无焊料电子组件及其制造方法技术

本发明专利技术提供电子组件４００及其制造方法８００、９００、１０００、１２００、１４００、１５００、１７００。组件４００不使用焊料。具有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具有形成或钻成１０００的通过基板８０８到达部件引线４１２的通孔４２０、１００２。然后，该组件被镀覆１２００，重复１５００封装和钻孔工艺以构建出希望的层４２２、１５０２、１７０２。各组件可以匹配１８００。在匹配的组件内，可以插设包括销钉２２０２ａ、２２０２ｂ和２２０２ｃ、夹层互连装置２２０４、散热器２４０２以及散热器和热沉的组合２６０２的各项。边缘卡连接器２８０２可以结合到匹配的组件。

【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铅是剧毒物质，暴露于铅可以产生大量已知的不利于健康的影响。在本文中要强调的是，焊接操作产生的烟雾对工人很危险。该工艺可以产生作为铅氧化物(来自铅基焊料)和松香(来自焊料助熔剂(solder flux))的组合物的烟雾。这些成分中的每一种都已显示出潜在的危险。另外，如果减少电子装置中的铅用量，也会减轻开采和冶炼铅的压力。开采铅会污染当地的地面水供应。冶炼会导致工厂、工人和环境的污染。减少铅用量也会降低废弃电子装置中的铅数量，降低垃圾和其它不安全位置处的铅水平。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且工作条件较差的国家，诸如中国、印度和肯尼亚。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 theRestriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical andElectronic 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泮+ 。这与废旧电气和电子i殳备限制令(WEEE, Waste Electrical and ElectronicEquipment 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;及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、以及冶炼才喿作。在巴西开采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。大量的矿藏和开采才喿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，在电子工业内对将集成电路(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嵌入某些部件(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)^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)封装分组件，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，镀覆分组件，并且重复封装和钻孔工艺以构建出希望的层。可以匹配分组件以使得能够密集地封装部件。另外，各层可以通过销4丁和/或夹层多通道互连装置来电互连和物理互连。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、锡以及相关加热的问题。术语反向是指组件顺序的反向；首先设置部件然后再制造电路层，而不是首先设置PCB然后安装部件。不需要传统的PCB(尽管可以可选择的集成)，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。由于焊料接头倾向于成为电子系统失效的关键点，所以消除焊料增强了组件的耐用性。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，该结构可以组装有嵌入的电气和光学部件， 和/或设置有光学通道。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引线间难于清理的需要；去除了对依乂人引线或依从焊料连接的需要；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；降低了成本；减小了组件的轮廓；增强了可靠性；可能具有更好的性能或者更长的电池寿命；提高了抗机械冲击、振动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路组件１９００，包括：　第一ＲＩＰ分组件１７００和第二ＲＩＰ分组件１７００ａ，其中　用在所述第一ＲＩＰ分组件１７００的电绝缘材料９０８与所述第二ＲＩＰ分组件１７００ａ的电绝缘材料９０８ａ之间的连接将所述第一ＲＩＰ分组件１７ ００结合到所述第二ＲＩＰ分组件１７００ａ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-5-29 60/932,200;US 2007-7-5 60/958,385;US 1.一种电路组件1900，包括第一RIP分组件1700和第二RIP分组件1700a，其中用在所述第一RIP分组件1700的电绝缘材料908与所述第二RIP分组件1700a的电绝缘材料908a之间的连接将所述第一RIP分组件1700结合到所述第二RIP分组件1700a。2. 如权利要求1所述的电路组件1900，其中所述连接是粘合剂材料 1902。3. 如权利要求1所述的电路组件1900，其中所述连4妄是热熔合。4. 如权利要求1所述的电路组件1900,其中所述连接是化学熔合。5. 如权利要求1所述的电路组件1900,其中一个或多个销確丁 2202a电 连接所述分组件1700与所述分组件1700a。6. 如外又利要求1所述的电3各组件1900,其中一个或多个销4丁 2202a物 理连接所述分组件1700与所迷分组件1700a。7. 如权利要求1所述的电路组件1900，其中一个或多个夹层互连装置 2204电连接所述分组件1700与所述分组件1700a。8. 如权利要求7所述的电路组件1900,其中所述一个或多个夹层互连 装置中的至少 一个包括弯曲成角度的销钉。9. 如权利要求7所述的电路组件1900,其中所述一个或多个夹层互连 装置中的至少一个包括弯曲成角度的销钉和一个或多个台阶状的边缘。10. 如权利要求1所述的电路组件1900，其中在所述分组件1700和所 述分组件1700a之间插设有散热器。11. 如权利要求1所述的电路组件1900，其中在所述分组件1700和所 述分组件1700a之间插设有散热器和热沉的组合。12. 如权利要求1所述的电路组件1900，其中在所述分组件1700和所 述分组件1700a之间插设有散热器，并且边缘连接器结合到所述电路组件 1900。13. 如权利要求1所述...

【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]