DE19827595A1 - Laminierter Wickelschmelzleiter - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Sicherungselement mit einem im wesentlichen keramischen, im ungebrannten Zustand um mindestens einen Schmelzleiter herum geschlossenen Gehäuse. DOLLAR A Zur Verbesserung der Eigenschaften eines derartigen Sicherungselementes gegenüber den bei Abschaltung auftretenden extrem hohen Innendrücken sowie bei Einwirkung eines Lichtbogens wird ein Sicherungselement (5) vorgeschlagen, bei dem der Schmelzleiter (1) eine elektrisch leitende Komponente, insbesondere einen metallischen Draht (2), und eine isolierende, poröse Komponente aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Siche­ rungselement mit einem im wesentlichen keramischen, im un­ gebrannten Zustand um mindestens einen Schmelzleiter herum geschlossenen Gehäuse.

Derartige elektrische Sicherungselemente werden auch als Chip-Sicherungselemente bezeichnet und als SMD-bestückbare Bau­ elemente ausgeführt. Sicherungselemente der genannten Art sind beispielsweise aus der WO 96/08832 bekannt. Diese Schrift offenbart ein Verfahren zur Herstellung elektrischer Siche­ rungselemente, bei dem Schmelzleiter zwischen mindestens einer oberen und mindestens einer vorbereiteten, unteren ungebrann­ ten keramischen Schicht in einem Preßschritt hermetisch einge­ schlossen werden. An das Zerteilen in einzelne Schmelzleiter­ abschnitte mit umgebendem Gehäuse anschließend sieht das Ver­ fahren einen Sinterschritt und das Anbringen von Außenkontak­ ten an den Endbereichen der Schmelzleiterabschnitte vor. Bei den nach diesem Herstellverfahren produzierten Sicherungs­ elementen hat sich insbesondere als nachteilig erwiesen, daß das keramische Gehäuse des Sicherungselementes im Augenblick der Abschaltung so extrem hohen Innendrücken durch verdampfen­ des Schmelzleitermaterial bzw. im Plasma eines Lichtbogens ausgesetzt ist, daß es aufbrechen kann.

Es besteht daher die Aufgabe, ein gattungsgemäßes Sicherungs­ element in fertigungstechnisch einfacher Weise unter Vermei­ dung der vorstehend aufgeführten Nachteile weiterzubilden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

• - der Schmelzleiter eine elektrisch leitende Komponente, insbesondere einen metallischen Draht,
• - und eine isolierende, poröse Komponente aufweist.

Ein erfindungsgemäßes Sicherungselement nutzt in seiner Her­ stellung die Eigenschaft grüner, ungebrannter Keramikschich­ ten, miteinander zu verkleben und dabei einen Schmelzleiter hermetisch abdichtend zu umschließen. Ohne eine zusätzliche mechanische Behandlung des Materials ist es folglich kaum möglich, abgeschlossene Druckausgleichskammern mit definierten Eigenschaften bereitzustellen. Das gilt insbesondere, da in bekannten Herstellverfahren zum sicheren Verkleben aufein­ anderliegend angeordnet er grüner Keramikschichten vorzugsweise ein Preßschritt eingesetzt wird. Dabei kommen auch Isostati­ sche Pressen oder konventionelle Pressen mit besonders profi­ lierten Preßplatten zum Einsatz, die eine innige Verbindung zwischen den Keramikschichten zur Steigerung der Innendruck­ beständigkeit der Gehäuse bewirken.

Erfindungsgemäß wird, unabhängig von der Ausführung des Ver­ pressens, der Einsatz eines Schmelzleiters aus zwei Komponen­ ten vorgeschlagen, wobei eine elektrisch leitend, die andere hingegen isolierend ist. Die isolierende Komponente ist dabei porös. In Anpassung an übliche Bauformen elektrischer Siche­ rungselemente kann diese poröse Komponente länglich ausge­ bildet sein. Der Schmelzleiter ist damit durch eine seiner Komponenten porös und fängt beim Abschalten metallische Dämpfe und Überdruck selber auf. Beim Einsatz eines Schmelzleiters der vorstehend beschriebenen Art und dem Verpressen zwischen zwei ungebrannten, grünen Keramikschichten wird auch dieser Schmelzleiter weiter an seiner Außenseite hermetisch abdich­ tend umschlossen. Versuche haben jedoch bestätigt, daß die in der Komponente des Schmelzleitermaterials vorhandene Eigen­ schaft einer definierten Porosität durch das Verpressen mit den keramischen Schichten nicht verloren geht. In einfacher Weise kann daher durch das Material eine genau bestimmbare Porosität zur Aufnahme metallischer Dämpfe bereitgestellt werden. Diese Hohlräume befinden sich dabei vorteilhafterweise in unmittelbarer Nähe des aufzuschmelzenden, elektrisch lei­ tenden Schmelzleitermaterials.

