EP3417518A1 - Überspannungsschutzgerät - Google Patents

Überspannungsschutzgerät

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EP3417518A1
EP3417518A1 EP17706434.2A EP17706434A EP3417518A1 EP 3417518 A1 EP3417518 A1 EP 3417518A1 EP 17706434 A EP17706434 A EP 17706434A EP 3417518 A1 EP3417518 A1 EP 3417518A1
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EP
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overvoltage protection
üse
protection device
resistor
üsei
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EP17706434.2A
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Rainer Durth
Andrei Siegel
Steffen PFÖRTNER
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Phoenix Contact GmbH and Co KG
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Phoenix Contact GmbH and Co KG
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Publication date
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    • 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 relates to an overvoltage protection device.
  • So-called single-stage overvoltage protection devices have only a single overvoltage protection device, e.g. a gas-filled overvoltage arrester (GDT - gas discharge tube).
  • GDT - gas discharge tube This has a high Abieitconf, however, the level of protection is high, so that smaller overvoltages are not dissipated and can thus lead to damage to the actually protected electrical systems following.
  • TVS - Transient Voltage Suppressor TVS - Transient Voltage Suppressor
  • GDT - gas discharge tube gas-filled surge arrester
  • a TVS diode may have a drain capacity of a few 100 amps of pulse current while a gas-filled gas discharge tube (GDT) may have a drain capacity of a few kA.
  • GDT Gas-filled gas discharge tube
  • This combination is made possible by commutation resistors connected between the gas-filled gas discharge tube (GDT) and the TVS (Transient Voltage Suppressor) diode.
  • SMD resistors As commutation resistors, they are not sufficiently suitable for carrying higher powers without being thermally affected. In particular, these SMD resistors often have a high price and also show significant problems in stability under thermal or electrical stress.
  • FIG. 1 shows a first schematic circuit diagram of embodiments according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematized principle illustration of embodiments according to the invention
  • FIG. 1 shows a first schematic circuit diagram of embodiments according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematized principle illustration of embodiments according to the invention
  • FIG. 1 shows a first schematic circuit diagram of embodiments according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematized principle illustration of embodiments according to the invention
  • FIGS. 1 and 2 show an overvoltage protection device 1.
  • the overvoltage protection device 1 has a housing G, a first overvoltage protection device USE ! and a second
  • Overvoltage protection device USE 2 on
  • the first overvoltage protection device ÜSEi has a first terminal A ÜSEi and a second terminal A 2 -SEEi.
  • the second overvoltage protection device ÜSE 2 has a first terminal A ÜSE 2 and a second terminal A 2 -ÜSE 2 .
  • the first overvoltage protection device ÜSEi and the second overvoltage protection device ÜSE 2 are selected from a group comprising TVS diode, varistor, gas-filled surge arrester, spark gap.
  • the first overvoltage protection device ÜSEi and the second overvoltage protection device USE 2 are different, ie the first overvoltage protection device ÜSE !
  • a GDT is the second overvoltage protection device USE 2, for example, a varistor.
  • the respective first connections A are ÜSE ! the first overvoltage protection device ÜSE ! and A ÜSE 2 of the second overvoltage protection USE 2 and / or second terminals A 2 ⁇ SE 1; A 2 - ÜSE 2 connected via at least one resistor R.
  • a resistor R may be arranged between A ÜSEi and A ÜSE 2 .
  • a further resistor R of the same or different electrical size between A 2 -SESEi and A 2 -SEE 2 . To distinguish the latter resistor is shown dotted.
  • the resistor R is formed of an organic electrically conductive material.
  • Organic electrically conductive materials can be of different nature, e.g. have intrinsically conductive polymers, or be improved plastic materials by carbon black or other conductive materials in their conductivity.
  • polyaniline or polyaniline may be blended with admixtures of other inorganic materials, e.g. ZnO or other organic materials find use.
  • resistors can be more suitable
  • the presented circuit arrangement is multi-level. However, this multistage is not limited to two stages but may, as indicated in FIG. 1, also have 3 or more stages.
  • a TVS diode is listed as overvoltage protection USE 3 .
