專利名稱：電氣電路裝置及其組裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及方法和電氣電路裝置，其中部件安裝到電路板。
背景技術(shù)：
在構(gòu)造功率放大器時(shí)，必須將多種部件安裝到電路板或基板。使用已知的回流焊接工藝將許多該部件安裝到電路板的頂側(cè)。例如，具有至少一個(gè)輸入端子并且具有接地部分或接地凸緣的負(fù)載電阻器可以安裝到電路板的頂側(cè)。在將負(fù)載電阻器安裝到電路板時(shí)，必須使三個(gè)因素均衡。首先，負(fù)載電阻器必須具有同電路板的正確的和充分的電氣連接，其中輸入端子被焊接到電路板的頂側(cè)，并且接地凸緣充分聯(lián)接到散熱器，該散熱器典型地在主要圍繞負(fù)載電阻器的區(qū)域中，局部焊接到電路板的底側(cè)。此外，必須在負(fù)載電阻器和散熱器之間建立充分的熱傳導(dǎo)路徑。而且，負(fù)載電阻器典型地由陶瓷材料制成，由于散熱器典型地具有比陶瓷負(fù)載電阻器更高的熱膨脹系數(shù)(CTE)，因此呈現(xiàn)出負(fù)載電阻器和散熱器之間的熱膨脹失配。該CTE失配可能導(dǎo)致電路板在組裝之后局部變形或彎曲。在熱循環(huán)應(yīng)用中，還可能顯著降低焊接接點(diǎn)的可靠性。
安裝到電路板的頂側(cè)的其他部件，諸如例如感應(yīng)器線圈，可能需要同位于該部件下面的散熱器的電氣隔離。這些類型的部件可能具有聯(lián)接到電路板的頂側(cè)的輸入和輸出端子，具有熱耗散需要，并且需要針對(duì)下面的散熱器的熱傳導(dǎo)路徑，但是需要同散熱器的電氣隔離。
存在許多用于將諸如負(fù)載電阻器和感應(yīng)器線圈的器件安裝到電路板的方法，包括使用夾具的混和制造工藝(即，一次通過回流焊接工藝)和兩次通過回流焊接工藝?；旌椭圃旃に嚨湫偷赝沾呻娐钒逑嚓P(guān)聯(lián)，并且可能同用作散熱器的載體板相關(guān)聯(lián)。由于基板的脆弱性，因此通常需要大的夾具用于處理過程中的它的對(duì)準(zhǔn)和保護(hù)。夾具的使用通常強(qiáng)加了手工處理。
混和制造工藝的一個(gè)缺陷在于，其成本比其他的制造方法高，主要原因在于工藝中使用的夾具的添加成本，并且還在于需要許多手工步驟，其造成了較低的生產(chǎn)產(chǎn)量。另一缺陷在于，由于夾具的公差，或者由于重復(fù)使用導(dǎo)致的夾具的劣化，利用夾具的制造產(chǎn)生了零件布局和焊料附連的顯著變化。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到兩次通過回流焊接工藝。在回流焊接工藝的第一次通過過程中，在主要圍繞將安裝功率部件的區(qū)域中，多個(gè)散熱器局部聯(lián)接到電路板的接地層。隨后，將焊料安置在板上的關(guān)鍵區(qū)域，并且在回流焊接工藝的第二次通過中，將多個(gè)部件，包括RF晶體管、負(fù)載電阻器和感應(yīng)器線圈，安裝并焊接到板。
兩次通過回流工藝的主要缺陷在于，其需要利用高的熔融溫度的焊料合金的一次高溫回流通過，以及利用較低的熔融溫度的焊料允許的第二次后繼的回流通過。第一次通過使電路板暴露于高溫，其可以導(dǎo)致?lián)p壞，諸如變形。對(duì)具有不同焊接溫度設(shè)置的兩次獨(dú)立的通過的需要，限制了制造產(chǎn)量。而且，兩次通過的方法無助于無鉛焊料，這是因?yàn)樗栌糜诟竭B散熱器的第一溫度須超過升高的無鉛焊料回流溫度。這是顯著的缺點(diǎn)，這是因?yàn)?，由于某些市?chǎng)，特別是歐洲市場(chǎng)，轉(zhuǎn)向需要無鉛焊料附連，因此在不久的將來，無鉛焊料附連可能變?yōu)殛P(guān)鍵的產(chǎn)品區(qū)分特征。
此外，混和制造工藝和兩次通過回流焊接工藝均未針對(duì)在將諸如陶瓷負(fù)載電阻器的器件安裝到電路板時(shí)出現(xiàn)的熱膨脹失配問題。
因此，存在對(duì)成本有效的方法和電氣電路裝置的需要，其中部件在不需要夾具的情況下安裝到電路板；用于組裝電氣電路裝置的工藝同單次通過回流焊接工藝兼容，但是不限于無鉛焊料；并且針對(duì)電氣電路裝置中的任何熱膨脹失配問題，并且在可能時(shí)，使其最小。
附圖簡(jiǎn)述現(xiàn)將通過參考附圖，描述僅作為示例的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中
圖1說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一部分基板的示意圖的頂側(cè)視圖；圖2說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的粘合層的示意圖的頂側(cè)視圖；圖3說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電氣電路裝置的分解圖，其包括散熱器、粘合層、基板和陶瓷器件；圖4說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電氣電路裝置的組裝頂側(cè)視圖；圖5說明了焊料潤(rùn)濕之前的圖4說明的電路裝置的截面A-A處的截面圖；圖6說明了焊料潤(rùn)濕之后的圖4說明的電氣電路裝置的截面A-A處的截面圖；圖7說明了在器件組裝和回流焊接之后，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的所裝配的電氣電路裝置的X射線圖像；圖8說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一部分基板的示意圖的頂側(cè)視圖；圖9說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的粘合層的示意圖的頂側(cè)視圖10說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電氣電路裝置的分解圖，其包括散熱器、粘合層、基板和器件；圖11說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電氣電路裝置的裝配的頂側(cè)視圖；圖12說明了焊料潤(rùn)濕之前的圖11說明的電氣電路裝置的截面A-A處的截面圖；圖13說明了焊料潤(rùn)濕之后的圖11說明的電氣電路裝置的截面A-A處的截面圖。
