DE3209447A1 - Arrangement having tantalum capacitors which are mounted flat on a printed-circuit board - Google Patents
Arrangement having tantalum capacitors which are mounted flat on a printed-circuit boardInfo
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Abstract
Description
Anordnung mit auf einer Leiterplatte flächig Arrangement with flat on a printed circuit board
befestigten Tantal-Kondensatoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit auf einer Unterlage mit Leiterbahnen flächig befestigten Tantal-Kondensatoren mit festem Elektrolyten, bei der sowohl die Kathodenanschlußschicht als auch der Anodenanschlußdraht mit den Leiterbahnen elektrisch gut leitend verbunden ist. Mounted Tantalum Capacitors The invention relates to a Arrangement with tantalum capacitors fastened flatly on a base with conductor tracks with solid electrolyte in which both the cathode connection layer and the Anode connection wire is connected to the conductor tracks with good electrical conductivity.
Zur elektrischen Verbindung von elektrischen Bauelementen mit den auf einer Unterlage angeordneten Leiterbahnen werden entweder die elektrischen Zuleitungsdrähte des Bauelementes mit den Leiterbahnen verlötet oder das Bauelement ist mit flächigen Anschlußelektroden versehen, welche mit den Leiterbahnen verlötet werden. Tantal-Kondensatoren mit festem Elektrolyten bestehen in der Regel aus einem Tantal-Körper, vorzugsweise einem Sinterkörper aus Tantal, der mit einer dielektrischen Oxidschicht überzogen ist, auf der eine Schicht des festen Elektrolyten, beispielsweise von Mangandioxid, angeordnet ist. Um diesen festen Elektrolyten kontaktieren zu konnen, sind weitere Schichten erforderlich, wie z.B. eine auf dem festen Elektrolyten angeordnete Graphitschicht, darauf eine Schicht aus Leitsilber und hierauf gegebenenfalls noch eine Lotmetallschicht. Der Tantal-Körper selbst muß mit einem Anschluß versehen sein, der beispielsweise durch einen in den Tantal-Sinterkörper eingepreßten Tantal-Draht gebildet wird. Dieser Tantal-Draht bildet den Anodenanschluß des Kondensators. Da sich das Tantal mit den üblichen Loten nicht Löten läßt, wird in der Regel an dem Tantal-Draht ein weiterer Draht aus gut lötfähigem Material, beispielsweise aus verzinntem Kupfer oder Nickel befestigt, der mit dem Tantal-Draht verschweißt wird Die Kathodenanschlußschicht, die entweder aus der Leitsilberschicht oder einer darauf angeordneten Lotmetallschicht besteht, ist an sich schon flächig ausgebildet, so daß deren Verbindung mit einer Leiterbahn keine Schwierigkeiten bereitet. Um eine flächige Verbindung auch für den Anodenanschluß zu erhalten, kann auf den Kondensatorkörper eine Metallkappe aufgebracht werden, die gegenüber der Kathodenanschlußschicht isoliert sein muß und die gut leitend mit dem an der Anode befestigten Tantal-Draht verbunden sein muß. Eine solche Anordnung ist beispielsweise aus der DE-OS 2 243 877 bekannt. Ein solcher Kondensator kann mit beiden Elektroden flächig auf Leiterbahnen aufgelötet werden. Die Herstellung eines solchen Kondensators ist jedoch aufwe#dig und teuer. Außerdem möchte man auf der Leiterplatte Platz sparen und möglichst einen Kondensator ohne zusätzliche Kappe verwenden.For the electrical connection of electrical components with the Conductor tracks arranged on a base are either the electrical lead wires of the component is soldered to the conductor tracks or the component is flat Provided connection electrodes, which are soldered to the conductor tracks. Tantalum capacitors with solid electrolytes usually consist of a tantalum body, preferably a sintered body made of tantalum coated with a dielectric oxide layer is on which a layer of the solid electrolyte, for example manganese dioxide, is arranged. In order to be able to contact this solid electrolyte, there are others Layers required, such as a graphite layer arranged on the solid electrolyte, on top of that a layer of conductive silver and, if necessary, a layer of solder metal. The tantalum body itself must be provided with a connection, for example is formed by a tantalum wire pressed into the tantalum sintered body. This tantalum wire forms the Anode connection of the capacitor. Since the tantalum cannot be soldered with the usual solders, it is usually on the tantalum wire is another wire made of a material that is easy to solder, for example made of tinned copper or nickel, which is welded to the tantalum wire The cathode connection layer, which consists of either the conductive silver layer or a there is a solder metal layer arranged on it, is already flat in itself, so that their connection with a conductor track does not cause any difficulties. Around To obtain a flat connection for the anode connection, too, can be done on the capacitor body a metal cap can be applied, which insulates against the cathode connection layer must be and which is connected to the tantalum wire attached to the anode with good conductivity have to be. Such an arrangement is known from DE-OS 2,243,877, for example. Such a capacitor can be soldered flat onto conductor tracks with both electrodes will. The manufacture of such a capacitor is complex and expensive, however. In addition, you want to save space on the circuit board and, if possible, a capacitor use without additional cap.
