EP3417518B1 - Überspannungsschutzgerät - Google Patents

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EP3417518B1
EP3417518B1 EP17706434.2A EP17706434A EP3417518B1 EP 3417518 B1 EP3417518 B1 EP 3417518B1 EP 17706434 A EP17706434 A EP 17706434A EP 3417518 B1 EP3417518 B1 EP 3417518B1
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EP
European Patent Office
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üse
protection device
overvoltage protection
resistor
interface
Prior art date
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EP17706434.2A
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English (en)
French (fr)
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EP3417518A1 (de
Inventor
Rainer Durth
Andrei Siegel
Steffen PFÖRTNER
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Phoenix Contact GmbH and Co KG
Original Assignee
Phoenix Contact GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP3417518A1 publication Critical patent/EP3417518A1/de
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    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/04—Housings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/16—Series resistor structurally associated with spark gap
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    • H01T4/10—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel
    • H01T4/12—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel hermetically sealed
    • 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 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 surge arrester (GDT - gas discharge tube). This has a high discharge capacity, but the protection level is high, so that smaller overvoltages are not discharged and can damage the downstream electrical systems that are actually to be protected.
  • GDT - gas discharge tube gas-filled surge arrester
  • GB 2 166 307 A shows a gas-filled arrester that is connected in parallel to a semiconductor arrester.
  • TVS - Transient Voltage Suppressor TVS - Transient Voltage Suppressor
  • GDT - gas discharge tube gas-filled surge arrester
  • a TVS diode has a discharge capacity of a few 100 A impulse current
  • a gas-filled surge arrester GDT - gas discharge tube
  • GDT - gas discharge tube can have a discharge capacity of a few kA.
  • This combination is made possible by commutation resistors that are connected between the gas-filled surge arrester (GDT - gas discharge tube) and the TVS diode (TVS - Transient Voltage Suppressor).
  • the commutation resistors themselves should have the lowest possible resistance so that electrical energy is not unnecessarily converted into thermal energy during operation.
  • the commutation resistors can also carry higher powers for a short time without being thermally affected, since otherwise the function of the overvoltage protection device is no longer guaranteed.
  • SMD resistors are not sufficiently suitable to carry higher powers without being thermally affected.
  • these SMD resistors often have a high price and also show significant problems in stability under thermal or electrical stress.
  • the Figures 1 and 2 show an overvoltage protection device 1.
  • the overvoltage protection device 1 has as in FIG Figure 2 shown a housing G, a first overvoltage protection device ÜSE 1 and a second overvoltage protection device ÜSE 2 .
  • the first overvoltage protection device ÜSE 1 has a first connection A 1 -ÜSE1 and a second connection A 2 -ÜSE 1 .
  • the second overvoltage protection device ÜSE 2 also has a first connection A 1 -ÜSE 2 and a second connection A 2 -ÜSE 2 .
  • the first overvoltage protection device ÜSE 1 and the second overvoltage protection device ÜSE 2 are selected from a group comprising TVS diodes, varistors, gas-filled surge arresters, and spark gaps.
  • the first overvoltage protection device ÜSE 1 and the second overvoltage protection device ÜSE 2 are different, ie the first overvoltage protection device ÜSE 1 is as in FIG Figure 1 shown for example a GDT while the second overvoltage protection device ÜSE 2 is, for example, a varistor.
  • the respective first connections A 1 -ÜSE 1 of the first overvoltage protection device ÜSE 1 and A 1 -ÜSE 2 of the second overvoltage protection device ÜSE 2 and / or second connections A 2 -ÜSE 1 , A 2 -ÜSE 2 are connected via at least one resistor R. .
  • a resistor R can be arranged.
  • a further resistor R of the same or a different electrical size can also be arranged between A 2 -ÜSE 1 and A 2 -ÜSE 2 . To distinguish the latter resistance is shown dotted.
  • the resistor R is formed from an organic electrically conductive material.
  • Organic electrically conductive materials can be of different nature and e.g. have intrinsically conductive polymers, or be plastic materials improved in their conductivity by carbon black or other conductive materials.
  • polyaniline or polyaniline with admixtures of other inorganic materials such as e.g. ZnO or other organic materials can be used.
  • resistors of suitable size e.g. 0.5 ohms to 4 ohms can be produced, which have excellent heat transfer properties, so that even high pulse currents do not lead to decomposition or damage.
  • resistors produced in this way can be produced inexpensively and also allow conventional processing, as will be carried out later.
  • the circuit arrangement presented is multi-stage. This multistage is not limited to two levels, but can be used as in Figure 1 also have 3 or more stages indicated.
  • Figure 1 is for example a TVS diode as a further stage Overvoltage protection device ÜSE 3 listed.
  • the IN side forms the unprotected side while the OUT side forms the protected side.
  • the resistor R is made in the housing G by an injection molding process, a polyreaction, i. a polymerization reaction, polycondensation reaction, a polyaddition reaction, or a rapid prototyping process.
  • a polyreaction i. a polymerization reaction, polycondensation reaction, a polyaddition reaction, or a rapid prototyping process.
