具有附連到散熱器的焊料球體的電氣組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總地涉及具有散熱器的電氣組件，并且更特定而言涉及使用較大焊料球 體，焊料球體再流動以將散熱器耦合到電路板或基板。
【背景技術(shù)】
[0002] 已知將熱沉或散熱器附連或熱耦合到封裝的電氣裝置上（例如，封裝的集成電 路）上以幫助耗散由電氣裝置生成的熱。對于相對較高功率情形，例如大于2瓦（2W)，外殼 或封殼可能被配置成與電氣裝置的頂側(cè)接觸以提供使電氣裝置生成的熱耗散的熱路徑。然 而，應(yīng)了解設(shè)計和制造下面這樣的布置是較難的和/或昂貴的：其也避免了向電氣裝置賦 予不當應(yīng)力，特別是當暴露于較寬溫度變化（這可能由于失配的熱膨脹系數(shù)（CTE)而導(dǎo)致 應(yīng)力）時。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 根據(jù)一實施例，提供一種電氣組件。該電氣組件包括電路板、電氣裝置、散熱器和 焊料球體。電氣裝置附連到所述電路板。該電氣裝置封裝于表面安裝型封裝中。表面安裝 型封裝的底側(cè)朝向電路板的安裝表面定向。表面安裝型封裝將來自該裝置的熱耦合到該表 面安裝型封裝的與底側(cè)相反的頂側(cè)。散熱器覆蓋電氣裝置。散熱器被配置成延伸超過該裝 置的輪廓。散熱器的接觸表面與頂側(cè)進行熱接觸，并且接觸表面與安裝表面以基于頂側(cè)在 安裝表面上方的高度的距離間隔開。焊料球體具有預(yù)回流直徑，預(yù)回流直徑足以在回流焊 料球體之后將接觸表面耦合到安裝表面。
[0004] 通過閱讀下文優(yōu)選實施例的詳細描述，另外的特征和優(yōu)點將更加顯然，僅以非限 制性示例的方式并且參考附圖給出了優(yōu)選實施例的詳細描述。
【附圖說明】
[0005] 現(xiàn)將參考附圖僅以舉例說明的方式描述本發(fā)明，在附圖中：
[0006] 圖1是根據(jù)一實施例的電氣組件的側(cè)視圖；
[0007] 圖2是根據(jù)一實施例的替代電氣組件的側(cè)視圖；以及
[0008] 圖3是根據(jù)一實施例的替代電氣組件的側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0009] 圖1示出了電氣組件10 (在下文中被稱作組件10)的非限制性示例。雖然未圖示， 設(shè)想到組件10可以包括外殼或封殼以保護本文所描述的組件10的各種零件避免由于物理 沖擊、潮濕、化學(xué)污染等損壞。如將在下文中更詳細地描述，該組件10提供一種低成本方式 來向表面安裝型封裝裝置提供散熱，與將表面安裝型封裝裝置的頂側(cè)熱耦合到外殼或封殼 上的散熱方案相比，這種方式通常賦予封裝的裝置更低的應(yīng)力/應(yīng)變。而且，本文所描述的 組件10還可以在裝置的周圍提供法拉第屏蔽，其旨在用于改進電磁干涉（EMI)性能。
[0010] 該組件10通常包括電路板12。電路板12可以由若干已知材料中的任何材料形 成，包括陶瓷材料，諸如氧化鋁（Al 2O3)，具有由厚膜金屬墨或沉積薄膜形成的可釬焊的接觸 件；或者，玻璃-環(huán)氧化物材料，諸如FR-4,具有由銅箔形成的可釬焊的接觸件。選擇材料 以形成電路板12可以例如基于組件的預(yù)期操作環(huán)境和/或基于由于將附連到電路板12上 的部件的限制所導(dǎo)致的優(yōu)選的選擇，如將由本領(lǐng)域技術(shù)人員認識到的那樣。
[0011] 該組件10通常包括附連到電路板12上的電氣裝置14,在下文中被稱作裝置14。 如本文所用的裝置14是半導(dǎo)體部件，諸如封裝于表面安裝型封裝中的集成電路或晶體管， 表面安裝型封裝被密封到環(huán)氧化物、熱固性化合物或用于密封通常被稱作塑料密封部件的 封裝部件的任何其它已知的材料。已知的相當?shù)姆庋b配置包括（但不限于）諸如小外形 (SO)和四邊引出扁平（QFP)的鷗翼型引線封裝、諸如塑料引線芯片載體（PLCC)的J-引線 (在封裝主體中彎曲成'J'形的引線）和諸如無引線芯片載體（LCC)和球柵陣列（BGA)的 無引線封裝。
