DE112010004559T5

DE112010004559T5 - Schaltungsschutzvorrichtung

Info

Publication number: DE112010004559T5
Application number: DE112010004559T
Authority: DE
Inventors: Todd G. Dietsch; Olga Spaldon-Stewart; Stephen Whitney
Original assignee: Littelfuse Inc
Current assignee: Littelfuse Inc
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2012-11-15
Also published as: WO2011066433A1; TW201135790A; JP5992596B2; TWI493587B; CN102714116B; CN102714116A; JP5844272B2; US20130335187A1; JP2013512538A; US8531263B2; KR20120116919A; JP2016026379A; KR101760966B1; US9401257B2; US20110121936A1

Abstract

Eine Schaltungsschutzvorrichtung enthält eine leitende Schicht, die mit ersten und zweiten Anschlüssen verbunden ist. Eine Feder ist elektrisch mit dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss verbunden. Wenn ein Überspannungs- oder Übertemperaturzustand innerhalb einer Ladeschaltung auftritt, schmelzen ein oder mehrere wärmeerzeugende Widerstandselemente einem oder mehreren der Enden der Feder zugeordnetes Material, wodurch die Feder freigegeben wird, um einen Leerlauf zu erzeugen.

Description

Hindergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf das Gebiet der Schaltungsschutzvorrichtungen. Spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Schutzvorrichtung, die in einem Überspannungs- oder Übertemperaturzustand Wärme erzeugt, die Verbindungen zu einer Feder schmilzt, die dann die Erzeugung eines Leerlaufs bewirkt, wodurch eine Leistungsquelle und eine damit verbundene Schaltungsanordnung geschützt werden.
Erörterung des Stands der Technik
Vorrichtungen zum Überspannungs- und Übertemperaturschutz verwenden Temperatursicherungen, die während eines anormalen Zustands schmelzen können, um einen Leerlauf zu formen. Diese Schutzvorrichtungen können zwischen zum Beispiel einem Ladegerät und einer Vielzahl von aufladbaren Batteriezellen (z. B. Lithium-Ionen-Batterien) angeordnet sein. Wenn eine Spannung größer als die Schwellenspannung an die Erfassungs- und Auslöseschaltungsanordnung angelegt wird, fließt Strom durch wärmeerzeugende Elemente, was dazu führt, dass eine oder mehr Temperatursicherungen schmelzen. Wenn die Sicherungen geschmolzen sind, wird ein Leerlauf erzeugt, der den Überspannungszustand daran hindert, die Batteriezellen zu beschädigen. Bei einer anderen Art von Schutzvorrichtung wird eine Wärmeabschaltfunktionalität verwendet, um die Leistungsquelle, z. B. Batteriezellen, zu schützen. Wenn die Temperatur der Zellen einen bestimmten Schwellenpegel überschreitet, schmelzen eine oder mehrere Temperatursicherungen, was einen Leerlauf erzeugt, wodurch die Ladevorrichtung von den Batteriezellen getrennt wird. Die Wärmekopplung zwischen den Zellen dort, wo der Übertemperaturzustand herrscht, und den Temperatursicherungen kann aber nicht ausreichend sein, um eine geeignete Reaktionszeit zu gewährleisten, was zu einem Zustand des thermischen Durchgehens führt. Daher gibt es einen Bedarf, eine Schutzvorrichtung zu liefern, die konfiguriert ist, zu einer ausreichend schnellen Reaktion zu führen, um die Batteriezellen zu schützen.
Kurzfassung der Erfindung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind auf eine Schutzvorrichtung gerichtet, die zwischen einem Ladegerät und einer oder mehreren zu ladenden Batteriezellen angeordnet ist. In einem Ausführungsbeispiel enthält eine Schutzvorrichtung eine elektrisch leitende Feder, ein Paar niedrigschmelzender Bauteile und eines oder mehrere wärmeerzeugende Widerstandselemente, die auf einem Substrat angeordnet sind. Die elektrisch leitende Feder hat ein erstes Ende, das mit einem ersten Bauteil des Paars von niedrigschmelzenden Bauteile verbunden ist, und ein zweites Ende, das mit einem zweiten Bauteil des Paars von niedrigschmelzenden Bauteilen verbunden ist. Die niedrigschmelzenden Bauteile können Lötverbindungen sein, die durch die von den Widerstandselementen erzeugte Wärme schmelzen. Wenn mindestens eine der Lötverbindungen als Reaktion auf einen durch einen Überspannungs- oder Übertemperaturzustand erzeugten Strom ausreichend schmilzt, reißt das entsprechende Ende der Feder, was die zwischen den Lötverbindungen und der Feder geformten Schaltung öffnet, wodurch ein Leerlauf erzeugt wird.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält eine Schutzvorrichtung ein Substrat, eine leitende Schicht, ein Widerstandselement, ein leitendes Pad, eine Diffusionsschicht und eine Glasschicht. Die leitende Schicht ist auf dem Substrat angeordnet und hat mindestens einen ersten und einen zweiten Anschluss. Das Widerstandselement ist zumindest teilweise auf der leitenden Schicht angeordnet. Das leitende Pad ist über dem Widerstandselement angeordnet. Die Diffusionsschicht ist über dem leitenden Pad angeordnet. Die Glasschicht ist über der Diffusionsschicht angeordnet, wobei, wenn ein anormaler Schaltungszustand auftritt, Wärme vom Widerstandselement erzeugt wird, die dazu führt, dass ein Teil der Diffusionsschicht in die Glasschicht diffundiert, um einen Leerlauf zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss zu erzeugen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält eine Schutzvorrichtung ein Substrat; eine auf dem Substrat angeordnete leitende Schicht, wobei die leitende Schicht mindestens einen ersten und einen zweiten Anschluss hat; ein Widerstandselement ist zumindest teilweise auf der leitenden Schicht angeordnet; ein leitendes Pad ist über dem Widerstandselement angeordnet; eine Temperatursicherungsschicht ist über dem leitenden Pad angeordnet; und eine Heißschmelzkleber(HMA)-Schicht ist über der Temperatursicherungsschicht angeordnet, wobei, wenn ein anormaler Schaltungszustand auftritt, Wärme vom Widerstandselement erzeugt wird, was dazu führt, dass ein Teil der HMA-Schicht die Temperatursicherungsschicht absorbiert, um einen Leerlauf zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss zu erzeugen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die 1A–1K veranschaulichen Schichten einer Schutzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Die 2A–2I veranschaulichen Schichten einer Schutzvorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform der vonliegenden Offenbarung.