  • FIG. 3a and 3b There different exemplary metallic molded parts S are shown that can be used with the invention. These metallic molded parts S are used to make electrical contact with the resistor R. They have a large surface on the side that is intended to contact the resistor R, which is provided, for example, by a large number of toothings. These toothings can be surrounded by the base material of the resistor R during manufacture and form a contact around them. In addition to electrical contact, the contact can also have a mechanical holding function. In addition, with a suitable configuration, a safety function can also be provided so that, for example, if an overvoltage protection device which is connected to a metallic molded part is heated inadmissibly, it is cut off.
  • the metallic molded parts S can also be designed in such a way that they contact the overvoltage protection device 1 to the outside, i.e. a device connection e.g. to a conductor L, make available.
  • the metallic molded parts S are part of a leadframe that is used during production and subsequently further processed, e.g. by cutting out and / or bending individual sections of a leadframe.
  • the base material of the resistors allows almost any structuring that is essentially limited by the processing, it can still be useful to set the resistors R afterwards for fine adjustment of the properties. This is possible, for example, by structuring. That is to say, after the resistance R has been established, an increase in resistance may be desired, for example as a result of a measurement. This can be achieved through targeted (structured) removal, for example using a laser.
  • suitable Structuring means are, for example, milling, grinding, stamping, embossing, chemical and / or physical etching.
  • a housing G is provided.
  • metallic molded parts S for providing contacts e.g. introduced in the form of a leadframe.
  • resistors R By means of an injection molding process, a polyreaction, or a rapid prototyping process, one or more resistors R are introduced, the resistance R being introduced between introduced metallic molded parts (S),
  • a first overvoltage protection device ÜSE 1 and a second overvoltage protection device ÜSE 2 are introduced and / or connected, the first overvoltage protection device ÜSE 1 and the second overvoltage protection device ÜSE 2 being selected from a group comprising TVS diodes, varistors, gas-filled surge arresters, spark gaps, wherein the first overvoltage protection device ÜSE 1 is different from the second overvoltage protection device ÜSE 2 .
  • the first overvoltage protection device ÜSE 1 has a first connection A 1 -ÜSE 1 and a second connection A 2 -ÜSE 1 and the second overvoltage protection device ÜSE 2 also has a first connection A 1 -ÜSE 2 and a second connection A 2 -ÜSE 2 , where the respective first connections A 1 -ÜSE 1 , A 1 -ÜSE 2 and / or second connections A 2 -ÜSE 1 , A 2 -ÜSE 2 are connected via at least one corresponding resistor R.
  • the steps do not have to be provided in the order shown above.
  • the step of connecting has at least one step selected from the group comprising reflow soldering, laser soldering, wave soldering, selective soldering processes, welding processes, pressing into suitably shaped receptacles.
  • the one step of structuring the resistor (R) for resistive matching can be provided as already described above.
  • the step of structuring can have at least one step selected from the group comprising milling, grinding, lasing, punching, embossing, etching.
  • individual molded parts S as well as components already connected to them such as overvoltage protection elements ÜSE 1 , ÜSE 2 , ÜSE 3 can be prefabricated as a leadframe.
  • a leadframe can then be inserted into a housing G and possibly fixed there. Then the resistors R are introduced and the superfluous parts of the leadframe are removed.
  • resistors R made of conductive plastic are designed in such a way that they connect individual components over a large area ensure and thus can fulfill the current-carrying function that would otherwise be performed by the conductor tracks on the circuit board.
  • a housing G that is as temperature-stable as possible (suitable for reflow soldering) is provided that preferably already has contours for receiving the molded parts S.
  • contacts for the terminals ie the external connections for conductor L, and for contacting the components, eg ÜSE 1 , ÜSE 2 , ÜSE 3 , can be attached in the housing G by squeezing, stamping or other methods.
  • the molded parts S can have several strips (fingers) to increase the effective contact area of the molded part S with the conductive plastic.
  • the conductive plastic (ohmic) connections between individual molded parts S are produced in a suitable manner. These plastic compounds can also fill the entire available area in order to ensure the largest possible area and thus good heat dissipation.
  • the invention can also be used in components used in MSR technology (measurement, control, and regulation).
  • components ÜSE 1 , ÜSE 2 , ÜSE 3 are kept suitable, the components are already provided with molded parts S and then the molded parts S are overmoulded with a resistor material R first on one side and then on the other side (eg by rotating the arrangement).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

  • 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 gasgefüllte Überspannunngsableiter (GDT - gas discharge tube). Diese weist ein hohes Ableitvermögen 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. GB 2 166 307 A zeigt einen gas-gefüllten Ableiter, der parallel zu einem Halleiter-Ableiter geschaltet ist.
  • 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 Ableitvermögen des gasgefüllte Überspannunngsableiters (GDT - gas discharge tube) kombiniert werden kann. So weist z.B. eine TVS-Diode ein Ableitvermögen von einigen 100 A Impulsstrom auf während ein gasgefüllte Überspannunngsableiter (GDT - gas discharge tube) ein Ableitvermögen von einigen kA aufweisen kann. Diese Kombination wird durch Kommutierungswiderstände ermöglicht, die zwischen den gasgefüllten Überspannunngsableiter (GDT - gas discharge tube) und die 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 vom 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
    • Fig. 1
    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 Figuren dargestellt werden. Dabei ist anzumerken, dass unterschiedliche Aspekte beschreiben 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 ÜSE1 und eine zweite Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE2 auf.
