DE29909889U1

DE29909889U1 - Mehrschicht-Thermistor

Info

Publication number: DE29909889U1
Application number: DE29909889U
Authority: DE
Original assignee: Siemens Matsushita Components GmbH and Co KG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 1998-09-10
Filing date: 1999-06-07
Publication date: 1999-12-02
Anticipated expiration: 2009-06-08

Description

GR 98 G 2542

Beschreibung

Mehrschicht-Thermistor

Die Erfindung betrifft einen Mehrschicht-Thermistor aus mit Metallschichten versehenen Polymerplatten, die einen Stapel bilden, der an zwei gegenüberliegenden Enden mit jeweils einer Elektrode versehen ist.

Polymer-Thermistoren oder -Kaltleiter, auch Polymer-PTCs (PTC = positiver Temperaturkoeffizient) genannt, sind infolge ihrer niedrigen Eigenwiderstände und steilen Strom/Spannungskennlinien als Überlastschutz besonders geeignet. Auch ist die Herstellung solcher Thermistoren relativ einfach: auf eine Oberseite einer Polymerplatte wird eine Metallschicht aufgebracht, die mit Elektroden versehen wird. Mit solchen Thermistoren, die aus zwei Lagen, nämlich der Polymerplatte und der Metallschicht, aufgebaut sind, lassen sich derzeit Nennströme bis zu 0,7 A führen. Sollen derartige Thermistoren für höhere Nennströme eingesetzt werden, so ist eine Absenkung des Widerstandes notwendig.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Mehr-5 schicht-Thermistor zu schaffen, der sich durch einen niedrigen Widerstand auszeichnet, so daß dieser Thermistor auch für höhere Nennströme deutlich über 0,7 A eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Mehrschicht-Thermistor der ein-0 gangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Stapel zwei Sätze von den Metallschichten über die jeweils dazwischenliegenden Polymerplatten fingerförmig ineinander greifen und die Metallschichten jedes Satzes über jeweils einen in einer Aussparung geführten und eine der Elek-5 troden bildenden Metallbelag untereinander verbunden sind.

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Bei dem erfindungsgemäßen Mehrschicht-Thermistor werden also mehrere Lagen aus jeweils einer Polymerplatte und einer darauf vorgesehenen Metallschicht übereinandergelegt, wobei die unterste Polymerplatte mit zwei Metallschichten versehen ist und alle folgenden Polymerplatten des Stapels eine Metallschicht nur an ihrer Oberseite aufweisen. Die Dicke der Polymerplatten beträgt dabei etwa 100 bis 500 /im. Diese Polymerplatten werden zur Bildung der Metallschichten jeweils mit Folien, wie beispielsweise Elektroden aus Nickel oder Kupfer mit einem Nickelüberzug, versehen, welche bei erhöhter Temperatur auf die Polymerplatten aufgewalzt werden. Diese Temperatur kann dabei knapp an oder oberhalb der Erweichungstemperatur des Polymers liegen.

Nach Ausstattung der Polymerplatten mit den Metallschichten werden diese mit einem Photoresist überzogen, um die Metallschichten durch Belichten und Ätzen mit den gewünschten Strukturen zu versehen. Ein derartiges Vorgehen ist an sich aus der Leiterplattentechnik bekannt.

Bei dem erfindungsgemäßen Mehrschicht-Thermistor ist aber nicht nur eine Polymerplatte mit strukturierten Metallschichten versehen. Vielmehr ist hier eine Vielzahl solcher Polymerplatten mit dann "innere" Elektroden bildenden Metallplat-5 ten gestapelt. Durch Verpressen sind die einzelnen Stapel in sich fixiert. Auf den Außenseiten ist gegebenenfalls Lack aufgebracht, was zweckmäßigerweise beispielsweise durch einen Siebdruck erfolgen kann.

