EP1173871A1 - Semiconductor power component comprising a safety fuse - Google Patents

Semiconductor power component comprising a safety fuse

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EP1173871A1
EP1173871A1 EP01919115A EP01919115A EP1173871A1 EP 1173871 A1 EP1173871 A1 EP 1173871A1 EP 01919115 A EP01919115 A EP 01919115A EP 01919115 A EP01919115 A EP 01919115A EP 1173871 A1 EP1173871 A1 EP 1173871A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
semiconductor power
power component
component according
connecting wire
fuse
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01919115A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Haupt
Herbert Labitzke
Walter Csiscer
Klaus-Uwe Mittelstaedt
Hans-Heinrich Winkel
Holger Scholzen
Karl-Otto Heinz
Holger Haussmann
Henning Stilke
Hermann Lehnertz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/62Protection against overvoltage, e.g. fuses, shunts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02Details
    • H01H85/0241Structural association of a fuse and another component or apparatus
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02Details
    • H01H85/0241Structural association of a fuse and another component or apparatus
    • H01H2085/0283Structural association with a semiconductor device
    • HELECTRICITY
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    • H01H85/0039Means for influencing the rupture process of the fusible element
    • H01H85/0047Heating means
    • H01H85/0065Heat reflective or insulating layer on the fusible element
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    • H01H85/00Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02Details
    • H01H85/04Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/041Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges characterised by the type
    • H01H85/044General constructions or structure of low voltage fuses, i.e. below 1000 V, or of fuses where the applicable voltage is not specified
    • HELECTRICITY
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    • H01H85/04Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05Component parts thereof
    • H01H85/055Fusible members
    • H01H85/08Fusible members characterised by the shape or form of the fusible member
    • H01H85/11Fusible members characterised by the shape or form of the fusible member with applied local area of a metal which, on melting, forms a eutectic with the main material of the fusible member, i.e. M-effect devices
    • HELECTRICITY
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Definitions

  • the invention relates to a semiconductor power component with a fuse in its main current path according to the preamble of the main claim.
  • the electrical semiconductor power components currently used can alloy due to manufacturing defects, electrical overload or thermal overload on their switching path and thus lead to an electrical short circuit.
  • short-circuits can also occur as a result of batteries connected with polarity reversal or through a battery charger connected with polarity reversal, which leads to an impermissibly high current in the main current path of the semiconductor power components. In most cases, the short-circuit current leads to after a short time
  • Fuses may be used to protect semiconductors.
  • Commercial fuses which can basically be connected electrically in series with the semiconductor power components, require a special installation space with the corresponding design effort. They also result in an electrical series resistance that generates current-dependent heat loss.
  • the present invention strives to integrate a fuse against electrical or thermal overload in semiconductor power components, which is as simple as possible to manufacture and reliable in response to a predetermined temperature limit.
  • the semiconductor power component according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that neither an additional component nor an additional space but only a small additional material expenditure is required by the design of the semiconductor connecting wire or its contact points as a fuse. Another advantage is that no additional resistance with additional heat loss has to be inserted in the main current path of the semiconductor power component with the fuse.
  • Semiconductors preferably used in diodes or Zener diodes. Their use is particularly suitable for passive semiconductors in a bridge rectifier of a three-phase generator for motor vehicles. There is the semiconductor power device that with its
  • Connection wire facing further connection consists in a conventional manner from a metal housing, fixed in a heat and flow conductive heat sink.
  • the rectifier power component can be upgraded with a fuse immediately after its manufacture, by covering the contact area of the semiconductor with the connecting wire, also called head wire, with a silicone sealing compound.
  • the upper end of the connecting wire namely its contact area with a connecting conductor in the main current path, can be covered by a silicone sealing compound. This is particularly advantageous for subsequent protection, for example in the case of bridge rectifiers
  • Overcurrents can be realized by a solution in which the middle section of the connecting wire is designed as a fuse with a two-stage response characteristic.
  • the middle section of the connecting wire is expediently reduced in cross-section by plastic deformation to form a first resistance element and connected in parallel to a second resistance element, the melting temperature of which is lower than that of the connection wire.
  • a solution that is particularly simple to manufacture provides that the central section of the connecting wire is deformed in a semicircular shape and that the second resistance element is inserted in the semicircular shape formed thereby.
  • the second resistance element consists of tin, which in a solder bath is washed into the semicircular space.
  • the second resistance element is a solder pill made of tin of a predetermined size, which is soldered into the shape of the middle section.
  • the second resistance element can also be a zinc disk, which is soldered into the shape of the central section by means of a solder bath.
  • a round wire made of copper is expediently used for the connecting wire.
  • the predetermined melting temperatures of the two resistance elements ensure that when the semiconductor power component is overloaded, the second resistance element made of tin or zinc melts, causing the current in the remaining first resistance element to increase so much that this resistance element also immediately thereafter melts and interrupts the main current path.
  • the fuse ensures that it has an overall electrical resistance that is no greater than that of an undeformed connecting wire of corresponding length.
  • FIG. 1 shows the circuit diagram of a semiconductor power component with a fuse integrated according to the invention
  • FIG. 2 shows the circuit diagram of a three-phase generator with a bridge rectifier
  • FIG. 3 shows the structural design of a bridge rectifier from FIG. 2 for motor vehicles in a top view
  • FIG Figure 3 Figure 5 as a second embodiment, a partial cross section through a rectifier according to Figure 3, Figure 6, a third embodiment with a partial section through a
  • FIG. 7 the equivalent circuit diagram for a two-stage fuse as a fourth exemplary embodiment
  • FIG. 8 the enlarged representation of the two-stage fuse
  • FIG. 9 a further partial cross section through a rectifier according to FIG. 3 with the two-stage fuse according to FIG. 8.
  • FIG. 1 shows the circuit diagram of a semiconductor power component 10, in the connecting wire 11 of which a fuse 12 is integrated.
  • the fuse 12 is intended to reliably interrupt the main current path when a predetermined current-dependent temperature limit value is reached.
  • Passive semiconductors such as diodes and zener diodes, are particularly at risk here, the current strength of which in the main current path cannot be limited via a control path of the power component. The use of such semiconductor devices is particularly critical.
  • FIG. 2 therefore shows the circuit diagram of a motor vehicle three-phase generator 14 with an attached bridge rectifier 15, the rectifier bridges 16 of which each have a plus diode 17 and a minus diode 18 in series therewith.
  • the generator windings 19 connected in a star are connected at one end to one of the three rectifier bridges 16.
  • the positive diodes 17 are connected to a positive terminal 20 on the cathode side and the negative diodes 18 are connected to a ground terminal 21 on the anode side. Both connections 20 and 21 are connected to the accumulator battery 22 via the electrical system of a motor vehicle.
  • the plus and minus diodes 17, 18 each form a semiconductor power component in the form of a zener diode.
  • it consists of an electrically conductive metal housing with an encapsulated semiconductor chip inside.
  • One connection is formed in a head wire contacted with the chip and the other connection is formed by the electrically conductive metal housing, which is pressed into a heat sink.
  • the head wire represents the connecting wire 11 from FIG. 1, which is supplemented by the fuse 12.
