DE4143095C1 - Electrical building block, for simplicity and reliability - comprises resistor in series with melt fuse and connection element forming protective wall section, fixed on substrate with silicone adhesive - Google Patents

Electrical building block, for simplicity and reliability - comprises resistor in series with melt fuse and connection element forming protective wall section, fixed on substrate with silicone adhesive

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DE4143095C1 DE19914143095 DE4143095A DE4143095C1 DE 4143095 C1 DE4143095 C1 DE 4143095C1 DE 19914143095 DE19914143095 DE 19914143095 DE 4143095 A DE4143095 A DE 4143095A DE 4143095 C1 DE4143095 C1 DE 4143095C1
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Abstract

The block has circuit components comprising a PTC resistor, on a substrate, which may be used to switch an electric circuit, w.r.t. temp.. The PTC resistor is in series with a melt fuse, and the resistor has a connection element to the melt fuse, which forms a protective wall section. The PTC resistor is pref. fixed to the substrate using a conducting silicone adhesive. ADVANTAGE - Simple and reliable.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Baustein mit auf einem Substrat angeordneten elektrischen Schaltungsteilen, die wenigstens einen PTC-Widerstand umfassen, über den ein zugeordneter Stromkreis in Abhängigkeit von der Temperatur hochohmig bzw. niederohmig schaltbar ist.The invention relates to an electrical component electrical circuit parts arranged on a substrate, which comprise at least one PTC resistor, via the one assigned circuit depending on the temperature is high-resistance or low-resistance switchable.

Bei einem elektrischen Baustein dieser Art (GB 21 47 480 A) erfüllen die PTC-Widerstände eine reversible Schutzfunktion, indem der betreffende Stromkreis bei einer auftretenden Stö­ rung hochohmig und anschließend automatisch wieder nieder­ ohmig geschaltet wird. Ein solcher Schutz ist jedoch nur ge­ genüber solchen Störungen gegeben, die eine durch den PTC- Widerstand vorgegebene Belastungsgrenze nicht überschreiten. Bei Überschreiten dieser Belastungsgrenze muß nicht nur mit einer vollständigen Zerstörung des PTC-Widerstandes gerech­ net werden, es besteht auch stets die Gefahr, daß infolge eines Abbrandes des PTC-Widerstandes auch andere Teile des Bausteins einschließlich des Substrats beschädigt werden. With an electrical component of this type (GB 21 47 480 A) the PTC resistors perform a reversible protective function, by the relevant circuit in the event of an interference high impedance and then automatically low again is switched ohmic. Such protection is only ge against such interference, which is caused by the PTC Resistance should not exceed the specified load limit. If this load limit is exceeded, not only must a complete destruction of the PTC resistor be net, there is always the risk that as a result of a burn-up of the PTC resistor also other parts of the Damaged building block including the substrate.  

Aus der EP 03 52 771 A2 ist ein elektrischer Baustein be­ kannt, bei dem anstelle eines PTC-Widerstandes eine Schmelz­ sicherung vorgesehen ist, die aus einem vorgespannten U- oder V-förmigen Bügel besteht, der über seinen Steg auf dem Substrat fixiert ist und dessen Schenkel am freien Ende je­ weils mit einer Kontaktfläche des Substrats verlötet sind. Sobald das Lötmaterial infolge einer thermischen Überlastung erweicht, wird wenigstens einer der beiden Schenkel aufgrund der Vorspannung von der betreffenden Kontaktstelle wegbe­ wegt, wodurch der betreffende Stromkreis unterbrochen wird. In diesem Fall muß auch nach dem Auftreten geringerer Stö­ rungen die Sicherung stets von neuem neu installiert werden.From EP 03 52 771 A2 an electrical module is be knows, in which a melt instead of a PTC resistor fuse is provided, which consists of a prestressed U- or V-shaped bracket, which over its web on the Substrate is fixed and the legs of each at the free end Weil are soldered to a contact surface of the substrate. As soon as the solder material due to thermal overload softened, at least one of the two legs is due to the bias from the contact point concerned moves, whereby the circuit in question is interrupted. In this case, even after the appearance of minor disturbances The fuse must always be reinstalled from scratch.

Aus dem Buch "Sensorhalbleiter und Schutzelemente" von Ort­ win Feustel, 1. Auflage, Vogel-Verlag Würzburg, 1982, Seiten 288 bis 290, ist zu entnehmen, daß zum Schutz von PTC-Wider­ ständen zusätzlich Schmelzsicherungen eingesetzt werden kön­ nen. Konkrete Ausgestaltungen einer derartigen Kombination sind jedoch nicht beschrieben.From the book "Sensor semiconductors and protective elements" from site win Feustel, 1st edition, Vogel-Verlag Würzburg, 1982, pages 288 to 290, it can be seen that for the protection of PTC resistors additional fuses could be used nen. Specific configurations of such a combination are however not described.

Aus der DE 37 31 969 A1 ist eine Schmelzsicherung für die direkte Bestückung von Leiterplatten bekannt, bei der ein Schmelzleiter an zwei Anschlußenden aufgebondet wird. Bei überlastung verdampft der Schmelzleiter und trennt die An­ schlüsse elektrisch.DE 37 31 969 A1 describes a fuse for the direct assembly of printed circuit boards known in the case of a Fusible conductor is bonded to two connection ends. At Overload the fuse element evaporates and disconnects the connection electrical connections.

Eine Verwendung einer derartigen Schmelzsicherung im Zusam­ menhang mit einem PTC-Widerstand ist aus dieser Druckschrift ebensowenig bekannt wie aus der DE 89 08 139 U1, die als Sicherungselement einen aufgedruckten Widerstand beschreibt, welcher sich in elektrischem Kontakt mit zwei Leiterbahnen befindet und bei Überlastung diese beiden Leiterbahnen trennt.The use of such a fuse in total This publication describes the use of a PTC resistor just as little known as from DE 89 08 139 U1, which as Fuse element describes a printed resistor, which is in electrical contact with two conductor tracks and if these two conductor tracks are overloaded separates.

