CN112567483A - 用于表面安装在印制电路板上的电阻器件和布置有至少一个电阻器件的印制电路板 - Google Patents
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Abstract
一种用于表面安装在印制电路板上的电阻器件,具有:包含第一侧和相对的第二侧的陶瓷衬底(1,1'),其中可烧结的金属喷涂层(3,3')至少局部地布置在所述第二侧上;电阻元件,具有至少局部地布置在具有第一接线(7a,7a')和第二接线(7b,7b')的陶瓷衬底(1,1')的第一侧上的金属层(5,5');至少局部地布置在所述电阻元件和所述陶瓷衬底(1,1')上的绝缘层(9,9'),其中第一区域(8a,8a')在所述第一接线(7a,7a')上且第二区域(8b,8b')在所述第二接线(7b,7b')上保持未被所述绝缘层(9,9')覆盖;通过所述第一区域(8a,8a')与所述第一接线(7a,7a')电接触的第一接触垫(11a,11a')和通过所述第二区域(8b,8b')与所述第二接线(7b,7b')电接触的第二接触垫(11b,11b');其中所述第一接触垫(11a,11a')至少局部地覆盖所述绝缘层(9,9')的第一表面区域,所述第二接触垫(11b,11b')至少局部地覆盖所述绝缘层(9,9')的第二表面区域,且所述第一(11a,11a')与第二(11b,11b')接触垫空间上相互分离地布置在所述绝缘层(9,9')上。一种电阻器件,其特征在于,未被所述绝缘层(9)覆盖的所述第一(8a)和/或所述第二区域(8b)布置在所述陶瓷衬底(1)的两个相对布置的末端上,且所述第一(7a)和所述第二(7b)接线分别布置在所述两个相对布置的末端中的一个上。
Description
本发明涉及一种用于表面安装在印制电路板上的电阻器件。此外,本发明还涉及一种布置有至少一个电阻器件的印制电路板。
在功率半导体模块中,借助表面安装将电子元件,例如电阻器件装在印制电路板上。为此,通常借助可焊接的连接面将不含任何导线接线的电阻器件直接焊接至电路板。
也可以将可烧结电阻器件,例如温度传感器或用于电子功率设备的电阻器以表面安装的方式布置在印制电路板上。为此,通常借助烧结层,例如含银的烧结膏,将圆柱形器件以其适于进行烧结且通常经过金属化的平整底侧与印制电路板的表面电连接在一起。可以借助此金属化的底侧和至少一个接触垫来实施接触,此接触垫布置在电阻器件的与底侧相对布置的顶侧上。为了实现较大的电力负荷,同样可以通过两个布置在电阻器件的顶侧上的接触垫来实施接触,这些接触垫与金属化的底侧保持电绝缘。通常通过引线接合、焊接或烧结来实施接触垫的顶侧接触。DE102010050315B4例如描述过一种电器件,其具有用于在此电器件的顶侧上进行接触的接触垫和相对布置的电绝缘的金属喷涂层,此金属喷涂层用于在带电表面上进行烧结,例如烧结至在印制电路板上延伸的导通电路。
但通常由于电阻器件的尺寸较小,现有技术中已知的用于表面安装的电阻器件的接触面的设计在空间上极为受限。因此,难以实现接触垫的可靠电接触。
有鉴于此,本发明的目的是提供一种经改进的用于表面安装在印制电路板上的电阻器件。
本发明用以达成上述目的的解决方案为根据权利要求1的主题所述的电阻器件。
为此,本发明的用于表面安装在印制电路板上的电阻器件具有:
包含第一侧和相对的第二侧的陶瓷衬底,其中可烧结的金属喷涂层至少局部地布置在所述第二侧上;
电阻元件,具有至少局部地布置在具有第一接线和第二接线的陶瓷衬底的第一侧上的金属层;
至少局部地布置在电阻元件和陶瓷衬底上的绝缘层,其中第一区域在第一接线上且第二区域在第二接线上保持未被绝缘层覆盖;以及
通过第一区域与第一接线电接触的第一接触垫和通过第二区域与第二接线电接触的第二接触垫,其中第一接触垫至少局部地覆盖绝缘层的第一表面区域,第二接触垫至少局部地覆盖绝缘层的第二表面区域,且第一与第二接触垫空间上相互分离地布置在绝缘层上。
所述陶瓷衬底例如可以包括以下该组中的一或多个材料:Al2O3、AlSiC、AlN、B4C、BN、PBN、MgO、SiC、SiSiC、SSiC、Si3N4、YSZ或PZT,并且呈板状,以便将多个电阻器件构建在陶瓷衬底上。构建电阻器件后,可以对陶瓷衬底实施结构化处理,以获得若干电阻器件。陶瓷衬底的电绝缘特性使得接触垫能够布置在陶瓷衬底的第一侧上,该侧与陶瓷衬底的金属化的第二侧保持电绝缘。
所述可烧结的金属喷涂层例如可以包括以下该组中的一或多个材料:NiAu、NiPdAu、AgPd、AuPd、Cu、Au或Ag,且可以局部地或整面地布置在陶瓷衬底的第二侧上。
本发明的电阻元件包括具有第一接线和第二接线的金属层,或者用金属层制成。金属层至少局部地布置在陶瓷衬底的第一侧上。金属层可以构建为导通电路,其平面状地、波纹形地或螺旋形地在其两个末端之间延伸,且在特定的温度下具有定义的电阻值和温度系数。
绝缘层可以指电绝缘层,例如玻璃陶瓷,布置在金属层的区域上以及陶瓷衬底的第一侧的未被金属层覆盖的区域上。第一区域在第一接线上且第二区域在第二接线上保持未被绝缘层覆盖。除第一接线上方的第一区域和第二接线上方的第二区域外,绝缘层例如可以完全覆盖的陶瓷基板的第一侧。未被覆盖的第一区域和第二区域可以设计为开口,这些开口例如通过穿过绝缘层中的开口延伸的电导体的区段实现与相应接线的电接触,以及实现与绝缘层的背离陶瓷衬底的第一表面的一侧上的接线的接触。同样可以直接通过接触垫的材料来建立接线的电接触。术语“开口”同样可以指凹口或者陶瓷衬底的处于绝缘层下方的第一侧的未被绝缘层覆盖的区域。
接触垫分别将绝缘层的表面区域中的一个覆盖。“接触垫”可以指导电材料的薄膜,从而大体平整地布置在绝缘层的表面上并且间接或直接地与金属层的接线连接。
“空间分离地布置在绝缘层上”可以指将第一接触垫和第二接触垫布置在绝缘层上,使得这两个接触垫不相互触碰的布置方案。
借助本发明,首次提供一种用于表面安装在印制电路板上的电阻器件,其接触垫因至少局部地布置在绝缘层上而提供足够大的用于与粗导线的例如借助于球焊或楔焊的接触。
在一个示例中,第一和第二表面区域一起覆盖陶瓷衬底的第一侧上的绝缘层的总表面积的至少70%。
有利地,在本发明的电阻器件中,绝缘层的几乎整个表面区域均可供使用,该绝缘层又可以延伸至陶瓷衬底的第二侧上方。因此,与现有技术中已知的电阻器件相比,接触垫的表面大幅增大。
在一个示例中,第一和第二表面区域至少局部地覆盖绝缘层的表面,该表面与布置有电阻元件的陶瓷衬底的第一侧平行。
有利地,接触垫平行于衬底的第一侧和印制电路板布置。这个布置方案能够借助已知的焊接工艺实现良好的接触。
在另一示例中,第一和第二表面区域至少局部地覆盖绝缘层的表面,该表面与布置有电阻元件的陶瓷衬底的第一侧垂直。
垂直于陶瓷衬底的第一侧的布置方案可以作为平行于陶瓷衬底的第一侧的布置方案的替代或补充。
有利地,可以通过将表面区域的平行布置方案与横向布置方案相结合来进一步增大接触垫的表面。
在一个示例中,未被绝缘层覆盖的第一和/或第二区域以开口的形式构建在绝缘层的材料中。
有利地,绝缘层的材料将该开口包围,在该材料上又可以布置有接触垫。在一个示例中,接触垫的材料延伸穿过开口,以便与电阻元件的接线电接触。
在一个替代示例中,未被绝缘层覆盖的第一和/或第二区域布置在陶瓷衬底的两个相对布置的末端上,且这两个接线分别布置在陶瓷衬底的相对布置的末端中的一个上。
在这个示例中,绝缘层布置在陶瓷衬底上的中间区域内,且仅延伸至电阻元件的接线。开口在这个示例中布置在绝缘层的侧面。
在另一示例中,绝缘层将布置有电阻元件的陶瓷衬底的第一侧完全覆盖,以及,未被绝缘层覆盖的第一和/或第二区域至少局部地在陶瓷衬底上垂直于陶瓷衬底的第一侧布置,以及,第一和/或第二接线分别在陶瓷衬底的两个相对布置的末端中的一个上垂直于陶瓷衬底的第一侧布置。
在另一示例中,陶瓷衬底的最大长度为10mm,最大宽度为5mm,最大高度为3mm。
在又一示例中,绝缘层包括玻璃或玻璃陶瓷材料。
有利地,可以通过玻璃陶瓷提供绝缘性能极佳的绝缘层,该绝缘层因其良好的绝缘性能而可以采用极薄的设计。
在另一示例中,第一和第二表面区域适用于粗铝线,特别是直径大于或等于25μm的粗铝线的楔焊。
在又一示例中,可烧结的金属喷涂层包括银钯金属喷涂层,以及/或者,陶瓷衬底包括Al2O3陶瓷。
在另一示例中,金属层包括结构化结构、PT100或PT1000电阻元件,特别是具有修剪段的Pt薄膜或厚膜电阻元件,并且适于测量温度,且其中金属层的结构化结构在第一接线与第二接线之间呈波纹形地延伸。
在又一示例中,金属层包括在室温下温度系数小于500ppm K-1的材料,特别是含有铬、镍、铁、锌、银或钯的金属合金。
本发明还提出一种布置有至少一个本发明的电阻器件的印制电路板。
本发明的更多特征和优点参阅下文结合示意图对本发明的优选实施方式进行的描述。
其中:
图1a、1b、1c、1d为本发明的第一实施方式中的电阻元件的结构的示意图;以及
图2a、2b、2c、2d为本发明的第二实施方式中的电阻元件的结构的示意图。
图1a示出本发明的第一实施方式中形式为长方体的陶瓷衬底1。在所示实施方式中,陶瓷衬底1的最大长度为10mm,最大宽度为5mm,最大高度为3mm。在所示实施方式中,陶瓷衬底1包括以下该组中的一或多个材料:Al2O3、AlSiC、AlN、B4C、BN、PBN、MgO、SiC、SiSiC、SSiC、Si3N4、YSZ或PZT。在陶瓷衬底1的与第二侧相对布置的第一侧或顶侧中的一个上,布置有可烧结的金属喷涂层3。在所示实施方式中,可烧结的金属喷涂层3具有以下该组中的一或多个材料:NiAu、NiPdAu、AgPd、AuPd、Cu、Au或Ag,且可以整面地布置在陶瓷衬底1的第二侧上。
图1b示出先前在图1a中示出的陶瓷衬底1,具有构建为结构化金属层5的电阻器件,该金属层连同第一接线7a和第二接线7b布置在陶瓷衬底1的第一侧上。
如图1b所示,金属层5设计为导通电路,其在其由第一接线7a和第二接线7b所形成的两个末端之间呈波纹形地延伸,且在特定的温度下具有定义的电阻值和温度系数。在所示实施方式中,第一接线7a和第二接线7b分别作为一个条形导通电路区段示出。在其他实施方式中,第一和第二接线可以简单地由呈波纹形地布置的导通电路的导通电路末端形成。
图1c示出先前在图1b中示出的布置方案,绝缘层9布置在金属层5和陶瓷衬底1的第一侧上。如图1c所示,第一区域8a布置在第一接线7a上,第二区域8b布置在第二接线7b上,该二区域未被绝缘层9覆盖。在所示实施方式中,第一区域8a与第二区域8b相对布置,且绝缘层9由玻璃或玻璃陶瓷材料形成。
图1d示出先前在图1c中示出的布置方案,布置有通过第一区域8a与第一接线7a电接触的第一接触垫11a和通过第二区域8b与第二接线7b电接触的第二接触垫11b。相应接触垫11a、11b的材料与相应接线7a、7b接触,以便将接触垫11a、11b电连接至接线7a、7b。
如图1d所示,接触垫11a、11b将绝缘层9的表面的某个区域覆盖,该区域与布置有电阻元件的陶瓷衬底1的第一侧平行。在所示实施方式中,接触垫11a、11b同样将绝缘层9的表面的某个区域覆盖,该区域与陶瓷衬底1的第一侧垂直。
图2a、2b、2c、2d示出本发明的第二实施方式中的电阻元件的结构的其他示意图。
图2a和2b对应于先前已示出的图1a和1b。
在图2c中,绝缘层大体整面地布置在陶瓷衬底1'的第一侧上,各有一个形式为开口的凹口8a'、8b'布置在绝缘层9'的材料中,以便与布置在下方的接线7a'、7b'电接触。
如图1c所示,第一区域8a'布置在第一接线7a'上,第二区域8b'布置在第二接线7b'上,该二区域未被绝缘层9'覆盖。在所示实施方式中,第一区域8a'与第二区域8b'相对布置,且绝缘层9'由玻璃或玻璃陶瓷材料形成。
可以通过电导体来接触接线7a'、7b',该导体穿过开口并与接触垫11a'、11b'的材料电接触。作为替代方案,接触垫11a'、11b'的材料的一部分同样可以穿过开口,并且与接线7a'、7b'直接电接触。
如图2d所示,接触垫11a'、11b'将绝缘层9'的表面的某个区域覆盖,该区域与布置有电阻元件的陶瓷衬底1'的第一侧平行。
在另一(未示出的)实施方式中,电阻层未经结构化处理地整面地构建在衬底上。
附图标记表
1,1' 陶瓷衬底
3,3' 可烧结的金属喷涂层
5,5' 金属层
7a,7a' 第一接线
7b,7b' 第二接线
8a,8a' 第一区域
8b,8b' 第二区域
9,9' 绝缘层
11a,11a' 第一接触垫
11b,11b' 第二接触垫。
Claims (14)
1.一种用于表面安装在印制电路板上的电阻器件,具有:
包含第一侧和相对的第二侧的陶瓷衬底(1,1'),其中可烧结的金属喷涂层(3,3')至少局部地布置在所述第二侧上;
电阻元件,具有至少局部地布置在具有第一接线(7a,7a')和第二接线(7b,7b')的陶瓷衬底(1,1')的第一侧上的金属层(5,5');
至少局部地布置在所述电阻元件和所述陶瓷衬底(1,1')上的绝缘层(9,9'),其中第一区域(8a,8a')在所述第一接线(7a,7a')上且第二区域(8b,8b')在所述第二接线(7b,7b')上保持未被所述绝缘层(9,9')覆盖;通过所述第一区域(8a,8a')与所述第一接线(7a,7a')电接触的第一接触垫(11a,11a')和通过所述第二区域(8b,8b')与所述第二接线(7b,7b')电接触的第二接触垫(11b,11b'),其特征在于,
所述第一接触垫(11a,11a')至少局部地覆盖所述绝缘层(9,9')的第一表面区域,所述第二接触垫(11b,11b')至少局部地覆盖所述绝缘层(9,9')的第二表面区域,且所述第一(11a,11a')与所述第二(11b,11b')接触垫空间上相互分离地布置在所述绝缘层(9,9')上。
2.根据权利要求1所述的电阻器件,其特征在于,
所述第一和所述第二表面区域一起覆盖所述陶瓷衬底(1,1')的第一侧上的所述绝缘层(9,9')的总表面积的至少70%。
3.根据权利要求1或2所述的电阻器件,其特征在于,
所述第一和所述第二表面区域至少局部地覆盖所述绝缘层(9,9')的表面,该表面与布置有电阻元件的所述陶瓷衬底的第一侧平行。
4.根据上述权利要求中任一项所述的电阻器件,其特征在于,
所述第一和所述第二表面区域至少局部地覆盖所述绝缘层(9)的表面,所述表面与布置有电阻元件的所述陶瓷衬底(1)的第一侧平行。
5.根据上述权利要求中任一项所述的电阻器件,其特征在于,
未被所述绝缘层(9')覆盖的所述第一(8a')和/或所述第二(8b')区域以开口的形式构建在所述绝缘层(9')的材料中。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的电阻器件,其特征在于,
未被所述绝缘层(9)覆盖的所述第一(8a)和/或所述第二区域(8b)布置在所述陶瓷衬底(1)的两个相对布置的末端上,且所述第一(7a)和所述第二(7b)接线分别布置在所述两个相对布置的末端中的一个上。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的电阻器件,其特征在于,
所述绝缘层(9')将布置有电阻元件的所述陶瓷衬底(1')的第一侧完全覆盖,以及,未被所述绝缘层(9')覆盖的所述第一(8a')和/或所述第二区域(8b')至少局部地在所述陶瓷衬底(1')上垂直于所述陶瓷衬底(1')的第一侧布置,以及,所述第一和/或所述第二接线分别在所述陶瓷衬底的两个相对布置的末端中的一个上垂直于所述陶瓷衬底(1,1')的第一侧布置。
8.根据上述权利要求中任一项所述的电阻器件,其特征在于,
所述陶瓷衬底(1,1')的最大长度为10mm,最大宽度为5mm,最大高度为3mm。
9.根据上述权利要求中任一项所述的电阻器件,其特征在于,
所述绝缘层(9,9')包括玻璃或玻璃陶瓷材料。
10.根据上述权利要求中任一项所述的电阻器件,其特征在于,
所述第一和所述第二表面区域适用于粗铝线,特别是直径大于或等于25μm的粗铝线的楔焊。
11.根据上述权利要求中任一项所述的电阻器件,其特征在于,
所述可烧结的金属喷涂层(3,3')包括银钯金属喷涂层,以及/或者,所述陶瓷衬底(1,1')包括Al2O3陶瓷。
12.根据上述权利要求中任一项所述的电阻器件,其特征在于,
所述金属层(5,5')包括结构化结构、PT100或PT1000电阻元件,特别是具有修剪段的Pt薄膜或厚膜电阻元件,并且适于测量温度,且其中所述金属层(5,5')的结构化结构在所述第一接线(7a,7a')与所述第二接线(7b,7b')之间呈波纹形地延伸。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的电阻器件,其特征在于,
所述金属层(5,5')包括在室温下温度系数小于500ppm K-1的材料,特别是含有铬、镍、铁、锌、银或钯的金属合金。
14.一种布置有至少一个根据上述权利要求中任一项所述的电阻器件的印制电路板。
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