NL1018807C2

NL1018807C2 - PTC resistor in SMD version.

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-uitvoeringPTC resistor in SMD version

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.The present invention relates to a PTC resistor, or an electrical element, the resistance of which increases with increasing temperature. More in particular, the present invention relates to a PTC resistor, comprising a ceramic part and two connection connections.

PTC-weerstanden die een keramisch element omvatten zijn bekend in de stand van de techniek, maar met name in gewone uitvoeringen met aansluitdraden.PTC resistors comprising a ceramic element are known in the prior art, but in particular in ordinary embodiments with connecting wires.

De onderhavige uitvinding tracht een PTC-weerstand te verschaffen die met 10 name geschikt is voor gebruik bij oppervlaktemontage (Surface Mount Device, SMD).The present invention seeks to provide a PTC resistor that is particularly suitable for use in surface mounting (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.According to the present invention, a PTC resistor of the type defined in the preamble is provided, wherein the ceramic part is a beam-shaped ceramic part, and wherein the two connection connections make electrical contact with two opposite sides of the beam-shaped ceramic part.

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).A PTC resistor according to the present invention has the advantage that the upper side forms a flat receiving part, so that surface mounting on a substrate or printed wiring card (PCB) can be easily carried out automatically. Different operating areas in terms of resistance and operating temperature are possible with only a small footprint (surface area).

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 one embodiment, one side of the PTC resistor is of substantially flat design, so that the PTC resistor can easily be picked up when mounting printed circuit boards. This side is preferably the side which, after the mounting of a printed circuit board, lies parallel to the printed circuit board and forms the top side of the PTC resistor.

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.In one embodiment, the two opposite sides of the bar-shaped ceramic part are metallized. This simplifies the manufacturing process of the PTC resistor, because the connection connections are easy to attach, for example by soldering.

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.The bar-shaped ceramic part is made of, for example, a modified ferroelectric material. A correct choice of the properties of the ceramic material allows for various specifications of the PTC resistor.

1 0188 07 1 21 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.In a further embodiment, each of the two connection connections comprises at least one connection socket which protrudes beyond the edge of the beam-shaped ceramic part, for instance with substantially 0.2 mm. This measure enables a simple SMD assembly with an improved mechanical stability during the processing process. Furthermore, by hollowing or notching the connection connection to the print, the heat flow from the PTC resistor to the substrate can be reduced, which improves the reliability of the circuit to which the PTC resistor is applied.

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.The dimensions of the bar-shaped ceramic part can be freely chosen, but in embodiments it has a length between substantially 5 and 8 mm, a thickness between substantially 2 and 3 mm and a height between substantially 3 and 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).In a further embodiment, the at least one connecting socket has a width of substantially 5 mm. In an embodiment with several connection feet per connection connection, for example two, these have a width of substantially 1.5 mm with optionally a space of substantially 2 mm (total width of connection feet and space of substantially 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 waarinThe present invention will now be explained in further detail with reference to an exemplary embodiment, with reference to the accompanying drawing, in which

Fig. 1 een zijaanzicht toont van een PTC-weerstand volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding;FIG. 1 shows a side view of a PTC resistor according to an embodiment of the present invention;