Ziel der Erfindung ist es, einen weiteren elektrischen Bau­ stein der eingangs genannten Art zu schaffen. Es soll insbe­ sondere erreicht werden, daß bei einfachem Aufbau sowohl bei geringeren als auch bei größeren Störungen stets ein zuver­ lässiger Überspannungsschutz und ein zuverlässiger Schutz vor einer thermischen Überlastung gewährleistet ist, ohne daß hierzu die betreffende Sicherung in jedem Falle erneuert oder repariert werden muß.The aim of the invention is a further electrical construction to create stone of the type mentioned. In particular special can be achieved that with a simple structure both at a lower as well as larger faults always a verver casual surge protection and reliable protection before thermal overload is guaranteed without that the fuse in question must be replaced in any case or needs to be repaired.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der PTC-Widerstand in dem betreffenden Stromkreis mit einer Schmelzsicherung in Serie geschaltet ist und daß der PTC-Wi­ derstand ein mit der Schmelzsicherung verbundenes Anschluß­ element aufweist, das zumindest abschnittsweise wenigstens eine der Schmelzsicherung benachbarte Schutzwand bildet.The object is achieved in that the PTC resistor in the circuit concerned with a Fuse is connected in series and that the PTC-Wi a connection connected to the fuse Has element that at least in sections at least forms a protective wall adjacent to the fuse.

Aufgrund der zusätzlichen, gleichzeitig eine Zuleitung des PTC-Widerstands bildenden Schmelzsicherung sind einerseits der PTC-Widerstand und andererseits aufgrund der Vermeidung einer Brandgefahr infolge einer Zerstörung des PTC-Wider­ standes auch das Substrat sowie die auf diesem aufgebrachten Schaltungsteile selbst dann zuverlässig geschützt, wenn aus­ nahmsweise solch hohe Belastungen auftreten, die normaler­ weise zu einer völligen Zerstörung des PTC-Widerstandes bzw. eines zugeordneten Dickfilmwiderstandes führen würden.Due to the additional, at the same time a supply line of the PTC resistance-forming fuses are on the one hand the PTC resistance and on the other hand due to the avoidance a fire hazard due to destruction of the PTC counter the substrate as well as the applied on it Circuit parts reliably protected even when off For example, such high loads occur that are more normal indicate complete destruction of the PTC resistor or an associated thick film resistor would lead.

Die zum Schutz des PTC-Widerstandes dienende Feindraht- Schmelzsicherung ist demnach so auszulegen, daß einerseits der PTC-Widerstand bei extremen Störfällen rechtzeitig, d. h. vor dessen völliger Zerstörung durch Abbrand, stromlos ge­ schaltet wird und andererseits bei solchen Belastungen, die im Hinblick auf eine Zerstörung des Kaltleiters noch unkri­ tisch sind, im normalen Schaltbetrieb arbeiten kann. Indem durch das Anschlußelement des PTC-Widerstandes gleichzeitig Schutzwände für die empfindliche, vorzugsweise drahtförmig unmittelbar auf das Substrat aufgebrachte Schmelzsicherung gebildet werden, ist ausgeschlossen, daß diese zusätzliche Schmelzsicherung beispielsweise bei der Montage unbeabsich­ tigt beschädigt werden kann. Diese einen mechanischen Schutz gegen eine mögliche Drahtverletzung gewährleistenden Wände dienen überdies als Plasmafänger für das beim Verdampfen des Sicherungsdrahtes bzw. -leiters im Störfall auftretende Plas­ ma. Überdies dient das Anschlußblech auch der zusätzlichen Kühlung des PTC-Widerstands. Das betreffende Anschlußelement des PTC-Widerstandes erfüllt somit eine Mehrfachfunktion.The fine-wire cable used to protect the PTC resistor The fuse must therefore be designed so that, on the one hand the PTC resistance in time for extreme accidents, d. H. before its complete destruction by burning, de-energized is switched and on the other hand with such loads that with regard to the destruction of the PTC thermistor, are table, can work in normal switching operation. By doing through the connection element of the PTC resistor at the same time Protective walls for the sensitive, preferably wire-shaped  Fuse applied directly to the substrate are formed, it is excluded that this additional Unintentional fuse, for example during assembly can be damaged. This provides mechanical protection against walls guaranteeing possible wire damage also serve as a plasma catcher for the vaporization of the Safety wire or conductor in the event of a fault ma. In addition, the connection plate also serves the additional Cooling the PTC resistor. The relevant connection element of the PTC resistor thus fulfills a multiple function.

Die Schmelzsicherung ist vorzugsweise durch einen auf das Substrat aufgebrachten, zweckmäßigerweise aus Gold oder Alu­ minium bestehenden Bonddraht gebildet. Dieser Bonddraht wird beispielsweise durch Ultraschallschweißung (Thermosonic- Bondung) auf kleiner Grundfläche mit niedriger Temperatur (ca. 140°C) auf das Substrat aufgebracht.The fuse is preferably by one on the Substrate applied, expediently made of gold or aluminum minium existing bond wire formed. This bond wire will for example by ultrasonic welding (Thermosonic Bonding) on a small footprint with a low temperature (approx. 140 ° C) applied to the substrate.

Vorteilhafterweise kann die Schmelzsicherung auch durch eine auf das Substrat aufgebrachte Dickschichtanordnung gebildet sein.The fuse can also advantageously be provided by a formed on the substrate thick-film arrangement be.

Besonders einfach herstellbar ist ein Anschlußelement des PTC-Widerstandes, welches aus einem vorzugsweise als einstüc­ kiges Stanzteil ausgebildeten Kontaktblech besteht.A connecting element of the PTC resistor, which preferably consists of a one piece kiges stamped part formed contact plate.