Wenn der bekannte Kondensator auch aufwendig in der HersteL-lung ist, so genügt er jedoch im allgemeinen für die Befestigung auf Leiterbahnen einer Leiterplatte. Es gibt jedoch spezielle Anwendungen, bei denen diese Anordnung besonderen Belastungen ausgesetzt wird, den sie in der bekannten Ausführungsform nicht gewachsen ist. So sind beispielsweise manche Anordnungen besonders hohen Beschleunigungen ausgesetzt. Bei solchen Anordnungen muß gewährleistet sein, daß nach Einwirkung der hohen Beschleunigungskräfte die Elektroden des Kondensators noch zuverlässig mit den Leiterbahnen auf der Unterlage verbunden sind.Even if the well-known capacitor is complex to manufacture, however, it is generally sufficient for attachment to the conductor tracks of a printed circuit board. However, there are special applications in which this arrangement is particularly stressful is exposed, which it is not able to cope with in the known embodiment. So For example, some arrangements are exposed to particularly high accelerations. With such arrangements it must be ensured that after the action of the high acceleration forces the electrodes of the capacitor are still reliable with the conductor tracks on the surface are connected.
Es hat sich zwar gezeigt, daß mit den bekannten Mitteln Tan tal-Kondensatoren auf den Leiterbahnen einer Unterlage so befestigt werden können, daß sie bei Einwirkung hoher Beschleunigungskräfte nicht von den Leiterbahnen abgerissen werden. Trotzdem hat sich hierbei herausgestellt, daß der elektrische Kontakt zwischen den Kondensatorelektroden und den Leiterbahnen verloren gegangen ist. Dieser Nachteil beruht auf dem typischen Aufbau von Tantal-Kondensatoren mit festem Elektrolyten. Einerseits ist ein solcher Kondensatorkörper besonders hohen Beschleunigungskräften ausgesetzt, da das Tantal ein sehr hohes spezifisches Gewicht hat. Andererseits ist auf den Tantal-Körper die oben erwahnte Schichtenfolge, beispielsweise von festem Elektrolyten aus Mangandioxid, Graphit und Leitsilber, sowie gegebenenfalls noch einer Lotschicht, vorhanden. Es hat sich zwar gezeigt, daß die Kathodenanschlußschicht, welche durch die Leitsitberschicht oder die Lotschicht gebildet wird, nach Einwirkung der ßeschleunigungskräfte noch mit der entsprechenden Leiterbahn verbunden war, daß sich aber die einzelnen darunter angeordneten Schichten von festem Elektrolyten, Graphit und Leitsilber voneinander gelöst hatten, so daß im kritischen Zeitpunkt keine elektrische Verbindung mit den Kondensatorelektroden bestand.It has been shown that with the known means Tan tal capacitors on the conductor tracks of a pad like this can be attached, that they are not torn from the conductor tracks when exposed to high acceleration forces will. Nevertheless, it has been found here that the electrical contact between the capacitor electrodes and the conductor tracks has been lost. This disadvantage is based on the typical structure of tantalum capacitors with solid electrolytes. On the one hand, such a capacitor body is particularly high acceleration forces exposed because the tantalum has a very high specific weight. on the other hand the above-mentioned sequence of layers is on the tantalum body, for example of solid Electrolytes made of manganese dioxide, graphite and conductive silver, and possibly also a layer of solder is present. It has been shown that the cathode connection layer, which is formed by the conductive layer or the solder layer, after exposure the acceleration forces were still connected to the corresponding conductor track, but that the individual layers of solid electrolyte underneath Graphite and conductive silver had separated from each other, so that at a critical point in time there was no electrical connection to the capacitor electrodes.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfacheund raumsparende Anordnung von Tantal-Kondensatoren mit festem Elektrolyten auf einer mit Leiterbahnen versehenen Unterlage anzugeben, bei der auch bei Einwirkung hoher ßeschleunigungskräfte der elektrische Kontakt zwischen den Kondensatorelektroden und den Leiterbahnen erhalten bleibt.The object of the invention is to provide a simple and space-saving arrangement of tantalum capacitors with solid electrolyte on one provided with conductor tracks Specify the document in which the electrical contact between the capacitor electrodes and the conductor tracks obtained remain.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.This task is given by the characterizing part of claim 1 Measures resolved.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous further developments of the invention can be found in the subclaims refer to.
Gemäß der Erfindung wird zwischen der Kathodenanschlußschicht und der damit verbundenen Leiterbahn eine zustzliche Verbindung über einen nachgiebigen elektrischen Leiter hergestellt. Als solche Leiter werden vorzugsweise dünne gebogene Golddrähte verwendet, die auch in Form einer Wicklung auf der Kathodenanschlußschicht angeordnet oder in diese eingebettet sein können. Zur Erzielung einer platzsparenden Anordnung und zur beschleunigungsfesten Befestigung des Anodenanschlußdrahtes wird dieser mit einem über Kreuz angeschweißten Leiter versehen, der seinerseits an einer Leiterbahn befestigt wird.According to the invention is between the cathode connection layer and the connected conductor track an additional connection via a flexible electrical conductor made. As such conductors, thin bent ones are preferably used Gold wires are used, which are also in the form of a winding on the cathode connection layer arranged or embedded in this. To achieve a space-saving Arrangement and for the acceleration-resistant fastening of the anode connection wire is this is provided with a cross-welded conductor, which in turn is attached to a Conductor is attached.
In den Figuren sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in perspektivischer Darstellung gezeigt.In the figures, two exemplary embodiments of the invention are shown in perspective Illustration shown.
Bei der Ausführungsform nach Figur 1 ist der Kondensator auf einer Unterlage 7 befestigt, welche Leiterbahnen 8 und 9 trägt. Der Kondensatorkörper 1 ist vorzugsweise ein quaderförmiger Sinterkörper, der teilweise mit der Kathodenanschlußschicht 2 umgeben ist. Obwohl in der Zeichnung der Einfachheit halber nur eine Schicht 2 dargestellt ist, besteht diese aus einer Folge von verschiedenen Schichten, beispielsweise einer Mangandioxidschicht, einer Graphitschicht, einer Leitsilberschicht und gegebenenfalls noch einer Lotmetallschicht. Die£# Kathodenanschlußschicht 2 ist auf der Leiterbahn 9 gut leitend befestigt, beispielsweise durch einen Leitkleber oder durch eine Lotmetallschicht. Der in den Sinterkörper 1 eingepreßte Tantal-Draht 3 ist bei 5 über Kreuz mit dem Zuleitungsdraht 4 verschweißt, der wiederum bei 6 mit der Leiterbahn 8 gut leitend und fest verbunden ist. Durch diese Befestigung des Anodenanschlußdrahtes ergibt sich eine beschleunigungsfeste Verbindung zwischen der Leiterbahn 8 und dem Tantal-Sinterkörper 1.In the embodiment of Figure 1, the capacitor is on one Pad 7 attached, which conductors 8 and 9 carries. The capacitor body 1 is preferably a cuboid sintered body, which is partially connected to the cathode connection layer 2 is surrounded. Although in the drawing for the sake of simplicity only one layer 2 is shown, this consists of a sequence of different layers, for example a manganese dioxide layer, a graphite layer, a conductive silver layer and optionally another layer of solder metal. The £ # cathode connection layer 2 is on the conductor track 9 fixed with good conductivity, for example by a conductive adhesive or by a solder metal layer. The tantalum wire 3 pressed into the sintered body 1 is at 5 crosswise with the Lead wire 4 is welded, which in turn conducts well at 6 with the conductor track 8 and is firmly connected. This attachment of the anode lead results in there is an acceleration-resistant connection between the conductor track 8 and the tantalum sintered body 1.
Bei Einwirkung hoher Beschleunigungskräfte wird jedoch der Sinterkörper 1 geringfügig von der Unterlage 7 abgehoben, und zwar in der Regel nur so wenig, daß die Verbindung zwischen der Kathodenanschlußschicht 2 und der Leiterbahn 9 erhatten bleibt. Die dazwischenliegenden Schichten lösen sich aber voneinander, so daß trotzdem die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Kondensatorkathode und der Leiterbahn 9 unterbrochen wird. Gemaß der Erfindung wird nun ein dünner gebogener Draht 10 sowohl bei 11 mit der Kathodenanschlußschicht als auch bei 12 mit der Leiterbahn 9 verbunden. Diese Verbindung bleibt auch beim kurzzeitigen geringfügigen Abheben des Sinter körpers 1 von der Unterlage 9 zuverlässig erhalten, da der Draht, beispielsweise durch geeignete Biegung, nachgiebig ist und auf ihn wegen seiner sehr geringen Masse auch nur geringe Beschleunigungskräfte einwirken. Insbesondere haben sich hierfür dünne Golddrähte bewährt.However, when high acceleration forces act, the sintered body becomes 1 slightly lifted from the base 7, and usually only so little that that the connection between the cathode connection layer 2 and the conductor track 9 received remain. The layers in between separate from one another, so that anyway the electrically conductive connection between the capacitor cathode and the conductor track 9 is interrupted. According to the invention, a thin bent wire 10 is now obtained both at 11 with the cathode connection layer and at 12 with the conductor track 9 connected. This connection remains even during brief, minor pick-ups of the sintered body 1 reliably obtained from the base 9 because the wire, for example by suitable bending, is resilient and on it because of its very low mass also act only low acceleration forces. In particular, have this thin gold wires proven.