Die 3A–3H veranschaulichen Schichten einer Schutzvorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform der vonliegenden Offenbarung.
Die 4A–4G veranschaulichen Schichten einer Schutzvorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform der vonliegenden Offenbarung.
Die 5A–5G veranschaulichen Schichten einer Schutzvorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
6 veranschaulicht eine Draufsicht einer beispielhaften Abdeckung einer Schutzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vonliegenden Offenbarung.
Beschreibung von Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird nun ausführlicher unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. Diese Erfindung kann aber in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden und sollte nicht als auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt ausgelegt werden. Diese Ausführungsformen werden eher geliefert, damit diese Offenbarung umfassend und vollständig ist und dem Fachmann den Schutzumfang der Erfindung ganz vermittelt. In den Zeichnungen beziehen gleiche Bezugszeichen sich durchgehend auf gleiche Elemente.
In der nachfolgenden Beschreibung und/oder den Ansprüchen können die Begriffe ”auf”, ”überlagernd”, ”angeordnet auf” und ”oberhalb” verwendet werden, um anzugeben, dass zwei oder mehr Elemente in direktem physikalischem Kontakt miteinander sind. ”Auf”, ”überlagernd”, ”angeordnet auf” und ”oberhalb” können aber auch bedeuten, dass zwei oder mehr Elemente nicht in direktem Kontakt miteinander sind. Zum Beispiel kann ”oberhalb” bedeuten, dass ein Element sich über einem anderen Element, aber nicht in Kontakt damit befindet, und dass ein weiteres Element oder Elemente zwischen den zwei Elementen angeordnet sein können. Weiter kann der Begriff ”und/oder” ”und” bedeuten, er kann ”oder” bedeuten, er kann ”Exklusiv-Oder” bedeuten, er kann ”ein” bedeuten, er kann ”mehrere, aber nicht alle” bedeuten, er kann ”kein” und/oder ”beide” bedeuten, obwohl der Schutzumfang des beanspruchten Gegenstands in diesem Zusammenhang nicht begrenzt ist.
Die 1A–1K veranschaulichen eine Schaltungsschutzvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Eine erste Schicht 12 wird von metallisierten Leiterbahnen 22, 24 und einem ersten Anschluss 20 ₁, einem zweiten Anschluss 20 ₂, einem dritten Anschluss 20 ₃ und einem vierten Anschluss 20 ₄ definiert, die auf dem Substrat 15 angeordnet sind. Die metallisierte Leiterbahn 22 enthält das Pad 21. Der erste Anschluss 20 ₁ und der zweite Anschluss 20 ₂ werden verwendet, um die Schutzvorrichtung 10 zwischen einer Ladungsquelle und einer zu schützenden Vorrichtung zu verbinden, zum Beispiel mehreren Batteriezellen. Der dritte Anschluss 20 ₃ ist mit der Leiterbahn 24 verbunden und liefert eine elektrische Verbindung mit einer Steuerschaltung (z. B. eine Abtastschaltung und ein Transistor), die ein Überspannungs- oder Übertemperatursignal an die Schutzvorrichtung 10 liefert.
1B veranschaulicht ein erstes Widerstandselement 32 und ein zweites Widerstandselement 34, die auf und zwischen den Leiterbahnen 22 und 24 angeordnet sind. Alternativ kann ein einziges Widerstandselement, das sich zwischen den Bahnen erstreckt, verwendet werden, oder nur ein Widerstandselement kann verwendet werden, um genug Wärme zu erzeugen, um mindestens eine Lötverbindung zu schmelzen, wie nachfolgend beschrieben wird. Alternative Geometrien für die Widerstandselemente 32 und 34 können verändert werden, um eine Robustheit gegenüber der an sie angelegten Spannung zu liefern. Diese Geometrien sollen Wärme an die Lötpads 46, 47 für eine längere Zeit liefern, wenn nötig, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird.
1C veranschaulicht eine auf dem Substrat 15 angeordnete dielektrische Schicht 35, die die Widerstandselemente 32 und 34 bedeckt. Eine Öffnung 36 ist durch die dielektrische Schicht 35 geformt, um eine Verbindungseinrichtung zur Leiterbahn 22 zu liefern. Die dielektrische Schicht 35 kann zum Beispiel ein Glas sein, das eine gewünschte Wärmeleitfähigkeit hat, um es zu ermöglichen, dass die von den Widerständen 32, 34 erzeugte Wärme durch es hindurch geht.
1D veranschaulicht ein erstes leitendes Pad 42, das auf der dielektrischen Schicht 35 über dem ersten Widerstandselement 32 angeordnet ist, und ein zweites leitendes Pad 44, das auf der dielektrischen Schicht 35 über dem zweiten Widerstandselement 34 angeordnet ist. Das erste leitende Pad 42 formt eine Verbindung mit dem ersten Anschluss 20 ₁, und das zweite leitende Pad 44 formt eine Verbindung mit dem zweiten Anschluss 20 ₂.
1E veranschaulicht eine dielektrische Schicht 45, zum Beispiel Glas, die teilweise über den leitenden Pads 42, 44 und der Öffnung 36 angeordnet ist, was zu exponierten Teilen der darunterliegenden leitenden Pads führt, die zu Lötverbindungspads 46, 47 und 48 werden. Ein niedrigschmelzendes Lötmittel ist auf den Lötpads 46, 47 und 48 angeordnet. Das Pad 48 wird verwendet, um während eines anormalen Schaltungszustands über den Anschluss 20 ₃ Strom von einer Feder (in 1F gezeigt) zu einer Steuerschaltung zu leiten, wie nachfolgend erörtert wird.
1F veranschaulicht eine allgemein ”U”-förmige flache Feder 50 mit einem Paar von Seiten 50 ₁, 50 ₂, die sich von einem Scheitelteil 51 erstrecken. Die jeweiligen Enden der Seiten 50 ₁, 50 ₂ sind mit den Lötpads 46 und 47 unter Verwendung von Lötmittel 46', 47' verbunden, und der Scheitel 51 ist an das Lötpad 48 gelötet. Die Feder 50 kann zum Beispiel aus versilbertem Hartstahl, einem Legierungsmaterial mit Formgedächtnis, oder einem ähnlichen leitenden Material hergestellt sein, und kann natürlich andere Konfigurationen haben. Eine Kunststoffabdeckung (wie in 6 gezeigt) ist über der Schaltungsschutzvorrichtung 10 angeordnet und über die Leiste 59 um den Umfang des Substrats 12 geklebt.