Das Anschlußelement ist zweckmäßigerweise über wenigstens eine mit einer Klebefläche versehene Anschlußfahne mit dem PTC-Widerstand verbunden. Hierbei kann wenigstens eine An­ schlußfahne an einer im Bereich des PTC-Widerstandes ange­ ordneten zusätzlichen Kühlwand des Anschlußelements vorgese­ hen sein.The connection element is expediently at least a connecting lug with an adhesive surface with the PTC resistor connected. Here, at least one type final flag attached to one in the area of the PTC resistor arranged additional cooling wall of the connecting element hen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante sind der PTC- Widerstand und die Schmelzsicherung mit wenigstens einem zu­ sätzlichen Schichtwiderstand in Serie geschaltet, über den der resultierende Widerstand des zugeordneten Stromkreises vorzugsweise durch Lasern einstellbar ist. Im Falle zweier solcher Stromkreise kann über diese Abgleich-Schichtwider­ stände deren Widerstandsverhältnis eingestellt werden.According to a preferred embodiment variant, the PTC Resistance and the fuse with at least one too  additional sheet resistance connected in series, over the the resulting resistance of the associated circuit is preferably adjustable by laser. In the case of two such circuits can resist this balancing layer their resistance ratio would be set.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausführungs­ varianten der Erfindung angegeben.Further advantageous embodiments are in the subclaims variants of the invention specified.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:The invention is described below with reference to exemplary embodiments play explained with reference to the drawing; in this shows:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen mehrere Schichtwiderstände aufweisenden sowie mit zwei PTC-Widerständen versehenen Dickschichtbaustein, Fig. 1 is a schematic plan view of a plurality of film resistors having and provided with two PTC resistors thick-film module,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie I-I in Fig. 1, Fig. 2 shows a section along the line II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Anschlußelement, Fig. 3 is a plan view of a terminal element,

Fig. 4 eine Ansicht des Anschlußelements in Richtung des Pfeiles II in Fig. 3, Fig. 4 is a view of the connecting element in the direction of arrow II in Fig. 3,

Fig. 5 eine Ansicht des Anschlußelements in Richtung des Pfeiles III in Fig. 3, und Fig. 5 is a view of the connecting element in the direction of arrow III in Fig. 3, and

Fig. 6 ein Schaltschema des Dickschichtbausteins nach Fig. 1. Fig. 6 is a circuit diagram of the thick-film module of FIG. 1.

Nach der Zeichnung umfaßt der elektrische Baustein mehrere auf einem Substrat 10 angeordnete Schaltungsteile, und zwar zwei scheibenförmige PTC-Widerstände R8 und R10, zwei insbe­ sondere durch Lasern trimmbare Dickschicht-Abgleichwider­ stände R11, R12 sowie zwei aus Gold bestehende Bonddraht- Schmelzsicherungen F1 und F2 auf der einen Substratseite sowie zwei großflächige ohm′sche Leistungs-Schichtwider­ stände R7, R9 auf der gegenüberliegenden Substratseite.According to the drawing, the electrical module comprises a plurality of circuit parts arranged on a substrate 10 , namely two disk-shaped PTC resistors R8 and R10, two special trimmable thick-film trimming resistors R11, R12 and two gold-bond wire fuses F1 and F2 on one side of the substrate and two large ohmic power film resistors would stand R7, R9 on the opposite side of the substrate.

Das Substrat 10 ist auf einer Längsseite mit stiftartigen Anschlüssen P1, P3-P16, P18 und P20 versehen, die teilweise mit den auf dem Substrat 10 angeordneten Schaltungsteilen über ebenfalls auf dem Substrat aufgebrachte Leiterbahnen verbunden sind.The substrate 10 is provided on one long side with pin-like connections P1, P3-P16, P18 and P20, some of which are connected to the circuit parts arranged on the substrate 10 via conductor tracks likewise applied to the substrate.

Die beiden PTC-Widerstände R8, R10 sind jeweils durch einen elektrisch leitfähigen Silicon-Kleber auf dem Substrat bzw. darauf angebrachten Leitflächen fixiert.The two PTC resistors R8, R10 are each one electrically conductive silicone adhesive on the substrate or guide surfaces attached to it fixed.

Der auf der linken Hälfte des Substrats 10 angeordnete PTC- Widerstand R8 ist mit der Schmelzsicherung F1 und dem Schichtwiderstand R11 in Reihe geschaltet und gegenüber dem auf der anderen Substratseite liegenden großflächigen Schichtwiderstand R7 angeordnet.The PTC resistor R8 arranged on the left half of the substrate 10 is connected in series with the fuse F1 and the sheet resistor R11 and is arranged opposite the large-area sheet resistor R7 located on the other side of the substrate.

Der den PTC-Widerstand R8, die Schmelzsicherung F1 und den Schichtwiderstand R11 umfassende Serienkreis ist einerseits mit dem Anschluß P1 und andererseits mit dem Anschluß P5 ver­ bunden, während der gegenüberliegende Schichtwiderstand R7 an die Anschlüsse P3 und P10 angeschlossen ist.The PTC resistor R8, the fuse F1 and the Sheet resistance R11 comprehensive series circuit is one hand ver with connection P1 and on the other hand with connection P5 bound, while the opposite sheet resistance R7 is connected to the connections P3 and P10.

Der als Stromsensor dienende Schichtwiderstand R7 ist bei­ spielsweise durch die gestrichelt dargestellte Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen P3 und P5 in denselben Strom­ kreis 28 wie der PTC-Widerstand R8 schaltbar, so daß zwi­ schen den Anschlüssen P1 und P10 eine Reihenschaltung aus den Elementen R11, F1, R8 und R7 liegt.The sheet resistor R7 serving as a current sensor can be connected in the same circuit 28 as the PTC resistor R8 in the connection between the two connections P3 and P5, for example by the dashed line, so that between the connections P1 and P10 a series connection of the elements R11, F1, R8 and R7 lies.

