DE69333211T2

DE69333211T2 - Elektrische Bauelemente

Info

Publication number: DE69333211T2
Application number: DE69333211T
Authority: DE
Inventors: Gregory A. Graves; Michael Zhang; Daniel Chandler; Chi-Ming Clear Water Bay Chang; Shou-Mean Fang
Original assignee: Tyco Electronics Corp
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 1992-07-09
Filing date: 1993-07-08
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2013-07-09
Also published as: ES2114062T3; KR100275161B1; EP1347470A1; DE69317288T2; KR950702738A; HK1020388A1; DE69333211D1; DE69317288D1; JPH07509347A; ATE163796T1; WO1994001876A1; EP0649562A1; EP0811993A2; ATE250274T1; CA2139330A1; EP0811993A3; EP0811993B1; EP0649562B1; HK1009305A1; CA2139330C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Schaltungsschutzvorrichtungen.
Viele elektrische Vorrichtungen weisen zwei laminatförmige Elektroden und, zwischen ihnen eingeschlossen, ein elektrisches Element auf, das ein Leiter, beispielsweise ein Widerstandselement, wie etwa ein Widerstand oder ein Varistor, oder ein Nichtleiter, wie etwa in einem Kondensator, sein kann.
Besonders brauchbare Vorrichtungen dieses Typs sind Schaltungsschutzvorrichtungen, die aufweisen: einen Hauptbereich, der ein Laminat aus zwei laminatförmigen Elektroden und, zwischen den Elektroden eingeschlossen, einem laminatförmigen Widerstandselement ist, das ein PTC-Verhalten zeigt. Das Widerstandselement kann aus einem leitenden Polymer (wobei dieser Begriff eine Zusammensetzung bezeichnen soll, die ein Polymer und, darin dispergiert, einen teilchenförmigen leitenden Füllstoff aufweist) oder einer Keramik, beispielsweise dotiertem Bariumtitanat, bestehen.
Wenn ein leitendes Polymer verwendet wird, werden solche Vorrichtungen im allgemeinen durch Stanzen (oder anderweitiges Schneiden) einer Vielzahl der Vorrichtungen aus einem Laminat aus einem Flächenkörper aus dem leitenden Polymer zwischen zwei Metallfolien hergestellt.
Wenn eine Keramik verwendet wird, werden solche Vorrichtungen gewöhnlich durch Aufbringen von flüssigem Elektrodenmaterial auf die Hauptoberflächen eines vorgeformten laminatförmigen Widerstandselements und Verfestigen des flüssigen Elektrodenmaterials hergestellt.
Die Produkte solcher Verfahren können manchmal ohne Hinzufügen elektrischer Zuleitungen, beispielsweise durch Installation zwischen zwei federbelasteten Anschlußelementen, verwendet werden. In den meisten Fällen muß jedoch eine elektrische Zuleitung an jeder der laminatförmigen Elektroden befestigt werden, so daß die Vorrichtung mit anderen Komponenten einer Schaltung verbunden, beispielsweise auf einer Leiterplatte angebracht werden kann. Das Hinzufügen von Zuleitungen bedeutet zusätzliche Kosten und umfaßt gewöhnlich ein Erwärmen (beispielsweise beim Löten oder Schweißen), was Beschädigungen, insbesondere an den leitenden Polymerelementen, hervorrufen kann.
Das zuletzt genannte Problem ist besonders schwerwiegend, wenn ein leitendes Polymer ein zweites Mal erwärmt wird, wenn die Zuleitungen mit anderen Schaltungselementen verbunden werden, insbesondere wenn die Zuleitungen durch ein Lötverfahren mit einer gedruckten Leiterplatte verbunden werden. Ein weiteres Problem, das entstehen kann, wenn solche Vorrichtungen an einer gedruckten Leiterplatte angebracht werden sollen, ist, daß sie weiter als erwünscht von der Platte vorspringen.
Die DE-A-3839868 (Ausgangsdokument des Patents US-A-4 924 204) beschreibt laminatförmige PTC-Vorrichtungen, die aus einem leitenden Polymer bestehen und mit anderen Komponenten einer Schaltung durch Anschlußelemente elektrisch verbunden sind, die mit "Nicht-Elektrodenbereichen" der Vorrichtung in elastischem Eingriff stehen. Jeder der Nicht-Elektrodenbereiche weist nur eine von den zwei Elektroden und einen entsprechenden Bereich des PTC-Elements auf.
Die US-A-3 497 859 beschreibt elektrische Widerstände zur Verwendung in gedruckten Schaltungen. Die Widerstände sind zum Einsetzen in eine gedruckte Leiterplatte ausgebildet, wobei Schenkel keilförmig sind.
Wir haben nun erkannt, daß gemäß der vorliegenden Erfindung dann, wenn mindestens eine der laminatförmigen Elektroden einer elektrischen Vorrichtung, wie oben beschrieben, mit einem elektrischen Leiter auf einem Isoliersubstrat, insbesondere einer gedruckten Leiterplatte, verbunden werden soll, die Verbindung durch geeignete Modifikation der Vorrichtung und/oder der Konfiguration des elektrischen Leiters auf dem Substrat entweder ohne das Erfordernis einer Zuleitung (oder eines anderen Verbindungselements) oder mit Hilfe eines Verbindungselements hergestellt werden kann, das mit der Elektrode in demselben Schritt elektrisch verbunden wird, in dem es mit dem Leiter auf dem Substrat elektrisch verbunden wird.
Wir haben ferner erkannt, daß gemäß der vorliegenden Erfindung eine solche Modifikation für elektrische Vorrichtungen, die über elastisch verformte Anschlußelemente verbunden werden, außerordentlich wertvoll sein kann. Die Erfindung wird nachstehend hauptsächlich unter Bezugnahme auf Schaltungsschutzvorrichtungen beschrieben, ist jedoch auch bei anderen Vorrichtungen anwendbar, die zwei laminatförmige Elektroden und ein zwischen ihnen eingeschlossenes laminatförmiges Element aufweisen.
Eine Vorrichtung der Erfindung hat zusätzlich zu einem Hauptbereich, der seine normale Konfiguration (typischerweise eine einfache geometrische Gestalt, wie etwa ein Rechteck oder einen Kreis) hat, mindestens einen Verbindungsschenkel, der sich von dem Hauptbereich aus erstreckt und folgendes aufweist: eine Verlängerung des PTC-Widerstandselements und eine Verlängerung einer von den Elektroden, die an dem PTC-Element befestigt sind, und fakultativ auch eine Verlängerung der anderen Elektrode.
Eine derart modifizierte Vorrichtung kann an einer Leiterplatte angebracht werden, indem das Ende des Verbindungsschenkels in eine Öffnung in der Platte eingesetzt und die Elektrode mit einem Metalleiter verlötet wird, der an der Platte befestigt ist und zu der Öffnung führt.
Wenn der Verbindungsschenkel nicht beide Elektroden aufweist, kann die Lötverbindung auf herkömmliche Weise ausgeführt werden. Wenn der Schenkel beide Elektroden in dem Bereich der Öffnung aufweist, muß darauf geachtet werden, daß gewährleistet wird, daß das Lot nur die gewünschte Elektrode mit dem Metalleiter verbindet.
Zu diesem Zweck kann es sein, daß der Metalleiter nur zu der einen Seite der Öffnung führt, und er kann bevorzugt erheblich schmaler als die Öffnung und die Fläche des Verbindungsschenkels sein, mit der er verlötet wird. Es wird angenommen, daß eine Leiterplatte, die einen Metalleiter und eine Öffnung dieser Art hat, an sich neu ist und als solche einen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.
Im allgemeinen wird eine Vorrichtung, die auf diese Weise anzubringen ist, so modifiziert, daß sie zwei Verbindungsschenkel der beschriebenen Art hat, die sich von dem Hauptteil der Vorrichtung in die gleiche Richtung erstrecken, so daß die Schenkel in benachbarten Öffnungen in derselben Leiterplatte angebracht werden können.
Die Schenkel haben bevorzugt distale Bereiche, die in die Öffnungen in der Platte eingesetzt sind, und Abstandszwischenbereiche, die nicht durch die Öffnungen hindurchgehen können und die gewährleisten, daß das Hauptteil der Vorrichtung von der Platte beabstandet ist.
Wie oben (und im einzelnen nachstehend) erläutert, kann dann, wenn die Vorrichtung in Öffnungen in einer Leiterplatte angebracht werden soll, der Verbindungsschenkel beide Elektrode aufweisen; bevorzugt weist der Verbindungsschenkel jedoch einen Brückenbereich auf, der sich über die Gesamtbreite des Schenkels erstreckt und der nur eine der Elektroden aufweist, so daß die Vorrichtung auf die herkömmliche Weise mit der Leiterplatte verlötet werden kann.
Wenn der Verbindungsschenkel von der letztgenannten Art ist, kann die Vorrichtung auch auf die folgende Weise flach auf der Oberseite einer Leiterplatte angebracht werden. Die Vorrichtung wird auf dem Substrat angeordnet, wobei sich die Elektrode, die sich in den Verbindungsschenkel erstreckt, auf der Oberseite befindet.