  • FIGS. 3 to 6 and 9 Various embodiments of the bridge rectifier 15 are shown in FIGS. 3 to 6 and 9.
  • FIG. 3 shows the top view of the bridge rectifier 15, it being recognizable in connection with FIG. 4 that the plus diodes 17 are pressed into a plus heat sink 25 and the minus diodes 18 are pressed into a minus heat sink 26.
  • connecting conductors 28 are embedded, which connect the plus diodes 17 on the anode side to the cathode-side connection of the minus diodes 18 and with one winding end of the three-phase generator 14 to form a rectifier bridge 16.
  • the connecting conductors 28 are each in their connection areas bent into a loop 29, which protrude radially laterally from windows 30 of the circuit board 27 or on the outside thereof.
  • the connecting wires 11 of the diodes 17, 18 or the ends of the generator winding 19 are contacted by squeezing, welding or soldering.
  • the minus heat sink 26 is isolated by an insulating part 31 from the plus heat sink 25 arranged above it.
  • Rectifier according to FIG. 3 shows a plus diode 17 and a minus diode 18, in which the contact area 32 of the semiconductor encapsulated in the metal housing 33 is covered with a silicone potting compound 34 with the lower end of the connecting wire 11.
  • This potting compound 34 is a temperature-resistant, non-combustible, electrical and thermal insulation of the contact area 32, which is thus designed as a fuse element that melts away at a predetermined response value of the current and thus interrupts the main current path of the diode 17, 18. If the contact area 32 heats up gradually, however, the heat is dissipated to the heat sink 25, 26 via the casting compound 34. This results in an approximately constant diode temperature in the permissible operation of the bridge rectifier 15.
  • FIG. 5 shows, in a second exemplary embodiment of the invention, a cross section through the part with the positive diode 17 of the bridge rectifier 15 according to the section AA ′ from FIG. 3, the same parts being provided with the same reference numbers. There forms a squeeze and
  • FIG. 6 shows a cross section through the part with the minus diode 18 of the bridge rectifier 15 according to AA ⁇ from FIG. 3, the same parts also being provided with the same reference numbers here.
  • a section 11a of the connecting wire 11 is designed as a fuse, in that this middle section lying between the two ends is surrounded by a thermally insulating sleeve 37.
  • a ceramic or a plastic made of thermosetting material can be used as the temperature-resistant material.
  • the sleeve 37 can be loosely on the The connecting wire 11 must be pushed on, so that in the event of a trip, if the maximum permissible current is exceeded, this section 11a of the connecting wire can melt away and thus interrupt the main current path of the plus diode. To avoid damage to the connecting wire
  • a semiconductor power component 10 used as a plus or minus diode is designed as a fuse 12 with a two-stage response characteristic.
  • FIG. 7 shows the equivalent circuit diagram for this, the middle section 11b of the connecting wire 11 being designed to form a first resistance element 40, to which a second resistance element 41 with a lower melting temperature is connected in parallel.
  • the shape and material selection of the two resistance elements 40, 41 of the fuse 12 achieve an overall electrical resistance which is not greater than that of a straight connecting wire of corresponding length. This results in the semiconductor power component 10 through the
  • Integration of the two-stage fuse 12 no increase in resistance and thus no increase in power loss.
  • Such a connecting wire 11 of a two-stage fuse 12 can be seen in FIG. 8 in a greatly enlarged illustration.
  • the central section 11b of the connecting wire 11 is reduced in cross section here by plastic deformation to the first resistance element 40 and is bent in a semicircular shape.
  • the second resistance element 41 is used in the so formed semicircular shape 42.
  • the second resistance element 41 here consists of a zinc disk, which is soldered into the formation 42 of the central section 11b on the connecting wire 11 in a solder bath.
  • the connecting wire 11 it is also possible to design the shape of the connecting wire 11 such that a sufficient amount of tin accumulates in a solder bath instead of the zinc disk, which then forms the second resistance element 41 after cooling. Finally, it is also possible to solder a metered amount of tin into the shape 42 in the form of a solder pill of a predetermined size.
  • a wire made of copper is provided for the connecting wire 11.
  • the use of a connecting wire 11 with a copper surface is also conceivable.
  • FIG. 9 a section of a bridge rectifier according to A-A * from FIG. 3 shows a minus diode 18 with a fuse 12 according to FIG. 8 in its connecting wire 11.
  • Resistor element 40 is taken over, then immediately melts the section 11b of the lead wire 11 and turns off the current of the minus diode 18.
  • the zinc disk of the first resistance element 41 soldered in by a solder bath has one Melting temperature of about 420 ° C and a specific resistance of about 0.0625 ⁇ mm ⁇ / m.
  • the melting temperature is about 232 ° C .
  • the specific resistance is approximately 0.1150 ⁇ mm ⁇ / m.
  • Round copper wire has a melting temperature of about 1083 ° C and a specific resistance of 0.0179 ⁇ mm ⁇ / m.
  • Rectifier bridge of three-phase generators for motor vehicles results in a further advantage that the Zener diodes are selectively switched off in the event of overcurrent, so that a further supply of the motor vehicle electrical system is possible - albeit with limited power and voltage quality.
  • the motor vehicle is thus not only protected against consequential damage, but is also temporarily ready to drive in order to be able to go to a workshop.

Abstract

The invention relates to a semiconductor power component (diode 18) comprising a lead (11) and a safety fuse (12) that is situated in the principal current path. Said fuse comes into action when there is thermal overstress and is especially used in the electric system of motor vehicles. The aim of the invention is to specifically switch off the endangered component when the semiconductor power components are overstressed, for preventing sequential damages, whereby switching-off is predetermined. A partial section (11b) of the lead (11) and/or the points of contact thereof in the principal current path of the semiconductor is/are designed as a safety fuse (12) which comes into action when there is a predetermined, current-dependent temperature value.

Description

Halbleiter-Leistungsbauelement mit SchmelzsicherungSemiconductor power component with fuse
Die Erfindung betrifft ein Halbleiter-Leistungsbauelement mit einer in seinem HauptStrompfad liegenden Schmelzsicherung nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a semiconductor power component with a fuse in its main current path according to the preamble of the main claim.