In gleicher Weise ist der auf der rechten Hälfte des Sub­ strats 10 angeordnete PTC-Widerstand R10 mit der Schmelz­ sicherung F2 und dem Schichtwiderstand R12 in Reihe geschal­ tet und gegenüber dem auf der anderen Substratseite liegen­ den großflächigen Schichtwiderstand R9 angeordnet.In the same way, the arranged on the right half of the sub strate 10 PTC resistor R10 with the fuse F2 and the sheet resistor R12 switched in series and opposite the large sheet resistor R9 are arranged on the other side of the substrate.

Der den PTC-Widerstand R10, die Schmelzsicherung F2 und den Schichtwiderstand R12 umfassende Serienkreis ist einerseits mit dem Anschluß P16 und andererseits mit dem Anschluß P20 verbunden, während der gegenüberliegende großflächige Schichtwiderstand R9 an die Anschlüsse P11 und P18 ange­ schlossen ist.The PTC resistor R10, the fuse F2 and the Sheet resistance R12 comprehensive series circuit is one hand with connection P16 and on the other hand with connection P20 connected while the opposite large area Sheet resistor R9 connected to connections P11 and P18 is closed.

Der wiederum als Stromsensor dienende Schichtwiderstand R9 ist beispielsweise über die gestrichelt dargestellte Verbin­ dung zwischen den beiden Anschlüssen P16 und P18 in densel­ ben Stromkreis 29 wie der PTC-Widerstand R10 schaltbar, so daß zwischen den Anschlüssen P11 und P20 eine Reihenschal­ tung aus den Elementen R12, F2, R10 und R9 liegt.The sheet resistor R9, which in turn serves as a current sensor, can be switched, for example, via the dashed connection between the two connections P16 and P18 in the same circuit 29 as the PTC resistor R10, so that a series circuit of the elements R12 between the connections P11 and P20 , F2, R10 and R9.

Die beiden Serienschaltungen R11, F1, R8, R7 und R12, F2, R10, R9 bilden somit jeweils eine temperaturempfindliche Sicherung, die insbesondere auf an den Anschlüssen P1 und P10 bzw. P11 und P20 auftretende Überspannungen reagiert, um gegebenenfalls den betreffenden Stromkreis 28 bzw. 29 hoch­ ohmig zu schalten oder vollständig zu unterbrechen.The two series circuits R11, F1, R8, R7 and R12, F2, R10, R9 thus each form a temperature-sensitive fuse, which reacts in particular to overvoltages occurring at the connections P1 and P10 or P11 and P20, in order to possibly switch the relevant circuit 28 or . 29 to switch at high resistance or to interrupt completely.

Im vorliegenden Fall sind Feindraht-Schmelzsicherungen F1, F2 vorgesehen, die jeweils durch einen auf das Substrat 10 aufgebrachten, aus Gold oder Aluminium bestehenden Bonddraht gebildet sind. Die jeweilige Schmelzsicherung kann jedoch auch durch ein auf das Substrat aufgebrachtes Dickschicht­ element gebildet sein.In the present case, fine wire fuses F1, F2 are provided, each of which is formed by a bonding wire made of gold or aluminum and applied to the substrate 10 . However, the respective fuse can also be formed by a thick-film element applied to the substrate.

Die resultierenden Widerstände der beiden Stromkreise 28, 29 bzw. deren Widerstandsverhältnis sind durch die den beiden Stromkreisen zugeordneten Abgleich-Schichtwiderstände R11, R12 beispielsweise durch Lasern einstellbar.The resulting resistances of the two circuits 28 , 29 or their resistance ratio can be set by means of the matching layer resistors R11, R12 assigned to the two circuits, for example by lasers.

Die Anschlüsse P6-P9 auf der linken Substrathälfte und die Anschlüsse P12-P15 auf der rechten Substrathälfte dienen je­ weils zum Anschluß eines zwischen den beiden PTC-Widerstän­ den R8, R10 gegenüber dem betreffenden Stromsensor-Schicht­ widerstand R7 bzw. R9 auf das Substrat 10 aufzubringenden anwenderspezifischen Widerstandsnetzwerks. Hinsichtlich dieser Widerstandsnetzwerke ist eine Stromdetektion durch die jeweiligen großflächigen Schichtwiderstände R7 und R9 möglich.The connections P6-P9 on the left half of the substrate and the connections P12-P15 on the right half of the substrate each serve to connect one of the two PTC resistors R8, R10 with respect to the current sensor layer in question, resistors R7 and R9 to the substrate 10 user-specific resistance network to be applied. With regard to these resistance networks, current detection is possible through the respective large-area sheet resistors R7 and R9.

Die als Zuleitung zum betreffenden PTC-Widerstand R8 bzw. R10 dienende Bonddraht-Schmelzsicherung F1 bzw. F2 ist je­ weils über ein Anschlußelement 12 des betreffenden PTC-Wider­ standes R8 bzw. R10 mit dem jeweiligen PTC-Widerstand ver­ bunden.The serving as a lead to the relevant PTC resistor R8 or R10 bond wire fuse F1 or F2 is because of a connection element 12 of the PTC resistor R8 or R10 connected to the respective PTC resistor.

Durch das jeweilige Anschlußelement 12 des zugeordneten Kaltleiters R8 bzw. R10 werden gleichzeitig mehrere, der jeweiligen Bonddraht-Schmelzsicherung F1, F2 benachbarte Schutzwände 22, 23, 24 gebildet. Hierbei besteht jedes An­ schlußelement 12 aus einem als einstückiges Stanzteil ausge­ bildeten Kontaktblech.A plurality of protective walls 22 , 23 , 24 adjacent to the respective bonding wire fuse F1, F2 are simultaneously formed by the respective connecting element 12 of the associated PTC thermistor R8 or R10. Here, each of the circuit element 12 consists of a contact plate formed as a one-piece stamped part.

Die im Bereich der beiden äußeren Enden des Substrates 10 angeordneten Anschlußelemente 12 der beiden PTC-Widerstände R8, R10 besitzen einen symmetrischen Aufbau.The connection elements 12 of the two PTC resistors R8, R10 arranged in the region of the two outer ends of the substrate 10 have a symmetrical structure.

