmelzleiter elektrisch leitend mit Kontakten verbunden und in einer elektrisch isolierenden Anordnung eingeschlossen wird, vorgesehen, wobei bei Anwendung eines mit Kunststoff beschichteten Schmelzleiters aus unedlem legiertem oder unlegiertem Metall die Verbindung zwischen den Kontakten und dem Schmelzleiter durch Löten hergestellt, hierbei mindestens der der Lötwärme ausgesetzte Bereich des Schmelzleiters frei zugänglich gehalten, anschließend die im Lötbereich verbrante bzw. verkohlte Kunststoffbeschichtung des Schmelzleiters erneuert und abschließend die elektrisch isolierende Einschließung vorgenommen wird.
[0007] Dieses Verfahren läßt sich beispielsweise bei der Herstellung von sogenannten Kleinstsicherungen anwenden, bei denen zwei Kontaktstifte einen Sockel im Abstand voneinander durchdringen und an ihren oberen Enden durch einen Schmelzleiter überbrückt sind. Zur Bildung einer elektrisch isolierenden Anordnung wird eine Haube auf dem Sockel befestigt,.unter der die den Schmelzleiter tragenden Kontaktstifte angeordnet sind. Wenn hierfür ein drahtförmiger Schmelzleiter aus unedlem legiertem oder unlegiertem Metall verwendet wird, werden dessen Enden an den Enden der Kontaktstifte verlötet. Anschließend wird die im Lötbereich verbrannte bzw. verkohlte Kunststoffbeschichtung des Schmelzleiters erneuert, beispielsweise durch bloße Anwendung eines Kunststofftropfens. So bleibt die Korrosionsbeständigkeit des Schmelzleiters erhalten. Erst wenn die Anordnung aus Schmelzleiter und Kontaktstiften mängelfrei hergestellt ist, wird die Isolierkappe fest mit dem Sockel verbunden.
[0008] Nach einer anderen Lösung der gestellten Aufgabe ist ein Verfahren zur Herstellung einer trägen Gerätesicherung vorgesehen, bei der ein Schmelzleiter elektrisch leitend mit Kontakten verbunden wird, wobei bei Verwendung eines mit Kunststoff beschichteten Schmelzleiters aus unedlem legiertem oder unlegiertem Metall im Abstand voneinander angeordnete Kontakte aus elektrisch leitendem Material in Dickfilmtechnik auf ein Substrat aus Isoliermaterial aufgetragen werden, anschließend ein die Kontakte überbrückender und diese elektrisch leitend teilweise überdeckender Schmelzleiterfilm vorgegebener Abmessungen aus unedlem Metall aufgebracht wird und der Schmelzleiterfilm mit einem Kunststofffilm beschichtet wird. Sehr vorteilhaft ist ein weiterer Verfahrensschritt, wonach der Schmelzleiterfilm mit einer Engstelle in der Verbindung der Kontakte versehen wird.
[0009] Bei einer so hergestellten Sicherung ergeben sich vielerlei Vorteile. Die Korrosionsbeständigkeit und die vorgegebene träge Abschaltcharakteristik des kunststoffbeschichteten Schmelzleiterfilms können keinen Schaden beim Verbinden des Schmelzleiters mit den Kontakten nehmen, weil der Schmelzleiterfilm erst mit dem Kunststoffilm beschichtet wird, wenn bereits eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Schmelzleiterfilm und den Kontakten besteht.
[0010] Infolge der angewandten Beschichtungstechnik sind ohne weiteres relativ großflächige Schmelzleiterfilme herzustellen, die in der vorgegebenen Weise durchschmelzen, ohne daß zunächst die Oberfläche der Schmelzleiterschicht verzundert und wie eine Schutzhülle wirkt, so daß der Schmelzleiter lediglich glüht, jedoch nicht durchschmilzt, wie bei drahtförmigen Schmelzleitern von relativ großem Durchmesser zu beobachten ist. Ein günstiges Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, wie es dünnen Dräthe eigen ist, läßt sich bei filmweiser Beschichtung sehr leicht erreichen.
[0011] Auch bei geringen Überströmen wird in Folge der vorgesehenen Engstelle, zweckmäßig in mittiger Lage zwischen den Kontakten, eine zuverlässige Abschaltung im Überlastfall erreicht.
