KR101793296B1 - 산소-장벽 포장된 표면 탑재 장치 - Google Patents

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Abstract

표면 탑재 장치(100)의 제조 방법은 B-단계의 상부 층 (300) 및 저부 층(315), 및 개구(312)를 갖는 C-단계의 중간 층(310)을 포함하는 복수의 층을 제공하는 것을 포함한다. 코어 장치(305)를 상기 개구 안에 삽입한 다음, 상부 및 저부 층을 중간 층의 위와 아래에 각각 위치시킨다. 상기 층들을 C-단계가 될 때까지 경화시킨다. 코어 장치는 대략 0.4 cm3·mm/m2·atm·일 미만의 산소 투과도를 갖는 산소-장벽 물질로 실질적으로 둘러싸인다.

Description

산소-장벽 포장된 표면 탑재 장치 {OXYGEN-BARRIER PACKAGED SURFACE MOUNT DEVICE}
본 발명은 일반적으로 전자 회로에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 산소-장벽 포장된 표면 탑재 장치에 관한 것이다.
표면 탑재 장치(SMD)는 작은 크기로 인하여 전자 회로에 사용된다. 일반적으로, SMD는 플라스틱 또는 에폭시와 같은 하우징 재료 내에 파묻힌 코어 장치를 포함한다. 예를 들어 저항 성질을 갖는 코어 장치를 하우징 재료 내에 파묻히게 하여 표면 탑재 저항기를 만든다.
기존 SMD가 갖는 하나의 단점은 코어 장치를 봉합하는 데 사용된 물질이 코어 장치 자체 내에 산소가 투과하는 것을 허용하는 경향을 갖는다는 점이다. 이는 특정 코어 장치에 있어서 불리할 수 있다. 예를 들어, 양의 온도-계수를 갖는 코어 장치의 저항은, 산소가 코어 장치 내로 들어오는 것이 허용될 경우, 시간에 따라 증가하는 경향이 있다. 일부 경우에, 베이스 저항은 5의 역가만큼 증가할 수 있으며, 이는 코어 장치를 명세 항목에서 벗어나게 할 수 있다.
개요
하나의 측면에서, 표면 탑재 장치의 제조 방법은 B-단계인 제1 층 및 코어 장치를 수납하기 위한 개구를 한정하는 제2 층을 포함하는 복수의 층을 제공하는 것을 포함한다. 코어 장치는 상기 제2 층에 의해 한정된 개구 내로 삽입될 수 있다. 그 후 제2 층 및 코어 장치는 B-단계인 제1 층에 의해 덮일 수 있다. 다음, 상기 제1 층 및 제2 층을, B-단계인 제1 층이 C-단계가 될 때까지 경화시킨다. 코어 장치는 대략 0.4 cm3·mm/m2·atm·일 (1 cm3·mil/100 in2·atm·일) 미만의 산소 투과도를 갖는 산소-장벽 물질로 실질적으로 둘러싸인다.
두 번째 측면에서, 표면 탑재 장치를 제조하는 방법은 기재 층을 제공하는 것을 포함한다. 기재 층은 제1 및 제2 전도성 접촉 패드를 포함한다. 코어 장치는, 코어 장치의 저부 전도성 표면이 상기 제1 접촉 패드와 전기적으로 접촉하도록, 상기 제1 접촉 패드에 체결된다. 코어 장치의 상부 표면 및 제2 접촉 패드 위에 전도성 클립이 체결되어, 상기 코어 장치의 상부 표면으로부터 제2 패드까지 전기적 경로를 제공한다. A-단계의 물질은 코어 장치 및 전도성 클립의 주위에 주입된다. SMD를 A-단계의 물질이 C-단계가 될 때까지 경화시킨다. 다르게는, A-단계의 물질은 B-단계의 수준까지 부분적으로 경화될 수 있다. 이는 완전한 경화 이전 약간의 중간 공정이 필요할 경우에 바람직할 수 있다. 코어 장치는 산소-장벽 물질로 실질적으로 둘러싸인다.
세 번째 측면에서, 표면 탑재 장치의 제조 방법은 제1 및 제2 기재 층을 제공하는 것을 포함한다. 상기 제1 및 제2 기재 층은 각각 일반적으로 L-형인 상호접속부를 포함하고, 상기 L-형인 상호접속부는 기재의 상부 표면을 따른 표면 탑재 장치 접촉 표면, 기재 층을 통해 뻗어있는 중간 구역, 및 기재 층의 저부 표면을 따라 뻗어있는 코어 장치 접촉부로 형성된다. 코어 장치의 상부 표면은 제1 기재의 상호접속부의 코어 장치 접촉부에 체결된다. 코어 장치의 저부 표면은 제2 기재의 상호접속부의 코어 장치 접촉부에 체결된다. A-단계의 물질을 코어 장치 주위에 주입하고 상기 물질이 C-단계가 될 때까지 경화시킨다. 코어 장치는 산소-장벽 물질로 실질적으로 둘러싸인다.
네 번째 측면에서, 표면 탑재 장치는 상부 표면 및 저부 표면을 갖는 코어 장치를 포함한다. C-단계의 산소-장벽 절연체 물질이 상기 코어 장치를 실질적으로 봉합한다. 제1 접촉 패드 및 제2 접촉 패드는 산소-장벽 절연체 물질의 외부 표면 상에 배치된다. 상기 제1 접촉 패드 및 제2 접촉 패드는 코어 장치의 상부 표면 및 코어 장치의 저부 표면으로부터, 각각 기재 및/또는 인쇄 회로 기판에 의해 한정된 제1 및 제2 패드까지 전기적 경로를 제공하도록 구성된다.
