EP1523749A2 - Oberflächenmontierbares bauelement und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Oberflächenmontierbares bauelement und verfahren zu dessen herstellung

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Publication number
EP1523749A2
EP1523749A2 EP03764907A EP03764907A EP1523749A2 EP 1523749 A2 EP1523749 A2 EP 1523749A2 EP 03764907 A EP03764907 A EP 03764907A EP 03764907 A EP03764907 A EP 03764907A EP 1523749 A2 EP1523749 A2 EP 1523749A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
individual
connection
component
connections
anode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03764907A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Deisenhofer
Dieter Hahn
Stephan Neumeister
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
Epcos AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10244713A external-priority patent/DE10244713A1/de
Application filed by Epcos AG filed Critical Epcos AG
Publication of EP1523749A2 publication Critical patent/EP1523749A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/008—Terminals
    • H01G9/012—Terminals specially adapted for solid capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/14—Structural combinations or circuits for modifying, or compensating for, electric characteristics of electrolytic capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/26—Structural combinations of electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices with each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/10—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers
    • H01L25/105—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/43—Electric condenser making
    • Y10T29/435—Solid dielectric type

Definitions

  • the invention relates to a surface-mountable component with individual components and an external connection.
  • the invention further relates to a method for producing the surface-mountable component.
  • surface-mountable components which are tantalum electrolytic capacitors. These surface-mountable components have the disadvantage that they have a replacement series resistor, also known as Electrical Serial Resistence (ESR), which is too high for some requirements.
  • ESR Electrical Serial Resistence
  • a surface-mountable component is specified which has at least one external connection. Furthermore, the
  • the external connection is connected to several individual connections via welding spots.
  • the external connection forms a contact area on the assembly side of the component, an area being provided in the external connection for later wetting with solder that is free of welding spots.
  • the surface-mountable component has the advantage that the individual components are connected with their individual connections with the aid of the external connection. Accordingly, the individual components are connected from the outside, that is to say after the individual individual component has been manufactured. There. -The external connection is connected to the individual connections via welding spots, resulting in a particularly stable, corrosion-resistant electrical connection between the external connection and the individual connections. At the external connection, a surface is provided for later wetting with solder, which is free of welding spots, so that a particularly simple soldering of the component according to the invention with e.g. one
  • Printed circuit board is made possible. Welding spots generally have the property of not being readily wettable with solder.
  • Individual connections mean in particular connections of the individual components which are arranged on the outside of the individual components.
  • a contact surface is formed on the assembly side of the component, a surface-mountable component can be implemented in a simple manner.
  • Stacking the individual components together also has the advantage that a space-saving structure of the individual components can be realized.
  • the external connection is L-shaped.
  • One leg of the L forms the contact surface. It is particularly advantageous if the leg of the L forming the contact surface is directed inwards. This creates a particularly space-saving structure.
  • the external connection can be formed from one of the individual connections. This has the advantage that the processing of additional elements can be dispensed with.
  • the surface-mountable component is preferably pressed into prepared solder points or conductive adhesive on a circuit board and then wetted with solder on its contact surfaces by means of heat.
  • the solder must not only be wetted on the contact surface on the assembly side of the component. Rather, wettability with solder must also be present at a certain minimum height above the circuit board on the external contacts of the component. By having the external contact on its outside no overlap with others Has contact elements, particularly good wettability with solder is given here.
  • each individual component has its own housing.
  • the external connection is a separate part which is connected to individual connections.
  • This embodiment has the advantage that the external connection can be used as a shaping element when assembling the component.
  • a method for producing the component is specified, external connections being provided in a first method step, the position of the external connections limiting the external dimensions of the component to be produced.
  • individual components each of which has individual connections, are stacked with one another, specifically within the positioned external connections.
  • the individual connections of the individual components are connected to the external connections by means of welding, a surface of the external connection to be wetted with solder being kept free from welding spots.
  • the external connection extends along a side surface of the component. This arrangement of the external connection ensures that the component takes up little space in the lateral direction and can therefore be used for a space-saving construction on a circuit board.
  • connection by laser welding is advantageously considered.
  • other welding processes that can be used for joining the external connection and individual connection. Joining by welding has the advantage that a reliable and stable connection can be created both electrically and mechanically.
  • individual components are stacked one on top of the other.
  • the mounting surface of the component is formed by the base of the lower individual component.
  • the individual connections of the uppermost individual component are advantageously bent downwards.
  • the individual connections of the other individual components can be bent upwards or downwards.
  • This embodiment has the advantage that the component advantageously takes up as little space as possible in height, that is to say in the stacking direction.
  • the individual components stacked one above the other can be glued to one another by adhesive. This has the advantage that the mechanical strength of the component is improved.
  • one or more of the individual components are capacitors which have a housing.
  • Each housing includes an anode body.
  • An anode contact which is conductively connected to the external connection, is led out of each anode body.
  • the anode contact can also be identical to a single connection or the anode contact is connected to the external connection via a separate single connection.
  • Such a component has the advantage that it is a multiple capacitor, it being possible to easily connect the individual capacitors in parallel. As a result, the replacement series resistance can advantageously be reduced.
  • several individual components are provided, each of which has a housing. An electrical functional unit is arranged in each of these housings. Connection elements of the electrical functional units are led out of the respective housing as individual connections.
  • This embodiment of the component shows that the invention is not restricted to capacitors, but can be applied to a large number of different components.
  • a number of individual components are stacked one above the other.
  • the mounting surface is formed by a side surface of the stack formed in this way.
  • This embodiment of the component has the advantage that the individual components can be used advantageously not only one above the other but also in an embodiment stacked next to one another. This is particularly advantageous in cases where the overall height of the component is critical and the individual components have a large height. Here it is particularly advantageous not to stack the individual components one above the other but next to one another.
  • two external connections are provided.
  • the external connections connect the individual connections of the individual components to a parallel connection of the individual components.
  • This special embodiment of the component enables a capacitor to be implemented which consists of a parallel connection of several individual capacitors and thus has a very low equivalent series resistance.
  • Figure 1 shows an example of a component in a schematic longitudinal section.
  • FIG. 2 shows another embodiment of a component corresponding to FIG. 1, only the right half being shown.
  • FIGS. 3, 4, 5 and 6 only the right half of an embodiment corresponding to FIG. 1 being shown in each case.
  • FIG. 7 shows a side view of a component, welding spots being arranged in two rows one above the other.
  • FIG. 8 shows a representation corresponding to FIG. 7, but only one row of welding spots is arranged.
  • FIG. 9 shows the side view of a further embodiment of a component, the individual components lying on edge and thus being stacked next to one another.
  • FIG. 10 shows an example of a capacitor in a schematic cross section.
  • Figure 11 shows an example of a further capacitor in a schematic cross section.
  • FIG. 1 shows a component which is made up of two individual components 21, 22 lying one above the other.
  • the individual components 21, 22 each have approximately the shape of a cuboid. They are stacked on top of each other with their flat sides.
  • the lower flat side of the lower individual component 21 forms the mounting side 4 of the component.
  • a functional unit 101, 102 is provided in each of the individual components 21, 22 and is located in the interior of a housing 21, 22. It is expressly pointed out that the invention is not restricted to components in which the individual components have functional units surrounded by housings. Rather, it is also conceivable that housing-less functional units are stacked together.
  • each functional unit 101, 102 individual connections 322, 312 are provided, which are connected to the respective functional unit 101, 102.
  • the individual connection 322 of the upper individual component 22 also forms the external connection 12, which forms a contact surface 52 on the underside of the component.
  • the outer terminal 12 electrically connects the single terminal 322 to the single terminal 312.
  • each functional unit 101, 102 would be anode bodies of tantalum capacitors.
  • Each functional unit 101, 102 then has an anode contact 91, 92, which can consist, for example, of a valve metal such as niobium or tantalum.
  • Each anode contact 91, 92 is still connected to an individual connection 321, 311 within the respective housing 21, 22. This connection can be realized for example by gluing, soldering or welding.
  • a solderable material can be considered as the individual connection 311, 321.
  • the individual connections 311, 321 can be made flat.
  • they can be in the form of sheets or strips.
  • the flat design of the external connections 321, 311 ensures a particularly high and thus advantageous contact area between individual connections 311, 321 and the external connection 11.
  • the external connection 11 on the right side of the component is formed by the individual connection 321 of the upper individual component 22.
  • the external connection 11 is bent downward before its point of exit from the housing 71, contacts the individual connection 311 of the lower one Individual component 21 and is finally bent inwards on the underside of the stack.
