KR102003626B1 - 세라믹 부품의 전기 연결 접점, 세라믹 부품 및 부품의 배열 - Google Patents

세라믹 부품의 전기 연결 접점, 세라믹 부품 및 부품의 배열 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세라믹 부품(2)을 위한 전기 연결 접점(5)에 관한 것이다. 이러한 연결 접점(5)은 제1 재료(M1)와 상기 제1 재료 위에 배열되어 있는 제2 재료(M2)를 구비하며, 상기 제1 재료(M1)는 큰 전기 전도성을 갖고, 상기 제2 재료(M2)는 작은 열 팽창 계수를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

세라믹 부품의 전기 연결 접점, 세라믹 부품 및 부품의 배열
본 발명은 세라믹 부품(ceramic component)를 위한 연결 접점(connection contact)에 관한 것이다. 이러한 연결 접점은 예를 들어 패널(panel)로 구성되어 있다. 특히 상기 연결 접점은 리드 프레임(lead frame) 또는 연결 브라켓(connection bracket)으로서 형성될 수 있다.
상기 세라믹 부품은 전기 시스템에서 예를 들어 회로판(circuit board)을 이용하여 해당 부품을 상호 연결하기 위해 전기 접점(electrical contacting)을 필요로 한다. 일반적으로 세라믹 부품의 외측 접점은 솔더 재료(solder material)를 통해 회로판의 접점 지점과 연결된다. 전력 전자(power electronic)의 경우 열 역학적으로 안정적인 연결을 실행하기 위해 특별한 기술이 요구되고 있으며, 이러한 연결은 가능하면 우수한 전기 전도성과 열 전도성 및 우수한 고주파 특성을 동시에 제공하는 것이다.
DE 10 2013 108 753 A1은 연결 요소를 포함하는 세라믹 부품을 공지하고 있다.
본 발명의 목적은 세라믹 부품을 위해 개선된 연결 접점을 제공하는 것이다.
본 발명의 첫 번째 측면에 따라, 세라믹 부품을 위한 전기 연결 접점이 제공된다. 상기 연결 접점은 바람직하게는 부품을 지지체에 전기 연결하기 위해 제공된다. 예를 들어, 상기 연결 접점은 전압 및 전기 신호를 상기 부품에 공급하기 위한 것이다. 또한, 상기 연결 접점은 기계적 고정 및 경우에 따라 지지체에 열 접속(thermal connection)을 위해 사용될 수도 있다.
상기 세라믹 부품은 바람직하게는 다중 층 부품(multilayer component)으로서 형성되어 있다. 예를 들어, 상기 다중 층 부품은 서로 포개진 상태로 배열된 세라믹 층(ceramic layer)과 전극 층(electrode layer)을 포함하는 본체를 구비한다. 상기 층은 바람직하게는 함께 소결(sintered)되어 있다. 특히 콘덴서, 바람직하게는 전력용 콘덴서(power condensor)가 제공될 수 있다.
상기 연결 접점은 전술한 부품에 고정되도록 형성되어 있다. 바람직하게는 상기 연결 접점은 패널로 구성되어 있다. 우선, 평면 패널로부터 연결 접점의 치수를 갖는 평면부가 예를 들어 펀칭(punching)을 통해 형성된다. 이어서, 상기 연결 접점은 바람직하게는 벤딩된 형태로 제공된다. 예를 들어, 상기 연결 접점은 각이 형성된 그러한 형태를 구비한다. 상기 연결 접점에 리드 프레임(lead frame)이 제공될 수도 있다.
예를 들어, 상기 연결 접점은 세라믹 부품의 본체에 상기 연결 접점을 고정하기 위해 적어도 하나의 접촉부(contact area)를 구비한다. 또한, 상기 연결 접점은 예를 들어 지지체, 특히 회로판에 상기 연결 접점을 고정하기 위한 적어도 하나의 연결부(connection area)를 구비한다. 상기 연결부는 바람직하게는 접촉부에 대해 각이 형성된 상태로 배열되어 있다. 예를 들어, 상기 연결 접점은 바깥쪽 또는 안쪽으로 벤딩되어 있다.
본 발명에 따른 실시 형태에서, 상기 연결 접점은 두 개의 연결 요소(connecting element)를 구비한다. 상기 연결 요소는 바람직하게는 상기 본체에 서 서로 마주보고 있는 면에 고정되도록 형성되어 있다. 이러한 연결 요소의 특성은 바람직하게는 각각의 개별 연결 요소에도 마찬가지로 적용된다.
상기 연결 접점은 바람직하게는 복합 재료(composite material)를 구비한다. 재료는 예를 들어 서로 겹쳐진 층 형태로 배열되어 있다. 실시 형태에서 상기 연결 접점은 제1 재료 및 상기 제1 재료 위에 배열된 제2 재료를 구비한다. 상기 제1 재료는 바람직하게는 첫 번째 층으로서 형성되어 있고, 제2 재료는 두 번째 층으로서 형성되어 있다.
