用于制造表面贴装器件的方法与流程

本发明总体上涉及电子电路系统。更具体地说，本发明涉及一种用于制造表面贴装器件(smd)的方法。

背景技术：

表面贴装器件(smd)由于其尺寸小而用在电子电路中。一般来说，smd包括嵌入在壳体材料(比如塑料或环氧树脂)内的核心器件。例如，具有电阻性质的核心器件可以嵌入在壳体材料中以产生表面贴装电阻器。

现有smd的一个缺点是，用于封装核心器件的材料趋向于允许氧渗入到核心器件本身中。这对于某些核心器件可能是不利的。例如，如果允许氧进入正温度系数核心器件，则该核心器件的电阻随着时间趋向于增大。在一些情况下，基本电阻(baseresistance)可能增大五(5)倍，这可能使核心器件不合规格。

为了克服这些问题，核心器件可以被以低氧透过率(比如，2013年9月3日发布的美国专利no.8,525,635(navarro等人)和2011年1月20日公开的美国公开no.2011/0011533(golden等人)中所描述的氧阻挡材料)封装。

目前用于制造smd的方法(比如上述那些方法)得到与smd的总体积相比具有相对较大体积的封装剂的smd。例如，封装剂的体积可能对应于总体积的35-40％。

技术实现要素：

在一个方面，一种制造表面贴装器件的方法包括提供至少一个核心器件和至少一个引线框架。核心器件附连到引线框架。核心器件和引线框架被封装在封装剂内。封装剂包括液态环氧树脂，该液态环氧树脂当被固化时具有小于大约0.4cm³·mm/m²·atm·day的氧透过率。

在第二方面，一种表面贴装器件包括核心器件以及附连到核心器件的引线框架的一部分。封装剂包围核心器件的至少一部分和引线框架的一部分。封装剂对应于围绕核心器件和引线框架注入的液态环氧树脂的固化版本。封装剂具有小于大约0.4cm³·mm/m²·atm·day的氧透过率。

在第三方面，一种制造表面贴装器件的方法包括：从材料形成板坯；在板坯的顶表面和底表面上形成多个导电突出；并且在板坯的顶表面的至少一部分和底表面的至少一部分上方施加液态封装剂。液态封装剂被固化，并且当被固化时，封装剂具有小于大约0.4cm³·mm/m²·atm·day的氧透过率。该组装件被切割以提供多个组件。在切割之后，每个组件的顶表面包括至少一个导电突出，每个组件的底表面包括至少一个导电突出，每个组件的顶表面和底表面包括固化的封装剂，并且每个组件的核心包括所述材料。

在第四方面，一种表面贴装器件(smd)包括由材料形成的核心、形成在核心的顶表面上的至少一个导电突出、形成在核心的底表面上的至少一个导电突出以及覆盖核心的顶表面的至少一部分和底表面的至少一部分的封装剂。封装剂具有小于大约0.4cm³·mm/m²·atm·day的氧透过率。

附图说明

图1是示例性表面贴装器件(smd)的截面图。

图2例示说明了可以用于制造图1的smd的一组示例性操作。

图3例示说明了多个smd的组件部分。

图4a和图4b例示说明了用于封装图3所示的组件部分的成型系统。

图5-图8例示说明了可以经由图2所描述的制造操作制造的示例性smd实现。

图9是另一示例性smd的截面图。

图10例示说明了可以用于制造图9的smd的一组示例性操作。

图11a例示说明了具有一组导电突出的板坯。

图11b例示说明了图11a的板坯的截面图。

图11c例示说明了具有封装剂的顶层和底层的板坯盖。

图11d例示说明了图11c的板坯和封装剂层的截面图。

图11e例示说明了从板坯和封装剂层切割的组件的截面图。

图11f例示说明了被填充封装剂的组件之间的空间的截面图。

图11g例示说明了组件的截面图，在该截面图中，填充到组件之间的空间中的封装剂被切割。

图11h例示说明了具有添加到端部的导电层的组件的前视图。

具体实施方式

为了克服上述问题，提供了一种用于制造smd的新颖方法。在一种实现中，该过程从提供液态环氧树脂或其它形式的具有低氧透过率的封装剂开始。一个或多个核心器件、限定用于核心器件的电触件的引线框架以及作为最终smd的一部分的其它组件部分被插入到转送成型系统的腔体中。封装剂被插入到成型系统中，并且被围绕各种组件注入。在固化之后，组装件从成型系统移除，并且被切割以提供单个的smd。可以在smd分离之前或之后执行各种精整操作(镀敷、精整、抛光等)。使用该过程，可以制造形状因数小于常规smd的smd。而且，制作成本低于与常规smd整体的制造相关联的那些成本。

