CN101017802A - 电极、电子元件和基板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电极(10)，所述电极(10)被设置为焊接到电子元件(12)，并且当电子元件(12)被安装在基板(13)上时，焊接到基板(13)。电极(10)包括柱状电极体(11)，所述柱状电极体(11)被焊接到电子元件(12)并且被焊接到基板(13)。所述电极具有作为排气装置的凹槽，当电极体(11)被焊接到电子元件(12)或基板(13)时，所述排气装置排出在电极体(11)的接合面(11a、11b)与电子元件(12)或基板(13)之间的焊锡(14)内产生的空气空隙(15)中的空气(15a)。

Description

电极、电子元件和基板

技术领域

本发明一般涉及电极、电子元件和基板，尤其涉及被施加大电压的柱状电极、使用该电极的电子元件和基板。

背景技术

例如，大电压被施加到电源元件和电源模块。被这样施加了大电压的电子元件包括使用如图8A和图8B中所示的圆柱状头电极(buttelectrode)50或如图9A和图9B中所示的方柱状头电极51。

注意在图8A、8B和图9A、9B中，数字52表示电子元件，53表示基板，54表示焊锡，55表示空气空隙。

在传统头电极50、51中，圆柱状、方柱状等形状的柱状铜棒构件被切断为预定的长度并在切断的状态下使用。也就是说，头电极50、51的与电子元件52和基板53的接合面50a、50b、51a、51b及外周表面50c、51c用这样的方式使用：不对这些表面作任何其他加工。

[专利文献1]JP09-162220A

传统的头电极50、51具有这样的问题：圆盘形的空气空隙55残留在接合面50a、50b、51a、51b与电子元件52或基板53之间的焊锡54内。

包含在焊锡糊中的空气集聚，藉此形成空隙55。

要注意到图7A、7B和图8A、8B仅图示了头电极50、51的一个接合面50b、51b与基板53之间的空气空隙55。空气空隙55也残留在头电极50、51的另一个接合面50a、51a与电子元件52之间的焊锡54内。

因此，如果空气空隙55残留在头电极50、51的接合面50a、50b、51a、51b与电子元件52或基板53之间，则头电极50、51与电子元件52或基板53之间的有效接合面积被减小了。在该情况下，出现这样的问题：头电极50、51与电子元件52或基板53之间的接合强度降低了。

此外，头电极50、51与基板53的接合面50b、51b的面积很大，因此，如果基板53由于某种原因变得弯曲，则在头电极50、51与基板53之间的接合部分产生相当大的弯曲力矩。

因此，如果在头电极50、51与基板53之间的接合部分产生相当大的弯曲力矩，则可能在接合部分出现裂缝。

此外，如上所述，头电极50、51的接合面50a、50b、51a、51b是光滑的。因此，焊锡54对接合面50a、50b、51a、51b的固着效应(anchoreffect)很难出现。

在该情况下，在头电极50、51的接合面50a、50b、51a、51b与焊锡54之间出现界面脱落，导致接合部分抗下落冲击的能力变弱的问题。

此外，头电极50、51的接合面50a、50b、51a、51b是光滑的，因此存在焊锡54被排斥的问题。在该情况下，接合强度被降低了。

考虑到这些问题而设计的本发明的一个目的在于提供能够消除在电极体与电子元件或基板之间的焊锡内产生的空气空隙，从而抑制电极体和电子元件或基板之间的接合强度降低的电极、电子元件和基板。

发明内容

本发明采用了下列装置以解决上述问题。

本发明提供一种电极，所述电极被设置为焊接到电子元件，并且当电子元件被安装到基板上时焊接到基板，所述电极包括被焊接到电子元件并被焊接到基板的柱状电极体以及排气装置，当电极体被焊接到电子元件或基板时，所述排气装置排出在电极体的接合面与电子元件或基板之间的焊锡内产生的空气空隙中的空气。

