DE2109760C2

DE2109760C2 - Elektrische Sicherung

Info

Publication number: DE2109760C2
Application number: DE19712109760
Authority: DE
Inventors: Lars-Anders Vaellingby Olofsson; Olaf Dipl.-Ing. Bromma Sternbeck
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1970-03-10
Filing date: 1971-02-25
Publication date: 1983-10-06
Also published as: FR2081828B1; SE341746B; FR2081828A1; DE2109760A1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Sicherung, bestehend aus einem Film eines elektrisch leitenden Materials, mit verstärkten Anschlußstellen, wobei das Material auf eine dünne Platte aus isolierendem Material aufgebracht ist, das bei Erwärmung zerbrechlich wird, und das isolierende Material und der Widerstand des Films zwischen den Anschlüssen so ^o gewählt ist, daß die Erwärmung der Platte durch den durch den Film fließenden Strom einen den Film zerbrechenden Sprung in der Platte erzeugt.

Eine derartige elektrische Sicherung ist aus der DE-PS 8 79 727 bekannt und dient zur Unterbrechung von elektrischen Stromkreisen z. B. bei der Telefonvermittlung, wo auf engem Raum Bauelementenplatten oder Folienkarten Verwendung finden. Bei dieser bekannten elektrischen Sicherung ist der Film aus elektrisch leitendem Material auf eine dünne Platte aus isolierendem Material aufgebracht, das von solcher Art ist, daß es bei Erwärmung zerbrechlich wird. Das isolierende Material und der Widerstand des Films sind so gewählt, daß die Erwärmung der Platte durch den durch den Film fließenden Strom einen Sprung in der Platte erzeugt. Durch den Sprung wird der Film zerbrochen, und es wird somit ein dauerhafter Bruch zwischen den Anschlüssen innerhalb vorbestimmter Strom- und Zeitgrenzen erzielt. Die Breite eines Sprunges in der Platte ist in gewissem Maße eine ^b0 Funktion der angelegten Leistung. Eine wesentlich höhere Leistung ergibt einen deutlicheren Sprung, der jedoch willkürlich verläuft. Die Gestaltungen des Films widersprechen in den meisten Fällen unmittelbar den allgemeinen Regeln für eine effektive Konstruktionspraxis bei sogenannten Dickfilmwiderständen, die u. a. den kleinsten Unterschied in der Betriebstemperatur auf der Unterlagenfläche empfehlen.

Bekannt ist ferner eine elektrische Schmelzsicherung (DE-PS 9 48 894), bei der ein Durchschmelzsteg aus einem niederschmelzenden Teübelag vorgesehen ist. Beim Schmelzen des Metalls dieses Teilbelags wird der Stromfluß sofort unterbrochen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Sicherung gemäß der eingangs erwähnten Art, bei der es auf die mechanische Zerstörung aufgrund thermischer Spannungen ankommt so zu gestalten, daß die Qualität der Platte aus isolierendem Material hinsichtlich der Bildung eines markierten Sprungs bei Oberlast verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Platte im Bereich des Films durch eine Verringerung des Querschnittes entlang einer Linie mit einer mechanischen Schwächung versehen ist, die in einem Winkel zu der Linie zwischen den Anschlußstellen verläuft.

Die erfindungsgemäße elektrische Sicherung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß die Breite des Films, von dem einen Anschluß zu dem anderen Anschluß gerechnet, an der Stelle beträchtlich kleiner ist, an der die Kerbe vorgesehen ist. Weiterhin sind metallische Leiter, die an den Anschlußstellen des Films verankert sind, in Größe und Form so ausgebildet, daß ein wesentlicher Teil der Wärme von dem Film abgeführt wird.

Die Platte aus isolierendem Material der erfindungsgemäßen elektrischen Sicherung weist eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Qualität hinsichtlich der geforderten mechanischen Zerstörung aufgrund thermischer Spannungen auf, da bei Überlast ein exakt markierter Sprung gebildet wird.

