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电子元件组件以及用于支撑电子元件的金属框架的制作方法

  • 国知局
  • 2024-08-02 15:43:39

本发明涉及一种电子元件组件以及用于支撑电子元件的金属框架,尤其涉及一种能够最小化由电路基板的变形、冲击或热等内部或外部因素导致的电子元件的内部电极与外部电极的分离,并最小化内部电极的破损的技术。

背景技术:

1、在电子元件组件中,叠层片式陶瓷电容器(mlcc)、芯片电阻或芯片电感器等陶瓷芯片组件具备单个或多个陶瓷芯片具有多种散热或电气及机械性能的结构,其将单个或多个陶瓷芯片垂直或水平排列并将位于它们两端的外部电极通过夹设焊料而焊接于金属框架进行制造。

2、图1示出美国专利8,988,857(以下称为857专利)的陶瓷芯片组件。

3、在彼此对向布置的金属框架110之间垂直堆叠有三个陶瓷芯片10的状态下,每个陶瓷芯片10两端的外部电极12通过夹设焊料20而被分别焊接于金属框架110的内侧表面。

4、众所周知,陶瓷芯片10由陶瓷主体11、形成于陶瓷主体11两端的一对外部电极12以及堆叠埋设于陶瓷主体11的内部且一端电连接于外部电极12的多个内部电极13构成。

5、金属框架110构成为单一体并在垂直部111焊接有陶瓷芯片10的外部电极12,垂直部111的端部插入于电路基板30的通孔并被焊接。

6、但是,由于具有这种结构的现有的陶瓷芯片组件的外部电极的两端仅通过焊料而被固定在金属框架的内侧表面,因此在将金属框架焊接于电路基板进行贴装之后,在电路基板受外力而弯曲或变形的情况下,外力会通过金属框架和焊料而直接传递到外部电极并在焊料处产生裂纹,使得外部电极可能会从金属框架分离。

7、此外,内部电极结合于外部电极的连接部位可能会被传递到外部电极的外力而被损坏,或者内部电极自身可能会被外力而损坏。

8、图2示出陶瓷芯片由于传统电路基板的变形而变形的状态。

9、若对电路基板30向上方施加外力,则陶瓷芯片10在向上方弯曲的同时两侧的金属框架110会受到向外侧张开的力。

10、其结果是,由于外力从焊料20上端产生龟裂21,若没有产生龟裂21,则外力通过外部电极12而传递到陶瓷主体11,在这个过程中,内部电极13和外部电极12连接的点14可能会断开。

11、当然,内部电极13自身也可能会被传递到陶瓷主体11的外力而损坏。

12、日本公开专利2004-172562(以下称为562专利)中提出了一种用于防止外部电极从金属框架分离的结构,其公开了一种复合电子部件,其特征在于,使陶瓷电子部件的端子电极的截面中央部向外突出而形成横向膨出的膨出部,同时使膨出部朝向设置于带状金属框架的中间部分的一个以上的贯通孔或槽口的内侧,并焊接膨出部和带状金属框架。

13、根据这种结构,借由膨出部增加焊接面积并提高端子电极与金属框架之间的粘合性,从而可以防止端子电极从金属框架分离。

14、此外,将金属框架沿垂直方向切开三处,使中间部分的切开部分(引裂片)支撑复合体的下表面。

15、但是,由于该引裂片没有与复合体焊接,所以实际上复合体具有外部电极的端部表面和金属框架通过介入焊料而结合的结构,最终仍然具有857专利中提出的问题。

16、另外,还提出了在外部电极与金属框架之间夹设最少的焊料的结构,例如有日本公开专利2019-179867(以下称为867专利)。

17、在867专利中公开了一种堆叠型电子部件,电容器芯片的一对端子电极与一对金属端子连接,金属端子在端子主体部的开口部的下表面具有下臂部,从而支撑电容器芯片。

18、然而在该专利中,下臂部和端子电极没有通过焊料进行焊接,而是与上臂部一起弹性地按压端子电极,由于具有仅在一部分区域中通过焊料与端子电极和金属端子接合的结构,因此电容器芯片可能会被外力而分离。

