TECHNISCHES GEBIE T

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur

Herstellung einer Schmelzsicherung und eine durch ein solches Verfahren hergestellte Schmelzsicherung,

insbesondere eine oberflächenmontierbare Schmelzsicherung.

STAND DER TECHNIK

Aus dem Stand der Technik sind oberflächenmontierbare SMD- Gerätesicherungen (Surface Mounted Device) als passive elektrische Bauteile bekannt, welche auch Chip-Fuses oder Chip-Sicherungen genannt werden. Üblicherweise werden solche Sicherungen mittels Leiterplattentechnik

hergestellt. SMD-Sicherungen werden meist automatisch auf FR4 Leiterplatten durch Pick-&-Place- Automaten aufgebracht und danach mittels Reflow-Lötprozessen oder im

Wellenlötverfahren verlötet. Als Basismaterialien für die SMD-Sicherungen werden hauptsächlich FR4- Leiterplattenmaterialien oder Keramiken verwendet.

Alternativ können SMD-Sicherungen als Schmelzsicherung in einem Keramikgehäuse ausgebildet sein.

Bei der Herstellung durch PCB-bezogene Galvanik besteht das FR4-Leiterplattenmaterial aus mit Glasgewebe verstärktem Epoxidharz. Kupferfolien verschiedener Stärken (6, 9, 12,

18, 35 pm und dicker) werden auf dem FR4 unter Druck und Temperatur aufgepresst und bilden meist die Basis für die Schmelzleiter. Die Schmelzleiter selbst werden mit photolithografischen Methoden und durch Nassätzprozesse strukturiert. Die PCB-Galvanik hat den Nachteil, dass aggressive Ätzchemie bei der Herstellung benötigt wird. Zudem handelt es sich um ein zeitlich und gerätetechnisch aufwändiges und damit kostspieliges Verfahren. Weiter ist die Querschnittsgeometrie des Schmelzleiters nicht genau reproduzierbar, da die Ätzvorgänge isotrop sind und der Photoresist unterätzt wird. Dies wirkt sich insbesondere bei dicken Kupferfolien dramatisch aus, und führt zu trapezoiden anstatt den erwünschten, rechteckigen

Querschnitten .

Eine andere Herstellmethode besteht darin, dass

Schmelzdrähte zwischen Leiterplatten laminiert werden. Dies hat den Nachteil, dass jeder Draht individuell auf den Leiterplatten fixiert werden muss. Die Regelmässigkeit der Abstände zwischen parallel zu verlaufenden Metalldrähten, sowie deren Geradlinigkeit sind nur mit hohem Aufwand zu gewährleisten .

Ein weiteres Herstellverfahren ist das Drahtbonden, welches aus der Halbleiterfertigung stammt und in die PCB-Technik überführt wurde. Das Drahtbonden stammt aus der Chip- Anschluss-Kontaktierung und erlaubt das maschinelle

Verbinden von Bond-Pads mittels eines Drahtes. Dabei wird ein Draht von einer Rolle abgewickelt und mit dem

jeweiligen Kontakt-Pad in Kontakt gehalten. Anschliessend werden der Draht und die Kontakt-Pads durch ein

Verbindungsverfahren, wie beispielsweise Thermosonic- oder Ultraschall-Verfahren zumindest lokal miteinander

verbunden. Bei solchen Sicherungen ist eine exakte Positionierung des Drahtes essenziell. Die exakte

Positionierung des Drahtes ist jedoch aufwändig und bedingt zusätzlichen maschinellen Aufwand.

BESCHRE IBUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Schmelzsicherung

bereitzustellen, bei welchem die oben beschriebenen

Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen des Verfahrens, sowie eine Schmelzsicherung, welche durch ein solches Verfahren hergestellt wird, sind durch die Merkmale von weiteren Ansprüchen definiert.

Ein erfindungsgemässes Verfahren zur Herstellung einer

Schmelzsicherung, welche sich von einem ersten Ende entlang einer Längsachse zu einem zweiten Ende erstreckt umfasst die Schritte:

Bereitstellen einer Basisplatte;

- Stapeln eines zumindest teilweise leitenden Gewebes

über der Basisplatte;

Stapeln einer Deckschicht über dem Gewebe;

Bereitstellen einer Verbindungsschicht, zwischen der Basisplatte und dem Gewebe und zwischen dem Gewebe und der Deckschicht, mindestens in den jeweiligen

Randbereichen; wobei beidseitig des Gewebes, an das Gewebe anschliessend, zwischen den jeweiligen Randbereichen mindestens ein

Hohlraum vorgesehen ist,

wobei das Gewebe mindestens eine erste Faser umfasst, welche elektrisch leitend ist und welche sich entlang der Längsachse vom ersten Ende der Schmelzsicherung bis zum zweiten Ende der Schmelzsicherung erstreckt und zweite Fasern umfasst, welche nichtleitend sind und welche sich zumindest quer zur Längsachse erstrecken, wobei die

mindestens eine erste Faser eine höhere Schmelztemperatur aufweist als die zweiten Fasern,

Erhitzen der gestapelten Elemente auf eine Temperatur, welche unter der Schmelztemperatur der mindestens einen ersten Faser liegt und welche über der

Schmelztemperatur der zweiten Fasern liegt;

Halten dieser Temperatur während einer Zeitdauer;

wodurch die zweiten Fasern zumindest im Bereich der

mindestens einen ersten Faser schmelzen, wodurch die mindestens eine erste Faser im Bereich der Hohlräume zumindest teilweise freigegeben wird;

Abkühlen der gestapelten Elemente auf Raumtemperatur.