In den nachfolgend beschriebenen Zeichnungen ist

Fig. 1 eine elektrische Sicherung gemäß dem Stand der Technik in Draufsicht;

F i g. 2 eine Seitenansicht der Sicherung nach F i g. 1;

F i g. 3 eine Draufsicht auf die Sicherung bei bestimmter Form und Position des Films aus elektrisch leitendem Material;

F i g. 4 sowie 5 und 6 verschiedene Ausführungen der erfindungsgemäßen elektrischen Sicherung in Draufsicht bzw. in Seitenansicht; und

F i g. 7 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Sicherung, wobei ein elastisches Element zwischen den Anschlüssen der Sicherung angebracht ist.

Eine Ausführung der bekannten elektrischen Sicherung geht in ihrer einfachsten Form aus den F i g. 1 und 2 hervor, wonach eine dünne Keramikplatte 1 einen Film 2 aus einem elektrisch leitenden Material mit niederohmigen Anschlüssen 3 und 4 aus Edelmetallen zum Anschluß äußerer Leiter trägt, die z. B. aus Metallkontakten bestehen, wie sie an sich für das Löten einer Folienkarte bekannt sind. Die Schicht des elektrisch leitenden Materials ist relativ dünn und wird durch Siebdruck und Brennen einer Platin-Palladium-Metallpulverpaste oder durch dickes Aufdampfen von Tantal hergestellt. Dies ist vorteilhaft, weil die Höhe der Abschaltleistung — die geometrische Form einmal außer Betracht gelassen — in erster Linie von den Elastizitätseigenschaften und der Dicke der Keramikplatte 1 und weniger vom Film 2 abhängt.

Die elektrische Sicherung gemäß den Fig. 1 und 2, die als Dickfilmwiderstand auf einer gleichförmig dicken Keramikplatte 1 von 13 · 13 ■ 0,60 mm ausgeführt ist, kann z. B. eine kleinste Abschaltleistung von 13 W und eine maximale Leistung im kontinuierlichen Betrieb von 4 W haben. Beim Abschalten zerbricht die Keramikplat-

te 1 etwa parallel zu den Anschlüssen 3 und 4, wie es durch die gestrichelte Linie 5 angedeutet wird, und es ergibt sich ein sofortiger Bruch des Widerstandsfilms. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß bei unveränderter Größe der Keramikplatte 1 eine beträchtlich empfindlichere elektrische Sicherung erzielt werden kann, d. h. eine Sicherung, die bei einer niedrigeren Leistung abschaltet, und zwar, wenn der Film 2 aus der Widerstandsschicht unsymmetrisch angeordnet \, ird. Der Mechanismus der Sicherungsfunktion besteht darin, daß die Ldjtung in der Widerstandsschicht eine ungleichmäßige Temperatur über der Keramikplatte 1 erzeugt, die bei einer Form des Films 2 gemäß F i g. 1 die höchste Temperatur etwa entlang der Mittellinie parallel zu den Anschlüssen 3 und 4 und die niedrigste Temperatur unter den Anschlüssen 3 und 4 selbst erreicht. Bei Abänderungen der Form und der Position des Films 2, die noch einen größeren Unterschied zwischen der höchsten und der niedrigsten Temperatur der Keramikplatte 1 ergeben, kann eiiie größere Empfindlichkeit erreicht werden. Es ist bekannt, daß bei gegebenen äußeren Anschlüssen 3 und 4 und Kontaktmetallisierungen, aber bei maximaler Unsymmetrie, d. h. einer Schicht in Form eines Streifens am Ende der Kante der Keramikplatte 1, ein schlechteres Ergebnis als bei einer Schicht erzielt wird, die ein wenig zur Mitte der Keramikplatte 1 verschoben ist.

F i g. 3 zeigt den Film 2 in abgeänderter Form im Vergleich zu Fig. 1, wobei der Film 2 Einschnitte 6 derart aufweist, daß ein schmaler Widerstandsstreifen verbleibt.

F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Sicherung, wobei der Film 2 aus dem elektrisch leitenden Material ebenfalls den Einschnitt 6 aufweist, der durch Sandstrahlung oder mit einem Laserstrahl hergestellt wird.

