特許 6588101 電気素子および電気素子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6588101

(24)【登録日】2019年9月20日

(45)【発行日】2019年10月9日

(54)【発明の名称】電気素子および電気素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01G 4/38 20060101AFI20191001BHJP

   H01G 2/02 20060101ALI20191001BHJP

   H01G 2/06 20060101ALI20191001BHJP

   H01G 4/228 20060101ALI20191001BHJP

   H01G 4/30 20060101ALI20191001BHJP

【ＦＩ】

   H01G4/38 A

   H01G2/02 101C

   H01G2/02 101E

   H01G2/06 A

   H01G2/06 500

   H01G4/228 W

   H01G4/228 J

   H01G4/30 201H

【請求項の数】17

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-545252(P2017-545252)

(86)(22)【出願日】2015年12月21日

(65)【公表番号】特表2018-511937(P2018-511937A)

(43)【公表日】2018年4月26日

(86)【国際出願番号】EP2015080853

(87)【国際公開番号】WO2016134804

(87)【国際公開日】20160901

【審査請求日】2017年10月24日

(31)【優先権主張番号】102015102866.2

(32)【優先日】2015年2月27日

(33)【優先権主張国】DE

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】300002160

【氏名又は名称】ティーディーケイ・エレクトロニクス・アクチェンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ＴＤＫ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＡＧ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】コイニ，マルクス

(72)【発明者】

【氏名】コンラッド，ユルゲン

(72)【発明者】

【氏名】リンナー，フランツ

(72)【発明者】

【氏名】プフ，マルクス

(72)【発明者】

【氏名】シュタットローバー，モニカ

(72)【発明者】

【氏名】キュゲール，ゲオルク

(72)【発明者】

【氏名】ビッペル，トーマス

【審査官】 多田 幸司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１６１１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２３５３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１８２８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２３６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１６１７１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１７９４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１０４０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１４８０３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｇ ４／３８

Ｈ０１Ｇ ２／０２

Ｈ０１Ｇ ２／０６

Ｈ０１Ｇ ４／２２８

Ｈ０１Ｇ ４／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の部分体（２）と、前記部分体（２）が上に配置されている台座（３）と、前記部分体（２）を担体（１３）に電気的に接続するための少なくとも１つの接続用接点（５）とを有し、
前記接続用接点（４、５）が、迫台（１９）により互いに連結された複数の部分接点（７）を有し、前記接続用接点（４、５）は一体片として形成されており、各前記部分接点（７）が前記部分体（２）のうちの１つと接触し、
２つの前記部分体（２）の間かつ２つの前記部分接点（７）の間にある平面に沿った切断により、より小さな素子（２２、２３）に分割可能であり、これにより、２つの前記部分接点（７）の間の前記迫台（１９）を破断し、前記より小さな素子（２２、２３）のそれぞれが、少なくとも１つの部分体（２）を有し、前記部分体（２）が台座（３）上に配置されていて、かつ接続用接点（４、５）と連結されている電気素子。

【請求項2】

前記台座は非導電性材料を有する請求項１に記載の電気素子。

【請求項3】

前記接続用接点（４、５）は、前記担体（１３）に連結するための少なくとも１つの接続領域（９）を有し、前記接続領域（９）は前記台座（３）の下方にある、請求項１または２に記載の電気素子。

【請求項4】

前記部分体（２）が、互いに固定されていない請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気素子。

【請求項5】

前記接続用接点（４、５）が、前記台座（３）を貫通している請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気素子。

【請求項6】

前記接続用接点（４、５）が、ＳＭＤまたはピン実装用に形成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気素子。

【請求項7】

２つの接続用接点（４、５）を有し、前記部分体（２）が前記接続用接点（４、５）の間に挟み込まれている請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気素子。

【請求項8】

前記接続用接点（４、５）は、前記担体（１３）と電気的に連結するための複数の部分接続部（１０）を有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気素子。

【請求項9】

前記接続用接点（４、５）は、第１材料（Ｍ１）と、その上に配置された第２材料（Ｍ２）とを有し、前記第１材料（Ｍ１）は銅を有し、かつ、前記第２材料（Ｍ２）はインバールを有する請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気素子。

【請求項10】

前記接続用接点（４、５）は、金属薄板から形成されている請求項１〜９のいずれか１項に記載の電気素子。

【請求項11】

請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電気素子（１）と、前記素子（１）が固定されている担体（１３）とを備えた素子システム。

【請求項12】

請求項１に記載の素子の製造方法において、以下の工程を含み、すなわち
Ａ） 接続用接点（４、５）を設ける工程であって、前記接続用接点（４、５）が、迫台（１９）により互いに連結された複数の部分接点（７）を有し、前記接続用接点（４、５）は一体片として形成されている、前記接続用接点（４、５）を設ける工程と、
Ｂ） 前記接続用接点（４、５）を台座（３）と連結する工程と、
Ｃ） 前記接続用接点（４、５）と前記台座（３）を１つのプロセス工程で分割し、これにより、２つの前記部分接点（７）の間の前記迫台（１９）を破断する工程と
を含み、
さらなる工程中で、１つまたは複数の部分体（２）を設け、前記台座（３）上に配置し、前記部分接点（７）が前記部分体（２）に接続され、
前記工程Ｃ）は、前記１つまたは複数の部分体（２）を前記台座（３）上に配置した後または配置する前に行う方法。

【請求項13】

前記分割工程Ｃ）は、前記部分体（２）を前記台座（３）上に配置した後に行う請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記分割工程Ｃ）は、前記部分体（２）を前記台座（３）上に配置する前に行う請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記素子（１）は２つの接続用接点（４、５）を有し、かつ、前記部分体（２）を前記接続用接点（４、５）間で挟むことにより固定する請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項16】

１つまたは複数の部分体（２）と、前記部分体（２）が上に配置されている台座（３）と、前記部分体（２）を担体（１３）に電気的に接続するための少なくとも１つの接続用接点（４、５）とを有する素子の製造方法であって、
請求項１に記載の素子を設ける工程と、２つの前記部分体（２）の間かつ２つの前記部分接点（７）の間にある平面に沿った切断により前記素子をより小さな素子（２２、２３）に分割し、これにより、２つの前記部分接点（７）の間の前記迫台（１９）を破断する工程とを含む方法。

【請求項17】

前記接続用接点（４、５）は、金属薄板から形成されている請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

電気素子を示す。とりわけこの電気素子はセラミック製の素子である。この素子は例えばコンデンサとして形成されている。さらに、電気素子の製造方法を示す。

【背景技術】

【0002】

商品としての電気素子では、取り付け分野に応じて、サイズ、実装技術および連結技術について様々な要求がある。これによりしばしば商品を適合させることが必須となり、特別なタイプの構造形態の製造が必要となる。

【0003】

公知であるのは、例えば刊行物ＥＰ ０ ９２９ ０８７ Ａ２号に記載されているような、例えば金属膜蓋を備えた表面実装可能なセラミックチップである。この素子では、機械的な安定性を改良するためにリードフレームを用いる。別のコンデンサは、例えばはんだピンを装備している。しかし、素子はそれぞれそのバックエンド（結合技術）で固定されている。特殊なコンデンサタイプでは、このバックエンドはしばしば使用温度範囲および機械的な強度により決められている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、改良した特性を備えた電気素子を示すことである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の第１態様によれば、複数の部分体を有する電気素子を示す。この素子は、上に部分体が配置されている台座を有する。さらに、この素子は、部分体を担体に電気接続するための少なくとも１つの接続用接点を有する。

【0006】

例えば、この素子は、コンデンサとりわけ電力用コンデンサである。この部分体は好ましくはセラミック体である。この部分体は、好ましくはそれぞれ多層構造を有する。例えばこの部分体は、セラミック製の層と電極層とを有し、これらの層はそれぞれ重ね合わされて配置されている。部分体のこれらの層は、好ましくは共に焼結されている。

【0007】

部分体は、例えば台座上に並んで配置されている。好ましくは、これらの部分体は全てサイズが等しい。部分体は、好ましくはモノリシック焼結体を形成しない。例えば素子の製造時に、部分体はそれぞれ焼結形態で設けられ、続いて並んで配置される。ある実施形態では、部分体は互いに固定されていない。隣接し合う部分体は、互いに間隔をとって配置可能である。部分体は、全体として素子の基体と称される。

【0008】

素子は、素子の所望の特性に応じて部分体の数を選択しうるように、好ましくはモジュールとして形成されていて、コスト高となる素子の再構成は不要である。さらに、分割された部分体から基体を構築することにより、製造許容誤差の補償が可能になる。さらに、とりわけ圧電材料を使用する場合、素子中での機械的な応力の発生を防ぐことができる。

【0009】

台座は、好ましくは非導電性材料を有し、例えばプラスチック材料を有する。台座は、素子の十分な機械的安定性の確保に機能する。台座は、好ましくは一体的に形成されている。

【0010】

ある実施形態では、部分体は台座に固定されていない。これにより、素子の製造時に、特に柔軟性を高めることが可能になる。しかし、部分体は、機械的安定性を高めるために台座上に固定することも可能であり、例えば台座上に接着可能である。

【0011】

接続用接点は、好ましくは電圧および電気信号を素子に供給するために機能する。接続用接点により、好ましくは部分体の並列電気相互接続が製造される。担体は、好ましくは少なくとも１つの電気接点を有し、これと接続用接点とが電気的に連結される。担体はとりわけ導体基板として形成されている。さらに、接続用接点は、担体への機械的固定および熱的接続を作るためにも機能する。

【0012】

接続用接点は、例えば金属薄板から形成されている。この際、例えば平坦な金属薄板から、まず接続用接点のサイズを備えた平坦な片を、例えば打ち抜きにより形成する。

【0013】

続いて、接続用接点を、好ましくは屈曲形状にする。例えば接続用接点は、角度を付けた形状を有する。接続用接点はリードフレームでもありえる。

【0014】

ある実施形態では、接続用接点は台座を貫通している。これにより、接続用接点と台座との特に安定した連結が可能になる。あるいは、接続用接点は台座の周りを回っていることも可能である。