Mit einem solchen Verfahren kann eine Wire-in-Air-Sicherung hergestellt werden. Durch das zumindest teilweise

elektrisch leitende Gewebe sind die Lagen der einzelnen Fasern des Gewebes und die Position der Gewebefasern zueinander sehr genau festlegbar, wodurch ein aufwändiges Positionieren des mindestens einen Schmelzdrahtes

vermeidbar ist. Ebenfalls sind die Anzahl und Verteilung der Gewebefasern leicht einstellbar. Dementsprechend können das Strom-Zeit-Verhalten, das Temperaturverhalten, die Impulsfestigkeit, das Ausschaltvermögen, die

Isolationsfestigkeit und die i ² t-Werte einfach eingestellt werden. Eine solche Schmelzsicherungen bedingt zudem tiefe Material- und Fertigungskosten. Die Kosten für teilweise elektrisch Leitendes Gewebe sind tief und die

Schmelzsicherung kann mittels einfacher Prozesse

hergestellt werden, beispielsweise mit Batch-Prozessen wie zur Herstellung von Leiterplatten. Weitere günstige

Prozessschritte, wie beispielsweise das Laminieren mit Prepregs oder das Heisspressen können ebenfalls aus der Leiterplattenherstellung übernommen werden. Beispielsweise sind die ersten Fasern aus Kupfer und die zweiten Fasern aus einem Polyester. Kupfer hat eine Schmelztemperatur von ungefähr 1000°C und Polymere haben üblicherweise

Schmelztemperaturen von ungefähr 100°C bis 400°C.

Bei laminierten Sicherungen wird vor dem Aufschmelzen der zweiten Fasern das Gehäuse der Sicherung hergestellt, durch:

Pressen der gestapelten Elemente in einer im

Wesentlichen zur Basisplatte senkrechten Richtung;

Erhitzen der gestapelten Elemente auf eine Temperatur, welche unter der Schmelztemperatur der mindestens einen ersten Faser und der zweiten Fasern liegt;

Halten dieser Temperatur während einer Zeitdauer;

Beispielsweise wird auf eine Temperatur von 190°C erhitzt und diese wird währen einer Stunde gehalten. Dadurch werden zumindest die Randbereiche der gestapelten Elemente fest miteinander verbunden. Anschliessend werden die gestapelten Elemente auf eine Temperatur erhitzt, welche unter der Schmelztemperatur der ersten Fasern und über der

Schmelztemperatur der zweiten Fasern liegt. Diese

Temperatur wird dann während einer Zeitdauer gehalten. In einem Verfahren mit ersten Kupferfasern und zweiten

Polyesterfasern werden die gestapelten Elemente der

Schmelzsicherung innerhalb von 3 Minuten von Raumtemperatur auf eine Temperatur von 250°C erwärmt. Diese Temperatur wird während 90 Sekunden gehalten. Anschliessend wird die Schmelzsicherung auf Raumtemperatur abgekühlt. Die

Erwärmung kann auch auf eine Temperatur von über 250° erfolgen, beispielsweise 300°C, 350°C, 400°C oder 450°C.

Die Haltedauer kann mehr als 90 Sekunden betragen,

beispielsweise 120 Sekunden oder 180 Sekunden oder bis zu 900 Sekunden. Bei zweiten Fasern aus einem Polymermaterial mit einer tieferen Schmelztemperatur, kann die

Erwärmungsdauer tiefer und die Haltedauer kürzer ausgewählt werden. Die Erwärmungstemperatur ist auf jeden Fall unterhalb der ZersetZungstemperatur des Materials der zweiten fasern zu wählen. Die Erwärmungstemperatur sollte auch unter der Schmelztemperatur, bzw.

ZersetZungstemperatur der Basisplatte, der

Verbindungsschichten und der Deckschicht liegen. Durch die Entropieelastizität der zweiten Fasern, werden diese nach dem Aufschmelzen im Bereich der mindestens einen ersten Faser zu den Randbereichen hin gezogen. Je länger die

Erwärmungstemperatur gehalten wird, desto vollständiger werden die zweiten Fasern im Bereich der mindestens einen ersten Faser im Bereich der Hohlräume aufgeschmolzen . Durch das Erwärmen, bzw. das Schmelzen der zweiten Fasern, kann die Dicke des Gewebes, bzw. des geschmolzenen Gewebes in den Randbereichen solange abnehmen, bis diese vollständig ausgefüllt sind. Die Verbindungsschichten können als separate Schichten ausgebildet sein oder sie können

zumindest teilweise in die zu verbindenden Elemente der Schmelzsicherung integriert sein. Beispielsweise können die Basisplatte und/oder das Gewebe und/oder die Deckschicht ein verbindendes Material umfassen. Beispielsweise kann ein Klebelack oder eine Klebefolie verwendet werden, um zwei benachbarte Schichten der Schmelzsicherung miteinander zu verbinden. Durch das Erwärmen kann die Dicke der

Verbindungsschichten abnehmen. Beispielsweise kann ein Teil der Verbindungsschicht in das Gewebe eindringen oder kann aus den Randbereichen quillen. Dieses Verfahren lässt sich nicht nur im Zusammenhang mit laminierten Sicherungen verwenden. Es kann auch bei Sicherungen mit vorgefertigten Gehäuseteilen eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein Gewebe mit ersten und zweiten Fasern zwischen zwei

Kunststoffgehäuseteilen geklebt werden. In diesem Fall entspricht ein erstes Gehäuseteil einer Basisplatte mit einer darin ausgeformten Ausnehmung und ein zweites

Gehäuseteil einer Deckschicht mit einer darin ausgeformten Ausnehmung und de Kleber entspricht der Verbindungsschicht.

In einer Ausführungsform umfasst die Basisplatte eine

Leiterplatte. Beispielsweise eine FR4- oder FR5- Leiterplatte . Leiterplatten können ein Verbundmaterial umfassen, wie beispielsweise Glasfaser-verstärktes

Epoxidharz. Alternativ können keramische Materialien verwendet werden, wie beispielsweise Glasplatten oder Keramikplatten oder es können Kombinationen von Kunststoff und Keramik verwendet werden. Anstelle von Epoxidharz können doppelseitig klebende Polyimidfolien als

Verbindungsschicht verwendet werden.

