專利名稱：無焊料電子組件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及電子組件領域，更具體地講，本發(fā)明涉及但不限于不使用焊料的電子產(chǎn)品的制造與組裝。
背景技術：
自電子工業(yè)的最早期以來，電子產(chǎn)品的組裝，更具體地講電子部件永久地組裝到印刷電路板，就已經(jīng)涉及利用某種形式的相對低溫的焊料合金(例如，錫/鉛或Sn63/Pb37)。原因是多樣的，但是最重要的原因是能容易地連
鉛是劇毒物質(zhì)，暴露于鉛可以產(chǎn)生大量已知的不利于健康的影響。在本文中要強調(diào)的是，焊接操作產(chǎn)生的煙霧對工人很危險。該工藝可以產(chǎn)生作為鉛氧化物(來自鉛基焊料)和松香(來自焊料助熔劑(solder flux))的組合物的煙霧。這些成分中的每一種都已顯示出潛在的危險。另外，如果減少電子裝置中的鉛用量，也會減輕開采和冶煉鉛的壓力。開采鉛會污染當?shù)氐牡孛嫠?。冶煉會導致工廠、工人和環(huán)境的污染。
減少鉛用量也會降低廢棄電子裝置中的鉛數(shù)量，降低垃圾和其它不安全位置處的鉛水平。由于回收用過的電子產(chǎn)品的難度和成本以及疏于對垃圾出口的強制立法，大量用過的電子產(chǎn)品被輸送到環(huán)境標準較低且工作條件較差的國家，諸如中國、印度和肯尼亞。
因此，存在減少錫/鉛焊料的市場和立法壓力。具體地，歐盟于2003年2月批準了在電氣和電子設備中使用某些有害物質(zhì)的限制令(Directive on theRestriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical andElectronic Equipment)(通常稱為有害物質(zhì)限制令或者RoHS )。 RoHS限制令于2006年7月1日生效，被要求強制實行并成為每個成員國的法律。該限制令限制了在各種類型電氣和電子設備的制造中使用包括鉛的六種有害材
泮+ 。這與廢舊電氣和電子i殳備限制令(WEEE, Waste Electrical and ElectronicEquipment Directive) 2002/96/EC緊密相關，其設定了電氣產(chǎn)品的收集、回收和再利用的目標，并且是開始解決大量有毒電子裝置垃;及問題的立法的一部分。
RoHS沒有排除在所有電子裝置中使用鉛。在要求高可靠性的某些裝置中(如醫(yī)療裝置)，允許繼續(xù)使用鉛合金。因此，電子裝置中的鉛繼續(xù)受到關注。電子工業(yè)一直在尋求錫/鉛焊料的可實現(xiàn)的替代物。當前使用的大部分常規(guī)替代物是SAC類物質(zhì)，其是含錫(Sn)、銀(Ag)和銅(Cu)的合金。
SAC焊料也具有嚴重的環(huán)境問題。例如，開采錫對于當?shù)睾腿澜缍际怯泻Φ?。在亞馬遜雨林發(fā)現(xiàn)了大量的錫礦藏。在巴西，這已經(jīng)引起了道路修筑、森林欲伐、移民、土壤退化、大壩、尾礦池和土丘的產(chǎn)生、以及冶煉才喿作。在巴西開采錫的最嚴重的環(huán)境影響大概是河流和小溪的淤泥充塞。這樣的退化永久地改變了動物和植物的形態(tài)、毀壞了基因庫、改變了土壤結構、引入了有害物和疾病、并且造成不可恢復的生態(tài)損失。
由巴西環(huán)境的管理不善引起的世界范圍內(nèi)的生態(tài)問題是眾所周知的。這些生態(tài)問題覆蓋了從雨林破壞引起的全球變暖壓力到動植物生命多樣性破壞造成的對制藥工業(yè)的長久損害。巴西采礦僅是錫工業(yè)的破壞性影響的一個示例。大量的礦藏和開采才喿作也出現(xiàn)在印度尼西亞、馬來西亞和中國這樣的發(fā)展經(jīng)濟的態(tài)勢超過了對生態(tài)保護的關注的發(fā)展中國家中。
SAC焊料還具有其它問題。它們需要高溫、浪費能量、脆弱、并且會引起可靠性問題。熔化溫度使得部件和電路板可能被損壞。各合金組成的化合物的正確用量仍在研究之中，并且長期穩(wěn)定性是未知的。而且，如果表面準備不適當，SAC焊料工藝傾向于形成短路(例如，"錫須(tin whiskers)"和開路。無論采用錫/鉛焊料還是SAC類物質(zhì)，致密金屬都會增加電路組件的重量和高度。