Zur Erhöhung der Sicherheit werden zwei solcher zusätzlicher Drähte 10 angebracht, und zwar vorzugsweise an gegenüberliegenden Seiten des Kondensators.To increase security, two such additional wires are required 10 attached, preferably on opposite sides of the capacitor.
Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Die Befestigung des Anodenanschlußdrahtes 3 ist hier in der gleichen Weise vorgenommen wie bei der Ausführungsform nach Figur 1, nämlich durch Anschweißen eines Zuleitungsdrahtes 4 an der Stelle 5 und Verbinden dieses Drahtes 4 bei 6 mit der Leiterbahn 8. Die sichere Kontaktierung der Kathodenanschlußschicht 2 ist hier in der Weise vorgenommen, daß um diese Kathodenanschlußschicht 2 ein dünner Golddraht 13 in Form von Schraubenwindungen herumgewickelt wird. Dieser Draht ist an mindestens einer Stelle der frei liegenden Kathodenanschlußschicht 2 mit dieser gut leitend verbunden und außerdem wird er automatisch beim leitenden Befestigen des Kondensators auf der Leiterbahn 9 durch Löten oder Verkleben mit dieser Leiterbahn verbunden.Figure 2 shows another embodiment of the invention. The attachment the anode lead 3 is made here in the same way as in the Embodiment according to Figure 1, namely by welding a lead wire 4 at point 5 and connecting this wire 4 at 6 to the conductor track 8. The secure contacting of the cathode connection layer 2 is carried out here in such a way that that around this cathode connection layer 2 a thin gold wire 13 in the form of screw turns is wrapped around. This wire is exposed in at least one point Cathode connection layer 2 connected to this with good conductivity and also will it automatically when the capacitor is conductively attached to the conductor track 9 Soldering or gluing connected to this conductor track.
In gleicher Weise wie bei der Ausführungsform nach Figur 1 wird hier durch die einzelnen Drahtwindungen der elektrische Kontakt zwischen der Leiterbahn 9 und der Kathodenanschlußschicht 2 auch beim teilweisen Aufblättern der Schichtenfolge aufrechterhalten.In the same way as in the embodiment according to FIG. 1, here the electrical contact between the conductor track through the individual wire windings 9 and the cathode connection layer 2 even when the layer sequence is partially peeled open maintain.
Die Drahtwindungen des Drahtes 13, der vorzugsweise aus einem dünnen Golddraht besteht, können auch teilweise oder ganz in die obere Schicht der Kathodenanschlußschicht 2 eingebettet sein, also in die Leitsilberschicht oder in die Lotmetallschicht. Aus der DE-AS 1 113 517 ist es zwar bereits bekannt, in die Kathodenanschlußschicht eines Tantal-Kondensators mit festem Elektrolyten einen schraubenförmig gewundenen Draht einzubetten. Dieser Draht wird jedoch bei der bekannten Anordnung gleichzeitig zur Halterung des Kondensators in einem Gehäuse benutzt. Ein solcher Kondensator eignet sich jedoch nicht zur raumsparenden Anordnung auf einer Unterlage mit Leiterbahnen und ist auch hohen Beschleunigungseinwirkungen nicht gewachsen.The wire turns of the wire 13, which is preferably made of a thin Gold wire is made, can also partially or completely in the upper layer of the cathode connection layer 2 be embedded, so in the conductive silver layer or in the solder metal layer. From DE-AS 1 113 517 it is already known in the cathode connection layer a tantalum capacitor with solid electrolyte a helically wound Embed wire. However, this wire is simultaneously in the known arrangement used to hold the capacitor in a housing. Such a capacitor however, it is not suitable for a space-saving arrangement on a base with conductor tracks and is also not able to withstand high acceleration forces.
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|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |