CN103559967B - 贴片式无源电子元件安装结构和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及贴片式无源电子元件安装结构和方法。本发明的具有端子的贴片式无源电子元件的安装结构包括：载体部；绝缘胶水，绝缘胶水将贴片式无源电子元件固定到载体部；以及键合丝，键合丝的一端键合到贴片式无源电子元件的端子之一上。另一方法，本发明的安装方法包括：提供载体部的步骤；用绝缘胶水将贴片式无源电子元件固定到载体部的固定步骤；将键合丝的一端采用键合工艺连接到贴片式无源电子元件的端子之一上以实现电气连接的键合步骤。采用本发明的安装结构和方法，可以实现高密度、高精度、高可造性的封装结构。

Description

贴片式无源电子元件安装结构和方法

技术领域

本发明涉及一种贴片式(贴装式)无源电子元件的安装结构和安装方法，尤其涉及用于MEMS(微机电系统)产品的贴片式无源电子元件的安装结构和安装方法。

背景技术

MEMS是指可批量制作的、集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。MEMS中需要集成大量贴片式无源电子元件。所谓无源电子元件是指那些在不需要外加电源的条件下就可以显示其特性的电子元件。无源元件主要是电阻类、电感类和电容类电子元件，它的共同特点是在电路中无需加电源即可在有信号时工作。传统地，通常使用回流焊技术来封装这类贴片式无源电子元件。如图5和6所示，传统模式是将基板上的电路端子印刷锡膏，使用SMT(表面贴片技术)贴片机将贴片式无源电子元件30贴在端子处的锡膏80上，再经过回流焊技术使锡膏熔化将贴片式无源电子元件30的端子60焊接在相应端子上，实现电连接。例如，对于功率器件，贴片式无源电子元件30可以是贴片式热敏电阻，用以对电路予以过载与过流保护。此外，目前还存在如图7所示的安装结构，其中集成电路芯片40通过键合丝50电气连接在基板22的一侧，贴片式热敏电阻30安装在基板22的相对一侧上，电通路70穿过基板，以便将集成电路芯片40与热敏电阻30连接在一起。

随着封装集成度越来越高，这种传统安装贴片式无源电子元件的方法逐渐难以适应MEMS安装平台的高精度、高可靠性的封装要求，且有如下缺陷难以解决：

a:电路端子间距受贴片式无源电子元件尺寸的影响，无法做到0.6mm以下，且电路端子尺寸必须与电子元件尺寸接近以便进行焊接；

b:锡膏回流后有助焊剂溢出沾污问题，需要额外使用清洗工艺；

c:传统SMT及回流焊设备无法适应长度在0.6mm以下的贴片式无源电子元件的安装与焊接，易产生元件端子间短路等问题，如图5所示；另一方面，如果贴片式无源电子元件偏移出焊盘，则会出现断路的问题，如图6所示；

d:贴片式无源电子元件下方会存在细微的空隙90，灌封胶填充困难，易产生空洞分层等异常。

f:多种贴片式无源电子元件与集成电路芯片组合封装时，贴片式无源电子元件不可以堆叠在其它电子元件或者芯片上，通常只能选用如图7所示的安装结构，同时多种电子元件组合时，电路端子受各种电子元件尺寸影响，设计排版困难；

g：在芯片级封装中，贴片式热敏电阻受尺寸以及焊接方式的影响，只可以通过电路端子与芯片实现电连接，无法紧贴芯片，导致电阻无法感应到芯片表面实际温度，测量数据偏差较大。

由于以上这些问题，对于现有的贴片式无源电子元件，特别是对于用在MEMS产品中的贴片式热敏电阻，其安装结构和安装方法仍待改进。

发明内容

为满足MEMS生产平台的需求，克服现有技术中存在的不足，根据本发明的第一个方面，提供了一种贴片式无源电子元件的安装结构，其中贴片式无源电子元件具有至少两个端子，其中，安装结构包括：载体部；绝缘胶水，绝缘胶水将贴片式无源电子元件固定到载体部；以及键合丝，键合丝的一端键合连接到贴片式无源电子元件的端子之一上。

根据本发明的另一个方面，载体部为基板，贴片式无源电子元件通过绝缘胶水直接固定到基板的一侧上。

根据本发明的另一个方面，载体部为另一电子元件。该另一电子元件可以为贴片式电子元件并通过绝缘胶水固定到基板上。较佳地，该另一电子元件具有凹槽，贴片式无源电子元件通过绝缘胶水固定在所述凹槽中。并且，该另一电子元件可以是集成电路芯片。电子元件上的凹槽的深度最好大于贴片式无源电子元件的高度。

根据本发明的又一个方面，贴片式无源电子元件为贴片式热敏电阻，而绝缘胶水为导热绝缘胶水。

根据本发明的又一个方面，贴片式无源电子元件为贴片式电容或电感。

根据本发明的又一个方面，键合丝的另一端与载体部上的端子电气连接。

此外，本发明还提供了一种贴片式无源电子元件的安装方法，其中贴片式无源电子元件具有至少两个端子，该安装方法包括：提供载体部的步骤；用绝缘胶水将贴片式无源电子元件固定到载体部的固定步骤；将键合丝的一端采用键合工艺连接到贴片式无源电子元件的端子之一上以实现电气连接的键合步骤。