0 Um die einzelnen Elektroden des Stapels miteinander zu verbinden, kann vorzugsweise die sogenannte Through-hole-Technik ("Durchgangsloch-Technik") angewandt werden, wie sie an sich aus der Fertigung von Mehrschicht-Leiterplatten bekannt ist: Dabei werden an bezeichneten Positionen Bohrlöcher gesetzt, 5 was aufgrund der Weichheit des Polymer-Materials äußerst wirksam zu realisieren ist. Anschließend werden diese Löcher durch galvanische Prozesse chemisch oder elektrisch mit Me-

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tallbelägen versehen, wobei beispielsweise zuerst Nickel und dann Zinn abgeschieden wird. Ein Metallbelag in einem Bohrloch kontaktiert dabei einen ersten Satz von Metallschichten, während der Metallbelag im nächsten Bohrloch einen zweiten Satz von Metallschichten kontaktiert, der vom ersten Satz elektrisch getrennt ist.

Durch Schneiden werden die Bauteile vereinzelt, wobei die Schnittlinie durch die Bohrlöcher gelegt wird.

Damit werden Mehrschicht-Thermistoren erhalten, deren beide zwei Elektroden bildenden Sätze von Metallschichten über die an gegenüberliegenden Enden des Stapels geführten Metallbeläge miteinander verbunden sind. Auch sind diese Mehrschicht-Thermistoren bezüglich einer zukünftigen Lage auf einer Platine symmetrisch zueinander, was eine einfache Gurtung zur Folge hat.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen

Mehrschicht-Thermistors in perspektivischer Darstellung,
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Fig. 2 eine Draufsicht auf mehrere Mehrschicht-Thermistoren vor deren Vereinzelung, und

Fig. 3 eine Seitenansicht der Thermistoren von Fig. 2.

Fig. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Mehrschicht-Thermistor aus einem Stapel von Polymerplatten oder -folien 1, 2, 3, 4 und 5 mit einer Dicke -von jeweils etwa 250 bis 500 &mgr;&pgr;&igr;. Zwischen und 5 auf den Polymerplatten 1 bis 5 befinden sich jeweils Metallschichten 6 bzw. 7 aus Nickel oder aus Kupfer, das mit einem Nickelüberzug versehen ist. Diese Metallschichten 6 und 7

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reichen nicht ganz bis zu den Seitenflächen des Mehrschicht-Thermistors, liegen aber jeweils an den Stirnflächen des Stapels frei, wie dies in Fig. 1 und 3 gezeigt ist: Die Polymerplatten 1 bis 5 sind derart gestaltet, daß jeweils eine Seite einer Polymerplatte 2 bis 5 mit einer gleich großen vorgeätzten Metallschicht 6 bzw. 7 beschichtet ist, während die unterste Polymerplatte 1 beidseitig mit den Metallschichten 6 und 7 versehen ist. Die Stapelung erfolgt nun so, daß jeweils zwei übereinander liegende Polymerplatten um eine halbe oder geringere Länge der Fläche der Metallschichten 6 bzw. 7 versetzt zueinander aufgebracht sind. Diese Stapelung der Polymerplatten mit Versetzung der Metallschichten 6, 7 ist aus Fig. 1 zu ersehen, in der die obersten Metallschichten 6, 7 schraffiert dargestellt sind.

Außerdem hat der Mehrschicht-Thermistor an seinen beiden Stirnflächen halbkreisförmige Aussparungen 8, 9 deren Wände mit einem Metallbelag 10 bedeckt sind. Ein solcher Metallbelag 10 kann beispielsweise aus Nickel bestehen, auf dem Zinn 0 abgeschieden ist. In der Fig. 1 ist der Metallbelag 10 mit einer senkrechten Schraffur gezeigt.

Die Aussparungen 8, 9 werden durch Bohrungen derart in den Stapel eingebracht, daß jeweils nur die Metallschichten 6 bzw. 7 durchbohrt werden. Wird dann in die Aussparungen 8, 9 der Metallbelag 10 aufgebracht, sind die Innenelektroden bildenden Metallschichten 6 bzw. 7 jeweils über einen Metallbelag 10 in den Aussparungen 8 bzw. 9 miteinander verbunden, nachdem die Bauelemente längs Trennflächen 13 durch Schneiden 0 zerlegt wurden. Die Metallschichten 6 und 7 berühren sich an keiner Stelle, da dies einen Kurzschluß hervorrufen würde.