因此，需要焊接工藝及其隨后的環(huán)境和實際問題的替代物。盡管焊料合金已經(jīng)很普遍，但是也已經(jīng)提出和/或采用了其它的接合材料，諸如導電粘合劑形式的所謂的"聚合物焊料"。此外，人們還致力于通過為部件提供插口來制作可分離的連接。還有開發(fā)為連接功率和信號負載導體的電氣和電子連接器，該連接器被描述為具有要求施加恒定的力或壓力的各種彈性接觸結構。
于此同時，人們已經(jīng)持續(xù)地致力于使更多的電子裝置具有更小的體積。因此，最近幾年，在電子工業(yè)內(nèi)對將集成電路(IC)芯片堆疊在封裝體內(nèi)以
及IC封裝體本身堆疊的各種方法很感興趣，所有這些都是旨在減少沿z或垂直軸的組裝尺寸。人們也正在致力于通過在電路板內(nèi)嵌入某些部件(主要
為無源器件)來減少印刷電路板(PCB)上的表面安裝部件的數(shù)量。
在IC封裝的創(chuàng)建過程中，人們也曾致力于通過直接在基板內(nèi)設置未封裝的IC器件并通過對芯片接觸直接鉆孔和鍍覆使它們互連來埋設有源器件。盡管這樣的解決方案在特定的應用中提供了益處，但是芯片的輸入/輸出(1/0)端子會非常小，并且成為精確地制作這種連接的挑戰(zhàn)。而且，制造完成的器件可能不會成功地通過老化測試，從而使得前功盡棄。
另一個關注的領域是熱管理，這是因為密集封裝的IC會產(chǎn)生降低電子產(chǎn)品可靠性的高的能量密度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供電子組件及其制造方法。預測試和老化部件(包括具有外部1/0接觸的電氣、電子、電光、電-機械裝置和用戶界面裝置)^皮設置在平面基底上。用帶孔的焊接掩模、電介質(zhì)或者電絕緣材料(在該申請(包括權利要求)中統(tǒng)稱為"絕緣材料")封裝分組件，該孔為形成或鉆成的通孔以到達部件的引線、導體和端子(在該申請(包括權利要求)中統(tǒng)稱為"引線")。然后，鍍覆分組件，并且重復封裝和鉆孔工藝以構建出希望的層。
可以匹配分組件以使得能夠密集地封裝部件。另外，各層可以通過銷4丁和/或夾層多通道互連裝置來電互連和物理互連。
用新的反向互連工藝(RIP)構建的組件不使用焊料，因此避開使用鉛、錫以及相關加熱的問題。術語"反向"是指組件順序的反向；首先設置部件然后再制造電路層，而不是首先設置PCB然后安裝部件。不需要傳統(tǒng)的PCB(盡管可以可選擇的集成)，縮短了制造周期，降低了成本和復雜性，并且減少了 PCB的可靠性問題。
RIP產(chǎn)品是耐機械沖擊和熱循環(huán)疲勞失效的。由于焊料接頭傾向于成為電子系統(tǒng)失效的關鍵點，所以消除焊料增強了組件的耐用性。與設置在PCB板上的傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，結合到RIP產(chǎn)品的部件不要求與表面隔開，并且因此具有較小的輪廓，可以更密集地設置。而且，因為不需要軟焊接精加工，而
僅需較少的材料和較少的工藝步驟，所以RIP產(chǎn)品降低了成本。另外，RIP 產(chǎn)品能承受適當?shù)臒崃吭黾?包括改善散熱材料和方法)，也可以提供整體 的電磁干擾(EMI)屏蔽。而且，該結構可以組裝有嵌入的電氣和光學部件， 和/或設置有光學通道。
本發(fā)明通過下述內(nèi)容克服了許多現(xiàn)有技術中的缺點
去除對電路板的需要；
去除對焊接的需要；
去除了 "錫須"的問題；
去除了細小間隔部件引線間難于清理的需要；
去除了對依乂人引線或依從焊料連接的需要；
去除了與很多不同制造階段和壽命終止的電子垃圾相關的大量問
題；以及
去除了與在脆弱部件上使用高溫無鉛焊料有關的熱問題。 本發(fā)明的優(yōu)點包括
由于結構幾乎完全是疊加的，所以減少了制造垃圾；
減少了構造中的材料使用；
由于不需要可能的有毒金屬，所以是環(huán)境友好的；
減少了工藝步驟；
降低了測試要求；
低熱加工，從而導致能量節(jié)約；
降低了成本；
減小了組件的輪廓；
增強了可靠性；
可能具有更好的性能或者更長的電池壽命；
提高了抗機械沖擊、振動和物理損壞的IC保護；
由于可以涂覆最后的金屬涂層，所以電子裝置全面屏蔽；
改善了熱性能；
可以集成邊緣卡連接器；
改善了存儲模塊的設計；
改善了電話模塊的設計；改善了計算機卡模塊的設計； 改善了智能卡和RFID卡的設計； 改善了發(fā)光模塊。
結合附圖，參考下面的具體描述，可以更好地理解本發(fā)明的結構和操作 上的細節(jié)以及本發(fā)明的;f艮多附加優(yōu)點，各附圖中相同的參考標號通篇表示相 同的部分，除非另有規(guī)定，其中


圖1是在PCB上采用鷗翼形部件的現(xiàn)有焊料組件的截面圖。
圖2是在PCB上采用球形柵陣列(BGA)或觸點柵格陣列(LGA)部 件的現(xiàn)有焊料組件的截面圖。
圖3是采用電氣部件的現(xiàn)有無焊料組件的截面圖。
圖4是采用LGA部件的RIP組件的一部分的截面圖。
圖5是采用具有可選擇的熱擴散器或熱管和熱沉的LGA部件的RIP組 件的一部分的截面圖。
圖6是兩層RIP組件的截面圖，示出了安裝的分離、模擬和LGA部件。
圖7是匹配的兩層RIP分組件對的截面圖。
圖8是典型的RIP組件制造階段的截面圖。
圖9是典型的RIP組件制造階段的截面圖。
圖10是典型的RIP組件制造階段的截面圖。
圖11是RIP分組件(subassembly)的透視圖。
圖12是典型的RIP組件制造階段的截面圖。
圖13是典型的RIP分組件的透3見圖。
圖14是RIP分組件側視圖的截面圖。
圖15是典型的RIP分組件制造階段的截面圖。
圖16是典型的RIP分組件制造階段的截面圖。
圖17是典型的RIP分組件制造階段的截面圖。
圖18是示出使兩個RIP分組件匹配的工藝的截面圖。
圖19是完成的匹配RIP組件的截面圖。
圖20是RIP分組件的替代形式的截面圖。
圖21是在匹配的RIP分組件之間填充絕緣材料的注入工藝截面圖。圖22是具有可選擇的銷釘?shù)钠ヅ銻IP分組件的截面圖。
圖23是具有可選擇的銷釘和夾層多通道互連裝置的匹配RIP分組件的
圖24是用可選擇的熱擴散器使RIP分組件匹配的工藝的截面圖。 圖25是具有可選擇的熱擴散器的匹配RIP分組件的截面圖。 圖26是用可選擇的熱擴散器或熱管和熱沉的組合使RIP分組件匹配的 工藝的截面圖。
圖27是具有可選擇的熱擴散器或熱管和熱沉的組合的匹配RIP分組件 的截面圖。
圖28是用可選擇的邊緣卡連接器使RIP分組件匹配的工藝的截面圖。 圖29是具有可選擇的邊緣卡連接器的匹配RIP分組件的截面圖。 圖30是具有可選擇的熱擴散器或熱管和熱沉的組合以及可選擇的邊緣 卡連接器的匹配RIP分組件的透視圖。
圖31a、 31b和31c是適合于本發(fā)明的夾層互連裝置的類型示例。 圖32是具有嵌入的夾層互連裝置的匹配RIP分組件的一部分的透^f見圖。 圖33是具有嵌入的夾層互連裝置的匹配RIP分組件的一部分的透^L圖。 圖34是具有嵌入的夾層互連裝置的匹配RIP分組件的一部分的透一見圖。
具體實施例方式
在下面的描述和附圖中，將詳盡地解釋具體的術語和附圖標記以提供對 本發(fā)明的透徹理解。在某些情況下，該術語和標記可以包含實施本發(fā)明不需 要的具體細節(jié)。例如，部件的導體元件間的互連(即部件的I/0引線)可以 示出或描述為具有互連到一條引線的多個導體或者連接到器件內(nèi)或器件之 間的多個部件接觸的一條導體信號線。因此，多個導體互連的每一個都可以 替換地為一個導體的信號、控制、電源或者接地線，反之亦然。示出或者描 述為單一端的電路路徑也可以是不同的，反之亦然?；ミB組件可以由標準互 連組成；微帶或者帶狀線互連以及組件的所有信號線可以屏蔽或者不屏蔽。
圖1示出了現(xiàn)有的完成的組件100,其具有將鷗翼形部件封裝體104焊 接安裝在PCB 102上的焊料接頭(solderjoint) 110。