Hierbei besitzt jedes Anschlußelement 12 zwei zur benachbar­ ten Substratoberfläche parallele Flächenabschnitte 16, 18, über die es vorzugsweise durch einen elektrisch leitfähigen Silicon-Kleber auf dem Substrat 10 bzw. darauf angeordneten Leitflächen fixiert ist. Here, each connection element 12 has two surface sections 16 , 18 parallel to the adjacent substrate surface, via which it is preferably fixed by an electrically conductive silicone adhesive on the substrate 10 or guide surfaces arranged thereon.

Durch das Anschlußelement 12 sind auf den beiden Längsseiten der betreffenden Schmelzsicherung F1, F2 zwei Schutzwände 22, 23 gebildet. Zusätzlich ist die Feindraht-Schmelzsiche­ rung F1 bzw. F2 durch eine weitere, quer zu dem Feindraht der Sicherung verlaufende Schutzwand 24 des Anschlußelements 12 geschützt, die zwischen dem betreffenden PTC-Widerstand R8, R10 und der Schmelzsicherung F1 bzw. F2 angeordnet ist.Two protective walls 22 , 23 are formed by the connecting element 12 on the two long sides of the fuse F1, F2 concerned. In addition, the fine wire fuse F1 or F2 is protected by a further, transverse to the fine wire of the fuse protective wall 24 of the connecting element 12 , which is arranged between the PTC resistor R8, R10 and the fuse F1 or F2.

Diese drei dem Schutz der Bonddraht-Schmelzsicherung F1, F2 dienenden Schutzwände 22, 23, 24 erstrecken sich von der benachbarten Substratoberfläche weg allgemein nach oben und weisen zumindest im wesentlichen dieselbe Höhe auf. Während sich die beiden seitlichen Schutzwände 22, 23 senkrecht zur benachbarten Substratoberfläche erstrecken, ist die quer zur Schmelzsicherung F1, F2 verlaufende Schutzwand 24 gegenüber der Normalen der betreffenden Substratoberfläche zum zuge­ ordneten PTC-Widerstand R8, R10 hin geneigt.These three protective walls 22 , 23 , 24 , which serve to protect the bonding wire fuse F1, F2, extend generally upward away from the adjacent substrate surface and are at least substantially the same height. While the two lateral protective walls 22 , 23 extend perpendicular to the adjacent substrate surface, the protective wall 24 extending transversely to the fuse F1, F2 is inclined relative to the normal of the substrate surface in question to the assigned PTC resistor R8, R10.

Die beiden auf unterschiedlichen Längsseiten der Schmelz­ sicherung F1, F2 angeordneten Schutzwände 22, 23 sind an zwei flächig auf der Substratoberfläche aufliegenden und auf dieser wiederum mittels eines leitenden Klebers fixierten Flächenabschniten 16, 18 abgewinkelt. Diese beiden auf unterschiedlichen Seiten des Bonddrahtes liegenden Flächen­ abschnitte 16, 18 sind durch die quer zum Bonddraht der Schmelzsicherung F1, F2 verlaufende Schutzwand 24 miteinan­ der verbunden. Hierbei sind die beiden seitlichen Schutz­ wände 22, 23 an den einander zugewandten Innenseiten der Flächenabschnitte 16, 18 nach oben abgewinkelt.The two on different longitudinal sides of the fuse F1, F2 arranged protective walls 22 , 23 are angled on two surface lying on the substrate surface and in turn fixed by means of a conductive adhesive surface sections 16 , 18 . These two surface sections 16 , 18 lying on different sides of the bonding wire are connected to one another by the protective wall 24 running transversely to the bonding wire of the fuse F1, F2. Here, the two side protection walls 22 , 23 are angled upwards on the mutually facing inner sides of the surface sections 16 , 18 .

Das jeweilige Anschlußelement 12 weist ferner zwei jeweils mit einer Klebefläche 25, 26 versehene Anschlußfahnen 14, 27 auf, über die es mit der Oberfläche des betreffenden PTC- Widerstandes R8, R10 verbunden ist. An der Unterseite sind die PTC-Widerstände R8, R10 mit auf dem Substrat 10 aufge­ brachten Leitflächen 32 elektrisch leitend verklebt, die mit dem Anschluß P5 bzw. dem Anschluß P16 des Substrats 10 in Verbindung stehen. In sämtlichen Fällen kann zur Herstellung einer elektrisch leitenden Klebeverbindung beispielsweise ein Silicon-Kleber verwendet werden.The respective connection element 12 also has two connection lugs 14 , 27 , each provided with an adhesive surface 25 , 26 , by means of which it is connected to the surface of the PTC resistor R8, R10 concerned. On the underside, the PTC resistors R8, R10 are electrically conductively bonded to guide surfaces 32 brought up on the substrate 10 , which are connected to the connection P5 or the connection P16 of the substrate 10 . In all cases, for example, a silicone adhesive can be used to produce an electrically conductive adhesive connection.

Die eine Anschlußfahne 14 ist an einer im Bereich des PTC-Widerstandes R8 bzw. R10 angeordneten Kühlwand 20 des Anschlußelements 12 abgewinkelt. Diese zur Kühlung des be­ treffenden PTC-Widerstandes dienende Kühlwand 20 ist im Bereich der Längskante 30 des Substrates 10 angeordnet, die der mit den Anschlüssen P1, P3-P16, P18, P20 versehenen Längskante gegenüberliegt.The one connecting lug 14 is angled on a cooling wall 20 of the connecting element 12 arranged in the region of the PTC resistor R8 or R10. This serves to cool the PTC resistor BE relevant cooling wall 20 is arranged in the region of the longitudinal edge 30 of the substrate 10 , which is opposite the longitudinal edge provided with the connections P1, P3-P16, P18, P20.

