NL1018807C2

NL1018807C2 - PTC-weerstand in SMD-uitvoering.

Info

Publication number: NL1018807C2
Application number: NL1018807A
Authority: NL
Inventors: Andre Lannoo; Bruno Van Beneden; Erik Mattens; Jos De Witte
Original assignee: Bc Components Holding B V
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2003-02-25
Also published as: WO2003019581A1

Description

PTC-weerstand in SMD-uitvoering

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een PTC-weerstand, ofwel een elektrisch element waarvan de weerstand toeneemt met stijgende temperatuur. Meer in 5 het bijzonder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een PTC-weerstand, omvattende een keramisch gedeelte en twee aansluitverbindingen.

PTC-weerstanden die een keramisch element omvatten zijn bekend in de stand van de techniek, maar met name in gewone uitvoeringen met aansluitdraden.

De onderhavige uitvinding tracht een PTC-weerstand te verschaffen die met 10 name geschikt is voor gebruik bij oppervlaktemontage (Surface Mount Device, SMD).

Volgens de onderhavige uitvinding wordt een PTC-weerstand van de bij aanhef gedefinieerde soort verschaft, waarbij het keramisch gedeelte een balkvormig keramisch gedeelte is, en waarbij de twee aansluitverbindingen elektrisch contact maken met twee tegenover elkaar liggende zijden van het balkvormig keramische 15 gedeelte.

Een PTC-weerstand volgens de onderhavige uitvinding heeft het voordeel dat de bovenzijde een vlak opneemgedeelte vormt, waardoor oppervlaktemontage op een substraat of gedrukte-bedradingskaart (PCB) eenvoudig automatisch uitgevoerd kan worden. Uiteenlopende bedrijfsgebieden qua weerstand en bedrijfstemperatuur zijn 20 mogelijk met slechts een kleine voetafdruk (oppervlaktebeslag).

Eén zijde van de PTC-weerstand is in een uitvoeringsvorm in hoofdzaak vlak uitgevoerd, zodat de PTC-weerstand eenvoudig opgepikt kan worden bij het bestukken van printplaten. Deze zijde is bij voorkeur de zijde die na het bestukken van een printplaat evenwijdig aan de printplaat ligt en de bovenzijde van de PTC-weerstand 25 vormt.

In een uitvoeringsvorm zijn de twee tegenover elkaar liggende zijden van het balkvormig keramische gedeelte gemetalliseerd. Dit vereenvoudigt het fabricageproces van de PTC-weerstand, doordat de aansluitverbindingen eenvoudig te bevestigen zijn, bijvoorbeeld door solderen.

Het balkvormig keramisch gedeelte is bijvoorbeeld van een gemodificeerd ferro-elektrisch materiaal vervaardigd. Een juiste keuze van de eigenschappen van het keramisch materiaal maakt uiteenlopende specificaties van de PTC-weerstand mogelijk.

1 0188 07 1 2

In een verdere uitvoeringsvorm omvat elk van de twee aansluitverbindingen ten minste één aansluitvoetje dat uitsteekl voorbij de rand van het balkvormig keramisch gedeelte, bijvoorbeeld met in hoofdzaak 0,2 mm. Deze maatregel maakt een eenvoudige SMD-montage mogelijk met een verbeterde mechanische stabiliteit tijdens 5 het verwerkingsproces. Verder kan door het uithollen of inkepen van de aansluilverbinding naar dc print toe, de warmtestroom van de PTC-weerstand naar het substraat verminderd, wat de betrouwbaarheid van de schakeling waann de PTC-weerstand wordt toegepast verbetert.

De afmetingen van het balkvormig keramisch gedeelte kunnen vrij gekozen 10 worden, maar in uitvoeringsvormen heeft deze een lengte tussen in hoofdzaak 5 en 8 mm, een dikte heeft tussen in hoofdzaak 2 en 3 mm en een hoogte heeft tussen in hoofdzaak 3 en 5 mm.

Het ten minste ene aansluitvoetje heeft in een verdere uitvoeringsvorm een breedte van in hoofdzaak 5 mm. In een uitvoeringsvorm met meerdere aansluitvoetjes 15 per aansluitverbinding, bijvoorbeeld twee, hebben deze een breedte van in hoofdzaak 1,5 mm met eventueel een tussenruimte van in hoofdzaak 2 mm (totale breedte van aansluitvoetjes en tussenruimte van in hoofdzaak 5 mm).

De onderhavige uitvinding zal nu in nader detail worden toegelicht aan de hand van een voorbeelduitvoeringsvorm, met verwijzing naar de bijgevoegde tekening, 20 waarin

Fig. 1 een zijaanzicht toont van een PTC-weerstand volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding;

Fig. 2 een doorsneeaanzicht toont van de PTC-weerstand van Fig. 1 langs de lijn II-II.

25 Fig. 1 toont een PTC-weerstand 10 volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. PTC staat voor Positive Temperature Coefficient, wat betekent dat de weerstand van dit elektrisch element toeneemt met de temperatuur. Fig. 2 toont een doorsneeaanzicht van de PTC-weerstand 10 van Fig. langs de lijn II-II. De PTC-weerstand 10 volgens de onderhavige uitvinding is met name geschikt voor 30 oppervlaktemontage (Surface Mount Device, SMD) op een substraat of gedrukte- bedradingskaart (PCB, niet getoond). De PTC-weerstand 10 kan toegepast worden voor overstroom-, overspanning- en/of overtemperatuurbeveiliging in elektronische schakelingen zoals telecommunicatie lijnkaarten, set-top boxen, basisstations, SMPS- 1 o 1Ö8Ö7 3 voedingen, enz. Door toepassing van de onderhavige PTC-weerstand 10 in SMD-uitvoering wordt het mogelijk om complete hybride beveiligingsschakelingen, nu haaks vastgehecht op een PCB, te vervangen door rechtstreekse integratie van het element 10 op dezelfde PCB.

5 De PTC-weerstand 10 omvat een balkvormig keramisch gedeelte 11 en twee aansluitverbindingen 12, en wordt ook wel keramische thermistor genoemd. Het balkvormig (ook wel 'beam'-vorm genoemd) keramisch gedeelte 11 kan gezaagd worden uit een groot blok keramisch materiaal, zoals gemodificeerde ferro-elektrische materialen. Door de drie afmetingen lengte L, hoogte W en dikte T (zie Fig. 2) te 10 variëren, en door de samenstelling van het keramisch materiaal te variëren, kan een breed gebied van weerstand en bedrijfstemperaturen verkregen worden, voor bescherming tegen verschillende niveaus van elektrische stroom, spanning of temperatuur. Ook is het mogelijk om PTC-weerstanden 10 te maken met variërende eigenschappen, met behoud van een standaard afmeting van de voetafdruk (lengte L en 15 dikte T).

Aan twee tegenover elkaar liggende zijden van het balkvormig keramisch gedeelte 11 zijn twee aansluitverbindingen 12 van plaatmateriaal verschaft, die elektrisch contact maken met het balkvormig keramisch gedeelte 11. Dit kan bijvoorbeeld bewerkstelligd worden door de tegenover elkaar liggende zijden van het 20 keramische gedeelte te metalliseren en de aansluitverbindingen 12 daarop te solderen. Bij voorkeur hebben de aansluitverbindingen 12 gesplitste aansluitvoetjes 13, met een breedte b en een tussenruimte p, waardoor de mechanische stabiliteit tijdens verwerking verhoogd en de warmtestroom naar het substraat verminderd wordt.

In een voorbeelduitvoeringsvorm kan de lengte L van het keramisch gedeelte 25 variëren tussen 5 en 8 mm, en de breedte T tussen 2 en 3 mm. De hoogte W kan variëren tussen 3 en 5 mm. In een voorbeelduitvoeringsvorm is de dikte d van het plaatmateriaal van de aansluitverbindingen 12 gelijk aan 0,2 mm (+/- 0,05 mm) en steken de aansluitvoetjes 13 1 mm (+/- 0,2 mm) uit onder het keramisch gedeelte 11 (afstand S in Fig. 1). De breedte b van de aansluitvoetjes 13 is gelijk aan 1,5 mm (+/-30 0,2 mm) en de ruimte p tussen twee aansluitvoetjes 13 van een aansluitverbinding 12 is gelijk aan 2 mm (+/- 0,3 mm).

Het compacte ontwerp van de PTC-weerstand 10 biedt een maximum hoogte van 6 mm en een minimale voetafdruk naar het substraat toe. Dit wordt mogelijk gemaakt 1 o ï Ü$ Qy 4 door het benutten van de tegenover elkaar liggende zijden van het balkvormig keramisch gedeelte 11 voor het bevestigen van de aansluitverbindingen 12. Tevens biedt de PTC-weerstand 10 volgens de onderhavige uitvinding een vlak opneemgebied aan de bovenzijde van de PTC-weerstand 10, hetgeen bewerking door automatische 5 elementplaatsers vereenvoudigt. De uitvoering van de aansluitverbindingen 12 maakt gebruik van 'reflow'-soldeertechnieken mogelijk.

1 01ö8 07

Claims

1. PTC-weerstand (10), omvattende een keramisch gedeelte (11) en twee aansluitverbindingen (12), met het kenmerk, dat 5 het keramisch gedeelte (11) een balkvormig keramisch gedeelte is, waarbij de twee aansluitverbindingen (12) elektrisch contact maken met twee tegenover elkaar liggende zijden van het balkvormig keramische gedeelte (11).

2. PTC-weerstand volgens conclusie 1, waarbij één zijde van de PTC-weerstand 10 (10) vlak is uitgevoerd.

3. PTC-weerstand volgens conclusie 1 of 2, waarbij de twee tegenover elkaar liggende zijden van het balkvormig keramische gedeelte (11) gemetalliseerd zijn.

4. PTC-weerstand volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij het balkvormig keramisch gedeelte (11) van een gemodificeerd ferro-elektrisch materiaal is vervaardigd.

5. PTC-weerstand volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij elk van de twee aansluitverbindingen (12) ten minste één aansluitvoetje (13) omvat dat uitsteekt 20 voorbij de rand van het balkvormig keramisch gedeelte (11).

6. PTC-weerstand volgens conclusie 5, waarbij de aansluitvoetjes (13) in hoofdzaak 0,2 mm uitsteken voorbij de rand van het balkvormig keramisch gedeelte (11). 25

7. PTC-weerstand volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het balkvormig keramisch gedeelte (11) een lengte (L) heeft tussen in hoofdzaak 5 en 8 mm.

8. PTC-weerstand volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het balkvormig keramisch gedeelte (11) een dikte (T) heeft tussen in hoofdzaak 2 en 3 mm. 1n1 BB 07

9. PTC-weerstand volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het balkvormig keramisch gedeelte (11) een hoogte (W) heeft tussen in hoofdzaak 3 en 5 mm.

10. PTC-weerstand volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij elk van de aansluitverbindingen (12) ten minste een aansluitvoetje (13) omvat met een breedte (b) van in hoofdzaak 5 mm.

11. PTC-weerstand volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij 10 ten minste één van de aansluitverbindingen (12) twee aansluitvoetjes (13) omvat die zijn voorzien van een tussenruimte (P) van in hoofdzaak 2 mm. *********** . - . , ' ^ '-=3 ·! i 1 i 1' : if t 1 · ·