表面安装器件及附接这种器件的方法技术

一种器件包括基底上的表面安装组件，其中表面安装组件通过一组分立的机械耦合部件并通过结合层来附接。这使得能够单独地优化机械耦合性能和电/热性能。

Surface mounting devices and methods attached to this device

A device includes a surface mount assembly on the substrate, wherein the surface mount assembly is attached through a set of discrete mechanical coupling parts and through a bonding layer. This makes it possible to optimize mechanical coupling and electrical / thermal performance separately.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表面安装器件及附接这种器件的方法
本专利技术涉及表面安装器件。
技术介绍
表面安装器件通过焊料互连或粘合剂材料连接到印刷电路板。这些材料用于电、热（thermal）和机械目的。在管芯附接（die-attach）方法和组件附接（component-attach）方法二者中，使用的材料被选择以满足严格的电和热要求。一旦特定材料满足这些要求，就会优化互连的机械可靠性。对于粘合剂材料和焊料材料二者来说，这种优化是一项具有挑战性的任务。大多数粘合剂材料具有低硬度并且机械柔顺，但是由于其低导热性，仅能承受有限的热负荷。大多数焊料材料具有较高的模量，但在典型的使用温度下工作时，其受害于低周疲劳（lowcyclefatigue）。这表明在互连的电、热和机械设计之间存在权衡。该权衡妨碍了电、热和机械功能的单独优化。
技术实现思路
本专利技术由权利要求限定。根据依照本专利技术的一方面的实例，提供了一种器件，包括：表面安装组件和基底，其中表面安装组件通过一组分立的机械耦合部件并通过结合层附接到基底。机械耦合部件可以将机械连接功能与电连接功能和热连接功能分开，这使单独地优化这些功能成为可能。结合层可以被设计为提供电互连和热互连二者，或它可以特定地针对其热特性而设计。然后可以提供单独的电连接。本专利技术使单独地优化热/电性能和机械寿命成为可能，利用单独材料的特定益处，并且不再需要在功能和可靠性之间权衡。机械耦合部件可以例如包括平面的互连件，诸如棒（或支柱或者斜杠（sprit））、或者棒的布置、或者位于平面内的片状结构。结合层可以包括单个连接区域，或者它可以具有单独隔离的部分。结合层例如可以是导电且导热的粘合剂层。那么它可以执行电功能和热功能二者。结合层可以替代地包括一个或多个焊料连接。可以有附加层，例如焊料连接形成设计为主要用于电连接性能的第一结合层，并且粘合剂层形成设计为主要用于热耦合性能的第二结合层。机械部件例如通过创建静定的固定来优化。这意味着表面安装器件的每个自由度都受到独特的限制。这避免了由于例如热负荷产生的结构上的自应力。机械耦合可以在室温制成。因此，消除了高温处理的缺点（例如超过材料的熔点或高的热应力）。这使其工艺与任何基底、管芯或组件兼容，每个基底、管芯或组件通常有最高处理温度。表面安装组件例如包括在组件基部表面处的至少一个电接触焊盘，所述电接触焊盘通过导电粘合剂层连接到基底上。该基部接触意味着表面安装组件和基底之间的连接需要是导电的（不同于其中所有连接都是由远离器件主体横向延伸的引线形成的表面安装组件的情况）。电接触焊盘例如可以是接地触点。表面安装组件可以替代地包括具有延伸到基部表面的一组至少两个接触端子的分立的组件。例如可以有向下连接到基底的在器件相对端处的接触端子。可替换地，可以在表面安装组件的基部处有接触焊盘阵列。在另一种布置中，表面安装组件包括半导体组件，其中半导体管芯通过导电粘合剂层连接到基底。这用于管芯附接工艺。在这种情况下，表面安装组件的基部可以不是像这样的接触焊盘，但是它可以是半导体层。在一个实例中，结合层可以包括具有嵌入的导电颗粒的粘合剂。然后通过消除对热和/或电连接的强机械耦合的要求，可以避免使用焊料。这相应地意味着可以使用较低温度的工艺。结合层可以替代地包括焊料连接或焊料连接阵列，但是具有宽松的机械要求。因此，本专利技术的机械耦合部件可以用于（部分地）替代额外地使用焊料连接的系统或具有导电粘合剂的系统的机械功能。因此，本专利技术的布置可以与焊料或与导电粘合剂结合。然而，这些连接不再需要被设计为承受机械负荷。一个或多个机械耦合部件可以嵌入结合层中。例如在机械耦合部件已经形成后再施加结合层。每个机械耦合部件可以包括以下之一：连接棒，诸如支柱或斜杠；一对交叉的连接棒；限定片簧的焊盘；限定受限片簧的图案化焊盘。机械耦合部件的设计、其数量、取向和位置例如被选择以在基底和表面安装组件之间提供静定耦合。基底可以包括：半导体基底；或印刷电路板；或引线框架；或柔性箔片。因此，本专利技术通常对表面安装技术具有广泛的适用性。机械耦合部件可以形成为与基底一体的组件或直接形成在基底之上。