EP2471083B1 - Thermosicherung - Google Patents

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EP2471083B1
EP2471083B1 EP11749108.4A EP11749108A EP2471083B1 EP 2471083 B1 EP2471083 B1 EP 2471083B1 EP 11749108 A EP11749108 A EP 11749108A EP 2471083 B1 EP2471083 B1 EP 2471083B1
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EP
European Patent Office
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safety device
thermal safety
fuse
terminals
encapsulation
Prior art date
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EP11749108.4A
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English (en)
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Joachim Aurich
Ulf Zum Felde
Bernd Krüger
Laurent Mex
Wolfgang Werner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vishay BCcomponents Beyschlag GmbH
Original Assignee
Vishay BCcomponents Beyschlag GmbH
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Publication date
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Publication of EP2471083B1 publication Critical patent/EP2471083B1/de
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • H01H85/08—Fusible members characterised by the shape or form of the fusible member

Definitions

  • the invention relates to a method for the separation of a circuit.
  • the invention further relates to a thermal fuse for disconnecting a circuit during melting of a fusible conductor.
  • Thermal fuses of the specified type for example, in the automotive industry in vehicles due to the increasing use of semiconductor devices (MOSFETs, IGBTs) for switching high currents in electrical consumers increasingly important.
  • MOSFETs semiconductor devices
  • IGBTs semiconductor devices
  • failure of the semiconductor switching element e.g. due to a short-circuit or because of alloying or another malfunction, it may be due to a faulty current flow to an impermissible and possibly fatal temperature increase.
  • Such a fuse works as overtemperature protection by interrupting the power supply upon reaching a switching temperature caused by a malfunction, in particular short circuit of an electrical component and prevents another, possibly fatal temperature increase.
  • thermal fuse can generally be the over-temperature and fire protection of high current loads, for example, to secure solar cells or high-energy battery cells, as well as additional heaters.
  • Thermal fuses based on spring or melt wax technology are already used in household appliances, e.g. Coffee machines, state of the art. Such fuses can not be used for high current power applications due to their low current carrying capacity.
  • thermal fuses from the US 7,068,141 B2 known that trigger without mechanical forces (eg springs).
  • the DE 244 375 A1 describes a thermal fuse in the form of a melt resistor for use in power supplies and power circuits.
  • the DE 10 2007 014 338 A1 describes a thermal fuse in the form of a line structure, in particular in a stamped grid or a printed circuit board, which has a fusible element and causes the separation of the electrical connection due to the surface tension.
  • the DE 10 2008 003 659 A1 relates to a fuse with a conductor bar, which serves as an electrically conductive connection in normal operation and melts in the event of thermal failure when reaching a certain temperature.
  • a thermal fuse which has a connecting element and a separately formed actuator.
  • the actuator mechanically disconnects the electrical connection upon reaching a particular trip temperature.
  • thermal fuses which usually have a soldered leaf spring, which separates the electrical connection upon reaching a certain temperature.
  • thermal fuse which performs the separation of a circuit during melting of a fusible conductor, wherein the thermal fuse has two connection parts and the fusible conductor is arranged between these connection parts. Furthermore, the fuse on a protective sheath, which is arranged around the fusible conductor such that a cavity between the protective sheath and the fusible conductor consists.
  • the thermal fuse comprises a fusible element of a meltable at a triggering temperature material and a carrier layer on a surface in a contacting region of the fusible alloy, wherein the melting temperature of the material of the carrier layer is higher than the triggering temperature and wherein the material of the carrier layer is selected so that it is solid Condition in the molten material of the fusible element goes into solution.
  • a method of making an electrical connection between two pads using a wire to form a fuse is described.
  • a housing cover is provided, which at least partially encloses the fuse wire and the two connecting parts of the fuse.
  • the invention has for its object to provide a thermal fuse for the separation of a circuit available, the fuse is very low and is suitable for high currents, in particular very high short-circuit currents, and a high reliability, especially under difficult conditions such. longer lasting thermal and mechanical stress has.
  • the thermal fuse according to the invention is constructed as a fuse, which performs the separation of a circuit in the event of tripping by melting a fuse conductor.
  • the thermal fuse has at least two electrically conductive connection parts and a fusible link, which melts when reaching a certain temperature.
  • the thermal fuse on an encapsulation or enclosure.
  • the fusible conductor is so surrounded by a shell without a free space between the fuse element and shell or components of the thermal fuse is provided.
  • a material for the encapsulation or wrapping could be used, for example, a molding material based on epoxy resin. In principle, it is also possible to use other materials and painting.
  • the thermal fuse furthermore has a layer structure, wherein at least one additional coating or material layer is provided between the connection parts and the encapsulation or encapsulation.
  • the material of this coating is tin, indium, bismuth, preferably silver or an alloy consisting of tin, indium, bismuth or, preferably, silver. Such a coating promotes absorption of the fusible conductor upon reaching the melting temperature.
  • the thermal fuse represents an electrical conductor with very high conductivity.
  • two electrically conductive connection parts of the thermal fuse are electrically connected to one another by means of a fusible conductor.
  • the material of the fusible conductor is designed such that the melting temperature of the fusible conductor material is in the range of the desired release temperature of the fuse.
  • the melting temperature of the fusible conductor begins to melt.
  • the volume of the fusible conductor increases. Due to encapsulation of the fusible conductor in the thermal fuse, a pressure increase takes place.
  • the thermal fuse is designed such that is provided by the encapsulation of the fusible conductor no free space between the fuse element and sheath for receiving the liquid melt conductor material.
  • the fusible conductor is completely surrounded within the fuse by directly adjacent components, e.g. the sheath, the connecting parts or a coating applied to the connecting parts or other components of the thermal fuse.
  • the fusible conductor is thus surrounded at any point by a free space.
  • the fusible conductor is not in contact with a free space, the space having air or other gaseous substance.
  • the pressure increase causes the fusible conductor to be displaced in such a way that the electrical connection between the connection parts is disconnected.
  • the volume increase in the phase transition of the melt conductor material from the solid to the liquid state takes place as quickly as possible and in the form of a volume jump.
  • a sudden increase in volume a rapid increase in pressure and thus a safe release of the thermal fuse are possible.
  • the liquid melt conductor material flows due to the volume increase and the associated increase in pressure and due to the capillary action.
  • the capillary is formed by a coating on the connecting parts, which at a temperature in the range of the melting temperature of the melt conductor material liquefied.
  • fusible link and coating mix and flow through the capillary volume due to pressure increase and capillary action.
  • the effluent material of the fusible conductor and the coating thus accumulate at least partially in the outer region of the thermal fuse on the connection parts.
  • the outdoor area is the area of the thermal fuse, which is not enclosed by an enclosure.
  • the fusible conductor is in the thermal fuse such that it is in direct contact with the connection parts or in direct contact with a coating applied to the connection parts.
  • the encapsulation or encapsulation may preferably have an additional varnish layer on the inside towards the fusible conductor.
  • the thermal fuse comprises a flux similar to e.g. may be used for soldering.
  • a suitable flux promotes during activation of the fuse activation of the surface and on reaching the melting temperature, the mixing of fusible link and coating and the flow of material through the capillary.
  • it is important to use a long-term stable flux which ensures activation even after prolonged elevated temperature influence under operating conditions of typically 100-200 ° C. Even with the use of a flux, no free spaces are provided adjacent to the fusible conductor and / or flux.
  • the fusible conductor is located between the two electrically conductive connection parts.
  • the Schmelzeiter is arranged in a gap between the connecting parts.
  • the fusible conductor can be in direct contact with the connection parts or in direct contact with a coating provided on the connection parts. This has the advantage that during the tripping process when reaching a certain temperature, the separation of the circuit is performed by interrupting the electrical connection between the two connection parts.
  • the coating forming the capillary is formed by a galvanization of the two connecting parts
  • the material layer between the connecting parts and the encapsulation should preferably have a thickness between 1 ⁇ m and 50 ⁇ m, particularly preferably between 5 ⁇ m and 20 ⁇ m.
  • the coating of the connecting parts is preferably designed such that between the connecting parts and the encapsulation the coating, e.g. the tin layer has an under nickelation, wherein the nickel plating may consist of a pure nickel layer or of a nickel-containing alloy.
  • This sub-nickel is thus an additional layer between the terminal parts and the coating, e.g. the tin layer.
  • the nickel oxide is in direct contact with the connector and the coating, e.g. the interest rate layer.
  • the nickel oxide serves as a barrier layer and forms a diffusion barrier between the e.g. made of copper connecting parts and the coating. Such a diffusion barrier prevents the formation of intermetallic phases.
  • the nickel layer or nickel-containing alloy may preferably have a thickness between 1 .mu.m and 50 .mu.m, particularly preferably between 5 .mu.m and 15 .mu.m.
  • the fusible conductor consists of a conductive, low-melting metal, or a low-melting metal alloy whose composition is determined by the desired release temperature.
  • solder alloys such as tin-silver solders, SnAgCu solders, lead solders or other solder alloys may be used.
  • alloy compositions listed in the table are only examples of solder alloys. Other alloy compositions could also be used.
  • connection parts have the form of caps. It is preferred that the caps have a circular or circular-like cross-section and inside at least partially have a cavity.
  • the connecting parts have the shape of a cuboid or a cuboid-like shape.
  • the connecting parts form the basic body of the thermal fuse. This has the advantage that the thermal fuse can be designed as a surface-mountable component (SMD component) in the form of a flat fuse.
  • SMD component surface-mountable component
  • each of the two connection parts could each accommodate one or more non-conductive bodies.
  • the one or more non-conductive body for example, the shape of the caps, so they after joining the inner, free Fill in the space of the caps.
  • the one or more non-conductive body hold the electrically conductive connection parts, such as caps in position.
  • the fusible conductor can be positioned and held by the insulating body in a suitable position between the electrically conductive connection parts.
  • the one or more non-conductive bodies could have the shape of a cuboid or a cuboid-like shape, with the non-conductive body or bodies serving to support or hold the electrically conductive connection parts.
  • the one or more non-conductive body regardless of the geometric configuration of ceramic, z. B. Al 2 O 3 exist.
  • the non-conductive bodies could also consist of another insulating material, eg glass, plastic or another organic material.
  • the fusible conductor has the shape of a ring.
  • the diameter of such a ring could, but need not necessarily, be selected according to the diameter of the caps.
  • the use of an annular fusible conductor has the advantage that it can be easily interposed between the two electrically conductive caps by the non-conductive bodies, e.g. Ceramic body, can be kept.
  • the ring could run around the non-conductive body from the outside.
  • the fusible conductor could be designed in the form of one or more longitudinal strips with a certain projection between two parallelepiped connection parts. The fusible conductor is thus arranged at least partially between the cuboid or cap-shaped electrical connection parts.
  • the fusible conductor can additionally be arranged at least in regions on the cuboid or cap-shaped connection parts.
  • an advantageous embodiment of the invention to provide the thermal fuse with suitable electrical connections by a wire or an electrical conductor in a wire-like shape, preferably in the middle, is connected to the two connection parts.
  • the thermal fuse in conventional devices or savings without having to make structural changes to the electrical load or the device.
  • the electrical connections be designed in the form of an SMD (Surface Mounted Device) construction.
  • SMD Surface Mounted Device
  • Such an SMD component is used in electronics as a surface-mountable component or component for surface mounting.
  • connection types for other types of installation eg through-hole mounting (through hole technology), conceivable.
  • the thermal fuse In order to ensure high mechanical protection, high mechanical stability and protection against oxidation of the thermal fuse, it is preferable to protect the thermal fuse by encapsulation or wrapping.
  • the encapsulation or coating can be additionally combined with another protective coating to improve these properties.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a thermal fuse 100 according to the invention.
  • the thermal fuse 100 according to the invention consists of two caps 11 and 12 with centrally connected wire 14 and 15, a ceramic body 13 and a fusible conductor 10.
  • the two caps 11, 12 made of copper.
  • the caps 11, 12 may be made of another material of low resistivity.
  • the caps 11, 12 and the wires 14, 15 are coated with a coating (23), preferably an Sn layer.
  • the coating could also comprise another material, for example indium, bismuth, silver, or an alloy consisting of tin, indium, bismuth or silver.
  • a fusible conductor 10 is arranged, which is held by a ceramic body 13.
  • the fusible conductor 10 has the shape of a ring and consists of a tin-silver alloy (eg Sn97 Ag3 with a melting point of 217 ° C). The alloy could also have a different composition with a lower or higher melting point, depending on the required fuse release temperature.
  • a long-term stable flux 16 which serves during the triggering operation of the fuse to activate the surface and to reduce the surface tension.
  • the encapsulation or wrapping of the fuse consisting here of a UV-curable lacquer 17 and an epoxy resin-based molding material 18, serves to increase the mechanical stability of the fuse.
  • the encapsulation or sheath 17, 18 provides mechanical and oxidation protection.
  • the envelope 18 surrounds the thermal fuse only partially. In particular, the sheath 18 surrounds the thermal fuse in the region in which the fusible conductor 10 is arranged. The ends of the caps 11, 12, in particular in the region of the connection points, for example for the wires 14, 15 are not enclosed by the sheath 18.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a thermal fuse 200 according to the invention.
  • the thermal fuse 200 consists essentially of the components of in FIG. 1 described thermal fuse 100. An essential difference to the in FIG. 1 described structure is shown in that the thermal fuse 200 in FIG. 2 has no flux application on the fuse element 10.
  • FIGS. 3 to 5 show schematic representations of the switching principle of the thermal fuse 100, 200, 300 according to the invention before reaching the melting temperature, upon reaching the melting temperature and after reaching the melting temperature.
  • FIG. 3 shows the state before triggering the thermal fuse 100, 200, 300 or before reaching the melting temperature.
  • the fusible conductor 10 Before reaching the melting temperature, the fusible conductor 10 is in a fixed state in the gap 24 between the connection parts 11, 12 with the coating 23 and the encapsulation or enclosure 18.
  • the pressure gradient by one hand Volume increase and volume jump in the transition from the solid to the liquid phase and the capillary action of importance.
  • FIG. 4 shows the state of the thermal fuse 100, 200, 300 when reaching the melting temperature.
  • the fusible conductor 10 begins to melt.
  • the coating 23 ' also melts in the region of the encapsulation or encapsulation, as a result of which the fusible conductor 10 and the coating 23' at least partially mix.
  • the displacement into and through the capillary is significantly caused by the increase in pressure at the phase transition of the fuse element 10 from solid to liquid and the associated volume jump.
  • the FIGS. 4 to 5 show the melting of the fusible conductor 10 during melting and after release. For better illustration, see FIG. 4 the flow direction 22 of the fusible conductor during emigration is shown. It can be seen that the fusible conductor 10 completely emanates from the gap 24.
  • FIG. 5 shows the switching state of the thermal fuse 100, 200, 300 after the tripping operation and the complete emigration of the fusible conductor 10 from the gap 24.
  • solidified with the fusible conductor coating 23 "solidifies and sits on the connecting parts, ie at the original
  • the current flow through the thermal fuse 100, 200, 300 is interrupted by the gap between the two conductive connection parts 11, 12 or main bodies 19 interrupted.
  • the FIGS. 6 and 7 show schematic representations of a thermal fuse 300 according to the invention.
  • the thermal fuse 300 according to the invention is designed as a flat fuse for surface mounting (SMD construction).
  • the thermal fuse 300 according to the invention consists of two spaced-apart basic bodies 19 (connection parts), which are applied to a non-conductive body 13, for example a ceramic body.
  • the two main body 19 (connecting parts) made of copper or other material with low resistivity.
  • the two base bodies 19 (connection parts) are coated with a coating 23, preferably as a tin layer.
  • the coating could also comprise another material, eg indium, bismuth, silver or an alloy consisting of tin, indium, bismuth or silver.
  • the thermal fuse 300 has a fusible conductor 10 between the two base bodies 19 (connection parts) and in the area around the intermediate space (gap (24)) between the two base bodies 19 (connection parts). As in FIG. 6 shown, the thermal fuse 300 has two fuse elements 10. The fuse could also have one or more than two fuse element 10.
  • On the fusible conductor 10 is a long-term stable flux 16, which serves during the triggering operation of the fuse to activate the surface and to reduce the surface tension.
  • an additional resist layer 17 Between encapsulation or wrapping 18 of the fuse and the flux is an additional resist layer 17. The encapsulation or sheath 18 may also be applied only on the top of the thermal fuse.
  • the encapsulation or coating 18 and the additional paint layer 17 serve to increase the stability of the fuse and the oxidation protection.
  • the lacquer layer 17 is in direct contact with the flux 16 without the release of a gap.
  • the thermal fuse 300 could also be configured such that it has no flux 16 on the fusible conductor 10. In this case, the lacquer layer 17, or in the absence of an additional lacquer layer 17, the encapsulation 18 would be in direct contact with the fusible conductor 10 without the release of a gap.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung eines Stromkreises.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Thermosicherung zur Trennung eines Stromkreises beim Schmelzen eines Schmelzleiters.
    • Stand der Technik
  • Thermosicherungen der angegebenen Art gewinnen beispielsweise in der Automobilindustrie in Fahrzeugen aufgrund der steigenden Verwendung von Halbleiterbauelementen (MOSFETs, IGBTs) zum Schalten von hohen Strömen in elektrischen Verbrauchern zunehmend an Bedeutung. Bei einem Fehler des Halbleiterschaltelementes z.B. durch Kurzschluss oder wegen Durchlegierens oder einer anderen Fehlfunktion kann es aufgrund eines fehlerhaften Stromflusses zu einer unzulässigen und möglicherweise fatalen Temperaturerhöhung kommen.
  • Dies gilt insbesondere in Fahrzeugen, wo bestimmte Verbraucher wie z.B. Kühlerlüfter, ABS-Steuerungen, Heizungslüfter, elektrische Lenkhilfen oder auch eine elektrische Lenkung o. dgl. nicht über das Zündschloss geschaltet werden, sondern direkt mit der Batterie verbunden sind.
  • Üblicherweise sind solche Verbraucher nicht über das Zündschloss mit der Batterie verbunden, da nach Gebrauch bzw. Abschalten des Fahrzeuges ein eventuelles Weiter- oder Nachlaufen des Verbrauchers gewährleistet werden muss. Zum Beispiel ist es erforderlich, bei einer bestimmten Temperatur den Kühlerlüfter für eine gewisse Zeit auch nach Betrieb des Fahrzeuges weiterlaufen zu lassen, um Temperaturspitzen zu vermeiden und ein Absenken der Motortemperatur zu erreichen.
  • Eine solche Sicherung funktioniert als Übertemperaturschutz, indem sie bei Erreichen einer Schalttemperatur, verursacht durch eine Fehlfunktion, insbesondere Kurzschluss einer elektrischen Komponente, die Stromzufuhr unterbricht und einen weiteren, unter Umständen fatalen Temperaturanstieg unterbindet.
  • Aber auch im Nicht-Kurzschlussfall und bei anderen Schaltungen, die nicht direkt mit der Batterie verbunden sind, dient eine solche Sicherung als Übertemperaturschutz. Wenn z.B. beim Durchlegieren eines Schaltelementes nur ein etwas erhöhter Strom in den Verbraucher fließt, kann dieser Fehlerfall mit einer herkömmlichen Stromsicherung nicht erkannt werden. Die Temperatur steigt dann in dem typischerweise gekapselten Verbraucher weiter an, was u. U. sogar bis zu einem Brand führen kann.
  • Weitere Anwendungen der Thermosicherung können allgemein der Übertemperatur- und Brandschutz von hohen Stromlasten sein, beispielsweise zur Absicherung von Solarzellen oder Hochenergiebatteriezellen, sowie auch bei Zusatzheizungen.
  • Thermosicherungen basierend auf Feder- oder Schmelzwachstechnologie sind bereits bei Haushaltsgeräten, z.B. Kaffeemaschinen, Stand der Technik. Solche Sicherungen können aufgrund ihrer niedrigen Stromtragfähigkeit nicht für Leistungsanwendungen mit hohen Strömen verwendet werden.
  • Aus dem Stand der Technik sind Thermosicherungen aus der US 7,068,141 B2 bekannt, die ohne mechanische Kräfte (z.B. Federn) auslösen.
  • Die Funktionsweise dieser Sicherungen geht auf die Benetzungseigenschaften des Schmelzleiters bei Erreichen der Auslösetemperatur zurück. Das Auslösen erfolgt durch Schmelzen des Leiters, der durch die Benetzungskräfte auf entsprechend große Oberflächen gezogen wird. Dabei ist der schmelzbare Leiter mit den aufzunehmenden Oberflächen von einer Hülle unter Freilassung eines Zwischenraumes für den Abfluss des geschmolzenen Leitermaterials umgeben.
  • Nachteilig bei diesen Sicherungen, die üblicherweise in Konsumanwendungen, z.B. Mobiltelefonen verwendet werden, ist dass sie nicht für hohe Ströme geeignet sind, da wegen des Auslöseprinzips nur eine kleine Masse des Schmelzleiters zur Verfügung steht.
  • Für den Automobilbereich gibt es Vorschläge um die oben genannten Einschränkungen zu umgehen.
  • Die DE 244 375 A1 beschreibt eine Thermosicherung in Form eines Schmelzwiderstandes für den Einsatz in Netzteilen und Leistungsschaltkreisen.
  • Die DE 10 2007 014 338 A1 beschreibt eine Thermosicherung in Form einer Leitungsstruktur, insbesondere in einem Stanzgitter oder einer Leiterplatte, welche ein Schmelzelement aufweist und die Trennung der elektrischen Verbindung aufgrund der Oberflächenspannung bewirkt.
  • Die DE 10 2008 003 659 A1 betrifft eine Schmelzsicherung mit einem Leitersteg, welcher im regulären Betrieb als elektrisch leitende Verbindung dient und im thermischen Fehlerfall bei Erreichen einer bestimmten Temperatur schmilzt.
  • In der DE 10 2007 014 339 A1 wird beispielsweise eine Thermosicherung beschrieben, welche ein Verbindungselement sowie einen getrennt ausgebildeten Aktuator aufweist. Der Aktuator trennt die elektrische Verbindung bei Erreichen einer bestimmten Auslösetemperatur auf mechanische Weise.
  • Des Weiteren sind Thermosicherungen bekannt, welche üblicherweise eine angelötete Blattfeder aufweisen, welche bei Erreichen einer bestimmten Temperatur die elektrische Verbindung trennt.
  • Nachteilig bei diesen Sicherungen ist u. a., dass das Schmelzlot und die Verbindungsstellen permanenten Materialspannungen ausgesetzt sind und dadurch die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Thermosicherung, insbesondere unter harten Umgebungsbedingungen mit Temperaturwechselbelastungen, beschränkt ist.
  • In der US 2008/019183 A1 wird eine Thermosicherung beschrieben, welche die Trennung eines Stromkreises beim Schmelzen eines Schmelzleiters durchführt, wobei die Thermosicherung zwei Anschlussteile aufweist und der Schmelzleiter zwischen diesen Anschlussteilen angeordnet ist. Des Weiteren weist die Schmelzsicherung eine Schutzhülle auf, welche derart um den Schmelzleiter herum angeordnet ist, dass ein Hohlraum zwischen der Schutzhülle und dem Schmelzleiter besteht.
  • In der DE 10 207 014 334 A1 wird ein Schmelzlegierungselement für die Herstellung einer Thermosicherung beschrieben. Die Thermosicherung umfasst ein Schmelzelement aus einem bei einer Auslösetemperatur schmelzbaren Material sowie eine Trägerschicht auf einer Oberfläche in einem Kontaktierungsbereich des Schmelzlegierungselementes, wobei die Schmelztemperatur des Materials der Trägerschicht höher ist als die Auslösetemperatur und wobei das Material der Trägerschicht so gewählt ist, dass es im festen Zustand in dem geschmolzenen Material des Schmelzelements in Lösung geht.
  • In der DE 38 374 58 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen zwei Kontaktflächen mithilfe eines Drahtes zur Bildung einer Schmelzsicherung beschrieben. Für die Thermosicherung ist ein Gehäusedeckel vorgesehen, welcher den Schmelzdraht sowie die beiden Anschlussteile der Schmelzsicherung zumindest teilweise umschließt.
    • Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermische Sicherung zur Trennung eines Stromkreises zur Verfügung zu stellen, wobei die Sicherung sehr niederohmig ist und für hohe Ströme, insbesondere sehr hohe Kurzlastströme geeignet ist, sowie eine hohe Zuverlässigkeit, insbesondere unter schwierigen Bedingungen wie z.B. länger andauernder thermischer und mechanischer Belastung, aufweist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Thermosicherung gemäß den Merkmalen des Anspruches 1.
  • Die erfindungsgemäße Thermosicherung ist als Schmelzsicherung aufgebaut, welche die Trennung eines Stromkreises im Auslösefall durch Schmelzen eines Schmelzleiters durchführt. Um eine zuverlässige Trennung eines Stromkreises zu gewährleisten, weist die Thermosicherung mindestens zwei elektrisch leitfähige Anschlussteile sowie einen Schmelzleiter auf, welcher bei Erreichen einer bestimmten Temperatur schmilzt. Desweiteren weist die Thermosicherung eine Einkapselung bzw. Umhüllung auf. Dabei ist der Schmelzleiter derart von einer Hülle umgeben ohne dass ein freier Zwischenraum zwischen Schmelzleiter und Hülle bzw. Bestandteilen der Thermosicherung vorgesehen ist. Als Material für die Einkapselung bzw. Umhüllung könnte z.B. ein Moulding-Material auf Epoxydharzbasis eingesetzt werden. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, andere Materialien und Lackierverfahren zu verwenden. Die Thermosicherung weist weiterhin einen Schichtaufbau auf, wobei zwischen den Anschlussteilen und der Einkapselung bzw. Umhüllung mindestens eine zusätzliche Beschichtung, bzw. Materialschicht vorgesehen ist. Als Material dieser Beschichtung wird Zinn, Indium, Bismut, vorzugsweise Silber oder eine Legierung bestehend aus Zinn, Indium, Bismut oder vorzugsweise Silber gewählt. Eine solche Beschichtung fördert das Aufnehmen des Schmelzleiters beim Erreichen der Schmelztemperatur.
  • Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Thermosicherung wird ein Stromkreis bei Erreichen einer bestimmten Temperatur getrennt. Vor Erreichen der Auslösetemperatur stellt die Thermosicherung einen elektrischen Leiter mit sehr hoher Leitfähigkeit dar. Dabei sind durch einen Schmelzleiter zwei elektrisch leitfähige Anschlussteile der Thermosicherung elektrisch miteinander verbunden. Das Material des Schmelzleiters ist derart ausgelegt, dass sich die Schmelztemperatur des Schmelzleitermaterials im Bereich der gewünschten Auslösetemperatur der Sicherung befindet. Bei Erreichen der Schmelztemperatur beginnt der Schmelzleiter zu schmelzen. Während des Phasenübergangs des Schmelzleitermaterials vom festen in den flüssigen Zustand nimmt das Volumen des Schmelzleiters zu. Aufgrund einer Einkapselung des Schmelzleiters in der Thermosicherung findet ein Druckanstieg statt. Dabei ist die Thermosicherung derart ausgebildet, dass durch die Einkapselung des Schmelzleiters kein freier Zwischenraum zwischen Schmelzleiter und Umhüllung zur Aufnahme des flüssigen Schmelzleitermaterials vorgesehen ist. Der Schmelzleiter ist innerhalb der Schmelzsicherung vollständig umgeben von direkt angrenzenden Bestandteilen, z.B. der Umhüllung, der Anschlussteile bzw. einer auf den Anschlussteilen aufgebrachten Beschichtung oder anderen Bestandteilen der Thermosicherung. Der Schmelzleiter ist somit an keiner Stelle von einem freien Zwischenraum umgeben. Außerdem steht der Schmelzleiter nicht mit einem freien Zwischenraum in Kontakt, wobei der Zwischenraum Luft oder einen anderen gasförmigen Stoff aufweist. Somit wird durch den Druckanstieg der Schmelzleiter derart verdrängt, dass die elektrische Verbindung zwischen den Anschlussteilen getrennt wird.
  • Die Volumenzunahme beim Phasenübergang des Schmelzleitermaterials vom festen in den flüssigen Zustand findet möglichst schnell und in Form eines Volumensprungs statt. Somit werden aufgrund eines sprunghaften Volumenanstiegs ein schneller Druckanstieg und dadurch ein sicheres Auslösen der Thermosicherung ermöglicht.
  • Das flüssige Schmelzleitermaterial fließt aufgrund der Volumenzunahme und des damit verbundenen Druckanstiegs sowie aufgrund der Kapillarwirkung ab. Die Kapillare wird dabei durch eine Beschichtung auf den Anschlussteilen ausgebildet, die sich bei einer Temperatur im Bereich der Schmelztemperatur des Schmelzleitermaterials verflüssigt. Während des Schaltvorganges vermischen sich Schmelzleiter und Beschichtung und fließen aufgrund des Druckanstieges und der Kapillarwirkung durch das Kapillarvolumen ab. Das abfließende Material des Schmelzleiters und der Beschichtung sammeln sich somit zumindest teilweise im Außenbereich der Thermosicherung auf den Anschlussteilen an. Der Außenbereich ist der Bereich der Thermosicherung, welcher nicht von einer Umhüllung umschlossen ist.
  • Bevorzugterweise befindet sich der Schmelzleiter derart in der Thermosicherung, dass er in direktem Kontakt mit den Anschlussteilen bzw. in direktem Kontakt mit einer auf den Anschlussteilen aufgebrachten Beschichtung steht. Vorzugsweise kann die Einkapselung bzw. Umhüllung eine zusätzliche Lackschicht auf der Innenseite zum Schmelzleiter hin aufweisen.
  • Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Thermosicherung ein Flussmittel, ähnlich wie es z.B. zum Löten verwendet wird, aufweisen kann. Der Einsatz eines geeigneten Flussmittels fördert während des Auslösevorganges der Sicherung die Aktivierung der Oberfläche und bei Erreichen der Schmelztemperatur die Vermischung von Schmelzleiter und Beschichtung sowie das Abfließen des Materials durch die Kapillare. Bei der Wahl des Flussmittels ist es wichtig, ein langzeitstabiles Flussmittel zu verwenden, welches auch nach längerem erhöhtem Temperatureinfluss unter Betriebsbedingungen von typischerweise 100-200 °C eine Aktivierung gewährleistet. Auch bei Verwendung eines Flussmittels sind angrenzend an Schmelzleiter und/oder Flussmittel keine freien Zwischenräume vorgesehen.
  • Bevorzugterweise befindet sich der Schmelzleiter zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Anschlussteilen. Somit ist der Schmelzeiter in einem Spalt zwischen den Anschlussteilen angeordnet. Dabei kann der Schmelzleiter in direktem Kontakt mit den Anschlussteilen oder in direktem Kontakt mit einer auf den Anschlussteilen vorgesehenen Beschichtung stehen. Dies hat zum Vorteil, dass während des Auslösevorganges bei Erreichen einer bestimmten Temperatur die Trennung des Stromkreises durch Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen den beiden Anschlussteilen durchgeführt wird.
  • Weiterhin ist es bevorzugt, dass die die Kapillare bildende Beschichtung durch eine Galvanisierung der beiden Anschlußteile ausgebildet ist Dabei sollte die Materialschicht zwischen den Anschlussteilen und der Einkapselung bzw. Umhüllung vorzugsweise eine Dicke zwischen 1 µm und 50 µm, besonders bevorzugterweise zwischen 5 µm und 20 µm aufweisen.
  • Um eine gute Alterungsstabilität der Thermosicherung zu gewährleisten ist die Beschichtung der Anschlussteile vorzugsweise derart ausgebildet, dass zwischen den Anschlussteilen und der Einkapselung bzw. Umhüllung die Beschichtung, z.B. die Zinnschicht, eine Unternickelung aufweist, wobei die Unternickelung aus einer reinen Nickelschicht oder auch aus einer Nickel aufweisenden Legierung bestehen kann. Diese Unternickelung ist somit eine zusätzliche Schicht zwischen den Anschlussteilen und der Beschichtung, z.B. der Zinnschicht. Somit steht die Unternickelung in direktem Kontakt mit dem Anschlussteil und der Beschichtung, z.B. der Zinsschicht. Dabei dient die Unternickelung als Sperrschicht und bildet eine Diffusionsbarriere zwischen den z.B. aus Kupfer bestehenden Anschlussteilen und der Beschichtung. Eine solche Diffusionsbarriere verhindert die Bildung von intermetallischen Phasen. Somit ist außerdem gewährleistet, dass auch nach Alterung noch eine genügend dicke Beschichtung zwischen den Anschlussteilen und der Einkapselung bzw. Umhüllung, z.B. eine genügend dicke Zinnschicht zum Aufnehmen des Schmelzleiters und zum Auslösen der Sicherung vorhanden ist. Die Nickelschicht, bzw. Nickel aufweisende Legierung kann dabei vorzugsweise eine Dicke zwischen 1 µm und 50 µm, besonders bevorzugterweise zwischen 5 µm und 15 µm aufweisen.
  • Bevorzugterweise besteht der Schmelzleiter aus einem leitfähigen, niedrigschmelzenden Metall, bzw. einer niedrigschmelzenden Metall aufweisenden Legierung, dessen Zusammensetzung durch die gewünschte Auslösetemperatur bestimmt ist. Vorzugsweise können übliche Lotlegierungen, wie z.B. Zinn-Silber-Lote, SnAgCu-Lote, Bleilote oder andere Lotlegierungen verwendet werden. Die folgende Tabelle zeigt Beispiele möglicher Zusammensetzungen der Lotlegierung in Abhängigkeit von der gewünschten Auslösetemperatur der Thermosicherung: Tabelle 1
    Legierungszusammensetzung Flüssigphasenpunkt (°C)
    Bi:Sn:Pb = 52,5:32,0:15,5    95
    Bi:Pb:Sn = 55,5:44,0:1,0    120
    Pb:Bi:Sn = 43,0:28,5:28,5    137
    Bi:Pb = 55,5:44,5    124
    Bi:Sn = 58,0:42,0    138
    Sn:Pb = 63,0:37,0    183
    Sn:Ag = 97,5:2,5    226
    Sn:Ag = 96,5:3,5    221
    Pb:In = 81,0:19,0    280
    Zn:Al = 95,0:5,0    282
    In:Sn = 52,0:48,0    118
    Pb:Ag:Sn = 97,5:1,5:1,0    309
  • Die in der Tabelle aufgelisteten Legierungszusammensetzungen sind dabei nur Beispiele für Lotlegierungen. Andere Legierungszusammensetzungen könnten auch verwendet werden.
  • Ferner sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Anschlussteile die Form von Kappen aufweisen. Dabei ist es bevorzugt, dass die Kappen einen Kreis- oder Kreisähnlichen Querschnitt aufweisen sowie innen zumindest bereichsweise einen Hohlraum aufweisen.
  • In ähnlicher Weise ist es ferner bevorzugt, dass die Anschlussteile die Form eines Quaders oder eine quaderähnliche Form aufweisen. Dabei bilden die Anschlussteile die Grundkörper der Thermosicherung. Dies hat den Vorteil, dass die Thermosicherung als oberflächenmontierbares Bauelement (SMD Bauelement) in Form einer Flachsicherung ausgebildet sein kann.
  • Andere bzw. weitere geometrische Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Thermosicherung sind ebenfalls möglich.
  • Auch ist es bevorzugt, dass die elektrisch leitfähigen Anschlussteile mindestens einen nicht leitfähigen Körper aufnehmen. Grundsätzlich könnte jedes der beiden Anschlussteile jeweils einen oder mehrere nicht leitfähige Körper aufnehmen. Dabei besitzen der oder die nicht leitfähigen Körper z.B. die Form der Kappen, damit sie nach dem Zusammenfügen den inneren, freien Raum der Kappen ausfüllen. Dabei halten der oder die nicht leitfähigen Körper die elektrisch leitfähigen Anschlussteile, z.B. Kappen in Position. Desweiteren hat dies den Vorteil, dass der Schmelzleiter durch die isolierenden Körper in geeigneter Position zwischen den elektrisch leitfähigen Anschlussteilen positioniert und gehalten werden kann. Des Weiteren könnte der oder die nicht leitfähigen Körper die Form eines Quaders oder eine quaderähnliche Form aufweisen, wobei der oder die nicht leitfähigen Körper zum Tragen bzw. Halten der elektrisch leitfähigen Anschlussteile dienen.
  • In ähnlicher Weise ist es ferner bevorzugt, dass der oder die nicht leitfähigen Körper unabhängig von der geometrischen Ausgestaltung aus Keramik, z. B. Al2 O3 bestehen. Grundsätzlich könnten die nicht leitfähigen Körper auch aus einem anderen isolierendem Material, z.B. Glas, Kunststoff oder aus einem anderen organischen Material bestehen.
  • Auch ist es bevorzugt, dass der Schmelzleiter die Form eines Ringes aufweist. Der Durchmesser eines solchen Ringes könnte, muss aber nicht notwendigerweise, entsprechend dem Durchmesser der Kappen gewählt werden. Der Einsatz eines ringförmigen Schmelzleiters hat den Vorteil, dass er in einfacher Weise zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Kappen durch die nicht leitfähigen Körper, z.B. Keramikkörper, gehalten werden kann. In ähnlicher Weise könnte der Ring von außen um den nicht leitfähigen Körper verlaufen. Des Weiteren könnte der Schmelzleiter in Form einer oder mehrerer Längsstreifen mit gewissem Überstand zwischen zwei quaderförmigen Anschlussteilen ausgeführt sein. Der Schmelzleiter ist somit zumindest bereichsweise zwischen den quaderförmigen oder kappenförmigen elektrischen Anschlussteilen angeordnet. Ferner kann der Schmelzleiter zusätzlich zumindest bereichsweise auf den quaderförmigen oder kappenförmigen Anschlussteilen angeordnet sein.
  • Ferner sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, die Thermosicherung mit geeigneten elektrischen Anschlüssen auszustatten, indem an den beiden Anschlussteilen jeweils ein Draht oder ein elektrischer Leiter in drahtähnlicher Form, vorzugsweise mittig, angeschlossen ist. Somit ist es möglich, die Thermosicherung in übliche Vorrichtungen oder Einsparungen einzusetzen ohne bauliche Veränderungen an dem elektrischen Verbraucher oder der Vorrichtung vornehmen zu müssen. Weiterhin können die elektrischen Anschlüsse in Form einer SMD (Surface Mounted Device) Bauweise ausgestaltet sein. Ein solches SMD Bauteil findet in der Elektronik als oberflächenmontierbares Bauelement, bzw. Bauelement zur Obeflächenmontage Einsatz. Desweiteren sind auch Anschlussformen für andere Montagearten, z.B. Durchsteckmontage (Through Hole Technology), denkbar.
  • Um einen hohen mechanischen Schutz, eine hohe mechanische Stabilität sowie einen Schutz vor Oxidation der Thermosicherung zu gewährleisten, ist es bevorzugt, die Thermosicherung durch eine Einkapselung bzw. Umhüllung zu schützen. Die Einkapselung bzw. Umhüllung kann zur Verbesserung dieser Eigenschaften zusätzlich mit einer weiteren Schutzlackumhüllung kombiniert werden.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand besonders bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
  • Es zeigen in rein schematischer Darstellung:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Thermosicherung (100),
    • Fig. 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Thermosicherung (200),
    • Fig. 3 eine schematische Darstellung des Schaltprinzips der erfindungsgemäßen Thermosicherung (100, 200, 300) vor dem Auslösen,
    • Fig. 4 eine schematische Darstellung des Schaltprinzips der erfindungsgemäßen Thermosicherung (100, 200, 300) beim Erreichen der Schmelztemperatur,
    • Fig. 5 eine schematische Darstellung des Schaltprinzips der Thermosicherung (100, 200, 300) nach dem Auslösevorgang,
    • Fig. 6 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Thermosicherung (300), und
    • Fig. 7 eine weitere schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Thermosicherung (300).
    Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
  • Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Thermosicherung 100. Die erfindungsgemäße Thermosicherung 100 besteht aus zwei Kappen 11 und 12 mit mittig angeschlossenem Draht 14 und 15, einem Keramikkörper 13 sowie einem Schmelzleiter 10. Um eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit zu gewährleisten bestehen die beiden Kappen 11, 12 aus Kupfer. Alternativ können die Kappen 11, 12 auch aus einem anderen Material mit geringem spezifischen Widerstand bestehen. Die Kappen 11, 12 und die Drähte 14, 15 sind mit einer Beschichtung (23) vorzugsweise einer Sn-Schicht überzogen. Die Beschichtung könnte auch ein anderes Material z.B. Indium, Bismut, Silber, oder eine Legierung bestehend aus Zinn, Indium, Bismut oder Silber aufweisen. Zwischen den beiden Kappen 11, 12 ist ein Schmelzleiter 10 angeordnet, der durch einen Keramikkörper 13 gehalten wird. Der Schmelzleiter 10 weist die Form eines Ringes auf und besteht aus einer Zinn-Silberlegierung (z.B. Sn97 Ag3 mit einem Schmelzpunkt von 217°C). Die Legierung könnte auch eine andere Zusammensetzung mit einem niedrigeren oder höheren Schmelzpunkt, in Abhängigkeit der geforderte Auslösetemperatur der Sicherung, aufweisen. Auf dem Schmelzleiter 10 befindet sich ein langzeitstabiles Flussmittel 16, welches während des Auslösevorgangs der Sicherung zur Aktivierung der Oberfläche und zur Verringerung der Oberflächenspannung dient. Die Einkapselung bzw. Umhüllung der Sicherung, hier bestehend aus einem UV-härtbaren Lack 17 und einem auf Epoxydharzbasis hergestelltem Moulding-Material 18, dient zur Erhöhung der mechanischen Stabilität der Sicherung. Außerdem bietet die Einkapselung bzw. Umhüllung 17, 18 mechanischen sowie Oxidations-Schutz. Die Umhüllung 18 umschließt die Thermosicherung nur bereichsweise. Insbesondere umschließt die Umhüllung 18 die Thermosicherung in dem Bereich in dem der Schmelzleiter 10 angeordnet ist. Die Enden der Kappen 11, 12, insbesondere im Bereich der Anschlussstellen, z.B. für die Drähte 14, 15 werden dabei nicht von der Umhüllung 18 umschlossen.
  • Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Thermosicherung 200. Die Thermosicherung 200 besteht im Wesentlichen aus den Bestandteilen der in Figur 1 beschriebenen Thermosicherung 100. Ein wesentlicher Unterschied zu dem in Figur 1 beschriebenen Aufbau zeigt sich darin, dass die Thermosicherung 200 in Figur 2 keinen Flussmittelauftrag auf dem Schmelzleiter 10 aufweist.
  • Die Figuren 3 bis 5 zeigen schematische Darstellungen des Schaltprinzips der erfindungsgemäßen Thermosicherung 100, 200, 300 vor dem Erreichen der Schmelztemperatur, beim Erreichen der Schmelztemperatur sowie nach dem Erreichen der Schmelztemperatur.
  • Figur 3 zeigt den Zustand vor dem Auslösen der Thermosicherung 100, 200, 300 bzw. vor dem Erreichen der Schmelztemperatur. Vor dem Erreichen der Schmelztemperatur befindet sich der Schmelzleiter 10 in festem Zustand im Spalt 24 zwischen den Anschlussteilen 11, 12 mit der Beschichtung 23 und der Einkapselung bzw. Umhüllung 18. Für den Auslösevorgang der Thermosicherung 100, 200, 300 sind insbesondere der Druckgradient durch einerseits Volumenzunahme und Volumensprung beim Übergang von der festen in die flüssige Phase und die Kapillarwirkung von Bedeutung.
  • Figur 4 zeigt den Zustand der Thermosicherung 100, 200, 300 beim Erreichen der Schmelztemperatur. Beim Erreichen der Schmelztemperatur beginnt der Schmelzleiter 10 zu schmelzen. Beim Aufschmelzen des Schmelzleiters schmilzt auch die Beschichtung 23' im Bereich der Einkapselung bzw. Umhüllung, wodurch sich Schmelzleiter 10 und Beschichtung 23' zumindest teilweise vermischen. Die Verdrängung in und durch die Kapillare wird wesentlich durch den Druckanstieg beim Phasenübergang des Schmelzleiters 10 von fest zu flüssig und den damit einhergehenden Volumensprung hervorgerufen. Die Figuren 4 bis 5 zeigen beim Aufschmelzen und nach dem Auslösen das Auswandern des Schmelzleiters 10. Zur besseren Veranschaulichung ist in Figur 4 die Flussrichtung 22 des Schmelzleiters während des Auswanderns gezeigt. Dabei ist zu erkennen, dass der Schmelzleiter 10 vollständig aus dem Spalt 24 auswandert.
  • Die Figur 5 zeigt den Schaltzustand der Thermosicherung 100, 200, 300 nach dem Auslösevorgang und der vollständigen Auswanderung des Schmelzleiters 10 aus dem Spalt 24. Nach abgeschlossenem Auslösevorgang, erstarrt die sich mit dem Schmelzleiter vermischte Beschichtung 23" und setzt sich auf den Anschlussteilen, d.h. an der ursprünglichen Stelle der Beschichtung 23 vor dem Erreichen der Schmelztemperatur, ab. Nach Vollendung des Auslösevorganges und des Abflusses des Schmelzleiters 10 ist der Stromfluss durch die Thermosicherung 100, 200, 300 durch die Unterbrechung am Spalt zwischen den beiden leitfähigen Anschlussteilen 11, 12 bzw. Grundkörpern 19 unterbrochen.
  • Die Figuren 6 und 7 zeigen schematische Darstellungen einer erfindungsgemäßen Thermosicherung 300. Die erfindungsgemäße Thermosicherung 300 ist als Flachsicherung für Oberflächenmontage (SMD-Bauweise) ausgebildet. Die erfindungsgemäße Thermosicherung 300 besteht aus zwei von einander beabstandeten Grundkörpern 19 (Anschlussteile), welche auf einem nicht leitfähigen Körper 13, z.B. einem Keramikkörper aufgebracht sind. Um eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit zu gewährleisten, bestehen die beiden Grundkörper 19 (Anschlussteile) aus Kupfer oder einem anderem Material mit geringem spezifischem Widerstand. Die beiden Grundkörper 19 (Anschlussteile) sind mit einer Beschichtung 23 vorzugsweise als Zinnschicht überzogen. Die Beschichtung könnte auch ein anderes Material, z.B. Indium, Bismut, Silber oder eine Legierung bestehend aus Zinn, Indium, Bismut oder Silber aufweisen. Des Weiteren weist die Thermosicherung 300 zwischen den beiden Grundkörpern 19 (Anschlussteile) sowie im Bereich um den Zwischenraum (Spalt (24)) zwischen den beiden Grundkörpern 19 (Anschlussteile) einen Schmelzleiter 10 auf. Wie in Figur 6 gezeigt, weist die Thermosicherung 300 zwei Schmelzleiter 10 auf. Die Sicherung könnte aber auch einen oder mehr als zwei Schmelzleiter 10 aufweisen. Auf dem Schmelzleiter 10 befindet sich ein langzeitstabiles Flussmittel 16, welches während des Auslösevorganges der Sicherung zur Aktivierung der Oberfläche und zur Verringerung der Oberflächenspannung dient. Zwischen Einkapselung bzw. Umhüllung 18 der Sicherung und des Flussmittels befindet sich eine zusätzliche Lackschicht 17. Die Einkapselung bzw. Umhüllung 18 kann auch nur auf der Oberseite der Thermosicherung aufgebracht sein. Die Einkapselung bzw. Umhüllung 18 sowie die zusätzliche Lackschicht 17 dienen zur Erhöhung der Stabilität der Sicherung sowie des Oxidationsschutzes. Die Lackschicht 17 steht im direkten Kontakt mit dem Flussmittel 16 ohne Freilassung eines Zwischenraumes. Die Thermosicherung 300 könnte auch derart ausgebildet sein, dass sie kein Flussmittel 16 auf dem Schmelzleiter 10 aufweist. In diesem Fall würde die Lackschicht 17 oder bei nicht vorhanden sein einer zusätzlichen Lackschicht 17 die Einkapselung 18 in direktem Kontakt mit dem Schmelzleiter 10 ohne Freilassung eines Zwischenraumes stehen.
    • Bezugszeichen
    • 100
    Thermosicherung
    200
    Thermosicherung
    300
    Thermosicherung
    10
    Schmelzleiter
    11, 12
    Anschlussteile/Kappen
    13
    elektrisch nicht leitfähiger Körper
    14, 15
    Draht
    16
    Flussmittel
    17
    Lackabdeckung / Lackumhüllung
    18
    Umhüllung / Einkapselung
    19
    Grundkörper
    22
    Flussrichtung
    23
    Beschichtung / Zinnschicht
    23'
    Beschichtung (geschmolzen)
    23"
    Beschichtung (erstarrt Zinnschicht mit Schmelzlotmaterial)
    24
    Spalt

Claims (19)

  1. Thermosicherung (100, 200, 300), die die Trennung eines Stromkreises beim Schmelzen eines Schmelzleiters (10), durchführt, wobei die Thermosicherung mindestens zwei elektrisch leitfähige Anschlussteile (11, 12) und einen Schmelzleiter (10) aufweist, wobei die Thermosicherung eine Einkapselung oder Umhüllung (18) aufweist, wobei die Thermosicherung bzw. deren Schichtaufbau mindestens eine Beschichtung (23) zwischen den Anschlussteilen (11, 12) und der Einkapselung oder Umhüllung (18) aufweist, wobei die Thermosicherung zumindest bereichsweise von der Einkapselung oder Umhüllung (18) umschlossen ist, wobei der Schmelzleiter (10) innerhalb der Thermosicherung eingekapselt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (23) zwischen den Anschlussteilen (11, 12) und der Einkapselung oder Umhüllung (18) Zinn, Indium, Bismut oder eine Zinnlegierung, Indiumlegierung oder Bismutlegierung aufweist.
  2. Thermosicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzleiter (10) in direktem Kontakt mit den Anschlussteilen (11, 12) und der Einkapselung oder Umhüllung (18) steht.
  3. Thermosicherung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkapselung oder Umhüllung (18) eine Lackschicht an der Innenseite zum Schmelzleiter (10) aufweist.
  4. Thermosicherung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermosicherung ein Flussmittel (16) aufweist.
  5. Thermosicherung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schmelzleiter (10) zwischen den beiden Anschlussteilen (11, 12) befindet.
  6. Thermosicherung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (23) zwischen den Anschlussteilen (11, 12) und der Einkapselung oder Umhüllung (18) eine Dicke zwischen 1 µm und 50 µm, vorzugsweise zwischen 5 µm und 20 µm, aufweist.
  7. Thermosicherung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (23) zwischen den Anschlussteilen (11, 12) und der Einkapselung oder Umhüllung (18) eine Unternickelung aufweist, wobei die Unternickelung aus einer Nickelschicht oder einer Nickel aufweisenden Legierung besteht.
  8. Thermosicherung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Unternickelung eine Dicke zwischen 1 µm und 50 µm, vorzugsweise zwischen 5 µm und 15 µm, aufweist.
  9. Thermosicherung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzleiter (10) aus einem niedrigschmelzendem Metall, einer niedrigschmelzenden Metall aufweisenden Legierung oder einem Bleilot besteht.
  10. Thermosicherung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzleiter (10) aus einer Zinnsilberlegierung besteht.
  11. Thermosicherung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussteile (11, 12) die Form von Kappen aufweisen.
  12. Thermosicherung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussteile (11, 12) die Form eines Quaders oder eine quaderähnliche Form aufweisen.
  13. Thermosicherung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermosicherung mindestens einen elektrisch nicht leitfähigen Körper (13) aufweist, wobei dieser mindestens eine elektrisch nicht leitfähige Körper (13) zum Halten der Anschlussteile (11, 12) dient.
  14. Thermosicherung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine elektrisch nicht leitfähige Körper (13) aus Keramik, Glas, Kunststoff oder aus einem anderen organischen Material besteht.
  15. Thermosicherung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzleiter (10) die Form eines Ringes aufweist.
  16. Thermosicherung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Anschlussteilen (11, 12) jeweils ein elektrischer Leiter (14, 15) angeschlossen ist.
  17. Thermosicherung nach mindestens Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (14, 15) die Form eines Drahtes oder eine drahtähnliche Form aufweist.
  18. Thermosicherung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermosicherung eine Lackabdeckung oder eine Lackumhüllung aufweist.
  19. Verwendung einer Thermosicherung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche als Schmelzsicherung zur Absicherung von Solarzellen, Hochenergiebatteriezellen, Zusatzheizungen, elektrischen Verbrauchern insbesondere in Fahrzeugen, sowie zum Schutz vor Übertemperatur und Brandschutz.
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