部件封裝體104包含電氣部件106。部件106可以是IC或者其它的分離 部件。鷗翼形引線108從封裝體104延伸到流動焊料110,流動焊料110繼而將引線108連接到PCB 102上的焊墊112。絕緣材料114防止流動焊料110 流動到PCB 102上的其它部件(未示出)，并防止部件106與PCB 102上的 其它部件(未示出)短路。焊墊112連接到通孔118，通孔118繼而連接到 適當?shù)木€路(trace),如116表示的線路。除了焊料接點的前述問題外，包 括PCB 102的內(nèi)部結構的該種類型的組件復雜，并且需要本發(fā)明可減少的高 度空間。
圖2示出了現(xiàn)有的完成的組件200，其具有將BGA IC或LGA IC封裝 體204安裝到PCB 214上的焊料接點202。與圖1的主要區(qū)別是采用了球形 焊料(ball solder) 202，而不是流動焊料110。
部件封裝體204包含部件206。引線208從封裝體204通過支撐體210
(典型地由有機或者陶乾材料組成)延伸到球形焊料202,球形焊料202繼 而將引線208連接到PCB 214上的焊墊212。絕緣材料216防止球形焊料202 短路包含在封裝體204中的其它引線(未示出)。絕緣材料218防止球形焊 料202流動到PCB 214上的其它部件(未示出)，并防止部件206與PCB 214 上的其它部件(未示出)短路。焊墊212連接到通孔220，通孔220繼而連 接到適當?shù)木€路，如由222表示的線路。該構造與圖1所示的組件存在同樣 的問題除了焊料接點的前述問題外，該種類型的組件復雜(特別是由于 PCB 214)，并且需要本發(fā)明可降低的高度空間。
圖3圖解了現(xiàn)有的無焊料連接的裝置300。見美國專利6,160,714
(Green )。在該構造中，基板302支撐封裝體304。封裝體304包含如IC或 其它分離部件的電氣部件(未示出)。覆蓋基板302的是絕緣材料306。在基 板302的另一側是導電的聚合物厚膜油墨(polymer-thick-film ink) 308。為 了改善導電性，在聚合物厚膜308上鍍覆銅薄膜310。通孔從封裝體304延 伸通過基板302。通孔填充有導電粘合劑314。封裝體304到粘合劑314的 結合點316可由可熔聚合物厚膜油墨、銀聚合物厚膜導電油墨或商用焊料膏 制成。該現(xiàn)有技術組件與本發(fā)明相比的一個缺點是粘合劑314增加了附加厚 度，如圖上的塊318所示。 RIP裝置
圖4是說明本發(fā)明的組件400,示出了安裝在基板416上的LGA部件 封裝體(402、 406、 408、 410、 412、 414),基板416不必是PCB。本領域 的技術人員明顯可見的是，BGA、鳴翼或J-引導部件或者其它IC封裝體結構或任何類型的分離部件都可以替代LGA部件。與圖1、 2和3所示的組件 相比，該連接筒單，不用焊料，并且具有較小的輪廓。
粘合到封裝體402的是電絕緣材料404。材料404示出為結合到封裝體 402的一側。然而，材料404可以結合到封裝體402的兩側或者封裝體402 的更多側，或者實際上可以包封(envelope)封裝體402。當:f皮使用時，材 料404可以為裝置提供強度、穩(wěn)定性、結構整體性、韌性(即非脆性)和空 間穩(wěn)定性。材料404可以通過包含適當材料而被增強，如玻璃布。
部件封裝體402包含電氣部件406 (如IC、分離的或者模擬器件；在本 申請(包括權利要求)中統(tǒng)稱為"部件")、支撐體408和410 (優(yōu)選由有機 或陶瓷材料組成)、引線412和絕緣材料414。盡管部件封裝體402由于很多 情況下的制造和運輸而加入了絕緣材料414，但是該傳統(tǒng)的特征將來可能被 消除，從而減小組件400的輪廓。支撐體408和410或者絕緣材料414 (如 果存在)設置在基板416上，基板416優(yōu)選由絕緣材料制成。如果希望縮短 從封裝體402延伸的引線(例如，412)，則基板416的一部分或者全部可以 由導電材料制作。
將引線412結合到絕緣材料414和基板416可以通過粘合劑點(adhesive dot)以及其它公知的技術來實現(xiàn)。
