SCHULZE-ICKING-KONERT, Georg (Hindenburgstr. 83, Buehlertal, 77830, DE)
MOHR, Thomas (Wolfinstrasse 22, Buehlertal, 77830, DE)
KOTTHAUS, Stefan (Hofrebenweg 11, Sinzheim, 76547, DE)
HABERL, Nikolas (Im Fuchsberg 12, Sinzheim, 76547, DE)
STAMPFER, Stefan (Portugieserweg 5, Bietigheim-Bissingen, 74321, DE)
MUELLER, Michael (Isolde-Kurz-Weg 15, Rutesheim, 71277, DE)
KNAB, Norbert (Hauptstr. 10a, Appenweier, 77767, DE)
SCHULZE-ICKING-KONERT, Georg (Hindenburgstr. 83, Buehlertal, 77830, DE)
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| Patentansprüche
1. Schmelzlegierungselement (1), insbesondere für die Herstellung einer Thermosicherung, umfassend: ein Schmelzelement (2) aus einem bei einer Auslösetemperatur schmelzbaren Material; und eine Trägerschicht (4) auf einer Oberfläche zumindest in einem Kontaktierungsbereich des Schmelzlegierungselementes
(D, wobei eine Schmelztemperatur des Materials der Trägerschicht (4) höher ist als die Auslösetemperatur, wobei das Material der Trägerschicht (4) so gewählt ist, dass es in festem Zustand in dem geschmolzenen Material des Schmelzelementes in Lösung geht. 2. Schmelzlegierungselement (1) nach Anspruch 1, wobei das
Material des Schmelzelement (2) Zinn enthält und das Material der Trägerschicht (4) Kupfer aufweist.
3. Schmelzlegierungselement (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Schmelzelement (2) quaderförmig ausgebildet ist. 4. Schmelzlegierungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Trägerschicht (4) auf der Oberfläche durchgehend ausgebildet ist.
5. Schmelzlegierungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Trägerschicht (4) auf der Oberfläche und einer gegenüberliegenden Oberfläche des Schmelzelementes (2) ausgebildet ist und insbesondere das Schmelzelement (2) vollständig umschließt.
6. Schmelzlegierungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Dicke und das Material der Trägerschicht (4) so gewählt sind, um bei geschmolzenen Material des
Schmelzelementes (2) sich nicht vor einer bestimmten Zeitdauer vollständig in dem geschmolzenen Material des Schmelzelementes (2) aufzulösen.
7. Schmelzlegierungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine oder mehrere Zusatzschichten (5) auf der Oberfläche vorgesehen sind, die mindestens einer der Schichten Lotschicht, Korrosionschutzschicht und Haftver- besserungschicht umfassen.
8. Thermosicherung mit einer Anschlussstelle auf einem Stanzgitter (7) und mit einem Schmelzlegierungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das mit der Oberfläche an der Anschlussstelle (6) befestigt, insbesondere aufgelötet ist.
9. Verwendung eines Schmelzlegierungselementes (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einem Strompfad einer Thermosicherung .
10. Verfahren zur Herstellung einer Thermosicherung, mit folgenden Schritten:
- Aufbringen eines Kontaktmaterials, insbesondere eines Lots, auf eine Anschlussstelle;
- Aufbringen eines Schmelzlegierungselementes (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, so dass zumindest ein Bereich der Trägerschicht (4) auf dem Kontaktmaterial aufliegt;
- Erhitzen des Kontaktmaterials auf oder über seinen Schmelzpunkt, so dass das Kontaktmaterial sich mit dem Material der Trägerschicht (4) und der Anschlussstelle (6) verbindet, für eine Zeitdauer, die begrenzt ist durch die Zeitdauer, nach der das Material der Trägerschicht (4) an dem Bereich der Trägerschicht (4) vollständig in den geschmolzenen Materialien des Schmelzelementes (2) und des Kontaktmaterials aufgelöst wird. |
Schmelzlegierungselement, Thermosicherung mit einem Schmelz- legierungselement sowie Verfahren zum Herstellen einer Ther- mosicherung
Die Erfindung betrifft Schmelzlegierungselemente, insbesondere für den Einsatz in Thermosicherungen, um Module, insbesondere Steuergeräte, in Hochstromanwendungen, gegen überhitzung zu schützen.