  • the external connection 11 forms the shape of an L, with one leg 61 of the L forming a contact surface 51 on the mounting side 4 of the component.
  • the external connections 11, 12 can have the form of contact strips, which are preferably, but not necessarily, made of the same material as the individual connections 311, 312, 321, 322. In particular, nickel, steel or also copper and alloys are considered as materials.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the component in which the individual connections 311, 312 of the lower component 21 are bent upwards.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the component corresponding to FIG. 1, but with the difference that the individual connection 311 is bent downward at its point of exit from the housing of the individual component 21. However, as in FIG. 1, it runs on the inside of the external connection 11, so that an overlap of connections on the outside of the external connection 11 can be avoided.
  • Figure 3 shows an embodiment corresponding to Figure 2, but with the difference that the outer connection 11 is a separate part.
  • the external connection 11 contacts the individual connection 321, which in turn contacts the individual connection 311 of the lower individual component 21.
  • the external connection 11 has approximately the shape of an L, with a leg 61 of the L forming a contact surface on the underside of the component.
  • the individual connection 321 of the upper individual component 22 is bent downwards.
  • the individual connection 311 of the lower individual component 21 is bent upwards.
  • the length of the individual connections 311, 321 is selected such that the individual connections 311, 321 overlap. Mutual contacting of the individual connections 311, 321 is thereby possible without any problems.
  • the individual connections 311, 321 are additionally overlapped by the external connection 11, so that all three contact elements 321, 311, 11 are in mutual electrical and mechanical contact with one another.
  • FIG. 4 shows an embodiment corresponding to FIG. 3, however, in contrast to FIG. 3, the individual connection 311 mediates the contact between the individual connection 321 and the external connection 11.
  • the external connection 11 does not overlap the overlap area of the individual connections 321, 311.
  • the external connection 11 overlaps the individual connection 311.
  • the individual connection 311 in turn overlaps with the individual connection 321.
  • FIG. 5 shows an embodiment corresponding to FIG. 3, but with the difference that the individual connection 311 is not bent upwards but downwards. Accordingly the length of the individual connection 311 is somewhat shorter than in FIG. 3.
  • the embodiment according to FIG. 5 has the advantage over the embodiment according to FIG. 3 that the width of the component is somewhat reduced, which can be a great advantage when space is critical.
  • FIG. 6 shows an embodiment corresponding to FIG. 4, but with the difference that the external connection 321 is not only bent downwards but also at a further kink inwards into the space between the individual components 21, 22.
  • This design is obtained when a single component is used as the second individual component 22, which in turn already has the property of being surface-mountable. In this case, it is namely necessary to provide a contact surface on the underside of the individual component 22, which in this case is formed by the individual connection 321.
  • the electrical contact between the individual connections 311 and 321 is mediated in FIG. 6 by the external connection 11, which overlaps both individual connections 311, 321. However, the individual connections 311, 321 do not overlap one another, which is advantageous with regard to the width of the component.
  • FIG. 7 shows a side view of a component, two individual components 21, 22 being stacked one on top of the other.
  • the individual connection 11 is connected to the individual connections of the individual components 21, 22 by means of welding points 300.
  • the welding points 300 are arranged in two rows one above the other.
  • the arrangement of the individual connections in relation to the arrangement of the individual components 21, 22 is selected such that the surface 350 of the external connection 11 to be wetted, which extends from the underside of the component to a certain height, for example half the height of the lower individual component 21 extends, is free of welding spots 300.
  • FIG. 8 shows a further embodiment corresponding to FIG. 7, with the difference that the individual connections of the individual components 21, 22 are designed in such a way that the welding spots 300 are only present in a single row.
  • Figure 9 shows a further embodiment in a side view corresponding to Figure 7, with the difference that the individual components 21, 22 are stacked side by side.
  • the individual connections 311, 312 are led out laterally from the individual components 21, 22 and connected to the common external connection 11.
  • the connection is made by welding points 300.
  • the stack 200 formed by the individual components 21, 22 thus extends in the lateral direction.
  • the external connection 11 is drawn starting from approximately half the height of the individual components 21, 22 to the underside, where it forms an external contact with an L-shaped section which projects inwards (not shown in FIG. 9).
  • the mounting surface 41 of the component is not formed by the base surface of one of the individual components 21, 22 but by a side surface of the stack 200.
  • the present component can be used particularly advantageously as a stack of stacked capacitors, in particular solid electrolytic capacitors.
  • capacitors come into consideration, the anode bodies of which are provided with a flat or also with a round, wire-shaped contact.
  • individual capacitors as are known from the publication WO 01/16973 A1, the disclosure of which is expressly incorporated by reference in its entirety here.
  • This publication describes solid electrolytic capacitors which have a flat anode contact.
  • electrolytic capacitors whose anode contact is a wire-shaped contact.
  • embodiments of solid electrolytic capacitors are described which can be used advantageously in the present component:
  • a capacitor which has an anode body which is surrounded by a housing with a base area. An anode contact is led out of the interior of the anode body. The anode contact is welded to an anode connection. The surface of the anode connection has a soft solderable material.
  • Base area of the housing-extending section of the anode connection forms a soldering area there.
  • the capacitor has the advantage that the soldering surface on the base of the housing is not formed by the anode contact led out of the anode body, but by an anode connection having a solderable surface. This eliminates the need to make the anode contact solderable.
  • Particularly suitable materials for the anode contact are those which contain a refractory metal.
  • Refractory metals are, for example, titanium, zirconium, hafnium, tantalum, niobium, vanadium, tungsten and molybdenum. These refractory metals are in principle suitable for the production of solid electrolytic capacitors such as have already been produced, for example, as tantalum electrolytic capacitors or as niobium electrolytic capacitors.
  • alloys of these refractory metals can also be considered as material for the anode contact.
  • the anode contact can contain a non-solderable material such as zirconium, tantalum, niobium, molybdenum or tungsten. A solderability of the anode contact is then no longer necessary due to the welded connection between the anode contact and the anode connection.
  • a non-solderable material such as zirconium, tantalum, niobium, molybdenum or tungsten.
  • This embodiment of the capacitor has the advantage that the anode contact already ends within the housing and thus very little material is used for the anode contact. Since tantalum is used for the anode contact in many cases, this results in an economic advantage.
  • the anode contact emerges from an end face of the housing.
  • a section of the anode contact lying outside the housing is welded to an anode connection and for
  • the anode connection continues the anode contact in the direction of the base area and is bent inwards on the base area in order to form a soldering area on the base area.
  • the anode contact can emerge at about half the height on the end face of the housing and can be bent toward the base surface of the housing.
  • Such an anode contact has the advantage that, in addition to the soldering surface arranged on the base of the base body, the capacitor can also be soldered in a section extending from the base surface along the end face of the housing to the exit point of the anode contact from the housing.
  • solderability of the side tab of the anode contact is required by various standards.
  • the IEC 60068-258 standard requires wettability with solder over at least 95% of the total connection area.
  • IPC / EIA J-STD-002A only a wettability of the part of the anode contact lying on the front side of the housing is required over the thickness of the anode contact.
  • anode connection and the anode contact have the shape of strips running in a longitudinal direction, wherein the width of the anode connection can be different from the width of the anode contact.
  • Anode connection and anode contact are particularly easy to produce in the form of strips running in a longitudinal direction, for example in the form of metal sheets.
  • a strip-shaped anode contact also has the advantage that the anode body can be applied to the anode contact by screen printing a paste.
  • the shape of a strip for the anode connection is advantageous because it enables a stable welded connection to be established by superposing the anode contact and anode connection on top of one another.
  • the width of the anode contact that is suitable for certain predetermined electrical properties of the capacitor can be adapted to housing standards for the soldering surface by choosing a suitable width for the anode connection.
  • the width of the anode contact is smaller than the width of the anode connection.
  • narrow anode contacts as is necessary for capacitors with certain electrical properties, can be adapted to the widths of the soldering surface on the underside of the housing that are required for standardization reasons
  • the anode connection can be made softenable by having nickel, copper, cobalt, tin, lead, a noble metal or steel on its surface. It is also possible, to achieve the solderability of the anode connection by an alloy of the metals mentioned.
  • the welding of the anode contact to the anode connection can advantageously be produced by the anode contact and the anode connection overlapping one another and by welding spots being placed on the overlap surface which delimit a surface. This ensures a flat and correspondingly stable attachment of the anode connection to the anode contact.
  • FIG. 10 shows a capacitor with an anode body 81 which is surrounded by a housing 71.
  • the anode body 81 can be, for example, a porous sintered body made of tantalum or niobium powder.
  • the housing 71 can be formed, for example, from an injection-moldable plastic.
  • An anode contact 91 is led out of the anode body 81 and emerges from the housing 71 on an end face 410 thereof. At the point of exit of the anode contact 91 from the housing 71, the latter is bent in the direction of the base 43 of the housing 71.
  • An anode connection 46 is welded onto a section 411 of the anode contact 91. While the anode contact 91 preferably consists of a material corresponding to the anode body 81, such as tantalum or niobium, a material that can be joined by soft soldering is selected for the anode connection 46.
  • the anode connection 46 corresponds to the individual connections 311, 321 of FIGS. 1 to 9.
  • the capacitor according to the invention can be economically manufactured in large quantities by using system carriers for the anode contact 91 and for a cathode contact 416.
  • the anode connection 46 made of soft solderable material has the advantage that a soldering surface 48 can be formed by bending the anode connection 46 and thus by forming a section 47 of the anode connection 46 on the base surface 43 of the housing 71.
  • a cathode contact 416 is attached to the cathode applied to the anode body 81 and is bent around the housing 71 in a manner corresponding to the anode connection 46, so that a further soldering surface 417 is created on the base surface 43 of the housing 71, with the aid of which the cathode is formed of the capacitor can be soldered to a circuit board.
  • soldering surface 48 or a further soldering surface 417 on the base 43 of the housing 71 creates a capacitor in the form of a chip, as is particularly advantageously suitable for use in the context of a surface mounting technique.
  • the thickness d of the anode contact 91 is approximately 0.075 mm.
  • the thickness D of the anode connection 46 is approximately 0.1 mm.
  • the capacitor shown in FIG. 10 has the advantage over the example from FIG. 11 that the welding between the anode contact 91 and the anode connection 46 in the width of the capacitor only requires the sum of d and D, thereby maximizing the utilization of the housing in the lateral direction 71 and thus higher capacities can be realized with the same housing size.
  • FIG. 11 shows a further embodiment of the capacitor, an end section 49 of the anode contact 91 lying within the housing 71 being welded flat to an anode connection 46.
  • the welding can be carried out, for example, by laser welding.
  • the anode connection 46 emerges from an end face 410 of the housing 71 and is bent there in the direction of the base surface 43 of the housing 71. At the edge between the end face 410 and the base surface 43 of the housing, the anode connection 46 is bent inwards again, so that a soldering surface 48 formed on the base surface 43 of the housing 71 is formed by an end section of the anode connection 46.
  • the embodiment of the invention shown in FIG. 11 has a lower housing utilization than the embodiment shown in FIG. 1, but it has the advantage that the anode contact 91 can be made shorter, as a result of which the relatively expensive tantalum normally used for the anode contact 91 - or niobium material can be saved.
  • FIG 12 shows a capacitor according to the embodiment of Figure 10 during manufacture.
  • the anode body 81 is already encapsulated by the housing 71.
  • the cathode contact 416 and the anode contact 91 emerge from the housing on the left side of the two end faces of the housing 71.
  • the anode contact 91 and the anode connection 46 are in the form of strips 413 extending in a longitudinal direction.
  • the anode contact 91 thus has a flat side 45.
  • the anode contact 91 and the anode terminal 46 overlap one another in the area indicated by the broken line.
  • the welding between anode contact 91 and anode connection 46 is carried out by means of welding spots 300, which delimit a surface 415.
  • a stable connection between the anode contact 91 and the anode connection 46 can thereby be achieved.
  • the width b of the anode contact 91 can be adjusted to a the required larger width B of a soldering surface can be adapted by appropriate selection of the width B of the anode connection 46.
  • the anode connection 46 also has a flat side 412. The two flat sides 412, 45 of anode contact 91 and anode connection 46 overlap one another.
  • the anode connection 46 has at its end a section 47 which, after bending the anode connection 46 around the housing 71, comes to rest on the underside of the housing 71 and forms a soldering surface 48 there.
  • the cathode contact 416 is bent around the housing 71 and forms a further soldering surface 417 on the underside of the housing 71.
  • the capacitor can be realized with any material that forms a suitable, porous sintered body and is not limited to tantalum or niobium.
  • the capacitor can be manufactured, for example, as follows:
  • the anode body 81 with an anode contact 91 led out is provided.
  • the anode contact 91 is welded to an anode connection 46.
  • the anode body 81 is electrically conductively connected to a cathode contact 416.
  • Cathode contact 416 and anode connection 46 are provided for a large number of capacitors as components of a leadframe.
  • the system carrier provides the cathode contact 416 and the anode connection 46 with the appropriate dimensions, so that the anode body 81 with the anode contact 91 only has to be inserted into the system carrier.
  • the anode body 81 is extrusion-coated by a plastic housing. Then the cathode contact 416 and the anode connection 46 around the housing onto the base 43 of the
  • Housing 71 bent. There they form a first and a further soldering surface 48, 417.
  • a plurality of anode bodies 81 can also be inserted into the system carrier and separated from the housing 71 after the encapsulation. After the separation, the anode contact 46 or cathode contact 416 is bent.
  • the present invention is not limited to a parallel connection of capacitors, but can be used with a large number of different components, for example resistors, coils or all possible other electrical components which are to be implemented as surface-mountable components.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein oberflächenmontierbares Bauelement, mit wenigstens einem Aussenanschluss (11, 12), mit miteinander verstapelten Einzelbauelementen (21, 22), enthaltend Einzelanschlüsse (311, 312, 321, 322), bei dem der Aussenanschluss (11, 12) mehrere Einzelanschlüsse (311, 312, 321, 322) über Schweisspunkte (300) verbindet und auf der Montageseite (4) des Bauelements eine Kontaktfläche (51, 52) bildet, wobei eine mit Lot zu benetzende Fläche (350) des Aussenanschlusses (11, 12) vorgesehen ist, die frei von Schweisspunkten (300) ist. Das Bauelement hat im Fall von Tantal-Elektrolytkondensatoren als Einzelbauelemente den Vorteil, dass ein niedriger ESR bei wenig Ausschuss erzielt werden kann.

Description

Beschreibung
Oberflächenmontierbares Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein oberflächenmontierbares Bauelement mit Einzelbauelementen und einem Außenanschluß. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des ober- flächenmontierbaren Bauelements.
Aus der Druckschrift WO 01/16973 AI sind oberflächenmontier- bare Bauelemente bekannt, die Tantal-Elektrolytkondensatoren sind. Diese oberflächenmontierbaren Bauelemente haben den Nachteil, daß sie einen Ersatzserienwiderstand, bekannt auch unter dem Namen Electrical Serial Resistence (ESR) , aufweisen, der für manche Anforderungen zu hoch liegt.
Ein Versuch dieses Problem zu lösen, besteht darin, in einem oberflächenmontierbaren Bauelement mehrere Einzelkondensato- ren zueinander parallel zu schalten, wobei die einzelnen Kondensatoren von einem gemeinsamen Gehäuse umfaßt werden. Ein solches Bauelement ist bekannt aus der Druckschrift US 6,686,535. Die Parallelschaltung von Einzelkondensatoren in einem einzigen gemeinsamen -Gehäuse hat jedoch den Nachteil, daß die Herstellungskosten hoch sind, denn das Parallelschalten findet in etwa zu einem Zeitpunkt statt, zu dem der Fertigungsprozeß zur Hälfte abgeschlossen ist. Es sind daher nach dem Parallelschalten noch weitere Fertigungsschritte notwendig. Falls nun in einem dieser nachfolgenden Ferti- gungsschritte ein Einzelkondensator ausfällt, wird das gesamte, mehrere Einzelkondensatoren umfassende Bauelement, unbrauchbar, was zu einem erhöhten Ausschuß führt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein oberflä- chenmontierbares Bauelement aus stabil miteinander verstapelten Einzelbauelementen anzugeben, das mit einem niedrigen Ausschuß herstellbar ist und besonders einfach auf z.B. einer Leiterplatte montierbar ist .
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein oberflächenmontierbares Bauelement nach Patentanspruch 1. Weitere Ausgestaltungen des Bauelements sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung sind den weiteren Patentansprüchen zu entnehmen.
Es wird ein oberflächenmontierbares Bauelement angegeben, das wenigstens einen Außenanschluß aufweist. Ferner weist das
Bauelement miteinander verstapelte Einzelbauelemente auf, die Einzelanschlusse enthalten. Der Außenanschluß ist mit mehreren Einzelanschlüssen über Schweißpunkte verbunden. Der Außenanschluß bildet eine Kontaktfläche auf der Montageseite des Bauelements, wobei beim Außenanschluß zur späteren Benetzung mit Lot eine Fläche vorgesehen ist, die frei von Schweißpunkten ist .