優(yōu)選實(shí)施例詳述盡管本發(fā)明容許許多不同形式的實(shí)施例，但是在附圖中示出了特定的實(shí)施例，并且此處將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述，同時(shí)應(yīng)理解，本公開內(nèi)容應(yīng)被視為本發(fā)明的原理的示例，并且目的并非是使本發(fā)明限于所示出和描述的特定的實(shí)施例。而且，此處使用的術(shù)語(yǔ)和用詞不應(yīng)被視為限制性的，而應(yīng)僅被視為描述性的。還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，為了使說明簡(jiǎn)化和清楚，圖中示出的部件沒有必要依比例繪制。例如，某些部件的尺寸相對(duì)夸大。而且，在被視為適當(dāng)?shù)那闆r中，參考數(shù)字在圖中重復(fù)，以表示對(duì)應(yīng)的部件。
本發(fā)明包括一種方法和電氣電路裝置，其中部件可以安裝到電路板。在本發(fā)明的第一方面，器件被安裝到電路板的頂側(cè)，并且具有可以接地的主除熱區(qū)域。
圖1說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一部分電路板或基板100的示意圖的頂側(cè)視圖。在一個(gè)實(shí)施例中，基板100是有機(jī)電路板，諸如印刷電路板(PCB)。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，可以并入其他的基板(例如，陶瓷)。基板100包括接地層(未示出)，其可以包括基板的底側(cè)，或者可替換地，可以存在于基板的頂側(cè)和底側(cè)的內(nèi)部。接地層典型地由銅組成，其可以涂覆或鍍覆有多種保護(hù)層(例如，有機(jī)表面涂層、錫、鎳或金)。
基板100可以包括焊盤10和20，用于使得部件能夠安裝到基板100的頂側(cè)。例如，在將具有至少一個(gè)輸入端子和接地凸緣的負(fù)載電阻器安裝到基板100的情況中，輸入端子可以在一個(gè)焊盤10處聯(lián)接到基板，并且接地凸緣可以在另一焊盤20處聯(lián)接到基板。
基板100進(jìn)一步包括至少一個(gè)但典型地是多個(gè)的熱孔(通常被稱為熱通孔)40，其使延伸通過基板的切口電傳導(dǎo)和熱傳導(dǎo)例如通過焊盤20，，并且由此可以使部件電聯(lián)接和熱聯(lián)接到下面的散熱器，用于部件的接地和用于部件的熱耗散。在一個(gè)實(shí)施例中，可以使器件，諸如負(fù)載電阻器，經(jīng)由熱孔40聯(lián)接到散熱器。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，該器件可以是安裝在基板的一個(gè)區(qū)域(即基板的頂側(cè))中，而且還可以聯(lián)接到基板下面的散熱器的任何器件，諸如例如，表面安裝晶體管或芯片電容器。
基板100進(jìn)一步包括焊孔30，其是延伸通過基板的切口，用于在焊料潤(rùn)濕之前容納添加的焊料。焊料潤(rùn)濕被定義為，由于沿遠(yuǎn)離焊料添加的初始區(qū)域的表面或多個(gè)表面的表面張力而引起的熔融的焊料的流動(dòng)。焊料可以具有膏狀、粒狀等的形式，并且可以是含鉛或無鉛焊料。焊孔30的布局、大小和尺寸是預(yù)定的，并且有助于引起預(yù)定區(qū)域中的，例如，散熱器和基板100的接地層之間的焊料潤(rùn)濕。圖1說明了兩個(gè)橢圓形的焊孔30。焊孔30的布局、大小和尺寸是示例性的，用于負(fù)載電阻器下面的最佳的焊料潤(rùn)濕。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，取決于安裝的特定部件以及所需用于焊料潤(rùn)濕的面積，在基板上的其他位置可以存在更多或更少的焊孔，并且其具有其他的大小和尺寸。
圖2說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的粘合層200的示意圖的頂側(cè)視圖。粘合層200對(duì)應(yīng)于圖1的基板部分100，并且用于使一個(gè)散熱器的至少一部分以機(jī)械方式聯(lián)接到基板100的接地層，由此熱孔40的至少一部分與散熱器重疊。
粘合層200典型地由具有粘合和粘結(jié)屬性的撓性材料組成，其在回流焊接工藝的高溫下是穩(wěn)定的。該材料典型地不是電傳導(dǎo)的，但是也可以是傳導(dǎo)的材料。在一個(gè)實(shí)施例中，該材料是撓性的壓敏丙烯酸粘合劑。在另一實(shí)施例中，可以使用需要固化工藝(例如，升高的溫度)的撓性液體或膜粘合劑?？梢灾圃炀哂蓄A(yù)定厚度的粘合層200，其目的將在下文中討論。粘合層200包括至少一個(gè)熱孔240，其中熱孔240的至少一部分安置在基板100的焊盤20下面，并且還安置在安裝在基板100頂側(cè)上的器件的至少一部分的下面。熱孔240同樣是延伸通過粘合層的切口，并且其具有實(shí)現(xiàn)器件和散熱器之間的充分聯(lián)接的大小和尺寸，但是在需要器件和散熱器之間的電氣隔離的情況中提供電氣隔離。粘合層200進(jìn)一步包括焊孔230，其對(duì)應(yīng)于基板100中的焊孔30。焊孔230是同樣延伸通過粘合層200的切口，用于在焊料潤(rùn)濕之前容納焊料?？梢越Y(jié)合焊孔230，添加至少一個(gè)通氣機(jī)構(gòu)或孔250，其是粘合層中的額外的切口。通氣機(jī)構(gòu)250典型地安置在粘合層200的預(yù)定區(qū)域上，用于使焊料揮發(fā)物能夠逸出，用于最佳的焊料潤(rùn)濕。
焊孔230的布局、大小和尺寸是預(yù)定的，并且可以具有基本上與基板中的焊孔30的大小和尺寸相同的部分，由此焊孔30同焊孔230的對(duì)準(zhǔn)以及熱孔40同熱孔240的對(duì)準(zhǔn)提供了用于引導(dǎo)和控制從焊孔(30、230)到預(yù)定區(qū)域(例如散熱器和基板100的接地層之間)的焊料潤(rùn)濕的精確的腔。
通氣機(jī)構(gòu)250在基板中不具有對(duì)應(yīng)的孔，并且用于在焊料潤(rùn)濕過程中，允許收集在焊料中的揮發(fā)物逸出。同樣，在附連之后，通氣機(jī)構(gòu)典型地延伸到散熱器的邊緣。在圖2中說明的實(shí)施例中，僅有一個(gè)說明的通氣機(jī)構(gòu)250，并且其被安置為同粘合層的熱孔240相鄰。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，可以使用額外的通氣機(jī)構(gòu)。而且，例如，通氣機(jī)構(gòu)的大小、尺寸、數(shù)目和布局可以確定為基板接地層和散熱器之間的所需焊料潤(rùn)濕的函數(shù)和相對(duì)于焊孔230和熱孔240的散熱器邊緣的函數(shù)。該實(shí)施例中的通氣機(jī)構(gòu)是通過粘合層的孔，但是應(yīng)當(dāng)理解，所述通氣機(jī)構(gòu)可以是基板中的一個(gè)或多個(gè)孔，如參考圖8和10描述的。因此，在生產(chǎn)所需厚度和形狀的粘合層時(shí)，可以從粘合劑膜或者涂覆有粘合劑的膜上沖切粘合層，以利于可重復(fù)性。