도 1A 및 1B는 각각 표면 탑재 장치(SMD)의 하나의 실시양태의 상면도 및 저면도이고;
도 1C는 도 1A의 A-A 구역을 따라 절단한 도 1A의 SMD의 단면도이며;
도 2는 도 1A-1C에 기재된 SMD의 제작에 사용될 수 있는 예시적인 순서도를 도시하고;
도 3은 도 1A-1C의 SMD의 상부, 중간 및 저부 층을 도시하며;
도 4A는 층들이 경화되기 전 도 3의 구역 Z-Z를 따라 절단한 도 3의 상부 층, 중간 층 및 저부 층의 단면도이고;
도 4B는 층들이 경화된 후 도 3의 구역 Z-Z를 따라 절단한 도 3의 상부 층, 중간 층 및 저부 층의 단면도이며;
도 4C는 경화된 층 안에 봉합된 코어 장치들 사이에 형성된 슬롯을 갖는 경화된 층의 사시도이고;
도 4D는 경화된 층 안에 봉합된 코어 장치들 사이에 형성된 개구를 갖는 경화된 층의 사시도이고;
도 5A는 표면 탑재 장치(SMD)의 또 다른 실시양태의 상면-사시도이며;
도 5B는 구역 A-A를 따라 절단한 도 5A의 SMD의 단면도이고;
도 6은 도 5A 및 5B에 기재된 SMD를 제작하는 데 사용될 수 있는 예시적 순서도를 도시하며;
도 7은 도 5A 및 5B의 SMD의 층을 도시하고;
도 8A 및 8B는 각각 표면 탑재 장치(SMD)의 제3의 실시양태의 상면도 및 저면도이며;
도 8C는 구역 A-A를 따라 절단한 도 8A의 SMD의 단면도이고;
도 9는 도 8A-8C에 기재된 SMD의 제작에 사용될 수 있는 예시적 순서도를 도시한다.
전술한 문제점들을 극복하기 위해, 산소-장벽 물질을 포함하는 SMD의 다양한 실시양태가 개시된다. 다양한 실시양태는 일반적으로 절연체 물질을 사용하여 코어 장치를 산소 및 다른 불순물의 영향으로부터 보호한다. 일부 실시양태에서, 절연체 물질은 본 출원과 동시에 출원되었고 본원에 그 전문이 참고로 포함되는 미국 특허 출원 제12/460,338호(골든 (Golden) 등)에 기재된 산소-장벽 물질 중 하나에 해당할 수 있다. 산소-장벽 물질은 1 평방 미터의 면적에 걸쳐 1 밀리미터의 두께를 갖는 시료를 통해 투과하는 산소의 입방 센티미터로 측정할 때, 대략 0.4 cm3·mm/m2·atm·일 (1 cm3·mil/100in2·atm·일) 미만의 산소 투과도를 가질 수 있다. 투과율은 24 시간에 걸쳐 0% 상대 습도 및 23℃의 온도에서 1 기압의 분압 차 아래에서 측정된다. 산소 투과도는 모콘 사(Mocon, Inc., 미국 미네소타주, 미네아폴리스 (Minneapolis) 소재)에 의해 공급된 장비로 ASTM F-1927을 이용하여 측정될 수 있다.
절연체 물질은 에폭시와 같은 1종 이상의 열경화성 중합체를 일반적으로 포함한다. 절연체 물질은 3가지 물리적 상태, A-단계, B-단계 및 C-단계의 상태 중 하나로 존재할 수 있다. A-단계의 상태는 직쇄 구조, 용해도 및 가용성을 갖는 조성물로 특징된다. 특정의 실시양태에서, A-단계의 조성물은 정의된 분자량을 가지고, 거의 미반응 화합물로 이루어진 고점도의 액체일 수 있다. 이러한 상태에서, 조성물은 최대의 유동을 가질 것이다 (B-단계 또는 C-단계의 물질에 비해). 특정 실시양태에서, A-단계의 조성물은 광-개시된 반응 또는 열에 의한 반응에 의해 A-단계의 상태로부터 B-단계의 상태 또는 C-단계의 상태로 변화될 수 있다.
B-단계의 상태는 A-단계 물질을 부분적으로 경화함으로써 수득되며, 여기에서 A-단계 조성물의 적어도 일부는 가교되어, 물질의 분자량이 증가한다. 달리 명시되지 않는 한, B-단계가 가능한 조성물은 잠재적 열경화 또는 UV-경화를 통해 수득될 수 있다. 특정 실시양태에서, B-단계가 가능한 조성물은 잠재적 열 경화를 통해 실시된다. B-단계의 반응은 생성물이 전보다 높은 연화점 및 용융물 점도를 가짐에도 불구하고, 여전히 가용성이고 용해성인 동안 정지될 수 있다. B-단계의 조성물은 후속의 가열 시 가교에 영향을 주기 충분한 경화제를 함유한다. 특정 실시양태에서, B-단계 조성물은 유체, 또는 반-고체이고, 따라서, 특정 조건 하에 유동을 경험할 수 있다. 반-고체 형태에서, 열경화성 중합체는 예를 들어 작동기에 의해 더 처리되도록 취급될 수 있다. 특정 실시양태에서, B-단계 조성물은 작업가능하고 완전히 강성이 아니어서, 그 조성물이 전기 장치 주위에 성형되거나 유동될 수 있게 하는, 등각의 점착-없는 필름을 포함한다.
C-단계의 상태는 조성물을 완전히 경화시킴으로써 이루어진다. 일부 실시양태에서, C-단계의 조성물은 A-단계의 상태로부터 완전히 경화된다. 다른 실시양태에서, C-단계의 조성물은 B-단계의 상태로부터 완전히 경화된다. 전형적으로, C-단계에서, 조성물은 합리적인 조건 하에 더 이상 유동을 나타내지 않을 것이다. 이러한 상태에서, 조성물은 고체이고, 일반적으로 다른 형태로 재형태화되지 않을 것이다.
절연체 물질의 또 하나의 조성물은 프리프레그 조성물이다. 프리프레그 조성물은 일반적으로 보강 물질을 갖는 B-단계의 조성물에 해당한다. 예를 들어, 섬유유리 또는 다른 보강 물질이 B-단계 조성물 내에 파묻힐 수 있다. 이것이 B-단계의 절연체 물질의 시트를 제조할 수 있게 한다.
전술한 절연체 물질은 낮은 산소 투과도를 나타내는 표면 탑재 장치 또는 기타 소형 장치의 제조를 가능하게 한다. 예를 들어, 절연체 물질은 0.35 mm (0.014 in) 미만의 벽 두께를 갖는 낮은 산소 투과도의 표면 탑재 장치의 제조를 가능하게 한다.
도 1A 및 1B는 각각 표면 탑재 장치(SMD)(100)의 하나의 실시양태의 상면도 및 저면도이다. SMD(100)는 상부 표면 (105a), 저부 표면 (105b), 제1 말단 (110a), 제2 말단 (110b), 제1 접촉 패드 (115a), 및 제2 접촉 패드(115b)를 갖는 직사각형 본체를 일반적으로 포함한다. 상기 제1 접촉 패드(115a) 및 제2 접촉 패드(115b)는 SMD(100)의 상부 표면(105a)로부터, 각각 제1 말단 (110a) 및 제2 말단 (110b) 위로, 그리고 상기 저부 표면(105b) 위로 뻗어있다. 제1 접촉 패드(115a)는 도 1A 및 1B에 나타낸 것과 같이 개구(117a)의 첫 번째 쌍을 한정하고, 제2 접촉 패드(115b)는 개구(117b)의 두 번째 쌍을 각각 한정한다. 개구(117a, 117b)의 첫 번째 및 두 번째 쌍은 도 1C에 나타낸 것과 같이 제1 및 제2 접촉 패드(115a, 115b)를 내부에 위치한 코어 장치(120)와 전기적으로 소통하도록 구성된다. 하나의 실시양태에서, SMD(100)의 크기는 X, Y 및 Z 방향에서 각각 약 3.0 mm x 2.5 mm x 0.7 mm(0.120 in x 0.100 in x 0.028 in)일 수 있다.
도 1C는 도 1A의 구역 A-A를 따라 절단한 도 1A의 SMD(100)의 단면도이다. 상기 SMD(100)는 제1 접촉 패드 (115a), 제2 접촉 패드 (115b), 코어 장치 (120), 및 절연체 물질(125)을 포함한다. 코어 장치(120)는 산소의 존재 하에 열화되는 성질을 갖는 장치에 해당할 수 있다. 예를 들어, 코어 장치(120)는 전도성 중합체 조성물을 포함하는 낮은-저항 양의 온도-계수(PTC) 장치에 해당할 수 있다. 전도성 중합체 조성물의 전기적 성질은 시간에 따라 열화되는 경향이 있다. 예를 들어, 금속-충전된 전도성 중합체 조성물, 예컨대 니켈을 함유하는 조성물에서는, 상기 조성물이 주위 대기와 접촉할 때 금속 입자의 표면이 산화하는 경향이 있고, 수득되는 산화 층은 서로와 접촉할 때 입자의 전도성을 감소시킨다. 다수의 산화된 접촉 점은 PTC 장치의 전기 저항에 있어서 5배 또는 그 이상의 증가를 초래할 수 있다. 이는 PTC 장치가 그의 원래 명세 한계를 벗어나게 하는 원인이 될 수 있다. 전도성 중합체 조성물을 함유하는 장치의 전기적 성능은 상기 조성물의 산소에 대한 노출을 최소화함으로써 개선될 수 있다.
코어 장치(120)는 본체 (120a), 상부 표면 (120b) 및 저부 표면(120c)을 포함할 수 있다. 본체(120a)는 일반적으로 직사각의 형태를 가질 수 있고, 일부 실시양태에서는 Y축을 따라서 약 0.3 mm(0.012 in)의 두께, X축을 따라서 2 mm(0.080 in)의 길이, 및 Z축을 따라서 1.5 mm(0.060 in)의 깊이를 가질 수 있다. 상부 및 저부 표면(120b 및 120c)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어 상부 및 저부 표면(120b 및 120c)은 0.025 mm (0.001 in) 두께의 니켈 (Ni) 층 및/또는 0.025 mm (0.001 in) 두께의 구리 (Cu) 층을 포함할 수 있다. 전도성 물질은 코어 장치(120)의 전체 상부 및 저부 표면(120b 및 120c)을 덮을 수 있다.
일부 실시양태에서, 절연체(125)는 미국 특허 출원 제12/460,338호에 기재된 산소-장벽 물질 중 1종과 같은 산소-장벽 물질에 해당할 수 있다. 산소-장벽 물질은 산소가 코어 장치로 침투하는 것을 방지하고, 따라서 코어 장치의 성질의 열화를 방지한다. Y축을 따라서 코어 장치(120)의 상부 표면(120b)으로부터 SMD(100)의 상부 표면(100a)까지 절연체(125)의 두께는 0.01 내지 .125 mm(0.0004 내지0.005 in), 예를 들어 약 0.056 mm(0.0022 in)의 범위 내일 수 있다. X축을 따라서 코어 장치(120d 및 120e)의 말단으로부터 SMD(100)의 말단까지 절연체(125)의 두께는 0.025 내지 0.63 mm(0.001 내지 0.025 in)의 범위, 예를 들어 약 0.056 mm(0.0022 in)일 수 있다.
제1 및 제2 접촉 패드(115a 및 115b)는 SMD(100)를 인쇄 회로 기판 또는 기재(도시되지 않음)에 체결하는 데 사용된다. 예를 들어 SMD(100)는 제1 및 제2 접촉 패드(115a 및 115b)의 하나의 표면에 의해 인쇄 회로 기판 및/또는 기재 위 패드에 납땜될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 접촉 패드(115a)는 첫 번째 쌍의 개구(117a)를 한정할 수 있고, 제2 접촉 패드(115b)는 두 번째 쌍의 개구(117b)를 한정할 수 있다. 상기 제1 접촉 패드 (115a) 위에서, 첫 번째 쌍의 개구(117a)는 SMD(100)의 상부 표면(100a)으로부터 코어 장치(120)의 상부 표면(120b)까지 뻗어있을 수 있다. 상기 제2 접촉 패드 (115b) 위에서, 두 번째 쌍의 개구(117b)는 SMD(100)의 저부 표면(100b)으로부터 코어 장치(120)의 저부 표면(120c)까지 뻗어있을 수 있다. 상기 첫 번째 및 두 번째 쌍의 개구들(117a, 117b)의 각 개구의 내부는 구리와 같은 전도성 물질로 도금될 수 있다. 도금은 SMD(100)의 외부로부터 코어 장치(120)까지 전기적 경로를 제공할 수 있다.
도 2는 도 1A-1C에 기재된 SMD를 제조하는 데 사용될 수 있는 예시적 순서도를 도시한다. 도 2에 나타낸 작업들은 도 3, 4A 및 4B에 도시된 구조를 참고하여 기술된다. 블럭(200)에서, 도 3에 나타낸 것과 같이 C-단계의 중간 층(310)이 제공될 수 있고, 중간 층에 개구(312)가 한정될 수 있다.
도 3을 참고하면, 중간 층(310)은 C-단계의 절연체 물질로 된 일반적으로 평면인 시트에 해당할 수 있다. 시트의 두께는 일반적으로 적어도 코어 장치(120)만큼 두껍고, 예를 들어 Y 방향에서 약 0.38 mm(0.015 in)일 수 있다.
시트의 개구(312)는 도 1C에서 전술한 코어 장치(120)와 같은 코어 장치(305)를 수납하도록 하는 크기를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 개구의 크기(312)는 각각 X, Y 및 Z 방향에서 약 2.0 mm x 1.5 mm x 0.36 mm(0.080 in x 0.060 in x 0.014 in)일 수 있다.
일부 실시양태에서, 개구(312)는 중간 층(310)으로부터 절단된다. 예를 들어, 개구(312)는 레이저로 절단될 수 있다. 다른 실시양태에서, 중간 층(310)은 개구(312)를 한정하는 금형에 의해 제작된다. 또 다른 실시양태에서는, 중간 층(310)의 개구(312)를 천공하기 위해 펀치가 사용된다.
다시 도 2를 참고하면, 블럭(205)에서, 코어 장치(305)가 개구(312) 내에 삽입될 수 있다. 각각의 코어 장치(305)는 도 1A-1C에 있어서 전술한 코어 장치(120)에 해당할 수 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 코어 장치(305)는 중간 층(310)의 상응하는 개구(312) 내에 삽입될 수 있다. 코어 장치(305)는 손으로 개구(312) 내에 삽입되고, 집어서 위치시키는 기계, 진동하는 체질 판을 이용하여, 및/또는 다른 공정에 의해 개구(312) 안에 위치시킨다.
다시 도 2를 참고하면, 블럭(210)에서, 삽입된 코어 장치(305)를 갖는 중간 층(310)을 도 3에 나타낸 것과 같이 2개의 절연체 층(300 및 315)의 사이에 위치시킬 수 있다.
도 3을 참고하면, 중간 층(310) 및 코어 장치(305)는 상부 절연체 층(300)과 저부 층 절연체 층(315)의 사이에 삽입될 수 있다. 상부 및 저부 절연체 층(300 및 315)은 전술한 바와 같이 프레프레그 B-단계의 조성물에 해당할 수 있다. 상부 및 저부 절연체 층(300 및 315)은 일반적으로 평면 형태를 가질 수 있고, Y 방향에서 약 0.056 mm(0.0022 in)의 두께를 가질 수 있다. 상부 및 저부 절연체 층(300 및 315)의 X 및 Z 방향에서의 폭과 깊이는 각각 중간 층(310)에서 한정된 모든 개구들(312)과 중첩되는 크기를 가질 수 있다.
도 2를 다시 참고하면, 블럭(215)에서, 상부, 중간 및 저부 층(300, 310 및 315)은 경화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 금속 층(도시되지 않음)이 상부 절연체 층(300) 위에, 그리고 저부 절연체 층(315) 아래에 위치할 수 있다. 금속 층은 구리 포일에 해당할 수 있다. 다양한 층은 그 후 경화 온도에 처하게 될 수 있고, 층들을 압축하기 위해 상기 다양한 층들에 압력이 적용될 수 있다. 예를 들어, 진공 프레스 또는 다른 장치가 다양한 층을 서로에 대하여 압축하기 위해 사용될 수 있다. 경화 온도는 약 175℃일 수 있고, 적용되는 압력의 크기는 약 1.38 MPa(200 psi)일 수 있다.
도 4A 및 4B는 각각, 다양한 층들의 경화 이전 및 이후, 도 3의 구역 Z-Z를 따라서 절단한 상부 절연체 층 (300), 중간 층 (310) 및 저부 절연체 층(315)의 단면도(400 및 410)이다. 도 4A에서, 상부 및 저부 층(300 및 315)의 사이에 간격(405)이 한정되고, 상기 코어 장치(312)는 중간 층(310)의 개구에 삽입된다. 도 4B에서, 경화 후, 상부 및 저부 층(300 및 315)은, 간격(404)이 B-단계의 프리프레그의 보강 물질의 두께만큼 감소되도록 압축된다.
결국 PTC 장치의 말단에 해당하게 될 도금 구역을 위한 틈이 경화된 층들 사이에 한정될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 층들을 통해 뻗어있는 슬롯이 장치의 열들 사이에 형성된다. 예를 들어, 도 4C를 참고하면, 슬롯(420)의 방향은 Z-방향으로 진행될 수 있다. 슬롯(420)은 레이저, 기계적 분마, 천공, 또는 다른 공정에 의해 형성될 수 있다.
다른 실시양태에서, 개구(425)는 도 4D에 나타난 바와 같이, X 방향으로 진행하는 컬럼에서 장치들 사이에 형성되고 장치들 사이에 공유될 수 있다. 개구(425)는 레이저, 기계적 드릴, 또는 다른 방법으로 형성될 수 있다. 후속의 작업에서, 개구(425)의 내부 표면은 후술하는 바와 같이 도 8A 및 8B에서 PTC 장치(800) 위에 나타낸 채널 말단(835a 및 835b)과 같은 채널 말단을 제조하기 위해 도금된다.
블럭(220)에서, 금속화 층(도시되지 않음)이 상부 및 저부 층(300 및 315) 위에 형성될 수 있고 또한 개개의 PTC 장치의 말단을 노출시키는 틈이 형성될 수 있다. 예를 들어, 구리 및/또는 니켈 층이 상부 및 저부 층 위에 침착될 수 있다. 금속 층은 SMD를 위한 접촉 패드를 한정하기 위해 에칭될 수 있다. 접촉 패드는 도 1의 접촉 패드(115a 및 115b)에 해당할 수 있다. 개구는 도금 층에 한정될 수 있다. 상기 개구는 도 1의 첫 번째 및 두 번째 쌍의 개구 (117a 및 117b) 중 하나 이상에 해당할 수 있다. 개구들은 드릴, 레이저 또는 다른 공정에 의해 한정될 수 있다. 개구의 내부 구역은 도금되어 접촉 패드와 코어 장치 사이의 전기적 경로를 제공할 수 있다. 장치의 열들 사이에 슬롯이 형성된 경우, 도 1A 및 도 1B에 나타낸 것과 같이, PTC 장치의 말단(110a 및 110b)(도 1A)이 금속화될 수 있다. 장치들 사이에 개구가 형성된 경우, 개구의 내부 표면이 금속화될 수 있다. 이러한 경우, PTC 장치의 말단은 후술하는 바와 같이 도 8A 및 8B에서 PTC 장치(800) 상에 나타낸 채널 말단(835a 및 835b)과 유사하게 나타날 수 있다.
블럭(225)에서, 경화된 층의 통합된 구조를 톱, 레이저 또는 다른 도구로 절단하여 개개의 SMD를 제조할 수 있다.
일부 실시양태에서, 상부 층, 중간 층, 및 저부 층(300, 310 및 315)은 전술한 바와 같이 산소-장벽 물질에 해당한다. 상부, 중간 및 저부 층의 산소-장벽 성질은 산소가 코어 장치에 들어오는 것을 방지하고, 따라서 코어 장치의 성질에 불리한 변화를 방지한다. 예를 들어, 산소-장벽 절연체 물질은, 그렇지 않을 경우 PTC 장치에 발생할 상기 언급된 저항의 5배 증가를 방지할 수 있다.
다른 실시양태에서, 그로부터 절연체가 이루어지는 층들은 산소-장벽 성질을 나타내지 않는 물질을 포함할 수 있다. 상기 실시양태에서, 코어 장치는 액체 형태의 산소-장벽 물질, 예컨대 본원에 그 전문이 참고로 포함되는, 2008년 5월 13일에 발행된 미국 특허 제7,371,459 B2호에 기재된 장벽 물질 중 1종과 같은 것으로 피복될 수 있다. 산소-장벽 물질의 액체 형태는 코어 장치 위에 산소-장벽 물질을 침착시킬 수 있는 용매를 포함할 수 있다. 용매는 그 후 증발되어, 코어 장치 위에 산소-장벽 물질의 경화된 형태를 남길 수 있다. 코어 장치는 그 후 상기 도2에 기재된 것과 같이 포장될 수 있다.
다르게는, 본원에 그 전문이 참고로 포함되는 1982년 2월 9일에 발행된 미국 특허 제4,315,237호에 기재된 것과 같은 장벽 층이 코어 장치를 봉합하기 위해 사용될 수 있다.
전술한 SMD는 청구항의 범위를 벗어나지 않고 다양한 방식으로 제작될 수 있음이 당업자에게 이해될 것이다. 예를 들어, 하나의 또 다른 실시양태에서, SMD는, 개구보다는 코어 장치를 수납하기 위한 오목부를 갖는 C-단계의 저부 층을 제공함으로써 제작될 수 있다. C-단계의 저부 층은 그 후 B-단계의 상부 층으로 덮이고 전술한 바와 같이 경화될 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 코어 장치는 전술한 C-단계의 층으로 한정된 개구 및/또는 오목부 내에 위치할 수 있다. 다음, A-단계의 산소-장벽 물질을 상기 개구 및/또는 오목부 내에 강제로 집어넣어 코어 장치를 덮을 수 있다. 예를 들어, A-단계의 층을 상기 개구 및/또는 오목부 안으로 짜넣을 수 있다. 마지막으로, B-단계의 층은 C-단계의 층의 위 및/또는 아래에 위치할 수 있고, 상기 조립품은 전술한 것과 같이 경화될 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 코어 장치는 전술한 것과 같은 개구 및/또는 오목부 내에 봉합될 수 있고, A-단계의, B-단계의, C-단계의 또는 이들의 임의의 조합인 산소-장벽 물질은 코어 장치를 덮는 상기 조립품을 덮도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 코어 장치는 전술한 것과 같은 개구 및/또는 오목부 내에 삽입될 수 있고, 자외선 (UV) 방사에 의해 경화가능한 산소-장벽 물질이 코어 장치를 덮는 상기 조립품을 덮도록 구성될 수 있다. 상기 조립품은 그 후 전술한 바와 같이 열에 의해 경화될 수 있다.
당업자는 전술한 다양한 실시양태가 산소-장벽 특징을 갖는 SMD를 제조하기 위해 다양한 방식으로 조합될 수 있음을 잘 인식할 것이다.
도 5A는 표면 탑재 장치(SMD)(500)의 또 하나의 실시양태의 저부 사시도이다. SMD(500)는 상부 표면 (505a), 저부 표면 (505b), 제1 말단 (510a), 제2 말단 (510b), 제1 접촉 패드 (515a), 및 제2 접촉 패드(515b)를 포함한다. 제1 및 제2 접촉 패드(515a 및 515b)는 저부 표면(505a)의 반대 말단 상에 배치되어 있고, 일부 실시양태에서는, 약 2.0 mm(0.080 in)의 거리만큼 서로로부터 떨어져 있다. SMD(100)의 크기는 X, Y 및 Z 방향에서 각각 약 3.0 mm x 2.5 mm x 0.71 mm(0.120 in x 0.100 in x 0.028 in)일 수 있다.
도 5B는 구역 A-A를 따라 절단한 도 5A의 SMD(500)의 단면도이다. SMD(500)는 제1 접촉 패드 (515a), 접촉 상호접속부 (520), 코어 장치 (530), 클립 상호접속부 (525), 및 절연체 물질(535)을 포함한다. 코어 장치(530)는 전술한 PTC 장치와 같은, 산소의 존재 하에 열화되는 성질을 갖는 장치에 해당할 수 있다. 코어 장치(530)는 상부 표면(530a) 및 저부 표면(530b)을 포함할 수 있다. 상기 코어 장치(530)는 일반적으로 직사각형이고, X, Y 및 Z 방향에서 각각 약 2.0 mm x 0.30 mm x 1.5 mm(0.080 in x 0.012 in x 0.060 in)의 두께를 가질 수 있다. 상부 및 저부 표면(530a 및 530b)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상부 및 저부 표면(530a 및 530b)은 0.025 mm (0.001 in) 두께의 니켈 (Ni) 층 및/또는 0.025 mm (0.001 in) 두께의 구리 (Cu) 층을 포함할 수 있다. 전도성 물질은 코어 장치의 전체 상부 및 저부 표면(530a 및 530b)을 덮을 수 있다.
일부 실시양태에서, 절연체(535)는 전술한 산소-장벽 물질과 같은 C-단계의 산소-장벽 물질에 해당할 수 있다. 산소-장벽 물질은 코어 장치 내에 산소가 침투하는 것을 방지할 수 있다.
접촉 상호접속부(520)는, 이하에 제2 접촉 패드(520a)라 칭하는 접촉 패드(520a), 및 연장부(520b)를 포함할 수 있다. 연장부(520b)는 코어 장치(530)의 저부 표면(530b)과 전기 접촉하는 상부 표면(521)을 포함한다. 연장부(520b)는 X 방향에서 약 2.0 mm (0.080 in) 및 Z 방향에서 0.13 mm(0.005 in)일 수 있다.
제1 및 제2 접촉 패드(515a 및 520a)는 SMD(500)를 인쇄 회로 기판 또는 기재(도시되지 않음)에 체결시키기 위해 사용된다. 예를 들어, SMD(500)은 인쇄 회로 기판 및/또는 기재 상의 패드에, 제1 및 제2 접촉 패드(515a 및 520a)에 의해 납땜될 수 있다.
클립 상호접속부(525)는 일반적으로 L-자 형태이고, 코어 장치(530)의 제1 접촉 패드(515a)와 상부 표면 (530a) 사이에 전기적 경로를 제공한다. 클립 상호접속부(525)는 수평 부분(525a)을 포함한다. 클립(525)의 수평 부분(525a)은 코어 장치(530)의 상부 표면(530a)과 전기 접촉하는 저부 표면(526)을 포함할 수 있다. 수평 부분(525a)의 저부 표면(526)은 X 방향에서 약 2.5 mm(0.100 in)이고, Z 방향에서 1.0 mm(0.040 in)일 수 있다.
도 6은 도 5A 및 5B에 기재된 SMD를 제작하기 위해 사용될 수 있는 예시적 순서도를 도시한다. 도 6에 나타낸 작업은 도 7에 도시된 구조를 참고하여 기술된다. 블럭(600)에서, 코어 장치(705)는 기재(710)에 체결될 수 있다. 각각의 코어 장치(705)는 전술한 바와 같은 PTC 장치에 해당할 수 있다. 상기 코어 장치(705)는 기재(705) 위에 위치할 수 있다. 코어 장치(705)는 손으로, 집어서 위치시키는 기계에 의해, 및/또는 다른 공정에 의해 체결될 수 있다.
기재(710)는 복수의 접촉 패드(715) 및 접촉 상호접속부(720)를 한정하는 금속 심 프레임 또는 인쇄 회로 기판에 해당할 수 있다. 접촉 패드(715) 및 접촉 상호접속부(720)는 도 5의 접촉 패드(515a) 및 접촉 상호접속부(520)에 해당할 수 있다. 기재(710)의 두께는 Y 방향에서 약 0.2 mm(0.008 in)일 수 있다. 코어 장치(705)는 기재(710) 위에 한정된 접촉 상호접속부(720)에 체결될 수 있다. 예를 들어, 코어 장치(705)의 저부 표면은 접촉 상호접속부(720) 위의 연장부의 상부 표면에 납땜될 수 있다.
블럭(605)에서, 클립 상호접속부(705)는 코어 장치 및 기재에 체결될 수 있다. 클립 상호접속부(700)의 수평 부분은 코어 장치(705)의 상부 표면에 체결될 수 있고, 상기 클립 상호접속부(700)의 반대편 말단은 접촉 패드(715)에 체결될 수 있다. 예를 들어, 클립 상호접속부(700)는 상기 코어 장치 (705) 및 접촉 패드(715)의 상부 표면에 납땜될 수 있다.
블럭(610)에서, 절연체 물질은 코어 장치 (705) 및 클립 상호접속부(700)의 주위에 주입될 수 있다. 절연체 물질은 A-단계의 물질에 해당할 수 있다.
블럭(615)에서, 절연체 물질은 경화될 수 있다. 예를 들어, 150℃의 경화 온도가 절연체 물질에 적용되어 상기 물질을 C-단계의 조성물로 전환시킬 수 있다.
블럭(620)에서, 개개의 SMD는 경화된 구성으로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, SMD는 톱, 레이저, 또는 다른 도구를 이용하여 상기 경화된 구성으로부터 절단될 수 있다.
일부 실시양태에서, 절연체 물질은 전술한 것과 같은 산소-장벽 물질에 해당할 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 절연체 물질은 산소-장벽 성질을 나타내지 않는 물질을 포함한다. 오히려, 상기 코어 장치는 절연체 물질이 코어 장치 주위에 주입되기 전에, 전술한 산소-장벽 물질의 액체 형태와 같은 산소-장벽 물질의 액체 형태로 피복될 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 클립 상호접속부(705)는 기재와 일체가 될 수 있다. 예를 들어, 클립 상호접속부(705)는 금속 심 프레임과 일체일 수 있다.
다른 선택의 실시양태에서, 상기 클립 상호접속부(705)는 코어 장치(705)에 대하여 탄성력을 제공하도록 구성될 수 있다. 코어 장치(705)는 클립 상호접속부(705)의 수평 부분(525a)(도 5)과 상기 접촉 상호접속부(720)의 접촉 패드 (520a)(도 5) 사이에 삽입될 수 있다. 클립 상호접속부(705)의 탄성력은 코어 장치(705)를 제 위치에 있도록 보장하고, 그럼으로써 코어 장치와 안정된 전기 접촉을 제공하기 충분하게 강할 수 있다. 코어 장치(705)의 삽입 후, 블럭(610)(도 6)의 작업이 수행될 수 있다.
도 8A 및 8B는 각각 표면 탑재 장치(SMD)(800)의 세 번째 실시양태의 상면도 및 저면도이다. SMD(800)는 상부 표면 (805a), 저부 표면 (805b), 제1 말단 (810a), 제2 말단 (810b), 제1 접촉 패드 (815a), 및 제2 접촉 패드(815b)를 갖는, 일반적으로 직사각형의 본체를 포함한다. 제1 및 제2 접촉 패드(815a 및 815b)는 SMD(800)의 상부 표면(805a)으로부터, 각각 말단 채널(835a 및 835b)을 통해 저부 표면 (805b) 위에 뻗어있다. SMD(800)의 크기는 X, Y 및 Z 방향에서 각각 약 3.0 mm x 2.5 mm x 0.71 mm(0.120 in x 0.100 in x 0.028 in)일 수 있다.
도 8C는 구역 A-A를 따라서 절단한 도 8A의 SMD(800)의 단면도이다. SMD(800)는 상부 기재 층 (820a), 저부 기재 층 (820b), 코어 장치 (825), 절연체 물질 (830), 제1 말단 채널 (835a) 및 제2 말단 채널(835b)을 포함한다. 코어 장치(825)는 산소의 존재 하에 열화되는 성질을 갖는 장치에 해당할 수 있다. 예를 들어, 코어 장치(825)는 전술한 코어 장치에 해당할 수 있다.
상부 및 저부 기재 층(820a 및 820b)의 각각은 제1 접촉 표면(821), 접촉 상호접속부 (823), 및 기재 코어(827)를 포함한다. 접촉 상호접속부(823)는 일반적으로 L-자 형태의 전도성 물질일 수 있고, 한쪽 말단 위에 제2 접촉 표면(822)을, 반대편 말단 위에 요소 접촉 표면(829)을 한정할 수 있다. 접촉 상호접속부(823)의 접촉 표면(822)은 코어 장치(825)로부터 반대쪽을 향하는 상부 또는 저부 기재 층(820a 및 820b)의 외면 위에 한정될 수 있고, 상기 요소 접촉 표면(829)은 코어 장치(825)를 마주보는 상부 또는 저부 기재 층(820a 및 820b)의 내면 위에 한정될 수 있다. 기재 코어(827)는 경화된 에폭시 충전물 또는 섬유유리 회로 기판 재료에 해당할 수 있다.
상부 기재 층(820a)의 요소 접촉 표면(829)은 코어 장치(825)의 상부 면을 덮는 크기를 갖는다. 하부 기재 층(820b)의 요소 접촉 표면(829)은 코어 장치(825)의 저부 면을 덮는 크기를 갖는다.
제1 및 제2 채널(835a 및 835b)는 SMD(800)의 반대편 말단 상에 배치된다. 제1 채널(835a)은 상부 기재(820a) 위의 제1 접촉 표면(821)으로부터 하부 기재(820b) 위의 제2 접촉 표면까지 뻗어있을 수 있다. 제2 채널(835b)은 하부 기재(820b) 위의 제1 접촉 표면(821)으로부터 상부 기재(820a) 위의 제2 접촉 표면(822)까지 뻗어있을 수 있다. 채널(835a 및 835b)의 내부 표면은 도금되어 상부 및 하부 기재(820a 및 820b) 위의 접촉 패드 사이에 각각 전기적 경로를 제공할 수 있다.
상부 기재(820a) 위의 제1 접촉 표면(821) 및 하부 기재(820b) 위의 제2 접촉 표면(822)은 도 8A에서 제1 접촉 패드(815a)를 한정할 수 있다. 하부 기재(820b) 위의 제1 접촉 표면(821) 및 상부 기재(820a) 위의 제2 접촉 표면(822)은 도 8A의 제2 접촉 패드(815b)를 한정할 수 있다. 상기 제1 및 제2 접촉 패드(815a 및 815b)는 SMD(800)를 인쇄 회로 기판 또는 기재(도시되지 않음)에 체결하는 데 사용된다. 예를 들어, SMD(800)는 인쇄 회로 기판 및/또는 기재 위에, 접촉 패드(815a 및 815b)에 의해 납땜될 수 있다.
일부 실시양태에서, 절연체(830)는 전술한 C-단계의 산소-장벽 물질과 같은 C-단계의 산소-장벽 물질에 해당할 수 있다. 절연체(830)는 코어 (825) 장치의 말단과 SMD(800)의 말단 사이의 구역을 채우는 데 사용될 수 있다.
도 9는 도 8A-8C에 기재된 SMD의 제작에 사용될 수 있는 예시적인 순서도를 도시한다. 블럭(900)에서, 코어 장치는 상부 및 하부 기재 사이에 체결될 수 있다. 코어 장치는 전술한 것과 같은 PTC 장치에 해당할 수 있다. 일부 실시양태에서, 코어 장치의 열은 상부 및 하부 기재에 체결될 수 있다. 코어 장치는 손으로, 집어서 위치시키는 기계에 의해, 및/또는 다른 공정에 의해 체결될 수 있다.
기재는 전술한 것과 같이, 양면 위에 전도성 층을 갖는 인쇄 회로 기판에 해당할 수 있다. 기재의 두께는 Y 방향에서 약 0.076 mm(0.003 in)일 수 있다. 코어 장치는 각각의 기재 위에 한정된 요소 접촉 표면에 체결될 수 있다.
블럭(905)에서, 절연체 물질은 코어 장치 및 클립 상호접속부 주위에 주입될 수 있다. 절연체 물질은 전술한 바와 같이 A-단계의 물질에 해당할 수 있다.
블럭(910)에서, 절연체 물질은 경화 온도에서 경화될 수 있다. 예를 들어, 150℃의 경화 온도가 물질을 C-단계의 조성물로 전환시키기 위해 절연체 물질에 적용될 수 있다.
블럭(915)에서, 개개의 SMD는 경화된 구성으로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, SMD는 톱, 레이저, 또는 다른 도구를 이용하여 상기 경화된 구성으로부터 절단될 수 있다.
일부 실시양태에서, 절연체 물질은 전술한 것과 같은 산소-장벽 물질에 해당할 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 절연체 물질은 산소-장벽 성질을 나타내지 않는 물질을 포함한다. 오히려, 상기 코어 장치는 절연체 물질이 코어 장치 주위에 주입되기 전에, 전술한 산소-장벽 물질의 액체 형태와 같은 산소-장벽 물질의 액체 형태로 피복될 수 있다.
도시된 바와 같이, 다양한 실시양태는 절연체 물질을 위한 산소-장벽 물질을 포함하는 SMD를 제공함으로써, 표면 탑재 장치(SMD)의 내부에 배치된 코어 장치에 대하여 산소가 원인이 되는 문제점들을 극복한다. 절연체 물질은 SMD 내부의 코어 장치를 산소 및 다른 불순물의 영향으로부터 보호한다. 일부 실시양태에서, 절연체 물질은 B-단계의 산소-장벽 물질로 된 시트로 조성되고, 다른 실시양태에서는 A-단계의 산소 장벽 물질이 사용된다.
SMD와 SMD의 제작 방법을 특정 실시양태를 참고하여 기재하였지만, 본 출원의 청구항의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변화가 가능하며 동등한 것들이 치환될 수 있음이 당업자에게는 이해될 것이다. 청구항의 범위를 벗어나지 않고 본 기재에 특정 상황 또는 물질을 적응시키도록 많은 다른 변경들이 가해질 수 있다. 그러므로, SMD 및 SMD의 제작 방법은 개시된 특정 실시양태에 국한되어서는 아니 되며, 청구항의 범위 내에 해당하는 임의의 실시양태로 한정되어야 한다.

Claims (11)

  1. B-단계인 제1 층 및 코어 장치를 수납하기 위한 오목부가 형성된 제2 층을 포함하는 복수의 층을 제공하고;
    제2 층에 형성된 오목부에 코어 장치를 삽입하고;
    제2 층 및 코어 장치를 덮도록, 제2 층 및 코어 장치 위에 B-단계인 제1 층을 두고;
    B-단계인 제1 층이 C-단계가 될 때까지 제1 층 및 제2 층을 경화시키고;
    복수의 층의 두께를 감소시키기 위해 복수의 층을 압축하는 것을 포함하고,
    코어 장치가 0.4 cm3·mm/m2·atm·일 미만의 산소 투과도를 갖는 산소-장벽 물질로 둘러싸인,
    표면 탑재 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, B-단계인 제3 층을, 경화 이전에, 오목부가 형성된 제2 층 아래에 위치시키는 것을 더 포함하는 표면 탑재 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 경화 이전에, B-단계인 제1 층이 B-단계의 산소-장벽 물질을 포함하고, 오목부가 형성된 제2 층은 C-단계의 산소-장벽 물질을 포함하는 것인 표면 탑재 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 제2 층에 형성된 오목부에 코어 장치를 삽입하기 전에, 산소-장벽 물질을 코어 장치에 적용하는 것을 더 포함하는 표면 탑재 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    복수의 층들 아래에 제1 금속 층을 위치시키고 복수의 층들 위에 제2 금속 층을 위치시키며;
    제1 금속 층, 제2 금속 층, 및 복수의 층들을 진공-열-프레스에 삽입하여 복수의 요소 층들을 경화시키는
    것을 더 포함하는 표면 탑재 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    제2 층이 복수의 코어 장치를 수납하기 위한 복수의 오목부를 포함하고,
    경화 후 복수의 층들을 절단하여 복수의 요소를 제조하는
    것을 더 포함하는 표면 탑재 장치의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 코어 장치가 양의 온도-계수 (PTC) 장치인 표면 탑재 장치의 제조 방법.
  8. 제1 접촉 패드 및 제2 접촉 패드를 포함하는 기재 층을 제공하고;
    제1 접촉 패드, 및 제2 접촉 패드와 전기적으로 접촉하는 전도성 클립의 사이에 코어 장치를 위치시켜, 코어 장치의 전도성 저부 표면이 제1 접촉 패드와 전기 접촉하고, 코어 장치의 전도성 상부 표면이 전도성 클립과 전기적으로 접촉하게 하고;
    코어 장치와 전도성 클립의 주위에 A-단계의 절연체 물질을 주입하고;
    A-단계의 절연체 물질이 C-단계의 물질이 될 때까지 A-단계의 절연체 물질을 경화시키고;
    기재 층 및 경화된 절연체 물질의 두께를 감소시키기 위해 기재 층 및 경화된 절연체 물질을 압축하는 것을 포함하고,
    코어 장치는 산소-장벽 물질에 의해 둘러싸인,
    표면 탑재 장치의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 주입된 A-단계의 절연체 물질이 산소-장벽 물질을 포함하는 것인 표면 탑재 장치의 제조 방법.
  10. 제1 기재 층 및 제2 기재 층(상기 제1 및 제2 기재 층은 각각 일반적으로 L-형인 상호접속부를 포함하고, 상기 L-형인 상호접속부는 기재 층의 상부 표면을 따른 표면 탑재 장치 접촉 표면, 기재 층을 통해 뻗어있는 중간 구역, 및 기재 층의 저부 표면을 따라 뻗어있는 요소 접촉 표면으로 형성됨)을 각각 제공하고;
    코어 장치의 상부 표면을 제1 기재 층의 상호접속부의 요소 접촉 표면에 체결하고;
    코어 장치의 저부 표면을 제2 기재 층의 상호접속부의 요소 접촉 표면에 체결하고;
    A-단계의 절연체 물질을 코어 장치 주위에 주입하고;
    A-단계의 절연체 물질이 C-단계의 물질이 될 때까지 A-단계의 절연체 물질을 경화시키고;
    제1 기재 층, 제2 기재 층, 및 경화된 절연체 물질의 두께를 감소시키기 위해 제1 기재 층, 제2 기재 층, 및 경화된 절연체 물질을 압축하는 것을 포함하고,
    코어 장치는 산소-장벽 물질에 의해 둘러싸인,
    표면 탑재 장치의 제조 방법.
  11. 삭제
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