Die Kühlwand 20 erstreckt sich ebenso wie die Schutzwände 22, 23 senkrecht zur benachbarten Substratoberfläche.The cooling wall 20 , like the protective walls 22 , 23, extends perpendicular to the adjacent substrate surface.

Die Anschlußelemente 12 können beispielsweise aus Bronze bestehen und vorzugsweise vernickelt sein. Es ist jedoch auch möglich, diese Kontaktbleche beispielsweise aus ver­ zinntem Kupfer (Reflow-Lötung) herzustellen.The connection elements 12 can be made of bronze, for example, and are preferably nickel-plated. However, it is also possible to produce these contact sheets, for example from tinned copper (reflow soldering).

Grundsätzlich ist es auch denkbar, die PTC-Widerstände sowie deren Anschlußelemente anstelle einer Silicon-Klebung durch eine Reflow-Lötung auf dem Substrat 10 zu fixieren.In principle, it is also conceivable to fix the PTC resistors and their connection elements to the substrate 10 by means of reflow soldering instead of silicone bonding.

Die Funktionsweise dieses Dickschichtbausteins ist wie folgt:The way this thick-film module works is like follows:

Beim Auftreten von Überspannungen und thermischen Überlastun­ gen, die unterhalb des kritischen Bereiches liegen, wo mit keiner Zerstörung der PTC-Widerstände R8, R10 bzw. der Schichtwiderstände R7, R9 gerechnet werden muß, bleiben die Bonddraht-Schmelzsicherungen F1, F2 unbeschädigt. Der jewei­ lige Überspannungsschutz bzw. Schutz vor thermischen Überla­ stungen wird durch die im Schaltbetrieb arbeitenden PTC-Wi­ derstände R8, R10 in Verbindung mit den Schichtwiderständen R7 und R9 gewährleistet. Bei Erreichen einer bestimmten kri­ tischen Temperatur nehmen die PTC-Widerstände R8, R10 einen solch hohen Widerstandswert an, daß die betreffenden Strom­ kreise 28, 29 hochohmig geschaltet werden. Nach einem ent­ sprechenden Temperaturabbau werden diese Stromkreise 28, 29 ohne Änderung ihrer vorbestimmten Eigenschaften über diesel­ ben PTC-Widerstände R8, R10 automatisch wieder niederohmig geschaltet. Ein Ersetzen bzw. Reparieren der Sicherungen entfällt.If overvoltages and thermal overloads occur, which are below the critical range, where no destruction of the PTC resistors R8, R10 or the sheet resistors R7, R9 must be expected, the bond wire fuses F1, F2 remain undamaged. The respective overvoltage protection or protection against thermal overloads is ensured by the PTC resistors R8, R10 working in switching mode in conjunction with the sheet resistors R7 and R9. When a certain critical temperature is reached, the PTC resistors R8, R10 assume such a high resistance value that the relevant circuits 28 , 29 are switched to high resistance. After a corresponding temperature reduction, these circuits 28 , 29 are automatically switched to low resistance again without changing their predetermined properties via the same PTC resistors R8, R10. There is no need to replace or repair the fuses.

Treten demgegenüber Überspannungen bzw. Temperaturen in einem kritischen Bereich auf, in dem mit einem Abbrand und einer Zerstörung des betreffenden PTC-Widerstandes gerechnet werden muß, so wird durch die zusätzliche, zum Schutz des PTC-Widerstandes und des zugeordneten Dickschicht-Widerstan­ des vorgesehene Bonddraht-Schmelzsicherung gewährleistet, daß der betreffende Stromkreis rechtzeitig unterbrochen und damit eine durch den Abbrand der PTC-Widerstände bedingte Beschädigung oder Zerstörung des Substrats sowie der Schicht­ widerstände R7, R9 und deren Umgebung verhindert wird.In contrast, surges or temperatures occur a critical area in which with a burn and destruction of the PTC resistor in question must be, so is by the additional, to protect the PTC resistor and the associated thick-film resistor of the envisaged bonding wire fuse, that the circuit in question is interrupted in good time and thus one caused by the erosion of the PTC resistors Damage or destruction of the substrate and the layer resistors R7, R9 and their surroundings is prevented.

Durch die vom Anschlußelement des jeweiligen PTC-Widerstan­ des gebildeten Schutzwände wird ein mechanischer Schutz gegen eine Verletzung des durch Ultraschallschweißung auf kleiner Grundfläche mit niedriger Temperatur auf das Sub­ strat aufgebrachten Bonddrahtes geschaffen, wobei diese Wände darüber hinaus als Plasmafänger für das während einer Verdampfung des Gold- bzw. Aluminiumdrahtes entstehende Plas­ ma dienen. Die zusätzliche Kühlwand 20 verhindert überdies bei einem Abbrand der PTC-Widerstände ein übertreten der Explosionsflamme bzw. einzelner Partikel in die Umgebung. Das Anschlußelement ist demnach derart gestaltet, daß es eine Mehrfachfunktion erfüllt.By the connecting element of the respective PTC resistance of the protective walls formed, mechanical protection against injury to the bonding wire applied by ultrasound welding on a small area with a low temperature to the substrate is created, these walls also being used as a plasma catcher for during a vaporization of the gold - or aluminum wire generated plasma serve. The additional cooling wall 20 also prevents the explosion flame or individual particles from escaping into the environment when the PTC resistors burn off. The connection element is therefore designed such that it fulfills a multiple function.

Claims (28)

1. Elektrischer Baustein mit auf einem Substrat (10) ange­ ordneten Schaltungsteilen (R7-R12), die wenigstens einen PTC-Widerstand (R8, R10) umfassen, über den ein zugeord­ neter Stromkreis (28, 29) in Abhängigkeit von der Tempe­ ratur hochohmig bzw. niederohmig schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Widerstand (R8, R10) in dem betreffenden Stromkreis (28, 29) mit einer Schmelzsicherung (F1, F2) in Serie geschaltet ist und daß der PTC-Widerstand (R8, R10) ein mit der Schmelzsicherung (F1, F2) verbundenes Anschlußelement (12) aufweist, das zumindest abschnitts­ weise wenigstens eine der Schmelzsicherung (F1, F2) be­ nachbarte Schutzwand (22, 23, 24) bildet.1. Electrical component with on a substrate ( 10 ) arranged circuit parts (R7-R12), which comprise at least one PTC resistor (R8, R10), via which an assigned circuit ( 28 , 29 ) depending on the temperature can be switched with high impedance or low resistance, characterized in that the PTC resistor (R8, R10) in the relevant circuit ( 28 , 29 ) is connected in series with a fuse (F1, F2) and in that the PTC resistor (R8, R10) has a connecting element ( 12 ) connected to the fuse (F1, F2), which forms at least sections of at least one protective wall ( 22 , 23 , 24 ) adjacent to the fuse (F1, F2). 2. Elektrischer Baustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzsicherung (F1, F2) durch einen auf das Substrat (10) aufgebrachten Bonddraht gebildet ist.2. Electrical module according to claim 1, characterized in that the fuse (F1, F2) is formed by a bond wire applied to the substrate ( 10 ). 3. Elektrischer Baustein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bonddraht aus Gold oder Aluminium besteht.3. Electrical module according to claim 2, characterized, that the bond wire is made of gold or aluminum. 4. Elektrischer Baustein nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bonddraht durch Ultraschallschweißung auf einer kleinen Grundfläche mit niedriger Temperatur aufbringbar ist. 4. Electrical component according to claim 2 or 3, characterized, that the bond wire by ultrasonic welding on a small base with low temperature is.   5. Elektrischer Baustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzsicherung (F1, F2) durch ein auf das Sub­ strat (10) aufgebrachtes Dickschichtelement gebildet ist.5. Electrical module according to claim 1, characterized in that the fuse (F1, F2) is formed by a on the sub strate ( 10 ) applied thick-film element. 6. Elektrischer Baustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement (12) des PTC-Widerstandes (R8, R10) aus einem Kontaktblech besteht.6. Electrical module according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting element ( 12 ) of the PTC resistor (R8, R10) consists of a contact plate. 7. Elektrischer Baustein nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktblech als einstückiges Stanzteil ausge­ bildet ist.7. Electrical component according to claim 6, characterized, that the contact plate out as a one-piece stamped part forms is. 8. Elektrischer Baustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement (12) des PTC-Widerstandes (R8, R10) aus Bronze besteht.8. Electrical module according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting element ( 12 ) of the PTC resistor (R8, R10) consists of bronze. 9. Elektrischer Baustein nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Bronze bestehende Anschlußelement (12) ver­ nickelt ist.9. Electrical module according to claim 8, characterized in that the bronze connecting element ( 12 ) is nickel-plated. 10. Elektrischer Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement (12) des PTC-Widerstandes (R8, R10) aus verzinktem Kupfer besteht. 10. Electrical module according to one of claims 1 to 7, characterized in that the connecting element ( 12 ) of the PTC resistor (R8, R10) consists of galvanized copper. 11. Elektrischer Baustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement (12) des PTC-Widerstandes (R8, R10) wenigstens einen zur betreffenden Substratoberflä­ che parallelen Flächenabschnitt (16, 18) aufweist, über den es durch einen elektrisch leitfähigen Silicon-Kleber oder durch eine Reflow-Lötung auf dem Substrat (10) bzw. einer darauf angebrachten Leitfläche fixiert ist.11. Electrical module according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting element ( 12 ) of the PTC resistor (R8, R10) has at least one surface section ( 16 , 18 ) parallel to the relevant substrate surface, via which it is electrically conductive Silicone adhesive or by reflow soldering is fixed on the substrate ( 10 ) or a guide surface attached to it. 12. Elektrischer Baustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer der Längsseiten der Schmelzsicherung (F1, F2) eine Schutzwand (22, 23) vorgesehen ist.12. Electrical module according to one of the preceding claims, characterized in that a protective wall ( 22 , 23 ) is provided on one of the longitudinal sides of the fuse (F1, F2). 13. Elektrischer Baustein nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Längsseiten der Schmelzsicherung (F1, F2) jeweils eine Schutzwand (22, 23) vorgesehen ist.13. Electrical module according to claim 12, characterized in that a protective wall ( 22 , 23 ) is provided on both longitudinal sides of the fuse (F1, F2). 14. Elektrischer Baustein nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzsicherung durch eine weitere quer zu de­ ren Längsrichtung verlaufende Schutzwand (24) geschützt ist, die zwischen dem betreffenden PCT-Widerstand (R8, R10) und der Schmelzsicherung (F1, F2) angeordnet ist. 14. Electrical block according to claim 12 or 13, characterized in that the fuse is protected by a further transverse to de ren longitudinal direction protective wall ( 24 ) between the relevant PCT resistor (R8, R10) and the fuse (F1, F2) is arranged. 15. Elektrischer Baustein nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich wenigstens die auf den Längsseiten der Schmelz­ sicherung (F1, F2) vorgesehenen Schutzwände (22, 23) zu­ mindest im wesentlichen senkrecht zur benachbarten Sub­ stratoberfläche erstrecken.15. Electrical block according to one of claims 12 to 14, characterized in that at least the on the long sides of the fuse (F1, F2) provided protective walls ( 22 , 23 ) extend at least substantially perpendicular to the adjacent substrate surface. 