[0012] Schließlich wirkt der Kunststoff auch als willkommenes Löschmittel, damit entstehende Lichtbogen rasch unterdrückt werden. Für die Entstehung von Gasen mit Löscheigenschaften während der starken Erhitzung des Kunststoffilms ist jedoch Voraussetzung, daß keine leitenden Gase, die zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens beitragen könnten, entstehen, sondern ausschließlich nicht-ionisierte Dämpfe sind Voraussetzung für zuverlässige Löscheigenschaften. Im übrigen wird hierdurch ein hohes Abschaltvermögen erreicht.
[0013] Schließlich übernimmt der als letzte Schicht aufgebrachte Kunststoffilm die Rolle einer Schutzschicht gegen mechanische Beschädigungen, und insofern soll sich der Kunststoffilm auch mindestens teilweise über die Kontakte erstrecken, soweit deren Flächen nicht für den elektrischen Anschluß gebraucht werden.
[0014] Das vorstehend beschriebene Verfahren umgeht die Schwierigkeiten der schlechten Lötbarkeit eines mit Kunststoff beschichteten Schmelzleiters aus unedlem Metall und ist somit überall dort vorzuziehen, wo derartige Schicht- oder Chipsicherungen anwendbar sind.
[0015] Eine träge Gerätesicherung mit Schichtaufbau ist Bestandteil der Erfindung, auch wenn ein anderes als das vorbeschriebene Verfahren zur Anwendung kommt, solange folgender Schichtaufbau hergestellt wird:
Substrat,
Kontakte jeweils als Film, einander im Abstand gegenüberliegend,
Schmelzleiterfilm aus unedlem legiertem oder unlegiertem Metall, gegebenenfalls mit Engstelle,
in jedem Fall die Kontakte elektrisch leitend überbrückend,
Kunststoffilm mindestens den Schmelzleiterfilm überdeckend.
[0016] Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäß hergestellten Kleinstsicherung;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine ebenfalls erfindungsgemäß, jedoch mit Schichtaufbau in Dickfilmtechnik hergestellte träge Gerätesicherung;
Fig. 3 eine Seitenansicht zur Fig. 2.
[0017] Bei der mit 1 bezeichneten Kleinstsicherung von Fig. 1 erstrecken sich durch einen Sockel 2 aus Isoliermaterial , auf den eine ebenfalls aus Isoliermaterial bestehende Haube 3 aufsteckbar ist, in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise zwei Kontaktstifte 4. Vom oberen längsgeschlitzten Ende jedes Kontaktstifts 4 erstreckt sich ein abgewinkelter Schenkel 7 in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise nach innen, während der andere Schenkel 8 als Distanzhalter an der Haube 3 anliegt.
[0018] Ein drahtförmiger aus unedlem Metall bestehender Schmelzleiter 6 mit einer Kunststoffbeschichtung ist jeweils mittels einer Lotperle 5 endseitig mit den Kontaktschenkeln 7 verbunden. Mittels einer Kunststoffperle 9 ist nach dem Befestigen des Schmelzleiters 6 mittels Lot 5 der Lötbereich, in dem die Kunststoffbeschichtung des Schmelzleiters 6 verbrannt bzw. verkohlt ist, wieder verschlossen worden, so daß der Schmelzleiter 6 wieder durchgehend kunststoffbeschichtet ist.
[0019] Durch Anwendung von Dickfilmtechnik ist das zweite Ausführungsbeispiel einer trägen Gerätesicherung in Form einer Chipsicherung 1a nach Fig. 2 und 3 hergestellt worden. Ein aus Isoliermaterial bestehendes Substrat 10 ist zur Ausbildung von zwei im Abstand voneinander angeordneten Kontakten 11 in entsprechenden Abmessungen mit elektrisch leitfähigem Material beschichtet worden. Anschließend ist ein Schmelzleiterfilm 12 aus unedlem Metall mit einer Engstelle 13 aufgebracht worden. Den Abschluß bildet ein Kunststoffilm 14, der zumindest den Schmelzleiterfilm 12, im vorliegenden Fall ein über den Schmelzleiterfilm 12 hinausgehendes Feld in der Mitte dieser Chipsicherung 1a unter Freilassung endseitiger Flächen der Kontakte 11 zur Herstellung elektrischer Anschlüsse bedeckt.
