JP2010093258A - セラミックチップアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】厚みが薄く且つ強度を有するセラミックチップアセンブリを提供する。
【解決手段】セラミックチップアセンブリは、半導体の電気的特性を有するセラミックベースと、前記セラミックベースの対向する両側面に各々形成された外部電極と、一端が前記外部電極各々に電気伝導性接着手段により電気的及び機構的に連結され、前記セラミックベースの側面の厚さ以上の外径を有する、円形断面の金属リードワイヤと、絶縁接着剤を介在させて相互接着され、前記金属リードワイヤの他端が外部に露出するように、前記セラミックベース、外部電極、電気伝導性接着手段及び金属リードワイヤを密封する一対の絶縁フィルムと、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、セラミックチップアセンブリに関し、特に、均一な膜厚の絶縁保護膜を備え、機械的強度が向上した厚みの薄いセラミックチップアセンブリに関する。また、本発明は、外部の荷重、衝撃及び摩擦から内部のセラミックチップが保護され、外部環境からセラミックチップが受ける影響の小さいセラミックチップアセンブリに関する。さらに、本発明は、材料が安価でリールテープ方式で連続作業が可能であり、生産性及び経済性の優れたセラミックチップアセンブリに関する。

サーミスタ、磁性体または圧電体等の半導体の電気的性能を有するセラミックチップをプリント回路基板（ＰＣＢ）上に装着する方法の一つとして、セラミックチップに金属リードワイヤ（ｌｅａｄ ｗｉｒｅ）またはリードフレーム（ｌｅａｄ ｆｒａｍｅ）をソルダリングしてセラミックチップアセンブリを形成した後、プリント回路基板の導電パターンにリードワイヤやリードフレームを半田付けしてセラミックチップとプリント回路基板を電気的に連結しながら接合する方法がある。この場合、半導体の電気的性能を有するセラミックチップは機械的強度が弱いので、外部の荷重、衝撃及び摩擦により壊れたり、また湿気のような外部環境の変化により電気的性能が低下するおそれがあるので、セラミックチップにリードワイヤをソルダリングした後、セラミックチップとリードワイヤとの連結部分とセラミックチップの上に絶縁体をコーティングまたは形成する。

このようなセラミックチップアセンブリは、プリント回路基板に容易に電気的にも機構的（力学的）にも連結されることや、また様々な特性に対する信頼性を満たすことが要求される。さらに、セラミックチップアセンブリは、リールテープ（ｒｅｅｌ ｔａｐｉｎｇ）方式で製造される必要があり、安価な上でプリント回路基板に自動的に装着される必要がある。また、近年の電子及び通信技術の発展に伴い、セラミックチップアセンブリには、軽薄短小の特性及び外部環境に対して高い信頼性が要求される。

図１は、円形の金属リードワイヤとセラミックチップ部品が半田付け方法によってソルダリングされた従来のセラミックチップアセンブリを示す。
図示したように、表面と裏面にそれぞれ外部電極１２、１４が形成されたセラミックベアチップ（Ｃｅｒａｍｉｃ ｂａｒｅ ｃｈｉｐ）１０の外部電極１２、１４上に、リードワイヤ２０、２２の端部がソルダー３０により固着され、セラミックベアチップ１０とリードワイヤ２０、２２の端部はコーティングまたはディップ（Ｄｉｐｐｉｎｇ）方式により形成されたエポキシ等の絶縁保護膜４０により包まれる。

セラミックベアチップ１０は、通常、内部電極を有することがなく厚みの薄い外部電極１２、１４のみで構成され、これらの外部電極１２、１４は、通常、広い面積のセラミックベアチップ１０の表面と裏面に形成される。このように内部電極が形成されないセラミックベアチップ１０は、様々な電気的性能を有し難い短所がある。
金属リードワイヤ２０、２２は、安価で自動化に好都合な円形からなり、通常、０．１５ｍｍ乃至０．５ｍｍの直径を有する。

しかし、このような従来の構造には、次のような短所がある。
まず、セラミックベアチップ１０の全部とリードワイヤ２０、２２の一部を保護するために、エポキシ等の絶縁保護膜４０が形成されるが、セラミックベアチップ１０の表面と裏面に形成されたリードワイヤ２０、２２により、セラミックチップアセンブリ１の厚さが増加し、凹凸が生じるという短所がある。

また、セラミックベアチップ１０の表面と裏面上にリードワイヤ２０、２２が位置し、セラミックベアチップ１０の表面と裏面上に与えられる外部の荷重、衝撃及び摩擦が、突出しているリードワイヤ２０、２２部分に集中されるため、リードワイヤ２０、２２の下に位置するセラミックベアチップ１０が壊れるおそれがある。
また、通常のセラミックベアチップ１０は、半導体材料のみで構成され、外部の衝撃や摩擦に対して機械的強度が弱いという短所もある。

さらに、通常、リードワイヤ２０、２２の外径よりもセラミックベアチップ１０のサイズが大きいので、外部の荷重、衝撃及び摩擦に対するセラミックベアチップの保護が制限され、また、軽薄短小型セラミックチップアセンブリに適合しないという短所がある。
例えば、コンピュータのＣＰＵの温度を測定するために、サーミスタ性能を有するセラミックチップアセンブリがＣＰＵの下部に挿入されるが、このとき、セラミックチップアセンブリは厚みが薄く且つ機械的強度が高く、表面と裏面が滑らかな水平をなしながら安価である必要があるが、図１に示す従来の構造ではこのような特性の具現が困難であった。

一方、図１の従来の構造において、厚さを薄くするために、円形のリードワイヤ２０、２２の代わりに一定の厚さ、例えば、０．１５ｍｍ程度の厚さを有する薄膜の金属箔をエッチングまたはプレス（Ｐｒｅｓｓ）したシート形状のリードフレームを使用し、長さ、厚さ及び幅がそれぞれ１ｍｍ、０．３５ｍｍ及び０．５ｍｍ程度の外部電極を有するセラミックベアチップ１０またはセラミックチップを使用し、絶縁保護膜４０としてはホットメルト（Ｈｏｔ ｍｅｌｔ）接着剤が形成された一対の絶縁フィルムを使用して、熱と圧力で密封することができる。

しかし、このような変形された構造によると、リードフレームの価格が円形の金属リードワイヤよりも高く、リールテープ方式で連続した生産が困難であるという短所がある。さらに、リードフレームの断面は、通常、０．１５ｍｍ程度の薄い厚さで、幅は厚さに比べて相当広い、例えば０．５ｍｍ程度の矩形で、これらのリードフレームの間に挿入されてソルダリングされたセラミックベアチップまたはセラミックチップの厚さはリードフレームの厚さよりも厚いため、外部に突出した部分が外部の荷重、衝撃または摩擦により壊れたり損傷されるおそれがある。すなわち、リードフレームは薄い厚さを有するため、水平または垂直方向から与えられる衝撃または摩擦から内部のセラミックベアチップまたはセラミックチップを物理的に保護するには限界がある。一方、リードフレームの厚さ部分がセラミックベアチップ１０またはセラミックチップと接触するように幅方向に立てる場合にも、セラミックチップアセンブリの垂直方向から与えられる外部の荷重、衝撃または摩擦からセラミックチップを保護し難い。

また、断面が矩形のリードフレームと矩形構造のセラミックチップの外部電極が互いに接触して半田付けされる部分は直線からなり、半田付けされる面積が小さくてソルダリング強度が弱いという短所がある。
さらに、リードフレームが矩形構造からなるため、プリント回路基板の円形穴に挿入して半田付けするには非効率的であり、薄板のリードフレームは完全に撓むまでは弾性により元に戻る傾向があり、一定部位への固着が困難である。また、繰り返して与えられる力によりリードフレームが薄い厚さ方向に切断されるおそれがある。

さらに、ホットメルト接着剤は熱により溶融されるので、高温で使用する際、接着力がなくなって、セラミックチップを保護できないという短所がある。
尚、通常リードフレームに適用されるセラミックチップは、内部電極が形成されない薄い単層のセラミックベアチップであって、様々な性能を有するセラミックチップアセンブリを提供し難いという短所がある。

実開平６−３１１０２号公報

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、厚みが薄く且つ強度を有するセラミックチップアセンブリを提供することにある。
本発明の他の目的は、外部の荷重、衝撃及び摩擦からセラミックチップの破損を防止するセラミックチップアセンブリを提供することにある。
本発明のまた他の目的は、リードワイヤとセラミックチップが電気的に接合され且つ力学的にも強い接合力を有するセラミックチップアセンブリを提供することにある。

本発明のまた他の目的は、リールテープ方式により自動化に好都合で経済性のあるセラミックチップアセンブリを提供することにある。
本発明のまた他の目的は、均一な膜厚の絶縁保護膜を有するセラミックチップアセンブリを提供することにある。
本発明のまた他の目的は、外部環境から内部のセラミックチップを確実に保護するセラミックチップアセンブリを提供することにある。

本発明のまた他の目的は、高温でも使用できるセラミックチップアセンブリを提供することにある。
本発明のまた他の目的は、上下同一構造を備えて生産性が向上したセラミックチップアセンブリを提供することにある。
本発明のまた他の目的は、セラミックチップの内部電極により様々な電気的特性を容易に具現することができるセラミックチップアセンブリを提供することにある。

本発明のまた他の目的は、リードワイヤがプリント回路基板に容易に挿入及び半田付けされ、完全に撓む前にも弾性により元に戻る傾向が少なくて一定部位に固着し易く、また繰り返して与えられる力により切断されることのないセラミックチップアセンブリを提供することにある。
本発明のまた他の目的は、二つのリードワイヤを広げる際にセラミックチップに与える影響が少ないセラミックチップアセンブリを提供することにある。

上記目的は、半導体の電気的特性を有するセラミックベースと、前記セラミックベースの対向する両側面に各々形成された外部電極と、一端が前記外部電極各々に電気伝導性接着手段により接着されると共に電気的に連結され、前記セラミックベースの側面の厚さ以上の外径を有する、断面が円形の金属リードワイヤと、絶縁接着剤を介在させて相互接着され、前記金属リードワイヤの他端が外部に露出するように、前記セラミックベース、外部電極、電気伝導性接着手段及び金属リードワイヤを密封する一対の絶縁フィルムと、を含むセラミックチップアセンブリにより達成される。

また、上記目的は、半導体の電気的特性を有するセラミックベースと、前記セラミックベースの対向する両側面に各々形成された外部電極と、一端が前記外部電極各々に電気伝導性接着手段により接着されると共に電気的に連結され、前記セラミックベースの側面の厚さ以上の外径を有する、断面が円形の金属リードワイヤと、前記金属リードワイヤの他端が外部に露出するように、前記セラミックベース、外部電極、電気伝導性接着手段及び金属リードワイヤを密封して接着する絶縁コーティング層と、を含むセラミックチップアセンブリにより達成される。

好ましくは、前記絶縁コーティング層は、絶縁接着剤を介して相互接着される一対の絶縁フィルムにより包まれることができる。
好ましくは、前記セラミックベースの厚さは、０．２ｍｍ乃至０．６ｍｍであり、前記セラミックベースの長さは、厚さと幅よりも大きい寸法を有し、前記リードワイヤは、前記セラミックベースの長さ方向に延長されるように前記外部電極に連結されることができる。

また、好ましくは、前記セラミックベースの内部には、前記外部電極と電気的に連結される内部電極が形成されることができる。
好ましくは、前記セラミックベースは、半導体の電気的特性を有するサーミスタ、磁性体または圧電体のうち何れか一つであっても良い。
好ましくは、前記セラミックベースは、絶縁アルミナ基板上に一部形成されることができる。

また、好ましくは、前記セラミックベースの厚さの中間位置からの延長線上に前記リードワイヤの断面中心が位置し、上下方向に同一形状を有することができる。
好ましくは、前記金属リードワイヤは、直径が０．２ｍｍ乃至０．６ｍｍの銅系、ニッケル系または鉄系金属のうち何れか一つであっても良い。
好ましくは、前記絶縁接着剤は、熱可塑性ホットメルトまたは硬化性接着剤のうち何れか一つであっても良い。

好ましくは、前記電気伝導性接着手段による接着は、ソルダークリームによるソルダリング、硬化性及び電気伝導性を有するポリマー接着剤による接着またはスポット溶接のうち何れか一つであっても良い。
好ましくは、前記絶縁フィルムは、厚さが０．０１５ｍｍ乃至０．０７ｍｍのＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＩまたはフッ素樹脂フィルムのうち何れか一つであっても良い。

また、前記絶縁コーティング層は、硬化性ポリマー樹脂またはガラスのうち何れか一つであっても良い。
好ましくは、前記リードワイヤの全ての端部は、前記セラミックベースよりも突出する。
また、上記目的は、対向する両側面に外部電極が形成され、半導体の電気的特性を有するセラミックベースを用意して、連続供給するステップと、リール（Ｒｅｅｌ）形態に連続供給される円形断面の金属リードワイヤを、キャリアテープを用いて曲線にフォーミングして、前記金属リードワイヤの間で前記セラミックベースの外部電極と接触するように維持するステップと、前記金属リードワイヤと接触維持された前記セラミックベースの外部電極を電気伝導性接着手段で接着するステップと、前記電気伝導性接着手段により外部電極とリードワイヤが接着されると共に電気的に連結された後、前記金属リードワイヤの曲線にフォーミングした部分を切断して、前記金属リードワイヤを分離するステップと、前記金属リードワイヤの他端が外部に露出するように、前記セラミックベース、外部電極、電気伝導性接着手段及び金属リードワイヤを、絶縁接着剤が塗布された一対の絶縁フィルムを使用して熱と圧力により密封するステップと、を含むセラミックチップアセンブリの製造方法により達成される。

好ましくは、前記絶縁フィルムで密封されないリードワイヤの両端に計測器を連結して、連続して自動選別するステップをさらに含むことができる。
また、上記目的は、対向する両側面に外部電極が形成され、半導体の電気的特性を有するセラミックベースを用意して、連続供給するステップと、リール（Ｒｅｅｌ）形態に連続供給される円形断面の金属リードワイヤを、キャリアテープを用いて曲線にフォーミングして、前記金属リードワイヤの間で前記セラミックベースの外部電極と接触するように維持するステップと、前記金属リードワイヤと接触維持された前記セラミックベースの外部電極を電気伝導性接着手段で接着するステップと、前記電気伝導性接着手段により外部電極とリードワイヤが接着されると共に電気的に連結された後、前記金属リードワイヤの曲線にフォーミングした部分を切断して、前記金属リードワイヤを分離するステップと、前記金属リードワイヤの他端が外部に露出するように、前記セラミックベース、外部電極、電気伝導性接着手段及び金属リードワイヤを液状のコーティング接着剤にディップして密封するステップと、前記絶縁コーティング接着剤を硬化して、固状の絶縁コーティング層に形成するステップと、を含むセラミックチップアセンブリの製造方法により達成される。

好ましくは、前記絶縁コーティング層で密封されないリードワイヤの両端に計測器を連結して、連続して自動選別するステップをさらに含むことができる。

本発明によれば、次のような効果が得られる。
１．円形断面を有する金属リードワイヤがセラミックベースの両側面の外部電極に位置し、リードワイヤの外径がセラミックベースの厚さ以上の厚さを有するので、外部の荷重、衝撃及び摩擦がリードワイヤに吸収及び分散される。従って、外部の圧力、衝撃及び摩擦からセラミックチップが保護される利点がある。

２．円形断面を有する金属リードワイヤがセラミックベースの寸法が大きい長さ方向に外部電極と電気的に接続されるとともに接着され、これにより広い接着面積及び高い接着強度を有し、セラミックチップアセンブリの厚さが薄い利点がある。
３．円形断面を有する金属リードワイヤを使用することにより、リールテープ方式及び自動化に好都合で製造原価が安い。

４．セラミックベース内部に内部電極を形成することで、様々な電気的特性を具現することができる。
５．セラミックが機械的強度の高い絶縁セラミックベース上に形成されており、機械的強度が向上する。
６．絶縁フィルムを使用することで、薄く均一な厚みの絶縁保護膜を備えることができ、表面が滑らかで外部の摩擦に強い長所がある。

７．絶縁接着剤、絶縁コーティング層として熱硬化性材料を使用する場合、熱により再び溶融されないので、高温でも確実な接着力を維持できる利点がある。
８．絶縁接着剤としてホットメルト接着剤を使用する場合、安価で生産性が高い。
９．絶縁フィルム内部に絶縁コーティング層が形成された場合、外部環境の変化からより確実に内部のセラミックチップを保護し、力で二つのリードワイヤを広げる際、セラミックチップが保護される利点がある。

１０．円形断面を有する金属リードワイヤは、プリント回路基板の円形穴に容易に挿入及び半田付けされ、半田付けの後、完全に撓む前には弾性により元に戻る傾向が少ないので、一定部位に容易に固着されるだけでなく、繰り返して与えられる力によって切断され難い利点がある。
１１．電気伝導性接着手段として硬化性及び電気伝導性を有するポリマー接着剤及びスポット溶接方式を使用する場合、高温での使用が容易である。
１２．セラミックベースの厚さの中間位置からの延長線上にリードワイヤの中心が位置し、上下方向に同一形状を有し、自動化及び使用が容易である。

以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
図２は、本発明に適用されるセラミックチップ１００の一例を示す。
図示するように、セラミックチップ１００は、六面体形状で電気的特性を有するセラミックベース１１０と、セラミックベース１１０の対向する両側面に形成された外部電極１２０、１３０とで構成される。

本発明の一実施形態において、セラミックチップの大きさは、長さ、厚さ及び幅が略１ｍｍ、０．３０ｍｍ、０．５ｍｍであっても良いが、本発明はこれに限定されず、それと類似する大きさを有する。
セラミックチップの大きさが小さすぎると、セラミックチップアセンブリのリールテープ方式による自動化が難しいという短所がある。

好ましくは、外部電極１２０、１３０は、セラミックベース１１０の幅が小さい方向、すなわちｘ方向の両端に形成される。
好ましくは、セラミックベース１１０の内部には、両端が外部電極１２０、１３０に電気的に連結される内部電極が形成されてもよい。
好ましくは、セラミックチップ１００は、その表面と裏面が水平平面をなしていることによって、真空ピックアップによる表面実装が可能な表面実装用（ＳＭＤ）セラミックチップ１００である。

このように、六面体形状のセラミックチップ１００は、軽薄短小型の形状を有するので、自動化に有利であり、自動選別器により高速で選別可能で安価であるという長所がある。また、セラミックチップ１００は、内部電極を具備して、さらに様々な電気的特性を具現できるという長所もある。すなわち、半導体セラミックベース１１０は、内部電極により精密な電気的特性を有し、また電気的容量の調整が容易である。

好ましくは、セラミックチップ１００は、絶縁アルミナ基板上に半導体セラミックベース１１０が形成されたものであっても良い。この場合、通常、アルミナ基板の厚さは０．２ｍｍ乃至０．４ｍｍであり、半導体セラミックベースの厚さは０．０２ｍｍ乃至０．１ｍｍであるので、アルミナ基板によりセラミックチップ１００の機械的強度が高くなり、外部の荷重、衝撃及び摩擦に強い。

図３は、本発明の一実施形態によるセラミックチップアセンブリ５００を示し、図４は、図３の４−４線断面図であり、図５は、図３の平面図である。
図示するように、セラミックベース１１０の外部電極１２０、１３０両側面には、水平方向に円形断面の金属リードワイヤ２００、２１０が電気伝導性接着手段、たとえば、ソルダー２３０により機構的（力学的）及び電気的に連結される。また、セラミックベース１１０、外部電極、ソルダー２３０及びリードワイヤ２００、２１０の一部は、絶縁接着剤３２０により相互接着された２枚の絶縁フィルム３００、３１０により熱と圧力で密封及び保護される。

好ましくは、セラミックベース１１０の厚さの中間位置からの延長線上にリードワイヤ２００、２１０の断面中心を位置させることができる。この場合、セラミックチップアセンブリ５００の上下形態が等しいので、生産性が良いし、また上下方向から与えられる外部の荷重、衝撃及び摩擦からセラミックチップ１００が保護される。
好ましくは、２枚の絶縁フィルム３００、３１０の材料及び厚さは互いに同一であり、各金属リードワイヤ２００、２１０の材料及び厚さは互いに同一である。
好ましくは、円形断面を有する金属リードワイヤ２００、２１０の直径は、セラミックベース１１０の厚さ以上の大きさを有する。

好ましくは、セラミックベース１１０の長さは、セラミックベース１１０の幅及び厚さに比べて長い。
好ましくは、絶縁フィルム３００、３１０の間に形成された絶縁接着剤３２０により、セラミックチップ１００は湿気等の外部環境の変化から保護されることができる。
＜セラミックチップ１００＞
セラミックチップ１００は、セラミックベース１１０とセラミックベース１１０の両側面に接合され電気的にも連結された外部電極１２０、１３０とを有する。上記のように、外部電極１２０、１３０はセラミックベース１１０の幅方向両端に対向形成される。

セラミックベース１１０は、電気的特性を有する焼成されたセラミックであって、好ましくは、サーミスタ、磁性体または圧電体の特性を有する半導体セラミックであるか、絶縁セラミック基板上にサーミスタ、磁性体または圧電体のうち何れか一つが形成された多層構造の半導体セラミックであっても良い。
セラミックベース１１０は、表面と裏面が水平をなす六面体形状で、真空ピックアップによる表面実装が可能である。セラミックベース１１０の各寸法は、例えば、幅は０．２５ｍｍ乃至０．８ｍｍ、厚さは０．２０ｍｍ乃至０．６ｍｍ、そして長さは０．５ｍｍ乃至１．６ｍｍである。

好ましくは、セラミックベース１１０の厚さの中間位置からの延長線上に、リードワイヤ２００、２１０の断面中心が位置するようにして、セラミックチップアセンブリ５００の上下形状を同一にすることができる。
好ましくは、電気伝導性接着手段２３０により外部電極１２０、１３０とリードワイヤ２００、２１０が強く接着されるように、外部電極１２０、１３０はセラミックベース１１０の幅方向（図２のｘ方向）の両端に形成される。このとき、セラミックベース１１０の幅と厚さに比べて寸法の大きい長さ方向（図２のｙ方向）にリードワイヤ２００、２１０が延長されるので、リードワイヤ２００、２１０とセラミックベース１１０の接触面積を増加させることができる。この場合、セラミックチップアセンブリ５００は、狭い幅と薄い厚さを有しながら、さらに様々な性能を有するのに有利である。
好ましくは、セラミックベース１１０は、単層または積層（ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ）型であるか、機械的強度のためにアルミナ基板等の絶縁セラミック基板上に半導体セラミックが形成されたものであって良い。

セラミックベース１１０は、内部電極を具備しても具備しなくても良く、内部電極を具備する場合、内部電極は外部電極１２０、１３０に電気的に連結される。セラミックベース１１０の内部に図示されない内部電極を具備する場合、精密な電気的特性を有することが容易であり、また電気的容量の調整が容易である。
外部電極１２０、１３０は、リードワイヤ２００、２１０がソルダー２３０により固着される部分で、外部との電気通路の役割をする。外部電極１２０、１３０の形成技術は通常の技術、たとえば、セラミックベース１１０両側面に金属ペーストでディップした後、その上にニッケルと錫等をめっきして形成することができる。
＜円形断面を有する金属リードワイヤ２００、２１０＞
円形断面を有する金属リードワイヤ２００、２１０は、セラミックベース１１０の電気的特性を外部電極１２０、１３０とソルダー２３０を介して必要な部分に伝達する役割をする。

材料としては、機械的強度及び電気伝導性を考慮して、銅や銅合金、鉄や鉄合金またはニッケルやニッケル合金からなる金属ワイヤのうち何れか一つを使用することができる。また、リードワイヤ２００、２１０として絶縁保護膜が形成された絶縁ワイヤを使用する場合、ソルダリングされる部分とプリント回路基板にソルダーにより半田付けされる部分の絶縁保護膜は、熱または機械的力により除去された上で使用される。この場合、絶縁ワイヤは絶縁エナメルワイヤであっても良い。

リードワイヤ２００、２１０として、外部電極１２０、１３０との接着強度が高いように、そしてリールテープ方式等の自動化を円滑にするように、円形断面のリードワイヤを使用する。さらに、円形断面の金属リードワイヤを使用する場合、製造工程時連続作業の途中にリードワイヤ２００、２１０の歪み現象などが生じることなく、作業性が向上し、また円形に形成されたプリント回路基板の穴への挿入及び半田付けが容易である。

しかし、製造工程中必要に応じて円形断面の金属リードワイヤの一部を異なる形状の断面を有するように製造してもよい。例えば、外部電極１２０、１３０と接着する部分を除いて絶縁フィルム内に存在する部分を、上下方向に対向して打抜して平たくすることにより、四角形断面を有し厚さを薄くすることができる。したがって、本発明は、円形断面の金属リードワイヤ２００、２１０を連続的に使用して製造する全ての場合を含む。

図４を参照すると、断面が円形の場合、リードワイヤ２００、２１０と外部電極１２０、１３０との間で、接触部分を中心に大きい体積の空間が形成され、ここに電気伝導性接着手段、たとえばソルダー２３０が充填されることで、リードワイヤ２００、２１０と外部電極１２０、１３０との間の接着力、すなわちソルダリング強度が増加する。
また、図４に示すように、セラミックベース１１０の厚さ以上の直径を有する円形断面の金属リードワイヤ２００、２１０を使用することで、外部から垂直に圧力や衝撃が与えられる場合、外部からの圧力と衝撃がリードワイヤ２００、２１０に分散されるので、機械的強度が弱いセラミックベース１１０を外部の荷重、衝撃及び摩擦から保護できる利点がある。

また、水平に加えられる圧力や衝撃からもセラミックベース１１０が保護される利点がある。
また、セラミックベース１１０とリードワイヤ２００、２１０上に滑らかな絶縁フィルム３００、３１０が形成され、構造物間の狭い間隙への挿入が容易である。
また、上記のように、セラミックベース１１０の寸法が大きい長さ方向に、外部電極１２０、１３０にリードワイヤ２００、２１０がソルダリングされるので、接触面積が増加し、信頼性のあるソルダリングが可能で、ソルダリング強度が高い。

また、円形断面を有する金属リードワイヤ２００、２１０は、プレスまたはエッチングされた矩形断面のリードフレームより安価で、自動化に好都合であるので、経済的なセラミックチップアセンブリ５００を提供する。
また、円形断面を有する金属リードワイヤ２００、２１０は、プリント回路基板の円形穴、例えば、ビアホールへの挿入及び半田付けが容易で、一定の厚さを有するため、半田付け後、完全に撓む前には弾性により元に戻る傾向が少なくて、一定の部位に容易に固着され、また繰り返して与えられる力により切断されにくいという利点がある。

セラミックチップアセンブリ５００の製造の際、円形断面を有する金属リードワイヤ２００、２１０は、キャリアテープとともにリール状態で連続供給されながら、図５に示すように、キャリアテープを用いる連続するフォーミング（Ｆｏｒｍｉｎｇ）工程によりリードワイヤ２００、２１０を物理的にフォーミングさせて、セラミックチップ１００の外部電極１２０、１３０と接触させた後、溶融されたソルダー容器に含浸させて、ソルダー２３０によりリードワイヤ２００、２１０と外部電極１２０、１３０がソルダリングされた後、リードワイヤのフォーミングされた部分２５０の両端をプレスにより自動的に切断する。これにより、図５に示すように、リードワイヤ２００、２１０の切断された端部は、セラミックベース１１０よりも突出する。このような構成によると、リードワイヤ２００、２１０の突出部分により、リードワイヤ２００、２１０の突出部分を前方にしてセラミックチップアセンブリを狭い間隙に押し込むとき、セラミックチップ１００を保護することができる。

このように、ソルダーによるソルダリング前に、リードワイヤ２００、２１０と外部電極１２０、１３０の機械的結合が、リードワイヤのフォーミングされた部分２５０の加圧力によって行われる。このようにリードワイヤ２００、２１０は、連続供給される一種類のリードワイヤからなり、その厚さと材料は同一である。
図示していないが、キャリアテープはセラミックチップアセンブリ５００を連続形成するために供給されるものであって、特に、リードワイヤ２００、２１０のフォーミングされた両端を切断するときに必要であり、好ましくは、紙または合成樹脂フィルムからなる。

好ましくは、金属リードワイヤ２００、２１０の直径は０．２ｍｍ乃至０．６ｍｍである。
＜電気伝導性接着手段２３０＞
電気伝導性接着手段２３０は、セラミックベース１１０の外部電極１２０、１３０とリードワイヤ２００、２１０とを接合すると共に電気的にも連結する。セラミックチップアセンブリ５００を低い温度、例えば２００℃未満で使用する場合、好ましく、電気伝導性接着手段２３０は安価で使用が便利な通常のソルダーであっても良い。

作業方法は、ソルダーが溶融されているソルダー容器にセラミックチップ１００が挿入されたリードワイヤ２００、２１０を連続して入れると、外部電極１２０、１３０とリードワイヤ２００、２１０とは、ソルダー２３０により自動的にソルダリングされる。
セラミックチップアセンブリ５００を、２００℃を超える高い温度で使用する場合、好ましくは、電気伝導性接着手段２３０は、熱硬化性の電気伝導性高温エポキシ接着剤またはスポット溶接（ｓｐｏｔ ｗｅｌｄｉｎｇ）等を適用することができる。この場合、使用温度が高い場所でも、電気伝導性接着手段２３０は、信頼性の高い電気的及び力学的な接着を提供する。

前記電気伝導性接着手段２３０は、通常の接着技術と材料を用いる。
＜絶縁フィルム３００、３１０＞
絶縁フィルム３００、３１０は、ホットメルト（Ｈｏｔ ｍｅｌｔ）接着剤または熱硬化性接着剤等の絶縁接着剤３２０が一面にコーティングされた絶縁フィルムテープ２枚を、熱と圧力により互いに付着させて構成する。ホットメルト接着剤を使用すると、熱により再び溶融されるので、セラミックチップアセンブリを高温で使用する場合、熱により接着力が低下してセラミックベースの保護が困難であるという短所がある。

好ましくは、ホットメルト接着剤は、ＥＶＡ、ポリウレタンまたはポリエステル接着剤である。
熱硬化性接着剤を使用する場合、熱により溶融されないので、高い温度でも使用が可能である。特に、熱硬化性シリコンゴム接着剤を使用する場合、柔軟性及び弾性を有し、また防水機能が優れる。

好ましくは、熱硬化性接着剤は、エポキシまたはシリコンゴム接着剤である。
熱硬化性接着剤を使用する場合、セラミックチップアセンブリ５００製造過程中、絶縁フィルム３００、３１０上に液状の熱硬化性接着剤をキャスティングまたはコーティングしながら硬化させて使用する。
このとき、セラミックベース１１０が位置する部分は、絶縁フィルム３００、３１０と絶縁接着剤３２０で完全に密封し、リードワイヤ２００、２１０の他方の端部は露出させる。このような構造により、絶縁フィルム３００、３１０は、セラミックチップ１００とソルダリング部分を外部から保護し、リードワイヤ２００、２１０の一定部分に絶縁を提供する。

通常、絶縁フィルム３００、３１０は、薄くて均一な膜厚を有するので、信頼性のある絶縁及び作業性を、経済的に提供する。
さらに、セラミックチップアセンブリ５００が間隙の狭い構造物の間に挿入されて使用されるとき、絶縁フィルム３００、３１０の表面が滑らかで外部の摩擦を低減することができ、外部圧力の集中を避けることができる。

好ましくは、絶縁フィルム３００、３１０の材料としては、テフロン（登録商標）、ポリエステルまたはポリイミド等の耐熱フィルムを使用でき、厚さは０．０１ｍｍ乃至０．０８ｍｍであっても良い。
好ましくは、絶縁フィルム３００、３１０と絶縁接着剤３２０は、絶縁フィルム３００、３１０が形成されないリードワイヤ２００、２１０両端とＰＣＢの間で行われる短時間のソルダリング条件を満たす耐熱条件を有する。

前記実施形態では、絶縁フィルム３００、３１０を適用することを例に挙げて説明したが、絶縁フィルムの代わりに絶縁コーティング接着剤を使用した絶縁コーティング層も使用可能である。図６は、本発明の他の実施形態によるセラミックチップアセンブリ６００を示す。
具体的に、金属リードワイヤの端部を除いたセラミックチップ、ソルダー及びリードワイヤ上に、エポキシやシリコンゴム等の熱硬化性絶縁コーティング接着剤で薄く絶縁コーティングして、絶縁コーティング層４００を形成できる。このために、例えば、液状のシリコンゴムにディップする工程またはエポキシパウダーでコーティングする工程を通じて、絶縁エポキシや絶縁シリコンゴムをコーティングした後、熱により硬化させて絶縁コーティング層４００を形成する。

好ましくは、絶縁コーティング層４００は、熱硬化性エポキシ樹脂、シリコンゴムまたはガラスのうち何れか一つからなる。
このような構造によると、絶縁フィルムを適用する場合と比べて全体的な大きさを低減することができ、高価の絶縁フィルムを使用しないので、製造原価が減少する利点がある。

また、このような構造によると、非常に小さい寸法のセラミックチップアセンブリ６００を製造でき、特に、セラミックチップアセンブリ６００の幅と厚さは非常に小さい。
また、絶縁コーティング層４００は、硬化性樹脂からなるので、熱により再び溶融されることが防止されて、高い信頼性を有し、また高い温度での使用が容易である。
また、二つのリードワイヤ２００、２１０の間に形成された絶縁コーティング層４００は、リードワイヤ２００、２１０の両端を力で広げるとき、この力がソルダリングされた部分まで伝達されないようにして、リードワイヤ２００、２１０と外部電極１２０、１３０の連結を保護する。

一方、より信頼性の高い絶縁密封のために、そして外部の荷重、衝撃及び摩擦からセラミックチップ１００を保護するために、金属リードワイヤの端部を除いたセラミックチップ１００、ソルダー及びリードワイヤ上に、エポキシやシリコンゴム等の熱硬化性絶縁コーティング接着剤で薄く絶縁コーティングして、絶縁コーティング層４００を形成した後、その上にまた絶縁フィルム３００、３１０を適用することができる。

この場合、絶縁コーティング４００と絶縁フィルム３００、３１０により、さらに信頼性の高い絶縁密封が提供され、また外部の荷重、衝撃及び摩擦からセラミックチップ１００及びソルダリングされた部分が保護される。
以上、本発明の実施形態を中心に説明したが、当業者の水準で様々な変更と変形が可能である。たとえば、絶縁フィルム内でリードワイヤを任意に曲げることができる。したがって、本発明の権利範囲は、上記の実施形態に限定されることなく、添付の特許請求の範囲により判断されるべきである。

円形の金属リードワイヤとセラミックチップ部品が半田付け方法によりソルダリングされた従来のセラミックチップアセンブリを示す。 本発明に適用されるセラミックチップの一例を示す。 本発明の一実施形態によるセラミックチップアセンブリを示す。 図３の４−４線断面図である。 図３の平面図である。 本発明の他の実施形態によるセラミックチップアセンブリを示す。

１００ セラミックチップ
１１０ セラミックベース
１２０、１３０ 外部電極
２００、２１０ 金属リードワイヤ
２３０ ソルダー
３００、３１０ 絶縁フィルム
３２０ 絶縁接着剤
５００ セラミックチップアセンブリ

Claims (17)

