DE10022241A1 - Schmelzleiter und Verfahren zu seiner Herstellung sowie Sicherungsleiter und Sicherung - Google Patents

Schmelzleiter und Verfahren zu seiner Herstellung sowie Sicherungsleiter und Sicherung

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DE10022241A1
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Abstract

Eine Sicherung weist ein Sicherungselement (6) mit einem Schmelzleiter (7) auf aus einem Leitermaterial (8) wie Ag, Cu oder Al und ist mit in regelmäßigen Abständen aufeinanderfolgenden Dotierungsstellen (9) versehen. Das Leitermaterial (8) trägt dort eine unmittelbar angrenzende Schicht aus einer ersten Verbindung (10) desselben mit einem Dotierungsmaterial wie In oder Ge. Sie bildet Mischkristalle, die das Leitermaterial (8) und das Dotierungsmaterial in einem festen stöchiometrischen Verhältnis enthalten wie z. B. Ag¶2¶In und ist von ersterem durch eine stabile Phasengrenze getrennt. Die Dotierungsstellen (9) schwächen den Schmelzleiter durch Schmelzpunkterniedrigung auf unter 250 DEG C, so dass es dort bei Kurzschlussströmen rasch zur Lichtbogenbildung kommt, obwohl ihr elektrischer Widerstand pro Längeneinheit u. U. nur um einige Prozent größer ist als im verbleibenden Bereich. Der Schmelzleiter (7) trägt eine durchgehende Schicht aus einem Abbrandmaterial (12). Sie weist eine Zündtemperatur auf, die vorzugsweise tiefer ist als der Schmelzpunkt der ersten Verbindung (10).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Schmelzleiter für eine Sicherung sowie einen Sicherungsleiter und eine Sicherung, wie sie zur Unterbrechung von Überströmen, wie sie z. B. als Folge von Kurzschlüssen auftreten, eingesetzt werden. Ausserdem betrifft sie ein Verfahren zur Herstellung eines Schmelzleiters und eines Sicherungsleiters.
Stand der Technik
Es ist seit langem bekannt (s. z. B. US-A-3 705 373), an einer Dotierungsstelle, meist etwa in der Mitte des Schmelzleiters einer Sicherung, Dotierungsmaterial, z. B. Zinn oder aus Zinn und Blei bestehendes Lot aufzubringen und damit dort den Schmelzpunkt zu erniedrigen und zugleich den Widerstand zu erhöhen, so dass der Schmelzleiter bei kleinem Ueberstrom an der Dotierungsstelle zuerst durchschmilzt. Aus der US-A-4 357 588 ist ein weiterer derartiger Schmelzleiter bekannt, der mehrere in Längsrichtung aufeinanderfolgende Dotierungsstellen aufweist, die jeweils an einem Arm des dort durch einen Längsschlitz geteilten, seinem Querschnitt reduzierten Schmelzleiters angebracht sind. Das Zinn oder Lot geht an der Dotierungsstelle mit dem Leitermaterial, z. B. Silber oder Kupfer, eine intermetallische Verbindung ein, d. h. es wird im Leitermaterial mehr oder weniger stark gelöst.
Derartige Verbindungen sind jedoch, vor allem bei etwas höheren Temperaturen, wie sie in diesem Anwendungsbereich auftreten, Alterungsprozessen unterworfen, die auch die elektrischen Eigenschaften des Schmelzleiters in unerwünschter oder nicht deutlich vorhersehbarer Weise verändern können. Insbesondere kann das Dotierungsmaterial sich durch Diffusion im Leitermaterial ausbreiten, so dass schliesslich die lokale Begrenzung der Dotierungsstellen mehr oder weniger stark aufgelöst wird.
