DE102006047377A1 - Electrostatic discharge protection for electrical or electronic devices involves providing voltage protection drain that includes material accumulation that is directly or indirectly placed in contact with electrical connection - Google Patents

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Abstract

An electrical connection (3) e.g. pin on a printed circuit board (1) and over a voltage protection drain is connected to an electrical opposite pole. The voltage protection drain includes a material accumulation (10) comprising varistor characteristics-exhibiting material and is provided directly or indirectly in contact with the connection. An independent claim is included for a method for the production of a voltage protection drain.

Description

Die Erfindung betrifft einen mit einer Leiterplatte verbundenen elektrischen Anschluss, der über einen Spannungsschutzableiter an einem elektrischen Gegenpol angeschlossen ist.The The invention relates to a connected to a circuit board electrical Connection, over a Voltage arrester connected to an electrical opposite pole is.

Stand der TechnikState of the art

Derartige Anordnungen dienen dazu eine elektrische/elektronische Einrichtung vor einer elektrostatischen Entladung – Electro-Static-Discharge (ESD) – zu schützen. Dabei werden Bauelemente, wie beispielsweise Kapazitäten, Dioden und/oder Varistoren, als Spannungsschutzableiter eingesetzt. Die Verwendung derartiger Bauelemente beansprucht in den heute immer kleiner werdenden elektrischen/elektronischen Baueinheiten verhältnismäßig viel Platz. Um den Platzbedarf wenigstens etwas einzuschränken werden im Anschlussbereich häufig nur kleine Kondensatoren verwendet. Als Folge davon werden die Kondensatoren außerhalb ihres Definitionsbereichs, bezogen auf den Schutzbedarf gegen elektrostatische Entladungen, betrieben.such Arrangements serve an electrical / electronic device against electrostatic discharge - Electrostatic Discharge (ESD) - to protect. there become components, such as capacitors, diodes and / or varistors, used as Spannungsschutzableiter. The use of such Components claimed in today ever smaller and smaller electrical / electronic Units relatively much Space. To at least somewhat limit the space requirement in the connection area often only small capacitors used. As a result, the capacitors become outside their definition, based on the protection against electrostatic Discharges, operated.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß ist der Spannungsschutzableiter eine Materialanhäufung aus Varistoreigenschaften aufweisendem Material, die mit dem Anschluss direkt oder indirekt in Anlagekontakt steht. Das Material der Materialanhäufung wirkt dabei vorteilhafterweise sehr hochohmig und isolierend und weist zweckmäßigerweise eine sehr geringe kapazitive Wirkung auf. Durch die Materialanhäufung wird eine platzsparende Möglichkeit gegeben, den Anschluss mit dem elektrischen Gegenpol zu verbinden, wobei unter einer Materialanhäufung eine eine undefinierte, beziehungsweise nicht bestimmt geformte, Kontur aufweisende Masse zu verstehen ist, die beispielsweise pastenartig vorliegt. Ein wesentlicher Vorteil liegt darin, dass die Materialanhäufung den elektrischen Kontakt von dem Anschluss zu dem Gegenpol automatisch herstellt, ohne dass beispielsweise ein Verlöten oder Verkleben notwendig ist. Darüber hinaus passt sich die Materialanhäufung ihrer Umgebung an, sodass beispielsweise der Anschluss mit der Materialanhäufung versehen werden kann, und diese bei der Montage automatisch einen elektrischen Kontakt zwischen Anschluss und Gegenpol herstellt und sich dabei der Kontur des Gegenpols und/oder des Anschlusses anpasst. Der Anschluss kann dabei ein aus einer der Leiterplatten herausstehender Pin eines elektrischen/elektronischen Bauteils sein, der vorteilhafterweise mit der Leiterplatte verlötet ist.According to the invention Voltage arrester a material accumulation of varistor properties having material connected directly or indirectly to the connector in contact with the system. The material of material accumulation acts thereby advantageously very high impedance and insulating and has expediently a very low capacitive effect. Due to the accumulation of material becomes a space-saving option given to connect the terminal with the electrical opposite pole, being under a material accumulation an undefined, or not definitely shaped, To understand contour having mass, for example, paste-like is present. A significant advantage is that the accumulation of material the electrical contact from the terminal to the opposite pole automatically produces, for example, without a soldering or gluing necessary is. About that In addition, the accumulation of material adapts to their environment, so that for example, the connection can be provided with the accumulation of material, and these automatically make an electrical contact between during assembly Connection and Gegenpol manufactures and thereby the contour of the Gegenpols and / or the connection adapts. The connection can be one of a the printed circuit board protruding pin of an electrical / electronic Be component, which is advantageously soldered to the circuit board.

Vorteilhafterweise ist der Gegenpol ein Gegen-Massepol, sodass eine schädliche statische Entladung direkt auf Masse abgeleitet wird. Durch die Varistoreigenschaften des Materials der Materialanhäufung sind weitere Bauelemente, wie zum Beispiel eine Diode oder ein Varistor, nicht notwendig, sodass ein sehr kleines, vorteilhaftes Package ermöglicht wird.advantageously, the opposite pole is a counter-ground pole, so that a harmful static Discharge is derived directly to ground. Due to the varistor properties material of material accumulation are other components, such as a diode or a varistor, not necessary, so a very small, advantageous package is possible.

Vorteilhafterweise ist der Gegenpol als Gehäuseteil ausgebildet. So können die elektrostatischen Entladungen besonders einfach und direkt abgeleitet werden. Darüber hinaus sind keine weiteren den stromführende Teile innerhalb des Gehäuses notwendig, wodurch das Gesamtpackage weiter verkleinert werden kann.advantageously, is the opposite pole as a housing part educated. So can the electrostatic discharges are particularly easy and direct derived become. About that In addition, no further the live parts within the Housing necessary, whereby the total package can be further reduced.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Gegenpol im Bereich des Anschlusses, insbesondere in dem Bereich, der dem Anschluss direkt gegenüberliegt, eine Aufnahme zum zumindest teilweisen Aufnehmen der Materialanhäufung auf, wobei diese Aufnahme vorteilhafterweise wannenförmig oder kugelsegmentförmig ausgebildet ist oder entsprechend der Form des Lotes des verlöteten Anschlusses, sodass im Bereich zwischen dem Lot und dem Gegenpol ein konstanter Abstand gegeben ist und die Kontur des Anschlusses und die der Aufnahme des Gegenpols im Wesentlichen übereinstimmen. Dies bietet zwei Vorteile. Zum einen wird ein Verrutschen oder Lösen der Materialanhäufung im montierten Zustand verhindert, und zum anderen ist die Materialanhäufung bereits vor der Montage an dem Gegenpol anbringbar, wobei die Aufnahme als Positionierungshilfe dient. Vorteilhafterweise ist die Aufnahme einstückig mit dem Gegenpol ausgebildet.To a development of the invention, the opposite pole in the area the connection, especially in the area of the connection directly opposite, a receptacle for at least partially recording the accumulation of material, this receptacle advantageously formed trough-shaped or spherical segment or according to the shape of the solder of the soldered terminal, so that in the area between the solder and the opposite pole a constant Distance is given and the contour of the connection and that of the recording of the opposite pole are essentially the same. This offers two advantages. On the one hand, a slipping or loosening of material accumulation prevented in the assembled state, and on the other hand, the material accumulation is already attachable to the opposite pole before mounting, the recording as a positioning aid serves. Advantageously, the receptacle is formed integrally with the opposite pole.

Vorteilhafterweise weist die Materialanhäufung eine Eigenelastizität auf. Somit ist die Materialanhäufung elastisch verformbar und kann zwischen dem Anschluss und dem elektrischen Gegenpol beziehungsweise dem Gehäuseteil eingeklemmt werden, wobei sie durch ihre Eigenelastizität eine Druckkraft auf den Anschluss und den elektrischen Gegenpol bewirkt, sodass der elektrische Kontakt stets, auch bei starken Vibrationen und/oder Stößen, gewährleistet ist.advantageously, indicates the accumulation of material an inherent elasticity on. Thus, the material accumulation elastically deformable and can be between the connection and the electrical Gegenpol or the housing part be clamped, whereby they by their inherent elasticity a compressive force on the connection and the electrical opposite pole causes, so the electrical contact always, even with strong vibrations and / or Bumps, guaranteed is.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die unbelastete Materialanhäufung kugelförmig ausgebildet. Dadurch wird die Montage vorteilhaft erleichtert, da die Materialanhäufung nicht zunächst dosiert werden muss, sondern portioniert (in Kugelform) vorliegt. Die kugelförmige Materialanhäufung muss lediglich vor der Montage der Gesamtanordnung in die Aufnahme des Gegenpols gelegt werden.To a development of the invention, the unloaded material accumulation is spherical. As a result, the assembly is advantageously facilitated because the accumulation of material is not initially dosed must be, but portioned (in spherical form) is present. The spherical material buildup needs just before mounting the entire assembly in the receptacle of the Be placed opposite pole.