1G ist eine schematische Ansicht der Schutzvorrichtung 10 einschließlich der Widerstandselemente 32, 34, des niedrigschmelzenden Lötmaterials 46', 47' und des ersten Anschlusses 20 ₁, des zweiten Anschlusses 20 ₂ und des dritten Anschlusses 20 ₃. Die Stelle der Lötpads 46 und 47 (und folglich der Widerstandselemente 32 und 34) kann weiter zum Scheitelteil 51 der Feder 50 entlang der Federseiten 50 ₁ und/oder 50 ₂ angeordnet sein. Dies kann verwendet werden, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen, wenn die gelöteten Verbindungen 46' und 47' schmelzen, was dazu führt, dass die Feder 50 einen Leerlauf erzeugt. Zusätzlich kann die Geometrie der Lötpads 46, 47 (und 48) verändert werden, um den Flächenbereich zu vergrößern, wenn mehr Lötmittel benötigt wird, um die Feder 50 in Stellung zu halten. Weiter können mehr als ein Lötpad 46, 47 mit jeder Federseite 50 ₁, 50 ₂ verbunden sein. Insbesondere kann die Federseite 50 ₁ das Pad 46 sowie ein weiteres Pad enthalten, das zwischen dem Pad 46 und dem Pad 48 am Scheitel der Feder 50 angeordnet ist. Desgleichen kann die Federseite 50 ₂ das Pad 47 und ein weiteres Pad enthalten, das zwischen dem Pad 47 und dem Pad 48 am Scheitel der Feder 50 angeordnet ist. Folglich würden zusätzliche gelötete Verbindungen auch mit jedem zusätzlichen Pad und dem zugeordneten Widerstandselement (z. B. das Widerstandselement 32 für das Pad 46) verwendet, oder ein zusätzliches Widerstandselement würde verwendet, um die gelötete Verbindung zu schmelzen.
1H ist eine Draufsicht auf die verschiedenen Schichten der Schutzvorrichtung 10, die schattiert auf dem Substrat 12 angeordnet gezeigt sind, und auf den zugeordneten Stromfluss in einem normalen leitenden Zustand. Während des Normalbetriebs fließt Strom (wie durch die durchgezogenen Pfeile angezeigt) vom Anschluss 20 ₁ zum Anschluss 20 ₂ der zu schützenden Vorrichtung.
Wie in 1I gezeigt, schließt eine mit dem Anschluss 20 ₃ verbundene Steuerschaltung (nicht gezeigt) die Schaltung und zieht Strom von der Feder 50 über den leitenden Pfad 22 ab, wenn ein Überspannungs- oder Übertemperaturzustand erfasst wird. Dieser Strom (durch die gestrichelten Pfeile angezeigt) fließt durch die Widerstände 32 und 34, was Wärme erzeugt und eine oder mehr der gelöteten Verbindungen 46' und/oder 47' über die leitenden Pads 42 und 44 schmilzt. Das verwendete Lötmaterial kann ein Flussmittel enthalten, das die Oxidierung der Fläche des Lötmittels verhindert, wenn es schmilzt, was sonst dazu führen könnte, dass das Lötmittel während des Federbetriebs verschmiert oder gezogen wird. Das Schmelzen einer oder mehrerer der Lötverbindungen lässt mindestens eine der Seiten 50 ₁ und/oder 50 ₂ der Feder 50 zuschnappen. Dies erzeugt einen Leerlauf zwischen der Ladungsquelle und der zu schützenden Vorrichtung.
1J veranschaulicht die Feder 50, nachdem der anormale Schaltungszustand aufgetreten ist, basierend auf dem Schmelzen beider Lötstellen 46', 47' durch die Erwärmung der Widerstandselemente 32 und 34. Wenn eine Konfiguration mit nur einem Widerstand verwendet wird, wobei der Widerstand sich unter den Lötpads 46 und 47 erstreckt, arbeitet die Schutzvorrichtung natürlich in ähnlicher Weise. Auf diese Weise verwendet die Schutzvorrichtung 10 eine innerhalb einer Vielzahl von Schichten angeordnete Feder, die einen Leerlauf erzeugt, wenn ein unerwünschter elektrischer oder thermischer Zustand innerhalb einer Batterie oder einer Ladeschaltung auftritt. In einer alternativen Ausführungsform kann nur eine der Federseiten (z. B. 50 ₁) verschoben werden, und die andere Federseite (z. B. 50 ₂) ist ortfest oder in Stellung gehalten. Die gleichen Lötpads und Lötmaterial können verwendet werden, um die ortsfeste Federseite in Stellung zu halten, da kein Widerstandselement unter dem Lötpad angeordnet sein kann, wodurch das Erwärmen des Lötmaterials vermieden wird.
Alternativ (wie in 1K gezeigt) kann die Schutzvorrichtung 10 einen größeren stromführenden Shunt 80 enthalten, der zwischen den Enden der Feder 50 verbunden ist. Unter normalen Lade- und Entladebedingungen führt der Shunt 80 den größten Teil des Stroms, was die Verwendung von Federlegierungen mit höherem elektrischem Widerstand aber verbesserten Federeigenschaften erlaubt. Wenn ein Überspannungs- oder Übertemperaturzustand auftritt, erwärmen sich die Widerstandselemente 32 und 34, was die Feder zwingt, den Kontakt mit mindestens einem der Lötpads 46 und 47 zu verlieren, wodurch der Shunt zusammengedrückt wird, um einen Leerlauf zu erzeugen.
Die 2A–2J veranschaulichen eine Schaltungsschutzvorrichtung 10' gemäß der vorliegenden Offenbarung. Eine erste Schicht 12 wird durch metallisierte Leiterbahnen 22, 24 und einen ersten Anschluss 20 ₁, einen zweiten Anschluss 20 ₂, einen dritten Anschluss 20 ₃ und einen vierten Anschluss 20 ₄ definiert, die auf dem Substrat 15 angeordnet sind. Die metallisierte Leiterbahn 22 enthält das Pad 21. Der erste Anschluss 20 ₁ und der zweite Anschluss 20 ₂ werden verwendet, um die Schutzvorrichtung 10' zwischen einer Ladungsquelle und einer zu schützenden Vorrichtung zu verbinden, zum Beispiel einer oder mehreren Batteriezellen. Der dritte Anschluss 20 ₃ ist mit der Leiterbahn 24 verbunden und liefert eine elektrische Verbindung mit einer Steuerschaltung (z. B. Transistor), die ein Überspannungssignal an die Schutzvorrichtung 10' liefert.