상기 제1 재료는 큰 전기 전도성(electrical conductivity)을 갖는다. 이러한 큰 전기 전도성은 예를 들어 적어도 40m/(Ω·mm2), 바람직하게는 적어도 50m/(Ω·mm2)이다. 또한, 상기 제1 재료는 바람직하게는 큰 열 전도성을 갖는다. 이러한 큰 열 전도성은 적어도 250W/(m·K), 바람직하게는 적어도 350W/(m·K)이다.
상기 제2 재료는 바람직하게는 특히 우수한 기계적 특성 및 열 역학적 특성을 가진다. 특히 상기 제2 재료는 적은 열 팽창 계수를 가진다. 이러한 적은 열 팽창 계수의 범위는 예를 들어 기껏해야 5ppm/K, 바람직하게는 기껏해야 2.5ppm/K이다. 바람직하게는 상기 열 팽창 계수는 가능하면 세라믹의 팽창 계수에 가깝게 제공된다. 이러한 방식으로 세라믹의 우수한 열 적응력이 달성될 수 있다. 이로 인해 온도 변화시 발생하는 장력 형성이 대부분 억제될 수 있고, 부품에서 발생하는 균열 형성이 억제될 수 있다.
본 발명에 따른 바람직한 실시 형태에서, 상기 제1 재료는 구리를 구비하거나 또는 구리로 구성된다. 구리는 특히 우수한 전기 전도성 및 열 전도성을 갖는다.
예를 들어, 상기 제2 재료는 철을 함유한 합금을 구비한다. 바람직하게는 상기 제2 재료는 인바(invar)를 구비하거나 또는 인바로 구성된다. 대략 니켈 1/3과 철 2/3를 첨가한 철-니켈-합금을 인바라고 한다. 이러한 재료는 특히 낮은 열 팽창 계수를 갖는다. 특히 열 팽창 계수는 세라믹의 팽창 계수에 가깝게 제공된다. 상기 제2 재료의 전기 전도성이 낮을 경우, 연결 접점을 위해 필요한 충분한 전도성은 상기 제1 재료와 결합으로 인해 보장될 수 있다.
본 발명에 따른 실시 형태에서, 상기 연결 접점은 제3 재료를 구비한다. 상기 제3 재료는 상기 제2 재료 위에 배열되어 있기 때문에 상기 제2 재료는 제1 재료와 제3 재료 사이에 배열된다. 상기 제3 재료는 바람직하게는 세 번째 층으로서 형성되어 있다. 바람직하게는, 상기 제3 재료는 상기 제1 재료와 동일하다. 바람직하게는, 상기 세 번째 층은 상기 첫 번째 층과 동일한 두께를 갖는다. 상기 제3 재료의 형성으로 인해 바람직하게는 온도 변화시 발생하는 연결 접점의 벤딩이 억제될 수 있다.
특히 상기 연결 접점은 구리-인바-구리로 구성된 복합 재료를 구비할 수 있다. 그와 같은 복합 재료는 CIC-복합 재료로도 명명된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따라, 전기 연결 접점을 포함하는 세라믹 부품이 제공된다. 상기 연결 접점 및 세라믹 부품은 전술한 것처럼 형성될 수 있다. 특히 연결 접점은 상기 부품의 본체에 고정되어 있다. 세라믹 부품은 예를 들어 세라믹 다중층 콘덴서(multilayer condensor)이다.
상기 연결 접점은 바람직하게는 세라믹 부품의 본체에 고정된다. 예를 들어, 상기 연결 접점은 두 개의 접점 요소(contact element)를 구비하며, 상기 접점 요소는 본체에서 서로 마주보고 있는 면에 배열되어 있다. 상기 본체는 예를 들어 연결 접점이 고정되어 있는 외측 접점을 구비한다. 상기 외측 접점은 예를 들어 금속 층, 특히 진공 증착된 금속 층으로서 형성되어 있다.
본 발명에 따른 실시 형태에서, 상기 연결 접점은 접점 재료(contact material)를 통해 본체에 고정되어 있다. 상기 접점 재료는 예를 들어 소결 재료(sintering material), 특히 소결 실버(sintering silver)이다. 상기 연결 접점을 본체에 고정하기 위해 접점 재료는 예를 들어 본체 및/또는 연결 접점 위에 제공된다. 이어서, 상기 연결 접점이 본체에 배열되고, 접점 재료가 소결된다. 이러한 방식으로 상기 본체와 연결 접점 사이의 내고온성(high temperature resistant) 및 낮은 저항 연결이 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 실시 형태에서, 상기 지지체에 연결 접점이 고정될 경우 상기 세라믹 부품은 본체가 지지체로부터 간격을 유지하도록 형성되어 있다. 이러한 방식으로 상기 지지체로부터 본체의 열 분리(thermal decoupling) 및 기계적 분리(mechanical decoupling)가 달성될 수 있다. 예를 들어, 상기 본체는 지지체에 대해 에어 갭(air gap)이 형성되도록 중심에서 벗어나 수직 방향으로 상기 연결 접점에 배열되어 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따라, 세라믹 부품 및 이러한 부품이 고정되어 있는 지지체를 포함하는 부품 배열이 제공된다. 상기 세라믹 부품은 바람직하게는 전술한 것처럼 형성될 수 있으며, 특히 연결 접점을 구비한다. 상기 지지체는 예를 들어 회로판으로서 형성되어 있다. 또한, 세라믹 지지체가 제공될 수도 있다.