Bei Einsatz von Schmelzleiterelementen mit größeren Durch­ messern ergibt sich durch das Umschließen mit zwei grünen Keramikschichten eine Auswölbung des späteren Keramikgehäuses. Einer zu starken Erhöhung einer aus zwei grünen keramischen Schichten gebildeten Laminatstruktur im Bereich des Schmelz­ leiters kann insbesondere dadurch vorgebeugt werden, daß der Schmelzleiter beim Verlegen auf einer ersten grünen kerami­ schen Schicht in diese mindestens teilweise eingedrückt wird. Bei Verwendung einer Isostatischen Presse oder einer Presse mit mindestens einer profilierten Pressenplatte kann so die Erhöhung um den Schmelzleiter herum ohne negative Einflüsse auf die Stabilität des keramischen Gehäuses gemindert werden. Durch diese Maßnahme oder auch durch das Aufbringen parallel zum Schmelzleiter auf einer zweiten, abdeckenden grünen Kera­ mikschicht verlaufender Streifen grüner Keramik können die Oberflächen des keramischen Gehäuses so gestaltet werden, daß es auch in SMD-Prozessen bestückt werden kann und dabei ins­ besondere keine bevorzugten Bestückungsoberflächen aufweist.

Vorteilhafterweise ist die isolierende Komponente gemäß An­ spruch 2 faserig und besteht insbesondere aus Filamenten einer oder mehrerer elektrisch isolierenden Substanzen. Für den erfindungsgemäßen Einsatz können prinzipiell alle Materialien ausgewählt werden, die eine gute elektrische Isolationswirkung aufweisen, ohne daß bei Langzeiterwärmung oder durch Alterung die Gefahr der Ausbildung leitfähiger Kohlenstoffbrücken be­ steht. Gegenüber anderen Materialien vergleichbarer Isola­ tionswirkung zeichnet sich ein poröses keramisches Material jedoch insbesondere dadurch aus, daß es auch bei den hohen Temperaturen im Schaltaugenblick viele Hohlräume zur Aufnahme metallischer Dämpfe bietet. Die isolierende Komponente besteht aber vorzugsweise aus keramischen Filamenten, da ein kera­ misches Fasermaterial bei großer Oberfläche durch seinen ex­ trem hohen Schmelzpunkt einem Lichtbogen viel thermische Ener­ gie entzieht. Weiter dienen die z. B. zwischen den Filamenten oder auch in einem keramischen Papier gebildeten Kammern im Schaltaugenblick in dem sonst druckdicht geschlossenen Gehäuse als Überdruckabdämpfung.

In einer Weiterbildung der Erfindung besteht der Schmelzleiter aus einem Kern und einem Mantel. Gemäß Anspruch 5 kann der Kern aus keramischen Filamenten gebildet wird. Der Mantel besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material. In einer bevorzugten Ausführungsform bildet die isolierende Komponente einen insbesondere länglichen Kern, um den der Draht herum gewickelt ist. Der Schmelzleiter kann damit insgesamt die Form eines nach bekanntem Verfahren hergestellten Wickelschmelzlei­ ters haben, wie er beispielsweise im Bereich der Röhrchensi­ cherungen bzw. G-Sicherungen eingesetzt wird. Damit wird vor­ teilhafterweise auch die effektive Schmelzleiterlänge erhöht, so daß sich erfindungsgemäße Sicherungselement über einen großen Bereich von Stromstufen hinweg einsetzen lassen. Die bei der Herstellung eines derartigen Wickelschmelzleiters auftretenden Probleme der Fertigungstechnik bei hoher Her­ stellungsgenauigkeit sowie Einhaltung vorgegebener Schmelzlei­ tercharakteristiken sind dementsprechend seit langem bekannt und gelöst. Die keramischen Filamente übernehmen demnach bei - einem erfindungsgemäßen Einsatz eine Mehrfachfunktion. Einer­ seits dienen sie bei der Herstellung des Wickelschmelzleiters als Träger für den dünnen Schmelzleiterdraht und definieren den Durchmesser der Drahtwendel, andererseits übernehmen sie innerhalb der fertigen Sicherung die Aufgabe eines Löschmit­ tels und wirken somit in ähnlicher Weise wie es z. B. von einer Sandverfüllung bei Röhrchen-Sicherungen her bekannt ist. Im Unterschied zu der Röhrchensicherung sind die keramischen Filamente jedoch im Inneren des eigentlichen Schmelzleiters angeordnet und können somit durch Wärmeleitung zum Außengehäu­ se des Sicherungselementes keinen negativen Einfluß auf die Abschaltcharakteristik des Sicherungselementes ausüben.

