DE4329251C2

DE4329251C2 - Arrangement for protecting components sensitive to overvoltages on printed circuit boards

Info

Publication number: DE4329251C2
Application number: DE4329251A
Authority: DE
Inventors: Christoph Clasen; Wilfried Wischerath
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Infineon Technologies Americas Corp
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1996-08-14
Anticipated expiration: 2013-09-01
Also published as: DE4329251A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Schutz von gegen Überspannungen empfindlichen Bauelementen aufgedruckten Schaltungsplatten, wobei auf den Schaltungsplatten diese empfindlichen Bauelemente und/oder andere Bauelemente flächenhaft auf Teilen der flächenhaften Schaltungsleitungszüge angeordnet sind und wobei als Überspannungsschutz eine Luftfunkenstrecke vorgesehen ist.The invention relates to an arrangement for protecting against Overvoltage sensitive components printed circuit boards, with these sensitive components and / or others on the circuit boards Components on parts of the flat circuit cable runs are arranged and wherein an air spark gap as surge protection is provided.

Eine Anordnung der genannten Art ist z. B. durch die US-PS 45 86 105 bekannt geworden. Die bekannte Bauart zeigt eine gedruckte Schaltung mit einer Leiterplatte, auf der ein Halbleiterbauelement angeordnet ist. Eine erste gedruckte Leitung ist mit einem Widerstand versehen und dient als Signaleingang für das Halbleiterbauelement. Eine zweite gedruckte Leitung, die als Erdleitung dient, ist einerseits mit dem Halbleiterbauelement verbunden und weist andererseits einen weiteren Zweig auf, der parallel zu der erstgenannten Eingangsleitung verläuft. Die beiden parallel zueinander verlaufen Leitungszüge besitzen an zwei einander zugewandten Seiten gegeneinander gerichtete spitze Elektroden, die eine Funkenstrecke bilden. Diese Funkenstrecke ist durch eine aufgeklebte Platte gegen die Umgebung abgedichtet, so daß sich eine kleine Luftblase im Funkenstreckenbereich bildet. Darüber hinaus ist die gesamte Leiterplatte auf einer oder beiden Seiten mit einer zusätzlichen Schutzschicht abgedeckt, um Feuchtigkeit oder andere Störeinflüsse fernzuhalten.An arrangement of the type mentioned is such. B. known from US-PS 45 86 105 become. The known type shows a printed circuit with a Printed circuit board on which a semiconductor component is arranged. A first printed one The line is provided with a resistor and serves as a signal input for the Semiconductor device. A second printed wire that serves as an earth wire is on the one hand connected to the semiconductor component and on the other hand has one another branch that runs parallel to the first-mentioned input line. The Both lines running parallel to each other have two on each other facing sides against each other pointed electrodes, the one Form spark gap. This spark gap is countered by a glued plate the environment sealed, so that a small air bubble in the Spark gap area forms. In addition, the entire circuit board is on one or both sides covered with an additional protective layer to keep out moisture or to keep other interferences away.

Es ist Aufgabe der Erfindung, mit möglichst geringem Aufwand gegen Überspannungen empfindliche Bauelemente auf einer Schaltungsplatte vor Schäden durch Überspannungen zu schützen.It is an object of the invention, with as little effort as possible Surge sensitive components on a circuit board from damage to protect by overvoltages.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Anordnung zum Schutz von gegen Überspannungen empfindlichen Bauelementen auf gedruckten Schaltungsplatten, wobei auf den Schaltungsplatten diese empfindlichen Bauelemente und/oder andere Bauelemente flächenhaft angeordnet sind und wobei als Überspannungsschutz unterhalb wenigstens eines der Bauelemente eine Luftfunkenstrecke vorgesehen ist, die vom darüber befindlichen Bauelement abgedeckt ist. Durch diese Gestaltung ist es möglich, eine offene Luftfunkenstrecke ohne eigenen Flächenbedarf auf einfache und wirtschaftliche Weise zu schaffen. According to the invention, this object is achieved by an arrangement for protection of components sensitive to overvoltages on printed Circuit boards, these sensitive components on the circuit boards and / or other components are arranged over a large area and where as Surge protection below at least one of the components Air spark gap is provided by the component located above is covered. This design makes it possible to have an open air spark gap easily and economically without creating your own space.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei einem flächenhaften Bauelement, das mit wenigstens zwei Anschlußkontakten auf Leitungszüge der Schaltungsplatte aufkontaktiert ist, die unterhalb der Schaltungskontakte stumpfenden, die stumpfen Enden mit gegeneinander gerichteten flächenhaften Funkenstreckenelektroden und flächenhaften Elektrodenspitzen versehen sind. Auf diese Weise ist eine voll wirksame Luftfunkenstrecke mittels eines beliebigen Chip-Bauelementes, beispielsweise eines Chip-Widerstandes oder eines Chip-Kondensators, die beide ohnehin in der Schaltung benötigt werden, gebildet.According to a further embodiment of the invention provided that in a planar component that with at least two connection contacts on cables of the Circuit board is contacted, which is below the Circuit contacts blunt, the blunt ends with face-to-face Spark gap electrodes and areal Electrode tips are provided. That way is one fully effective air spark gap using any Chip component, for example a chip resistor or a chip capacitor, both of which are already in the Circuit needed are formed.