상기 연결 접점은 예를 들어 접속 재료(connecting material)를 통해 상기 지지체와 연결되어 있다. 상기 접속 재료로는 예컨대 솔더 재료 또는 소결 재료가 있다. 특히 상기 연결 접점은 소결 재료의 소결을 통해 상기 지지체와 연결될 수 있다. 예를 들어, 소결은 가압 소결 방법(pressure sintering method) 또는 압력 없는 소결 방법으로 실시된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따라, 상기 세라믹 부품을 위한 연결 접점 제조 방법이 제공된다. 상기 연결 접점은 바람직하게는 전술한 것처럼 형성될 수 있다.
상기 연결 접점 제조시 상기 제2 재료를 구비하는 패널(panel)이 제공 된다. 바람직하게는, 상기 제2 재료는 인바(invar)를 구비하거나 또는 인바로 구성된다. 상기 제1 재료는 상기 제2 재료 위에 제공, 예를 들어 롤러로 도포된다. 상기 제2 재료는 바람직하게는 구리를 구비하거나 또는 구리로 구성된다. 이어서, 상기 제3 재료가 패널의 반대쪽 면에 제공, 특히 롤러로 도포될 수 있다. 상기 제3 재료는 바람직하게는 상기 제1 재료와 동일하다.
그런 다음, 상기 연결 접점이 원하는 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 연결 접점의 바깥쪽 치수는 펀칭 과정에서 결정된다. 이어서, 펀칭된 부분은 원하는 형태로 벤딩된다. 이로 인해, 상기 연결 접점은 특히 각이 형성된 그러한 형태로 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따라, 연결 접점을 갖는 세라믹 부품의 제조 방법이 제공된다. 이때, 연결 접점 및 상기 부품의 본체가 제공된다. 상기 본체 및 연결 접점은 바람직하게는 전술한 것처럼 형성될 수 있다. 이어서, 상기 연결 접점이 본체에 고정된다. 이를 위해, 예를 들어 접점 재료가 본체 및/또는 연결 접점 위에 제공된다. 특히 상기 접점 재료는 소결 재료로서 형성되어 있다. 이어서, 상기 연결 접점이 상기 본체에 배열되고 소결 방법이 실시된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 여러 가지 측면이 설명되었다. 연결 접점, 부품, 부품의 배열 및/또는 방법과 관련하여 설명된 모든 특성은 비록 개별 특성이 각각의 측면과 관련하여 명확하게 언급되지 않았지만 각각 다른 측면과 관련하여 설명되었으며, 역으로도 마찬가지다.
본 발명에 따른 대상의 실시 예는 도면을 통해 아래와 같이 상세하게 설명된다.
도 1a는 부품 배열의 실시 형태를 단면도를 통해 개략적으로 도시하고 있고,
도 1b 및 1c는 도 1a에 따른 부품 배열을 상세도로 도시하고 있고,
도 2 내지 5는 부품의 서로 다른 실시 형태를 사시도로 도시하고 있다.
바람직하게는 다음의 도면 설명에서 동일한 도면부호는 서로 다른 실시 형태의 기능 또는 구조적인 부분에 대응한다.
도 1a는 전기 부품(2) 및 이러한 전기 부품이 배열되어 있는 지지체(3)를 구비한 부품의 배열(1)을 도시하고 있다.
상기 전기 부품(2)은 본체(4)를 구비한다. 바람직하게는 상기 본체(4)는 세라믹 재료를 구비한다. 이 경우, 상기 부품(2)은 세라믹 부품으로 표현될 수 있다. 상기 부품(2)은 예를 들어 다중 층 부품으로서 형성되어 있다. 특히 상기 본체(4)는 세라믹층을 포함하는 층 스택(layer stack)과 이러한 층 스택 사이에 배열된 전극 층을 구비할 수 있다. 모든 층은 바람직하게는 함께 소결되어 있다. 예를 들어, 상기 전극 층은 구리를 구비한다. 예를 들어 상기 부품(2)은 콘덴서, 특히 세라믹 다중 층 콘덴서로서 형성되어 있다. 특히 전력용 콘덴서가 제공될 수 있다.
상기 부품(2)은 상기 부품(2)의 전기 연결을 위한 연결 접점(5)을 구비한다. 예를 들어, 상기 연결 접점(5)은 두 개의 연결 요소(18, 19)를 구비한다. 상기 연결 요소(18, 19)는 예를 들어 상기 본체(4)에서 서로 마주보고 있는 면에 배열되어 있다. 또한, 상기 연결 요소(18, 19) 가운데 단지 하나의 연결 요소도 연결 접점(5)이라고 할 수 있다.
상기 연결 접점(5)은 상기 부품(2)을 지지체(3)에 전기적으로 연결한다. 또한, 상기 연결 접점(5)은 지지체(3)에 상기 부품(2)을 역학적으로 고정하기 위해 사용될 수도 있다. 상기 연결 접점(5)은 상기 지지체(3)에 열적 결합(thermal coupling)을 보장할 수도 있다.
상기 연결 접점(5)은 바람직하게는 본체(4)와 분리되어 제조되고, 이어서 상기 본체(4)에 고정된다. 바람직하게는, 상기 연결 접점(5)은 패널로 형성된다. 특히 상기 연결 접점(5)에 연결 브라켓 또는 리드 프레임이 제공될 수 있다. 연결 접점(5)은 바람직하게는 높은 열 전도성 및 전기 전도성과 함께 가능하면 적은 열 팽창 계수를 갖는다. 서로 다른 이러한 특성은 바람직하게는 복합 재료, 특히 연결 접점(5)의 다중 층 구조를 통해 보장된다. 상기 연결 접점(5)의 구조는 도 1B에 상세하게 설명되어 있다.
상기 연결 접점(5)은 본체(4)에 상기 연결 접점을 고정하기 위한 접촉부(6) 및 지지체(3)에 상기 연결 접점을 고정하기 위한 연결부(7)를 구비한다. 상기 접촉부(6)는 예를 들어 접점 재료(8)를 통해 본체(4)에 고정된다. 예를 들어, 상기 접점 재료(8)는 층 형태로 배열되어 있다. 예를 들어, 상기 접점 재료(8)의 경우 소결 재료가 제공될 수 있다. 상기 연결 접점(5)은 바람직하게는 상기 소결 재료(8)의 소결을 통해 상기 본체(4)에 고정된다. 이 경우, 특히 250℃의 온도 범위에서 저온-소결 공정이 실시된다.
상기 연결부(7)는 접촉부(6)에 대해 각이 형성된 상태로 배열되어 있다. 예를 들어, 상기 연결부(7)는 접촉부(6)에 대해 90°의 각을 형성하고 있다. 상기 연결부(7)는 바깥쪽 또는 안쪽으로 벤딩될 수 있다. 안쪽으로 벤딩된 연결부(7)의 경우, 이러한 연결부(7)는 바람직하게는 상기 본체(4)의 하단에 놓이게 된다. 바깥쪽으로 벤딩된 연결부(7)의 경우, 이러한 연결부(7)는 바람직하게는 상기 본체(4)와 나란히 놓이게 된다. 상기 연결 접점(5)은 바람직하게는 상기 본체(4)가 지지체(3)와 간격을 두고 배열되도록 형성되어 있다. 특히 상기 본체(4)와 지지체(3) 사이에 에어 갭(9)이 놓여 있다.
상기 지지체(3)에 예를 들어 회로판이 제공될 수 있다. 예를 들어 상기 회로판은 FR4-회로판으로서 형성되어 있다. 또한, 세라믹 기판이 제공될 수도 있다. 예를 들어, 상기 지지체(3)는 세라믹 위에 구리가 제공된 DCB(구리 직접 접합)-기판으로서 형성되어 있다.
상기 연결 접점(5)의 연결부(7)가 고정되어 있는 지지체(3)는 적어도 하나의 접점 지점(10)을 구비한다. 예를 들어, 상기 접점 지점(10)의 경우 솔더 패드(solder pad) 또는 구리-접합이 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 연결부(7)가 접점 지점(10)과 납땜 또는 소결되어 있다. 이를 위해, 예를 들어 접속 재료(11)는 솔더 재료 또는 소결 재료의 형태로 제공된다.
도 1b는 도 1a에 따른 확대된 단면을 도시하고 있으며, 단면의 위치는 도 1a에서 "1b"로 표시되어 있다. 여기서 특히 연결 접점(5)의 다중 층 구조를 확인할 수 있다. 상기 연결 접점(5)은 적어도 하나의 제1 재료(M1) 및 상기 제1 재료 위에 배열된 제2 재료(M2)를 구비한다. 상기 제1 재료(M1)는 상기 제2 재료(M2)와 구분된다. 특히 재료(M1, M2)는 첫 번째 층(12) 및 상기 첫 번째 층 위에 배열된 두 번째 층(13)으로서 형성되어 있다. 상기 첫 번째 층(12)은 두 번째 층(13)보다 본체(4)에 가깝게 배열되어 있다.