2B veranschaulicht ein erstes Widerstandselement 32 und ein zweites Widerstandselement 34, die auf und zwischen den Leiterbahnen 22 und 24 angeordnet sind. Alternativ kann ein einziger Widerstand verwendet werden, der sich zwischen den Bahnen erstreckt, oder nur ein Widerstand kann genutzt werden, um genug Wärme zu erzeugen, um mindestens eine Lötverbindung zu schmelzen, die mit einer Feder verbunden ist, wie nachfolgend beschrieben wird.
2C veranschaulicht eine auf dem Substrat 15 angeordnete dielektrische Schicht 35, die die Widerstandselemente 32 und 34 bedeckt. Eine Öffnung 36 ist durch die dielektrische Schicht 35 geformt, um eine Verbindungseinrichtung zur Leiterbahn 22 zu liefern. Die dielektrische Schicht 35 kann zum Beispiel Glas sein, das eine gewünschte Wärmeleitfähigkeit hat, um es der von den Widerständen 32, 34 erzeugten Wärme zu erlauben, durch es hindurch zu gehen.
2D veranschaulicht ein erstes leitendes Pad 42, das auf der dielektrischen Schicht 35 über dem ersten Widerstandselement 32 angeordnet ist, und ein zweites leitendes Pad 44, das auf der dielektrischen Schicht 35 angeordnet ist. Das erste leitende Pad 42 formt eine Verbindung mit dem ersten Anschluss 20 ₁, und das zweite leitende Pad 44 formt eine Verbindung mit dem zweiten Anschluss 20 ₂.
2E veranschaulicht eine dielektrische Schicht 45, zum Beispiel Glas, die teilweise über den leitenden Pads 42, 44 und der Öffnung 36 angeordnet ist, was zu exponierten Teilen der darunterliegenden leitenden Pads führt, die zu Lötverbindungspads 46, 47 und 48 werden. Ein niedrigschmelzendes Lötmittel wird auf den Lötpads 46, 47 und 48 angeordnet. Das Pad 48 wird verwendet, um während eines anormalen Schaltungszustands Strom von einer Feder (in 2F gezeigt) über den Anschluss 20 ₃ zu einer Steuerschaltung zu leiten, wie nachfolgend erörtert wird.
2F veranschaulicht eine allgemein ”V”-förmige Blattfeder 70 mit einem Paar von Seiten 70 ₁, 70 ₂, die sich von einem Scheitelteil 71 erstrecken. Die jeweiligen Enden 72, 74 der Seiten 70 ₁, 70 ₂ sind mit den Lötpads 46 und 47 über Lötmittel 46', 47' verbunden, und der Scheitel ist an das Lötpad 48 gelötet. Die Feder 70 kann zum Beispiel aus versilbertem Hartstahl, einem Legierungsmaterial mit Formgedächtnis oder einem ähnlichen leitenden Material hergestellt sein und kann natürlich alternative Geometrien haben, die mit jeweiligen Lötpads verbunden sind. Eine Kunststoffabdeckung ist über der Schaltungsschutzvorrichtung 10' angeordnet und über die Leiste 59 um den Umfang des Substrats 12 geklebt. 2G ist eine schematische Ansicht der Schutzvorrichtung 10' einschließlich der Widerstandselemente 32, 34, des Lötmaterials 46', 47' und des ersten Anschlusses 20 ₁, des zweiten Anschlusses 20 ₂ und des dritten Anschlusses 20 ₃.
2H ist eine Seitenansicht der Schutzvorrichtung 10', die eine Blattfeder 70 verwendet, die während des normalen Stromflusses auf dem Substrat 12 angeordnet ist. Bei Normalbetrieb fließt Strom, wie oben unter Bezug auf die 1H und 1I beschrieben wurde. In dieser Ausführungsform schließt aber eine mit dem Anschluss 20 ₃ verbundene Steuerschaltung (nicht gezeigt) die Schaltung und zieht Strom von der Feder 70 über die Leiterbahn 22 ab, wenn ein Überspannungszustand an der Last erfasst wird. Dieser Strom fließt durch die Widerstände 32 und 34, was Wärme erzeugt und eine oder mehrere der Lötverbindungen 46' und/oder 47' schmilzt, wodurch eines oder mehrere der Federenden 72, 74 freigegeben werden.
2I ist eine Seitenansicht der Schutzvorrichtung 10', nachdem die Blattfeder 70 in einer offenen Stellung ist. Das Schmelzen einer oder mehrerer der Lötverbindungen lässt mindestens eine Seite 70 ₁ und/oder 70 ₂ der Feder 70 nach oben schnappen, was einen Leerlauf erzeugt, wodurch die verbundenen Batteriezellen geschützt werden.
Die 3A–3G veranschaulichen eine Schutzvorrichtung 100, die eine Feder gemäß einer alternativen Ausführungsform verwendet, die eine Vielzahl von Schichten hat. Insbesondere ist 3A eine Draufsicht einer ersten Schicht, die von metallisieren Leiterbahnen 123 und 124 definiert wird, die auf dem Substrat 115 angeordnet sind. Ein erster Anschluss 120 ₁, ein zweiter Anschluss 120 ₂ und ein dritter Anschluss 120 ₃ werden verwendet, um die Schutzvorrichtung zwischen einer Ladungsquelle und einer Leistungsquelle zu verbinden, wie zum Beispiel eine Vielzahl von Batteriezellen. Ein erstes Widerstandselement 132 und ein zweites Widerstandselement 134 sind auf den Leiterbahnen 123 und 124 angeordnet.
3B veranschaulicht eine auf dem Substrat 115 angeordnete dielektrische Schicht 135, die die Widerstandselemente 132 und 134 bedeckt. Eine Öffnung 136 ist durch die dielektrische Schicht 135 geformt, um eine Verbindungseinrichtung zur Leiterbahn 124 zu liefern. Die dielektrische Schicht 135 kann zum Beispiel Glas sein, das eine gewünschte Wärmeleitfähigkeit hat, damit die von den Widerständen 132, 134 erzeugte Wärme durch es hindurch gehen kann. 3C veranschaulicht eine Draufsicht der Schutzvorrichtung 100 mit einem ersten leitenden Pad 142 auf der dielektrischen Schicht 135 über dem ersten Widerstandselement 132 angeordnet. Ein zweites leitendes Pad 143 ist auf der dielektrischen Schicht 135 angeordnet und formt eine Verbindung mit der Leiterbahn 124 durch die Öffnung 136. Ein drittes leitendes Pad 144 ist auf der dielektrischen Schicht 135 über dem zweiten Widerstandselement 134 angeordnet. Wie in 3D gezeigt, ist Lötmaterial 152 auf dem ersten leitenden Pad 142 und Lötmaterial 154 auf dem leitenden Pad 144 angeordnet. Beide Lötmittel 152 und 154 können ein niedrigschmelzendes Lötmittel sein, oder eines der Lötmittel 152 oder 154 kann ein niedrigschmelzendes Lötmittel und das andere Lötmittel kann ein hochschmelzendes Lötmittel sein. Das verwendete niedrigschmelzende Lötmittel ist konfiguriert, um bei einer gewünschten Temperatur zu schmelzen, die der von den Widerstandselementen 132 und 134 während eines Überspannungs- oder Übertemperaturzustands erzeugten Wärme entspricht.
