DE19953594A1

DE19953594A1 - Oberflächenmontierte elektronische Komponente

Info

Publication number: DE19953594A1
Application number: DE19953594A
Authority: DE
Inventors: Akio Hidaka; Akito Hamazono; Katsumi Sasaki; Shoichi Ikebe
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1999-11-08
Publication date: 2000-05-25
Also published as: US6316726B1

Abstract

Eine oberflächenmontierte elektronische Komponente, die enthält: ein Substrat; erste Elektroden, die aus einem Material gefertigt sind, das nicht dazu neigt, Migration zu verursachen, wie etwa Zink, und die auf dem größten Abschnitt der gesamten Fläche der beiden Hauptflächen des Substrats ausgebildet sind; zweite Elektroden, die auf den ersten Elektroden aus einem Material gebildet sind, das hervorragend an Bondiermaterial haftet, wie etwa Kupfer; Anschlüsse, die an die Elektroden mittels eines Bondiermittels bondiert sind; und ein externes Verpackungsmaterial, das alles abdeckt. Diese Konfiguration unterdrückt das Auftreten von Migration und verbessert den Widerstand gegen elektrischen Durchschlag.

Description

Feld der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Feld der ober flächenmontierten Komponenten, die in allgemeinen elektronischen Geräten und Stromversorgungsvorrichtungen verwendet werden.

Hintergrund der Erfindung

Fig. 8 ist eine Schnittdarstellung eines konventionellen oberflächenmontierten Kondensators.

Wie in Fig. 8 dargestellt, wird ein Elektrodenmaterial 2 an beiden Hauptseiten eines dielektrischen Substrats 1 ausgebildet. Ein mit jedem der Elektrodenmaterialien 2 verbundener Anschluß 3 erstreckt sich zu einem externen Anschluß 3a. Der gesamte Zusam menbau wird dann mit einem externen Verpackungsmaterial 4 außer an dem externen Anschluß 3a bedeckt, der aus dem externen Ver packungsmaterial 4 herausragt und auf dem externen Verpackungs material 4 gebildet ist.

Indem die meisten elektronischen Geräte kleiner werden, müs sen auch die in derartigen Geräten verwendeten oberflächenmon tierten elektronischen Komponenten weiter in ihrer Größe propor tional verringert werden. Jedoch zeigt die Prüfung der Machbar keit der Erzeugung kleinerer oberflächenmontierter Kondensatoren mit der in Fig. 8 gezeigten Konfiguration, daß Probleme aufgrund von Migration und verringertem Widerstand bis hin zu elektri schem Durchschlag auftreten können.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine oberflächenmontierte elektronische Komponente der vor liegenden Erfindung enthält das Folgende: ein Substrat; mehr als eine Elektrode, die aus einem Material hergestellt ist, das nicht zu Migration neigt, welches im Wesentlichen die gesamten Oberflächen der beiden Hauptseiten des Substrats bedeckt; mehr als ein Anschluß, die unter Verwendung eines Bondiermaterials jeweils an die Elektroden bondiert sind; und ein externes Ver packungsmaterial, das die Seiten des Substrats und die Elektro den und mindestens Teile der Anschlüsse bedeckt.

Die obige Konfiguration verhindert das Auftreten von Migra tion selbst dann, wenn das Substrat als Folge der Miniaturisie rung und Verkleinerung der oberflächenmontierten elektronischen Komponenten dünner wird. Deshalb werden sich die Charakteristi ken wie die Kapazität bei Gebrauch wohl nicht verändern. Die Bildung der Elektroden über den größten Teil der Hauptflächen des Substrats verhindert die Konzentration der elektrischen Kraftlinien auf die Enden des Substrats, und ermöglicht die gleichmäßige Verteilung der elektrischen Kraftlinien. Auf diese Weise kann der Widerstand gegen einen elektrischen Durchschlag verbessert werden.

In der oberflächenmontierten elektronischen Komponente nach der vorliegenden Erfindung wird ferner eine erste Elektrode, die aus einem Material gemacht ist, das nicht zu Migration neigt, auf dem Substrat gebildet, und eine zweite Elektrode, die aus einem Material gemacht ist, das zum Anhaften am Bondiermaterial neigt, wird auf der ersten Elektrode gebildet.

Diese Konfiguration ermöglicht die Vergrößerung der Bondier stärke zwischen der zweiten Elektrode und dem Anschluß, selbst im Fall einer schlechten Haftung zwischen dem Material der ersten Elektrode und dem Bondiermaterial. Dies verhindert eine Verschlechterung der Charakteristiken, z. B. aufgrund des Ablö sens des Anschlusses von der Elektrode während des Herstellungs prozesses.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung einer oberflächenmontier ten elektronischen Komponente nach einer bevorzugten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung eines Anschlusses der oberflächenmontierten elektronischen Komponente nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 ist eine Seitenschnittdarstellung einer halbgefertig ten oberflächenmontierten elektronischen Komponente nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4 ist eine bruchstückhafte Schnittdarstellung eines Sub strats der oberflächenmontierten elektronischen Komponente nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im vergrößerten Maßstab.

