專利名稱：包括至少一個陶瓷部件的印刷電路板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括至少一個電子或電氣陶瓷部件的印刷電路板。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于在印刷電路板上的電氣或電子陶瓷部件的裝配方法，特別是當所述印刷電路板處于板上惡劣環(huán)境中，例如在渦輪發(fā)動機中時。
背景技術(shù)：
陶瓷電容器在電子板或組件上的使用帶來了可靠性問題，尤其是由于陶瓷電容器材料的易碎性。的確，陶瓷不能承受超過它的彈性極限的機械應(yīng)力，并且因此，它容易破裂。這些破裂限制電容器的能力，并且甚至會導致絕緣性下降。該問題在大于Icm的電容器中尤為重要。相似地，陶瓷電阻器當安裝到印刷電路板上時也具有可靠性問題。當基板和在基板上承載的部件具有互相不同的熱膨脹系數(shù)時可以觀察到該問題。目前對該問題的解決方案包括限制部件的尺寸，其也限制它們的容量，或者使用中間連接器來將陶瓷部件附接到它們的基板。這些中間連接器必須具有接近陶瓷的熱膨脹系數(shù)的熱膨脹系數(shù)，以阻止陶瓷部件的破裂。因此，目前，中間連接器由例如鐵鎳鈷的合金制成，其具有大約6ppm/k的熱膨脹系數(shù)。然而，申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種中間連接器的使用導致陶瓷部件的發(fā)熱，其可以導致在它們?nèi)萘糠矫娴南陆怠＞唧w地，當多個陶瓷部件經(jīng)由兩個鐵鎳鈷連接器平行連接時，申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，最遠離基板平行安裝的部件比最接近基板平行安裝的部件發(fā)更多的熱。該溫度分布限制了可以平行安裝的部件的數(shù)量。此外，該溫度分布可以導致最遠離基板設(shè)置的電容器的容量下降，并且尤其是當 達到大于125°C的溫度時。申請人也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)連接器的使用會增加在陶瓷部件中的熱機械應(yīng)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，通過提供一種印刷電路板，所有尺寸的陶瓷部件可以附接在所述印刷電路板上，該印刷電路板可以至少部分地克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種陶瓷部件破裂風險下降的印刷電路板，所述陶瓷部件可以附接該印刷電路板上。破裂。本發(fā)明的另一個目的在于提供用于將陶瓷部件附接在印刷電路板上的方法，其可以限制所述部件的發(fā)熱。本發(fā)明的另一個目的在于提供用于將多個陶瓷部件平行附接在印刷電路板上的方法，其可以限制最遠離基板的陶瓷部件的發(fā)熱。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種陶瓷部件牢固附接在其上的印刷電路板。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種在其上的機械壓力降低的印刷電路板。為此，根據(jù)本發(fā)明第一方面提供了一種包括基板的印刷電路板，至少一個陶瓷部件安裝在基板上，其中所述陶瓷部件借由兩個連接器附接到所述基板上，每個連接器由金屬基復合材料制成。由金屬基復合材料制成的連接器的選擇是特別有利的，因為它具有接近陶瓷的熱膨脹系數(shù)的熱膨脹系數(shù)，并且因此，它可以減少在陶瓷部件中的破裂的風險。此外，由金屬基復合材料制成的連接器具有高的熱傳導性，并且因此提供熱從一個或多個陶瓷部件的良好釋放，包括當平行地連接陶瓷部件時。的確，由金屬基復合材料制成的連接器具有大于300W/Mk的熱傳導性，其顯著地減少陶瓷部件的自發(fā)熱，同時保持它的機械完整性，因為阻止了破裂。此外，由金屬基復合材料制成的連接器可以具有在整個印刷電路板上的均勻溫度，盡管在印刷電路板與第一部件之間的幾何尺寸方面的顯著變化。此外，本發(fā)明允許在大量陶瓷部件平行地連接在兩個連接器之間，因為最遠離基板的陶瓷部件的熱量可以通過由金屬基復合材料制成的連接器釋放。有利地，金屬基復合材料從下面的組中選擇銅-碳，銅-金剛石，鋁-碳，鋁-碳化硅，鋁-金剛石?？梢岳斫猓g(shù)語“銅-碳”表示具有銅基和碳增強物的復合材料。相似地，對于提及的其他復合材料稱為第一的化學元素是指形成所述基的元素并且第二化學元素是構(gòu)成所述增強物的元素。