Eine untere Elektrode wird direkt mit einem Leiter auf der Patte verbunden. Die obere Elektrode wird mit einem anderen Leiter auf der Platte durch ein Verbindungselement verbunden, das an der oberen Elektrode befestigt ist und sich abwärts unter die Unterseite des Widerstandselements erstreckt.
Das Verbindungselement kann mit der oberen Elektrode verlötet oder anderweitig elektrisch verbunden werden, bevor es mit dem Leiter auf der Platte elektrisch verbunden wird; alternativ werden beide elektrischen Verbindungen gleichzeitig hergestellt, so daß das Widerstandselement dem Erwärmen, das zur Herstellung von solchen Verbindungen erforderlich ist, nicht zweimal ausgesetzt wird.
Bei diesem Verfahren ist nur ein Verbindungsschenkel erforderlich, da die untere Elektrode der Platte bereits benachbart ist. Wenn jedoch zwei Verbindungsschenkel vorhanden sind, kann die Vorrichtung auf der Platte angeordnet werden, wobei sich beide Elektroden an der Oberseite befinden, und die Verbindungen mit der Vorrichtung und der anschließende Betrieb der Vorrichtung können gleich sein.
Die neuen Vorrichtungen der Erfindung können hergestellt werden, indem Elektroden geeigneter Gestalt an Widerstandselementen der gewünschten endgültigen Gestalt befestigt werden; oder indem Elektroden-Vorprodukte geeigneter Gestalt an Widerstandselementen befestigt werden, die größer als die gewünschte endgültige Gestalt sind, und dann eine Vielzahl von Vorrichtungen der gewünschten endgültigen Gestalt ausgeschnitten wird; oder indem eine Vielzahl von Vorrichtungen der gewünschten endgültigen Gestalt aus einem einfachen Laminat von konstantem Querschnitt ausgeschnitten wird und, falls erwünscht oder erforderlich, vor oder nach dem Ausschneidevorgang unerwünschte Bereiche von einer oder beiden Elektroden entfernt werden. Ein solches Entfernen kann beispielsweise durch Fräsen oder Ätzen erfolgen.
Bevorzugt entfernt ein solches Entfernen von unerwünschten Bereichen der Elektroden wenig oder nichts von dem PTC-Widerstandselement, was dem Verbindungsschenkel die gewünschte physische Festigkeit verleiht. Wenn, wie bevorzugt wird, ferner der Verbindungsschenkel bevorzugt nur eine von den Elektroden aufweist, weist der Schenkel auch einen restlichen Bereich der zweiten Elektrode auf.
Der restliche Bereich wird nicht mit dem Hauptbereich elektrisch verbunden, verleiht aber wertvolle physische Eigenschaften, einschließlich Verformungsfestigkeit und -beständigkeit, wenn eine Verbindung mit der ersten Elektrode durch einen Federclip oder ein anderes elastisch verformtes Anschlußelement hergestellt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dieses zeigt in:
1 eine Draufsicht auf eine elektrische Anordnung gemäß der Erfindung, die eine elektrische Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt, die auf einer Leiterplatte angebracht ist;
2 eine Querschnittsansicht einer Anordnung gemäß der Erfindung entlang der Linie 2-2 in 1;
3 eine Draufsicht auf eine andere elektrische Anordnung gemäß der Erfindung, die eine elektrische Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt, die auf einer Leiterplatte angebracht ist;
4 eine Querschnittsansicht einer Anordnung gemäß der Erfindung entlang der Linie 4-4 in 3;
5 eine Unteransicht der Anordnung gemäß 3;
6 eine Ansicht von oben auf eine andere Anordnung gemäß der Erfindung, die eine elektrische Vorrichtung gemäß der Erfindung aufweist; und
7 eine Querschnittsansicht einer Anordnung gemäß der Erfindung durch die Dicke der Anordnung gemäß 6.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Alle nachstehend angegebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung sind als Teil der Erfindung der Anmelderin zu betrachten, auch wenn die nachstehende genaue Beschreibung umfassender als die oben angegebene Zusammenfassung der Erfindung ist.
PTC-Zusammensetzungen
Die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten PTC-Zusammensetzungen sind bevorzugt leitende Polymere, die eine kristalline Polymerkomponente und, in der Polymerkomponente dispergiert, eine teilchenförmige Füllstoffkomponente aufweisen, die einen leitenden Füllstoff, beispielsweise Ruß oder ein Metall aufweist. Die Füllstoffkomponente kann ferner einen nichtleitenden Füllstoff enthalten, der nicht nur die elektrischen Eigenschaften des leitenden Polymers, sondern auch seine physischen Eigenschaften ändert.
Geeignete leitende Polymere zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise beschrieben in den US-Patenten Nr. 4 237 441 (van Konynenburg et al.), 4 304 987 (van Konynenburg et al.), 4 388 607 (Toy et al.), 4 514 620 (Chen et al.), 4 534 889 (van Konynenburg et al.), 4 545 926 (Fouts et al.), 4 560 498 (Horsma et al.), 4 591 700 (Sopory), 4 724 417 (Au et al.), 4 774 024 (Deep et al.), 4 935 156 (van Konynenburg) und 5 049 850 (Evans et al.) und in der ebenfalls anhängigen, gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung Nr. 07/893 626 (Chandler et al., angemeldet am 5. Juni 1992).
Das Widerstandselement kann aus einem oder mehreren leitenden Polymerelementen bestehen, von denen mindestens eines ein PTC-Element ist. Wenn mehr als ein leitendes Polymerelement vorhanden ist, fließt der Strom bevorzugt sequentiell durch die verschiedenen Zusammensetzungen, beispielsweise, wenn jede Zusammensetzung in Form einer Schicht ausgebildet ist, die sich über den gesamten Hauptbereich der Vorrichtung erstreckt.
Wenn eine einzige PTC-Zusammensetzung vorhanden und die gewünschte Dicke des PTC-Elements größer als diejenige ist, die zweckmäßig in einem einzigen Schritt hergestellt werden kann, kann ein PTC-Element der gewünschten Dicke zweckmäßig hergestellt werden, indem durch Wärme und Druck zwei oder mehr Schichten, beispielsweise schmelzextrudierte Schichten, der PTC-Zusammensetzung miteinander verbunden, beispielsweise laminiert werden.
Wenn mehr als eine PTC-Zusammensetzung vorhanden ist, wird das PTC-Element gewöhnlich hergestellt, indem durch Wärme und Druck Elemente aus den verschiedenen Zusammensetzungen miteinander verbunden, beispielsweise laminiert werden.
Beispielsweise kann ein PTC-Element zwei laminatförmige Elemente aufweisen, die aus einer ersten PTC-Zusammensetzung und, zwischen ihnen eingeschlossen, einem laminatförmigen Element bestehen, das aus einer zweiten PTC-Zusammensetzung besteht, die einen höheren spezifischen Widerstand als die erste hat.
Wenn eine PTC-Vorrichtung ausgelöst wird, fällt der größte Teil der Spannung, die über der Vorrichtung abfällt, normalerweise über einem relativ kleinen Teil der Vorrichtung ab, der als heiße Leitung, heiße Ebene oder heiße Zone bezeichnet wird. Bei den Vorrichtungen der Erfindung kann das PTC-Element ein oder mehrere Merkmale haben, die die heiße Leitung dabei unterstützen, sich an einer gewünschten Stelle auszubilden, die gewöhnlich von beiden Elektroden beabstandet ist.
Geeignete Merkmale dieser Art zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise beschrieben in den US-Patenten Nr. 4 317 027 und 4 352 083 (Middleman et al.), 4 907 340 und 4 924 072 (Fang et al.), die hier summarisch eingeführt werden.
Laminatförmige Elektroden
Besonders brauchbare Vorrichtungen der Erfindung weisen zwei Metallfolienelektroden und ein PTC-leitendes Polymerelement auf, das zwischen ihnen eingeschlossen ist, und zwar insbesondere diejenigen Vorrichtungen, die als Schaltungsschutzvorrichtungen verwendet werden und bei 23°C einen niedrigen Widerstandswert haben, im allgemeinen weniger als 50 Ohm, bevorzugt weniger als 10 Ohm, insbesondere weniger als 5 Ohm, speziell weniger als 3 Ohm. Besonders geeignete Folienelektroden sind beschrieben in den US-Patenten Nr. 4 689 475 (Matthieson) und 4 800 253 (Kleiner et al.), die hier summarisch eingeführt werden.
Eine Vielfalt von laminatförmigen Vorrichtungen, die entsprechend der vorliegenden Erfindung modifiziert werden können, ist beschrieben in den US-Patenten Nr. 4 238 812 (Middleman et al.), 4 255 798 (Simon), 4 272 471 (Walker), 4 315 237 (Middleman et al.), 4 317 027 (Middleman et al.), 4 330 703 (Horsma et al.), 4 426 633 (Taylor), 4 475 138 (Middlemen et al.), 4 472 417 (Au et al.), 4 780 598 (Fahey et al.), 4 845 838 (Jacobs et al.), 4 907 340 (Fang et al.) und 4 924 074 (Fang et al.), die hier summarisch eingeführt werden.
Die vorliegende Erfindung gibt eine elektrische Schaltungsschutzvorrichtung an, die folgendes aufweist:

(1) eine erste laminatförmige Elektrode;
(2) eine zweite laminatförmige Elektrode; und
(3) ein laminatförmiges Widerstandselement, das PTC-Verhalten zeigt und das eine erste Fläche, an der die erste Elektrode befestigt ist, sowie eine gegenüberliegende zweite Fläche besitzt, an der die zweite Elektrode befestigt ist; wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
(a) einen Hauptbereich, der folgendes aufweist:
(i) ein Hauptteil der ersten Elektrode;
(ii) ein Hauptteil der zweiten Elektrode, und
(iii) ein Hauptteil des Widerstandselements; und
(b) einen ersten Verbindungsschenkel, der sich von dem Hauptbereich aus erstreckt und folgendes aufweist:
(i) ein erstes Schenkelteil der ersten Elektrode, das integral mit dem Hauptteil der ersten Elektrode ausgebildet ist, und
(ii) ein erstes Schenkelteil des Widerstandselements, das integral mit dem Hauptteil des Widerstandselements ausgebildet ist.

Der erste Verbindungsschenkel kann ferner ein erstes Schenkelteil der zweiten Elektrode aufweisen, das integral mit dem Hauptteil der zweiten Elektrode ausgebildet ist. Bevorzugt weist der erste Verbindungsschenkel jedoch einen restlichen Teil der zweiten Elektrode auf, der nicht mit dem Hauptteil der zweiten Elektrode verbunden ist und deshalb für den elektrischen Betrieb der Vorrichtung keine Rolle spielt; alternativ kann der erste Schenkel im wesentlichen aus dem ersten Schenkelteil der ersten Elektrode und dem ersten Schenkelteil des Widerstandselements bestehen.
Erste Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung
Bei dieser Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Anbringung in Öffnungen eines Substrats, beispielsweise einer gedruckten Leiterplatte ausgebildet.
Die Vorrichtungen dieser Ausführungsform enthalten ferner bevorzugt:

(a) einen zweiten Verbindungsschenkel, der sich von dem Hauptbereich aus erstreckt, von dem ersten Verbindungsschenkel beabstandet ist und folgendes aufweist:
(i) ein zweites Schenkelteil der zweiten Elektrode, das integral mit dem Hauptteil der zweiten Elektrode ausgebildet ist, und
(ii) ein zweites Schenkelteil des Widerstandselements, das integral mit dem Hauptteil des Widerstandselements ausgebildet ist.