Zur Unterbrechung eines grossen Ueberstroms weisen die in den obengenannten Schriften beschriebenen Schmelzleiter durch runde Ausstanzungen hergestellte, in gleichen Abständen aufeinanderfolgende Querschnittsverengungen auf, an denen der Schmelzleiter dann rasch durchschmilzt. Die Ausstanzungen bilden jedoch Schwächungen und erhöhen den Widerstand des Schmelzleiters beträchtlich, so dass dort verhältnismässig hohe Verlustleistungen auftreten.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gattungsgemässen Schmelzleiter anzugeben, dessen mindestens eine Dotierungsstelle stabile und kontrollierbare Eigenschaften zeigt. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.
Ausserdem soll ein mindestens einen derartigen Schmelzleiter enthaltender Sicherungsleiter angegeben werden, der bei einem kleinen Ueberstrom möglichst über die ganze Länge unterbrochen wird sowie eine Sicherung, welche einen derartigen Schmelzleiter oder einen derartigen Sicherungsleiter umfasst. Schliesslich soll ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemässen Schmelzleiters angegeben werden.
Der erfindungsgemässe Schmelzleiter weist mindestens eine Dotierungsstelle auf, welche bei den auftretenden Temperaturen weitgehend stabil ist. Insbesondere bleibt sie lokalisiert. Ihre elektrischen Eigenschaften und ihr Schmelzpunkt unterliegen keinen grösseren Aenderungen und auch keinen grösseren statistischen Schwankungen.
Er kann auch viele in regelmässigen Abständen aufeinanderfolgende Dotierungsstellen aufweisen, an welchen er bei grossem Ueberstrom sehr rasch durchschmilzt, so dass sich eine hohe Spannung entsprechend der Summe sämtlicher Lichtbogenspannungen aufbaut. Die Dotierungsstellen treten diesbezüglich an die Stelle der Querschnittsverengungen bekannter Schmelzleiter, ohne dass jedoch dessen Widerstand im gleichen Ausmass vergrössert würde. Die Verlustleistung ist daher deutlich geringer.
Der erfindungsgemässe Sicherungsleiter ist ausserdem mit einem Abbrandelement ausgestattet, welches bei Erreichen einer Zündtemperatur, welche vorzugsweise knapp unter dem Schmelzpunkt der Dotierungsstelle liegt, zündet und unter Wärmefreisetzung abbrennt. Dadurch wird auch bei kleineren Ueberströmen eine Unterbrechung des Sicherungsleiters im wesentlichen auf der ganzen Länge erzielt und der Ueberstrom rasch unterbrochen. Die erfindungsgemässe Sicherung weist die Vorzüge auf, die sich aus den Eigenschaften des erfindungsgemässen Schmelzleiters oder des erfindungsgemässen Sicherungsleiters ergeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren, welche lediglich Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1a einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Sicherung gemäss einer ersten Ausführungsform,
Fig. 1b einen Längsschnitt längs B-B in Fig. 1a,
Fig. 2a eine Draufsicht auf einen erfindungsgemässen Schmelzleiter oder Sicherungsleiter gemäss einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2b einen Schnitt längs B-B in Fig. 2a durch den Sicherungsleiter gemäss der ersten Ausführungsform,
Fig. 3a eine Draufsicht auf einen erfindungsgemässen Schmelzleiter oder Sicherungsleiter gemäss einer zweiten Ausführungsform und
Fig. 3b einen Querschnitt längs B-B in Fig. 3a.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die erfindungsgemässe Sicherung weist (Fig. 1a, b) in einem zylindrischen Gehäuse 1, das z. B. aus Keramik bestehen kann, einen in der Achse angeordneten Stützkörper 2 auf, welcher ebenfalls aus Keramik oder auch aus Kunststoff oder einem Verbundstoff oder sonst einem geeigneten elektrisch isolierenden Material besteht und einen zylindrischen oder rohrförmigen Grundkörper 3 mit radial abstehenden Rippen 4 aufweist. An den einander gegenüberliegenden Enden des Gehäuses 1 sind ein erster elektrischer Anschluss und ein zweiter elektrischer Anschluss angeordnet, die als Kappen 5a, b aus Metall ausgebildet sind. Die Kappen 5a, b sind durch einen schraubenlinienförmig um den Stützkörper 2 gewickelten Sicherungsleiter 6 - es kann sich auch um mehrere parallelgeschaltete Sicherungsleiter handeln - elektrisch leitend verbunden. Das Gehäuse ist mit einem Löschmedium wie z. B. Quarzsand aufgefüllt.
Gemäss einer ersten Ausführungsform (Fig. 2a, b) des Sicherungsleiters 6 weist derselbe einen Schmelzleiter 7 gemäss einer ersten Ausführungsform auf, dessen Basis ein Streifen aus einem geeigneten schmelzbaren elektrisch leitenden Leitermaterial 8, vorzugsweise Silber oder eine Silberlegierung oder auch Kupfer oder Aluminium ist. Der Streifen weist eine Breite von zwischen 1 mm und 2,5 mm auf, seine Dicke liegt zwischen 0,05 mm und 0,15 mm. Der Schmelzleiter 7 weist in regelmässigen Abständen von zwischen 5 mm und 20 mm Dotierungsstellen 9 auf, an welchen auf einer z. B. rechteckigen Fläche, deren Breite zwischen 10% und 100% der Breite des Schmelzleiters 7 beträgt, die Schicht des Leitermaterials 8 geschwächt, aber zur Gewährleistung guter mechanischer Festigkeit durchgehend ist, während auf derselben eine Schicht liegt, welche aus einer ersten Verbindung 10 aus dem Leitermaterial 8 oder wenigstens einem Bestandteil desselben und einem Dotierungsmaterial oder einem Bestandteil desselben besteht.
Die erste Verbindung 10 ist eine feste chemische Verbindung, welche den jeweils mindestens einen Bestandteil des Leitermaterials und des Dotierungsmaterials in festen stöchiometrischen Verhältnissen enthält. In der Regel ist die erste Verbindung 10 kristallin und bildet mithin Mischkristalle aus den besagten Bestandteilen. Das im wesentlichen unvermischte Leitermaterial 8 und die erste Verbindung 10 stossen daher an einer festen Phasengrenze aneinander, deren Oberflächenspannung Diffusion von Dotierungsmaterial in das Leitermaterial bei den im Betrieb üblicherweise auftretenden Temperaturen von unter 150°C fast vollständig verhindert.
Es können auch mehrere derartige Verbindungen zwischen dem Leitermaterial und dem Dotierungsmaterial auftreten, z. B. eine zweite Verbindung 11, die jedoch in der Regel nicht direkt an das Leitermaterial 8 angrenzt, sondern lediglich an die erste Verbindung 10. Abgesehen von den Dotierungsstellen 9, wo er durch das Dotierungsmaterial vergrössert ist, ist der Querschnitt des Schmelzleiters 7 jeweils über dessen Länge konstant. Der Schmelzpunkt der ersten Verbindung 10 sollte ziemlich tief sein, insbesondere nicht grösser als 250°C und ihre elektrische Leitfähigkeit sollte vorzugsweise etwas geringer sein als die des Leitermaterials. Insgesamt sollte jedoch der Widerstand pro Längeneinheit an den Dotierungsstellen i. a. höchstens um einen Faktor 1,8, vorzugsweise 1,3 grösser sein als ausserhalb derselben.
Gemäss einer zweiten Ausführungsform des Schmelzleiters 7 (Fig. 3a, b) weist der Streifen an den Dotierungsstellen 9 durch entsprechende Deformationen des Leitermaterials 8 hergestellte kugelkalottenförmige Ausbeulungen auf, welche schalenartige Vertiefungen bilden, in denen jeweils zwei Schichten übereinanderliegen, die wiederum aus einer ersten Verbindung 10 und einer zweiten Verbindung 11 bestehen.
Besonders bewährt hat sich die Kombination von Silber als Leitermaterial und Indium als Dotierungsmaterial. In diesem Falle bildet sich als erste Verbindung 10, die unmittelbar an das Leitermaterial 1 anstösst, Ag2In, an welche als zweite Verbindung 11 AgIn2 anschliesst. Der Schmelzpunkt von Ag2In liegt je nach Struktur des Mischkristalls zwischen 187°C und 204°C, der des AgIn2 bei 166°C. Es kann sich natürlich auch noch eine Schicht anschliessen, die entweder ausschliesslich aus dem Dotierungsmaterial oder aus sonstigen Verbindungen desselben, z. B. einem Oxid besteht. Andere mögliche Leitermaterialien sind Legierungen von Ag sowie Cu, Al oder Legierungen davon. Als Dotierungsmaterial kommt neben In vor allem noch Ge in Frage.
Bei einem Schmelzleiter gemäss der ersten Ausführungsform, der aus Silber als Leitermaterial und Indium als Dotierungsmaterial bestand, lag an den Dotierungsstellen die Schmelztemperatur bei etwa 170°C und die Erhöhung des Widerstandes pro Längeneinheit im Durchschnitt bei ca. 5% und durchwegs unter 15%. Sowohl für die Schmelztemperatur der Dotierungsstellen als auch für den Widerstand pro Längeneinheit war die mittlere quadratische Abweichung deutlich tiefer als bei der Verwendung von Ag und Sn, deren Material in den Ag-Streifen eindiffundiert und mit ihm eine intermetallische Phase von variabler Zusammensetzung bildet.
Die Herstellung des Schmelzleiters 7 gemäss der ersten Ausführungsform in der bevorzugten Zusammensetzung erfolgt so, dass auf einen Ag-Streifen von gleichbleibendem rechteckigen Querschnitt in regelmässigen Abständen rechteckige In-Plättchen mit einer Masse von z. B. 5 mg aufgelegt und mit dem Streifen verpresst werden. Anschliessend wird der Streifen in einen Ofen gebracht und mit in einer sauerstoffreduzierten oder sauerstofffreien Schutzgasatmosphäre - z. B. Stickstoff oder einem Edelgas wie Argon oder einer Mischung solcher Gase - einem Temperaturgradienten von z. B. 500°C/h auf 400°C erwärmt und 3 h auf bei dieser Temperatur gesintert. Anschliessend wird er wiederum mit einem Temperaturgradienten von 500°C/h abgekühlt. Durch die Sinterung entsteht die oben beschriebene Konfiguration der Dotierungsstellen, bei der ein Anteil des Querschnitts, der zwischen 10% und 100% liegt, von Ag2In und AgIn2 gebildet wird. Sintertemperaturen und -zeiten können natürlich unterschiedlich gewählt und an die sonstigen Bedingungen angepasst werden. Bewährt haben sich Temperaturen zwischen 350°C und 960°C und insbesondere zwischen 400°C und 600°C sowie Zeiten zwischen 0,1 h und 10 h und insbesondere 2 h und 8 h.
Beim Schmelzleiter gemäss der zweiten Ausführungsform werden die schalenartigen Vertiefungen in den Streifen eingedrückt. In-Pulver wird in einer geeigneten, das Indium vor Oxidation schützenden Trägerflüssigkeit, z. B. Alkohol oder Ethylenglykoldimethylether aufgeschlämmt und so in die Vertiefungen eingefüllt. Bei der anschliessenden, wie oben ablaufenden Sinterung verdampft die Trägerflüssigkeit.
Der Sicherungsleiter weist einen Schmelzleiter oder auch mehrere parallel geführte und eventuell an einzelnen Stellen querverbundene Schmelzleiter auf. Zusätzlich umfasst er ein Abbrandelement, welches vorzugsweise mit dem Schmelzleiter oder den Schmelzleitern auf der ganzen Länge mindestens stellenweise in Kontakt ist. Vorzugsweise besteht das Abbrandelement aus einem Abbrandmaterial 12 (Fig. 2b), das jeweils auf dem Schmelzleiter 7 eine durchgehende Schicht bildet. Das Abbrandmaterial 12 enthält einen Brennstoff und einen Oxidator, welche bei Erreichen einer Zündtemperatur, die vorzugsweise nicht höher ist als die Schmelztemperatur der Dotierungsstellen 9, miteinander reagieren, wobei eine verhältnismässig grosse Wärmemenge freigesetzt wird.
Als Brennstoff besonders bewährt haben sich Guanidine und Guanidinderivate wie Diguanidinium-5,5'-azotetrazolat (GZT), Guadinnitrat und Guanidinazetat, von denen auch Mischungen eingesetzt werden können. Zur Erhöhung der Wärmefreisetzung kann ausserdem ein Zusatzstoff, der aus mindestens einem Metall wie Mg, Al, Zr, Hf, Th besteht, zugegeben werden. Als Oxidator eignen sich sauerstoffreiche Verbindungen, vor allem Nitrate, Chlorate, Perchlorate und Permanganate wie KNO3, NaNO3, NH4NO3, KClO4, NaClO4, KMnO4. Bei Zugabe eines Zusatzstoffs zum Brennstoff ist es günstig, dem Oxidator ein Metalloxid beizugeben, das mit mindestens einem der darin enthaltenen Metalle eine thermitische Reaktion eingeht, z. B. Fe2O3. Oxidator ist im Abbrandmaterial in überstöchiometrischer Menge vorhanden, sein Anteil ist i. a. mindestens um einen Faktor 1,1, vorzugsweise jedoch in einem höheren Verhältnis, z. B. zwischen 10 : 1 und 15 : 1 überstöchiometrisch. Dies führt zu einer vollständigen Oxidation des Brennstoffs in einer sehr rasch ablaufenden Reaktion.
Durch Auswahl und Dosierung des Oxidators derart, dass er bei einer bestimmten Temperatur eine ausreichende Menge Sauerstoff freisetzt, kann die Zündtemperatur des Abbrandmaterials mit verhältnismässig grosser Genauigkeit - i. a. auf ±10°C - eingestellt werden. Dabei werden Werte zwischen 180°C und 260°C, vorzugsweise nicht mehr als 240°C bevorzugt. Die freigesetzte Wärmemenge liegt bei mindestens 200 J/g, vorzugsweise bei mindestens 300 J/g. Allfällig im Brennstoff enthaltene Metalle werden durch die vorher beginnende Verbrennung des organischen Anteils desselben ebenfalls auf Zündtemperatur gebracht und leisten dann einen wesentlichen Beitrag zur Wärmefreisetzung. Es werden Temperaturen von 1'700°C und mehr erreicht.
Folgende Abbrandmaterialien wurden beispielsweise untersucht (die Anteile werden in % Masse angegeben):
1: 60% GZT, 40% KMnO4
2: 40% GZT, 6% Mg, 54% KMnO4
3: 30% GZT, 3,5% Guanidinnitrat, 66,5% KMnO4
4: 7,1% Guanidinazetat, 92,9% KMnO4
5: 33,3% Guanidinnitrat, 11,1% Mg, 55,6% KMnO4
6: 27,5% Guanidinnitrat, 9,2% Mg, 16,7% PSA, 46,7% KMnO4
7: 27,5% Guanidinnitrat, 16,7% Guanidinazetat, 9,2% Mg, 46,7% KMnO4
8: 26,8% GZT, 13,4% Guanidinazetat, 59,8% KMnO4
Dabei wurden für die Zündtemperatur und die Wärmefreisetzung folgende Werte ermittelt:
Zur Herstellung günstiger mechanischer Eigenschaften kann das Abbrandmaterial auch ein Bindemittel enthalten, das das Abbrandmaterial z. B. streich- oder extrudierbar macht. Hier eignet sich vor allem Paraffin oder Bienenwachs, Polyester oder Polyethylen. Das Bindemittel wird soweit erwärmt, dass es knetbar wird und dann mittels eines Kneters mit dem Brennstoff und dem Oxidator vermischt. Daneben können als Bindemittel auch für die Verwendung in Pyrotechnika bekannte Binder, z. B. Polyethylene, Polyamide, Polyimide, Epoxidharze oder anorganische Stoffe wie Silikagel oder Wasserglas eingesetzt werden. Vor allem in diesem Fall kann auch aus dem Brennstoff und dem Oxidator ein Granulat hergestellt und dasselbe mit dem Bindemittel vermischt werden. Die Mischung kann etwa über dessen ganze Länge auf den streifenförmigen Schmelzleiter 7 aufgebracht werden, z. B. durch Extrudieren, so dass das Abbrandmaterial 12 mit demselben auf seiner ganzen Länge in engem mechanischen und thermischen Kontakt steht. Beispielsweise kann es (Fig. 2b) auf eine der Oberflächen des Schmelzleiters 7 aufgetragen werden, so dass es dieselbe vollständig bedeckt oder es können Schichten auf beide Oberflächen des Schmelzleiters 7 aufgebracht werden.
Eine andere Möglichkeit besteht in der Zugabe von bei über der Raumtemperatur liegenden Temperaturen, z. B. zwischen 40°C und 130°C vernetzenden Elastomeren, z. B. Silikon oder auch von bei Erwärmung auf derartige Temperaturen stark schrumpfenden Materialien, insbesondere Polymeren wie Polyethylen oder Polypropylen als Bindemittel, welche ebenfalls mit dem Brennstoff und dem Oxidator vermischt werden. Das Abbrandmaterial 12 kann dann in die Form eines Schrumpfschlauchs gebracht werden, der über den Schmelzleiter 7 gezogen und vernetzt bzw. geschrumpft wird.
Bei Auftreten eines grossen Ueberstroms, der mindestens dem Fünffachen des Nennstroms entspricht und den Abschaltstrom bei vorgegebener Spannung gemäss IEC 282-1 erreicht - derartige Ueberströme werden vor allem von Kurzschlüssen ausgelöst -, schmilzt der mindestens eine Schmelzleiter 6 an den Dotierungsstellen 9 sehr rasch durch, so dass eine Reihe kürzerer Lichtbögen entsteht. Durch die Addition der Fusspunktspannungen der vielen seriellen Lichtbögen wird die Spannung der Sicherung über die Systemspannung getrieben und der Strom unterbrochen. Die Dotierungsstellen 9 spielen dabei die Rolle der durch Ausstanzungen o. dgl. hergestellten Querschnittsverengungen bekannter Schmelzleiter. Das Durchschmelzen wird jedoch hauptsächlich bei den Verengungen ausschliesslich durch Widerstandserhöhung, so dass der erfindungsgemässe Schmelzleiter im Normalbetrieb deutlich geringere Verlustleistungen verursacht.
Bei einem kleinen Ueberstrom, gewöhnlich etwa ab dem 1,1- fachen des Nennstroms - es sind jedoch auch die thermischen Verhältnisse zu berücksichtigen -, erwärmt sich dagegen der mindestens eine Schmelzleiter 7 an den Dotierungsstellen 9 verhältnismässig rasch auf die Zündtemperatur der Abbrandmasse 12, was dort eine so ausreichende Freisetzung von Sauerstoff durch den Oxidator auslöst, dass die Verbrennung in Gang kommt. Die dadurch verursachte lokale Wärmefreisetzung führt dann sehr rasch zur Zündung des gesamten Abbrandelements oder gegebenenfalls der Mehrzahl von Abbrandelementen. Dadurch wird der Schmelzleiter bzw. werden die Schmelzleiter zuerst an den weiteren Dotierungsstellen 9, wo die Schmelztemperatur beinahe erreicht ist und die zum Aufschmelzen noch erforderliche Schmelzwärme entsprechend gering ist sehr rasch aufgeschmolzen, was wiederum zur Ausbildung einer Reihe kürzerer Lichtbögen führt. Falls dies nicht sofort zur Stromunterbrechung führt, wird der Schmelzleiter im weiteren durch den Abbrand auf der ganzen Länge aufgeschmolzen, so dass sich ein langer Lichtbogen bildet. Nach dem Abbrennen des Abbrandmaterials gibt derselbe viel Wärme an das umgebende Löschmedium ab. Dadurch kühlt sich das Plasma ab und der Widerstand des Lichtbogens nimmt zu, bis seine Spannung die Systemspannung erreicht und der Lichtbogen erlischt.
Das Abbrandelement ist ein fakultatives Element, das nicht in jedem Fall erforderlich ist. Die elektrischen Anschlüsse der Sicherung können auch lediglich durch einen Schmelzleiter oder mehrere parallele Schmelzleiter verbunden sein. Es gewährleistet jedoch, dass die Sicherung auch bei kleinen Ueberströmen sicher anspricht und mithin eine vielseitig einsetzbare Mehrbereichssicherung darstellt.
Bezugszeichenliste
1
Gehäuse
2
Stützkörper
3
Grundkörper
4
Rippe
5
a, b Kappe
6
Sicherungsleiter
7
Schmelzleiter
8
Leitermaterial
9
Dotierungsstelle
10
erste Verbindung
11
zweite Verbindung
12
Abbrandmaterial

Claims (29)

1. Schmelzleiter für eine Sicherung, mit einem Streifen, welcher im wesentlichen aus einem elektrisch leitfähigen schmelzbaren Leitermaterial (8) besteht und mindestens eine Dotierungsstelle (9) aufweist, an denen das Leitermaterial (8) mit einem davon verschiedenen Dotierungsmaterial versetzt ist, welches mit dem Leitermaterial eine Mischung bildet, deren Schmelzpunkt tiefer liegt als derjenige des Leitermaterials, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung mit dem Leitermaterial mindestens eine erste Verbindung (10) umfasst, in welchem mindestens ein Bestandteil des Leitermaterials (8) und mindestens ein Bestandteil des Dotierungsmaterials in festen stöchiometrischen Verhältnissen gebunden sind.
2. Schmelzleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitermaterial (8) von der ersten Verbindung (10) durch eine Phasengrenze getrennt ist, an welcher dieselben unmittelbar aneinanderstossen.
3. Schmelzleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbindung (10) aus jeweils mindestens einen Bestandteil des Leitermaterials (8) und mindestens einen Bestandteil des Dotierungsmaterials enthaltenden Mischkristallen besteht.
4. Schmelzleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzpunkt der ersten Verbindung (10) nicht nicht über 250°C* liegt.
5. Schmelzleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitermaterial (8) im wesentlichen aus mindestens einem der folgenden Bestandteile besteht: Ag, Cu, Al.
6. Schmelzleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dotierungsmaterial im wesentlichen aus mindestens einem der folgenden Bestandteile besteht: In, Ge.
7. Schmelzleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sein Querschnitt an der mindestens einen Dotierungsstelle (9) nicht vermindert und ausserhalb derselben im wesentlichen gleichbleibend ist.
8. Schmelzleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auch an der mindestens einen Dotierungsstelle (9) ein Teil seines Querschnittes von unvermischtem Leitermaterial (8) gebildet wird.
9. Schmelzleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er mehrere Dotierungsstellen (9) aufweist, welche, vorzugsweise in gleichen Abständen, in Längsrichtung aufeinanderfolgen.
10. Schmelzleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sein Widerstand pro Längeneinheit an den Dotierungsstellen (9) um höchstens einen Faktor 1,8, vorzugsweise um höchstens einen Faktor 1,3 grösser ist als ausserhalb derselben.
11. Sicherungsleiter mit mindestens einem Schmelzleiter (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass er ein zündbares Abbrandelement umfasst, mit dem der mindestens eine Schmelzleiter (7) mindestens stellenweise über seine ganze Länge in Kontakt ist und das aus einem Abbrandmaterial (12) besteht, welches einen Brennstoff und einen Oxidator enthält, die bei Erreichen einer Zündtemperatur unter Freisetzung von Wärme miteinander reagieren und.
12. Sicherungsleiter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schmelzleiter (7) über seine ganze Länge durchgehend mit dem Abbrandmaterial (12) in Kontakt ist.
13. Sicherungsleiter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbrandmaterial (12) eine durchgehende Schicht auf dem Schmelzleiter (7) bildet.
14. Sicherungsleiter nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündtemperatur des Abbrandmaterials (12) nicht höher ist als der Schmelzpunkt der ersten Verbindung (10).
15. Sicherungsleiter nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Abbrandmaterial (12) freigesetzte Wärme mindestens ausreicht, um mindestens die mit dem Abbrandelement in Kontakt stehenden Teile des mindestens einen Schmelzleiters (7) aufzuschmelzen.
16. Sicherungsleiter nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff ein Guanidin oder Guanidinderivat enthält, insbesondere im wesentlichen aus mindestens einem der folgenden Stoffe zusammengesetzt ist: Guanidin, GZT, Guanidinazetat, Guanidinnitrat.
17. Sicherungsleiter nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Oxidator im wesentlichen aus mindestens einem Stoff aus einer der folgenden Stoffgruppen zusammengesetzt ist: Nitrate, Chlorate, Perchlorate, Permanganate.
18. Sicherungsleiter nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengenverhältnis zwischen Oxidator und Brennstoff um einen Faktor von mindestens 1,1, vorzugsweise mindestens 10 überstöchiometrisch ist.
19. Sicherungsleiter nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbrandmaterial (12) ein Bindemittel wie z. B. Paraffin oder einen Thermoplasten, vorzugsweise Polyethylen oder ein Elastomer, vorzugsweise Silikon oder einen elastisch modifizierten Duroplasten enthält.
20. Sicherung mit einem ersten elektrischen Anschluss und einem zweiten elektrischen Anschluss sowie mit mindestens einem Schmelzleiter (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welcher den ersten elektrischen Anschluss mit dem zweiten elektrischen Anschluss verbindet.
21. Sicherung mit einem ersten elektrischen Anschluss und einem zweiten elektrischen Anschluss sowie mit mindestens einem Sicherungsleiter (6) nach einem der Ansprüche 11 bis 19, welcher den ersten elektrischen Anschluss mit dem zweiten elektrischen Anschluss verbindet.
22. Verfahren zur Herstellung eines Schmelzleiters nach einem der Ansprüche 1 bis 10, indem auf einen Streifen aus Leitermaterial (8) mindestens ein Dotierungsmaterial aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Streifen anschliessend gesintert wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Sinterung bei einer Temperatur erfolgt, die zwischen 350°C und 960°C, vorzugsweise zwischen 400°C und 600°C liegt.
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Sinterung zwischen 0,1 h und 10 h, vorzugsweise zwischen 2 h und 8 h dauert.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Sinterung in einer Schutzgasatmosphäre stattfindet.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgasatmosphäre im wesentlichen aus Stickstoff, vorzugsweise mit einer Beimischung von Edelgas, z. B. Argon besteht.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Dotierungsmaterial als Plättchen auf den Streifen aufgebracht wird.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Plättchen mit dem Streifen verpresst wird.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass im Streifen eine Vertiefung angebracht und in dieselbe das Dotierungsmaterial in Form eines in einer Trägerflüssigkeit aufgeschlämmten Pulvers eingebracht wird.
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