Fig. 2 een doorsneeaanzicht toont van de PTC-weerstand van Fig. 1 langs de lijn II-II.FIG. 2 shows a cross-sectional view of the PTC resistor of FIG. 1 along the line 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.FIG. 1 shows a PTC resistor 10 according to an embodiment of the present invention. PTC stands for Positive Temperature Coefficient, which means that the resistance of this electrical element increases with the temperature. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the PTC resistor 10 of FIG. along the line II-II. The PTC resistor 10 of the present invention is particularly suitable for surface mounting (Surface Mount Device, SMD) on a substrate or printed circuit board (PCB, not shown). The PTC resistor 10 can be used for overcurrent, overvoltage and / or over-temperature protection in electronic circuits such as telecommunication line cards, set-top boxes, base stations, SMPS-1 or 1Ö8Ö7 3 power supplies, etc. By applying the present PTC resistor 10 in SMD version, it becomes possible to replace complete hybrid protection circuits, now perpendicular to a PCB, by direct integration of the element 10 on the same 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).The PTC resistor 10 comprises a beam-shaped ceramic section 11 and two connection connections 12, and is also referred to as a ceramic thermistor. The beam-shaped (also referred to as 'beam' shape) ceramic part 11 can be sawn from a large block of ceramic material, such as modified ferroelectric materials. By varying the three dimensions length L, height W and thickness T (see Fig. 2), and by varying the composition of the ceramic material, a wide range of resistance and operating temperatures can be obtained, for protection against different levels of electric current, voltage or temperature. It is also possible to make PTC resistors 10 with varying properties, while maintaining a standard footprint size (length L and thickness 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.On two opposite sides of the beam-shaped ceramic part 11 two connection connections 12 of sheet material are provided which make electrical contact with the beam-shaped ceramic part 11. This can be effected, for example, by metallizing the opposite sides of the ceramic part and solder the connection connections 12 thereon. Preferably, the connection connections 12 have split connection feet 13, with a width b and a gap p, whereby the mechanical stability during processing is increased and the heat flow to the substrate is reduced.

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).In an exemplary embodiment, the length L of the ceramic portion 25 can vary between 5 and 8 mm, and the width T between 2 and 3 mm. The height W can vary between 3 and 5 mm. In an exemplary embodiment, the thickness d of the sheet material of the connection joints 12 is 0.2 mm (+/- 0.05 mm) and the connection feet 13 protrude 1 mm (+/- 0.2 mm) below the ceramic part 11 (distance S in Fig. 1). The width b of the connection feet 13 is 1.5 mm (+/- 0.2 mm) and the space p between two connection feet 13 of a connection connection 12 is 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.The compact design of the PTC resistor 10 offers a maximum height of 6 mm and a minimum footprint towards the substrate. This is made possible by utilizing the opposite sides of the bar-shaped ceramic part 11 for attaching the connection connections 12. The PTC resistor 10 according to the present invention also offers a flat receiving area to the top of the PTC resistor 10, which simplifies processing by automatic element locators. The design of the connection connections 12 makes use of 'reflow' soldering techniques possible.

1 01ö8 071 01-8 07

Claims

A PTC resistor (10) comprising a ceramic part (11) and two connection connections (12), characterized in that the ceramic part (11) is a beam-shaped ceramic part, the two connection connections (12) having electrical contact with two opposite sides of the bar-shaped ceramic part (11).

The PTC resistor according to claim 1, wherein one side of the PTC resistor 10 (10) is flat.

The PTC resistor according to claim 1 or 2, wherein the two opposite sides of the bar-shaped ceramic part (11) are metallized.

The PTC resistor according to claim 1, 2 or 3, wherein the bar-shaped ceramic part (11) is made of a modified ferroelectric material.

5. PTC resistor according to one of the preceding claims, wherein each of the two connection connections (12) comprises at least one connection socket (13) that protrudes beyond the edge of the bar-shaped ceramic part (11).

The PTC resistor according to claim 5, wherein the connection feet (13) protrude substantially 0.2 mm beyond the edge of the beam-shaped ceramic section (11). 25

PTC resistor according to one of the preceding claims, wherein the bar-shaped ceramic part (11) has a length (L) between substantially 5 and 8 mm.

PTC resistor according to one of the preceding claims, wherein the bar-shaped ceramic part (11) has a thickness (T) between substantially 2 and 3 mm. 1n1 BB 07

PTC resistor according to one of the preceding claims, wherein the bar-shaped ceramic part (11) has a height (W) between substantially 3 and 5 mm.

The PTC resistor according to one of the preceding claims, wherein each of the connection connections (12) comprises at least one connection foot (13) with a width (b) of substantially 5 mm.

11. PTC resistor according to one of the preceding claims, wherein at least one of the connection connections (12) comprises two connection feet (13) which are provided with a gap (P) of substantially 2 mm. ***********. -. , '^' - = 3 ·! i 1 i 1 ': if t 1 · ·