专利名称：端接结合的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于电子元件的端接(termination)技术。具体而言，本发 明涉及用于多层电容器(MLC)的端接技术。
背景技术：
多层电容器传统上按照包括引线型芯片和无引线型芯片的各种配置来 生产。无引线型芯片可设有配置成例如直接附着到印刷布线板的端部端接。 引线型芯片可设有紧固到电容器芯片以提供附加安装选择的引线或连接片 (connection tab )。线或片，由此来生产引线型芯片。,最常见的是i过使用较低熔点焊^将电容 器芯片焊接到引线或片，由此达成这种紧固。在一些情形中，焊料预成型或浆料(paste)可应用至其他完成的电容器 芯片的相应端部上的端接点，且焊料就位的该芯片安置于配置成用以接收多 个电容器芯片的引线框内。 一旦所有芯片安置于该引线框内，则该組件随后 可以在恰当的温度下经历热循环以使焊料回流并将芯片紧固到引线框。后续 工艺通过切断引线框的选定部分来分离每个芯片以生产成品。由于在这种已知工艺中使用的各种焊料具有较低的熔点，如果成品用于 极端高温的环境，特别是最近规定向无铅焊料的转换，这种情况下会出现问 题。除了上述列出的顾虑之外，这种类型的成品的生产需要较大数目的生产 步骤，这导致显著的制造成本。各种专利已经涉及电容器材料的烧制(firing)与/或将端接与/或引线应 用于电容器材料，例如Branchevsky的题为"Method of Making an Embedded Green Multi-Layer Ceramic Chip Capacitor in a Low-Temperature Co-Fired Ceramic (LTCC) Substrate"的美国专利No. 6,470,545 Bl; Alexander的题 为"Method of Integrating Electronic Components into Electronic Circuit Structures Made Using LTCC Tape"的美国专利No. 5,661,882; Hirama等的题为"Lead Type Chip Capacitor and Process for Producing the Same"的美国专利 No. 5,006,953; Insetta等的题为"Process for Applying Conductive Terminations to Ceramic Components"的美国专利No. 4，953，273; 以及Prakash的题 为"Method of Making Capacitor with Co-Fired End Terminations"的美国专利 No. 4，353，153。所有前述引文的公开内容全部引用结合于此。鉴于现有方法和布置的这些目前公认的方面，期望提供一种生产引线型 芯片电容器的方法，其可以显著减少所需的生产步骤且同时生产出可以用于 较高温度环境的元件。尽管已经发展了用于生产引线型电子元件的各种实施，然而还没有出现 一种包含依据本发明在下文给出的所有期望特性的设计。发明内容鉴于现有技术中遇到的以及本发明所解决的公认的问题，已经发展出用 于生产引线型电子元件的改进的方法。在示例性配置中，多个完成的元件安装到引线框，使得元件的制造与将 引线附着到该元件同时完成。在一种较为简单的形式中，部分完成的电容器设有导电浆端接材料并置 于预成型的引线框内用于引线附着。这种制造方法的另 一积极的方面在于，总制造步骤可以显著减少。依据本发明特定实施例的方面，提供了生产电子元件的方法，该电子元 件可以在比先前可获得的显著更高温度的环境下工作。一种示例性的方法涉及用于生产引线型电子元件的改进的端接结合方 法。优选地，这种方法可包4舌通过将端接浆(terminationpaste)应用于电 子元件的选定部分而将至少一个电子元件安置于引线框内；以及随后烧制该 组装的引线框和至少一个电子元件，使得这种电子元件被端接且引线框的引 线紧固到该电子元件。前述方法的一种示例性变型可包括进一步提供多个这种置于该引线框 内的电子元件，端接浆应用于所有电子元件的选定部分。采用这种方法，优 选地该多个电子元件在其随后烧制过程中被同时端接，而引线框的引线紧固 到该电子元件。在前述的目前改善的端接结合方法的另一变型中，该电子元件可包括多 层电容器，或者电阻元件和电感元件之一。
具有引线的多层电容器的该端接方法的再一示例性实施例优选地包括 提供多个未端接的多层电容器；选择性地将端接浆应用于该未端接的多层电 容器；可控地干燥应用有端接浆的该未端接的多层电容器使得该端接浆被干 燥而不被烧制；提供金属引线框，其具有用于每个该多个未端接的多层电容 器的相应嵌套位置；将多个端接浆干燥的多层电容器置于由该金属引线框提 供的相应嵌套区域内；以及烧制该组合的多个多层电容器和金属引线框，以 为多个多层电容器同时提供端接和引线结合。
本发明的又一示例性实施例涉及一种引线型芯片电容器的生产方法，其 使用较少数目的生产步骤但是可以形成较高温度环境耐受能力的元件。该方 法优选地包括提供预成型的引线框用于引线附着，其具有相应定义的元件 接收区域；提供相应的多个部分完成的电容器元件；应用导电浆端接材料至 该多个部分完成的电容器元件；将应用有导电浆端接材料的相应多个部分完 成的电容器元件安置于该引线框的相应定义的元件接收区域内；以及烧制组 合的元件和引线框，以同时端接元件并将引线附着到元件。
通过实践附加的方面，则可以对生产引线型芯片电容器的该示例性方法 实践附加变型，例如提供未端接的多层电容器作为该部分完成的电容器元 件；将导电浆端接材料应用于每一个该多个部分完成的电容器元件的相应端 部；分离该烧制的组合的元件和引线框的选定部分以形成相应的多个端接的 引线型电容器元件；选择性地镀覆该多个端接的引线型电容器元件；选择性 地成型该多个镀覆的端接的引线型电容器元件以在每个该引线型电容器元 件的本体周围形成保护成型材料，电容器元件的引线分别从该成型材料突
出；以及将该多个镀覆的端接的引线型电容器元件的引线选择性地形成为预 选配置，用于安装到印刷布线板或其他选定的支持结构。
本发明的附加目的和优点在下述详细描述中列出，且本领域:技术人员通 过该详细描述可以显见这些附加目的和优点。此外，应进一步理解，在本发 明的各种实施例和应用中，可以对具体示出、引用和讨论的特征、要素和步 骤进行改进和变型而不背离本发明的精神和范围。变型可包括但不限于对所 示出、引用或讨论的手段、特征或步骤的等同替换，以及各种部件、特征、 步骤等的功能、操作或位置上的反转。披露的特征、步骤或要素的各种组合或配置，或者其等同(包括特征、部件 或步骤的组合，或者未在图中明示或未在该图的详细说明中描述的配置)。 不一定在发明内容部分中描述的本发明的附加实施例可包括和结合在上文 概述目的中提及的特征、元件或步骤的各种组合，与/或未在本申请中讨论的 其他特征、元件或步骤。通过阅读说明书的其余部分，本领域技术人员则可 以更好地理解这些实施例的特征和方面等。
在参考附图的说明书中，向本领域技术人员给出了包括其最佳模式的本
发明的全面和辅助公开内容，附图中
图la和lb分别表示目前采用的生产方法和本发明的生产方法之间的比
较；
图2以示意性剖面图说明本发明的示例性的部分完成的多层电容器 (MLC)芯片；
图3以示意性剖面图说明端接浆选择性地应用至其端部的图2的电容器 芯片;
图4说明一示例性引线框的透视图，其中部分完成的元件安置于该引线 才匡内；
图5说明沿图4所示的剖线5-5截取的本发明示例性烧制元件的横向剖 面图6说明应用于图5的示例性实施例的本发明镀覆工艺的结果的横向剖 面图；以及
图7说明依据本发明制造的完成的电子元件的横向剖面图。 在说明书和附图中通篇重复使用参考符号旨在表示本发明的相同或相 似的特征、要素或步骤。
具体实施例方式
如发明内容部分中所讨论，本发明具体涉及用于生产引线型电子元件的 改进方法。
所披露的本发明的方面的选定组合对应于本发明的多个不同实施例。应注意，本文所示出和讨论的每个示例性实施例不应暗指对本发明的限制。被 说明或描述作为 一个实施例的 一部分的特征或步骤可以与另 一 实施例的方 面组合使用，以得到另外其他实施例。此外，特定的特征可以与执行相同或 相似功能的未明确提及的类似装置或特征互换。
在本说明书中将详细参考本发明的端接结合的目前优选的示例性实施
例。参考附图，图la和lb分别表示目前采用的生产方法和本发明的生产方 法之间的比较。
更具体地参考图la，将观察到，目前已知的用于生产引线型电容器元件 的技术需要许多制造步骤，因此导致制造成本显著增加，而所生产的成品仍 无法达到就高温环境工作而言目前通常所要求或期望的高性能水平。
依据如图la中一般用100表示的目前已知(现有技术)的制造工艺(一 起被实施的集体步骤)，执行第一步骤102以生产未端接的多层陶瓷元件。 通过例如应用至未烧制元件的选定部分的金属/玻璃/有机浆料涂层的应用， 该元件随后在步骤104被端接。应用该涂层以连接该电子元件内部的选定导 电层。
在端接步骤104之后，该端接的元件在步骤106^^皮烧制。烧制的元件在 步骤108被筒式镀覆(barrel plated)以将选定的涂层材料提供至该烧制的元 件的端接部分。具体镀覆材料包括可用于解决与成品将被应用的具体环境相 关联的特定顾虑以及可提供焊料兼容性更强的涂层以增强随后制造步骤的 各种金属。
在筒式镀覆步骤108之后，如步骤IIO所示来测试元件。视为"合格" 的即通过测试步骤110的元件可被进一步处理以提供引线附着。通过首先在 步骤112提供镀覆的引线框，且随后在步骤114将引线形成为恰当的形状， 由此可以将引线附着到经过测试的元件。在步骤116,可以通过应用至烧制 的和经测试的元件来配给焊料。如此制备的元件随后可插入镀覆的引线框以 用于进步处理。
通常用100表示的现有技术的方法的最后处理步骤开始于回流步骤 118，其中引线框收纳的、烧制的和端接的芯片被再次加热，以使所配给的 焊料回流并将引线框和元件紧固在一起。最后，经过构成工艺IOO的集体步 骤之后，焊接的元件有时在步骤120使用保护涂层来成型。在一些情形中， 不进行进一步封装而提供这些部件。无论如何这些部件随后在测试步骤122被测试以生产依据通常用100表示的现有技术的方法的成品元件。
参考图lb,描述依据本发明的工艺130。 >夂人图la和lb的比较和对比可 以看出，本发明的不同步骤和方法需要明显更少的制造步骤，而又生产出明 显改善的成品元件。
本领域技术人员在此应注意并理解，尽管本公开内容的大部分描述了引 线型多层电容器的生产，但是其他类型的电子元件也可以通过使用所披露的 方法来生产。例如，利用本发明，可以生产电阻与/或电感元件，并且/或者 可以生产其他形式的电容元件。
进一步参考图lb，将注意到，基本上与工艺100在步骤102相同，本发 明的工艺130开始于在步骤132生产未端接的多层电容器。然而，本发明的 方法随后立即不同于已知工艺，在步骤134直接提供成型的引线框。值得注 意的是，进一步依据本发明，在步骤136配给端接浆，且在元件插入所提供 的引线框时将端接浆应用于多层电容器元件的选定部分。参考下述的图4可 以更容易地看出这种元件的安置。
在将未端接的元件恰当地安置于引线框内以及配给端接浆之后，如本方 法在步骤138所示(图lb)，该组件被烧制。在这个时刻以及在这种状况下 烧制以达成多个目的。首先，未端接的多层电容器元件被同时端接和结合至 引线，因此同时消除了如图la所示的先前已知的步骤104、 108、 110和118。
在烧制步骤138之后，整个组件在镀覆步骤140被镀覆，且随后在相应 步骤142、 144被成型和测试。本领域技术人员将理解，在使用例如银的贵 金属框架的某些情形中，镀覆步骤140不是必须的。即使需要镀覆步骤，也 可以在成型工艺142之后进行。
参考图2，说明示例性的部分完成的多层电容器(MLC)芯片200的代 表性剖面图。本领域技术人员已知，通过在陶资介电层206之间交替地层叠 导电层202、 204以产生导电层和绝缘层交替的叠层，由此来构造MLC200。 这些层的数目可以为几层到几百层，视所期望的电容值而定。导电层和介电 层交替的叠层随后被烧结(sinter)以形成整体区块。交替的导电层202、 204 在叠层的相对端部露出，乂人而随后可以电连4妄在一起。
参考图3,说明图2所示的烧结的、端接干燥的、但端接尚未烧制的 MLC芯片200的剖面图，端接浆210选择性地应用至其端部从而连接交替 的导电层202、 204。端接浆210可对应于铜(Cu)基浆料，其依据本发明被烧制时，同时提供未烧制MLC的端接以及高温引线结合。
图4说明一示例性引线框的透视图，其中部分完成的元件安置于该引线 框内。更具体地参考图4，示出了部分完成的元件安置于其中的引线框400。 从图4可以看出，示例性引线框400对应于其中已经设有用于电子元件的安 装位置的金属框架。这种安装位置包括示例性元件200可安置于其间和其上 的直立片402、 404和支持部406、 408 (如图4所示)。
参考图5，说明沿图4所示的剖线5-5截取的元件的横向剖面图。可以 看出，本方法的烧制步骤138 (图lb)将引线框400硬焊(braze)至芯片 200并同时由端4妄浆210形成一端4^。
图6说明应用于图5的示例性实施例的本发明镀覆工艺的结果的横向剖 面图。参考图6，在烧制步骤138之后，可以镀覆引线框400和元件200。 在一示例性实施例中，本发明可涉及一引线框，其对应于由金属形成的材料 的条带状连续巻轴，该巻轴上已经安装了芯片200且经过端接烧制。该连续 的条通常缠绕成巻轴以用于运输和进一步处理。整个巻轴可镀覆有镍和锡或 者其他合适材料的层600，且随后用保护材料700成型(图7 )。
图7说明依据本发明制造的完成的电子元件的横向剖面图。进一步参考 图7，可以看出，可以应用保护材料700的最后覆盖，可以从引线框切割成 品电子元件，且可以将所附着的引线710形成为恰当的配置以安装至印刷布 线板或其他支持结构。
尽管已经详细地结合本发明的具体实施例来描述本发明，但是在理解前 述公开内容之后，本领域技术人员可以容易地实现这些实施例的变更、变型 以及等同替换。因此，本发明的范围仅仅是通过这些实施例来示例性地说明 而不受其限制，且本发明涵盖本领域技术人员显而易见的对本发明进行的改 进、变型与/或添加。
本申请主张2007年1月31日在先提交的题为"TERMINATION BONDING"的美国临时专利申请US 60/898，507的利益，该专利申请引用结 合于此。
权利要求
1.一种用于生产引线型电子元件的改进的端接结合方法，包括通过将端接浆应用于元件的选定部分而将至少一个电子元件安置于引线框内；以及随后烧制组装的引线框和至少一个电子元件，使得所述电子元件被端接且所述引线框的引线紧固到所述电子元件。
2. 如权利要求1所述的改进的端接结合方法，其中多个电子元件安置 于所述引线框内，所述端接浆应用于所有电子元件的选定部分，使得所述多 个电子元件在其随后烧制过程中被同时端接，而所述引线框的引线紧固到所 述多个电子元件。
3. 如权利要求1所述的改进的端接结合方法，其中所述电子元件包括 多层电容器。
4. 如权利要求1所述的改进的端接结合方法，其中所述电子元件包括 电阻元件和电感元件之一。
5. 如权利要求1所述的改进的端接结合方法，其中安置步骤包括，当 所述元件安置于引线框内时，将所述端接浆应用于所述元件的选定部分。
6. 如权利要求1所述的改进的端接结合方法，其中所述电子元件包括 未端接的电子元件。
7. 如权利要求1所述的改进的端接结合方法，其中所述电子元件包括 部分完成的多层电容器，通过在陶瓷介电层之间交替地层叠导电层以产生导 电层和绝缘层交替的叠层来构造所述多层电容器，且所述导电层在所述叠层 的相对端部露出使得在烧制步骤随后电连接在一起。
8. 如权利要求7所述的改进的端接结合方法，其中所述层的数目在四 层到几百层的范围，视所期望的电容值而定。
9. 如权利要求7所述的改进的端接结合方法，其中交替的导电层和介 电层的所述叠层被烧结以形成包含所述部分完成的多层电容器的整体区块。
10. 如权利要求1所述的改进的端接结合方法，其中在烧制步骤之前， 所应用的端接浆被干燥但不被烧制。
11. 如权利要求1所述的改进的端接结合方法，其中所述端接浆包括铜 基浆料，从而在烧制时提供所述电子元件的端接以及高温引线结合。
12. 如权利要求11所述的改进的端接结合方法，其中烧制步骤将所述 引线框硬焊至所述元件，同时由所述端接浆形成用于所述元件的端接。
13. —种具有引线的多层电容器的端接方法，包括 提供多个未端接的多层电容器； 选择性地将端接浆应用于所述未端接的多层电容器； 可控地千燥应用有端接浆的所述未端接的多层电容器使得所述端接浆被干燥而不被烧制；提供金属引线框，其具有用于每个所述多个未端接的多层电容器的相应 嵌套位置；将多个端接浆干燥的多层电容器置于由所述金属引线框提供的相应嵌 套区域内；以及烧制组合的多个多层电容器和所述金属引线框，从而为所述多个多层电 容器同时提供端接和引线结合。