Zweckmäßigerweise weisen die von der Materialanhäufung zu kontaktierenden Flächen des Anschlusses und des Gegenpols keine spitzen Winkel auf, um Bereiche hoher Feldstärken in der Materialanhäufung zu vermeiden. Ist der Anschluss dabei als ein in die Leiterplatte gesteckter Pin ausgebildet, ist er vorteilhafterweise mit dieser verlötet, wobei das Lot eventuelle spitze Winkel des Anschlusses überdeckt, sodass keine spitzen Winkel mit der Materialanhäufung in Kontakt kommen und die Materialanhäufung indirekt (über das Lot) mit dem Anschluss in Verbindung steht.Expediently, the areas of the connection and the counter-pole to be contacted by the accumulation of material do not have any acute angles in order to avoid regions of high field strengths in the material accumulation. If the connection is designed as a pin inserted into the printed circuit board, it is advantageously soldered to this, wherein the solder covers any acute angle of the terminal, so that no acute angle come into contact with the accumulation of material and the accumulation of material is indirectly (via the solder) in connection with the connection.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Anordnung von mehreren Anschlüssen vorgesehen, die über eine einzige Materialanhäufung als Spannungsschutzableiter mit dem Gegenpol verbunden sind. Eine Beeinflussung der Materialanhäufung aus dem Varistoreigenschaften aufweisenden Material ist von Anschluss zu Anschluss unkritisch, sodass keine Separierung der Span nungsschutzableiter beziehungsweise der Materialanhäufungen voneinander notwendig ist.To a development of the invention is an arrangement of several connections provided that over a single accumulation of material are connected as Spannungsschutzableiter with the opposite pole. A Influencing the accumulation of material the varistor-containing material is from port To connection uncritical, so no separation of the voltage protection arrester or the accumulation of material is necessary from each other.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Spannungsschutzableitung, insbesondere einer Spannungsschutzableitung wie sie oben beschrieben wurde, wobei ein mit einer Leiterplatte verbundener elektrischer Anschluss und/oder ein elektrischer Gegenpol mit einer Materialanhäufung aus einem Varistoreigenschaften aufweisenden Material versehen wird, und anschließend die Leiterplatte so montiert wird, dass die Materialanhäufung mit dem Gegenpol beziehungsweise dem elektrischen Anschluss in direkten oder indirekten Kontakt gebracht wird.Further the invention relates to a method for producing a voltage protection derivative, in particular a voltage protection derivative as described above was, where a connected to a printed circuit board electrical Connection and / or an electrical opposite pole with a accumulation of material a varistor-containing material is provided and subsequently the printed circuit board is mounted so that the material accumulation with the opposite pole or the electrical connection in direct or indirect contact.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Im Folgenden soll die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigt diein the The invention will be explained in more detail with reference to a drawing. It shows the

1 eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung. 1 an exemplary embodiment of the invention.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) the invention

Die 1 zeigt in einer Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dargestellt ist eine Leiterplatte 1, die eine Öffnung 2 aufweist, in die ein elektrischer Anschluss 3 eines nicht dargestellten elektrischen Bauelements so gesteckt ist, dass ein freies Ende 4 des Anschlusses 3 von der Unterseite 5 der Leiterplatte 1 hervorsteht, wobei das freie Ende 4 mit der Unterseite 5 verlötet ist und das resultierende Lot 6 das freie Ende 4 vollständig umschließt.The 1 shows a sectional view of an embodiment of the invention. Shown is a circuit board 1 that have an opening 2 has, in which an electrical connection 3 an electrical component, not shown, is inserted so that a free end 4 of the connection 3 from the bottom 5 the circuit board 1 protrudes, with the free end 4 with the bottom 5 is soldered and the resulting solder 6 the free end 4 completely encloses.