In einer Ausführungsform sind an den beiden Enden der

Schmelzsicherung elektrische Kontaktelemente vorgesehen, welche elektrisch leitend mit der mindestens einen ersten Faser verbunden sind. Solche elektrischen Kontakte werden auch Terminals oder Endaussenkontakte genannt und sind meist mit einem ENIG-Prozess veredelt, d.h. sie umfassen eine Deckschicht aus Gold.

In einer Ausführungsform erstrecken sich die

Kontaktelemente über die gesamte Fläche der beiden Enden der Schmelzsicherung. Alternativ können die Kontaktelemente nur im Bereich des Gewebes der beiden Endflächen der

Schmelzsicherung vorgesehen sein. Es ist ebenfalls möglich, dass die Kontaktelemente die Schmelzsicherung seitlich und/oder ober- und unterhalb teilweise umschliessen . Bei einer solchen Ausführungsform sind die Kontaktelemente klammerförmig oder hülsenförmig ausgebildet.

In einer Ausführungsform ist mindestens ein erster Hohlraum in der Basisplatte, zwischen den Randbereichen der

Basisplatte ausgebildet und mindestens ein zweiter Hohlraum ist in der Deckschicht, zwischen den Randbereichen der Deckschicht ausgebildet. Beispielsweise können mehrere Hohlräume in der Basisplatte und/oder der Deckschicht ausgebildet sein. Die einzelnen Hohlräume können durch Stege voneinander getrennt sein. Die Hohlräume können unterschiedliche Abmessungen aufweisen, d.h. sie können unterschiedlich breit oder tief ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass die einzelnen Hohlräume keine konstanten Abmessungen aufweisen, d.h. dass sich ihre Abmessungen entlang der Längsachse und/oder quer dazu ändern. Je nach der Grösse der Sicherung sind die Randbereiche

unterschiedlich gross. Beispielsweise ist die Breite der Randbereiche und der Stege zwischen 0,3 Millimeter und 10 Millimeter. Die Breite der Randbereiche kann grösser, gleichgross oder kleiner als diejenige der Stege sein.

In einer Ausführungsform wird zwischen der Basisplatte und dem Gewebe und/oder zwischen dem Gewebe und der Deckschicht mindestens ein rahmenförmiger Distanzhalter angeordnet, wobei mindestens ein dritter Hohlraum zwischen den

Randbereichen des Distanzhalters ausgebildet ist. Somit ergibt sich zwischen der Basisplatte und dem Gewebe

und/oder zwischen dem Gewebe und der Deckschicht innerhalb der Distanzhalter ein dritter Hohlraum. Der Distanzhalter kann mittels Verbindungsschichten mit den benachbarten Schichten verbunden werden. Es kann hier wieder ein

Klebelack oder eine Klebefolie verwendet werden. Der

Distanzhalter und/oder die dazu benachbarten Schichten können auch mit einem Klebelack imprägniert sein.

In einer Ausführungsform wird einseitig oder beidseitig des Gewebes eine Löschschicht, mittels einer Verbindungsschicht im entsprechenden Hohlraum angeordnet. Die entsprechenden Löschschichten können in einem Bereich nahe dem Gewebe angeordnet sein oder sie können in einem davon entfernten Bereich angerordnet sein. Beispielsweise umfasst die

Löschschicht löschendes Silikon oder anorganische Werkstoffe, welche einen Schmelzpunkt aufweisen, welcher über demjenigen der zweiten Fasern liegt, beispielsweise Vermiculit, PDMS oder dergleichen. Die Löschschicht kann als Gewebe oder als Folie ausgebildet sein. Alternativ kann das Gewebe ein Löschmaterial umfassen. Beispielsweise, wenn Glasfasern im Gewebe mitverwoben sind. Es ist ebenfalls möglich das Gewebe mit Silikonharz zu tränken, wodurch die Fasern des Gewebes von einer Matrix aus löschendem

Silikonharz umgeben sind.

In einer Ausführungsform sind die Basisplatte, die

Deckschicht und jede der Löschschichten als geschlossene Flächen ausgebildet. D.h. sie erstrecken sich im

Wesentlichen lückenlos über die gesamte Länge und Breite der Schmelzsicherung. In einer Ausführungsform umfassen die Verbindungsschichten einen geschlossen umlaufenden Rahmen, d.h. sie umfassen mindestens eine von den Randbereichen beabstandete Durchgangsöffnung. Wenn die Löschschichten durch eine Verbindungsschicht unmittelbar mit der

Basisplatte oder der Deckschicht verbunden sind, so können die entsprechenden Verbindungsschichten rahmenförmig, streifenförmig oder als geschlossene Flächen ausgebildet sein .

In einer Ausführungsform umfassen die Verbindungsschichten mindestens einen Steg, welcher sich quer zur Längsachse von einer Seite des Rahmens zu einer dazu gegenüberliegenden Seite des Rahmens erstreckt und der mindestens eine

Distanzhalter umfasst mindestens einen Steg, welcher sich quer zur Längsachse von einer Seite des Rahmens zu einer dazu gegenüberliegenden Seite des Rahmens erstreckt. Es können auch zwei oder mehr Stege vorgesehen sein, welche sich von einer Seite des Rahmens zu einer dazu

gegenüberliegenden Seite des Rahmens erstrecken. Bei einem Steg ergeben sich somit zwei Durchgangsöffnungen in der Verbindungsschicht und/oder im Distanzhalter. Somit

entstehen auf einer Seite des Gewebes zwei dazu benachbarte Hohlräume. Dementsprechend entsteht jeweils ein Hohlraum mehr als Stege vorgesehen sind.

In einer Ausführungsform sind die Basisplatte, die

mindestens eine Verbindungsschicht, das mindestens eine Gewebe, der mindestens eine Distanzhalter und die

mindestens eine Deckschicht im Wesentlichen rechteckig ausgebildet, d.h. sie umfassen einen im Wesentlichen rechteckigen Grundriss und umfassen zwei sich

gegenüberliegende Enden und zwei sich gegenüberliegende

Seiten. Die Enden sind entlang der Längsachse ausgerichtet und die Seiten sind quer zur Längsachse ausgerichtet. Die Ecken zwischen den Enden und den Seiten können abgerundet sein. Die Durchgangsöffnungen der Verbindungsschichten und der Distanzhalter können ebenfalls abgerundete Ecken aufweisen. Die Durchgangsöffnungen können auch als Schlitze mit abgerundeten Enden ausgestaltet sein.

In einer Ausführungsform ist das Gewebe eben ausgebildet. Alternativ ist das Gewebe plissiert ausgebildet und umfasst eine Vielzahl von dauerhaften Falten, d.h. es ist gefaltet oder gewellt und umfasst Abschnitte, welche aus der

Gewebeebene, d.h. aus der Verbindungsebene, zwischen den beiden Enden des Gewebes herausragen. In einer Ausführungsform werden in der Schmelzsicherung zwei oder mehr Gewebe angeordnet, wobei zwischen zwei benachbarten Geweben eine Zwischenschicht angeordnet wird, welche durch Verbindungsschichten mit den Geweben verbunden ist oder welche durch Verbindungsschichten und

Distanzhalter mit den Geweben verbunden ist.

In einer Ausführungsform ist mindestens ein vierter

Hohlraum in der Zwischenschicht, zwischen den Randbereichen der Zwischenschicht ausgebildet. Die Zwischenschichten können das gleiche Material wie die Basisplatte, bzw. die Deckschicht umfassen.

In einer Ausführungsform umfasst das Gewebe erste Fasern, welche sich quer zur Längsachse erstrecken. D.h. das Gewebe umfasst elektrisch leitende Fasern, welche sich entlang der Längsachse erstrecken und elektrisch leitende Fasern, welche sich quer zur Längsachse erstrecken. Das Gewebe kann so gewoben sein, dass die längsgerichteten Fasern die quergerichteten Fasern berühren und ein Strom übertragender Kontakt gebildet wird.

In einer Ausführungsform umfasst das Gewebe zweite Fasern, welche sich entlang der Längsachse erstrecken. D.h. das Gewebe umfasst elektrisch nichtleitende Fasern, welche sich quer zur Längsachse erstrecken und elektrisch nichtleitende Fasern, welche sich entlang der Längsachse erstrecken.

In einer Ausführungsform sind zumindest teilweise mehrere erste Fasern zusammengefasst, d.h. mehrere erste Fasern bilden Faserbündel, welche miteinander verwoben sind.

Alternativ oder zusätzlich sind zumindest teilweise mehrere zweite Fasern zusammengefasst. Es ist demnach möglich einzelne leitende oder nichtleitende Fasern miteinander zu einem Gewebe zu verweben oder es können einzelne Fasern mit Faserbündel zu einem Gewebe verwoben werden oder es können Faserbündel miteinander verwoben werden. Ein Faserbündel kann beispielsweise mehrere miteinander verschmolzene

Fasern umfassen, welche parallel zueinander angeordnet sind. Ein solches Faserbündel verhält sich ähnlich wie eine einzelne Faser mit einem grösseren Durchmesser.

In einer Ausführungsform umfasst das Gewebe zumindest im Bereich seiner beiden Seiten nur zweite Fasern. D.h. das Gewebe ist im Bereich der beiden Seiten elektrisch

nichtleitend .

In einer Ausführungsform weisen die ersten Fasern und/oder die zweiten Fasern unterschiedliche Durchmesser auf.

Beispielsweise sind die Durchmesser der leitenden Fasern kleiner als diejenigen der nichtleitenden Fasern.

Alternativ können die leitenden Fasern einen grösseren Durchmesser als die nichtleitenden umfassen. Es ist

ebenfalls möglich im Gewebe nichtleitende Fasern mit einem ersten Durchmesser und nichtleitende Fasern mit einem zum ersten Durchmesser unterschiedlichen zweiten Durchmesser vorzusehen. Beispielsweise umfassen die leitenden Fasern einen Durchmesser von 5 bis 2 '000 Mikrometer. Die

Querschnitte der ersten und/oder zweiten Fasern können kreisrund, oval oder vieleckig ausgebildet sein.

In einer Ausführungsform umfassen die ersten Fasern einen vollständig leitenden Querschnitt. Solche Fasern können nur ein Material aufweisen oder sie können einen leitenden Kern aus einem ersten Material und eine leitende Beschichtung aus einem zweiten Material aufweisen. Alternativ umfassen die ersten Fasern eine leitende Beschichtung oder einen leitenden Kern.

In einer Ausführungsform ist mindestens eine elektrisch leitende erste Faser spiralenförmig um eine nichtleitende zweite Faser oder um ein Bündel von nichtleitenden Fasern gewickelt. Die Wicklung kann gleichmässig ausgeführt sein, d.h. die Windungsabstände sind gleichmässig verteilt über die gesamte Länge des Gewebes. Alternativ können die leitenden Fasern lokal enger um die nichtleitenden Fasern gewickelt werden, d.h. mit verringerten Windungsabständen. Im Bereich der engeren Wicklung erhitzten sich die

leitenden Fasern schneller, wodurch die Fasern in diesem Abschnitt als erstes schmelzen. Der Bereich der engeren Wicklungen bildet somit eine Soll-Schmelzstelle.

In einer Ausführungsform können die zweiten Fasern eines Gewebes unterschiedliche Materialien umfassen. So können einige Fasern ein Material umfassen, welches bei der

Erwärmung schmilzt und einige Fasern können ein Material umfassen, welches bei der Erwärmung nicht schmilzt.

Beispielsweise können die in der Längsrichtung gerichteten zweiten Fasern nicht schmelzen und die quer zur

Längsrichtung gerichteten zweiten Fasern können schmelzen. Es können auch einige quer gerichtete Fasern nicht- schmelzend sein, wodurch eine Positionierung der mindestens einen ersten Faser mittig innerhalb der Hohlräume

gewährleistet wird. D.h. die mindestens eine erste Faser kann mit den zweiten Fasern in einer Eben gehalten werden, welche durch die Mittelebene des Gewebes definiert wird. In einer Ausführungsform umfassen die elektrisch nichtleitenden Fasern ein Material ausgewählt aus der

Gruppe umfassend Silikon (z.B. PDMS), Polyimid, Polyester, Polyamid (Nylon) , Aramid (Kevlar) , Polytetrafluorethylen (Teflon) , Polyethylenterephtalat (PET) , Ethylen-

Tetrafluorethylen-Copolymer (ETFE) , Polybenzimidazole

(PBI), Polyacrylnitril (PAN), Oxidized polyacrolynitrile (Pyron) , Polycarbonat (PC), Polyphenylensulfid (PPS), aromatische Polyester (z.B. Vectran) , Polyethylennaphthalat (PEN) , Polyetheretherketon ( PEEK) , Polybutylenterephthalat (PBT) , Polyvinylidendifluorid (PVDF) und Polypropylen (PP) .

In einer Ausführungsform umfasst das Gewebe nichtleitende dritte Fasern, welche mit der mindestens einen ersten Faser und den zweiten Fasern verwoben sind. Die Dritten Fasern weisen einen höheren Schmelzpunkt als die zweiten Fasern auf. Die dritten Fasern können grundsätzlich das gleiche Material wie die zweiten Fasern umfassen. Vorzugsweise umfassen die Dritten Fasern ein Material ausgewählt aus der Gruppe umfassend Glasfasern, Polyimid (Kapton) , Aramid (Kevlar), Polybenzimidazole (PBI) und anorganische Fasern oder genauer Keramikfasern (z.B. Alumino-Silikat oder

Alumino-Bor-Silikat ) .

In einer Ausführungsform umfasst die Löschschicht und/oder die Basisplatte und/oder die Deckschicht und/oder die leitenden und nichtleitenden Fasern eine mineralisch beschichtete Oberfläche, beispielsweise mit einer

Vermiculit-BeSchichtung .

In einer Ausführungsform können leitende und/oder

nichtleitende Fasern mit Oberflächenbeschichtungen vorgesehen sein, wobei die Oberflächenbeschichtungen durch PVD/CVD-Verfahren oder durch Plasmapolymerisation

aufgebracht werden können. Alternative

Beschichtungsverfahren zur Oberflächenmetallisierung von nichtleitenden Faserkernen sind das Eintauchen in

Kolloidlösung und die aussenstromlose ( electroless )

Abscheidung. Die Oberflächenbeschichtung schützt die darunterliegende Faser, beispielsweise vor mechanischen und/oder elektrischen und/oder chemischen Einflüssen.

In einer Ausführungsform können die leitenden Fasern mit einem Löschmaterial beschichtet sein.

In einer Ausführungsform umfasst die

Oberflächenbeschichtung ein Material ausgewählt aus der Gruppe umfassend Polyurethan (PU) , Polyethylenterephtalat (PET) , Polyamid (PA) und Imide, wie beispielsweise Polyimid (PI) oder zusammengesetzte Werkstoffe, wie beispielsweise Copolymere oder Derivate der oben genannten Materialien.

In einer Ausführungsform umfassen die elektrisch leitenden Fasern ein Material ausgewählt aus der Gruppe umfassend Gold, Kupfer, Silber, Zinn und deren Legierungen. Die

Fasern können vollständig aus diesem Material bestehen oder können einen leitenden Kern oder eine leitende Beschichtung umfassen. Die Beschichtung kann partiell oder vollständig sein. Beispielsweise können Aramidfasern mit Gold oder Nylonfasern mit Kupfer beschichtet werden. Es können beispielsweise auch Kupferdrähte partiell oder vollständig mit Zinn oder Silber beschichtet werden.

In einer Ausführungsform werden mehrere Sicherungen

gemeinsam laminiert und anschliessend voneinander getrennt. In diesem Fall haben die einzelnen Lagen die Abmessungen mehrerer Sicherungen. Beispielsweise können mehrere in einer Richtung zusammengesetzte Basisplatten ein langes Band bilden oder können eine grössere Platte bilden, wenn sie in zwei zueinander senkrechten Richtungen

zusammengesetzt sind. Durch das Gewebe ist sichergestellt, dass sich die leitenden Fasern in vorbestimmten Bereichen befinden. Dementsprechend können die einzelnen Sicherungen in einem ersten Schritt nur im Bereich der leitenden Fasern getrennt werden, beispielsweise durch eine Bohrung oder eine Ausfräsung und können in einem zweiten Schritt vollständig voneinander getrennt werden. Alternativ können die einzelnen Sicherungen in einem Schritt voneinander getrennt werden, beispielsweise durch Schneiden, Fräsen oder Sägen.

Die erwähnten Ausführungsformen der Schmelzsicherung lassen sich in beliebiger Kombination einsetzen, sofern sie sich nicht widersprechen. KURZE BESCHRE IBUNG DER FIGUREN

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand von Figuren noch näher erläutert. Diese dienen lediglich zur Erläuterung und sind nicht

einschränkend auszulegen. Es zeigen

Fig. 1 eine Schnittansicht einer ersten

Ausführungsform einer erfindungsgemässen

Schmelzsicherung vor dem Erwärmen;

Fig. 2 eine Schnittansicht der Schmelzsicherung der Figur 1 entlang der Schnittlinie A-A; Fig. 3 eine Schnittansicht der fertigen

Schmelzsicherung der Figur 1;

Fig. 4 eine Schnittansicht einer zweiten

Ausführungsform einer erfindungsgemässen

Schmelzsicherung vor dem Erwärmen;

Fig. 5 eine Schnittansicht der Schmelzsicherung der Figur 4 entlang der Schnittlinie A-A;

Fig. 6 eine Schnittansicht der fertigen

Schmelzsicherung der Figur 4;

Fig. 7 eine Schnittansicht einer dritten

Ausführungsform einer erfindungsgemässen

Schmelzsicherung vor dem Erwärmen;