在另一实现中，形成以上核心器件的材料是在板坯中提供的。一组导电突出被施加到板坯的顶表面和底表面。丝网印刷过程被用于在顶表面和底表面上丝网印刷液体环氧树脂。组装件被固化，并且被分割成的组件。每个组件包括与原始板坯的一部分相对应的核心、从核心的顶部延伸的至少一个导电突出以及从核心的底部延伸的至少一个导电突出。核心的暴露表面被覆盖附加封装剂以封装整个核心。封装的核心的端部覆盖有第一导电层和第二导电层。这些导电层中的每个形成为与从核心的顶部延伸或从核心的底部延伸的导电突出中的一个电接触。

上述封装材料使得能够产生表现出低氧透过率的表面贴装器件或其它小型器件。例如，封装剂便利于制造取决于形状因数壁厚度在0.4密耳至14密耳之间的低氧透过率表面贴装器件。

图1是表面贴装器件(smd)100的一种实现的截面图。smd100限定大体矩形本体，该本体具有顶表面105a、底表面105b、第一端部110a、第二端部110b、第一接触垫115a以及第二接触垫115b。smd100进一步包括核心器件120和核心器件120嵌入在其中的绝缘体材料125。在一种实现中，第一端部110a和第二端部110b之间的距离可以约为3.0mm(0.118英寸)，smd100的宽度可以约为2.35mm(0.092英寸)，并且顶表面105a和底表面105b之间的距离可以约为0.5mm(0.019英寸)。

核心器件120包括顶表面120a、底表面120b、第一端部122a以及第二端部122b。核心器件120可以具有大体矩形形状。第一端部122a和第二端部122b之间的距离可以约为3.0mm(0.118英寸)。顶表面120a和底表面120b之间的距离可以约为0.62mm(0.024英寸)。前表面和背表面之间的距离可以约为1.37mm(0.054英寸)。导电层124a和124b可以覆于核心器件120的顶表面120a和底表面120b上。例如，导电层124a和124b可以对应于0.025mm(0.001英寸)厚的镍(ni)层和/或0.025mm(0.001英寸)厚的铜(cu)层。导电材料可以覆盖核心器件120的整个顶表面120a和底表面120b或者顶表面120a和底表面120b的较小部分。

在一种实现中，核心器件120对应于在存在氧时具有劣化的性质的器件。例如，核心器件120可以对应于包括导电聚合物成分的低电阻正温度系数(ptc)器件。导电聚合物成分的电性质随着时间的过去趋向于劣化。例如，在金属填充的导电聚合物成分(例如，含有镍的那些成分)中，当该成分与周围大气接触时，金属颗粒的表面趋向于氧化，并且当相互接触时，所得氧化层使颗粒的导电率降低。众多氧化的接触点可以导致ptc器件的电阻增大5x或更大。这可能使ptc器件超过其原始规范限制。可以通过使该成分暴露于氧的暴露程度最小化来改进含有导电聚合物成分的器件的电性能。

封装剂125可以对应于氧阻挡材料，比如具有与2013年9月3日发布的美国专利no.8,525,635(navarro等人)和2011年1月20日公开的美国公开no.2011/0011533(golden等人)中所描述的那些特性类似的特性的氧阻挡材料，这些文献的公开内容通过引用并入本文。这样的材料可以防止氧渗入到核心器件120中，从而防止核心器件120的性质劣化。例如，氧阻挡材料可以具有小于大约0.4cm³·mm/m²·atm·day(1cm³·mil/100in²·atm·day)的氧透过率，氧透过率是以在一平方米的面积内渗透通过厚度为1毫米的样本的氧的立方厘米数来测量的。透过率是在24小时时间段内、在0％相对湿度下、在23^°温度下、在一个大气压的部分压差下测量的。氧透过率可以使用具有由美国明尼苏达州明尼阿波里斯市(minneapolis,minnesota,usa)的mocon,inc.供应的装备的astmf-1927来测量。