以通孔420為例的第 一組通孔延伸通過基板416,延伸通過絕緣材料414 (如果存在)而到達并暴露諸如引線412的引線。通孔420鍍覆或填充有導 電材料(在很多情況下為銅(Cu),盡管銀(Ag)、金(Au)或鋁(Al)以 及其它合適的材料也可以替代)。鍍覆物或填充物與引線412熔合形成電連 接和機^成連才妄。
基板416可以包括鍍覆的圖案掩模(未示出)，或者引入到第一組通孔 (例如，通孔420)的鍍覆物或填充物可以在基板416的下面延伸，并且提 供所需的第一組線路?？梢援a(chǎn)生其它的線路。層422 (也為絕緣材料)可以 設置在基板416和第一線路的下面。層422的目的是為第二組線路(如果需 要)提供平臺，以及使第一組線路與第二組線路電絕緣。
以通孔426為例的第二組通孔延伸通過層422，到達并暴露基寺反416下 的線路和/或引線(例如，引線428)。如上所討論的，參考第一組通孔(例 如，通孔420),可以鍍覆或填充第二組通孔使它們與基板416下所希望的引 線(例如，引線428)熔合。如上所述， 一個或多個線路430可以在層422下延伸。
這種層疊根據(jù)需要而繼續(xù)。通過重復上述結構，可以構造多個層(未示 出)以及附加的線路和通孔。在電路的最后一層的下面可以涂覆表面絕緣材
料432,以防止它們短路或物理損壞。引線或者電連接體(例如，引線434) 可以延伸到表面絕緣材料432之外。這提供了允許與其它電氣部件或電路板 連接的接觸表面(例如，表面436)。
圖5為裝置500,示出了可選擇的散熱特征。前面在圖4中描述的分組 件(subassembly) 400可以在封裝體402和材料404的頂上具有散熱器或替 代的熱管506，和/或熱沉508，以散發(fā)部件406產(chǎn)生的熱量。導熱界面材料 (未示出)可以用于將熱沉連接到散熱器。作為選擇，材料404在其成分中 可以包括導熱材料(盡管是電絕緣材料)，如，二氧化硅(Si02)或二氧化 鋁(A102)，以增強熱量從封裝體402流出。如果散熱器506和熱沉508由 公知技術的一種或多種物質(zhì)制成，則它們可以給分組件400提供電磁干擾 (EMI)保護，并且有助于防止靜電的產(chǎn)生及放電。
根據(jù)截面示于圖5的兩層RIP裝置，圖6示出了具有安裝的樣品部件組 的裝置600,包括分離的鷗翼形部件602、沖莫擬部件604和LGAIC606。
本領域的技術人員明顯可知的是，RIP裝置沒有包含焊接部件的PCB復 雜。就是說，正是PCB本身為需要多個步驟來制造的復雜裝置。RIP組件由 于不需要PCB板而比較簡單，可以提供更多的電路布置空間來減少層數(shù)， 并且制造完整的電子組件需要較少的步驟。
作為選捧，圖7為裝置700，示出了兩個RIP分組件702和704，該兩 個分組件702和704在被鍍覆和/或填充的通孔(例如，706a、 706b )和/或 引線(例如，708a、 708b)處連才妄在一起。
RIP的制造方法
圖8至17示出了 RIP組件的制造方法。本領域的技術人員應當理解的 是，步驟順序可以變化而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。
圖8為階段800,示出了首先將封裝的部件802、 804和806安裝在基板 808上。各部件可以通過本領域已知的很多不同技術和/或物質(zhì)設置在適當位 置，這樣的已知技術包括涂覆點(applying spot)或者導電粘合劑或者通過 將部件引線的膠粘膜結合到基板808。用于涂覆或結合的材料可以適合于保 持部件并在后面將其釋放。圖9為階段900，示出了 RIP制造方法中的另一步驟。在該階段，翻轉 圖8的部分裝置。首先安裝的封裝部件802、 804和806被封入電絕緣材料 908中。材料908為封裝的部件802、 804和806提供支撐以及彼此間的電絕 緣。如果材料908包含導熱而電絕緣的物質(zhì)，如A102或Si02,則也將有助 于散熱。
圖10為階段1000,示出了 RIP制造方法中的另一步驟。產(chǎn)生通過基板 808的通孔(例如，1002)，通孔到達并暴露封裝的部件802、 804和806的 引線。通過包括激光鉆孔的若干已知技術，可以形成或者鉆成(在本申請(包 括權利要求)中統(tǒng)稱為"形成")通孔(例如，1002)。
