DE3723832A1 - Gedruckte schaltung mit integrierter sicherung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine in Leiterbahnen gedruckter Schal­ tungen integrierbare Kurzschlußsicherung.

Solche Kurzschlußsicherungen sollen insbesondere dazu dienen, eine elektronische Baugruppe, die auf der gedruckten Schaltung angeordnet ist und mit dem Netz verbunden ist, im Kurzschluß­ falle so zu sichern, daß eine Kurzschlußsicherung für die elek­ tronische Baugruppe zeitlich vor der Netzsicherung (z. B. Haus­ haltsicherungsautomat 16 A T) anspricht. Dabei kann auch ein Bereich der Leiterbahnen selbst als Sicherung fungieren, wenn dieser so ausgebildet ist, daß immer dieser Bereich den Kurz­ schluß ohne Folgeschäden unterbricht.

Die Sicherung muß dabei ausreichend schnell auslösen, damit der auf der Leiterplatte vorhandene Kurzschluß nicht zu größeren Schäden führen kann. Das schnelle Abschalten ist insbesondere dann nicht ohne weiteres zu erreichen, wenn die durch die Siche­ rung abzuschaltende Spannung zur Unterhaltung eines Lichtbogens in der Lage ist, wie dies insbesondere bei den im Haushalt üblichen Netzspannungen von z. B. 110 V oder 220 V Wechselspannung der Fall ist. In solchen Fällen besteht die Möglichkeit, daß leitendes Material, z. B. Kupfer, das im Bereich der als Siche­ rung vorgesehenen Leiterbahn infolge eines Kurzschlusses ver­ dampft, sich im Bereich der Leiterbahn wieder niederschlägt und dadurch ein schnelles verhindert. Auch kann ein sich längere Zeit haltender Lichtbogen einerseits zu größeren Schäden am Gerät, insbesondere an dem Lichtbogen benachbarten Teilen füh­ ren, andererseits schließlich das Auslösen der außerhalb des Geräts vorgesehenen Netzsicherung bewirken, was aber vermieden werden soll.

Man könnte versuchen, das relativ rasche Abreißen eines Licht­ bogens dadurch sicherzustellen, daß als Sicherung eine verhält­ nismäßig lange dünne Leiterbahn verwendet wird, deren Länge erheblich größer ist als die Länge eines möglichen Lichtbogens. Dadurch könnte jedoch das Entstehen eines Lichtbogens nicht verhindert werden und es würde ein erheblicher Platz für die Sicherung benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders wirtschaftliche auf Flammenbildung sichere Ausbildung eines Leiterbahnbereichs als Kurzschlußsicherung zu schaffen.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Leiterbahn in dem als Kurzschlußsicherung dienenden Bereich einen durch mindestens eine Aussparung verringerten Stromdurchflußquerschnitt besitzt, daß die Aussparung die Leiterplatte durchsetzt, und daß die Leiterbahn in dem als Kurzschlußsicherung dienenden Bereich an ihrer Oberfläche mit einem funkenlöschenden Medium abgedeckt ist. Die Abdeckung ist vorzugsweise aus einem derartigen Mate­ rial, das auch bei einem Kurzschluß seinen festen Zusammenhalt nicht verliert. Es kann günstig sein, wenn das Abdeckmaterial bei starker Hitzeeinwirkung, wie sie im Fall eines Kurzschlusses vorliegt, ein nicht giftiges und nicht agressives Gas erzeugt, das zum Abreißen eines unterhalb der Abdeckung brennenden Licht­ bogens beiträgt. Die Ausbildung der Soll-Kurzschlußstelle durch eine Aussparung in der Leiterbahn hat den Vorteil, daß der als Kurzschlußstrecke dienende Abschnitt relativ kurz sein kann. Außerdem können bei einem Kurzschluß die vorhandenen Aussparungen gleichzeitig als Austrittstellen für das verdamp­ fende Leiterbahnmaterial dienen.

Besonders günstig ist die erfindungsgemäße Lösung für Fälle, in denen bereits vorhandene oder fertig konstruierte elektro­ nische, mit Leiterbahnen versehene Baugruppen gegen Kurzschlüsse nachträglich zu sichern sind. Denn in diesen Fällen ist es leicht, diese Aussparungen noch nachträglich anzubringen und zwar in Form von Bohrungen, Schlitzen, Stanzlöchern oder dgl. Demgegenüber wäre es bei bestehenden Baugruppen im allgemeinen schwierig, noch den Platz für einen Sicherungshalter für einen Feinsicherungseinsatz vorzusehen. Die Erfindung erleichtert auch die Nachrüstung von Geräten, die bisher eine interne Siche­ rung nicht aufweisen, mit einer Leiterplatte, die die genannte Sicherung aufweist.

Als funkenlöschendes Medium eignet sich besonders ein auf Sili­ konbasis beruhender Abdecklack.