在一种实现中，封装剂125对应于固化的热固性环氧树脂，该热固性环氧树脂在固化之前拥有大约1500cps和70,000cps之间的粘度以及以重量计5％至95％的填料含量。

从核心器件120的顶表面120a到smd100的顶表面105a的封装剂125的厚度可以在0.01至0.125mm(0.0004至0.005英寸)的范围中，例如大约0.056mm(0.0022英寸)。从核心器件125的第一端部110a和第二端部110b分别到smd100的第一端部122a和第二端部122b的封装剂125的厚度可以在0.025至0.63mm(0.001至0.025英寸)的范围中，例如大约0.056mm(0.0022英寸)。

第一接触垫115a和第二接触垫115b布置在smd100的底表面105b上。第一接触垫115a电耦接到核心器件120的底表面105b。第二接触垫115b经由环绕核心器件120的一侧的导电夹具112、楔形接合、导线接合等电耦接到核心器件120的顶表面120a，从而将核心器件120的顶表面120耦接到第二接触垫115b。

第一接触垫115a和第二接触垫115b用于将smd100紧固到印刷电路板或基板(未示出)。例如，smd100可以经由第一接触垫115a和第二接触垫115b被焊接到印刷电路板和/或基板上的垫。每个接触垫115a和115b可以被镀敷有导电材料，比如铜。镀敷可以提供从smd100的外部到核心器件120的电路径。

图2例示说明了可以用于制造图1所描述的smd100的一组示例性操作。图1所示的操作参照图3和图4进行描述。

在方框200处，可以提供一个或多个核心器件。参照图3，可以提供数个核心器件305。核心器件305可以对应于上述ptc器件或不同器件。为了获得ptc器件，可以首先将ptc材料挤到板坯上，然后使其固化。可以经由常规过程将镀铜或镀镍施加到已固化的材料的某些部分以限定接触垫和/或互连。然后可以使用常规过程(即，锯子、激光等)切割ptc材料以从该材料分离ptc器件。在一些实现中，可以在分离之后向每个ptc器件的某些部分施加导电环氧树脂或不同类型的精整。

在方框205处，可以将核心器件305紧固到引线框架310。例如，核心器件305可以被放置在引线框架310上方。核心器件305可以用手、经由拾取和放置机械和/或经由不同的过程被紧固。

引线框架310可以限定多个接触垫315a和315b。接触垫315a和315b可以对应于图1所示的第一接触垫115a和第二接触垫115b。核心器件305可以被紧固到引线框架310上限定的接触垫315a和315b。例如，核心器件305的底表面可以焊接到接触垫315a和315b的顶表面。

在方框210处，可以将夹具互连300紧固到核心器件305和引线框架310。夹具互连300的水平部分可以紧固到核心器件305的顶表面，并且夹具互连300的相对端部可以紧固到接触垫315a中的一个。例如，夹具互连300可以被焊接到核心器件305的顶表面和接触垫315a。

在方框215处，如图4a和图4b所示，可以将核心器件305、互连300以及引线框架310的顶部封装在封装剂中。

参照图4a，可以经由转送成型过程施加封装材料407。就这一点而言，可以提供包括上模具410a和下模具410b的模具系统400。腔体418形成在上模具410a和下模具410b之间以使封装剂407围绕一个或多个核心器件、互连和引线框架成形。通风孔可以设在下模具中以允许空气逸出。通风孔不应高于20μm，并且可以位于腔体中，例如在腔体的任何一个拐角处。上模具410a包括封装剂407被添加到其中的转送罐体408。封装剂407可以为具有大约1500cps和70,000cps之间的粘度的液态成型热固性环氧树脂的形式。在一些实现中，环氧树脂可以包括以重量计的5％到95％填料含量。

如图4b所示，模具系统400的柱塞405被按压到上模具410中以迫使封装剂407通过浇口407进入到腔体418中。转送罐体408可以在插入柱塞之前被加热到大约20℃-30℃的温度以使封装剂407的粘度降低。可以向柱塞405施加大约150psi和300psi之间的转送压力。