  • the side IN forms the unprotected side while the side OUT forms the protected side.
  • the resistor R may be formed in the housing G by an injection molding method, a poly-reaction, that is, a polymerization reaction, a polycondensation reaction, a polyaddition reaction, or a rapid prototyping method, without being limited thereto.
  • metallic moldings S which can be used with the invention.
  • These metallic moldings S are used for electrical contacting of the resistor R.
  • they Preferably, they have on the side which is to contact the resistor R, a large surface area, e.g. is given by a variety of gears. These gears may be surrounded during the manufacture of base material of the resistor R and form a contact around them.
  • the contact may also include a mechanical holding function.
  • a backup function may also be provided, so that, for example, at an inadmissible heating of an overvoltage protection device, which is connected to a metallic molding, this is separated.
  • the metallic moldings S can also be designed so that they make contact with the overvoltage protection device 1 to the outside, i. a device connection e.g. to a conductor L, provide.
  • the metallic molded parts S are part of a leadframe which is used during production and subsequently processed further, e.g. by separating and / or bending individual sections of a leadframe.
  • the base material of the resistors allows almost any structuring, which are essentially limited by the processing, nevertheless it may be useful for Feinjust réelle the properties of the resistors R later postpone.
  • This is possible, for example, by structuring. That is, after the resistor R is created, for example, as a result of a measurement, an increase in resistance may be desired. This can be achieved by targeted (structured) removal, eg by laser.
  • suitable structuring means are, for example, milling, grinding, stamping, embossing, chemical and / or physical etching. That is, in contrast to previous techniques, a real fine adjustment can now be made, so that the parameters can be set specifically. Thus even more precise overvoltage protection devices with further lowered protection levels can be made available.
  • a housing G is provided.
  • metallic moldings S for providing contacts e.g. introduced in the form of a leadframe.
  • one or more resistors R is introduced, wherein the resistance R is introduced between introduced metallic shaped parts (S),
  • Resistance value can also be monitored and specifically influenced during insertion.
  • a first overvoltage protection device ÜSEi and a second overvoltage protection device PTS 2 are introduced and / or connected to, said first overvoltage protection device ÜSEi and the second overvoltage protection device PTS 2 are selected from a group comprising TVS diode, varistor, gas-filled surge arrester, the spark gap, wherein the first overvoltage protection device USEi is different from the second overvoltage protection device USE 2.
  • the first overvoltage protection device ÜSE ! a first connection A ÜSE ! and a second connection A 2 -SEE ! and the second overvoltage protection device PTS 2 also has a first terminal A and a second terminal PTS 2 A 2 -ÜSE 2, wherein the respective first terminals A ⁇ ⁇ USE A ÜSE 2 and / or second ports A 2 -SEE ; A 2 -SEE 2 are connected via at least one corresponding resistor R.
  • the steps need not be provided in the order presented above.
  • the joining step comprises at least one step selected from the group comprising reflow soldering, laser soldering, wave soldering, selective soldering, welding, injection into suitably shaped receptacles.
  • a step of patterning the resistor (R) for resistive matching may be provided as previously described.
  • the structuring step may comprise at least one step selected from the group consisting of milling, grinding, laser cutting, stamping, embossing, etching.
  • resistors which can be connected by means of the resistors thus produced are not limited, so that e.g. virtually any resistance value needed in an electrical appliance is created by means of the present invention and coupled to respective building components, e.g. Displays or telecommunications devices can be connected.
  • individual molded parts S as well as already connected components such as overvoltage protection elements ÜSEi, ÜSE 2 , ÜSE 3 can be prefabricated as a leadframe. Such a lead frame can then be inserted into a housing G and possibly fixed there. Subsequently, the resistors R are introduced and removed the unnecessary parts of the lead frame.
  • resistors R made of conductive plastic are designed such that, in the case of a large areal extent, they connect the individual components ensure and thus the power management function, which otherwise take the tracks of the circuit board, can comply with.
  • a temperature-stable (reflow soldering suitable) housing G is provided that preferably already has contours for receiving the moldings S.
  • the molded parts S can have a plurality of strips (fingers) for increasing the effective contact area of the molded part S with the conductive plastic.