Fig. 5 ist eine bruchstückhafte Schnittdarstellung des Sub strats der oberflächenmontierten elektronischen Komponente nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im vergrößerten Maßstab.

Fig. 6 ist eine Seitensichtdarstellung der oberflächenmon tierten elektronischen Komponente nach einer bevorzugten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 7 ist eine Aufsichtdarstellung der oberflächenmontierten elektronischen Komponente nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 8 ist eine Schnittdarstellung einer konventionellen oberflächenmontierten elektronischen Komponente.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung eines oberflächenmontier ten Kondensators nach einer bevorzugten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung.

Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die ersten Elektroden 6 und 7 in dem oberflächenmontierten Kondensator in der bevorzugten Aus führungsform aus Zink oder zinkenthaltenden Materialien auf bei den Hauptseiten eines Substrats 5 gebildet. Die zweiten Elektro den 8 und 9 sind aus Kupfer oder anderen kupferenthaltenden Materialien auf den ersten Elektroden 6 und 7 gebildet. Die Anschlüsse 10 und 11 sind jeweils mit den zweiten Elektroden 8 und 9 verbunden. Diese Elemente sind mit einem externen Ver packungsmaterial 12 außer einem Abschnitt der Anschlüsse 10 und 11 bedeckt.

Jedes Element des oberflächenmontierten Kondensators in der bevorzugten Ausführungsform wird unten im Detail beschrieben.

Das Substrat 5 ist typisch aus einem dielektrischen Material gefertigt. Mit anderen Worten: der Hauptbestandteil des Sub strats 5 ist vorzugsweise mindestens eines aus Bariumtitanat und Strontiumtitanat, dem andere Chemikalien wie Kalziumkarbonat oder Siliziumoxid zugefügt sind. Diese Materialien haben eine extrem große dielektrische Konstante und verwirklichen eine große Kapazität bei geringen Verlusten. Sie haben auch eine gute Verarbeitbarkeit.

Das Substrat 5 wird in eine Scheibe mit einem Durchmesser zwischen 2 mm und 8 mm, und vorzugsweise zwischen 4 mm und 7 mm, verarbeitet. Ihre Dicke liegt zwischen 0,3 mm und 1,2 mm, und vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 1 mm. Ein Durchmesser von 2 mm oder weniger kann zu nicht ausreichender Kapazität führen. Ein Durchmesser von 8 mm oder mehr behindert die Miniaturisierung. Eine Dicke von 0,3 mm oder weniger behindert die Verarbeitbar keit und führt leicht zu Sprüngen, was die Verarbeitbarkeit ver ringert. Eine Dicke von 1,2 mm oder mehr behindert die Miniatu risierung. Das Substrat 5 in der bevorzugten Ausführungsform hat eine Scheibenform. Jedoch ist auch ein ovales Substrat akzepta bel. Das ovale Substrat kann größere Hauptflächen haben, was zu vergrößerter Kapazität führt. Das Substrat 5 kann auch eine Form mit Ecken haben, wie etwa ein quadratisches Substrat.

Ferner kann durch eine Verdickung des Zentrums des Substrats gegenüber den Kanten die mechanische Stärke des Substrats 5 ver bessert werden. Im Gegensatz dazu kann durch eine Verdickung der Kanten des Substrats 5 gegenüber seinem Zentrum die Kapazität vergrößert werden. Solche Konfigurationen werden abhängig von der verlangten Kapazität während der Nutzung oder anderen Bedingungen ausgewählt.

Vorzugsweise wird das folgende Verfahren für die Herstellung des Substrats 5 angewendet.

Zuerst wird eine vorbestimmte Menge eines jeden Materials für die dielektrische Mischung gewogen und unter Anwendung des kera mischen Verfahrens gemischt. Es wird dann getrocknet und unter Verwendung eines Binders wie Polyvinylalkohol granuliert. Das granulierte Material wird unter einem Druck von etwa 1000 kg/cm² in eine Form von z. B. 6 mm Durchmesser und 1 mm Dicke gebracht. Das geformte Material wird bei z. B. zwischen 1300°C und 1400°C in Luft erhitzt, um schließlich das Substrat 5 mit einem Durch messer von 5 mm und einer Dicke von 0,8 mm zu erzeugen.

Anders als aus dielektrischem Material kann das Substrat 5 auch aus Materialien gefertigt werden, die bei Anlegen einer Spannung höher als ein vorbestimmte Spannung Leitfähigkeit zei gen. In diesem Fall wird ein oberflächenmontiertes, nichtlinea res Widerstandselement erzeugt. Das Substrat 5 kann auch ein sogenanntes laminiertes Substrat sein, bei dem es ein oder meh rere isolierte leitfähige Schichten gibt.

Als nächstes werden die ersten Elektroden 6 und 7 im Detail beschrieben.