1. 半導体の電気的特性を有するセラミックベースと、
   前記セラミックベースの対向する両側面に各々形成された外部電極と、
   一端が前記外部電極各々に電気伝導性接着手段により接着されると共に電気的に連結され、前記セラミックベースの側面の厚さ以上の外径を有する、円形断面の金属リードワイヤと、
   前記金属リードワイヤの他端が外部に露出するように、前記セラミックベース、外部電極、電気伝導性接着手段及び金属リードワイヤを密封する絶縁保護材料と、を含み、
   前記絶縁保護材料は、絶縁接着剤を介在させて相互接着される一対の絶縁フィルムまたは絶縁コーティング層を含むことを特徴とするセラミックチップアセンブリ。
2. 前記セラミックベースの厚さは、０．２ｍｍ乃至０．６ｍｍであり、前記セラミックベースの長さは、厚さと幅よりも大きい寸法を有し、前記リードワイヤは、前記セラミックベースの長さ方向に延長されるように前記外部電極に連結されることを特徴とする請求項１に記載のセラミックチップアセンブリ。
3. 前記セラミックベースの内部には、前記外部電極と電気的に連結される内部電極が形成されることを特徴とする請求項１に記載のセラミックチップアセンブリ。
4. 前記セラミックベースは、半導体の電気的特性を有するサーミスタ、磁性体または圧電体のうち何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載のセラミックチップアセンブリ。
5. 前記セラミックベースの厚さの中間位置からの延長線上に前記リードワイヤの断面中心が位置し、上下方向に同一形状を有することを特徴とする請求項１に記載のセラミックチップアセンブリ。
6. 前記セラミックベースは、絶縁アルミナ基板上に薄い厚さで形成されることを特徴とする請求項１に記載のセラミックチップアセンブリ。
7. 前記絶縁接着剤は、熱可塑性ホットメルトまたは硬化性接着剤のうち何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載のセラミックチップアセンブリ。
8. 前記電気伝導性接着手段による接着は、ソルダークリームによるソルダリング、硬化性及び電気伝導性を有するポリマー接着剤による接着またはスポット溶接のうち何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載のセラミックチップアセンブリ。
9. 前記絶縁フィルムは、厚さが０．０１５ｍｍ乃至０．０７ｍｍのＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＩまたはフッ素樹脂フィルムのうち何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載のセラミックチップアセンブリ。
10. 前記絶縁コーティング層は、硬化性ポリマー樹脂またはガラスのうち何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載のセラミックチップアセンブリ。
11. 前記リードワイヤの一端は、前記セラミックベースよりも突出することを特徴とする請求項１に記載のセラミックチップアセンブリ。
12. 前記リードワイヤは、前記外部電極に連結される部分を除いて、絶縁被覆されたリードワイヤであることを特徴とする請求項１に記載のセラミックチップアセンブリ。
13. 前記円形断面の金属リードワイヤの一部は、異なる形状の断面を有することを特徴とする請求項１に記載のセラミックチップアセンブリ。
14. 前記一部は、前記外部電極と接着する部分を除いて前記絶縁フィルム内に存在する部分を、上下方向に対向して打抜して平たくすることにより形成したことを特徴とする請求項１３に記載のセラミックチップアセンブリ。
15. 半導体の電気的特性を有するセラミックベースと、
    前記セラミックベースの対向する両側面に各々形成された外部電極と、
    一端が前記外部電極各々に電気伝導性接着手段により接着されると共に電気的に連結され、前記セラミックベースの側面の厚さ以上の外径を有する、円形断面の金属リードワイヤと、
    前記金属リードワイヤの他端が外部に露出するように、前記セラミックベース、外部電極、電気伝導性接着手段及び金属リードワイヤを密封して接着する絶縁コーティング層と、
    絶縁接着剤を介在させて相互接着され、前記絶縁コーティング層を包む一対の絶縁フィルムと、を含むことを特徴とするセラミックチップアセンブリ。
16. 対向する両側面に外部電極が形成され、半導体の電気的特性を有するセラミックベースを用意して、連続供給するステップと、
    リール（Ｒｅｅｌ）形態に連続供給される円形断面の金属リードワイヤをキャリアテープを用いて曲線にフォーミングして、前記金属リードワイヤの間で前記セラミックベースの外部電極と接触するように維持するステップと、
    前記金属リードワイヤと接触維持された前記セラミックベースの外部電極を電気伝導性接着手段で接着するステップと、
    前記電気伝導性接着手段により外部電極とリードワイヤが接着されると共に電気的に連結された後、前記金属リードワイヤの曲線にフォーミングした部分を切断して、前記金属リードワイヤを分離するステップと、
    前記金属リードワイヤの他端が外部に露出するように、前記セラミックベース、外部電極、電気伝導性接着手段及び金属リードワイヤを、絶縁接着剤が塗布された一対の絶縁フィルムを使用して熱と圧力により密封するステップと、を含むことを特徴とするセラミックチップアセンブリの製造方法。
17. 対向する両側面に外部電極が形成され、半導体の電気的特性を有するセラミックベースを用意して、連続供給するステップと、
    リール（Ｒｅｅｌ）形態に連続供給される円形断面の金属リードワイヤを、キャリアテープを用いて曲線にフォーミングして、前記金属リードワイヤの間で前記セラミックベースの外部電極と接触するように維持するステップと、
    前記金属リードワイヤと接触維持された前記セラミックベースの外部電極を電気伝導性接着手段で接着するステップと、
    前記電気伝導性接着手段により外部電極とリードワイヤが接着されると共に電気的に連結された後、前記金属リードワイヤの曲線にフォーミングした部分を切断して、前記金属リードワイヤを機構的及び電気的に分離するステップと、
    前記金属リードワイヤの他端が外部に露出するように、前記セラミックベース、外部電極、電気伝導性接着手段及び金属リードワイヤを液状の絶縁コーティング接着剤にディップして密封するステップと、
    前記絶縁コーティング接着剤を硬化して、固状の絶縁コーティング層に形成するステップと、を含むことを特徴とするセラミックチップアセンブリの製造方法。

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