Um elektrische Module gegen überhitzung zu schützen, werden irreversible Thermosicherungen benötigt, die bei einer zu hohen Umgebungstemperatur einen Strom führenden Leiter unterbrechen (auslösen) . Die Thermosicherungen sind dabei so ausgelegt, dass die Auslösetemperatur nicht aufgrund eines mög- licherweise auftretenden Stromflusses erreicht wird, so dass gewährleistet ist, dass diese nicht durch einen hohen Strom, sondern ausschließlich durch eine zu hohe Umgebungstemperatur ausgelöst werden können. Eine Thermosicherung dient also dazu, einen unabhängigen Abschaltpfad für elektrische Module zur Verfügung zu stellen, die bei unzulässig hohen Temperaturen in dem Modul, z.B. aufgrund von Ausfällen von Bauelementen, Kurzschlüssen, z.B. durch Fremdeinwirkung, Fehlfunktionen von Isolationswerkstoffen und dgl . den Stromfluss sicher unterbricht .
Herkömmliche Thermosicherungen basieren zumeist auf dem Konzept einer fixierten Feder (z.B. angelötete Blattfeder), bei der sich bei einer Temperatureinwirkung die Fixierung löst (z.B. durch Schmelzen), wodurch durch die Federkraft die
Thermosicherung geöffnet wird. Dabei wird jedoch auch im Normalbetrieb, d.h. im geschlossenen Zustand der Thermosicherung eine mechanische Kraft auf die Verbindungsstelle ausgeübt, was zu Qualitätsproblemen, speziell bei langen Betriebs- zeiten im Automotiv-Bereich führen kann, z.B. zu einer Zerrüttung der Lötstelle.
Eine alternative Ausführungsform einer Thermosicherung verwendet ein leitendes Schmelzmaterial, das bei einer Auslöse- temperatur zu schmelzen beginnt und dadurch eine Verbindung unterbricht .
Bei Thermosicherungen, die ein Schmelzmaterial verwenden, muss darauf geachtet werden, dass die Schmelzbrücke nicht be- reits während der Montageprozesse aufschmilzt, wenn die Prozesstemperatur über der Schmelztemperatur der Schmelzbrücke liegt, und dadurch der Strompfad bei Herstellung der Thermosicherung unterbrochen wird.
Bei Verwendung eines vorgefertigten Schmelzlegierungselementes aus einem Schmelzmaterial für die Herstellung einer derartige Thermosicherung besteht also die Gefahr, dass es z.B. beim Auflöten des Schmelzlegierungselementes bereits während der Montage der Thermosicherung zumindest teilweise so aufge- schmolzen wird, dass der Strompfad unterbrochen wird. Dadurch wäre die Thermosicherung bereits vor ihrem Einsatz unbrauchbar .
Daher muss bei einem Lötprozess zum Befestigen eines solchen Schmelzlegierungselement entweder sichergestellt werden, dass das Schmelzlegierungselement nur lokal aufgeschmolzen wird, was eine sehr genaue Steuerung des Lötprozesses erfordert. Bei einem lokalen Aufschmelzen des Schmelzlegierungselementes
zum Befestigen an Anschlussstellen können des weiteren kalte Lötstellen entstehen, die die Prozesssicherheit und die Qualität der elektrischen Verbindung deutlich beeinträchtigen. Oder es muss ein geeignetes Lot mit einer Schmelztemperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Schmelzlegierungselementes verwendet werden, um das Schmelzlegierungselement zu löten. Dies erfordert jedoch ein spezielles Lot, dessen mögliche Auslösetemperatur deutlich unter der Schmelztemperatur des Schmelzlegierungselementes liegen muss.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Thermosiche- rung und ein Schmelzlegierungselement zur Verfügung zu stellen, das bei unzulässig hohen Temperaturen aufgrund von Ausfällen von Bauelementen, Kurzschlüssen, z.B. durch Fremdein- Wirkung, Fehlfunktionen von Isolationswerkstoffen, den Strom- fluss durch Aufschmelzen sicher unterbricht, wobei der Auslösemechanismus dabei im Wesentlichen von der Umgebungstemperatur und nicht vom Strom abhängen soll, damit auch Störungen, die nur zu Strömen führen, die kleiner sind als die zulässi- gen Maximalströme, sicher erkannt werden können. Insbesondere soll gewährleistet werden, dass die Thermosicherung durch Bestücken eines Stanzgitters mit einem Schmelzlegierungselement in einfacher Weise aufgebaut werden kann, ohne bereits bei der Prozessierung während der Herstellung ein vollständiges oder teilweises Aufschmelzen des Schmelzlegierungselementes zu bewirken.
