无焊料电子组件及其制造方法技术

电子组件４００及其制造方法８００、９００、１０００、１２００、１４００、１５００、１７００。组件４００不使用焊料。带有Ｉ／Ｏ引线４１２的部件４０６或部件封装体４０２、８０２、８０４、８０６设置８００在平面基板８０８上。该组件用电绝缘材料９０８封装９００，电绝缘材料９０８带有形成或钻成１０００通过基板８０８到部件引线４１２的通孔４２０、１００２。然后，该组件被电镀１２００，并且重复封装和钻孔工艺１５００而构建所希望的层４２２、１５０２、１７０２。平面基板８０８可以是柔性基板２０１６，允许组件２０００弯曲而适合于各种外壳中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及电子组件领域，更具体地讲，本专利技术涉及但不限于不 使用焊料的电子产品的制造与组装。
技术介绍
自电子工业的最早期以来，电子产品的组装，更具体地讲电子部件永久 地组装到印刷电路板，就已经涉及利用某种形式的相对低温的焊料合金(例如，锡/铅或Sn63/Pb37)。原因是多样的，但是最重要的原因是能容易地连 接印刷电路和很多电子部件的引线之间成千的电子互连。铅是高毒物质，铅的暴露可以产生广为熟知的不利健康的影响。关于该 文的重要性是，焊接操作产生的烟雾对工人是危险的。该工艺可以产生铅氧 化物(来自铅基焊料)和松香(来自焊料熔剂)结合的烟雾。这些成分的每 一种已经显示出潜在的危险。另外，如果减少电子设备中的铅量，也会减轻 采矿和冶炼上的压力。开采铅会污染当地地下水供应。冶炼会导致工厂、工 人和环境的污染。减少铅用量也会减少废弃电子装置中的铅量，降低垃圾中和其它不安全 位置中铅的水平。由于回收用过的电子产品的难度和成本以及疏于对垃圾出 口的强制立法，大量用过的电子产品被输送到环境标准较低并且工作条件较 差的诸如中国、印度和肯尼亚的一些国家。因此，存在减少锡/铅焊料的市场和立法压力。具体地，欧盟于2003年 2月批准了在电气和电子设备中使用某些有害物质的限制令(Directive on the Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment)(通常称为有害物质限制令或者RoHS )。 RoHS限制令 于2006年7月1日生效，被要求强制实行并成为每个成员国的法律。该限 制令限制了在各种类型电气和电子设备的制造中使用包括铅的六种有害材 料。这与废旧电气和电子设备限制令(WEEE， Waste Electrical and Electronic Equipment Directive) 2002/96/EC紧密相关，其设定了电气 产品的收集、回 收和再利用的目标，并且是开始解决大量有毒电子装置垃圾问题的立法的一 部分。RoHS没有排除在所有电子装置中使用铅。在要求高可靠性的某些装置 中(如医疗装置)，允许继续使用铅合金。因此，电子装置中的铅继续受到 关注。电子工业一直在寻求锡/铅焊料的可实现的替代物。当前使用的大部分 常规替代物是SAC类物质，其是含锡(Sn)、银(Ag)和铜(Cu)的合金。SAC焊料也具有严重的环境问题。例如，开采锡对于当地和全世界都是 有害的。在亚马逊雨林发现了大量的锡矿藏。在巴西，这已经引起了道路修 筑、森林欲伐、移民、土壤退化、大坝、尾矿池和土丘的产生、以及冶炼搮:作。在巴西开釆锡的最严重的环境影响大概是河流和小溪的淤泥充塞。这样 的退化永久地改变了动物和植物的形态、毁坏了基因库、改变了土壤结构、 引入了有害物和疾病、并且造成不可恢复的生态损失。由巴西环境的管理不善引起的世界范围内的生态问题是众所周知的。这 些生态问题覆盖了从雨林破坏引起的全球变暖压力到动植物生命多样性破 坏造成的对制药工业的长久损害。巴西采矿仅是锡工业的破坏性影响的 一个 示例。大量的矿藏和开采操作也出现在印度尼西亚、马来西亚和中国这样的 发展经济的态势超过了对生态保护的关注的发展中国家中。SAC焊料还具有其它问题。它们需要高温、浪费能量、脆弱、并且会引 起可靠性问题。熔化温度使得部件和电路板可能被损坏。各合金组成的化合 物的正确用量仍在研究之中，并且长期稳定性是未知的。而且，如果表面准 备不适当，SAC焊料工艺倾向于形成短路(例如，锡须(tin whiskers) 和开路。无论采用锡/铅焊料还是SAC类物质，致密金属都会增加电路组件 的重量和高度。因此，需要焊接工艺及其随后的环境和实际问题的替代物。尽管焊料合金已经很普遍，但是也已经提出和/或采用了其它的接合材 料，诸如导电粘合剂形式的所谓的聚合物焊料。此外，人们还致力于通 过为部件提供插口来制作可分离的连接。还有开发为连接功率和信号负载导 体的电气和电子连接器，该连接器被描述为具有要求施加恒定的力或压力的 各种弹性接触结构。于此同时，人们已经持续地致力于使更多的电子装置具有更小的体积。 因此，最近几年，在电子工业内对集成电路(IC)芯片堆叠在封装体内以及 IC封装体本身堆叠的各种方法很感兴趣，所有这些都是旨在减少沿Z或垂 直轴的组装尺寸。人们也正在致力于通过在电路板内埋设某些部件(主要为 无源器件)来减少印刷电路板(PCB)上的表面安装部件的数量。在IC封装的创建过程中，人们也曾致力于通过直接在基板内设置未封 装的IC器件并通过对芯片接触直接钻孔和镀覆使它们互连来埋设有源器件。 尽管这样的解决方案在特定的应用中提供了益处，但是芯片的输入/输出 (1/0)端子会非常小，并且成为精确地制作这种连接的挑战。而且，制造 完成的器件可能不会成功地通过老化测试，从而使得前功尽弃。另一个关注的领域是热管理，这是因为密集封装的IC会产生降低电子产品的可靠性的高的能量密度。
技术实现思路
本专利技术提供电子组件及其制造方法。预测试和老化部件(包括具有外部 1/0接触的电气、电子、电光、电-机械装置和用户界面装置)净皮设置在平面 基底上。用带孔的焊接掩模、电介质或者电绝缘材料(在该申请(包括权利 要求)中统称为绝缘材料)封装该组件，该孔为形成或钻成的通孔以到 达部件的引线、导体和端子(在该申请(包括权利要求)中统称为引线)。 然后，镀覆该组件，并且重复封装和钻孔工艺而构建希望的层。因为通孔仅 需要暴露部件引线区域的一部分，所以线路可以密集设置。基板的有部件结 合的区域可以是柔性的，允许组件在电子装置中装配为各种形状。用新的反向互连工艺(RIP)构建的组件不使用焊料，因此避开使用铅、锡和相关加热的问题。术语反向是指组件顺序的反向；首先设置部件再 制造电路层，而不是首先设置PCB然后安装部件。不需要传统的PCB (尽 管可以选择性集成)，缩短了制造周期，降低了成本和复杂性，并且减少了 PCB的可靠性问题。RIP产品是耐机械冲击和热循环疲劳失效的。与设置在PCB板上的传统 产品相比，结合到RIP产品的部件不要求与表面隔开，并且因此具有较小的 轮廓，可以更密集地设置。而且，因为不需要软焊接精加工，而仅需较少的 材料和较少的工艺步骤，所以RIP产品降低了成本。另外，RIP产品能承受 适当的热量增加(包括改善散热材料和方法)，也可以提供整体的电磁干扰 (EMI)屏蔽。而且，该结构可以组装有埋设的电气和光学部件。 本专利技术通过下述内容克服了许多现有技术中的缺点去除对电路板的需要；去除对焊接的需要；去除了 锡须的问题；去除了细小间隔部件？ 1线间难于清理的需要；去除了对依从？ I线或依从焊接连接的需要；去除了对适应性引线或适应性焊料连接的需要；去除了与很多不同制造阶段和寿命终止的电子垃圾相关的大量问题；以及去除了与在脆弱部件上使用高温无铅焊料有关的热问题。 本专利技术的优点包括由于结构几乎完全是叠加的，所以减少了制造垃圾；减少了构造中的材料使用；由于不需要可能的有毒金属，所以是环境友好的；减少了工艺步骤；降低了测试要求；低热加工，从而导致能量节约；降低了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路组件２０００，包括：　柔性基板２０１６，　部件封装体２００２，具有至少一条引线２０１２，　电绝缘材料２００４，将所述部件封装体２００２与所述柔性基板２０１６结合，以及　至少一个通孔２０２０，延伸通过所述柔性基 板２０１６到所述至少一条引线２０１２。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-3-21 61/038,564;US 2008-3-24 61/039,059;US1、一种电路组件2000，包括柔性基板2016，部件封装体2002，具有至少一条引线2012，电绝缘材料2004，将所述部件封装体2002与所述柔性基板2016结合，以及至少一个通孔2020，延伸通过所述柔性基板2016到所述至少一条引线2012。2、 一种电if各组件2000，包括柔性基板2016，具有第一平面侧2022和第二平面侧2024,至少一个部件2006,具有一条或多条第一组引线2012，所述部件2006具有至少一个表面，第 一电绝缘材料2004,将所述部件2006的至少一个表面与所述第一平面侧2022结合，以及至少一个通孔2020,从所述第二平面侧2024延伸而暴露所述一条或多条第一组引线2012。3、 一种电路组件2000，包括柔性基板2016,具有第一平面侧2022和第二平面侧2024,至少一个部件封装体2002，具有一条或多条第一组引线2012,所述至少一个部件封装体2002具有至少一个表面，第一电绝缘材料2004，将所述至少一个表面与所述第一平面侧2022结合，以及至少一个通孔2020,从所述第二平面侧2024延伸而暴露所述一条或多条第一组引线2012。4、 如权利要求3所述的组件，其中所述柔性基板2016是电绝缘的。5、 如权利要求3所述的组件，其中所述第一电绝缘材料2004包封所述部件封装体2002。6、 如权利要求3所述的组件，其中所述第一电绝缘材料2004具有锥形边缘2005。7、 如权利要求3所述的组件，其中所述第一电绝缘材料2004是导热的。8、 如权利要求3所述的组件，其中所述组件还包括散热器。9、 如权利要求3所述的组件，其中所述组件还包括热沉。10、 如权利要求3所述的组件，还包括填充有与所述一条或多条第一组引线2012电连接的导电材料的所述至少一个通孔2020。11、 如权利要求10所述的组件，其中所述导电材料选自包括铜、4艮、铝、金、锡、金属合金、导电膜、导电粘合剂和导电油墨的组。12、 如权利要求10所述的组件，其中所述导电材料被镀覆到所述柔性基板2016。13、 如权利要求10所述的组件，其中所述导电材料被印刷到所述柔性基板2016。14、 如权利要求10所述的组件，其中所述导电材料在所述柔性基板2016上形成一条或多条第二组引线。15、 如权利要求10所述的组件，其中所述导电材料在所述柔性基板2016上形成成组的 一条或多条线路2028。16、 如权利要求IO所述的组件，还包括在所述第二平面侧2024上的第二电绝缘材料2032，所述第二材料2032覆盖所述至少一个通孔2020的至少之一。17、 如权利要求14所述的组件，还包括在所述第二平面侧2024上的第二电绝缘材料2032,所述第二材料2032覆盖所述至少一条第二组引线的至少之一。18、 如权利要求15所述的组件，还包括在所述第二平面侧2024上的第二电绝缘材料2032,所述第二材料2032覆盖所述至少一条线路2028的至少之一。19、 一种制造电路组件的方法，包括在柔性基板2016上设置800至少一个部件封装体2002,所述部件封装体2002具有至少一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫C菲耶尔斯塔德，
申请(专利权)人：奥卡姆业务有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]