[發明專利]用于模塊化電路板的表面安裝互連系統及方法

在審

• 申請號: 201310237074.2
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103517551A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: C·R·施奈德;R·L·瓦達斯
• 申請（專利權）人: 德爾福技術有限公司
• 主分類號: H05K1/14
• 分類號: H05K1/14;H05K1/11;H05K3/36
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 浦易文

技術領域

本發明涉及用于向電路板提供電氣連接的設備，并更具體地涉及提供電路板之間的電氣和機械互連件。

背景技術

電路板的互連會在成本和可靠性方面以及組裝難易度方面出現問題。借助通常帶引線的部件，排針（header?pin）可用于取消連接件，以減少部件數量并提高可靠性。

制造過程進步到采用更多是驅動組件的表面安裝部件，以在表面安裝技術的情況下不采用帶引線的部件。產品設計致力于改變特別是用于昂貴但又沒有太多可選的連接系統的表面安裝。

已知形成球柵陣列封裝，該球柵陣列封裝件包括通過焊接凸點（solder?bump）互連件來安裝到基板的電子組件。例如，具有封裝集成電路管芯的組件可通過焊接凸點互連件安裝到母板上。基板和組件平行并間隔開一間隙，而焊接凸點互連件設置在該間隙內。焊接凸點互連件經由基板和組件上的接合焊盤（bond?pad）使基板電氣和物理附連到組件。已提出采用焊球來形成互連件，這些焊球包括帶有焊料層的聚合物芯部。將焊球放置于焊盤上，基板和組件借助它們之間的焊球對準，然后加熱以使焊料回流。芯部用作間隔件以確保基板和組件之間的最小距離。

在操作過程中，由于組件和基板之間熱膨脹不匹配而引發的應力，焊接凸點互連會破裂，從而使電子組件和基板之間的電氣連接斷開，并引起封裝的失效。基板的表面與電子組件的表面之間的距離被稱為焊點互連高度。加大焊點互連高度會減少應力并產生更可靠的連接。此外，已知將電氣部件定位在基板上、于電子組件下方。各部件產生熱量。加大基板和組件之間的焊點互連高度可加大間隙內的空氣或其它冷卻流體的流動，并改善位于組件下方的電氣部件的冷卻。

發明內容

表面安裝互連系統提供用于將輔助印刷電路板組件直接安裝到主電路板組件，而不采用帶引線的表面安裝裝置的方法和設備。直線陣列的間隔開的焊盤設置在兩個組件的基板的露出表面上，焊盤陣列中的至少一個與和其相關聯的基板的邊緣相鄰。選定的多對對準的協作的焊盤通過焊球電氣和機械互連，該焊球回流以在焊盤對之間形成焊點。

根據本發明的一方面，焊球中的至少一些包括高熔化溫度的內芯部和低熔化溫度的外焊料芯部/外焊料層。這種結構向主印刷電路板組件和輔助印刷電路板組件之間的機械連結提供加強的結構支承特性。

為了代替排針和/或兩件式連接系統，存在有能使垂直電路板互連到水平電路板的焊球。拾取和貼裝執行電氣互連的焊球。這些焊球的直徑通常為約1.6毫米。垂直的電路板板將使焊球在與交界區域處的邊緣相鄰的接觸區域處回流，以能焊接到水平電路板。借助施加于水平電路板上的交界接觸點的焊膏，焊接操作將使焊料回流，并完成電路板之間期望的電路連接。小邊緣卡型固定裝置可有助于定位垂直電路板，而正好位于交界區域外的兩個防錯凸片可有助于定位電路板，并能有助于將電路板相對于彼此保持在位，直至完成焊接操作為止。

根據本發明，提供一種用于形成具有加大的焊點互連高度的球柵陣列封裝的方法。設有包括多個第一接合焊盤的基板。將焊球設置到各個第一接合焊盤上。焊球由在焊料回流溫度下保持固態的材料制成的芯部構成，并封裝在可回流焊料層內。電子組件設置在基板上，因而，組件上的第二接合焊盤與焊球接觸，由此形成這樣的結構，即，基板和組件處于平行的間隔開的關系，而焊球位于第一和第二接合焊盤之間，該電子組件的特征在于基板和組件之間的第一焊點互連高度。將該結構加熱到有效融化和使焊料回流的溫度一段時間。融化的焊料浸潤第一和第二接合盤，并聚結于固態芯部和接合盤的至少一個之間，以加大焊點互連高度。當焊料冷卻和固化時，球柵陣列封裝的特征在于比回流之前結構的第一焊點互連高度大的第二焊點互連高度。

本發明的這些和其它特征與優點將通過閱讀下述說明書變得清晰，說明書結合附圖具體描述本發明的較佳和替代的實施例。

附圖說明

現將參照附圖通過例子描述本發明，附圖中：

圖1是本發明的第一實施例的分解立體圖，其中，水平設置的母電路板示出為與垂直設置的子電路板并置以與其進行組裝；

圖2是圖1的實施例的放大比例的剖視詳圖，其中，母電路板和子電路板在進行電氣和機械連結之前預先定位在它們對應的組裝定向；

圖3是類似于圖2的剖視詳圖，該圖示出通過焊料回流工藝互連母電路板和子電路板之后，接著施加剛性的電氣絕緣的底填料；

圖4是本發明的第二實施例的分解立體圖，其中，母電路板示出為與相鄰的撓性子電路板并置，以與其進行組裝；