Diese Aufgabe wird durch das Schmelzlegierungselement nach Anspruch 1, die Thermosicherung, die Verwendung des Schmelz- legierungselementes sowie durch das Verfahren zum Herstellen einer Thermosicherung gemäß den nebengeordneten Ansprüche gelöst .
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Schmelzlegierungselement, insbesondere für die Herstellung einer Thermosicherung vorgesehen. Das Schmelzlegierungselement umfasst ein Schmelzelement aus einem bei einer Auslösetemperatur schmelzbaren Material; und eine Trägerschicht auf einer Oberfläche zumindest in einem Kontaktierungsbereich des Schmelzlegierungselemen- tes. Eine Schmelztemperatur des Materials der Trägerschicht ist höher als die Auslösetemperatur, wobei das Material der Trägerschicht so gewählt ist, dass es in festem Zustand in dem geschmolzenen Material des Schmelzelementes in Lösung geht .
Dadurch kann ein Schmelzlegierungselement geschaffen werden, das einfacher und zuverlässiger montiert werden kann, da es eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen hohe Temperaturen beim Auflöten oder einen sonstigen Montageprozess aufweist. Die Prozesstemperatur beim Montieren des Schmelzlegierungselement führt nicht sofort zu einem Zerfließen des Schmelzlegierungselementes, da ein Zusammenziehen des bei der Prozesstemperatur geschmolzenen Materials des Schmelzelementes durch ein Verringern der Oberflächenspannung verhindert wird. Mit anderen Worten bringt ein Zusammenziehen des geschmolzenen Materials des Schmelzelementes aufgrund seiner Oberflächenspannung bei Vorsehen der Trägerschicht keinen Energiegewinn. Die Trägerschicht ist darüber hinaus so gestaltet, dass sie das Zerfließen des Schmelzlegierungselementes nicht dauerhaft behindert, da das Material der Trägerschicht in dem Material des Schmelzelementes in Lösung gehen kann.
Weiterhin kann das Material des Schmelzelement Zinn enthalten und das Material der Trägerschicht Kupfer aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Schmelzelement quaderför- mig ausgebildet ist, um eine definierte Stromverteilung beim Einsatz als Thermosicherung bereitzustellen.
Weiterhin kann die Trägerschicht auf der Oberfläche durchgehend ausgebildet ist. Insbesondere kann die Trägerschicht auf der Oberfläche und einer gegenüberliegenden Oberfläche des Schmelzelementes ausgebildet sein und insbesondere das Schmelzelement vollständig umschließt.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Dicke und das Material der Trägerschicht so gewählt sein, um bei geschmolzenen Material des Schmelzelementes sich nicht vor einer bestimmten Zeitdauer vollständig in dem geschmolzenen Material des Schmelzelementes aufzulösen.
Weiterhin können eine oder mehrere Zusatzschichten auf der
Oberfläche vorgesehen sein, die mindestens einer der Schichten Lotschicht, Korrosionschutzschicht und Haftverbesserungschicht umfassen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Thermosicherung mit einer Anschlussstelle auf einem Stanzgitter und mit einem obigen Schmelzlegierungselement vorgesehen, das mit der Oberfläche an der Anschlussstelle befestigt, insbesondere aufgelötet, ist.