Stand der TechnikState of the art
Die zur Zeit verwendeten elektrischen Halbleiter- Leistungsbauelemente wie Dioden, Zenerdioden oder Transistoren, können aufgrund von Fertigungsfehlern, elektrischer Überlastung oder thermischer Überlastung an ihrer Schaltstrecke durchlegieren und damit zu einem elektrischen Kurzschluß führen. Bei Gleichrichteranordnungen an Drehstromgeneratoren im Kraftfahrzeugbau können Kurzschlüsse außerdem durch verpolt angeschlossene Batterien oder durch eine verpolt angeschlossene Ladevorrichtung einer Kraftfahrzeug-Batterie auftreten, was zu einem unzulässig hohen Strom im Hauptstrompfad der Halbleiter- Leistungsbauelemente führt. Der Kurzschlußstrom führt dabei in den meisten Fällen bereits nach kurzer Zeit zurThe electrical semiconductor power components currently used, such as diodes, Zener diodes or transistors, can alloy due to manufacturing defects, electrical overload or thermal overload on their switching path and thus lead to an electrical short circuit. In the case of rectifier arrangements on three-phase generators in motor vehicle construction, short-circuits can also occur as a result of batteries connected with polarity reversal or through a battery charger connected with polarity reversal, which leads to an impermissibly high current in the main current path of the semiconductor power components. In most cases, the short-circuit current leads to after a short time
Zerstörung der Halbleiter-Leistungsbauelemente sowie umliegender Komponenten, zum Beispiel der Zuleitungen oder Abdeckungen. Im Extremfall können durch solche Ereignisse aber auch Überhitzungen mit Folgeschäden im Kraftfahrzeug entstehen, bevor der Überstrom durch die Zerstörung des Halbleiters unterbrochen wird.Destruction of the semiconductor power components as well as surrounding components, for example the supply lines or covers. In extreme cases, such events can also result in overheating with consequential damage in the motor vehicle arise before the overcurrent is interrupted by the destruction of the semiconductor.
Zum Schutz von Halbleitern werden gegebenenfalls Sicherungen verwendet. Handelsübliche Schmelzsicherungen, die grundsätzlich zu den Halbleiter-Leistungsbauelementen elektrisch in Reihe geschaltet werden können, bedürfen jedoch eines besonderen Bauraumes mit entsprechendem Konstruktionsaufwand. Sie ergeben zusätzlich einen elektrischen Reihenwiderstand, der stromabhängige Verlustwärme erzeug .Fuses may be used to protect semiconductors. Commercial fuses, which can basically be connected electrically in series with the semiconductor power components, require a special installation space with the corresponding design effort. They also result in an electrical series resistance that generates current-dependent heat loss.
Aus der DE 30 01 52 2 C2 ist bereits bekannt, in einer Gleichrichteranordnung zwischen den Verbindungen der Plus- und Minus -Leistungsdioden der Gleichrichterbrücken jeweils ein Sicherungselement anzuordnen. Die Sicherungen werden dabei durch schleifenförmig aus Ausnehmungen einer Schaltungsplatine der Gleichrichteranordnung herausgebogene Leiterabschnitte gebildet, die im Falle einer elektrischen Überbelastung durchschmelzen. Aufgrund derFrom DE 30 01 52 2 C2 it is already known to arrange a fuse element in each case in a rectifier arrangement between the connections of the plus and minus power diodes of the rectifier bridges. The fuses are formed by loop sections which are bent out of recesses in a circuit board of the rectifier arrangement and which melt in the event of an electrical overload. Due to the
Fertigungstoleranzen ergeben sich hierbei jedoch unzulässig große Unterschiede in der Ansprechcharakteristik derartiger Schmelzsicherungen, so daß sie zumindest bei Generatoren mit hoher Leistungsdichte ungeeignet sind.Manufacturing tolerances, however, result in inadmissibly large differences in the response characteristics of such fuses, so that they are unsuitable, at least for generators with a high power density.
Mit der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, bei Halbleiter-Leistungsbauelementen eine Sicherung gegen eine elektrische oder thermische Überbelastung zu integrieren, die möglichst einfach in der Herstellung und zuverlässig im Ansprechverhalten auf einen vorgegebenen Temperatur- Grenzwert ist. Vorteile der ErfindungThe present invention strives to integrate a fuse against electrical or thermal overload in semiconductor power components, which is as simple as possible to manufacture and reliable in response to a predetermined temperature limit. Advantages of the invention
Das erfindungsgemäße Halbleiter-Leistungsbauelement mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß durch die Ausbildung des Halbleiter- Anschlußdrahtes oder dessen Kontaktstellen als Schmelzsicherung weder ein zusätzliches Bauteil noch ein zusätzlicher Platz sondern nur ein geringer zusätzlicher Materialaufwand erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß mit der Schmelzsicherung kein zusätzlicher Widerstand mit zusätzlicher Verlustwärme im Hauptstrompfad des Halbleiter-Leistungsbauelementes eingefügt werden muß.The semiconductor power component according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that neither an additional component nor an additional space but only a small additional material expenditure is required by the design of the semiconductor connecting wire or its contact points as a fuse. Another advantage is that no additional resistance with additional heat loss has to be inserted in the main current path of the semiconductor power component with the fuse.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. Da die thermische Belastung von Transistoren in der Regel durch eine Steuerung der Stromstärke durch den Leistungstransistor selbst zu begrenzen ist, wird zweckmäßiger Weise die vorgeschlagene Lösung bei passivenAdvantageous further developments and refinements result from the other features mentioned in the subclaims. Since the thermal load on transistors is generally to be limited by controlling the current intensity through the power transistor itself, the proposed solution is expediently used for passive ones
Halbleitern, vorzugsweise bei Dioden oder Zenerdioden verwendet. Ihr Einsatz ist besonders geeignet bei den passiven Halbleitern in einem Brückengleichrichter eines Drehstromgenerators für Kraftfahrzeuge. Dort ist das Halbleiter-Leistungsbauelement, das mit seinem demSemiconductors, preferably used in diodes or Zener diodes. Their use is particularly suitable for passive semiconductors in a bridge rectifier of a three-phase generator for motor vehicles. There is the semiconductor power device that with its
Anschlußdraht abgewandten weiteren Anschluß in an sich bekannter Weise aus einem Metallgehäuse besteht, in einem Kühlkörper ström- und wärmeleitend befestigt.Connection wire facing further connection consists in a conventional manner from a metal housing, fixed in a heat and flow conductive heat sink.
Eine besonders einfache und zuverlässige Lösung ergibt sich dadurch, daß der als Schmelzsicherung ausgebildete Teilabschnitt des Anschlußdrahtes beziehungsweise dessen Kontaktstellen in einem ström- und wärmeisolierenden, temperaturbeständigen, Material eingebettet ist. Im konkreten Fall kann das Gleichrichter-Leistungsbauelement bereits unmittelbar nach seiner Herstellung mit einer Schmelzsicherung aufgerüstet werden, indem der Kontaktbereich des Halbleiters mit dem Anschlußdraht, auch Kopfdraht genannt, von einer Vergußmasse aus Silikon abgedeckt wird. Alternativ dazu kann jedoch auch das obere Ende des Anschlußdrahtes, und zwar sein Kontaktbereich mit einem Verbindungsleiter im Hauptstrompfad, von einer Vergußmasse aus Silikon abgedeckt werden. Dies ist besonders vorteilhaft bei einer nachträglichen Absicherung, beispielsweise bei Brückengleichrichtern anA particularly simple and reliable solution results from the fact that the section of the connecting wire designed as a fuse or its contact points is embedded in a current and heat insulating, temperature-resistant material. In the specific case, the rectifier power component can can be upgraded with a fuse immediately after its manufacture, by covering the contact area of the semiconductor with the connecting wire, also called head wire, with a silicone sealing compound. Alternatively, however, the upper end of the connecting wire, namely its contact area with a connecting conductor in the main current path, can be covered by a silicone sealing compound. This is particularly advantageous for subsequent protection, for example in the case of bridge rectifiers
Drehstromgeneratoren von Kraftfahrzeugen. Montagetechnisch ist es jedoch besonders vorteilhaft, wenn der zwischen den beiden Enden liegende mittlere Abschnitt des Anschlußdrahtes zur Bildung der Sicherung von einer Hülse, vorzugsweise aus Keramik umgeben wird. Um sie gegen Schüttelbeanspruchungen ausreichend zu sichern, ist es vorteilhaft, wenn die Hülse auf dem Anschlußdraht klemmend aufgeschoben wird.Three-phase generators of motor vehicles. In terms of assembly technology, however, it is particularly advantageous if the middle section of the connecting wire lying between the two ends is surrounded by a sleeve, preferably made of ceramic, to form the fuse. In order to adequately secure them against shaking stress, it is advantageous if the sleeve is pushed onto the connecting wire in a clamped manner.
