电路组件制造技术

本发明专利技术描述了一种电路组件（1），其包括：电路板（10），其具有金属芯（11）、导电迹线（13）的图案、以及在金属芯（11）和导电迹线（13）之间的电介质层（12）；至少一个电路部件（20），其借助于焊料互连件（33）安装到电路板（10），其中，焊料互连件（33）形成在电路部件（20）的接触垫（23）和导电迹线（13）之间；其特征在于，金属芯（11）包括至少一个腔（110），其中腔（110）布置在焊料互连件（33）的附近。本发明专利技术还描述了用于这种电路组件（1）的电路板（10）以及制造这种电路组件（1）的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电路组件
本专利技术描述了一种电路组件，以及制造这种电路组件的方法。
技术介绍
通常将电路部件焊接到诸如印刷电路板（PCB）的载体。焊料提供了良好的电气连接，并且继续还用于将非常小的部件（诸如表面安装器件（SMD））安装到PCB。从封装部件或集成电路延伸的引线或支脚可以通过非常小的焊料珠连接到PCB，例如在回流焊接过程中。但是，在设计的各个部分中使用的不同材料的热性能差异可能促进电路过早发生故障。例如，在PCB的金属芯、多芯片LED阵列的陶瓷载体、LED的蓝宝石衬底等之间可能存在非常高的热膨胀失配。这可能是个问题，尤其是当部件在操作期间反复加热（并膨胀），并且然后冷却（并收缩）。在热循环期间不同的膨胀率和收缩率导致很大的力作用在板和部件之间的焊料接合件或互连件上，从而使互连层处于高应力状态。这可能导致互连层中的塑性应变，即某种程度的变形，这可能导致焊料材料中微观裂纹的形成。这种“微故障”可能在进一步的热循环期间加剧，并且可能最终导致一个或多个焊料接合件的疲劳故障，这实际上意味着电路的整体故障或灾难性故障。通常，包括焊接到PCB上的电气和电子部件的系统经受彻底的温度循环测试，以便确定其抵抗温度极限的能力。这种温度循环测试可以遵循行业标准，例如JEDECJESD22-A104。客户可以指定系统在故障之前必须承受的最小热循环次数，并且制造商必须遵守规格。因此，为确保系统将通过温度循环测试，有必要采取一些措施以避免焊料互连件中故障的发生。例如，可以采取措施以减少在系统的各个部分中使用的金属之间的热失配。在单层绝缘金属衬底（IMS）或单层金属芯PCB（MCPCB）的情况下，这意味着选择金属（诸如铜）作为衬底或芯。可替代地，当在陶瓷载体上设置部件时，可以使用陶瓷镶嵌板。但是，这些设计选择导致大量附加成本。因此，本专利技术的目的是提供一种降低这种系统的焊料互连件中的应力的更经济的方式。
技术实现思路
本专利技术的目的通过权利要求1的电路组件以及通过权利要求11的制造电路组件的方法来实现。根据本专利技术，电路组件包括：电路板，其具有金属芯、导电迹线的图案、以及在金属芯和导电迹线之间的电介质层；以及至少一个电路部件，其借助于焊料互连件安装到电路板，其中，焊料互连件形成在电路部件的接触垫和导电迹线之间。本专利技术的电路组件的特征在于金属芯包括至少一个腔，其中腔形成在焊料互连件的下方，作为具有正圆柱体的形状的盲孔。该电路组件可以称为金属芯PCB（MCPCB）系统，因为它包括一个或多个安装在金属芯PCB上的电路部件。如上所述，由于MCPCB系统中的热膨胀系数的失配而引起的塑性应变可能导致电路故障。本专利技术的电路组件的优点在于，可以显著降低焊料互连件中的这种塑性应变。术语“焊料互连件”和“焊料接合件”是同义的，并且可以在本文中互换使用。专利技术人已经看到，通过在金属芯中在焊料接合件下方的位置处形成一个或多个腔，焊料接合件经受较小的塑性应变。这是因为腔导致应力重新分布，从而减小了在应力最大值否则可能导致裂纹萌生和/或裂纹增长的关键位置处由各种材料的不同热膨胀引起的应力。由于腔导致焊料接合件处的应力的这种显著降低，因此可以考虑对现有技术MCPCB系统所需的昂贵金属芯的替代方案。本专利技术的MCPCB可以以非常成本有效的方式实现，因为它允许将廉价且容易获得的金属（诸如铝）用于金属芯。如上所解释的，在未来的焊料接合件的下方形成了正圆柱体或“盲孔”形状的腔。这可以理解为意味着腔可以形成为位于电路组件的焊料接合件的下方，例如腔可以形成在焊料接合件的（未来）位置的正下方；但是，取决于各种参数（诸如腔深度、腔直径、各腔之间的距离等），另一个腔的位置可能同样很好地从焊料接合件偏移。根据本专利技术，制造这种电路组件的方法包括以下步骤：提供用于电路板的金属芯；在金属芯中形成多个盲孔，其中，盲孔的位置基于未来或计划的焊料互连件的位置来选择；将电介质层施加到金属芯上；在电介质层上形成导电迹线的图案；以及在电路部件的接触垫和对应的导电迹线之间形成焊料互连件。本专利技术的方法为上述问题提供了一种有利的廉价解决方案，因为在金属芯中形成腔的步骤是简单的，并且可以使用容易获得的铣削或钻孔工具来完成。该步骤可以在施加电介质层的步骤之前的任何节点进行，并且不需要洁净室条件。腔可以以随机的方式形成在金属芯中，或者可以以预定义的图案布置。该方法可以足以导致一个或多个腔的位置在焊料互连件的附近。然而，优选地，选择腔的位置，使得腔肯定将在焊料互连件的附近。为了实现这一点，所需要做的就是对未来的焊料互连件的位置的一些了解，该焊料互连件将用于将一个或多个电路部件接合到在板上形成的导电迹线上。