Fig. 8 eine Schnittansicht einer vierten

Ausführungsform einer erfindungsgemässen

Schmelzsicherung vor dem Erwärmen;

Fig. 9 eine Schnittansicht einer fünften

Ausführungsform einer erfindungsgemässen

Schmelzsicherung vor dem Erwärmen;

Fig. 10 eine Schnittansicht einer sechsten

Ausführungsform einer erfindungsgemässen

Schmelzsicherung vor dem Erwärmen;

Fig. 11 eine Schnittansicht einer siebten

Ausführungsform einer erfindungsgemässen

Schmelzsicherung vor dem Erwärmen;

Fig. 12 eine Schnittansicht einer achten

Ausführungsform einer erfindungsgemässen

Schmelzsicherung vor dem Erwärmen; Fig. 13 eine Schnittansicht einer neunten Ausführungsform einer erfindungsgemässen

Schmelzsicherung vor dem Erwärmen;

Fig. 14 eine Schnittansicht einer zehnten

Ausführungsform einer erfindungsgemässen

Schmelzsicherung vor dem Erwärmen;

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht einer

VerbindungsSchicht ;

Fig. 16a-f Gewebeausführungsformen; und

Fig. 17a-b gewickelte leitende erste Fasern.

DE TAILLIERTE BESCHRE IBUNG DER ERFINDUNG

Die Figur 1 zeigt eine Schnittansicht einer ersten

Ausführungsform einer erfindungsgemässen Schmelzsicherung 1 vor dem Erwärmen. Die Figur 2 zeigt eine Schnittansicht der Schmelzsicherung der Figur 1 entlang der Schnittlinie A-A und die Figur 3 zeigt eine Schnittansicht der fertigen Schmelzsicherung der Figur l.Die Schmelzsicherung erstreckt sich entlang einer Längsachse L von einem ersten Ende 11 zu einem diesem gegenüberliegenden zweiten Ende 12. Eine

Basisplatte 2 wurde auf einer hier nicht dargestellten, im Wesentlichen ebenen Unterlage abgelegt. Darüber wurden nacheinander eine Verbindungsschicht 3, ein zumindest teilweise leitendes Gewebe 4, eine weitere

Verbindungsschicht 3 und eine Deckschicht miteinander ausgerichtet gestapelt. Die Basisplatte 2 ist eine im

Wesentlichen rechteckig ausgebildete Leiterplatte und umfasst ein erstes Ende 21, ein diesem gegenüberliegendes zweites Ende 22, eine quer dazu angeordnete erste Seite 23 und eine dieser gegenüberliegende zweite Seite 24. In der Basisplatte 2 ist beabstandet zu den Randbereichen der oberen Fläche der Basisplatte 2 eine Ausnehmung

ausgebildet, welche im zusammengebauten Zustand einen ersten Hohlraum 200 begrenzt. Die Deckschicht 5 ist

geometrisch identisch zur Basisplatte 2 und umfasst eine Leiterplatte mit einem ersten Ende 51, einem zweiten Ende 52, einer ersten Seite 53, einer zweiten Seite 54 und einer zweiten Ausnehmung, welche im zusammengebauten Zustand einen zweiten Hohlraum 500 begrenzt. Die

Verbindungsschichten 3 sind rahmenförmig ausgestaltet und umfassen ein erstes Ende 31, ein zweites Ende 32, eine erste Seite 33, eine zweite Seite 34, wie dies in der Figur 12 dargestellt ist. Im Unterschied zum Verbindungselement der Figur 12, umfasst das Verbindungselement der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform keinen

Mittelsteg, der sich zwischen den beiden Seiten erstreckt. Dementsprechend ist nur eine Durchgangsöffnung beabstandet zu den Randbereichen ausgebildet. Das zumindest teilweise leitende Gewebe 4 umfasst eine geschlossene Fläche mit einem ersten Ende 41, einem diesem gegenüberliegenden zweiten Ende 42, einer ersten Seite 43 und einer dieser gegenüberliegenden zweiten Seite 44. Das Gewebe 4 umfasst mindestens eine elektrisch leitende erste Faser 400, welche sich zumindest in der Längsrichtung vom ersten Ende 11 zum zweiten Ende 12 der Schmelzsicherung 1 erstreckt und es umfasst nichtleitende zweite Fasern 401, welche sich zumindest quer zur Längsachse L erstrecken. Die ersten Fasern 400 weisen eine höhere Schmelztemperatur als die zweiten Fasern 401 auf. Wie in der Figur 2 erkennbar ist, erstreckt sich das Gewebe 4 nicht bis zu den seitlichen Aussenkonturen der Schmelzsicherung 1, wodurch das Gewebe 4 seitlich nach aussen durch das Material der

Verbindungsschicht 3 abgedeckt ist. Alternativ kann sich das Gewebe 4 seitlich bis zur Peripherie der

Schmelzsicherung erstrecken. Durch das Erwärmen des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Stapels auf eine Temperatur, welche über der Schmelztemperatur der zweiten Fasern liegt, schmelzen diese und geben dadurch die mindestens eine erste Faser 400 frei, wie dies in der Figur 3 dargestellt ist. An den beiden Enden 11,12 der Schmelzsicherung 1 sind

Kontaktelemente 6 angeordnet, welche sich über die gesamte jeweilige Endfläche erstrecken und welche elektrisch leitend mit der mindestens einen ersten Faser 400 verbunden sind .

Die Figuren 4 bis 6 zeigen eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemässen Schmelzsicherung, vor und nach dem Erwärmen. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform

umfassen die Basisplatte 2 und die Deckschicht 5 keine Ausnehmungen. Dafür sind rahmenförmige Distanzhalter 7 vorgesehen, deren Inneres im zusammengebauten Zustand dritte Hohlräume 700 begrenzen. Vor dem Erwärmen werden also eine Leiterplatte 2, eine Verbindungsschicht 3, ein Distanzhalter 7, eine weitere Verbindungsschicht 3, ein zumindest teilweise leitendes Gewebe 4, eine weitere

Verbindungsschicht 3, ein Distanzhalter 7, eine weitere Verbindungsschicht 3 und eine Deckschicht 5

aufeinandergestapelt . Das Gewebe 4 erstreckt sich bis zu den beiden Seiten 13,14 der Schmelzsicherung 1, jedoch sind die beiden seitlichen Bereiche 43,44 des Gewebes 4

elektrisch nichtleitend. Ein solches Gewebe 4 ist

beispielsweise in der Figur 13a und 13f dargestellt. An den beiden Enden 11,12 der Schmelzsicherung 1 sind

Kontaktelemente 6 angeordnet, welche sich über den Bereich der jeweiligen Endfläche erstrecken, welche das Gewebe 4 beinhaltet. Auch diese Kontaktelemente 6 sind elektrisch leitend mit der mindestens einen ersten Faser 400

verbunden .

Die Figur 7 zeigt eine Schnittansicht einer dritten

Ausführungsform einer erfindungsgemässen Schmelzsicherung 1 vor dem Erwärmen. Im Unterschied zur Ausführungsform der Figuren 4 bis 6, sind die Verbindungsschichten 3 und die Distanzhalter 7 rahmenförmig und mit Steg (30; 70)

ausgebildet. Dementsprechend sind nicht nur die

Randbereiche der einzelnen Schichten miteinander verbunden, sondern ein Mittelbereich 20 der Basisplatte 2, ein Steg 70 des Distanzhalters 7, ein Mittelbereich 40 des Gewebes 4 und ein Mittelbereich 50 der Deckschicht 5 sind durch Stege 30 der entsprechenden Verbindungsschicht 3 miteinander verbunden. Die Verbindungsschicht 3 erstreckt sich entlang der Längsachse L von einem ersten Ende 31 zu einem diesem gegenüberliegenden zweiten Ende 32 und umfasst einen geschlossen umlaufenden Rahmen mit zwei endnahen

Rahmenteilen 31,32 und zwei seitlichen Rahmenteilen 33,34, wie dies beispielsweise in der Figur 12 dargestellt ist.

Von der Mitte des seitlichen ersten Rahmenteils 33

erstreckt sich ein Steg 30 durch einen Mittelbereich der Verbindungsschicht 3 zu einem diesem gegenüberliegenden seitlichen zweiten Rahmenteil 34. Dementsprechend ist die Basisplatte 2 nur partiell, d.h. im Bereich der Rahmenteile der Verbindungsschicht 3 mit dem Gewebe 4 verbunden.

Entsprechend sind ein erstes Ende 21, ein zweites Ende 22, eine erste Seite, eine zweite Seite und ein Mittelbereich 20 der Basisplatte 2 mit einem ersten Ende 41, einem zweiten Ende 42, einer ersten Seit, einer zweiten Seite und einem Mittelbereich 40 des Gewebes verbunden. Analog sind die oben genannten Bereiche des Gewebes 4 durch eine weitere Verbindungschicht 3 entsprechend mit einem ersten Ende 51, einem zweiten Ende 52, einer ersten Seite, einer zweiten Seite und einem Mittelbereich 50 der Deckschicht 5 verbunden. Die Distanzhalter 7 umfassen eine rahmenförmige Struktur mit Abmessungen, welche denjenigen der

Verbindungsschicht 3 entsprechen. Durch die rahmenförmige Struktur der Verbindungsschichten 3 und der Distanzelemente 7 entstehen dritte Hohlräume 700 zwischen der Basisplatte 2 und dem Gewebe 4, bzw. zwischen dem Gewebe 4 und der

Deckschicht 5 in den Bereichen der Durchgangsöffnungen der Verbindungsschichten 3.

Die Figur 8 zeigt eine Schnittansicht einer vierten

Ausführungsform einer erfindungsgemässen Schmelzsicherung vor dem Erwärmen. Diese Ausführungsform entspricht

derjenigen der Figuren 1 bis 3, jedoch sind in den

Hohlräumen 200,500 Löschschichten 9 mittels

Verbindungsschichten 3 angeordnet. Die Löschschichten 9 sind als geschlossene Flächen ausgebildet, welche sich durch die Hohlräume 200,500 hindurch bis zu den beiden Enden 11,12 und den beiden Seiten der Schmelzsicherung erstrecken . Die Figur 9 zeigt eine Schnittansicht einer fünfte

Ausführungsform einer erfindungsgemässen Schmelzsicherung vor dem Erwärmen. Diese Ausführungsform entspricht

derjenigen der Figuren 4 bis 6, jedoch sind in den

Hohlräumen 700 Löschschichten 9 mittels

Verbindungsschichten 3 angeordnet, wobei sich die

Löschschichten 9 sich seitlich und in der Längsrichtung bis zur Peripherie der Schmelzsicherung 1 erstrecken.

Die Figur 10 zeigt eine Schnittansicht einer sechsten

Ausführungsform einer erfindungsgemässen Schmelzsicherung vor dem Erwärmen und die Figur 11 eine entsprechende sechste Ausführungsform. Diese Ausführungsformen

entsprechen denjenigen der Figuren 9 und 10, jedoch sind die Löschschichten 9 mit geschlossen-flächigen

Verbindungsschichten 35 mit der Basisplatte 2, bzw. mit der Deckschicht 5 verbunden. Bei der Ausführungsform der Figur 10 erstreckt sich die Löschschicht 9 über die gesamte gegen das Gewebe 4 gerichtete Fläche der Ausnehmung der

Basisplatte 2, bzw. der Deckschicht 5. In der

Ausführungsform der Figur 11 erstreckt sich die

Löschschicht 9 vom ersten Ende 11 der Schmelzsicherung 1, zu deren zweitem Ende 12 über die gesamte gegen das Gewebe 4 gerichtete Fläche der Basisplatte 2, bzw. der Deckschicht 5.