3E ist eine schematische Ansicht der Schutzvorrichtung 100 einschließlich der Widerstandselemente 132, 134, des niedrigschmelzenden Lötmaterials 152, 154 und des ersten Anschlusses 120 ₁, des zweiten Anschlusses 120 ₂ und des dritten Anschlusses 102 ₃.
3F ist eine Draufsicht einer weiteren der verschiedenen Schichten der Schutzvorrichtung 100, die auf dem Substrat 115 angeordnet ist, einschließlich einer Feder 160, die über Schweißbereiche 161 elektrisch mit dem leitenden Pad 143 verbunden ist. Obwohl die Feder 160 als eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweisend veranschaulicht ist, können alternative Konfigurationen verwendet werden. Ein erstes Ende 162 der Feder 160 ist mit dem leitenden Pad 142 über Lötmittel 152 und ein zweites Ende 164 der Feder 160 ist mit dem leitenden Pad 144 über Lötmittel 154 verbunden. Die Feder 160 kann zum Beispiel aus Beryllium, Kupfer, Hartstahl oder anderen Federlegierungen hergestellt sein. Die Feder kann mit einem Material wie Silber oder Gold plattiert sein, um ihre elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen. Alternativ kann eine Shunt-Leitung mit niedrigem Widerstand sich von einem Ende der Feder zum anderen erstrecken, um unter normalen Batterielade- und entladebedingungen den größten Teil des Stroms zu führen.
3G ist eine Seitenansicht der verschiedenen Schichten der Schutzvorrichtung 100. Insbesondere ist die Feder 160 mit dem Anschluss 120 ₃ mittels eines Durchgangslochs 136 und des leitenden Pads 143 verbunden, von dem ein Teil in dem Durchgangsloch 136 angeordnet ist. Die dielektrische Schicht 135 ist zwischen dem Substrat 115 und den leitenden Pads 142, 143 und 144 angeordnet. Die Feder 160 ist auf dem leitenden Pad 143, den leitenden Pads 142 und 144 über Lötmittel 152 bzw. 154 angeordnet. Während des Normalbetriebs fließt Strom vom Anschluss 120 ₁ durch das leitende Pad 142 zum ersten Ende 162 der Feder 160 über das Lötmittel 152, durch die Feder 160 zum zweiten Ende 164, zum leitenden Pad 144 durch das Lötmittel 154, zum Anschluss 120 ₂ und auf die verbundene Leistungsquelle.
Wie in 3H gezeigt, schließt eine mit dem Anschluss 120 ₃ verbundene Steuerschaltung (nicht gezeigt) die Schaltung und zieht Strom von der Feder 160 durch das leitende Pad 143, das unter dem mittleren Bereich der Feder 160 angeordnet ist, zum leitenden Pfad 123 ab, der mit dem Anschluss 120 ₃ verbunden ist, wenn ein anormaler Spannungs- oder Temperaturzustand erfasst wird. Da dieser Strom durch die Widerstände 132 und 134 fließt, wird Wärme erzeugt, die eine oder mehrere der niedrigschmelzenden Lötverbindungen 152 und/oder 154 schmilzt. Das Schmelzen einer oder mehrerer der Lötverbindungen 152 und/oder 154 gibt die Feder an einem oder beiden Enden 162, 164 frei. Die Freigabe eines oder beider Enden 162, 164 der Feder 160 weg von den leitenden Pads 142, 144 öffnet die Schaltung, wodurch die verbundene Leistungsquelle geschützt wird. Auf diese Weise verwendet die Schutzvorrichtung 100 eine innerhalb einer Vielzahl von Schichten angeordnete Feder, die einen Leerlauf erzeugt, wenn ein unerwünschter elektrischer Zustand in einer Ladeschaltung auftritt.
Die 4A–4G veranschaulichen eine Schutzvorrichtung 200 mit einer Vielzahl von Schichten, die eine Diffusionsschicht verwendet, um eine Konfiguration eines Leerlaufs gemäß einer alternativen Ausführungsform zu liefern. Insbesondere ist 4A eine Draufsicht einer ersten Schicht, die durch metallisierte Leiterbahnen 223 und 224 definiert wird, die auf dem Substrat 215 angeordnet sind. Ein erster Anschluss 220 ₁, ein zweiter Anschluss 220 ₂ und ein dritter Anschluss 220 ₃ werden verwendet, um die Schutzvorrichtung zwischen einer Ladungsquelle und einer Last zu verbinden, wie zum Beispiel einer Vielzahl von Batteriezellen. Ein erstes Widerstandselement 232 und ein zweites Widerstandselement 234 sind auf Leiterbahnen 223 und 224 angeordnet.
4B veranschaulicht eine auf dem Substrat 215 angeordnete dielektrische Schicht 235, die die Widerstandselemente 232 und 234 bedeckt. Ein Durchgangsloch 236 ist durch die dielektrische Schicht 235 geformt, um eine Verbindungseinrichtung zur Leiterbahn 224 zu liefern. Die dielektrische Schicht 235 kann zum Beispiel Glas sein, das eine gewünschte Wärmeleitfähigkeit hat, um es der von den Widerständen 232, 234 erzeugten Wärme zu erlauben, durch es hindurch zu gehen. 4C veranschaulicht eine Draufsicht der Schaltungsschutzvorrichtung 200 mit einem ersten leitenden Pad 242 auf der dielektrischen Schicht 235 über dem ersten Widerstandselement 232 angeordnet. Ein zweites leitendes Pad 243 ist auf der dielektrischen Schicht 235 angeordnet und formt eine Verbindung mit der Leiterbahn 224 durch das Durchgangsloch 236. Ein drittes leitendes Pad 244 ist auf der dielektrischen Schicht 235 über dem zweiten Widerstandselement 234 angeordnet.