Die ersten Elektroden 6 und 7 werden auf den jeweiligen Hauptflächen 5a und 5b vorgesehen, und werden aus Zink oder Zink mit vorbestimmten Zusätzen hergestellt. Die ersten Elektroden 6 und 7 werden über den größten Teil der Hauptflächen 5a und 5b des Substrats 5 vorgesehen. Hier bedeckt die Fläche der ersten Elektrode 6 95% oder mehr, vorzugsweise 98% oder mehr, der Hauptfläche 5a. Dieselbe Beziehung gilt für die Fläche der ersten Elektrode 7 und die Hauptfläche 5b des Substrats 5. Durch Konfigurierung der Hauptflächen 5a und 5b des Substrats 5 und der ersten Elektroden 6 und 7 wie oben beschrieben werden die elektrischen Kraftlinien gleichmäßig verteilt, und dadurch wird der Widerstand gegen elektrischen Durchschlag verbessert.

Eine bevorzugte Filmdicke der ersten Elektroden 6 und 7 liegt zwischen 1 µm und 10 µm. Falls die Dicke der ersten Elektroden 6 und 7 1 µm oder weniger beträgt, verschlechtert sich die Haftung am Substrat 5. Falls die Dicke der ersten Elektroden 6 und 7 10 µm oder mehr beträgt, vergrößert sich die Spannung der ersten Elektroden 6 und 7 selbst, was ebenfalls ihre Haftung am Sub strat 5 verringert.

Die ersten Elektroden 6 und 7 werden durch Aufbringen von Zink- oder einer Zinklegierungspaste jeweils auf die Hauptflä chen 5a und 5b des Substrats 5 unter Verwendung eines Verfahrens wie Drucken gebildet, und typisch durch Erhitzen auf zwischen 550°C und 650°C für etwa 7 bis 13 Minuten in Luft. Durch Erhit zen der ersten Elektroden 6 und 7, wird das Ätzen der Oberfläche des Substrats 5 beseitigt, was sonst im konventionellen Prozeß verlangt würde, und dadurch wird eine Verschlechterung ihrer Charakteristiken verhindert, selbst wenn das Substrat 5 dünner gemacht wird.

Durch das Erhitzen werden Oxide auf der Oberfläche der ersten Elektroden 6 und 7 gebildet. Es ist deshalb vorzuziehen, ein Ätzen nach der Bildung der ersten Elektroden 6 und 7 durchzufüh ren, um diese Oxide zu beseitigen. Durch Ätzen der ersten Elek troden 6 und 7 und Aufrauhen ihrer Oberflächen auf zwischen 2 µm und 8 µm kann die Haftung der zweiten Elektroden 8 und 9 an den ersten Elektroden 6 und 7 verbessert werden, wobei die zweiten Elektroden 8 und 9 auf den ersten Elektroden 6 und 7 gebildet werden. Die Filmcharakteristiken der zweiten Elektroden 8 und 9 können auch verbessert werden.

Die ersten Elektroden 6 und 7 können auch aus mindestens einem der folgenden Materialien Nickel, Zink, Palladium, Gold, Aluminium und einer Kupfernickellegierung in der ersten Gruppe, oder aus mindestens einem der ersten Gruppe und mindestens einem anderen Material nicht aus der ersten Gruppe hergestellt werden. Diese Materialien verhindern Migration. Mit anderen Worten: diese Materialien neigen nicht dazu, als Folge des Anlegens einer Spannung in das Substrat 5 einzuwandern. Insbesondere kann Zink oder eine Zinklegierung zu niedrigen Kosten erworben werden und ist wirkungsvoll für die Unterdrückung von Migration.

Als nächstes werden die zweiten Elektroden 8 und 9 im Detail beschrieben.

Die zweiten Elektroden 8 und 9 werden aus Kupfer, Nickel oder einem der Metalle mit Zusatz vorbestimmter Elemente gefertigt. Falls besonderes Augenmerk auf Kosten gelegt wird, ist Kupfer oder eine Kupferlegierung vorzuziehen. Die zweiten Elektroden 8 und 9 werden auf den ersten Elektroden 6 und 7 gebildet, vor zugsweise unter Anwendung des Plattierungsverfahrens. In glei cher Weise wie bei den ersten Elektroden 6 und 7 beträgt hier die Fläche der zweiten Elektroden 8 und 9 95% oder mehr, vor zugsweise 98% oder mehr, der Hauptflächen 5a und 5b. Die bevor zugte Dicke der zweiten Elektroden 8 und 9 ist 1 µm oder darüber. Falls die Filmdicke dünner als 1 µm ist, vergrößert sich der Feuchtigkeitsgehalt, der von außen in das Substrat gelangt und verschlechtert den Isolationswiderstand. Unter Berücksichtigung der Kosten und der Produktionsdauer liegt die bevorzugte Dicke der zweiten Elektroden 8 und 9 bei 20 µm oder weniger.