[0012] 一般而言，該裝置14(即，裝置14的封裝）限定朝向電路板12的安裝表面18定 向的底側(cè)16和與底側(cè)16相反的頂側(cè)20。一般而言，用于將裝置14的封裝附連到電路板上 的引線或焊球可能在底側(cè)16與安裝表面18之間造成空氣間隙22。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識 到空氣間隙22通常減小在該裝置14與電路12之間的熱耦合。因此，來自該裝置的熱可能 并非盡可能高效地耗散。特別地，該封裝將來自該裝置14的熱耦合到該封裝的頂側(cè)20并 且因此得到了改進散熱的機會。而且，該封裝的頂側(cè)20可選地包括熱導(dǎo)體24,熱導(dǎo)體24被 配置成將來自該封裝內(nèi)的裝置14的熱耦合到頂側(cè)20。熱導(dǎo)體24在此處被圖示為從封裝的 主體突伸只是為了簡化圖示。設(shè)想到熱導(dǎo)體24可以被集成到封裝內(nèi)以便使得熱導(dǎo)體24看 起來與頂面20對齊或齊平。即，熱導(dǎo)體24可以與該封裝協(xié)作以限定頂側(cè)20。
[0013] 為了改進散熱，該組件10可以包括覆蓋該裝置14并且與裝置14熱接觸的散熱器 26。出于將變得顯然的原因，散熱器26優(yōu)選地被配置成延伸超過該裝置的輪廓28。一般 而言，散熱器26限定與頂側(cè)20熱接觸的散熱器26的接觸表面30。一般而言，接觸表面30 與安裝表面18以基于頂側(cè)20在安裝表面18上方的的高度34的距離32間隔開。應(yīng)當指 出的是距離32可能大于高度34,如果例如該組件10包括在散熱器26與裝置14之間的導(dǎo) 熱材料（例如熱油脂）。
[0014] 散熱器26優(yōu)選地由導(dǎo)熱材料形成以便于從裝置14散熱。由于將變得顯然的原因， 散熱器26也優(yōu)選地由熱膨脹系數(shù)（CTE)類似于電路板12的CTE的材料制成。例如，如果 電路板12由陶瓷材料形成，散熱板26可以由相同的陶瓷材料或者具有類似CTE的導(dǎo)熱材 料諸如合金KOVAR?形成。如果電路板12是由銅箔層和FR-4環(huán)氧化物/玻璃層合件形 成的通常被稱作印刷電路板的電路板，那么散熱器26也可以由類似材料例如特定厚的銅 箔層形成，以便于擴散熱。
[0015] 通過將散熱器26配置成延伸超過該裝置14的輪廓28,該組件10可以包括焊料球 體36,焊料球體36具有一定預(yù)回流直徑，在使焊料球體回流之后該預(yù)回流直徑足以耦合或 粘附到與安裝表面的接觸表面上。在如圖所示放置焊料球體36之后，該組件10經(jīng)受適當 溫度分布以使焊料球體36回流。應(yīng)當認識到安裝表面18和接觸表面30將被合適地制備 使得焊料球體36將在回流期間濕潤安裝表面18和接觸表面30。焊料球體36被圖示為具 有回流之前預(yù)期的球形形狀。然而，應(yīng)了解在回流之后，焊料球體36將不具有球形形狀，而 是將表現(xiàn)出濕潤到安裝表面18和接觸表面30上的跡象，可能呈現(xiàn)沙漏形狀。
[0016] 如本文所用的術(shù)語焊料球體用于指示大于或多于通常用于球柵陣列（BGA)型封 裝的焊球的大小或量。用于BGA封裝的焊球通常具有小于一毫米（LOmm)的預(yù)回流直徑 (即，在回流之前的直徑），而本文所描述的焊料球體36將具有大于一毫米（I. Omm)的預(yù)回 流直徑。
[0017] 已觀察到如果散熱器26具有相對較輕的重量和/或足量的焊料球體存在于散熱 器26與電路板23之間，距離32可以得到良好控制，例如在+/-0. Imm內(nèi)。然而，如果散熱器 26的重量對于焊料球體而言太大而不能在回流