19、此外,所述专利均存在如下缺点:例如芯片电阻或芯片电感器,在外部电极仅形成于陶瓷芯片的下表面的情况下难以适用。

20、换言之,由于金属框架和陶瓷芯片仅通过焊料来保持结合,因此陶瓷芯片是具有适用于功率陶瓷芯片电阻或射频(rf)功率的高品质因数(high-q)值的堆叠片式陶瓷电容器(mlcc),从而在操作中产生许多热量的情况下,夹设于金属框架的内侧表面与外部电极之间的焊料受热而会熔化或变软,此时,随着电路基板的变形,陶瓷芯片可能会很容易地从金属框架分离。

21、另外,现有的陶瓷芯片组件难以提供多种且均匀的陶瓷芯片之间的间隔。例如,由于难以提供较宽的陶瓷芯片之间的间隔,从而难以使陶瓷芯片之间的散热最大化,并难以可靠且均匀地提供陶瓷芯片之间的间隔,从而难以提供具有可靠性的陶瓷芯片组件。

22、尤其,在所述专利中,由于将多个单个的陶瓷电子部件堆叠并接合的复合体作为陶瓷电子部件来使用,因此,无法充分确保每个陶瓷电子部件之间的间隔,从而存在散热问题。换言之,在每个陶瓷电子部件的外部电极之间接合而形成复合体的结构中,通过外部电极与陶瓷主体之间的阶梯差而形成陶瓷电子部件之间的间隔,因此无法确保足够的间隔,而且,夹设于外部电极之间的焊料的厚度会使陶瓷电子部件之间的间隔不均匀。

技术实现思路

1、因此,本发明的目的在于提供一种如下的电子元件组件:电子元件和金属框架的结合借由焊料的接合而被提供的同时,借由和结构性的支撑或结合而被一同提供。

2、本发明的另一目的在于提供一种如下的电子元件组件:能够最小化由外力或热导致的电子元件从金属框架分离或变形。

3、本发明的另一目的在于提供一种如下的电子元件组件:能够最小化由外力或热导致的外部电极变形或内部电极与外部电极电断开或内部电极损坏。

4、本发明的另一目的在于提供一种如下的电子元件组件:易于最大化或部分均匀地提供金属框架和外部电极的焊接部位。

5、本发明的另一目的在于提供一种如下的电子元件组件:具有容易对应于具有多种类型和尺寸的外部电极的电子元件的结构。

6、本发明的另一目的在于提供一种如下的电子元件组件:容易提供多种且均匀的电器元件的间隔,并易于制造,以使焊料的形状具有可靠的质量。

7、本发明的另一目的在于提供一种适当地应用于所述电子元件组件的金属框架。

8、根据本发明的一侧面,提供一种电子元件组件,作为贴装于电路基板的电子元件组件,其特征在于,所述电子元件组件包括:电子元件,利用陶瓷主体和在所述陶瓷主体的两侧以彼此对向的方式形成的一对外部电极构成;以及一对金属框架,与所述外部电极中的每一个对向地进行结合,其中,每个金属框架包括:一个以上的开口,形成为与所述外部电极对向;以及一个以上的凸缘,从所述开口的下部边缘向内侧一体地延伸而形成,并且,在所述外部电极被安置于所述凸缘上的状态下,所述外部电极借由导电性接合剂而接合于所述凸缘,使得所述凸缘结构性地支撑所述外部电极。