圖3說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電氣電路裝置300的分解圖。電路裝置300包括散熱器310、粘合層320、基板部分330和器件340。散熱器310可以包括適當(dāng)?shù)母邿醾鲗?dǎo)材料，諸如例如，銅或鋁，其允許焊料潤(rùn)濕和所選用于電路裝置裝配工藝的粘合材料的附連。然而，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，散熱器310可以包括這樣的材料，其具有基本上同器件340相匹配的熱膨脹系數(shù)(“CTE”)，以使器件340和散熱器310之間的熱膨脹差異最小。散熱器310具有兩個(gè)主要側(cè)312和314。在側(cè)312上使用粘合層320附連基板部分330；使用焊料聯(lián)接器件340；并且將熱量輸入到散熱器310用于耗散。相對(duì)側(cè)314是電路裝置300的主要除熱區(qū)域，并且是關(guān)于電路裝置300的主要安裝表面。在一個(gè)實(shí)施例中，散熱器的大小大于熱量耗散器件(例如器件340)的大小，由此可以實(shí)現(xiàn)所需的熱量擴(kuò)散。
粘合層320是根據(jù)參考圖2描述的粘合層。因此，粘合層320包括熱孔322、焊孔324和通氣機(jī)構(gòu)350?；宀糠?30是根據(jù)參考圖1描述的基板部分。因此，基板部分330包括熱孔332、焊孔334和接地層336?；?30典型地還包括基板頂側(cè)上的多個(gè)焊盤338，器件340可以聯(lián)接到其上面，并且基板的熱孔可以延伸通過其。在圖3說明的實(shí)施例中，接地層336包括基板330的底側(cè)。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，接地層336可以在基板330內(nèi)部，其中基板330將進(jìn)一步包括凹陷，用于暴露接地層，該凹陷典型地具有稍微大于散熱器310的尺寸。
最后，器件340可以包括至少一個(gè)輸入端子342和接地部分或接地凸緣346。在一個(gè)實(shí)施例中，器件340是負(fù)載電阻器。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，器件340還可以是安裝在基板部分330的頂側(cè)上而且還可以聯(lián)接到散熱器310的任何器件。還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，負(fù)載電阻器典型地是陶瓷器件，其由諸如氧化鋁、氧化鈹或氮化鋁的具有低的CTE(典型地在4至9ppm/℃的范圍內(nèi))的材料組成。因此，在本發(fā)明的另一方面，可以選擇具有基本上同陶瓷負(fù)載電阻器相匹配的CTE的材料的散熱器310，以使部件和散熱器之間的熱膨脹失配最小。
根據(jù)本發(fā)明，可以如下裝配上文描述的電路裝置300的部件。使粘合層320同基板330對(duì)準(zhǔn)，由此粘合層的熱孔322同基板的熱孔332對(duì)準(zhǔn)，并且粘合層的焊孔324同基板的焊孔334對(duì)準(zhǔn)。使用粘合層320將散熱器310以機(jī)械方式聯(lián)接到基板330的接地層336，由此散熱器310同基板330對(duì)準(zhǔn)，并且熱孔322和332的至少一部分同散熱器310重疊。在圖3說明的實(shí)施例中，散熱器310在完全圍繞器件340的區(qū)域中局部聯(lián)接到基板330，用于提供最佳的熱傳導(dǎo)路徑。
將焊料安置在基板的焊盤上(并且由此安置在基板熱孔的至少一部分上)，并且安置到粘合層的焊孔324的至少一部分中，用于后繼的焊料潤(rùn)濕，用以將器件的輸入端子342聯(lián)接到基板焊盤，并且用以將器件凸緣346聯(lián)接到散熱器310，由此將器件340接地。典型地，將焊膏絲網(wǎng)印刷在基板焊盤上，并且絲網(wǎng)印刷到焊孔324中。然而，在其他的實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)其他形式的焊料，例如焊粒或預(yù)制件。而且，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在添加焊料的過程中，還可以將焊料添加到基板焊孔334的至少一部分中。事實(shí)上，典型地，在添加焊料的過程中，填充了基板和粘合層的焊孔(324、334)。
器件340安裝到基板330的頂側(cè)，由此至少一個(gè)端子342變?yōu)橥?30頂側(cè)上的對(duì)應(yīng)焊盤上的焊料接觸，并且器件凸緣346的至少一部分覆蓋基板熱孔332的至少一部分?；?30同器件340的組裝可以手工完成，但是典型地在制造過程中使用自動(dòng)化工藝完成，以利于效率和成本有效性。所組裝的基板330可以安置在回流爐中，并且隨后進(jìn)行冷卻，其中，器件輸入端子342和對(duì)應(yīng)的基板焊盤的焊料連接完成；焊料潤(rùn)濕通過基板熱孔332的至少一部分；并且焊料從焊孔(324、334)潤(rùn)濕到接地層336和散熱器310之間的腔，以完成器件340的接地和熱聯(lián)接。
在一個(gè)實(shí)施例中，上文描述的根據(jù)本發(fā)明的方法的至少一部分步驟可作為自動(dòng)化工藝的一部分而被執(zhí)行，并且理想地，如此執(zhí)行全部的步驟。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，可以手工執(zhí)行或者作為自動(dòng)化工藝的一部分執(zhí)行多種組合的任何上文所述的步驟。
回流之前的散熱器對(duì)基板的機(jī)械附連，消除了對(duì)用于在表面安裝技術(shù)(SMT)處理的過程中使散熱器保持在位的夾具的需要，并且添加了用于處理電路裝置組件的裝配工藝過程中的堅(jiān)固性?？梢栽谟糜跓崧?lián)接和器件接地以及頂側(cè)SMT附連的單次通過回流工藝過程中執(zhí)行電氣電路裝置的裝配，由此使其有助于無鉛焊料或含鉛焊料的使用。
粘合層的焊孔、基板的接地層和可潤(rùn)濕的散熱器表面，在回流的過程中，促進(jìn)了從焊孔到關(guān)鍵熱傳輸和RF接地區(qū)域的焊料潤(rùn)濕。上面(基板的接地層)和下面(散熱器)的高表面能量的表面促進(jìn)了針對(duì)兩個(gè)可潤(rùn)濕表面之間的開放空間的焊料潤(rùn)濕。這些表面還提供了理想的粘合接合表面，其產(chǎn)生了散熱器和基板之間的高的粘合強(qiáng)度。在添加焊料的過程中，焊料填充了許多基板熱孔，用于隨后的焊料潤(rùn)濕，以產(chǎn)生從器件到散熱器的良好的熱傳導(dǎo)路徑，以及充分的接地連接。