Wenn ein Sprung in der Keramikplatte 1 entsteht, dann muß er auch so breit werden, daß keine Metallbrücken zwischen den Anschlüssen 3 und 4 zurückbleiben. Die Breite eines Sprunges in der Keramikplatte 1 der herkömmlichen elektrischen Sicherung gemäß F i g. 1 bis 3 ist in gewissem Maße eine Funktion der angelegten Leistung. Eine wesentlich höhere Leistung ergibt einen deutlicheren Sprung. Die QualHät der Keramikplatte 1 hinsichtlich der Bildung eines markierten Sprunges bei Überlast durch den Widerstand wird nun durch Anbringung einer Kerbe 7 (Fig.4) an der Kante der Keramikplatte 1 verbessert. Aus den Fig. 5 und 6 geht ebenfalb hervor, daß diese Verbesserung der Qualität der Keramikplatte 1 hinsichtlich der Bildung eines markierten Sprunges durch Verringerung des Querschnitts der Keramikplatte 1 im Bereich des Films 2 entlang einer Linie erreicht wird, die in einem Winkel zu der Linie zwischen den Anschlußstellen 3 und 4 verläuft. Bei der Ausführungsform nach F i g. 6 wird die mechanische Schwächung durch eine Kerbe 8 erreicht. Die Breite des Films 2 ist, von dem einen Anschluß 3 zu dem anderen Anschluß 4 gerechnet, an der Stelle, an der die Kerbe 8 vorgesehen ist, beträchtlich kleiner. Die Ausführungsform gemäß F i g. 6 mit der Kerbe 8 ist vorteilhaft, weil sie vereinbar ist mit dem normalen Verfahren des Siebdruckes des Widerstandes und der Anschlüsse 3 und 4 der Keramikplatte 1, da die Kerbe 8 die Keramikplatte 1 nicht wesentlich schwächt für die Druckkräfte, die beim Seidensiebdruck auftreten.

Zwischen den Anschlüssen 3 und 4 kann über dem wärmsten Punkt der Schicht ein elastisches Element 11 fest unter Druck angebracht sein, z. B. eine isolierte Spiralfeder oder ein Stopfen aus Silikonkautschuk, wie aus der Seitenansicht der elektrischen Sicherung gemäß Fig. 7 ersichtlich ist. Das elastische Element 11 ist direkt zwischen den an den Anschlußstellen 3 und 4 angebrachten Leitern 9 und 10 vorgesehen. Die Leiter 9 und 10 haben in bestimmten Fällen eine große Fläche, damit eine wirksame Kühlung der Anschlußstellen 3 und 4 erreicht wird. Die Leiter 9 und 10 sind in Größe und Form so ausgebildet, daß ein wesentlicher Teil der Wärme von dem Film 2 abgeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Sicherung, bestehend aus einem Film eines elektrisch leitenden Materials, mit verstärkten Anschlußstellen, wobei das Material auf eine dünne Platte aus isolierendem Material aufgebracht ist das bei Erwärmung zerbrechlich wird, und das isolierende Material und der Widerstand des Filmes zwischen den Anschlüssen so gewählt ist, daß die Erwärmung der Platte durch den ι ο durch den Film fließenden Strom einen den Film zerbrechenden Sprung in der Platte erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1) im Bereich des Films durch eine Verringerung des Querschnittes entlang einer Linie mit einer mechanisehen Schwächung (z. B. Kerbe 8) versehen ist, die in einem Winkel zu der Linie zwischen den Anschlußstellen ver'iäuft

2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Films (2), von dem einen Anschluß (3) zu dem anderen Anschluß (4) gerechnet, an der Stelle beträchtlich kleiner ist, an der die Kerbe (8) vorgesehen ist

3. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß metallische Leiter (9, 10), die an den Anschlußstellen (3,4) des Films (2) verankert sind, in Größe und Form so ausgebildet sind, daß ein wesentlicher Teil der Wärme von dem Film (2) abgeführt wird.

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