16. Elektrischer Baustein nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die quer zur Schmelzsicherung (F1, F2) verlaufende Schutzwand (24) gegenüber der Normalen der betreffenden Substratoberfläche zum zugeordneten PTC-Widerstand (R8, R10) hin geneigt ist.16. Electrical module according to claim 14 or 15, characterized in that the transverse to the fuse (F1, F2) extending protective wall ( 24 ) relative to the normal of the substrate surface in question is assigned to the associated PTC resistor (R8, R10). 17. Elektrischer Baustein nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden auf unterschiedlichen Längsseiten der Schmelzsicherung (F1, F2) angeordneten Schutzwände (22, 23) an zwei flächig auf der Substratoberfläche aufliegen­ den und auf dieser fixierten Flächenabschnitten (16, 18) des Anschlußelements (12) abgewinkelt sind, die durch die quer zur Feindraht-Schmelzsicherung (F1, F2) verlau­ fende Schutzwand (24) miteinander verbunden sind.17. An electrical module according to one of claims 13 to 16, characterized in that the two protective walls ( 22 , 23 ) arranged on different longitudinal sides of the fuse (F1, F2) rest on two surfaces of the substrate surface and the surface sections fixed thereon ( 16 , 18 ) of the connecting element ( 12 ) are angled, which are connected to one another by the protective wall ( 24 ) extending across the fine-wire fuse (F1, F2). 18. Elektrischer Baustein nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden seitlichen Schutzwände (22, 23) jeweils an der Innenseite des betreffenden Flächenabschnittes (16, 18) abgewinkelt sind. 18. Electrical module according to claim 17, characterized in that the two lateral protective walls ( 22 , 23 ) are each angled on the inside of the surface section in question ( 16 , 18 ). 19. Elektrischer Baustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement (12) wenigstens eine mit einer Klebefläche (25, 26) versehene Anschlußfahne (14, 27) aufweist, über die es mit dem PTC-Widerstand (R8, R10) verbunden ist.19. Electrical module according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting element ( 12 ) has at least one with an adhesive surface ( 25 , 26 ) provided connecting tab ( 14 , 27 ), via which it with the PTC resistor (R8, R10 ) connected is. 20. Elektrischer Baustein nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Anschlußfahne (14) an einer im Be­ reich des PTC-Widerstandes (R8, R10) angeordneten Kühl­ wand (20) des Anschlußelements (12) vorgesehen ist.20. Electrical module according to claim 19, characterized in that at least one terminal lug ( 14 ) on a in the area of the PTC resistor (R8, R10) arranged cooling wall ( 20 ) of the connecting element ( 12 ) is provided. 21. Elektrischer Baustein nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwand (20) im Bereich einer der Längskanten (30) des Substrats (10) angeordnet ist und sich parallel zu dieser Längskante (30) erstreckt.21. Electrical module according to claim 20, characterized in that the cooling wall ( 20 ) is arranged in the region of one of the longitudinal edges ( 30 ) of the substrate ( 10 ) and extends parallel to this longitudinal edge ( 30 ). 22. Elektrischer Baustein nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwand (20) im Bereich der Längskante (30) des Substrates (10) angeordnet ist, die der mit Anschlüssen (P1, P3-P16, P18, P20) versehenen Längskante gegenüber­ liegt.22. Electrical module according to claim 20 or 21, characterized in that the cooling wall ( 20 ) in the region of the longitudinal edge ( 30 ) of the substrate ( 10 ) is arranged, which provided with connections (P1, P3-P16, P18, P20) Long edge is opposite. 23. Elektrischer Baustein nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kühlwand (20) zumindest im wesentlichen senkrecht zur benachbarten Substratoberfläche erstreckt. 23. Electrical component according to one of claims 20 to 22, characterized in that the cooling wall ( 20 ) extends at least substantially perpendicular to the adjacent substrate surface. 24. Elektrischer Baustein nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Kühlwand (20) abgewinkelte Anschlußfahne (14) im Winkelbereich gebördelt ist.24. Electrical module according to one of claims 20 to 23, characterized in that the on the cooling wall ( 20 ) angled terminal lug ( 14 ) is crimped in the angular range. 25. Elektrischer Baustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der durch einen elektrisch leitfähigen Silicon-Kle­ ber oder durch eine Reflow-Lötung auf der einen Substrat­ seite fixierte PTC-Widerstand (R8, R10) gegenüber einem auf der anderen Substratseite liegenden Schichtwider­ stand (R7, R9) angeordnet ist, der als Stromsensor in denselben Stromkreis (28, 29) wie der PTC-Widerstand (R8, R10) und die zugeordnete Schmelzsicherung (F1, F2) schaltbar ist.25. An electrical component according to one of the preceding claims, characterized in that the PTC resistor (R8, R10) fixed by an electrically conductive silicone adhesive or by reflow soldering on one substrate side is opposite one on the other side of the substrate Layer resistance (R7, R9) is arranged, which can be switched as a current sensor in the same circuit ( 28 , 29 ) as the PTC resistor (R8, R10) and the associated fuse (F1, F2). 26. Elektrischer Baustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Widerstand (R8, R10) und die zugeordnete Schmelzsicherung (F1, F2) mit wenigstens einem zusätz­ lichen Schichtwiderstand (R11, R12) in Serie geschaltet ist, über den der resultierende Widerstand des zugeordne­ ten Stromkreises (28, 29) einstellbar ist.26. Electrical module according to one of the preceding claims, characterized in that the PTC resistor (R8, R10) and the associated fuse (F1, F2) is connected in series with at least one additional sheet resistor (R11, R12), via which the resulting resistance of the assigned circuit ( 28 , 29 ) is adjustable. 27. Elektrischer Baustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat (10) zwei zumindest im wesentlichen identische Stromkreise (28, 29) vorgesehen sind, deren Widerstandsverhältnis über die jeweiligen, einstellbaren zusätzlichen Schichtwiderstände (R11, R12) einstellbar ist. 27. Electrical module according to one of the preceding claims, characterized in that on the substrate ( 10 ) two at least substantially identical circuits ( 28 , 29 ) are provided, the resistance ratio of which is adjustable via the respective adjustable additional sheet resistances (R11, R12) . 28. Elektrischer Baustein nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zusätzlicher Schichtwiderstand (R11, R12) durch Lasern einstellbar ist.28. Electrical component according to claim 26 or 27, characterized, that at least one additional sheet resistor (R11, R12) can be adjusted by lasers.
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