  • the invention By means of the invention, a better heat dissipation is achieved by larger area. As a result, a higher impulse capacity can be provided by a larger volume. In addition, can even be dispensed with a circuit board. Due to the simple construction, even high quantities are easily possible, so that a further cost reduction could be achieved. It is particularly advantageous that the invention is insensitive to mechanical stress in the longitudinal direction (bending), whereby the long-term stability increases.
  • the invention can also be found in components of the MCR technology (measuring control rules) use.
  • components ÜSE ⁇ ÜSE 2 , ÜSE 3 are kept suitable, wherein the components are already provided with moldings S and then the moldings S are encapsulated first on one side and then on the other side (eg by rotating the assembly) with a resistance material R.
  • Overvoltage protection device 1 Housing G Conductor L

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Überspannungsschutzgerät (1) aufweisend ein Gehäuse (G), eine erste Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSE1) und eine zweite Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSE2), wobei die erste Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSE1) einen ersten Anschluss (A1-ÜSE1) und einen zweiten Anschluss (A2-ÜSE1) aufweist und die zweite Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSE2) ebenfalls einen ersten Anschluss (A1-ÜSE2) und einen zweiten Anschluss (A2-ÜSE2) aufweist, wobei die erste Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSE1) und die zweite Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSE2) ausgewählt sind aus einer Gruppe aufweisend TVS-Diode, Varistor, gasgefüllter Überspannungsableiter, Funkenstrecke, wobei die erste Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSE1) verschieden ist von der zweiten Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSE2), wobei die jeweiligen ersten Anschlüsse (A1-ÜSE1, A1-ÜSE2) und zweiten Anschlüsse (A2-ÜSE1, A2-ÜSE2) über zumindest einen Widerstand (R) verbunden sind, wobei der Widerstand (R) aus einem organischem elektrisch leitfähigem Material gebildet ist.

Description

Überspannungsschutzgerät
Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzgerät.
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Überspannungsschutzgeräte bekannt. Dabei sind einstufige als auch zweistufige Überspannungsschutzgeräte bekannt.
Sogenannte einstufige Überspannungsschutzgeräte besitzen nur eine einzige Überspannungsschutzeinrichtung, z.B. einen gasgefüllten Überspannunngsableiter (GDT - gas discharge tube). Diese weist ein hohes Abieitvermögen auf, jedoch ist der Schutzpegel hoch, sodass kleinere Überspannungen nicht abgeleitet werden und so zu einer Schädigung der eigentlich zu schützenden nachfolgenden elektrischen Anlagen führen kann.
Aus diesem Problem heraus wurden in der Vergangenheit - auch durch die Anmelderin selbst - sogenannte zweistufige Geräte entwickelt. Diese weisen z.B. eine TVS-Diode
(TVS - Transient Voltage Suppressor) und einen gasgefüllten Überspannunngsableiter (GDT - gas discharge tube) auf. Mit dieser Anordnung kann bei geeigneter Beschaltung erreicht werden, dass der gute (niedrige) Schutzpegel einer TVS-Diode mit dem deutlich höheren Abieitvermögen des gasgefüllten Überspannunngsableiters (GDT - gas discharge tube) kombiniert werden kann. So weist z.B. eine TVS-Diode ein Abieitvermögen von einigen 100 A Impulsstrom auf während ein gasgefüllter Überspannunngsableiter (GDT - gas discharge tube) ein Abieitvermögen von einigen kA aufweisen kann. Diese Kombination wird durch Kommutierungswiderstände ermöglicht, die zwischen dem gasgefüllten Überspannunngsableiter (GDT - gas discharge tube) und der TVS-Diode (TVS - Transient Voltage Suppressor) geschaltet sind.
Allerdings ist es ein wesentliches Kriterium, dass die Kommutierungswiderstände selbst einen möglichst kleinen Widerstand haben sollen, sodass nicht im laufenden Betrieb unnötig elektrische Energie in Wärmeenergie gewandelt wird. Schaltungsbedingt müssen die Kommutierungswiderstände eine hohe Impulsfestigkeit aufweisen und große Mengen an elektrischer Energie vertragen können, denn die Energie steigt mindestens quadratisch mit dem Wert des Stromes (E = l2t * R). Bei einem hohen Widerstandswert reduziert sich der zur Kommutierung notwendige Strom, somit wäre ein möglichst hoher Kommutierungswiderstand von Vorteil.
