FR2529428A1 - Encapsulating and providing connections for electronic components - esp. solid electrolyte capacitors with aluminium anodes, where capacitors can be soldered onto flat boards - Google Patents

Abstract

The component has an electrode at each end, and is placed in a box with open ends. One end(a) is closed by a conducting resin making contact with one electrode(a1). The box is next filled with an insulating resin; and the other end(b) is closed by a conducting resin making contact with the second electrode(b1). Each end surface(a,b) is next coated with a diffusion barrier, pref. by immersion in a conducting lacquer of low viscosity and then electroplating with a metal, which is next tinned. The box is pref. flat, so its ends (a,b) can be directly soldered to conductor paths on a flat board. The box can be soldered onto a printed circuit board or substrate without needing connector wires.

Description

La présente invention concerne un procédé d'enrobage et de prise de connexion pour composant électronique, ainsi que le composant enrobé obtenu par la mise en oeuvre de ce procédé. The present invention relates to a coating process and connection connection for an electronic component, as well as the coated component obtained by the implementation of this process.

L'invention sera décrite plus particulièrement à propos de l'enrobage des condensateurs à électrolyte solide à anode d'aluminium, mais on comprendra que cette application n'est pas limitative, et que le procédé peut être mis en oeuvre pour l'enrobage d'un composant quelconque bipolaire dont les électrodes sont situées a des extrémités opposées du corps du composant. The invention will be described more particularly with regard to the coating of capacitors with solid electrolyte having an aluminum anode, but it will be understood that this application is not limiting, and that the method can be implemented for the coating of any bipolar component whose electrodes are located at opposite ends of the component body.

Un des buts de l'invention est de réaliser un composant enrobé qui puisse être soudé directement sur un substrat. Dans cette technique, en elle-meme connue, un composant dont les faces latérales sont conductrices est posé ou collé sur le substrat, celui-ci comportant a sa surface des motifs conducteurs. La liaison électrique substrat-composant est réalisée par des simples points de soudure entre les motifs du substrat et les faces latérales conductrices du composant. Cette technique permet une simplification des opérations d'assemblage, et, en évitant le recours à des fils ou pattes de connexion, rend les composants employés plus fiables. One of the aims of the invention is to produce a coated component which can be welded directly to a substrate. In this technique, in itself known, a component whose lateral faces are conductive is placed or bonded to the substrate, the latter comprising on its surface conductive patterns. The electrical connection between the substrate and the component is made by simple solder points between the patterns of the substrate and the conductive side faces of the component. This technique simplifies assembly operations, and, by avoiding the use of wires or connection lugs, makes the components employed more reliable.

Certains composants se prêtent particulièrement bien à cette suppression des fils de connexion : il en est ainsi, par exemple, des condensateurs céramiques multicouches, pour lesquels il est aisé de réaliser une métallisation des faces latérales d'un empilement parallé lépipèdique.  Certain components lend themselves particularly well to this elimination of connection wires: this is the case, for example, with multilayer ceramic capacitors, for which it is easy to metallize the lateral faces of a parallel lepipedic stack.

Au contraire, dans le cas des condensateurs tels que les condensateurs à électrolyte solide a anode d'aluminium, l'absence de forme géométrique définie du condensateur et la dissymétrie des deux électrodes ne permettent pas une métallisation directe. On the contrary, in the case of capacitors such as capacitors with solid electrolyte with aluminum anode, the absence of a defined geometric shape of the capacitor and the asymmetry of the two electrodes do not allow direct metallization.

Llinvention propose donc un procédé de prise de connexion sur l'une et l'autre électrode d'un tel composant, qui permette un soudage direct sur le substrat, sans fil de connexion. The invention therefore proposes a method of connection connection on one and the other electrode of such a component, which allows direct welding on the substrate, without connection wire.

Un autre but de l'invention est de permettre, en même temps, l'enrobage de ce composant dans un boîtier de forme géométrique définie (par exemple parallélépipèdigue), de dimensions normalisées, qui se prête aisément a une manipulation automatisée. Another object of the invention is to allow, at the same time, the coating of this component in a housing of defined geometric shape (for example parallelepiped), of standardized dimensions, which lends itself easily to automated handling.

A cette fin, selon llinvention, on introduit le composant dans un boîtier creux isolant ouvert a ses deux extrémités, de manière que chacune des électrodes du composant soit disposée au voisinage d'une extrémité ouverte du bolier ; on obture l'une de ses extrémités par une résine conductrice venant en contact avec la première électrode du composant ; on remplit le bottier par une résine isolante ; on obture l'autre extrémité par une résine conductrice venant en contact avec la seconde électrode du composant ; enfin, on crée une barrière de diffusion conductrice a la surface de chacune des extrémitéS obturées du tube. To this end, according to the invention, the component is introduced into a hollow insulating housing open at its two ends, so that each of the electrodes of the component is disposed in the vicinity of an open end of the bolier; one of its ends is closed with a conductive resin coming into contact with the first electrode of the component; the casing is filled with an insulating resin; the other end is closed with a conductive resin coming into contact with the second electrode of the component; finally, a conductive diffusion barrier is created on the surface of each of the closed ends of the tube.

De préférence, cette barrière de diffusion est obtenue par trempage de l'une et l'autre extrémité dans une laque conductrice de basse viscosité, puis par dépôt électrolytique d'un métal, ce dernier étant ensuite de préférence étame. Preferably, this diffusion barrier is obtained by dipping one and the other end in a conductive lacquer of low viscosity, then by electrolytic deposition of a metal, the latter then preferably being tinned.

Avantageusement, le boitier est un bottier plat susceptible d'être fixé sur un substrat plat, de manière a pouvoir souder directement sur celui-ci les extrémités du boîtier obturées par la résine conductrice. Ce bottier peut en outre comporter, sur la face tournée vers le substrat, au moins deux surépaisseurs ou l'pieds de lavage" par lesqu;es le bottier repose sur le substrat, en permettant le lavage de la zone de celui-ci située sous le boîtier. Advantageously, the case is a flat case capable of being fixed on a flat substrate, so as to be able to solder directly thereon the ends of the case closed by the conductive resin. This shoemaker can also comprise, on the side facing the substrate, at least two extra thicknesses or the washing feet "by which the es shoemaker rests on the substrate, allowing the washing of the area thereof beneath The box.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront a la lecture de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention. Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description below of an example of implementation of the method of the invention.

Dans cet exemple, on décrira l'enrobage d'un condensateur a électrolyte sec a anode d'aluminium, réalisé par un procédé connu, tel par exemple celui décrit dans le brevet n0 79 19977, au nom de la demanderesse. En outre, bien qu'on décrira l'enrobage d'un condensateur unique, on comprendra que le procédé s'applique de façon identique à l'enrobage d'un empilage de condensateurs identiques, cet empilage pouvant être considéré, en ce qui concerne l'enrobage, comme un condensateur unique de dimensions plus importantes. In this example, the coating of a dry electrolyte capacitor with aluminum anode, described by a known method, such as that described in patent No. 79 19977, in the name of the applicant, will be described. In addition, although the coating of a single capacitor will be described, it will be understood that the method applies in an identical manner to the coating of a stack of identical capacitors, this stacking being able to be considered, as regards the coating, as a single capacitor of larger dimensions.

Sur les dessins annexés
la la figure 1 représente une série de condensateurs venant de fabrication, et la mise en place de l'un d'entre eux dans son boîtier,
les figures 2a à 2f illustrent les différentes étapes du procédé de l'invention,
la figure 3 est une vue en plan, à plus grande échelle, du composant enrobé achevé,
la figure 4 est une coupe verticale de ce même composant soudé sur son substrat.In the accompanying drawings
FIG. 1 represents a series of capacitors from manufacturing, and the positioning of one of them in its housing,
FIGS. 2a to 2f illustrate the different stages of the method of the invention,
FIG. 3 is a plan view, on a larger scale, of the finished coated component,
Figure 4 is a vertical section of the same component welded to its substrate.

La figure 1 représente les condensateurs élémentaires tels qu'ils sortent de fabrication, par exemple selon le procédé décrit dans le brevet précité chaque condensateur élémentaire 10 a été estampe dans une bande d'aluminium dont une partie 11 reste commune, de manière a former un drapeau constituant l'armature d'anode. La hampe 12 de ce drapeau servira à la prise de connexion ; le corps du condensateur est recouvert d'une première couche d'oxyde d'aluminium, puis d'une seconde couche d'un oxyde semi-conducteur, tel que le bioxyde de manganèse. Cette couche est ensuite recouverte d'une couche conductrice de graphite 13, elle-même métallisée à son extrémité 14, par exemple par argenture. C'est à cet endroit que sera prise la connexion cathodique. FIG. 1 represents the elementary capacitors as they come out of manufacture, for example according to the method described in the aforementioned patent each elementary capacitor 10 has been stamped in an aluminum strip of which a part 11 remains common, so as to form a flag constituting the anode frame. The flagpole 12 of this flag will be used for the connection socket; the body of the capacitor is covered with a first layer of aluminum oxide, then with a second layer of a semiconductor oxide, such as manganese dioxide. This layer is then covered with a conductive layer of graphite 13, itself metallized at its end 14, for example by silver plating. This is where the cathodic connection will be taken.