Weiterhin ist vorgesehen das Schmelzlegierungselement in einem Strompfad einer Thermosicherung zu verwenden.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zur Herstellung einer Thermosicherung vorgesehen, mit den Schritten des Auf- bringens eines Kontaktmaterials, insbesondere eines Lots, auf eine Anschlussstelle; des Aufbringens des obigen Schmelzle- gierungselementes, so dass zumindest ein Bereich der Trägerschicht auf dem Kontaktmaterial aufliegt; des Erhitzens des Kontaktmaterials auf oder über seinen Schmelzpunkt, so dass das Kontaktmaterial sich mit dem Material der Trägerschicht und der Anschlussstelle verbindet, für eine Zeitdauer, die begrenzt ist durch die Zeitdauer, nach der das Material der
Trägerschicht an dem Bereich der Trägerschicht vollständig in den geschmolzenen Materialien des Schmelzelementes und des Kontaktmaterials aufgelöst wird.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich erläutert. Es zeigen :
Fig. Ia bis Ie Ausführungsformen für Schmelzlegierungselemente gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Er- findung;
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform des Schmelzlegierungselementes gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3a bis 3b eine Veranschaulichung des Verfahrens zum Befestigen des Schmelzlegierungselementes auf einem Stanzgit- ter; und
Fig. 3c eine Darstellung der Thermosicherung in einem Zustand nach dem Auslösen.
Das erfindungsgemäße Schmelzlegierungselement 1 umfasst im Wesentlichen einen barrenförmigen Block mit einem Schmelzelement 2 aus einem schmelzbaren Material. Das Schmelzelement 2 enthält ein Metall oder eine andere elektrisch gut leitende Legierung oder Material, durch das ein Strom fließt, wenn das
Schmelzlegierungselement 1 in eine Thermosicherung (siehe Figs 3a - 3c) eingebaut ist. Durch einen ausreichend großen Querschnitt des Schmelzlegierungselementes, einen ausreichend niedrigen spezifischen Widerstand sowie eine gute thermische Anbindung an die Umgebung erwärmt sich das Schmelzlegierungselement 1 auch bei maximal zulässigem Stromfluss nur gering gegenüber der Umgebung.
Der Schmelzpunkt des Materials des Schmelzelementes 2 ist so gewählt, dass der Block bei einer Temperaturerhöhung aufgrund von Betriebsstörungen, wie z.B. Ausfällen von elektronischen Bauteilen, Fehlfunktionen der Isolationswerkstoffe, Kurzschlüssen durch Fremdeinwirkung über eine Schmelztemperatur aufschmilzt und dabei einen durch das Schmelzlegierungsele- ment bestehenden Strompfad unterbricht.
Das Schmelzlegierungselement 1 wird zwischen zwei ansonsten voneinander elektrisch isolierten Anschlusspunkten aufgebracht und z.B. dort verlötet. Beim Auflöten des Schmelzle- gierungselementes 1 muss darauf geachtet werden, dass das
Schmelzlegierungselement 1 den Strompfad nicht bereits während der Montage unterbricht, was auftreten kann, wenn dabei eine Temperatur angelegt werden würde, die gleich oder größer ist als die Schmelztemperatur des Schmelzelementes 2.
Daher muss entweder gewährleistet sein, dass beim Lötprozess das Schmelzlegierungselement 1 entweder beim Befestigen und Verbinden mit den Anschlussstellen entweder nur lokal aufgeschmolzen wird oder mit Hilfe eines Lotes mit einem Schmelz- punkt, der niedriger ist als der Schmelzpunkt des Schmelzelementes 2, gelötet wird.