Die Metallschichten 6, 7 können durch Ätzen derart gestaltet sein, daß sich die gewünschte Innenelektrodenstruktur ergibt.

Für die Metallschichten 6, 7 können auch einseitig aufgerauhte Folien aus Nickel verwendet werden. Gegebenenfalls lassen

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sich aber auch beidseitig aufgerauhte Folien für die Metallschichten 6, 7 einsetzen. Alternativ ist es möglich, die Polymerplatten 1 bis 5 beidseitig mit einseitig aufgerauhten Folien zu versehen, zu ätzen und anschließend leitfähig zu verkleben.

Weist das Material der Polymerplatten 1 bis 5 eine ausreichende Adhäsion auf, so können gegebenenfalls auch glatte Folien eingesetzt werden, was den Aufwand für den Mehrschicht-Thermistor erheblich vermindert.

Auf den Mehrschicht-Thermistor von Fig. 1 kann noch ein Schutzlack 14 vorzugsweise im Bereich über den oberen Metallschichten 6, 7 aufgetragen werden.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf mehrere Mehrschicht-Thermistoren 11 gemäß Fig. 1 vor deren Vereinzelung. In die noch zusammenhängenden Mehrschicht-Thermistoren werden Bohrungen 12 eingebracht, was infolge der Weichheit des Polymer-Mate-0 rials ohne weiteres geschehen kann. Die Innenflächen dieser Bohrungen 12 werden sodann durch galvanische Prozesse mit den Metallbelägen 10 versehen, wozu als erste Schicht Nickel und dann Zinn abgeschieden werden kann. Sodann erfolgt das Vereinzeln der Mehrschicht-Thermistoren längs Trennflächen 13.

Fig. 3 zeigt eine Seitensicht der Mehrschicht-Thermistoren von Fig. 2. Es sind hier die einzelnen Polymerplatten 1 bis zu sehen, zwischen denen die einzelnen Innenelektroden bildenden Metallschichten 6, 7 angeordnet sind. Selbstverständlieh können auch mehr als fünf Polymerplatten vorgesehen werden, was eine entsprechende Erhöhung der Anzahl der Innenelektroden mit sich bringt. So ist es beispielsweise möglich, auch sieben Polymerplatten anzubringen und zwischen diese insgesamt sechs Innenelektroden zu legen.

Claims

1. Mehrschicht-Thermistor aus mit Metallschichten (6, 7) versehenen Polymerplatten (1-5), die einen Stapel bilden, der an zwei gegenüberliegenden Enden mit jeweils einer Elektrode versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stapel zwei Sätze von den Metallschichten (6, 7) über die jeweils dazwischenliegenden Polymerplatten (1-5) fingerförmig ineinander greifen und die Metallschichten (6, 7) jedes Satzes über jeweils einen in einer Aussparung (8, 9) geführten und eine der Elektroden bildenden Metallbelag (10) untereinander verbunden sind.

2. Mehrschicht-Thermistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerplatten (1-5) eine Schichtdicke zwischen 100 und 500 µm aufweisen.

3. Mehrschicht-Thermistor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschichten (6, 7) aus Nickel oder aus mit einem Nickelüberzug versehenem Kupfer bestehen.

4. Mehrschicht-Thermistor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbeläge (10) aus Nickel und Zinn bestehen.

5. Mehrschicht-Thermistor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenelektroden bildenden Metallschichten (6, 7) strukturiert sind.

6. Mehrschicht-Thermistor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturierung der Innenelektroden durch Ätzen erfolgt.

7. Mehrschicht-Thermistor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseiten des Thermistors mit einem Schutzlack (14) abgedeckt sind.

8. Mehrschicht-Thermistor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbeläge (10) in Aussparungen (8, 9) an den Stirnseiten des Thermistors vorgesehen sind.