这可以例如通过基底的3D加工来实现，以在顶面中限定机械耦合部件。可替换地，可以将机械耦合部件3D打印在基底的顶面上，或者通过3D打印整个基底或基底的一部分将机械耦合部件3D打印在基底的顶面上。机械耦合部件不一定在组件和基底之间的电互连和热互连中起作用。3D打印部件可以替代地使用机械耦合附接到基底，这些机械耦合例如是作为现有（或未来）基底制造技术的一部分的本身与基底集成的机械耦合。耦合部件可以替代地例如通过模制、压铸、机械加工或增材制造（additivemanufacturing）方法来单独地制造。它们可以通过焊接、胶合、（3D）打印诸如焊接的连接层、或者通过例如使用卡扣配合（snap-fit）连接的通孔连接来附接到基底。表面安装组件也可以具有与机械耦合部件的卡扣配合连接。根据本专利技术的另一方面的实例提供了一种制作器件的方法，包括：使用一组分立的机械耦合部件将表面安装组件安装到基底；以及使用结合层将表面安装组件附接到基底。结合层可以再次包括导电粘合剂。该方法可以包括将机械耦合部件形成为与基底一体的组件或直接形成在基底之上。表面安装组件可以使用卡扣配合耦合装配到机械耦合部件。该方法可以替代地包括将机械耦合部件形成为表面安装组件的一体组件。附图说明现在将参考附图详细描述本专利技术的实例，其中：图1示出了附接到基底的已知的表面安装器件；图2示出了附接到基底的表面安装器件的第一实例；图3示出了附接到基底的表面安装器件的第二实例；图4示出了机械耦合部件的三种可能的设计；图5示出了四种不同的耦合布置；图6示出了卡扣配合耦合布置；以及图7示出了一种制作方法。具体实施方式本专利技术提供了一种器件，包括基底上的表面安装组件，其中表面安装组件通过一组分立的机械耦合部件且通过结合层附接，结合层诸如是导电粘合剂层、或焊料层、或焊料部分。这使机械耦合性能和电/热性能能够分别地优化。图1示出了使用执行互连功能的焊料或粘合剂层14连接到基底12的常规表面安装器件10。它必须满足电、热和机械要求。图2示出了本专利技术的布置的一个实例。互连功能在两个部件之间分担。第一机械耦合部件20提供机械耦合。第二部件22是软的结合材料层，其满足热和电要求，但不需要提供牢固的机械耦合。可替换地，可以有三个部件：机械耦合部件20、诸如焊料连接或电线连接的电连接（其不需要被设计为提供完整的机械或热支持）、以及主要提供热功能的粘合剂层。本专利技术对在表面安装器件的主体和下面的基底之间需要导电耦合（即当表面安装器件的基部包括需要电接触到的区域时）的表面安装技术特别感兴趣。这适用于半导体管芯上的半导体器件，其中管芯需要被电连接到受控的电位，以便避免浮动电位。因此，电连接可以不连接到像这样的接触焊盘，但是可以（在管芯附接表面安装工艺中）连接到半导体管芯。这也适用于在其基部具有接触端子的电组件（其可以是有源的或无源的）。例如，表面安装电容器在端部可以具有向下延伸到底面层的端子。这也适用于除例如可以由接触引线提供的其他端子之外、在其基部具有接地端子的电子组件。这也适用于在其基部具有一组接触端子的电子组件，并且这些端子可能是该组件仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种器件，包括：表面安装组件（10）；以及基底（12），其中表面安装组件（10）通过一组分立的机械耦合部件（20；30；32；34）并通过结合层（22）附接到基底；并且其中机械耦合部件（20；30；32；34）在基底和表面安装组件之间提供静定耦合，并且结合层在表面安装组件和基底之间提供电互连和/或热互连。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.02 EP 15174960.31.一种器件，包括：表面安装组件（10）；以及基底（12），其中表面安装组件（10）通过一组分立的机械耦合部件（20；30；32；34）并通过结合层（22）附接到基底；并且其中机械耦合部件（20；30；32；34）在基底和表面安装组件之间提供静定耦合，并且结合层在表面安装组件和基底之间提供电互连和/或热互连。2.如权利要求1所述的器件，其中所述结合层（22）是导电粘合剂层。3.如权利要求2所述的器件，其中所述结合层（22）包括具有嵌入的导电颗粒的粘合剂。4.如权利要求2或3所述的器件，其中所述表面安装组件（10）包括在组件的基部表面处的至少一个电接触焊盘，所述至少一个电接触焊盘通过导电粘合剂层（22）连接到基底上。5.如权利要求4所述的器件，其中所述表面安装组件（10）包括在其基部的接地触点。6.如权利要求4所述的器件，其中所述表面安装组件（10）包括具有延伸到基部表面的一组至少两个接触端子的分立的组件。7.如权利要求1、2或3所述的器件，其中所述表面安装组件（10）包括半导体组件，其中半导体管芯通过结合层（22）连接到基底。8.如前述任一项权利要求所述的器件，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：S诺伊延，R尤巴赫斯，O范德斯吕斯，
申请(专利权)人：亮锐控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL