DE69526971T2

DE69526971T2 - Verbesserungen an keramischen chip-sicherungen

Info

Publication number: DE69526971T2
Application number: DE69526971T
Authority: DE
Inventors: Varinder Kalra; Keith Spalding; Stephen Whitney; Joan Winnett
Original assignee: Cooper Industries LLC
Current assignee: Cooper Industries LLC
Priority date: 1994-09-12
Filing date: 1995-09-12
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2015-09-13
Also published as: EP0801803B1; JPH10504933A; EP0801803A4; AU3589795A; CN1071930C; DE69526971D1; KR100222337B1; CN1159249A; EP0801803A1; US5726621A; WO1996008832A1; JP3075414B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schaltungschutz. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Keramikchip-Schaltungschutzvorrichtungen mit stromführenden Elementen auf einer oder mehreren Substratschichten.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Subminiatur-Schaltungsschutzvorrichtungen sind in Anwendungen nützlich, bei denen Größen- und Raumgrenzen wichtig sind, beispielweise auf Schaltungskarten für elektronische Geräte, für die dichtere Packung und Miniaturisierung elektronischer Schaltungen. Subminiatur-Schaltungsschutzvorrichtungen oder Chipsicherungen haben einen kleineren Fußabdruck als andere Arten von Sicherungen und benötigen im allgemeinen weniger horizontalen Raum oder "Grundfläche" auf der Schaltungskarte, als konventionelle Sicherungen.
Wenn Spannungs- und Stromanforderungen an eine Sicherung zunehmen, muß typischerweise eine Sicherung größerer Abmessungen in Länge und Durchmesser vorgesehen werden, um die notwendige Leistungsfähigkeit zu gewährleisten. In solchen Fällen können Größen- und Platzprobleme auf Druckschaltkarten und bei ähnlichen Anwendungen stark zunehmen.
Keramikchipsicherungen werden typischerweise durch Abscheiden von Schichten aus Metallelementen auf einer Keramik- oder Glassubstratplatte, Anbringen einer Isolierschicht über den abgeschiedenen Schichten und Schneiden oder Dicen einzelner Sicherungen aus der fertigen Struktur hergestellt. Der Schneidvorgang ist schwierig und teuer auszuführen. Außerdem sind Subminiatursicherungen, die mit abgeschiedenen Filmsicherungselementen hergestellt sind, im allgemeinen auf Unterbrechungskapazitäten für niedrige Spannungen und Ströme beschränkt.
US-5 228 188 beschreibt Dünnfilm-Oberflächenmontagesicherungen, die durch ein Verfahren hergestellt werden, bei dem ein sich wiederholendes lithographisches Sicherungselementmuster auf einem isolierenden Substrat ausgebildet, die Struktur passiviert, eine Schutzglasplatte über die Passivierungsschicht geklebt, die so gebildete Anordnung in Scheiben geschnitten wird, die Scheiben mit Anschlüssen versehen und in einzelne Sicherungen zerschnitten werden.
Die vorliegende Erfindung gibt ebenfalls eine Subminiatur-Schaltungsschutzvorrichtung an, die eine verbesserte Kurzschlußstrom-Unterbrechungsleistung im Vergleich zu konventionellen Schaltungsschutzvorrichtungen vergleichbarer physikalischer Größe hat.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Chipsicherung angegeben, die enthält: eine Vielzahl von Substratschichten aus keramischem Material, die jeweils eine Oberseite aufweisen, wobei die Substratschichten in einer Schichtanordnung angeordnet sind, die wenigstens eine oberste und eine unterste Substratschicht aufweist; ein Sicherungselement aus elektrisch leitendem Material, das an der Oberseite von zwei oder mehr der Substratschichten angeordnet ist; eine Abdeckung aus keramischem Material, die eine Oberseite der obersten Substratschicht abdeckt, wobei die Substratschichten und die Abdeckung einer Laminatstruktur mit einem ersten und einem zweiten Endabschnitt bilden; und eine Einrichtung, die die Sicherungselemente der Vielzahl von Substratschichten elektrisch miteinander verbindet.
