CN109427516B

CN109427516B - 电保险元件

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Publication number: CN109427516B
Application number: CN201810958692.9A
Authority: CN
Inventors: 米夏埃尔·道尔; 提诺·弗兰克
Original assignee: Leoni Bordnetz Systeme GmbH
Current assignee: Leoni Bordnetz Systeme GmbH
Priority date: 2017-08-22
Filing date: 2018-08-22
Publication date: 2020-05-05
Anticipated expiration: 2038-08-22
Also published as: EP3447786A1; US10553383B2; DE102017214682B4; EP3447786B1; DE102017214682A1; US20190066960A1; CN109427516A

Abstract

本发明涉及一种用于布置在电路板(3)上的电保险元件(2)。该保险元件(2)构造为表面安装器件并且具有长方体形的绝缘壳体(4)以及两个用于与电路板(3)的电连接的接触元件(14)。所述接触元件(14)布置在绝缘壳体(4)的下表面(8)上，其中所述接触元件(14)均有部段在绝缘壳体(4)的下表面(8)上延伸出来，所述部段在端侧具有接触面(16)，所延伸出来的部段以接触面(16)进行弯折地构造。所述电保险元件具有至少一个支撑元件(18)，其布置在所述下表面(8)上并且具有用于支撑在所述电路板(3)上的支撑面(20)。

Description

电保险元件

技术领域

本发明涉及一种电保险元件。

背景技术

在几乎每个电路和/或每个电回路中布置有电保险元件以用于过电流保护。

保险元件通常构造为所谓的熔断保险机构并且例如用于机动车领域(Kfz领域)。熔断保险机构通常具有被绝缘壳体包住的板材冲压弯件，所述板材冲压弯件具有保险区域，所述保险区域带有熔断丝，要保护的电回路的电流流经所述熔断丝。如果电流值例如由于短路而升高并且所述电流值超过电流阈值，那么所述熔断丝熔化并且因此“断开”所述电回路，以保护连接在该电回路上的电器和/或构件。

这样的保险元件也布置在例如机动车的电路板上的电路中，优选用于保护电线。所述保险元件通常具有至少两个称作接触脚的接触元件，在安装好的状态下，所述保险元件借助于接触元件插入保险元件支架。所述保险元件支架例如是板材弯曲冲压件或也是电路板，所述接触元件插穿所述电路板。

目前，对电路板与保险元件的装配的成本有些过高。

发明内容

基于此，本发明的任务在于提出一种电保险元件，其能简单地安装。本发明的任务还在于提出一种具有这样的保险元件的电路板。

按照本发明，所述任务通过用于布置在电路板上的电保险元件来完成。

所述电保险元件具有尤其是长方体形的绝缘壳体，该绝缘壳体带有两个相对置的主表面、一个下表面以及一个与该下表面相对置的上表面。此外，该绝缘壳体具有两个相对置的窄表面，它们连接所述两个相对置的主表面。为了布置在电路板上并且为了电连接，所述电保险元件具有两个接触元件。所述接触元件布置在绝缘壳体的下表面上并且在该下表面上从绝缘壳体延伸出来。所述接触元件的延伸出来的部段在端侧具有接触面。所延伸出来的部段整体弯折地构造。所述接触元件首先沿纵向从绝缘壳体延伸出来，然后相对于所述纵向进行一次弯折或也可进行多次弯折。

此外，在所述保险元件的绝缘壳体的下表面上布置至少一个支撑元件。所述支撑元件具有支撑面，借助于所述支撑面实现保险元件在电路板上的支撑。

所述保险元件尤其以表面安装器件(SMD器件)的方式来构造。SMD器件应大体上理解为尤其是电构件，其借助于接触面凭借表面安装技术(SMT)布置在、例如钎焊在电路板上。在本文中，根据一般的语言惯用法，电路板应理解为线路板并且尤其是呈印刷电路板形式的印刷电路。通过所述延伸出来的部段的弯折设计，所述接触面以有利的取向形成，所述有利的取向平行于布置保险元件的表面。

由此实现一种保险元件，其能简单地借助于标准SMD工艺布置在电路板上。通过这种具备SMD能力的元件的设计方案，尤其实现下述优点：

首先能实现一种通用的SMD制造工艺。在电路板上通常布置有其它电子SMD器件。在本文中，“通用的”应理解为，为了预先确定的目的而进行的这种SMD电路板的制造无需由于安装保险元件而中断。

此外，无需为了装配所述电路板而引入插孔，从而节省了制造步骤。

此外，针对所述装配使用标准装配工艺、例如拾取与放置工艺。

此外，通过支撑元件确保在电路板上可靠的支撑。所述设计方案基于下述考虑，在起作用的重力方面和/或在所产生的对已安装的保险元件朝向电路板作用的倾斜力矩方面减轻所述接触元件、尤其所述接触面的负荷。所述支撑元件和支撑面尤其以下述方式构造为绝缘壳体的一部分，即一件式、尤其是整体式设计。备选地，所述接触元件和支撑面作为绝缘壳体的附加部件布置在、例如粘接在绝缘壳体上。所述绝缘壳体优选是压注的绝缘壳体。备选地，所述绝缘壳体是多件式壳体。在本文中，在制造所述保险元件的范围内，所述绝缘壳体的各单独部件以材料结合的方式、例如粘接或焊接来相互连接。

在适宜的进一步方案中，所述接触面和支撑面布置在一平面内。通过布置在一平面内，所述接触面和支撑面恰好平放在电路板上，从而实现高的稳定性。备选地或补充地，所述支撑面与电路板以材料结合的方式、例如通过粘接来连接。由此能进一步实现上述电路板在焊接前的双侧装配，因为当电路板在装配期间和/或为了装配而转动时，所述保险元件通过材料结合的连接来保持。

权宜地，所述接触面以90°的弯曲角弯折地布置。因此，所述接触面相对于所提到的纵向成直角布置。在这种情况下，所延伸出来的部段尤其构造为L形。由此能实现所述保险元件相对于电路板的尤其竖直取向的布置。换言之：所述保险元件以狭长一边竖放的方式布置在电路板上。由此尤其实现关于所述保险元件在电路板上的空间需求方面的优点。根据所期望的取向也可规定其它弯曲角。在一备选变型方案中，所延伸出来的部段也可具有多于一个弯折部并且例如以Z型构造。在该变型方案中，例如所述接触面平行于纵向进行取向。通过所述双重弯折，所述保险元件例如在水平布置或平放布置时也以一距离相对于电路来保持，以防止保险元件紧贴在电路板上。

优选地，所述保险元件构造为熔断保险机构。所述熔断保险机构优选具有板材弯曲件，其具有所述两个接触元件以及带有熔断丝的保险区域。在本文中，根据一般的语言惯用法，熔断保险机构应理解为用于在电回路内防止过电流的保险元件。一旦流经所述熔断丝的电流超过预先确定的阈值，所述熔断丝就熔化，因此断开所述电回路。

所述熔断保险机构尤其以非形状接合的方式布置在绝缘壳体内。换言之：所述熔断保险机构、尤其所述熔断丝例如在空气中自由地布置在绝缘壳体内部。因此，所述绝缘壳体不贴靠所述熔断丝。这种布置方式也称作“悬空布线技术”。

所述保险元件一般构造为扁平保险机构并且除了所述板材弯曲件，尤其不具有其它零部件。

这种构造的优点是，熔断保险机构被证实尤其适于防止过电流并且确保简单且成本有利地实现保险元件。

为了与电路板的电触点接通，优选在所述接触面与电路板之间布置薄的接触轨道或接触垫。

优选地，所述绝缘壳体的下表面是窄表面，与前文已提到的并且以直角弯折的接触元件相结合的绝缘壳体在安装位置中布置为与电路板正交的。换言之：基于所述保险元件的绝缘壳体的窄表面，所述保险元件具有长方体形状，其呈“被展平的”长方体的形式。因此在安装好的位置中，保险元件“以狭长一边竖放的方式”布置在电路板上。那就是说，所述保险元件大体上以扁平保险机构的方式构造，所述扁平保险机构竖立安装。

由此，与例如保险元件利用主表面进行布置的方式相比，尤其实现在电路板上的较小的实际面积需求。所述小的面积需求尤其在保险元件的应用领域内、并且因此在电路板的应用领域内是有利的，在所述应用领域内，电路板的使用是以面积限制为前提的。这种应用领域例如是自动化工业。

为了确保保险元件在电路板上的紧凑布置，按照一适宜的设计方案，所述接触面最多以绝缘壳体宽度、优选最多以绝缘壳体宽度的一半从侧向伸出于所述绝缘壳体。换言之，所述接触面最多以绝缘壳体宽度、优选最多以绝缘壳体宽度的一半平行于所述绝缘壳体宽度地超出所述绝缘壳体的主表面。

优选地，所述绝缘壳体的上表面具有平整表面。在本文中，平整表面应理解为平坦表面，其尤其没有凹槽、凹部和/或变形部(隆起部或凹陷部)。这种设计方案的优点在所述电路板与保险元件的装配中显现出来。就是说，尤其使用机械化工艺、例如拾取与放置工艺来装配。在本文中，装配一般应理解为将构件布置在例如电路板上。通常，这种装配借助于所提到的拾取与放置工艺、例如借助于机械的负压臂来进行，所述机械的负压臂借助于吸嘴吸住相应的构件并且将其放在电路板上的预先确定的位置上。所述平整表面已被证实为尤其适于使所述保险元件可靠地被吸嘴吸住。这种设计方案的优点在使用传统的SMD工艺中显现出来。因此，对于所述电路板与保险元件的装配来说，无需额外的装配工艺。

为了在保险元件布置在电路板上时形成材料结合、尤其形成可焊性，所述接触元件优选由金属构成并且至少部分地、例如至少对所述接触面进行表面处理。表面处理应理解为用表面处理金属、例如银和/或锌进行涂层。

按照一优选的设计方案，所述绝缘壳体具有可进行回流焊的塑料、例如液晶聚合物(LCP)并且优选完全由其形成。在本文中，可回流焊应理解为材料的一种特性，其中，所述材料在焊接工艺、尤其是回流焊工艺期间和/或此后没有特别的热学损伤、例如熔化。在本文中，回流焊工艺应理解为已知的用于生产电路板的焊接工艺，其中，在所述焊接过程之前，在对构件进行焊接的部位上涂覆专门的焊膏。接着，所述构件例如借助于拾取与放置工艺被布置在它们在电路板上的相应部位上。在这种情况下，之前涂覆的焊膏用于以粘接方式临时固定所述构件。仅在装配所述电路板以后才以下述方式进行实际的焊接过程，即，整个电路板被加热至一温度，所述温度具有例如从250℃至300℃范围内的值，从而使所述焊膏液化并且使所述构件在冷却后不可逆地钎焊在电路板上。这种焊接工艺尤其用于SMD电路板。

按照本发明，所述任务还通过一种电路板来解决，所述电路板带有安装在其上的、尤其是焊接在其上的如前文所述的电保险元件。

关于所述保险元件提出的优点和优选设计方案合理地转换到所述电路板上，反之亦然。

所述保险元件和电路板优选用于机动车。所述电路板例如布置在保险盒中。

附图说明

接下来根据附图进一步阐述本发明的实施例。所述附图部分地以极简化的图示示出。

图1示出电保险元件的立体视图，

图2示出布置在电路板上的电保险元件的侧视图，以及

图3示出构造用于熔断保险机构的保险元件的侧视图。

在附图中，相同作用的部件具有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中示出用于布置在(于图2中示出的)电路板3上的电保险元件2的横置视图，所述电路板例如为印刷电路板(PCB)。在本文中，PCB尤其应理解为印刷电路和/或线路板。印刷电路特别应理解为电路板上的电路，在所述电路板中，印制导线例如“印刷”到电路板的基底材料上。例如将塑料用作基底材料。在本实施例中，所述保险元件2构造为表面安装器件(SMD器件)。

此外，所述保险元件2具有长方体形的绝缘壳体4，所述绝缘壳体具有两个相对置的主表面6(其中一个主表面在图1中不可见)、一个下表面8以及一个与该下表面8对置的上表面10。为了构造成所述长方体形，所述绝缘壳体4还具有两个相对置的窄表面12。在本实施例中，所述绝缘壳体4具有可进行回流焊的塑料、例如聚醚酮或液晶聚合物(LCP)。由此尤其能借助于标准工艺实现上述保险元件2在电路板3上的布置。

在本实施例中，所述窄表面12的宽度B_S与主表面6的宽度B_H相比具有较小的值。

在本实施例中，所述窄表面的宽度B_S相当于绝缘壳体宽度B_G。由此在本实施例中，保险元件2构造为扁平保险机构。

为了与电路板3电连接，保险元件2具有两个接触元件14。所述接触元件14在绝缘壳体4的下表面8上从所述绝缘壳体延伸出来，并且具有以直角弯曲的接触面16。在这种情况下，所述接触面16分别沿相反方向朝向相应的主表面6弯折。所述接触元件14是板材弯曲件22的一部分(在图3中示出)。

当处于布置在电路板3上的状态时，保险元件2具有与电路板3正交取向的定向。换言之：保险元件2是以“狭长一边竖放的方式”布置在、例如钎焊在电路板3上的，从而上表面10与电路板3平行地取向。

为了可靠的触点接通，所述接触元件14由金属、例如由铜或锌形成并且至少部分地进行表面处理、例如镀锡或镀银。在本文中，至少部分地表面处理应理解为至少对接触面16例如镀锡，并因此能例如借助于回流焊工艺钎焊在电路板3上。

在本实施例中，保险元件2的上表面10具有平整表面。在本文中，平整表面应理解为平坦表面，其尤其例如没有凹部和/或沟槽。

基于所述平整表面，尤其能以拾取与放置工艺的方式实现电路板3与保险元件2的装配。在这样的拾取与放置工艺期间，各个构件借助于吸嘴被吸住并且布置在电路板3上，所述吸嘴例如布置在由计算机控制的机器人臂上。为了借助于吸嘴接收保险元件2，所述保险元件2的这样的平整表面是必需的。

在本实施例中，保险元件2还具有支撑元件18，所述支撑元件带有支撑面20。所述支撑元件18以及支撑面20用于使所布置的保险元件2支撑在电路板3上，从而所述接触元件14优选用于电触点接通并且无需额外“担负”保险元件2的重量。由此，所述保险元件还在抗振性方面具备优点。

在图2中示出电保险元件2的侧视图。图2尤其不受限于尺寸比例。所示出的构件仅用于以图形阐明本发明的实施例。

在本实施例中，接触面16和支撑面20布置在平面E中。由此确保所述保险元件2支撑在电路板3上。

此外，在本实施例中，接触面16最多以绝缘壳体宽度B_G的一半从绝缘壳体4侧向伸出。换言之，接触面16最多以绝缘壳体宽度B_G的一半平行于绝缘壳体宽度B_G地超出绝缘壳体4的主表面6。或者，接触面16最多以绝缘壳体宽度B_G的值从绝缘壳体侧向伸出。换言之，接触面16最多以绝缘壳体宽度B_G的值平行于绝缘壳体宽度B_G地超出绝缘壳体4的主表面6。

这种设计方案与例如接触元件14不从侧向伸出于绝缘壳体的设计方案相比，尤其是以稳定性的额外益处为基础，所述稳定性尤其涉及所出现的侧向力。

在本实施例中，保险元件2构造为熔断保险机构。

图3示出具有这种构造的保险元件2。保险元件2为此具有板材弯曲件22，其具有接触元件14以及接触面16。此外，所述板材弯曲件22具有保险区域24，该保险区域带有熔断丝26。所述保险区域24使两个接触元件14在绝缘壳体4内相互连接。在本实施例中，所述板材弯曲件具有金属、例如锌，并且至少部分地进行表面处理。