Der zweite Schenkel kein ein zweites Schenkelteil der ersten Elektrode aufweisen, weist jedoch bevorzugt nur einen restlichen Teil der ersten Elektrode auf, was brauchbare physische Eigenschaften verleiht, aber für den elektrischen Betrieb der Vorrichtung keine Rolle spielt. Alternativ kann der zweite Schenkel im wesentlichen aus dem zweiten Schenkelteil der zweiten Elektrode und dem zweiten Schenkelteil des Widerstandselements bestehen.
Der Hauptbereich und der erste und zweite Verbindungsschenkel sind bevorzugt im wesentlichen koplanar. Ein oder beide Schenkel (oder der einzige Schenkel, wenn nur einer vorhanden ist) können in Bezug auf den Hauptbereich geneigt sein. Im allgemeinen erstreckt sich jeder Schenkel von dem Hauptbereich aus um eine Distanz von mindestens 0,15 cm, beispielsweise 0,15 bis 1,0 cm, bevorzugt 0,2 bis 0,6 cm.
Der erste und der zweite Verbindungsschenkel erstrecken sich bevorzugt von dem Hauptbereich aus im wesentlichen in der gleichen Richtung, so daß sie beide an einem ebenen Substrat angebracht werden können, wobei sich der Hauptbereich der Vorrichtung von dem Substrat aus, bevorzugt unter einem rechten Winkel, dazu erstreckt.
Bei diesen Vorrichtungen wird bevorzugt, daß der erste Verbindungsschenkel einen ersten distalen Unterbereich, der von dem Hauptbereich der Vorrichtung beabstandet ist, und einen erstes Abstandsunterbereich aufweist, der zwischen dem ersten distalen Unterbereich und dem Hauptbereich liegt, und daß der zweite Verbindungsschenkel einen zweiten distalen Unterbereich, der von dem Hauptbereich der Vorrichtung beabstandet ist, und einen zweiten Abstandsunterbereich aufweist, der zwischen dem zweiten distalen Unterbereich und dem Hauptbereich liegt, wobei die distalen und der Abstandsunterbereiche eine solche Gestalt haben, daß dann, wenn jeder von den distalen Unterbereichen in einer Öffnung von geeigneter Größe in dem ebenen Substrat angeordnet ist, die Abstandsunterbereiche nicht durch die Öffnungen hindurchgehen und einen Kontakt zwischen dem Substrat und dem Hauptbereich der Vorrichtung verhindern. Somit kann eines oder können (bevorzugt) beide von dem ersten und dem zweiten Verbindungsschenkel keilförmig sein oder eine Stufe aufweisen, die an der Verbindungsstelle zwischen den distalen und Abstandsunterbereichen liegt.
Wenn die Vorrichtung hergestellt wird, indem sie lediglich aus einem gleichförmigen Laminat aus den Elektrodenmaterialien und dem Widerstandsmaterial ausgeschnitten wird, dann ist sie eine Vorrichtung, bei der (a) das erste Schenkelteil der ersten Elektrode, das erste Schenkelteil des Widerstandselements und ein erstes Schenkelteil der zweiten Elektrode im wesentlichen koextensiv sind und (b) ein zweites Schenkelteil der ersten Elektrode, das zweite Schenkelteil des Widerstandselements und das zweite Schenkelteil der zweiten Elektrode im wesentlichen koextensiv sind.
In manchen Fällen wird jedoch bevorzugt, daß die Vorrichtung eine solche Vorrichtung ist, bei der der erste Abstandsunterbereich einen ersten Brückenunterbereich aufweist, der sich über die Breite des ersten Verbindungsschenkels erstreckt und keinerlei Teil der zweiten Elektrode enthält; und daß der zweite Abstandsunterbereich einen zweiten Brückenunterbereich aufweist, der sich über die Breite des zweiten Verbindungsschenkels erstreckt und keinerlei Teil der ersten Elektrode enthält.
Eine solche Vorrichtung kann hergestellt werden, indem ein Bereich der zweiten Elektrode von dem ersten Verbindungsschenkel entfernt wird und ein Bereich der ersten Elektrode von dem zweiten Elektrodenschenkel entfernt wird, um eine Vorrichtung zu erhalten, bei der der erste distale Unterbereich ein zweites restliches leitendes Element aufweist, das in Abwesenheit des ersten Brückenunterbereichs integral mit dem Hauptteil der zweiten Elektrode ausgebildet wäre; und bei der der zweite distale Unterbereich ein erstes restliches leitendes Element aufweist, das in Abwesenheit des zweiten Brückenunterbereichs integral mit dem Hauptteil der ersten Elektrode ausgebildet wäre.
Bei einer auf diese Weise hergestellten Vorrichtung ist das zweite restliche leitende Element bevorzugt von der zweiten Elektrode um eine Distanz getrennt, die mindestens ebenso groß wie die kleinste Distanz zwischen der ersten und der zweiten Elektrode an jeder Stelle an der Vorrichtung ist, beispielsweise das 1,5- bis 4fache dieser Distanz, und das erste restliche leitende Element ist bevorzugt von der ersten Elektrode um eine Distanz getrennt, die mindestens ebenso groß wie die kleinste Distanz zwischen der ersten und der zweiten Elektrode an jeder Stelle an der Vorrichtung ist, beispielsweise das 1,5- bis 4fache dieser Distanz.
Der Bereich der Elektrode, der entfernt wird, kann eine einfache Gestalt, beispielsweise die eines rechteckigen Streifens, oder eine komplexere Gestalt haben. Wir haben gefunden, daß die physische Festigkeit des Schenkels durch Entfernen einer komplexeren Gestalt, beispielsweise eines V-förmigen Bereichs, der Elektrode verbessert werden kann.
Eine solche Vorrichtung kann ferner hergestellt werden, indem die gesamte zweite Elektrode von dem ersten Verbindungsschenkel und die gesamte erste Elektrode von dem zweiten Verbindungsschenkel entfernt wird oder indem entsprechend vorgeformte Elektroden verwendet werden, wobei in diesem Fall der erste Verbindungsschenkel frei von jeglichem leitenden Element ist, das in Abwesenheit des ersten Brückenunterbereichs integral mit dem Hauptbereich der zweiten Elektrode ausgebildet wäre, und der zweite Verbindungsschenkel frei von jeglichem leitenden Element ist, das in Abwesenheit des zweiten Brückenunterbereichs integral mit dem Hauptbereich der ersten Elektrode ausgebildet wäre.
Zweite Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung
Bei dieser Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Anbringung parallel zu einem Substrat, beispielsweise einer gedruckten Leiterplatte, bevorzugt um eine geringe Distanz davon beabstandet, ausgebildet.
Bei den Vorrichtungen dieser Ausführungsform weist der erste Verbindungsschenkel folgendes auf:

(i) einen ersten distalen Unterbereich, der
(a) von dem Hauptbereich der Vorrichtung beabstandet ist,
(b) ein erstes distales Unterteil des ersten Schenkelteils der ersten Elektrode aufweist, und
(b) einen ersten elektrischen Verbinder aufweist, der mit dem ersten distalen Unterteil der ersten Elektrode in Kontakt steht und sich zumindest zu der zweiten Fläche des laminatförmigen Widerstandselements erstreckt; und
(ii) einen ersten Brückenunterbereich, der
(a) zwischen dem ersten distalen Unterbereich und dem Hauptbereich der Vorrichtung liegt,
(b) sich über die Breite des ersten Verbindungsschenkels erstreckt, und
(c) keinerlei Teil der zweiten Elektrode enthält,

Eine solche Vorrichtung kann hergestellt werden, indem ein Streifen der zweiten Elektrode von dem ersten Verbindungsschenkel entfernt wird, um eine Vorrichtung zu erhalten, bei der der erste distale Unterbereich ein zweites restliches leitendes Element aufweist, das sich auf der zweiten Fläche des ersten Schenkelteils des Widerstandselements befindet und das in Abwesenheit des ersten Brückenunterbereichs integral mit dem Hauptteil der zweiten Elektrode ausgebildet wäre.
Der erste elektrische Verbinder ist bevorzugt ein Verbinder, der selbst dann an Ort und Stelle bleibt, wenn er nicht mit den anderen Teilen der Vorrichtung, beispielsweise einem U-förmigen Element, verbunden ist, das sich um das Ende des ersten Schenkelbereichs und die erste Elektrode und, falls vorhanden, das zweite restliche leitende Element herum erstreckt Der Verbinder kann elastisch sein, so daß er sich an der restlichen Vorrichtung festlegt.
Damit die Vorrichtung auf dem Substrat mit jeder Seite nach oben angeordnet werden kann und/oder damit sie ausgeglichene elektrische Eigenschaften hat, enthält die Vorrichtung bevorzugt ferner einen zweiten Verbindungsschenkel, der sich von dem Hauptbereich der Vorrichtung aus erstreckt, von dem ersten Verbindungsschenkel beabstandet ist und folgendes aufweist:

(i) ein zweites Schenkelteil der zweiten Elektrode, das integral mit dem Hauptteil der zweiten Elektrode ausgebildet ist, und
(ii) ein zweites Schenkelteil des Widerstandselements, das integral mit dem Hauptteil des Widerstandselements ausgebildet ist; und der folgendes aufweist:
(iii) einen zweiten distalen Unterbereich, der
(a) von dem Hauptbereich der Vorrichtung beabstandet ist,
(b) ein zweites distales Unterteil des zweiten Schenkelteils der zweiten Elektrode aufweist, und
(c) einen zweiten elektrischen Verbinder aufweist, der mit dem zweiten distalen Unterteil der zweiten Elektrode in Kontakt ist und sich zumindest zu der ersten Fläche des laminatförmigen Widerstandselements erstreckt; und
(iv) einen zweiten Brückenunterbereich, der
(a) zwischen dem zweiten distalen Unterbereich und dem Hauptbereich der Vorrichtung liegt,
(b) sich über die Breite des zweiten Verbindungsschenkels erstreckt, und
(c) keinerlei Teil der ersten Elektrode enthält;

Die bevorzugten Eigenschaften des zweiten distalen Unterbereichs und des Brückenunterteils sowie des zweiten Verbindungsteils sind im wesentlichen gleich wie vorstehend in Bezug auf den ersten distalen Unterbereich und den Brückenunterbereich sowie den ersten Verbinder beschrieben wurde.
Bei diesen Vorrichtungen sind die in Kontakt stehenden Oberflächen bevorzugt mit Lot oder Zinn beschichtet oder anderweitig behandelt, so daß sie alle in einem einzigen Schritt miteinander verlötet werden können, indem sie Wärme ausgesetzt werden.
Anordnungen gemäß der Erfindung
Erste Ausführungsform
Bei diesem Aspekt gibt die Erfindung eine elektrische Anordnung an, die folgendes aufweist:

(A) ein Isoliersubstrat, das eine erste Öffnung darin hat;
(B) einen ersten Metalleiter, der an dem Isoliersubstrat befestigt ist und zu der ersten Öffnung führt; und
(C) eine elektrische Vorrichtung, die folgendes aufweist:
(1) eine erste laminatförmige Elektrode;
(2) eine zweite laminatförmige Elektrode; und
(3) ein laminatförmiges Widerstandselement, das PTC-Verhalten zeigt und das eine erste Fläche, an der die erste Elektrode befestigt ist, sowie eine gegenüberliegende zweite Fläche besitzt, an der die zweite Elektrode befestigt ist; wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
(a) einen Hauptbereich, der folgendes aufweist:
(i) ein Hauptteil der ersten Elektrode,
(ii) ein Hauptteil der zweiten Elektrode, und
(iii) ein Hauptteil des Widerstandselements; und
(b) einen ersten Verbindungsschenkel, der sich von dem Hauptbereich aus erstreckt und folgendes aufweist:
(i) ein erstes Schenkelteil der ersten Elektrode, das integral mit dem Hauptteil der ersten Elektrode ausgebildet ist, und
(ii) ein erstes Schenkelteil des Widerstandselements, das integral mit dem Hauptteil des Widerstandselements ausgebildet ist, und der einen ersten distalen Unterbereich, der von dem Hauptbereich der Vorrichtung beabstandet ist, und einen ersten Abstandsunterbereich zwischen dem ersten distalen Unterbereich und dem Hauptbereich besitzt;

Bevorzugt hat das Isoliersubstrat eine zweite Öffnung darin; ein zweiter Metalleiter ist an dem Isoliersubstrat befestigt und führt zu der zweiten Öffnung; und die Vorrichtung enthält ferner einen zweiten Verbindungsschenkel, der

(a) sich von dem Hauptbereich aus erstreckt,
(b) von dem ersten Verbindungsschenkel beabstandet ist,
(c) folgendes aufweist:
(i) ein zweites Schenkelteil der zweiten Elektrode, das integral mit dem Hauptteil der zweiten Elektrode ausgebildet ist, und
(ii) ein zweites Schenkelteil des Widerstandselements, das integral mit dem Hauptteil des Widerstandselements ausgebildet ist, und
(d) einen zweiten distalen Unterbereich, der von dem Hauptbereich der Vorrichtung beabstandet ist, und einen zweiten Abstandsunterbereich zwischen dem zweiten distalen Unterbereich und dem Hauptbereich besitzt;

Bei einer bevorzugten Anordnung sind das erste Schenkelteil der ersten Elektrode, das erste Schenkelteil des Widerstandselements und das erste Schenkelteil der zweiten Elektrode im wesentlichen koextensiv; das zweite Schenkelteil der ersten Elektrode, das zweite Schenkelteil des Widerstandselements und das zweite Schenkelteil der zweiten Elektrode sind im wesentlichen koextensiv; der erste Leiter endet an einer Seite der ersten Öffnung und ist durch eine erste Lötverbindung mit dem ersten Schenkelteil der ersten Elektrode verbunden, wobei die Distanz zwischen jedem Teil der ersten Lötverbindung und der zweiten Elektrode zumindest ebenso groß wie die kleinste Distanz zwischen der ersten und der zweiten Elektrode an jeder Stelle an der Vorrichtung ist, beispielsweise das 1,5- bis 4fache dieser Distanz; und der zweite Leiter endet an einer Seite der zweiten Öffnung und ist durch eine zweite Lötverbindung mit dem zweiten Schenkelteil der zweiten Elektrode verbunden, wobei die Distanz zwischen jedem Teil der zweiten Lötverbindung und der ersten Elektrode zumindest ebenso groß wie die kleinste Distanz zwischen der ersten und der zweiten Elektrode an jeder Stelle an der Vorrichtung ist, beispielsweise das 1,5- bis 4fache dieser Distanz.
Bei einer anderen bevorzugten Anordnung

(a) weist der erste Abstandsunterbereich einen ersten Brückenunterbereich auf, der sich über die Breite des ersten Verbindungsschenkels erstreckt und keinerlei Teil der zweiten Elektrode enthält;
(b) weist der zweite Abstandsunterbereich einen zweiten Brückenunterbereich auf, der sich über die Breite des zweiten Verbindungsschenkels erstreckt und keinerlei Teil der ersten Elektrode enthält;
(c) weist der erste distale Unterbereich ein zweites restliches leitendes Element auf, das in Abwesenheit des ersten Brückenunterbereichs integral mit dem Hauptteil der zweiten Elektrode ausgebildet wäre;
(d) weist der zweite distale Unterbereich ein erstes restliches leitendes Element auf, das in Abwesenheit des zweiten Brückenunterbereichs integral mit dem Hauptteil der ersten Elektrode ausgebildet wäre; und
(e) ist der erste Leiter durch eine erste Lötverbindung mit dem ersten Schenkelteil der ersten Elektrode verbunden, wobei die Distanz zwischen jedem Teil der ersten Lötverbindung und der zweiten Elektrode zumindest ebenso groß wie die kleinste Distanz zwischen der ersten und der zweiten Elektrode an jeder Stelle an der Vorrichtung ist; und ist der zweite Leiter durch eine zweite Lötverbindung mit dem zweiten Schenkelteil der zweiten Elektrode verbunden, wobei die Distanz zwischen jedem Teil der zweiten Lötverbindung und der ersten Elektrode zumindest ebenso groß wie die kleinste Distanz zwischen der ersten und der zweiten Elektrode an jeder Stelle an der Vorrichtung ist.

Zweite Ausführungsform
Bei diesem Aspekt gibt die Erfindung eine elektrische Anordnung an, die folgendes aufweist:

(A) ein ebenes Isoliersubstrat;
(B) einen ersten Metalleiter, der an dem Isoliersubstrat befestigt ist;
(C) einen zweiten Metalleiter, der an dem Isoliersubstrat befestigt ist; und
(D) eine elektrische Vorrichtung, die folgendes aufweist:
(1) eine erste laminatförmige Elektrode;
(2) eine zweite laminatförmige Elektrode; und
(3) ein laminatförmiges Widerstandselement, das ein PTC-Verhalten zeigt und eine erste Fläche, an der die erste Elektrode befestigt ist, sowie eine gegenüberliegende zweite Fläche besitzt, an der die zweite Elektrode befestigt ist; wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
(a) einen Hauptbereich, der folgendes aufweist:
(i) ein Hauptteil der ersten Elektrode,
(ii) ein Hauptteil der zweiten Elektrode, und
(iii) ein Hauptteil des Widerstandselements; und
(b) einen ersten Verbindungsschenkel, der sich von dem Hauptbereich aus erstreckt und folgendes aufweist:
(i) ein erstes Schenkelteil der ersten Elektrode, das integral mit dem Hauptteil der ersten Elektrode ausgebildet ist,
(ii) ein erstes Schenkelteil des Widerstandselements, das integral mit dem Hauptteil des Widerstandselements ausgebildet ist,
(iii) einen ersten distalen Unterbereich, der von dem Hauptbereich der Vorrichtung beabstandet ist, ein erstes distales Unterteil des ersten Schenkelteils der ersten Elektrode aufweist, und einen ersten elektrischen Verbinder aufweist, der mit dem ersten distalen Unterteil der ersten Elektrode in Kontakt ist und sich über die zweite Fläche des laminatförmigen Widerstandselements hinaus erstreckt; und
(iv) einen ersten Brückenunterbereich, der zwischen dem ersten distalen Unterbereich und dem Hauptbereich der Vorrichtung liegt, sich über die Breite des ersten Verbindungsschenkels erstreckt, und keinerlei Teil der zweiten Elektrode enthält;

Bei einer solchen Anordnung weist die Vorrichtung bevorzugt ferner einen zweiten Verbindungsschenkel auf, der sich von dem Hauptbereich der Vorrichtung aus erstreckt, von dem ersten Verbindungsschenkel beabstandet ist und folgendes aufweist:

(i) ein zweites Schenkelteil der zweiten Elektrode, das integral mit dem Hauptteil der zweiten Elektrode ausgebildet ist, und
(ii) ein zweites Schenkelteil des Widerstandselements, das integral mit dem Hauptteil des Widerstandselements ausgebildet ist; und der folgendes aufweist:
(i) einen zweiten distalen Unterbereich, der
(a) von dem Hauptbereich der Vorrichtung beabstandet ist,
(b) ein zweites distales Unterteil des zweiten Schenkelteils der zweiten Elektrode aufweist; und
(c) einen zweiten elektrischen Verbinder aufweist, der mit dem zweiten distalen Unterteil der zweiten Elektrode in Kontakt ist und sich über die erste Fläche des laminatförmigen Widerstandselements hinaus erstreckt; und
(ii) einen zweiten Brückenunterbereich, der
(a) zwischen dem zweiten distalen Unterbereich und dem Hauptbereich der Vorrichtung liegt,
(b) sich über die Breite des zweiten Verbindungsschenkels erstreckt, und
(c) keinerlei Teil der ersten Elektrode enthält.

Bevorzugt ist eine Lötverbindung vorhanden zwischen jedem von

(a) dem ersten elektrischen Verbinder und der ersten Elektrode,
(b) dem ersten elektrischen Verbinder und dem ersten Metalleiter, und
(c) der zweiten Elektrode und dem zweiten Metalleiter oder zwischen der zweiten Elektrode und einem Zwischenverbinder und zwischen dem Zwischenverbinder und dem zweiten Metalleiter, wobei der Zwischenverbinder zwischen der zweiten Elektrode und dem zweiten Metalleiter liegt.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert, wobei in 1 eine elektrische Anordnung 1 der Erfindung und in 2 eine Querschnittsansicht der elektrischen Anordnung 1 entlang der Linie 2-2 in 1 gezeigt ist. Sowohl in 1 und als auch in 2 ist eine elektrische Vorrichtung 3 der Erfindung in einer ersten Öffnung 5 und einer zweiten Öffnung 7 an einem ebenen Isoliersubstrat 9, beispielsweise einer Leiterplatte, angebracht.
Der Abschnitt der elektrischen Vorrichtung 3 oberhalb der Linie A-A ist der Hauptbereich 11, in dem das Hauptteil der ersten laminatförmigen Elektrode 13 und das Hauptteil der zweiten laminatförmigen Elektrode 15, die in diesen Figuren als Metallfolienelektroden gezeigt sind, an dem Hauptteil des laminatförmigen Widerstandselements 17 angebracht sind, das hier ein leitendes Polymer ist, das PTC-Verhalten zeigt.
Die Vorrichtung 3 weist zwei Verbindungsschenkel 19 und 27 auf, die koplanar sind und sich von dem Hauptbereich 11 aus erstrecken und dazu dienen, die Vorrichtung 3 in das Substrat 9 einzusetzen. Der erste Verbindungsschenkel 19 weist ein erstes Schenkelteil der ersten Elektrode und ein erstes Schenkelteil des Widerstandselements auf.
Außerdem weist der erste Verbindungsschenkel 19 folgendes auf: einen ersten distalen Unterbereich 21, einen ersten Abstandsunterbereich, der hier in Form einer Stufe gezeigt ist, und einen ersten Brückenunterbereich 25 (in 1 an der rückwärtigen Oberfläche). Der zweite Verbindungsschenkel 27 weist folgendes auf: einen zweiten Abstandsunterbereich 29, einen zweiten distalen Unterbereich 31, der zumindest teil weise innerhalb der zweiten Öffnung 7 liegt, und einen zweiten Brückenunterbereich 33.
Der zweite distale Unterbereich 31 weist ein zweites distales Unterteil der zweiten Elektrode auf und liegt innerhalb der zweiten Öffnung 7 des Substrats. Wie 2 zeigt, liegen unterhalb der Linie A-A ein erstes restliches leitendes Element 35, das Teil des zweiten Verbindungsschenkels 27 ist, sowie das zweite Schenkelteil der zweiten Elektrode 37 und das zweite Schenkelteil des Widerstandselements 39.
Um einen elektrischen Kontakt mit der elektrischen Vorrichtung 3 herzustellen, wird eine Verbindung hergestellt zwischen der elektrischen Vorrichtung 3 und dem ersten Metalleiter 41, einer Leiterbahn, die zu der ersten Öffnung führt und an dem Substrat befestigt ist, und zwischen der elektrischen Vorrichtung 3 und dem zweiten Metalleiter 43, der zu der zweiten Öffnung führt und an dem Substrat befestigt ist.
Wie 2 zeigt, dient das Lot 45 dazu, zwischen dem zweiten Metalleiter 43 und der zweiten laminatförmigen Elektrode 15 sowie zwischen dem zweiten Metalleiter 43 und dem restlichen Teil der Elektrode 13 eine Verbindung herzustellen.
3 zeigt eine Draufsicht auf eine andere elektrische Anordnung 1 der Erfindung. 4 zeigt eine Querschnittsansicht der elektrischen Anordnung 1 entlang der Linie 4-4 in 3 und 5 ist eine Unteransicht der Anordnung von 3 entlang der Linie 5-5 vor und nach dem Einsetzen und der elektrischen Verbindung einer Vorrichtung der Erfindung. Wie die 1 und 2 zeigen, wird die elektrische Vorrichtung 3 mit Hilfe des ersten Verbindungsschenkels 19 bzw. des zweiten Verbindungsschenkels 27 auf dem ebenen Isoliersubstrat 9 durch die erste Öffnung 5 und die zweite Öffnung 7 hindurch eingesetzt.
Für diese Vorrichtung sind der erste Verbindungsschenkel 19 und der zweite Verbindungsschenkel 27 in Form von Keilen ausgebildet, und es ist weder ein erster Brükkenunterbereich noch ein zweiten Brückenunterbereich vorhanden.
In 4 ist der zweite distale Unterbereich 31 des zweiten Verbindungsschenkels 27 zu sehen, und unterhalb der Linie A-A sind das zweite Schenkelteil der ersten Elektrode 37 und das zweite Schenkelteil des Widerstandselements 39 gezeigt.
Der erste Metalleiter 41 führt zu der einen Seite der ersten Öffnung 5 und endet dort, und der zweite Metalleiter 43 führt zu der gegenüberliegenden Seite der zweiten Öffnung 7 und endet dort. Wie 4 zeigt, wird eine elektrische Verbindung zwischen der ersten laminatförmigen Elektrode 13 und dem ersten Metalleiter 43 durch eine Lötverbindung 47 hergestellt.
6 ist eine Ansicht von oben auf eine andere Anordnung 1 gemäß der Erfindung, und 7 ist eine Querschnittsansicht durch die Dicke der Anordnung 1, wobei die elektrische Vorrichtung 3 zum Einbau als eine oberflächenmontierte Vorrichtung geeignet ist. Bei dieser Anordnung weist die elektrische Vorrichtung 3 ein laminatförmiges Widerstandselement 61 auf, das auf den Hauptbereich der ersten Elektrode 13 und das erste restliche leitfähige Element 35 und auf den Hauptbereich der zweiten Elektrode 15 und das zweite restliche leitende Element 49 laminiert ist. (Der Hauptbereich 11 der Vorrichtung liegt zwischen den Linien C und D.)
An dem ersten Verbindungsschenkel 19 um den ersten distalen Unterbereich 21 herum ist ein U-förmiger erster Verbinder 51 angebracht. An dem zweiten Verbindungsschenkel 27 um den zweiten distalen Unterbereich 31 herum ist ein U-förmiger zweiter Verbinder 53 angebracht. Eine Lötverbindung 59 liegt zwischen dem Außenrand des ersten Verbinders 51 und der ersten Elektrode 13 und zwischen dem Aussenrand des zweiten Verbinders 53 und der zweiten Elektrode 15.
Der erste Brückenunterbereich 25 liegt zwischen den Linien D und E, und der zweite Brückenunterbereich 33 liegt zwischen den Linien B und C. Eine elektrische Verbindung wird hergestellt von dem ersten Verbinder 51 zu einem ersten Metalleiter 41, der durch eine erste Lötverbindung 55 an dem Isoliersubstrat 9 befestigt ist, und von dem zweiten Verbinder 53 zu dem zweiten Metalleiter 43, der durch eine zweite Lötverbindung 57 an dem Isoliersubstrat 9 befestigt ist.
Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Beispiele erläutert.
Beispiel 1
Eine leitende Polymerzusammensetzung wurde hergestellt, indem 48,6 Gew.-% Polyethylen hoher Dichte (Petrothene LB832, erhältlich von USI) mit 51,4 Gew.-% Ruß (Raven 430, erhältlich von Columbian Chemicals) vorvermischt wurden. Das Gemisch wurde in einem Banbury-Mischer vermischt, und die resultierende Zusammensetzung wurde durch einen 63,5 mm (2,5 Inch) Extruder extrudiert, um einen Flächenkörper mit einer Dicke von 0,51 mm (0,020 Inch) zu bilden. Zwei Flächenkörper des Extrudats wurden miteinander laminiert, um einen Flächenkörper mit einer Dicke von ungefähr 1 mm (0,040 Inch) zu erhalten.
Auf diesen Flächenkörper wurde auf jede Seite 0,025 mm (0,001 Inch) dicke galvanisch abgeschiedene Nickelfolie (erhältlich von Fukuda) laminiert, und das Laminat wurde unter Verwendung eines 4,5 MeV Elektronenstrahls bis zu einer Dosis von 10 Mrad bestrahlt. Eine elektrische Vorrichtung mit einer Gestalt gemäß 1 wurde aus dem bestrahlten Flächenkörper geschnitten. Der Hauptbereich hatte eine Breite von ungefähr 7,75 mm (0,305 Inch) und eine Länge von ungefähr 19,7 mm (0,775 inch).
Der erste Verbindungsschenkel und der zweite Verbindungsschenkel hatten jeweils eine Länge von 5,25 mm (0,207 inch). Eine maximale Distanz zwischen dem ersten und dem zweiten Verbindungsschenkel an dem ersten und zweiten distalen Unterbereich betrug 3,8 mm (0,150 inch), und eine Distanz zwischen der Stufe des ersten Abstandsunterbereichs und der Stufe des zweiten Abstandsunterbereichs betrug 2.0 mm (0,80 inch).
Die Länge des ersten Brückenunterbereichs an dem ersten Verbindungsschenkel und des zweiten Brückenunterbereichs an dem zweiten Verbindungsschenkel betrug 1,27 mm (0,05 inch). Der erste und der zweite Brückenunterbereich wurden gebildet, indem die Nickelfolie eingekerbt und von dem leitenden Polymer-Widerstandselement vollständig abgelöst wurde.
Der erste und der zweite Verbindungsschenkel der elektrischen Vorrichtung wurden in die erste bzw. zweite Öffnung einer gedruckten Leiterplatte eingesetzt, um eine Anordnung zu bilden. Die Anordnung wurde dann einem Wellenlöten unterzogen, so daß bewirkt wurde, daß die zu der ersten bzw. zweiten Öffnung führenden elektrischen Leiterbahnen auf der Leiterplatte durch Lot mit dem ersten bzw. zweiten Verbindungsschenkel verbunden wurden, wie in 2 gezeigt ist. Der erste und der zweite Verbindungsschenkel waren vollständig von Lot umgeben.
Beispiel 2
Eine leitende Polymerzusammensetzung wurde wie in Beispiel 1 vermischt, extrudiert, laminiert und bestrahlt. Eine elektrische Vorrichtung mit einer Gestalt gemäß 3 wurde aus dem bestrahlten Flächenkörper geschnitten. Der Hauptbereich hatte eine Breite von ungefähr 7,8 mm (0,307 Inch) und eine Länge von 21 mm (0,827 inch).
Der erste und der zweite Schenkelbereich hatten jeweils eine Länge von 4 mm (0,157 Inch) und verjüngten sich von einem Maximum von 2,5 mm (0,098 Inch) an der Verbindungsstelle mit dem Hauptbereich auf ein Minimum von 1,75 mm (0,068 Inch) an dem ersten distalen Unterbereich und dem zweiten distalen Unterbereich. Es wurden keine Brückenunterbereiche gebildet.
Der erste und der zweite Verbindungsschenkel der elektrischen Vorrichtung wurden wie in Beispiel 1 in die erste und die zweite Öffnung eingesetzt. In diesem Fall stellten jedoch die elektrischen Leiterbahnen auf der Leiterplatte nur mit einer der Elektroden Kontakt her. Als die Anordnung einem Wellenlöten unterzogen wurde, wurde also nur eine Seite der Vorrichtung mit jeder der Leiterbahnen elektrisch verbunden, wie es in den 4 und 5 gezeigt ist.

Claims

Schaltungsschutzvorrichtung, die bei 23°C einen Widerstand von weniger als 50 Ohm besitzt und folgendes aufweist: (1) eine erste Metallfolienlaminat-Elektrode (13); (2) eine zweite Metallfolienlaminat-Elektrode (15); und (3) ein laminatförmiges Widerstandselement (61), das aus einem leitenden PTC-Polymer gebildet ist und eine erste Fläche, an der die erste Elektrode befestigt ist, sowie eine gegenüberliegende zweite Fläche besitzt, an der die zweite Elektrode befestigt ist; wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: (a) einen Hauptbereich (11, C-D), der folgendes aufweist: (i) ein Hauptteil der ersten Elektrode, (ii) ein Hauptteil der zweiten Elektrode (15) und (iii) ein Hauptteil des laminatförmigen Widerstandselements (61); und (b) einen ersten Verbindungsschenkel (19), der sich von dem Hauptbereich aus erstreckt und folgendes aufweist: (i) ein erstes Schenkelteil der ersten Elektrode (13), das integral mit dem Hauptteil der ersten Elektrode (13) ausgebildet ist, und (ii) ein erstes Schenkelteil des laminatförmigen Widerstandselements (61), das integral mit dem Hauptteil des laminatförmigen Widerstandselements (61) ausgebildet ist; wobei der erste Verbindungsschenkel (19) folgendes aufweist: (i) einen ersten distalen Unterbereich (21), der (a) von dem Hauptbereich der Vorrichtung beabstandet ist, (b) ein erstes distales Unterteil des ersten Schenkelteils der ersten Elektrode (13) aufweist, (c) einen ersten elektrischen Verbinder (51) aufweist, der mit dem ersten distalen Unterteil der ersten Elektrode in Kontakt steht und sich zumindest zu der zweiten Fläche des laminatförmigen Widerstandselements (61) erstreckt, und (d) ein zweites restliches leitendes Element (49), das sich an der zweiten Fläche des ersten Schenkelteils des laminatförmigen Widerstandselements (61) befindet, und (ii) einen ersten Brückenunterbereich (25, D-E), der (a) zwischen dem ersten distalen Unterbereich (21) und dem Hauptbereich (11, C-D) der Vorrichtung liegt, (b) sich über die Breite des ersten Verbindungsschenkels erstreckt und (c) keinerlei Teil der zweiten Elektrode (15) enthält; wobei das zweite restliche leitende Element (49) ein Element ist, das von der zweiten Elektrode (15) getrennt ist und das beim Fehlen des ersten Brückenunterbereichs (25, D-E) mit der zweiten Elektrode integral ausgebildet wäre; wobei die Vorrichtung flach auf einem ebenen Isoliersubstrat (9) angeordnet sein kann, das auf seiner Oberfläche einen ersten und einen zweiten geeignet beabstandeten Metalleiter (41, 43) besitzt, wobei der erste elektrische Verbinder (51) gegen den ersten Metalleiter (41) anliegt; und wobei eine Verbindung hergestellt werden kann (a) zwischen dem ersten Metalleiter (41) und der ersten Elektrode (13) über den ersten elektrischen Verbinder (51), und (b) zwischen dem zweiten Leiter (43) und der zweiten Elektrode (15), und wobei die Vorrichtung durch einen Prozess hergestellt wird, der folgendes aufweist: (1) Ausschneiden mehrerer Vorrichtungen aus einem Laminat, das eine Lage aus einem leitenden PTC-Polymer zwischen zwei Metallfolien aufweist, und (2) Entfernen unerwünschter Bereiche von mindestens einer Metallfolie von der Vorrichtung, um den ersten Brückenunterbereich (25) zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die außerdem folgendes aufweist: (c) einen zweiten Verbindungsschenkel (27), der sich von dem Hauptbereich (11, C-D) der Vorrichtung aus erstreckt, von dem ersten Verbindungsschenkel beabstandet ist und folgendes aufweist: (i) ein zweites Schenkelteil der zweiten Elektrode (15), das integral mit dem Hauptteil der zweiten Elektrode ausgebildet ist, und (ii) ein zweites Schenkelteil des laminatförmigen Widerstandselements (61), das integral mit dem Hauptteil des laminatförmigen Widerstandselements (61) ausgebildet ist, wobei der zweite Verbindungsschenkel (27) folgendes aufweist: (i) einen zweiten distalen Unterbereich (31), der (a) von dem Hauptbereich (11, C-D) der Vorrichtung beabstandet ist, (b) ein zweites distales Unterteil des ersten Schenkelteils der zweiten Elektrode (15) aufweist und (c) einen zweiten elektrischen Verbinder (53) aufweist, der mit dem zweiten distalen Unterteil der zweiten Elektrode (15) in Kontakt ist und sich zumindest zu der ersten Fläche des laminatförmigen Widerstandselements (61) erstreckt, und (ii) einen zweiten Brückenunterbereich (33, B-C), der (a) zwischen dem zweiten distalen Unterbereich (31) und dem Hauptbereich (11, C-D) der Vorrichtung liegt, (b) sich über die Breite des zweiten Verbindungsschenkels (27) erstreckt, (c) keinerlei Teil der ersten Elektrode (13) enthält und (d) ein erstes restliches leitendes Element (35) aufweist, das sich an der ersten Fläche des zweiten Schenkelteils des laminatförmigen Widerstandselements (61) befindet, wobei die Vorrichtung flach auf einem ebenen Isoliersubstrat (9) angeordnet sein kann, das auf seiner Oberfläche einen ersten und einen zweiten geeignet beabstandeten Metalleiter (41, 43) besitzt, wobei der erste elektrische Verbinder (51) oder der zweite elektrische Verbinder (53) gegen einen der Metalleiter anliegt und wobei eine elektrische Verbindung hergestellt werden kann zwischen (a) dem elektrischen Verbinder und dem Metalleiter, und (b) dem anderen Metalleiter und der an das Substrat angrenzenden Elektrode.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der ein unerwünschter Bereich der Metallfolie entfernt wird, um den zweiten Brückenunterbereich zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, bei der die unerwünschten Bereiche von Metallfolien entfernt werden, bevor die Vorrichtung aus dem Laminat ausgeschnitten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, bei der die unerwünschten Bereiche der Metallfolie entfernt werden, nachdem die Vorrichtung aus dem Laminat ausgeschnitten worden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der erste elektrische Verbinder (51) ein U-förmiges Element (51) ist, das sich um das Ende des ersten Verbindungsschenkels (19) erstreckt und mit der ersten Elektrode (19) sowie mit dem zweiten restlichen leitenden Element (49) in Kontakt steht.