상기 제1 재료(M1)와 첫 번째 층(12)은 바람직하게는 특히 우수한 전기 및 열 전도성을 갖는다. 상기 첫 번 층(12)은 상기 제1 재료(M1)를 구비하거나, 또는 이러한 제1 재료(M1)로 구성된다. 바람직하게는, 상기 제1 재료(M1)에 구리가 제공되는 것이다. 구리는 대략 58m/(Ω·mm2)의 우수한 전기 전도성, 대략 400W/(m·K)의 열전도성 및 대략 18ppm/K의 열 팽창 계수를 갖는다.
상기 제2 재료(M2)와 두 번째 층(13)은 바람직하게는 적은 열 팽창 계수를 갖는다. 또한, 상기 두 번째 층(13)은 예를 들어 연결 접점(5)의 기계적 견고성을 보장한다. 이러한 두 번째 층(13)은 상기 제2 재료(M2)를 구비하거나, 또는 이러한 제2 재료(M2)로 구성된다. 전술한 것에 예를 들어 인바(invar)가 제공될 수 있다. 이러한 인바는 대략 1.2m/(Ω·mm2)의 우수한 전기 전도성, 대략 13W/(m·K)의 열 전도성 및 2ppm/K 보다 작은 열 팽창 계수를 갖는다.
이로써, 상기 제1 재료(M1)는 상기 제2 재료(M2)보다 일반적으로 큰 전기 전도성 및 열 전도성을 갖는다. 상기 제2 재료(M2)는 상기 제1 재료(M1)보다 일반적으로 적은 열 팽창 계수를 갖는다.
또한, 상기 연결 접점(5)은 제3 재료(M3)를 구비할 수 있다. 이러한 제3 재료(M3)는 상기 제1 재료(M1)와 동일한 재료일 수 있다. 또한, 상기 제3 재료(M3)는 세 번째 층(14)을 형성하며, 상기 세 번째 층(14)은 두 번째 층(13) 위에 배열되어 있다. 상기 두 번째 층(13)은 첫 번째 층(12)과 세 번째 층(14) 사이에 배열되어 있다. 바람직하게는, 상기 세 번째 층(14)은 상기 첫 번째 층(12)과 동일한 두께를 갖는다. 이러한 세 번째 층(14)으로 인해 상기 연결 접점(5)의 바이메탈-특성이 억제될 수 있다.
예를 들어, 상기 연결 접점(5)은 0.1mm 내지 1mm 범위의 두께를 갖는다. 특히 0.15mm의 두께가 바람직하다. 예를 들어, 상기 첫 번째 층(12)의 두께에 대한 두 번째 층(13)의 두께 비율은 1:1 내지 5:1이다. 특히 3:1의 두께 비율이 바람직하다. 상기 첫 번째 층(12)의 두께에 대한 두 번째 층(13)의 두께에 대한 세 번째 층(14)의 두께 비율은 예를 들어 1:1:1 내지 1:5:1이다. 특히 1:3:1의 두께 비율이 바람직하다. 예를 들어, 상기 두 번째 층(13)은 90㎛의 두께를 갖는 인바를 구비하고, 첫 번째 층(12)은 30㎛의 두께를 갖는 구리를 구비하며, 세 번째 층(14)은 30㎛의 두께를 갖는 구리를 구비한다. 그와 같은 CIC 연결 접점의 열 팽창 계수는 선택된 두께 특성에 따라 예를 들어 대략 5 내지 7ppm/K 범위이다.
또한, 상기 연결 접점(5)은 하나 또는 다수의 또 다른 층(15, 16)을 구비할 수 있다. 이러한 또 다른 층(15, 16)은 예를 들어 상기 연결 접점(5)의 외측면을 형성하고 있다. 예를 들어, 갈바니층(15, 16), 특히 실버층(silver layer)이 제공될 수 있다. 상기 각각의 갈바니층(galvanic layer)은 예를 들어 5㎛ 내지 10㎛ 범위의 두께를 갖는다. 상기 또 다른 층은 예를 들어 첫 번째 층(12) 또는 세 번째 층(14)의 부동화(passivation)를 위해 사용된다. 특히 이러한 층은 금속의 산화를 방지할 수 있다. 또한, 이러한 층은 납땜 가능한 표면을 제공할 수 있거나, 또는 소결 재료와 연결을 향상시킬 수 있다.
상기 연결 접점(5)을 제조하기 위해 예를 들어 두 번째 층(13)이 제공되며, 이어서 상기 두 번째 층 위에 첫 번째 층(12) 및 경우에 따라 세 번째 층(14)이 배열된다. 특히 상기 두 번째 층(13)은 패널로서 제공된다. 예를 들어, 상기 첫 번째 층(12) 및 세 번째 층(14)이 상기 두 번째 층(13) 위에 롤러로 도포된다. 이어서, 상기 갈바니층(15, 16)의 양측이 도포된다. 그런 다음, 다층 패널로부터 예를 들어 일부가 천공되고 원하는 형태로 벤딩된다.