圖11為如完成階段1000時所示的部分組件1100，是呈現(xiàn)出了通孔(例 如，1102 )的基板808上側的透視圖。
圖12為階段1200,圖解了如何能實現(xiàn)電路的直接印刷。通孔(例如， 1202 )可以鍍覆或填充導電材料，并且基板808上的線路和引線(例如，1208 ) 可以通過裝置1206設置。采用本領域中的若干已知技術，裝置1206可以填 充通孔1202,印刷引線和線路1208，和/或鍍覆引線和線路到基板808上。
根據(jù)階段1200在基板808上產(chǎn)生的線路(例如，1302 )和引線(例如， 1304)如圖13的部分裝置1300的透視圖所示。
根據(jù)階l殳1200產(chǎn)生的部分組件1400如圖14的側^見圖所示。填充的通 孔(例如，通孔1402)示出為延伸通過基板808到部件引線(例如，引線 l楊)。
在圖15中，示出了階段1500,絕緣材料層1502和第二組通孔(例如通 孔1504 )形成在基板808的上面。通孔延伸到基板808上的引線(例如，1506 )
并使其暴露。
如圖16所示，可以在任何方便的時間翻轉分組件。在圖16中，示出產(chǎn) 生分組件1600的階段，在層1502下完成了鍍覆和/或填充第二組通孔(例如， 1602)及制作線路(例如，1604)。
以這樣的方式，可以設置附加層。最后如圖17所示的兩層分組件1700， 絕緣材料1702設置在分組件1600的底層下。
如圖18的階^殳1800所示，在產(chǎn)生RIP分組件1700和第二 RIP分組件 1700a后，兩個分組件可以匹配。RIP分組件可以作為功能電子塊，該功能 電子塊可以被結合以產(chǎn)生新的或者不同的作為系統(tǒng)或分系統(tǒng)的功能。圖19示出了完成匹配的分組件1700和分組件1700a以形成裝置1900。分組件1700 的絕緣材料卯8和分組件1700a的等同絕緣材料908a可以以若干本領域已 知技術結合起來，這些已知技術包括粘合劑層1902以及熱熔合、摩擦熔合 或化學熔合。
如上所述，步驟順序可以變化而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。例如在圖 20中，RIP分組件2000可以通過推遲或去除絕緣材料(見圖9,絕緣材料 908)的涂覆來設置。
推遲絕緣材料的涂覆可以考慮注入成型的替代工藝，如圖21的階段 2100所示。在該階段中，使分組件2000和第二分組件2000a匹配。然后， 以本領域中已知的裝置2102.將電絕緣材料908a注入到分組件2000和第二 分組件2000a之間的間隙中。
不論是以先前工藝中設置的絕緣材料(例如，圖9的絕緣材料908)還 是以在后工藝中設置的絕緣材料(例如，圖21的絕緣材料卯8b)來形成RIP 分組件，RIP的構造都允許一層或多層一個分組件與一層或多層第二分組件 之間的各種類型的電連接。
例如，在圖22中，組件2200是RIP分組件2000和2000a的匹配對。 適當?shù)慕^緣材料908b在分組件2000和2000a之間。銷4丁 2202a、 2202b和 2202c在從分組件2000到分組件2000a的線路(例如，2204和2206 )之間 進行電連接和/或物理連接。
銷釘本身可以在夾層互連裝置中緊固地構造在一起。在圖23中，裝置 2300是具有連接銷4丁 2302a和2302b的兩個RIP匹配分組件。另外，夾層互 連裝置2304位于兩個分組件之間。夾層互連裝置將在下面進一步詳細討論 (見圖31a、 31b、 31c、 32和33 )。
由于使RIP分組件匹配的方式(即背靠背)，所以可以插設其它物體。 在圖24中，階段2400示出了在與散熱器2402匹配的工藝中的分組件1700 和1700a。圖25示出了在分組件1700和1700a之間具有散熱器2402的完成 組件2500。
以類似的方式，可以插設散熱器和熱沉的組合。圖26為階段2600,示 出了在與散熱器和熱沉的組合2602匹配的工藝中的分組件1700和1700a。 圖27示出了在分組件1700和1700a之間具有散熱器和熱沉的組合2602的 完成組件2700。物體的各種組合都可以與RIP分組件組合。在圖28中，階|炎2800示出 了在與散熱器2402和邊緣連接器2802匹配的工藝中的分組件1700和 1700a。圖29示出了在分組件1700和1700a之間具有散熱器2402的完成組 件2900,組件2900組合了與線路2902和2904接觸的邊纟彖連4妄器2802。
圖30是組件3000的透視圖。RIP分組件1700c和1700d與散熱器和熱 沉的組合2602a匹配。在同 一裝置中，邊緣卡連接器(edge card connector) 2802a與組件3000的線路(未示出)接觸。
圖31a、 31b和31c是適合于本發(fā)明的夾層互連裝置的類型示例。參考 圖23,夾層互連裝置可以電連4妄兩個獨立的RIP匹配分組件之間的線;洛。 在圖31a中，夾層互連裝置3100a是剖開的夾層互連裝置的透視圖。導電銷 釘(例如，3102)嵌在電絕緣材料中。圖31b也示出了嵌有銷釘(例如，3104) 的夾層互連裝置3100b。在此情況下，使導電銷釘彎曲成角度(angled)。例 如，這有利于邊緣連接。同樣，盡管沒有示出，但是至少一排銷釘可以用金 屬板替代，以改善各行銷4丁之間的屏蔽，或者才是供改善的或增強的信號完整 性。板可以打孔以改善組件的物理完整性。圖31c示出了也包括彎曲成角度 的嵌入銷釘(例如，3106)的夾層互連裝置3100c。在此情況下，夾層互連 裝置呈現(xiàn)導電銷釘?shù)倪吘壋逝_階狀。這允許了連接到特定類型的邊緣卡片。
圖32示出了匹配的部分完成RIP分組件的剖開透^見圖。第二層的通孔 已經(jīng)完成，而它們尚未填充，線路也尚未鍍覆。該圖是在形成組件的工藝中 可以變化步驟順序的另一個示例。部分裝置3200包含夾層互連裝置3100a 和3100b。夾層互連裝置3100a電連接裝置3200中的各層(例如，通過諸如 3102的銷釘)，同時夾層互連裝置3100b從各層(例如，通過諸如3104的銷 釘)向部分裝置3200的邊緣發(fā)送電信號。
在圖33中，如圖32中的裝置3200的部分完成的RIP裝置3300包含電 連接各層(例如，通過銷釘3102)的夾層互連裝置3100a。具有臺階狀邊緣 的夾層互連裝置3100c從各層(例如，通過銷釘3102 )向部分裝置3300的 邊緣發(fā)送電信號。這使得邊緣連接器(未示出)可以結合到完成的匹配RIP 組件。
盡管這里詳細示出和描述的無焊料電子組件的具體系統(tǒng)、裝置和方法完 全能夠實現(xiàn)本發(fā)明的上述目標，但是應當理解的是，這只是本發(fā)明當前的優(yōu) 選實施例，并從而是本發(fā)明預期廣泛的主題的代表，本發(fā)明的范圍完全涵蓋本領域技術人員顯而易見的其它實施例，因此本發(fā)明的范圍僅由所附權利要 求限制，其中涉及的單數(shù)元件是指"至少一個"。本領域普通技術人員已知 或者以后將得知的上述優(yōu)選實施例的所有結構性和功能性等同特征將通過 引用結合于此，并且旨在涵蓋于本發(fā)明的權利要求中。此外，對于裝置和方 法不必強調(diào)本發(fā)明尋求解決的每一個和各種問題，因為其涵蓋在本發(fā)明的權 利要求中。此外，本公開中沒有元件、部件或方法步驟旨在貢獻于公眾，無 論該元件、部件或方法步驟在權利要求中是否被明確敘述。
權利要求
1.一種電路組件1900，包括第一RIP分組件1700和第二RIP分組件1700a，其中用在所述第一RIP分組件1700的電絕緣材料908與所述第二RIP分組件1700a的電絕緣材料908a之間的連接將所述第一RIP分組件1700結合到所述第二RIP分組件1700a。
2. 如權利要求1所述的電路組件1900，其中所述連接是粘合劑材料 1902。
3. 如權利要求1所述的電路組件1900，其中所述連4妄是熱熔合。
4. 如權利要求1所述的電路組件1900,其中所述連接是化學熔合。
5. 如權利要求1所述的電路組件1900,其中一個或多個銷確丁 2202a電 連接所述分組件1700與所述分組件1700a。
6. 如外又利要求1所述的電3各組件1900,其中一個或多個銷4丁 2202a物 理連接所述分組件1700與所迷分組件1700a。
7. 如權利要求1所述的電路組件1900，其中一個或多個夾層互連裝置 2204電連接所述分組件1700與所述分組件1700a。
8. 如權利要求7所述的電路組件1900,其中所述一個或多個夾層互連 裝置中的至少 一個包括彎曲成角度的銷釘。
9. 如權利要求7所述的電路組件1900,其中所述一個或多個夾層互連 裝置中的至少一個包括彎曲成角度的銷釘和一個或多個臺階狀的邊緣。
10. 如權利要求1所述的電路組件1900，其中在所述分組件1700和所 述分組件1700a之間插設有散熱器。
11. 如權利要求1所述的電路組件1900，其中在所述分組件1700和所 述分組件1700a之間插設有散熱器和熱沉的組合。
12. 如權利要求1所述的電路組件1900，其中在所述分組件1700和所 述分組件1700a之間插設有散熱器，并且邊緣連接器結合到所述電路組件 1900。
13. 如權利要求1所述的電路組件1900，其中在所述分組件1700和所 述分組件1700a之間插設有散熱器和熱沉的組合，并且所述電路組件1900 結合有邊緣連接器。
14. 一種電路組件1900,包括第一 RIP分組件1700和第二 RIP分組件1700a，其中 用電絕緣材料卯8b將所述笫一RIP分組件1700結合到所述第二 RIP分 組件1700a。
15. —種結合第一 RIP分組件1700與第二 RIP分組件1700a的方法， 包括對準所述第一 RIP分組件1700與所述第二 RIP分組件1700a，并且 粘合所述第一 RIP分組件1700的電絕緣材料908與所述第二 RIP分組件 1700a的電絕緣材料908a。
16. —種結合第一 RIP分組件2000與第二 RIP分組件2000a的方法， 包括對準所述第一 RIP分組件2000與所述第二 RIP分組件2000a,并且 在所述第一 RIP分組件2000與所述第二 RIP分組件2000a之間注入電絕緣 材料908b。
17. —種結合第一 RIP分組件1700與第二 RIP分組件1700a的方法， 包括對準所述第一 RIP分組件1700與所述第二 RIP分組件1700a,在所 述第一 RIP分組件1700與所述第二 RIP分組件1700a之間散置具有第一側 面和第二側面的物體，并且將所述第一 RIP分組件1700的電絕緣材料908 粘合到所述物體的所述第一側面，將所述第二RIP分組件1700a的電絕緣材 料908a粘合到所述物體的所述第二側面。
18. 如權利要求17所述的方法，其中所述物體包括散熱器2402。
19. 如權利要求17所述的方法，其中所述物體包括散熱器和熱沉的組合 2602。
20. 如權利要求17所述的方法，還包括結合邊緣連接器2802。
21. 如權利要求1所述的電路組件1900，其中所述連接是摩擦熔合。
22. 如權利要求7所述的夾層互連裝置，其中至少一排銷釘可以用金屬 板替代。
23. 如權利要求22所述的夾層互連裝置，其中所述金屬板被打孔。
全文摘要
本發(fā)明提供電子組件400及其制造方法800、900、1000、1200、1400、1500、1700。組件400不使用焊料。具有I/O引線412的部件406或部件封裝體402、802、804、806設置800在平面基板808上。該組件用電絕緣材料908封裝900，電絕緣材料908具有形成或鉆成1000的通過基板808到達部件引線412的通孔420、1002。然后，該組件被鍍覆1200，重復1500封裝和鉆孔工藝以構建出希望的層422、1502、1702。各組件可以匹配1800。在匹配的組件內(nèi)，可以插設包括銷釘2202a、2202b和2202c、夾層互連裝置2204、散熱器2402以及散熱器和熱沉的組合2602的各項。邊緣卡連接器2802可以結合到匹配的組件。
文檔編號H01L23/48GK101681899SQ200880018115
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月29日 優(yōu)先權日2007年5月29日
發(fā)明者約瑟夫·C·菲耶爾斯塔德 申請人:奧卡姆業(yè)務有限責任公司