CN102833948A - 使用导电弹性物质作为生产组装电性接点的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制造电子器件的制造方法。一导电弹性物质包含各种不同组态和导电系数，该导电弹性物质可被耦合到电子器件的接触焊垫上。该导电弹性物质，亦可被耦合到基板的接触区域上，使得导电弹性物质，不仅可使电子器件与基板电性连接，同时也可以将一或多个被动元件，直接嵌入到电子器件的接触焊垫中。

Description

使用导电弹性物质作为生产组装电性接点的方法

本申请是申请日为2010年9月21日，申请号为201010290781.4的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及电子元件的制造，更特别地，是有关使用导电弹性物质将一或多个被动元件，直接嵌入于电子器件的装配中。

背景技术

在电子器件上使用导电弹性物质，通常只是根据它的高导电度和弹性的本质，作为交互界面的接触点或者作为电路的互连。例如，导电弹性物质被用在多接触点的连接器上，作为交互界面的接触，用于阵列式封装的中间介层，用成单一封合的被动元件，或者用于电气互连和电子器件的接触点。

发明内容

本申请根据美国U.S.C.第35条§119(e)项法规，参照2009年9月22日所提送的美国第61/244,861号的临时专利申请内容，声明具有优先权。

本发明是有关电子器件生产配制的一个方法。制造出一含多个导电接触区域的电子器件或基板。将有不同电阻系数的导电弹性物质，耦合到导电接触区域的接触焊垫上。选择一组特殊的组合或结构，赋予由导电弹性物质所构成的、在电子器件或基板上的接触焊垫。并有一个电子器件或基板可附着的目标平台，则电子器件或基板功能操作所需的被动元件，将可直接嵌建在接触焊垫上。这将比单纯使用高电导度的导电弹性物质作为电路互连或接触点，有更大的好处。使用不同电阻系数的导电弹性物质，在接触焊垫中，嵌入各种的结构，可以大量减少在目标平台上，诸如印刷电路板(PCB)上，被动元件所占用的面积。这些被动元件，互补了电子器件在目标平台上正常操作所必须。此外，使用导电弹性物质将电性结构直接嵌入于接触焊垫中，有利于无锡膏的电子产品的装配，经由减少被动元件的打件和热熔过程，进而降低了制造的成本。不同于传统对于导电弹性物质的应用，仅注重它的高电导度，目前的发明，使用各式不同导电系数的导电弹性物质，其中也包含了绝缘弹性物质，作为接触焊垫的材料，使得单一的或复合的被动元件可以直接嵌建于电子器件或电子封装的接触焊垫中，供给无焊钖电子产品的组装使用。

在此说明书中所描述的特色和优点，并未包含所有的组合，特别是对于本领域技术人员依据附图，说明书，和权利要求书可轻易得知许多附加的特色和优点。此外，必须指出的，在本说明书中所使用的语言和叙述，以方便阅读和教示为主，非用以局限或限制本发明的标的。

附图说明

图1为显示本发明一具体实施例的具有导电弹性物质耦合到接触焊垫的基板；

图2为显示本发明将多个电阻连接到电子器件的示意图；

图3为显示本发明一具体实施例的用以将导电弹性物质耦合到电子器件的接触焊垫上以形成电阻的侧视图；

图4为显示本发明将多个电容连接到电子器件的示意图；

图5为显示本发明一具体实施例的用以将导电弹性物质耦合到电子器件的接触焊垫上以实现不同电容应用的侧视图；

图6为显示本发明一具体实施例的将导电弹性物质耦合至一基板的接触焊垫上，以形成各式被动元件组合的横截面图；

图7为显示本发明另一具体实施例的将导电弹性物质耦合至一基板的接触焊垫上，以形成各式被动元件组合的横截面图；

图8为显示本发明一具体实施例的将导电弹性物质耦合至一基板的接触焊垫上，以形成各式不同电阻与电容组合的横截面图。

这些附图仅用以说明本发明的各个不同具体实施例。所属领域熟知此技艺的技术人员从以下讨论可轻易了解，在不脱离本发明原理下，可针对本文所述的结构与方法施行不同的实施例。

附图标号：

100---基板

110、120---接触焊垫

200---电子器件

210---发光二极管

300---基板

310、311、312、313---接触焊垫

312A---导电弹性物质

312B---绝缘弹性物质

320、321、322、323---基板接触面

325---电阻区域

326---高导电区域

390、391、392、393---目标接触面

395---目标平台

410---电子器件

500---基板

510、511、512---嵌入式电容

520、521、522---导电接触面

525---绝缘区域

526---导电区域

590、591、592---导电接触面

595---目标平台

600---基板

610、611---复合弹性物质

612---圆柱形电容

613---中心导电柱

614---绝缘物质层

615---导电圆筒

616、617---嵌入式电容器

618---中心导电柱

619---绝缘弹性物质

620---基板接触点

621---导电接触环

622---基板接触面

690---导电接触点

691---导电接触环

692---导电接触点

693---导电接触圆形环

695---目标平台

700---基板

710---第一弹性物质

711---第二弹性物质

712、715---复合弹性物质

713、716---导电弹性物质

714、717---绝缘弹性物质

720、721---焊垫接触点

722、723---焊垫接触面

730、731、732、733、734---嵌入式电容器

790---第一目标接触面

791---第二目标接触面

792、794---第一接触区

793、795---第二接触区

799---目标平台

800---集成电路

810、820、830---复合弹性物质体

811、812、813---焊垫接触面

821、822、823---目标接触面

840、850、860---复合弹性物质体

具体实施方式

本发明的具体实施例，将配合各个附图予以说明，图中相同编号指的是相同或功能相似的元件。另外在附图中，每个编号最左边的数字对应到所引用的附图的编号。

在本发明叙述中，引用“一个具体实施例”或者“一具体实施例”这个词句，是指至少与本发明的具体实施例有关的一个特殊性能、结构或特征。在说明书中不同地方出现的“一个具体实施例”或“一具体实施例”一词，并不一定完全是指同一个具体实施例。