Durch die flammenlöschende Versiegelung des als Kurzschlußsiche­ rung ausgebildeten Leiterbahnabschnitt entsteht in der Kurz­ schlußphase während des Verdampfens des Leiterbahnmaterial kein stehender Lichtbogen. Dadurch ist eine exakte Dimensionie­ rung des zu verengenden Leiterbahnquerschnitts möglich. Ferner sind dadurch auch benachbarte Teile absolut sicher gegen Flam­ menbildung geschützt.

Wird die Aussparung z. B. in Form einer Bohrung ausgebildet, so verläuft die Bohrung zweckmäßigerweise etwa mittig durch den Leiterbahnabschnitt, so daß sie allseitig von leitfähigem Ma­ terial umgeben ist. Der Vorteil liegt hierbei darin, daß die aus dem Leiterbahnabschnitt herausgenommene Fläche, die durch den Bohrerdurchmesser bestimmt ist, bekannt ist, und daß gering­ fügige seitliche Abweichungen der Lochmitte von der Längsmit­ tellinie der Leiterbahn nicht zu unterschiedlichen Leitfähigkei­ ten im Bereich der Bohrung führen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand der Zeichnung, die erfindungswesentliche Ein­ zelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kom­ bination bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein.

Die einzige Figur zeigt vereinfacht ein Stück einer Leiterplatte mit einer einzigen Leiterbahn, von der ein Teil als Kurzschluß­ sicherung dienen soll.

Eine Leiterbahn 1 aus Kupfer mit einer Dicke von 35 µm, wie dies für gedruckte Schaltungen üblich ist, und einer Breite von 3 mm ist auf einem für gedruckte Schaltungen üblichen plat­ tenförmigen Träger 2 aus glasfaserverstärktem Epoxydharz aufge­ bracht. Eine Kurzschlußsicherung ist in den Bereich 3 der Lei­ terbahn 1 integriert. Die Schwächung des stromdurchflossenen Querschnittes der Leiterbahn 1 ist in diesem Bereich 3 durch eine nachträglich eingebrachte Bohrung 4 erreicht, die sowohl die Leiterbahn 1 als auch den Träger 2 durchdringt. In dem Kurzschluß-Sicherungsbereich 3 ist die Leiterbahn 1 mit einem auf Silikonbasis aufgebauten Abdecklack 5 gegen Funkenbildung dicht abgedeckt. Die Lackschicht verstopft aber nicht die Boh­ rung 4. Um dies zu erreichen, ist die Bohrung 4 anschließend an das Aufbringen der Lackschicht erzeugt worden.

Die Bohrung 4 befindet sich im wesentlichen mittig in der Lei­ terbahn und ist allseitig von leitendem Material der Leiterbahn 1 umgeben.

Es besteht die Möglichkeit, durch geeignete Wahl des Bohrer­ durchmessers oder allgemeiner durch geeignete Schwächung des Leiterbahnquerschnitts den Abschaltstrom der Sicherung unter Berücksichtigung des normalen Betriebsstroms geeignet einzustel­ len. Es besteht auch die Möglichkeit, dann, wenn dies erforder­ lich erscheint, den Querschnitt der Leiterbahn beispielsweise mit Hilfe einer Widerstandsmessung zu ermitteln und insbesondere bei von einer Leiterplatte zur anderen schwankenden Querschnit­ ten durch jeweils geeignete Auswahl eines Bohrerdurchmessers jeweils den gleichen Abschaltstrom einzustellen. Dies kann auch automatisch erfolgen.

Bei Bedarf können in Längsrichtung der Leiterbahnen dicht hin­ tereinander mehrere den Leiterbahnquerschnitt schwächende Ausspa­ rungen vorgesehen sein. Es ist auch möglich, relativ breite Leiterbahnen mit mehreren quer zu ihrer Längsrichtung neben­ einander angeordneten Aussparungen zu versehen.

Claims (5)

1. In Leiterbahnen von gedruckten Schaltungen integrierbare Kurzschlußsicherung, dadurch gekennzeichnet, daß die Lei­ terbahn (1) im Bereich (3) der Kurzschlußsicherung einen durch eine Aussparung (4) verringerten Stromdurchfluß- Querschnitt besitzt und dort an der freien Oberfläche mit einem funkenlöschenden Medium (5) abgedeckt ist.

2. Kurzschlußsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das funkenlöschende Medium (5) ein auf Silikon­ basis beruhender Abdecklack ist.

3. Kurzschlußsicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Aussparung (4) derart ausgebildet ist, daß sie ein Abströmen von beim Durchbrennen der Kurzschluß­ sicherung entstehenden gasförmigen Stoffen, insbesondere auch durch die Leiterplatte hindurch, ermöglicht.

4. Kurzschlußsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (4) nachträglich in eine bereits auf einen Träger (2) aufgebrachte Leiter­ bahn (1) eingebracht ist.

5. Kurzschlußsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (4) als Bohrung, Schlitz, Stanzloch oder dergleichen ausgebildet ist.