DE2608109A1

DE2608109A1 - Keramischer kaltleiter

Info

Publication number: DE2608109A1
Application number: DE19762608109
Authority: DE
Inventors: Helmuth Ing Grad Schuber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-02-27
Filing date: 1976-02-27
Publication date: 1977-10-20

Description

Keramischer Kaltleiter
Die Erfindung betrifft einen keramischen Kaltleiter, bestehend aus einem als Hohlzylinder ausgebildeten Keramikkörper, der einen sperrschichtfreien Außen- und einen sperrschichtfreien Innenbelag und Anschlußdrähte an den Belagen besitzt.
Ein derartiger Kaltleiter ist aus der DT-AS 23 48 946 bekannt.
Weiterhin sind zylinderför£alige Kaltleiter bekannt, die an ihren Stirnseiten mit Belägen versehen sind.
Aus der DT-AS 23 56 765 ist ein zylinderförmiger Kaltleiter bekannt, der in Längsrichtung halbiert und an den Schnittflächen mit Belägen versehen ist.
Keramische Kaltleiter bestehen im allgemeinen aus einem Perowskitstruktur besitzenden Material wie z.B. Bariumtitanat, das durch geeignete Dotierung halbl£'-itend (n-leitend) gemacht ist. Diese keZ ramischen kraltleiter haben eine Curie-Temperatur, unterhalb der sie niederohmige Widerstandswerte aufweisen. Im Bereich der Curie temperatur nehmen die Widerstandswerte sprunghaft um einige Zehnerpotenzen zu Durch geeignete Substitutionen des Darium- bzw.
Titanions läßt sich die Sprungtemperatur innerhalb gewisser Grenzen verschieben. Es ist im allgemeinen wünschenswert, daß der Widerstandswert unterhalb der Curie-Temperatur, der sogenannte Kaltwiderstand, möglichst niedrig liegt. Weiterhin ist man heutzutage bestrebt, elektrische Bauelemente möglichst klein zu gestalten um eine hohe Packungsdichte der Baugruppen auf Beiterbahnen zu ermöglichen. Zweckmäßigerweise sollen die Kaltleiter auch so dimensioniert sein, daß sie eine möglichst geringe Schaltzeit aufweisen.
Unter "Schaltzeit" wird hierbei die Zeit verstanden, die ein Ealtleiter benötigt, um nach Anlegen einer Spannung die Nenntemperatur (die ungefähr der ferroelektrischen Curie-Temperatur entspricht) zu erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kaltleiter zu schaffen, der einen niedrigen EalAfiderstand aufweist, der eine niedrige Schaltzeit hat, der beim Einsatz auf Leiterplatten eine möglichst große Pactungsdichte der Bauelemente gewährleistet und der rationell herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs angegebenen keramischen Kaltleiter erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß der Keramikkörper flach mit annähernd rechteckförmigem Querschnitt geformt ist und daß die Anschlußdrähte an den gegenüberliegenden schmalen Seiten des Keramikkörpers angebracht sind.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen keramischen Kaltleiters bestehen darin, daß durch die Ausbildung in Form eines Hohlzylinders mit nahezu rechteckförmigem Querschnitt nur ein geringer Raum beim Sinbau in lieiterplattcn benötigt wird. Die niedrigen taltwiderstandswerte erhält man dadurch, daß der erfindungsgemäße Kaltleiter parat tisch wie zwei parallelgeschaltete Kaltleiterkörper aufgefaßt werden kann. Bei vorgegebenem Kaltwiderstand wird deshalb eine geringere Wandstärke des keramischen Flachrohres benötigt, so daß der erfindungsgemäße Kaltleiter eine niedrigere Schaltzeit als ein Ealtleiter in Scheibenform mit dem gleichen Kaltwiderstandswert besitzt.
Bei senkrechtem Einbau erreicht man bei nicht umhüllten Kaltleitern eine besonders gute Wärmeableitung, da durch Konvektion die Luft sowohl außen als auch innen am Kaltleiterkörper entlangstreichen kann; dies hat wiederum eine Verkürzung der Schaltzeit zur Folge und gestattet andererseits auch, den Kaltleiter mit höheren Leistungen zu betreiben. Der erfindungsgemäße Kaltleiter läßt sich besonders rationell fertigen, da die Flachrohre in langen Strängen hergestellt und metallisiert werden können, von denen man durch hbtrennen die einzelnen Kaltleiterkörper gewinnen kann.
Es ist zwar aus der US-PS 3 001 106 ein keramischer Kondensator bekannt, der aus einem Hohlylinder mit annähernd rechteckförmigem Querschnitt besteht Man muß jedoch bedenken, daß an einen Kondensator andere Anforderungen als an einen Kaltleiter gestellt werden.
So treten die Probleme der Wärmeabfuhr und der Schaltzeit bei einem Kondensator nicht in Erscheinung. Deshalb sind auch die aus der genannten US-Patentschrift ebenfalls bekannten Widerstandskörper als massive Körper ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Anschlußdrähte parallel zur Hauptachse des Hohlzylinders mit den Belägen verbunden. Durch diese Ausgestaltung kann der Kaltleiter platzsparend eingebaut werden, da das Umbiegen von Anschlußdrähten entfallen kann.
Zweckmäßigerweise sind die beiden schmalen Seiten des Keramikkörpers derart ausgebildet, daß sie auf ihren Außenseiten nach innen eingebaucht und im Innern ,des Hohlkörpers nach außen gewölbt sind und daß die Wölbungen im Innern des Hohlkörpers sowie die äußeren Einbauchungen der Rundung der Anschlußdrähte angepaßt sind. Dadurch ergibt sich einerseits eine sichere Kontaktierung der AnschlußdrOhte und andererseits ragt der äußere Anschlußdraht nur wenig oder gar nicht seitlich aus dem keramischen Kaltleiterkörper heraus, so daß eine große Packungsdichte gewährleistet ist.
Eine weitere Erhöhung der Packungsdichte läßt sich erreichen, wenn die Tiefe des Innenraums des Keramikkörpers nur wenig größer als der Durchmesser des Anschlußdrahtes des Innenbelags ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das obere Ende des Anschlußdrahtes des Innenbelags innerhalb des Keramikkbrpers schräg nach unten abgewinkelt ist. Dadurch kann der Anschlußdraht klemmend in den taltleiterkörper eingeschoben werden und ist bereits vor dem Anlöten an den Innenbelag mechanisch verankert.
Die Außenabmessungen des keramischen Kaltleiterkörpers können derart gestaltet werden, daß die Anschlußdrähte ohne äußere Biegungen oder Knickungen auf ein Rastermaß von 2,5 mm oder Vielfaches davon fixiert sind. Dadurch wird die Montage der Kaltleiter auf Leiterplatten wesentlich erleichtert.
In der Zeichnung mit zwei Figuren ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen keramischen Kaltleiters dargestellt.
Es zeigt: Fig.1 einen keramischen Kaltleiter im Querschnitt längs der Ebene I-I der Fig.2 und Fig.2 einen Kaltleiter in Seitenansicht.
Der Keramilrkörper 1 ist an der Außen- und der Innenseite mit den Belägen 8 und 9 versehen. Die beiden schmalen Seiten 2 und 7 sind auf ihren Außenseiten nach innen eingebaucht, so daß die Rillen 4 und 5 entstehen. In der Rille 4 ist der äußere Anschlußdraht 6 befestigt. Der innere Anschlußdraht 7 ist am Innenbelag 9 im Innenraum 10 des Keramilkörpers 1 in der Rundung 11 an der gegenüberlieF genden Schmalseite 3 befestigt. Die Beläge 8 und 9 bes-tehen aus einer geeigneten sperrschichtfreien Kontaktierung wie z.B. aus Nickel. Der Keramikkörper 1 besteht aus einem Material mit Perowskitstruktur, z.B. Bariumtitanat, das durch geeignete DotIerung halbleitend (n-leitnd) gemacht ist.
Zum Einsatz des Kaltleiters bei hohen klimatischen Anforderungen ist es zweckmäßig, den Kaltleiterkörper mit einem geeigneten Kunststoff zu umhüllen. Dabei geht jedoch die Wärmeableitung' durch Konvektion im Innern des Honlzylinders verloren; dagegen bleiben die anderen vorteilhaften Eigenschaften des Kaltleiters bestehen.
11 Patentansprüche 2 Figuren.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Ii Keramischer Kaltleiter, bestehend aus einem als Hohizylinder auegebildeten Keramikkörper, der einen sperrschichtfreien Außen- und einen sperrschichtfreien Innenbelag besitzt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Keramikkörper (1) flach mit annähernd rechteckförmigem Querschnitt geformt ist und daß die Anschlußdrähte (6, 7) an den gegenüberliegenden schmalen Seiten (2, 3) des Keramikkörpers (1) angebracht sind.
2. Keramischer Kaltleiter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Anschlußdrähte (6, 7) parallel zur ifauptachse des Hohlzylinders mit den Belägen (8, 9) verbundeii sind.
3. Keramischer Kaltleiter nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß beide schmalen Seiten (2, 3) des Keramikkörpers (1) derart ausgebildet sind, daß sie auf ihren Außenseiten nach innen eingebaucht sind.
4. Keramischer Kaltleiter nach einem oder mehreren der Ansprüche t bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß beide schmale Seiten (2, 3) des Keramikkörpers (1) in Innern des Hohlkörners nach außen gewölbt sind.
5. Keramischer Kaltleiter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h gek e n n z e i c h n e t , daß die Wölbungen im Innern des Hohlkörpers sowie die äußeren Einbauchungen der Rundung der Anschlußdrähte (6, 7) angepaßt sind.
6. Keramischer Kaltleiter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Tiefe des Innenraums (10) des Keramikkörpers (1) nur wenig größer als der Durclmesser des Anschlußdrahtes (7) des Innenbelags (9) ist.
7. Keramischer Kaltleiter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das obere Rnde des Anschlußdrahtes (7) des innenbelags (9) innerhalb des Keramikkörpers (1) schräg nach unten abgewickelt ist.
8. Keramischer Kaltleiter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h gek e n n z e i ohne t , daß die Anschlußdrähte (6, 7) ohne äußere Biegungen oder Knickungen auf ein Rastermaß von 2,5 mm oder Vielfaches davon fixiert sind.
9. Keramischer Kaltleiter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die sperrschichtfreien Beläge (8, 9) aus Nickel bestehen.
10. Keramischer Kaltleiter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Xeramikkörper (1) aus dotiertem Barlumtitanat besteht.
11. Keramischer Kaltleiter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß er eine Kunststoffumhüllung besitzt.