此外，本发明的叙述所使用的语言，基本上是为了便于阅读及教示为原则，并非用以局限或限制本发明的标的。因此，本发明的揭示仅为说明之用，非用以限制本发明所述的申请专利范围。

图1为于基板100的接触焊垫上110、120，耦合了导电弹性物质的一个具体实施例。在不同的具体实施例中，基板100可为一集成电路的芯片、一堆叠的集成电路芯片、一封装好的集成电路元件、一电子元件、一软式线路板、一软硬混合式的线路板、一印刷电路板（PCB）或者是类似的实体。在不同的具体实施例中，一个导电弹性物质，可有不同的电阻系数、配置及/或几何形状。例如，接触焊垫110和120，可为一个简单的、均匀一致的接触焊垫，或者是为了实现某种不同功能，而用多种不同导电弹性物质，以组成不同结构的接触焊垫。这些不同功能，可以是一方位指标、一散热点、一结构支撑点、一电源连接点、一接地连接点、一被动元件、一组复合的被动元件或者是其他合适的功能。不同的导电弹性物质可以有不同的导电度，导电度的范围，可以从诸如低于每厘米10^-10西门子的绝缘材料，到每厘米10^-5西门子的半导体材料，到高于每厘米10⁵西门子的导电材料。导电度的巨大变动范围，使不同的导电弹性物质，可以用来作为一绝缘体、一半导体或者一导电金属来使用。在一具体实施例中，接触焊垫110和120耦合了具有均匀导电系数的导电弹性物质，其中不同的接触焊垫可有不同的导电系数。另外，接触焊垫110和120也可以耦合一或多个不同的导电弹性物质在同一焊垫上。

在一实施例中，接触焊垫110、120可为具有均匀的，零欧姆电阻的导电弹性物质，以作为一纯导电的互连焊垫。另外也可以是具有均匀的，但非零欧姆电阻的导电弹性物质，以作为耦合一个内建电阻的互连焊垫。或者使用一绝缘的弹性物质，作为耦合一个嵌入式电容的互连焊垫。或使用更多的弹性物质，将一组电阻和电容的组合体，直接嵌入于互连焊垫的接触焊垫110、120中。

在一实施例中，导电弹性物质可以利用在制造工艺中层压方式、沉积方式、蒸镀方式、注射方式、接合方式或任何其他合适的方法来耦合到接触焊垫110、120上。此外，由于部分特殊应用功能的要求，这些导电弹性物质可以在几何形状及/或大小上有所不同。将一或多个不同导电弹性物质耦合到接触焊垫110、120上，可以使不同型态的连结，诸如仅是一个简单的导电互连，或者一个导电互连加接一个电阻、一个导电互连加接一个电容、一个导电互连加接一个电阻和电容的组合、一个导电互连加接一绝缘体，或者是加接一或多个其它被动元件等等，直接实现在接触焊垫110、120上。

在各种电路的设计和应用中，常见在电子器件的输入接脚上，并接一个电阻，此电阻的另一端，抑或上接一个电压源，抑或接地，用以控制电子器件的操作模式。其它电路应用的组合，诸如将一串联终止电阻，置于紧连电子器件输出驱动器的电路中，用来改变电路的阻抗，以减少信号在电路中的震荡噪声。其它更多的电路应用，诸如在电子器件的输出接脚接上一外部电阻，用以调整驱动器的输出电流。诸如使用一外部电阻来控制电子器件输入/输出接脚的电流，以控制发光二极管(LED)的亮度。

图2列举了一些电阻连接到电子器件或装置200的例子。为了解说的目的，图2显示了一个假设只有四个接脚的电子器件200，并且在四个接脚上都连接了一个电阻。在图2的例子中，电阻R1将电子器件200的第一接脚接地，以选择操作的模式，诸如决定电子器件200将运行于一个正常的操作模式，或是一个测试的操作模式。电阻R2连接到电子器件200的第二接脚，作为信号的串联终端电阻。电阻R3耦合到电子器件200的第三接脚，其另一端连结到电压源，成为一个上拉电阻，用以实现一些特定的功能，诸如使电子器件200上，抑制一低位准动作写入保护。同样显示在图2中，电阻R4被耦合到电子器件200的第四接脚上，作为一个电流限制电阻，以控制流向发光二极管（LED）210的电流。

在图2所示的例子中，电阻R1和电阻R3通常具有较高的电阻，大约是在10kΩ的范围。电阻R4的电阻值可以从几百欧姆变化到一千欧姆，以控制发光二极管（LED）210的亮度。由于电阻R2是作为信号的串联终端电阻，它的值是较精确的，通常约数十欧姆的电阻。

