EP0171642A1 - Varistor in Chip-Bauweise zur Verwendung in gedruckten Schaltungen und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Varistor in Chip-Bauweise zur Verwendung in gedruckten Schaltungen und Verfahren zu seiner Herstellung Download PDF

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EP0171642A1
EP0171642A1 EP85109001A EP85109001A EP0171642A1 EP 0171642 A1 EP0171642 A1 EP 0171642A1 EP 85109001 A EP85109001 A EP 85109001A EP 85109001 A EP85109001 A EP 85109001A EP 0171642 A1 EP0171642 A1 EP 0171642A1
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EP
European Patent Office
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parts
varistor
ceramic body
depression
metal
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EP85109001A
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EP0171642B1 (de
Inventor
Günter Dipl.-Ing. Ott
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Siemens Bauelemente OHG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Bauelemente OHG
Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/102—Varistor boundary, e.g. surface layers

Definitions

  • the invention relates to a varistor in chip design for use in printed circuits (GS) for installation on conductor contact surfaces of a GS plate, consisting of a cuboid ceramic body made of varistor material, which is provided on opposite surfaces with solderable metal coatings as an electrode, which at least the area of the ceramic body facing the GS plate is sufficient.
  • Printed circuits are usually designed so that arranged contact points (holes for power supply wires of electrical components or contact surfaces for components in chip design) are connected to one another in a certain grid dimension - usually an integer multiple of 2.5 mm - by conductor tracks according to the desired circuit arrangement are.
  • the electrical components must be designed in such a way that their current supply surfaces for components in chip design correspond to this grid dimension.
  • DE-OS 25 28 090 describes a polyphase surge suppressor which consists of a disk made of polycrystalline varistor material with a pair of opposing surfaces, a plurality of notches being arranged in this disk, which differ from a first of the said surfaces for one Part of the thickness extend into the disc, further comprising a plurality of electrodes disposed on the first surface between the notches, and means for connecting the plurality of electrodes to an electrical circuit, and an electrode disposed on a second of the called surfaces is arranged.
  • this varistor is not intended for installation in printed circuits because it is completely encased in insulating material from which the electrodes mentioned protrude in wire form.
  • each of the notches has two edges adjacent to the first of said surfaces and contains at least one surface between these edges, the shortest distance between the edges along the surface being greater than the thickness of the disk , which should be chosen low for the purposes there.
  • This shortest distance should preferably be greater than 2.3 times the thickness of the disk.
  • the mechanical stability of the disk suffers from the large number of electrodes to be applied to this disk and the notches to be introduced into the disk, because if the thickness of the disk is chosen to be larger, the notches must be correspondingly deeper and the varistor also change -th required electrical Eigenschaf- because thereby the distance between the electrodes is increased to the common electrode on the opposite surface of the disc.
  • DE-OS 31 40 802 also describes a multi-electrode varistor in which the varistor body has two opposing surfaces, with a plurality of electrodes being fastened on the large surface and several varistors connected to one another by the counter electrode of the other surface are thus formed; this varistor body has on its multi-electrode surface between adjacent electrodes bump-like elevations with opposite side surfaces, the electrode ends on these side surfaces being pulled up so that a further varistor is formed by the varistor body elevation between two adjacent electrodes.
  • This varistor too, is neither intended nor suitable for installation in printed circuits as a chip.
  • DE-OS 31 25 281 also describes ceramic capacitors in chip design, in which the dielectric body consists of a monolithic ceramic body penetrated by metal layers as coatings. In this ceramic capacitor, too, the external power supply elements are attached in such a way that they can be connected to contact surfaces of printed circuit conductor tracks.
  • OE-OS 32 31 277 a regenerable electrical film capacitor in chip design is described, in which the dielectric consists of layers produced by glow polymerisation of plastic, which are alternately interspersed with metal layers, ending on different sides.
  • the capacitor is located on a carrier body, and the oppositely polarized linings are led out on different sides and guided to so-called spacers via the side parts of the carrier body.
  • the lowermost carrier body has a flat underside, which is provided with notches. These notches serve the purpose of not allowing the adhesive required for fastening the stacked capacitor to swell out laterally under the chip and to contaminate the contact points.
  • varistor which usually consists of a compact block or a disk, suitable for use as a chip in printed circuits
  • the ceramic body 1 consists of varistor material and has two end faces 2 and 3.
  • Metal coatings 4 and 5 are applied as electrodes on the surfaces adjacent to the end faces.
  • the parts 6 and 7 of the metal coverings 4 and 5 extend to the end faces 2.
