EP1459331A2 - Federbügel, überspannungsableiter mit dem federbügel und anordnung eines überspannungsableiters - Google Patents

Federbügel, überspannungsableiter mit dem federbügel und anordnung eines überspannungsableiters

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Publication number
EP1459331A2
EP1459331A2 EP02795007A EP02795007A EP1459331A2 EP 1459331 A2 EP1459331 A2 EP 1459331A2 EP 02795007 A EP02795007 A EP 02795007A EP 02795007 A EP02795007 A EP 02795007A EP 1459331 A2 EP1459331 A2 EP 1459331A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spring
spring clip
surge arrester
arm
fusible element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02795007A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Bobert
Frank Bothe
Jürgen Boy
Norbert Krost
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.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
Epcos AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Epcos AG filed Critical Epcos AG
Publication of EP1459331A2 publication Critical patent/EP1459331A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C1/00—Details
    • H01C1/01—Mounting; Supporting
    • H01C1/014—Mounting; Supporting the resistor being suspended between and being supported by two supporting sections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors

Definitions

  • the invention describes a spring clip for clamping onto a surge arrester. Furthermore, the invention relates to an arrangement of the surge arrester with the spring clip. The invention also relates to a method for producing the arrangement.
  • surge arresters of the type mentioned at the outset are known, in which a shorting bar is provided which is fastened to the central electrode of the surge arrester. A fusible element and a varistor are clamped between a spring arm of the shorting bar and a respective outer electrode of the surge arrester. After the overvoltage arrester, the spring, the fusible element and the varistor have been assembled, the overvoltage arrester is fed to the corresponding application and, for this purpose, soldered into a circuit board, for example.
  • the fusible element serves as a fuse to protect the surge arrester from overheating in the event of a fault.
  • the known surge arrester has the disadvantage that overheating of the surge arrester and thus the occurrence of fire can be effectively prevented by the fuse, but there is a risk that the thermal energy required for melting the fuse will be sufficient to dissolve the solder on the conductor the circuit board keeps melting and thus unsoldering the conductor.
  • a spring clip which has a clamping device.
  • the spring clip can be clamped onto a surge arrester by means of the clamping device.
  • the spring clip has at least one spring arm.
  • the spring clip has a thermal protection device which is attached to the inside of the spring arm.
  • the protective device also contains a fusible element.
  • the spring clip including the protective device can only be fitted after the surge arrester has been soldered onto the printed circuit board.
  • the assembly can be carried out from one side of the surge arrester, for example on the side of the surge arrester facing away from the printed circuit board. Since, therefore, the surge arrester is already soldered at the time of assembly and, consequently, the melting of the solder for the surge arrester no longer occurs, temperatures can be used for the fusible element in particular low-melting materials. The risk of unsoldering the surge arrester, which is provided with the spring clip, is thereby reduced.
  • a fusible element whose melting temperature is less than 210 ° C.
  • Such a fusible element has the advantage that its melting temperature is lower than the temperature between 210 and 280 ° C. usually used in wave soldering and reflow soldering. This ensures a high level of safety for triggering the thermal protection device even at relatively low temperatures.
  • the thermal protection device can also contain an insulating element which is an insulator when the surge arrester is operating. Together with the spring arm and the fusible element, it forms an electrical series connection.
  • the insulating element ensures that in normal operation no electrical current can flow between two electrodes of the surge arrester via the spring clip, as a result of which the spring clip or spring arm is electrically ineffective in normal operation.
  • the spring arm can also be provided with a contact element which extends inwards from the spring arm and whose length is greater than the thickness of the insulating element.
  • a gripping element for gripping the spring arm can be arranged on a spring arm.
  • two spring arms lying opposite one another are arranged on a spring base and that two spring legs lying opposite one another are arranged on the spring base between the spring arms for clamping the spring clip onto a surge arrester.
  • the spring clip can be clamped on the center electrode of a three-electrode arrester in a simple manner, whereby the required electrical contact between the spring arms and the center electrode of the surge arrester can be achieved at the same time.
  • the protective device can be fastened to the spring arm by means of a fastening element.
  • the protective device itself can be provided as a separate preassembled module that can be attached to the spring clip simply and without great effort using a special fastening element.
  • the protective device can be connected to the spring arm by soldering, gluing or also by riveting.
  • An electrically conductive adhesive is particularly suitable for the adhesive.
  • soldering it is contemplated to use a soft solder whose melting temperature is lower than the melting temperature of the fusible element. This has the advantage that when the protective device is soldered to the spring clip, the fusible element no longer melts and thus maintains its external shape.
  • the melting temperature of such a soft solder can be, for example, 130 ° C.
  • the melting temperature of the fusible element is preferably approximately 200 ° C.
  • the insulating element can be connected to the fusible element by soldering.
  • a solder is preferably used, the melting temperature of which is lower than the melting temperature of the fusible element.
  • the insulating element can, for example, be a molded plastic part.
  • a varistor as the insulating element, in particular in order to achieve a fine protection function on the surge arrester. It is only necessary to ensure that the varistor acts as a variable resistor at the operating voltage of the surge arrester.
  • two spring arms lying opposite one another can be provided on a common spring base and a protective device can be fastened on the inside of each spring arm.
  • Such a spring clip has the advantage that it is particularly suitable for use with three-electrode surge arresters.
  • An arrangement of a surge arrester is also specified, a spring clip in accordance with the above description being provided in addition to a surge arrester with at least one outer electrode.
  • the surge arrester is soldered onto a circuit board.
  • the spring clip is clamped onto the surge arrester.
  • a spring arm presses a thermal protection device against an outer electrode of the surge arrester.
  • Such an arrangement of a surge arrester has the advantage that a very low-melting, fusible element can be used for the protective device, since a subsequent mounting of the protective device on the surge arrester is possible due to the spring clip.
