DE19946199A1 - Elektrisches Bauelement mit variablem elektrischem Widerstand - Google Patents

Abstract

Bei einem elektrischen Bauelement mit variablem elektrischem Widerstand ist ein Bauelementekörper (1, 2) aus das Widerstandsverhalten bestimmenden Material als Hohlkörper ausgebildet, auf dessen Außen- und Innenfläche Elektroden (5, 6) für elektrische Bauelementeanschlüsse vorgesehen sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Bauele­ ment mit variablem elektrischem Widerstand nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Unter Bauelementen mit variablem elektrischem Widerstand wer­ den hier Bauelemente mit temperaturabhängigem Widerstand, insbesondere Kaltleiter, und Bauelemente mit spannungsabhän­ gigem Widerstand, d. h., Varistoren, verstanden.

Bekannte Bauformen derartiger Bauelemente bestehen aus einem Bauelementekörper in Form eines scheibenförmigen Kreiszylin­ ders aus das Widerstandsverhalten bestimmendem Material, Elektroden auf sich gegenüberliegenden Seiten des Bauelemen­ tekörpers sowie an den Elektroden angelöteten radialen An­ schlußdrähten.

Die meisten neuen Anwendungen derartiger Bauelemente erfor­ dern eine deutliche Reduzierung der Bauelementegeometrie und zur Erleichterung der Verarbeitbarkeit eine oberflächenmon­ tierbare Form (SMD-Bauform). Dabei sollen die elektrischen Parameter, wie beispielsweise der Kippstrom und die Span­ nungsfestigkeit von Kaltleitern, im Vergleich zu bekannten Bauformen der vorgenannten Art zumindest gleich bleiben. Mit den bekannten Bauformen als radial bedrahtete Scheibe sind diese Forderungen nicht zu erfüllen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Bauelement der in Rede stehenden Art mit kleiner Bauelementegeometrie und Oberflächenmontierbarkeit bei guter Lötbarkeit anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem elektrischen Bauelement der gat­ tungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die Maßnahmen nach dem kennzeichneten Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran­ sprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­ len gemäß den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines für eine SMD-Montage geeigneten erfindungsgemäßen Bauelementes;

Fig. 2 die Art der Montage eines Bauelementes nach Fig. 1 als liegendes Element;

Fig. 3 die Art der Montage eines Bauelementes nach Fig. 1 als stehendes Element;

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauelementes; und

Fig. 5 eine Ausführungsform einer integrierten Anschlußfahne für eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauelementes entsprechend Fig. 1.

Das elektrische Bauelement mit variablem elektrischem Wider­ stand nach Fig. 1 besitzt einen Bauelementekörper 1 aus das Widerstandsverhalten bestimmendem Material. Es kann sich bei­ spielsweise bei dem Bauelement um einen Kaltleiter handeln, dessen Bauelementekörper 1 aus einer Kaltleiterkeramik be­ steht.

Der Bauelementekörper 1 ist als quaderförmiger Hohlkörper mit einem Innenhohlraum 2 ausgebildet. Die gesamten Flächen des Hohlkörpers 1, 2 sind metallisiert, wobei lediglich Stirnflä­ chen 3 von der Metallisierung freigeschliffen sind, so daß auf den Außenflächen des Bauelementekörpers 1, 2 eine Außen­ elektrode 4 und auf der Innenfläche des Innenhohlraums 2 eine Innenelektrode 5 ausgebildet ist. Zur Vereinfachung der Dar­ stellung sind diese Elektroden nicht eigens dargestellt.

Die Elektroden 4 und 5 können gemäß einer Weiterbildung der Erfindung mehrschichtig ausgebildet sein, wobei auf den Flä­ chen für die Elektroden 4, 5 eine sperrschichtabbauende Schicht, beispielsweise aus Indium oder Zink, darauf eine Me­ tallschicht, beispielsweise aus Silber und auf dieser eine ablegierbeständige Schicht, beispielsweise aus Nickel liegt.

An die Innenelektrode 5 ist eine Anschlußfahne 6 für einen elektrischen Außenanschluß vorgesehen.

Aus den Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, wie ein Bauelement der vorstehend erläuterten Art in SMD-Technik auf einer sche­ matisch dargestellten Platine 7 montiert werden kann. Dabei ist das Bauelement mit der Außenelektrode 4 direkt auf der Platine montiert, während die Anschlußfahne 6 mit einem vom Verbindungsbereich mit der Außenelektrode 4 isolierten An­ schlußbereich auf der Platine 7 elektrisch verbunden ist. Die Verbindung der Anschlußfahne 6 stellt dabei also eine erste Lötstelle und die Verwendung zwischen der Außenelektrode 5 und dem darunterliegenden Platinenbereich eine zweite Löt­ stelle dar.

