DE60305734T2

DE60305734T2 - Verkapseltes elektronisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE60305734T2
Application number: DE60305734T
Authority: DE
Inventors: Ray Whitechurch BURKE; Maurice Riverstown Glanmire O'BRIEN; Brian Douglas AHEARNE; John Passage West KELLY; L. Gordon Riverside BOURNS
Original assignee: Bourns Inc
Current assignee: Bourns Inc
Priority date: 2002-12-11
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2023-01-25
Also published as: AU2003214908A1; EP1573753B1; AU2003214908A8; WO2004053898A3; DE60305734D1; EP1573753A2; ATE328354T1; US20060055500A1; WO2004053898A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Herstellung elektronischer Bauteile. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf eingekapselte oder isolierte Vorrichtungen mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC, Englisch: Positive Temperature Coefficient).
Es ist wohl bekannt, dass sich der Widerstand von vielen leitfähigen Materialien mit der Temperatur verändert. Der Widerstand eines Materials mit positivem Temperaturkoeffizienten ("PTC") vergrößert sich, wenn sich die Temperatur des Materials erhöht. Beispiele derartiger Materialien sind kristalline Polymere, die durch Dispergieren von leitfähigen Füllmaterialien darin elektrisch leitfähig gemacht worden sind. Diese Polymere enthalten allgemein Polyolefine, wie Polyäthylen, Polypropylen und Äthylen/Propylencopolymere. Kohlenscharz (Englisch: Carbon Black) ist ein Beispiel eines leitfähigen Füllmaterials.
Typischerweise umfasst eine Vorrichtung mit einem leitfähigen Polymer PTC eine Schicht eines leitfähigen Polymer PTC Materials, das zwischen oberen und unteren Metallfolienelektroden eingelegt ist. Der Stand der Technik umfasst Vorrichtungen mit einzelnen Schichten und Vorrichtungen mit mehreren Schichten, wobei die letzteren zwei oder mehr leitfähige Polymerschichten umfassen, die durch eine oder mehrere interne Metallfolienelektroden getrennt sind, und die externe Metallfolienelektroden auf der oberen und unteren Oberfläche aufweisen. Beispiele derartiger Vorrichtungen und ihre Verfahren zur Herstellung sind in den folgenden US Patenten offenbart: US 6,429,533 ; US 6,380,839 ; US 6,242,997 ; US 6,236,302 ; US 6,223,423 ; US 6,172,591 ; US 6,124,781 ; US 6,020,808 ; und US 5,802,709 . Die externen Oberflächen der PTC Vorrichtungen könnten mit einer isolierenden Schicht geschützt werden, wie das in US-A-5 884 391, FR-A-2 790 136, FR-A-2 792 764 und US-A-4 912 450 offenbart ist.
Bei Temperaturen unterhalb eines bestimmten Werts, der allgemein als die kritische oder Umschalttemperatur bezeichnet wird, zeigen PTC Materialien des oben genannten Typs einen relativ niedrigen, konstanten Widerstand auf. Wenn sich die Temperatur des PTC Materials jedoch über diesen Punkt erhöht, dann steigt der Widerstand des Materials stark mit der Temperatur an. Wenn die Temperatur des Materials sich unterhalb der kritischen oder Umschalttemperatur abkühlt, dann kehrt der Widerstand auf seinen niedrigen, konstanten Wert zurück.
Dieser Effekt ist bei der Herstellung von elektronischen PTC Vorrichtungen verwendet worden und stellt in elektrischen Schaltkreises, wo sie allgemein in Reihe mit einer Last angeordnet werden, einen Überstromschutz bereit. Unter normalen Betriebsbedingungen ist der Widerstand der Last und der PTC Vorrichtung derart, dass ein relativ kleiner Strom in der PTC Vorrichtung fließt. Unter diesen Bedingungen bleibt die Temperatur der Vorrichtung aufgrund der ohmschen Erwärmung unterhalb der kritischen oder Umschalttemperatur der PTC Vorrichtung. Wenn jedoch die Last kurzgeschlossen wird oder der Schaltkreis einen Leistungs- bzw. Spannungsstoß erfährt, dann erhöht sich der Strom, der durch die PTC Vorrichtung fließt, und die Temperatur der PTC Vorrichtung steigt aufgrund der ohmschen Erwärmung schnell an. Wenn die PTC Vorrichtung ihre kritische Temperatur erreicht, dann wird ein bedeutsamer Anteil der Leistung in der PTC Vorrichtung dissipiert. Typischerweise tritt diese Leistungsdissipation nur während eines Bruchteils einer Sekunde auf, jedoch erhöht die vergrößerte Leistungsdissipation die Temperatur der PTC Vorrichtung auf einen Wert, bei dem der Widerstand der PTC Vorrichtung so groß wird, dass der Strom in dem Schaltkreis auf einen relativ niedrigen Wert begrenzt wird. Dieser begrenzte Stromwert ist ausreichend, um die PTC Vorrichtung auf einer hoher Temperatur/hohem Widerstandsgleichgewichtspunkt zu halten, ist jedoch geeignet entworfen bzw. gewählt, um Schaden an anderen elektrischen Schaltkreiskomponenten zu verhindern. Auf diese Weise führt die PTC Vorrichtung die Funktion einer Sicherung aus, wobei sie den Stromfluss durch die kurzgeschlossene Last auf einen sicheren, relativ niedrigen Wert verringert, wenn die Temperatur der PTC Vorrichtung die die kritische Temperatur erreicht oder überschreitet.
Um es der PTC Vorrichtung zu ermöglichen, unter ihre kritische Temperatur abzukühlen und in ihren normalen Betriebszustand mit niedrigem Widerstand zurückzukehren, ist es erforderlich, die Leistung auszuschalten oder die für den Kurzschluss verantwortliche Fehlerbedingung zu entfernen. Daher können diese PTC Vorrichtungen dieses Typs so betrachtet werden, als ob sie als rücksetzbare Schutzvorrichtungen für elektrische Schaltkreise betrieben werden.
Chu und andere ( US 6,377,467 ) offenbaren eine auf einer Oberfläche montierte PTC Vorrichtung. Der Aufbau der Vorrichtung nach Chu leidet jedoch unter einer Anzahl von Nachteilen einschließlich einer begrenzten effektiven Fläche für das PTC Material und Schwierigkeiten bei der Herstellung, die von der Bereitstellung von elektrischen Verbindungen mit den Laminarelektroden des PTC Materials durch benachbart zu den Elektroden hindurch laufende Leitungszusammenschaltungen herrühren.
McGuire und andere ( US 5,907,272 ) und McGuire ( US 5,884,391 ) offenbaren eine auf einer Oberfläche montierte PTC Vorrichtung, die verlässliche Verbindungen mit den Laminarelektroden bereitstellt. Es ist jedoch nahe gelegt, dass die Herstellungsverfahren in diesen Patenten ineffizient und kostspielig bzw. teuer sein können. Darüber hinaus ist es in bestimmten Umgebungen und Anwendungen erforderlich, die PTC Vorrichtung vor externen Stoffen zu schützen. Die offenbarte Vorrichtung belässt das PTC Material offenliegend für derartige Stoffe. Ein Beispiel einer derartigen Umgebung ist die Verwendung der PTC Vorrichtungen in Batterieleisten. Batterieleisten werden verwendet, um einen Schutzschaltkreis innerhalb eines Batteriegehäuses bereitzustellen, um Schaden an der Batterie zu vermeiden.
Typischerweise umfassen Batterieleisten eine PTC Vorrichtung, die zwei Leitungsdrähte (Streifen) aufweist, die durch Löten oder auf andere Weise an ihren Anschlusseinheiten befestigt sind. Diese Leitungsdrähte werden verwendet, um Geräteanschlüsse vorzusehen. In Anwendungen von Lithiumbatterien können Lithiumsalze oder andere Elektrolyte auf die PTC Vorrichtung auslaufen und das PTC Material beschädigen. Folglich ist es notwendig, die PTC Vorrichtung zu schützen. Eine bekannte Art und Weise zum Bereitstellen von Schutz besteht darin, die PTC Vorrichtung in einem Schutzband einzuwickeln. Jedoch ist dies ein teurer und zeitaufwendiger Vorgang. Darüber hinaus neigen PTC Vorrichtungen zu Beschädigungen aufgrund mechanischer Fehlbehandlung.
Ein anderer Nachteil bestehender PTC Vorrichtungen ist, dass der Kriechabstand zwischen den zwei Anschlusseinheiten effektiv die Dicke des PTC Materials ist. In bestimmten Umgebungen, beispielsweise Batterien, kann dieser Abstand durch Verunreinigungen, wie Schleifsand (Englisch: Swarf) oder Batteriesalze, überbrückt werden, was die PTC Vorrichtung ineffektiv werden lässt.
Folglich besteht eine Notwendigkeit für eine verbesserte PTC Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben.
Zusammenfassung der Erfindung
In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine eingekapselte elektronische Vorrichtung bereit, deren Merkmale im Patentanspruch 1 offenbart sind. Sie umfasst ein Element eines elektronisch aktiven Materials, das zwischen einer ersten Laminarelektrode und einer zweiten Laminarelektrode eingelegt ist. Ein Bereich des Isoliermaterials umschließt die erste Laminarelektrode, die zweite Laminarelektrode und das Element aus aktivem Material. Eine erste Anschlusseinheit ist zur Erleichterung einer externen elektrischen Verbindung mit der ersten Laminarelektrode vorgesehen und eine zweite Anschlusseinheit ist zur Erleichterung einer externen elektrischen Verbindung mit der zweiten Laminarelektrode vorgesehen. Die erste Anschlusseinheit und die erste Laminarelektrode sind durch eine erste Leitungszusammenschaltung bzw. leitfähige Verbindung, die durch den Bereich des Isoliermaterials hindurchläuft, verbunden. Eine zweite Leitungszusammenschaltung bzw. leitfähige Verbindung, die durch den Bereich des Isoliermaterials hindurchläuft, verbindet die zweite Anschlusseinheit und die zweite Laminarelektrode elektrisch miteinander. Mindestens eine der Zusammenschaltungen umfasst einen galvanischen Metallüberzug auf.
Durch Einkapseln des aktiven Materials und der Laminarelektroden innerhalb eines Bereichs aus Isoliermaterial wird das aktive Material vor externen Stoffen geschützt. Die Verwendung eines galvanischen Metallüberzugs zum Bereitstellen der Zusammenschaltungen zwischen der Elektrode und den Anschlusseinheiten erleichtert die Herstellung der Vorrichtungen unter Verwendung von standardmäßigen PCB Verarbeitungstechniken. In geeigneter Weise sind die erste Leitungszusammenschaltung und die zweite Leitungszusammenschaltung beide mit einem galvanischen Metallüberzug versehen.
Die elektronische Vorrichtung kann eine mit einer Leitung versehene Vorrichtung sein, die einen an ihrer ersten Anschlusseinheit befestigten ersten Anschlussdraht, und einen an ihrer zweiten Anschlusseinheit befestigten zweiten Anschlussdraht aufweist. Eine dritte Anschlusseinheit kann auf derselben Seite der Vorrichtung als die erste Anschlusseinheit bereitgestellt sein und elektrisch mit der zweiten Anschlusseinheit durch eine zwischen gegenüberliegenden Seiten der Vorrichtungen durch den Bereich des Isoliermaterials hindurch ausgebildete, erste elektrische Verbindung verbunden sein. Die erste elektrische Verbindung kann ein galvanischer beschichteten Durchlochweg sein.
Der Bereich des Isoliermaterials kann eine erste Schicht aus Isoliermaterial, die die erste Laminarelektrode und die erste Anschlusseinheit trennt, und/oder eine zweite Schicht aus Isoliermaterial, die die zweite Laminarelektrode von der zweiten Anschlusseinheit trennt, umfassen. Der Bereich des Isoliermaterials kann ein gedrucktes Leiterplattenmaterial mit einer darin vorgegebenen Öffnung, in der das Element aus aktivem Material aufgenommen wird, aufweisen. In geeigneter Weise ist das aktive Material ein Material mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, optional ein Polymermaterial.