Um den Herstellungsprozess einer Thermosicherung mit einem derartigen Schmelzlegierungselement 1 zu vereinfachen, ist eine Trägerschicht 4 vorgesehen, mit der das Schmelzlegierungselement 1 auf die Anschlussstellen aufgebracht bzw. dort festgelötet wird. Die Trägerschicht 4 weist einen hohen Schmelzpunkt auf, der höher ist als der Schmelzpunkt des schmelzbaren Materials 2 und des Lots, das bei dem Lötprozess verwendet wird. Die Trägerschicht 4 ist weiterhin aus einem Material vorgesehen, das sich in dem Material des Schmelzele- mentes 2 langsam auflöst, d.h. in Lösung gehen kann. Als mögliches Materialsystem kommen für das Schmelzelement 2 Materialien mit einem ausreichenden Zinnanteil, z.B. von mehr als 30%, mehr als 50%, mehr als 70% und besonders bevorzugt mehr als 80% in Betracht. Als Material der Trägerschicht 4 kann Kupfer oder eine Kupferlegierung mit hohem Kupferanteil, wie z.B. mehr als 70% verwendet werden. Kupfer ist vorteilhaft, da es sich bereits in festen Zustand in flüssigem Zinn löst, dessen Temperatur seiner Schmelztemperatur entspricht, mit etwa 10 μm/min, wobei sich dieser Wert für jede 10 K Tempera- turerhöhung über die Schmelztemperatur hinaus etwa verdoppelt. Andere Materialsysteme für die Materialien des Schmelzelementes 2 und die Trägerschicht 4 sind ebenfalls möglich.
Beim Aufbringen des Schmelzlegierungselementes 1 auf entspre- chende Anschlussstellen wird daher ein herkömmliches Lot verwendet z.B. das gleiche Material wie das Material des Schmelzelementes 2. Dabei schmilzt das Schmelzelement 2 des Schmelzlegierungselementes 1 vollständig oder teilweise und das Material der Trägerschicht 4 beginnt, sich in dem materi- al des geschmolzenen Schmelzelementes 2 aufzulösen. Der Lötvorgang sollte beendet sein, bevor die Trägerschicht vollständig aufgelöst ist. Solange sich die Trägerschicht 4 noch nicht vollständig in dem geschmolzenen Schmelzelement aufge-
löst hat, verhindert sie das Zusammenziehen des Schmelzlegierungselementes 1 auf eine oder mehrere der Anschlussstellen, indem sie die Oberflächenspannung reduziert. Die Dicke der Trägerschicht 4 und die Dauer des Lötprozesses zum Befestigen des Schmelzlegierungselementes 1 an den Anschlussstellen ist so zu wählen, dass sich nur ein Teil der Trägerschicht 4 auflöst, sodass der Strompfad trotz einem Schmelzen oder Anschmelzen des Schmelzelementes 2 nicht unterbrochen wird.
Im Auslösefall löst sich nach Aufschmelzen der Schmelzlegierung die nach dem Lötprozess während der Montage verbliebene Trägerschicht 4 in dem geschmolzenen Material des Schmelzelementes 2 auf und das Schmelzlegierungselement 1 unterbricht den Strompfad, indem sich an den Anschlussstellen Teile des geschmolzenen Materials z.B. tropfenförmig aufgrund der Oberflächenspannung des geschmolzenen Materials anlagert.
In der Endanwendung soll die Verzögerung des Ansprechens bei einer Temperaturerhöhung über die Schmelztemperatur des Schmelzelementes 2 dabei so kurz wie möglich sein.
Gegenüber einem Löten mit einem Lot mit niedrigerem Schmelzpunkt besteht ein Vorteil dieser Erfindung darin, dass die Kontaktierung des Schmelzlegierungselementes 1 an den An- Schlussstellen mit demselben Lot hergestellt werden kann, wie die Schmelzlegierung, sodass damit auch Thermosicherungen mit niedrigeren Auslösetemperaturen gewählt werden können, da keine Temperaturdifferenz zwischen der Schmelztemperatur des Lots zum Befestigen des Schmelzlegierungselementes 1 an den Anschlussstellen und des schmelzbaren Materials des Schmelzelementes vorgesehen werden muss.