4D ist auch eine Draufsicht der Schaltungsschutzvorrichtung 200, wobei eine Diffusionsschicht 250 zumindest teilweise über der Schicht von leitenden Pads 242, 243 und 244 angeordnet ist. Die Diffusionsschicht 250 wird von einem ersten Ende 252, das über dem Widerstandselement 232 angeordnet ist, einem zweiten Ende 254, das über dem Widerstandselement 234 angeordnet ist, und einem Mittelabschnitt 253 definiert, der über dem leitenden Pad 243 angeordnet ist. Die Diffusionsschicht 250 kann zum Beispiel einer dünner Goldfilm sein. Das verwendete Diffusionsschichtmaterial ist konfiguriert, um bei einer gewünschten Temperatur der von den Widerstandselementen 232, 234 erzeugten Wärme, die mit einem anormalen Schaltungszustand verknüpft ist, in die Schichten 235 und/260 zu diffundieren.
4E ist eine schematische Ansicht der Diffusionsschicht-Schaltungsschutzvorrichtung 200 einschließlich der Widerstandselemente 232, 234, des ersten Anschlusses 220 ₁, des zweiten Anschlusses 220 ₂, des dritten Anschlusses 220 ₃ und der Diffusionsschicht-Endabschnitte 252 und 245. Im Normalbetriebs fließt Strom vom Anschluss 220 ₁ durch das leitende Pad 242 zum ersten Ende 262 der Diffusionsschicht 250, durch die Schicht 250 zum zweiten Ende 254, zum leitenden Pad 244 zum Anschluss 220 ₂ und auf die verbundene Vorrichtung.
4F ist eine Draufsicht der Schaltungsschutzvorrichtung 200 mit einer Glasabdeckungsschicht 260 über der Diffusionsschicht 250 auf dem Substrat 215 angeordnet. 4G ist eine Seitenansicht der verschiedenen Schichten der Schaltungsschutzvorrichtung 200, die die Glasabdeckungsschicht 260 auf dem Substrat 215 angeordnet und das leitende Pad 243 das Durchgangsloch 236 füllend veranschaulicht. Die Glasschicht 260 ist konfiguriert, um die Diffusion der Schicht 250 während eines anormalen Schaltungszustands zu absorbieren. Insbesondere, wenn ein Überspannungs- oder Übertemperaturzustand erfasst wird, schließt eine mit dem Anschluss 220 ₃ verbundene Steuerschaltung (nicht gezeigt) die Schaltung und zieht Strom von der Diffusionsschicht 250 durch das unter dem Mittelabschnitt 253 der Diffusionsschicht 250 angeordnete leitende Pad 243 zur Leiterbahn 223 ab, die mit dem Anschluss 220 ₃ verbunden ist. Da dieser Strom durch die Widerstandselemente 232 und 234 fließt, wird genug Wärme erzeugt, die dazu führt, dass die Diffusionsschicht-Endabschnitte 252 und/oder 254, die über den Widerstandselementen 232, 234 angeordnet sind, in die Schichten 235 und/oder 260 diffundieren. Einer oder mehrere Teile diffundieren in die Glasschicht 235 und/oder 260, was die Schaltung an einem oder beiden Enden 252 und/oder 254 der Diffusionsschicht 250 öffnet. Die Diffusion eines oder beider Enden 252, 254 der Schicht 250 in die Glasschichten 235 und/oder 260 öffnet die Schaltung, wodurch die verbundene Vorrichtung geschützt wird. Auf diese Weise nutzt die Schaltungsschutzvorrichtung 200 eine innerhalb einer Vielzahl von Schichten angeordnete Diffusionsschicht, die einen Leerlauf erzeugt, wenn ein unerwünschter elektrischer Zustand innerhalb einer Ladeschaltung auftritt.
Die 5A–5G veranschaulichen eine Schaltungsschutzvorrichtung 300 mit einer Vielzahl von Schichten, die eine Temperatursicherung nutzt, die, wenn sie geöffnet wird, eine Leerlaufkonfiguration gemäß einer alternativen Ausführungsform liefert. Insbesondere ist 5A eine Draufsicht einer ersten Schicht, die von metallisierten Leiterbahnen 323 und 324 definiert wird, die auf dem Substrat 315 angeordnet sind. Ein erster Anschluss 320 ₁, ein zweiter Anschluss 320 ₂ und ein dritter Anschluss 320 ₃ werden verwendet, um die Schaltungsschutzvorrichtung zwischen einer Ladequelle und einer Leistungsquelle zu verbinden, wie zum Beispiel eine Vielzahl von Batteriezellen. Ein erstes Widerstandselement 332 und ein zweites Widerstandselement 334 sind auf den Leiterbahnen 323 und 324 angeordnet.
5B veranschaulicht eine auf dem Substrat 315 angeordnete dielektrische Schicht 335, die die Widerstandselemente 332 und 334 bedeckt. Ein Durchgangsloch 336 ist durch die dielektrische Schicht 335 geformt, um eine Verbindungseinrichtung zur Leiterbahn 324 zu liefern. Die dielektrische Schicht 335 kann zum Beispiel Glas sein, das eine gewünschte Wärmeleitfähigkeit hat, um es der von den Widerständen 332, 334 erzeugten Wärme zu erlauben, durch es hindurch zu gehen. 5C veranschaulicht eine Draufsicht der Schaltungsschutzvorrichtung 300 mit einem ersten leitenden Pad 342 auf der dielektrischen Schicht 335 über dem ersten Widerstandselement 332 angeordnet. Ein zweites leitendes Pad 343 ist auf der dielektrischen Schicht 335 angeordnet und formt eine Verbindung mit der Leiterbahn 324 durch das Durchgangsloch 336. Ein drittes leitendes Pad 344 ist auf der dielektrischen Schicht 335 über dem zweiten Widerstandselement 334 angeordnet.
5D ist auch eine Draufsicht der Schaltungsschutzvorrichtung 300, wobei eine Temperatursicherungsschicht 350 zumindest teilweise über der Schicht von Leiterbahnen 242, 243 und 244 und der dielektrischen Schicht 335 angeordnet ist. Die Temperatursicherungsschicht 350 wird von einem ersten Ende 352, das über dem Widerstandselement 332 angeordnet ist, einem zweiten Ende 354, das über dem Widerstandselement 334 angeordnet ist, und einem Mittelabschnitt 353 definiert, der über dem leitenden Pad 343 angeordnet ist. Die Temperatursicherungsschicht 350 ist mit einem Niederschmelzpunkt zumindest in den Teilen des ersten Endteils 352 und zweiten Endteils 354 konfiguriert, die über den jeweiligen Widerstandselementen 332 und 334 angeordnet sind. Die verwendete Temperatursicherungsschicht ist konfiguriert, um bei einer gewünschten Temperatur der von den Widerstandselementen 332, 334 erzeugten Wärme zu schmelzen, die mit einem Überspannungszustand verknüpft ist.