Pour augmenter la surface de contact de l'anode d'aluminium, mauvaise conductrice en raison de la couche naturelle d'alumine qui s'y forme, on soude sur celle-ci un fil ou ruban 15, par exemple de cuivre argenté. Les condensateurs individuels sont ensuite séparés, d'abord par division du fil de cuivre anodique, et ensuite par sectionnement de la hampe 12 au niveau de ce fil. Le cas échéant, plusieurs condensateurs élémentaires sont empilés, comme il est décrit par exemple dans le brevet précité. To increase the contact surface of the aluminum anode, which is a poor conductor due to the natural layer of alumina which forms there, a wire or ribbon 15, for example of silver copper, is welded onto it. The individual capacitors are then separated, first by dividing the anode copper wire, and then by cutting the shaft 12 at this wire. If necessary, several elementary capacitors are stacked, as described for example in the aforementioned patent.

Le condensateur élémentaire (ou l'empilement de condensateurs élémentaires) est alors introduit dans le boîtier 20 en vue de son enrobage dans celui-ci. The elementary capacitor (or the stack of elementary capacitors) is then introduced into the housing 20 for its coating therein.

Ce boîtier est creux et ouvert à ses deux extrémités 21, 22 ; il est réalisé en une matière isolante telle que par exemple une résine époxy, un verre silicone ou une matière thermoplastique, le matériau composant le boîtier devant seulement avoir une tenue thermique suffisante-pour subir sans dommage les différentes étapes du procédé d'enrobage (notamment le séchage) ainsi que les opérations de soudage du composant. This housing is hollow and open at its two ends 21, 22; it is made of an insulating material such as, for example, an epoxy resin, a silicone glass or a thermoplastic material, the material making up the housing only needs to have sufficient thermal resistance - to undergo without damage the various stages of the coating process (in particular drying) as well as the component welding operations.

Le condensateur étant introduit dans le boîtier de manière que chacune des électrodes anodique 12 et cathodique 14 se trouve au voisinage d'une des extrémités du boîtier, on obture l'une de ces extrémités, par exemple l'extrémité 21 qui est au voisinage de la métallisation cathodique 14, par une résine conductrice 31 venant en contact avec la métallisation. Cette obturation a à la fois pour rôle de maintenir le condensateur à l'intérieur du boîtier et de réaliser une prise de connexion sur l'une des électrodes de celui-ci. The capacitor being introduced into the housing so that each of the anode 12 and cathode 14 electrodes is located in the vicinity of one of the ends of the housing, one of these ends is closed, for example the end 21 which is in the vicinity of cathodic metallization 14, by a conductive resin 31 coming into contact with the metallization. The purpose of this closure is both to maintain the capacitor inside the housing and to provide a connection socket on one of the electrodes thereof.

La résine conductrice est une résine de viscosité élevée chargée de particules métalliques ou conductrices, telle qu'une résine du type EPOTEK H 20 E. The conductive resin is a high viscosity resin charged with metallic or conductive particles, such as a resin of the EPOTEK H 20 E type.

Après séchage, le boîtier est rempli (figure 2b) d'une résine isolante 40 ; le remplissage laisse cependant émerger le fil d'anode 15. La résine utilisée est une résine à faible taux de contrainte, telle qu'une résine polyuréthane ou époxy souple, afin de ne pas déformer le condensateur au cours du séchage, ou lors d'importantes variations de température
Après séchage, le boîtier est retourné et la seconde extrémité 22 est obturée par une résine conductrice 32 venant en contact avec le fil d'anode 15. Cette résine est du même type que celle utilisée pour l'obturation de la première extrémité 21.After drying, the housing is filled (FIG. 2b) with an insulating resin 40; the filling however leaves the anode wire 15 emerging. The resin used is a resin with low stress rate, such as a flexible polyurethane or epoxy resin, so as not to deform the capacitor during drying, or during large temperature variations
After drying, the housing is turned over and the second end 22 is closed off with a conductive resin 32 coming into contact with the anode wire 15. This resin is of the same type as that used for closing the first end 21.

Enfin, après séchage, l'une et l'autre extrémité 22 (figure 2d) et 21 (figure 2e) sont trempées dans une laque conductrice de faible viscosité pour réaliser a chaque extrémité une mince surface conductrice 51, 52 permettant le dépôt électrolytique d'un métal (figure 2f) tel que le nickel.Finally, after drying, both ends 22 (FIG. 2d) and 21 (FIG. 2e) are soaked in a conductive lacquer of low viscosity to produce at each end a thin conductive surface 51, 52 allowing the electrolytic deposition of 'a metal (Figure 2f) such as nickel.

De préférence, ce dépôt électrolytique de nickel est ensuite étamé. Preferably, this electrolytic deposit of nickel is then tinned.

Avantageusement, le trempage dans la laque conductrice est effectué a des hauteurs différentes pour l'une et l'autre extrémité, de manière a constituer un repérage des polarités des électrodes du condensateur l'électrode positive peut ainsi être repérée(figures 3 et 4) par une longueur a, plus grande que la longueur b de l'électrode opposée, du retour de la couche métallique déposée. Advantageously, the soaking in the conductive lacquer is carried out at different heights for one and the other end, so as to constitute a marking of the polarities of the electrodes of the capacitor the positive electrode can thus be identified (Figures 3 and 4) by a length a, greater than the length b of the opposite electrode, of the return of the deposited metal layer.

Ces figures 3 et 4 montrent de façon plus précise les dimensions et la forme du bottier dans lequel est enrobé le condensateur. Celui-ci est de préférence de forme parallélépipèdique, avec des dimensions L, 1, h normalisées. Cette forme permet de le fixer sur un substrat plat 70 (figure 4). Les extrémités métallisées 61 et 62 du boitier sont alors directement reliées à des motifs conducteurs 71, 72 du substrat au moyen de deux points de soudure 81, 82. These Figures 3 and 4 show more precisely the dimensions and the shape of the case in which the capacitor is coated. This is preferably of parallelepipedal shape, with standardized dimensions L, 1, h. This shape allows it to be fixed on a flat substrate 70 (Figure 4). The metallized ends 61 and 62 of the case are then directly connected to conductive patterns 71, 72 of the substrate by means of two solder points 81, 82.

Avantageusement, le boitier comporte, sur la face tournée vers le substrat 70, au moins deux surépaisseurs 23, 24 par lesquelles le boitier repose sur son substrat. Advantageously, the housing comprises, on the face facing the substrate 70, at least two extra thicknesses 23, 24 by which the housing rests on its substrate.

Ces surépaisseurs ou pieds de lavage" permettent de ménager un espace 90 entre le substrat et le boîtier, de manière à pouvoir procéder à -un lavage de cette zone.These extra thicknesses or washing feet "make it possible to provide a space 90 between the substrate and the housing, so that this zone can be washed.

A cette fin, les surépaisseurs sont disposées le long des extrémités obturées du boîtier, pour que la présence des points de soudure 81, 82 n'empêche pas le lavage du substrat.To this end, the extra thicknesses are arranged along the closed ends of the housing, so that the presence of the solder points 81, 82 does not prevent the washing of the substrate.

La hauteur e de ces surépaisseurs est de préférence inférieure au diamètre moyen des fils de connexion utilisés pour le câblage du substrat : de cette façon, on évite toute introduction intempestive d'un tel fil sous le boîtier. The height e of these extra thicknesses is preferably less than the average diameter of the connection wires used for the wiring of the substrate: in this way, any untimely introduction of such a wire under the housing is avoided.

Les surépaisseurs 23, 24 ne sont nécessaires que sur la face du boîtier tournée vers le substrat. The extra thicknesses 23, 24 are only necessary on the face of the housing facing the substrate.

Toutefois, il peut être intéressant d'en prévoir également 23', 24' sur l'autre face du boîtier, de manière à rendre celui-ci parfaitement symétrique et à éviter un problème de positionnement avec retournement éventuel au moment de la mise en place sur le substrat.However, it may be advantageous to also provide 23 ′, 24 ′ on the other face of the housing, so as to make it perfectly symmetrical and to avoid a positioning problem with possible reversal at the time of installation. on the substrate.

Il a par exemple été réalisé un tel boîtier dont les dimensions sont L = 1 = 7,5 mm ; h = 2,5 mm, et permettant d'enrober des condensateurs a électrolyte sec à anode d'aluminium de capacité allant de 6,8- pF pour 6,3 Volts à 1)1F pour 40 Volts. For example, such a housing has been produced, the dimensions of which are L = 1 = 7.5 mm; h = 2.5 mm, and allowing the coating of dry electrolyte capacitors with aluminum anode with a capacity ranging from 6.8- pF for 6.3 Volts to 1) 1F for 40 Volts.

Les pieds de lavage ont une largeur p comprise entre 0,5 et 1 mm, et une hauteur e de l'ordre de 0,3 mm. The washing feet have a width p of between 0.5 and 1 mm, and a height e of the order of 0.3 mm.

Les longueurs a, b des retours de métallisation sont comprises entre 0,2 et 0,7 mm. The lengths a, b of the metallization returns are between 0.2 and 0.7 mm.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Procédé d'enrobage et de prise de connexion pour composant électronique comportant une électrode à chacune de ses deux extrémités, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes 1. Coating method and connection socket for electronic component comprising an electrode at each of its two ends, characterized in that it comprises the following steps introduction du composant (10) dans un-boîtier (20) creux isolant ouvert à ses deux extrémités (21, 22), de manière que chacune des électrodes du composant soit disposée au voisinage d'une extrémité ouverte du boîtier, introduction of the component (10) into a hollow insulating housing (20) open at its two ends (21, 22), so that each of the electrodes of the component is arranged in the vicinity of an open end of the housing, obturation d'une des extrémités ouvertes (21) du boîtier par une résine conductrice (31) venant en contact avec la première électrode du composant, sealing one of the open ends (21) of the housing with a conductive resin (31) coming into contact with the first electrode of the component, remplissage du boîtier par une résine isolante (40)  filling the housing with an insulating resin (40) obturation de l'autre extrémité ouverte (22) du boîtier par une- résine conductrice (32) venant en contact avec la seconde électrode du composant, closing the other open end (22) of the housing with a conductive resin (32) coming into contact with the second electrode of the component, création d'une barrière de diffusion conductrice à la surface de chacune des extrémités obturées du tube. creation of a conductive diffusion barrier on the surface of each closed end of the tube. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce. que la création de la barrière de diffusion conductrice à la surface des extrémités obturées est obtenue par : 2. Method according to claim 1, characterized in that. that the creation of the conductive diffusion barrier on the surface of the closed ends is obtained by: - trempage de l'une et l'autre extrémité dans une laque conductrice de basse viscosité, - dipping of one and the other end in a conductive lacquer of low viscosity, - dépôt électrolytique d'un métal. - electrolytic deposition of a metal. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le métal déposé électrolytiquement est ensuite étamé. 3. Method according to claim 2, characterized in that the electrolytically deposited metal is then tinned. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le trempage dans la laque conductrice est effectué à des hauteurs (a, b) différentes pour l'une et l'autre extrémité, de manière a constituer un repérage des polarités des électrodes du composant. 4. Method according to one of claims 2 and 3, characterized in that the soaking in the conductive lacquer is carried out at different heights (a, b) for one and the other end, so as to constitute a marking polarities of the component electrodes. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le boîtier est un boîtier plat susceptible d'être fixé sur un substrat (70) plat de manière à pouvoir souder directement sur celui-ci les extrémités du boîtier obturées par la résine conductrice. 5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the housing is a flat housing capable of being fixed on a flat substrate (70) so as to be able to solder directly thereon the ends of the closed housing by the conductive resin. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le boîtier comporte, sur la face tournée vers le substrat, au moins deux surépaisseurs (23, 24) par lesquelles le boîtier repose sur le substrat, et permettant le lavage de la zone de celui-ci située sous le boîtier. 6. Method according to claim 5, characterized in that the housing comprises, on the face facing the substrate, at least two thickeners (23, 24) by which the housing rests on the substrate, and allowing the washing of the area of this one located under the housing. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la hauteur (e) des surépaisseurs est inférieure au diamètre moyen des fils de connexion utilisés pour le câblage du substrat. 7. Method according to claim 6, characterized in that the height (e) of the extra thicknesses is less than the average diameter of the connection wires used for the wiring of the substrate. 8. procédé selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les surépaisseurs sont disposées le long des extrémités obturées du boîtier. 8. Method according to one of claims 6 and 7, characterized in that the extra thicknesses are arranged along the closed ends of the housing. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le composant est un condensateur à électrolyte solide a anode d'aluminium, constitué par empilage d'au moins un condensateur unitaire, la résine conductrice (62) obturant l'une des extrémités du boîtier étant en contact avec la métallisation cathodique (14) des condensateurs unitaires, et la résine conductrice (61) obturant l'autre extrémité du boîtier étant en contact avec une liaison conductrice (15) commune soudée, préalablement à l'enrobage, aux anodes (12) des condensateurs unitaires. 9. Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the component is a solid electrolyte capacitor with aluminum anode, constituted by stacking at least one unitary capacitor, the conductive resin (62) sealing the one of the ends of the housing being in contact with the cathodic metallization (14) of the unit capacitors, and the conductive resin (61) sealing the other end of the housing being in contact with a common conductive connection (15) welded, prior to the coating, at the anodes (12) of the unit capacitors. 10. Composant enrobé obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes.  10. Coated component obtained by implementing the method according to one of the preceding claims.