专利名称：电子元件的支架的制作方法
技术领域：
本发明涉及由陶瓷作成的用于电子元件的支架。
用于电子元件、如电感器的支架多用塑料作成。由塑料作为支架材料的优点在于成本低，易加工及重量轻。譬如用于ISDN应用的电感元件以市场流行的销状结构、SMD结构的构型或适用于PCMCIA卡的构型制造。相应的构型例如由Fa.Vacuumschmelze有限公司(哈瑙市，德国)1996年的公司文献“ISDN元件”所公知。这种支架具有电端子，它们譬如通过焊接可与一个印刷电路板的导体版迹相连接。
在技术不断发展的进程中采用了新近占优势的SMD技术中的壳体构型，它可被表面安装。为了在印刷电路板表面上安装元件，合乎要求的是在安装时与印刷电路板形成接触的元件面或电端子应尽可能平地接触在印刷电路板的平表面上。当这些面的平面度尽可能高时使用SMD安装技术可体现其优点。但上述由塑料作的支架在平面度方面具有缺陷。当譬如用焊接将金属端子销与一个电元件的连接导线相连接时，由于焊接时使销区域上加热导致该平面度的下降。并且当随后焊接到印刷电路板上时，通过整个壳体的加热常常导致壳体的膨胀。另一缺点是在装配印刷电路板时焊剂的需要量相对地多。
陶瓷作的支架已由技术陶瓷信息中心(泽尔布，德国)1996年的信息文献“用于电子学的陶瓷材料”所公知。所述的陶瓷材料由氧化铝或氮化铝组成及可作为电子电路的衬底及用作半导体开关或晶闸管及二极管的壳体。所述壳体涉及双列直插式壳体(DIL)或用于SMD技术中表面安装的芯片载体。
由CeramTec股份公司(马克特雷特维茨，德国)1996年的产品说明书公知了用于电线圈的陶瓷支架。该支架涉及包括电感元件的桥型部件。该电感元件的引线、例如一个位于支架内部的线圈的连接导线仅在朝着印刷电路板材料的支架面上可与桥型支架的金属化表面相连接。为此在该平面上设有分段方式的金属层表面部分。因此这些引线与金属层表面的连接是在焊接区域实现的。
上述实施形式仅是不充分地满足了SMD技术中对用于电子元件的支架的要求。尤其在朝着印刷电路板材料的陶瓷支架金属面的平面度方面传统结构的支架总不能跟上所提出的要求。因此，为了充分利用SMD安装技术的优点，尽可能小地减弱金属表面区域中元件的平面度才是有利的。
本发明的任务是提供一种支架，它不具有上述公知的支架的缺点。
本发明的任务将通过一种由陶瓷作的用于电子元件的支架来解决，该支架具有至少两个彼此电绝缘的接触面2，这些接触面被设置在支架的一个公共平面中，其特征在于在支架的至少一个不平行于接触面2公共平面延伸的面上设有另外的金属化表面3，其中每个金属化表面与一个接触面2形成导电连接。
根据本发明，“接触面”的概念应理解为金属表面层，它设在支架表面上用于支架与印刷电路板材料的连接。因此这些接触面彼此平行地设置。接触面的形状可为任意的。它可根据所需要求譬如为方形，矩形，圆形或n角的多角形。并且在一个支架上可考虑不同形状的接触面。
接触面2的宽度优选在从0.1至5毫米的范围中。接触面的长度优选在从0.5至10毫米的范围中。
接触面所处的公共平面通常相应于支架的下侧面，即朝着印刷电路板材料的一侧。
支架上接触面3或金属化表面3区域中的金属化层实质上由一种导电材料，如Cu，Ni，Au，C，W，Pt，Ag等组成。该层的制造也可这样地实现，即首先设置一个或多个中间层，及设置导电的金属化层作为最后的层。在陶瓷材料上设置导电层的适当方法其本身是公知的。金属化层的厚度最好在0.1至40微米的范围中。
最好支架具有一个顶部件13及在该顶部件的内表面11上布置一个电感元件17。但同样可以在支架的另一个面、例如一个壁上固定该元件。
根据本发明的支架的几何形状应该这样地选择，即金属化表面3不在接触面2的范围中。因此金属化表面3处于不与接触面2的公共面平行延伸的面中，该面最好相对接触面2的公共面成90°的一个角度。
根据本发明的支架最好具有相对接触面2的公共面成90°角度延伸的两个壁12，一个垂直于壁并平行于接触面2的公共面布置的顶部件13，及两个垂直于顶部件及壁布置的端壁5。该类型几何形状的一个例子是一个一侧张开的具有直角面的六面体，它具有一个鞋盒的形状。
在金属化接触面2及金属化表面3之间最好具有槽形凹陷4，该凹陷例如可通过磨、锯或铣设置在陶瓷材料中。该槽状凹陷不是金属化的。但也可以是，例如根据通常陶瓷制造方法造型体在烧焙后就已具有相应的槽状凹陷。槽状凹陷的距离最好在0.2和5毫米之间的范围中。