這些連接器材料的選擇可以提供具有在6_16ppm/k之間的熱膨脹系數(shù)和大約150W/mK的熱傳導性的連接器，其既允許避免在陶瓷部件中的破裂并且還允許移走由這些陶瓷部件產(chǎn)生的熱量。根據(jù)優(yōu)選實施方式，每個連接器包括設(shè)置在陶瓷部件與基板之間的基體，所述基體通過切口(notch)分割。在每個連接器的基體中的該切口允許限制在基板中的機械應(yīng)力和熱應(yīng)力。的確，該切口允許在切口處傳遞通常存在于基板中的應(yīng)力到所述基體。然而，由于連接器比基板更堅固，它還可以增加印刷電路板的壽命。這些切口僅是可能的，因為連接器具有良好的熱傳導性。的確，如果不是這樣的情況，減少每個連接器的基體段的事實會阻止熱從陶瓷部件釋放，并且因此，會導致陶瓷部件的發(fā)熱。 有利地，所述基板平行于XZ平面延伸，陶瓷部件平行于X軸延伸，連接器平行于與XZ平面垂直的Y軸延伸。有利地，所述切口限定在每個連接器的基體中的三個區(qū)域-設(shè)置在所述切口處的減少段的部分；-設(shè)置在所述減少段的部分的兩側(cè)上的引腳部和連接部，并且因此示出比所述減少段的部分大的段。當切口制作在連接器中時，它優(yōu)選地沿著X軸延伸。有利地，所述引腳部也被分割成多個垂片。有利地，該分割沿著與所述切口的方向垂直的方向產(chǎn)生。因此，所述引腳部有利地被沿著所述Z軸切割。所述引腳部例如通過狹縫劃分減少了在引腳部中沿著分割軸的熱機械應(yīng)力，其使得能夠增加組件的壽命。根據(jù)各個實施方式-所述引腳部可以被引導到陶瓷部件，也就是說所述引腳部可以由所述基體位于所述切口與所述基板之間的、與所述連接器接續(xù)的一部分來形成，并且該實施方式能夠節(jié)省空間；或者-所述引腳部可以被從陶瓷部件向外展開，也就是說，旋轉(zhuǎn)所述引腳部以便于位于當前位置的180°處。在這種情況下，所述引腳部不再位于陶瓷部件下方；該實施方式允許連接器更好地附接到基板。本發(fā)明特別涉及其中陶瓷部件是陶瓷電容器的情況。有利地，至少兩個陶瓷部件借由兩個連接器平行地連接。的確，本發(fā)明允許平行地連接多個陶瓷部件，不會使得最遠離基板設(shè)置的陶瓷部件發(fā)熱到比最接近基板的陶瓷部件的溫度聞的溫度。有利地，所述基體沿著Y軸的具有大于4mm的高度。有利地，所述切口沿著Y軸離最接近基板的部件的距離為在2mm到6mm之間，其允許避免在附接到基板之后連接器的熱機械應(yīng)力。有利地，所述連接器沿著X軸具有大約2_的厚度。有利地，所述減少段的部分沿著X軸具有在O. 25到Imm之間的厚度，以限制熱機械應(yīng)力并且增加部件的壽命。本發(fā)明還涉及金屬基復合材料在將陶瓷部件連接到在印刷電路板中的基板中的用途。本發(fā)明還涉及一種以下金屬基復合材料在將陶瓷部件連接到在印刷電路板中的基板中用途銅-碳，銅-金剛石，鋁-碳，鋁-碳化硅，鋁-金剛石。本發(fā)明還涉及將多個陶`瓷部件平行連接到在印刷電路板中的基板的金屬基復合材料的用途。


一旦閱讀下面參考附圖的詳細描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將變得清楚圖1為根據(jù)本發(fā)明實施方式的印刷電路板的透視圖；圖2為圖1的印刷電路板的正視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明另一個實施方式的印刷電路板的正視圖；圖4為圖3的印刷電路板的側(cè)視圖；圖5為圖3的印刷電路板的俯視圖。為了簡潔，在所有附圖上相同或相似元件由相同附圖標記表示。
具體實施例方式圖1和圖2表示根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的印刷電路板。該印刷電路板包括基板
(I)。該基板(I)優(yōu)選地包括由絕緣材料分隔的一個或多個薄銅層的組件。該絕緣材料可以例如是聚酰胺、環(huán)氧樹脂或玻璃纖維?；?I)通常具有在4到25ppm/k之間的系數(shù)。基板(I)與XZ平面平行。印刷電路板還包括平行地連接到基板(I)的三個陶瓷部件(2，3，4)。在該實例中，平行連接的陶瓷部件的數(shù)量等于3，但是在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可以選擇不同數(shù)量的陶瓷部件。通常，數(shù)量η個陶瓷部件可以平行連接，其中η為I或以上。在該實施方式中，陶瓷部件(2，3，4)是陶瓷電容器，但是本發(fā)明也可以與其他類型的陶瓷部件一起實施，例如與陶瓷電阻器一起。 每個陶瓷部件平行于X軸延伸。三個陶瓷部件(2，3，4)借由兩個連接器(5和6 )連接到基板(I)，每個連接器平行于Y軸延伸。本發(fā)明尤其值得注意的在于，每個連接器(5，6)由金屬基復合材料組成。該金屬基復合材料優(yōu)選地是下面材料的其中一種銅-碳，銅-金剛石，鋁-碳，鋁-碳化硅，鋁-金剛石。因此，每個連接器(5，6)沿著Y和Z軸具有與陶瓷的熱膨脹系數(shù)相似的熱膨脹系數(shù)。的確，每個連接器(5，6)沿著Y和Z軸具有在8到16ppm/k范圍之間的熱膨脹系數(shù)，其可以限制在將陶瓷部件(2，3，4 )裝配到基板(I)上期間的熱機械應(yīng)力。因此，連接器(5，6 )的存在可以減少由于在基板(I)與陶瓷部件(2，3，4)之間的熱膨脹系數(shù)方面的不同在陶瓷部件中破裂的風險，。此外，因此每個連接器(5，6)沿著Y和Z軸具有大于150W/mK的熱傳導性，其可以促進熱流量的耗散。因此，由每個陶瓷部件(2，3，4)產(chǎn)生的熱量可以通過連接器5和6釋放，其阻止陶瓷部件(2，3，4)的過熱。因此，本發(fā)明允許大量陶瓷部件的平行連接，因為即使當堆疊大量陶瓷部件時，產(chǎn)生的熱量也可以釋放。每個連接器(5，6)可以通過錫焊、銅焊、釬焊、膠接或使用來將部件附接到印刷電路板上的任何其他裝配方法附接到基板(I)。相似地，每個陶瓷部件(2，3，4)可以通過錫焊、銅焊、釬焊、膠接或使用來將部件附接到連接器上的任何其他裝配方法固定到每個連接器(5，6)。

每個連接器(5，6 )具有基體(7，8 )?；w(7，8 )是連接器(5，6 )設(shè)置在基板(I)與最接近基板(I)的陶瓷部件(2)之間的部分?；w(7，8)沿著Y軸優(yōu)選地具有至少4mm的厚度以允許在陶瓷部件與基板之間的空氣循環(huán)，并且減少在基板與最接近基板的陶瓷部件
(2)之間的熱機械應(yīng)力。每個基體(7，8)優(yōu)選地沿著X軸通過切口(9，10)被分割。每個切口(9，10)的底部優(yōu)選地為圓形的以阻止連接器在切口(9，10)處破裂。每個切口(9，10)將基體(7，8)分割成它屬于的三個區(qū)域-減少段的部分(12);-設(shè)置在基板附近的引腳部(13，14)；-設(shè)置在陶瓷部件附近的連接部(15，16)。每個連接器(5，6)沿著X軸優(yōu)選地具有基本上等于2_的厚度。在這種情況下，優(yōu)選地制作切口 9和10以便每一減少段的部分(11，12)沿著X軸具有在O. 25到Imm之間的厚度。該切口(9，10)的存在允許傳遞通常存在于基板中的應(yīng)力到連接器(5，6)的引腳部(13，14)。然而，由于連接器(5，6)機械性方面比基板更堅固，熱機械應(yīng)力的延緩可以增加印刷電路板的壽命。此外，優(yōu)選地以沿著Y軸離最接近基板(I)的陶瓷部件(2)的距離為在2到6mm之間來形成切口(9，10)，以便限制在將陶瓷部件(2)附接到連接器(5，6)之后的熱機械應(yīng)力。此外，每個陶瓷部件(2，3，4)優(yōu)選地互相明顯遠離，以允許空氣在它們之間循環(huán)。因此，陶瓷部件(2，3，4)優(yōu)選地沿著Y軸以在O. 5到Imm的距離分隔。
圖3到圖5示出本另一個實施方式，其中在每個連接器(5，6)上的基體(7，8)顯示出不同于圖1和圖2的實施方式的基體(7，8)的另一種形式。在該實施方式中，每個基體(7，8)的引腳部(13，14)不與每個連接器(5，6)在一條直線上，而是轉(zhuǎn)向陶瓷部件(2，3，4)的外側(cè)。更具體地，在圖1和圖2的實施方式中，引腳部(13)位于連接器5的緊密接合處，并且沿著+X軸方向。相反，在該實施方式中，與圖1和圖2的引腳部相比，引腳部(13)折彎180°，以便引腳部(13)沿著-X軸方向。同樣適用于引腳部14，在圖1和圖2的實施方式中，其沿著-X軸方向，而在該實施方式中，與圖1和圖2的引腳部相比，引腳部14折彎180°，以便引腳部(14)沿著+X軸方向。此外，如可以在圖4和圖5中更清楚見到，每個引腳部(13，14)沿著Z軸分別被分割成多個垂片(13-13n，14n-14a)。引腳部(13，14)優(yōu)選地被狹縫分割。該分割允許引腳部減少沿著Z軸的熱機械應(yīng)力，其增加在連接器(5，6)與基板(I)之間的組件的壽命。在該實施方式中同樣可以考慮分割圖1和圖2的印刷電路板的引腳部(13和14)來減少沿著Z軸的應(yīng)力。自然地，本發(fā)明不限于參考附圖描述的實施方式，并且在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可以作出各種變形。一個實例可能是將單個電子部件連接到基板。也可以在每個基體中形成具有其他幾 何形狀的切口。此外，沿著Z軸分割引腳部可以采取其他形式。
權(quán)利要求
1.包括基板(I)的印刷電路板，至少一個陶瓷部件(2，3，4)安裝在所述基板上，其中所述陶瓷部件(2，3，4)借由兩個連接器(5，6)附接到所述基板(I)上，其特征在于，每個所述連接器(5，6)由金屬基復合材料制成。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的印刷電路板，其特征在于，所述金屬基復合材料從下面的組中選擇銅-碳，銅-金剛石，鋁-碳，鋁-碳化硅，鋁-金剛石。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項所述的印刷電路板，其特征在于，每個所述連接器(5，6)包括設(shè)置在所述陶瓷部件(2)與所述基板(I)之間的基體(7，8)，其中所述基體(7，8)通過切口(9，10)分割。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的印刷電路板，其特征在于，所述切口(9，10)限定在每個所述連接器(5，6)的基體(7，8)中的三個區(qū)域 -設(shè)置在所述切口(9，10)處的減少段的部分(11，12)； -設(shè)置在所述減少段的部分(11，12)的兩側(cè)上的引腳部(13，14)和連接部(15，16)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的印刷電路板，其特征在于，所述引腳部(13，14)分割成多個垂片(13a··· 13n, 14a··· 14η)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5任意一項所述的印刷電路板，其特征在于，所述引腳部(13，14)被從所述陶瓷部件(2，3，4)進一步向外展開。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的印刷電路板，其特征在于，所述陶瓷部件(2，3，4)是陶瓷電容器。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的印刷電路板，其特征在于，至少兩個所述陶瓷部件(2, 3,4)借由兩個所述連接器(5，6)平行連接。
9.金屬基復合材料在將陶瓷部件(2，3，4)連接到在印刷電路板中的基板(I)中的用途。
10.金屬基復合材料在將多個陶瓷部件(2，3，4)平行連接到在印刷電路板中的基板(I)中的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括基板(1)的印刷電路板，至少一個陶瓷部件(2,3,4)附接到基板(1)上，以便于使得由所述陶瓷部件(2,3,4)產(chǎn)生的熱量能夠被釋放并且阻止在所述陶瓷部件(2,3,4)中和在所述基板(1)中的破裂。為此，所述陶瓷部件(2,3,4)借由兩個由金屬基復合材料制成的連接器(5,6)附接到所述基板(1)上。所述兩個連接器還優(yōu)選地具有切口以便于使得在所述基板中產(chǎn)生的機械應(yīng)力能夠攜帶到所述連接器中。
文檔編號H01G2/06GK103069518SQ201180040973
公開日2013年4月24日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月25日
發(fā)明者托尼·洛美奧 申請人:伊斯帕諾-絮扎公司