Ferner wird eine eingekapselte PTC Vorrichtung bereitgestellt, die ein Element bzw. Segment aus Isoliermaterial mit einer darin vorgegebenen Öffnung umfasst. Ein Element aus PTC Material wird innerhalb der vorgegebenen Öffnung aufgenommen. Eine erste Oberfläche des PTC Elements ist durch eine erste Laminarelektrode überzogen und eine zweite Oberfläche des PTC Elements ist durch eine zweite Laminarelektrode überzogen. Die erste Elektrode ist im wesentlichen durch eine erste Schicht aus Isoliermaterial überzogen und die zweite Elektrode ist im wesentlichen von einer zweiten Schicht aus Isoliermaterial überzogen. Eine erste Anschlusseinheit zum Bereitstellen einer externen elektrischen Verbindung mit der ersten Elektrode ist auf der Oberseite der ersten Isolationsschicht bereitgestellt und eine zweite Anschlusseinheit ist auf der zweiten Isolationsschicht zum Vorsehen einer externen elektrischen Verbindung mit der zweiten Elektrode bereitgestellt. Die erste Anschlusseinheit ist mit der ersten Elektrode durch eine erste Leitungszusammenschaltung, die durch die erste Isolationsschicht hindurchläuft, verbunden und die zweite Anschlusseinheit ist mit der zweiten Elektrode durch eine zweite Leitungszusammenschaltung, die durch die zweite Isolationsschicht hindurchläuft, verbunden.
Die erzielte eingekapselte Vorrichtung weist eine Struktur auf, die das PTC Material vor externen Stoffen schützt und die unter Verwendung von Herstellungsverfahren für bedruckte Leiterplatten mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann. Die erste und zweite Schicht des Isoliermaterials können als Harzschichten bereitgestellt werden. In geeigneter Weise umfasst das Element bzw. Segment des Isoliermaterials Leiterplattenmaterial. Optional ist das Leiterplattenmaterial eine Laminatstruktur aus Glas oder Aramidfasern, die mit einem Harzmaterial verbunden sind. Alternativ können die erste und zweite Isolationsschicht das Element aus Isoliermaterial bereitstellen.
Die eingekapselte PTC Vorrichtung kann eine mit einem Draht versehene Vorrichtung sein, die Anschlussdrähte aufweist, die an der ersten und zweiten Anschlusseinheit befestigt sind. Darüber hinaus ist die eingekapselte Vorrichtung, wenn sie mit Anschlussdrähten versehen ist, besonders für eine Batterieleiste geeignet.
Eine dritte Anschlusseinheit kann vorgesehen werden, die mit der zweiten Anschlusseinheit über die durch das isolierende Element hindurch laufende, erste Leitungszusammenschaltung elektrisch verbunden ist. Anschlussdrähte können an der ersten und dritten Anschlusseinheit befestigt sein, um eine eingekapselte PTC Vorrichtung mit verringerter Höhe zu erzielen. Dies ist zur Verwendung als eine Batterieleiste besonders geeignet. Die erste, durch das Isolierelement hindurchlaufende Leitungszusammenschaltung kann ein galvanisch beschichteter Durchlochweg sein.
Zusätzlich kann eine vierte Anschlusseinheit bereitgestellt sein, die mit der ersten Anschlusseinheit über eine zweite, durch das Isolierelement hindurchlaufenden Leitungszusammenschaltung elektrisch verbunden ist. Die zweite, durch das Isolierelement hindurchlaufende Leitungszusammenschaltung kann einen galvanisch überzogenen Durchlochweg umfassen. Die erste, zweite, dritte und vierte Anschlusseinheit können geeignet angeordnet werden, um eine symmetrische Vorrichtung bereitzustellen. Die Anschlusseinheiten der Vorrichtungen können mit einem galvanischen Metallüberzug versehen sein. Optional ist der galvanische Metallüberzug eine Kombination aus Kupfer, Nickel und/oder Gold. Darüber hinaus kann die galvanische Beschichtung drei getrennte galvanische Metallbeschichtungen aus Kupfer, Nickel und Gold umfassen.
Ein Verfahren zum Herstellung einer elektrischen Vorrichtung, deren Merkmale in Anspruch 13 offenbart sind, wird bereitgestellt. Das Verfahren umfasst den Schritt des Bereitstellens eines Elements eines elektrisch aktiven Materials, das eine erste Metallschicht als eine erste Laminarelektrode und eine zweite Metallschicht als eine zweite Laminarelektrode aufweist. Die erste Laminarelektrode, die zweite Laminarelektrode und das Element des elektrisch aktiven Materials sind mit einem Bereich aus Isoliermaterial umschlossen. Eine erste Anschlusseinheit zur Erleichterung einer externen elektrischen Verbindung mit der ersten Laminarelektrode und eine zweite Anschlusseinheit zur Erleichterung einer externen elektrischen Verbindung mit der zweiten Laminarelektrode werden bereitgestellt. Eine erste Öffnung wird durch den Bereich des Isoliermaterials hindurch erzeugt und darin wird ein leitfähiger Pfad bereitgestellt, um die erste Anschlusseinheit und die erste Laminarelektrode elektrisch zu verbinden. In ähnlicher Weise werden eine zweite Öffnung durch den Bereich des Isoliermaterials erzeugt und ein Leitungspfad bzw. leitfähiger Pfad wird darin bereitgestellt, um die zweite Anschlusseinheit und die zweite Laminarelektrode elektrisch zu verbinden.
Der Schritt des Umschließens der ersten Laminarelektrode, der zweiten Laminarelektrode und des Elements des elektronisch aktiven Materials mit einem Bereich isolierenden Materials kann den Schritt des Anordnens des Elements des aktiven Materials in einer in einem gedruckten Leiterplattenmaterial vorgegebenen Öffnung umfassen. Leitungsdrähte können an der ersten Anschlusseinheit und an der zweiten Anschlusseinheit befestigt werden.
Das Verfahren kann den zusätzlichen Schritt des Bereitstellens einer dritten Anschlusseinheit auf der gleichen Seite der Vorrichtung wie die erste Anschlusseinheit und das elektrisch Verbinden der dritten Anschlusseinheit mit der zweiten Anschlusseinheit unter Verwendung einer ersten elektrischen Verbindung, die zwischen gegenüberliegenden Seiten der Vorrichtung durch den Bereich des Isoliermaterials hindurch ausgebildet ist, umfassen. Der Schritt des elektrisch Verbindens der dritten Anschlusseinheit mit der zweiten Anschlusseinheit kann durch Ausbilden eines galvanischen Metallüberzugs ausgeführt werden. Anschlussdrähte können mit der ersten Anschlusseinheit und der dritten Anschlusseinheit befestigt werden.
Das Verfahren kann die folgenden zusätzlichen Schritte umfassen: Bereitstellen einer vierten Anschlusseinheit, die auf der gleichen Seite der Vorrichtung wie die zweite Anschlusseinheit angeordnet ist, und elektrisch Verbinden der vierten Anschlusseinheit mit der ersten Anschlusseinheit unter Verwendung einer zweiten elektrischen Verbindung, die zwischen gegenüberliegenden Seiten der Vorrichtung durch den Bereich des Isoliermaterials hindurch ausgebildet ist.
Der Schritt des elektrischen Verbindens der vierten Anschlusseinheit mit der ersten Anschlusseinheit kann durch Ausbilden eines galvanischen Metallüberzugs implementiert werden. Der Schritt des Umschließens der ersten Laminarelektrode, der zweiten Laminarelektrode und des Elements bzw. Segments des elektronisch aktiven Materials mit einem Bereich aus Isoliermaterial kann den Schritt des Abdeckens der ersten Laminarelektrode mit einer ersten Schicht aus Isoliermaterial und/oder den Schritt des Abdeckens der zweiten Laminarelektrode mit einer zweiten Schicht aus Isoliermaterial umfassen.
Das aktive Material kann ein Material mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, optional ein Polymermaterial sein.
Das Verfahren zum Herstellen einer eingekapselten PTC Vorrichtung, wie in Patentanspruch 13 definiert, kann umfassen die Schritte des Umschließens des Umfangs eines Elements aus PTC Material mit einem Element bzw. Segment aus Isolationsmaterial, Versehen des Elements aus PTC Material mit einer ersten Laminarelektrode, die eine erste Hauptoberfläche des PTC Materials im wesentlichen abdeckt, Versehen des Elements des PTC Materials mit einer zweiten Laminarelektrode, die eine zweite Hauptoberfläche des PTC Elements im wesentlichen abdeckt, Ausbilden einer ersten Schicht aus Isolationsmaterial, das die erste Elektrode im wesentlichen abdeckt, Ausbilden einer zweiten Schicht aus Isolationsmaterial, das die zweite Elektrode im wesentlichen abdeckt, Bereitstellen einer ersten Anschlusseinheit zur Erleichterung einer externen elektrischen Verbindung mit der ersten Laminarelektrode, Bereitstellen einer zweiten Anschlusseinheit zur Erleichterung einer externen elektrischen Verbindung mit der zweiten Elektrode, Ausbilden einer elektrischen Verbindung zwischen der ersten Anschlusseinheit und der ersten Elektrode durch die erste Isolationsschicht und Ausbildung einer elektrischen Verbindung zwischen der zweiten Anschlusseinheit und der zweiten Elektrode durch die zweite Isolationsschicht.
Das Element des Isolationsmaterials kann ein Leiterplattenmaterial umfassen, optional eine Laminatstruktur aus Glas oder Aramidfasern, die mit einem Harzmaterial verbunden sind. Die erste und zweite Schicht des Isoliermaterials können als Harzschichten bereitgestellt werden.
Der Schritt des Umschließens des Umfangs eines Elements des PTC Materials mit einem Element bzw. Segment aus Isolationsmaterial kann unter Benutzung der ersten und zweiten Isolationsschicht ausgeführt werden. Das Verfahren kann den Schritt des Befestigens von Leitungsdrähten an der ersten und zweiten Anschlusseinheit enthalten. Eine dritte Anschlusseinheit kann elektrisch verbunden mit der zweiten Anschlusseinheit bereitgestellt werden durch das Ausbilden einer ersten Leitungszusammenschaltung, die durch das isolierende Segment hindurchläuft. Anschlussdrähte können an der ersten und dritten Anschlusseinheit befestigt werden. Ein Vorgang zum Erzeugen eines galvanischen Metallüberzugs kann zum Ausbilden der ersten Leitungszusammenschaltung, die durch das isolierende Segment hindurchläuft, verwendet werden.
Das Verfahren kann das Bereitstellen einer vierten Anschlusseinheit und das elektrische Verbinden derselben mit der ersten Anschlusseinheit enthalten durch Ausbilden einer zweiten Leitungszusammenschaltung, die durch das isolierende Segment hindurchläuft. Ein Vorgang zum Erzeugen eines galvanischen Metallüberzugs kann zum Bereitstellen der zweiten, durch das isolierende Segment hindurchlaufenden Leitungszusammenführung verwendet werden.
Das Verfahren kann die erste, zweite, dritte und vierte Anschlusseinheit zum Erzielen einer symmetrischen Vorrichtung anordnen. Die Anschlusseinheiten können galvanisch beschichtet werden unter Verwendung eines Verfahrens zur Herstellung eines galvanischen Metallüberzugs.
Das Verfahren nach Anspruch 13 kann umfassen die Schritte des Bereitstellens einer ersten Matrix, die eine Vielzahl von Vorrichtungen umfasst, wobei jede Vorrichtung in der ersten Matrix mindestens ein Element des elektronischen aktiven Materials, das zwischen zwei Laminarelektroden eingelegt ist, umfassen, wobei eine Anschlusseinheit für jede der zwei Elektroden auf beiden Seiten der ersten Matrix bereitgestellt ist;
Ablagern eines leitfähigen Befestigungsmaterials auf den Anschlusseinheiten auf der oberen Oberfläche der Matrix; und,
Anordnen einer zweiten Matrix, die eine Vielzahl von Vorrichtungen umfasst, wobei jede Vorrichtung in der zweiten Matrix mindestens ein Element aus zwischen zwei Laminarelektroden eingelegtem, elektronisch aktivem Material umfasst, wobei eine Anschlusseinheit für jede der zwei Elektroden auf mindestens der Unterseite der Matrix bereitgestellt ist, so dass die Anordnung der Anschlusseinheiten auf der oberen Oberfläche der ersten Matrix sich mit der Anordnung der Anschlusseinheiten auf der unteren Oberfläche der zweiten Matrix ausrichtet, was zu einer kombinierten Matrix von parallel ausgerichteten Vorrichtungen führt.
Die Verwendung dieses Verfahrens erleichtert die gleichzeitige Herstellung einer bedeutsamen Anzahl von parallel ausgerichteten Vorrichtungen, die andernfalls einzeln hergestellt werden müssten. Das Verfahren kann ferner den Schritt des Vereinzelns bzw. Singularisierens von parallel ausgerichteten Vorrichtungen aus der kombinierten Matrix umfassen. Das elektronisch aktive Material kann ein PTC Material sein, optional ein polymerisches PTC Material.