[0020] Bei Erreichung von Abschaltbedingungen, also bei hohen Über- oder Kurzschlußströmen sowie bei länger anhaltenden Überströmen, reagieren derartige aus legierten oder unlegierten unedlen Metallen bestehenden und mit Kunststoff beschichteten Schmelzleiter wie der Schmelzleiter 6 oder der Schmelzleiterfilm 12 an der Engstelle 13 folgendermaßen. Besteht das unedle Metall aus Eisen und der Kunststoff aus Polyvinylchlorid, zersetzt sich die Polyvinylchloridbeschichtung, wenn sich der Schmelzleiter erwärmt. Der dabei freiwerdende Chlorwasserstoff bzw. das Chlor reagiert mit dem Schmelzleiter unter Bildung von Eisenchloriden, so daß der metallische Querschnitt des Schmelzleiters abnimmt, bis er schließlich durchschmilzt.
[0021] Statt Eisen kann auch Zink oder insbesondere Aluminium oder deren Legierungen verwendet werden, Aluminium insbesondere wegen seines niedrigen Schmelzpunktes. Denn es ist zu vermeiden, daß der Schmelzleiter lediglich heiß wird und möglicherweise glüht, ohne durchzuschmelzen.
[0022] Als Kunststoff kann auch Polyvinylidenchlorid verwendet werden, das sich erst bei höheren Temperaturen zersetzt als Polyvinylchlorid. Auch Schmelzleiter auf Aluminium-oder Zinkbasis mit einer Polyäthylenumhüllung kommen in Frage, je nach gewünschter träger Abschaltcharakteristik.
[0023] Grundsätzlich wird bei der Herstellung erfindungsgemäßer Sicherungen bevorzugt, und hierin liegt ein alternatives Verfahren zu dem in Figur 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel, daß nämlich der unedle Schmelzleiter nackt, also ohne vorherige Kunststoffumhüllung oder Kunststoffbeschichtung, mit den Kontakten verbunden, also beispielsweise auf die Kontaktstifte aufgelötet wird, um erst anschließend die Kunststoffumhüllung bzw. Kunststoffbeschichtung des Schmelzleiters einschließlich etwaiger Lötstellen vorzunehmen. Die Beschichtung kann in üblicher Weise beispielsweise mittels eines flüssigen Kunststoffs oder unter Verwendung einer Pulverbeschichtung erfolgen. Dieses Verfahren gilt beispielsweise für die Herstellung des in Figur 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiels.
1. Verfahren zum Herstellen einer trägen Gerätesicherung, bei der ein Schmelzleiter
elektrisch leitend mit Kontakten verbunden und in einer elektrisch isolierenden Anordnung
eingeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den Kontakten
und dem Schmelzleiter, der mit Kunststoff beschichtet ist und aus unedlem legiertem
oder unlegiertem Metall besteht, durch Löten hergestellt, hierbei mindestens der der
Lötwärme ausgesetzte Bereich des Schmelzleiters frei zugänglich gehalten, anschließend
die im Lötbereich verbrannte bzw. verkohlte Kunststoffbeschichtung des Schmelzleiters
erneuert und abschließend die elektrisch isolierende Einschließung vorgenommen wird.
2. Verfahren zum Herstellen einer trägen Gerätesicherung, bei der ein mit Kunststoff
beschichteter Schmelzleiter aus unedlem legiertem oder unlegiertem Metall elektrisch
leitend mit Kontakten verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand voneinander
angeordnete Kontakte aus elektrisch leitfähigem Material in Dickfilmtechnik auf ein
Substrat aus Isoliermaterial aufgetragen werden, anschließend ein die Kontakte überbrückender
und diese elektrisch leitend teilweise überdeckender Schmelzleiterfilm vorgegebener
Abmessungen aus unedlem legiertem oder unlegiertem Metall aufgebracht wird und der
Schmelzleiterfilm mit einem Kunststoffilm beschichtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzleiterfilm mit
einer Engstelle in der Verbindung der Kontakte versehen wird.
4. Träge Gerätesicherung mit folgendem Schichtaufbau:
Substrat aus Isoliermaterial,
Kontakte aus elektrisch leitfähigem Material jeweils als Film sowie einander im Abstand gegenüberliegend,
Schmelzleiterfilm aus legiertem oder unlegiertem unedlem Metall, gegebenenfalls mit Engstelle, sowie Kontakte elektrisch leitend überbrückend, Kunststoffilm mindestens den Schmelzleiterfilm überdeckend.