【0015】

例えば素子は２つの接続用接点を有する。これらの接続用接点は、好ましくは部分体の対向する側に配置されている。１つの接続用接点に関して述べた特性は、好ましくは別の接続用接点にも相応に有効である。台座は、好ましくは双方の接続用接点と連結されている。

【0016】

部分体は、好ましくは２つの接続用接点間に挟み込まれている。例えば接続用接点は弾性付勢を有して形成されていて、その結果、素子の組み立て時には、接続用接点が互いから離れるように押圧され、その後、部分体が接続用接点間に配置されうる。代替的にまたは追加的に、台座が弾性付勢を有して形成可能である。

【0017】

好ましくは、接続用接点は、この接続用接点を基体とりわけ素子の部分体に固定するための少なくとも１つの接触領域を有する。さらに、接続用接点は、好ましくは担体に固定するための少なくとも１つの接続領域を有する。例えば接続領域は、台座の一方の側、とりわけ上面にあり、接触領域は対向する側、とりわけ台座の下面にある。

【0018】

ある実施形態では、部分体は、挟まれるのに追加してまたはこれに代えて、接点手段により接続用接点に固定されている。接点手段としては、例えばはんだ材料または焼結材料を用いることができる。部分体は、例えばそれぞれ外側接点を有し、これに接続用接点が固定されている。外側接点は、例えば金属層として、とりわけスパッタされた金属層として形成されている。

【0019】

好ましくは、接続用接点は、とりわけその接触領域中で、複数の部分接点を有し、各部分接点は部分体のうちの１つと接触する。部分接点は、例えば接点フィンガーとして形成されている。好ましくは、部分接点は連結領域中で互いに連結されている。この連結領域は、例えば台座付近および／または台座の内側にのみ存在する。

【0020】

部分接点をこのように形成することにより、好ましくは素子の分割が可能になり、その結果、素子を２つの部分体間にある平面に沿って完全に分離する際に、各部分体が部分接点により引き続き接触されている。連結領域が台座付近にのみ存在することにより、接続用接点の機械的な柔軟性が達成可能である。これにより、素子の簡単な組み立て、および、機械応力の補償が可能になる。

【0021】

例えば接続用接点は、ＳＭＤすなわち表面実装用に形成されている。あるいは、接続用接点はピン実装用にも形成可能である。例えばピン実装は、はんだ付けまたはプレスフィットにより行われうる。好ましくは接続用接点の実装形態は柔軟性をもって選択可能であり、その際素子の形状または構造を変更するには及ばない。

【0022】

好ましくは、接続用接点は、とりわけその接続領域中で、担体と電気的に連結するために複数の部分接続部を有する。所望の実装様式に応じて、部分接続部は、例えばフラップまたはピンの形態で形成されている。部分接続部は、例えば台座の付近または内側にある連結領域中でのみ互いに連結されている。

【0023】

部分接続部をこのように形成することにより、好ましくは素子の分割可能性が生じえ、その結果、素子を２つの部分体間にある平面に沿って完全に分離する際に、それ以降も各部分体が部分接点により接触されている。さらに、部分接続部は高い電流容量を確保する。

【0024】

ある実施形態では、接続用接点は、各部分体について少なくとも１つの部分接続部と、少なくとも１つの部分接点とを有する。例えば部分接続部は、各部分接点のすぐ下方にある。

【0025】

電気素子は、好ましくは２つの部分体間にある平面に沿って切断することにより、より小さな素子に分割可能であるように形成されていて、このより小さな素子のそれぞれは、少なくとも１つの部分体を有し、これが台座上に配置されていて、接続用接点と連結されている。より小さい素子のそれぞれは、素子の上述の特性を有する。したがって可変の「エンドレス」設計形態での素子の製造が可能となる。

【0026】

接続用接点は、例えば複合材料を有する。これらの材料は、この際例えば複数層の形態で重ね合わされて配置されている。ある実施形態では、接続用接点は、第１材料と、その上に配置された第２材料とを有する。第１材料は好ましくは第１層として、かつ、第２材料は第２層として形成されている。

【0027】

第１材料は、例えば導電性が大きい。導電性が大きいとは、例えば少なくとも４０ｍ／（Ω・ｍｍ^２）であり、好ましくは少なくとも５０ｍ／（Ω・ｍｍ^２）であることである。好ましくは、第１材料は熱伝導性も大きい。熱伝導性が大きいとは、例えば少なくとも２５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、好ましくは少なくとも３５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることである。

【0028】

第２材料は、好ましくは機械的特性および熱機械特性が特に良好である。とりわけ第２材料は熱膨張係数が小さい。熱膨張係数が小さいとは、例えば最大５ｐｐｍ／Ｋ、好ましくは最大２．５ｐｐｍ／Ｋであることである。この熱膨張係数は、好ましくは可能な限りセラミックの熱膨張係数に近い。このようにして、セラミックと良好に温度順応しうる。これにより温度変化時の応力形成を大幅に回避することができ、素子中のクラック形成をほぼ防ぐことができる。