Hingegen ist es aber auch notwendig, dass die Kommutierungswiderstände kurzfristig auch höhere Leistungen tragen können ohne thermisch in Mitleidenschaft gezogen zu werden, da sonst die Funktion des Überspannungsschutzgerätes nicht mehr gewährleistet ist.
Mit bisherigen Techniken, die einen kostengünstigen Aufbau gewährleisten sollen, sind diese Randbedingungen kaum zu erfüllen. So ist es zwar möglich SMD-Widerstände als Kommutierungswiderstände einzusetzen, jedoch sind diese nicht ausreichend geeignet höhere Leistungen zu tragen ohne thermisch in Mitleidenschaft gezogen zu werden. Insbesondere weisen diese SMD- Widerstände häufig einen hohen Preis auf und zeigen zudem unter thermischem oder elektrischem Stress deutliche Probleme in der Stabilität.
Ausgehend von diesen Erfahrungen ist es eine Aufgabe der Erfindung neue und kostengünstige Alternativen zur Verfügung zu stellen, die einen oder mehrere Nachteile aus dem Stand der Technik vermeiden. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigen eine erste schematische Schaltplandarstellung von Ausführungsformen gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine schematisierte Prinzip-Darstellung von Ausführungsformen gemäß der Erfindung,
Fig. 3a, 3b einen Aspekt von Ausführungsformen gemäß der Erfindung, und
Fig. 4 einen weiteren Aspekt von Ausführungsformen gemäß der Erfindung.
Nachfolgend wird die Erfindung eingehender unter Bezugnahme auf die Figur dargestellt werden. Dabei ist anzumerken, dass unterschiedliche Aspekte beschrieben werden, die jeweils einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen können. D.h. jeglicher Aspekt kann mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden soweit nicht explizit als reine Alternative dargestellt.
Weiterhin wird nachfolgend der Einfachheit halber in aller Regel immer nur auf eine Entität Bezug genommen werden. Soweit nicht explizit vermerkt, kann die Erfindung aber auch jeweils mehrere der betroffenen Entitäten aufweisen. Insofern ist die Verwendung der Wörter„ein",„eine" und„eines" nur als Hinweis darauf zu verstehen, dass in einer einfachen Ausführungsform zumindest eine Entität verwendet wird.
Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Überspannungsschutzgerät 1 . Das Überspannungsschutzgerät 1 weist wie in Figur 2 gezeigt ein Gehäuse G, eine erste Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE! und eine zweite
Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE2 auf.
Die erste Überspannungsschutzeinrichtung ÜSEi weist einen ersten Anschluss A ÜSEi und einen zweiten Anschluss A2-ÜSEi auf. Ebenso weist die zweite Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE2 einen ersten Anschluss A ÜSE2 und einen zweiten Anschluss A2-ÜSE2 auf.
Die erste Überspannungsschutzeinrichtung ÜSEi und die zweite Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE2 sind ausgewählt aus einer Gruppe aufweisend TVS-Diode, Varistor, gasgefüllter Überspannungsabieiter, Funkenstrecke. Dabei sind die erste Überspannungsschutzeinrichtung ÜSEi und die zweite Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE2 verschieden, d.h. die erste Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE! ist wie in Figur 1 gezeigt beispielsweise ein GDT während die zweite Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE2 beispielsweise ein Varistor ist. Dabei sind die jeweiligen ersten Anschlüsse A ÜSE! der ersten Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE! und A ÜSE2 der zweiten Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE2 und/oder zweiten Anschlüsse A2^SE1 ; A2- ÜSE2 über zumindest einen Widerstand R verbunden.
Beispielsweise kann wie in Figur 1 gezeigt zwischen A ÜSEi und A ÜSE2 ein Widerstand R angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann aber auch ein weiterer Widerstand R gleicher oder anderer elektrischer Größe zwischen A2-ÜSEi und A2-ÜSE2 angeordnet sein. Zur Unterscheidung ist letzterer Widerstand punktiert dargestellt.
Der Widerstand R ist aus einem organischen elektrisch leitfähigen Material gebildet.
Organische elektrisch leitfähige Materialien können unterschiedlicher Natur sein und z.B. intrinsisch leitfähige Polymere aufweisen, oder aber durch Ruß oder andere leitfähige Materialien in ihrer Leitfähigkeit verbesserte Kunststoffmaterialien sein. Beispielsweise können Polyanilin oder Polyanilin mit Beimischungen von anderen anorganischen Materialien wie z.B. ZnO oder anderen organischen Materialien Verwendung finden. Mittels der organisch elektrisch leitfähigen Materialien können Widerstände geeigneter
Größe von z.B. 0,5 Ohm bis 4 Ohm hergestellt werden, die über eine ausgezeichnete Wärmetragfähigkeit verfügen, sodass auch hohe Impulsströme nicht zu einer Zersetzung oder Schädigung führen. D.h. mittels der vorgestellten Erfindung ist es nunmehr möglich gleichzeitig hohe Impulsströme bei vergleichsweise geringen Widerstandswerten tragen zu können während die Wärme zunächst problemlos im großen Volumen des Widerstandes gespeichert werden kann und langsam und damit für die Umgebung schonend über eine große Oberfläche abgegeben werden kann. Insbesondere können die so hergestellten Widerstände kostengünstig hergestellt werden und lassen auch herkömmliche Verarbeitungen zu wie später ausgeführt werden wird.
Die vorgestellte Schaltungsanordnung ist mehrstufig. Diese Mehrstufigkeit ist jedoch nicht auf zwei Stufen beschränkt sondern kann wie in Figur 1 angedeutet auch 3 oder mehr Stufen aufweisen. In Figur 1 ist z.B. als weitere Stufe eine TVS-Diode als Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE3 angeführt. Hier bildet die Seite IN die ungeschützte Seite während die Seite OUT die geschützte Seite bildet. Der Widerstand R kann in dem Gehäuse G durch ein Spritzgussverfahren, eine Polyreaktion, d.h. eine Polymerisationsreaktion, Polykondensationsreaktion, eine Polyadditionsreaktion, oder ein Rapid Prototyping Verfahren gebildet werden, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Besonders erwähnenswert ist ein Aspekt der Erfindung, der in den Figuren 3a und 3b gezeigt ist. Dort werden unterschiedliche beispielhafte metallische Formteile S gezeigt, die mit der Erfindung Verwendung finden können. Diese metallischen Formteile S dienen der elektrischen Kontaktierung des Widerstandes R. Bevorzugt weisen sie auf der Seite, die den Widerstand R kontaktieren soll, eine große Oberfläche auf, die z.B. durch eine Vielzahl von Verzahnungen gegeben ist. Diese Verzahnungen können während der Herstellung von Grundmaterial des Widerstandes R umgeben werden und um diese herum einen Kontakt bilden. Der Kontakt kann dabei neben dem elektrischen Kontaktieren zudem eine mechanische Haltefunktion beinhalten. Zusätzlich kann bei geeigneter Ausgestaltung aber auch eine Sicherungsfunktion vorgesehen sein, sodass z.B. bei einer unzulässigen Erwärmung einer Überspannungsschutzeinrichtung, die mit einem metallischen Formteil verbunden ist, diese abgetrennt wird. Natürlich können die metallische Formteile S aber auch so ausgeführt sein, dass sie eine Kontaktierung des Überspannungsschutzgerätes 1 nach außen, d.h. einen Geräteanschluss z.B. zu einem Leiter L, zur Verfügung stellen.
Ohne weiteres kann vorgesehen sein, dass die metallischen Formteile S Teil eines Leadframes sind, der während der Produktion eingesetzt und nachfolgend weiter verarbeitet wird, z.B. durch Heraustrennen und/oder biegen von einzelnen Abschnitten eines Leadframes.