在一实施例中，图2中所示的电阻R1、R2、R3和R4，可以由耦合一或多个具有不同电阻系数的导电弹性物质，到电子器件200的各个接触焊垫上来完成。耦合不同电阻系数的导电弹性物质到接触焊垫上，不仅可使接触焊垫有电性连接的功能，并且可有被动元件直接嵌入在接触焊垫上。为了实现不同的电阻值，给予不同的应用，导电弹性物质耦合到接触焊垫的电阻系数是可以做多样变化的。导电弹性物质可以将电阻直接耦合到一个接触焊垫上，而不需要另行焊接一个独立的外部电阻，在印刷电路板或目标平台上，一样可以达到一个外部电阻连结到电子器件200接脚的相同功能，进而减少了含此电子装置200的印刷电路板或目标平台所需用的面积。

在不同具体实施例中，耦合一或多个导电弹性物质于一个接触焊垫上，焊垫的横截面积，可为一圆柱形的横截面、一立方体的横截面、一菱形的横截面、一八角形的横截面或者是其它任何合适的几何形状的横截面。要变更耦合于接触，焊垫的导电弹性物质的电阻，导电弹性物质的电阻系数，或是它的横截面积都可加以改变。例如，假设在接触焊垫上的导电弹性物质,有均匀的横截面积A，和电阻系数ρ，则导电弹性物质的电阻R是可以用R=ρ(L/A）来表示，其中L代表导电弹性物质的长度，在此可视为是导电弹性物质附着于接触焊垫上的厚度或高度，而A则表示它的横截面积。通过选择适当的电阻系数ρ，一个特定的电阻是可在预设的高度和横截面积上制作出来的。

有多种方法可以将导电弹性物质耦合到一个接触焊垫上。例如，如果一集成电路的I/O接脚，所需的电阻数量并不是太多，则便可采用某一特定电阻值的导电弹性物质，在接触焊垫的制作时，直接放置于集成电路的接触焊垫。

然而，若在印刷电路板(PCB)或系统主板上，可能需要用到大量不同的电阻值，如果只有少数的导电弹性物质可以被用来耦合到接触焊垫上，那就需要一个不同的做法。方法是在不同的接触焊垫上，置放不同横截面积的导电弹性物质，但横截面积在同一接触焊垫上是相同的。另一种方法是在不同的接触焊垫上，堆叠多个事先已选定不同高度和电阻系数的导电弹性物质来使用，但有相同总净高度。在一具体实施例中，在一个接触焊垫上，可以堆叠多个具有不同电阻系数的导电弹性物质，但所有堆叠于接触焊垫上的导电弹性物质，最后在印刷电路板或系统主板上，均有一叠相同的净高度，同时每一个接触焊垫的总电阻值，亦合乎每个集成电路接脚所须的目标值。举例来说，假如只能使用一组少数的导电弹性物质来制造印刷电路板上的接触焊垫，其中有一个导电弹性物质的电阻系数约为每厘米零欧姆，另一个导电弹性物质的电阻系数约为每厘米一百欧姆，一个导电弹性物质的电阻系数约为每厘米一千欧姆，一个导电弹性物质的电阻系数约为每厘米一万欧姆，另有一个导电弹性物质的电阻系数大到足够来作为绝缘体，那便可以选择性的使用上述导电弹性物质，依照特别选定的横截面积和高度，将不同组合的导电弹性物质，耦合在接触焊垫上，以形成净电阻值达到接脚的功能要求。

图3为显示将导电弹性物质耦合在接触焊垫上，以实现电阻功能的侧视图。图3所描绘的导电弹性物质耦合的示例，示范了一些使用导电弹性物质来制作嵌入于接触焊垫的电阻。为了说明上的方便，图3仅描述了四个圆柱形的接触焊垫310、311、312和313。这些接触焊垫310、311、312、313的一端和基板300表面的各个接触面320、321、322、323耦合。这些接触焊垫310、311、312、313的另一端也个别地和电子组件所在的目标平台395的目标接触面390、391、392、393耦合。只要尺寸的差异不会造成严重的次级效应，基板接触面320、321、322、323的大小尺寸及/或目标接触面390、391、392、393的大小尺寸,是可以和接触焊垫310、311、312、313的横截面积稍有所不同的。例如,基板接触面320、321、322、323的表面积可能大于或小于接触焊垫310、311、312和313的横截区域面积。

若以接触焊垫310的横截区域面积为参考，减小了横截区域的面积，则电阻就会随之增加。例如，假设使用相同的导电弹性物质，并假设接触焊垫311的横截面积是接触焊垫310横截面积的三分之一，那么接触焊垫311的电阻将会是接触焊垫310电阻的三倍。在一具体实施例中，可以耦合一个绝缘弹性物质312B到导电弹性物质312A的外围，来提供结构的支持，同时不致改变电阻值，如图所示的接触焊垫312。

在图3的实施例中，接触焊垫313由多层次的导电弹性物质所组成，包含一电阻区域325耦合一高导电区域326。电阻区域325耦合高导电区域326，降低了电阻区域325的高度，进而减少接触焊垫313的电阻值，该接触焊垫313所减少的高度及电阻值与一具有类似横截面积及完整高度的接触焊垫间成比例关系，如接触焊垫313。图3显示了高导电区域326耦合至电阻区域325的第一侧面，在具体实施例中，高导电区域326也可被耦合到电阻区域325对应的第二侧面。此外，高导电区域326也可被分为一第一导电次区域和一第二导电次区域，其中第一导电次区域被耦合到电阻区域325的第一侧面，而第二导电次区域被耦合至电阻区域325的第二侧面。同样地，电阻区域325也可被分为具有不同电阻系数的第一电阻次区域和第二电阻次区域，并在电阻次区域和高导电次区域内做任何次序的对接。