【0029】

ある好適な実施形態では、第１材料は銅を有しまたは銅からなる。銅は、導電性および熱伝導性が特に良好である。

【0030】

例えば第２材料は鉄を含む合金を有する。好ましくは、第２材料はインバールを有しまたはインバールからなる。インバールとは、ニッケルが約１／３で鉄が２／３の鉄−ニッケル合金のことである。この材料は、熱膨張係数が特に低い。とりわけ熱膨張係数は、セラミックの熱膨張係数に近い。第１材料と組み合わせることにより、第２材料の導電性が小さい場合でも、接続用接点用の十分な導電性を確保することができる。

【0031】

ある好適な実施形態では、第１材料は銅を有しまたは銅からなる。例えば、第２材料は鉄を含む合金を有する。好ましくは、第２材料はインバールを有しまたはインバールからなる。インバールとは、ニッケルが約１／３で鉄が２／３の鉄−ニッケル合金のことである。

【0032】

ある実施形態では、これに加えて、接続用接点は第３材料を有する。この第３材料は第２材料上に配置されていて、その結果、第２材料は、第１材料と第３材料との間に配置されている。好ましくは、第３材料は第３層として形成されている。好ましくは、第３材料は第１材料と等しい。好ましくは、第３層の厚さは第１層の厚さと等しい。第３材料を形成することにより、好ましくは温度が変化した際の接続用接点の撓みを防ぐことができる。

【0033】

とりわけ、接続用接点は銅−インバール−銅からなる複合材料を有しうる。この種の複合は、ＣＩＣ複合体とも称されうる。

【0034】

例えば、接続用接点の製造時には、第２材料を有する金属製薄板を備える。その後第２材料上に、第１材料を塗布例えば回転塗布する。続いて、第３材料を金属製薄板の対向する側で塗布とりわけ回転塗布する。

【0035】

接続用接点は、上述の構造とは別の構造も有しうる、または別の方法で製造されうる。例えば接続用接点は、１つの材料のみ例えば銅のみを有する。接続用接点は複数の材料を有することもでき、例えば複合材料を有し得、この場合、この複合材料は、第１材料の導電性が大きく第２材料の熱膨張係数が小さいとの特性を有さない。例えば接続用接点は銅を有し、銀で被覆されている。

【0036】

本発明のさらなる態様によれば、単一の部分体のみを有する電気素子が示される。この電気素子は、これ以外は、上述の素子の全ての特性を有しうる。

【0037】

本発明のさらなる態様によれば、素子と、この素子が固定されている担体とを有する素子システムが示される。この素子は、好ましくは上述の素子のように形成されている。担体は、好ましくは上述のように素子を電気接続するために形成されている。

【0038】

接続用接点は、例えばＳＭＤまたはピン実装により担体に連結されている。接続用接点は、結合材料により担体と結合されている。この結合材料は、例えばはんだ材料または焼結材料である。さらに、この接続用接点はプレスフィットにより担体と連結可能である。

【0039】

本発明のさらなる態様によれば、素子および／または素子システムの製造方法が示される。素子ないし素子システムは、例えば上述のように形成されている。素子ないし素子システムは１つの部分体のみを有することもでき、この部分体が台座上に配置されていて、接続用接点が部分体の電気接続用に形成されている。したがって、この方法は１つまたは複数の部分体を備えかつさらなる上述の特性を備えた素子ないし素子システムの製造に適している。

【0040】

この方法によれば、接続用接点を設け、より後の工程で台座と連結する。２つの接続用接点を設けて、台座と連結することも可能である。さらなるより後の工程では、接続用接点を台座と共に分割する。接続用接点は、好ましくは上述の部分接点および／または部分接続部を有する。この分割は、とりわけ隣接する２つの部分接点ないし部分接続部の間にある平面中で行う。この分割では、台座も接続用接点も分けられる。このようにして素子のサイズを、柔軟性をもって設定可能である。

【0041】

この方法のある実施形態では、部分体を設け、台座上に配置する。この台座上への部分体の配置は、分割工程の前または後で行いうる。例えば台座を接続用接点と共に、まず分割により、所望の大きさにする。続いて、部分体を台座の分割された部分上に配置する。あるいは、まず部分体を台座上に配置し、続いて部分体、台座および接続用接点からなるシステムを、より小さい素子へと分割する。

【0042】

少なくとも１つの部分体の配置は、例えば挟むことによって行う。このために、２つの接続用接点を設け、かつこれらの接続用接点を台座と連結する。例えば接続用接点とりわけ接続用接点の接触領域を外側に屈曲させる。部分体を、接続用接点間に配置する。接続用接点は好ましくは弾性付勢を付けて形成されていて、その結果、接続用接点は放たれた後に跳ね返り、部分体の挟み込みが生じる。代替としてまたはこれに追加して、台座を屈曲させ、これにより、部分体が接続用接点間で挟まれるように配置されうる。

【0043】

１つまたは複数の部分体の接続用接点への追加的な固定は、例えばはんだ付けまたは焼結により行われる。とりわけ部分体を接続用接点間に配置する前にすでに接点材料例えばはんだ材料または焼結材料を、部分体および／または接続用接点上に塗布可能である。

【0044】

本開示では、発明の複数の態様を記載している。素子、素子システムおよび／または方法に関連して開示されている全ての特性は、各特性が別の態様の文脈中で明示的に言及されていない場合でさえ、これらの別の各態様にも関連してそれぞれ相応に開示されている。

【0045】

以下に、ここで説明した対象物を、概略的な実施形態に基づいて、より詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0046】

【図1】素子の概略透視図である。

【図2A】素子のある実施形態の側面図である。

【図2B】素子のある実施形態の側面図である。

【図3A】素子のさらなるある実施形態の側面図である。

【図3B】素子のさらなるある実施形態の側面図である。

【図4A】素子のさらなるある実施形態の側面図である。

【図4B】素子のさらなるある実施形態の側面図である。

【図5】素子の担体への結合のある実施形態の断面図である。

【図6A】素子のさらなるある実施形態の透視図である。

【図6B】素子のさらなるある実施形態の透視図である。

【図7】ある素子の製造における方法工程のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0047】

好ましくは、以下の図中、同じ参照符号は、様々な実施形態の機能的または構造的に対応する部分を示す。

【0048】

図１は、電気素子１を示す概念図である。この素子１の長さは可変であるが、この点は、中央で中断された点線での図示により示唆されている。

【0049】

例えば、素子１は、コンデンサとして、とりわけセラミック製のコンデンサとして形成されている。例えば素子１は電力用コンデンサとして形成されている。

【0050】

素子１は複数の部分体２を有する。これらの部分体２は、並んで配置されている。全ての部分体２は好ましくはサイズが等しい。素子１中の部分体２の数は、素子１の所望の特性に応じて可変である。部分体２は、例えばチップとして形成されている。

【0051】

部分体２は、モノリシック焼結体を形成しない。例えば部分体２は、互いに間隔をあけて配置されている。例えば、隣接し合う部分体２間には間隙が存在する。この間隙は、素子１の必要な容量密度および小型化の理由から、好ましくは小さい。部分体２は、互いに固定されていてもよく、例えば弾性材料を用いて互いに連結可能である。

【0052】

部分体２は、その全体が素子１の基体２１とも称されうる。この基体２１は、平行六面体形状を有する。素子１は、例えば１〜１０個の部分体２を有するが、より多く結合することも可能である。

【0053】

部分体２は、好ましくはそれぞれセラミック材料を有する。例えば部分体２は、それぞれ多層構造を有する。部分体２の全ての層は、好ましくは共に焼結されている。とりわけ部分体２は、それぞれセラミック製の層からなる積層を有し、かつ、その間に配置されている電極層を有する。例えば電極層は銅を有する。部分体２の層の主要平面は、好ましくは各部分体２の最も大きな側面に平行に延在する。好ましくは、部分体２が互いに並んで配置されている方向は、部分体２中の層の積層方向にも一致している。

【0054】

素子１は、台座３を有し、この台座上に部分体２が配置されている。台座３は、板として形成されている。とりわけこの台座３は、少なくとも基体２１の基面と同じ大きさの基面を有する。好ましくは、台座３は非導電性材料例えばプラスチック材料を有する。

【0055】

素子１は、素子１を電気的に接続するために、少なくとも１つの接続用接点４を有する。とりわけ素子１は２つの接続用接点４、５を有し、これらは、例えば部分体２の対向する側に配置されている。例えば、接続用接点４、５は、それぞれ完全に基体２１の２つの縦辺に沿って伸張する。接続用接点４、５により、部分体２は、互いに対して電気的に並列に相互接続されている。

【0056】

接続用接点４、５は、素子１を担体と連結するように（例えば、図５参照）形成されている。とりわけ接続用接点４、５は、素子１を電気的に接続するために形成されている。さらに、接続用接点４、５は、素子１を担体に機械的に固定するためにも機能する。接続用接点４、５は、担体への熱的結合も確保しうる。

【0057】

担体は、好ましくは導体基板である。例えばこの導体基板はＦＲ４ボードとして形成されている。セラミック基板も可能である。例えば、担体は、ＤＣＢ（ｄｉｒｅｃｔ ｃｏｐｐｅｒ ｂｏｎｄｅｄ（銅直接接合））基板として形成されていて、銅がセラミック上に塗布されている。

【0058】

好ましくは、接続用接点４、５は、それぞれ金属薄板から形成されている。とりわけこれらの接続用接点４、５は、接続用ブラケットまたはリードフレームでありえる。接続用接点４、５は、例えば銅および／または多層金属複合を有する。

【0059】

接続用接点４、５は台座３と連結されている。例えば接続用接点４、５は台座３を貫通している。例えば台座３は射出成型方法で製造されている。接続用接点４、５は、例えば台座３の材料で射出されている。台座３は、接続用接点４、５とは別個にも製造可能で、切り目を有し、これを通って接続用接点４、５が台座３に挿入される。あるいは、接続用接点４、５は、台座３の周りで、例えば台座３の狭い側の周りを回ることも可能である。

【0060】

接続用接点４、５は、好ましくは台座３と電気的に相互接続していない。台座３は、好ましくは接続用接点４、５を接続するための電気接点を有していない。台座３は、接続用接点４、５を機械的に安定化するために寄与しうる。

【0061】

以下では、一方の接続用接点４のみについて詳細に説明するが、他方の接続用接点５も相応に形成されうる。

【0062】

接続用接点４は、部分体２と接触するための接触領域６を有する。接続用接点４は、接触領域６中で複数の部分接点７を有するが、各部分接点７が好ましくは正確に部分体２のうちの１つのみと接触する。部分接点７は、例えば部分体２のうちのそれぞれ１つと当接する。部分接点７は、好ましくは部分体２のうちのそれぞれ１つに固定されている。部分接点７は、例えば接点アームまたは接点フィンガーとして形成されている。各部分接点７は、例えば２つ以上の接点アームまたは接点フィンガーを有することができる。部分接点７間では、それぞれ１つの間隙が伸張していて、これがこれらの部分接点７を互いから分割している。

【0063】

部分接点７は、例えば接続用接点４の連結領域８中では互いに連結されている。この連結領域８は、好ましくは台座３付近またはその内側でのみ存在する。例えば連結領域８は、台座３の完全に内側に存在するが、これは例えば図１に示した通りである。

【0064】

部分接点７が存在することにより、一方では、素子１の機械的な負荷の軽減が可能となる。とりわけ、部分接点７は部分体２の積層方向中でもある程度の柔軟性を有する。さらに、この種の構成は、素子１の電流容量および排熱性にとっても有利でありえる。

【0065】

例えば、部分体２は、接続用接点４、５間で挟まれて配置されている。好ましくは、部分体２は、挟まれる配置に加えて、接点材料により接続用接点４、５に固定されている。例えば接続用接点４、５は、焼結材料を用いて部分体２に固定されている。

【0066】

部分接点７は、例えば部分体２の外側接点にそれぞれ固定されている。とりわけ各部分体２は外側接点を有する。この外側接点は、例えば１つまたは複数のスパッタされた層を有する。ある実施形態では、これは、Ｃｒ／Ｎｉ／Ａｇ層構造である。

【0067】

接続用接点４は、担体と電気的および／または機械的に連結するための接続領域９を有する。好ましくは、接続領域９は、担体と機械的および／または電気的に連結するために、複数の部分接続部１０を有する。これにより、素子１の構造形態がより大きい場合でさえも、担体への安定的な固定が可能になる。

【0068】

接続用接点４は、好ましくは各部分体２に対してそれぞれ少なくとも１つの部分接続部１０を有する。部分接続部１０は、それぞれ例えば部分接点７の担体方向での延長部となる。この部分接続部１０は、これも同様にアームまたはフィンガーの形状で形成可能である。例えば、部分接続部１０は、これも同様に接続用接点４の連結領域８中でのみ互いに対して連結されている。

【0069】

好ましくは、接続用接点４の様々な部分は、接続用接点４が一体的に形成されているように、互いに連結されている。

【0070】

接続領域９およびとりわけ部分接続部１０は、所望の結合概念にしたがって構成可能である。例えば部分接続部１０は、ＳＭＤ実装、はんだ付け実装またはプレスフィット実装用に形成されている。接続領域９の様々な構成は、後続の図中で示されている。

【0071】

図示した素子１の構造形状により、可変の「エンドレス」設計形態での製造が可能となる。例えば図示した素子１は、より大きな素子を個々に切り分けることにより形成されうる。例えば、図示した素子１は、より小さな素子２２、２３にも分割可能であるが、これは、中央で中断され点線で示された図示によっても示唆されうる。

【0072】

この分割可能性は、とりわけ個々の部分体２の存在により、および、接続用接点４、５の形状により確保される。これにより、２つの隣接し合う部分体２間にある平面に沿って切断した後にも、各部分体２について引き続き１つの部分接点７と１つの部分接続部１０とが存在するように、部分接点７および部分接続部１０により、接続用接点４の分割が可能になる。このようにして、接続用接点４、５の変形を行わずとも、各部分体２は分割後もまだ接触が可能である。例えば接続用接点４は、部分接点７ないし部分接続部１０の連結片、例えば迫台を折るだけで分割可能である。

【0073】

この実装概念により、多くの接触技術における様々な電圧クラスおよび容量サイズを示すことができる。部分体２の電圧クラスは、部分体２の内側構造中の層の正確な積層順により決められる。部分体２が全て等しい外側幾何学形状を有するので、これらの部分体は素子１中で任意に交換可能である。バイアスを介して異なる容量曲線を備えた部分体２を混合することにより、この曲線はある程度の限界までは変更可能であり、適合させることができる。素子１の全容量は、設置された部分体２により決められる。これにより、モジュール面上での設計プロセスにおいて、構築空間、電力密度および効率の最適化についての新たな自由度が開かれる。