  • the parts 8 and 9 of the metal coverings 4 and 5 extend to the end face 3 and serve there to rest on the conductor contact surfaces 10 and 11, which are attached to the insulating plate 12.
  • solder 13 and 14 there is a risk that the parts 8 and 9 will be extended by excess solder residues 15 and 16.
  • the previously defined distance 17 between the ends of the parts 8 and 9 is reduced to an undetermined distance 18.
  • the thickness 19 of the ceramic body which should actually determine the distance between the coatings 4 and 5 and thus the mode of operation of the varistor, is considerably reduced as a result. Since the varistor voltage is a function of the distance between the metal coatings and since no current flows in the varistor at a voltage parallel to the varistor that is lower than the varistor voltage, the distance 18 is decisive for this varistor.
  • a current path is preferably formed only between parts 8 and 9 of metal coverings 4 and 5 (surface element), but not between metal coverings 4 and 5 itself.
  • the varistor volume involved in the function which is decisive for the amount of energy absorption, is reduced very strongly in this way, so that significantly lower loads can lead to a functional failure.
  • the present invention has for its object to provide a varistor and a method for its production, which is suitable for higher varistor voltages and can be installed as a chip in printed circuits; the process should enable rational production.
  • the varistor of the type mentioned is characterized according to the invention in that the ceramic body is provided at least on its side facing the GS plate with a depression which forms two side parts, that parts of the metal coverings reach the end faces of the side parts and that The width and depth of the depression are dimensioned such that the current path along the surface parts of the depression between the ends of the parts on the end faces of the side parts is longer than the distance between the metal coatings corresponding to the thickness of the ceramic body.
  • the ceramic body preferably has only one depression, and the metal coatings are sufficient in this
  • This embodiment makes it possible to vary the response voltage of the varistor, since the thickness of the ceramic body is fixed after the sintering so that the electrode spacing can be determined by the parts of the metal coverings that reach the flat end face.
  • the method for producing a varistor of the invention in which bodies are formed and sintered from ceramic powdery varistor material, which are then provided with the metal coatings and finished as is known, according to the invention is characterized in that the object is characterized in that from the ceramic powdery varistor material first by Pressing or extruding a body on one or both sides with parallel grooves providing the later indentations for a variety of varistors is produced so that the width of the elevations between the channels - taking into account the shrinkage during the later sintering firing - corresponds to twice the width of the side parts and that the body is then divided into parallel, mutually perpendicular separating surfaces before or after the sintering fire into the individual varistors.
  • a ceramic body 20 made of varistor material, namely the material used and known for this purpose with zinc oxide and various admixtures.
  • the ceramic body 20 is provided with two depressions 25 and 26, the depression 25 facing the GS plate 12 and the depression 26 facing away from the GS plate 12.
  • the depression 25 forms the side parts 27 and 28 with the end faces 29 and 30.
  • the depression 26 forms the side parts 31 and 32. the end faces 33 and 34.
  • the part 35 of the metal covering 23 extends onto the end surface 29 and the part 36 of the metal covering 24 extends onto the end surface 30.
  • the depth and the width of the depression 25 are dimensioned such that the current path 41 along the surfaces of the depression 25 is greater than the distance 42 of the metal coatings 23 and 24, which corresponds to the thickness of the ceramic body 20.
  • parts 46 and 47 of the metal coatings 23 and 24 produced here in the same way as for the symmetrical shape can extend to the flat end face 22 of the asymmetrical ceramic body 20.
  • the distance between the ends of parts 46 and 47 is to be made smaller. is as the current path 41 between the ends 39 and 40 of the metal coatings on the end faces 29 and 30 of the side parts 27 and 28.
  • such a varistor is only effective in the surface area of the end face 22 between the ends of the parts 46 and 47 (surface element) and therefore suitable for lower response voltages.
  • FIG. 3 shows a body 43 produced by pressing or extrusion for a multiplicity of ceramic bodies 20.
  • the body 43 has grooves 49 on one or both sides, which result in the later depressions 25 and 26.
  • the width of the elevations 50 between the channels 49 is dimensioned, taking into account the shrinkage during the ceramic sintering, so that it corresponds to twice the width of the side parts 27, 28, 31, 32.
  • the body 43 is preferably divided into the individual ceramic bodies 20 along parallel, mutually perpendicular separating surfaces 44 and 45 before the sintering firing, but possibly also after the sintering firing.
  • a body is produced which is delimited by the area 51.
  • the body 43 in terms of its dimensions such that two asymmetrical varistor bodies result from a symmetrical ceramic body 20 by appropriate division.
  • the boundary surface 51 then runs in the middle between the grooves 49 located on the top and on the bottom.