5E ist eine schematische Ansicht der Temperatursicherungsschicht-Schaltungsschutzvorrichtung 300 einschließlich der Widerstandselemente 332, 334, des ersten Anschlusses 320 ₁, des zweiten Anschlusses 320 ₂, des dritten Anschlusses 320 ₃ und der Temperatursicherungsteile 352 und 354. Im Normalbetrieb fließt Strom vom Anschluss 320 ₁ durch das leitende Pad 342 zum ersten Ende 362 der Temperatursicherungsschicht 350, durch die Schicht 350 zum zweiten Ende 354, zum leitenden Pad 344 zum Anschluss 320 ₂ und auf die verbundene Last.
5F ist eine Draufsicht der Schaltungsschutzvorrichtung 300 mit einer Heißschmelzkleber(HMA)-Abdeckungsschicht 360 über der Temperatursicherungsschicht 350 auf dem Substrat 315 angeordnet. 5G ist eine Seitenansicht der verschiedenen Schichten der Schaltungsschutzvorrichtung 300, die die HMA-Schicht 360 auf dem Substrat 315 angeordnet und das leitende Pad 343 das Durchgangsloch 336 füllend zeigt. Die HMA-Schicht 360 ist konfiguriert, um die Temperatursicherungsschicht 360 während eines Überspannungszustands zu absorbieren. Insbesondere, wenn ein anormaler Schaltungszustand an der Last erfasst wird, schließt eine mit dem Anschluss 320 ₃ verbundene Steuerschaltung (nicht gezeigt) die Schaltung und zieht Strom von der Temperatursicherungsschicht 350 durch das leitende Pad 343, das unter dem Mittelabschnitt 353 der Temperatursicherungsschicht 350 angeordnet ist, zur mit dem Anschluss 320 ₃ verbundenen Leiterbahn 323. Da dieser Strom durch die Widerstandselemente 332 und 334 fließt, wird genug Wärme erzeugt, die eine oder mehrere Temperatursicherungsschichtendteile 352 und/oder 354 schmilzt, die über den Widerstandselementen 332, 334 angeordnet sind, die in die HMA-Abdeckungsschicht 360 dispergieren. Der eine oder die mehreren geschmolzene Temperatursicherungsteile schmilzt/schmelzen in die HMA-Abdeckungsschicht 360, die die Schaltung an einem oder beiden Enden 352 und/oder 354 der Temperatursicherungsschicht 350 öffnet, wodurch die verbundene Last geschützt wird. Auf diese Weise nutzt die Schaltungsschutzvorrichtung 300 eine innerhalb einer Vielzahl von Schichten angeordnete Temperatursicherungsschicht, die einen Leerlauf erzeugt, wenn ein unerwünschter elektrischer Zustand innerhalb einer Ladeschaltung auftritt.
6 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Abdeckung 600, die unter Bezug auf die 1–5 beschrieben und in 5G als Abdeckung 360 bezeichnet ist. Die Abdeckung 600 ist über jeder der Schaltungsschutzvorrichtungen 10, 10', 100, 200 und 300 um den Umfang der jeweiligen Substrate 15, 115, 215 und 315 haftend angeordnet. Typischerweise ist die Abdeckung 600 an die jeweilige Vorrichtung unter Verwendung eines Epoxids geklebt, aber es können alternative Kleber verwendet werden. Die Abdeckung 600 enthält Teile 601, die zusätzliche Flächenbereiche um die Abdeckung 600 liefern, um eine verbesserte Klebestärke mit dem Epoxid zu ermöglichen. Zusätzlich können die Teile 601 eine aufgeraute oder texturierte Fläche haben, um die Klebestärke mit dem Epoxid weiter zu vergrößern. Durchgangsbohrungen 602a–602d können nahe den jeweiligen Teilen 601 angeordnet sein. Diese Bohrungen können kegelig sein und verwendet werden, um Epoxid oder andere Kleber aufzunehmen, und sie dienen als eine ”Verriegelungs”-Einrichtung für die Abdeckung 600 auf den jeweiligen Substraten. Zusätzlich können die Durchgangsbohrungen 602a–602d auch an verschiedenen Stellen auf der Abdeckung 600 angeordnet sein. Zum Beispiel kann die Abdeckung 600 durch die Verwendung der Kombination der Teile 601 und Durchgangsbohrungen 602 einer Zugkraft von bis zu etwa 2.630 kg (5.8 lbs) im Vergleich mit einem typischen Industriestandard von etwa 0.5080 kg (1.12 lbs) standhalten.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezug auf bestimmte Ausführungsformen offenbart wurde, sind viele Veränderungen, Abänderungen und Austausche der beschriebenen Ausführungsformen möglich, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie er in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist. Daher soll die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein, sondern hat die volle Reichweite, die durch die Sprache der folgenden Ansprüche und ihrer Äquivalente definiert wird.

Claims

Schaltungsschutzvorrichtung, die Folgendes aufweist: ein Substrat; eine auf dem Substrat angeordnete leitende Schicht, wobei die leitende Schicht mindestens einen ersten und einen zweiten Anschluss hat; ein auf dem Substrat angeordnetes Widerstandselement; eine auf dem Substrat angeordnete Feder, wobei die Feder ein erstes Ende elektrisch mit dem ersten Anschluss verbunden und ein zweites Ende elektrisch mit dem zweiten Anschluss verbunden hat; und ein niedrigschmelzendes Material, das zwischen dem Widerstandselement und mindestens einem der ersten und zweiten Enden der Feder angeordnet ist, wobei die Feder eine erste leitende Stellung hat, wenn das erste und das zweite Ende mit einem ersten bzw. zweiten Anschluss verbunden sind, wobei die Feder eine zweite offene Stellung während eines anormalen Schaltungszustands hat, wenn das Widerstandselement das niedrigschmelzende Material erwärmt, und mindestens eines der ersten und zweiten Enden der Feder von mindestens einem der ersten und zweiten Anschlüsse entfernt wird, um einen Leerlauf zu erzeugen.
Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, die weiter ein leitendes Pad aufweist, das auf dem Substrat zwischen dem Widerstandselement und dem niedrigschmelzenden Material angeordnet ist.
Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 2, die weiter eine dielektrische Schicht aufweist, die auf dem Substrat zwischen dem Widerstandselement und dem leitenden Pad angeordnet ist.
Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die dielektrische Schicht eine erste dielektrische Schicht ist, wobei die Vorrichtung weiter eine zweite dielektrische Schicht aufweist, die auf dem Substrat zwischen dem leitenden Pad und der Feder angeordnet ist.
Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Widerstandselement ein erstes Widerstandselement ist, wobei die Vorrichtung weiter ein zweites Widerstandselement aufweist, das auf dem Substrat angeordnet ist.
Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 5, die weiter ein erstes und ein zweites leitendes Pad aufweist, die auf dem Substrat zwischen dem Widerstandselement und dem niedrigschmelzenden Material angeordnet sind, wobei das erste leitende Pad mit dem ersten Widerstandselement fluchtend ausgerichtet ist und das zweite leitende Pad mit dem zweiten Widerstandselement fluchtend ausgerichtet ist.
Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das niedrigschmelzende Material ein erster Teil von niedrigschmelzendem Material ist, der auf dem ersten leitenden Pad angeordnet ist, um das erste Ende der Feder in elektrischem Kontakt mit dem ersten Pad zu halten, wobei die Vorrichtung weiter einen zweiten Teil von niedrigschmelzendem Material aufweist, der auf dem zweiten leitenden Pad angeordnet ist, um das zweite Ende der Feder in leitendem Kontakt mit dem zweiten Pad zu halten.
Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 7, die weiter eine Shunt-Leitung zwischen dem ersten und dem zweiten leitenden Pad und dem ersten und dem zweiten Ende der Feder aufweist, wobei die Shunt-Leitung konfiguriert ist, den größten Teil des Stroms durch die Schaltschutzvorrichtung zu führen.
Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die zweite offene Stellung der Feder auftritt, wenn das erste und das zweite Widerstandselement den ersten bzw. den zweiten Teil von niedrigschmelzendem Material erwärmen, und mindestens eines der ersten und zweiten Enden der Feder von mindestens einem der ersten und zweiten Anschlüsse weg verschoben wird, um einen Leerlauf zu erzeugen.
Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, die weiter eine Abdeckung aufweist, die über der Feder angeordnet und am Substrat befestigt ist.
Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Abdeckung mindestens einen erweiterten Teil aufweist, der konfiguriert ist, den Oberflächenbereich der Abdeckung zur Befestigung am Substrat zu vergrößern.
Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der mindestens eine erweiterte Teil konfiguriert ist, ein Befestigungsmaterial aufzunehmen, um die Abdeckung an das Substrat zu kleben.
Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der mindestens eine erweiterte Teil eine texturierte Unterfläche hat, die konfiguriert ist, ein Befestigungsmaterial aufzunehmen, um die Abdeckung an das Substrat zu kleben.
Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der mindestens eine erweiterte Teil eine Durchgangsbohrung enthält, die konfiguriert ist, ein Befestigungsmaterial aufzunehmen, um die Abdeckung am Substrat zu verriegeln.
Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Befestigungsmaterial ein Epoxidmaterial ist.
Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Seite ein Ende hat, das das erste elektrisch mit dem ersten Anschluss verbundene Ende definiert, und eine zweite Seite ein Ende hat, das das erste elektrisch mit dem zweiten Anschluss verbundene Ende definiert, wobei die erste und die zweite Seite innerhalb der Vorrichtung auf einer ersten Ebene angeordnet sind.
Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 16, wobei, wenn mindestens eines der ersten und zweiten Enden der Feder von mindestens einem der ersten und zweiten Anschlüsse weg verschoben wird, um einen Leerlauf zu erzeugen, die erste Seite der Feder innerhalb der ersten Ebene zur zweiten Seite der Feder verschoben wird.
Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 16, wobei, wenn mindestens eines der ersten und zweiten Enden der Feder von mindestens einem der ersten und zweiten Anschlüsse weg verschoben wird, um einen Leerlauf zu erzeugen, die erste Seite der Feder senkrecht aus der ersten Ebene verschoben wird.
Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 16, wobei, wenn mindestens eines der ersten und zweiten Enden der Feder von mindestens einem der ersten und zweiten Anschlüsse weg verschoben wird, um einen Leerlauf zu erzeugen, die zweite Seite der Feder senkrecht aus der ersten Ebene verschoben wird.
Schaltungsschutzvorrichtung, die Folgendes aufweist: ein Substrat; eine auf dem Substrat angeordnete leitende Schicht, wobei die leitende Schicht mindestens einen ersten und einen zweiten Anschluss hat; ein zumindest teilweise auf der leitenden Schicht angeordnetes Widerstandselement; ein leitendes Pad, das über dem Widerstandselement angeordnet ist; eine Diffusionsschicht, die über dem leitenden Pad angeordnet ist; und eine Glasschicht, die über der Diffusionsschicht angeordnet ist, wobei, wenn ein anormaler Schaltungszustand auftritt, Wärme vom Widerstandselement erzeugt wird, was dazu führt, dass ein Teil der Diffusionsschicht in die Glasschicht diffundiert, um einen Leerlauf zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss zu erzeugen.
Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 20, die weiter eine dielektrische Schicht aufweist, die über dem Widerstandselement angeordnet ist, wobei die dielektrische Schicht ein Durchgangsloch durch sie hindurch hat, um mindestens einen Teil des leitenden Pads elektrisch mit der leitenden Schicht zu verbinden.
Schaltungsschutzvorrichtung, die Folgendes aufweist: ein Substrat; eine auf dem Substrat angeordnete leitende Schicht, wobei die leitende Schicht mindestens einen ersten und einen zweiten Anschluss hat; ein zumindest teilweise auf der leitenden Schicht angeordnetes Widerstandselement; ein über dem Widerstandselement angeordnetes leitendes Pad; eine über dem leitenden Pad angeordnete Temperatursicherungsschicht; und eine über der Temperatursicherungsschicht angeordnete Heißschmelzkleber(HMA)-Abdeckungsschicht, wobei, wenn ein anormaler Schaltungszustand auftritt, Wärme vom Widerstandselement erzeugt wird, was dazu führt, dass ein Teil der HMA-Schicht die Temperatursicherungsschicht absorbiert, um einen Leerlauf zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss zu erzeugen.
Schaltungsschutzvorrichtung nach Anspruch 22, die weiter eine über dem Widerstandselement angeordnete dielektrische Schicht aufweist, wobei die dielektrische Schicht ein Durchgangsloch durch sie hindurch hat, um mindestens einen Teil des leitenden Pads elektrisch mit der leitenden Schicht zu verbinden.