在电路使用上，一个电容经常被耦合到一个电子器件的电源接脚，用来过滤电源噪声，并在电路交换中提供所需的电荷。此外，一个电容也可以连接到一个电子器件的接脚，补偿接脚电容负载的差异，作为一个电子器件内部电路的耦合电容，作为一个脉冲宽度调变(PWM)输出的电位转换器件，或作为阻挡接脚直流电(DC)的输出，或用来调整电路的相位和微小的传送时间差异，以及种种其它的功能。图4列举了一些连结到一个电子器件410的电容连接例子。在图4的例子中，电容C1连结到的电子器件410的电源(VCC)接脚1，作为过滤噪声的去耦电容，它同时接地和连接一个电源。电容C2是连接到电子器件410接脚2的一个负载电容，电容C2的另一端接地。图4中的电容C3为阻隔电容，它以串联方式连接到电子器件410的脉冲宽度调变(PWM)输出的接脚3。电容C4的一端连结到电子器件410的接脚4，另一端接地，作为电路时间相位调整电容来使用，诸如用于相位锁定电路（PLL）中的反馈电路。通常情况下，电源的去耦电容C1可以容忍较高的电容值变化，而其它的电容，例如图4所示的C2、C3和C4，则可能需要一个更精确值的电容，这些全取决于它们的应用。

在一具体实施例中，将一个非导电弹性物质或绝缘弹性物质耦合到接触焊垫中，可以于接触焊垫构建一个嵌入式电容。将这非导电弹性物质耦合夹于两个导电接触面之中，其中一个导电接触面是在基板上，而另一个导电接触面是在目标平台上，这就造成了一个平行平板电容器。一个均匀的绝缘介质材料所造成的平行平板电容，它的电容值C可用εA/D来表示，其中ε是绝缘弹性物质的介质常数，A是平行平板的面积，D是两个平行平板之间的距离。插置一个绝缘弹性物质或绝缘材料在两个平行平板之间，可提高它们之间的介质常数，以增加平行平板电容的电容值。

图5是一组在接触焊垫中建造了嵌入式电容的示例侧视图。图5的三个嵌入式电容510、511、512，其第一表面分别和基板500的导电接触面520、521、522耦合，其第二表面分别和目标平台595的导电接触面590、591、592耦合。

类似于前述图2和图3所描述，构建于接触焊垫上的嵌入式电阻，嵌入在接触焊垫510、511、512电容的电容值是可以变动的。例如，即使将接触焊垫510、511、512的尺寸大小保持不变，变动基板的导电接触面520、521、522的表面积，及/或变动目标平台的导电接触面590、591、592的表面积，一样可以调整嵌入在接触焊垫510、511、512电容的电容值。不同于图3所述嵌入于接触焊垫310、311、312和313的电阻值，如果基板的导电接触面520、521、522的面积，及/或目标平台的导电接触面590、591、592的面积能保持不变的话，扩大接触焊垫510、511、512的截面积，对嵌入式电容值的改变并没有什么影响。

在一具体实施中，可以通过降低绝缘弹性物质的高度，来增加接触焊垫512的电容值。如图5所示，接触焊垫512是由一绝缘区域525耦合一导电区域526所组成。为了保持接触焊垫512在一定的高度上，减少了绝缘区域525的高度，相对的便增加导电区域526的高度。在另一具体实施例中，导电区域526被分割为第一导电次区域和第二导电次区域，其中第一导电次区域被耦合到绝缘区域525的第一表面，而第二导电次区域被耦合到绝缘区域525的第二表面，使得绝缘区域525被夹置于两个导电次区域之间。通过耦合一绝缘区域525于一导电区域526，接触焊垫512的电容值将可调整，而接触焊垫的高度仍可保持不变。

在一具体实施例中，如果应用上需要较小的电容值，一个小的嵌入式电容，是可以由直接耦合基板导电接触面520到中间没有绝缘材料的目标导电接触面590来组成的。也可以用一个环绕基版导电接触面520，及/或目标导电接触面590外围的中空型绝缘材料来组成；这个做法，同时又可以提供机械性结构的支持。总而言之，如果绝缘弹性物质的横截面积，大到了足以覆盖基板的导电接触面520、521、522的面积和目标平台的导电接触面590、591、592的面积的话，则绝缘弹性物质的大小尺寸是可变化的，它对于嵌入在接触焊垫510、511、512的电容精密度的是不会有太大的影响。经由改变基板的导电接触面520、521、522的面积，目标平台的导电接触面590、591、592的面积，及/或上两种导电接触面间绝缘层的厚度，嵌于接触焊垫中的电容的电容值，是可以改变的。

图6是两组透视横截面的示例。示例说明了耦合多个导电弹性物质于基板或目标平台的导电接触面上，可以将多个被动元件构建于接触焊垫中。耦合多个导电弹性物质，或组成一个“复合弹性物质(combo elastomer)”，可以在接触焊垫中，除了构建一个嵌入式电容，还可另加一条连接目标导电接触面和基板导电接触面的嵌入式导电线路，等等。在此同时指出，图6所示一些接触焊垫的结构，和图3所示嵌入式电阻接触焊垫的结构，颇为类似。但由于构建接触焊垫时，所用的多种导电弹性物质，每种都可以有不同的电阻系数，同时在基板的导电接触面和目标平台的目标接触面，也可有不同的连接方式，以致所构建的接触焊垫，可以形成各种不同的功能。在图6的示例，基板导电接触面和目标导电接触面是非单一的多片设计。

在图6中例示两个复合弹性物质610、611的结构。为便于说明，例示中的复合弹性物质610、611，均以一个圆柱形结构来解释，虽然在具体实施例中，复合弹性物质610、611可能有不同的结构，例如它的横截面，可以为一三角形的、方形的、长方形的、菱形的、六角形的、八角形的或者是其它的形状，和各式形状的组合。此外，在不同具体实施例中，复合弹性物质610、611可以有不同的侧视面，诸如一正方形的侧视面、一长方形的侧视面、一梯形的侧视面、一薄的平板或任何其他合适的侧视面或纵切面。

图6中的复合弹性物质610，包含一中心导电柱613、一导电圆筒615和一夹在中心导电柱613和导电圆筒615之间的绝缘物质层614。在一可变化的具体实施例中，可在导电圆筒615的外围侧壁，再加上一层绝缘弹性物质作为保护层，其先决条件是，这个外加的绝缘层，不应产生额外散溢性的次级电容。图6的另一个复合弹性物质611，是由一导电核心或称中心导电柱618，和一个实质上围绕中心导电柱618的绝缘弹性物质619所组成。

至于复合弹性物质610的使用，在目标平台695上，须有一个对应的目标导电接触区，它包含了一导电接触环691，其内另有一导电接触点690。在导电接触环和导电接触点之间，为一个绝缘的表面，将两者分隔成两部份。其中内缘的导电接触点690，与复合弹性物质610的中心导电柱613耦合，而外围的导电接触环691，则与复合弹性物质610的导电圆筒615耦合。另在基板600的表面，也有一个基板导电接触区，它包含了一基板接触点620，用以和复合弹性物质610的中心导电柱613耦合。在一具体实施例中，在基板600的表面，另有一个围绕基板接触点620的导电接触环621，用以与复合弹性物质610的导电圆筒615耦合，进而耦合到在目标平台695上的导电接触环691。

在一具体实施例中，在电子器件的电源接脚上，构建一个嵌入式的去耦电容，可以使用类似复合弹性物质610的一个结构。它包含了一中心导电柱613，连接外部电源到电子器件的焊垫接触点620上，外加一个接地的导电圆筒615，隔着一绝缘物质层614围绕中心导电柱613，形成一个嵌入式电容612在电子器件的接触焊垫中。根据电源滤波的要求，在此也可以用一个小电阻或高导电度的弹性物质，作为中心导电柱613。

使用复合弹性物质610作为电子器件的接触焊垫，这个中心导电柱613，不仅可以将电源，也可以将电子信号，由目标平台695的导电接触点690连结到基板接触焊垫的接触点620上（即基板接触点）。在此复合弹性物质610的中心导电柱613和导电圆筒615之间，形成了嵌入在接触焊垫中的圆柱形电容612的两个表面，并以绝缘物质层614作为圆柱形电容612的介电层。改变绝缘物质层614的厚度，可以改变复合弹性物质610的电容值。

若中心导电柱613，是由一个可以控制电阻系数的导电弹性物质所组成，则这个复合弹性物质610，将可变成一个分布式的电阻电容（RC）电路，从而将一个低通滤波器直接嵌入在接触焊垫中。在一实施例中，如果在基板600的表面，加上一个可以和复合弹性物质610的导电圆筒615接触的导电接触环621，则更多的接地将可由目标平台直接连结到基板上，进而增加基板上的电子器件的操作的稳定度。

在一具体实施例中，图6为显示另一复合弹性物质611的组合。这个组合，耦合了一导电线路和一嵌入式电容于一接触焊垫中。在这个组合里，目标平台695的表面包含了一组目标接触区，其中含有一个导电接触点692，外绕着一个绝缘体，后更进一步围绕一个导电接触圆形环693。而接触焊垫上的复合弹性物质611，则包含了一个中心导电柱618和一个绝缘弹性物质619。这个中心导电柱和绝缘弹性物质在不同的组合中，是可能有不同的横截面形状的。在基板600的表面，另有一个基板接触面622，它横截面区域的大小，至少需与接地的目标接触圆形环693有部分的重叠，为形成电容所必须。

使用复合弹性物质611，作为电子器件的导电焊垫，其导电中心柱618，耦合了目标平台695表面的导电接触点692到基板600表面的导电接触面622，进而将电源或信号从目标平台连接到基板上。与此同时，基板上的导电接触面622与导电中心柱618连接，形成两个嵌入式电容616和617的一个电极，并与目标平台上的接触圆形环693耦合，成为两个嵌入式电容的另一相反电极。绝缘弹性物质619，则成为嵌入式电容的绝缘介质层。导电接触面622和目标接触圆形环693重叠区域的面积，决定了嵌入式电容617的电容值。可以透过改变导电接触面622和目标接触圆形环693面积的大小，来调节电容值的大小。但基本前提是，导电中心柱618不能与目标平台上的接触圆形环693接触，造成短路。在不同具体实施例中，复合弹性物质611，如果用为集成电路封装、印刷电路板、或是基板的接触焊垫，则其厚度约在毫米或次毫米的范围。在其它的具体实施例中，如果将在复合弹性物质611直接嵌入于集成电路的表面上，则组合弹性物质611的厚度，将是在微米或次微米较薄的范围。

若复合弹性物质611的中心导电柱618，用了具有电阻性的弹性物质来制造，即成了一个电阻中心柱。则复合弹性物质611，便形成一个拥有电阻连接于目标平台接触点和基板接触面，并且有嵌入式电容器616、617相伴的导电焊垫。因此，根据电子组装在目标接触区域和基板接触区域的结构，以及复合弹性物质材料的导电性，复合弹性物质可以作为一个嵌入式电阻、一个嵌入式电容器、一个基板的机械结构支持，或者其它必要的支持功能。

图7显示更多复合弹性物质透视横截面的例子。在一具体实施例中，如果以不同方式，将多个接触焊垫中的导电弹性物质加以耦合，也可以形成不同的复合弹性物质。例如，在图7中，有两个接触焊垫，其各有一个弹性物质。其中第一弹性物质710，令它是一个导电弹性物质，第二弹性物质711，令它是一个绝缘弹性物质，如果将它们在基板上的焊垫接触点720和721连结在一起，也可以形成一个耦合式的复合弹性物质。连结基板上的两个焊垫接触点720和721，可以经由基板的表层或者透过基板的内层来达成。在耦合式双焊垫的组合中，第一弹性物质710，连结目标平台799上的第一目标接触面790到基板700表面的第一焊垫接触点720，将目标平台上的信号或电源连接到基板上。第二弹性物质711，它是绝缘的，连结于一个接地的、在目标平台上的第二目标接触面791。它与在基板700表面的第二焊垫接触点721，形成一个嵌入式的电容器730。将基板700表面的两个焊垫接触点720和721连接在一起，即形成一个组合弹性物质，它不仅将电源或信号由目标平台连结到基板的接触焊垫上，同时连有一个嵌入式电容。

在不同的组合中，图7显示另外两个复合弹性物质712、715的例子。这些复合弹性物质，可以视为是将两个不同的弹性物质，并接在同一个接触焊垫上来形成。和上述两个独立弹性物质710、711耦合的例子类似，复合弹性物质712，包括了第一弹性物质713，令它是一个导电弹性物质，和第二弹性物质714，令它是一个绝缘弹性物质，假设它们都成柱状形的结构，像一个半圆形的柱状、一个长方形的柱状或者是其它几何形式的柱状。在一具体实施例中，在基板700的表面或目标平台799的表面的接触面，可以分开成几个部份，用以和复合弹性物质712、715连结。根据应用的需要，信号或电源可使用复合弹性物质712、715中较小一半的来传送，诸如导电弹性物质713、716。而嵌入式电容器731、732、733、734，则可使用复合弹性物质中较大的一半来达成，诸如绝缘弹性物质714和717，如图7所示。同时接触焊垫，在于基板上的分开式焊垫接触面，或于目标平台上的分开式目标接触面，是可以不对称和不一样大小的。

在图7的另两组例子，其在目标平台799表面的目标接触面，连结了复合弹性物质712、715，其中包含第一接触区792、794，耦合到第一导电弹性物质713、716，同时包含第二接触区793、795，耦合到第二弹性物质714、717。此外，例示中的复合弹性物质712、715亦与基板700表面的焊垫接触面722、723。在另一具体实施例中，在基板700表面的焊垫接触面，包含分开的第一接触区和第二接触区。

许多数字电路的设计，包括一个电阻和电容的组合（亦即一个“RC电路”）。图8列举了一些不同RC电路连接到集成电路（IC）800的接脚1到5的应用。一RC电路可以经由耦合一或多个导电弹性物质在集成电路800的接脚，而直接嵌入于集成电路800的接触焊垫中。

在图8的示例中，耦合到集成电路800接脚1、2或3的RC电路，是一个由被绝缘弹性物质包围，含有电阻的中心导电柱的复合弹性物质所组成。经由改变在基板上焊垫接触面811、812、813的组态和信号的连接方式，及/或改变在目标平台上目标接触面821、822、823的组态和信号的连接方式，不同的RC电路，诸如连接到集成电路800（IC）接脚1、2和3的RC电路，均可用一个周围被绝缘弹性物质包围，内含有一个电阻性的导电弹性物质类似的复合弹物质体810、820、830来实现。图8所示的耦合于接脚1、2和3的嵌入式RC电路，其接脚的连接，输出信号的标示，接地的连接，和复合弹性物质体的结构，是为了示例目的而做。

图8也列举出更多耦合到集成电路(IC)800接脚4和5的RC电路，其上的复合弹性物质体和耦合于接脚1、2和3上的RC电路的复合弹性物质体有着不同的结构。例如，连接于集成电路800第4接脚，嵌入在复合弹性物质体840中的RC电路，包含了一个电阻核心，其周围被一个绝缘柱体所包围，而后这个绝缘柱体更进一步地被另一个导电弹性物质所包围。此外，连结复合弹性物质体840的焊垫接触面和目标接触面的接触区大小也不同，其中焊垫接触面成了集成电路800的笫4接脚，而目标接触面成了连接到目标平台的RC电路的输出点。图8所示的复合弹性物质体850，是对一个连结到集成电路800第4接脚同样的RC电路、一个不同的组合方法，此复合弹性物质体850的界片接触面和目标接触面，面积大小类似。连结到接脚4的RC电路，可以用于脉冲宽度调变（PWM）或应用于回馈滤频电路，等等。

图8所示的复合弹性物质体860，例述另一个连结于集成电路800第5接脚的RC电路。这个RC电路，包含了一个额外的电源接连。在一具体实施例中，复合弹性物质体860是由连结两个接触焊垫的弹性物质所组成，其中一个接触焊垫在基板表面上的焊垫接触面，作为集成电路第5接脚的功能，另一个接触焊垫在基板表面上的焊垫接触面就作为VCC的连接；此外，连接在目标平台表面的两个目标接触面就作为通过复合弹性物质体860的RC电路的输出点。因此，使用可控制电阻率的导电弹性物质，并将各式各样的几何结构构建于导电弹性物质中，是可以将被动元件和它们的组合，嵌入在接触焊垫中的。

综上所述，使用弹性物质，并将被动元件直接嵌入于接触焊垫上，是一个可用来解决传统电子产品的组装所遭遇到的问题有价值的方法。传统电子产品的装配，常需要利用自动化的机器，在印刷电路板的表面贴装（SMT）大量的被动元件。要在电子装配中容纳大量所需的支持性被动元件，则印刷电路板的面积尺寸，自然会增加。其中许多的被动元件，都是滤波去耦电容、电容载量补偿电容、终端电阻及/或限流电阻。如果使用导电弹性物质作为电子器件接触焊垫的材料，并将组成材料的电阻系数和结构做适当的控制和组合，则许多传统电子装配的被动元件，均可在集成电路接触焊垫的制造过程中，直接嵌入到集成电路的接触焊垫上。进而大大地减少在印刷电路板或目标平台上由单独的被动元件所占用的面积。同时也可减免传统的电子装配，须利用自动化机器在印刷电路板上放置被动元件的步骤。这是一个耗时的制造工艺，尤其是所需放置的被动元件数量相当巨大时。

还有一个更大的好处，如果将被动元件直接嵌入在一个集成电路的接触焊垫中，则原先许多用于连接印刷电路板上分立被动元件到集成电路接脚的连结线路，均可被取消掉。这可以降低噪声以及在印刷电路板上各式信号的相互干扰，使得电子系统的性能和表现，更加完美。

此外，当电子元件被焊上印刷电路板或目标平台后，在修护工作时，要将其中一个有缺陷的IC移除和更换一个新的，也是一项有挑战性的困难任务，特别是IC接脚间距和焊垫尺寸小的电子元件。从电子组装中移去电子元件的困难，和在移去电子元件时可能造成电子元件损坏的风险，限制了电子组装或系统中的电子元件被移下重新回收使用。使用上述所提的导电弹性物质做为焊垫材料，使电子装配不需使用加热过程，可以简化电子产品的生产程序，并且有利于电子元件的回收使用，以降低产品生产成本，同时减少电子废弃物的泛滥，这非常有利绿色环境的需要。使用导电弹性物质，将被动元件嵌入于电子器件的接触焊垫中，每年可以减少亿万件分立式被动元件的使用，并且简化了物料的管理。使用导电弹性物质作为电子器件的接触焊垫材料，将使一个无须回风炉热焊的电子组装成为可行，主要是导电弹性物质一样可以和在印刷电路板或目标平台上预设的目标接触面，有良好的接触。

对于使用自动机器从事表面贴装技术（SMT），有一个新的挑战，就是去焊接一些超小型的被动元件。在电子组装中，它必需有足够的焊锡来焊住这些超小型被动元件的接脚，却又不能有过多的焊锡造成连焊短路的问题。嵌入被动元件在接触焊垫里，解决了焊接超小型被动元件到电子组装上的难题。随着携带式的电子产品越来越普及，多数主动式和被动式的元件在电子产品组装中，将越来越小。例如，经常被使用的被动元件封装0603，它的尺寸为60密耳（mils）长和30密耳（mils）宽。这个0603的封装，后来逐渐被一个40密耳（mils）长和20密耳（mils）宽的，较小的0402的封装所取代。再接下来，又由有20密耳（mils）长和10密耳（mils）宽，更小的0201封装的兴起。目前最小的被动元件的封装，是一个01005的封装，它的尺寸为10密耳（mils）长和5密耳（mils）的宽。由于它们的体积太小，在印刷电路板上焊接这些超小封装的被动元件，而没有遭遇到焊锡桥接短路或是焊锡不足的问题，是非常不易的。由于这些超小封装独立被动元件的体积很小，被动元件在电子组装的运输、处理或市场上的实际使用时脱落，也是常见的事。在焊垫的制造时，将有需要的被动元件，利用一个或多个导电弹性物质同时嵌入在接触焊垫中，将使一个新的非焊接的生产方式，更适合于小间距焊垫电子器件的装配。

虽然文中已说明和描述本发明的具体实施例和应用方式，惟须了解的是本发明不限于在此所揭露的特定结构和元件，且在不脱离本发明的精神和申请专利范围所定义的范畴，可对本发明的方法与装置的配置、操作与细节进行各种修正、改变和变化。

Claims (21)

1.一种用于耦合到目标平台的电子器件，所述电子器件包括：

基板;

与基板耦合的多个接触焊垫；以及

包括至少两种电阻的一组弹性体，与多个接触焊垫中包含的接触焊垫耦合；

其中所述一组弹性体将一组被动元件嵌入于电子器件的接触焊垫处。

2.如权利要求1所述的电子器件，其中所述一组弹性体至少包含下列中的一种：

绝缘弹性体；

电阻性弹性体；

半导电弹性体；和

导电弹性体。

3.如权利要求1所述的电子器件，其中所述基板是裸芯片集成电路、堆叠芯片集成电路、封装好的集成电路、封装好的元件、软式电路板、软硬混合式的电路板或印刷电路板。

4.如权利要求1所述的电子器件，其中与多个接触焊垫中的接触焊垫耦合的所述一组被动元件包含下列中的一种：

电阻器；

电容器；

电感器；

耦合至导电线路的电阻器；

耦合至电容器的电阻器；

耦合至电容器的电感器；以及

耦合至电阻器的电感器。 

5.如权利要求1所述的电子器件，其中所述接触焊垫包括用于耦合至所述一组弹性体的单个接触区域。

6.如权利要求1所述的电子器件，其中所述接触焊垫包括用于耦合至所述一组弹性体的多个接触区域。

7.如权利要求1所述的电子器件，其中所述一组弹性体中的弹性体具有选自下列的横截面几何形状：

圆形的横截面；

三角形的横截面；

方形的横截面；以及

长方形的横截面。

8.如权利要求1所述的电子器件，其中耦合到接触焊垫的所述一组弹性体包括：

具有第一电阻的第一弹性体，所述第一弹性体耦合到基板中包含的接触焊垫；以及

具有第二电阻的第二弹性体，所述第二弹性体耦合到第一弹性体的水平表面。

9.如权利要求1所述的电子器件，其中耦合到接触焊垫的所述一组弹性体包括：

具有第一电阻的第一弹性体，所述第一弹性体耦合到基板中包含的接触焊垫；以及

具有第二电阻的第二弹性体，所述第二弹性体耦合到第一弹性体的表面并且耦合到接触焊垫。

10.如权利要求1所述的电子器件，其中耦合到接触焊垫的所述一组弹性体包括：

具有第一电阻的第一弹性体，所述第一弹性体耦合到基板中包含的接触焊垫；以及 

具有第二电阻的第二弹性体，所述第二弹性体按形成圆柱结构的方式耦合到第一弹性体。

11.如权利要求1所述的电子器件，其中耦合到接触焊垫的所述一组弹性体包括：

具有第一电阻的第一弹性体，所述第一弹性体耦合到基板中包含的接触焊垫；以及

具有第二电阻的第二弹性体，所述第二弹性体围绕第一弹性体的垂直表面。

12.如权利要求1所述的电子器件，其中耦合到接触焊垫的所述一组弹性体包括：

具有第一电阻的第一弹性体，所述第一弹性体耦合到基板中包含的接触焊垫；以及

具有第二电阻的第二弹性体，所述第二弹性体耦合到第一弹性体的表面；以及

具有第三电阻的第三弹性体，所述第三弹性体耦合到第二弹性体的表面。

13.如权利要求1所述的电子器件，其中耦合到接触焊垫的所述一组弹性体包括：

具有第一电阻的第一弹性体，所述第一弹性体耦合到基板中包含的接触焊垫；

具有第二电阻的第二弹性体，所述第二弹性体耦合到基板中包含的接触焊垫；以及

绝缘弹性体，嵌入在第一弹性体和第二弹性体之间。

14.一种组装电子器件的方法，包含下列步骤：

提供具有多个接触焊垫的基板，其中所述多个接触焊垫中的至少一个包括第一接触区域和第二接触区域；

提供具有至少两种电阻的多个导电弹性体；以及 

至少耦合第一导电弹性体到所述基板处包含的第一接触区域，及耦合第二导电弹性体到基板处包含的第二接触区域，其中，所述耦合将一个或多个被动元件嵌入到多个接触焊垫中的所述至少一个。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述多个导电弹性体至少包含下列中的一种：

绝缘弹性体；

电阻性弹性体；

半导电弹性体；和

导电弹性体。

16.如权利要求14所述的方法，其中所述基板包括以下至少一种：裸集成电路芯片、堆叠集成电路芯片、封装好的集成电路、封装好的元件、堆叠元件、软式电路、软硬混合式电路或印刷电路板。

17.如权利要求14所述的方法，其中所述一个或多个被动元件包含下列中的至少一种：

导电焊垫，耦合至基板处包含的第一接触区域或第二接触区域；

绝缘焊垫，耦合至基板处包含的第一接触区域或第二接触区域；

电阻器；

电容器；

耦合至导电线路的电阻器；

耦合至导电线路的电容器；

耦合至电容器的电阻器；

耦合至电容器的电感器；或

耦合至电阻器的电感器。

18.如权利要求14所述的方法，其中所述第一接触区域包括第一导电触点，且第二接触区域包括围绕第一导电触点的绝缘帽，并且所述方法进一步包括： 

将具有第一电阻的第一导电弹性体耦合到第一导电触点；以及

将包括绝缘弹性体的第二导电弹性体耦合到绝缘帽。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述多个接触焊垫中的所述至少一个包括第三接触区域，所述第三接触区域包括围绕绝缘帽的第二导电触点，并且该方法进一步包括：

将具有第二电阻的第三导电弹性体耦合到第二导电触点；以及

其中绝缘弹性体处于第一导电弹性体与第二导电弹性体之间。

20.如权利要求14所述的方法，其中第一接触区域包括绝缘帽，且第二接触区域包括围绕绝缘帽的导电触点，并且所述方法进一步包括：

将包括绝缘弹性体的第一导电弹性体耦合至绝缘帽；以及

将具有第一电阻的第二导电弹性体耦合至第一导电触点。

21.如权利要求14所述的方法，进一步包括：

将第二导电弹性体耦合至第一导电弹性体的表面。 

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