Eine anspruchsvolle und auf einen vorab bestimmbaren Temperatur-Grenzwert ansprechende gezielte Abschaltung vonA sophisticated and targeted switch-off of responsive to a pre-determinable temperature limit
Überströmen läßt sich durch eine Lösung realisieren, bei der der mittlere Abschnitt des Anschlußdrahtes als Schmelzsicherung mit einer zweistufigen Ansprechcharakteristik ausgebildet ist. In zweckmäßiger Weise wird dabei der mittlere Abschnitt des Anschlußdrahtes durch plastisches Verformen zu einem ersten Widerstandselement im Querschnitt verringert und zu einem zweiten Widerstandselement parallel geschaltet, dessen Schmelztemperatur geringer als die des Anschlußdrahtes ist. Eine besonders einfach herzustellende Lösung sieht vor, daß der mittlere Abschnitt des Anschlußdrahtes halbkreisförmig verformt ist und daß in der dadurch gebildeten halbkreisförmigen Ausformung das zweite Widerstandselement eingesetzt ist. In besonders zweckmäßiger Weise besteht dabei das zweite Widerstandselement aus Zinn, welches in einem Lötbad in den halbkreisförmigen Raum eingeschwemmt wird. Eine genaue Dosierung der Materialanhäufung und Materialverteilung läßt sich in vorteilhafter Weise dadurch erreichen, daß das zweite Widerstandselement eine aus Zinn bestehende Lötpille vorgegebener Größe ist, welche in die Ausformung des mittleren Abschnittes eingelötet wird. Alternativ dazu kann je nach dem geforderten Ansprechverhalten der Schmelzsicherung das zweite Widerstandselement auch eine Zinkscheibe sein, die mittels eines Lötbades in die Ausformung des mittleren Abschnittes eingelötet wird. Für den Anschlußdraht wird dabei zweckmäßiger Weise ein Runddraht aus Kupfer verwendet.Overcurrents can be realized by a solution in which the middle section of the connecting wire is designed as a fuse with a two-stage response characteristic. The middle section of the connecting wire is expediently reduced in cross-section by plastic deformation to form a first resistance element and connected in parallel to a second resistance element, the melting temperature of which is lower than that of the connection wire. A solution that is particularly simple to manufacture provides that the central section of the connecting wire is deformed in a semicircular shape and that the second resistance element is inserted in the semicircular shape formed thereby. In a particularly expedient manner, the second resistance element consists of tin, which in a solder bath is washed into the semicircular space. A precise metering of the material accumulation and material distribution can advantageously be achieved in that the second resistance element is a solder pill made of tin of a predetermined size, which is soldered into the shape of the middle section. Alternatively, depending on the required response of the fuse, the second resistance element can also be a zinc disk, which is soldered into the shape of the central section by means of a solder bath. A round wire made of copper is expediently used for the connecting wire.
In jedem dieser Fälle wird durch die vorgegebenen Schmelztemperaturen der beiden Widerstandselemente sichergestellt, daß bei einer Überlastung des Halbleiter- Leistungsbauelementes zunächst das zweite Widerstandselement aus Zinn oder Zink abschmilzt, wodurch der Strom in dem verbleibenden ersten Widerstandselement derart stark ansteigt, daß auch dieses Widerstandselement danach unverzüglich durchschmilzt und den Hauptstrompfad unterbricht. Um an der Schmelzsicherung eine Erhöhung des elektrischen Widerstandes gegenüber dem ursprünglichen Anschlußdraht zu vermeiden, wird durch die Form und Materialauswahl der beiden Widerstandselemente derIn each of these cases, the predetermined melting temperatures of the two resistance elements ensure that when the semiconductor power component is overloaded, the second resistance element made of tin or zinc melts, causing the current in the remaining first resistance element to increase so much that this resistance element also immediately thereafter melts and interrupts the main current path. In order to avoid an increase in the electrical resistance of the fuse compared to the original connecting wire, the shape and material selection of the two resistance elements of the
Schmelzsicherung erreicht, daß sie einen elektrischen Gesamtwiderstand hat, der nicht größer ist als der eines unverformten Anschlußdrahtes von entsprechender Länge.The fuse ensures that it has an overall electrical resistance that is no greater than that of an undeformed connecting wire of corresponding length.
Zeichnungendrawings
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in den nachfolgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 das Schaltbild eines Halbleiter-Leistungsbauelements mit erfindungsgemäß integrierter Schmelzsicherung, Figur 2 das Schaltbild eines Drehstromgenerators mit Brückengleichrichter, Figur 3 die konstruktive Ausbildung eines Brückengleichrichters aus Figur 2 für Kraftfahrzeuge in der Draufsicht, Figur 4 einen Querschnitt durch den Brückengleichrichter nach Linie A-A' aus Figur 3, Figur 5 als zweites Ausführungsbeispiel einen teilweisen Querschnitt durch einen Gleichrichter gemäß Figur 3 , Figur 6 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem Teilschnitt durch einenFurther details of the invention are explained in more detail in the exemplary embodiments described below with reference to the associated drawing. Show it: 1 shows the circuit diagram of a semiconductor power component with a fuse integrated according to the invention, FIG. 2 shows the circuit diagram of a three-phase generator with a bridge rectifier, FIG. 3 shows the structural design of a bridge rectifier from FIG. 2 for motor vehicles in a top view, FIG Figure 3, Figure 5 as a second embodiment, a partial cross section through a rectifier according to Figure 3, Figure 6, a third embodiment with a partial section through a
Gleichrichter gemäß Figur 3, Figur 7 das Ersatzschaltbild für eine zweistufige Schmelzsicherung als viertes Ausführungsbeispiel, Figur 8 die vergrößerte Darstellung der zweistufigen Schmelzsicherung und Figur 9 einen weiteren Teilquerschnitt durch einen Gleichrichter gemäß Figur 3 mit der zweistufigen Schmelzsicherung nach Figur 8.Rectifier according to FIG. 3, FIG. 7 the equivalent circuit diagram for a two-stage fuse as a fourth exemplary embodiment, FIG. 8 the enlarged representation of the two-stage fuse and FIG. 9 a further partial cross section through a rectifier according to FIG. 3 with the two-stage fuse according to FIG. 8.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In Figur 1 ist das Schaltbild eines Halbleiter- Leistungsbauelementes 10 dargestellt, in dessen Anschlußdraht 11 eine Schmelzsicherung 12 integriert ist. Die Schmelzsicherung 12 soll bei einer thermischen Überlastung den Hauptstrompfad zuverlässig beim Erreichen eines vorgegebenen stromabhängigen Temperatur-Grenzwertes unterbrechen. Gefährdet sind hierbei insbesondere passive Halbleiter, wie Dioden und Zenerdioden, deren Stromstärke im Hauptstrompfad nicht über eine Steuerstrecke des Leistungsbauelementes begrenzt werden kann. Besonders kritisch ist dabei die Verwendung derartiger Halbleiter-FIG. 1 shows the circuit diagram of a semiconductor power component 10, in the connecting wire 11 of which a fuse 12 is integrated. In the event of a thermal overload, the fuse 12 is intended to reliably interrupt the main current path when a predetermined current-dependent temperature limit value is reached. Passive semiconductors, such as diodes and zener diodes, are particularly at risk here, the current strength of which in the main current path cannot be limited via a control path of the power component. The use of such semiconductor devices is particularly critical.
Leistungsbauelemente in Kraftfahrzeugen, da dort neben der Zerstörung des Halbleiterelementes selbst auch noch umliegende Komponenten zerstört werden können, wobei im Extremfall weiterführende, thermische Schäden auftreten können . Figur 2 zeigt daher das Schaltbild eines Kraftfahrzeug- Drehstromgenerators 14 mit angebautem Brückengleichrichter 15, dessen Gleichrichterbrücken 16 jeweils eine Plusdiode 17 und eine dazu in Reihe liegende Minusdiode 18 aufweisen. Die im Stern geschalteten Generatorwicklungen 19 sind mit je einem Ende an einer der drei Gleichrichterbrücken 16 angeschlossen. Die Plusdioden 17 sind kathodenseitig mit einer Plusklemme 20 und die Minusdioden 18 sind anodenseitig mit einem Masseanschluß 21 verbunden. Beide Anschlüsse 20 und 21 werden über das Bordnetz eines Kraftfahrzeuges mit dessen Akkumulatorbatterie 22 verbunden. Die Plus- und Minusdioden 17, 18 bilden jeweils ein Halbleiter- Leistungsbauelement in Form einer Zenerdiode. Sie besteht in an sich bekannter Weise aus einem elektrisch leitenden Metallgehäuse mit einem innen liegenden, vergossenen Halbleiterchip. Der eine Anschluß wird in einem mit dem Chip kontaktierten Kopfdraht und der andere Anschluß durch das elektrisch leitende Metallgehäuse gebildet, welches in einem Kühlkörper eingepreßt wird. Der Kopfdraht stellt dabei den Anschlußdraht 11 aus Figur 1 dar, der durch die Schmelzsicherung 12 ergänzt wird.Power components in motor vehicles, since in addition to the destruction of the semiconductor element itself, surrounding components can also be destroyed, and in extreme cases further thermal damage can occur. FIG. 2 therefore shows the circuit diagram of a motor vehicle three-phase generator 14 with an attached bridge rectifier 15, the rectifier bridges 16 of which each have a plus diode 17 and a minus diode 18 in series therewith. The generator windings 19 connected in a star are connected at one end to one of the three rectifier bridges 16. The positive diodes 17 are connected to a positive terminal 20 on the cathode side and the negative diodes 18 are connected to a ground terminal 21 on the anode side. Both connections 20 and 21 are connected to the accumulator battery 22 via the electrical system of a motor vehicle. The plus and minus diodes 17, 18 each form a semiconductor power component in the form of a zener diode. In a manner known per se, it consists of an electrically conductive metal housing with an encapsulated semiconductor chip inside. One connection is formed in a head wire contacted with the chip and the other connection is formed by the electrically conductive metal housing, which is pressed into a heat sink. The head wire represents the connecting wire 11 from FIG. 1, which is supplemented by the fuse 12.
In den Figuren 3 bis 6 und 9 sind verschiedene Ausführungsformen des Brückengleichrichters 15 dargestellt. Figur 3 zeigt die Draufsicht auf den Brückengleichrichter 15, wobei in Verbindung mit Figur 4 erkennbar ist, daß die Plusdioden 17 in einem Pluskühlkörper 25 und die Minusdioden 18 in einem Minuskühlkörper 26 eingepreßt sind. In einer Schaltungsplatine 27 aus Kunststoff sind Verbindungsleiter 28 eingebettet, welche die Plusdioden 17 anodenseitig mit dem kathodenseitigen Anschluß der Minusdioden 18, sowie mit je einem Wicklungsende des Drehstromgenerators 14 zu jeweils einer Gleichrichterbrücke 16 miteinander verbinden. Die Verbindungsleiter 28 sind in ihren Anschlußbereichen jeweils zu einer Schleife 29 gebogen, welche seitlich aus Fenstern 30 der Schaltungsplatine 27 beziehungsweise an deren Außenseite radial vorstehen. In den Schleifen 29 werden die Anschlußdrähte 11 der Dioden 17, 18 beziehungsweise die Enden der Generatorwicklung 19 durch Quetschen, Schweißen oder Löten kontaktiert. Der Minuskühlkörper 26 wird durch ein Isolierteil 31 von dem darüber angeordneten Pluskühlkörper 25 isoliert.Various embodiments of the bridge rectifier 15 are shown in FIGS. 3 to 6 and 9. FIG. 3 shows the top view of the bridge rectifier 15, it being recognizable in connection with FIG. 4 that the plus diodes 17 are pressed into a plus heat sink 25 and the minus diodes 18 are pressed into a minus heat sink 26. In a circuit board 27 made of plastic, connecting conductors 28 are embedded, which connect the plus diodes 17 on the anode side to the cathode-side connection of the minus diodes 18 and with one winding end of the three-phase generator 14 to form a rectifier bridge 16. The connecting conductors 28 are each in their connection areas bent into a loop 29, which protrude radially laterally from windows 30 of the circuit board 27 or on the outside thereof. In the loops 29, the connecting wires 11 of the diodes 17, 18 or the ends of the generator winding 19 are contacted by squeezing, welding or soldering. The minus heat sink 26 is isolated by an insulating part 31 from the plus heat sink 25 arranged above it.
Der in Figur 4 dargestellte Querschnitt durch denThe cross section shown in Figure 4 by the
Gleichrichter nach Figur 3 zeigt eine Plusdiode 17 und eine Minusdiode 18, bei dem der Kontaktbereich 32 des im Metallgehäuse 33 vergossenen Halbleiters mit dem unteren Ende des Anschlußdrahtes 11 von einer Vergußmasse 34 aus Silikon abgedeckt ist. Diese Vergußmasse 34 ist eine temperaturbeständige, nicht brennbare, elektrische und thermische Isolation des Kontaktbereichs 32, der damit als Sicherungselement ausgebildet ist, das bei einem vorgegebenen Ansprechwert des Stromes wegschmilzt und damit den Hauptstrompfad der Diode 17, 18 unterbricht. Bei einer allmählich ansteigenden Erwärmung des Kontaktbereiches 32 wird die Wärme jedoch über die Vergußmasse 34 an den Kühlkörper 25, 26 abgeleitet. Dadurch ergibt sich im zulässigen Betrieb des Brückengleichrichters 15 eine annähernd gleichbleibende Diodentemperatur. Bei einemRectifier according to FIG. 3 shows a plus diode 17 and a minus diode 18, in which the contact area 32 of the semiconductor encapsulated in the metal housing 33 is covered with a silicone potting compound 34 with the lower end of the connecting wire 11. This potting compound 34 is a temperature-resistant, non-combustible, electrical and thermal insulation of the contact area 32, which is thus designed as a fuse element that melts away at a predetermined response value of the current and thus interrupts the main current path of the diode 17, 18. If the contact area 32 heats up gradually, however, the heat is dissipated to the heat sink 25, 26 via the casting compound 34. This results in an approximately constant diode temperature in the permissible operation of the bridge rectifier 15. At a
Kurzschluß oder einem entsprechenden Auslösefall kann jedoch die im Kontaktbereich 32 entstehende Wärme durch die Vergußmasse 34 nicht ausreichend abgeführt werden, so daß der Kontaktbereich 32 durchbrennt und den Strompfad auftrennt. Somit werden alle auf eine überhöhteShort circuit or a corresponding trigger event, however, the heat generated in the contact area 32 cannot be sufficiently dissipated by the casting compound 34, so that the contact area 32 burns out and the current path is opened. Thus, everyone is inflated to one
Strombelastung zurückzuführenden Fälle von Überhitzungen gefährdeter, im Bereich der Dioden liegender Bauteile des Brückengleichrichters 15 sicher verhindert. Figur 5 zeigt in ei em zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Querschnitt durch den Teil mit der Plusdiode 17 des Brückengleichrichters 15 nach dem Schnitt A-A' aus Figur 3, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen versehen sind. Dort bildet eine Quetsch- undCases of overheating of endangered components of the bridge rectifier 15 lying in the region of the diodes can be reliably prevented. FIG. 5 shows, in a second exemplary embodiment of the invention, a cross section through the part with the positive diode 17 of the bridge rectifier 15 according to the section AA ′ from FIG. 3, the same parts being provided with the same reference numbers. There forms a squeeze and
Schweißverbindung 36 am oberen Ende des Anschlußleiters 11 mit einer Schleife 29 des Verbindungsleiters 28 in der Schaltungsplatine 27 einen Kontaktbereich 36a im Hauptstrompfad 13 einer Gleichrichterbrücke 16, der in einer Vergußmasse 34a aus Silikon eingebettet ist. Auch hier wird durch die thermische Isolation des Kontaktbereiches 36a dieser als Schmelzsicherung ausgebildet, der beim Überschreiten eines vorgegebenen, maximal zulässigen Stromes durchschmilzt und damit den Hauptstrompfad des Halbleiter- Leistungsbauelementes unterbricht. Im Normalbetrieb erhöht sich dagegen die Temperatur des Kontaktbereiches 36 auf Grund der Vergußmasse 34a und der dortigen Übergangswiderstände nur geringfügig, so daß dies im Normalfall auf Grund der Auswahl der geeigneten Vergußmasse und deren Dosierung unkritisch bleibt. Bei elektrischer Überlastung verursacht jedoch die Vergußmasse 34a eine Wärmeanhäufung, die das Wegschmelzen des Kontaktbereichs 36a zur Folge hat .Welded connection 36 at the upper end of the connecting conductor 11 with a loop 29 of the connecting conductor 28 in the circuit board 27, a contact area 36a in the main current path 13 of a rectifier bridge 16, which is embedded in a sealing compound 34a made of silicone. Here, too, the thermal insulation of the contact region 36a forms it as a fuse, which melts when a predetermined, maximum permissible current is exceeded and thus interrupts the main current path of the semiconductor power component. In normal operation, however, the temperature of the contact area 36 increases only slightly due to the sealing compound 34a and the contact resistances there, so that this remains uncritical due to the selection of the suitable sealing compound and its dosage. In the event of an electrical overload, however, the potting compound 34a causes an accumulation of heat, which causes the contact area 36a to melt away.
Figur 6 zeigt in einem dritten Ausführungsbeispiel einen Querschnitt durch den Teil mit der Minusdiode 18 des Brückengleichrichters 15 gemäß A-Aλ aus Figur 3, wobei auch hier gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen versehen sind. Bei dieser Lösung ist ein Teilabschnitt 11a des Anschlußdrahtes 11 als Schmelzsicherung ausgebildet, indem dieser zwischen den beiden Enden liegende mittlere Teilabschnitt von einer thermisch isolierenden Hülse 37 umgeben ist. Als temperaturbeständiges Material kann dabei eine Keramik oder ein Kunststoff aus duroplatischem Material verwendet werden. Die Hülse 37 kann dabei lose auf den Anschlußdraht 11 aufgeschoben sein, damit im Auslösefall beim Überschreiten der maximal zulässigen Stromstärke dieser Teilabschnitt 11a des Anschlußdrahtes wegschmelzen und damit den Hauptstrompfad der Plusdiode unterbrechen kann. Zur Vermeidung von Beschädigungen des Anschlußdrahtes durchIn a third exemplary embodiment, FIG. 6 shows a cross section through the part with the minus diode 18 of the bridge rectifier 15 according to AA λ from FIG. 3, the same parts also being provided with the same reference numbers here. In this solution, a section 11a of the connecting wire 11 is designed as a fuse, in that this middle section lying between the two ends is surrounded by a thermally insulating sleeve 37. A ceramic or a plastic made of thermosetting material can be used as the temperature-resistant material. The sleeve 37 can be loosely on the The connecting wire 11 must be pushed on, so that in the event of a trip, if the maximum permissible current is exceeded, this section 11a of the connecting wire can melt away and thus interrupt the main current path of the plus diode. To avoid damage to the connecting wire
Schüttelbeanspruchungen ist jedoch die Bohrung 38 der Hülse 37 im oberen Bereich enger ausgebildet, so daß sie dort auf den Anschlußdraht klemmend aufgeschoben ist.Shaking stresses, however, the bore 38 of the sleeve 37 is formed narrower in the upper region, so that it is pushed there clampingly on the connecting wire.
In einem vierten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, den mittleren Abschnitt 11b eines als Plus- oder Minusdiode eingesetzten Halbleiter-Leistungsbauelementes 10 als Schmelzsicherung 12 mit einer zweistufigen Ansprech- Charakteristik auszubilden.In a fourth exemplary embodiment, provision is made for the central section 11b of a semiconductor power component 10 used as a plus or minus diode to be designed as a fuse 12 with a two-stage response characteristic.