Das oberflächenmontierbare Bauelement hat den Vorteil, daß die Einzelbauelemente mit ihren Einzelanschlüssen unter Zuhilfenahme des Außenanschlusses verschaltet werden. Demnach erfolgt also die Verschaltung der Einzelbauelemente von Außen, also nach der Herstellung des individuellen Einzelbau- ^elements. Da. -der Außenanschluß mit den Einzelanschlüssen über Schweißpunkte verbunden ist, resultiert eine besonders stabile, korrosionsbeständige elektrische Verbindung zwischen dem Außenanschluß und den Einzelanschlüssen. Am Außenanschluß ist zur späteren Benetzung mit Lot eine Fläche vorgesehen, die frei von Schweißpunkten ist, so daß eine besonders einfache Verlötung des erfindungsgemäßen Bauelements mit z.B. einer
Leiterplatte ermöglicht wird. Schweißpunkte haben nämlich im allgemeinen die Eigenschaft, nicht gut mit Lot benetzbar zu sein.
Mit Einzelanschlüssen sind insbesondere Anschlüsse der Einzelbauelemente gemeint, die auf der Außenseite der Einzelbauelemente angeordnet sind. Indem mit Hilfe des Außenanschlus- ses eine Kontaktfläche auf der Montageseite des Bauelements gebildet wird, kann auf einfache Art und Weise ein oberflä- chenmontierbares Bauelement realisiert werden.
Das Verstapeln der Einzelbauelemente miteinander hat darüber hinaus den Vorteil, daß ein platzsparender Aufbau der Einzelbauelemente realisiert werden kann.
In einer Ausführungsform des Bauelements ist der Außenan- Schluß L-förmig ausgebildet. Ein Schenkel des L bildet die Kontaktfläche . Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn der die Kontaktfläche bildende Schenkel des L nach Innen gerichtet ist. Dadurch wird ein besonders platzsparender Aufbau realisiert .
In einer Ausführungsform des Bauelements kann der Außenanschluß aus einem der Einzelanschlusse gebildet sein. Dies hat den Vorteil, daß auf die Verarbeitung zusätzlicher Elemente verzichtet werden kann.
In einer anderen Ausführungsform des Bauelements liegen nur an der Innenseite des Außenanschlusses Einzelanschlusse an. Diese Ausführungsform des Bauelements hat den Vorteil, daß von außen her, also auch von der Montageseite und von den an die Montageseite angrenzenden Seitenflächen des Bauelements her, ein Überlapp verschiedener Kontaktelemente beziehungsweise -anschlüsse vermieden werden kann.
Das oberflächenmontierbare Bauelement wird vorzugsweise auf einer Platine in vorbereitete Lotpunkte oder Leitkleber eingedrückt und danach mittels Wärme an seinen Kontaktflächen mit Lot benetzt werden. Dabei muß die Benetzung des Lotes nicht nur an der Kontaktfläche auf der Montageseite des Bauelements stattfinden. Vielmehr muß eine Benetzbarkeit mit Lot auch noch in einer gewissen Mindesthöhe über der Platine an den Außenkontakten des Bauelements gegeben sein. Indem der Außenkontakt an seiner Außenseite keinen Überlapp mit anderen Kontaktelementen aufweist, ist hier besonders vorteilhaft eine gute Benetzbarkeit mit Lot gegeben.
Es ist darüber hinaus besonders vorteilhaft, wenn jedes Ein- zelbauelement sein eigenes Gehäuse aufweist.
In einer anderen Ausführungsform des Bauelements ist der Außenanschluß ein separates Teil, das mit Einzelanschlüssen verbunden ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß der Außenanschluß als formgebendes Element beim Zusammenbau des Bauelements benutzt werden kann.
Dementsprechend wird ein Verfahren zur Herstellung des Bauelements angegeben, wobei in einem ersten Verfahrensschritt Außenanschlüsse bereitgestellt werden, wobei die Position der Außenanschlüsse die äußeren Abmessungen des herzustellenden Bauelements begrenzen. In dem darauffolgenden Herstellungsschritt werden Einzelbauelemente, die jeweils Einzelanschlusse aufweisen, miteinander verstapelt und zwar innerhalb der positionierten Außenanschlüsse. Die Einzelanschlusse der Einzelbauelemente werden mit den Außenanschlüssen mittels Schweißens verbunden, wobei eine mit Lot zu benetzende Fläche des Außenanschlusses frei von Schweißpunkten gehalten wird.
In einer Ausführungsform des Bauelements erstreckt sich der Außenanschluß entlang einer Seitenfläche des Bauelements. Durch diese Anordnung des Außenanschlusses ist gewährleistet, daß das Bauelement in lateraler Richtung wenig Platz beansprucht und somit für eine platzsparende Bauweise auf einer Platine verwendet werden kann.
Bei einer Verbindung des Außenanschlusses mit den Einzelanschlüssen über Schweißpunkte kommt eine Verbindung durch Laserschweißen vorteilhafterweise in Betracht. Neben dem Laser- schweißen gibt es aber auch noch andere Schweißverfahren, die für das Fügen von Außenanschluß und Einzelanschluß verwendet werden können. Das Verbinden durch Schweißen hat den Vorteil, daß sowohl elektrisch als auch mechanisch eine zuverlässige und stabile Verbindung geschaffen werden kann.
In einer anderen Ausführungsform des Bauelements sind Einzel- bauelemente übereinandergestapelt . Die Montagefläche des Bauelements wird dabei durch die Grundfläche des unteren Einzelbauelements gebildet. Die Einzelanschlusse des obersten Einzelbauelements sind vorteilhafterweise nach unten abgebogen. Die Einzelanschlusse der übrigen Einzelbauelemente können nach oben oder nach unten abgebogen sein.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß vorteilhafterweise das Bauelement in der Höhe, also in Stapelrichtung, möglichst wenig Platz beansprucht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Bauelements können die übereinandergestapelten Einzelbauelemente durch Klebstoff miteinander verklebt sein. Dadurch wird der Vorteil erreicht, daß die mechanische Festigkeit des Bauele- ments verbessert wird.
In einer speziellen Ausführungsform des Bauelements sind eines oder mehrere der Einzelbauelemente Kondensatoren, die ein Gehäuse aufweisen. Jedes Gehäuse umfaßt dabei einen Anoden- körper. Aus jedem Anodenkorper ist ein Anodenkontakt herausgeführt, der mit dem Außenanschluß leitend verbunden ist. Dabei kann der Anodenkontakt auch mit einem Einzelanschluß identisch sein oder der Anodenkontakt ist über einen separaten Einzelanschluß mit dem Außenanschluß verbunden.
Ein solches Bauelement hat den Vorteil, daß es einen Vielfachkondensator darstellt, wobei auf einfache Art und Weise eine Parallelschaltung der einzelnen Kondensatoren erreicht werden kann. Dadurch kann der Ersatzserienwiderstand in vor- teilhafter Art und Weise erniedrigt werden. In einer anderen Ausführungsform des Bauelements sind mehrere Einzelbauelemente vorgesehen, die jeweils ein Gehäuse aufweisen. In jedem dieser Gehäuse ist eine elektrische Funktionseinheit angeordnet. Anschlußelemente der elektrischen Funkti- onseinheiten sind als Einzelanschlusse aus dem jeweiligen Gehäuse herausgeführt .
Diese Ausführungsform des Bauelements zeigt, daß die Erfindung nicht beschränkt ist auf Kondensatoren, sondern auf eine Vielzahl verschiedener Bauelemente angewendet werden kann.
In einer anderen Ausführungsform des Bauelements ist eine Anzahl von Einzelbauelementen übereinander gestapelt . Die Montagefläche wird von einer Seitenfläche des so gebildeten Sta- pels gebildet.
Diese Ausführungsform des Bauelements hat den Vorteil, daß die Einzelbauelemente nicht nur übereinander sondern auch in einer nebeneinander gestapelten Ausführungsform vorteilhaft verwendet werden können. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, in Fällen, wo die Bauhöhe des Bauelements kritisch ist und die Einzelbauelemente eine große Höhe aufweisen. Hier ist es besonders vorteilhaft, die Einzelbauelemente nicht übereinander sondern nebeneinander zu stapeln.
In einer anderen Ausführungsform des Bauelements sind zwei Außenanschlüsse vorgesehen. Die Außenanschlüsse verbinden die Einzelanschlusse der Einzelbauelemente zu einer Parallelschaltung der Einzelbauelemente. Durch diese spezielle Aus- fuhrungsform des Bauelements läßt sich ein Kondensator realisieren, der aus einer Parallelschaltung mehrerer Einzelkondensatoren besteht und somit einen sehr niedrigen Ersatzserienwiderstand aufweist.