In den Figuren Ia bis Ie sind verschiedene Konfigurationen des Schmelzlegierungselementes 1 dargestellt. Wie in Fig. Ia dargestellt ist, weist das Schmelzlegierungselement 1 ein Schmelzelement 2 auf, auf den einseitig die Trägerschicht 4 aufgebracht ist. Die Trägerschicht 4 ist auf der Seite des
Schmelzelementes aufgebracht, die in einem nachfolgenden Mon- tageprozess für eine Thermosicherung mit den Anschlussstellen verbunden bzw. verlötet wird.
Neben der Ausführungsform des Schmelzlegierungselementes der Fig. Ia sind weitere Ausführungsformen möglich, die sich in der Anordnung der Trägerschicht unterscheiden. In Fig. Ib ist die Trägerschicht 4 auf der Oberfläche des Schmelzelementes 2, mit der das Schmelzlegierungselement 1 montiert wird, nicht flächig aufgebracht, sondern nur an den Bereichen, die mit den Anschlussstellen verbunden werden sollen. D.h. die Trägerschicht 4 ist z.B. in einem Mittenbereich unterbrochen. Eine durchgehende Trägerschicht ist jedoch auf der gegenüberliegenden Oberfläche und/oder auf einer Seitenfläche (Dar- stellungsebene der Figur) , um den Effekt des Verhinderns des Zusammenziehens des geschmolzenen Materials des Schmelzelementes zu bewirken.
Wie aus den Ausführungsformen der Fig. Ic bis Ie ersichtlich ist, können Trägerschichten 4 beidseitig des Schmelzelementes 2 (oder auf zwei oder mehr als zwei verschiedenen Oberflächen, die sich zwischen den Kontaktstellen des Schmelzlegierungselementes 1 erstrecken) vorgesehen sein, um erst bei einem vollständigen Aufschmelzen des Schmelzelementes 2 und ei- nem darauf folgenden In-Lösung-Gehen des Materials der Trägerschicht 4 in dem Material des aufgeschmolzenen Schmelzelementes 2 ein Auslösen der durch das Schmelzlegierungselement 1 gebildeten Thermosicherung zu bewirken.
Weiterhin kann gemäß der Ausführungsform der Fig. Id vorgesehen sein, dass das Schmelzelement 2 vollständig von Trägerschichten 4 umgeben, so dass ein Herausfließen des Materials des Schmelzelementes 2 aus dem Bereich zwischen der sich auf den Oberflächen gegenüberliegenden Trägerschichten 4 vermieden werden kann. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass die gegenüberliegenden Trägerschichten 4 sich annähern, miteinander in Kontakt kommen und dann, da kein geschmolzenes Material des Schmelzelementes 2 mehr vorhanden ist, nicht mehr in Lösung gehen können, wodurch ein Auftrennen der Ther- mosicherung unter Umständen verhindert wird.
In Fig. Ie ist basierend auf der Ausführungsform der Fig. Id dargestellt, dass zusätzlich zur Trägerschicht auch eine oder mehrere weitere Schichten vorgesehen sein können, die entsprechend eine zusätzliche Funktion wahrnehmen. Ein Ausschnitt aus dem Schmelzlegierungselement 1 der Fig. Ie ist beispielsweise in Fig. 2 dargestellt. Dort erkennt man, dass auf dem Schmelzelementes 2 zum einen die Trägerschicht 4 sowie eine Zusatzschicht 5 aufgebracht ist.
Die Zusatzschicht 5 kann beispielsweise eine Lotschicht sein, die ein zusätzliches Vorsehen einer Lotpaste und dgl . zum Auflöten des Schmelzlegierungselementes 1 zwischen den Anschlussstellen überflüssig macht. Ein Auflöten des Schmelzlegierungselements 1 kann dann durch Aufsetzen des Schmelzlegierungselements 1 auf die Anschlussstellen und ein entsprechendes Erhitzen erfolgen.
Darüber hinaus kann die Zusatzschicht 5 zusätzlich oder alternativ eine Oxidationsschutzschicht für die Trägerschicht 4 darstellen, um eine höhere Korrosionsbeständigkeit zu schaf-
fen. Mögliche Materialien hierfür sind z.B. Entec oder SnAg- Cu.
