CN109716465B - 组件稳定结构 - Google Patents

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Abstract

描述了一种电子组件装配件，其包括层叠的电子组件，其中每个电子组件包括表面部和外部端子。组件稳定结构附接到至少一个表面部。提供了电路板，其中所述电路板包括电路线路，所述电路线路被布置为与所述外部端子电接合。所述组件稳定结构与所述电路板机械地接合，并且抑制电子器件相对于所述电路板移动。

Description

组件稳定结构
背景技术
本发明涉及一种用于将电子组件(具体地，多层陶瓷电容器(MLCC))安装到电路板的改进系统。更具体地，本发明涉及一种用于将电子组件装配件安装到电路板的改进系统，该改进系统同时允许高宽比增加，从而增加与小型化和空间利用有关的持续不断的努力。
当表面安装组件的高度与最短宽度比超过3：1时，表面安装组件变得机械不稳定。一旦超过该高宽比，组件可能变得不稳定、或头重脚轻，并且在组装过程期间(诸如在焊料回流工艺期间)倾倒的可能性显著增加。因此，组件设计者必须遵循基本设计规则以确保遵循推荐的高宽比。电子工业中的小型化正在迫使设计者在设计中考虑增加每个组件的容积效率的新方法。通常地，小型化涉及组件在安装到电路板时消耗的表面积的减小。这导致要求利用从电路板的表面垂直延伸的垂直空间或Z轴，从而允许小组件在高度上至少增长到安装在电路板上的最高组件的高度。Z轴的空间通常利用不足，主要是因为需要针对倾倒的组件来纠正大量的缺陷和返工。设计者一直期望保持或更优选地减小每个电子组件装配件的覆盖区(footprint)，覆盖区被定义为被占据的电路板的表面积，同时增加高度以最大化性能和总体积效率。遗憾的是，这些期望受到常规设计标准的阻碍，这些常规设计标准旨在确保组件在结构上的稳定，并且在组装过程中不会因任何引起的冲击或振动而倾倒。因此，从业人员受困于这样的设计难题，即，必须接受较小的体积效率，或必须接受较高的缺陷，这两种设计难题都不令人满意。
由于有利的制造和空间考虑，还希望保持表面安装构造的使用。表面安装构造包括焊盘，其中电路板和组件上的配合焊盘用于制造电接头和机械接头二者，从而消除了对延伸穿过电路板中的导电过孔的导电引线的需要。
尽管过去的努力，本领域技术人员仍然期望一种允许增加垂直于板的高度并且减少板的覆盖区的结构，而不会由于所增加的高度造成的机械不稳定导致的返工而导致的产量损失。本文提供了一种改进的组件稳定结构。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于电子组件装配件的改进的组件稳定结构，所述电子组件装配件包括电子组件，特别是多层陶瓷电容器，其允许基于最小宽度来增加高宽比，产量高，并最小化所需的电路板返工。
本发明的特定特征是提供组件稳定结构的能力，该组件稳定结构需要最小的电路板重新设计，特别是关于电路线路设计。
如将认识到的，这些和其它优点被提供在包括层叠的电子组件的电子组件装配件中，其中每个电子组件包括表面部(face)和外部端子。组件稳定结构附接到至少一个表面部。提供了一种电路板，其中所述电路板包括电路线路(circuit traces)，所述电路线路被布置为与所述外部端子电接合。所述组件稳定结构与所述电路板机械地接合，并且抑制电子器件相对于所述电路板移动。
另一实施例提供了一种形成电子器件的方法，该方法包括：
提供电子组件装配件，其包括：
层叠的电子组件，其中每个电子组件包括表面部和外部端子；
以及
组件稳定结构，其附接到至少一个表面部；
提供电路板，电路板包括被布置为与所述外部端子电接合的电路线路；
将所述组件稳定结构与所述电路板机械地接合，以抑制电子器件相对于所述电路板移动；以及
将所述外部端子中的至少一个外部端子电连接到至少一个电路线路。
附图说明
图1是本发明的实施例的正面示意图。
图2是图1的实施例的右侧示意图。
图3是本发明的实施例的右侧示意图。
图4是本发明的实施例的正面示意图。
图5是本发明的实施例的正面示意图。
图6是本发明的实施例的顶侧示意图。
图7是本发明的实施例的正面透视图。
图8是本发明的实施例的正面示意图。
图9是本发明的实施例的正面示意图。
图10是本发明的实施例的正面示意图。
具体实施方式
本发明涉及一种改进的组件稳定结构，其适于与电子组件装配件一起使用，所述电子组件装配件具体包括具有基于最短宽度的大的高宽比的多个电子组件，更具体地，所述电子组件装配件包括层叠的电子组件，并且甚至更具体地，所述电子组件装配件包括MLCC。更具体地，本发明涉及组件稳定结构，该组件稳定结构允许电子组件装配件相对于覆盖区的体积密度增加，而不改变电路板或最小限度地改变电路板，具体地，不改变或最小限度地改变电路板的电子电路线路。
将参考形成本公开的整体非限制性组件的附图来描述本发明。在整个说明书中，类似的元件将被相应地编号。
在图1的示意性正面视图中示出了附接至电子器件的电路板的电子组件装配件。在图1中，通常用10表示的电子组件装配件包括多个电子组件12，其可以是相同或不同的，其中每个电子组件具有极性相反的外部端子14。为了说明的目的且不限于此，示出了四个电子组件。每个电子组件可独立地表示多层陶瓷电容器，该多层陶瓷电容器包括其间具有电介质的平行电极，其中相邻电极在极性相反的各外部端子处端接，这对于本领域技术人员是公知的。可替换地，每个电子组件可以独立地具有形成电阻器、电感器、热敏电阻、熔断器或过电压保护组件的各个层，从而在外部端子之间单独地或与其它功能组合地提供电阻率、电感、过电压电弧、熔断、可变电阻或其它功能。具体地，本发明可以在单个电子组件中或者在通常层叠的电子组件(诸如熔断器和MLCC或者过电压保护组件和MLCC或者其它组合)中提供多种功能。如将在本文中更全面地描述的,电子组件的表面部16(其不是外部电端子的一部分)适合于组件稳定结构18的附接。通过将组件稳定结构附接到电子组件的表面部，其中表面部是惰性表面，被定义为对电功能没有贡献的表面或者是组件的不被利用的一部分，提供机械功能，从而允许改进的安装能力，而不改变外部端子或附接至其的任何引线框(lead frame)的电气性能或物理形状和尺寸。可以制备在电功能方面可表面安装的电子组件装配件，还通过使用用于机械功能的组件稳定结构来安装电子组件装配件。
进一步参考图1，组件稳定结构或组件稳定结构的元件(例如引脚)垂直于电路板的表面延伸并且进入电路板22的优选为惰性的过孔20。引脚可以具有圆形、矩形、椭圆形、长圆形、多面形(例如六边形或八边形)或其组合的截面形状，并且截面可以是对称的或不对称的。过孔可延伸到电路板中或穿过电路板。虽然摩擦配合或紧密配合是优选的，但是可选的粘合剂24可以将组件稳定结构固定在过孔中。外部端子14例如通过焊料28或引线框与电路线路26直接电接触，如本文将更全面地描述的。直接电连接在本文中被定义为没有附加组件的电连接，其中两个元件例如通过焊接直接电连接。在图1中，外部端子与电路线路直接电接触。
在图2中以示意性右侧视图示出图1的实施例，其中示出了粘合剂30，其中组件稳定结构优选地粘附到每个表面部上，其中该表面部在该视图中不可见。
将参考图3描述本发明的实施例，其中该实施例以部分剖开的主视图示出，其中由上标整数n表示多个层叠组件。层叠的各组件的数量可以非常大并且优选地，至少2个至不大于15个组件适合本发明的演示。更优选地，层叠组件的数量为2个至10个，最优选的为2个至5个。在图3中，组件稳定结构18包括多个引脚181，其优选地容纳在电路板的单独的过孔中。将认识到，本领域技术人员可以在每个组件稳定结构上使用任何数量的引脚。
将参考图4描述本发明的实施例，其中在右侧示意图中示出了实施例。在图4中，组件稳定结构18包括底脚(foot)32，其平行于电路板22的表面延伸，并且与延伸到电路板的过孔中的引脚相反，其置于电路板的表面上。组件稳定结构可以在没有粘合剂的情况下与电路板表面接触，或者可以通过粘合剂粘附到表面。底脚通过与电路板机械接合而提供机械稳定，从而抑制电子组件装配件相对于电路板移动。底脚或引脚的机械接合可通过粘合剂、通过对运动的摩擦阻力或通过如本文中进一步描述的捕获机构(catch mechanism)来进行，以包括引脚的物理变形，诸如弯曲或与接合区(land)的接合。优选地与公共极性的所有外部端子电接触的引线框35例如通过焊料接合物28与电路线路26电接触。组件稳定结构之间的机械接合发生在电接合之前并且可以保持，或者组件稳定结构可以在电接合完成之后被移除。
将参照图5描述本发明的实施例，其中组件稳定结构18围绕层叠的电子组件延伸，从而形成部分包装(encasement)。稳定突出物34从组件稳定结构延伸并且将层叠的电子组件固定在部分包装中，从而潜在地消除表面部和组件稳定结构之间的任何粘合剂。可在任一侧上使用稳定突出物，从而提供组件稳定结构，所述组件稳定结构可被弯曲打开，插入层叠的电子组件，并且组件稳定结构允许松弛，其中层叠的电子组件被物理地固定在其中。
在图6中以顶部示意俯视图示出了本发明的实施例。在图6中，组件稳定结构18是安装成使得长尺寸垂直于电路板的角度。组件稳定结构提供横向支撑，从而抑制层叠的电子组件在任一方向上倾斜。根据应用，特别是在放置和焊接之间的时间，组件稳定结构可以例如通过粘合剂或者重力而固定到电路板上，并且可以依靠缺少运动来保持层叠的电子组件在适当的位置，直到可以建立焊接和电接触为止。组件稳定结构不具有电功能，因此组件装配件的覆盖区可被放大，如图6所示，而没有电干扰问题。因此，与引线框不同，相邻组件装配件的组件稳定结构可以相当接近，甚至接触，而没有损害。
在图7中以侧透视图示出了本发明的实施例。在图7中，组件稳定结构18包括底脚32，其中引脚182由组件稳定结构冲压而成。
在图8至图10中以示意性侧视图示出了本发明的实施例，其中示出了机械约束物或夹子。在每个附图中，示出了电子组件装配件10，所述电子组件装配件10包括在组件稳定结构18之间的由粘合剂30固定的层叠的电子组件12。示出了延伸引脚46，其中延伸引脚在本文中被限定为延伸穿过过孔20并且至少部分地突出穿过电路板22的引脚。在图8中，延伸引脚被向内卷曲或朝向彼此卷曲，而在图9中，延伸引脚向外卷曲。每个电子组件装配件可包括单个延伸引脚或多个延伸引脚。卷曲引脚设计的长度优选是板厚度加上约0.254+/-0.0127厘米(0.100+/-0.005英寸)，该长度可以变化以适应设备的铆固能力。
在图10中以部分示意图示出了本发明的实施例。在图10中，引脚183包括从引脚的端部以一定角度延伸的捕获件(catch)50。电路板或基板22包括主孔52和较大的副孔54，副孔54与主孔相交并且与要安装电子组件装配件的一侧相对。优选地，引脚朝向捕获件50张开，并且该捕获件50足够小以穿过主孔，并且当进入副孔中时，捕获件与接合区56接合，从而将器件固定就位。在一个实施例中，主孔可以通过在基板上钻出第一孔而形成，其后以较大的钻头仅部分地穿过电路板并且至少与主孔重叠的方式来形成副孔。可替换地，捕获件可以穿过基板并且与基板的该组件相对的表面部接合，其中表面部用作接合区。
组件稳定结构允许组件设计者利用电路板上方的空间，通过增加组件的高度同时保持或减小其在电路板上消耗的覆盖区或表面积来最大化组件的体积效率。组件稳定结构为各种类型的组件设计提供机械支撑。组件稳定结构特别适于与宽度与高度纵横比高的表面安装组件一起使用。组件稳定结构可以应用于组件的各堆叠件，并且优选地为MLCC，其具有超过2：1的高宽比，更优选地超过3：1的高宽比，甚至更优选地超过4：1的高宽比。虽然不限于此，但是大多数电路设计的高宽比基于其他考虑被限制在约10：1。
组件稳定结构包括选自金属、塑料和临时材料的材料。非导电材料是优选的，尽管不是必需的，因为非导电材料，特别是塑料，通常成本较低、重量较轻。临时材料是可以通过热处理、光学处理或化学处理去除的材料，并且是特别合适的，因为它们可以用于将组件装配件固定在适当位置并且在组件被固定之后被移除。特别合适的可移除材料包括热塑性塑料。
组件稳定结构可通过诸如环氧树脂、丙烯酸酯或硅树脂粘合剂的粘合剂附接到电子组件的表面部。
已经具体参照优选实施例对本发明进行了描述，但本发明不限于此。本领域技术人员将认识到，未具体列举的附加实施例和改进也在如所附权利要求中具体阐述的本发明的范围内。

Claims (58)

1.一种电子组件装配件，包括：
层叠的电子组件，其中所述电子组件中的每个电子组件包括表面部和外部端子，其中所述表面部不是所述外部端子的一部分；
组件稳定结构，其附接到至少一个所述表面部；
电路板，其包括电路线路，所述电路线路被布置为用于与所述外部端子的电接合；以及
其中，所述组件稳定结构与所述电路板机械地接合，并且抑制所述电子组件相对于所述电路板移动，
其中，所述电接合不包括所述组件稳定结构。
2.根据权利要求1所述的电子组件装配件，其中，所述层叠的电子组件还包括至少一个引线，所述至少一个引线与所述外部端子中的至少一个外部端子和所述电路线路中的至少一个电路线路电接触。
3.根据权利要求1所述的电子组件装配件，其中，所述外部端子中的至少一个外部端子与所述电路线路中的至少一个电路线路直接电接触。
4.根据权利要求1所述的电子组件装配件，其中，至少一个所述电子组件是多层陶瓷电容器，所述多层陶瓷电容器包括在其间具有电介质的平行的内部电极，其中，相邻的内部电极与分开的所述外部端子电接触。
5.根据权利要求1所述的电子组件装配件，其中，至少一个所述电子组件选自由电阻器、电感器和过电压保护组件组成的组。
6.根据权利要求1所述的电子组件装配件，其中，所述层叠的电子组件包括至少2个所述电子组件。
7.根据权利要求6所述的电子组件装配件，其中，所述层叠的电子组件包括不超过15个所述电子组件。
8.根据权利要求7所述的电子组件装配件，其中，所述层叠的电子组件包括至少2个至不多于10个所述电子组件。
9.根据权利要求8所述的电子组件装配件，其中，所述层叠的电子组件包括至少2个至不多于5个所述电子组件。
10.根据权利要求1所述的电子组件装配件，其中，所述组件稳定结构包括平行于所述电路板的表面延伸的底脚。
11.根据权利要求1所述的电子组件装配件，其中，所述组件稳定结构包括垂直于所述电路板的表面延伸的引脚。
12.根据权利要求11所述的电子组件装配件，其中，所述引脚至少延伸到所述电路板的过孔中。
13.根据权利要求12所述的电子组件装配件，其中，所述过孔是惰性过孔。
14.根据权利要求12所述的电子组件装配件，其中，所述过孔包括接合区。
15.根据权利要求12所述的电子组件装配件，其中，所述引脚包括卷曲部。
16.根据权利要求15所述的电子组件装配件，其中，所述引脚包括捕获件。
17.根据权利要求15所述的电子组件装配件，其中，所述引脚包括能与所述电路板的接合区接合的捕获件。
18.根据权利要求17所述的电子组件装配件，其中，所述接合区位于所述过孔中。
19.根据权利要求11所述的电子组件装配件，其中，所述引脚具有选自圆形、矩形、椭圆形、长圆形、多面形或其组合的截面形状，其中，所述多面形包括六边形和八边形。
20.根据权利要求1所述的电子组件装配件，其中，所述组件稳定结构包括平行于所述电路板的表面延伸的底脚和垂直于所述电路板的所述表面延伸的引脚。
21.根据权利要求1所述的电子组件装配件，其中，所述组件稳定结构包括选自金属、塑料和可去除材料的材料。
22.根据权利要求21所述的电子组件装配件，其中，所述组件稳定结构包括热塑性塑料。
23.根据权利要求1所述的电子组件装配件，还包括在所述组件稳定结构和所述电路板之间的粘合剂。
24.根据权利要求23所述的电子组件装配件，其中，所述粘合剂选自环氧树脂、丙烯酸酯、硅树脂组成的组。
25.根据权利要求1所述的电子组件装配件，其中，所述组件稳定结构包括非粘合性约束物。
26.根据权利要求25所述的电子组件装配件，其中，所述非粘合性约束物选自压缩机械约束物和夹子。
27.根据权利要求1所述的电子组件装配件，其中，所述组件稳定结构部分地包围所述层叠的电子组件。
28.根据权利要求1所述的电子组件装配件，其中，所述组件稳定结构还包括至少一个稳定突出物。
29.一种用于形成电子器件的方法，包括：
提供电子组件装配件，其包括：
层叠的电子组件，其中所述电子组件中的每个电子组件包括表面部和外部端子，其中所述表面部不是所述外部端子的一部分；以及
组件稳定结构，其附接到至少一个所述表面部；
提供电路板，该电路板包括电路线路，所述电路线路被布置为用于与所述外部端子的电接合；
将所述组件稳定结构与所述电路板机械地接合，以抑制所述电子器件相对于所述电路板移动；以及
将所述外部端子中的至少一个外部端子电连接到所述电路线路中的至少一个电路线路，
其中，所述电接合不包括所述组件稳定结构。
30.根据权利要求29所述的用于形成电子器件的方法，还包括在所述电连接之后去除所述组件稳定结构。
31.根据权利要求29所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述机械地接合包括：从由粘合剂、摩擦阻力和捕获机构组成的组中选择的接合。
32.根据权利要求29所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述层叠的电子组件装配件还包括至少一个引线，其中所述至少一个引线电连接到所述电路线路中的至少一个电路线路。
33.根据权利要求29所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述电连接包括：在所述外部端子中的至少一个外部端子与所述电路线路中的至少一个电路线路之间形成直接电连接。
34.根据权利要求29所述的用于形成电子器件的方法，其中，至少一个所述电子组件是多层陶瓷电容器，所述多层陶瓷电容器包括在其间具有电介质的平行的内部电极，其中相邻的内部电极与分开的所述外部端子电接触。
35.根据权利要求29所述的用于形成电子器件的方法，其中，至少一个所述电子组件选自由电阻器、电感器和过电压保护组件组成的组。
36.根据权利要求29所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述层叠的电子组件包括至少2个所述电子组件。
37.根据权利要求36所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述层叠的电子组件包括不超过15个所述电子组件。
38.根据权利要求37所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述层叠的电子组件包括至少2个至不超过10个所述电子组件。
39.根据权利要求38所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述层叠的电子组件包括至少2个至不超过5个所述电子组件。
40.根据权利要求29所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述组件稳定结构包括平行于所述电路板的表面延伸的底脚。
41.根据权利要求29所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述组件稳定结构包括垂直于所述电路板的表面延伸的引脚。
42.根据权利要求41所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述引脚至少延伸到所述电路板的过孔中。
43.根据权利要求42所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述过孔是惰性过孔。
44.根据权利要求42所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述过孔包括接合区。
45.根据权利要求42所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述引脚包括卷曲部。
46.根据权利要求45所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述引脚包括捕获件。
47.根据权利要求45所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述引脚包括能与所述电路板的接合区接合的捕获件。
48.根据权利要求47所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述接合区位于所述过孔中。
49.根据权利要求41所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述引脚具有选自圆形、矩形、椭圆形、长圆形、多面形或其组合的截面形状，其中，所述多面形包括六边形和八边形。
50.根据权利要求29所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述组件稳定结构包括平行于所述电路板的表面延伸的底脚和垂直于所述电路板的所述表面延伸的引脚。
51.根据权利要求29所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述组件稳定结构包括选自金属、塑料和可去除材料的材料。
52.根据权利要求51所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述组件稳定结构包括热塑性塑料。
53.根据权利要求29所述的用于形成电子器件的方法，还包括在所述组件稳定结构和所述电路板之间的粘合剂。
54.根据权利要求53所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述粘合剂选自环氧树脂、丙烯酸酯、硅树脂组成的组。
55.根据权利要求29所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述组件稳定结构包括非粘合性约束物。
56.根据权利要求55所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述非粘合性约束物选自压缩机械约束物和夹子。
57.根据权利要求29所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述组件稳定结构部分地包围所述层叠的电子组件。
58.根据权利要求29所述的用于形成电子器件的方法，其中，所述组件稳定结构还包括至少一个稳定突出物。
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