最好在接触面2的公共平面上设置槽状凹陷4，及在与接触面的公共面不平行地延伸的平面上设置另外的槽状凹陷4。这些设在不同平面上的槽状凹陷4在其边缘区域中构成槽边15。
当譬如一个线圈的连接导线7要连接到根据本发明的支架上时，该连接导线7最好与一个金属化表面3进行导电连接。
所述连接导线根据本发明将通过槽边7引导，以使得导线在槽边15中进行机械定位。该措施解除了有时存在的接触并防止导线的滑动。
通过槽边15引导的连接导线7最好被电连接到与相应槽状凹陷直接相邻的金属化表面3上。
根据本发明的支架的接触面被十分精确地制造，因此具有高的平面度。根据前面所述的方法这些平行的接触面2的共面度最好小于30微米。
如果支架具有一个平行接触面2的公共平面延伸的顶部件13，则在内腔6的方向上在顶部件的内表面11上可设有一个固定装置。该固定装置譬如可用于固定一个线圈。有利的是，该固定装置涉及一个截锥体10。
最好在顶部件的内表面11上放置一个带线圈14的芯体9。
合乎要求的是，电感组件(17)还固定在上侧的内表面上，例如用一种通用的胶固定。特别优选的是，在内腔中设有胶。
在支架下侧设置的接触面(2)上最好不设置或接触任何用于电元件的引线导线。当连接导线与根据本发明的支架相连接时，将通过设在元件侧的金属化表面(3)与导电面相连接。
共面度的确定时根据一种激光距离测量方法来实现的。根据该方法将首先确定朝着印刷电路板的金属化表面在垂直于接触面的公共面的方向(Z方向)上的高度。在此情况下将这样进行，即在Z方向的高度的测量值被确定为离支架前边缘的一定距离。由该Z测量值根据高斯定律来计算平衡面。共面度是这些值与计算的平均平衡面的最大及最小偏差值的和。
根据本发明的支架最好具有小于100微米尤其小于50微米的共面度。特别优选的是，共面度小于30微米。
本发明还涉及一种包括根据本发明支架的电子部件。该部件的特征在于在支架中设有一个电子元件，例如一个绕有线圈的芯体。
此外，本发明涉及根据本发明的用于电感元件的支架的应用，例如接口转发器，接口组件，电流补偿扼流圈，功率变压器，用于晶体管的控制变压器，储能及滤波扼流圈，磁放大器扼流圈，电流互感器，电流传感器，电压互感器，用于GTO/IGBT/SIPMOS的控制变压器，用于晶闸管的触发变压器及组件，或滤波及平波电抗器。
根据本发明的电感元件可根据下述同样为本发明主题的方法来制造。根据本发明的该方法包括以下步骤-将一个电感元件17固定在根据权利要求1的支架的内表面上，-将电感元件的导线7通过槽边15引导，-以一个角度将导线7通过接触面4引导，-使导线7与金属化表面3接触，及必要时去除伸在接触面8以外的导线7的端部。
例子对根据本发明的50个支架的共面度的测量。
根据前述方法确定出根据本发明的各具有8个金属化表面的50个支架的共面度。所有支架具有的共面度均小于14微米。
此外由单个接触面与平均的平衡面的距离的各测量值(Z-测量值)构成一个数据组。测量值的数目为8×50=400。距平衡面的这些测量距离的频度分布相应于高斯分布。该高斯分布的标准偏差为4.28微米。
现在将借助
图1至3来详细描述本发明。
图1表示根据本发明的支架的概要示图2表示图1中支架的顶视图，朝着印刷电路板的支架表面位于下侧；图3表示图1中支架的侧视图，并附加地表示与支架接触及不接触的导线。
图1中的陶瓷支架1构成六面体形状并包括四个侧面及一个构成顶的面。该陶瓷材料例如为氧化铝或氮化铝。在朝着印刷电路板的平面上具有格状布置的面2。这些面2涂有金属层。在分段布置的面2之间具有沟4，它们被示为凹陷，并例如可通过铣或磨在壁中形成。沟4通过侧壁继续向上延伸。在位于侧壁的沟4之间具有金属化表面3。这些金属化表面3与接触面2形成导电连接。这些金属化层可用现有技术中通常的方法设置到陶瓷支架上。图2中的示图表示沟4及侧向的金属化表面3。在沟或槽4内置有铜漆包线7，它与未示出的电感元件相连接。
图3中根据本发明的支架的侧视图表示铜漆包线如何通过槽边15延伸。该导线7围绕槽边15拉出并以一个相对金属化面的纵轴的角度16延伸在金属化面3上，该角度大于0°及小于90°。陶瓷支架1允许导线7与接触面2以特别简单的方式机械地接触。在该方法中，首先将可与一个电感连接的导线7通过槽边15引导并以所述角度16平行于陶瓷支架的侧面引导。接着在金属化表面3的区域中使导线与金属化表面导电地连接。伸出的导线端部或是被去除或是在形成触点时被自动分离掉。由此可减小触点8的机械应力。导线在槽4中及通过槽边15的引导有助于导线7的机械固定。该触点例如可通过焊接实现。
图4表示根据本发明的无端壁5的支架的另一实施形式。在支架上侧的内表面上设有一个加工出的锥体，它由与支架相同的材料构成。在锥体10上插有一个环形的磁芯9，该磁芯譬如可由通常的粘剂固定。线圈14的引线7通过槽边15引导及终止于触点8上。
相对塑料支架，该陶瓷支架具有进一步提高耐温性能及减小湿度敏感性的优点。
根据本发明的支架具有小的共面度在将电元件安装在印刷电路板上时有助于改善金属化接触面的利用率。由此所使用的焊接材料的层厚可以减小，及尤其使具有小结构模板、如最好小于约0.2毫米，最优选地小于0.13毫米的组件的可加工性明显简化。
根据本发明的支架相对公知的支架的另一优点是，一个元件的连接导线在槽边(15)中的引导起到一个通过接触点的通常固定便产生了导线的机械固定的作用。通过该措施几乎可以完全消除电触点的机械应力及由此达到进一步减小触点区域损坏的几率。
权利要求
1．一种由陶瓷作的用于电子元件的支架，该支架具有至少两个彼此电绝缘的接触面(2)，其中这些接触面被设置在支架的一个公共平面中，其特征在于在支架的至少一个不平行于接触面(2)的公共平面延伸的面上设有另外的金属化表面(3)，其中每个金属化表面与一个接触面(2)形成导电连接(17)。
2．根据权利要求1的支架，其特征在于该支架具有一个顶部件(13)，其中在该顶部件的内表面(11)上装有一个电感元件。
3．根据权利要求1或2的支架，其特征在于金属化表面(3)处于不与接触面(2)的公共面平行延伸的面中，该面相对接触面(2)的公共面成90°的一个角度。
4．根据权利要求1至3中至少一项的支架，其特征在于该支架具有相对接触面(2)的公共面成90°角度延伸的两个壁(12)，一个垂直于壁并平行于接触面(2)的公共面布置的顶部件(13)，及两个垂直于顶部件及壁布置的端壁(5)。
5．根据权利要求1至4中至少一项的支架，其特征在于在金属化接触面(2)及金属化表面(3)之间具有槽形凹陷(4)，该槽状凹陷不是金属化的。
6．根据权利要求5的支架，其特征在于在接触面(2)的公共平面上设置槽状凹陷(4)，及在与接触面的公共面不平行地延伸的平面上设置另外的槽状凹陷(4)，其中这些设在不同平面上的槽状凹陷(4)构成了槽边(15)。
7．根据权利要求1至6中至少一项的支架，其特征在于一个连接导线(7)与一个金属化表面(3)电连接。
8．根据权利要求1至7中至少一项的支架，其特征在于连接导线(7)通过槽边引导，以使得导线在槽边(15)中得到机械定位。
9．根据权利要求8的支架，其特征在于通过槽边(15)引导的连接导线(7)被电连接到与相应槽状凹陷直接相邻的一个金属化表面(3)上。
10．根据权利要求1至9中至少一项的支架，其特征在于平行的接触面(2)的共面度小于100微米，其中该共面度是到一个平面的最大距离，该平面平行于接触面(2)及通过求各个接触面(2)的高度的平均值来计算。
11．根据权利要求1至10中至少一项的支架，其特征在于具有一个平行接触面(2)的公共平面延伸的顶部件(13)，及在内腔(6)的方向上在顶部件的内表面(11)上设有一个截锥体(10)。
12．根据权利要求1至11中至少一项的支架，其特征在于具有一个平行接触面(2)的公共平面延伸的顶部件(13)，及在内腔(6)的方向上在顶部件的内表面(11)上设有一个带有线圈(14)的芯体(9)。
13．电子部件，其特征在于它包括一个根据权利要求1的支架。
14．根据权利要求1的支架用于电感元件的应用。
15．用于制造一种电感元件的方法，包括以下步骤-将一个电感元件(17)固定在根据权利要求1的支架的内表面上，-将电感元件的导线(7)通过槽边(15)引导，-以一个角度将导线(7)通过接触面(4)引导，-使导线(7)与金属化表面(3)接触，及必要时去除伸在接触面(8)以外的导线(7)的端部。
全文摘要
本发明涉及一种由陶瓷作的用于电子元件的支架,该支架具有至少两个彼此电绝缘的接触面(2),这些接触面被设置在支架的一个公共平面中,其特征在于:在支架的至少一个不平行于接触面(2)的公共平面延伸的面上设有另外的金属化表面(3),其中每个金属化表面与一个接触面(2)形成导电连接;及涉及该支架对电感元件的应用。此外描述了一种制造该元件的方法。
文档编号H01F27/30GK1296629SQ99804768
公开日2001年5月23日 申请日期1999年4月1日 优先权日1998年4月8日
发明者A·拉巴茨克 申请人:真空融化股份有限公司