상기 연결 접점(5)은 바람직하게는 상기 본체(4)의 외측 접점(17)에 고정된다. 상기 외측 접점(17)은 본체(4)의 전극층과 전기 접촉할 수 있다. 이러한 외측 접점(17)은 예를 들어 적어도 하나의 진공 증착된 층을 구비한다. 상기 외측 접점(17)은 서로 포개진 상태로 배열된 여러 층, 특히 진공 증착된 여러 층을 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 외측 접점(17)은 접착 조절, 확산 차단 및 지속적 접촉을 위한 구성 요소를 구비한다. 실시 형태에 따라, Cr/Ni/Ag-층 구조가 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 외측 접점(17)은 1㎛ 범위의 두께를 갖는다.
상기 연결 접점(5)은 접점 재료(8)를 통해 상기 외측 접점(17)과 연결된다. 상기 접점 재료(8)는 예를 들어 높은 전기 전도성 및 열 전도성을 갖는다. 또한, 상기 접점 재료(8)는 바람직하게는 온도 변화에 대해 우수한 내구성과 접착력을 갖는다. 예를 들어, 상기 접점 재료(8)는 소결 재료, 특히 소결 실버(sintering silver)를 구비한다. 상기 연결 접점(5)은 상기 접점 재료(8)의 소결을 통해 본체(4)와 단단하게 고정된다. 예를 들어, 상기 접점 재료(8)는 20㎛ 범위의 두께를 갖는다. 이러한 접점 재료(8)는 예를 들어 DE 10 2013 108 753 A1에 공지된 접촉 층(contact layer)과 같이 형성되어 있다.
상기 연결 접점(5)을 본체(4)에 고정하기 위해 예를 들어 접점 재료(8)는 상기 본체(4) 및/또는 연결 접점(5) 위에 제공된다. 이어서, 연결 접점(5), 특히 연결 요소(18, 19)가 상기 본체(4)에 배열되고, 소결 방법으로 고정된다. 이 경우, 저온-소결 방법이 실시된다.
도 1c는 도 1a에 따른 확대된 단면을 도시하고 있으며, 단면의 위치는 도 1a에서 "1c"로 표시되어 있다. 상기 도면은 특히 지지체(3)의 접점 지점(10)과 연결 접점(5)의 연결을 도시하고 있다. 상기 접점 지점(10)을 포함하는 지지체(3)는 예를 들어 도체 패드(contact pad)를 포함하는 회로판 또는 접촉 면을 포함하는 세라믹 기판, 특히 DCB-기판으로서 형성되어 있다.
본 발명에 따른 실시 형태에서, 고정은 납땜을 통해 실시된다. 이를 위해, 예를 들어 접속 재료(11)로서 무연 SAC-솔더가 사용된다. 선택적인 실시 형태에 따라, 소결을 통한 고정이 실시된다. 이를 위해, 예를 들어 접속 재료(11)로서 소결 실버-재료가 사용된다. 이때, 압력 없이 소결되거나, 또는 가압 소결된다. 바깥쪽으로 벤딩된 연결부(7)는 가압 소결 방법에서 특히 우수한 접착을 가능하게 하며, 그 이유는 본체(4) 또는 외측 접점(17)의 손상 없이 상기 연결부(7)에 압력이 직접 가해지기 때문이다.
상기 연결부(7)에서 연결 접점(5)의 구조는 접촉부(6)의 구조에 대응한다. 특히 상기 연결 접점(5)은 다층 구조, 특히 양측이 도포된 갈바니층을 갖는 CIC-구조를 구비한다.
도 2 내지 도 5는 연결 접점(5) 및 이러한 연결 접점(5)을 구비하는 부품(2)의 서로 다른 실시 형태를 도시하고 있다. 각각의 연결 접점(5)은 도 1a 내지 도 1C에 기재된 복합 재료를 구비한다. 모든 부품(2)은 SMD-조립, 즉 표면 조립으로 지지체에 고정될 수 있다.
도 2는 도 1a 내지 도 1c에 따른 연결 접점(5)과 동일한 실시 형태의 연결 접점(5)을 도시하고 있다.
특히 상기 연결 접점(5)은 두 개의 연결 요소(18, 19)를 구비하며, 상기 연결 요소는 부품(2)의 본체(4)에서 서로 마주보고 있는 면에 배열되어 있다. 각각의 연결 요소(18, 19)는 접촉부(6) 및 바깥쪽으로 벤딩된 연결부(7)를 구비한다. 이로써, 상기 연결부(7)가 본체(4)로부터 분리된다. 그러한 형태에서 가압 소결 과정에 있는 상기 연결 접점(5)이 상기 지지체(3)에 매우 잘 고정될 수 있다.