14. 如权利要求13所述的具有引线的多层电容器的端接方法，其中所 述金属引线框包括铜S1线框和4艮S1线框之一 。
15. 如权利要求13所述的具有引线的多层电容器的端接方法，还包括 随后通过切割所述金属引线框的选定部分来处理烧制的组合金属引线框和 多个多层电容器，从而产生每个电容器芯片的成品。
16. —种引线型芯片电容器的生产方法，其使用较少数目的生产步骤但 是形成较高温度环境耐受能力的元件，所述方法包括提供预成型的引线框用于引线附着，其具有多个相应定义的元件接收区域；提供相应的多个部分完成的电容器元件； 应用导电浆端接材料至所述多个部分完成的电容器元件； 将应用有导电浆端接材料的相应多个部分完成的电容器元件安置于所 述引线框的相应定义的元件接收区域内；以及烧制组合的元件和引线框，以同时端接所述元件并将引线附着到所述元件。
17. 如权利要求16所述的引线型芯片电容器的生产方法，其中所述部 分完成的电容器元件包括未端接的多层电容器。
18. 如权利要求16所述的引线型芯片电容器的生产方法，其中所述导电浆端接材料应用于每一个所述多个部分完成的电容器元件的相应端部。
19. 如权利要求16所述的引线型芯片电容器的生产方法，还包括分离 所烧制的组合的元件和引线框的选定部分以形成相应的多个端接的引线型 电容器元件。
20. 如权利要求19所述的引线型芯片电容器的生产方法，还包括选择 性地镀覆所述多个端接的引线型电容器元件。
21. 如权利要求20所述的引线型芯片电容器的生产方法，还包括选择 性地成型所述多个镀覆的端接的引线型电容器元件以在每个引线型电容器 元件的本体周围形成保护成型材料，所述引线型电容器元件的引线分别从所 述成型材料突出。
22. 如权利要求21所述的引线型芯片电容器的生产方法，还包括将所 述多个镀覆的端接的引线型电容器元件的引线选择性地形成为预选配置，用 于安装到印刷布线板或其他选定的支持结构。
23. 如权利要求21所述的引线型芯片电容器的生产方法，还包括选择 性地测试每个所述多个镀覆的端接的引线型电容器元件。
24. 如权利要求19所述的引线型芯片电容器的生产方法，还包括选择 性地镀覆所述引线框和所述多个端接的引线型电容器元件。
25. 如权利要求24所述的引线型芯片电容器的生产方法，其中所述镀 覆包括镍和锡之一。
26. 如权利要求16所述的引线型芯片电容器的生产方法，其中所述预 成型的引线框包括由相应的多个直立片和支持部形成的元件接收区域。
27. 如权利要求16所述的引线型芯片电容器的生产方法，其中所述引 线框包括由金属形成的材料的条带状连续巻轴，在烧制之后所述连续巻轴上 已经安装有元件且经过端接烧制。
28. 如权利要求27所述的引线型芯片电容器的生产方法，其中所述连 续巻轴缠绕成运输巻轴以纟皮运输用于进一步处理。
29. 如权利要求16所述的引线型芯片电容器的生产方法，其中 所述部分完成的电容器元件包括未端接的多层电容器；及 所述导电浆端接材料应用于每一个所述多个部分完成的电容器元件的才目应端吾卩，以及其中所述方法还包括分离所烧制的组合的元件和引线框的选定部分以形成相应的多个端>^妄的引线型电容器元件；选择性地镀覆所述多个端接的？ 1线型电容器元件；选择性地成型多个镀覆的端接的引线型电容器元件以在每个引线型电 容器元件的本体周围形成保护成型材料，电容器元件的引线分别从所述成型 材料突出；以及将所述多个镀覆的端接的引线型电容器元件的引线选择性地形成为预 选配置，用于安装到印刷布线板或其他选定的支持结构。
30. 如权利要求27所述的引线型芯片电容器的生产方法，其中由金属 形成的材料的条带状连续巻轴包括贵金属。
31. 如权利要求30所述的引线型芯片电容器的生产方法，其中所述贵 金属包括银。
全文摘要
本发明涉及端接结合。具体而言，本发明公开了一种用于生产引线型电子元件的改进的端接结合方法、具有引线的多层电容器的端接方法以及引线型芯片电容器的生产方法。通过将端接浆应用于元件的选定部分而将元件安置于引线框内。在烧制该组装的引线框和电子元件后，电子元件被同时端接且设有牢靠地紧固的引线。
文档编号H01G13/00GK101236836SQ20081000498
公开日2008年8月6日 申请日期2008年1月31日 优先权日2007年1月31日
发明者托马斯·J·布朗, 约翰·L·加尔瓦格尼 申请人:阿维科斯公司