9、优选地,所述导电性接合剂可以是焊料、金属粉末/环氧树脂或金属粉末/玻璃中的一种。

10、优选地,所述外部电极可以不插入到所述开口中,所述凸缘的长度可以大于所述外部电极的长度。

11、优选地,所述外部电极的端部表面部分可以借由所述导电性接合剂而被接合在位于所述开口的边缘的内侧表面的金属框架部分。

12、优选地,所述开口可以与相邻于所述开口的边缘的金属框架部分中的每一个单独地借由所述导电性接合剂而覆盖。

13、优选地,所述外部电极的端部表面可以接触于所述金属框架的内侧表面,并在它们之间形成缝隙。

14、优选地,与所述导电性接合剂相对应的液态导电性接合剂可以流入所述外部电极的外表面与所述凸缘的上表面之间的缝隙以及所述外部电极的端部表面与所述金属框架的内侧表面之间的缝隙而进行接合。

15、优选地,所述金属框架的上端的高度可以与位于最上面的陶瓷芯片的上表面的高度相同或相似。

16、优选地,一对凸缘可以从所述开口的彼此对向的边缘向内侧一体地延伸而形成,所述一对凸缘中的至少一个在与所述外部电极对向的表面突出形成突起。

17、根据本发明的另一侧面,提供一种电子元件组件,作为贴装于电路基板的电子元件组件,其特征在于,所述电子元件组件包括:电子元件,利用陶瓷主体和在所述陶瓷主体的两侧以彼此对向的方式形成的一对外部电极构成;以及一对金属框架,与所述外部电极中的每一个对向地进行结合,其中,每个金属框架利用单个的主体和从所述两侧向内侧弯曲形成的侧壁构成,在所述侧壁沿上下方向形成有多个开口,切开每个开口的部分向彼此对向的内侧弯曲而形成凸缘,所述外部电极插入到所述凸缘之间而进行物理结合,所述外部电极借由导电性接合剂而接合于所述凸缘。

18、优选地,在沿上下方向相邻的所述开口之间的侧壁部分可以形成有支撑壁,所述支撑壁的高度和所述开口的高度之和等于所述外部电极的厚度。

19、根据本发明的另一侧面,提供一种用于支撑电子元件的金属框架,其特征在于,作为利用垂直部和所述垂直部的下端弯曲而形成的水平部构成,并在所述垂直部与电子元件的外部电极结合的金属框架,其中,所述金属框架包括:凸缘,从下部支撑所述外部电极;以及开口,形成于所述凸缘的下部,其中,所述凸缘从所述开口的上部边缘沿支撑所述外部电极的方向一体地延伸而形成,所述外部电极安置于所述凸缘上,并借由导电性接合剂接合于所述凸缘。

20、优选地,所述开口可以通过连通所述金属框架的垂直部与所述水平部而形成。

21、优选地,在所述凸缘的上部可以形成有暴露所述电子元件的外部电极的端部表面的另一开口。

22、优选地,所述另一开口可以是所有边缘都闭合的形状,或可以是上部边缘向上开放的形状。

23、根据本发明,通过在结构上最小化由外力导致的外部电极的变形,从而可以最小化内部电极从外部电极断开。

24、此外,通过焊接外部电极的面积的增加而增加焊接强度,从而在将金属框架贴装于电路基板之后,能够最小化由外力导致的电子元件从金属框架分离。

25、此外,即使向外部电极施加外力,借由焊接接合于外部电极的凸缘也会吸收部分外力,从而可以减少施加在外部电极或陶瓷主体的外力,其结果是可以防止外部电极变形或内部电极从外部电极断开,并能够最小化内部电极自身的损坏。

26、此外,由于电子元件的外部电极安置在具有较大面积的凸缘上并进行焊接,从而焊接面积增加且能够结构性地稳定支撑,因此外部电极和金属框架的结合更加稳定。

27、此外,通过应用凸缘可以在充分确保电子元件的间隔的同时容易均匀地提供,并易于制造以具有可靠的质量。

28、此外,由于在外部电极插入于一对凸缘之间并进行物理结合之后借由导电性接合剂结合于凸缘,因此可以具有均匀的质量并易于生产。

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