接下来再次简短地探讨这种熔断保险机构的工作原理：

所述熔断保险机构通常布置在要保护的电回路中，从而流经所述电回路的电流也流经所述熔断保险机构。在电流例如由于电回路中的短路而超过阈值时，保险区域24的熔断丝26由于所产生的热负荷而熔化。由此，所述电回路“断开”并且因此是无电流的。因此防止其它连接在该电回路上的线路、构件和/或器具遭受过电流。

在本实施例中，所述熔断丝26构造为渐缩的。所述渐缩部随所述电流阈值(一电流值，从该电流值起“触发”熔断保险)的升高而增大。也就是说，熔断丝26越厚，使所述熔断丝26熔化的电流阈值就越高。由此能针对不同的要保护的电回路、针对不同电流阈值来简单实现熔断保险。

附图标记列表：

2 电保险元件

3 电路板

4 绝缘壳体

6 主表面

8 下表面

10 上表面

12 窄表面

14 接触元件

16 接触面

18 支撑元件

20 支撑面

22 板材弯曲件

24 保险区域

26 熔断丝

B_G 绝缘壳体宽度

B_H 主表面的宽度

B_S 窄表面的宽度

E 平面

Claims

1.电保险元件(2)，其用于作为表面安装器件布置在电路板(3)上，所述电保险元件具有

-绝缘壳体(4)，其具有下表面(8)，

-两个接触元件(14)，它们用于与所述电路板(3)的电连接，其中所述接触元件(14)均有部段在绝缘壳体(4)的下表面(8)延伸出来，所述部段在端侧具有弯折构成的接触面(16)，

-至少一个支撑元件(18)，其布置在所述下表面(8)上并且具有用于支撑在所述电路板(3)上的支撑面(20)，其中

-所述接触面(16)和支撑面(20)布置在一平面(E)内，

-所述保险元件被构造成竖直取向地布置在所述电路板上，并且所述绝缘壳体(4)具有两个相对置的主表面(6)以及两个相对置的窄表面(12)，其中所述窄表面(12)的宽度(B_S)具有比所述主表面(6)的宽度(B_H)更小的值，并且所述绝缘壳体(4)在安装位置中与所述电路板(3)正交地布置，

-所述接触面(16)分别沿相反方向朝向相应的主表面(6)弯折。

2.根据权利要求1所述的保险元件，其中，所述端侧的接触面(16)以90°弯折。

3.根据权利要求1所述的保险元件，其构造为熔断保险机构。

4.根据权利要求3所述的保险元件，其中，所述熔断保险机构具有板材弯曲件(22)，所述板材弯曲件具有所述两个接触元件(14)以及保险区域(24)，该保险区域带有熔断丝(26)。

5.根据权利要求1所述的保险元件(2)，其中，所述绝缘壳体(4)具有绝缘壳体宽度(B_G)，并且所述接触面(16)最多以所述绝缘壳体宽度(B_G)从侧向伸出于绝缘壳体(4)。

6.根据权利要求5所述的保险元件(2)，其中，所述接触面(16)最多以所述绝缘壳体宽度(B_G)的一半从侧向伸出于绝缘壳体(4)。

7.根据权利要求1所述的保险元件(2)，其中，所述绝缘壳体(4)的上表面(10)具有平整表面。

8.根据权利要求1所述的保险元件(2)，其中，所述接触元件(14)由金属形成并且至少部分地进行表面处理。

9.根据权利要求1所述的保险元件(2)，其中，所述绝缘壳体(4)具有可进行回流焊的塑料。

10.电路板(3)，其具有钎焊在其上的根据前述权利要求1-9中任一项所述的电保险元件(2)，所述电保险元件具有

-长方体形绝缘壳体(4)，其具有下表面(8)，

-两个接触元件(14)，它们用于与所述电路板(3)的电连接，其中所述接触元件(14)均有部段从绝缘壳体(4)延伸出来并且所述部段在端侧具有弯折的接触面(16)，

-至少一个支撑元件(18)，其布置在所述下表面(8)上并且具有支撑在电路板(3)上的支撑面(20)。

11.根据权利要求10所述的电路板(3)，其中，所述接触元件(14)通过焊接位置与电路板(3)的上表面焊接。