Die Erfindung betrifft eine Thermosicherung zur Fixierung auf einem Schaltungssubstrat, mit einer aus einem schmalen

Blechstreifen gebildeten Blattfeder, die an den Enden mindestens zwei Kontaktstellen, von denen mindestens eine eine Lötstelle ist, zur Verbindung mit entsprechenden Schaltungskontakten des Substrats sowie mindestens einen Federarm als Verbindung zwischen den Kontaktstellen auf¬ weist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Aktivierung einer solchen Thermosicherung.

Derartige Sicherungen dienen zum Schutz von Schaltungs- teilen vor thermischer Überlastung und können bei belie¬ bigen Schaltungen, z.B. auf Leiterplatten, eingesetzt werden, Bevorzugtes Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Thermo¬ sicherung sind jedoch Schichtschaltungen, insbesondere Hybridschaltungen.

Thermosicherungen der eingangs genannten Art sind allgemein bekannt, z.B. durch die DE-AS 1 515 624. Bei der dort für einen Widerstand verwendeten Sicherung wird der Federarm beim Einbau der Sicherung in seine Ar- beitsposition vorgespannt, d.h. der Federarm muß durch eine besondere Vorrichtung während des Lötens und bis zum Erkalten der Lötverbindung in der Vorspannposition fest¬ gehalten werden. Dies erfordert besonders bei Schicht¬ schaltungen eine komplizierte Handhabung und aufwendige Vorrichtungen.

Um das Einlöten unter Spannung zu vermeiden, hat man bei den durch die DE-PS 38 25 897 und die DE-OS 39 30 819 be¬ kannten Thermosicherungen vorgesehen, die Federarme eines Sicherungsbügels mittels einer angeformten Abstützein¬ richtung in ihrer vorgespannten Stellung zu halten, so daß während des Einlötens keine Spann- oder Haltevorrichtungen erforderlich sind. Die Abstützeinrichtung muß jedoch nach dem Löten entfernt oder freigebogen werden, um die Spannung der Federarme wirksam werden zu lassen. Außerdem haben diese in den meisten Anwendungsfällen an sich jedoch durchaus brauchbaren Thermosicherungen aufgrund ihrer Aus¬ bildung mit zwei voneinander beabstandeten Federarmen und dazwischen angeformter Abstützeinrichtung einen bestimm¬ ten, in manchen Fällen aber kaum oder gar nicht zur Ver¬ fügung stehenden Raumbedarf, so daß sie bei beengten Platzverhältnissen nicht immer oder nur schwierig einge¬ setzt werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Thermosicherung der eingangs genannten Art zu schaffen, die weder eine Vorspannhalterung beim Einlöten noch eine eigene Abstützeinrichtung benötigt und insbesondere für miniaturisierte Bauformen bei beengten Platzverhältnissen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Federarm nahe der einen Kontaktstelle mit einer dach¬ artigeπ Ausformung ausgebildet ist, daß sich an diese Aus¬ formung ein sich zur anderen Kontaktstelle hin erstrecken¬ der, eben und länglich ausgebildeter Federabschnitt an- schließt, und daß der Federabschnitt im Bereich des Über¬ gangs zu der Ausformung sowie im Bereich des Übergangs zu der anderen Kontaktstelle biegesteif ausgebildet ist, so daß eine Druckverformung der dachartigen Ausformung bei an

beiden Enden und ohne Vorspannung auf dem Schaltungs¬ substrat fixierter Blattfeder in eine laterale Bewegung und in eine Aufwölbung des Federabschnittes umsetzbar ist.

Diese Thermosicherung wird weiterhin erfindungsgemäß in der Weise aktiviert, daß die Blattfeder mit ihren

Kontaktstellen spannungsfrei auf die Schaltungskontakte des Schaltungssubstrates gelegt und damit verlötet wird, und daß nach dem Auflöten durch Druckverformung der dachartigen Ausformung eine Aufwölbung des Federab- Schnittes und damit die gewünschte Vorspannung erzeugt wird.