Die Leiterplatte 1 liegt auf einem Vorsprung 7 eines Gehäuseteils 8 auf, welches im Wesentlichen parallel zu der Leiterplatte 1 ausgebildet ist. In dem Bereich des Gehäuseteils 8, der gegenüber dem Anschluss 3 angeordnet ist, ist eine Aufnahme 9 ausgebildet. Zwischen dem Gehäuseteil 8 und der Leiterplatte 1 ist im Bereich des Anschlusses 3 beziehungsweise der Aufnahme 9 eine Materialanhäufung 10 angeordnet, deren Material Varistoreigenschaften aufweist. Das als Gegenpol ausgebildete Gehäuseteil 8 wirkt dabei vorteilhafterweise als Gegen-Massepol 11.The circuit board 1 lies on a lead 7 a housing part 8th which is essentially parallel to the circuit board 1 is trained. In the area of the housing part 8th , opposite to the terminal 3 is arranged, is a recording 9 educated. Between the housing part 8th and the circuit board 1 is in the area of the connection 3 or the recording 9 a material accumulation 10 arranged, whose material has varistor properties. The trained as a counter pole housing part 8th acts advantageously as a counter-ground 11 ,

Die Materialanhäufung ist vorteilhafterweise zumindest elastisch verformt, sodass sie in den Kontaktbereichen an dem Anschluss 3 und der Aufnahme 9 durch Druckkraft aufgrund ihrer Eigenelastizität flächig anliegt und einen dauerhaften elektrischen Kontakt gewährleistet. Die Materialanhäufung 10 wirkt dabei als Spannungsschutzableiter für elektrostatische Entladungen. Die Form der Aufnahme 9 korrespondiert vorteilhafterweise mit der Form des Lots 6, sodass im dem Bereich zwischen dem Lot 6 und dem Gegen-Massepol 11 beziehungsweise der Aufnahme 9 der Abstand gleich oder etwa gleich ist, wobei beide keine spitzen Winkel aufweisen, die zu Bereichen mit hoher Feldstärke in der Materialanhäufung führen würden. Alternativ zu der dargestellten Aufnahme 9 kann auch eine kugelsegmentförmige oder wannenförmige Aufnahme vorgesehen sein.The accumulation of material is advantageously at least elastically deformed, so that they are in the contact areas on the connection 3 and the recording 9 Due to its inherent elasticity, it bears flat against pressure and ensures permanent electrical contact. The material accumulation 10 acts as a voltage protection arrester for electrostatic discharges. The shape of the picture 9 advantageously corresponds to the shape of the solder 6 so that in the area between the lot 6 and the counter-ground pole 11 or the recording 9 the distance is equal to or about the same, both of which do not have acute angles that would result in regions of high field strength in the accumulation of material. Alternatively to the picture shown 9 can also be provided a spherical segment-shaped or trough-shaped receptacle.

Ein schädlicher elektrostatischer Entladungs-Impuls wird so über die niederohmige Verbindung durch die Materialanhäufung von dem Anschluss 3 auf das Gehäuseteil 8 beziehungsweise den Gegen-Massepol 11 abgeführt. Durch die Verwendung der Materialanhäufung 10 ist eine besonders platzsparende Ausführungsform eines Spannungsschutzableiters realisiert. Das Gehäuseteil 8 kann dabei ein Metallgehäuseteil darstellen, oder ein mit Metallspänen versehenes Plastikgehäuse.A harmful electrostatic discharge pulse thus becomes via the low resistance connection by the accumulation of material from the terminal 3 on the housing part 8th or the counter-ground pole 11 dissipated. By using the material accumulation 10 is a particularly space-saving embodiment of a Spannungsschutzableiters realized. The housing part 8th can represent a metal housing part, or provided with metal chips plastic housing.

Sind mehrere Anschlüsse 3 in der Leiterplatte 1 vorgesehen, so ist es nicht notwendig, dass an jedem Anschluss eine Materialanhäufung 10 angeordnet ist. Für mehrere Anschlüsse 3 reicht eine einzige Materialanhäufung 10 aus, da eine Beeinflussung der Materialanhäufung 10 von Anschluss zu Anschluss unkritisch ist. Natürlich ist ein derartiger Spannungsschutzableiter auch verwendbar bei einem Anschluss, der nicht mit der Leiterplatte 1 verlötet ist, sodass die Materialanhäufung 10 in direktem Kontakt mit dem Anschluss steht.Are several connections 3 in the circuit board 1 provided, it is not necessary that at each port an accumulation of material 10 is arranged. For multiple connections 3 is enough for a single accumulation of material 10 because of an influence on the accumulation of material 10 from terminal to terminal is not critical. Of course, such a surge arrester can also be used with a connector that is not compatible with the printed circuit board 1 soldered so that the material accumulation 10 is in direct contact with the connection.

Vorteilhafterweise ist die Materialanhäufung 10 im unbelasteten Zustand kugelförmig ausgebildet. Auf diese Art und Weise ist eine Dosierung der Materialanhäufung nicht notwendig. Alternativ ist die Materialanhäufung 10 als Varistorpaste ausgebildet, die sowohl vor als auch nach der Montage eingebracht werden kann.Advantageously, the material accumulation 10 formed spherical in the unloaded state. In this way, a dosage of material accumulation is not necessary. Alternatively, the material accumulation 10 designed as Varistorpaste, which can be introduced both before and after assembly.

Claims (11)

Mit einer Leiterplatte verbundener elektrischer Anschluss, der über einen Spannungsschutzableiter an einem elektrischen Gegenpol angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsschutzableiter eine Materialanhäufung (10) aus Varistoreigenschaften aufweisendem Material ist, die mit dem Anschluss (3) direkt oder indirekt in Anlagekontakt steht.Connected to a printed circuit board electrical connection, which is connected via a Spannungsschutzableiter to an electrical opposite pole, characterized in that the voltage a surge of material accumulation ( 10 ) made of varistor-containing material, which is connected to the terminal ( 3 ) is in direct or indirect contact with the system. Anschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenpol ein Gegen-Massepol (11) ist.Connection according to claim 1, characterized in that the opposite pole is a counter-ground ( 11 ). Anschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenpol als Gehäuseteil (8) ausgebildet ist.Connection according to one of the preceding claims, characterized in that the opposite pole as the housing part ( 8th ) is trained. Anschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenpol im Bereich des Anschlusses (3) eine Aufnahme (9) aufweist.Connection according to one of the preceding claims, characterized in that the opposite pole in the region of the terminal ( 3 ) a recording ( 9 ) having. Anschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (9) einstückig mit dem Gegenpol ausgebildet ist.Connection according to one of the preceding claims, characterized in that the receptacle ( 9 ) is formed integrally with the opposite pole. Anschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (9) wannenförmig, kugelsegmentförmig oder entsprechend der Form des Lotes (6) ausgebildet ist.Connection according to one of the preceding claims, characterized in that the receptacle ( 9 ) trough-shaped, spherical segment-shaped or according to the shape of the solder ( 6 ) is trained. Anschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialanhäufung (10) eine Eigenelastizität aufweist.Connection according to one of the preceding claims, characterized in that the accumulation of material ( 10 ) has an inherent elasticity. Anschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unbelastete Materialanhäufung (10) kugelförmig ausgebildet ist.Connection according to one of the preceding claims, characterized in that the unloaded material accumulation ( 10 ) is spherical. Anschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Materialanhäufung (10) zu kontaktierenden Kontaktflächen keinen spitzen Winkel aufweisen.Connection according to one of the preceding claims, characterized in that the material accumulation ( 10 ) to be contacted contact surfaces have no acute angle. Anschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Anschlüsse (3) über eine einzige Materialanhäufung (10) mit dem Gegenpol verbunden sind.Connection according to one of the preceding claims, characterized in that several connections ( 3 ) about a single accumulation of material ( 10 ) are connected to the opposite pole. Verfahren zur Herstellung einer Spannungsschutzableitung, insbesondere für einen Anschluss nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit folgenden Schritten: – Versehen eines mit einer Leiterplatte verbundenen elektrischen Anschlusses und/oder eines Gegenpols mit einer Materialanhäufung aus Varistoreigenschaften aufweisendem Material, – Montage der Leiterplatte und/oder des Anschlusses, sodass die Materialanhäufung zwischen dem Anschluss und dem Gegenpol eingeklemmt wird.Method for producing a voltage protection lead, especially for a terminal according to one or more of the preceding claims, with following steps: - Mistake a connected to a circuit board electrical connection and / or an antipole having a material accumulation of varistor properties having material, - Assembly the circuit board and / or the connection, so that the material accumulation between the connection and the opposite pole is clamped.
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