[发明专利]易熔合金元件、具有易熔合金元件的热熔断器以及制造热熔断器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及易熔合金元件，特别是为了用在热熔断器中，以在强电流应用中防止保护模块，特别是它的控制设备过热。 

背景技术

为了防止过热、保护电模块，需要不可逆的热熔断器。当环境温度太高时这些热熔断器中断(触发)通电的导线。在这种情况中热熔断器是如此设计的，即这个中断温度不是由于可能出现的通过电流达到的，这样就保证这个断开温度不是通过强电流引起的，而是仅能通过太高的环境温度引起。也就是说热熔断器是用于为电模块提供一个独立的断开电路使用。当在模块中出现不允许的高温时，例如结构元件出故障、短路、例如通过外部作用、绝缘材料的功能故障等，该电路可靠地中断电流。 

传统的热熔断器通常是以一种固定的弹簧(例如钎焊的板式弹簧)的方案为基础，在这种热熔断器中在温度的作用下固定断开(例如通过熔化)。这样通过弹簧力将热熔断器打开。然而在这种情况中，在正常运行时，也就是在热熔器的关闭状态时有一种机械力作用到连接部件上，在汽车领域特别是在长时间运行时这会导致质量问题，例如导致钎焊部位的损坏。 

一种热熔断器的一个替代的实施形式使用一种传导性的易熔材料。当达到断开温度时该易熔材料开始熔化，通过此措施中断连接。 

在使用易熔材料的热熔断器中要注意的是当安装过程温度超过熔化桥的熔化温度时这个熔化桥不能已在安装过程中就已熔化，要不然在热熔断器的生产时电流电路就已中断。 

在为制造这种类型的热熔断器使用由一种易熔材料预制成的易熔合金元件时存在这样的危险，即例如在钎焊易熔合金元件时已在安装热熔断器时至少部分的易熔材料如此地被熔化，即电流电路中断。这么一来这种熔断器已在它的使用前就不能使用了。 

因此在用于固定这样一种易熔合金元件的钎焊过程中或者是保证 该易熔合金元件只有局部地被熔化，这就要求对钎焊过程的非常精确的控制。在用于固定在连接部位上的易熔合金元件的局部熔化时可能会出现其它的冷的钎焊部位。这些冷的钎焊部位明显地对电连接的过程可靠性和质量构成损害。或者必须使用具有低于易熔合金元件的熔化温度的熔化温度的合适焊料，以钎焊易熔合金元件。然而这要求使用一种专用焊料。这种焊料可能的断开温度必须明显地低于易熔合金元件的熔化温度。 

发明内容

本发明的任务是提供一种热熔断器和一种易熔合金元件。这种易熔合金元件由于元件的故障、短路，例如通过外部作用、绝缘材料的功能故障出现不允许高的温度时通过熔化可靠地中断电流，其中，触发机制主要与环境温度有关，与电流无关，这样也能可靠地识别只导致比允许的最大电流要小的电流的故障。特别是应该保证通过给冲压栅装配有易熔合金元件可以简单方式构造热熔断器，而不会在制造期间的过程中引起易熔合金元件的完全的或者部分的熔化。 

这个任务通过按照本发明的易熔合金元件、按照本发明的热熔断器、易熔合金元件的应用以及制造热熔断器的方法得以完成。 

根据第一方面特别是为制造一种熔断器规定一种易熔合金元件。这个易熔合金元件包括由一种在触发温度时可熔化的材料构成的易熔元件和一个至少在易熔合金元件的接触区域中的一个表面上的支承层。支承层的材料的熔化温度高于触发温度，其中，支承层的材料是如此选择的，即在固体状态时其溶解到易熔元件的已熔化的材料中，其中在支承层溶解之后才通过易熔合金元件的熔化中断电流电路。 

通过这种措施提供一种易熔合金元件。这种元件可更加简单和更加可靠地安装，因为这种元件在钎焊或者其它的安装过程时具有高的抗高温能力。在安装易熔合金元件时的过程温度不会立即导致易熔合金元件的流走(Zerfliessen)，因为通过减小表面张力阻碍了在过程温度中易熔元件的熔化材料的收缩。换句话说由于它的表面张力的易熔元件的熔化的材料的收缩在设置了支承层时没有获得能量。此外支承层是如此设置的，即它不是持久地阻碍易熔合金元件的流走，因为支承层的材料可以在易熔元件的材料中溶解。 

此外，易熔元件的材料可以包含锡，并且支承层的材料可以具有铜。 

根据一个实施形式这个易熔元件为长方体形设计，为的是在用作热熔断器时提供规定的电流分布。 

此外，支承层可在表面上连续地形成。特别是支承层可在易熔元件的表面上和对置的表面上形成，并且特别是完全地包围着易熔元件。 

根据一个实施形式可如此地选择支承层的厚度和材料，为的是当易熔元件的材料熔化时不在一个规定的时间期限之前完全地溶解在易熔部件的熔化的材料中。