상기 본체(4)는 직육면체 형태를 구비한다. 상기 연결 접점(5)은 본체(4)의 두 종 방향 면을 완전히 지나도록 연장되어 있다. 또한, 상기 연결 접점(5)은 단지 부분적으로 상기 본체의 바깥쪽 면을 지나 연장될 수도 있다. 상기 본체(4)의 하단 면과 상기 연결부(7)의 하단 면 사이의 높이 차이가 명확하기 때문에 상기 본체(4)는 지지체(3)와 간격을 유지한 상태로 배열될 수 있다.
도 3은 연결 접점(5) 및 이러한 연결 접점(5)을 구비하는 부품(2)의 또 다른 실시 형태를 도시하고 있다. 도 2에 따른 연결 접점(5)과 달리, 도 3에서 연결부(7)는 안쪽으로 벤딩되어 있다. 상기 연결부(7)는 상기 본체(4)의 하단에 배열되어 있다. 또한, 본체(4)의 하단 면과 연결부(7)의 하단 면 사이에 에어 갭(9)이 놓여 있다. 이로써, 상기 본체(4)는 중심에서 벗어나 연결 접점(5)에 대해 수직 방향으로 배열된다.
도 4는 연결 접점(5) 및 이러한 연결 접점(5)을 구비하는 부품(2)의 또 다른 실시 형태를 도시하고 있다. 상기 부품(2)은 다수의 분할된 부분체(20)를 포함하는 본체(4)를 구비한다. 예를 들어, 5개의 분할된 부분체(partial body)가 제공된다. 상기 연결 접점(5)은 두 개의 연결 요소(18, 19)를 구비한다. 상기 연결 접점(5)을 통해 모든 부분체(20)에 전기 접촉이 공동으로 이루어진다. 또한, 상기 분할된 부분체(20)는 병렬로 연결되어 있다.
상기 연결 요소(18, 19)는 상기 연결 요소를 지지체에 고정하기 위해 각각 다수의 연결부(7)를 구비한다. 이것은 더욱 큰 유형에서도 안정적인 고정을 가능하게 한다. 상기 연결부(7)는 바깥쪽으로 벤딩되어 있다.
상기 접촉부(6)에는 리세스(21)가 제공되어 있다. 이러한 연결부(6)는 본체(4)의 전체 종 방향 면을 지나 연장되어 있다.
도 5는 연결 접점(5) 및 이러한 연결 접점(5)을 구비하는 부품(2)의 또 다른 실시 형태를 도시하고 있다. 상기 부품(2)은 도 4와 마찬가지로 다수의 분할된 부분체(20)를 포함하는 본체(4)를 구비한다.
상기 부품(2)은 "무한한"-유형의 변형된 형태로 제공될 수 있다. 특히 상기 부품(2)은 임의로 4개의 분할된 부분체(20)를 구비하고, 이어서 더욱 작은 부품(2)으로 분할될 수 있다. 이를 위해, 상기 연결 접점(5)은 분리 가능한 형태로 제공된다. 특히 상기 연결 접점(5)은 다수의 세그먼트 연결부(22)를 구비하며, 상기 각각의 세그먼트 연결부는 상기 분할된 부분체(20)와 맞닿아 있다. 각각의 세그먼트 연결부(22)는 이러한 연결부가 분할된 부분체와 접촉하기 위한 접촉부(6)를 구비한다. 상기 접촉부(6)는 각각 두 개의 접촉 아암(contact arm)을 구비하며, 상기 접촉 아암은 상기 분할된 부분체(20)에 인접해 있다. 상기 연결 접점(5)은 예를 들어 탄성적으로 형성되어 있다. 상기 세그먼트 연결부(22)는 얇은 웨브(도시되어 있지 않음)를 통해 서로 연결될 수 있다. 또한, 상기 세그먼트 연결부(22)는 웨브(web)의 관통으로 인해 분리될 수 있다.
기계적 안정성을 증가시키기 위해 상기 부품(2)은 받침대(23), 예를 들어 플라스틱 받침대를 구비하며, 상기 받침대 위에 본체(4)가 배열되어 있다. 상기 연결 접점(5)은 상기 받침대(23)를 지나 관통되어 있다. 선택적으로, 상기 연결 접점(5)은 상기 받침대(23)의 좁은 면 주변에 제공될 수도 있다.