【0074】

図２Ａおよび図２Ｂは、素子１のある実施形態の側面図である。図２Ａは、接続用接点４の側面平面図であり、図２Ｂは、これに対して９０°回転した、部分体２のうちの１つの平面図である。素子１は、図１の素子１と同様に形成されている。

【0075】

図２Ａ中からわかるように、接点アームの形状の部分接点７は、台座３から上方へと伸張している。部分接点７は互いに平行に形成されている。部分接点７は、台座３の領域中では互いに連結されている。連結領域８は、図１中とは異なり、台座３の上方ないし下方で小さい範囲で伸張している。連結領域８中以外では、部分接点７は、互いに対するさらなる連結を有していない。部分接点７は、図１中に示すように、台座３の内側でのみ互いに連結可能であり、または互いに対する連結が全くないことも可能である。連結領域８中の部分接続部１０も、同様に互いに連結されている。

【0076】

図２Ｂ中からわかるように、接続用接点４、５は例えばＳＭＤ接触用に形成されている。このために、部分体２とは逆の台座３の側で、接続用接点４、５の領域は内側に屈曲している。とりわけ部分接続部１０は内側に屈曲している。部分接続部１０は、例えば完全に台座３の下方に配置されている。あるいは、部分接続部１０は、外側に屈曲することも可能で、台座３の基本形状から突出することも可能である。

【0077】

例えば、接続用接点４、５ははんだ付けにより担体と連結される。好ましくは全ての関連する部材および材料は、温度安定性が高く、その結果、例えば焼結接合も可能である。

【0078】

好ましくは、台座３が担体から距離をとって配置されているように、接続用接点４、５は形成されている。とりわけ台座３と接続領域９との間には空気間隙１１が存在する。

【0079】

図３Ａおよび図３Ｂは、素子１のさらなる実施形態の側面平面図である。図２Ａおよび図２Ｂ中に示された素子１とは異なり、接続用接点４、５は、担体に結合するためにピンを有する。とりわけ部分接続部１０は、それぞれピンとして形成されている。部分接続部１０はとりわけはんだピンとして形成可能である。

【0080】

部分接続部１０は、この場合、台座３の下方では互いに連結されていない。例えば部分接続部１０は、台座３の内側で互いに対して連結されている。とりわけ接続用接点４は一体的に形成可能である。

【0081】

図４Ａおよび図４Ｂは、素子１のさらなるある実施形態の側面平面図である。図３Ａおよび図３Ｂ中で示された素子１とは異なり、接続用接点４、５は、担体に結合するためにプレスフィットピンを有する。とりわけ各部分接続部１０はプレスフィットピンとして形成されている。この場合、各部分接続部１０は厚み部分を有し、これにより担体に確実に安定的に固定される。

【0082】

図５は、素子システム１２の一部を示すが、この場合、素子１は担体１３に固定されている。とりわけここでは、接続領域９と担体１３との連結が示されている。素子１は、例えば上の図中で示したように形成されている。とりわけ、接続領域９は、図２Ａおよび図２Ｂに示されているように、ＳＭＤ接触用に形成可能である。

【0083】

担体１３は、とりわけボードとして形成されている。例えばこれは、ＦＲ４またはセラミック製の基板である。担体１３は、少なくとも１つの接点ポイント１４を有し、これに、接続用接点４の接続領域９が固定されている。接点ポイント１４を備えた担体１３は、例えば接点パッドを備えた導体基板として、または接点面を備えたセラミック基板として、とりわけＤＣＢ基板として形成されている。接点ポイント１４は、例えば、はんだパッド、Ｃｕ接点またはＮｉ−Ａｕ接点である。

【0084】

例えば接続領域９は接点ポイント１４とはんだ付けされ、または、焼結されている。このために、例えばはんだ材料または焼結材料の形態での結合材料１５が設けられている。はんだ材料としては、例えばＳＡＣはんだが用いられる。焼結材料としては、例えば銀または銅が用いられる。

【0085】

接続用接点４は、例えば、熱伝導性および導電性が高い以外に、可能な限り熱膨張係数が小さい。これらの様々な特性は、例えば接続用接点４の複合材料により、とりわけ多層構造により確保されている。

【0086】

接続用接点４は、例えば基材１６を有する。この基材１６上に、１つまたは複数のさらなる層１７、１８を塗布可能である。この基材は、例えば銅を有しまたは銅からなる。この基材１６は、複数の異なる互いに重ね合わされて配置された材料も有しうる。

【0087】

接続用接点は、例えば両側に電気メッキ層が塗布されたＣＩＣ（銅−インバール−銅）構造を有する。

【0088】

さらなる層１７、１８は、例えば接続用接点４の外側を形成する。例えば、これは電気メッキ層、とりわけニッケル層または銀層である。

【0089】

本発明による素子１の接続用接点４は、上述の材料構造を有しうる。接続用接点４は、別の材料構造も有しうる。さらに、接続用接点４は、上述のように担体１３に固定可能である。しかし、接続用接点４を他の方法で担体１３に固定することも可能である。

【0090】

図６Ａおよび図６Ｂは、素子１のさらなるある実施形態の透視図である。図６Ａ中では、台座３が透明で点線で描かれた縁で示唆されている。

【0091】

図２Ａおよび図２Ｂ中で示した素子１とは異なり、部分接点７はそれぞれ２つのアームを有する。これらの双方のアームは、部分体２のうちの１つに当接している。部分接続部１０は、例えば図２Ａおよび図２Ｂ中のように形成されている。

【0092】

図６Ａ中で見られうるように、接続用接点４は一体的に形成されている。部分接点７ないし部分接続部１０の間にある連結領域８は、台座３の内側に配置されている。部分接点７ないし部分接続部１０は、迫台１９により互いに連結されている。迫台１９を折ることにより、素子１を個々に切り分け可能である。

【0093】

さらに、接続用接点４は、台座３の内側で間隙２０を有する。この間隙２０は、例えば接続用接点４と台座３との固定を改良するために機能する。

【0094】

以下に、素子１の２つの製造方法を、図７中に示されたフローチャートに基づいて説明する。素子１は、例えば図１〜図６Ｂ中に示されるように形成されている。素子１は、複数の部分体２の代わりに、１つの部分体２のみを有することも可能である。

【0095】

工程Ａでは、接続用接点４を設ける。接続用接点４は、例えば上で示した図中のように形成されている。とりわけ接続用接点４は、金属薄板として例えばリードフレームとして形成されている。接続用接点４は、好ましくは一体的に形成されている。好ましくはこの種の接続用接点４、５を２つ設ける。

【0096】

工程Ｂ中では、この１つまたは複数の接続用接点４、５を台座３と連結する。この台座３は、例えば上で示した図中のように形成されている。例えば台座３は、プラスチック材料を有する。例えば、接続用接点４、５を射出成形金型中に入れ、台座３の材料を射出する。この工程中で、台座３中への埋め込みが、台座３の製造と同時に行われる。

【0097】

あるいは、台座３は切り目を有することもでき、この切れ目を通って、１つまたは複数の接続用接点４、５が導かれうる。この場合、まず台座３を設け、続いてこの台座を接続用接点４、５と連結する。接続用接点４、５は、台座３を通って回ることも可能である。例えば、接続用接点４、５を台座３上に挟み込むことも可能である。

【0098】

工程Ｘ中では、１つまたは複数の部分体２を設ける。これらの部分体２は、例えば上の図中のように形成されている。

【0099】

部分体２を台座３上に配置する。例えば部分体２を２つの接続用接点４、５間で挟み込む。このために例えば接続用接点４、５とりわけそれらの接触領域６は、外側に屈曲させる。部分体２を接続用接点４、５間に配置した後に、接続用接点４、５を放ち、その結果、接続用接点４、５は跳ね返り、部分体２を挟むことが行われる。これに代えてまたはこれに追加して、台座３を屈曲させることも可能で、これにより、接続用接点４、５を外側に屈曲させて、部分体２を接続用接点４、５間で挟むように配置することができる。

【0100】

工程Ｙでは、例えばはんだ付けまたは焼結により、部分体２を接続用接点４、５にさらに固定する。とりわけ部分体２を接続用接点４、５間に配置する前にすでに接点手段例えばはんだ材料または焼結材料を部分体２および／または接続用接点４、５上に塗布可能である。

【0101】

部分体２を接続用接点４、５間に配置した後に、加熱を行い、その結果、はんだ材料の溶融または焼結材料の焼結を行う。このようにして、部分体２と接続用接点４、５との間の電気接点が確保されうる。例えば結合のために、とりわけ２５０℃の範囲の温度での低温焼結プロセスを行う。

【0102】

工程Ｃ中では、とりわけ所望の数の部分体２を備えた所望の大きさのより小さな素子への個々への切り分けを行う。このために、素子１は、境界を接する２つの部分体２間にある平面に沿った切断により分割される。複数の部分接点７と部分接続部１０とを備えて、とりわけ各部分体２について１つの部分接点７と１つの部分接続部１０とを備えて、接続用接点４、５を構成することにより、各部分体２についての接触を維持しつつ、任意に個々に切り分けることが可能となる。

【0103】

あるいは、個々への切り分けは、部分体２を接続用接点４、５間に配置する前にすでに行うこともできる。このために、例えば工程Ｂの後に、工程Ｃ中で、隣接する部分接点７間にある平面中で切断を実施する。その後、部分体２は接続用接点４、５間で工程Ｘにより配置され、かつ工程Ｙにより追加的に固定される。

【符号の説明】

【0104】

１ 素子
２ 部分体
３ 台座
４ 接続用接点
５ 接続用接点
６ 接触領域
７ 部分接点
８ 連結領域
９ 接続領域
１０ 部分接続部
１１ 空気間隙
１２ 素子システム
１３ 担体
１４ 接点ポイント
１５ 結合材料
１６ 基材
１７ さらなる層
１８ さらなる層
１９ 迫台
２０ 間隙
２１ 基体
２２ より小さい素子
２３ より小さい素子

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】