In einer alternativen Ausführungsform ist der Draht in der isolierenden Komponente eingebettet, insbesondere von den Filamenten schlauchförmig umgeben. Somit kann vorteilhafter­ weise auch ein glatter Draht eingesetzt werden, der insbeson­ dere nur im Bereich des Hot-spot der Schmelzsicherung, also in einem definierten Abschnitt, von thermisch isolierenden Fila­ menten umgeben ist. Außerhalb dieses Bereiches ist die Wahr­ scheinlichkeit eines Auslösens der Sicherung extrem gering, so daß der Draht-Schmelzleiter hier durch das Keramikmaterial gasdicht umschlossen sein kann. In dieser Weise kann eine sicher abgedichtete elektrische Sicherung in einfacher Weise hergestellt werden.

Vorteilhafterweise werden die Filamente gemäß Anspruch 7 mit­ einander verseilt, verwoben oder in anderer Weise miteinander insbesondere flexibel verbunden. So können bei der Fertigung auch Mantelabschnitte hergestellt werden, die einzeln über einen Schmelzleiter oder einen Abschnitt des Schmelzleiters geschoben werden können. Dabei ist z. B. von mantelartig ver­ seilten Fasern her bekannt, daß sich durch Stauchung eines Abschnittes derart beeinflussen lassen, daß sich die Öffnung des Mantels bei gleichzeitiger Verkürzung des Abschnitts wei­ tet. Auch keramische Filamente sind in einem ausreichenden Bereich flexibel, so daß sie sich z. B. wie Glasfasern o. ä. Isoliermaterialfasern verarbeiten lassen. Eine Stauchung des Abschnitts kann das Einführen eines Schmelzdrahtes zum Aufbau eines erfindungsgemäßen Schmelzelementes also auch bei der Verwendung keramischer Fasern sehr erleichtert. Durch Streckung umschließt der Mantel den Leiter dann sehr dicht, wobei diese Streckung vorteilhafterweise auch beim Verpressen der Anordnung automatisch herbeigeführt werden kann.

In einer Weiterbildung ist der Schmelzleiter unter Verwirkli­ chung einer oder mehrerer vorstehend beschriebener Merkmale derart zwischen einer Basisschicht und einer gelochten Abdeck­ schicht angeordnet, daß sich mindestens ein Loch einer kera­ mischen Schicht im Bereich des Schmelzleiters befindet. Zur Bildung eines Außenkontaktes führt das Loch mit einer cofi­ ring-fähigen Leitpaste verfüllt. Nach einem Sinterschritt bildet es eine elektrische Verbindung von der Außenfläche des Keramikgehäuses zum Schmelzleiter hin. Dabei dient die Leitpa­ ste z. B. in Form einer Resinat-Paste bzw. einer metallischen Tinte gleichzeitig auch der Abdichtung bzw. Verschließen des ansonsten nach dem Verpressen bereits hermetisch abdichtenden, noch ungebrannten Keramikgehäuses. Unter Einsatz bekannter Pasten sind somit bereits nach dem Sinterschritt komplett ausgebildete, lötbare Außenkontakte in sehr wenigen Ferti­ gungsschritten hergestellt worden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung werden gemäß Anspruch 9 im Bereich der Längsachse des Schmelzleiters übereinanderlie­ gend je ein Loch einer keramischen Basisschicht und der kera­ mischen Basisschicht zur Bildung eines Außenkontaktes angeord­ net. Hierdurch werden im Bereich der Abdeckschicht wie auch an der Basisschicht prinzipiell gleichartige Außenkontakte ge­ schaffen. Das Sicherungselement kann somit in mehr als nur einer Position beispielsweise durch Löten kontaktiert und auch in seiner Lage fixiert werden.

