CC BY
41
Каминская Т.П., Недорезов В.Г., Домкин К.И. , Шлыкова Л.А. ПОЛИМЕРНЫЕ САМОВОССТАНАВЛИВАЮЩИЕСЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ (ПСВП) В ЧИП ИСПОЛНЕНИИ
Полимерные самовосстанавливающиеся предохранители (ПСВП) (PTC Devices) , производство которых было начато в середине прошлого века фирмой Littelfuse, в настоящее время прочно завоевали рынок защитных устройств, обеспечивающих надежность и безопасность работы электрооборудования за счет своих технических характеристик - возможности переключений без замены до 3000 раз, быстродействия, малых габаритных размеров и разнообразия вариантов исполнения и типономиналов, относительно невысокой стоимости. Самыми востребованными на рынке в настоящее время являются ПСВП в чип-исполнении для поверхностного монтажа, которые изготавливаются с такими же габаритными размерами и упаковываются аналогично постоянным резисторам для поверхностного монтажа (рис.1).
178 или 330 мм
Рис.1. Типоразмеры и способ упаковки резисторов для поверхностного монтажа
Полимерные самовосстанавливающиеся предохранители выпускают фирмы Bourns (торговая марка "Multifuse"; TERC (бывшая Raychem), США, торговая марка "Polyswitch"; Littelfuse совместно с Wickmann Group (торговая марка "Polyfuse"). Для поверхностного монтажа очень широко используются предохранители серий SMD, miniSMD и nanoSMD фирмы "Bourns".
Физический принцип действия ПСВП хорошо описан в каталогах фирмы "Bourns", работах [1,2] и других работах.
В таблицах 1 и 2 приведены основные параметры ПСВП в чип-исполнении для поверхностного монтажа. В первую очередь они применяются в платах с высокой плотностью монтажа.
Таблица 1 - Основные параметры ПСВП в чип-исполнении
Макс. напр. [В] Макс. прер. ток [А] Диапаз. токов пропуск. [А] Диапаз. раб. темпер. [oC] Сопр. в провод. состоян. Располож. выводов Констр. высота [мм] Время сраб. Типовой способ монтажа
SMD до 60(1) 125 (2) 0,3...2,6 45...+85 среднее для поверхностного монтажа 1,52...3,18 среднее на печатной плате
miniSMD до 30(1) 4 0(2) 0,2...1,1 45...+85 от низкого до среднего для поверхностного монтажа 0,62...0,81 малое на печатной плате
TS 60/ 650(3) 1,1/3 0,13 45...+85 от среднего до высокого для поверхностного монтажа 3,4 (тах) среднее на печатной плате
Таблица 2 - Основные параметры чипов серии nanoSMD
IH (А) IT (А) Umax(B ) Imax(A ) PD (Вт) Время срабатывания Rmin (Ом) Rlmax (Ом)
при I(A) c
nanoSMDC012F 0,12 0,39 48 10 0,5 1,0 0,2 1,40 6,50
nanoSMDC016F 0,16 0,45 48 10 0,5 1,0 0,3 1,10 5,00
nanoSMDC02 0F 0,20 0,42 24,0 100 0,6 8,0 0,1 0,65 3,30
nanoSMDC035F 0,35 0,75 16,0 20 0,6 3,5 0,1 0,45 1,40
nanoSMDC050F/13,2 0,50 1,10 13,2 100 0,8 8,0 0,1 0,20 0,80
nanoSMDC07 5F 0,75 1,50 6,0 100 0,8 8,0 0,1 0,12 0,40
nanoSMDC110F 1,10 2,20 6,0 100 0,8 8,0 0,1 0,07 0,20
nanoSMDC150F 1,50 3,00 6,0 100 0,8 8,0 0,3 0,04 0,11
nanoSMDC2 0 0F* 2,00 4,00 6,0 100 1,0 8,0 TBD 0,02 0,07
На рис. 2а приведен внешний вид ПСВП БМБ 12 0 6-й серии (МЕ-^МЕ050 0, 5А 12 0 6 БМБ BRNS) (вид
сверху), а на рис. 2б - поперечный разрез ПСВП вдоль (рис. 2.1.б) и поперек (рис. 2.2.б) ПСВП элемента. Основной рабочий слой ПСВП толщиной 3 0 0-310 мкм представляет собой полимерную композицию из полиэтилена с распределенными в ней частицами углерода, далее идет слой Си толщиной 30-35 мкм, покрытый защитным слоем толщиной 110-12 0 мкм, на котором закреплены N1 контакты толщиной 354 0 мкм, на которые сверху напылен тонкий слой золота.
Рис. 2. а. Внешний вид ПСВП БИБ 12 0 6
■■■■вннппннннкавшнмнпвмп
Рис.2.б.1 Поперечный разрез ПСВП (п«
При большем увеличении (рис. 3) видно, что медный слой - это никелированная медная фольга с очень развитой поверхностью (величина шероховатостей составляет 10-15 мкм) для обеспечения адгезии к «рабочему» слою. Толщина слоя нанесенного на шероховатости никеля составляет от 2 до 5 мкм.
Рис.3. Медный слой ПСВП
Исследования проводились на металлографическом микроскопе МЕТАМ ЛВ-31 в светлом поле на шлифах. Определение элементного состава используемых материалов проводилось на приборе '^ирегргоЬе" фирмы "Мео1" методом рентгеноспектрального микроанализа при ускоряющем напряжении 20 кВ пучком ё диаметром 50 мкм. Работы проводились с целью изучения возможности организации производства ПСВП предохранителей в чип-исполнении на ФГУП «НИИЭМП» (г. Пенза).
Литература
1. Каминская Т.П., Недорезов В.Г., Подшибякин С.В. Полимерно-углеродные композиционные материалы для самовосстанавливающихся предохранителей. Перспективные материалы, 2008, Специальный выпуск, март, с 343-345.
2. Каминская Т.П., Недорезов В.Г. Самовосстанавливающиеся предохранители на фазовом переходе // Надежность и качество. Труды международного симпозиума, Пенза, 21-31 мая 2007г. - Пенза, 2007. - Т.2. - С. 286-288.