Während die Fig. 1 und 2 eine liegende SMD-Montage des Bauelementes zeigen, zeigt Fig. 3 eine stehende Montage. Die Ausführungen zur Montage nach den Fig. 1 und 2 gelten da­ bei entsprechend, so daß sie nicht wiederholt zu werden brau­ chen.

Fig. 4, in der gleiche Elemente wie in den Fig. 1 bis 3 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigt eine Ausfüh­ rungsform eines erfindungsgemäßen Bauelementes in einer mean­ derförmigen Faltung unter Bildung eines Bauelementekörpers 1'. Die Entstehung eines derartigen gefalteten Bauelementes kann so verstanden werden, daß der Bauelementekörper 1, 2 mit den Elektroden 4, 5 nach Fig. 1 um 180° gefaltet ist. Daraus ergibt sich der Vorteil einer Flächenvergrößerung des Bauele­ mentes, ohne daß dabei die Geometrieabmessungen vergrößert werden.

Fig. 5, in der gleiche Elemente wie in den Fig. 1 bis 4 ebenfalls mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauelementes mit einer integrierten Anschlußfahne an Stelle der angelöteten Anschlußfahne 6 nach den Fig. 1 bis 3. Dabei ist in einer Stirnfläche 3 des Bauelementekörpers 1 ein eingeschliffener Bereich 8 vorgesehen, von dem eine Innenfläche 9 ebenfalls metallisiert ist und mit der Innenelektrode 5 elektrisch ver­ bunden ist. Auf der Unterseite des Bauelementekörpers 1, 2 setzt sich die Metallisierung der Fläche 9 unter Bildung einer gestrichelt dargestellten Anschlußfahne 10 fort. Um diese Anschlußfahne 10 von der Außenmetallisierung elektrisch zu trennen, ist in einem Bereich 11 die Metallisierung der Außenelektrode 5 weggeschliffen.

Im Falle eines als Kaltleiter ausgebildeten erfindungsgemäßen Bauelementes werden bei einer Anwendung als Überstromsiche­ rung dessen Eigenschaften durch den Nennstrom, bei dem das Bauelement nicht in den hochohmigen Zustand übergehen darf, und den Schaltstrom, wobei das Bauelement den Strom innerhalb einer vorgegebenen Zeit abregeln muß, beschrieben. Diese Ei­ genschaften sind im wesentlichen durch die Kombination aus dem Widerstand, und der Möglichkeit, thermische Energie an die Umgebung abzugeben, gegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Bauelement ist der Vorteil gegeben, daß durch zwei äußere Oberflächen, nämlich die Fläche der Außenelektrode 4 und die Fläche der Innenelektrode 5, thermi­ sche Energie an die umgebende Luft abgegeben werden kann. Der einen Tunnel bildende Innenhohlraum 2 bewirkt einen Kamin- Effekt, wobei strömende Luft für konvektive Kühlung sorgt. Darüberhinaus ergibt sich durch die direkte Oberflächenmonta­ ge eine erhöhte Dissipation über die Platine 7 selbst.

Schließlich sind aufgrund der Symmetrieeigenschaften des Bau­ elementes bessere Schalteigenschaften zu erwarten.

Claims (9)

1. Elektrisches Bauelement mit variablem elektrischen Wider­ stand mit einem Bauelementekörper (1, 2; 1', 2) aus das Wi­ derstandsverhalten bestimmendem Material und mit auf dem Bau­ elementekörper (1, 2; 1', 2) vorgesehenen Elektroden (5, 6) für elektrische Bauelementeanschlüsse, dadurch gekennzeichnet, daß der Bau­ elementekörper (1, 2; 1', 2) als Hohlkörper ausgebildet ist, und daß die Elektroden (4, 5) auf der Hohlkörperaußenfläche und der Hohlkörperinnenfläche vorgesehen sind.

2. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bauelementekörper (1, 2; 1', 2) quaderförmig ausgebildet ist.

3. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bauele­ mentekörper (1', 2) meanderförmig gefaltet ist.

4. Elektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das das Wi­ derstandsverhalten bestimmende Material ein Kaltleiterma­ terial ist.

5. Elektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das das Wi­ derstandsverhalten bestimmende Material ein Varistormaterial ist.

6. Elektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektro­ den (4, 5) mehrschichtig ausgebildet sind.

7. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (4, 5) aus einer auf dem Bauelementekörper (1, 2; 1', 2) liegenden sperrschichtabbauenden Schicht, einer daraufliegenden Metall­ schicht sowie einer auf dieser liegenden ablegierbeständigen Schicht bestehen.

8. Elektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche (1-7), dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (5) auf der Hohlkörperinnenseite mit einer Anschlußlötfahne (6) versehen ist.

9. Elektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (5) auf der Hohlkörperinnenseite mit einer auf einer Außen­ seite des Bauelementekörper (1, 2) liegenden, von der Außen­ elektrode (4) elektrisch getrennten integrierten Anschlußfah­ ne (10) versehen ist.