Bei der Erfindung wird die Blattfeder der Thermosicherung nicht vorgespannt und die Vorspannung der Blattfeder erst nach dem Fixieren der Blattfeder auf dem Schaltungs¬ substrat erzeugt. Es ist somit weder eine Vorspannhal- terung noch eine Abstützeinrichtung erforderlich. Dadurch und durch die Ausbildung der erfindungsgemäßen Thermo¬ sicherung mit einer in einen schmalen Blechstreifen leicht und in platzsparender Weise integrierbaren dachartigen Ausformung und mit einem sich daran anschließenden, die Federkraft speichernden Federabschnitt ist die Form der Blattfeder besonders einfach und wirtschaftlich in der Herstellung sowie in der Handhabung beim Einlöten. Die in einem Nutzenstreifen angeordnete, nicht vorgespannte Blattfeder wird in vorteilhafter Weise erst unmittelbar vor der Fixierung auf dem Schaltungssubstrat aus dem Nutzenstreifen herausgetrennt. Die nun einzelne, aber lagefixierte Blattfeder wird dann mittels einer Bestück- einrichtung lagerichtig auf dem entsprechend vorbereiteten Einbauplatz des Schaltungssubstrates, z.B. im Nutzen positioniert. Der gesamte Montagevorgang kann infolge der vorteilhaften Geometrie und der Anordnung der Blattfeder

in einem Nutzenstreifen vollautomatisch erfolgen. Die ge¬ löteten, auf einem Nutzen- oder Einzelsubstrat fixierten Thermosicherungen werden dann einzeln oder gemeinsam in einem einzigen Arbeitsschritt durch Druckverformung der dachartigen Teilgeometrie vorgespannt. Der Vorspannvor- gang ist in besonders einfacher Weise auf dem Schaltungs¬ substrat durchführbar, wobei die Umsetzung der Druckver¬ formung der dachartigen Ausformung in eine laterale Be¬ wegung und in eine Aufwölbung des Federabschnittes in vor¬ teilhafter Weise durch die biegesteifen Übergänge des Federabschnittes zur dachartigen Ausformung bzw. zur anderen Kontaktstelle unterstützt wird. Dadurch wird die Integration der die Vorspannung erzeugenden Elemente der Blattfeder in einen schmalen Blechstreifen ermöglicht, so daß die erfindungsgemäße Thermosicherung nur einen sehr geringen Platzbedarf hat und demzufolge insbesondere für miniaturierte Bauformen bei beengten Platzverhältnissen gut geeignet ist.

Bei einer zweckmäßigen, im Hinblick auf die Verformbarkeit der Ausformung und des Federabschnittes günstigen Aus¬ führung ist die dachartige Ausformung durch zwei zuein¬ ander etwa senkrechte, über eine Dachkante miteinander verbundene Schenkel gebildet.

Bei einer erfindungsgemäßen Thermosicherung ist der Quer¬ schnitt der dachartigen Ausformung zumindest gegenüber dem Querschnitt des sich anschließenden Federabschnittes ver¬ ringert. In diesem Fall wird durch die dachartige Ausfor¬ mung mit verringertem Querschnitt im Zusammenwirken mit den biegesteifen Übergängen das Umsetzen des Verformungs¬ weges in vorteilhafter Weise reproduzierbar in ein Viel¬ faches des Federweges eines Federarmendes ermöglicht, wobei der Federweg durch unterschiedlichen Verformungsweg beim Vorspannen variabel einstellbar ist.

Zweckmäßigerweise ist die dachartige Ausformung auch gegenüber der benachbarten Kontaktstelle im Querschnitt verringert.

Besonders günstige Stabilitätsverhältnisse zur reproduzier¬ baren Umsetzung einer Verformung von der Richtung, in der der Druck auf die Ausformung ausgeübt ist, z.B. von einer Z-Richtung, in die Richtung der lateralen Bewegung, z.B. in eine X-Richtung, stellen sich ein, wenn das Verhältnis des Querschnitts der dachartigen Ausformung zum Quer¬ schnitt des sich anschließenden Federabschnittes etwa 1 : 2 beträgt.

Vorzugsweise ist der Querschnitt der dachartigen Aus¬ formung dadurch verringert, daß diese Ausformung in ihrer Breite schmaler ist als der sich anschließende Federab¬ schnitt an der Übergangsstelle. Der Querschnitt der dach¬ artigen Ausformung kann auch auf andere Weise, z.B. durch Ausnehmungen, reduziert werden.

Die gewünschte Biegesteifigkeit an den Übergängen des Federabschnittes wird in vorteilhafter Weise dadurch realisiert, daß der Federabschnitt nahe der Übergangs¬ stelle zu der dachartigen Ausformung mit einem Biege¬ radius biegesteif abgewinkelt ist, und daß der Feder- abschnitt im Bereich des Übergangs zu der anderen Kon¬ taktstelle durch eine Kröpfung biegesteif ausgebildet ist,

Im Hinbl ick au f di e Federe igenscha ften der Thermosicherung ist es vorte ilhaft , wenn s ich der Federabschnitt z ur an deren Kontaktstelle h in verjüngt .

Ferner ist es im Hinblick auf den Moπtagevorgang der Thermosicherung von Vorteil, wenn die Enden der Blattfeder als in einer Ebene liegende, Lötanschlüsse bildende Kon¬ taktlappen ausgebildet sind. Auf diese Weise sind die

Blattfederenden für eine SMD-Montage- und Löttechnik geeignet ausgebildet, so daß auch mehrere Thermosicherungen gemeinsam in einem Arbeitsgang im Reflowverfahren gelötet werden können.

Die erfindungsgemäße Thermosicherung kann auch so ausge¬ bildet sein, daß die Blattfeder zwei zueinander parallele Federarme aufweist, die an einem Ende zwei getrennte Kontaktstellen bilden und am gegenüberliegenden Ende miteinander verbunden sind. Dadurch ist die Ther o- Sicherung als Doppelfeder für nebeneinanderliegende Kon¬ taktstellen des Schaltungssubstrates geeignet ausgebildet, so daß die Federarme beim Aufschmelzen des Lotes an beiden Kontaktstellen die Trennung eines Stromkreises bewirken können. Diese Ausführungsform ist bei Kontaktstellen, die nicht sehr eng nebeneinander angeordnet werden können, günstig und besonders sicher.

Bei einer weiteren Ausführungs form können zwei nebenein¬ anderliegende Kontaktstellen aber auch mit einer Blatt- feder mit nur einem Federarm kontaktiert werden, wenn die Blattfeder an einem Ende mit einem zwei getrennte Kontakt¬ stellen des Schaltungssubstrates überbrückenden Kontakt¬ lappen ausgebildet ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Anspruchs 1 sowie des Verfahrens nach Anspruch 15 sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher er¬ läutert . Es zeigen

Fig. 1 und 2 in einer Draufsicht bzw. in einer Seiten¬ ansicht in einem Nutzenstreifen angeordnete, erfindungs¬ gemäß ausgebildete Thermosicherungen,

Fig. 3 und 4 eine Thermosicherung in einer Draufsicht bzw. in einer Seitenansicht im auf einem Schaltungs¬ substrat montierten Zustand,

Fig. 5 in perspektivischer Darstellung eine Thermo¬ sicherung im ausgelösten Zustand,

Fig. 6 und 7 eine andere Ausführungsform einer Thermo¬ sicherung in einer Draufsicht bzw. in einer Seitenansicht im auf einem Schaltungssubstrat montierten Zustand,

Fig. 8 und 9 eine weitere Ausführungsform einer Thermo¬ sicherung in einer den Figuren 6 und 7 entsprechenden Darstellung und

Fig. 10 und 11 verschiedene in einem Nutzenstreifen ange- ordnete Ausführungen von Thermosicherungen in einer Drauf¬ sicht bzw. in einer Seitenansicht.

Die in der Zeichnung dargestellte Thermosicherung besteht aus einer aus einem Blechbiegestanzteil hergestellten Blattfeder 1, die - wie Fig. 1 zeigt - mit einer Vielzahl von weiteren Blattfedern im Nutzenstreifen zwischen zwei Transportstreifen 2 angeordnet ist. Das Heraustrennen einer Blattfeder 1 erfolgt in den Stegbereichen 3. Die Fig. 1 zeigt dabei deutlich den Zuschnitt der Blattfeder 1, d.h. die geometrische Form des eine Blattfeder bildenden Blechbiegestanzteiles . Dabei ist zu erkennen, daß die Blattfeder 1 aus einem schmalen Blechstreifen des Nutzens gebildet ist und im wesentlichen aus einem Feder- arm 4 besteht, der eine ganz bestimmte geometrische Form

hat. An den beiden Enden weist der Federarm 4 in einer

Ebene liegende, SMD-gerechte Lötanschlüsse bildende Kon¬ taktlappen 5, 6 auf. Nahe des Kontaktlappens 5 ist der Federarm 4 mit einer dachartigen Ausformung 7 ausgebildet, die hier durch zwei zueinander etwa senkrechte, über eine Dachkante 8 miteinander verbundene Schenkel 9 und 10 ge¬ bildet ist und somit einen etwa V-förmigen Querschnitt hat. Eine dachartige Ausformung kann aber auch mit anderen Querschnittsformeπ gebildet werden. Die dachartige Aus¬ formung 7 ist - wie die Fig.l deutlich zeigt - schmaler als der Kontaktlappen 5, wobei dieser nahe der Übergangs¬ stelle zu dem Schenkel 9 der Ausformung 7 unter einem Biegeradius 11 abgewinkelt ist und diese Abwinkelung 12 in den schmaleren Schenkel 9 übergeht, so daß sie praktisch eine breitere Basis für den schmalen Schenkel 9 bildet. An der anderen Seite der dachartigen Ausformung 7 schließt sich ein eben und länglich ausgebildeter Federabschnitt 13 an, der sich in Draufsicht gesehen trapezförmig verjüngend zu dem anderen Kontaktlappen 6 hin erstreckt, nahe der Übergangsstelle zu der dachartigen Ausformung 7 mit einem Biegeradius 14 abgewinkelt ist und im Bereich des Übergangs zu dem Kontaktlappen 6 eine stufenartige Kröpfung 16 aufweist. Dadurch ist der Federabschnitt 13 im Bereich des Übergangs zu der Ausformung 7 sowie im Bereich des Übergangs zu dem Kontaktlappen 6 jeweils biegesteif mit stabilen Winkelbereichen ausgebildet. Wie die Fig.l zeigt, ist der Federabschnitt 13 an der Übergangsstelle zu der dachartigen Ausformυng 7 deutlich breiter als diese, wobei die Abwinkelung 15 wie beim Kontaktlappen 5 in den schmaleren Schenkel 10 der Ausformung 7 übergeht und für diesen praktisch ebenfalls eine breitere Basis bildet.

Dadurch, daß also die Breite b der dachartigeπ Ausformung 7 jeweils an der Übergangsstelle schmaler ist als die Breite B bzw. B\'sowohl des Federabschnittes 13 als auch

des Kontaktlappens 5, ist der Querschnitt der Ausformuπg 7 verringert. Eine Querschnittsverringerung kann jedoch auch durch andere Maßnahmen, wie z.B. Ausnehmungen in den Schenkeln der Ausformung, realisiert werden. Bei dem dar¬ gestellten Ausführungsbeispiel sind die Breiten B und B\' gleich groß, wobei es sich als günstig herausgestellt hat, wenn die Breite B bzw. B\' etwa zweimal so groß ist wie die Breite b der Ausformuπg 7, d.h. das Verhältnis des Quer¬ schnitts der Ausformung zum Querschnitt des Federab¬ schnittes 13 wie auch des Kontaktlappens 5 beträgt etwa 1 : 2. Wie die Fig. 2 ferner noch zeigt, verläuft der

Federabschnitt 13 durch die Abwinkelung am Biegeradius 14 in einem kleinen spitzen Winkel zur Ebene der Kontakt¬ lappen 5 und 6. Mit der hier beschriebenen Ausgestaltung hat die Blattfeder 1 eine hinsichtlich der späteren Her- Stellung der Vorspannung für die Thermosicherung abge¬ stimmte geometrische Form.

Die in Fig.l im Nutzenstreifen angeordneten, nicht vor¬ gespannten Blattfedern 1 werden erst unmittelbar vor dem Fixieren auf einem Schaltuπgssubstrat 20, also z.B. un¬ mittelbar vor einem Hybridiervorgang, aus dem Nutzen¬ streifen herausgetrenπt . Die nun einzelnen, aber lage¬ fixierten Blattfedern 1 werden dann mittels einer Bestück¬ einrichtung lagerichtig auf einem zweckmäßigerweise vor- verzinnten Einbauplatz des Schaltungssubstrates 20, z.B. einer Hybridschaltung, positioniert, z.B. auf dem Substrat - nutzen. Der gesamte Montagevorgang kann durch die Geometrie und die Anordnung der Blattfedern in einem Nutzenstreifen vollautomatisch erfolgen. Aufgrund der SMD-gerechteπ Lötanschlüsse kann eine größere Anzahl von Blattfeder- Thermosicherungen gemeinsam im Reflowverfahren gelötet werden. Hierzu ist das Schaltungssubstrat 20 mit ent¬ sprechenden Schaltuπgskontakten 21 bzw. 22 für die Anlötung

der Kontaktlappen 5 und 6 einer jeden Blattfeder ausge¬ bildet, wobei es zweckmäßig ist, wenn - wie die Fig. 3 ebenfalls zeigt - die Lötstellenbelastbarkeit durch Formschluß mittels Querschnittsänderungen an den Enden der Blattfeder 1 unterstützt wird. Hier ist dies dadurch realisiert, daß der Kontaktlappen 5 mit einem Loch 23 versehen und der Kontaktlappen 6 breiter ausgebildet ist als das angrenzende Ende des Federabschnittes 13. Wie die Fig.4 zeigt, kann das Federende mit dem Kontaktlappen 5 zusätzlich noch mit einem Gießharztropfen 24 gesichert sein.

Die Figuren 3 und 4 zeigen die Blattfeder 1 einer Thermo¬ sicherung im vorgespannten Zustand. Die Vorspannung einer oder mehrerer gelöteter, auf einem Nutzen- oder einem Einzelsubstrat befindlicher Thermosicherungen kann nun für jede Blattfeder einzeln oder auch gemeinsam in einem einzigen Arbeitsschritt durch Verformung der dachartigen Ausformung 7 erzeugt werden. Hierzu wird auf die in Fig.2 im nicht vorgespannten Zustand, den die Blattfeder 1 auch noch im gelöteten Einbauzustand einnimmt, gezeigte Blatt¬ feder in Richtung des Pfeiles Z eine geringe Druckkraft, z.B. auf die Dachkante 8 der Ausformung 7 ausgeübt. Diese Druckkraft erzeugt eine laterale Bewegung des Federab¬ schnittes 13, d.h. eine seitliche Verschiebung der am Schaltungssubstrat 20 sich zunächst mit dem Biegeradius 14 abstützenden Abwinkelung 15 in Längsrichtung des Feder¬ abschnittes, also in X-Richtung und von der Ausformung 7 weg und wird in eine in Fig.4 deutlich erkennbare brücken- , bogenähnliche Aufwölbung 25 des Federabschnittes 13 umgesetzt, wobei die erzeugte Federspannung durch die

Aufwölbung 25 gekennzeichnet ist. Das Verhältnis des Ver¬ formungsweges in X-Richtung zum späteren Federweg des mit

dem Kontaktlappen 6 ausgebildeten Federendes im entspannten Zustand kann z.B. 1 : 4 sein, d.h. bei einem Verformungsweg von 2/10 Millimeter in Z-Richtuπg ergibt sich ein Federweg in X-Richtung von 8/10 Millimeter. Mit diesem Übersetzungsverhältnis können ohne Änderung der eigentlichen Geometrie der Thermosicherung verschiedene Federwege eingestellt werden. Die bei der erfindungs¬ gemäßen Thermosicherung gegebenen, durch die biegesteifen Übergänge des Federabschnittes 13 erzielten Stabilitäts¬ verhältnisse ermöglichen ein reproduzierbares Umsetzen einer Verformung von der Z-Richtung in die X-Richtung. Im vorgespannten Zustand ist die Blattfeder 1 und damit die Thermosicherung nunmehr aktiviert.

Bei entsprechend starker Erwärmung des gesicherten Schaltungsbereiches durch Überlastung schmilzt das Lot an der Einspannstelle 30 (Fig.5) der Blattfeder 1, so daß sich der unter Vorspannung stehende Federabschnitt 13 ent¬ spannt und vom Schaltungssubstrat 20 abhebt, somit die gewünschte Stromkreisunterbrechung herbeiführt und eine Beschädigung der Baugruppe verhindert. Hierbei sorgt der einstellbare Öffnungsabstand 31 für eine gesicherte gal¬ vanische Stromkreistrennuπg.

In weiterer Ausführung zeigen die Figuren 6 und 7 die Thermosicherung als Doppelfeder. Hierbei weist die Blatt¬ feder 40 zwei zueinander parallele, nach der Beschreibung zu den Figuren 1 und 2 gestaltete Federarme 41 und 42 auf, die an einem Ende mit ihren Kontaktlappen 43,44 zwei ge¬ trennte Kontaktstellen 45,46 des Schaltungssubstrates 47 überbrücken und am anderen gegenüberliegenden Ende 48 mit¬ einander verbunden und - schaltungsabhängig - leitend oder isoliert auf der Oberfläche 49 des Schaltungssubstrates fixiert sind. Bei dieser Ausführung und Anordnung können

die Federarme 41,42 beim Aufschmelzen des Lotes entweder an der Kontaktstelle 45 oder an der Kontaktstelle 46 die Trennung eines Stromkreises bewirken.

Bei einer weiteren Ausführungsform nach den Figuren 8 und 9 sind zwei Kontaktstellen 50,51 eines Schaltungs¬ substrates 52 dadurch mit nur einer Blattfeder 53 kon¬ taktiert, daß der Kontaktlappen 54 der ansonsten wie nach den Figuren 1 und 2 ausgebildeten Blattfeder so breit ausgeführt ist, daß er den Abstand 55 der Kontaktstellen 50,51 entsprechend überdeckt. Das gegenüberliegende Federende 56 ist .- schaltungsabhängig - leitend oder isoliert mit der Oberfläche 57 des Schaltungssubstrates 52 verbunden.

Schließlich ist in den Figuren 10 und 11 noch ein Nutzen¬ streifen 60 dargestellt, der sowohl Blattfedern 61 mit einem einzigen Federarm 62 als auch als Doppelfedern aus¬ gebildete Blattfedern 63 mit zwei zueinander parallelen Federarmen 64,65 enthält. Dies ist wahlweise durch das Ziehen eines Schneidstempels mit ein und demselben Werkzeug realisierbar.