WO1999050871A1 - Hybridschaltungsanordnung mit thermosicherung - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a hybrid circuit arrangement with a resistance meander, which is applied to a plate-shaped circuit carrier, and with a thermal fuse thermally coupled to the circuit carrier and electrically connected to the resistance mander, which can be triggered by the resistance mander in the event of an overload due to the heating of the circuit carrier.
  • Thermal fuses used in public telephone exchange systems and usually manufactured in thick film or thin film technology. Thermal fuses of the type mentioned are described in detail, for example, in EP 0 352 771 A2 or in WO 94/03 913, each of which is a fuse, the pretensioned spring arm of which is soldered to a soldering point on the circuit substrate.
  • thermal ⁇ fuse While the thermal ⁇ fuse, is usually best positioned as described in the drawing of the above-mentioned DE 93 19 473 UI of space roughly in the middle of the circuit carrier, a prominent heat spot (hot spot) is usually not formed in the central region of the Wegungstragers, in which has a relatively large amount of substrate material for heat distribution, but in the area of the periphery. Due to the heat dissipation through the external connections of the hybrid circuit arrangement on the underside, there are usually one or more heat points on the upper periphery, the exact position of which cannot be predicted, but must be tested after the circuit has been developed.
  • the present invention is based on the object of achieving an optimized and predetermined effect of the thermal fuse without being fixed on the circuit arrangement during its positioning.
  • the resistance meander is designed in a limited area on the circuit carrier as a structure which is looped around it several times and which is based on the heat point to be generated with a defined position on the circuit carrier, and that the thermal fuse is thermally coupled to the circuit carrier at this heat point.
  • the drawing shows a top view of a resistance meander structured according to the invention and a thermal fuse.
  • a horrsmaander is shown, which loops do not form a uniform, parallel pattern, son ⁇ countries in the structure of which bends are provided, so that in each case one or more loops can not be arranged only side by side but also faced at an angle against each other or one another.
  • the individual loops which are in turn intertwined, thus create a structure that allows a particularly large output to be generated at a predetermined location and thus to generate a defined heat point 3 (hot spot).
  • the intertwined structure occupies only a limited area 4 of the circuit carrier 5, which is otherwise covered by a uniform resistance meander and / or flat resistors. These "normal" resistance structures are not shown in the drawing.
  • the adjustment of resistance meanders is preferably carried out by adjustment points which create a short circuit at the beginning of a loop and which can be cut through, for example by means of a laser, to produce a desired resistance value, so that the total resistance is increased by the resistance of this one loop.
  • This adjustment method can also be easily maintained within the scope of the present invention if no adjustment points are provided in the above-mentioned limited area 4 with the intertwined meandering structure, so that constant heating is generated in this area 4 regardless of the adjustment.
  • the invention as a whole ensures optimum triggering of the heating-based fuse by concentrating the heat turnover in the region 4, the total heating of the circuit arrangement remaining limited.
  • the drawing also shows a fuse 6 known per se, the spring arm of which is pretensioned is precisely soldered to a contact surface (not shown) of the circuit in the heat point 3 generated by the tortuous resistance meander.
  • the heating point 3 has in each 4 case over a certain extent, so that no precise positioning of the thermal fuse 6 is required.

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Abstract

Vorgesehen ist eine mit einem Widerstandsmäander (1) elektrisch verbundene Thermosicherung (6), die im Überlastfall durch die Erwärmung des Schaltungsträgers (5) durch den Widerstandsmäander (1) auslösbar ist. Der Widerstandsmäander (1) ist in einem begrenzten Bereich (4) auf dem Schaltungsträger (5) als eine dort mehrfach in sich geschlungene Struktur ausgebildet, die sich um den dadurch mit definierter Position und optimiert zu erzeugenden Wärmepunkt (3) (Hot Spot) legt. Die Thermosicherung (6) ist an diesem Wärmepunkt (3) an den Schaltungsträger (5) thermisch angekoppelt.