使用具有受控厚度的膜粘合劑產(chǎn)生了高度可重復(fù)的分隔區(qū)，導(dǎo)致了關(guān)于制造工藝的該關(guān)鍵尺寸的較低的變化。通過使粘合劑的切口延伸到電路板的邊緣，或者延伸通過在電路板上形成的至少一個(gè)通氣孔眼，可以產(chǎn)生通氣機(jī)構(gòu)。該通氣機(jī)構(gòu)通過允許焊膏揮發(fā)物逸出，進(jìn)一步促進(jìn)了分隔區(qū)中的最佳的焊料填充。關(guān)于焊膏的焊孔大小和形狀還定義了用于填充分隔區(qū)的熔融焊料的體積，并且其易于控制，用于優(yōu)化熱聯(lián)接和RF接地。該焊料體積的控制和由粘合劑中的切口產(chǎn)生的兩個(gè)高表面能量的表面的區(qū)域的終止的組合，限制了熔融焊料向所關(guān)注區(qū)域的流動(dòng)。導(dǎo)致的接地層-散熱器的焊料連接產(chǎn)生了從負(fù)載電阻器到散熱器的可重復(fù)的熱路徑和RF接地路徑，其中接地路徑直接位于器件主體下面，以利于最佳的電氣性能。在電氣電路裝置中使用高熱傳導(dǎo)率的低CTE的散熱器，以管理陶瓷負(fù)載電阻器的功率耗散需要，同時(shí)還使得同低CTE的陶瓷負(fù)載電阻器的熱膨脹差異最小。
由于使用低剛度的粘合劑完成散熱器到基板的批量附連，因此散熱器和基板頂部的匹配部件(例如，具有遠(yuǎn)低于散熱器的熱膨脹系數(shù)的陶瓷部件，諸如RF匹配電容器)之間的熱膨脹差異減弱，由此改善了部件和對(duì)應(yīng)的焊接接點(diǎn)的可靠性。而且，熱孔實(shí)現(xiàn)了器件的接地凸緣和散熱器之間的良好的熱傳導(dǎo)路徑。
為了簡(jiǎn)化，圖3說明了一部分基板，其具有使用根據(jù)本發(fā)明的上文所述的方法安裝于其上面的一個(gè)部件。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，基板典型地具有多個(gè)部件。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，盡管圖3說明了，散熱器310局部聯(lián)接到唯一的器件340下面的基板330，但是典型地，在制造中，散熱器310局部聯(lián)接在多個(gè)器件下面，以利于效率，并且使制造成本最小。此外，圖3僅示出了一個(gè)散熱器聯(lián)接到基板330。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，可以將多個(gè)散熱器聯(lián)接到基板。
圖4說明了在焊膏絲網(wǎng)印刷和器件組裝之后，但是在焊料潤(rùn)濕之前的，根據(jù)圖3說明的電氣電路裝置，電氣電路裝置400的裝配頂側(cè)視圖。在圖4中說明的是器件410的頂側(cè)，其被安裝到基板414上，其中至少一個(gè)器件的輸入端子420同基板414頂側(cè)上的焊盤(未示出)上的焊料接觸，并且接地凸緣(未示出)同基板414頂側(cè)上的另一基板焊盤430接觸。還說明了兩個(gè)焊孔440，使用已知的方法使其填充有焊料，并且標(biāo)為A-A的截面線說明了將參考圖5和6詳細(xì)討論的電氣電路裝置400的截面區(qū)域。
圖5說明了焊料潤(rùn)濕之前的圖4說明的電氣電路裝置400的截面A-A處的截面圖。該截面圖說明了器件510，其具有至少一個(gè)輸入端子514和接地凸緣532，其經(jīng)由焊料層520聯(lián)接到基板524上的焊盤522。接地凸緣532的至少一部分安裝在延伸通過基板524的多個(gè)熱孔564上。基板524的接地層528經(jīng)由粘合層540以機(jī)械方式聯(lián)接到散熱器550，其中粘合層540產(chǎn)生了接地層528和散熱器550之間的精確的腔544。而且說明了焊料560，使用已知的方法將其添加到焊孔570。
圖6說明了焊料潤(rùn)濕之后的圖4說明的電氣電路裝置400的截面A-A處的截面圖。在圖6中，對(duì)與圖5中說明的元件相同的這些元件進(jìn)行對(duì)應(yīng)的相同的標(biāo)注，并且為了簡(jiǎn)化，這里不再描述。然而，圖6進(jìn)一步說明了焊料520焊料潤(rùn)濕610到熱孔的至少一部分中，并且焊料從焊孔570焊料潤(rùn)濕到基板524的接地層528和散熱器550之間的區(qū)域，用于器件凸緣532和直接位于器件主體510下面的散熱器550之間的熱聯(lián)接和接地。
圖7說明了在器件組裝和回流焊接之后，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的所裝配電氣電路裝置的X射線圖像。該X射線圖像清楚地示出了焊料如何從焊孔710潤(rùn)濕并且潤(rùn)濕到熱孔720中，用于產(chǎn)生基板的接地層和散熱器之間的、以及器件接地凸緣和直接位于器件主體下面的區(qū)域中的散熱器之間的理想的焊料連接。
使用本發(fā)明的方法和電氣電路裝置可以實(shí)現(xiàn)許多優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的示例性優(yōu)點(diǎn)，其中功率器件可以安裝到電路板。這些優(yōu)點(diǎn)包括，但不限于(1)通過使例如負(fù)載電阻器和散熱器的CTE匹配，使熱失配問題最?。?2)從器件底部，通過多個(gè)熱孔，到達(dá)直接位于下面的散熱器的良好的熱路徑；(3)的電路板接地層與直接位于器件下面的散熱器的可重復(fù)的焊料附連；(4)散熱器與電路板的機(jī)械附連，從而向用于處理的組件和后繼的模塊組件添加堅(jiān)固性；(5)消除了對(duì)單步或單次通過回流焊接工藝中的夾具的需要，其有助于無鉛焊料或含鉛焊料；和(6)在其他部件與電路板的SMT附連過程中可以完成用于熱管理和用于RF接地的焊料附連，而不需要額外的工藝步驟。
在本發(fā)明的另一方面，器件被安裝到電路板的頂側(cè)，并且需要經(jīng)由安裝在電路板下面的散熱器的熱耗散，而且還需要同散熱器的電氣隔離。圖8說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一部分電路板或基板800的示意圖的頂側(cè)視圖。在一個(gè)實(shí)施例中，基板800是有機(jī)電路板，諸如印刷電路板(PCB)。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，可以并入其他的基板(例如，陶瓷)?；?00包括接地層(未示出)，其可以包括基板的底側(cè)，或者可替換地，可以存在于基板的頂側(cè)和底側(cè)的內(nèi)部。接地層典型地由銅組成，其可以涂覆或鍍覆有多種保護(hù)層(例如，有機(jī)表面涂層、錫、鎳或金)。