  • the surge arrester having two outer electrodes.
  • the surge arrester has a spring clip, as described above and how it is suitable for a three-electrode surge arrester.
  • the surge arrester is soldered onto a circuit board.
  • the spring clip has two spring arms located opposite one another. Each spring arm presses a protective device against an outer electrode of the surge arrester.
  • an arrangement of a surge arrester is specified in which the surge arrester is soldered onto the circuit board by means of a solder, the melting temperature of which is greater than the melting temperature of the fusible element.
  • a method for producing an arrangement of a surge arrester is specified, the surge arrester being soldered to a printed circuit board in a first step.
  • the spring clip is clamped onto the surge arrester.
  • Figure 1 shows an example of an arrangement of a surge arrester in a schematic cross section.
  • Figure 2 shows an example of a spring clip with a surge arrester in a schematic cross section.
  • FIG. 3 shows the spring clip from FIG. 2 with a clamping device and with two spring arms.
  • Figure 4 shows the spring clip of Figure 3 in section A-A.
  • Figures 5, 6, 7, 8 show examples of further spring clips with surge arrester each in a schematic cross section.
  • Figure 1 shows a two-electrode surge arrester 2, which is attached to a circuit board 18.
  • the attachment is carried out by means of the outer electrodes 15, 16 which are soldered onto the printed circuit board 18.
  • One of the outer electrodes 16 has a flat edge in order to secure the surge arrester 2 during rolling before it rolls away.
  • a spring clip 17 is also provided, which has a first spring arm 3 and has a further spring arm 10.
  • the two spring arms 3, 10 form the clamping device 1, by means of which the spring clip 17 is mounted on the surge arrester 2.
  • a thermal protection device 4 is fastened to the spring arm 3 by means of a fastening element 13.
  • the thermal protection device 4 has a fusible element 5 and an insulating element 6. Meltable element 5 and insulating element 6 are connected to one another by soldering.
  • the thermal protection device 4 is also connected to the fastening element 13 by soldering.
  • the fastening element 13 is plugged onto the spring arm (see also FIG. 2).
  • a contact element 7 is provided, the length L of which is greater than the thickness d of the insulating element 6.
  • a gripping element 8 is provided which can be gripped by means of a tool and which serves to spread the spring arms 3, 10 apart when mounted on the surge arrester 2.
  • FIG. 2 shows a surge arrester 2 with external electrodes 15, 16.
  • a central electrode 19 is provided.
  • a spring clip 17 has a spring base 9.
  • a first spring leg 11 is arranged, which is formed in two parts and which is clamped onto the surge arrester 2 in the middle section thereof.
  • Spring arms 3, 10 are also provided, each pressing a thermal protection device 4, 14 against an outer electrode 15, 16, respectively.
  • the insulating element 6 can be a varistor or a plastic molded part.
  • the fastening element 13 consists of a conductive, metallic material, preferably of brass.
  • the fastening element 13 has a circumferential recess 20 for fastening in an assembly slot 22 (see FIG. 4) of the spring arm 3, 10 serves.
  • the fastening element 13 can be made from tubular material or also from solid material.
  • both the insulating element 6, which can be a varistor, and the fastening element 13 have a galvanic coating.
  • the insulating element 6, designed as a varistor, is preferably additionally silver-plated.
  • the fastening element 13 is preferably tinned or coated with a tin alloy. Insulating element 6 and / or fusible element can be provided with a bore 31 to accommodate any excess soft solder that may occur.
  • the elements fastening element 13, insulating element 6 and fusible element 5 are soldered together.
  • the fusible element 5 is in this as
  • Soft solder disc executed.
  • the soldering is carried out by means of a soft solder, the melting temperature of which is preferably 130 ° C. and is in any case lower than the melting temperature of the fusible element 5.
  • the melting temperature of the fusible element 5 is preferably 190-198 ° C. and should in any case be chosen such that at Overloading of the short circuit mediated by the spring clip triggers clearly from a printed circuit board before the surge arrester 2 is unsoldered.
  • the fastening element 13, the insulating element 6 and the fusible element 5 are in an electrical series connection.
  • the insulating element 6 is arranged between the fastening element 13 and the fusible element 5.
  • a different sequence of fusible element 5 and insulating element 6 can also be selected.
  • the fusible element 5 contacts the outer electrode 15, 16.
  • the outer electrode 15 can either be provided without, as shown in FIG. 2, or, as shown in FIG. 5, with an additional contact stud 25.
  • the pre-soldered assembly with fastening element 13, insulating element 6 and fusible element 5 is then mounted with the fastening element 13 in an assembly slot 22 (cf. FIG. 4) of the spring arm 3.
  • the spring clip 17 consists of a spring material, preferably copper beryllium. In order to achieve low contact and contact resistances and to improve the solderability, it is advantageous if the spring clip 17 has a galvanic coating, preferably made of tin or a tin alloy. 4 is the mounting slot 22 with one or two
  • the spreading of the spring arm 3 can additionally be supported by a slot 23.
  • the fastening element 13 has a circumferential recess 20, by means of which it can be fastened in the assembly slot 22.
  • the spring clip 17 After fastening the fastening element 13 and after soldering the overvoltage arrester 2 onto a printed circuit board, the spring clip 17 can be gripped and spread out on en gripping elements 8 with the aid of a simple assembly tool.
  • the gripping elements 8 have the advantage that both the insulating element 6 and the fusible element 5 are mechanically protected during the assembly of the spring clip 17 on the already soldered surge arrester 2.
  • the center electrode 19 of the surge arrester 2 can serve as a guide and electrical contact element. For this purpose, the center electrode 19 is guided into the slot arranged between the two parts of the spring legs 11, 12.
  • the outer diameter of the outer electrodes 15, 16 is the same or somewhat Larger than the diameter of the directly adjacent part of the surge arrester 2. This ensures good solderability by wave soldering or reflow soldering on the circuit board.