Vorteilhafterweise ist auf der keramischen Abdeckschicht und/ oder der keramischen Basisschicht im Bereich des Loches ein Streifen einer cofiring-fähigen Leitpaste auf dem ungebrannten Material im wesentlichen senkrecht zu der Achse des Schmelz­ leiters angeordnet. Beim Verpressen der Anordnung und dem nachfolgenden Sinterschritt wird durch den Streifen eine elek­ trisch leitfähige Kontaktfläche vom Schmelzleiter hin zu dem jeweiligen Außenkontakt gebildet. Durch die Anschlußfläche wird insbesondere die Stromdichteverteilung vom Außenkontakt zum Schmelzleiter hin nahezu stetig eingeengt. So ergeben sich Bereiche mit einer hohen Stromdichte und idealen thermischen Voraussetzungen erst weit im Inneren des geschlossenen Kera­ mikgehäuses. Das Gehäuse ist nach dem Sinterschritt auch her­ metisch dicht sowie durch die Keramik mechanisch besonders stabil. In diesem Gehäusebereich werden dementsprechend auch die zum Abschalten eines erfindungsgemäßen Sicherungselementes notwendigen Temperaturen erreicht. Dieser Bereich wird im allgemeinen als "Hot-spot" bezeichnet. Unter Verwirklichung des voranstehend genannten Merkmales wird der Hot-spot sicher in einen zentralen Bereich des keramischen Sicherungskörpers verschoben, so daß auch die beim Abschalten auftretenden hohen Innendrücke durch das Gehäuse in jedem Fall sicher aufgefangen werden können.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Löcher in der keramischen Abdeckschicht und der keramischen Basisschicht als Durchkontaktierungen ausgeführt, wobei die entsprechenden Durchgangslochungen vorzugsweise nach dem Verpressen bei­ spielsweise durch Stanzen in die ungebrannte Anordnung einge­ bracht werden. Bei der Verwendung einer Presse mit profilier­ ten Platten kann dieser Stanzschritt auch gleichzeitig mit dem Verpressen erfolgen.

Vorteilhafterweise wird die Länge eines erfindungsgemäßen Schmelzleiterelementes durch den Abstand zwischen den Löchern in axialer Richtung des Schmelzleiters festgelegt. Durch die frei wählbare Länge kann somit ein wesentlicher Einfluß auch auf die Sicherungseigenschaften ausgeübt werden. Ferner kann ein erfindungsgemäßes Sicherungselement durch diese Festlegung unter Berücksichtigung der Materialschrumpfung beim Sintern an vorgegebene Gehäuseaußenmaße angepaßt werden.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung wird als unge­ branntes Keramikmaterial der Abdeckschicht und/oder der Basis­ schicht ein Glaskeramikmaterial oder ein anderes Material mit einer sehr geringen Wärmeleitfähigkeit im gesinterten Zustand eingesetzt. Durch eine derartige Materialwahl wird vorzugs­ weise der Hot-spot im Zentrum eines erfindungsgemäßen elek­ trischen Sicherungselementes konzentriert, wobei über das Gehäuse eine vergleichsweise geringe Wärmeableitung auftritt.

Vorteilhafterweise bestehen die keramische Abdeckschicht und/­ oder die Basisschicht aus grünem Keramikmaterial in Form von Endlosstreifen und/oder Platten, die insbesondere handels­ übliche Abmessungen aufweisen. Durch diese Art der Material­ vorauswahl kann die Herstellung erfindungsgemäßer Sicherungs­ elemente insbesondere unter Verwirklichung der Merkmale von Anspruch 3 und/oder Anspruch 8 in einem kontinuierlichen Fer­ tigungsprozeß im Mehrfachnutzen in Form eines langen Streifens durchgeführt werden. Verfahrenstechnisch bedingte Stillstands­ zeiten werden damit extrem minimiert, so daß durch die erfin­ dungsgemäße Bauform des beschriebenen elektrischen Sicherungs­ elementes zusammen mit einer streifenförmigen Fertigung und integriertem Aufbau der späteren Endkontakte ein sehr effi­ zientes Fertigungsverfahren verwirklicht werden. Eine Verein­ zelung der Sicherungselemente kann dabei insbesondere auch erst nach dem Sinterschritt beispielsweise durch Brechen an einer Achse senkrecht zur Längsachse des Sicherungselementes durch das Loch mit der kontaktierenden Sinterbeschichtung erfolgen. Damit ist vorteilhafterweise auch im Bereich der Trenn- bzw. Bruchkanten eines erfindungsgemäßen Sicherungs­ elementes keine Nachbehandlung notwendig.

Weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf zwei Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher er­ läutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Schmelzleiter in skizzierter Darstellung,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Sicherungs­ element,

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein fertig gesintertes Sicherungs­ element,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines Schmelzleiters und

Fig. 5 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Sicherungs­ element unter Verwendung des Schmelzleiters von Fig. 4.

Fig. 1 zeigt als dreidimensionale Skizze den prinzipiellen Aufbau eines Schmelzleiters 1, wie er in einem elektrischen Sicherungselement gemäß vorliegender Erfindung eingesetzt wird. Der Schmelzleiter 1 besteht aus einem Draht 2, der um einen Kern 3 herum unter genauer Festlegung der Zahl der Um­ windungen je Längeneinheit des Kerns 3 aufgewickelt ist. Der Kern 3 selber besteht aus keramischen Filamenten 4, die auch bei extrem enger Wicklung des Drahtes 2 um den Kern 3 herum zwischen den einzelnen Filamenten 4 noch Hohlräume aufweisen. Je nach Führung des Prozesses zur Herstellung der keramischen Filamente 4 kann ein Kern 3 hergestellt werden, der durch die Hohlräume zwischen den Filamenten eine fest vorgebbare Porösi­ tät aufweist. Dabei zeichnet sich das keramische Material der Filamente 4 durch zwei besondere Eigenschaften aus, nämlich gute elektrische Isolation und hohe thermische Beständigkeit. Die Isolationseigenschaften der Keramik sind dabei generell keinen negativen Alterungseinflüssen unterworfen. Durch die hohe thermische Stabilität sind die Filamente 4 auch im Be­ reich eines Schaltlichtbogens beim Auslösen des Sicherungs­ elementes und dementsprechend dem Verdampfen des Drahtes 2 unter Ausbildung eines Lichtbogens mindestens teilweise resi­ stent, so daß zwischen den Filamenten 4 die metallischen Dämp­ fe aufgenommen und eingefangen werden können und zudem die Hohlräume als Druckausgleichspuffer dienen.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt senkrecht durch eine bevorzugte Ausführungsform eines elektrischen Sicherungselementes 5 in einer Ebene A-A (siehe Fig. 3) senkrecht zur Achse des Schmelzleiters 1. Der auf dem Kern 3 aufgewickelte Draht 2 des Schmelzleiters 1 ist nach außen hermetisch abdichtend von zwei keramischen Schichten 6 umgeben, einer Basisschicht 7 und einer Abdeckschicht 8. In einem bevorzugten Herstellverfahren wird der Schmelzleiter 1 bereits teilweise in die Basisschicht 7 eingedrückt, bevor er durch die Abdeckschicht 8 mindestens im Bereich seines Hot-spot abgedeckt wird. So kann erreicht werden, daß sich auch im Bereich des Schmelzleiters 1 keine zu starke Erhöhung in der Laminatstruktur aus den beiden Keramik­ schichten 6 ergibt.

Unter Verwendung einer isostatischen Presse wird die Abdeck­ schicht 8 abdichtend um den Schmelzleiter 1 herum angedrückt, so daß auch eine Grenzebene 9 zwischen den keramischen Schich­ ten 8 nach dem Verpressen nicht mehr existiert. Sie ist daher in Fig. 2 nur in Form einer gestrichelten Linie dargestellt. Die keramischen Schichten 6 bilden nach dem Verpressen bereits ein hermetisch abdichtendes Gehäuse um den Schmelzleiter 1, das durch einen nachfolgenden Sinterschritt mechanisch stark stabilisiert wird und auch durch hohe Innendrücke stark bela­ stet werden kann.

In Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungs­ form eines elektrischen Sicherungselementes 5 während des letzten Schrittes eines Herstellverfahrens skizziert. Dabei ist in Fig. 3 auch eine der Darstellung von Fig. 2 entspre­ chende Schnittebene A-A miteingezeichnet worden. In dem dar­ gestellten Produktionsstadium sind noch mehrere Schmelzel­ emente 5 miteinander in Form eines Riegels verbunden, der an vorbestimmten Stellen auf einer Achse 10 parallel zu dem Schmelzleiter 1 in fest eingestellten Abständen d Löcher 11 aufweist, die durch beide keramischen Schichten 6 des Schmel­ zelementes 5 hindurchlaufen. Die Löcher 11 sind an ihren In­ nenflächen 12 durchgehend mit einer cofiring-fähigen Leitpaste ausgekleidet, die sich beim Sintern elektrisch leitend mit dem Schmelzleiter 1 verbindet. Senkrecht zu der Achse 10 verläuft eine Trennebene 13 durch jedes der Löcher 11. Nach einem ab­ schließenden Vereinzelungsschritt durch Brechen, Lasern oder auch Sägen der gesinterten Anordnung bilden die halbierten Innenflächen 12 eines jeden Loches 11 einen vollwertigen, elektrisch gut leitenden sowie lötbaren Außenkontakt 14 an gegenüberliegenden Stirnseiten eines jeden Schmelzelementes 5.

Im Bereich eines Loches 11 wird vor dem Zusammenlegen und Verpressen der vorstehend beschriebenen Anordnung ein Streifen 15 einer leitfähigen und ebenfalls cofiring-fähigen Leitpaste auf der Basisschicht 7 aufgedruckt, die nachfolgend in direk­ tem Kontakt mit dem Schmelzleiter 1 steht. Das Loch 11 kann in diesem Bereich beispielsweise durch Stanzen auch nach dem Verpressen oder während des Verpressens in die Anordnung ein­ gebracht werden. Der Streifen 15 dient einer stetig und mög­ lichst monoton verlaufenden Stromdichteverteilung vom Außen­ kontakt 14 zum Schmelzleiter 1 im Inneren des Schmelzelementes 5 hin. Der Streifen 15 übernimmt damit die Funktion einer Anschlußfläche. Dadurch wird sichergestellt, daß bei gutem Kontakt ein Maximum der Stromdichte erst im drucksicheren Inneren des Schmelzelementes 5 erreicht wird, d. h. daß auch erst im Inneren des Schmelzelementes 5 ausgelöst werden kann, und nicht im Bereich seiner Stirnseiten oder zu nahe der Au­ ßenkontakte 14 der Schmelzleiter 1.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Schmelzleiters 1. Hierbei bildet in dieser Ausführungsform ein glatter Draht 2 den Kern 3, der um seine Längsachse herum von keramischen Filamenten 4 umschlossen ist. Die Filamente 4 bilden somit einen porösen Mantel um den Draht 3. Dabei sind z. B. aus dem Bereich der Kabeltechnik, insbesondere der optischen Nach­ richtentechnik, Verseilverfahren zum Ummanteln bzw. Handhaben empfindlicher Materialien bekannt, die auch bei der Ausfüh­ rungsform von Fig. 4 die Herstellung eines Schmelzleiters 1 als vorgefertigtes Endlosmaterial erlauben.

Der Mantel des Schmelzleiters 1 kann auch mit größerem Durch­ messer gewählt werden. Dann ist der Abstand einer äußeren Manteloberfläche zu einem Lichtbogen im Abschaltaugenblick so groß, daß hier auch chemische Hilfsmittel zum vorübergehenden Fixieren der Filamente ohne die Gefahr des Ausbildens von Kohlenstoffbrücken oder einer Rückwirkung auf das Drahtmateri­ al eingesetzt werden können.

In Fig. 5 ist ein Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Siche­ rungselement 5 unter Verwendung des Schmelzleiters 1 von Fig. 4 dargestellt. Die Anordnung entspricht im wesentlichen der von Fig. 2, wobei jedoch die gute Anpassbarkeit dieser zweiten Ausführungsform an Querschnittsänderungen beim Verpressen zwischen den keramischen Schichten 6 auch zeichnerisch hervor­ gehoben wird.

In dieser Ausführungsform ist es auch leicht möglich, den keramischen Mantel der Filamente 4 abschnittsweise zu entfer­ nen bzw. Mantelabschnitte auf dem Draht 2 anzubringen. So kann der Mantel aus Filamenten 4 gezielt auch nur im Bereich des Hot-spot angeordnet werden, während der Draht 3 zu den Außen­ kontakten hin direkt zwischen der Basisschicht 6 und der Ab­ deckschicht 7 gasdicht umschlossen wird. Für die eigentliche Kontaktierung des Drahtes 3 gilt prinzipiell alles, was be­ reits in der Beschreibung von Fig. 3 gesagt wurde.

Bezugszeichenliste

1

Schmelzleiter

2

Draht

3

Kern

4

Filament

5

Schmelzelement

6

keramische Schicht

7

Basisschicht

8

Abdeckschicht

9

Grenzebene

10

Achse

11

Loch

12

Innenfläche

13

Trennebene/Bruchkante

14

Außenkontakt

15

Streifen
d Abstand

Claims (14)

1. Elektrisches Sicherungselement mit einem im wesentlichen keramischen, im ungebrannten Zustand um mindestens einen Schmelzleiter herum geschlossenen Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Schmelzleiter (1) eine elektrisch leitende Kompo­ nente, insbesondere einen metallischen Draht (2),
• - und eine isolierende, poröse Komponente aufweist.

2. Elektrisches Sicherungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Komponente faserig ist und insbesondere aus Filamenten (4) einer oder mehre­ rer elektrisch isolierenden Substanzen besteht.

3. Elektrisches Sicherungselement nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die iso­ lierende Komponente aus keramischen Filamenten (4) be­ steht.

4. Elektrisches Sicherungselement nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzleiter (1) aus einem Kern (3) und einem Mantel besteht.

5. Elektrisches Sicherungselement nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die iso­ lierende Komponente einen insbesondere länglichen Kern (3) bildet, um den der Draht (2) herum gewickelt ist.

6. Elektrisches Sicherungselement nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (2) in der isolierenden Komponente eingebettet ist, insbesondere von den Filamenten (4) schlauchförmig umge­ ben ist.

7. Elektrisches Sicherungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente (4) miteinander verwo­ ben oder verseilt bzw. in anderer Weise miteinander ins­ besondere flexibel verbunden sind.

8. Elektrisches Sicherungselement nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Bereich des Schmelzleiters (1) mindestens ein Loch (11) in einer keramischen Schicht (6) befindet, das zur Bil­ dung eines Außenkontaktes (14) mit einer cofiring-fähigen Leitpaste verfüllt ist und nach einem Sinterschritt eine elektrische Verbindung zum Schmelzleiter (1) hin bildet.

9. Elektrisches Sicherungselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Schmelzleiters (1) übereinanderliegend je ein Loch (11) in einer keramischen Abdeckschicht (8) und einer keramischen Basisschicht (7) zur Bildung eines Außenkontaktes (14) angeordnet ist.

10. Elektrisches Sicherungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 8-9, dadurch gekennzeich­ net, daß auf der keramischen Abdeckschicht (8) und/oder der Basisschicht (7) im Bereich des Loches (11) ein Streifen (15) einer cofiring-fähigen Leitpaste im wesent­ lichen senkrecht zur Achse (10) des Schmelzleiters (1) angeordnet ist.

11. Elektrisches Sicherungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Löcher (11) in der keramischen Abdeckschicht (8) und der keramischen Basisschicht (7) als Durchkontak­ tierungen ausgeführt sind, vorzugsweise bei oder nach dem Verpressen.

12. Elektrisches Sicherungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeich­ net, daß der Abstand (d) zwischen den Löchern (11) in axialer Richtung des Schmelzleiters (1) die Länge des Schmelzelementes (5) festlegt.

13. Elektrisches Sicherungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Abdeckschicht (8) und/oder die Basisschicht (7) aus einem ungebrannten Glaskeramik-Material bestehen oder aus einem anderen Material mit einer sehr geringen Wärme­ leitfähigkeit.

14. Elektrisches Sicherungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Abdeckschicht (8) und/oder die Basis­ schicht (7) aus grünem Keramikmaterial in Form von Endlos-Streifen und/oder Platten bestehen.