返回到图2，在方框220处，可以使封装剂407部分地或整个地固化。例如，封装剂407可以被留在模具系统400中大约1-5分钟以允许封装剂407固化。在一些实现中，转送罐体(模具)408可以被加热到大约120-180℃以使固化加速。

在方框225处，打开模具系统400的上模具410a和下模具410b。模具系统400的推杆415可以被按压到腔体的下侧中以将组装件推出模具系统400。在移除之后，可以向组装件的部分施加镍合金和/或铜末道漆(finish)，并且smd可以从组装件分离。例如，可以用锯子、激光或其它工具从固化的构造切割smd。可以执行附加的精整和/或抛光步骤以产生smd的最终版本。例如，可以在分离之后施加可焊接镍合金末道漆。(参见图8。)

图5-图8例示说明了可以经由以上过程或者其变型制造的各种替代smd实现。参照图5，smd500可以包括封装在封装剂125内的核心器件120，封装剂125可以对应于上述封装剂。在该实现中，未利用互连。相反，第一铜板505a和第二铜板505b可以施加到核心器件120的相对端部。可以用可焊接镍合金末道漆(比如nisn或niau)使铜板505a和505b精整。铜板可以在封装之前施加到(一个或多个)核心器件120。

参照图6，smd700可以包括封装在封装剂125内的核心器件120，封装剂125可以对应于上述封装剂。第一导电环氧树脂涂层605a和第二导电环氧树脂涂层605b可以在封装之前被施加到核心器件120的相应端部。通孔607a和607b可以形成在smd600的下侧中、低于核心器件120的每个端部并且被镀敷有导电材料以便利于从smd100外部与核心器件120的电接触。可以围绕smd600的底侧中的贯穿开口形成可焊接镍合金精整的垫609a和609b末道漆。

参照图7，smd700可以包括封装在封装剂125内的核心器件120。可以对应于上述封装剂的封装剂125被设在smd700的相应端部上。间隙705形成在导电层124a和124b中，导电层124a和124b覆盖核心器件120的顶表面和底表面。

参照图8，smd800可以包括封装在封装剂125内的核心器件120，封装剂125可以对应于上述封装剂。第一导电环氧树脂涂层805a和第二导电环氧树脂涂层805b可以在封装之前被施加到核心器件120的相应端部。可以在第一导电环氧树脂涂层805a和第二导电环氧树脂涂层805b上方设置可焊接镍合金末道漆810a和810b。

如所示出的，所述新颖的制造方法能够产生各种构造的smd。而且，该方法能够产生形状因数小于使用常规过程制造的那些smd的smd。虽然已经参照某些实施例对smd及其制造方法进行了描述，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本申请的权利要求的范围的情况下，可以进行各种改变，并且可以替换等同物。可以做出许多其它的修改来使特定情况或材料适应本教导而不脱离权利要求的范围。因此，意图是，smd及其制造方法不限于所公开的特定实施例，而是限于落在权利要求的范围内的任何实施例。

图9是可以经由图10所描述的操作形成的示例性表面贴装器件(smd)900的截面图。smd900限定大体矩形本体，并且包括核心器件920以及分别电连接到核心器件920的顶表面和底表面的顶部导电突出915a和底部导电突出915b。封装剂925围绕核心器件920形成。导电突出915a和导电突出915b延伸通过封装剂925。第一导电端部910a和第二导电端部910b形成在核心器件920的被封装端部上方。第一导电端部910a和第二导电端部910b均与顶部和底部导电突出915中的一个至少部分重叠，使第一导电端部910a和第二导电端部910b与顶部和底部导电突出915电接触。在一种实现中，smd900的边界限定长度约为3.0mm(.118英寸)、高度约为0.5mm(.019英寸)、深度约为2.35mm(0.092英寸)的矩形体积。

核心器件920包括与上述核心器件120相同的特征中的许多个特征。例如，导电层(为清晰起见未示出)可以覆于核心器件920的顶表面和底表面上，在这种情况下，顶部导电突出915a和底部导电突出915b耦接到导电层。核心器件920可以拥有上述核心器件120的材料性质。

封装剂924可以拥有上述封装剂925的材料性质。然而，在这种情况下，封装剂125可以对应于固化的热固性环氧树脂，该环氧树脂在固化之前拥有大约1500cps和70,000cps之间的粘度以及以重量计5％到95％的填料含量。

封装剂125的厚度或壁厚度可以在大约0.4密耳至14密耳之间。壁厚度可以在所有侧面上都是一致的，或者是不同的。

图10例示说明了可以用于制造图9所描述的smd900的示例性操作。参照图11a-图11h最好地理解图10所示的操作。

在方框1000处，可以提供ptc板坯。例如，ptc材料可以被挤压通过模具以形成具有期望截面的ptc材料片材，如图11a和图11b所示的ptc板坯1105所示那样。

在方框1005处，在板坯的顶表面和底表面上方形成导电表面。导电表面可以是铜或不同导电材料。

在方框1010处，可以在板坯1105的顶表面和底表面上、板坯1105的最终将被分割成单颗的核心的部分处形成导电突出(1110，图11a和图11b)。导电突出1110可以在导电表面形成在板坯的顶表面和底表面上之后形成。可替代地，在方框1105形成的导电表面的初始厚度可以被选为与导电突出1110的期望高度相同。然后，可以经由减薄过程(比如化学和/或机械过程)使导电表面的厚度在部分中减小，使其它部分不受影响。不受影响的区域将对应于导电突出1110。

在方框1015处，如图11c和图11d所示那样在封装剂1115中封装板坯，并且使得封装剂可以固化。封装剂1115可以经由丝网印刷过程被施加在板坯上方，由此封装剂被以液态形式提供并且被挤压通过丝网并到达板坯1105的顶表面和底表面上。液态形式的封装剂可以具有大约1500和70,000cps之间的粘度。丝网具有液态封装剂流过的开口部分以及阻挡液态封装剂到达板坯的关闭部分。所述部分可以被构造为使得封装剂覆盖板坯1105的除了导电突出1110之外的整个表面区域。在其它实现中，导电突出1110可以被液态封装剂覆盖，随后在封装剂已经固化之后通过磨削封装剂而被暴露。

在方框1020c处，可以在从板坯1105的底部延伸的导电突出1110上方施加带层1125。如图11e所示，板坯1105然后被切割以将板坯1105分割成部分1120a-c。可以使用常规过程(即，锯子、激光等)对板坯1105进行切割以将板坯分割成单独的组件1120a-c。每个组件1120a-c具有在核心1105a的顶表面和底表面上的封装剂层以及延伸通过封装剂的至少一对导电突出1110，一个导电突出在1105a的顶表面上，另一个导电突出在核心1105a的底表面上。带层1125用于将组件1120a-c保持在一起以用于后续处理操作。

在方框1025处，如图11f所示，将封装剂填料1130插入到形成在分割的组件1120a-c之间的切口中以覆盖组件1120a-c内的核心1105a的通过切割暴露的那些表面。在封装剂填料1130已经固化之后，如图11g所示，封装剂填料1130被切割，并且带层1125被移除。以在组件1120a-c的核心1105a的先前暴露的侧壁上方留下封装剂的一部分这样的方式切割封装剂填料1130。

在方框1030处，可以对分割的组件1120a-c的端部进行镀敷以提供上述第一导电端部910a和第二导电端部910b。例如，导电环氧树脂层1130a和1130b可以被施加在分割的组件1120a-c的端部上方。导电环氧树脂层1130a和1130b可以覆盖导电突出1110的一部分或全部。在一些实现中，可以在导电环氧树脂层1130a和1130b上方设置可焊接镍合金末道漆。

如所示，新颖的制造方法能够产生各种构造的smd。而且，这些方法能够产生与使用常规过程制造的那些smd相比形状因数更小并能够保持更高保持电流的smd。例如，图10所描述的操作可以略作改动以制造出比如图7和图8所示的那些smd的smd。虽然已经参照某些实施例对smd及其制造方法进行了描述，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本申请的权利要求的范围的情况下，可以进行各种改变，并且可以替换等同物。可以做出许多其它的修改来使特定情况或材料适应本教导而不脱离权利要求的范围。因此，意图是，smd及其制造方法不限于所公开的特定实施例，而是限于落在权利要求的范围内的任何实施例。