Wird die Schaltungsplatte nach ihrer Komplettierung mit allen Bauteilen mit einer Schutzumhüllung versehen, die flüssig aufgebracht wird, dann ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Kapillarkraft des Umhüllungsmediums so eingestellt ist, daß diese nicht ausreicht, um unter das Bauelement zu fließen. Auf diese Weise bleibt die Luftfunkenstrecke offen. Es ist an sich aus der EP 0 114 474 A1 bekannt, die Viskosität einer umhüllenden Flüssigkeit so einzustellen, daß diese die Bauelemente nicht unterfließt.Will the circuit board with after its completion provide all components with a protective covering that is applied liquid, then another Embodiment of the invention provided that the Capillary force of the coating medium is set so that this is not sufficient to get under the component flow. In this way, the air gap remains open. It is known per se from EP 0 114 474 A1, which Adjust the viscosity of an enveloping liquid so that this does not flow under the components.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer gedruckten Schaltungsplatte mit einer von einem Chip-Bauelement abgedeckten Luftfunkenstrecke, Fig. 1 shows a section of a printed circuit board having a covered by a chip component air gap,

Fig. 2 einen Ausschnitt II aus dem Schaltungsausschnitt nach Fig. 1 zur Veranschaulichung der Luftfunkenstrecke. Fig. 2 shows a section II from the circuit section of FIG. 1 to illustrate the air spark gap.

Fig. 1 zeigt eine gedruckte Schaltungsplatte 1, ein Substrat, das beidseitig mit flächenhaften Leitungszügen 3 einer elektronischen Schaltung versehen ist. Außerdem ist die Schaltungsplatte auf der sichtbar dargestellten Seite mit Bauelementen 5, 7, 9 und auf der Gegenseite mit einem überspannungsempfindlichen Bauelement 11 belegt. Dieses Bauelement 11 ist mit strichpunktierten Linien angedeutet und kann ein integrierter Schaltungskreis sein. Fig. 1 shows a printed circuit board 1 , a substrate which is provided on both sides with flat wiring 3 of an electronic circuit. In addition, the circuit board is covered on the visible side with components 5 , 7 , 9 and on the opposite side with a surge-sensitive component 11 . This component 11 is indicated by dash-dotted lines and can be an integrated circuit.

Eines der sichtbar dargestellten Bauelemente, das Bauelement 5, ist in Fig. 2 nur gestrichelt angedeutet im Ausschnitt 11 nach Fig. 1, um darunter befindliche Luftstreckenelektroden sichtbar zu machen. Leitungszüge 3a und 3b führen zu Anschlußflächen 3c und 3d, die das Chip-Bauelement 5 bei fertiggestellter Schaltung überdeckt. Die Anschlußflächen 3c und 3d bilden dabei stumpfe Enden, die von nicht dargestellten Kontaktflächen des Chip-Bauelementes 5 überdeckt und mit diesen verlötet sind. Das flächige Chip-Bauelement 5 kann dabei ein Kondensator oder ein Widerstand sein. Es ist aber auch möglich, daß das Chip-Bauelement 5 funktionslos ist. Die flächenhaften Anschlußflächen 3c und 3d sind mit aufeinander zuweisenden flächenhaften Luftstreckenelektroden 13 versehen. Flächenhafte Elektrodenspitzen 15 liegen dicht voreinander.One of the components visible illustrated, the component 5 is, in Fig. 2 only indicated by dashed lines in the segment 11 of FIG. 1, to visualize underlying air gap electrodes. Cable runs 3 a and 3 b lead to pads 3 c and 3 d, which the chip component 5 covers when the circuit is completed. The pads 3 c and 3 d form blunt ends that are covered by contact surfaces of the chip component 5 , not shown, and are soldered to them. The flat chip component 5 can be a capacitor or a resistor. However, it is also possible for the chip component 5 to have no function. The planar pads 3 c and 3 d are provided with mutually facing planar air gap electrodes. 13 Flat electrode tips 15 lie close together.