一旦形成腔，就可以以通常的方式制备金属芯，以用于随后的电介质的层压。随后是铜层的层压，并且然后进行光刻蚀刻以形成导电迹线图案。从属权利要求和以下描述公开了本专利技术的特别有利的实施例和特征。实施例的特征可以适当地组合。在一个权利要求类别的上下文中描述的特征可以同样适用于另一权利要求类别。在金属芯PCB中，术语“芯”或“基底”是指为MCPCB提供结构稳定性以及提供高效散热的金属板。金属芯实质上是平坦矩形金属板。如上所解释的，由于与热膨胀系数之间的失配相关联的问题，因此通常必须使用铜芯。对于本专利技术的MCPCB，可以使用具有高热膨胀系数的金属，例如铝，其还具有相对廉价且易于加工的优点。因此，在不以任何方式限制本专利技术的情况下，以下可以假定芯由铝制成。金属芯的厚度例如可以在1.5mm的量级。当然，取决于各种因素，诸如所用金属的类型、所需的散热率等，金属芯可以具有任何合适的厚度。从现有技术已知在多层级PCB中使用盲孔，但是本专利技术的MCPCB的腔或盲孔用作完全不同的目的。在多层级PCB中，穿过PCB的电介质层形成盲孔以电连接不同层级处的金属迹线。在本专利技术的MCPCB中，腔或盲孔不是电路的一部分。相反，它用于吸收由相对厚的金属芯的膨胀或收缩引起的热应力。在沉积将形成导电迹线的铜层之前，通过施加在芯上的不间断的电介质层，在本专利技术的MCPCB的金属芯中形成的任何盲孔对系统的其余部分隐藏。腔可以以多种方式形成并且可以具有任何合适的形状。例如，可以通过在金属芯的表面中铣削凹陷或凹坑来形成腔。优选地，通过在金属芯中钻出圆柱形孔来形成腔。在本专利技术的特别优选的实施例中，腔形成为正圆柱形孔，该圆柱形孔延伸穿过金属芯的主体，即，从“顶”表面（将在其上施加电介质）穿到底表面。在这样的实施例中，盲孔的纵轴基本上垂直于基本矩形的平坦金属芯的主表面。腔可以保持“空”而没有任何负面影响。然而，在施加电介质层之前，可以优选地利用合适的导热材料填充一些腔或全部腔。因此，在本专利技术的优选实施例中，腔至少部分地填充有具有有利地高热导率并且还具有有利地低热膨胀系数的材料。例如，腔可以填充有一种类型的导热油脂，该导热油脂用于克服表面粗糙度，例如石墨基导热油脂。利用这种材料填充腔的任何步骤优选地在电路部件已经被焊接到电路板之后执行。优选地，金属芯被制备为在每个焊料互连件下方包括至少一个腔或盲孔。焊料接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电路组件（1），包括：/n-电路板（10），其具有金属芯（11）、导电迹线（13）的图案、以及在所述金属芯（11）和所述导电迹线（13）之间的电介质层（12），其中所述金属芯（11）是平坦矩形金属板；/n-至少一个电路部件（20），其借助于焊料互连件（33）安装到所述电路板（10），其中，焊料互连件（33）形成在所述电路部件（20）的接触垫（23）和导电迹线（13）之间；/n其特征在于/n所述金属芯（11）包括形成在焊料互连件（33）下方的至少一个盲孔（110），并且其中盲孔（110）形成为具有正圆柱体的形状。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181017 EP 18200984.51.一种电路组件（1），包括：
-电路板（10），其具有金属芯（11）、导电迹线（13）的图案、以及在所述金属芯（11）和所述导电迹线（13）之间的电介质层（12），其中所述金属芯（11）是平坦矩形金属板；
-至少一个电路部件（20），其借助于焊料互连件（33）安装到所述电路板（10），其中，焊料互连件（33）形成在所述电路部件（20）的接触垫（23）和导电迹线（13）之间；
其特征在于
所述金属芯（11）包括形成在焊料互连件（33）下方的至少一个盲孔（110），并且其中盲孔（110）形成为具有正圆柱体的形状。


2.根据权利要求1所述的电路组件，其中，盲孔（110）的纵轴（110X）沿与所述金属芯（11）和所述电介质层（12）之间的界面基本上垂直的方向延伸。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的电路组件，其中，针对每个焊料互连件（33），所述金属芯（11）包括至少一个盲孔（110）。


4.根据前述权利要求中任一项所述的电路组件，其中，所述金属芯（11）由铝制成。


5.根据前述权利要求中任一项所述的电路组件，其中，盲孔（110）的截面面积最大为2.5mm2。


6.根据前述权利要求中任一项所述的电路组件，其中，盲孔（110）的截面面积至少为0.05mm2。


7.根据前述权利要求中任一项所述的电路组件，在每个焊料互连件（33）下方设置有单个盲孔（110）。


8.根据前述权利要求中任一项所述的电路组件，其中，盲孔（110）从所述金属芯（11）的下表面（11B）朝向所述电介质层（12）延伸。


9.根据前述权利要求中任一项所述的电路组件，其中，电路部件（20）包括半导体封装（20），所述半导体封装（20）具有安装在陶瓷载体上的多个LED管芯，并且其中焊料互连件（33）形成在所述陶...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·米尔德斯，
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