DE102007035899A1

DE102007035899A1 - Thermosicherung mit Schwerkraftauslösung

Info

Publication number: DE102007035899A1
Application number: DE200710035899
Authority: DE
Inventors: Christian Betz
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2009-02-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Thermosicherung zum Trennen einer elektrischen Leitung (7) bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur. Eine besonders einfache Thermosicherung umfasst ein elektrisches Bauelement (10), das mittels eines Haftmittels (5a, 5b) an einem Träger (2) befestigt ist. Bei einem zu hohen Stromfluss durch das Bauelement (10) erhitzt es sich so stark, dass das Haftmittel (5a, 5b) schmilzt. Das Bauelement (10) kann sich dann unter Einwirkung der Gravitationskraft selbsttätig vom Träger (2) lösen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Thermosicherung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie einen elektrischen Schaltkreis mit einer Thermosicherung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11.
Thermosicherungen sind im Prinzip Temperaturschalter, die einen Stromkreis bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur unterbrechen. Zu dieser Gruppe von Sicherungen gehören z. B. Schmelzsicherungen, die einen Schmelzleiter aufweisen, der schmilzt, wenn der Strom den Nennwert der Sicherung überschreitet. Derartige Sicherungen haben jedoch den Nachteil, dass sie bei einem sehr langsamen Anstieg des Stromflusses meist zu spät auslösen.
Eine alternative Thermosicherung ist beispielsweise aus der WO/2006/102876 bekannt. Darin wird eine Sicherung beschrieben, die einen federbelasteten Kontaktbügel umfasst, der sich bei Überschreiten einer Grenztemperatur, nämlich der Schmelztemperatur des Lotes, von der Leiterplatte löst und somit den Stromkreis unterbricht. Die am Stromkreis angebundene Last wird somit stromlos geschaltet. Dieser Mechanismus ist jedoch relativ aufwendig und kompliziert.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Sicherung zu schaffen, die einfacher aufgebaut ist und insbesondere ohne zusätzliche Bauteile auskommt.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 sowie im Patentanspruch 11 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, ein elektrisches Bauelement selbst als Sicherung zu nutzen und das Bauelement derart an einem Träger zu befestigen, dass es sich bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur unter Einwirkung der Gravitationskraft selbsttätig löst. Gemäß der Erfindung ist elektrische Bauteil mittels eines Haftmittels am Träger befestigt, das bei einer bestimmten Grenztemperatur, z. B. 250°C, schmilzt. Wenn das Verhältnis zwischen Gewicht des Bauteils, Fläche der Verbindung und Haftkraft des Haftmittels richtig abgestimmt ist, löst sich das Bauelement von selbst, sobald die Grenztemperatur überschritten ist.
Das Bauelement ist vorzugsweise stoffschlüssig mit der Oberfläche des Trägers verbunden und insbesondere nicht im Träger verankert. Die Verbindung zwischen Bauelement und Träger ist vorzugsweise eine flächige Verbindung.
Das als Thermosicherung vorgesehene Bauelement ist vorzugsweise aus einer Gruppe von Bauelementen gewählt, die in bestimmten Betriebszuständen, insbesondere bei einem Defekt, so viel Verlustwärme erzeugen, dass das Haftmittel schmilzt. Geeignete Bauelemente sind beispielsweise Transistoren, wie z. B. MOS-, oder Power-MOS-Transistoren oder IGBTs.
Das erfindungsgemäße Bauelement ist vorzugsweise im Versorgungspfad einer zu sichernden Last, wie beispielsweise eines Aktuators angeordnet.
Das erfindungsgemäße Bauelement umfasst vorzugsweise wenigstens zwei elektrische Anschlüsse. Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind zumindest die elektrischen Anschlüsse mittels des Haftmittels mit dem Träger verbunden. Das Haftmittel muss in diesem Fall elektrisch leitfähig sein. Als Haftmittel wird vorzugsweise Lot verwendet.
Bei Bauelementen mit einem Grundkörper und mehreren Anschlussbeinchen könnte aber auch nur der Grundkörper am Trä ger befestigt sein. Die Anschlussbeinchen würden in diesem Fall nur jeweils korrespondierende Kontaktflächen des Trägers berühren. Dies hat den Vorteil, dass als Haftmittel andere Materialien außer Lot eingesetzt werden können, die sehr gut auf die jeweiligen Anforderungen abgestimmt werden können.
Sofern das Eigengewicht des Bauelements nicht ausreicht, um es selbsttätig vom Träger zu lösen, kann das Bauelement auch durch ein zusätzliches Gewicht beschwert werden. Das zusätzliche Gewicht kann beispielsweise auch ein Kühlkörper sein.
Das erfindungsgemäße Bauelement ist vorzugsweise auf der Unterseite des Trägers angeordnet, so dass es sich durch sein gesamtes Eigengewicht vom Träger lösen kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:
1 eine Thermosicherung mit Schwerkraftauslösung im Normalzustand und im ausgelösten Zustand.
1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Leiterplatte 2 mit einer Thermosicherung 10, die in der Figur rechts im Normalzustand und links im gelösten Zustand dargestellt ist. Die Thermosicherung 10 umfasst ein elektrisches Bauelement 1, wie z. B. einen SMD-Baustein, der im vorliegenden Beispiel einen Grundkörper 1 und ein Anschlussbeinchen 4 umfasst. Bei dem Bauelement kann es sich beispielsweise um einen MOS-Transistor handeln.
Das Bauelement 10 ist im Normalzustand rein stoffschlüssig mittels Lot 5a, 5b an der Leiterplatte 2 bzw. einer Leiterbahn 7 befestigt. Die Verbindung zwischen Bauelement 10 und Leiterplatte 2 ist dabei eine rein flächige Verbindung.
Das Bauelement 10 ist hier unterhalb der Leiterplatte 2 angeordnet, so dass es sich bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur, bei der das Lot schmilzt, unter Einwirkung der Gravitationskraft löst. Das Gewicht des Bauelements 1 und die Größe der Lotflächen 5a, 5b sind so aufeinander abgestimmt, dass sich das Bauelement 10 automatisch von der Leiterplatte 2 löst, wenn die Grenztemperatur überschritten wird.
Sofern das Eigengewicht des Bauelements 10 nicht ausreicht, kann ein zusätzliches Gewicht 3 verwendet werden, um das Bauelement 10 zu beschweren.
Die Leiterbahn 7 umfasst hier zwei voneinander elektrisch getrennte (Lücke 8) Abschnitte 7a, 7b, die im Normalzustand durch das Bauelement 10 überbrückt werden. Wenn das Bauelement 10 beispielsweise aufgrund eines Defekts so heiß wird, dass das Lot 5a, 5b schmilzt, löst es sich automatisch von der Leiterplatte. Als Thermosicherung kommen bei dieser Ausführung nur solche Bauelemente in Frage, die bei einem Defekt so viel Verlustwärme erzeugen, dass das Lot 5a, 5b schmilzt. Geeignete Bauelemente sind beispielsweise MOS-, Power-MOS-Transistoren oder IGBTs.
Im linken Teil der Figur hat sich das Bauelement 1 mitsamt dem Anschlussbeinchen 4 allein durch die Gravitationskraft gelöst. Dadurch wird der Strompfad 7a, 7b unterbrochen und eine darüber versorgte Last, wie z. B. ein Aktuator, abgeschaltet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 2006/102876 [0003]

Claims

Thermosicherung zum Trennen einer elektrischen Leitung (7) bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur, gekennzeichnet durch ein elektrisches Bauelement (10), das mittels eines Haftmittels (5a, 5b) an einem Träger (2) befestigt ist, wobei das Bauelement (10) derart angeordnet ist, dass es sich bei Überschreiten der Grenztemperatur unter Einwirkung der Gravitationskraft selbsttätig löst.
Thermosicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (10) mit dem Träger (2) stoffschlüssig verbunden ist.
Thermosicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (10) aus einer Gruppe von Bauelementen (10) gewählt ist, die in bestimmten Betriebszuständen so viel Verluste erzeugen, dass das Haftmittel (5a, 5b) schmilzt.
Thermosicherung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (10) ein Transistor, insbesondere ein MOS-Transistor oder ein IGBT ist.
Thermosicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftmittel (5a, 5b) ein Lot ist.
Thermosicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (10) im Versorgungspfad eines Aktuators angeordnet ist.
Thermosicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftmittel (5a, 5b) elektrisch leitfähig ist.
Thermosicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (10) durch ein zusätzliches Gewicht (3) beschwert ist.
Thermosicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das der Körper (1) des Bauelements (10) und/oder die elektrischen Anschlüsse (4) des Bauelements (10) mittels des Haftmittels (5a, 5b) mit dem Träger (2) verbunden sind.
Thermosicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (10) auf der Unterseite des Trägers (2) angeordnet ist.
Elektrische Schaltung mit einer Thermosicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.