Die Figur 12 zeigt eine Schnittansicht einer siebten

Ausführungsform einer erfindungsgemässen Schmelzsicherung vor dem Erwärmen. Zwei Gewebe 4 sind in einem gemeinsamen Hohlraum 700 angeordnet. Die beiden Gewebe 4 sind durch einen Distanzhalter 7 voneinander getrennt. Die Gewebe 4 sind auf der nach aussen, bzw. oben und unten gerichteten Seiten durch Distanzhalter 7 von der Basisplatte 2, bzw. von der Deckschicht 5 getrennt. Die Basisplatte 2, die Distanzhalter 7, die Gewebe 4 und die Deckschicht 5 sind durch rahmenförmige Verbindungsschichten 3 miteinander verbunden. Selbstverständlich können auch zwei durch einen Distanzhalter voneinander getrennte Gewebe zwischen einer Basisplatte und einer Deckschicht angeordnet werden, wie beispielsweise in der Figur 10 dargestellt sind.

Die Figur 13 zeigt eine Schnittansicht einer achten

Ausführungsform einer erfindungsgemässen Schmelzsicherung vor dem Erwärmen. Zwei im Wesentlichen eben ausgebildete Gewebe 4 sind geschichtet zwischen der Basisplatte 2 und der Deckschicht 5 angeordnet. Eine Leiterplatte ist als Zwischenschicht 8 zwischen den beiden Geweben 4 vorgesehen. In der Zwischenschicht 8 sind beabstandet zu den

Randbereichen der oberen und unteren Fläche der

Zwischenschicht 8 Ausnehmungen ausgebildet, welche im zusammengebauten Zustand einen vierten Hohlraum 800

begrenzen. Die einzelnen Schichten sind durch

Verbindungsschichten 3 miteinander verbunden.

Die Figur 14 zeigt eine Schnittansicht einer sechsten

Ausführungsform einer erfindungsgemässen Schmelzsicherung vor dem Erwärmen. Im Unterschied zur Ausführungsform der Figur 13, weisen die Basisplatte 2, die Deckschicht 5 und die Zwischenschicht 8 keine Ausnehmungen auf. Die Hohlräume 700 werden durch die entsprechenden Distanzhalter 7

gebildet, welche zwischen der Basisplatte 2 und dem Gewebe 4, dem Gewebe 4 und der Zwischenschicht 8 und dem Gewebe 4 und der Deckschicht 5 mittels entsprechenden

Verbindungsschichten 3 angeordnet sind.

Die Figur 16a zeigt eine erste Ausführungsform eines

Gewebes 4, mit einer elektrisch leitenden ersten Fasern 400, welche sich entlang der Längsachse L erstrecken und mit nichtleitenden Fasern 401, welche sich quer zur

Längsachse L und parallel dazu erstrecken.

Die Figur 16b zeigt eine zweite Ausführungsform eines Gewebes 4, mit elektrisch leitenden ersten Fasern 400, welche sich entlang der Längsachse L erstrecken und mit nichtleitenden Fasern 401, welche sich quer zur Längsachse L erstrecken.

Die Figur 16c zeigt eine dritte Ausführungsform eines Gewebes 4. Das Gewebe 4 umfasst mehrere erste Fasern 400, welche sich entlang der Längsachse L und quer dazu

erstrecken und zweite Fasern 401, welche sich entlang der Längsachse und quer dazu erstrecken.

Die Figur 16d zeigt eine vierte Ausführungsform eines Gewebes 4, wobei Bündel von ersten Fasern 400 mit einzelnen zweiten Fasern 401 verwoben sind.

Die Figur 16e zeigt eine fünfte Ausführungsform eines Gewebes 4, wobei einzelne erste Fasern 400 mit Bündel von zweiten Fasern 401 verwoben sind.

Die Figur 16f zeigt eine sechste Ausführungsform eines Gewebes, wobei zwischen einzelnen ersten Fasern 400, welche sich entlang der Längsachse L vom ersten Ende 41 zum zweiten Ende 42 des Gewebes 4 erstrecken, mehrere zweite Fasern 401 verwoben sind. Der Abstand zwischen den beiden leitenden ersten Fasern 400 ist somit sehr genau einstellbar. Je mehr nichtleitende zweite Fasern 401 zwischen zwei benachbarten leitenden Fasern 400 angeordnet sind, desto grösser ist deren Abstand. Im Bereich der ersten Seite 43 und der zweiten Seite 44 des Gewebes 4 sind nur nichtleitende Fasern 401 vorgesehen, weshalb die beiden seitlichen Bereiche des Gewebes 4 nichtleitend sind.

Die Figur 17a zeigt eine leitende erste Faser 400, welche spiralenförmig um eine nichtleitende zweite Faser 401 gewickelt ist und die Figur 17b zeigt eine erste Faser 400, welche um ein Bündel von zweiten Fasern 401 gewickelt ist. Solch gewickelte erste Fasern 400 können in den zuvor beschriebenen Geweben verwendet werden.

BEZUGSZE ICHENLISTE

1 Schmelzsicherung 43 erste Seite

11 erstes Ende 44 zweite Seite

12 zweites Ende 400 erste Fasern

13 erste Seite 401 zweite Fasern

14 zweite Seite 402 geschmolzene

2 Basisplatte zweite Fasern

20 Mittelbereich 5 Deckschicht

21 erstes Ende 50 Mittelbereich

22 zweites Ende 51 erstes Ende

23 erste Seite 52 zweites Ende

24 zweite Seite 53 erste Seite

200 Hohlraum 54 zweite Seite

3 Verbindungsschicht 500 Hohlraum

30 Steg 6 Kontaktelernent

31 erstes Ende 7 Distanzhalter

32 zweites Ende 70 Steg

33 erste Seite 71 erstes Ende

34 zweite Seite 72 zweites Ende

35 Verbindungsschicht 700 Hohlraum

4 Schmelzelement/Gewebe 8 Zwischenschicht

40 Mittelbereich 800 Hohlraum

41 erstes Ende 9 Löschschicht

42 zweites Ende L Längsachse