使用柱状电极的电子元件例如可以是被施加大电压的电子元件，例如电源元件和电源模块。该类型电极的形状可被例示为例如圆柱状和方柱状。

在本发明中，当焊接电极体到电子元件或基板时，排气装置将在电极体的接合面与电子元件或基板之间的焊锡内产生的空气空隙中的空气排出到外部。因此可以抑制电极与电子元件或基板之间的接合强度的降低。

排气装置例如可以是从电极体的接合面上的中心附近一直延伸到电极体的外周表面的凹槽。

在排气装置是凹槽的情况下，在电极体的接合面与电子元件或基板之间产生的空气空隙中的空气从设在电极体的接合面中的凹槽经由设在外周表面中的凹槽被排出到外部。

排气装置例如可以是基本上设在电极体的接合面的中心上并且在电极体的外周表面处开口的凹进部分。

如果空气空隙被形成在接合面的中心一侧，则空气空隙中的空气从凹进部分被排出到外部。

此外，本发明提供一种电子元件，所述电子元件被安装为焊接到基板，并包括被焊接到电子元件的电极，电极包括被焊接到电子元件并被焊接到基板的柱状电极体，柱状电极体包括排气装置，当电极体被焊接到电子元件或基板时，所述排气装置排出在电极体的接合面与电子元件或基板之间的焊锡内产生的空气空隙中的空气。

此外，本发明提供一种基板，所述基板安装有包括被焊接的电极的电子元件，电子元件通过焊接电极而被安装，电极包括柱状电极体以及排气装置，当电极体被焊接到电子元件或基板时，所述排气装置排出在电极体的接合面与电子元件或基板之间的焊锡内产生的空气空隙中的空气。

根据本发明，空气提取装置将在电极体的接合面与电子元件或基板之间产生的空气空隙中的空气排出到外部。因此，抑制电极体与电子元件或基板之间的接合强度的降低是可行的。

附图说明

图1A是示出了本发明第一实施例中的电极、电子元件和基板的视图；

图1B是沿图1A中的线A-A得到的截面视图；

图2是示出了本发明第一实施例中的用作排气装置的凹槽的截面视图；

图3是示出了本发明第一实施例中的排气装置的操作的截面视图；

图4是示出了本发明第一实施例中的用作另一排气装置的圆角的截面视图；

图5是示出了本发明第一实施例中的固着效应的作用的说明性截面视图；

图6是示出了本发明第一实施例中的用作另一固着效应产生装置的粗糙部分的视图；

图7A是示出了本发明第二实施例中的电极、电子元件和基板的视图；

图7B是沿图7A中的线B-B得到的截面视图；

图8A是示出了现有技术中的电极的视图；

图8B是沿图8A中的线X-X得到的截面视图；

图9A是示出了另一现有技术中的电极的视图；以及

图9B是沿图9A中的线Y-Y得到的截面视图。

具体实施方式

将在下文中参考附图详细描述本发明的电极、电子元件和基板。

《第一实施例》

图1A是示出了本发明第一实施例的头电极10、电子元件12和基板13的视图，图1B是示出了头电极10的接合面11b(11a)的视图并且也是沿图1A中的线A-A得到的截面视图。

头电极10被设置为焊接到被施加大电压的电子元件12，例如电源元件或者电源模块。此外，当该电子元件12被安装在基板13上时，头电极10被焊接到基板13。

头电极10具有圆柱状电极体11。该电极体11设有用作排气装置的凹槽20，当电极体11被焊接到电子元件12或基板13时，凹槽20用于将在电极体11的一个接合面11a与电子元件12之间或在电极体11的另一个接合面11b与基板13之间产生的圆盘形空气空隙15内的空气15a排出到外部。

如图1B中所示，凹槽20从电极体11的接合面11a和11b(仅图示了接合面11b)上的中心11d附近一直延伸到电极体11的外周表面11c。此外，以预定的间隔设置多个凹槽20。

如图2中所示，该凹槽20的截面形状呈圆弧形。这是因为如果凹槽20的内部包括尖角部分，则空气15a容易留在尖角部分中。要注意到凹槽20的形状并不局限于圆弧形，而是除了尖角形之外可以任意设定。

此外，凹槽20的大小被设定为使空气空隙15内的空气15a能被顺利地排出到外部的程度。如果凹槽20太小，则空气15a难以流出，因此要将凹槽20设定为合适的大小。

如图4中所示，在电极体11的接合面11a、11b的外周边缘处设置用作排气装置的圆角R。沿着每个接合面11a、11b的整个外周提供圆角R。

此外，电极体11设有用作在焊锡14中产生固着效应的固着效应产生装置的小槽21。在凹槽20和凹槽20之间以预定的间隔设置该小槽21。

注意到公知的是，固着效应意味着粘合剂(bonding agent)和焊锡渗入材料表面中的粗糙部分和间隙并随后凝固。固着效应也被称为粘结效应(anchoring effect)或紧固效应(fastener effect)。该固着效应提高了粘合剂和焊锡的接合效果。

如图2中所示，该小槽21的截面面积比凹槽20的截面面积小得多。此外，与凹槽20延伸的方式相同，小槽21从电极体11的接合面11a和11b上的中心11d附近一直延伸到电极体11的外周表面11c(参看图1)  。

接下来，将说明头电极10的操作。如上所述，在本发明的头电极10中，电极体11的接合面11a、11b及外周表面11c设有多个被定义为排气装置的凹槽20。此外，用作排气装置的圆角R被设置在接合面11a、11b的外周边缘。

当该头电极10被焊接到电子元件12或基板13时，头电极10被放置在上面，而电子元件12或基板13被放置在下面。

此外，当该头电极10被焊接到电子元件12或基板13时，如图3中所示，在电极体11的接合面11a、11b与电子元件12或基板13之间的焊锡14内，包含在焊锡糊中的空气集聚，藉此可能出现空气空隙15。

在焊锡14凝固前，在这些空气空隙15内的空气15a经过设置在电极体11的接合面11a、11b中的多个凹槽20和设置在电极体11的接合面11a、11b上的圆角R，流到设置在外周表面11c中的凹槽20中。空气15a被从外周表面11c的凹槽20中未被焊锡14包围的部分排出到外部。由此消除了空气空隙15。

在本发明中，在焊锡14内产生的空气空隙15可由于用作排气装置的凹槽20和圆角R而被消除，因此可保持头电极10与电子元件12或基板13之间的有效接合面积。

因此可以抑制头电极10与电子元件12或基板13之间的接合强度的降低以及电子元件12与基板13之间的接合强度的降低。

此外，较大的圆角R被设置在接合面11a、11b的外周边缘上，因此可避免应力集中在接合面11a、11b的外周边缘上。

利用这种安排，当基板13变得弯曲时，可抑制在头电极10与电子元件12或基板13之间的接合部分中出现裂缝。

此外，在本发明中，如图5中所示，用作固着效应产生装置的多个小槽21被设置在电极体11的接合面11a、11b和外周表面11c中。焊锡14渗入所述多个小槽21，从而有效地产生固着效应。

因此，抑制在电极体11的接合面11a、11b和外周表面11c与焊锡14之间出现界面脱落是可行的。这还可抑制头电极10与电子元件12或基板13之间的接合部分抗下落冲击的能力变弱。

此外，由于固着效应，可以防止焊锡14被电极体11的接合面11a、11b和外周表面11c排斥。因此可以抑制头电极10与电子元件12或基板13之间的接合强度的降低。

根据本发明，可防止电源元件和电源模块中的头电极10的焊锡接合部分被例如将主板***到机箱中时产生的应力、在产品搬运期间引起的振动、装配过程中产生的应力、由下落引起的冲击及由地震引起的摇动所损坏。

此外，目前的趋势是电源模块被增大尺寸而电极被减小尺寸。于是，电极容易被上述应力和振动影响，然而，本发明可最小化电极被影响的程度。

应该注意到第一实施例描述了提供小槽21作为固着效应产生装置的情况，然而，如图6中所示，多个凹进或凸出的部分22可被设置为固着效应产生装置。此外，固着效应产生装置也可是格状凹槽。

《第二实施例》

接下来，将说明本发明第二实施例中的电极、电子元件和基板。注意到与第一实施例中的电极10、电子元件12和基板13相同的元件用相同的数字和符号标识，并省略它们的详细描述。

图7A是示出了本发明第二实施例中的头电极30、电子元件12和基板13的纵截面视图，并且图7B是沿图7A中的线B-B得到的横截面视图。

该头电极30具有方柱状的电极体31。电极体31朝向基板13的接合面31b设有位于其中心的用作排气装置的凹进部分40。

如图7B中所示，该凹进部分40具有较大的容量。此外，凹进部分40为十字形。然后，凹进部分40的开口40a被基本上设置在电极体31的四个外周表面31c中每个的中心上。开口40a的一部分从焊锡14向外侧突出。

当头电极30的电极体31被焊接到基板13时，在电极体31的接合面31b与基板13之间产生的空气空隙15的空气15a漏到接合面31b的中心部分，在这样的情况下，该空气15a被经由凹进部分40排出到外部。利用这种安排，消除了空气空隙15。

因此，根据头电极30，可以抑制电极体31和焊锡14之间的接合强度的降低。此外，可以抑制使用头电极30的电子元件12和基板13之间的接合强度的降低。此外，凹进部分40的内表面被焊接并由此被增强了抗弯曲和扭转的能力。

注意到除非电极体31的强度降低，否则凹进部分40的形状、深度和宽度可任意设定。

Claims (9)

1.一种电极，所述电极被设置为焊接到电子元件，并且当所述电子元件被安装在基板上时焊接到所述基板，所述电极包括：

柱状电极体，所述柱状电极体被焊接到所述电子元件并且被焊接到所述基板；以及

排气装置，当所述电极体被焊接到所述电子元件或所述基板时，所述排气装置排出在所述电极体的接合面与所述电子元件或所述基板之间的焊锡内产生的空气空隙中的空气。

2.如权利要求1所述的电极，其中所述排气装置是凹槽，所述凹槽从所述电极体的朝向所述电子元件或所述基板的所述接合面上的中心附近一直延伸到所述电极体的外周表面。

3.如权利要求1所述的电极，其中所述排气装置是圆角，所述圆角被设置在所述电极体的朝向所述电子元件或所述基板的所述接合面的每个外周边缘上。

4.如权利要求1所述的电极，其中所述排气装置是凹进部分，所述凹进部分被基本上设置在所述电极体的所述接合面的中心上并开口于所述电极体的外周表面。

5.如权利要求1所述的电极，其中所述电极体被设置有产生所述焊锡的固着效应的固着效应产生装置。

6.如权利要求5所述的电极，其中所述固着效应产生装置是凹槽。

7.如权利要求5所述的电极，其中所述固着效应产生装置是粗糙部分。

8.一种电子元件，所述电子元件被安装为焊接到基板，并包括被焊接到所述电子元件的电极，

其中所述电极包括被焊接到所述电子元件并且被焊接到所述基板的柱状电极体，

其中所述柱状电极体包括排气装置，当所述电极体被焊接到所述电子元件或所述基板时，所述排气装置排出在所述电极体的接合面与所述电子元件或所述基板之间的焊锡内产生的空气空隙中的空气。

9.一种基板，安装有包括被焊接的电极的电子元件，

所述电子元件通过焊接所述电极而被安装，

所述电极包括柱状电极体；以及

排气装置，当所述电极体被焊接到所述电子元件或所述基板时，所述排气装置排出在所述电极体的接合面与所述电子元件或所述基板之间的焊锡内产生的空气空隙中的空气。

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