Sowohl die Anschlußflächen 3c und 3d sowie die Luftstreckenelektroden 13 sind Bestandteile der auf der Schaltungsplatte 1 flächenhaft aufgebrachten Leitungszüge 3. Das Bauelement 5 ist ebenso flächig ausgebildet. Nach der Montage liegt das Bauelement 5 damit flächig über den flächenhaften Luftstreckenelektroden 13 und flächenhaften Elektrodenspitzen 15.Both the pads 3 c and 3 d, and the air-gap electrodes 13 are components of the on the circuit board 1 areally deposited conductor tracks. 3 The component 5 is also flat. After assembly, the component 5 thus lies flat over the areal air gap electrodes 13 and areal electrode tips 15 .

Wird nachträglich zum Schutz der gesamten Schaltung diese mit einer flüssig aufgebrachten Schutzumhüllung versehen, dann werden auch das gesamte Bauelement 5 und die Leitungszüge 3 in die Schutzumhüllung eingeschlossen. Ist nun dafür gesorgt, daß das aufgebrachte Umhüllungsmedium so eingestellt ist, daß seine Kapillarkraft nicht ausreicht, um unter das Bauelement 5 zu fließen oder zu kriechen, dann bleibt die Luftfunkenstrecke offen und kann als offene Luftfunkenstrecke in dieser Anordnung ihren Überspannungsschutz vollständig ausüben.If the protective circuit of the entire circuit is subsequently provided with a liquid protective covering, then the entire component 5 and the cable runs 3 are also enclosed in the protective covering. If it is now ensured that the applied coating medium is adjusted so that its capillary force is not sufficient to flow or crawl under the component 5 , then the air gap remains open and as an open air gap in this arrangement can fully exert its surge protection.

Ist das Bauelement 5 ein funktionsfähiges Bauelement der Schaltung, dann wird für diese Luftfunkenstrecke 13, 15 keine besondere Layoutfläche benötigt. Die Schaltung kann also gedrungen aufgebaut sein, benötigt keine zusätzlichen Bauelemente für die Luftstrecke und hat dennoch Luftstrecken, die überspannungsempfindliche Bauelemente, wie den integrierten Schaltungskreis 11, schützen.If the component 5 is a functional component of the circuit, then no special layout area is required for this air spark gap 13 , 15 . The circuit can therefore be of compact design, does not require any additional components for the air gap and still has air gaps that protect overvoltage-sensitive components, such as the integrated circuit 11 .

Claims

1. Arrangement for protecting components ( 11 ) which are sensitive to overvoltages, printed circuit boards ( 1 ), these sensitive components ( 11 ) and / or other components ( 5 , 7 , 9 , 11 ) being arranged on the circuit boards ( 1 ) and An air spark gap ( 13. 15 ) is provided below at least one of the components ( 5 , 7 , 9 ) as overvoltage protection and is covered by the component ( 5 , 7 , 9 , 11 ) located above it.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that in a planar component ( 5 ) which is contacted with at least two connection contacts on planar cable runs ( 3 c, 3 d) of the circuit board ( 1 ) which end bluntly below the circuit contacts that butt ends ( 3 c, 3 d) are provided with opposing planar spark gap electrodes ( 13 ) and planar electrode tips ( 15 ).

3. Arrangement according to claim 1 and / or 2, characterized in that the capillary force of the coating medium ( 17 ) is set so that it is not sufficient to flow under the component ( 5 ).