Zwar erlaubt das Basismaterial der Widerstände eine nahezu beliebige Strukturierung, die im Wesentlichen durch die Verarbeitung begrenzt sind, dennoch kann es sinnvoll sein zur Feinjustierung der Eigenschaften die Widerstände R nachträglich eizustellen. Dies ist z.B. durch strukturieren möglich. D.h. nachdem der Widerstand R erstellt ist, kann z.B. in Folge einer Messung, eine Widerstandserhöhung gewünscht sein. Dies kann durch gezielten (strukturierten) Abtrag, z.B. mittels Laser, erzielt werden. Andere geeignete Mittel zur Strukturierung sind z.B. Fräsen, Schleifen, Stanzen, Prägen, chemisches und/oder physikalisches Ätzen. D.h. im Unterschied zu bisherigen Techniken kann nunmehr eine echte Feinjustage vorgenommen werden, sodass die Parameter gezielt eingestellt werden können. Somit können noch präzisere Überspannungsschutzgeräte mit weiter erniedrigten Schutzpegeln zur Verfügung gestellt werden.
In einem beispielhaften Verfahren zur Herstellung eines Überspannungsschutzgerätes 1 werden die folgenden Schritte (in geeigneter Reihenfolge) ausgeführt. Zunächst wird ein Gehäuse G bereitgestellt. In das Gehäuse G werden metallische Formteile S zur Bereitstellung von Kontakten z.B. in Form eines Leadframes eingebracht.
Mittels eines Spritzgussverfahren, eine Polyreaktion, oder ein Rapid Prototyping Verfahren wird ein oder mehrere Widerstände R eingebracht, wobei der Widerstand R zwischen eingebrachten metallischen Formteilen (S) eingebracht wird,
Bereits bei diesem Schritt ist es möglich den Widerstandswert an Hand des einzubringenden Materials zu steuern und soweit es das Verfahren zulässt auch den Widerstandswert durch eine weitere Materialgabe zu erniedrigen. D.h. der
Widerstandswert kann auch während des Einbringens überwacht und gezielt beeinflusst werden.
Weiterhin werden in einem Schritt eine erste Überspannungsschutzeinrichtung ÜSEi und eine zweite Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE2 eingebracht und/oder verbunden, wobei die erste Überspannungsschutzeinrichtung ÜSEi und die zweite Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE2 ausgewählt sind aus einer Gruppe aufweisend TVS-Diode, Varistor, gasgefüllter Überspannungsabieiter, Funkenstrecke, wobei die erste Überspannungsschutzeinrichtung ÜSEi verschieden ist von der zweiten Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE2.
Dabei weist die erste Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE! einen ersten Anschluss A ÜSE! und einen zweiten Anschluss A2-ÜSE! und die zweite Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE2 ebenfalls einen ersten Anschluss A ÜSE2 und einen zweiten Anschluss A2-ÜSE2 auf, wobei die jeweiligen ersten Anschlüsse A^USE^ A ÜSE2 und/oder zweiten Anschlüsse A2-ÜSE ; A2-ÜSE2 über zumindest einen entsprechenden Widerstand R verbunden werden.
Es sei angemerkt, dass die Schritte nicht in der oben dargestellten Reihenfolge vorgesehen sein müssen. Insbesondere ist es auch möglich z.B. die metallischen Formteile S mit den Überspannungsschutzeinrichtungen ÜSEi , ÜSE2, ÜSE3 oder anderen Bauelementen oder dem Gehäuse G zu verbinden und erst danach den Widerstand / die Widerstände R einzubringen. Dabei kann auch wichtig sein, ob der Widerstand R fähig ist die Verbindungsschritte, z.B. ein Reflow-Verfahren, zu überstehen.
Weiterhin sei angemerkt, dass der Schritt des Verbindens zumindest einen Schritt ausgewählt aus der Gruppe aufweisend Reflow-löten, Laserlöten, Wellenlöten, Selektivlötverfahren, Schweißverfahren, Einpressen in geeignet geformte Aufnahmen, aufweist.
Zudem kann ein Schritt des Strukturierens des Widerstandes (R) zur resistiven Anpassung wie bereits zuvor beschrieben vorgesehen sein. Insbesondere kann der Schritt des Strukturierens zumindest einen Schritt ausgewählt aus der Gruppe aufweisend Fräsen, Schleifen, Lasern, Stanzen, Prägen, Ätzen, aufweisen.
Andere Bauteile, die mittels der so hergestellten Widerstände verbunden werden können, unterliegen keiner Limitierung, sodass z.B. nahezu jeglicher Widerstandswert, der in einem elektrischen Gerät benötigt wird, mittels der vorgestellten Erfindung erstellt und mit jeweiligen Baukomponenten, wie z.B. Anzeigen oder Fernmeldeeinrichtungen verbunden werden kann.
Wie bereits zuvor beschrieben können einzelne Formteile S als auch bereits hiermit verbundene Bauelemente wie z.B. Überspannungsschutzelemente ÜSEi , ÜSE2, ÜSE3 als Leadframe vorgefertigt sein. Ein solches Leadframe kann dann in ein Gehäuse G eingelegt und eventuell dort fixiert werden. Anschließend werden die Widerstände R eingebracht und die überflüssigen Teile des Leadframes entfernt.
D.h. mittels der Erfindung werden Widerstände R aus leitfähigem Kunststoff derart gestaltet, dass sie bei großer flächiger Ausdehnung die Verbindung einzelner Bauteile gewährleisten und somit die Stromführungsfunktion, die sonst die Leiterbahnen der Leiterplatte übernehmen, mit erfüllen können.
Von besonderem Vorteil ist es wenn ein möglichst temperaturstabiles (reflow löten geeignetes) Gehäuse G vorgesehen wird, dass bevorzugt bereits Konturen zur Aufnahme der Formteile S aufweist.
Anschließend können Kontakte für die Klemmen, d.h. die Au ßenanschlüsse für Leiter L, und für die Kontaktierung der Bauteile, z.B. ÜSEi , ÜSE2, ÜSE3, im Gehäuse G durch Quetschen, Prägen oder andere Verfahren befestigt werden.
Die Formteile S können mehrere Streifen (Finger) zur Erhöhung der effektiven Kontaktfläche des Formteiles S mit dem leitfähigen Kunststoff haben.
Andere Strukturen können auch durch Folienheißprägen hergestellt sein.
Durch „Anspritzen" des leitfähigen Kunststoffes werden (ohmsche) Verbindungen zwischen einzelnen Formteilen S in geeigneter Weise hergestellt. Diese Kunststoffverbindungen können auch die gesamte zur Verfügung stehende Fläche ausfüllen, um eine möglichst große Fläche und somit gute Wärmeabfuhr zu gewährleisten.
Soweit nicht bereits zuvor erfolgt können nun die Bauteile z.B. ÜSEi , ÜSE2, ÜSE3, in einem (Reflow-) (Löt-)Verfahren kostengünstig auf die vorhandenen „footprints" aufgebracht werden.
Mittels der Erfindung wird eine bessere Wärmeabfuhr durch größere Fläche erzielt. Hierdurch kann ein höheres Impulsvermögen durch ein größeres Volumen bereitgestellt werden. Zudem kann sogar auf eine Leiterplatte verzichtet werden. Durch den einfachen Aufbau sind auch hohe Stückzahlen ohne weiteres möglich, sodass eine weitere Kostenreduktion erzielt werden könnte. Besonders vorteilhaft ist, dass die Erfindung unempfindlich auf mechanische Beanspruchung in Längsrichtung (Biegung) ist, wodurch die Langzeitstabilität steigt.
Insbesondere kann die Erfindung auch in Bauteilen der MSR-Technik (Messen Steuern Regeln) Verwendung finden. So können z.B. wie in Figur 4 gezeigt Bauelemente ÜSE^ ÜSE2, ÜSE3 geeignet gehalten werden, wobei die Bauelemente bereits mit Formteilen S versehen sind und anschließend werden die Formteile S erst auf einer Seite und anschließend auf der anderen Seite (z.B. durch drehen der Anordnung) mit einem Widerstandsmaterial R umspritzt.