Figur 7 zeigt hierfür das Ersatzschaltbild, wobei der mittlere Abschnitt 11b des Anschlußdrahtes 11 zu einem ersten Widerstandselement 40 ausgebildet ist, zu dem ein zweites Widerstandselement 41 mit geringerer Schmelztemperatur parallel geschaltet ist. Durch Form und Materialauswahl der beiden Widerstandselemente 40, 41 der Schmelzsicherung 12 wird ein elektrischer Gesamtwiderstand erzielt, der nicht größer ist als der eines geraden Anschlußdrahtes von entsprechender Länge. Dadurch ergibt sich am Halbleiter-Leistungsbauelement 10 durch dieFIG. 7 shows the equivalent circuit diagram for this, the middle section 11b of the connecting wire 11 being designed to form a first resistance element 40, to which a second resistance element 41 with a lower melting temperature is connected in parallel. The shape and material selection of the two resistance elements 40, 41 of the fuse 12 achieve an overall electrical resistance which is not greater than that of a straight connecting wire of corresponding length. This results in the semiconductor power component 10 through the
Integration der zweistufigen Schmelzsicherung 12 keine Erhöhung des Widerstandes und somit keine Erhöhung der Verlustleistung .Integration of the two-stage fuse 12 no increase in resistance and thus no increase in power loss.
In Figur 8 ist ein solcher Anschlußdraht 11 einer zweistufigen Schmelzsicherung 12 in stark vergrößerter Darstellung erkennbar. Der mittlere Abschnitt 11b des Anschlußdrahtes 11 ist hier durch plastisches Verformen zu dem ersten Widerstandselement 40 im Querschnitt verringert und halbkreisförmig gebogen. In der dadurch gebildeten halbkreisförmigen Ausformung 42 ist das zweite Widerstandselement 41 eingesetzt. Das zweite Widerstandselement 41 besteht hier aus einer Zinkscheibe, die in einem Lötbad in die Ausformung 42 des mittleren Abschnittes 11b am Anschlußdraht 11 eingelötet ist.Such a connecting wire 11 of a two-stage fuse 12 can be seen in FIG. 8 in a greatly enlarged illustration. The central section 11b of the connecting wire 11 is reduced in cross section here by plastic deformation to the first resistance element 40 and is bent in a semicircular shape. In the so formed semicircular shape 42, the second resistance element 41 is used. The second resistance element 41 here consists of a zinc disk, which is soldered into the formation 42 of the central section 11b on the connecting wire 11 in a solder bath.
Alternativ hierzu ist es auch möglich, die Ausformung des Anschlußdrahtes 11 so zu gestalten, daß sich in einem Lötbad darin anstelle der Zinkscheibe eine ausreichende Menge Zinn ansammelt, welche nach Abkühlung dann das zweite Widerstandselement 41 bildet. Schließlich ist es auch möglich, eine dosierte Menge Zinn in Form einer Lötpille vorgegebener Größe in die Ausformung 42 einzulöten. In allen Fällen wird für den Anschlußdraht 11 ein Draht aus Kupfer vorgesehen. Denkbar ist jedoch auch die Verwendung eines Anschlußdrahtes 11 mit einer Kupferoberfläche.As an alternative to this, it is also possible to design the shape of the connecting wire 11 such that a sufficient amount of tin accumulates in a solder bath instead of the zinc disk, which then forms the second resistance element 41 after cooling. Finally, it is also possible to solder a metered amount of tin into the shape 42 in the form of a solder pill of a predetermined size. In all cases, a wire made of copper is provided for the connecting wire 11. However, the use of a connecting wire 11 with a copper surface is also conceivable.
In Figur 9 ist schließlich in einem Ausschnitt eines Brückengleichrichters gemäß A-A* aus Figur 3 eine Minusdiode 18 mit einer Schmelzsicherung 12 gemäß Figur 8 in ihrem Anschlußdraht 11 dargestellt.Finally, in FIG. 9 a section of a bridge rectifier according to A-A * from FIG. 3 shows a minus diode 18 with a fuse 12 according to FIG. 8 in its connecting wire 11.
Durch die Querschnittsverringerung des Anschlußdrahtes 11 in seinem mittleren kleinen Abschnitt 11b ist dessen elektrischer Widerstand je Längeneinheit einstellbar und zwar größer als der des unverformten Anschlußdrahtes 11.By reducing the cross-section of the connecting wire 11 in its middle, small section 11b, its electrical resistance per unit length can be adjusted, to be greater than that of the undeformed connecting wire 11.
Seine Schmelztemperatur ist jedoch höher als die des zweiten Widerstandselementes 41. Bei einem unzulässig hohen Strom im Hauptstrompfad der Minusdiode 18 schmilzt somit das zweite Widerstandselement 41 auf Grund der geringeren Schmelztemperatur. Da sodann der Gesamtstrom von dem erstenHowever, its melting temperature is higher than that of the second resistance element 41. If the current in the main current path of the minus diode 18 is inadmissibly high, the second resistance element 41 thus melts due to the lower melting temperature. Then the total current from the first
Widerstandselement 40 übernommen wird, schmilzt anschließend sogleich auch der Teilabschnitt 11b des Anschlußdrahtes 11 und schaltet den Strom der Minusdiode 18 ab. Im Beispielsfall hat die durch ein Lötbad eingelötete Zinkscheibe des ersten Widerstandselementes 41 eine Schmelztemperatur von etwa 420 °C und einen spezifischen Widerstand von etwa 0,0625 Ωmm^/m. Bei der Verwendung von Zinn als zweites Widerstandselement beträgt die Schmelztemperatur etwa 232 °C; der spezifische Widerstand beträgt etwa 0,1150 Ωmm^/m. Der Anschlußleiter 11 ausResistor element 40 is taken over, then immediately melts the section 11b of the lead wire 11 and turns off the current of the minus diode 18. In the example, the zinc disk of the first resistance element 41 soldered in by a solder bath has one Melting temperature of about 420 ° C and a specific resistance of about 0.0625 Ωmm ^ / m. When using tin as the second resistance element, the melting temperature is about 232 ° C .; the specific resistance is approximately 0.1150 Ωmm ^ / m. The connecting conductor 11 from
Kupferrunddraht hat eine Schmelztemperatur von etwa 1083 °C und einen spezifischen Widerstand von 0,0179 Ωmm^/m.Round copper wire has a melting temperature of about 1083 ° C and a specific resistance of 0.0179 Ωmm ^ / m.
Bei einem Einsatz der integrierten Schmelzsicherung in allen sechs Halbleiter-Leistungsbauelementen einerWhen using the integrated fuse in all six semiconductor power components one
Gleichrichterbrücke von Drehstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge ergibt sich als weiterer Vorteil, daß die Zenerdioden bei Überstrom selektiv abgeschaltet werden, so daß eine Weiterversorgung des Kraftfahrzeugbordnetzes - wenn auch mit eingeschränkter Leistung- und Spannungsqualität - möglich ist. Das Kraftfahrzeug ist somit nicht nur gegen Folgeschäden geschützt, sondern es ist auch noch vorübergehend fahrbereit, um eine Werkstatt aufsuchen zu können . Rectifier bridge of three-phase generators for motor vehicles results in a further advantage that the Zener diodes are selectively switched off in the event of overcurrent, so that a further supply of the motor vehicle electrical system is possible - albeit with limited power and voltage quality. The motor vehicle is thus not only protected against consequential damage, but is also temporarily ready to drive in order to be able to go to a workshop.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Halbleiter-Leistungsbauelement (10) mit einem Anschlußdraht (11) in dessen Hauptstrompfad (13) und mit einer im Hauptstrompfad liegenden, bei thermischer Überlastung ansprechender Schmelzsicherung (12) , vorzugsweise für den Einsatz im Bordnetz von Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilabschnitt (11a; 11b) des Anschlußdrahtes (11) und/ oder dessen Kontaktstellen (32; 36) im Hauptstrompfad (13) als eine auf einen vorgegebenen, stromabhängigen Temperaturwert ansprechende Schmelzsicherung (12) ausgebildet ist.1. Semiconductor power component (10) with a connecting wire (11) in its main current path (13) and with a lying in the main current path, responsive to thermal overload fuse (12), preferably for use in the electrical system of motor vehicles, characterized in that a Section (11a; 11b) of the connecting wire (11) and / or its contact points (32; 36) in the main current path (13) is designed as a fuse (12) which responds to a predetermined, current-dependent temperature value.
2. Halbleiter-Leistungsbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein passiver Halbleiter, vorzugsweise eine Diode oder Zenerdiode (17, 18) ist.2. Semiconductor power component according to claim 1, characterized in that it is a passive semiconductor, preferably a diode or zener diode (17, 18).
3. Halbleiter-Leistungsbauelement dadurch gekennzeichnet, daß die passiven Halbleiter (17, 18) in einem Brückengleichrichter (15) eines Drehstromgenerators (14) für Kraftfahrzeuge eingesetzt sind.3. Semiconductor power component, characterized in that the passive semiconductors (17, 18) are used in a bridge rectifier (15) of a three-phase generator (14) for motor vehicles.
4. Halbleiter-Leistungsbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es mit seinem dem Anschlußdraht (11) abgewandten weiteren Anschluß in an sich bekannter Weise aus einem Metallgehäuse (33) besteht, das in einem Kühlkörper (25, 26) ström- und wärmeleitend befestigt ist . 4. Semiconductor power component according to one of claims 1 to 3, characterized in that it with its connection wire (11) facing further connection consists in a conventional manner from a metal housing (33) which in a heat sink (25, 26) is attached to flow and heat conduction.
5. Halbleiter-Leistungsbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Schmelzsicherung (12) ausgebildete Teilabschnitt (11a; 11b) des Anschlußdrahtes (11) und/oder dessen Kontaktstellen (32, 36) in einem ström- und wärmeisolierenden, temperaturbeständigen Material (34) eingebettet ist.5. Semiconductor power component according to one of the preceding claims, characterized in that the section (11a; 11b) of the connecting wire (11) and / or its contact points (32, 36) formed as a fuse (12) in a current and heat insulating, temperature-resistant material (34) is embedded.
6. Halbleiter-Leistungsbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstelle (32) des Halbleiterelementes (35) mit dem Anschlußdraht (11) von einer Vergußmasse (34) , vorzugsweise aus Silikon abgedeckt ist .6. A semiconductor power component according to claim 5, characterized in that the contact point (32) of the semiconductor element (35) with the connecting wire (11) is covered by a sealing compound (34), preferably made of silicone.
7. Halbleiter-Leistungsbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstelle (36) des7. A semiconductor power component according to claim 5, characterized in that the contact point (36) of the
Anschlußleiters (11) mit einem Verbindungsleiter (28) im Hauptstrompfad (13) von einer Vergußmasse (34a) , vorzugsweise aus Silikon abgedeckt ist.Connection conductor (11) with a connecting conductor (28) in the main current path (13) is covered by a casting compound (34a), preferably made of silicone.
8. Halbleiter-Leistungsbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den beiden Enden liegende mittlere Abschnitt (11a) des Anschlußdrahtes (11) von einer Hülse (37), vorzugsweise aus Keramik umgeben ist.8. A semiconductor power component according to claim 5, characterized in that the intermediate portion (11a) of the connecting wire (11) lying between the two ends is surrounded by a sleeve (37), preferably made of ceramic.
9. Halbleiter-Leistungsbauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (37) auf dem Anschlußdraht (11) klemmend aufgeschoben ist.9. A semiconductor power component according to claim 8, characterized in that the sleeve (37) is pushed onto the connecting wire (11) in a clamping manner.
10. Halbleiter-Leistungsbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Abschnitt10. Semiconductor power component according to one of claims 1 to 4, characterized in that the central section
(11b) des Anschlußdrahtes (11) als Schmelzsicherung (12) mit einer zweistufigen Ansprechcharakteristik ausgebildet ist.(11b) of the connecting wire (11) is designed as a fuse (12) with a two-stage response characteristic.
11. Halbleiter-Leistungsbauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Abschnitt (11b) durch plastisches Verformen zu einem ersten Widerstandselement11. A semiconductor power component according to claim 10, characterized in that the central portion (11b) through plastic deformation into a first resistance element
(40) im Querschnitt verringert und zu einem zweiten Widerstandselement (41) parallel geschaltet ist, dessen Schmelztemperatur geringer als die des Anschlußdrahtes (11) ist.(40) reduced in cross section and connected in parallel to a second resistance element (41), the melting temperature of which is lower than that of the connecting wire (11).
12. Halbleiter-Leistungsbauelement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Form und Materialauswahl der beiden Widerstandselemente (40, 41) die Schmelzsicherung (12) einen elektrischen Gesamtwiderstand hat, der nicht größer ist als der eines Anschlußdrahtes (11) von entsprechender Länge.12. Semiconductor power component according to claim 10 or 11, characterized in that the shape and material selection of the two resistance elements (40, 41), the fuse (12) has an overall electrical resistance which is not greater than that of a connecting wire (11) appropriate length.
13. Halbleiter-Leistungsbauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Abschnitt (11b) halbkreisförmig verformt ist und daß in der dadurch gebildeten Ausformung (42) das zweite Widerstandselement13. A semiconductor power component according to claim 12, characterized in that the central section (11b) is deformed in a semicircular shape and that in the formation (42) thereby formed, the second resistance element
(41) angeordnet ist.(41) is arranged.
14. Halbleiter-Leistungsbauelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Widerstandselement (41) eine Zinkscheibe ist, die mittels eines Lötbades in die Ausformung (42) des mittleren Abschnittes (11b) eingelötet ist.14. The semiconductor power component as claimed in claim 13, characterized in that the second resistance element (41) is a zinc disk which is soldered into the formation (42) of the central section (11b) by means of a solder bath.
15. Halbleiter-Leistungsbauelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Widerstandselement (41) aus Zinn besteht.15. A semiconductor power component according to claim 13, characterized in that the second resistance element (41) consists of tin.
16. Halbleiter-Leistungsbauelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Zinn des zweiten16. A semiconductor power component according to claim 15, characterized in that the tin of the second
Widerstandselementes (41) als Lötpille vorgegebener Größe in die Ausformung (42) des mittleren Abschnittes (11b) eingelötet ist. Resistance element (41) is soldered into the shape (42) of the central section (11b) as a predetermined size solder pill.
17. Halbleiter-Leistungsbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußdraht (11) ein Runddraht aus Kupfer ist. 17. Semiconductor power component according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting wire (11) is a round wire made of copper.
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