基板800還可以包括焊盤820，用于使得部件能夠安裝到基板800的頂側(cè)。例如，在將具有至少一個(gè)輸入端子和至少一個(gè)輸出端子的感應(yīng)器線圈安裝到基板800的情況中，輸入端子可以在一個(gè)焊盤820處聯(lián)接到基板，并且輸出端子可以在另一焊盤820處聯(lián)接到基板。
基板800進(jìn)一步包括焊孔830，其是延伸通過基板的切口，用于在焊料潤(rùn)濕之前容納添加的焊料。焊孔830的布局、大小和尺寸是預(yù)定的，并且有助于引起預(yù)定區(qū)域中的(例如，散熱器和基板800的接地層之間的)焊料潤(rùn)濕。圖8說明了兩個(gè)橢圓形的焊孔830。焊孔830的布局、大小和尺寸是示例性的，用于感應(yīng)器線圈下面的最佳的焊料潤(rùn)濕。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，取決于安裝的特定部件以及所需用于焊料潤(rùn)濕的面積，在基板上的其他位置可以存在更多或更少的焊孔，并且其具有其他的大小和尺寸?；?00還可以包括一個(gè)或多個(gè)通氣孔眼840，其延伸通過基板，并且位于基板上的預(yù)定區(qū)域中。通氣孔眼840通過在回流焊接的過程中允許焊料揮發(fā)物逸出，促進(jìn)了基板的接地層和散熱器之間的最佳的焊料潤(rùn)濕。圖8說明了兩個(gè)圓形的通氣孔眼。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，取決于所需用于焊料潤(rùn)濕的面積，可以存在更多或更少的通氣孔眼，其具有不同的大小、形狀、尺寸和基板上的位置。而且，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，使用如上文參考圖2和3描述的粘合層中的一個(gè)或多個(gè)通氣孔，同樣可以實(shí)現(xiàn)焊料揮發(fā)物的通氣。
圖9說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的粘合層900的示意圖的頂側(cè)視圖。粘合層900對(duì)應(yīng)于圖8的基板部分800，并且用于使一個(gè)散熱器的至少一部分以機(jī)械方式聯(lián)接到基板800的接地層。
粘合層900典型地由具有粘合和粘結(jié)屬性的撓性材料組成，其在回流焊接工藝的高溫下是穩(wěn)定的。該材料典型地不是電傳導(dǎo)的，但是也可以是傳導(dǎo)材料。在一個(gè)實(shí)施例中，該材料是撓性的壓敏丙烯酸粘合劑。在另一實(shí)施例中，可以使用需要固化工藝(例如，升高的溫度)的撓性液體或膜粘合劑?？梢灾圃炀哂蓄A(yù)定厚度的粘合層900。粘合層900包括焊孔930，其對(duì)應(yīng)于基板800中的焊孔830和通氣孔眼840。焊孔930是同樣延伸通過粘合層900的切口，用于在焊料潤(rùn)濕之前容納焊料。
焊孔930的布局、大小和尺寸是預(yù)定的，由此焊孔830和通氣孔眼840同焊孔930的對(duì)準(zhǔn)，提供了用于引導(dǎo)和控制從焊孔(830、930)到預(yù)定區(qū)域(例如散熱器和基板800的接地層之間)的焊料潤(rùn)濕的精確腔。因此，在生產(chǎn)所需厚度和形狀的粘合層時(shí)，可以從粘合劑膜或者涂覆有粘合劑的膜上沖切粘合層，以利于可重復(fù)性。
圖10說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電氣電路裝置1000的分解圖。電氣電路裝置1000包括散熱器1010、粘合層1020、基板部分1030和器件1040。散熱器1010可以由適當(dāng)?shù)母邿醾鲗?dǎo)材料組成，諸如例如，銅或鋁，其允許焊料潤(rùn)濕和所選用于電路裝置裝配工藝的粘合材料的附連。散熱器1010具有兩個(gè)主要的側(cè)1012和1014。在側(cè)1012上使用粘合層1020附連基板部分1030；使用焊料聯(lián)接器件1040；并且將熱量輸入到散熱器1010用于耗散。相對(duì)的側(cè)1014是電路裝置1000的主要除熱區(qū)域，并且是關(guān)于電路裝置1000的主要安裝表面。在一個(gè)實(shí)施例中，散熱器的大小大于熱量耗散器件(例如器件1040)的大小，由此可以實(shí)現(xiàn)所需的熱量擴(kuò)散。
粘合層1020是根據(jù)參考圖9描述的粘合層。因此，粘合層1020包括焊孔1024?；宀糠?030是根據(jù)參考圖8描述的基板部分。因此，基板部分1030包括通氣孔眼1032、焊孔1034和接地層1036?；?030典型地還包括基板頂側(cè)上的多個(gè)焊盤1036，器件1040可以聯(lián)接到其上面。在圖10說明的實(shí)施例中，接地層1036包括基板1030的底側(cè)。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，接地層1036可以在基板1030內(nèi)部，其中基板1030將進(jìn)一步包括凹陷，用于暴露接地層，該凹陷典型地具有稍微大于散熱器1010尺寸的尺寸。最后，器件1040可以包括至少一個(gè)輸入端子1042和至少一個(gè)輸出端子1044。器件1040可以是，例如，感應(yīng)線圈或者安裝到基板部分1030的頂側(cè)的任何器件，并且需要同散熱器1010的熱聯(lián)接，而且進(jìn)一步需要同散熱器1010的電氣隔離。
根據(jù)本發(fā)明，可以如下裝配上文描述的電路裝置1000的元件。使粘合層1020同基板1030對(duì)準(zhǔn)，由此焊孔1024同焊孔1034和通氣孔眼1032對(duì)準(zhǔn)。使用粘合層1020將散熱器1010以機(jī)械方式聯(lián)接到基板1030的接地層1036，由此其同基板1030對(duì)準(zhǔn)。在圖10說明的實(shí)施例中，散熱器1010在完全圍繞器件1040的區(qū)域中局部聯(lián)接到基板1030，用于提供最佳的熱傳導(dǎo)路徑。