  • the outer electrodes 15, 16 can be round or square.
  • the outer electrodes 15, 16 can be shaped square to prevent the surge arrester 2 from rolling away from the printed circuit board.
  • Protective devices 4, 14 are selected so that a sufficient air gap 21 remains between contact element 7 and outer electrode 15, 16. It can also be seen in FIG. 2 that the spring legs 11, 12 do not protrude beyond the outer dimensions of the surge arrester 2. This is the only way to securely clamp the spring clip 17 even after the surge arrester 2 has been soldered onto a printed circuit board.
  • FIG. 3 shows the spring clip 17 from FIG. 2 with the gripping elements 8 and the contact elements 7.
  • FIG. 4 shows the spring clip 17 from FIG. 2.
  • the width B of the spring base 9 is somewhat larger than the diameter D of the thermal protection device 4.
  • the thermal protection device 4 is mechanically protected during assembly processes (see also FIG. 2).
  • FIG. 5 shows a spring clip 17 with a surge arrester 2 according to FIG. 2, but the outer electrodes 15, 16 are provided with a contact plug 25.
  • the contact socket 25 can advantageously protrude the outer plane of the outer electrodes 15, 16 by a few tenths of a millimeter.
  • FIG. 6 shows a spring clip 17 with a surge arrester 2 corresponding to FIG. 2.
  • the fastening element 13 is a molded plastic part which has a recess 26. With the aid of this recess 26, the fastening element 13 can be pushed onto the spring arm 3, 10.
  • the fastening element 13 also has a spring element 29, into which the thermal protection device 4, 14 is inserted.
  • the fastening element 13 also has a hole 27 through which a contact piece 28 of the spring arm 3, 10 engages and which serves to secure the fastening of the fastening element 13 on the spring arm 3, 10.
  • the insulating element 6 is inserted into the fastening element 13.
  • FIG. 7 shows a spring clip 17 with a surge arrester 2 corresponding to FIG. 2.
  • no fastening element 13 is provided.
  • the spring arm 3, 10 the fusible element 5 and the insulating element 6 are soldered directly to one another.
  • the soldering is carried out with low-melting solder with a melting temperature of preferably about 130 ° C. It is possible to interchange the position of the fusible element 5 and the insulating element 6.
  • the fusible element 5 is designed as a molded part which has an elevation 30. This elevation 30 engages in a hole in the spring arm 3, 10 and can be riveted there.
  • the gripping elements 8 are also missing in FIG. 8. Rather, only the contact elements 7 are provided. The contact tiata 7 can also be used as gripping elements.
  • the soft soldering described can be replaced by adhesive bonding using a conductive adhesive, for example a silver adhesive.
  • a fine protection function of the surge arrester can be dispensed with and consequently the insulating element 6 is not designed as a varistor but as a simple insulator, for example a plastic disk.
  • This plastic disc can be glued to the fusible element 5 with adhesive.
  • the plastic disc can also be glued directly to the spring arm 3.
  • the plastic pane can be provided with solderable layers on the circular surfaces, which makes it possible to soft-solder the thermal protection device 4, 14.
  • the provision of a simple insulator as an insulating element 6 instead of a varistor has the advantage that the same spring clip 17 can be used for the two embodiments with and without a fine protection function of the surge arrester, and therefore no further components / modifications are necessary.
  • both the insulating element 6 and the fusible element 5 can be made of plastic.
  • the present invention is not limited to three-electrode arresters but can be used for any conductor.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Federbügel (17) mit einer Klemmvorrichtung (1) mittels der der Federbügel (17) von einer Seite eines Überspannungsableiters (2) auf diesen aufgeklemmt werden kann, mit wenigstens einem Federarm (3), mit einer thermischen Schutzvorrichtung (4), die an der Innenseite des Federarms (3) befestigt ist und das ein schmelzbares Element (5) enthält. Durch das Befestigen der thermischen Schutzvorrichtung (4) am Federbügel (17) kann für das schmelzbare Element (5) ein niedriger Schmelzpunkt gewählt werden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Anordnung eines Überspannungsableiters (2) mit dem Federbügel (17). Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Anordnung.

Description

Beschreibung
Federbügel, Uberspannungsableiter mit dem Federbügel und Anordnung eines Uberspannungsableiters
Die Erfindung beschreibt einen Federbügel zum Klemmen auf einen Uberspannungsableiter. Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung des Uberspannungsableiters mit dem Federbügel . Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstel- lung der Anordnung.
Aus der Druckschrift US 5,388,023 sind Uberspannungsableiter der eingangs genannten Art bekannt, bei denen ein Kurzschlußbügel vorgesehen ist, der an der Mittelelektrode des Über- spannungsableiters befestigt ist. Zwischen jeweils einem Federarm des Kurzschlußbügels und jeweils einer Außenelektrode des Uberspannungsableiters ist ein schmelzbares Element und ein Varistor eingeklemmt. Nach Zusammenbau des Uberspannungsableiters, der Feder, des schmelzbaren Elements und des Vari- stors wird der Uberspannungsableiter der entsprechenden Anwendung zugeführt und dazu beispielsweise in eine Leiterplatte eingelötet .
Das schmelzbare Element dient dabei als Schmelzsicherung, um den Uberspannungsableiter im Fehlerfall vor Überhitzung zu Schützen. Der bekannte Uberspannungsableiter hat den Nachteil, daß durch die Schmelzsicherung zwar eine Überhitzung des Uberspannungsableiters und somit das Entstehen von Feuer wirksam verhindert werden kann, jedoch die Gefahr besteht, daß die zum Schmelzen der Schmelzsicherung benötigte Wärmeenergie ausreicht, um das Lot, das den Abieiter auf der Leiterplatte hält, aufzuschmelzen und den Abieiter somit auszulöten.
Zur Lösung dieses Problems wäre es erforderlich, Schmelzsicherungen mit einem sehr niedrigen Schmelzpunkt in den Uberspannungsableiter einzubauen. Dies ist jedoch bei dem bekann- ten Uberspannungsableiter nicht möglich, da sehr niedrig schmelzende Schmelzsicherungen den Lötvorgang des Abieiters auf der Leiterplatte nicht aushalten.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Federbügel zur Verwendung an einem Uberspannungsableiter anzugeben, der es erlaubt, schmelzbare Elemente mit einer geringen Schmelztemperatur zu verwenden. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung eines Uberspannungsableiters anzugeben, wobei der Uberspannungsableiter vor schnellem Auslöten gesichert ist. Es ist darüber hinaus eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung anzugeben.
Diese Aufgaben werden gelöst durch einen Federbügel nach Pa- tentanspruch 1, durch eine Anordnung eines Uberspannungsableiters nach Patentanspruch 12 bzw. nach Patentanspruch 13 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung der Anordnung nach Patentanspruch 16. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Federbügels bzw. der Überspannungsableiteranordnung sind den weite- ren Patentansprüchen zu entnehmen.
Es wird ein Federbügel angegeben, der eine Klemmvorrichtung aufweist. Mittels der Klemmvorrichtung kann der Federbügel auf einen Uberspannungsableiter aufgeklemmt werden. Darüber hinaus weist der Federbügel wenigstens einen Federarm auf. Darüber hinaus weist der Federbügel eine thermische Schutzvorrichtung auf, die an der Innenseite des Federarms befestigt ist. Darüber hinaus enthält die Schutzvorrichtung ein schmelzbares Element.
Ein Vorteil ergibt sich aus der Vormontage von Federbügel und Schutzvorrichtung vor thermischer Überlast. Dadurch gelingt es, den Federbügel inklusive Schutzvorrichtung erst dann zu montieren, nachdem der Uberspannungsableiter auf der Leiter- platte aufgelötet ist. Die Montage kann von einer Seite des Uberspannungsableiters her, zum Beispiel auf der der Leiterplatte abgewandten Seite des Uberspannungsableiters erfolgen. Da also der Uberspannungsableiter zum Zeitpunkt der Montage bereits festgelötet ist und mithin keine das Lot zum Festlöten des Uberspannungsableiters aufschmelzende Temperaturen mehr auftreten, können für das schmelzbare Element insbeson- dere niedrigschmelzende Materialien verwendet werden. Die Gefahr des Auslötens des Uberspannungsableiters, der mit dem Federbügel versehen ist, wird dadurch vermindert.
Es kommt beispielsweise in Betracht, ein Schmelzbares Element zu verwenden, dessen Schmelztemperatur kleiner als 210°C ist. Ein solches schmelzbares Element hat den Vorteil, daß seine Schmelztemperatur kleiner ist als die üblicherweise beim Schwallbadlöten und Reflowlöten verwendete Temperatur zwischen 210 und 280°C. Dadurch wird eine hohe Sicherheit für das Auslösen der thermischen Schutzvorrichtung bereits bei relativ niedrigen Temperaturen gewährleistet.
Die thermische Schutzvorrichtung kann darüber hinaus ein Isolierelement enthalten, das bei der Betriebsspannung des Über- spannungsableiters ein Isolator ist. Es bildet zusammen mit dem Federarm und dem schmelzbaren Element eine elektrische Reihenschaltung.
Durch das Isolierelement wird erreicht, daß im Normalbe- triebsfall über den Federbügel kein elektrischer Strom zwischen zwei Elektroden des Uberspannungsableiters fließen kann, wodurch im Normalbetriebsfall der Federbügel bzw. der Federarm elektrisch unwirksam sind.
Der Federarm kann darüber hinaus mit einem Kontaktelement versehen sein, das sich vom Federarm aus nach Innen erstreckt und dessen Länge größer ist als die Dicke des Isolierelements .
Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß beim Schmelzen des
Schmelzbaren Elements ein sicherer Kontakt zwischen dem Fe- derarm des Federbügels und einer Außenelektrode des Uberspannungsableiters hergestellt werden kann.
An einem Federarm kann ein Greifelement zum Greifen des Fe- derarms angeordnet sein.
Daraus resultiert der Vorteil, daß der Federarm beim Aufklemmen des Federbügels auf den Uberspannungsableiter nach außen gedrückt werden und somit ein leichtes Aufklemmen des Feder- bügeis erfolgen kann.
Insbesondere zur Anwendung bei einem Drei-Elektroden-Ableiter kann es vorgesehen sein, daß an einer Federbasis zwei einander gegenüberliegende Federarme angeordnet sind und daß an der Federbasis zwischen den Federarmen zwei einander gegenüberliegende Federschenkel zum Aufklemmen des Federbügels auf einen Uberspannungsableiter angeordnet sind.
Ein solcher Federbügel hat den Vorteil, daß die Funktion Auf- klemmen des Federbügels auf den Uberspannungsableiter und die
Funktion der Federarme im Rahmen der thermischen Schutzvorrichtung voneinander getrennt sind. Dadurch wird eine erhöhte Betriebssicherheit erzielt . Darüber hinaus kann auf einfache Art und Weise der Federbügel auf der Mittelelektrode eines Drei-Elektroden-Ableiters aufgeklemmt werden, wodurch gleichzeitig die erforderliche elektrische Kontaktierung zwischen den Federarmen und der Mittelelektrode des Uberspannungsableiters erreicht werden kann.
Des weiteren kann die Schutzvorrichtung mittels eines Befestigungselements an dem Federarm befestigt sein.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß die Schutzvorrichtung selbst als eigenes vormontiertes Modul bereitgestellt werden kann, das mittels eines speziellen Befestigungselements einfach und ohne großen Aufwand an dem Federbügel befestigt werden kann. In einer anderen Ausführungsform kann die Schutzvorrichtung mit dem Federarm durch Löten, Kleben oder auch durch Nieten verbunden sein.
Für das Kleben kommt insbesondere ein elektrisch leitfähiger Kleber in Betracht. Für das Löten kommt es in Betracht, ein Weichlot zu verwenden, dessen Schmelztemperatur kleiner ist als die Schmelztemperatur des schmelzbaren Elements. Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß beim Verlöten der Schutzvorrichtung mit dem Federbügel das schmelzbare Element nicht mehr aufschmilzt und somit seine äußere Form beibehält.
Die Schmelztemperatur eines solchen Weichlotes kann bei- spielsweise 130°C betragen. Vorzugsweise beträgt die Schmelztemperatur des schmelzbaren Elements zirka 200 °C.
Es kann das Isolierelement mit dem schmelzbaren Element durch Löten verbunden sein. Auch in diesem Fall wird vorzugsweise ein Lot verwendet, dessen Schmelztemperatur kleiner ist als die Schmelztemperatur des schmelzbaren Elements.
Das Isolierelement kann beispielsweise ein Kunststoff-Formteil sein. Es kommt aber auch in Betracht, insbesondere um eine Feinschutzfunktion am Uberspannungsableiter zu erreichen, als Isolierelement einen Varistor zu verwenden. Dabei ist lediglich darauf zu achten, daß der Varistor bei der Betriebsspannung des Uberspannungsableiters als veränderbarer Widerstand wirkt . Es können darüber hinaus bei einem Federbü- gel an einer gemeinsamen Federbasis zwei gegenüber liegende Federarme vorgesehen sein und auf der Innenseite eines jeden Federarms eine Schutzvorrichtung befestigt sein.
Ein solcher Federbügel hat den Vorteil, daß er insbesondere für die Verwendung bei Drei-Elektroden-Überspannungsableitern geeignet ist. Es wird darüber hinaus eine Anordnung eines Uberspannungsableiters angegeben, wobei neben einem Uberspannungsableiter mit wenigstens einer Außenelektrode ein Federbügel gemäß der obigen Beschreibung vorgesehen ist. Der Uberspannungsableiter ist auf einer Leiterplatte aufgelötet. Der Federbügel ist auf den Uberspannungsableiter aufgeklemmt. Ein Federarm drückt eine thermische Schutzvorrichtung gegen eine Außenelektrode des Uberspannungsableiters .
Eine solcher Anordnung eines Uberspannungsableiters hat den Vorteil, daß für die Schutzvorrichtung ein sehr niedrigschmelzendes schmelzbares Element verwendet werden kann, da aufgrund des Federbügels eine nachträgliche Montage der Schutzvorrichtung an den Uberspannungsableiter möglich ist.
Es wird darüber hinaus eine Anordnung eines Uberspannungsableiters angegeben, wobei der Uberspannungsableiter zwei Außenelektroden aufweist. Darüber hinaus weist der Uberspannungsableiter einen Federbügel auf, wie er weiter oben be- schrieben wurde und wie er für einen Drei-Elektroden-Über- spannungsableiter geeignet ist. Der Uberspannungsableiter ist auf einer Leiterplatte aufgelötet. Der Federbügel weist zwei einander gegenüberliegende Federarme auf. Jeder Federarm drückt eine Schutzvorrichtung gegen eine Außenelektrode des Uberspannungsableiters.
Darüber hinaus wird eine Anordnung eines Uberspannungsableiters angegeben, bei der der Uberspannungsableiter mittels eines Lotes auf die Leiterplatte gelötet ist, dessen Schmelz- temperatur größer ist als die Schmelztemperatur des schmelzbaren Elementes.
Es wird darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung ener Anordnung eines Uberspannungsableiters angegeben, wobei in ei- nem ersten Schritt der Uberspannungsableiter auf eine Leiterplatte gelötet wird. In einem darauf folgenden Schritt wird der Federbügel auf den Uberspannungsableiter geklemmt . Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß für das schmelzbare Element des Federbügels ein schmelzbares Element mit einer geringen Schmelztemperatur verwendet werden kann, da das Auf- klemmen des Federbügels und mithin das Anbringen des schmelzbaren Elementes auf den Uberspannungsableiter erst nach dem Festlöten des Uberspannungsableiters auf der Leiterplatte erfolgt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und in den zugehörigen Figuren näher erläutert .
Figur 1 zeigt beispielhaft eine Anordnung eines Uberspannungsableiters in einem schematischen Querschnitt .
Figur 2 zeigt beispielhaft einen Federbügel mit einem Uberspannungsableiter in einem schematischen Querschnitt .
Figur 3 zeigt den Federbügel aus Figur 2 mit Klemmvorrichtung und mit zwei Federarmen.
Figur 4 zeigt den Federbügel aus Figur 3 im Schnitt A-A.
Die Figuren 5, 6, 7, 8 zeigen beispielhaft weitere Federbügel mit Uberspannungsableiter jeweils in einem schematischen Querschnitt .
Für alle Figuren gilt, daß gleiche Bezugszeichen aneinander entsprechende Elemente bezeichnen.
Figur 1 zeigt einen Zwei-Elektroden-Überspannungsableiter 2, der auf einer Leiterplatte 18 befestigt ist. Die Befestigung erfolgt mittels der Außenelektroden 15, 16, die auf die Leiterplatte 18 gelötet sind. Eine der Außenelektroden 16 weist dabei eine flache Kante auf, um den Uberspannungsableiter 2 während des Lötens vor dem Wegrollen zu sichern. Es ist ferner ein Federbügel 17 vorgesehen, der einen ersten Federarm 3 und einen weiteren Federarm 10 aufweist. Die beiden Federarme 3, 10 bilden die Klemmvorrichtung 1, mittels derer der Federbügel 17 auf den Uberspannungsableiter 2 montiert wird. Am Federarm 3 ist mittels eines Befestigungselements 13 eine thermische Schutzvorrichtung 4 befestigt. Die thermische Schutzvorrichtung 4 weist dabei ein schmelzbares Element 5 sowie ein Isolierelement 6 auf. Schmelzbares Element 5 und Isolierelement 6 sind durch Löten miteinander verbunden. Ebenfalls ist die thermische Schutzvorrichtung 4 mit dem Be- festigungselement 13 durch Löten verbunden. Das Befestigungselement 13 ist auf den Federarm gesteckt (vergleiche auch Figur 2) . Es ist ein Kontaktelement 7 vorgesehen, dessen Länge L größer ist als die Dicke d des Isolierelementes 6. Bei Aufschmelzen des schmelzbaren Elements 5 wird somit sicherge- stellt, daß über das Kontaktelement 7 ein elektrischer Kontakt zwischen dem Federarm 3 und der Außenelektrode 16 hergestellt werden kann. Es ist darüber hinaus ein Greifelement 8 vorgesehen, das mittels eines Werkzeugs gegriffen werden kann und das dazu dient, die Federarme 3, 10 bei der Montage auf den Uberspannungsableiter 2 auseinander zu spreizen.
Figur 2 zeigt einen Uberspannungsableiter 2 mit Außenelektroden 15, 16. Darüber hinaus ist eine Mittelelektrode 19 vorgesehen. Ein Federbügel 17 weist eine Federbasis 9 auf. An der Federbasis 9 ist ein erster Federschenkel 11 angeordnet, der zweiteilig ausgebildet ist und der im mittleren Abschnitt des Uberspannungsableiters 2 auf diesen aufgeklemmt ist . Es sind darüber hinaus Federarme 3, 10, vorgesehen, die jeweils eine thermische Schutzvorrichtung 4, 14 gegen jeweils eine Außene- lektrode 15, 16 drücken. Die thermischen Schutzvorrichtungen
4 sind jeweils zusammengesetzt aus schmelzbarem Element 5 sowie Isolierelement 6. Das Isolierelement 6 kann ein Varistor oder auch ein Kunststoff-Formteil sein. Das Befestigungselement 13 besteht aus einem leitfähigen, metallischen Werk- Stoff, vorzugsweise aus Messing. Das Befestigungselement 13 weist einen umlaufenden Einstich 20 auf, der zur Befestigung in einem Montageschlitz 22 (vergleiche Figur 4) des Federarms 3, 10 dient. Das Befestigungselement 13 kann aus Rohrmaterial oder auch aus Vollmaterial gefertigt sein. Zur Verbesserung der Lötbarkeit weisen sowohl das Isolierelement 6, das ein Varistor sein kann und das Befestigungselement 13 eine galva- nische Beschichtung auf. Vorzugsweise ist das als Varistor ausgeführte Isolierelement 6 noch zusätzlich versilbert. Vorzugsweise ist das Befestigungselement 13 verzinnt oder mit einer Zinnlegierung beschichtet . Zur Aufnahme von eventuell auftretendem überschüssigem Weichlot können Isolierelement 6und/oder schmelzbares Element mit einer Bohrung 31 versehen werden.
In einem ersten Schritt werden die Elemente Befestigungselement 13, Isolierelement 6 und schmelzbares Element 5 zusammen gelötet. Das schmelzbare Element 5 ist in diesem als
Weichlotscheibe ausgeführt. Das Verlöten erfolgt mittels eines Weichlots, dessen Schmelztemperatur vorzugsweise 130°C beträgt und auf jeden Fall kleiner ist als die Schmelztemperatur des schmelzbaren Elements 5. Die Schmelztemperatur des schmelzbaren Elements 5 beträgt vorzugsweise 190 - 198°C und sollte jedenfalls so gewählt sein, daß bei Überlastung der durch den Federbügel vermittelte Kurzschluß deutlich vor dem Auslöten des Uberspannungsableiters 2 aus einer Leiterplatte auslöst. Das Befestigungselement 13, das Isolierelement 6 und das schmelzbare Element 5 befinden sich in einer elektrischen Reihenschaltung .
Das Isolierelement 6 ist zwischen dem Befestigungselement 13 und dem schmelzbaren Element 5 angeordnet. Es kann aber auch eine andere Reihenfolge von schmelzbarem Element 5 und Isolierelement 6 gewählt sein. Im vorliegenden Fall kontaktiert das schmelzbare Element 5 die Außenelektrode 15, 16. Die Außenelektrode 15 kann entweder, wie in Figur 2 dargestellt ohne, oder aber, wie in Figur 5 dargestellt, mit einem zusätz- liehen Kontaktbutzen 25 versehen sein. Die vorgelötete Baugruppe mit Befestigungselement 13, Isolierelement 6 und schmelzbarem Element 5 wird anschließend mit dem Befestigungselement 13 in einen Montageschlitz 22 (vergleiche Figur 4) des Federarms 3 montiert. Der Federbügel 17 besteht aus einem Federwerkstoff, vorzugsweise Kupfer- Beryllium. Um kleine Übergangs- und Kontaktwiderstände zu erzielen und zur Verbesserung der Lötbarkeit ist es vorteilhaft, wenn der Federbügel 17 eine galvanische Beschichtung, vorzugsweise aus Zinn oder einer Zinnlegierung aufweist. Ge- maß Figur 4 ist der Montageschlitz 22 mit einem oder zwei
Vorsprüngen 24 versehen, die das Herausrutschen des Befestigungselementes 13 verhindern sollen. Das Aufspreizen des Federarms 3 kann zusätzlich noch durch einen Schlitz 23 unterstützt werden. Das Befestigungselement 13 weist einen umlau- fenden Einstich 20 auf, mittels dessen es in den Montageschlitz 22 befestigt werden kann.
Nach Befestigen des Befestigungselements 13 und nach Löten des Uberspannungsableiters 2 auf eine Leiterplatte kann der Federbügel 17 mit Hilfe eines einfachen Montagewerkzeugs an en Greifelementen 8 gefaßt und aufgespreizt. Die Greifelemen- te 8 haben den Vorteil, daß sowohl das Isolierelement 6 als auch das schmelzbare Element 5 während der Montage des Federbügels 17 auf den bereits gelöteten Uberspannungsableiter 2 mechanisch geschützt sind. Es ist jedoch auch denkbar, sämtliche Ausführungsbeispiele ohne das Greifelement 8 auszuführen.
Nach dem Aufspreizen des Federbügels 17 wird dieser mit den Federschenkeln 11, 12 (vergleiche auch Figur 4) durch Aufschieben von einer Seite des Abieiters 2 über den Mittelabschnitt des Uberspannungsableiters 2 geklemmt . Dabei kann die Mittelelektrode 19 des Uberspannungsableiters 2 als Führungsund elektrisches Kontaktelement dienen. Die Mittelelektrode 19 wird dazu in den zwischen den beiden Teilen der Federschenkel 11, 12 angeordneten Schlitz geführt. Der äußere Durchmesser der Außenelektroden 15, 16 ist gleich oder etwas größer als der Durchmesser des direkt daran angrenzenden Teils des Uberspannungsableiters 2. Dadurch kann eine gute Lδtbarkeit durch Schwallbadlöten oder Reflowlöten auf der Leiterplatte gewährleistet werden. Die Außenelektroden 15, 16 können rund oder auch quadratisch ausgeformt sein. Durch ein quadratisches Ausformen der Außenelektroden 15, 16 kann das Wegrollen des Uberspannungsableiters 2 von der Leiterplatte verhindert werden.
Die geometrischen Abmessungen von Kontaktelement 7 und
Schutzvorrichtung 4, 14 sind so gewählt, daß ein ausreichender Luftspalt 21 zwischen Kontaktelement 7 und Außenelektrode 15, 16 verbleibt. Zudem ist in Figur 2 zu erkennen, daß die Federschenkel 11, 12 die Außenabmessungen des Überspannungs- ableiters 2 nicht überragen. Nur dadurch ist es möglich, den Federbügel 17 auch nach dem Festlöten des Uberspannungsableiters 2 auf einer Leiterplatte noch sicher aufzuklemmen.
Die elektrische und mechanische Verbindung der Federarme 3, 10 mit der Mittelelektrode 19 erfolgt über die Federbasis 9.
Figur 3 zeigt den Federbügel 17 aus Figur 2 mit den Greifelementen 8 sowie den Kontaktelementen 7.
Figur 4 zeigt den Federbügel 17 aus Figur 2. Die Breite B der Federbasis 9 ist etwas größer als der Durchmesser D der thermischen Schutzvorrichtung 4. Dadurch ist die thermische Schutzvorrichtung 4 bei Montageprozessen mechanisch geschützt (vergleiche auch Figur 2) .
Figur 5 zeigt einen Federbügel 17 mit einem Uberspannungsableiter 2 gemäß Figur 2, wobei jedoch die Außenelektroden 15, 16 mit einem Kontaktbutzen 25 versehen sind. Der Kontaktbut- zen 25 kann vorteilhaf erweise die äußere Ebene der Außene- lektroden 15, 16 um wenige Zehntel Millimeter überragen. Durch die Federkraft der Federarme 3, 10, die über das schmelzbare Element 5 und das Isolierelement 6 auf den Kon- taktbutzen 25 übertragen wird, entsteht eine hohe Kontaktkraft, die dauerhaft erzeugt wird und die die sichere Übertragung hoher elektrischer Ströme gewährleistet. Es kann eine plane oder auch eine konvex geformte Außenelektrode 15, 16 eingesetzt werden. Die plane oder konvexe Kontur kann durch eine Vertiefung unterbrochen sein.
Figur 6 zeigt einen Federbügel 17 mit einem Uberspannungsableiter 2 entsprechend Figur 2. Im Unterschied zu Figur 2 ist jedoch das Befestigungselement 13 ein Plastikformteil, das eine Ausnehmung 26 aufweist. Mit Hilfe dieser Ausnehmung 26 kann das Befestigungselement 13 auf den Federarm 3, 10 aufgeschoben werden. Das Befestigungselement 13 weist darüber hinaus ein Federelement 29 auf, in das die thermische Schutzvor- richtung 4, 14 eingesteckt ist. Das Befestigungselement 13 weist ferner ein Loch 27 auf, durch das ein Kontaktbutzen 28 des Federarms 3, 10 eingreift und das zur Sicherung der Befestigung des Befestigungselements 13 auf dem Federarm 3, 10 dient. Gemäß Figur 6 ist das Isolierelement 6 in das Befesti- gungselement 13 eingesteckt.
Figur 7 zeigt einen Federbügel 17 mit einem Uberspannungsableiter 2 entsprechend Figur 2. Im Unterschied zu Figur 2 ist kein Befestigungselement 13 vorgesehen. Vielmehr ist der Fe- derarm 3, 10, das schmelzbare Element 5 und das Isolierelement 6 direkt miteinander verlötet. Die Verlötung erfolgt mit niedrig schmelzendem Lot mit einer Schmelztemperatur von vorzugsweise zirka 130°C. Es ist möglich, die Position des schmelzbaren Elements 5 und Isolierelement 6 zu vertauschen.
Auch gemäß Figur 8 ist kein Befestigungselement 13 vorgesehen. Vielmehr ist das schmelzbare Element 5 als Formteil ausgestaltet, das eine Erhebung 30 aufweist. Diese Erhebung 30 greift in ein Loch im Federarm 3, 10 und kann dort angenietet werden. In Figur 8 fehlen auch die Greifelemente 8. Vielmehr sind lediglich die Kontaktelemente 7 vorgesehen. Die Kontak- telemente 7 können aber auch als Greifelemente verwendet werden.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann die beschriebene Weichlötung durch das Kleben mittels eines leitfähigen Klebers, beispielsweise eines Silberklebers, ersetzt werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann auf eine Fein- schutzfunktion des Uberspannungsableiters verzichtet werden und mithin das Isolierelement 6 nicht als Varistor sondern als einfacher Isolator, beispielsweise eine KunststoffScheibe ausgeführt sein. Diese KunststoffScheibe kann mit Klebstoff an das schmelzbare Element 5 angeklebt sein. Die Kunststoff- Scheibe kann aber auch direkt an den Federarm 3 angeklebt werden. Die KunststoffScheibe kann an den kreisförmigen Flächen mit lötfähigen Schichten versehen sein, was es ermöglicht, die thermische Schutzvorrichtung 4, 14 weichzulöten. Das Vorsehen eines einfachen Isolators als Isolierelement 6 anstelle eines Varistors hat den Vorteil, daß derselbe Feder- bügel 17 für die beiden Ausfuhrungsformem mit und ohne Feinschutzfunktion des Uberspannungsableiters verwendet werden kann, und somit keine weiteren Bauteile/Modifikationen notwendig sind.
Ebenso können in einer weiteren Ausfuhrungsform sowohl das Isolierelement 6 als auch das schmelzbare Element 5 aus Kunststoff hergestellt sein.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf Drei- Elektroden-Ableiter sondern kann für jeden beliebigen Abieiter verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Federbügel
- mit einer Klemmvorrichtung (1) , mittels der der Federbügel -- auf einen Uberspannungsableiter (2) aufgeklemmt werden kann,
- mit wenigstens einem Federarm (3, 10), und
- mit mindestens einer thermischen Schutzvorrichtung (4) , die an der Innenseite des Federarms (3, 10) befestigt ist und die ein schmelzbares Element (5) enthält.
2. Federbügel nach Anspruch 1, bei dem die Schmelztemperatur des schmelzbaren Elementes (5) kleiner als 210°C ist.
3. Federbügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schutzvorrichtung (4, 14) ein Isolierelement (6) enthält, das bei der Betriebsspannung des Uberspannungsableiters (2) ein Isolator ist, und das mit dem Federarm (3, 10) und dem schmelzbaren Element (5) eine elektrische Reihenschaltung bildet .
4. Federbügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- bei dem der Federarm (3, 10) mit einem Kontaktelement (7) versehen ist,
- das sich nach innen erstreckt und
- dessen Länge (L) größer ist als die Dicke (d) des Isolierelements (6) .
5. Federbügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Federarm (3, 10) mit einem Greifelement (8) zum Greifen des Federarms (3, 10) versehen ist.
6. Federbügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - bei dem zwei an einer Federbasis (9) befestigte, gegenüberliegende Federarme (3, 10) vorgesehen sind, und - bei dem an der Federbasis (9) zwischen den Federarmen (3, 10) zwei einander gegenüberliegende Federschenkel (11, 12) zum Aufklemmen des Federbügels auf einen Uberspannungsableiter (2) angeordnet sind.
7. Federbügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schutzvorrichtung (4) mittels eines Befestigungselementes (13) am Federarm (3, 10) befestigt ist.
8. Federbügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schutzvorrichtung (4) mit dem Federarm (3) durch Löten, Kleben oder Nieten verbunden ist.
9. Federbügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Isolierelement (6) mit dem schmelzbaren Element
(5) mittels eines Lotes verlötet ist, dessen Schmelztemperatur kleiner ist als die Schmelztemperatur des schmelzbaren Elementes (5) .
10. Federbügel nach einem der Ansprüche 3 bis 9, bei dem das Isolierelement (6) ein Varistor ist.
11. Federbügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- bei dem an einer gemeinsam Federbasis (9) zwei gegenüber- liegende Federarme (3, 10) vorgesehen sind, und
- bei dem auf der Innenseite eines jeden Federarms (3, 10) eine Schutzvorrichtung (4, 14) befestigt ist.
12. Federbügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das schmelzbare Element (5) oder das Isolierelement
(6) mit einer Bohrung (31) versehen ist.
13. Anordnung eines Uberspannungsableiters (2)
- mit wenigstens einer Außenelektrode (15, 16) , - mit einem Federbügel (17) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, - bei der der Überspannungsleiter (2) auf einer Leiterplatte
(18) aufgelötet ist,
- und bei dem ein Federarm (3, 10) eine thermische Schutzvorrichtung (4, 14) gegen eine Außenelektrode (15, 16) drückt.
14. Anordnung eines Uberspannungsableiters (2)
- mit zwei Außenelektroden (15, 16) ,
- mit einem Federbügel (17) nach Anspruch 11,
- bei der der Uberspannungsableiter (2) auf einer Leiterplat- te (18) aufgelötet ist,
- und bei der jeder Federarm (3, 10) eine Schutzvorrichtung
(4, 14) gegen einer Außenelektrode (15, 16) drückt.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, bei dem der Uberspannungsableiter (2) mittels eines Lotes auf die Leiterplatte (18) gelötet ist, dessen Schmelztemperatur größer ist als die Schmelztemperatur des schmelzbaren Elementes (5) .
16. Verfahren zur Herstellung der Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15 mit folgenden Schritten: a) Löten eines Uberspannungsableiters (2) auf eine Leiterplatte (18) , b) Klemmen des Federbügels (17) auf den Uberspannungsableiter (2) .
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