DE2611819A1

DE2611819A1 - Sicherungswiderstand

Info

Publication number: DE2611819A1
Application number: DE19762611819
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr Phil Engl; Guenter Dipl Phys Heim; Kurt Dipl Phys Marth; Gerhard Dr Rer Nat Otto
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-03-19
Filing date: 1976-03-19
Publication date: 1977-09-29

Description

Sicherungswiderstand
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sicherungswiderstand gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Sicherungswiderstände sind elektrische Bauelemente, die im normalen Betriebsfall als Widerstände mit definierten Widerstandswerten wirken, im Falle einer Uberlastung jedoch nach einer gewissen Zeit ihren Widerstandswert erhöhen bzw. ihre Leitfähigkeit verlieren, wodurch der elektrische Strom auf einen unbedenklichen Wert begrenzt oder ganz abgeschaltet wird.
Sicherungswiderstände sind in vielen AusSührungsformen bekannt und handelsüblich. So ist es bekannt, Sicherungswiderstände als Draht widerstände, als Schichtwiderstände auf zylindrischen oder ebenen Trägerkörpern oder als Schmelzsicherung auszubilden. Dr2ktsicherungswiderstänae besitzen den Nachteil, daß beim Durchschmelzen des Widerstandsdrahtes gluhendes Metall wegspritzt und die Umgebung beschädigen kann. Schichtwiderstände haben den Nachteil, daß ihre Isolierlackierung durch die beim Abschalten entstehende Erhitzung der Widerstandsschicht in Brand geraten kann, wodurch ebenfalls eine Beschädigung der Umgebung möglich ist.
Aus der DT-OS 2 247 279 ist ein Verfahren zur Kontaktierung und/oder Verdrahtung von elektrischen Bauelementen, insbesondere von RC-Xetzwerken, bekannt, die auf einer oder mehreren thermoplastischen Trägerfolien aufgebrachte elektrisch leitende Schichten und mit diesen durch Legierungsbildung elektrisch leitend und mechanisch fest verbundene Anschlußdrähte entnalten, wobei die elektrisch leitenden Schichten in Form von Streifen oder Mustern auf Trägerfolien aufgebracht sind, derart, daß die metallisierten Trägerfolien zumindest im Bereich der Kontaktierungsflächen mit Deckfolien aus thermoplastischem Material bedeckt werden und die Anschlußdrähte erhitzt und durch die Deckfolie hindurchgeschmolzen und in die zugehörigen Kontaktierungsflächen eingedrückt werden. Beim Durchschmelsen der Anschlußdrähte erweicht das thermoplastische Material und verklebt, wieder abgekühlt, die Trägerfolien, die Anschlußdrähte und die Deckfolien miteinander.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sicherungswiderstand der eingangs genannten Art anzugeben, der im Normalbetrieb einen eng tolerierten, insbesondere niederohmigen Widerstandswert besitzt, bei überlast nach definierter Zeitspanne sicher abschaltet, seine Umgebung dabei nicht beschädigt und selbst nicht in Brand gerät.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Sicherungswiderstand, der durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 bestimmt ist.
Damit ergeben sich die Vorteile, daß die Herstellung des erfindu.ngsgemäßen Sicherungswiderstandes in einfacher Weise großtechnisch durchführbar ist, da zur Herstellung der einseitig mit der Widerstandsschicht und den Kontaktschichten versehenen Trägerfolie Vakuumdurchlaufverfahren verwendet werden können, wobei mehrere gleichartige oder auch verschiedenartige Widerstandsschichten hergestellt werden können, daß ein Abgleich des erfindungsgemäßen Widerstalldes auf Sollwert durch Einschneiden von quer zu den Stromlinien verlaufenden Einschnitten in der Widerstands schicht möglich ist und daß die Widerstandsschicht und vor allem der Widerstandsdraht durch die Deckfolie geschützt sind.
Vorsugsweise besteht die Trägerfolie aus thermoplastischem Kunststoffmaterial, z.B. Polyäthylenterephthalat, Polycarbonat, Polysulfon oder ähnlich. Eine höhere Belastbarkeit der Widerstandsschicht ergibt sich, wenn die Trägerfolie aus nicht thermoplastischem Material besteht, z. B. aus Polyimid.
Die Widerstands schicht selbst besteht vorteilhafterweise aus einer Chrom-Ifickel-Legierung. Die Kontaktschichten bestehen aus Aluminium, Zink, Kupfer oder Gold.
Die Deckfolie besteht aus Polyäthylenterephthalat. Dieses Material erbringt die besten Ergebnisse bezüglich der Verankerung der Anschlußdrähte und des Schutzes von Widerstandsschicht und -draht gegen äußere Einwirkungen und behindert das Durchschmelzen des Widerstandsdrahtes nicht.