Weiterhin kann die Zusatzschicht 5 alternativ oder zusätzlich eine Haftverbesserungsschicht darstellen, die z.B. Ni oder Au aufweist, um bei einer alternativen Aufbringungsform ein Kleben oder Bonden des Schmelzlegierungselementes 1 an die Anschlussstelle zu erleichtern. Weiterhin kann die oder eine der Zusatzschichten ein Flussmittel enthalten.
Vorzugsweise sind die Materialien der einen oder mehreren Zusatzschichten so gewählt, dass sie beim Aufschmelzen des Schmelzelementes 2 darin ebenfalls in Lösung gehen, oder schmelzen oder aufgrund der Prozesstemperatur verdampfen.
In den Figuren 3a und 3b ist ein Montageprozess für eine Thermosicherung skizziert. In Fig. 3a ist ein Verfahrensstand gezeigt, der ein Schmelzlegierungselement 1 der Ausführungsform der Fig. Ia kurz vor dem Aufsetzen auf Anschlussstellen 6 von Leitungsbereichen 9 eines Stanzgitters 7 zeigt. Die Anschlussstellen 6 des Stanzgitters 7 sind mit einer Lotpaste 8 versehen. Auf die Lotpaste 8 wird das Schmelzlegierungselement aufgesetzt und anschließend die Lotpaste 8 über dessen Schmelztemperatur erhitzt. Dabei erwärmt sich auch das Schmelzelement 2 und die Trägerschicht 4 des Schmelzlegierungselementes 1 geht sowohl in der Lotpaste 8 als auch, soweit das Schmelzelement 2 ebenfalls aufgeschmolzen wird, in dem Schmelzelement 2 in Lösung.
Dies wird deutlich in Fig. 3b, dadurch, dass die Trägerschicht an Stellen, an dem das Schmelzelement 2 an den Anschlussstellen verlötet wird, dünner ist als an den übrigen Bereichen. Die Dicke der Trägerschicht 4 und die Materialien
des Schmelzelementes und der Trägerschicht 4 sind so gewählt, dass ein zuverlässiges Befestigen des Schmelzlegierungselementes 1 an den Anschlussstellen durch z.B. Auflöten erreicht werden kann, ohne dass sich die Trägerschicht 4 vollständig in dem geschmolzenen Teil des Schmelzelementes 2 auflöst. Dadurch wäre die Zuverlässigkeit des Lötprozesses beeinträchtigt, da dabei eine Unterbrechung des Strompfades durch das Schmelzlegierungselementes 1 der Thermosicherung auftreten kann. Die Dicke ist jedoch dadurch beschränkt, dass im Auslö- sefall das Material der Trägerschicht 4 im geschmolzenen Material des Schmelzelementes möglichst vollständig in kurzer Zeit, z.B. in 1 bis 10 Sekunden, in Lösung geht. Durch die Dicke lässt sich somit die Trägheit der Thermosicherung einstellen .
In Fig. 3c ist die Thermosicherung nach einem Auslösefall gezeigt, bei dem die Schmelzlegierung aufgrund einer hohen Umgebungstemperatur geschmolzen ist und die Trägerschicht 4 sich in dem geschmolzenen Schmelzelement 2 aufgelöst hat. Aufgrund der Oberflächenspannung werden Teile der geschmolzenen Schmelzlegierung auf die Leitungsbereiche 9 bezogen, wo sie sich aufgrund ihrer Oberflächenspannung jeweils zu Tropfen zusammenziehen. Aufgrund der Oberflächenspannung und der Affinität des geschmolzenen Materials des Schmelzelementes 2 sich auf den Leitungsbereichen 9 zusammenzuziehen, wird das geschmolzene Material des Schmelzelementes aus dem Bereich zwischen den Leitungsbereichen 9 herausgezogen und dort getrennt .
Next Patent: DEVICE HAVING AN ELECTRIC MOTOR DRIVE AND METHOD FOR THE OPERATION THEREOF