Eine Matrix von Vorrichtungen kann bereitgestellt werden, wobei jede Vorrichtung umfasst: eine erste Laminarelektrode, eine zweite Laminarelektrode, ein Element bzw. Segment von zwischen der ersten Laminarelektrode und der zweiten Laminarelektrode eingelegten elektronisch aktivem Material, eine erste Anschlusseinheit zum Erleichtern einer Verbindung mit der ersten Laminarelektrode, eine zweite Anschlusseinheit zum Erleichtern einer Verbindung mit der zweiten Laminarelektrode, eine erste Schicht aus Isolationsmaterial, die die erste Anschlusseinheit von der ersten Laminarelektrode trennt, und eine zweite Schicht von Isolationsmaterial, die die zweite Anschlusseinheit von der zweiten Laminarelektrode trennt, wobei benachbarte bzw. nebeneinander liegende Elemente des elektronisch aktiven Materials durch einen Bereich aus isolierendem Material voneinander getrennt sind.
Der Bereich aus isolierendem Material kann ein Abschnitt aus PCB Material sein mit Öffnungen oder Vertiefungen, die darin zum Aufnehmen der Elemente aus elektronisch aktivem Material ausgebildet sind. Alternativ umfasst der Bereich aus isolierendem Bereich die erste Schicht aus isolierendem Material und die zweite Schicht aus isolierendem Material. Die Leitungszusammenschaltungen zwischen der zweiten Anschlusseinheit und der zweiten Elektrode kann in geeigneter Weise durch mindestens einen durch die zweite Schicht aus isolierendem Material hindurch laufenden, galvanisch beschichteten Blindweg bereitgestellt werden. Jede Vorrichtung in der Matrix kann eine dritte Anschlusseinheit aufweisen, die auf der gleichen Oberfläche der Matrix angeordnet ist wie die erste Anschlusseinheit und die elektrisch mit der zweiten Anschlusseinheit verbunden ist durch eine erste elektrische Verbindung, die zwischen gegenüberliegenden Oberflächen der Matrix durch den Bereich aus Isolationsmaterial über einen galvanisch beschichten Durchloch-Weg ausgebildet wird. Die einzelnen Vorrichtungen der Matrix können als oberflächenmontierbare Vorrichtungen ausgebildet sein, wobei die erste und dritte Anschlusseinheit SMT Verbindungen bereitstellen. Eine vierte Anschlusseinheit für jede Vorrichtung kann auf der gleichen Oberfläche der Matrix angeordnet werden wie die zweite Anschlusseinheit und elektrisch mit der ersten Anschlusseinheit verbunden werden durch eine zweite elektrische Verbindung, die zwischen gegenüberliegenden Oberflächen der Vorrichtung durch den Bereich aus isolierendem Material hindurch durch einen galvanisch beschichteten Durchloch-Weg ausgebildet ist. Das aktive Material in der Matrix kann ein Material mit positivem Temperaturkoeffizienten sein, optional ein polymerisches Material, oder es kann ein dielektrisches Material, ein Material mit elektrischem Widerstand, ein magnetisches Material oder ein Halbleitermaterial sein. Ein gemeinsam genutzter Bereich aus Metall kann die Anschlusseinheiten von benachbarten Vorrichtungen in der Matrix bereitstellen.
Ein Bauteil kann von der Matrix vereinzelt (Englisch: singularized) werden. Das Bauteil kann als eine SPI Komponente ausgebildet werden, in der die erste und zweite Anschlusseinheit von jeder Vorrichtung entlang einer Kante der Vorrichtung ausgerichtet sind. Die erste Anschlusseinheit in der Bauteilvorrichtung kann mit einer darunter liegenden dritten Anschlusseinheit mittels einer ersten galvanisierten Durchlochverbindung durch den Bereich aus isolierendem Material hindurch verbunden werden. Die zweite Anschlusseinheit in der Bauteilvorrichtung kann mit einer darunter liegenden vierten Anschlusseinheit mittels einer zweiten galvanisierten Durchlochverbindung, die durch den Bereich aus isolierendem Material hindurch läuft, verbunden werden. Alternativ kann das Bauteil als ein DIP Bauteil konfiguriert werden. Das Bauteil kann eine mit einer Leitung versehene Vorrichtung mit einem geeigneten Anschlussdraht sein, die an den ersten und zweiten Anschlusseinheiten befestigt ist. Das Bauteil kann zwei oder mehrere Vorrichtungen enthalten. Eine oder mehrere der Vorrichtungen in dem Bauteil kann eine PTC Vorrichtung sein, optional vom Typ eines leitfähigen Polymers. Das Bauteil kann dazu ausgebildet sein, eine oder mehrere Schaltkreisschutzvorrichtungen oder Bauteile eines darauf montierten anderen Typs, wie beispielsweise einem Thyristor, einen Metalloxydvaristor und/oder eine Gasentladungsröhre aufweisen.
Die oben genannten Vorteile der vorliegenden Erfindung, ebenso wie andere, werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung leichter verstanden und gewertschätzt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht eines PTC Elements, das ein Segment eines zwischen zwei Metallschichten laminierten PTC Materials umfasst und das in dem Aufbau einer PTC Vorrichtung nach der Erfindung verwendet wird;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines einzelnen Abschnitts auf einer Leiterplatine bzw. einer Platte, das eine darin ausgebildete Öffnung zum Aufnehmen des Elements aus PTC Material aus der 1 aufweist, wobei der einzelne Abschnitt zum Zweck der Veranschaulichung der Schritte in dem Verfahren zum Herstellen einer PTC Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung gezeigt wird;
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Platine bzw. Platte, die eine Vielzahl von einzelnen Abschnitten von dem in 2 gezeigten Typ mit einem PTC Element des in 1 gezeigten Typs umfasst;
4 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung, die den Abschnitt der Platine bzw. Platte der 2 umfasst, genommen entlang der Linie X-X der 2, in der das PTC Element der 1 angeordnet worden ist;
5 ist eine Querschnittsansicht der Anordnung der 4, die einen Schritt in dem Vorgang nach der Erfindung veranschaulicht;
6 ist eine Querschnittsansicht der Anordnung der 5, die einen weiteren Schritt in dem Vorgang nach der Erfindung veranschaulicht;
7 ist eine Querschnittsansicht der Anordnung der 6, die einen weiteren Schritt in dem Vorgang nach der Erfindung veranschaulicht;
8 ist eine Querschnittsansicht der Anordnung der 7, die einen weiteren Schritt in dem Vorgang nach der Erfindung veranschaulicht;
9 ist eine Querschnittsansicht der Anordnung der 8, die einen weiteren Schritt in dem Vorgang nach der Erfindung veranschaulicht;
10 ist eine Querschnittsansicht der Anordnung der 9, ausgebildet zur Verwendung als eine mit einem Anschlussdraht versehene/als Leiste ausgebildete Vorrichtung;
11 ist eine Querschnittsansicht der Anordnung der 6, die einen Schritt in dem Vorgang nach der Erfindung zur Herstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
12 ist eine Querschnittsansicht der Anordnung der 11, die einen weiteren Schritt in dem Vorgang nach der Erfindung veranschaulicht;
13 ist eine Querschnittsansicht der Anordnung der 12, die einen weiteren Schritt in dem Vorgang nach der Erfindung veranschaulicht;
14 ist eine Querschnittsansicht der Anordnung der 13, die einen weiteren Schritt in dem Vorgang der nach Erfindung veranschaulicht;
15 ist eine Querschnittsansicht der Anordnung der 14, ausgebildet zur Verwendung als eine mit einem Anschlussdraht versehene/als Streifen ausgebildete Vorrichtung;
16 ist eine Querschnittsansicht der Anordnung der 11, die einen ersten Schritt in einem alternativen Verfahren zur 12 zeigt;
17 ist eine Querschnittsansicht einer symmetrischen Ausführungsform der Vorrichtung;
18 ist eine Aufsicht einer Matrix von Vorrichtungen des in 17 gezeigten Typs;
19 ist eine Aufsicht einer einzelnen Vorrichtung, die aus der Matrix der 18 vereinzelt bzw. singularisiert ist;
20 ist eine Aufsicht einer Ausführungsform der Erfindung, die vier einzelne Vorrichtungen, die aus der Matrix der 18 als ein einzelnes Bauteil vereinzelt worden sind,
21 ist eine Aufsicht einer SIP Ausführungsform der Erfindung, die vier einzelne Vorrichtungen umfasst;
22 ist eine Endansicht der SIP Ausführungsform der 21 mit einem befestigten Anschlussdrahtrahmen;
23 ist eine Aufsicht einer zweiten SIP Ausführungsform der Erfindung, die vier einzelne Vorrichtungen umfasst;
24 ist eine Aufsicht einer dritten SIP Ausführungsform der Erfindung, die eine einzelne Vorrichtungen umfasst;
25 ist eine schematische Darstellung eines Leitungsschutzschaltkreises, der zur Implementierung durch Vorrichtungen nach der Erfindung geeignet ist;
26 ist eine Aufsicht einer Implementierung des schematischen Schaltkreises der 25 nach der Erfindung;
27 ist eine Seitenansicht einer Matrix von in 18 gezeigten Vorrichtungen;
28 ist eine Seitenansicht der Matrix der 27, die einen weiteren Schritt in dem Vorgang nach der Erfindung veranschaulicht;
29 ist eine Seitenansicht der Matrix der 28, die einen weiteren Schritt in einem Vorgang nach der Erfindung veranschaulicht; und
30 ist eine Seitenansicht einer vereinzelten Vorrichtung, die aus der Matrix der 29 ausgebildet worden ist.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Mit Bezugnahme nun auf die Zeichnungen veranschaulicht 1 ein laminiertes Segment bzw. einen. laminierten Bereich 10, der eine Schicht 16 aus elektronisch aktivem Material (beispielsweise einem leitfähigen Polymer PTC Material) umfasst, die zwischen einer ersten oder unteren Metallschicht 12 und einer zweiten oder oberen Metallschicht 14 eingelegt ist, die als ein anfänglicher Schritt in dem Vorgang der Herstellung einer elektronischen Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden können. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist der Ausdruck elektronisch aktives Material dazu gedacht, ein Material zu bezeichnen, das in einem Schaltkreis eine aktive Rolle ausführen kann. Beispiele von derartigen Materialien würden, wie elektrische, widerstandsgebende, magnetische (beispielsweise Ferrite) und Halbleitermaterialien, mit einschließen, jedoch sind nicht gedacht als darauf beschränkt zu sein. Die erste und zweite Metallschicht 12, 14 wirken als laminare Elektroden für das eingelegte aktive Material 16. Das Segment 10 kann aus einem größeren laminierten Bogen vereinzelt bzw. singularisiert werden. Die Erfindung wird nun in größerer Ausführlichkeit in einer Ausführungsform beschrieben, in der die elektronische Vorrichtung eine Schaltkreisschutzvorrichtung ist und in der das Material ein leitfähiges Polymer PTC Material ist.
Das leitfähige PTC Material kann aus jedem beliebigen geeigneten PTC Material hergestellt sein, einschließlich beispielsweise geeigneten leitfähigen Polymerzusammensetzungen. Ein Beispiel einer geeigneten leitfähigen Polymerzusammensetzung wäre Polyäthylen mit hoher Dichte (HDPE, Englisch: High Density Polyethylene), in das eine Menge von Kohlenschwarz (Englisch: Carbon Black) eingemischt ist, was zu den gewünschten elektrischen Betriebsmerkmalen führt. Ein Beispiel einer derartigen Mischung ist in WO 97/06660 offenbart, deren Offenbarung durch Verweis hiermit eingeschlossen wird.
Die Metallschichten können jede geeignete Metallfolie umfassen, wobei Kupfer bevorzugt ist, obwohl andere Metalle, wie Nickel und Aluminium und eine Anzahl von Legierungen ebenfalls akzeptabel sind. In einer spezifischen bevorzugten Ausführungsform wird eine Kupferfolie verwendet, die eine innere Oberfläche aufweist, die mit einer mikro-strukturierten Oberfläche (einer mit Knötchen versehenen Oberfläche, Englisch: "Nodularized" Surface) ausgebildet ist. Die mit Knötchen versehene Oberfläche wird mit einer sehr dünnen Passivierungsschicht aus Nickel galvanisch beschichtet, was das mikrostrukturierte Oberflächenprofil schützt für verbesserte Haftung bzw. Adhäsion mit einer leitfähigen Polymerschicht, die zwischen den Folienschichten eingelegt ist.