Description

1 Beschreibung
Hybridschaltungsanordnung mit Thermosicherung
Die Erfindung betrifft eine Hybridschaltungsanordnung mit einem Widerstandsmaander, der auf einem plattenförmigen Schaltungsträger aufgebracht ist, und mit einer thermisch mit dem Schaltungsträger gekoppelten und elektrisch mit dem Widerstandsmaander verbundenen Thermosicherung, die im Überlast- fall durch die Erwärmung des Schaltungstragers durch den Widerstandsmaander auslösbar ist.
Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 93 19 473 UI bekannt. Derartige Hybrid- Schaltungen werden beispielsweise als Vorwiderstände
(Sicherungsnetzwerke) in öffentlichen Telefonvermittlungs- Anlagen eingesetzt und üblicherweise in Dickschicht- oder Dünnfilmtechnik hergestellt. Thermosicherungen der genannten Art sind im einzelnen beispielsweise in der EP 0 352 771 A2 oder in der WO 94/03 913 beschrieben, wobei es sich jeweils um Schmelzsicherungen handelt, deren vorgespannter Federarm mit einer Lötstelle des Schaltungssubstrats verlötet ist.
Diesen Anordnungen mit mechanisch auslösender Sicherung liegt die Erwärmung in Abhängigkeit vom Strom bzw. der umgesetzten Leistung zunächst des durchflossenen Widerstandsmäanders selbst und anschließend des dadurch erwärmten Schaltungsträgers zugrunde. Dieser Effekt wird zum Schmelzen eines Sicherungsdrahtes oder zum Öffnen einer Lötstelle einer Thermosi- cherung verwendet. Bei Hybridbaugruppen wird der Widerstandsmaander durch Aufdrucken des entsprechenden Pastenmaterials auf den Schaltungsträger erzeugt und bedeckt aus Platzgründen meist den gesamten Oberflächenbereich desselben. Da der Widerstandsmaander sich bei Stromfluß gleichmäßig erwärmt, stellt es ein Problem dar, die Wärme für das Auslösen der Thermosicherung optimal auf einen begrenzten Bereich (Hot Spot) zu konzentrieren und somit einen optimierten Wirkungs- 2 grad für die Thermosicherung zu erzielen. Während die Thermo¬ sicherung, wie in der Zeichnung des genannten DE 93 19 473 UI beschrieben, aus Platzgründen normalerweise am besten etwa in der Mitte des Schaltungsträgers positioniert wird, bildet sich ein hervorgehobener Wärmepunkt (Hot Spot) üblicherweise nicht im Zentralbereich des Schaltungstragers, in dem relativ viel Substratmaterial zur Wärmeverteilung vorhanden ist, sondern im Bereich der Peripherie. Aufgrund der Wärmeableitung durch die Außenanschlüsse der Hybridschaltungsanordnung an deren Unterseite ergeben sich meist ein oder mehrere Wärmepunkte an der oberen Peripherie, deren genaue Lage nicht vorhergesagt werden kann, sondern nach Entwicklung der Schaltung ausgetestet werden muß.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optimierte und vorherbestimmte Wirkung der Thermosicherung zu erzielen, ohne bei deren Positionierung auf der Schaltungsanordnung festgelegt zu sein.
Diese Aufgabe wird bei einer Hybridschaltungsanordnung der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß der Widerstandsmaander in einem begrenzten Bereich auf dem Schaltungsträger als eine dort mehrfach in sich geschlungene Struktur ausgebildet ist, die sich um den dadurch mit definierter Position auf dem Schaltungsträger zu erzeugenden Wärmepunkt legt, und daß die Thermosicherung an diesem Wärmepunkt an den Schaltungsträger thermisch angekoppelt ist.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran- Sprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei- spiels und der einzigen Figur der Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt in Draufsicht einen erfindungsgemäß struktu- rierten Widerstandsmaander und eine Thermosicherung. 3 In der Figur ist ein Widerstandsmaander dargestellt, dessen Schleifen kein gleichförmiges, paralleles Muster bilden, son¬ dern in dessen Struktur Abbiegungen vorgesehen sind, damit jeweils eine oder mehrere Schleifen nicht nur nebeneinander, sondern auch im Winkel gegeneinander oder einander gegenübergestellt angeordnet werden können. Durch die selbst wiederum verschlungen angeordneten einzelnen Schleifen entsteht somit eine Struktur, die es erlaubt, einen besonders großen Leistungsumsatz an einem vorherbestimmten Ort zu erzeugen und somit einen definierten Wärmepunkt 3 (Hot Spot) zu erzeugen. Die verschlungene Struktur nimmt dabei nur einen begrenzten Bereich 4 des ansonsten von einem gleichförmigen Widerstands- mäander und/oder flächigen Widerständen bedeckten Schaltungstr gers 5 ein. Diese "normalen" Widerstandsstrukturen sind in der Zeichnung nicht dargestellt.
Der Abgleich von Widerstandsmäandern erfolgt bevorzugt durch Abgleichpunkte, die eingangs einer Schleife einen Kurzschluß herstellen und die zur Herstellung eines gewünschten Wider- standswertes beispielsweise mittels eines Laser durchgetrennt werden können, so daß der Gesamtwiderstand um den Widerstand dieser einen Schleife erhöht wird. Dieses Abgleichverfahren kann auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung ohne weiteres beibehalten werden, wenn in dem genannten begrenzten Bereich 4 mit der verschlungenen Mäanderstruktur keine Abgleichpunkte vorgesehen werden, so daß unabhängig vom Abgleich eine gleichbleibende Erwärmung in diesem Bereich 4 erzeugt wird.
Die Erfindung insgesamt gewährleistet durch die Konzentration des Wärmeumsatzes auf den Bereich 4 ein optimales Auslösen der auf Erwärmung basierenden Sicherung, wobei die Gesamterwärmung der Schaltungsanordnung begrenzt bleibt. In der Zeichnung ist außerdem eine an sich bekannte Schmelzsicherung 6 dargestellt, deren unter Vorspannung stehender Federarm ge- nau im durch den verschlungenen Widerstandsmaander erzeugten Wärmepunkt 3 mit einer Kontaktfläche (nicht dargestellt) der Schaltung verlötet ist. Der Wärmepunkt 3 verfügt in jedem 4 Fall über eine gewisse Ausdehnung, so daß keine millimetergenaue Positionierung der Thermosicherung 6 erforderlich ist.

Claims

Patentansprüche
1. Hybridschaltungsanordnung mit einem Widerstandsmaander (1), der auf einem plattenförmigen Schaltungstr ger (5) auf- gebracht ist und mit einer thermisch mit dem Schaltungstr ger (5) gekoppelten und elektrisch mit dem Widerstandsmaander (1) verbundenen Thermosicherung (6), die im Überlastfall durch die Erwärmung des Schaltungsträgers (5) durch den Widerstandsm ander (1) auslösbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsmaander (1) in einem begrenzten Bereich (4) auf dem Schaltungstr ger (5) als eine dort mehrfach in sich geschlungene Struktur ausgebildet ist, die sich um den dadurch mit definierter Position auf dem Schaltungstrager (5) zu erzeugenden Wärmepunkt (3) legt, und daß die Thermosicherung (6) an diesem Wärmepunkt (3) an den Schaltungsträger (5) thermisch angekoppelt ist.
2. Hybridschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsmaander (1) mit Abgleichpunkten versehen ist, wobei die Abgleichpunkte jedoch nicht in dem begrenzten Bereich (4) vorgesehen sind.
3. Hybridschaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermosicherung (6) durch eine Schmelzsicherung (6) mit wenigstens einem unter Vorspannung mit einer Kontaktfläche der Hybridschaltung verlöteten Federarm gebildet ist, und daß diese Kontaktfläche in den Wärmepunkt (3) gelegt ist.
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