將焊料安置在基板的焊盤上，并且安置到粘合層的焊孔1024的至少一部分中，用于后繼的焊料潤(rùn)濕，以將器件的輸入和輸出端子(1042、1044)聯(lián)接到焊盤，將接地層1036聯(lián)接到散熱器，并且產(chǎn)生器件1040的熱聯(lián)接。典型地，將焊膏絲網(wǎng)印刷在基板焊盤上，并且絲網(wǎng)印刷到粘合層的焊孔1024中。然而，在其他的實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)其他形式的焊料，例如焊?；蝾A(yù)制件。而且，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，在添加焊料的過程中，還可以將焊料添加到基板焊孔1034的至少一部分。事實(shí)上，典型地，在添加焊料的過程中，填充了基板和粘合層的焊孔(1024、1034)。
器件1040安裝到基板1030的頂側(cè)，由此至少一個(gè)輸入端子1042變?yōu)橥?030頂側(cè)上的對(duì)應(yīng)焊盤上的焊料接觸，并且至少一個(gè)輸出端子1044變?yōu)橥?030頂側(cè)上的對(duì)應(yīng)焊盤上的焊料接觸?；?030同器件1040的組裝可以手工完成，但是典型地在制造過程中使用自動(dòng)化工藝完成，以利于效率和成本有效性。
所組裝的基板1030可以安置在回流爐中，并且隨后進(jìn)行冷卻，其中，完成器件的端子(1042、1044)和焊盤的焊料連接，并且焊料從焊孔(1024、1034)潤(rùn)濕到接地層1036和散熱器1010之間的腔，以產(chǎn)生器件1040和散熱器1010之間的熱路徑。
在一個(gè)實(shí)施例中，上文描述的根據(jù)本發(fā)明的方法的至少一部分步驟可作為自動(dòng)化工藝的一部分而被執(zhí)行，并且理想地，如此執(zhí)行全部的步驟。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，可以手工執(zhí)行或者作為自動(dòng)化工藝的一部分執(zhí)行多種組合的任何上文所述的步驟。
回流之前的散熱器與基板的機(jī)械附連消除了對(duì)用于在SMT處理過程中使散熱器保持在位的夾具的需要，并且添加了用于處理電路裝置組件的裝配工藝過程中的堅(jiān)固性?？梢栽谟糜跓崧?lián)接和頂側(cè)SMT附連的單次通過回流工藝過程中執(zhí)行電氣電路裝置的裝配，由此使其有助于無鉛焊料或含鉛焊料的使用。
粘合層的焊孔、基板的接地層和可潤(rùn)濕的散熱器表面，在回流的過程中，促進(jìn)了從焊孔到關(guān)鍵熱聯(lián)接區(qū)域的焊料潤(rùn)濕。上面(基板的接地層)和下面(散熱器)的高表面能量的表面促進(jìn)了針對(duì)兩個(gè)可潤(rùn)濕表面之間的開放空間的焊料潤(rùn)濕。這些表面還提供了理想的粘合接合表面，其產(chǎn)生了散熱器和基板之間的高的粘合強(qiáng)度。
使用具有受控的厚度的膜粘合劑產(chǎn)生了高度可重復(fù)的分隔區(qū)，導(dǎo)致了關(guān)于制造工藝的該關(guān)鍵尺寸的較低的變化。通過使粘合劑切口區(qū)域延伸到電路板的邊緣，或者延伸通過在電路板上形成的至少一個(gè)通氣孔眼，可以產(chǎn)生通氣機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)通過允許焊膏揮發(fā)物在回流過程中逸出，進(jìn)一步促進(jìn)了分隔區(qū)中的最佳的焊料填充。關(guān)于焊膏的焊孔的大小和形狀還定義了用于填充分隔區(qū)的熔融焊料的體積，并且其易于控制，用于優(yōu)化熱傳輸。該焊料體積的控制和由粘合劑中的切口產(chǎn)生的兩個(gè)高表面能量的表面的區(qū)域的終止的組合，限制了熔融焊料向所關(guān)注區(qū)域的流動(dòng)。導(dǎo)致的接地層-散熱器的焊料連接產(chǎn)生了從熱耗散部件到散熱器的可重復(fù)的熱路徑。
由于使用低剛度的粘合劑完成散熱器到基板的批量附連，因此散熱器和基板上面的匹配部件(例如，具有遠(yuǎn)低于散熱器的熱膨脹系數(shù)的陶瓷部件，諸如RF匹配電容器)之間的熱膨脹差異減弱，由此改善了部件和對(duì)應(yīng)的焊接接點(diǎn)的可靠性。而且，熱孔實(shí)現(xiàn)了器件底部和散熱器之間的良好的熱傳導(dǎo)路徑。
為了簡(jiǎn)化，圖10說明了一部分基板，其具有一個(gè)使用根據(jù)本發(fā)明的上文所述的方法安裝于其上面的部件。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，基板典型地具有多個(gè)安裝于其上面的部件，并且包括例如，功率部件、陶瓷負(fù)載電阻器、感應(yīng)線圈和其他部件。因此，在本發(fā)明的另一方面，電氣電路裝置可以具有并入于其中的散熱器，其具有不同的CTE值。例如，可以使具有低的CTE的至少一個(gè)散熱器聯(lián)接到低CTE部件(諸如例如，陶瓷負(fù)載電阻器)下面的基板，并且可以使具有較高的CTE的至少一個(gè)散熱器聯(lián)接到另一高CTE部件(諸如例如射頻(“RF”)或者功率晶體管)下面的基板。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，盡管圖10說明了，散熱器1010局部聯(lián)接到唯一的器件1040下面的基板1030，但是典型地，在制造中，散熱器1010局部聯(lián)接在多個(gè)器件下面，以利于效率，并且使制造成本最小。此外，圖10僅示出了一個(gè)散熱器聯(lián)接到基板1030。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，可以將多個(gè)散熱器聯(lián)接到基板。
圖11說明了在焊膏絲網(wǎng)印刷和器件組裝之后，但是在焊料潤(rùn)濕之前的，根據(jù)圖10說明的電氣電路裝置，電氣電路裝置1100的裝配頂側(cè)視圖。在圖11中說明的是器件1110的頂側(cè)，其被安裝到基板1114上，其中至少一個(gè)器件的輸入端子1120和至少一個(gè)器件的輸出端子1130的頂側(cè)同基板1114頂側(cè)上的輸入和輸出焊盤(未示出)上的焊料接觸。還說明了兩個(gè)通氣孔眼1150、兩個(gè)焊孔1140，使用已知的方法使其填充有焊料，并且標(biāo)為A-A的截面線說明了將參考圖12和13詳細(xì)討論的電氣電路裝置1100的截面區(qū)域。
圖12說明了焊料潤(rùn)濕之前的圖11說明的電氣電路裝置1100的截面A-A處的截面圖。該截面圖說明了器件的至少一個(gè)輸出端子1216，其經(jīng)由焊料層1220聯(lián)接到基板1224上的焊盤1222?；?224的接地層1228經(jīng)由粘合層1240以機(jī)械方式聯(lián)接到散熱器1250，其中粘合層1240產(chǎn)生了接地層1228和散熱器1250之間的精確的腔1244。而且說明了通氣孔眼1280和使用已知方法被添加到焊孔1270的焊料1260。
圖13說明了焊料潤(rùn)濕之后的圖11說明的電氣電路裝置1100的截面A-A處的截面圖。在圖13中，對(duì)與圖12中說明的元件相同的這些元件進(jìn)行對(duì)應(yīng)的相同的標(biāo)注，并且為了簡(jiǎn)化，這里不再描述。然而，圖13進(jìn)一步說明了從焊孔1270向基板1224的接地層1228和散熱器1250之間的區(qū)域中的通氣孔眼1280的焊料潤(rùn)濕1310，用于器件與散熱器1250的熱聯(lián)接。
使用本發(fā)明的方法和電氣電路裝置可以實(shí)現(xiàn)許多優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的示例性優(yōu)點(diǎn)，其中功率器件可以安裝到電路板。這些優(yōu)點(diǎn)包括，但不限于(1)通過使用撓性低剛度粘合劑，使例如，陶瓷電容器和散熱器之間的CTE失配問題最??；(2)電路板接地層與直接位于器件下面的散熱器的可重復(fù)焊料附連；(3)器件端子同地，即散熱器的電氣隔離；(4)散熱器與電路板的機(jī)械附連，向用于處理的組件和后繼的模塊組件添加堅(jiān)固性；(5)消除了對(duì)單步或單次通過回流焊接工藝中的夾具的需要，其有助于無鉛焊料或含鉛焊料；和(6)在其他部件與電路板的SMT附連過程中可以完成用于熱管理的焊料附連，而不需要額外的工藝步驟。
盡管結(jié)合具體的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于想到另外的優(yōu)點(diǎn)和修改方案。因此，本發(fā)明，在其較廣泛的方面，不限于所示出和描述的具體細(xì)節(jié)、代表性裝置和說明性示例。根據(jù)前面的描述，多種替換方案、修改方案和變化方案對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見的。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于前面的描述，而是涵蓋根據(jù)附屬權(quán)利要求的精神和范圍的所有該替換方案、修改方案和變化方案。
權(quán)利要求
1.一種電氣電路裝置，包括基板，其包括頂側(cè)、接地層、至少一個(gè)熱孔、和至少一個(gè)熱孔；散熱器；和粘合層，用于將所述散熱器以機(jī)械方式聯(lián)接到所述基板的接地層，由此所述至少一個(gè)基板熱孔的至少一部分同所述散熱器重疊，所述粘合層包括至少一個(gè)熱孔和至少一個(gè)焊孔，其中使至少一個(gè)基板焊孔同至少一個(gè)粘合層焊孔對(duì)準(zhǔn)、以及使至少一個(gè)基板熱孔同至少一個(gè)粘合層熱孔對(duì)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了所述散熱器和所述基板的接地層之間的預(yù)定區(qū)域中的焊料潤(rùn)濕。
2.權(quán)利要求1的裝置，進(jìn)一步包括器件，其聯(lián)接到所述基板的頂側(cè)，由此所述器件的至少一部分覆蓋所述至少一個(gè)基板熱孔的至少一部分，并且其中所述器件經(jīng)由所述至少一個(gè)基板熱孔的至少一部分聯(lián)接到所述散熱器，并且所述散熱器具有基本上同所述器件的熱膨脹系數(shù)相匹配的熱膨脹系數(shù)。
3.一種電氣電路裝置，包括基板，其包括頂側(cè)、接地層、至少一個(gè)熱孔、和至少一個(gè)焊孔；散熱器；粘合層，用于將所述散熱器以機(jī)械方式聯(lián)接到所述基板的接地層，由此所述至少一個(gè)基板熱孔的至少一部分同所述散熱器重疊，所述粘合層包括至少一個(gè)熱孔和至少一個(gè)焊孔；和器件，其聯(lián)接到所述基板的頂側(cè)，由此所述器件的至少一部分覆蓋所述至少一個(gè)基板熱孔的至少一部分，并且其中所述器件經(jīng)由所述至少一個(gè)熱孔的至少一部分聯(lián)接到所述散熱器，并且其中使至少一個(gè)基板焊孔同至少一個(gè)粘合層焊孔對(duì)準(zhǔn)、以及使至少一個(gè)基板熱孔同至少一個(gè)粘合層焊孔對(duì)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了所述散熱器和所述基板的接地層之間的預(yù)定區(qū)域中的焊料潤(rùn)濕，并且其中所述預(yù)定區(qū)域的至少一部分位于所述器件下面。
4.一種電氣電路裝置，包括有機(jī)電路板，其包括頂側(cè)、接地層、至少一個(gè)熱孔、和至少一個(gè)焊孔；散熱器；粘合層，用于將所述散熱器以機(jī)械方式聯(lián)接到所述基板的接地層，由此所述至少一個(gè)基板熱孔的至少一部分同所述散熱器重疊，所述粘合層包括預(yù)定厚度的非電傳導(dǎo)材料，并且進(jìn)一步包括至少一個(gè)熱孔、至少一個(gè)焊孔和至少一個(gè)通氣孔，其同至少一個(gè)粘合層熱孔相鄰；和器件，其包括至少一個(gè)輸入端子和接地凸緣，并且聯(lián)接到所述基板的頂側(cè)，由此所述器件的至少一部分覆蓋所述至少一個(gè)基板熱孔的至少一部分，并且其中所述器件經(jīng)由所述至少一個(gè)基板熱孔的至少一部分聯(lián)接到所述散熱器，并且其中使至少一個(gè)基板焊孔同至少一個(gè)粘合層焊孔對(duì)準(zhǔn)、以及使至少一個(gè)基板熱孔同至少一個(gè)粘合層熱孔對(duì)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了所述散熱器和所述基板的接地層之間的預(yù)定區(qū)域中的焊料潤(rùn)濕，并且其中所述預(yù)定區(qū)域的至少一部分位于所述器件的接地凸緣下面。
5.一種方法，用于裝配電氣電路裝置，所述電氣電路裝置包括具有頂側(cè)、接地層、至少一個(gè)熱孔、和至少一個(gè)焊孔的基板；散熱器；和粘合層，其具有至少一個(gè)熱孔和至少一個(gè)焊孔，所述方法包括以下步驟a)使至少一個(gè)基板焊孔同至少一個(gè)粘合層焊孔對(duì)準(zhǔn)，并且使至少一個(gè)基板熱孔同至少一個(gè)粘合層焊孔對(duì)準(zhǔn)；b)使用所述粘合層使所述散熱器以機(jī)械方式聯(lián)接到所述基板的接地層，由此所述至少一個(gè)基板熱孔的至少一部分同所述散熱器重疊；c)使用焊料填充所述至少一個(gè)粘合層焊孔的至少一部分和所述至少一個(gè)基板熱孔的至少一部分；和d)執(zhí)行用于焊料潤(rùn)濕的工藝，其中使至少一個(gè)基板焊孔同至少一個(gè)粘合層焊孔對(duì)準(zhǔn)，并且使至少一個(gè)基板熱孔同至少一個(gè)粘合層焊孔對(duì)準(zhǔn)，使得所述焊料從至少一個(gè)粘合層焊孔流到所述散熱器和所述基板的接地層之間的預(yù)定區(qū)域。
6.權(quán)利要求5的方法，其中所述電氣電路裝置進(jìn)一步包括器件，并且其中所述方法在步驟c)之后進(jìn)一步包括以下步驟將所述器件安裝到所述基板的頂側(cè)，由此所述器件的至少一部分覆蓋所述至少一個(gè)基板熱孔的至少一部分，并且由此所述器件經(jīng)由所述至少一個(gè)基板熱孔的至少一部分聯(lián)接到所述散熱器。
7.權(quán)利要求6的方法，其中所述器件聯(lián)接到所述基板和所述散熱器，并且在單次通過回流焊接工藝的過程中發(fā)生所述焊料潤(rùn)濕，其中所述回流焊接工藝使用無鉛焊料和含鉛焊料中的一個(gè)。
8.一種電氣電路裝置，包括基板，其包括頂側(cè)、接地層、和至少一個(gè)焊孔；散熱器；和粘合層，用于將所述散熱器以機(jī)械方式聯(lián)接到所述基板的接地層，所述粘合層包括至少一個(gè)焊孔，其中使至少一個(gè)基板焊孔同至少一個(gè)粘合層焊孔對(duì)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了所述散熱器和所述基板的接地層之間的預(yù)定區(qū)域中的焊料潤(rùn)濕。
9.一種電氣電路裝置，包括基板，其包括頂側(cè)、接地層、和至少一個(gè)焊孔；散熱器；粘合層，用于將所述散熱器以機(jī)械方式聯(lián)接到所述基板的接地層，所述粘合層包括至少一個(gè)焊孔；和器件，其聯(lián)接到所述散熱器的頂側(cè)，其中使至少一個(gè)基板焊孔同至少一個(gè)粘合層焊孔對(duì)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了所述散熱器和所述基板的接地層之間的預(yù)定區(qū)域中的焊料潤(rùn)濕，并且其中所述預(yù)定區(qū)域的至少一部分位于所述器件下面。
10.一種電氣電路裝置，包括有機(jī)電路板，其包括頂側(cè)、接地層、至少一個(gè)焊孔、和至少一個(gè)通氣孔眼；散熱器；粘合層，用于將所述散熱器以機(jī)械方式聯(lián)接到所述基板的接地層，所述粘合層包括預(yù)定厚度的非電傳導(dǎo)材料，并且包括至少一個(gè)焊孔；和器件，其聯(lián)接到所述散熱器的頂側(cè)，其中使至少一個(gè)基板焊孔和至少一個(gè)通氣孔眼同至少一個(gè)粘合層焊孔對(duì)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了所述散熱器和所述基板的接地層之間的預(yù)定區(qū)域中的焊料潤(rùn)濕，并且其中所述預(yù)定區(qū)域的至少一部分位于所述器件下面。
11.一種方法，用于裝配電氣電路裝置，所述電氣電路裝置包括具有頂側(cè)、接地層、和至少一個(gè)焊孔的基板；散熱器；和粘合層，其具有至少一個(gè)焊孔，所述方法包括以下步驟a)使至少一個(gè)基板焊孔同至少一個(gè)粘合層焊孔對(duì)準(zhǔn)；b)使用所述粘合劑使所述散熱器以機(jī)械方式聯(lián)接到所述基板的接地層；c)使用焊料填充所述至少一個(gè)粘合層焊孔的至少一部分；和d)執(zhí)行用于焊料潤(rùn)濕的工藝，其中使至少一個(gè)基板焊孔同至少一個(gè)粘合層焊孔對(duì)準(zhǔn)，使得所述焊料從至少一個(gè)粘合層焊孔流到所述散熱器和所述基板的接地層之間的預(yù)定區(qū)域。
12.權(quán)利要求11的方法，其中所述電氣電路裝置進(jìn)一步包括器件，并且其中所述方法在步驟c)之后進(jìn)一步包括以下步驟將所述器件安裝到所述基板的頂側(cè)。
13.權(quán)利要求12的方法，其中所述器件聯(lián)接到所述基板，并且在單次通過回流焊接工藝的過程中發(fā)生所述焊料潤(rùn)濕，其中所述回流焊接工藝使用無鉛焊料和含鉛焊料中的一個(gè)。
14.權(quán)利要求11的方法，其中所述基板進(jìn)一步包括至少一個(gè)通氣孔眼，并且步驟a)進(jìn)一步包括使所述至少一個(gè)通氣孔眼同所述至少一個(gè)粘合層焊孔對(duì)準(zhǔn)。
15.一種電氣電路裝置，包括基板，其包括頂側(cè)、接地層、和至少一個(gè)焊孔；第一散熱器，其具有第一熱膨脹系數(shù)(“CTE”)；第二散熱器，其具有低于所述第一CTE的第二CTE；和至少一個(gè)粘合層，用于將所述散熱器以機(jī)械方式聯(lián)接到所述基板的接地層，所述粘合層包括至少一個(gè)焊孔，其中使至少一個(gè)基板焊孔同所述至少一個(gè)粘合層焊孔對(duì)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了所述第一散熱器和所述基板的接地層之間的第一預(yù)定區(qū)域和所述第二散熱器和所述基板的接地層之間的第二預(yù)定區(qū)域中的焊料潤(rùn)濕。
16.權(quán)利要求15的裝置，進(jìn)一步包括第一器件，其聯(lián)接到所述基板的頂側(cè)，由此所述第一器件的至少一部分同所述第一散熱器重疊；和第二器件，其聯(lián)接到所述散熱器的頂側(cè)，由此所述第二器件的至少一部分同所述第二散熱器重疊，并且其中所述第二散熱器的CTE基本上同所述第二器件的CTE匹配。
17.權(quán)利要求16的裝置，其中所述第一器件是功率器件，并且所述第二器件是陶瓷器件。
全文摘要
一種電氣電路裝置(300)，包括具有接地層(336)、至少一個(gè)熱孔(332)、和至少一個(gè)焊孔(334)的基板(330)；散熱器(310)；和粘合層(320)，用于將散熱器以機(jī)械方式聯(lián)接到基板的接地層，由此至少一個(gè)基板熱孔的至少一部分同散熱器重疊，粘合層具有至少一個(gè)熱孔(332)和至少一個(gè)焊孔(324)，其中使至少一個(gè)基板焊孔同至少一個(gè)粘合層焊孔對(duì)準(zhǔn)、并且使至少一個(gè)基板熱孔同至少一個(gè)粘合層熱孔對(duì)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了散熱器和基板的接地層之間的預(yù)定區(qū)域中的焊料潤(rùn)濕。
文檔編號(hào)H01L21/50GK1864258SQ200480028637
公開日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2004年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月2日
發(fā)明者約翰·M·瓦爾德福格爾, 布賴恩·R·比利克, 赫爾曼·J·米勒, 比利·J·萬坎農(nóng) 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司