Vorzugsweise werden die zweiten Elektroden 8 und 9 aus min destens einem der folgenden Materialien hergestellt: Gold, Sil ber, Kupfer, Platin und Nickel in der zweiten Gruppe, oder min destens einem in der zweiten Gruppe und mindestens einem anderen Material nicht in der zweiten Gruppe. Mit anderen Worten: es ist vorzuziehen, die zweiten Elektroden 8 und 9 unter Verwendung von Materialien herzustellen, die eine gute Bondierbarkeit zu Löt zinn oder bleifreiem Lötzinn haben (ein Bondiermaterial von Sn, das mindestens eines von Ag, Cu, Zn, Bi und In hat). Dies ermög licht die Bondierstärke an den Anschluß durch Bilden der zweiten Elektroden 8 und 9 auf den ersten Elektroden 6 und 7 selbst im Fall schlechter Haftung zwischen den ersten Elektroden 6 und 7 und dem Bondiermaterial zu verbessern. Dadurch ist eine Ver schlechterung der Charakteristiken z. B. aufgrund eines Ablösens des Anschlusses von den Elektroden während des Herstellungs prozesses zu verhindern.

Die zweiten Elektroden 8 und 9 werden durch Eintauchen des Substrats 5 nach Bildung der ersten Elektroden 6 und 7 in eine Platinlösung wie etwa eine Kupfer-Platin-Lösung gebildet.

In der bevorzugten Ausführungsform werden die ersten Elek troden 6 und 7 nur auf den Hauptflächen des Substrats 5 gebil det, und dann werden die zweiten Elektroden 8 und 9 auf den ersten Elektroden 6 und 7 typisch durch Plattieren gebildet. Andere Verfahren schließen die Bildung eines leitenden Zinkfilms auf allen Seiten des Substrats 5 typisch durch Erhitzen und Überlagern eines leitenden Films etwa aus Kupfer auf den leiten den Film typisch durch Plattieren ein. Der leitende Film auf den Seitenflächen 5c des Substrats 5 wird dann durch Schleifen typisch unter Verwendung eines spitzenlosen Schleifers entfernt. In diesem Fall werden die ersten Elektroden 6 und 7 und die zweiten Elektroden 8 und 9 durch Entfernen des sich auf den Seitenflächen 5c gebildeten, leitenden Films gebildet. Falls die Seitenflächen 5c in einem stärkeren Maß als die Hauptflächen 5a und 5b durch Einstellen der Schleifbedingungen aufgerauht wer den, kann die Haftung an das externe Verpackungsmaterial 12 ver bessert werden, was unerwünschtes Ablösen der Elektrode vom Sub strat verringert und die mechanische Stärke verbessert.

Als nächste werden die Anschlüsse 10 und 11 im Detail beschrieben.

Die Anschlüsse 10 und 11 sind dünne Platten, die typisch aus einer Fe-Ni-Legierung oder einer Fe-Cu-Legierung gefertigt wer den. Um die Bondierbarkeit an die Anschlüsse 10 und 11 zu ver bessern, kann eine z. B. aus Lötzinn hergestellte Bondierschicht auf ihren Oberflächen gebildet werden. Die Anschlüsse 10 und 11 mit einer Dicke zwischen 0,07 mm und 0,12 mm und einer Breite zwischen 2,0 mm und 3,0 mm haben Vorteile beim Behandeln, in der Stärke und in der Verarbeitbarkeit.

Die Anschlüsse 10 und 11 enthalten die folgenden Abschnitte: Bondierbereiche 10a und 11a, die an die zweiten Elektroden 8 bzw. 9 bondiert werden; abgestufte Bereiche 10b und 11b, die Bereiche in der Nähe der Bondierbereiche 10a bzw. 11a sind, und die von den Elektroden 8 bzw. 9 aufsteigen; horizontale Bereiche 10c und 11c, die sich von den abgestuften Bereichen 10b und 11b angenähert parallel zu den zweiten Elektroden 8 bzw. 9 erstre cken; vertikale Bereiche 10d und 11d, die sich von den horizon talen Bereichen 10c bzw. 11c angenähert senkrecht zur Oberfläche der zweiten Elektroden 8 bzw. 9 erstrecken; und externe Anschlußbereiche 10e und 11e, die sich von den vertikalen Berei chen 10d bzw. 11d erstrecken.

Fig. 2 zeigt eine Konfiguration des Anschlusses 10. Die Kon figuration des Anschlusses 11 ist überwiegend gleich der des Anschlusses 10 und wird deshalb nicht veranschaulicht. Durch Vorsehen eines Anschlusses mit der in Fig. 2 gezeigten Form kann der Abstand zwischen den ersten Elektroden 6 und 7 und den zwei ten Elektroden 8 und 9 und den Anschlüssen 10 und 11 vergrößert werden, wodurch die Durchschlagspannung verbessert wird. Darüber hinaus kann ein Zwischenraum zwischen den Anschlüssen 10 und 11 und dem Substrat 5 für das Ausfüllen mit externem Verpackungsma terial 12 erzeugt werden, wodurch die Wetterfestigkeit verbes sert wird. Weiter darüber hinaus verhindern verschiedene Knicke in den Anschlüssen 10 und 11, daß Feuchtigkeit entlang den Anschlüssen 10 und 11 eindringt und die ersten Elektroden 6 und 7 und die zweiten Elektroden 8 und 9 erreicht, wodurch die Feuchtigkeitsbeständigkeit verbessert wird.

Die Anschlüsse 10 und 11 werden unter Verwendung von Lötzinn oder leitfähigem Kleber an die zweiten Elektroden 8 und 9 bon diert, die auf den Hauptflächen 5a bzw. 5b des Substrats 5 gebildet sind. (Fig. 3)

Was das Bondiermaterial für das Bondieren der Anschlüsse 10 und 11 an die zweiten Elektroden 8 und 9 anbelangt, wird ein leitfähiges Bondiermaterial mit einem Schmelzpunkt oberhalb 190°C, vorzugsweise 250°C oder mehr, wie etwa Lötzinn, blei freies Lötzinn oder Lötpaste verwendet. Durch die Verwendung eines Bondiermaterials mit einer hohen Schmelztemperatur kann eine stabile Verbindung der Anschlüsse 10 und 11 an eine Schalt kreisplatine gesichert werden, ohne ein Lösen der Anschlüsse 10 und 11 von der Elektrode oder Erzeugen eines Zwischenraums auf grund des Schmelzens des Bondiermaterials, selbst wenn die ober flächenmontierte Komponente auf etwa 180°C in einem Schmelzofen oder anderem Hochtemperaturgerät erhitzt wird.

Als nächstes wird das Verpackungsmaterial im Detail beschrie ben.

Das externe Verpackungsmaterial 12 besteht vorzugsweise aus Epoxydharz, das eine gute Feuchtigkeitsbeständigkeit hat.

Das externe Verpackungsmaterial 12 wird in eine angenähert rechteckige Quaderform geformt, wie in Fig. 1 gezeigt. Das Sub strat 5 wird nach dem Anbringen der Anschlüsse 10 und 11, wie oben beschrieben, zwischen Übertragungsformen fixiert, die auf zwischen 150°C und 190°C vorgeheizt sind. Epoxydharztabletten mit den äußeren Abmessungen von 30 mm und einer Dicke von 15 mm werden unter einem Druck von 100 kg/cm² mittels eines Druckkol bens für eine Dauer von etwa 120 Sekunden in die Formen einge bracht.

Nach der Ausbildung des externen Verpackungsmaterials 12 werden die externen Anschlußbereiche 10e und 11e, die aus dem externen Verpackungsmaterial 12 herausragen, entlang den Seiten flächen und der Bodenfläche des externen Verpackungsmaterials 12 gebogen, um die oberflächenmontierte Komponente zu vollenden, wie in Fig. 1 gezeigt.

Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die flachen Vorsprünge 12a und 12b am externen Verpackungsmaterial 12 in dem Bereich vorgese hen, welcher der Schaltkreisplatine, usw. gegenüberliegt (im Folgenden als Bodenseite bezeichnet). Die Vorsprünge 12a und 12b sollten sich vorzugsweise nicht berühren und sind so ausgebil det, daß sie sich in vertikaler Richtung erstrecken, wie in Fig. 1 veranschaulicht. Durch Vorsehen der Vorsprünge 12a und 12b kann eine oberflächenmontierte elektronische Komponente stabil verankert werden; auch kann der Oberflächenabstand des externen Verpackungsmaterials 12 zwischen den externen Anschlußbereichen 10e und 11e größer gemacht werden, wodurch die Isolierung ver bessert wird.

Der Unterschied in der Wirkung der oberflächenmontierten elektronischen Komponente der vorliegenden Erfindung, die wie oben konfiguriert ist, und einer konventionellen oberflächen montierten elektronischen Komponente wird als nächstes beschrie ben.

Zuerst wurden 10 Proben der oberflächenmontierten elektroni schen Komponente in der bevorzugten Ausführungsform, wie in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt, und 10 Proben nach dem Stand der Tech nik hergestellt. Die konventionellen Proben haben eine Silber elektrode, die auf nur einem Teil der Hauptfläche des Substrats gebildet ist, wie in Fig. 8 gezeigt. Sonst ist ihre Struktur dieselbe wie die nach der vorliegenden Erfindung. Das für die Proben der bevorzugten Ausführungsform verwendete Substrat ist eine Scheibe mit 0,8 mm Dicke und 5 mm im Durchmesser. Zinkpaste ist auf das Substrat aufgebrannt worden, um die erste Elektrode zu bilden, und Kupfer ist als zweite Elektrode plattiert worden.

Eine Wechselspannung wurde allmählich von 0 V an in den Pro benkondensatoren erhöht, und die Wechselspannung bei Durchschlag wurde gemessen. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.

Tabelle 1

Von Tabelle 1 ist offensichtlich, daß konventionelle Kon densatoren bei einer Wechselspannung von 3,2 kV-3,7 kV beschädigt werden. Andererseits bleiben die Kondensatoren der vorliegenden Erfindung intakt bis zu Wechselspannungen von 5,0 kV-7,0 kV. Dementsprechend zeigt die bevorzugte Ausführungs form eine deutlich verbesserte Durchschlagspannung.

Ein Lebensdauertest (Temperatur: 60°C, Feuchtigkeit: 95% relative Feuchte, und Wechselspannung: 250 V) wurde dann aus geführt an unterschiedlichen Elektrodenmaterialien, um irgend welche Veränderungen im Isolationswiderstand über eine vor bestimmte Zeit unter den obigen Bedingungen zu erforschen. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse.

Tabelle 2

Aus Tabelle 2 ist offensichtlich, daß Migration auftritt, falls die Elektrode aus Silberpaste gefertigt ist, wobei die Kondensatoren nach 1000 Stunden Schaden nehmen. Im Fall von aus Kupfer und Nickelplattierung hergestellten Elektroden fällt der Isolationswiderstand um eine Stelle nach 2000 Stunden aufgrund des Ätzens des Substrats durch die Plattierungslösung.

Im Fall der durch Aufbrennen von Kupferpaste gebildeten Elek troden fällt der Isolationswiderstand ebenfalls um etwa eine Stelle nach 2000 Stunden wegen der abträglichen Wirkung des Auf brennens von Kupferpaste in einer reduzierenden Umgebung auf das Substrat. Wie oben beschrieben, zeigen konventionelle Proben, die eine einzige Metallschicht für die Elektrode aufweisen, einen weniger befriedigenden Isolationswiderstand.

Die bevorzugte Ausführungsform, die durch Plattieren von Kup fer über aufgebrannter Zinkpaste auf der Elektrode gebildet wird, verhinderte Migration und war fast vollständig durch Ätzen unbeeinflußt. Selbst nach 2000 Stunden war der Isolationswider stand nicht einmal um eine Stelle verändert.

Als nächstes wurde ein Lebensdauertest (Temperatur: 60°C, Feuchtigkeit: 95% relative Feuchte, und Wechselspannung: 250 V) ausgeführt an der bevorzugten Ausführungsform mit unterschied lichen Dicken der Kupferelektrodenschicht (zweite Elektroden 8 und 9), wobei in der bevorzugten Ausführungsform die ersten Elektroden 6 und 7 auf einer festen Dicke gehalten wurden. Unter den obigen Bedingungen wurden Veränderungen im Isolationswider stand über eine vorbestimmte Zeit geprüft. Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse.

Tabelle 3

Aus Tabelle 3 ist offensichtlich, daß der Isolationswider stand nach 2000 Stunden um eine Stelle verändert ist, falls die Dicke der zweiten Elektroden 8 und 9 1,0 µm oder weniger ist. Im Fall eine Dicke von mehr als 1,0 µm war der Isolationswiderstand nach 2000 Stunden nicht um eine Stelle verändert. Dünne zweite Elektroden 8 und 9 ermöglichen, daß Feuchtigkeit in die ersten Elektroden 6 und 7 und selbst zum Substrat 5 vordringt, wodurch der Isolationswiderstand verschlechtert wird. Dementsprechend werden die zweiten Elektroden 8 und 9 vorzugsweise 1,0 µm oder dicker gemacht, um die Feuchtigkeitsbeständigkeit zu verbessern. Ein dickerer Film zeigt eine höhere Feuchtigkeitsbeständigkeit, jedoch ist die Wirkung bei 20 µm oder dicker gesättigt. Unter Beachtung der Kosten ist deshalb vorzuziehen, zweite Elektroden 8 innerhalb einer Dicke von 20 µm zu erzeugen.

Als nächstes wurde ein Lebensdauertest (Temperatur: 60°C, Feuchtigkeit: 95% relative Feuchte, und Wechselspannung: 250 V) ausgeführt an der bevorzugten Ausführungsform mit unterschied lichen Dicken der ersten Elektroden 6 und 7, wobei die zweiten Elektroden 8 und 9 auf einer festen Dicke gehalten wurden. Unter den obigen Bedingungen wurden Veränderungen in der Kapazität über eine vorbestimmte Zeit geprüft. Tabelle 4 zeigt die Ergeb nisse.

Tabelle 4

Aus Tabelle 4 ist offensichtlich, daß sich bei einer Dicke der ersten Elektroden 6 und 7 zwischen 3 µm und 10 µm nach 2000 Stunden eine ungefähre Veränderung von 10% in der Kapazität zeigte. Die Veränderung erreicht etwa 20%, falls die ersten Elektroden 6 und 7 15 µm dick waren. Die von den ersten Elektro den 6 und 7 erzeugten Spannungen verringert die Bondierstärke mit dem Substrat 5 und verursacht, daß sich die ersten Elektro den 6 und 7 vom Substrat 5 ablösen.

Als nächstes werden die Form der Kanten der ersten Elektrode 6 und der zweiten Elektrode 8 beschrieben. Die erste Elektrode 7 und die zweite Elektrode 9 haben ungefähr dieselben Formen wie die der ersten Elektrode 6 und zweiten Elektrode 8, und deshalb wird ihre Beschreibung hier weggelassen.

Falls die Kanten der ersten Elektrode 6 und der zweiten Elek trode 8 von einer Fläche, die bündig mit der Seitenfläche 5c ist, oder von der Seitenfläche selbst hervorstehen, wie in Fig. 4 gezeigt, kann elektrische Entladung an der ersten Elektrode 6 und an der zweiten Elektrode 8 auftreten. Im Fall der konventio nellen Technik ist unwahrscheinlich, daß elektrische Entladung auftritt, weil die Elektrode nur auf einem Teil der Hauptfläche des Substrats gebildet ist. Jedoch kann elektrische Entladung in der Konfiguration der bevorzugten Ausführungsform auftreten.

Dementsprechend können die Kanten der ersten Elektrode 6 und der zweiten Elektrode 8 vorzugsweise innerhalb der Ebene der Seitenfläche 5c konfiguriert werden, wie in Fig. 5 gezeigt wird. Ferner sind die Schnittformen der Kanten der Elektroden 6 und 8 vorzugsweise gekrümmt. Eine ausreichende Wirkung kann erreicht werden, wenn zumindest teilweise eine gekrümmte Elektrode vorge sehen wird. Falls diese Form über den gesamten Umfang vorgesehen wird, ist ein Kondensator mit hoher Durchschlagspannung erreich bar. Zusätzlich konzentrieren sich Spannungen kaum an gekrümmten Kanten. Daher kann ein Ablösen der Elektrode aufgrund von Span nungen verhindert werden, die zum Zeitpunkt des Einfüllens von externem Verpackungsmaterial erzeugt werden, was Abweichungen in der Kapazität verringert.

Ein anderes wirksames Verfahren für die Verbesserung der Durchschlagspannung ist, die externen Anschlußbereiche 10e und 11e nach außen zu biegen, wie in Fig. 6 gezeigt, und nicht ent lang der Bodenseite des externen Verpackungsmaterials 12. Genauer gesagt, enthalten die externen Anschlußbereiche 10e und 11e Herausführungsbereiche 10f und 11f, Verlängerungsbereiche 10g und 11g, die sich gegen den Boden des externen Verpackungs materials erstrecken, und Befestigungsbereiche 10h und 11h, die sich gegen das externe Verpackungsmaterial 12 erstrecken und mit einem Elektrodenmuster wie etwa einer Schaltkreisplatine bon diert sind. Mit dieser Konstruktion kann der Abstand zwischen den freiliegenden Anschlüssen 10 und 11 erhöht werden, wodurch die Durchbruchspannung verbessert wird.

Um die Bondierstärke an Elektrodenmustern wie etwa einer Schaltkreisplatine zu verbessern, können die Kerben 10i und 11i an den Befestigungsbereichen 10h und 11h vorgesehen werden, wie in Fig. 7 gezeigt. Dieses erweitert den Bereich mit Kontakt zu Lötzinn oder anderen Bondiermaterialien und verbessert die Bon dierstärke.

Wie oben beschrieben, ist die oberflächenmontierte elektro nische Komponente der vorliegenden Erfindung entworfen worden, die von dem externen Verpackungsmaterial hervorstehenden Berei che als externe Verbindungsanschlüsse zu nutzen. Die Elektrode wird über angenähert die gesamte Hauptfläche des Substrats gebildet. Zugleich wird die Elektrode aus Materialien gefertigt, die nicht dazu neigen, Migration zu verursachen. Dies ermöglicht die gleichmäßige Verteilung der elektrischen Kraftlinien ohne eine Konzentration an den Kanten des Substrats, selbst wenn der Kondensator kleiner gemacht wird. Dadurch ermöglicht die vorlie gende Erfindung einen verbesserten Widerstand gegen elektrischen Durchbruch und unterdrückt auch das Auftreten von Migration.

Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreibt den Fall von Kondensatoren im Detail. Es ist offen sichtlich, daß die vorliegende Erfindung anwendbar ist auf einen weiten Bereich von oberflächenmontierten elektronischen Kompo nenten, ohne auf Kondensatoren begrenzt zu sein. Dementsprechend ist die Anzahl der Elektroden und Anschlüsse nicht begrenzt auf die in der bevorzugten Ausführungsform beschriebene Anzahl.

Bezugszeichen

5

Substrat

5

a,

5

b Hauptfläche

5

c Seitenfläche

6

,

7

erste Elektrode

8

,

9

zweite Elektrode

10

,

11

Anschluß

10

a,

11

a Bondierbereich

10

b,

11

b abgestufter Bereich

10

c,

11

c horizontaler Bereich

10

d,

11

d vertikaler Bereich

10

e,

11

e externer Anschlußbereich

10

f,

11

f Herausführungsbereich

10

g,

11

g Verlängerungsbereich

10

h,

11

h Anbringungsbereich

10

i,

11

i Kerbe

12

externes Verpackungsmaterial

12

a,

12

b ebene Vorsprünge

Claims

1. Oberflächenmontierte elektronische Komponente, die enthält:
ein Substrat mit zwei Hauptflächen;
eine Elektrode, die aus einem Material gefertigt ist, das Migration im Wesentlichen verhindert, und die auf den beiden Hauptflächen des Substrats ausgebildet ist;
ein Anschluß, der an die Elektrode unter Verwendung eines Bondiermaterials bondiert ist; und
ein externes Verpackungsmaterial, das abdeckt: i) das Sub strat, ii) die Elektrode, und iii) mindestens einen Teil des Anschlusses.

2. Oberflächenmontierte elektronische Komponente, die enthält:
ein Substrat mit zwei Hauptflächen;
ein Paar von Elektroden, die auf dem Substrat angeordnet sind;
ein Paar von Anschlüssen, die jeweils an die Elektroden unter Verwendung eines Bondiermaterials bondiert sind; und
ein externes Verpackungsmaterial, das abdeckt: i) das Sub strat, ii) die Elektroden, und iii) mindestens einen Teil des Anschlüsse,
wobei ein Abschnitt der Anschlüsse, der von den externen Verpackungsmaterial freiliegt, als ein Anschluß zum Verbinden an ein externes Teil benutzt wird; und die Elektroden im Wesentli chen auf der gesamten Hauptfläche des Substrats gebildet sind; und die Elektroden aus einem Material gefertigt sind, das kaum zur Migration neigt.

3. Oberflächenmontierte elektronische Komponente nach Anspruch 2, wobei die Elektroden gebildet werden durch Überlagerung von:
einer ersten Elektrode, die aus einem Material gefertigt ist, das Migration im Wesentlichen verhindert;
einer zweiten Elektrode, die aus einem Material gefertigt ist, das an Bondiermaterial haftet, und die auf der ersten Elektrode gebildet ist.

4. Oberflächenmontierte elektronische Komponente nach Anspruch 2, wobei das Bondiermaterial bei nicht weniger als 190°C schmilzt.

5. Oberflächenmontierte elektronische Komponente nach Anspruch 3, wobei die erste Elektrode aus einem Material gefertigt wird, das mindestens eines von Nickel, Zink, Palladium, Gold, Alumi nium und einer Kupfernickellegierung in einer ersten Gruppe ent hält; und die zweite Elektrode aus einem Material gefertigt ist, das mindestens eines von Gold, Silber, Kupfer, Platin und Nickel in einer zweiten Gruppe enthält.

6. Oberflächenmontierte elektronische Komponente nach Anspruch 5, wobei die erste Elektrode aus einem von Zink und einer Zink legierung gefertigt ist; und die zweite Elektrode aus einem von Kupfer und einer Kupferlegierung gefertigt ist.

7. Oberflächenmontierte elektronische Komponente nach Anspruch 2, wobei nicht weniger als 95% der Hauptfläche des Substrats mit der Elektrode bedeckt ist.

8. Oberflächenmontierte elektronische Komponente nach Anspruch 2, wobei das Substrat eine Seitenfläche hat, die rauher gemacht wurde als die Hauptfläche des Substrats.

9. Oberflächenmontierte elektronische Komponente nach Anspruch 2, wobei das Substrat eine Scheibenform mit einem Durchmesser zwischen 2 mm und 8 mm und eine Dicke zwischen 0,3 mm und 1,2 mm hat.

10. Oberflächenmontierte elektronische Komponente nach Anspruch 3, wobei die Dicke der ersten Elektrode zwischen 1 µm und 10 µm liegt.

11. Oberflächenmontierte elektronische Komponente nach Anspruch 3, wobei die Dicke der zweiten Elektrode zwischen 1 µm und 20 µm liegt.

12. Oberflächenmontierte elektronische Komponente nach Anspruch 2, wobei die Elektroden innerhalb des Substrats liegen, ohne über die Seitenflächen des Substrats hinauszuragen.

13. Oberflächenmontierte elektronische Komponente nach Anspruch 12, wobei die Schnittform der Kanten der Elektroden gekrümmt ist.

14. Oberflächenmontierte elektronische Komponente nach Anspruch 2, wobei die Anschlüsse enthalten:
einen Bondierbereich, der an die Elektrode bondiert ist;
einen abgestuften Bereich, der sich von dem Bondierbereich erstreckt und von der Elektrode aufsteigt;
einen horizontalen Bereich, der sich von dem abgestuften Bereich im Wesentlichen parallel zu der Elektrode erstreckt;
einen vertikalen Bereich, der sich von dem horizontalen Bereich im Wesentlichen senkrecht zu der Elektrode erstreckt; und
einen externen Anschlußbereich, der sich von dem vertikalen Bereich erstreckt.

15. Oberflächenmontierte elektronische Komponente nach Anspruch 3, wobei die erste Elektrode gebildet wird durch Aufbringen und Einbrennen einer Paste; und die zweite Elektrode gebildet wird durch Plattieren.