Ein laminierter Bogen, von dem eine Vielzahl von individuellen PTC Segmenten 10 vereinzelt bzw. singularisiert werden können, kann durch ein beliebiges von mehreren geeigneten Verfahren, die im Stand der Technik wohl bekannt sind, hergestellt werden, wie dies durch die oben genannte Veröffentlichung WO 97/0660 beispielhaft dargestellt ist. Geeignete Verfahren zum Vereinzeln sind im Stand der Technik wohl bekannt und umfassen Routenplanung (Englisch: Routing), Guillotinieren (Englisch: Guillotining), in Würfel zerteilen (Englisch: Dicing), Ausstanzen, Laserschneiden und Ritzen (Englisch: Scoring).
Ein Segment 18 einer Baugruppe bzw. Platte 17 (Englisch: Board) wird mit einer darin gebildeten Öffnung 19 bereitgestellt, wie in 2 veranschaulicht. Die Öffnung 19 ist geeignet dimensioniert, um das PTC Element der 1 aufzunehmen. Das Bauteil kann aus jedem geeigneten Isolationsmaterial hergestellt sein, ist jedoch vorzugsweise ein Bauteil vom Typ, der bei der Herstellung von bedruckten Leiterplatinen verwendet wird. Ein Beispiel eines derartigen Bauteils ist ein Laminat, das Schichten aus Glas oder anderen Fasern umfasst, die mit einem geeigneten Kunststoffmaterial, beispielsweise Epoxyharz, imprägniert sind. Ein geeignetes, glasgefülltes Epoxyharzmaterial ist im Stand der Technik allgemein als ein FR4 Bauteil bzw. eine FR4 Platte beschrieben.
In der Praxis kann das Bauteil 17, wie in 3 gezeigt, geeignet dimensioniert und angeordnet werden, um die gleichzeitige Herstellung einer Matrix, die eine Vielzahl von Vorrichtungen umfasst, zu erleichtern. Die gestrichelten Linien in 3 dienen lediglich dazu, die einzelnen Abschnitte 18 des in 2 gezeigten Bauteils 17 zu identifizieren. Eine Vielzahl von Öffnungen 19 sind in dem Bauteil bereitgestellt, wobei jede Öffnung in ihrer Größe gewählt bzw. dimensioniert ist, dass sie ein entsprechendes Segment aus PTC Material 10 aufnimmt, wodurch es ermöglicht wird, eine Vielzahl von PTC Vorrichtungen gleichzeitig in einer Matrix herzustellen.
Beispielsweise kann ein 18 × 24 Inch (46 × 61 cm) Bauteil bzw. Brett verwendet werden, um eine Matrix von ungefähr 15.000 PTC Schaltkreisschutzvorrichtungen herzustellen. Es wird gewertschätzt, dass die Fähigkeit zum Herstellen einer derartig großen Anzahl von Vorrichtungen gleichzeitig unter Verwendung herkömmlicher Verfahren, die aus der Niedrigpreisindustrie der bedruckten elektrischen Schaltkreise verfügbar sind, zu Bauteilen mit sehr niedrigen Einheitskosten führt. Die Herstellung der Vorrichtung in einer Matrixform erleichtert auch die Herstellung von einzelnen Schutzbauteilen, die zwei oder mehrere PTC Vorrichtungen umfassen. Die Öffnungen in dem Bauteil bzw. in der Platte können durch jede geeignete Technik erzeugt werden, einschließlich beispielsweise Routenplanung (Englisch: Routing), Ausstanzen und Lochen. Zum Erleichtern der Erklärung werden die verbleibenden Schritte des Verfahrens mit Verweis auf einen Plattenabschnitt bzw. Abschnitt 18 des Bauteils 17 mit einer einzelnen Öffnung 19, die zum Aufnehmen eines entsprechenden laminierten Segments 10 ausgebildet ist, beschrieben. Jedoch wird gewertschätzt, dass die nachfolgenden Verfahrensschritte dazu gedacht sind, auf einem Bauteil mit einer Vielzahl von Öffnungen ausgeführt zu werden, und dass der einzelne Plattenabschnitt 18 nur zum Erleichtern der Erklärung gezeigt wird.
Das Verfahren beginnt, wie in 4 gezeigt, mit dem Positionieren des laminierten Segments 10 innerhalb der in dem Abschnitt des Bauteils 17 der 2 festgelegten Öffnung. Wie in 1 veranschaulicht, kann das Segment 10 Metallschichten 12, 14, die auf gegenüberliegenden Seiten des PTC Materials 16 befestigt sind, aufweisen. Als eine Alternative zum Beginnen mit einem PTC Material mit einer laminaren Struktur aus PTC Material und Metallfolien kann ein Segment eines PTC Materials (ohne Folien) innerhalb der in dem Bauteil festgelegten Öffnung 19 positioniert werden und es können Metallfolien auf der Oberseite und der Unterseite des Bauteils als Teil des Herstellungsverfahrens positioniert werden. Dieses Verfahren zum Anbringen laminarer Elektroden auf dem PTC Material kann kosteneffizienter sein und effizienter als das Anbringen der Laminarelektroden als Teil eines Extrusionsverfahrens beim Herstellen eines Bogens aus PTC Material. Um Verkürzungen, die aus den nachfolgenden Schritten in dem Verfahren herrühren, zu verhindern, können die auf der Ober- und Unterseite positionierten Metallfolien geätzt werden, um ein geeignetes Elektrodenmuster bereitzustellen.
Um sicherzustellen, dass einzelne Segmente 10 mit Leichtigkeit innerhalb der in dem Plattenabschnitt 18 bestimmten Öffnungen 19 positioniert werden können, sind die Öffnungen so dimensioniert, dass sie ein wenig größer als die entsprechenden laminierten Segmente 10 sind. Beispielsweise wenn das Segment in seiner Größe etwa 14 mm lang und 4 mm breit ist, könnte die Öffnung so dimensioniert werden, dass um das Segment herum ein Abstand von etwa 20 Mikrometern gebildet wird, wenn dieses in der Öffnung positioniert wird.
Es ist vorgesehen, dass die Dicke der Segmente 10 im Wesentlichen die gleiche ist, wie die Dicke des Bauteils bzw. der Platte. Jedoch ist eine exakte Anpassung nicht wesentlich und geeignete Dicken können nach der Dienlichkeit ausgewählt werden. Eine typische Dicke für eine bedruckte Leiterplatte (PCB, Englisch: Printed Circuit Board) wäre 300 Mikrometer, wohingegen eine typische Dicke für das laminierte Segment im Bereich von 260 Mikrometer bis 280 Mikrometer ist.
Obwohl die Segmente innerhalb der Öffnungen unter Verwendung einer manuellen Technik positioniert werden können, d.h. Positionieren von Hand, gibt es eine Anzahl von Techniken, die für die Massenproduktion geeigneter sind, beispielsweise Maschinen zum Aufnehmen und Abstellen oder Rütteltische.
Um das PTC Element 10 innerhalb der Öffnung 19 des Plattenabschnitts 18 zu halten, wird eine erste Schicht eines Isolationsmaterials 20 bereitgestellt, um die erste Schicht 12 aus Metall und die unterseitige Oberfläche des Plattenabschnitts 18 abzudecken, wie in 5 gezeigt. In ähnlicher Weise wird eine zweite Schicht 22 aus Isolationsmaterial gebildet, um die zweite Schicht 14 aus Metall und die gegenüberliegende (oberseitige) Oberfläche des Plattenabschnitts 18 abzudecken. Die erste und zweite Schicht aus Isolationsmaterial 20, 22 wirken mit dem Plattenabschnitt 18 zusammen, so dass das PTC Segment effektiv eingekapselt wird. In der Praxis kann die Platte vor dem Positionieren der PTC Elemente innerhalb der Öffnungen auf der ersten Schicht des Isolationsmaterials positioniert werden.
Beispielhafte Isolationsmaterialien würden Kunststoff (beispielsweise Epoxyharz) mit einschließen. Fasern (beispielsweise Glas) können in dem Isolationsmaterial mit eingeschlossen werden, um mechanische Stärke bereitzustellen.
Obwohl die oben genannten Verfahrensschritte mit Verweis auf die Verwendung mit einer Platte, die eine Vielzahl von vorgeformten Öffnungen zum Aufnehmen von Elementen aus aktivem Material aufweist, beschrieben worden ist, können alternative Verfahren eingesetzt werden, um das PTC Segment effektiv einzukapseln. Darüber hinaus sind Konfigurationen möglich, in denen das PTC Segment selbst die Öffnung festlegt und zum Ausbilden der Öffnung, in der es effektiv eingekapselt wird, verwendet wird. In einem beispielhaften alternativen Verfahren wird eine erste Schicht aus isolierendem, beispielsweise vorimprägnierten Material auf einer Oberfläche angeordnet. In vorteilhafter Weise kann die erste Schicht des Isolationsmaterials mit einer Metallschicht [beispielsweise unter Verwendung von mit Kunstharz beschichtetem Kupfer (RCC, Englisch: Resin Coated Copper) Material] werden, deren Vorteil aus der unten stehenden Beschreibung gewertschätzt werden wird. Einzelne PTC Segmente, die eine zwischen zwei Metallelektroden eingelegte Schicht aus PTC Material umfassen, können dann auf der Oberseite der Schicht aus Isolationsmaterial positioniert werden, beispielsweise unter Verwendung einer Maschine zum Aufnehmen und Anordnen bzw. Platzieren oder anderen geeigneten Techniken. Eine zweite Schicht aus Isolationsmaterial (vorteilhafterweise RCC Material) kann dann auf der Oberseite der ersten Schicht aus Isolationsmaterial und den PTC Segmenten aufgelegt werden. Die daraus resultierende Struktur kann in einer Laminierpresse oder einen ähnlichen Vorrichtung positioniert werden. Die Hitze und Drucke der Laminierpresse werden bewirken, dass sich die erste und zweite Isolationsschicht verbindet und die PTC Segmente effektiv einkapseln, was zu einem strukturellen Äquivalent zu dem in 5 gezeigten führt, in dem das PTC Segment von einer oberen Isolationsschicht 22 und einer unteren Isolationsschicht 20 eingekapselt und von einem Bereich äquivalent zu dem Plattenabschnittsmaterial 18 eingeschlossen ist, das jedoch effektiv durch eine Kombination aus der ersten und zweiten Isolationsschicht 20, 22 gebildet wird. Es wird gewertschätzt werden, dass die Dicke der Schichten des in dieser alternativen Technik verwendeten Isolationsmaterials dicker sein müsste als in den in Bezug auf die 1 bis 3 veranschaulichten alternativen Techniken. Es können auch andere Verfahren eingesetzt werden, einschließlich dem Anordnen der PTC Vorrichtungen auf einer Oberfläche und dem Dispergieren oder Aufsprühen von Isolationsmaterial oder dem Schmelzformen von Isolationsmaterial um die PTC Vorrichtungen herum, um eine Matrix aus eingekapselten PTC Elementen bereitzustellen. Darüber hinaus kann das Verfahren zum Bereitstellen einer Matrix von Vorrichtungen mit einem Bereich von Isolationsmaterial um jede Vorrichtung herum unter Verwendung einer Kombination von Techniken ausgeführt werden und der Bereich des Isolationsmaterials kann das Ergebnis von mehreren verschiedenen Schritten des Aufbringens von Isolationsmaterial sein und es ist nicht beabsichtigt, dass diese auf die hierin beschriebenen spezifischen Verfahren beschränkt sind.
Um zu den Hauptverfahren zurückzukehren und mit Verweis auf 6 wird eine dritte Schicht 24 aus Metall auf der ersten Schicht 20 aus Isolationsmaterial bereitgestellt, beispielsweise durch Auflegen einer Metallfolie oben auf das Isolationsmaterial. In ähnlicher Weise wird eine vierte Schicht 26 aus Metall auf der zweiten Schicht 22 aus Isolationsmaterial bereitgestellt, beispielsweise durch Anordnen einer Metallfolie unterhalb der zweiten Isolationsschicht 20. Dies führt zu der in 6 gezeigten Struktur. Geeignete Metalle für die Metallschichten umfassen Kupfer, Nickel, Aluminium und eine Anzahl von Legierungen aus diesen. Die dritte und vierte Metallschicht 24, 26 werden letztlich erste und zweite Anschlusseinheiten zum Erleichtern der elektrischen Verbindungen mit der PTC Vorrichtung bilden. Als eine Alternative können die Metallschichten unter Verwendung eines galvanischen Beschichtungsverfahrens oder anderer Ablagerungsverfahren bereitgestellt werden.
In vorteilhafter Weise können die Schritte des Aufbringens einer Schicht aus Isolationsmaterial und des Bereitstellens einer Metallschicht unter Verwendung von mit Harz kaschiertem Metallmaterial, beispielsweise RCC, in einem einzelnen Schritt kombiniert werden. Die Verwendung von RCC ermöglicht, dass das Metall und die Isolationsschichten gleichzeitig aufgebracht werden können. Ein geeignetes RCC Material wäre ein 1080 Glasgewebe, das mit ungefähr 62 Harzanteil imprägniert ist und das mit einer Dicke von Kupfer von etwa 18 Mikrometern kaschiert ist. Die Klebkraft der Isolationsschichten auf der ersten und zweiten Metallschicht 12, 14 und auf der dritten und vierten Metallschicht 24, 26 kann durch herkömmliche PCB Techniken erzielt werden, einschließlich der Verwendung einer Laminierpresse in einer Mehrschicht PCB Technik, die dem Fachmann im Stand der Technik wohl bekannt ist. Es wird angenommen, dass ein Vorteil der Verwendung einer Laminierpresse darin besteht, dass die während des Laminiervorgangs entwickelte Hitze bewirkt, dass sich das PTC Material ausdehnt, so wie es das während eines Kurzschlussfehlers tun würde. Wenn die Vorrichtung nach dem Laminieren abkühlt, wird das sich zusammenziehende bzw. kontrahierende PTC Material ein Durchbiegen des Isolationsmaterials in einer kontrollierten Weise bewirken. Es wird angenommen, dass dieses Selbstauslösen (Englisch: Self-Tripping) des PTC Materials während des Laminierungsvorgangs die endgültige Leistungsfähigkeit der Vorrichtung verbessert. Es wird gewertschätzt, dass die oben beschriebene Reihenfolge nicht wesentlich ist und dass alternative Reihenfolgen verwendet werden können. Beispielsweise kann das Verfahren beginnen mit einem Bogen aus RCC Material, auf dem die Platte mit darin ausgebildeten Öffnungen positioniert werden kann. Die PTC Elemente können dann in die Öffnungen angeordnet werden und dann kann die Platte mit einem weiteren Bogen aus RCC Material abgedeckt werden.
Die Struktur der daraus resultierenden Vorrichtung nach dem Laminieren, so wie sie in 6 gezeigt ist, stellt effektiv ein vollständig eingekapseltes PTC Element bereit, das vollständig innerhalb von Isolationsmaterial eingeschlossen ist. Darüber hinaus stellen die erste und zweite Schicht aus Isolationsmaterial 20, 22, die in Kombination mit dem Plattenabschnitt 18 wirken, eine das PTC Segment umringende Isolationsbarriere bereit.
Um eine Vorrichtung zu erzielen, die als ein PTC Gerät wirkt, ist es erforderlich, elektrische Verbindungen mit den Laminarelektroden (erste und zweite Metallschichten) 12, 14 des PTC Elements durch die Isolationsbarriere 18, 20,22 hindurch bereitzustellen. Darüber hinaus ist es erforderlich, elektrische Zusammenschaltungen zwischen der ersten und dritten Metallschicht 12, 24 durch die erste Isolationsschicht 20 und zwischen der zweiten und vierten Metallschicht 14, 26 durch die zweite Isolationsschicht 22 hindurch bereitzustellen.
Bevor eine elektrische Verbindung zwischen der ersten und der dritten Metallschicht 12, 24 begründet werden kann, ist eine Öffnung von der unteren Oberfläche des Bogens (dritte Metallschicht 24) hindurch bis zu der Oberfläche der ersten Metallschicht 12 erforderlich. Geeignete Verfahren zum Ausbilden einer solchen Öffnung umfassen Laserbohren und Ätzen.
Eine besonders geeignete Ätztechnik ist ein Ätzverfahren in zwei Schritten, bei dem der erste Schritt ein dem Fachmann im Stand der Technik wohl bekannter, herkömmlicher Fotolack- und Ätzvorgang ist, der selektiv Metall von der dritten Metallschicht 24 in Flächen 30 entfernt, wo eine elektrische Zwischenverbindung erforderlich ist, wobei das Ergebnis dabei in 7 veranschaulicht ist. Ein zweiter Schritt in dem Verfahren verwendet ein chemisches Ätzen, das geeignet ausgewählt wird, um selektiv Isolationsmaterial, jedoch nicht Metall, zu ätzen. In diesem zweiten Ätzvorgang wirkt die dritte Metallschicht als eine Maske, um das Entfernen des Isolationsmaterials in anderen Bereichen als der in dem ersten Ätzschritt gebildeten Öffnung 30 zu verhindern. Der zweite Ätzschritt erweitert die Öffnung 30 durch die erste Isolationsschicht 20. Der Ätzvorgang stoppt, wenn er die darunter liegende erste Metallschicht 12 erreicht. So wird, wie in 8 veranschaulicht, ein erster Pfad oder "Mikroweg" 30 geöffnet durch Ätzen durch die dritte Metallschicht 24 und die erste Schicht aus Isolationsmaterial 20 hindurch bis zu der ersten Metallschicht 12. Der Mikroweg kann als ein Mikro-Blindweg betrachtet werden, weil er nicht von der oberen Oberfläche zu der unteren Oberfläche der Vorrichtung hindurch läuft.
In ähnlicher Weise kann, wie in 7 und 8 gezeigt, ein Ätzvorgang in zwei Schritten verwendet werden zum Ausbilden eines zweiten Wegs oder Mikrowegs 32 in der oberseitigen Oberfläche der Vorrichtung, durch in einem ersten Ätzschritt die vierte Metallschicht 26 und in einem zweiten Schritt durch die zweite Isolationsschicht 22 zu der darunter liegenden, durch die zweite Metallschicht 14 bereitgestellten Laminarelektrode.
Wenn einmal die Mikrowege 30, 32 ausgebildet worden sind, können elektrische Leitungszusammenschaltungen durch diese hindurch ausgebildet werden, indem leitfähiges Material innerhalb der Mikrowege eingebracht wird. Ein Verfahren zum Bereitstellen der Leitungszwischenverbindungen ist galvanisches Beschichten. Die elektrischen Verbindungen können auch durch Einfügen eines leitfähigen Materials, beispielsweise leitfähige Epoxy- oder Lötpaste, in die Mikrowege 30, 32 gebildet werden. Unter Verwendung eines geeigneten galvanischen Beschichtungsschritts, wie in 9 gezeigt, kann eine untere galvanische Beschichtungsschicht 42 und eine obere Beschichtungsschicht 44 auf den beabsichtigten Bereichen der Oberfläche des Bogens abgelagert werden, einschließlich des Aufbaus entlang der Wände der Mikrowege 30, 32. In der Praxis kann der Beschichtungsvorgang eine Anzahl von einzelnen Verarbeitungsschritten kombinieren, beispielsweise kann zuerst eine (nicht gezeigte) Ätzblockschicht abgelagert werden (beispielsweise durch Bedrucken) in Bereichen, wo die Metallbeschichtung nicht gewünscht ist. Ein stromloser Beschichtungsvorgang kann dann verwendet werden, um eine dünne (Keim) Beschichtungsschicht (nicht gezeigt) bereitzustellen in Flächen, die nicht von der Ätzfotolackschicht abgedeckt sind. Die Dicke dieser Keimschicht aus Metallbeschichtung kann unter Verwendung eines nachfolgenden elektrolytischen Beschichtungsvorgangs vergrößert werden. Typischerweise wird das Ätzfotolackmaterial dann entfernt. So wird, wie in 9 gezeigt, eine erste elektrische Zwischenverbindung 46 zwischen der ersten Metallschicht 12 und der dritten Metallschicht 24 bereitgestellt, und eine zweite elektrische Zwischenverbindung 48 wird zwischen der zweiten Metallschicht 14 und der vierten Metallschicht 26 bereitgestellt.
Der stromlose Beschichtungsvorgang kann ein kupferbasiertes, stromloses Beschichtungssystem sein. Wenn Kupferbeschichtung verwendet wird, können jedoch weitere Beschichtungsschritte in vorteilhafter Weise eingesetzt werden, um das Kupfer zu passivieren und so die Migration zu verhindern oder zu minimalisieren. Insbesondere kann ein stromloser Nickelbeschichtungsvorgang verwendet werden, um das Kupfer zu passivieren. In einem stromlosen Nickelbeschichtungsvorgang wird Nickel nur eine Beschichtung auf den bloßliegenden Flächen des Kupfer ausbilden. Zum Ausbilden einer zum Löten und für andere Vorgänge geeigneten, endgültigen Abflussoberfläche kann ein abschließender stromloser Beschichtungsvorgang verwendet werden, um eine Goldbeschichtung auf den bloßliegenden Flächen des beschichteten Nickels bereitzustellen.
Die daraus resultierende Struktur stellt eine PTC Vorrichtung bereit, in der das PTC Material 16 durch den umringenden Plattenabschnitt 18 in Kombination mit der ersten und zweiten Schicht von Isolationsmaterial 20, 22, die die Laminarelektroden 12, 14 des Segments 10 abdecken, isolieren. Elektrische Verbindungen zu der resultierenden Vorrichtung stehen zur Verfügung durch die oberen und unteren Anschlusseinheiten 42, 44 (die beschichteten dritten und vierten Metallschichten), die mit den darunter liegenden Laminarelektroden 12, 14 durch die innerhalb der Mikrowege 30, 32 ausgebildeten ersten und zweiten Zwischenverbindungen 46, 48 elektrisch verbunden werden, wie oben beschrieben.
Wenn die Vorrichtung effektiv durch das Isolationsmaterial geschützt ist, ist beim Verpacken der einzelnen Vorrichtungen weniger Sorgfalt erforderlich, was zu niedrigeren Verpackungs- und Verarbeitungskosten führt.
Um die Verwendung der Vorrichtung in bestimmten elektronischen Anwendungen zu erleichtern, können erste und zweite Anschlussdrähte 50, 52 an der Vorrichtung befestigt werden, wie in 10 gezeigt. Diese Anschlussdrähte können gelötet oder anderweitig befestigt werden, und zwar direkt auf den beschichteten oberen und unteren Anschlusseinheiten 42, 44. In einer Batterieleisten-Anwendung umfassen diese Anschlussdrähte typischerweise flexible Metallleisten, die beispielsweise aus hochreinem Nickel mit etwa 0,127 mm Dicke hergestellt werden.
In bestimmten Anwendungen, wo eine begrenzte Raumhöhe vorliegt, ist die Höhe der Bauteile ein kritischer Faktor. In dem Fall der Batterieleisten-Anwendung, wo beabsichtigt ist, dass die PTC Vorrichtung innerhalb des Gehäuses der Batterie untergebracht ist, ist jede Verringerung der Höhe wünschenswert, weil die Batterie dazu neigt, einen bedeutsamen Raumanteil innerhalb moderner elektronischer Vorrichtungen, beispielsweise mobiler Telefone, einzunehmen und jede Verringerung dieses Raums wichtig ist, um die Gesamtgröße der elektronischen Vorrichtung zu verringern.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Gerät mit einer verringerten Höhe bereitgestellt, wie das in 15 veranschaulicht ist. Diese Verringerung der Höhe wird durch das Anordnen von zwei Anschlusseinheiten 64, 66 und zwei Geräteanschlussdrähten 70, 72 auf der gleichen Seite der Vorrichtung erreicht.
Zum Positionieren der Anschlussdrähte 70, 72 auf der gleichen Seite der Vorrichtung ist es notwendig, eine elektrische Verbindung 60 zwischen den gegenüber liegenden Seiten der PTC Vorrichtung bereitzustellen. Die Bereitstellung dieser elektrischen Verbindung wird nun mit Verweis auf 11, die direkt mit der Struktur der 6 korrespondiert, beschrieben. Dabei wird eine zusätzliche Öffnung 56 (durch den Lochweg) bereitgestellt, welcher Lochweg von der oberen Oberfläche der laminierten Plattenstruktur hindurch bis zu der unteren Oberfläche der laminierten Plattenstruktur hindurch verläuft, ohne das PTC Material 16 zu berühren, d.h. durch die vierte Metallschicht 26, die zweite Isolationsschicht 22, den Plattenabschnitt 18, die erste Isolationsschicht 20 und die dritte Metallschicht 24. Diese Öffnung 56 kann unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Verfahrens einschließlich Ätzen, Bohren, Laserbohren und Stanzen ausgebildet werden.
Wenn die Öffnung 56 einmal ausgebildet ist, kann eine elektrische Verbindung 60 durch diese Öffnung 56 hindurch zwischen der dritten Metallschicht 24 und der vierten Metallschicht 26 ausgebildet werden, wie in 14 gezeigt. Weil die Öffnung 56 nicht durch das PTC Segment 16 hindurch läuft, ist die elektrische Verbindung 60 effektiv von dem PTC Segment isoliert.
Die elektrische Verbindung 60 kann zur gleichen Zeit bereitgestellt werden wie das Bereitstellen der ersten elektrischen Zwischenverbindung 46 zwischen der ersten und dritten Metallschicht sowie der zweiten elektrischen Zwischenverbindung 48 zwischen der zweiten und vierten Metallschicht, oder in einem getrennten bzw. separaten Vorgang.
So kann die elektrische Verbindung 60 beispielsweise durch den gleichen, oben beschriebenen Prozess oder einen separaten Beschichtungsprozess bereitgestellt werden, oder durch Einfügen von Lötpaste oder einem anderen leitfähigen Material innerhalb der Öffnung 56.
Um Verbindungen mit der Bodenoberfläche der resultierenden Vorrichtung zu erleichtern, kann Metall selektiv von der dritten Metallschicht (beispielsweise durch Ätzen) entfernt werden, um zwei getrennte Anschlusseinheiten 64, 66, die durch einen Bereich 62, wo Metall entfernt worden ist, bereitzustellen, wie in 14 gezeigt. Dieses selektive Entfernen von Metall kann nach der Bereitstellung der elektrischen Verbindung zwischen der dritten und vierten Schicht oder in weiter vorteilhafter Weise vor dem Beschichtungsprozess ausgeführt werden, wie das in 12, 13 und 14 veranschaulicht ist. In Bezug auf 12 kann ein Ätzprozess in zwei Schritten wie oben in Bezug auf 7 und 8 beschrieben, eingesetzt werden, um Metall selektiv von der dritten Metallschicht und dem Isolationsmaterial in den Flächen 30, wo eine elektrische Zwischenverbindung erforderlich ist, selektiv zu entfernen, um so einen ersten Pfad oder "Mikroweg" 30 zu öffnen. In ähnlicher Weise kann ein Ätzprozess mit zwei Schritten eingesetzt werden, um einen zweiten Pfad oder Mikroweg 32 in der oberen Oberfläche der Vorrichtung auszubilden, in einem ersten Ätzschritt durch die vierte Metallschicht 26 und in einem zweiten Schritt durch die zweite Isolationsschicht 22 zu der zweiten Metallschicht 14.
Wenn die Öffnungen 30, 32 für die Mikrowege einmal ausgebildet worden sind, kann ein Bereich aus Metall selektiv von der dritten Metallschicht entfernt werden (beispielsweise durch Ätzen), um zwei getrennte Bereiche 58, 59 für Anschlusseinheiten bereitzustellen, die durch einen Bereich 62, wo Metall entfernt worden ist, getrennt sind, wie in 13 gezeigt. Wie oben beschrieben kann ein Beschichtungsprozess verwendet werden, um elektrische Verbindungen durch die Mikrowege und eine Schutzbeschichtung auf den resultierenden Anschlusseinheiten 64, 66 bereitzustellen. Darüber hinaus kann ein Beschichtungsprozess ohne Strom verwendet werden, um eine dünne (Keim) Beschichtungsschicht auf Flächen auszubilden, die nicht durch eine vorher aufgebrachte Ätzfotolackschicht abgedeckt sind. Die Dicke der metallischen Beschichtung kann dann unter Benutzung eines elektrolytischen Besichtungsprozesses vergrößert werden. Herkömmlicherweise können die vorher aufgebrachten Ätzfotolackmaterialien dann entfernt werden.
Ein alternatives Verfahren zum Ausbilden der elektrischen Verbindungen zu dem oben mit Verweis auf die 12 und 13 beschriebenen Verfahren, die in vorteilhafter Weise einen Ätzschritt weniger verwenden, verwendet, beginnend mit der Struktur der 11, einen Ätzprozess zum Bereitstellen einer Öffnung 30 durch selektives Entfernen von Metall aus der dritten Metallschicht 24 in Flächen 30, wo eine elektrische Zwischenverbindung erforderlich ist. In dem selben Ätzprozess wird ein Bereich von Metall selektiv von der dritten Metallschicht 24 entfernt, um zwei getrennte Bereiche zur nachfolgenden Verwendung als durch einen Bereich 62, wo Metall entfernt worden ist, getrennte Anschlusseinheiten 58, 59 zu definieren. In ähnlicher Weise, wie das in 16 gezeigt ist, kann ein Ätzprozess verwendet werden, um eine Öffnung bereitzustellen, indem Metall von der vierten Metallschicht 26 in Bereichen 32, wo eine elektrische Zwischenverbindung erforderlich ist selektiv entfernt wird. Weitere Schritte werden verwendet, um die Öffnungen/Blindwege 30, 32 durch die Isolationsschichten 20, 22 zu den darunter liegenden Laminarelektroden 12, 14 auszuweiten. Um jedoch sicherzustellen, dass das Isolationsmaterial nicht von den Bereichen, die die Bereiche der Anschlusseinheiten trennen, entfernt wird, wird ein Laserbohr- oder ähnlicher Prozess eingesetzt anstelle des vorher beschriebenen chemischen Ätzens, um die Mikrowege durch die darunter liegenden Laminarelektroden 12, 14 auszudehnen. Dies führt zu der gleichen Struktur wie in 13 veranschaulicht, wobei im vergleich zu dem vorher beschriebenen Verfahren bei der Ausbildung der Anschlusseinheiten 64, 66 effektiv ein Ätzprozess weniger verwendet wird und die anfängliche Öffnung der Mikrowege 30, 32 wird gleichzeitig ausgeführt.
Wie oben beschrieben können Beschichtungs- oder andere Verfahren verwendet werden, um elektrische Verbindungen durch die Mikrowege bereitzustellen (im Endeffekt um beschichtete Mikrowege auszubilden), um Verbindungen durch die Öffnung 56 von der oberen Oberfläche zu der unteren Oberfläche bereitzustellen, und um eine schützende, leitfähige Beschichtung auf den Anschlusseinheiten bereitzustellen.
Die resultierende Struktur umfasst, wie in 14 gezeigt, eine PTC Vorrichtung, in der die Anschlüsse 64, 66, die elektrische Verbindungen zu der Vorrichtung bieten, auf der unteren Oberfläche der Vorrichtung bereitzustellen. Auf diese Weise kann die Vorrichtung direkt in oberflächenmontierten Anwendungen eingesetzt werden. Darüber hinaus kann die Vorrichtung verwendet werden, um eine mit Anschlussdrähten versehene PTC Vorrichtung bereitzustellen, wie in 15 gezeigt, bei der die Anschlussdrähte 70, 72 an den Anschlusseinheiten 64, 66 auf der gleichen Seite der Vorrichtung befestigt sind, wodurch eine Höheneinsparung äquivalent zu der Dicke eines Anschlussdrahts, wenn dieser an der Vorrichtung befestigt ist, bereitzustellen. Dies ist insbesondere vorteilhaft in Anwendungen für Batterieleisten. Die Anschlussdrähte können beispielsweise durch Löten oder leitfähigen Klebstoff befestigt werden.
Die in 14 veranschaulichte Vorrichtung ist nichtsymmetrisch in dem Sinn, dass die Vorrichtung nur aufrecht stehend auf einer Platte positioniert werden kann (wenn sie als eine SMT Vorrichtung verwendet wird), oder die zwei Anschlussdrähte können nur auf einer Seite befestigt sein. Eine weitere Ausführungsform, wie in 17 veranschaulicht, stellt eine symmetrische Vorrichtung bereit. Um eine symmetrische Vorrichtung bereitzustellen, ist eine zweite elektrische Verbindung 80 zwischen der oberen und unteren Oberfläche der Vorrichtung erforderlich. In der gezeigten beispielhaften symmetrischen Vorrichtung wird eine zweite Öffnung oder Durchloch von der vierten Metallschicht 26 hindurch bis zur dritten Metallschicht 24 durch die erste Isolationsschicht 20, den Plattenbereich 18 und die zweite Isolationsschicht 22 hindurch ausgebildet. Dieser zweite Weg kann in der gleichen Weise ausgebildet werden, wie der vorher vorgeschriebene Weg 56 der 11, wobei tatsächlich derselbe Prozess verwendet werden kann. Wenn der Weg einmal erzeugt worden ist, kann durch die Öffnung des Weges zwischen der oberen und unteren Oberfläche der Vorrichtung eine elektrische Verbindung ausgebildet werden, beispielsweise unter Verwendung des vorher beschriebenen Beschichtungsvorgangs, um einen beschichteten Durchlochweg 80 herzustellen.
Um eine symmetrische Vorrichtung herzustellen, wird die unterseitige Schicht, wie vorher beschrieben, in zwei Anschlusseinheiten 64, 66 unterteilt und in ähnlicher Weise wird die oberseitige Schicht der Vorrichtung (die beschichtete vierte Metallschicht) in zwei Anschlusseinheiten 74, 76 unterteilt, beispielsweise mittels eines herkömmlichen Fotolacks und Ätztechnik unter Verwendung der vorher beschriebenen Verfahren mit Bezug auf die Unterteilung der bodenseitigen Schicht, um zwei Anschlusseinheiten zu bilden.
Dies resultiert in einer Struktur, wie in 17 gezeigt, in der vier Anschlusseinheiten 64, 66, 74, 76 zur Verbindung mit der PTC Vorrichtung bereitgestellt sind. Weil gepaarte bzw. paarweise angeordnete Anschlusseinheiten 64, 74; 66, 76 auf gegenüber liegenden Oberflächen der Vorrichtung bereitgestellt sind, stellt die resultierende Struktur eine eingekapselte, symmetrische PTC Vorrichtung bereit. Insbesondere bildet eine erste Anschlusseinheit 64 eine elektrische Verbindung mit der ersten Laminarelektrode 12 der PTC Vorrichtung über die erste beschichtete Zwischenverbindung 46 durch die dritte Metallschicht 24 und die erste Isolationsschicht 20. Eine zweite Anschlusseinheit 76 bildet eine elektrische Verbindung mit der zweiten Laminarelektrode 14 der PTC Vorrichtung über die zweite beschichtete Verbindung 48 durch die vierte Metallschicht 26 und die zweite Isolationsschicht 22. Die dritte Anschlusseinheit 66 ist mit der zweiten Anschlusseinheit 76 durch eine beschichtete Zwischenverbindung (Durchloch-Weg) 60 durch die erste Isolationsschicht 20, den Plattenbereich 18 und die zweite Isolationsschicht 22 hindurch verbunden. Die vierte Anschlusseinheit 74 ist mit der ersten Anschlusseinheit 64 durch die beschichtete Zwischenverbindung 80, die durch die erste Isolationsschicht 20, den Platinenbereich 18 und die zweite Isolationsschicht 22 hindurch läuft, verbunden. Die erste und dritte Anschlusseinheit 64, 66 sind voneinander durch einen Bereich 62, in dem die dritte Metallschicht 24 selektiv entfernt worden ist, getrennt. In ähnlicher Weise sind die zweite und vierte Anschlusseinheit 74, 76 voneinander durch einen Bereich 78, in dem die vierte Metallschicht 26 durch einen Ätzprozess selektiv entfernt worden ist, voneinander getrennt. In vorteilhafter Weise kann der Ätzschritt auch eingesetzt werden, um Vorrichtungsmarkierungen auszubilden, indem geeignete Muster in Bereichen auf der oberen und/oder unteren Metallschicht herausgeätzt werden, die funktionell nicht erforderlich sind.
Wie oben erläutert ist es beabsichtigt, dass eine Vielzahl von Vorrichtungen in einer einzelnen Matrix 90 aufgebaut werden, wie in 18 gezeigt. In der Praxis wird die Matrix eine signifikant größere Anzahl von Vorrichtungen umfassen. Es ist manchmal wünschenswert, dass elektrische Verbindungen zu der Seite der Vorrichtungen zur Verfügung stehen. Die Matrix 90 der PTC Vorrichtungen 92 erleichtert diese Möglichkeit, weil die Vorrichtungen 92 entlang der durch die beschichteten Öffnungen 60, 80 (wie in gestricheltem Umriss gezeigt) Linien vereinzelt werden können, was so zu der in 19 gezeigten Struktur führt, in der elektrische Verbindungen direkt hergestellt werden können mit den resultierenden beschichteten Kanälen 84, 82, die den effektiv unterteilten beschichteten Öffnungen 60, 80, die auf den gegenüber liegenden Enden der Vorrichtung angeordnet sind, entsprechen.
Die Ausführungsform der 19 kann dazu angepasst werden, eine mehrfach PTC Vorrichtung bereitzustellen, wie das in 20 veranschaulicht ist. Diese Multi-PTC Vorrichtung präsentiert eine Vielzahl von PTC Vorrichtungen von dem in 14 veranschaulichten Typ, die in einer Matrix unter Verwendung des oben beschriebenen Prozesses hergestellt werden. Während des Vereinzelungs- bzw. Singularisierungsvorgangs wird eine Gruppe der PTC Vorrichtungen als eine Anordnung 100 vereinzelt. Die gezeigte beispielhafte Anordnung 100 umfasst vier einzelne PTC Vorrichtungen, obwohl die genaue Anzahl der Vorrichtung in Abhängigkeit von den Umständen geändert werden kann. Jede der einzelnen PTC Vorrichtungen in der Anordnung weist auf gegenüber liegenden Seiten der Vorrichtung 100 Paare von Anschlusseinheiten 94a, 94b; 95a, 95b; 96a, 96b; 97a, 97b in der Form von beschichteten Kanälen auf, zu denen elektrische Verbindungen hergestellt werden können. Es wird gewertschätzt, dass die dritte und vierte Metallschicht geätzt werden oder anderweitig während der Herstellung verarbeitet werden müssen, um aneinander angrenzende PTC Vorrichtungen in der Anordnung voneinander zu isolieren. Die Anordnung kann leicht strukturiert oder konfiguriert werden, um für einen nachwirkenden Einsatz von Maschinen zum Aufgreifen und Platzieren einer Struktur eines integrierten Schaltkreises zu ähneln,. Abgesehen vom angemessenen Dimensionieren der Anordnung und dem Positionieren der beschichteten Kanäle, um angemessene Größen für integrierte Schaltkreise und Verbindungen darzustellen, können in dem Herstellungsprozess zusätzliche Merkmale enthalten sein. Beispielsweise kann eine Nut in den oberen Mittelpunkt der Anordnung bereitgestellt werden, um die Position der Oberseite der Vorrichtung zu identifizieren. In ähnlicher Weise kann ein kleiner Punkt 92 in der oberen linken Ecke der Anordnung ausgebildet werden, um die obere linke Ecke der resultierenden Vorrichtung zu kennzeichnen. Diese zusätzlichen Merkmale können unter Verwendung von herkömmlichen PCB Techniken, einschließlich Ätzen, als integralen Schritten innerhalb der Herstellung der Matrix wie oben beschrieben bereitgestellt werden, bevor die Vereinzelung ausgeführt wird.
Die resultierende Vorrichtung vom Typ eines integrierten Schaltkreises (Englisch: IC Type Device) kann zur Verwendung in einem Doppelreihengehäuse (DIP, Englisch: Dual In-Line Package) durch geeignetes Anbringen eines Gehäuses für einen Anschlussdraht leicht abgeändert werden.
Obwohl die DIP Verpackungen bzw. Gehäuse sehr populär bzw. weit verbreitet sind, sind in Umständen, wo Platinenplatz ein Hauptmerkmal sind, Einzel-Inline-Gehäuse (SIP, Englisch: Single In-Line Packages) bevorzugt. Die vorliegende Erfindung kann zur Verwendung als ein SIP Gehäuse leicht angepasst werden durch Bereitstellen von paarweise vorgesehenen Anschlusseinheiten zum Verbinden von jeder PTC Vorrichtung entlang einer Seite der Anordnung anstelle auf gegenüber liegenden Seiten der Vorrichtung. Eine beispielhafte Anordnung für ein SIP Gehäuse ist in 9 gezeigt, wo die Anschlusseinheiten zum Bereitstellen der Verbindungen auf gegenüber liegenden Seiten der Vorrichtung angeordnet sind, bereitgestellt ist. Die gestrichelten Umrisse stellen die Anschlusseinheiten 110a, 110b, 110c, 110d auf der Unterseite der Vorrichtung dar. In dieser beispielhaften Struktur sind die Metallschichten, die die Anschlusseinheiten bereitstellen, in geeigneter Weise geätzt oder anderweitig verarbeitet worden, um die gezeigten Anschlusskonfigurationen herzustellen. Tatsächlich werden für jede von jeder Vorrichtung paarweise bereitgestellte Anschlusseinheiten entlang einer einzelnen Kante der Vorrichtung der Anordnung bereitgestellt. Die paarweise bereitgestellten Anschlusseinheiten 110a, 114a; 110b, 114b; 110c, 114c; 110d, 114d für jede Vorrichtung befinden sich auf gegenüber liegenden Oberflächen. Unter Verwendung eines geeigneten Anschlussdrahtgehäuses kann ein Anschlussdraht 120 bereitgestellt werden, der eine Verbindung mit beiden Seiten bereitstellt, wie in 22 gezeigt, wodurch die Anforderung zum Bereitstellen von elektrischen Zwischenverbindungen von der oberen Oberfläche der Vorrichtung hindurch bis zu der bodenseitigen Oberfläche der Vorrichtung überflüssig wird. Die zweiten Anschlusseinheiten 114a, 114b, 114c, 114d von jedem Paar der Anschlusseinheiten für die Vorrichtung sind jeweils mit Spuren 115a, 115b, 115c, 115d mit dem Bereich 112a, 112b, 112c, 112d in der oberseitigen Metallschicht verbunden, wo die Mikro-Blindwege verwendet worden sind, um eine Verbindung mit der darunter liegenden Laminarelektrode jeder Vorrichtung bereitzustellen. Es wird gewertschätzt, dass diese Spuren mit dem gleichen Ätzprozess ausgebildet werden können, wie diejenigen, die die Anschlusseinheiten ausbilden.
Obwohl dieses beispielhafte SIP Gehäuse geeignet ist zur Verwendung mit einem Anschlussdrahtgehäuse, das sowohl mit der oberen als auch der unteren Oberfläche einer Vorrichtung befestigt wird, ist es nicht zur Verwendung in Situationen geeignet, wo die Anschlussdrähte des Anschlussdrahtgehäuses an einer einzelnen Oberfläche der Vorrichtung befestigt sind. In diesen Situationen ist es notwendig, eine Verbindung zwischen den Anschlusseinheiten auf gegenüber liegenden Oberflächen der Vorrichtung bereitzustellen, so wie das mit Verweis auf die Verwendung der beschichteten Durchlöcher 60 der 14 zum Bereitstellen eines SMT Bauteils beschrieben worden war. Eine beispielhafte Konstruktion bzw. ein beispielhafter Aufbau ist das in 23 gezeigte elektronische Schutzbauteil, das eine Vierfach-PTC Vorrichtung 150 aufweist mit Anschlusseinheiten 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158 zur Verbindung mit einem einzelseitigen Anschlussdrahtgehäuses, das entlang eines Rands der Vorrichtung ausgerichtet ist. Beschichtete Durchlochwege 160, 161, 162, 163 (entlang der die Vorrichtungen vereinzelt sind) stellen die Verbindungen zwischen der oberen und unteren Oberfläche bereit und die zugehörigen Pfade 164, 165, 166, 167 stellen Verbindungen zwischen den oberen Rändern der Vorrichtung dar, so wie das vorher mit Verweis auf 21 beschrieben worden ist.
Ein Nachteil der Ausführungsform der 23 ist, dass Pfade zum Ausbilden einer Verbindung zwischen den beiden Seiten der Vorrichtung erforderlich sind. Wie in 24 gezeigt stellt eine Verbesserte Ausführungsform die Anschlusseinheiten entlang der gleichen Kante der Vorrichtung ohne die Notwendigkeit für Pfade bereit. Insbesondere weist die Vorrichtung zwei Anschlusseinheiten 170, 171 auf, wobei jede Anschlusseinheit mit einer Laminarelektrode einer PTC Vorrichtung, die innerhalb der Vorrichtung eingekapselt ist, verbunden ist. Die zwei Anschlusseinheiten 170, 171 sind entlang des gleichen Rands der Vorrichtung angeordnet. Beschichtete Durchlochverbindungen 172, 173 (die vor der Vereinzelung auf einer oben beschriebenen Matrixstruktur ausgebildet sind) stellen Verbindungen zwischen der oberseitigen und unterseitigen Oberfläche der Anschlusseinheit bereit. Wie vorher beschrieben, laufen die Durchlochverbindungen 172, 173 durch einen Bereich von Isolationsmaterial hindurch und kommen nicht mit dem eingebetteten PTC Material 175 (mittels der gestrichelten Umrisslinie in 24 zur Veranschaulichung gezeigt) in Kontakt. Eine der Anschlusseinheiten 170 ist mit einer Laminarelektrode mittels eines Mikro-Blindwegs 177 (wie vorhergehend beschrieben) auf der oberseitigen Oberfläche der Vorrichtung verbunden, wohingegen die andere Anschlusseinheit 171 mit der verbleibenden Laminarelektrode mittels eines Mikro-Blindwegs 179 (der ebenfalls mit gestricheltem Umriss gezeichnet ist) auf der unterseitigen Oberfläche der Vorrichtung verbunden ist. Das daraus resultierende Bauteil ist eine SIP Vorrichtung, die zur Verwendung als ein SMT Bauteil, bei dem die Anschlusseinheiten als SMT Verbindungen funktionieren, geeignet ist. Alternativ kann das Bauteil durch Befestigen eines Anschlussdrahtgehäuses als eine mit Anschlussdrähten versehene Vorrichtung eingesetzt werden. In jedem Fall ist das Bauteil nicht beschränkt auf einzelne Vorrichtungen und es wird gewertschätzt, dass eine SIP Vorrichtung hergestellt werden kann, die eine Vielzahl von. darin eingekapselten PTC Vorrichtungen aufweisen kann, wobei jede Vorrichtung zwei entlang eines Randes des Bauteils angeordnete Anschlusseinheiten aufweist. Darüber hinaus wird gewertschätzt werden, dass die genaue Anzahl der PTC Vorrichtungen für ein bestimmtes Bauteil durch die Anzahl der PTC Vorrichtungen bestimmt wird, die als eine Einzelkomponente während der Singularisierung der oben beschriebenen Matrix zusammengruppiert sind.
In Abhängigkeit von den Anwendungen können die einzelnen Merkmale der PTC Vorrichtungen der Mehrfach-PTC Vorrichtung (beispielsweise SIPs und DIPs) äquivalent oder verschieden sein. Verschiedene Merkmale können erzielt werden, indem man PTC Segmentflächen mit verschiedenen Größen hat und entsprechend in der Größe angepasste Öffnungen in der Platte zum Aufnehmen von jeder der einzelnen PTC Segmente.
Weil die hierin beschriebenen PTC Vorrichtungen unter Verwendung von herkömmlichen PCB Techniken hergestellt werden, können die resultierenden Vorrichtungen als miniaturisierte, bedruckte Leiterplatinen verwendet werden, auf die weitere Schaltkreisschutzvorrichtungen, beispielsweise eine Batterieladungssteuereinheit oder eine Überspannungsschutzeinheit, einschließlich Gasentladungsröhren, Thyristoren oder Metalloxydvaristoren (MOV) befestigt werden können, beispielsweise durch direktes Anlöten an die Anschlusseinheiten, um so ein Schaltkreisschutzmodul auszubilden. Beispielsweise kann der in 25 gezeigte Differenzleitungsschutzschaltkreis, der zwei PTC Vorrichtungen 210, 212 umfasst, die Überstromschutz bereitstellen, jeweils in Reihe mit einer getrennten einlaufenden Leitung 200, 202 gefolgt durch eine Überspannungsschutzvorrichtung 214, beispielsweise ein Metalloxydvaristor (MOV), ein Thyristor oder eine Gasentladungsröhre (GDT, Englisch: Gas Discharge Tube), parallel mit den Ausgängen 204, 206, hergestellt werden, indem ein DIP Gehäuse aus der vorhergehend beschriebenen Matrix vereinzelt wird, um zwei PTC Vorrichtungen bereitzustellen, wobei jede der PTC Vorrichtungen mit einer Eingangsanschlusseinheit 200, 202 auf einer Seite der Vorrichtung und eine Ausgangsanschlusseinheit 204, 206 auf der gegenüber liegenden Seite der Vorrichtung aufweist. Die oberseitige Oberfläche der vereinzelten Vorrichtung ist geeignet konfiguriert, wie in 26 gezeigt, so dass die Ausgangsanschlüsse auf der oberseitigen Oberfläche der Vorrichtung so dimensioniert sind, dass sie als Anschlusskissen 220, 222 zum Aufnehmen der Spannungsschutzvorrichtung 214 funktionieren. Die Spannungsschutzvorrichtung 214 kann aufgegriffen und auf die Anschlusskissen 220, 224 platziert werden und an dieser Stelle unter Verwendung geeigneter Mittel befestigt werden, beispielsweise unter Verwendung entweder von vorher angeordneter Lötpaste (die dann zum Wiederfließen gebracht werden kann) oder eines leitfähigen Epoxys. Die daraus resultierende Vorrichtung kann als eine SMT Leitungsschutzvorrichtung verwendet werden, wobei die unterhalb der Vorrichtung liegenden Anschlusseinheiten (oder die beschichteten Kanäle/Nuten) an den Seiten, die SMT Verbindungspunkte bereitstellen. Darüber hinaus können, wie oben beschrieben, geeignete Gerätemarkierungen eingeschlossen werden, um die Ausrichtung der Vorrichtung zu unterstützen. Beispielsweise kann in dem oberseitigen Mittelpunkt der Anordnung eine Nut 218 bereitgestellt werden, um die Position auf der Oberseite der Vorrichtung zu identifizieren. In ähnlicher Weise können kleine Punkte 216 in der oberen linken Ecke der Anordnung bereitgestellt werden, um die obere linke Ecke der resultierenden Vorrichtung zu identifizieren. Obwohl der beispielhafte Schutzschaltkreis als ein DIP SMT Bauteil mit vier Anschlüssen gezeigt worden ist, ist er nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Darüber hinaus wird die Größe des Gesamtbauteils begrenzt durch die maximale Größe der Schutzvorrichtung, die für eine bestimmte Anwendung erforderlich/verfügbar ist.
Ein Nachteil der bestehenden PTC Vorrichtung ist, dass die effektive Fläche des PTC Materials die Fehlerströme der Vorrichtungen begrenzen. Weil jedoch Leitungsplatinenraum allgemein ein Hauptziel ist, sind die Entwurfsingenieure darin zurückhaltend, Vorrichtungen einzusetzen, die große Grundflächen der Vorrichtungen aufweisen. Eine Lösung zu diesem Problem sind die vorher beschriebenen SIP Gehäuse. Eine andere bekannte Lösung ist es, PTC Vorrichtungen in parallelen Anordnungen bereitzustellen, die eine mehrschichtige Vorrichtungskonstruktion verwenden. Jedoch sind diese bekannten Konstruktionen in ihrer Herstellung übermäßig komplex.
Der Matrixaufbau der vorliegenden Erfindung erleichtert ein einfaches und effizientes Verfahren zum Bereitstellen von zwei oder mehreren Vorrichtungen parallel in einer Quasi-Mehrschichtkonstruktion. Eine Seitenansicht eines Abschnitts einer Matrix von Vorrichtungen (von dem in 17 gezeigten symmetrischen Typs) ist in 27 veranschaulicht (der interne Aufbau der Vorrichtung wird zum Erleichtern der Erläuterung nicht gezeigt, wobei die vertikal gestrichelten Linien Punke repräsentieren, entlang der die Vorrichtungen vereinzelt werden würden, entsprechend der Positionen der Durchverbindungen 60, 80 der 17). Jede der einzelnen Vorrichtungen der Matrix weist vier Anschlusseinheiten auf, die dazu ausgebildet sind, Gerätesymmetrie bereitzustellen, wenn sie vereinzelt werden. Das Verfahren beginnt mit dem Platzieren einer ersten Matrix von Vorrichtungen 120 in einer geeigneten Spannvorrichtung oder einer Befestigungsvorrichtung (nicht gezeigt). Lötpaste 126 oder ein anderes leitfähiges Befestigungsmaterial (beispielsweise leitfähiger Klebstoff) wird auf den Bereichen 124 der Anschlusseinheiten auf der oberen Oberfläche der Matrix aufgebracht, wie in 28 gezeigt. Eine zweite Matrix von Vorrichtungen 128, die eine zusammenfassende Anordnung der Bereiche 130 der Anschlusseinheiten auf ihrer Unterseite aufweisen, wird dann auf der Oberseite der ersten Matrix angeordnet, wie in 29 gezeigt. Im Fall der Verwendung von Lötpaste wird die gesamte Anordnung dann in einem Rückflussofen positioniert, um zu bewirken, dass die Lötpaste fließt. Nachdem sie abgekühlt wird, werden die beiden Matrizen in einer Doppeldecker- oder Duplikatmatrixstruktur durch das Lötmaterial zusammengehalten, welches die Bereiche der Anschlusseinheiten der beiden Matrizen elektrisch verbindet. Es wird gewertschätzt, dass wenn die daraus resultierende Duplexmatrix vereinzelt wird, die vereinzelten Vorrichtungen, wie in 26 gezeigt, tatsächlich zwei Vorrichtungen 136, 138 sind, die parallel zueinander verbunden sind mit den Anschlusseinheiten 140, 142 auf der oberen Oberfläche der oberen Vorrichtung, die ein Paar von Anschlusseinheiten auf der oberseitigen Oberfläche bereitstellen, und der Anschlusseinheiten auf der unterseitigen Oberfläche der unteren Vorrichtung, die ein entsprechendes Paar von Anschlusseinheiten 144, 146 auf der unterseitigen Oberfläche bereitstellen. Jede der oberseitigen Anschlusseinheiten 140, 142 ist im Zusammenwirken mit dem Lötmaterial 126 mit seinen entsprechenden unterseitigen Anschlusseinheiten 144, 146 durch entsprechend beschichtete Kanäle elektrisch verbunden, wie das vorher beschrieben und mit gestrichelten Umfangslinien in 30 gezeigt ist. Dieses Verfahren zum Herstellen der Vorrichtungen in paralleler Weise ist nicht begrenzt auf die Verwendung von zwei Matrizen, sondern es können mehrere Matrizen gleichzeitig miteinander verbunden werden. Wenn die Anzahl der Matrizen sich erhöht, treten jedoch praktische Schwierigkeiten auf beim Bewirken, dass die Lötpaste wieder korrekt zu fließen beginnt. Diese Schwierigkeit kann überwunden werden, wenn leitfähiges Epoxy- oder anderes Material anstelle der Lötpaste verwendet wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Verweis auf ein aktives Material vom PTC Typ beschrieben worden ist, so wird gewertschätzt, dass das Herstellungsverfahren für die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise auch auf andere aktive Polymermaterialien und PTC Materialien angewendet werden kann und ebenso auf andere Materialien, einschließlich die elektrischen, resistiven bzw. widerstandsgebenden, magnetischen und Halbleiter-Materialien.

Claims

Eingekapselte elektronische Vorrichtung, die umfaßt: – eine erste Laminarelektrode (12), – eine zweite Laminarelektrode (14), – ein Element aus einem elektronisch aktiven Material (16), welches sich zwischen der ersten Laminarelektrode und der zweiten Laminarelektrode befindet, – einen Bereich aus Isoliermaterial (18; 20; 22), welches die erste Laminarelektrode (12), die zweite Laminarelektrode (14) und das Element aus elektronisch aktivem Material (16) umschließt, wobei der Bereich aus Isoliermaterial eine erste Schicht aus Isoliermaterial (20), die die erste Laminarelektrode bedeckt, und eine zweite Schicht aus Isoliermaterial (22) enthält, die die zweite Laminarelektrode bedeckt, – eine erste Anschlußeinheit zur Erleichterung einer externen elektrischen Verbindung mit der ersten Laminarelektrode, – eine zweite Anschlußeinheit zur Erleichterung einer externen elektrischen Verbindung mit der zweiten Laminarelektrode, – eine erste Leitungszusammenschaltung (46), die zur elektrischen Verbindung der ersten Anschlußeinheit und der ersten Laminarelektrode durch die erste Schicht des Isoliermaterials hindurchgeht, – eine zweite Leitungszusammenschaltung (48), die zur elektrischen Verbindung der zweiten Anschlußeinheit und der zweiten Laminarelektrode durch die zweite Schicht des Isoliermaterials hindurchgeht, und die ferner umfaßt: – eine dritte Anschlußeinheit, die auf der gleichen Seite der Vorrichtung, wie die erste Anschlußeinheit angeordnet und elektrisch mit der zweiten Anschlußeinheit über eine erste elektrische Verbindung (60) verbunden ist, die zwischen den gegenüberliegenden Seiten der Vorrichtung durch den Bereich des Isoliermaterials hindurch derart ausgebildet ist, dass die erste elektrische Verbindung vom Element des elektronisch aktiven Materials isoliert ist.
Eingekapselte elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der sowohl die erste Leitungszusammenschaltung (46) als auch die zweite Leitungszusammenschaltung (48) einen galvanischen Metallüberzug aufweisen.
Eingekapselte elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtung eine mit einer Leitung versehene Vorrichtung ist, die einen ersten Anschlußdraht (70), der an der ersten Anschlußeinheit befestigt ist, und einen zweiten Anschlußdraht aufweist, der an der dritten Anschlußeinheit befestigt ist, und/oder einen ersten Anschlußdraht (70) aufweist, der an der ersten Anschlußeinheit befestigt ist und ein zweiter Anschlußdraht an der zweiten Anschlußeinheit befestigt ist.
Eingekapselte elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtung eine oberflächenmontierbare Vorrichtung ist und die erste und die dritte Anschlußeinheit SMT-Verbindungen haben.
Eingekapselte elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtung eine vierte Anschlußeinheit umfaßt, die auf der gleichen Seite der Vorrichtung, wie die zweite Anschlußeinheit angeordnet und elektrisch mit der ersten Anschlußeinheit über eine zweite elektrische Verbindung verbunden ist, die zwischen den gegenüberliegenden Seiten der Vorrichtung durch den Bereich des Isoliermaterials hindurch ausgebildet ist.
Eingekapselte elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Bereich des Isoliermaterials ein gedrucktes Leiterplattenmaterial enthält, welches eine darin vorgegebene Öffnung aufweist, in der das Element des aktiven Materials aufgenommen ist.
Eingekapselte elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das aktive Material ein Material mit einem positiven Temperaturkoeffizienten ist.
Eingekapselte elektronische Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der das Material mit positivem Temperaturkoeffizienten ein Polymermaterial ist.
Eingekapselte PTC-Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste und die zweite Schicht des Isoliermaterials (20, 22) Harzschichten sind.
Eingekapselte Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtung eine mit einer Leitung versehene Vorrichtung ist und die Anschlußdrähte an der ersten und dritten Anschlußeinheit angeschlossen sind.
Batterieleiste, die mindestens eine eingekapselte Vorrichtung nach Anspruch 10 enthält.
Eingekapselte Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die erste, zweite, dritte und vierte Anschlußeinheit in geeigneter Weise so angeordnet sind, dass eine symmetrische Vorrichtung erhalten wird.
Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung, das die Schritte umfaßt: – Vorsehen eines Elements aus einem elektronisch aktiven Material (16), welches eine erste Metallschicht (12) als erste Laminarelektrode und eine zweite Metallschicht (14) als zweite Laminarelektrode aufweist, die die erste Laminarelektrode, die zweite Laminarelektrode und das Element des elektronisch aktiven Materials mit einem Bereich aus Isoliermaterial umgibt, wodurch eine erste Anschlußeinheit zur Erleichterung einer externen elektrischen Verbindung mit der ersten Laminarelektrode angegeben wird, und dieser Schritt die Schritte umfaßt: – Abdecken der ersten Laminarelektrode mit einer ersten Schicht aus Isoliermaterial (20) und – Abdecken der zweiten Laminarelektrode mit einer zweiten Schicht aus Isoliermaterial (22); – Vorsehen einer zweiten Anschlußeinheit zur Erleichterung einer externen elektrischen Verbindung mit der zweiten Laminarelektrode, – Erzeugen einer ersten Öffnung (30) durch den Bereich des Isoliermaterials, – Vorsehen einer Leiterbahn in der ersten Öffnung für eine elektrische Verbindung der ersten Anschlußeinheit und der ersten Laminarelektrode und – Erzeugen einer zweiten Öffnung (32) durch den Bereich des Isoliermaterials, – Vorsehen einer Leiterbahn in der zweiten Öffnung für eine elektrische Verbindung der zweiten Anschlußeinheit und der zweiten Laminarelektrode, wobei dieser Schritt ferner die Schritte umfaßt: – Vorsehen einer dritten Anschlußeinheit auf der gleichen Seite der Vorrichtung, wie die erste Anschlußeinheit und – elektrische Verbindung der dritten Anschlußeinheit mit der zweiten Anschlußeinheit unter Verwendung der ersten elektrischen Verbindung (60), die zwischen den gegenüberliegenden Seiten der Vorrichtung durch den Bereich des Isoliermaterials hindurch ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung nach Anspruch 13, bei dem der Schritt der Umschließung der ersten Laminarelektrode, der zweiten Laminarelektrode und des Elements aus elektronisch aktivem Material mit einem Bereich aus Isoliermaterial den Schritt der Anordnung des Elements des aktiven Materials in einer Öffnung umfaßt, die im Material einer gedruckten Leiterplatte vorgegeben ist.