  • Die erste Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE1 weist einen ersten Anschluss A1-ÜSE1 und einen zweiten Anschluss A2-ÜSE1 auf. Ebenso weist die zweite Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE2 einen ersten Anschluss A1-ÜSE2 und einen zweiten Anschluss A2-ÜSE2 auf.
  • Die erste Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE1 und die zweite Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE2 sind ausgewählt aus einer Gruppe aufweisend TVS-Diode, Varistor, gasgefüllter Überspannungsableiter, Funkenstrecke. Dabei sind die erste Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE1 und die zweite Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE2 verschieden, d.h. die erste Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE1 ist wie in Figur 1 gezeigt beispielsweise eine GDT während die zweite Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE2 beispielsweise ein Varistor ist.
  • Dabei sind die jeweiligen ersten Anschlüsse A1-ÜSE1 der erste Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE1 und A1-ÜSE2 der zweiten Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE2 und/oder zweiten Anschlüsse A2-ÜSE1, A2-ÜSE2 über zumindest einen Widerstand R verbunden sind.
  • Beispielsweise kann wie in Figur 1 gezeigt zwischen A1-ÜSE1 und A1-ÜSE2 ein Widerstand R angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann aber auch ein weiterer Widerstand R gleicher oder anderer elektrischer Größe zwischen A2-ÜSE1 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 organische 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 können 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 due Seite OUT die geschützte Seite bildet.
  • Der Widerstand R wird in dem Gehäuse G durch ein Spritzgussverfahren, eine Polyreaktion, d.h. eine Polymerisationsreaktion, Polykondensationsreaktion, eine Polyadditionsreaktion, oder ein Rapid Prototyping Verfahren gebildet.
  • Besonders erwähnswert 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. Sie weisen auf der Seite, die den Widerstand R kontaktieren sollen 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 eine 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 ersten Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE1 und einer zweiten Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE2 eingebracht und/oderverbunden, 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.
  • Dabei weist die erste Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE1 einen ersten Anschluss A1-ÜSE1 und einen zweiten Anschluss A2-ÜSE1 und die zweite Überspannungsschutzeinrichtung ÜSE2 ebenfalls einen ersten Anschluss A1-ÜSE2 und einen zweiten Anschluss A2-ÜSE2 auf, wobei die jeweiligen ersten Anschlüsse A1-ÜSE1, A1-ÜSE2 und/oder zweiten Anschlüsse A2-ÜSE1, 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 ÜSE1, 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 der 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 ÜSE1, 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 Außenanschlüsse für Leiter L, und für die Kontaktierung der Bauteile, z.B. ÜSE1, ÜSE2, ÜSE3, im Gehäuse G durch Quetschen, Prägen oder andere Verfahren befestigt.
  • 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. ÜSE1, 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 seigt.
  • Insbesondere kann die Erfindung auch in Bauteilen der MSR-Technik (Messen Steuern Regeln) Verwendung finden. So kann z.B. wie in Figur 4 gezeigt Bauelemente ÜSE1, 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 ÜSE1, ÜSE2, ÜSE3
    Erster Anschluss A1-ÜSE1, A1-ÜSE2, A1-ÜSE3
    Zweiter Anschluss A2-ÜSE1, A2-ÜSE2, A2-ÜSE3
    Widerstand R
    metallisches Formteil S

Claims (8)

  1. 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/oder 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, wobei zur elektrischen Kontaktierung des Widerstandes metallische Formteile (S) vorgesehen sind, wobei die metallischen Formteile (S) zur Kontaktierung des Widerstandes eine große Kontaktierungsoberfläche bereitstellen, indem die metallischen Formteile (S) eine Vielzahl von Verzahnungen aufweisen, und wobei der Widerstand (R) in dem Gehäuse (G) durch ein Spritzgussverfahren, eine Polyreaktion, oder ein Rapid Prototyping Verfahren gebildet ist.
  2. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Formteile (S) zugleich eine Kontaktierung des Überspannungsschutzgerätes (1) nach außen zur Verfügung stellen.
  3. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Formteile Teil eines Leadframes sind.
  4. Überspannungsschutzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (R) strukturiert sind.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Überspannungsschutzgerätes (1) gemäß Anspruch 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) aus einem organischem elektrisch leitfähigem Material zwischen den eingebrachten metallischen Formteilen (S) eingebracht wird,
    • Einbringen und Verbinden einer ersten Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSE1) und einer zweiten Überspannungsschutzeinrichtung (ÜSE2), 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 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 jeweiligen ersten Anschlüsse (A1-ÜSE1, A1-ÜSE2) und/oder zweiten Anschlüsse (A2-ÜSE1, A2-ÜSE2) über den zumindest einen Widerstand (R) verbunden werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, 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.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, weiterhin aufweisend den Schritt des Strukturierens des Widerstandes (R) zur resistiven Anpassung.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, 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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