Die Anschlußdrähte, die durch die Deckfolie hindurchgeschmolzen werden, indem sie durch Wirbelströme erhitzt und mechanisch eingepreßt werden, bestehen aus verzinnter Bronze oder vorzugsweise aus verzinntem Monel. Bei Verwendung von Monel ergibt sich der Vorteil, daß die beim Durchschmelzen des Widerstandsdrahtes wegen tiberlastung gebildete Wärme wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit von Monel nicht über die Anschlußdrähte abgeleitet wird und beispielsweise über die Leiterbahnen einer gedruckten Schaltplatte benachbarte wärmeempfindliche Bauteile nicht beschädigt. Vorzugsweise wird der Widerstandswert durch wenigstens einen quer zu den Stromlinien verlaufenden Ein schnitt in der Widerstandsschicht abgeglichen, wobei höchstens ein Einschnitt den Widerstandsdraht kreuzt. Damit erreicht man, daß nach dem Durchbrennen des Widerstandsdrahtes und trotz der dadurch bedingten Brennspur in der Widerstandsschicht zwischen den Anschlußdrähten ein endlicher Restwiderstand verbleibt, der jedoch gegenüber dem ursprunglichen Widerstand wesentlich erhöht ist.
Für den Fall, daß nach dem Durchbrennen des Widerstandsdrahtes swischen den Anschlußdrähten keinerlei Leitfähigkeit mehr vorhanden sein soll, Wird der Widerstandswert durch wenigstens zwei quer zu den Stromlinien verlaufende und von gegenüberliegenden Rändern der Widerstandsschicht ausgehende Einschnitte abgeglichen, wobei wenigstens zwei der Einschnitte den Widerstandsdraht kreuzen.
Zum Erreichen höherer Widerstandswerte kann der Widerstandsdraht vor dem Einbau vorgeformt, z. 3. mäandriert, werden.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann über dem Widerstandsdraht und unter der Deckfolie ein weiteres Schichtwiderstandselement mit einer eigenen Trägerfolie und eigenen Anschlußdrähten derart angeordnet sein, daß beim Durchschmelzen des Widerstandsdrahtas auch der Widerstandswert dieser zweiten Widerstands schicht verändert oder die Widerstands bahn unterbrochen wird. Auf diese Weise lassen sich weitere Stromkreise, die von dem Sicherungsstromkreis'galvanisch getrennt sind, ebenfalls beeinflussen. Vorteilhaft ist dabei außerdem, daß auch nach dem Abschmelzen des Widerstandsdrahtes keinerlei galvanische Verbindung zwischen den verschiedenen Stromkreisen besteht.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung in Form von Ausfiihrungsbeisplelen näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Sicherungswiderstand, wobei wegen der besseren Übersichtlichkeit die Deckfolie weggelassen wurde. Man erkennt eine Trägerfolie 1, auf der eine Widerstandsschicht 2 und zwei Kontaktschichten 3 aufgebracht sind. Quer über die Widerstandsschicht 2 ist ein Widerstandsdraht 4 gespannt. An schlußdrähte 5 sind durch die (hier nicht dargestellte) Deckfolie hindurchgeschmolzen und kontaktieren die Anschlußflächen 3 und den Widerstandsdraht 4. Außerdem fixieren sie die Urägerfolie, den Widerstandsdraht und die (hier nicht dargestellte) Deckfolie mechanisch.
Zum Abgleich des Widerstandes auf Sollwert sind in die Widerstandsschicht 2 Einschnitte 6 eingebrannt, die den Widerstandsdraht 4 nicht kreuzen. Dadurch erreicht man, daß nach dem Durchbrersnen des Widerstandsdrahtes 4, bei dem der darunterliegende Bereich der Widerstandsschicht 2 ebenfalls weggebrannt wird, ein Restwiderstand zwischen den Anschlußdrähten 5 verbleibt.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherungswiderstandes, bei der Einschnitte 7 zum Abgleich des Widerstandswertes von einander gegenüberliegenden Rändern der Widerstandsschicht 2 zur Mitte hin ausgeführt sind, wobei sie den Widerstands draht 4 kreuzen. Man erkennt sofort, daß nach dem Durchschmelzen des Widerstandsdrahtes 4 und der dadurch bedingten Entfernung des unter dem Widerstandsdraht 4 liegenden Bereiches der Widerstands schicht 2 der Strompfad zwischen den Anschlußdrähten 5 unterbrochen ist.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Widerstandsdraht 4 zur Erhöhung des Widerstandswertes sägezahnähnlich geformt ist.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der auf die erste Trägerfolie, die eine Widerstands schicht 2 sowie den Widerstandsdraht 4 und Anschlußdrähte 5 besitzt, eine zweite Trägerfolie 8 aufgelegt ist.
Diese zweite Trägerfolie 8 besitzt auf ihrer dem Widerstandsdraht 4 abgewendeten Oberfläche eine Widerstands schicht 9, Kontaktflächen 10 und Anschlußdrähte 11 und besitzt keinen galvanischen Kontakt mit dem untenliegenden Widerstand.
Fig. 5 zeigt (in vergrößertem Maßstab) einen Querschnitt durch den Sicherungswiderstand der Fig. 4, jetzt mit Deckfolie. Man erkennt die erste lrägerfolie 1 mit der Widerstandsschicht 2, den Anschlußflächen 3, dem Widerstandsdraht 4 und den Anschlußdrähten 5. Auf dem so gebildeten Sicherungswiderstand ist eine zweite Trägerfolie 8 mit Widerstandsschicht 9, Anschlußflächen 10 und Anschlußdrähten 11 aufgelegt. Man erkennt weiterhin die thermoplastische Deckfolie 12, durch die die Anschlußdrähte 5 und 11 durchgeschmolzen sind und die sowohl die Widerstands schichten schützt als auch den ganzen Stapel zusammenhält.
12 Patentansprüche 5 Figuren Leerseite