Bezugszeichenliste
Überspannungsschutzgerät 1 Gehäuse G Leiter L
Überspannungsschutzeinrichtung ÜSEi , ÜSE2, ÜSE3 Erster Anschluss Ai-ÜSEi , Ai-ÜSE2> A1-ÜSE3 Zweiter Anschluss A2-ÜSE1 ; A2-ÜSE2, A2-ÜSE3 Widerstand R metallisches Formteil S

Claims

Patentansprüche
1 . Überspannungsschutzgerät (1 ) aufweisend ein Gehäuse (G), eine erste Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSE^ und eine zweite Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSE2) , wobei die erste Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSEi) einen ersten Anschluss (A ÜSEi) und einen zweiten Anschluss (A2-ÜSEi) aufweist und die zweite Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSE2) ebenfalls einen ersten Anschluss (A ÜSE2) und einen zweiten Anschluss (A2-ÜSE2) aufweist, wobei die erste Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSEi) und die zweite Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSE2) ausgewählt sind aus einer Gruppe aufweisend TVS-Diode, Varistor, gasgefüllter Überspannungsabieiter, Funkenstrecke, wobei die erste Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSEi) verschieden ist von der zweiten Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSE2), wobei die jeweiligen ersten Anschlüsse (A ÜSEi A ÜSE2) und/oder zweiten Anschlüsse (A^ÜSE^ A2-ÜSE2) über zumindest einen Widerstand (R) verbunden sind, wobei der Widerstand (R) aus einem organischem elektrisch leitfähigem Material gebildet ist.
2. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (R) in dem Gehäuse (G) durch ein Spritzgussverfahren, eine Polyreaktion, oder ein Rapid Prototyping Verfahren gebildet ist.
3. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrischen Kontaktierung des Widerstandes mittels metallische Formteile (S) vorgesehen sind, wobei die metallischen Formteile (S) eine Vielzahl von Verzweigungen aufweisen.
4. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Formteile (S) zur Kontaktierung des Widerstandes (R), der aus einem organischem elektrisch leitfähigem Material gebildet ist, eine große Kontaktierungsoberfläche, z.B. eine Vielzahl von Verzweigungen, bereitstellen.
5. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Formteile (S) zugleich eine Kontaktierung des Überspannungsschutzgerät (1 ) nach außen zur Verfügung stellen. Uberspannungsschutzgerät nach Anspruch 3 oder 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Formteile Teil eines Leadframes sind.
Überspannungsschutzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (R) strukturiert sind.
Verfahren zur Herstellung eines Überspannungsschutzgerätes (1 ) aufweisend die Schritte:
• Bereitstellen eines Gehäuses (G),
• Einbringen von metallischen Formteilen (S) zur Bereitstellung von Kontakten,
• Einbringen eines Widerstandes (R) durch ein Spritzgussverfahren, eine Polyreaktion, oder ein Rapid Prototyping Verfahren, wobei der Widerstand (R) zwischen eingebrachten metallischen Formteilen (S) eingebracht wird,
• Einbringen und Verbinden einer ersten Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSEi) und einer zweiten Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSE2), wobei die erste Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSEi) und die zweite Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSE2) ausgewählt sind aus einer Gruppe aufweisend TVS-Diode, Varistor, gasgefüllter Überspannungsabieiter, Funkenstrecke, wobei die erste Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSEi) verschieden ist von der zweiten Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSE2), wobei erste Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSE^ einen ersten Anschluss (A ÜSE^ und einen zweiten Anschluss (A2-ÜSE!) aufweist und die zweite Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSE2) ebenfalls einen ersten Anschluss (A ÜSE2) und einen zweiten Anschluss (A2-ÜSE2) aufweist, wobei die jeweiligen ersten Anschlüsse (A ÜSE^ A ÜSE2) und/oder zweiten Anschlüsse (A^ÜSE^ A2-ÜSE2) über zumindest einen Widerstand (R) verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Verbindens aufweist zumindest einen Schritt ausgewählt aus der Gruppe aufweisend Reflow-löten, Laserlöten, Wellenlöten, Selektivlötverfahren, Schweißverfahren, Einpressen in geeignet geformte Aufnahmen.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, weiterhin aufweisend den Schritt des Strukturierens des Widerstandes (R) zur resistiven Anpassung.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Strukturierens aufweist zumindest einen Schritt ausgewählt aus der Gruppe aufweisend Fräsen, Schleifen, Lasern, Stanzen, Prägen, Ätzen.
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