Vorzugsweise hat die Chipsicherung der vorliegenden Erfindung weiterhin: einen Endanschluß aus elektrisch leitendem Material nahe an dem ersten und dem zweiten Endabschnitt der Laminatstruktur; eine Einrichtung, die wenigstens ein oberes Sicherungselement elektrisch mit einem ersten der Endanschlüsse verbindet; und eine Einrichtung, die wenigstens ein unterstes Sicherungselement elektrisch mit einem zweiten der Endanschlüsse verbindet.
Auf jeder Substratschicht kann sich das Sicherungselement von einer ersten Kante an dem ersten Endabschnitt zu einer gegenüberliegenden zweiten Kante an dem zweiten Endabschnitt des Substrats erstrecken und können die Endanschlüsse an dem ersten und dem zweiten Endabschnitt elektrisch mit den Sicherungselementen auf jeder der Substratschichten verbunden sein, so daß die Sicherungselemente durch den Endanschluß miteinander verbunden sein können.
Vorzugsweise haben die Sicherungselemente jeweils ein Feld aus elektrisch leitendem Material, das an dem ersten und dem zweiten Endabschnitt des Substrats angeordnet ist, wobei sich die Felder wenigstens bis zu der ersten und der zweiten Kante erstrecken, sowie ein Schmelzelement, das zwischen den Feldern angeordnet und elektrisch mit ihnen verbunden ist.
Vorzugsweise erstrecken sich die Felder auf den Substraten jeweils weiter zu seitlichen Kanten des ersten und des zweiten Endabschnitts.
Die Sicherungselemente können jeweils aufweisen: ein Feld aus elektrisch leitendem Material, das an dem ersten und dem zweiten Endabschnitt der Substratschicht angeordnet ist, wobei sich die Felder wenigstens bis zu der ersten und zweiten Kante erstrecken können, ein drittes Feld aus elektrisch leitendem Material, das zwischen den Feldern an dem ersten und dem zweiten Endabschnitt angeordnet sein kann und von ihnen getrennt ist, ein erstes Schmelzelement, das zwischen dem Feld an dem ersten Endabschnitt und dem dritten Feld angeordnet sein kann und es elektrisch damit verbindet, und ein zweites Schmelzelement, das zwischen dem Feld an dem zweiten Endabschnitt und dem dritten Feld angeordnet sein kann und es elektrisch damit verbindet.
Vorzugsweise enthält jedes der Sicherungselemente ein Feld aus elektrisch leitendem Material, das an einem der ersten und zweiten Endabschnitte des ersten Substrats angeordnet ist, und wenigstens ein Schmelzelement, das die Felder elektrisch verbindet.
Die Einrichtung, die die Sicherungselemente elektrisch miteinander verbindet, kann eine Vielzahl von Leitern umfassen, die jeweils in einer Vielzahl von Löchern angeordnet sind, die sich an vorgegebenen Positionen durch die Substratschichten hindurch erstrecken, um die Sicherungselemente aneinandergrenzender Substratschichten elektrisch zu verbinden.
Vorzugsweise umfaßt jedes der Sicherungselemente ein Feld aus elektrisch leitendem Material, das an einem ersten und einen zweiten Endabschnitt des ersten Substrats angeordnet ist, und wenigstens ein Schmelzelement, das die Felder elektrisch verbindet, wobei die Einrichtung, die wenigstens ein oberstes Sicherungselement mit dem Endanschluß an dem ersten Endabschnitt verbindet, einen Leiter umfaßt, der in einem Loch angeordnet ist, das sich von einem Feld an der obersten Substratschicht aus durch die oberste Substratschicht und dazwischenliegende Substratschichten hindurch zu den Endanschluß erstreckt; und wobei die Einrichtung, die das unterste Sicherungselement mit dem Endanschluß an dem zweiten Endanschluß verbindet, einen Leiter umfaßt, der in einem Loch angeordnet ist, das sich von einem Feld an der untersten Substratschicht aus zu dem Endanschluß an dem zweiten Abschnitt erstreckt.
Die Unterseite des ersten und des zweiten Endabschnitts des untersten Substrats kann eine Schicht aus elektrisch leitendem Material enthalten, um eine elektrische Verbindung zwischen den Leitern und den Endanschlüssen zu ermöglichen.
Vorzugsweise weisen die Endabschlüsse jeweils eine innere Schicht aus Silber/Silberlegierung, eine mittlere Schicht aus Nickel und eine äußere Schicht aus einem Zinn/Blei enthaltenden Material auf.
Vorzugsweise erstreckt sich ein Ende wenigstens eines Sicherungselements sich zu dem ersten oder den zweiten Endabschnitt der Laminatstruktur.
Ein Sicherungselement kann an der Oberseite jeder der Substratschichten angeordnet sein.
Vorzugsweise hat jede der Substratschichten eine Unterseite, wobei ein Sicherungselement an der Unterseite wenigstens einer der Substratschichten angeordnet ist.
Vorzugsweise enthält eine Unterseite des ersten und des zweiten Endabschnitts des ersten Substrats eine Schicht aus elektrisch leitendem Metall, um eine Verbindung zwischen den Leitern und den Endanschlüssen zu erleichtern.
Die vorliegende Erfindung wird aus der nachfolgenden Beschreibung, die im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen gegeben wird, besser verständlich, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigt:
Fig. 1 eine Perspektivdarstellung einer Schaltungsschutzvorrichtung, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
Fig. 2 einen Schnittdarstellung der Schaltungsschutzvorrichtung von Fig. 1 längs der Linie 2-2;
Fig. 3 einen Schnitt durch die Schaltungsschutzvorrichtung längs der Linie 3-3 von Fig. 2;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Mehrschichten-Schaltungsschutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5a eine Schnittdarstellung der Schaltungsschutzvorrichtung von Fig. 4 längs der Linie 10- 10, die eine erste Ausführungsform der Schaltungsschutzvorrichtung gemäß der Erfindung darstellt;
Fig. 5b eine Schnittdarstellung entsprechend der Ansicht von Fig. 5a, eine alternative Ausführungsform einer Schaltungsschutzvorrichtung gemäß der Erfindung zeigend;
Fig. 6 eine Explosionsdarstellung der Schaltungsschutzvorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Substratschicht mit zwei in Serie liegenden Sicherungselementen;
Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Substratschicht mit zwei parallel liegenden Sicherungselementen;
Fig. 9 einen Schnittansicht einer Mehrschicht-Schaltungsschutzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Subminiatur-Schaltungsschutzvorrichtung 10 oder Chipsicherung 10, die in Fig. 1 gezeigt ist, ist nicht maßstabsgerecht gezeichnet, und die Größe und Dicke zahlreicher Komponenten der Sicherung 10 und die anderen, weiter unten beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen sind zur Klarheit der Beschreibung übertrieben dargestellt.
Die Sicherung 10 von Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform mit einem Sicherungselement, das auf einer Substratschicht angeordnet ist. Die Sicherung 10 weist eine obere Platte 20 und eine untere Platte 22 auf, die zusammenlaminiert sind. Endanschlüsse 30, 32 an gegenüberliegenden Enden der Sicherung 10 schließen die inneren Komponenten der Sicherung 10, die in dieser Figur nicht dargestellt sind, elektrisch an. Die Endanschlüsse 30, 32 ermöglichen es der Sicherung 10 auch, mit einer elektrischen Schaltung verbunden zu werden.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht der Sicherung 10 von Fig. 1 längs der Linie 2-2 von Fig. 1. Fig. 3 ist eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 von Fig. 2. Zwischen der oberen Platte 20 und der unteren Platte 22 der Sicherung 10 ist ein Sicherungselement 24 angeordnet, das sich von einer Stirnfläche 12 zur gegenüberliegenden Stirnfläche 14 der Sicherung erstreckt. Das Sicherungselement 24 hat im dargestellten Ausführungsbeispiel die Form eines Drahtes. Streifen aus Metallfilm 26, 28 sind an Endabschnitten der Sicherung 10 in Kontakt mit gegenüberliegenden Enden des Drahtsicherungselements 24 angeordnet. Die Metallstreifen 26, 28 erstrecken sich jeweils zu einer Stirnfläche 12 (oder 14) der Sicherung 10 oder zu beiden Seitenflächen 16, 18. Die Metallstreifen 26, 28 berühren die Endanschlüsse 30, 32 an den Stirnflächen 12, 14 und die seitlichen Flächen 16, 18 um eine elektrische Verbindung über die Sicherung 10 herzustellen.
Die Endanschlüsse 30, 32 bestehen aus drei Lagen eines elektrisch leitfähigen Materials. Eine erste oder innere Lage 34 enthält eine Beschichtung aus Silber oder einer Silberlegierung. Eine zweite Lage 36 enthält Nickel, und eine dritte Lage 38 besteht aus einer Lage aus Zinn/Blei- Legierung, die das Anschließen der Sicherung 10 an eine elektrische Schaltung durch Löten oder andere geeignete Mittel erleichtert.
Das Drahtsicherungselement 24 kann so ausgewählt sein, daß es einen gewünschten Durchmesser hat, um sich auf Strom und Spannung in vorbestimmter Weise zu verhalten. Alternativ kann das Sicherungselement ein abgeschiedener Film oder ein anderes geeignetes Material sein, das die vorbestimmten Eigenschaften aufweist.
Fig. 4 ist eine Perspektivansicht einer Subminiatur-Schaltungsschutzvorrichtung 100 oder Chipsicherung mit mehreren Substratschichten und Sicherungselement für höhere Spannungs- und/oder Strom-Kapazität.
Die Sicherung 100 weist eine obere Schicht oder Deckschicht 120, eine untere Schicht 126 und Zwischenschichten 122 und 124 auf. Die Schichten 122 bis 126 und die Deckschicht 120 sind zusammenlaminiert, um eine Chipstruktur zu bilden. Endanschlüsse 30, 32, wie zuvor beschrieben, sind vorzugsweise an gegenüberliegenden Enden der Sicherung 100 vorgesehen und schließen die inneren Komponenten der Sicherung 10, die in dieser Zeichnung nicht dargestellt sind, elektrisch an.
Obgleich die Sicherung 100 in Fig. 4 mit einer Abdeckung 120 und drei unteren Schichten 122, 124 und 126 dargestellt ist, ist die Anzahl der gezeigten Schichten nur illustrativ, aber nicht einschränkend. Es versteht sich aus der folgenden Beschreibung, daß eine Sicherung nach der vorliegenden Erfindung eine Abdeckung und mehrere Schichten aufweisen kann.
Gemäß einem Aspekt trägt jede der Schichten unterhalb der Abdeckung 120 wenigstens ein Schmelzelement. Die Schmelzelemente können in Serie, in parallel oder kombiniert in Serie und parallel geschaltet sein, wie unten weiter erläutert wird.
Fig. 5a zeigt eine erste Ausführungsform 112 der Sicherung nach der Erfindung, bei der die Schmelzelemente in Serie geschaltet sind. Fig. 5a ist eine Schnittdarstellung längs der Linie 10- 10 von Fig. 4. Fig. 6 ist eine Explosionsdarstellung einer Chipsicherung 112, die in Serie geschaltete Schmelzelemente aufweist. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf beide Figuren.
Wie man erkennen kann, enthält jede Schicht 122a, 124a und 126a ein Schmelzelement 140a, 142a bzw. 144a. Die Schmelzelemente 140a, 142a, 144a sind miteinander verbunden und vorzugsweise mit den Endanschlüssen 30, 32 über Durchgangsleitungen 150, 152, 154 und 156 verbunden, um eine Serienschaltung vom einen Endanschluß 30 zum anderen Endanschluß 32 zu bilden. Die Durchgangsleitungen 150 bis 156 sind Löcher, die in jeder Schicht an vorbestimmten Stellen ausgebildet und metallisiert sind, d. h. mit einem elektrisch leitfähigen Metall gefüllt sind. Wie man mit Aufmerksamkeit aus Fig. 6 entnehmen kann, befinden sich gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Schmelzelemente 140a, 142a, 144a in jeder betreffenden Schicht 122a, 124a und 126a und kontaktieren Endanschlüsse 30, 32 nur über die Durchgangsleitungen 150 bis 156, die mit den obersten und untersten Schmelzelementen 140a bzw. 144a verbunden sind. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann jedoch, falls gewünscht oder notwendig, anstelle der Verwendung der Durchgangsleitungen 150 und 156 in der in Fig. 5a gezeigten Ausführungsform zu Anschlußflecken 146a gegriffen werden, die sich direkt zu den Endanschlüssen 30 und 32 erstrecken, wie mit gestrichelten Linien in den Fig. 5a und 6 gezeigt. Die Sicherungselemente können sich zu den Endanschlüssen erstrecken, wie in Fig. 5a gezeigt, je nach Wunsch oder Notwendigkeit, oder auch nicht. Auch können die Endanschlüsse 30, 32 vollständig weggelassen sein, und die Durchgangsleitungen 150 und 156 oder Felder 146a, die sich zu den Enden des Substrats erstrecken, können direkt mit der Schaltung verbunden sein, in der die Chipsicherung verwendet wird.
Wie man am besten in Fig. 6 sieht, besteht jedes der Schmelzelemente 140a, 142a und 144a aus im Abstand zueinander angeordneten, vergrößerten Feldern 146a, die durch einen schmalen Streifen 148a miteinander verbunden sind. Der schmale Streifen 148a oder Sicherungselement ist ein dünner Film aus metallischem Material, das so ausgewählt ist, daß es auf Spannung und/oder Strom anspricht. Die Felder 146a bestehen aus einem Film aus metallischem Material, vorzugsweise etwas dicker als das Sicherungselement 148a, obgleich die Felder und das Sicherungselement in einem einzigen Druckvorgang aufgebracht werden können, was dazu führen würde, daß diese Elemente die gleiche Dicke haben.
Wie man in Fig. 5a sieht, ist das Sicherungselement 148a unterhalb angebracht, d. h. vor den Feldern 146a. Die Sicherungselemente nach der vorliegenden Erfindung können jedoch gleichzeitig mit den Feldern aufgebracht werden, d. h. in einem einzigen Druckvorgang, wie in Fig. 6 zu sehen, oder vor oder nach den Feldern, wie mit gestrichelten Linien in Fig. 6 gezeigt.
Wie in Fig. 5a und 6 zu sehen, kann die Chipsicherung 112 ein funktionales Sicherungselement haben, das eine effektive Länge hat, die die Summen der Längen der Sicherungselemente 148a der einzelnen Schichten 122a, 124a und 126a ist. Die Chipsicherung 112 ist somit kürzer und kompakter als eine konventionelle Sicherung gleicher Spannungsfestigkeit.
Fig. 5b zeigt eine zweite Ausführungsform der Chipsicherung 112 mit Schmelzelementen, die einander parallel geschaltet sind, und nicht in Serie, wie in Fig. 5a gezeigt. Jede der Schichten 122b, 124b und 126b trägt ein Schmelzelement 140b, 142b, 144b. Die Schmelzelemente 140b bis 144b weisen jeweils Felder 146b an gegenüberliegenden Endabschnitten auf, die durch ein dünnes Sicherungselement 148b verbunden sind. Die Felder 146b erstrecken sich zu den Enden einer jeden Schicht 122b, 124b, 126, um die benachbarten Endanschlüsse 30, 32 an den gegenüberliegenden Enden der Chipsicherung 112 zu kontaktieren. Die Felder 146b erstrecken sich auch in Querrichtung zu den Seitenrändern einer jeden Schicht, um den Abschnitt der Endanschlüsse zu kontaktieren, der die Seitenränder bedeckt, um somit Kontakt zu den Endanschlüssen 30, 32 an drei Seiten herzustellen.
Wie in Fig. 5b gezeigt, ist jedes der Schmelzelemente 140b, 142b, 144b einer jeden Schicht mit beiden Endanschlüssen 30, 32 verbunden. Die Chipsicherung 114 hat daher mehrere parallel geschaltete Sicherungselemente. Die Chipsicherung 114 von Fig. 5b kann daher für höhere Ströme ausgelegt werden, weil mehrere parallele Strompfade vorhanden sind.
In jeder der Chipsicherungen 112 und 114 bestehen die Endanschlüsse 30, 32 vorzugsweise aus drei Schichten aus elektrisch leitfähigem Material, wie im Zusammenhang mit der Einzellagensicherung 10 oben beschrieben wurde. Die Endanschlüsse 30, 32 können auch ganz weggelassen werden, und die Chipsicherungen können über die Durchgangsleitungen 150, 156 oder Felder 146a oder 146b, die sich zu den Enden der Substrate erstrecken, direkt mit der Schaltung verbunden werden. Falls gewünscht oder notwendig können die Chipsicherungen weiterhin beispielsweise mit einer Beschichtung aus Silber oder einer Silberlegierung nahe den Enden der Chipsicherungen versehen sein, so daß die Beschichtung die Durchgangsleitungen oder die Felder kontaktiert, und die Chipsicherungen können in eine Fassung oder eine Klemme zum Anschluß an eine elektrische Schaltung eingesetzt werden.
Fig. 7 ist eine Draufsicht auf eine Substratschicht 160 für eine Chipsicherung gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung. Das Schmelzelement ist darauf als zwei Sicherungselemente 162, 164 ausgebildet, die in Serie geschaltet sind. Felder 146c an den gegenüberliegenden Enden des Substrats 160 erstrecken sich zu den Endrändern und zu beiden Seitenrändern der Substratschicht. Ein drittes Feld 166 ist auf dem Substrat 160 im wesentlichen mittig angeordnet. Die zwei Sicherungselemente 162, 164 sind mit den Endfedlern 146c und dem Mittelfeld 166 verbunden, um die zwei Schmelzelemente in Serie auszubilden. Mehrere Substratschichten 160 können zu einer einzigen Chipsicherung in der in Fig. 5b gezeigten Weise laminiert werden, d. h. für eine Parallelschaltung der Sicherungselemente einer jeden Schicht. Eine Chipsicherung mit Substratschichten 160 hat somit eine Kombination von Serien- und Parallelverbindungen.
Fig. 8 ist eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Substratschicht 170. Felder aus elektrisch leitfähigem Film sind auf den gegenüberliegenden Endabschnitten des Substrats 170 angeordnet. Zwei Schmelzelemente 172 und 174 sind auf der Oberseite des Substrats 170 parallel abgeschieden und mit beiden Feldern 146d verbunden. Die Substratschichten 170 sind mit metallisierten Löchern an vorbestimmten Stellen versehen, wie in Zusammenhang mit Fig. 5a beschrieben. Mehrere Substratschichten 170 können in der im Zusammenhang mit Fig. 5a beschriebenen Weise zusammengesetzt werden, um einen Chip zu bilden, der eine Kombination aus parallel und in Serie geschalteten Sicherungsverbindungen aufweist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Ausführungsformen beschränkt, bei denen ein Sicherungselement auf jeder Substratschicht angeordnet ist. Wie in Fig. 9 zu sehen, die eine Chipsicherung 212 zeigt, die in Serie geschaltete Sicherungselemente 240a, 242a und 244a aufweist, obgleich die Sicherungselemente statt dessen auch parallel geschaltet sein können, kann ein Sicherungselement in einer oder mehrerer der Schichten 222a, 224a, 226a, 228a weggelassen werden, was beispielsweise zur Minimierung der Möglichkeit einer Lichtbogenbildung zwischen Sicherungselementen erwünscht sein kann. Darüber hinaus kann, falls gewünscht oder notwendig, ein Sicherungselement auf beide Seiten einer einzigen Schicht 22a, 224a, 226a oder 228a aufgedruckt sein, was beispielsweise erwünscht sein kann, um die wirksame Länge von in Serie geschalteten Sicherungselementen zu vergrößern, oder auf eine Oberseite einer Substratschicht und eine Unterseite einer anderen Schicht innerhalb derselben Chipsicherung aufgedruckt sein.
Während die Erfindung anhand zahlreicher spezieller Ausführungsformen beschrieben worden ist, erkennt der Fachmann doch, daß die Erfindung innerhalb des Geistes der Ansprüche auch mit Veränderungen ausgeführt werden kann.

Claims

1. Chip-Sicherung (112, 114), die umfasst:

eine Vielzahl von Substratschichten (120, 126, 160, 170) aus keramischem Material, die jeweils eine Oberseite aufweisen, wobei die Substratschichten (120, 126, 160, 170) in einer Schichtanordnung angeordnet sind, die wenigstens eine oberste (120) und eine unterste (126) Substratschicht aufweist;

ein Sicherungselement (148) aus elektrisch leitendem Material, das an der Oberseite von zwei oder mehr der Substratschichten (120, 126, 160, 170) angeordnet ist;

eine Abdeckung aus keramischem Material, die eine Oberseite der obersten Substratschicht (120) abdeckt, wobei die Substratschichten (120, 126, 160, 170) und die Abdeckung eine Laminatstruktur mit einem ersten und einem zweiten Endabschnitt bilden; und

eine Einrichtung, die die Sicherungselemente der Vielzahl von Substratschichten elektrisch miteinander verbindet.

2. Chip-Sicherung (112, 114) nach Anspruch 1, die des Weiteren umfasst:

einen Endabschluss (30, 32) aus elektrisch leitendem Material nahe an dem ersten und dem zweiten Endabschnitt der Laminatstruktur;

eine Einrichtung, die wenigstens ein oberes Sicherungselement elektrisch mit einem ersten der Endabschlüsse (30, 32) verbindet; und

eine Einrichtung, die wenigstens ein unterstes Sicherungselement elektrisch mit einem zweiten der Endabschlüsse verbindet.

3. Chip-Sicherung (112, 114) nach Anspruch 2, wobei sich das Sicherungselement (148) auf jeder Substratschicht (120, 126, 160, 170) von einer ersten Kante an dem ersten Endabschnitt zu einer gegenüberliegenden zweiten Kante an dem zweiten Endabschnitt des Substrats erstreckt; und

die Endabschlüsse (30, 32) an dem ersten und dem zweiten Endabschnitt elektrisch mit den Sicherungselementen (148) auf jeder der Substratschichten verbunden sind, so dass die Sicherungselemente (148) durch die Endabschlüsse (30, 32) miteinander verbunden sind.

4. Chip-Sicherung (112, 114) nach Anspruch 3, wobei die Sicherungselemente (148) jeweils ein Feld (146) aus elektrisch leitendem Material, das an dem ersten und dem zweiten Endabschnitt des Substrats angeordnet ist, wobei sich die Felder (146) wenigstens bis zu der ersten und der zweiten Kante erstrecken, sowie ein Schmelzelement (140a, 142a, 144a) umfassen, das zwischen den Feldern (146) angeordnet und elektrisch mit ihnen verbunden ist.

5. Chip-Sicherung (112, 114) nach Anspruch 4, wobei die Felder (146) auf den Substraten (120, 126, 160, 170) sich jeweils weiter zu seitlichen Kanten des ersten und des zweiten Endabschnitts erstrecken.

6. Chip-Sicherung (112, 114) nach Anspruch 3, wobei die Sicherungselemente (148) jeweils ein Feld (146) aus elektrisch leitendem Material, das an dem ersten und dem zweiten Endabschnitt der Substratschicht (120, 126, 160, 170) angeordnet ist, wobei sich die Felder (146) wenigstens bis zu der ersten und der zweiten Kante erstrecken, ein drittes Feld aus elektrisch leitendem Material, das zwischen den Feldern (146) an dem ersten und dem zweiten Endabschnitt angeordnet und von ihnen getrennt ist, ein erstes Schmelzelement (140a), das zwischen dem Feld an dem ersten Endabschnitt und dem dritten Feld angeordnet ist und es elektrisch damit verbindet, und ein zweites Schmelzelement (142a) umfassen, das zwischen dem Feld an dem zweiten Endabschnitt und dem dritten Feld angeordnet ist und es elektrisch damit verbindet.

7. Chip-Sicherung (112, 114) nach Anspruch 1, wobei:

jedes der Sicherungselemente (148) ein Feld (146) aus elektrisch leitendem Material. das an einem ersten und einem zweiten Endabschnitt des ersten Substrats angeordnet ist, und wenigstens ein Schmelzelement (140a, 142a, 144a) umfasst, das elektrisch mit den Feldern (146) verbunden ist.

8. Chip-Sicherung (112, 114) nach Anspruch 7, wobei die Einrichtung, die die Sicherungselemente (148) elektrisch miteinander verbindet, eine Vielzahl von Leitern umfasst, die jeweils in einer Vielzahl von Löchern (150-156) angeordnet sind, die sich an vorgegebenen Positionen durch die Substratschichten (120, 126, 160, 170) hindurch erstrecken, um die Sicherungselemente (148) aneinandergrenzender Substratschichten (102, 126, 160, 170) elektrisch zu verbinden.

9. Chip-Sicherung (112, 114) nach Anspruch 8, wobei:

jedes der Sicherungselemente (148) ein Feld (146) aus elektrisch leitendem Material. das an einem ersten und einem zweiten Endabschnitt des ersten Substrats angeordnet ist, und wenigstens ein Schmelzelement (140a, 142a, 144a) umfasst, das die Felder (146) elektrisch verbindet,

wobei die Einrichtung, die wenigstens ein oberstes Sicherungselement (140a) mit dem Endabschluss (30, 32) an dem ersten Endabschnitt verbindet, einen Leiter umfasst, der in einem Loch (150-156) angeordnet ist, das sich von einem Feld (146) an der obersten Substratschicht (120) aus durch die oberste Substratschicht (120) und dazwischenliegende Substratschichten hindurch zu dem Endabschluss (30, 32) erstreckt; und

wobei die Einrichtung, die das unterste Sicherungselement (144a) mit dem Endabschluss (30, 32) an dem zweiten Endabschnitt verbindet, einen Leiter umfasst, der in einem Loch (150-156) angeordnet ist, dass sich von einem Feld an der untersten Substratschicht (126) aus zu dem Endabschluss (30, 32) an dem zweiten Abschnitt erstreckt.

10. Chip-Sicherung (112, 114) nach Anspruch 9, wobei eine Unterseite des ersten und des zweiten Endabschnitts des untersten Substrats eine Schicht aus elektrisch leitendem Metall enthält, um elektrische Verbindung zwischen den Leitern und den Endabschlüssen (30, 32) zu ermöglichen.

11. Chip-Sicherung (112, 114) nach Anspruch 2, wobei die Endabschlüsse (30, 32) jeweils eine innere Schicht aus Silber/Silberlegierung, eine mittlere Schicht aus Nickel und eine äußere Schicht aus Material, das Zinn/Blei enthält, umfassen.

12. Chip-Sicherung (112, 114) nach Anspruch 1, wobei ein Ende wenigstens eines Sicherungselementes (148) sich zu dem ersten oder dem zweiten Endabschnitt der Laminatstruktur erstreckt.

13. Chip-Sicherung (112, 114) nach Anspruch 1, wobei ein Sicherungselement (148) an der Oberseite jeder der Substratschichten (120, 126, 160, 170) angeordnet ist.

14. Chip-Sicherung (112, 114) nach Anspruch 1, wobei jede der Substratschichten (120, 126, 160, 170) eine Unterseite aufweist und ein Sicherungselement an der Unterseite wenigstens einer der Substratschichten (120, 126, 160, 170) angeordnet ist.

15. Chip-Sicherung (112, 114) nach Anspruch 8, wobei eine Unterseite des ersten und des zweiten Endabschnitts des ersten Substrats eine Schicht aus elektrisch leitendem Metall (26, 28) enthält, um elektrische Verbindung zwischen den Leitern und den Endabschlüssen (30, 32) zu ermöglichen.