1 부품 배열
2 부품
3 지지체
4 본체
5 연결 접점
6 접촉부
7 연결부
8 접점 재료
9 에어 갭
10 접점 지점
11 접속 재료
12 첫 번째 층
13 두 번째 층
14 세 번째 층
15 또 다른 층
16 또 다른 층
17 외측 접점
18 연결 요소
19 연결 요소
20 분할된 부분체
21 리세스
22 세그먼트 연결부
23 받침대
M1 제1 재료
M2 제2 재료
M3 제3 재료

Claims (17)

  1. 제1 재료(M1) 및 상기 제1 재료 위에 배열된 제2 재료(M2)를 구비하는 세라믹 부품을 위한 전기 연결 단자에 있어서,
    상기 제1 재료(M1)는 전기 전도성을 갖고, 상기 제2 재료(M2)는 열 팽창 계수를 가지고,
    상기 제 1 재료의 열 전도성은 적어도 40m/(Ω·mm2)이고, 상기 제 2 재료의 열 팽창 계수는 2.5ppm/K 이하이고,
    상기 제 2 재료의 열 팽창 계수는 상기 제 1 재료의 열 팽창 계수보다 작고,
    상기 제 1 재료를 포함하는 첫 번째 층의 두께에 대한 상기 제 2 재료를 포함하는 두 번째 층(13)의 두께 비율은 1:1 내지 5:1이고,
    상기 전기 연결 단자의 열 팽창 계수는 5 내지 7ppm/K인 것을 특징으로 하는 전기 연결 단자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 재료(M1)는 구리를 구비하고, 상기 제2 재료(M2)는 인바(invar)를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 연결 단자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전기 연결 단자는 패널로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 연결 단자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전기 연결 단자는 상기 제2 재료(M2) 위에 배열되어 있는 제3 재료(M3)를 구비하며, 상기 제1 재료와 상기 제3 재료(M3) 사이에 상기 제2 재료(M2)가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 연결 단자.
  5. 제4항에 있어서,
    첫 번째, 두 번째 및 세 번째 층(12, 13, 14)으로서 상기 재료(M1, M2, M3)는 서로 겹쳐진 상태로 배열되어 있으며, 상기 제3 재료(M3)는 상기 제1 재료(M1)와 동일하고, 상기 세 번째 층(14)은 상기 첫 번째 층(13)과 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 연결 단자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전기 연결 단자(5)를 세라믹 부품(2)에 고정하기 위해 적어도 하나의 접촉부(6)를 구비하고, 상기 전기 연결 단자(5)를 지지체(3)에 고정하기 위해 적어도 하나의 연결부(7)를 구비하며, 상기 연결부(7)는 상기 접촉부(6)에 대해 각이 형성된 상태로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 연결 단자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 접촉부(6)와 연결되어 있으며, 적어도 분리된 두 개의 연결부(7)를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 연결 단자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 두 번째 층은 인바로 형성되고,
    상기 첫 번째 층은 상기 두 번째 층 위에 롤러로 도포되는 전기 연결 단자.
  9. 세라믹 부품에 있어서,
    제1항에 따른 전기 연결 단자(5) 및 상기 전기 연결 단자(5)가 고정되어 있는 본체(4)를 구비하는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전기 연결 단자(5)는 접점 재료(8)를 통해 상기 본체(4)에 고정되어 있으며, 상기 접점 재료(8)는 소결 재료인 것을 특징으로 하는 세라믹 부품.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전기 연결 단자(5)를 지지체(3)에 고정할 경우, 본체(4)는 상기 지지체(3)와 간격을 유지하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품.
  12. 제9항에 있어서,
    다중층 콘덴서로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품.
  13. 세라믹 부품을 실장하는 실장기판을 포함하는 전자부품에 있어서,
    제9항에 따른 세라믹 부품(2) 및 상기 세라믹 부품(2)이 고정되어 있는 지지체(3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품을 실장하는 실장기판을 포함하는 전자부품.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전기 연결 단자(5)는 접속 재료(11)를 통해 상기 지지체(3)와 연결되어 있으며, 상기 접속 재료(11)는 솔더 재료 또는 소결 재료인 것을 특징으로 하는 세라믹 부품을 실장하는 실장기판을 포함하는 전자부품.
  15. 제1항에 따른 전기 연결 단자 제조 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    A) 상기 제2 재료(M2)를 구비하는 패널을 제공하는 단계,
    B) 첫 번째 층의 두께에 대한 두 번째 층(13)의 두께 비율이 1:1 내지 5:1가 되도록 상기 제1 재료(M1)를 상기 제2 재료(M2)에 롤러로 도포하는 단계를 포함하고,
    상기 제 2 재료의 열 팽창 계수는 2.5ppm/K 이하이고,
    상기 전기 연결 단자의 열 팽창 계수는 5 내지 7ppm/K인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제9항에 따른 세라믹 부품 제조 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    A) 상기 전기 연결 단자(5) 및 세라믹 부품(2)의 본체(4)를 제공하는 단계,
    B) 상기 전기 연결 단자(5)를 본체(4)에 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 전기 연결 단자(5)를 고정하기 위해 접점 재료(8)가 본체(4) 및 연결 접점(5) 중 적어도 하나에 제공되며, 이어서 상기 전기 연결 단자(5)는 상기 본체(4)에 배열되고, 다음에 접점 재료(8)가 소결되는 것을 특징으로 하는 방법.
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