Claims

rat e n t a n s p r u c h e t 18 Sicherungswiderstand, bestehend aus einem isolierenden Dräge-> örper, einem Widerstandsdraht mit vorgegebenem Widerstandswert und Anschlußdrähten zur Kontaktierung des Widerstandsdrahtes, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der vräger (1) aus einem Stück Kunststoffolie besteht, daß die Trägerfolie (1) einseitig mit einer Widerstandsschicht (2) und niederohmigen Kontaktschichten (3) belegt ist, daß der Widerstandsdraht (4) zwischen zwei Kontaktschichteii (3) ausgelegt ist1 daß darüber eine Deckfolie (12) aus thermoplastischem Kunststoffmaterial gelegt ist und daß die Anschlußdrähte (5) durch die Deckfolie (12) hindurchgeschmolzen sind und die Kontaktschichten (3) und den Widerstandsdraht (4) elektrisch kontaktieren und Trägerfolie (I), Deckfolie (12), Widerstandsdraht (4) und Anschlußdrähte (5) mechanisch fixieren.
2. Sicherungswiderstand nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Trägerfolie (1) aus thermopla-Stischem Kunststoffmaterial, z. B. Polyäthylenterephthalat, Polycarbonat, Polysulfon, besteht.
3. Sicherungswiderstand nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e 1 c h n e t, daß die Trägerfolie (1) aus nichtthermoplastischem Material, z. B. Polyimid, besteht.
4. Sicherungswiderstand nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Widerstandsschicht (2) aus Chrom-Nickel besteht.
5. Sicherungstriderstand nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kontaktschichten (3) aus Aluminium, Zink, Kupfer oder Gold bestehen.
6. Sicherungswiderstand nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Widerstandsdraht (4) aus Konstantan (Kupfer-Nickel 44) besteht.
7. Sicherungswiderstand nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Deckfolie (12) aus Polyäthylenterephthalat besteht.
8. Sicherungswiderstand nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Anschlußdrähte (5) aus verzinnter Bronze oder verzinntem Monel bestehen.
9. Sicherungswiderstand nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Widerstandswert durch wenigstens einen quer zu den Stromlinien verlaufenden Einschnitt (6) in der Widerstandsschicht (2) abgeglichen ist und daß höchstens ein Einschnitt (6) den Widerstandsdraht (4) kreuzt.
10. Sicherungswiderstand nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Widerstandswert durch wenigstens zwei quer zu den Stromlinien verlaufende und von gegenüberliegenden Rändern der Widerstandsschicht (2) ausgehende Einschnitte (7) abgeglichen ist und daß wenigstens zwei der Einschnitte (7) den Widerstandsdraht (4) kreuzen.
11. Sicherungswiderstand nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Widerstandsdraht (4) vor dem Einbau vorgeformt, z. B. mäandriert ist.
12. Sicherungswiderstand nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß über dem Widerstandsdraht (4) und der Deckfolie (12) ein weiteres Schichtwiderstandelement mit einer eigenen Trägerfolie (8) und eigenen Anschlußdrähten (11) derart angeordnet ist, daß beim Durchschmelzen des Widerstandsarahtes (4) auch der Widerstandswert dieser weiteren Widerstandsschicht (9) verändert oder die Widerstandsbahn (9) unterbrochen wird.