Es ist aber auch möglich in einem erfindungsgemäßen Bauelement Einzelbauelemente mit voneinander verschiedener, elektrischer Funktion miteinander zu verstapeln. Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert :
Figur 1 zeigt beispielhaft ein Bauelement in einem schematischen Längsschnitt.
Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform eines Bauelements entsprechend Figur 1, wobei lediglich die rechte Hälfte dar- gestellt ist.
Dasselbe gilt für die Figuren 3, 4, 5 und 6, wobei jeweils nur die rechte Hälfte einer Ausführungsform entsprechend Figur 1 dargestellt ist.
Figur 7 zeigt eine Seitenansicht eines Bauelements, wobei Schweißpunkte in zwei übereinanderliegenden Reihen angeordnet sind.
Figur 8 zeigt eine Darstellung entsprechend Figur 7, wobei jedoch lediglich eine Reihe von Schweißpunkten angeordnet ist .
Figur 9 zeigt die Seitenansicht einer weiteren Ausführungs- form eines Bauelements, wobei die Einzelbauelemente hochkant liegen und somit nebeneinander verstapelt sind.
Figur 10 zeigt beispielhaft einen Kondensator in einem schematischen Querschnitt .
Figur 11 zeigt beispielhaft einen weiteren Kondensator in einem schematischen Querschnitt.
Figur 12 zeigt beispielhaft einen Kondensator während der Fertigung in einer Draufsicht. Figur 1 zeigt ein Bauelement, welches aus zwei übereinander- liegenden Einzelbauelementen 21, 22 aufgebaut ist. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf zwei Einzelbauelemente 21, 22, sondern kann auf eine Vielzahl übereinander oder ne- beneinander miteinander verstapelten Einzelbauelementen aufgebaut sein. Die Einzelbauelemente 21, 22 weisen jeweils näherungsweise die Form eines Quaders auf. Sie sind mit ihren Flachseiten übereinander gestapelt. Die untere Flachseite des unteren Einzelbauelements 21 bildet die Montageseite 4 des Bauelements. In jedem der Einzelbauelemente 21, 22 ist eine Funktionseinheit 101, 102 vorgesehen, die sich im Innern jeweils eines Gehäuses 21, 22 befindet. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht beschränkt ist auf Bauelemente, bei denen die Einzelbauelemente von Gehäusen umgebene Funktionseinheiten aufweisen. Es ist vielmehr auch denkbar, daß gehäuselose Funktionseinheiten miteinander verstapelt sind.
Auf der linken Seite jeder Funktionseinheit 101, 102 sind je- weils Einzelanschlusse 322, 312 vorgesehen, die mit der jeweiligen Funktionseinheit 101, 102 verbunden sind. Der Einzelanschluß 322 des oberen Einzelbauelements 22 bildet dabei zugleich den Außenanschluß 12, der auf der Unterseite des Bauelements eine Kontaktfläche 52 bildet. Der Außenanschluß 12 verbindet den Einzelanschluß 322 elektrisch mit dem Einzelanschluß 312.
In der rechten Hälfte von Figur 1 ist eine Darstellung gewählt, die sich beispielsweise schematisch auf übereinander- gestapelte Kondensatoren beziehen kann. Hierbei wären die Funktionseinheiten 101, 102 Anodenkörper von Tantal- Kondensatoren. Jede Funktionseinheit 101, 102 weist dann einen Anodenkontakt 91, 92 auf, der zum Beispiel aus einem Ventilmetall wie Niob oder Tantal bestehen kann. Noch innerhalb des jeweiligen Gehäuses 21, 22 ist jeder Anodenkontakt 91, 92 mit einem Einzelanschluß 321, 311 verbunden. Diese Verbindung kann beispielsweise durch Kleben, Löten oder Schweißen realisiert sein.
Als Einzelanschluß 311, 321 kommt insbesondere ein lδtbares Material in Betracht. Die Einzelanschlusse 311, 321 können in einer vorteilhaften Ausführungsform des Bauelements flächig ausgeführt sein. Sie können beispielsweise die Form von Blechen oder auch von Bändern haben. Durch die flächige Gestaltung der Außenanschlüsse 321, 311 ist eine besonders hohe und damit vorteilhafte Kontaktfläche zwischen Einzelanschlüssen 311, 321 und dem Außenanschluß 11 gewährleistet.
In dem Beispiel von Figur 1 ist der Außenanschluß 11 auf der rechten Seite des Bauelements gebildet durch den Einzelan- Schluß 321 des oberen Einzelbauelements 22. Der Außenanschluß 11 ist vor seiner Austrittsstelle aus dem Gehäuse 71 nach unten weg gebogen, kontaktiert den Einzelanschluß 311 des unteren Einzelbauelements 21 und ist schließlich auf der Unterseite des Stapels nach innen gebogen. Der Außenanschluß 11 bildet dabei die Form eines L, wobei ein Schenkel 61 des L eine Kontaktfläche 51 auf der Montageseite 4 des Bauelements bildet. Die Außenanschlüsse 11, 12 können die Form von Kontaktstreifen aufweisen, die vorzugsweise, jedoch nicht zwingend, aus demselben Material wie die Einzelanschlusse 311, 312, 321, 322 gebildet sind. Insbesondere kommen als Materialien in Betracht Nickel, Stahl oder auch Kupfer und Legierungen daraus .
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform des Bauelements, bei der die Einzelanschlusse 311, 312 des unteren Bauelements 21 nach oben gebogen sind.
Figur 2 zeigt eine Ausführungsform des Bauelements entsprechend Figur 1, jedoch mit dem Unterschied, daß der Einzelan- Schluß 311 an seiner Austrittsstelle aus dem Gehäuse des Einzelbauelements 21 nach unten gebogen ist. Er verläuft jedoch ebenso wie in Figur 1 auf der Innenseite des Außenanschlusses 11, so daß ein Überlappen von Anschlüssen auf der Außenseite des Außenanschlusses 11 vermieden werden kann.
Figur 3 zeigt eine Ausführungsform entsprechend Figur 2, je- doch mit dem Unterschied, daß der Außenanschluß 11 ein separates Teil ist. Der Außenanschluß 11 kontaktiert den Einzelanschluß 321, der seinerseits wiederum den Einzelanschluß 311 des unteren Einzelbauelements 21 kontaktiert. Der Außenanschluß 11 weist näherungsweise die Form eines L auf, wobei ein Schenkel 61 des L auf der Unterseite des Bauelements eine Kontaktfläche bildet. Der Einzelanschluß 321 des oberen Einzelbauelements 22 ist nach unten abgebogen. Der Einzelanschluß 311 des unteren Einzelbauelements 21 ist nach oben abgebogen. Die Länge der Einzelanschlusse 311, 321 ist so ge- wählt, daß sich die Einzelanschlusse 311, 321 überlappen. Dadurch ist eine gegenseitige Kontaktierung der Einzelanschlusse 311, 321 problemlos möglich. In ihrem Überlappungsbereich werden die Einzelanschlusse 311, 321 zusätzlich noch von dem Außenanschluß 11 überlappt, so daß alle drei Kontaktelemente 321, 311, 11 miteinander in gegenseitigem elektrischen und mechanischen Kontakt stehen.
Figur 4 zeigt eine Ausführungsform entsprechend Figur 3, wobei jedoch im Unterschied zu Figur 3 der Einzelanschluß 311 den Kontakt zwischen dem Einzelanschluß 321 und dem Außenanschluß 11 vermittelt. Bei dieser Bauweise ergibt sich ein Stoß zwischen dem Außenanschluß 11 und dem Einzelanschluß 321 etwa in der Mitte zwischen den beiden Einzelbauelementen 21, 22. Im Unterschied zu Figur 3 überlappt der Außenanschluß 11 nicht den Überlappungsbereich der Einzelanschlusse 321, 311. Der Außenanschluß 11 überlappt jedoch den Einzelanschluß 311. Der Einzelanschluß 311 seinerseits überlappt mit dem Einzelanschluß 321.
Figur 5 zeigt eine Ausführungsform entsprechend Figur 3, jedoch mit dem Unterschied, daß der Einzelanschluß 311 nicht nach oben, sondern nach unten abgebogen ist. Dementsprechend ist der Einzelanschluß 311 in seiner Länge etwas kürzer ausgeführt als in Figur 3. Die Ausführungsform gemäß Figur 5 hat gegenüber der Ausführungsform gemäß Figur 3 den Vorteil, daß das Bauelement in seiner Breite etwas reduziert ist, was bei kritischem Platzbedarf ein großer Vorteil sein kann.
Figur 6 zeigt eine Ausführungsform entsprechend Figur 4, jedoch mit dem Unterschied, daß der Außenanschluß 321 nicht nur nach unten sondern an einer weiteren Knickstelle noch nach innen in den Raum zwischen den Einzelbauelementen 21, 22 abgeknickt ist. Diese Bauform ergibt sich, wenn als zweites Einzelbauelement 22 ein Einzelbauelement verwendet wird, das seinerseits schon die Eigenschaft der Oberflächenmontagefä- higkeit aufweist. In diesem Fall ist es nämlich erforderlich, auf der Unterseite des Einzelbauelements 22 eine Kontaktfläche vorzusehen, die in diesem Fall durch den Einzelanschluß 321 gebildet wird. Der elektrische Kontakt zwischen den Einzelanschlüssen 311 und 321 wird in Figur 6 durch den Außenanschluß 11 vermittelt, der beide Einzelanschlusse 311, 321 überlappt. Die Einzelanschlusse 311, 321 überlappen einander jedoch nicht, was hinsichtlich der Breite des Bauelements vorteilhaft ist.
Figur 7 zeigt eine Seitenansicht eines Bauelements, wobei zwei Einzelbauelemente 21, 22 übereinandergestapelt sind. Die Verbindung des Einzelanschlusses 11 mit den Einzelanschlüssen der Einzelbauelemente 21, 22 erfolgt durch Schweißpunkte 300. Die Schweißpunkte 300 sind in zwei übereinanderllegenden Reihen angeordnet. Die Anordnung der Einzelanschlusse im Ver- hältnis zur Anordnung der Einzelbauelemente 21, 22 wird so gewählt, daß die zu benetzende Fläche 350 des Außenanschlusses 11, welche sich von der Unterseite des Bauelements bis hin zu einer gewissen Höhe, beispielsweise zur halben Höhe des unteren Einzelbauelements 21 erstreckt, frei von Schweiß- punkten 300 ist. Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform entsprechend Figur 7, mit dem Unterschied, daß die Einzelanschlusse der Einzelbauelemente 21, 22 so ausgebildet sind, daß die Schweißpunkte 300 lediglich in einer einzigen Reihe vorliegen.
Figur 9 zeigt eine weitere Ausführungsform in einer Seitenansicht entsprechend Figur 7, mit dem Unterschied, daß die Einzelbauelemente 21, 22 nebeneinandergestapelt sind. Die Einzelanschlusse 311, 312 sind seitlich aus den Einzelbauelementen 21, 22 herausgeführt und mit dem gemeinsamen Außenanschluß 11 verbunden. Die Verbindung erfolgt durch Schweißpunkte 300. Der durch die Einzelbauelemente 21, 22 gebildete Stapel 200 erstreckt sich also in lateraler Richtung. Der Außenanschluß 11 ist ausgehend etwa von der halben Höhe der Einzelbauele- mente 21, 22 bis zur Unterseite gezogen, wo er einem L- förmigen, nach innen ragenden Abschnitt einen Außenkontakt bildet (nicht in Figur 9 dargestellt) . In dem Fall von Figur 9 ist die Montagefläche 41 des Bauelements nicht durch die Grundfläche eines der Einzelbauelemente 21, 22 sondern durch eine Seitenfläche des Stapels 200 gebildet.
Es wird darauf hingewiesen, daß das vorliegende Bauelement besonders vorteilhaft als Stapel von übereinanderliegenden Kondensatoren, insbesondere Festelektrolyt-Kondensatoren an- gewendet werden kann. Dabei kommen Kondensatoren in Betracht, deren Anodenkörper mit einem flächigen oder auch mit einem runden, drahtför igen Kontakt versehen sind. Beispielsweise kommt es in Betracht, Einzelkondensatoren zu verwenden, wie sie bekannt sind aus der Druckschrift WO 01/16973 AI, auf de- ren Offenbarung hier ausdrücklich vollinhaltlich Bezug genommen wird. In dieser Druckschrift sind Festelektrolyt- Kondensatoren beschrieben, die einen flächigen Anodenkontakt aufweisen. Desweiteren kommt es jedoch auch in Betracht, Elektrolyt-Kondensatoren zu verwenden, deren Anodenkontakt ein drahtförmiger Kontakt ist. Im folgenden werden Ausführungsformen von Festelektrolyt- Kondensatoren beschrieben, die bei dem vorliegenden Bauelement vorteilhaft zum Einsatz kommen können:
Es wird ein Kondensator angegeben, der einen Anodenkörper aufweist, welcher von einem Gehäuse mit einer Grundfläche umgeben ist. Aus dem Inneren des Anodenkörpers ist ein Anodenkontakt herausgeführt . Der Anodenkontakt ist mit einem Anodenanschluß verschweißt. Der Anodenanschluß weist an seiner Oberfläche ein weichlötbares Material auf. Ein entlang der
Grundfläche des Gehäuses verlaufender Abschnitt des Anodenanschlusses bildet dort eine Lötfläche.
Der Kondensator hat den Vorteil, daß die Lötfläche auf der Grundfläche des Gehäuses nicht von dem aus den Anodenkörper herausgeführten Anodenkontakt, sondern von einem eine lötbare Oberfläche aufweisenden Anodenanschluß gebildet wird. Dadurch kann auf das Lötbarmachen des Anodenkontakts verzichtet werden.
Als Material für den Anodenkontakt kommen insbesondere solche in Betracht, die ein Refraktärmetall enthalten. Refraktärme- talle sind beispielsweise Titan, Zirkonium, Hafnium, Tantal, Niob, Vanadium, Wolfram und Molybdän. Diese Refraktärmetalle sind prinzipiell geeignet zur Herstellung von Festelektrolyt- Kondensatoren, wie sie beispielsweise als Tantal-Elektrolyt- kondensatoren oder auch als Niob-Elektrolytkondensatoren bereits hergestellt worden sind. Es kommen aber auch Legierungen dieser Refraktärmetalle als Material für den Anodenkon- takt in Betracht.
Desweiteren kann der Anodenkontakt ein nicht lötbares Material, wie beispielsweise Zirkonium, Tantal, Niob, Molybdän oder Wolfram enthalten. Eine Lötbarkeit des Anodenkontakts ist dann aufgrund der Schweißverbindung zwischen dem Anodenkontakt und dem Anodenanschluß nicht mehr erforderlich. In einer Ausführungsform des Kondensators ist ein innerhalb des Gehäuses liegender Endabschnitt des Anodenkontaktes mit einem Anodenanschluß verschweißt. Der Anodenanschluß tritt auf einer Stirnseite des Gehäuses aus und ist an der Aus- trittssteile aus dem Gehäuse zur Grundfläche des Gehäuses hin gebogen. An der Grundfläche selbst ist der Anodenanschluß noch mal nach innen gebogen, so daß er dort eine Lötfläche bildet.
Diese Ausführungsform des Kondensators hat den Vorteil, daß der Anodenkontakt bereits innerhalb des Gehäuses endet und somit nur sehr wenig Material für den Anodenkontakt verbraucht wird. Da für den Anodenkontakt in vielen Fällen Tantal verwendet wird, ergibt sich daraus ein wirtschaftlicher Vorteil .
In einer weiteren Ausführungsform des Kondensators tritt der Anodenkontakt aus einer Stirnfläche des Gehäuses aus diesem aus. Ein außerhalb des Gehäuses liegender Abschnitt des An- odenkontakts ist mit einem Anodenanschluß verschweißt und zur
Grundfläche des Gehäuses hin gebogen. Der Anodenanschluß setzt den Anodenkontakt in Richtung auf die Grundfläche fort und ist an der Grundfläche nach innen gebogen, um an der Grundfläche eine Lötfläche zu bilden.
Der Anodenkontakt kann in etwa in halber Höhe auf der Stirnfläche des Gehäuses austreten und zur Grundfläche des Gehäuses hin gebogen sein. Ein solcher Anodenkontakt hat den Vorteil, daß der Kondensator neben der auf der Grundfläche des Grundkörpers angeordneten Lötfläche auch in einem sich von der Grundfläche weg entlang der Stirnseite des Gehäuses hin zur Austrittsstelle des Anodenkontakts aus dem Gehäuse erstreckenden Abschnittes lötbar ist. Eine solche Lδtbarkeit der Seitenlasche des Anodenkontakts wird von verschiedenen Normen gefordert. Beispielsweise fordert die Norm IEC 60068- 2-58 die Benetzbarkeit mit Lot über mindestens 95 % der gesamten Anschlußlaschenfläche. Gemäß einer US-Vorschrift IPC/EIA J-STD-002A ist lediglich eine Benetzbarkeit der auf der Stirnseite des Gehäuses liegenden Teils des Anodenkontakts über die Dicke des Anodenkontakts erforderlich.
Desweiteren ist es vorteilhaft, wenn der Anodenanschluß und der Anodenkontakt die Form von in einer Längsrichtung verlaufenden Streifen aufweisen, wobei die Breite des Anodenanschlusses verschieden sein kann von der Breite des Anodenkontakts. Anodenanschluß und Anodenkontakt sind in Form von in einer Längsrichtung verlaufenden Streifen besonders einfach beispielsweise in Form von Blechen herzustellen.
Ein streifenförmiger Anodenkontakt hat darüber hinaus den Vorteil, daß der Anodenkörper mittels Siebdruck einer Paste auf den Anodenkontakt aufgebracht werden kann.
Die Form eines Streifens für den Anodenanschluß ist vorteilhaft, da dadurch eine stabile Schweißverbindung durch flächiges Übereinanderlegen von Anodenkontakt und Anodenanschluß hergestellt werden kann. Durch Wählen verschiedener Breiten für Anodenanschluß und Anodenkontakt kann die für bestimmte vorgegebene elektrische Eigenschaften des Kondensators passende Breite des Anodenkontakts an Gehäusenormen für die Lδt- fläche durch Wahl einer geeigneten Breite für den Anodenan- schluß angepaßt werden.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Breite des Anodenkontakts kleiner ist als die Breite des Anodenanschlusses. Dadurch gelingt die Anpassung von schmalen Anodenkontakten, wie sie für Kondensatoren mit bestimmten elektrischen Eigenschaften notwendig ist, an die aus Normungsgründen erforderlichen Breiten der Lötfläche auf der Unterseite des Gehäuses
Der Anodenanschluß kann weichlδtbar gemacht sein, indem auf seiner Oberfläche Nickel, Kupfer, Kobalt, Zinn, Blei, ein Edelmetall oder Stahl vorhanden sind. Es ist auch möglich, die Lδtbarkeit des Anodenanschlusses durch eine Legierung der genannten Metalle zu erzielen.
Die Verschweißung des Anodenkontakts mit dem Anodenanschluß, der gleich dem Außenanschluß sein kann, kann vorteilhafterweise hergestellt sein, indem Anodenkontakt und Anodenanschluß einander überlappen und indem auf der Überlappfläche Schweißpunkte gesetzt sind, die eine Fläche begrenzen. Dadurch wird eine flächige und entsprechend stabile Befestigung des Anodenanschlusses am Anodenkontakt gewährleistet.
Bei kleineren Kondensatorbauformen ist es demgegenüber vorteilhaft, die Verschweißung des Anodenkontakts mit dem Anodenanschluß aus Platzgründen mit lediglich einem einzigen Schweißpunkt herzustellen.
Figur 10 zeigt einen Kondensator mit einem Anodenkorper 81, der von einem Gehäuse 71 umgeben ist. Der Anodenkörper 81 kann beispielsweise ein poröser Sinterkörper aus Tantal- oder Niobpulver sein. Das Gehäuse 71 kann beispielsweise aus einem spritzgußfähigen Kunststoff gebildet sein. Aus dem Anodenkörper 81 ist ein Anodenkontakt 91 herausgeführt, der an einer Stirnseite 410 des Gehäuses 71 aus diesem austritt. An der Austrittsstelle des Anodenkontakts 91 aus dem Gehäuse 71 ist dieser in Richtung der Grundfläche 43 des Gehäuses 71 umgebogen. Auf einen Abschnitt 411 des Anodenkontakts 91 ist ein Anodenanschluß 46 aufgeschweißt. Während der Anodenkontakt 91 vorzugsweise aus einem dem Anodenkörper 81 entsprechenden Material, wie beispielsweise Tantal oder Niob, besteht, wird für den Anodenanschluß 46 ein durch Weichlöten fügbares Material gewählt.
Der Anodenanschluß 46 entspricht den Einzelanschlüssen 311, 321 der Figuren 1 bis 9.
Hierfür kommt neben den Materialien Kupfer, Nickel, Eisen, Edelmetalle, Kobalt oder Stahl oder Legierungen daraus auch eine Nickel/Eisen-Legierung, speziell eine 42NiFe-Legierung, die eine partielle Beschichtung mit Nickel, Kupfer, Zinn und Silber aufweist, in Betracht. Solche Materialien werden üblicherweise für Systemträger verwendet. Demnach ist der erfin- dungsgemäße Kondensator durch Verwendung von Systemträgern für den Anodenkontakt 91 sowie für einen Kathodenkontakt 416 in großer Stückzahl wirtschaftlich fertigbar.
Der Anodenanschluß 46 aus weichlötbarem Material hat den Vor- teil, daß durch Umbiegen des Anodenanschlusses 46 und damit durch Bildung eines Abschnitts 47 des Anodenanschlusses 46 an der Grundfläche 43 des Gehäuses 71 eine Lötfläche 48 gebildet werden kann. An der am Anodenkörper 81 aufgebrachten Kathode ist ein Kathodenkontakt 416 angebracht, der in einer dem An- odenanschluß 46 entsprechenden Weise um das Gehäuse 71 herumgebogen ist, so daß an der Grundfläche 43 des Gehäuses 71 eine weitere Lötfläche 417 entsteht, mit Hilfe derer die Kathode des Kondensators mit einer Leiterplatte verlötet werden kann.
Durch das Vorsehen einer Lötfläche 48 bzw. einer weiteren Lötfläche 417 auf der Grundfläche 43 des Gehäuses 71 entsteht ein Kondensator in Chipbauform, wie er insbesondere vorteilhaft zur Anwendung im Rahmen einer Oberflächenmontagetechnik geeignet ist.
Bei dem in Figur 10 gezeigten Beispiel beträgt die Dicke d des Anodenkontakts 91 ca. 0,075 mm. Die Dicke D des Anodenanschlusses 46 beträgt ca. 0,1 mm. Der in Figur 10 gezeigte Kondensator hat gegenüber dem Beispiel aus Figur 11 den Vorteil, daß die Verschweißung zwischen dem Anodenkontakt 91 und dem Anodenanschluß 46 in der Breite des Kondensators lediglich die Summe aus d und D benötigt, wodurch in lateraler Richtung eine maximale Ausnutzung des Gehäuses 71 und somit höhere Kapazitäten bei gleichbleibender Gehäusegröße realisierbar sind. Figur 11 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kondensators, wobei ein innerhalb des Gehäuses 71 liegender Endabschnitt 49 des Anodenkontakts 91 flächig mit einem Anodenanschluß 46 verschweißt ist. Die Verschweißung kann beispielsweise durch Laserschweißen erfolgen.
Der Anodenanschluß 46 tritt an einer Stirnseite 410 des Gehäuses 71 aus diesem aus und ist dort in Richtung auf die Grundfläche 43 des Gehäuses 71 gebogen. An der Kante zwischen der Stirnseite 410 und der Grundfläche 43 des Gehäuses ist der Anodenanschluß 46 noch mal nach innen gebogen, so daß an der Grundfläche 43 des Gehäuses 71 eine durch einen Endabschnitt des Anodenanschlusses 46 gebildete Lötfläche 48 entsteht .
Die in Figur 11 gezeigte Ausführungsform der Erfindung hat zwar eine geringere Gehäuseausnutzung als die in Figur 1 gezeigte Ausführungsform, sie hat jedoch den Vorteil, daß der Anodenkontakt 91 kürzer ausgeführt sein kann, wodurch das üb- licherweise für den Anodenkontakt 91 verwendete, relativ teure Tantal- oder Niobmaterial eingespart werden kann.
Figur 12 zeigt einen Kondensator gemäß der Ausführung nach Figur 10 während der Fertigung. Der Anodenkörper 81 ist be- reits von dem Gehäuse 71 umspritzt. An den beiden Stirnseiten des Gehäuses 71 treten auf der linken Seite der Kathodenkontakt 416 bzw. der Anodenkontakt 91 aus dem Gehäuse aus. Der Anodenkontakt 91 und der Anodenanschluß 46 haben die Form von sich in einer Längsrichtung erstreckenden Streifen 413. Somit weist der Anodenkontakt 91 eine Flachseite 45 auf. Der Anodenkontakt 91 und der Anodenanschluß 46 überlappen einander in dem gestrichelt gekennzeichneten Gebiet . Die Verschweißung zwischen Anodenkontakt 91 und Anodenanschluß 46 ist vorgenommen mittels Schweißpunkten 300, die eine Fläche 415 begren- zen. Dadurch kann eine stabile Verbindung zwischen dem Anodenkontakt 91 und dem Anodenanschluß 46 erzielt werden. Die Breite b des Anodenkontakts 91 kann an eine aus Normungsgrün- den erforderliche größere Breite B einer Lötfläche durch entsprechende Wahl der Breite B des Anodenanschlusses 46 angepaßt werden. Auch der Anodenanschluß 46 weist eine Flachseite 412 auf. Die beiden Flachseiten 412, 45 von Anodenkontakt 91 und Anodenanschluß 46 überlappen einander.
Der Anodenanschluß 46 weist an seinem Ende einen Abschnitt 47 auf, der nach Umbiegen des Anodenanschlusses 46 um das Gehäuse 71 herum auf der Unterseite des Gehäuses 71 zu liegen kommt und dort eine Lötfläche 48 bildet. Entsprechend wird der Kathodenkontakt 416 um das Gehäuse 71 herum gebogen und bildet an der Unterseite des Gehäuses 71 eine weitere Lötfläche 417.
Der Kondensator ist mit jedem Material, das einen geeigneten, porösen Sinterkörper bildet, realisierbar und ist nicht auf Tantal oder Niob beschränkt .
Die Herstellung des Kondensators kann beispielsweise wie folgt erfolgen:
Der Anodenkorper 81 mit einem herausgeführten Anodenkontakt 91 wird bereitgestellt. Der Anodenkontakt 91 wird mit einem Anodenanschluß 46 verschweißt. Zudem wird der Anodenkörper 81 mit einem Kathodenkontakt 416 elektrisch leitend verbunden. Kathodenkontakt 416 und Anodenanschluß 46 werden für eine Vielzahl von Kondensatoren als Bestandteile eines Systemträgers bereitgestellt. Der Systemträger stellt Kathodenkontakt 416 und Anodenanschluß 46 mit den passenden Abmessungen be- reit, so daß der Anodenkörper 81 mit dem Anodenkontakt 91 nur noch in den Systemträger eingelegt werden muß. Nach dem Verschweißen des Anodenkontakts 91 mit dem Anodenanschluß 46 wird der Anodenkörper 81 von einem Kunststoffgehäuse umspritzt. Anschließend werden Kathodenkontakt 416 und Anoden- anschluß 46 um das Gehäuse herum auf die Grundfläche 43 des
Gehäuses 71 gebogen. Dort bilden sie eine erste und eine weitere Lötfläche 48, 417. Es können auch mehrere Anodenkörper 81 in den Systemträger eingelegt und nach dem Umspritzen mit dem Gehäuse 71 vereinzelt werden. Nach dem Vereinzeln erfolgt das Umbiegen von An- odenkontakt 46 bzw. Kathodenkontakt 416.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf eine Parallelschaltung von Kondensatoren, sondern kann mit einer Vielzahl verschiedener Bauelemente, beispielsweise Widerstän- de, Spulen oder allen möglichen anderen elektrischen Bauelemente, die als oberflächenmontierbares Bauelement realisiert werden sollen, angewendet werden.
Insbesondere ist es auch denkbar, verschiedene Bauelemente miteinander zu kombinieren, beispielsweise eine Parallelschaltung eines Kondensators mit einem Widerstand oder eine Parallelschaltung eines Kondensators mit einer Spule in dem Bauelement zur Realisierung eines Schwingkreises zu verwenden.
Bezugszeichenliste
11, 12 Außenanschluß
21, 22 Einzelbauelement
311, 312, 321, 322 Einzelanschluß
4 Montageseite
41 Montagefläche
51, 52 Kontaktfläche
61, 62 Schenkel
71, 72 Gehäuse
81, 82 Anodenkörper
91, 92 Anodenkontakt
101, 102 Funktionseinheit
200 Stapel
300 Schweißpunkt
350 zu benetzende Fläche
43 Grundfläche
45 Flachseite
46 Anodenanschluß
47 Abschnitt des Anodenanschlusses
48 Lötfläche
49 Endabschnitt
410 Stirnseite
411 Abschnitt des Anodenkontakts
412 Flachseite
413 Streifen
300 Schweißpunkt
415 Fläche
416 Kathodenkontakt
417 weitere Lötfläche b Breite des Anodenkontakts
B Breite des Anodenanschlusses d Dicke des Anodenkontakts
D Dicke des Anodenanschlusses

Claims

Patentansprüche
1. Oberflächenmontierbares Bauelement,
- mit wenigstens einem Außenanschluß (11, 12) und - mit miteinander verstapelten Einzelbauelementen (21, 22), enthaltend Einzelanschlusse (311, 312, 321, 322),
- bei dem der Außenanschluß (11, 12) mit mehreren Einzelanschlüssen (311, 312, 321, 322) jeweils über Schweißpunkte (300) verbunden ist und - der Außenanschluß auf der Montageseite (4) des Bauelements eine Kontaktfläche (51, 52) bildet, wobei beim Außenanschluß (11, 12) zur späteren Benetzung mit Lot eine Fläche (350) vorgesehen ist, die frei von
Schweißpunkten (300) ist.
2. Bauelement nach Anspruch 1,
- bei dem der Außenanschluß (11, 12) L-förmig ausgebildet ist und,
- bei dem ein Schenkel (61, 62) des L die Kontaktfläche (51, 52) bildet.
3. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der Außenanschluß (11, 12) aus einem der Einzelanschlusse (311, 312, 321, 322) gebildet ist.
4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem nur an der Innenseite des Außenanschlusses (11, 12) Einzelanschlusse (311, 312, 321, 322) anliegen.
5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Außenanschluß (11, 12) als separates Teil mit Einzelanschlüssen (311, 312, 321, 322) verbunden ist.
6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem sich die Einzelanschlusse (311, 312, 321, 322) wenigstens abschnittsweise entlang der Seitenflächen des Bauelements erstrecken.
7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
- bei dem die Einzelbauelemente (21, 22) übereinandergestapelt sind, - bei dem die Grundfläche des unteren Einzelbauelements (21) die Montagefläche (4) bildet,
- bei dem die Einzelanschlusse (321, 322) des obersten Einzelbauelements (22) nach unten abgebogen sind.
8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem eines oder mehrere der Einzelbauelemente (21, 22) Kondensatoren sind mit :
- einem Gehäuse (71, 72) , umfassend einen Anodenkörper (81, 82) , - einem aus dem Anodenkörper (81, 82) herausgeführten Anodenkontakt (91, 92), der mit einem Einzelanschluß (311, 321) aus weichlötbarem Material verbunden ist.
9. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem eines oder mehrere der Einzelbauelemente (21, 22) ein
Gehäuse (71, 72) aufweist, in dem eine elektrische Funktionseinheit (101, 102) angeordnet ist und bei dem Anschlußelemente der elektrischen Funktionseinheiten (101, 102) als Einzelanschlusse (311, 312, 321, 322) aus dem jeweiligen Gehäuse (71, 72) herausgeführt sind.
10. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
- bei dem die Einzelbauelemente (21, 22) nebeneinandergestapelt sind und - bei dem die Montagefläche (41) von einer Seitenfläche des
Stapels (200) gebildet wird.
11. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
- bei dem mindestens zwei Außenanschlüsse (11, 12) vorgesehen sind und - bei dem die Außenanschlüsse (11, 12) die Einzelanschlusse (311, 312, 321, 322) zu einer Parallelschaltung der Einzelbauelemente (21, 22) verbinden.
12. Bauelement nach den Ansprüchen 1 bis 11, bei dem Einzelbauelemente (21, 22) mit voneinander verschiedener elektrischer Funktion miteinander verstapelt sind.
13. Verfahren zur Herstellung eines oberflächenmontierbaren Bauelements mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen von wenigstens zwei Außenanschlüssen (11, 12) zur seitlichen Begrenzungen des Bauelements b) Übereinanderstapeln von Einzelbauelementen (21, 22) mit Einzelanschlüssen (311, 312, 321, 322) in dem durch die Au- ßenanschlüsse (11, 12) vorgegebenen Raum c) elektrisches und mechanisches Verbinden der Einzelanschlusse (311, 312, 321, 322) der Einzelbauelemente (21, 22) mit den Außenanschlüssen (11, 12) mittels Schweißens, wobei eine mit Lot zu benetzende Fläche (350) des Außenanschlusses (11, 12) frei von Schweißpunkten (300) gehalten wird.
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