  • the ceramic bodies 20 After the sintering of the ceramic bodies 20, these are provided with metal coatings on the surfaces provided for this purpose, for which methods known per se for the metallization of ceramic bodies are suitable.
  • the finished varistors can be surrounded with insulating material, in particular plasma-sprayed aluminum oxide or high-temperature-resistant resins such as high-temperature epoxy resin or polyimide lacquer, provided that this does not impair the points to be soldered for the connection to the contact surfaces of the GS plates.
  • the depressions 25 and possibly 26 can also be filled with this insulating material.

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Abstract

Es wird ein Varistor in Chip-Bauweise zur Verwendung in gedruckten Schaltungen vorgeschlagen, der aus einem quaderförmigen Keramikkörper (20) aus Varistormaterial besteht und wenigstens auf seiner der Schaltungsplatte (12) zugewandten Seite mit einer Einsenkung (25, 26) versehen ist, die zwei Seitenteile (27, 28, 31, 32) bildet, wobei Teile (35, 36, 37, 38) der Metallbelegungen (23, 24) auf die Stirnflächen (29, 30, 33, 34) der Seitenteile reichen und Breite und Tiefe der Einsenkung (25, 26) so bemessen sind, daß der Stromweg (41) längs der Oberflächenteile der Einsenkung (25, 26) zwischen den Enden (39,40) der Metallbelegungen länger ist als der der Dicke des Keramikkörpers (20) ensprechende Abstand (42) zwischen den Metallbelegungen (23, 24)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Varistor in Chip-Bauweise zur Verwendung in gedruckten Schaltungen (GS) für auf Leiterbahnkontaktflächen einer GS-Platte aufliegenden Einbau, bestehend aus einem quaderförmigen Keramikkörper aus Varistormaterial, der an gegenüberliegenden Flächen mit lötfähigen Metallbelegungen als Elektrode versehen ist, die wenigstens auf die der GS-Platte zugewandte Fläche des Keramikkörpers reichen.
  • Gedruckte Schaltungen sind in aller Regel so ausgeführt, daß in einem bestimmten Rastermaß - meist ein ganzzahliges Vielfaches von 2,5 mm - angeordnete Kontaktstellen (Löcher für Stromzuführungsdrähte elektrischer Bauelemente oder Kontakflächen für Bauelemente in Chip-Bauweise) durch Leiterbahnen entsprechend der gewünschten Schaltungsanordnung miteinander verbunden sind. Die elektrischen Bauelemente müssen für solchp gedruckte Schaltungen derart ausgeführt sein, daß ihre Stromzuführungsflächen bei Bauelementen in Chip-Bauweise diesem Rastermaß entsprechen.
  • In der DE-OS 25 28 090 ist ein Polyphasen-Stoßspannungsunterdrücker beschrieben, der aus einer Scheibe aus polykristallinem Varistormaterial mit einem Paar gegenüberliegender Flächen besteht, wobei eine Vielzahl von Kerben in dieser Scheibe angeordnet ist, die sich von einer ersten der genannten Flächen für einen Teil der Dicke in die Scheibe erstrecken, wobei ferner eine Vielzahl von Elektroden vorgesehen ist, die auf der ersten Fläche zwischen den Kerben angeordnet sind, und wobei Mittel zum Verbinden der Vielzahl der Elektroden mit einem elektrischen Stromkreis vorhanden sind, sowie eine Elektrode, die auf einer zweiten der genannten Flächen angeordnet ist. Dieser Varistor ist für den Einbau in gedruckte Schaltungen im Prinzip nicht vorgesehen, denn er ist vollständig von Isoliermaterial umhüllt, aus dem die genannten Elektroden in Drahtform herausragen. Gleichwohl ist in dieser Vorveröffentlichung beschrieben, daß jede der Kerben zwei Kanten aufweist, die der ersten der genannten Flächen benachbart sind, und mindestens eine Oberfläche zwischen diesen Kanten enthält, wobei der kürzeste Abstand zwischen den Kanten entlang der Oberfläche größer ist als die Dicke der Scheibe, die für die dortigen Zwecke gering zu wählen ist. Dieser kürzeste Abstand soll dort vorzugsweise größer als das 2,3-fache der Dicke der Scheibe sein. Bei der Vielzahl der auf diese Scheibe aufzubringenden Elektroden und der dafür in die Scheibe einzubringenden Kerben leidet die mechanische Stabilität der Scheibe, denn wenn die Dicke der Scheibe größer gewählt wird, dann müssen die Kerben entsprechend tiefer sein und es verändern sich auch die von dem Varistor geforderten elektrischen Eigenschaf-' ten, weil dadurch der Abstand der Elektroden zur gemeinsamen Elektrode auf der gegenüberliegenden Fläche der Scheibe größer wird.
  • In der DE-OS 31 40 802 ist ebenfalls ein Mehrelektrodenvaristor beschrieben, bei dem der Varistorkörper zwei gegenüberliegende Flächen aufweist, wobei auf der großen Fläche mehrere Elektroden befestigt sind und so mehrere durch die Gegenelektrode der anderen Fläche einpolig miteinander verbundene Varistoren bildet werden; dieser Varistorkörper weist an seiner Mehrelektrodenfläche zwischen benachbarten Elektroden höckerartige Erhebungen mit gegenüberliegenden Seitenflächen auf, wobei die Elektrodenenden an diesen Seitenflächen so hoch gezogen sind, daß durch die Varistorkörpererhebung zwischen zwei benachbarten Elektroden ein weiterer Varistor gebildet wird. Auch dieser Varistor ist für den Einbau in gedruckte Schaltungen als Chip weder vorgesehen noch geeignet.
  • In der DE-AS 23 45 109 sind für den Einbau in gedruckte Schaltungen geeignete Keramikkondensatoren beschrieben, die aus einem flachrohrförmigen Hohlkörper bestehen und deren äußere Belegungen derart ausgestaltet sind, daß sie auf Kontaktflächen der Leiterbahnen gedruckter Schaltungen aufgelegt und durch Löten befestigt werden können.
  • In der DE-OS 31 25 281 sind ebenfalls Keramikkondensatoren in Chip-Bauweise beschrieben, bei denen der dielektrische Körper aus einem von Metallschichten als Beläge durchsetzten monolithischen Keramikkörper besteht. Auch bei diesem Keramikkondensator sind die äußeren Stromzuführungselemente derart angebracht, daß sie mit Kontaktflächen von Leiterbahnen gedruckter Schaltungen verbunden werden können.
  • In der Zeitschrift "IBM Technical Disclosure Bulletin", Vol. 25, No 10, March 1983, S. 5366 und 5367 sind ebenfalls keramische Vielschichtkondensatoren beschrieben, bei denen ein keramischer monolithischer Block mit alternierend zu verschiedenen Seiten bzw. Anschlußstellen ragenden Metallschichten durchsetzt ist. Dabei sind sowohl flachliegende Vielschichtkondensatoren in Chip-Bauweise, als auch aufrechtstehende Vielschichtkondensatoren mit einer der GS-Platten zugewandten Einsenkung für den Einsatz in gedruckte Schaltungen gezeigt und beschrieben.
  • In der OE-OS 32 31 277 ist ein regenerierfähiger elektrischer Schichtkondensator in Chip-Bauart beschrieben, bei dem das Dielektrikum aus durch Glimmpolymerisation von Kunststoff hergestellte-Schichten besteht, die abwechselnd zu verschiedenen Seiten endend mit Metallschichten durchsetzt sind. Der Kondensator befindet sich auf einem Trägerkörper, und die gegenpoligen Beläge sind an verschiedenen Seiten herausgeführt und über die Seitenteile des Trägerkörpers zu sogenannten Distanzstücken geführt. Auf diesen Distanzstücken enden die als Stromzuführungen für den Kondensator dienenden Metallschichten, so daß dieser Kondensator übereinander gestapelt werden kann. Für den Einbau eines solchen Stapelkohdensators auf einer Leiterplatte weist der unterste Trägerkörper eine ebene Unterseite auf, die mit Einkerbungen versehen -ist. Diese Einkerbungen dienen dem Zweck, den zur Befestigung des Stapelkondensators erforderlichen Kleber nicht seitlich unter dem Chip hervorquellen und die Kontaktstellen verschmutzen zu lassen.
  • Um einen Varistor, der gewöhnlich aus einem kompakten Block oder einer Scheibe besteht, für den Einsatz als Chip in gedruckte Schaltungen geeignet zu machen, könnte man daran denken, den Varistorkörper an gegenüberliegenden Flächen mit Metallschichten zu versehen und diese zumindest auf die der Schaltungsplatte zugewandte Seite des varistorkörpers zu verlängern.
  • Ein solcher Varistor ist in Fig.l gezeigt und ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Der Keramikkörper 1 besteht aus Varistormaterial und weist zwei Stirnflächen 2 und 3 auf. Auf den den Stirnflächen benachbarten Flächen sind Metallbelegungen 4 und 5 als Elektroden aufgetragen. Der Teile 6 und 7 der Metallbelegungen 4 und 5 reichen bis auf die Stirnflächen 2.
  • Die Teile 8 und 9 der Metallbelegungen 4 und 5 reichen auf die Stirnfläche 3 und dienen dort zur Auflage auf den Leiterbahnkontaktflächen 10 und 11, die auf der Isolierstoffplatte 12 angebracht sind. Beim Befestigen des Varistors auf der gedruckten Schaltung mittels Lot 13 und 14 besteht die Gefahr, daß die Teile 8 und 9 durch überschüssige Lotreste 15 und 16 verlängert werden. Dadurch wird der vorherige festgelegte Abstand 17 zwischen den Enden der Teile 8 und 9 auf einen unbestimmten Abstand 18 verringert. Die Dicke 19 des Keramikkörpers, die eigentlich den Abstand zwischen den Belegungen 4 und 5 und damit die Wirkungsweise des Varistors bestimmen sollte, wird dadurch noch erheblich weiter verringert. Da die Varistorspannung eine Funktion des Abstandes zwischen den Metallbelegungen ist und da bei einer Spannung parallel zum Varistor, die geringer ist als die Varistorspannung, kein Strom in dem Varistor fließt, ist für diesen Varistor der Abstand 18 maßgebend.
  • Zusätzlich bildet sich ein Strompfad bevorzugt nur zwischen den Teilen 8 und 9 der Metallbelegungen 4 und 5 (Oberflächenelement), nicht jedoch zwischen den Metallbelegungen 4 und 5 selbst aus. Das in die Funktion einbezogene Varistorvolumen, das für die Höhe der Energieabsorption maßgeblich ist, ist auf diese Weise sehr starkt reduziert, so daß bereits wesentlich geringere Belastungen zu einem Funktionsausfall führen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Varistor und ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, der für höhere Varistorspannungen geeignet und als Chip in gedruckte Schaltungen einbaubar ist; das Verfahren soll eine rationelle Herstellung ermöglichen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Varistor der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikkörper wenigstens auf seiner der GS-Platte zugewandten Seite mit einer Einsenkung versehen ist, die zwei Seitenteile bildet, daß Teile der Metallbelegungen auf die Stirnflächen der Seitenteile reichen und daß Breite und Tiefe der Einsenkung so bemessen sind, daß der Stromweg längs der Oberflächenteile der Einsenkung zwischen den Enden der Teile auf den Stirnflächen der Seitenteile länger ist als der der Dicke des Keramikkörpers entsprechende Abstand zwischen den Metallbelegungen.
  • Vorzugsweise weist der Keramikkörper nur eine Einsenkung auf, und die Metallbelegungen reichen in diesem
  • Falle nicht bis auf die dann vorhandene ebene Stirnfläche des asymmetrischen Keramikkörpers.
  • Andererseits ist es bei nur einer Einsenkung des Keramikkörpers vorteilhaft, wenn Teile der Metallbelegungen auf die dann vorhandene ebene Stirnfläche des asymmetrischen Keramikkörpers reichen und der Stromweg zwischen den Enden der Teile auf den Stirnflächen der Seitenteile länger ist, als der Abstand zwischen den Enden der auf die ebene Stirnfläche ragenden Teile der Metallbelegungen.
  • Diese Ausführungsform ermöglicht es, die Ansprechspannung des Varistors zu variieren, da die Dicke des Keramikkörpers nach dem Sinterbrand festliegt, so daß durch die auf die ebene Stirnfläche reichende Teile der Metallbelegungen der Elektrodenabstand festgelegt werden kann.
  • Das Verfahren zur Herstellung eines Varistors der Erfindung, bei dem aus keramischem pulverförmigem Varistormaterial Körper geformt und gesintert werden, die dann mit den Metallbelegungen versehen und wie bekannt fertiggestellt werden, ist zur Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß aus dem keramischen pulverförmigen Varistormaterial zunächst durch Pressen oder Strangziehen ein ein- oder beidseitig mit parallel verlaufenden, die späteren Einsenkungen ergebenden Rillen versehender Körper für eine Vielzahl von Varistoren erzeugt wird, daß die Breite der Erhebungen zwischen den Rinnen - die Schwindung beim späteren Sinterbrand berücksichtigend - der doppelten Breite der Seitenteile entspricht und daß dann der Körper längs paralleler, zueinander senkrecht stehender Trennflächen vor oder nach dem Sinterbrand in die einzelnen Varistoren aufgeteilt wird.
  • Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß nun ein Varistor vorliegt, der als Chip auf Leiterbahnen gedruckter Schaltungen befestigt werden kann, wobei die elektrischen Eigenschaften dieses Varistors durch die Dicke des Keramikkörpers, nämlich den Abstand zwischen den auf den Seitenflächen aufgebrachten Metallbelegungen bestimmt werden. Die symmetrische Form des Varistors, d.h. mit zwei Einsenkungen im Keramikkörper,bietet den Vorteil, daß ein solcher Varistor für eine automatische Bestückung der Leiterplatte keine Probleme bringt. Der Vorteil der asymmetrischen Form, d.h. mit nur einer Einsenkung im Keramikkörper, besteht darin, daß- Material eingespart werden kann.
  • Das Herstellungsverfahren gestaltet sich besonders einfach, insbesondere dann, wenn aus dem durch Strangziehen oder Pressen hergestellten Körper für eine Viehlzahl von Varistoren die einzelnen Varistoren bereits vor dem Sintern durch ensprechende Aufteilung des Körpers erzeugt und z.B. als Schüttgut oder insbesondere auf Brennunterlagen - gesintert werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 einen Varistor in Quaderform, der jedoch für den Einbau in gedruckten Schaltungen wenig geeignet ist;
    • Fig. 2 einen Varistor nach der Erfindung und
    • Fig. 3 einen Körper für viele einzelne Varistoren, der nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt ist.
  • Der Varistor nach Fig. 1 ist bereits oben ausführlich beschrieben.
  • Der Varistor nach Fig. 2 besteht aus einem Keramikkörper 20 aus Varistormaterial, nämlich das für diese Zwecke benutzte und bekannte Material mit Zinkoxid und verschiedenen Beimengungen.
  • Mit 21 ist eine Begrenzungslinie eingezeichnet, bis zu der der Keramikkörper gegebenenfalls reichen kann, wenn es sich um einen asymmetrischen Keramikkörper handeln soll. Ein solcher Körper weist dann die Stirnfläche 22 auf. Im übrigen wird dieser asymmetrische Varistor später noch näher erläutert.
  • Bei der symmetrischen Ausführungsform des Varistors besitzt der Keramikkörper 20 an gegenüberliegenden Seitenflächen Metallbelegungen 23 und 24, die als Elektroden dienen, durch bekannte Metallisierverfahren (chemisch, elektrochemisch, Tauchen in flüssiges Metall, Metallspritzverfahren, Siebdrucken) hergestellt sind und aus Nickel, Nickelverbindungen, Aluminium, Silber usw. bestehen.
  • Der Keramikkörper 20 ist mit zwei Einsenkungen 25 und 26 versehen, wobei die Einsenkung 25 der GS-Platte 12 zugewandt ist und die Einsenkung 26 von der GS-Platte 12 abgewandt ist.
  • Die Einsenkung 25 bildet die Seitenteile 27 und 28 mit den Stirnflächen 29 und 30.
  • Die Einsenkung 26 bildet die Seitenteile 31 und 32 mit . den Stirnflächen 33 und 34. Der Teil 35 der Metallbelegung 23 reicht auf die Stirnfläche 29, und der Teil 36 der Metallbelegung 24 reicht auf die Stirnfläche 30.
  • Entsprechendes gilt für die andere Seite des Keramikkörpers 20; dort reicht der Teil 37 der Metallbelegung 24 auf die Stirnfläche 33, und der Teil 38 der Metallbelegung 23 reicht auf die Stirnfläche 34.
  • Mit 39 und 40 sind die Enden der Teile 35 bzw. 38 und 36 bzw. 37 bezeichnet. Diese Enden der Metallbelegungen reichen bis zu den Einsenkungen 25 und 26. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß Lotreste an den Leiterbahnkontaktflächen die elektrischen Eigenschaften des Varistors-nicht mehr beeinflussen.
  • Die Tiefe und die Breite der Einsenkung 25 (gleiches gilt für die Einsenkung 26) sind so bemessen, daß der Stromweg 41 längs den Oberflächen der Einsenkung 25 größer ist als der Abstand 42 der Metallbelegungen 23 und 24, der der Dicke des Keramikkörpers 20 entspricht.
  • Bei einem asymmetrischen Varistor können Teile 46 und 47 der hier in gleicher Weise wie bei der symmetrischen Form hergestellten Metallbelegungen 23 und 24 bis auf die ebene Stirnfläche 22 des asymmetrischen Keramikkörpers 20 reichen. In diesem Fall ist jedoch der Abstand zwischen den Enden der Teile 46 und 47 so zu bilden, daß er geringer . ist, als der Stromweg 41 zwischen den Enden 39 und 40 der Metallbelegungen auf den Stirnflächen 29 und 30 der Seitenteile 27 und 28. Allerdings ist ein solcher Varistor nur im Oberflächenbereich der Stirnfläche 22 zwischen den Enden der Teile 46 und 47 wirksam (Oberflächenelement) und deshalb für geringere Ansprechspannungen geeignet.
  • In Fig. 3 ist ein durch Pressen oder Strangziehen erzeugter Körper 43 für eine Vielzahl von keramischen Körpern 20 gezeigt. Der Körper 43 weist auf einer oder auf beiden Seiten Rinnen 49 auf, die die späteren Einsenkungen 25 und 26 ergeben. Die Breite der Erhebungen 50 zwischen den Rinnen 49 ist unter Berücksichtigung der Brennschwindung beim keramischen Sinterbrand so bemessen, daß sie der doppelten Breite der Seitenteile 27, 28, 31, 32 entspricht.
  • Vorzugsweise vor dem Sinterbrand, gegebenenfalls aber auch nach dem Sinterbrand wird der Körper 43 längs paralleler, aufeinander senkrecht stehender Trennflächen 44 und 45 in die einzelnen Keramikkörper 20 aufgeteilt.
  • Bei der Herstellung asymmetrischer Varistoren wird ein Körper hergestellt, der durch die Fläche 51 begrenzt ist. Es ist aber auch möglich, den Körper 43 hinsichtlich seiner Abmessungen so zu gestalten, daß aus einem symmetrischen Keramikkörper 20 durch entsprechende Aufteilung zwei asymmetrische Varistorkörper resultieren. Die Begrenzungsfläche 51 verläuft dann in der Mitte zwischen den auf der Ober- und auf der Unterseite befindlichen Rinnen 49.
  • Nach dem Sinterbrand der Keramikkörper 20 werden diese auf den dafür vorgesehenen Flächen mit Metallbelegungen versehen, wofür an sich bekannte Verfahren zur Metallisierung von Keramikkörpern geeignet sind. Gegebenenfalls können die fertigen Varistoren mit Isoliermaterialinsbesondere plasmagespritztes Aluminiumoxid oder hochtemperaturbeständige Harze,wie Hochtemperaturepoxidharz, oder Polyimidlack, umgeben werden, sofern dadurch die zu lötenden Stellen für die Verbindung mit den Kontaktflächen der GS-Platten nicht beeinträchtigt werden. Somit können die Einsenkungen 25 und gegebenenfalls 26 mit diesem Isoliermaterial auch ausgefüllt sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 1 Keramikkörper aus Varistormaterial
    • 2 Stirnfläche des Keramikkörpers 1
    • 3 Stirnfläche des Keramikkörpers 1, der GS-Platte 12 zugewandt
    • 4 Metallbelegung als Elektrode
    • 5 Metallbelegung als Elektrode
    • 6 Teil der Metallbelegung 4, der gegebenenfalls auf die Stirnfläche 2 reicht,
    • 7 Teil der Metallbelegung 5, der gegebenenfalls auf die Stirnfläche 2 reicht,
    • 8 Teil der Metallbelegung 4, der auf die Stirnfläche 3 reicht
    • 9 Teil der Metallbelegung 5, der auf die Stirnfläche 3 reicht
    • 10 Leiterbahnkontaktfläche
    • 11 Leiterbahnkontaktfläche
    • 12 Leiterbahnplatte aus Isolierstoff (GS-Platte)
    • 13 Lot, das die Leiterbahnkontaktfläche 10 mit dem Teil 8 und der Teilbelegung 4 verbindet
    • 14 Lot, das die Leiterbahnkontaktfläche 11 mit dem Teil 9 und der Metallbelegung 5 verbindet
    • 15 Lotrest
    • 17 gewünschter Elektrodenabstand
    • 18 verringerter Elektrodenabstand
    • 19 Dicke des Keramikkörpers 1
    • 20 Keramikkörper aus Varistormaterial
    • 21 Begrenzungslinie, bis zu der ein asymmetrischer Keramikkörper 20 gegebenenfalls reicht
    • 22 ebene Stirnfläche eines asymmetrischen Keramikkörpers 20
    • 23 Metallbelegung als Elektrode
    • 24 Metallbelegung als Elektrode
    • 25 Einsenkung im Keramikkörper 20, der GS-Platte 12 zugewandt
    • 26 Einsenkung im Keramikkörper 20, von der GS-Platte 12 abgewandt
    • 27 Seitenteil der Einsenkung 25
    • 28 Seitenteil der Einsenkung 25
    • 29 Stirnfläche des Seitenteiles 27
    • 30 Stirnfläche des Seitenteiles 28
    • .3L Seitenteil der Einsenkung 26
    • 32 Seitenteil der Einsenkung 26
    • 33 Stirnfläche des Seitenteiles 31
    • 34 Stirnfläche des Seitenteiles 32
    • 35 Teil der Metallbelegung 23, der auf die Stirnfläche 29 reicht
    • 36 Teil der Metallbelegung 24, der auf die Stirnfläche 30 reicht
    • 37 Teil der Metallbelegung 24, der auf die Stirnfläche 33 reicht
    • 38 Teil der Metallbelegung 23, der auf die Stirnfläche 34 reicht
    • 39 Enden der Teile 35 und 38
    • 40 Enden der Teile 36 und 37
    • 41 Stromweg an den Oberflächen der Einsenkung 25
    • 42 Abstand der Metallbelegungen 23 und 24, entsprechend der Dicke des Keramikkörpers 20
    • 43 durch Pressen hergestellter Körper vor oder nach der Sinterung
    • 44 Parallele Trennflächen
    • 45 Parallele Trennflächen, senkrecht zu den Trennflächen 44
    • 46 Teil der Metallbelegung 23, der auf die Stirnfläche 22 reicht
    • 47 Teil der Metallbelegung 24, der auf die Stirnfläche 22 reicht
    • 48 Abstand zwischen den Enden der Teile 46 und 47
    • 49 Rinnen auf einer oder auf beiden Seiten des Körpers 43
    • 50 Erhebungen zwischen den Rinnen 49
    • 51 Begrenzung des Körpers 43 für die Herstellung von Varistoren mit nur einer Einsenkung 25

Claims (4)

1. Varistor in Chip-Bauweise zur Verwendung in gedruckten Schaltungen (GS) für auf Leiterbahnkontaktflächen (10, 11) einer GS-Platte (12) aufliegenden Einbau, bestehend aus einem quaderförmigen Keramikkörper (20) aus Varistormaterial, der an gegenüberliegenden Flächen mit lötfähigen Metallbelegungen (23, 24) als Elektroden versehen ist, die wenigstens auf die der GS-Platte (12) zugewandte Fläche des Keramikkörpers (20) reichen, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikkörper (20) wenigstens auf seiner der GS-Platte (12) zugewandten Seite-mit einer Einsenkung (25, 26) versehen ist, die zwei Seitenteile (27, 28, 31, 32) bildet, daß Teile (35, 36, 37, 38) der Metallbelegungen (23, 24) auf die Stirnflächen (29, 30, 33, 34) der Seitenteile (27, 28, 31, 32) reichen und daß Breite und Tiefe der Einsenkung (25, 26) so bemessen sind, daß der Stromweg (41) längs der Oberflächenteile der Einsenkung (25, 26) zwischen den Enden (39, 40) der Teile (35, 36, 37, 38) auf den Stirnflächen (29, 30, 33, 34) der Seitenteile (27, 28, 31, 32) länger ist als der der Dicke des Keramikkörpers (20) entsprechende Abstand (42) zwischen den Metallbelegungen (23, 24).
2. Varistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei nur einer Einsenkung (25) die Metallbelegungen (23, 24) nicht bis auf die dann vorhandene Stirnfläche (22) reichen.
3. Varistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei nur einer Einsenkung (25) Teile (46, 47) der Metallbelegungen (23, 24) auf die dann vorhandene ebene Stirnfläche (22) des asymmetrischen Keramikkörpers (20) reichen und der Stromweg (41) zwischen den Enden (39, 40) der Teile (35, 36) auf den Stirnflächen (29, 30) dann länger ist, als der Abstand (48) zwischen den Enden der Teile (46, 47) auf der ebenen Stirnfläche (22).
4. Verfahren zur Herstellung eines Varistors nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem aus keramischem pulverförmigem Varistormaterial Körper geformt und gesintert werden, die dann mit den Metallbelegungen (23, 24) versehen und wie bekannt fertiggestellt werden, dadurch gekennzeichnet , daß aus dem keramischen pulverförmigen Varistormaterial zunächst durch Pressen oder Strangziehen ein ein- oder beidseitig mit parallel verlaufenden, die späteren Einsenkungen (25, 26) ergebenden Rinnen (49) versehener Körper (43) für eine Vielzahl von Varistoren (20) erzeugt wird, daß die Breite der Erhebungen (50) zwischen den Rinnen (49) - die Schwindung beim späteren Sinterbrand berücksichtigend - der doppelteh Breite der Seitenteile (27, 28, 31, 32) entspricht und daß der Körper (43) längst paralleler, zueinander senkrecht stehender Trennflächen (44, 45) vor oder nach dem Sinterbrand in die einzelnen Varistoren (20) aufgeteilt wird.
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