根据本发明的另一个方面，载体部为基板，固定步骤包括用绝缘胶水将贴片式无源电子元件直接固定到基板。

根据本发明的另一个方面，载体部为另一电子元件，固定步骤包括将用绝缘胶水将贴片式无源电子元件固定到另一电子元件。另一电子元件可以为贴片式电子元件，上述安装方法还包括该另一电子元件通过绝缘胶水固定到基板上。较佳地，另一电子元件具有凹槽，固定步骤包括用绝缘胶水将贴片式无源电子元件固定到另一电子元件的凹槽中。

根据本发明的又一方面，另一电子元件可以为集成电路芯片。安装方法包括通过蚀刻在集成电路芯片上形成凹槽，凹槽的深度大于所述贴片式无源电子元件的高度。

根据本发明的又一方面，贴片式无源电子元件为贴片式热敏电阻，绝缘胶水为导热绝缘胶水。

根据本发明的又一个方面，贴片式无源电子元件为贴片式电容或电感。

根据本发明的又一个方面，上述安装方法中的键合步骤还包括将键合丝的另一端采用键合工艺连接到载体部上设置的端子上。

以上安装结构较佳地用于MEMS产品，上述安装方法较佳地用于MEMS产品生产平台。

采用根据本发明的安装结构和方法，可以灵活安装贴片式无源电子元件，安装后的无源电子元件不易出现短路或断路的现象，从而可以达到高密度、高精度、高可靠性的芯片级封装要求。

此外，适于本发明的贴片式无源电子元件的尺寸范围宽，设计电路端子排布不受电子元件尺寸影响，端子间距可以缩小至60um，并且可以沿垂直于载体部的方向堆叠安装，从而实现立体封装。

当对贴片式热敏电阻采用根据本发明的安装结构和方法，通过高导热绝缘胶水的使用，可以完全消除电阻和载体部之间的空隙，热敏电阻能够准确及时地感测到载体部的热量，提高产品的精度和可靠性。

附图说明

图1A和图1B为示出了根据本发明第一实施例的安装结构在两个不同安装阶段的示意图。

图2为示出了根据本发明第一实施例的安装结构的俯视示意图。

图3为示出了根据本发明第二实施例的安装结构的示意图。

图4为示出了根据本发明第三实施例的安装结构的示意图。

图5和图6示出了采用传统SMT和回流焊工艺的电阻安装结构的示意图。

图7示出了传统的包括集成电路芯片和电阻的安装结构的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

第一实施例

以下，参照图1A、图1B和图2说明根据本发明第一实施例的安装结构，其中图1A和图1B为安装结构在不同制造阶段时的示意图，图2为该安装结构的俯视图。本发明的第一实施例是将贴片式热敏电阻3作为无源电子元件安装在基板1上的安装结构。

如图1A所示，提供一基板1作为载体部，在基板1上首先点上高导热绝缘胶水2，接着，如图1B所示，将贴片式热敏电阻3粘贴到高导热绝缘胶水2上，并使绝缘胶水2固定。点胶量可以根据贴片式热敏电阻3的尺寸设定，高导热绝缘胶水2最好能够完全填满热敏电阻3和基板1之间的空间，不留任何空隙，从而使导热效果最优且连接强度最大。高导热绝缘胶水2例如可以采用汉高型号为8025D/84-3J的高导热绝缘胶水。

随后，利于键合丝11进行电气连接，如图2所示，键合丝11有两根。具体而言，将键合丝11的一端键合连接到热敏电阻3的一个端子6上，而该键合丝11的另一端键合连接到基板1上的电路端子10之一上，从而将热敏电阻3电气连接到电路中。

需说明的是，文中的“键合”或“键合连接”是指采用键合工艺将两个部件或部分连接在一起。键合连接可以采用超声冷压键合、热压键合或热超声键合等工艺。用于连接贴片式热敏电阻3的键合丝11可以是金丝、铜丝或铝丝。

从图2中可以完整地看到根据本发明第一实施例的完成的安装结构，该安装结构包括作为载体部的基板1、将贴片式热敏电阻3固定到基板1的高导热绝缘胶水2以及将贴片式热敏电阻3和基板1电气连接的键合丝11，键合丝11的一端键合到热敏电阻3的端子6上。

采用根据发明的安装结构，由于贴片式无源电子元件使用绝缘胶水2固定并使用键合线11进行电气连接，因此不会产生传统SMT及回流焊工艺中使用锡膏导致的电子元件端子产生短路的现象。另一方面，电子元件也不易偏移，又可避免断路现象的出现。

此外，如图2所示，基板1上的电路端子10的位置无须与电阻3的端子6对应设置，而是可以任意设置，较佳地，基板电路端子10的间距可以设计为缩小至35um。在上述安装结构和方法使用的贴片式无源电子元件的尺寸可以较小，例如电子元件的长度可以小于0.6mm。

第二实施例

图3示出了根据本发明第二实施例的安装结构的示意图。与第一实施例的不同之处在于，第二实施例的安装结构中增设了一个作为载体部的电子元件4，该电子元件4可以是有源电子元件，如集成电路芯片，也可以是另一个贴片式无源电子元件，如电阻、电感或电容。作为载体部的电子元件4的一个表面通过绝缘胶水7粘贴到基板1上，贴片式热敏电阻3通过高导热绝缘胶水2粘贴到作为载体部的电子元件4的另一个表面上，通常是在第二电子元件4的上表面上。

此外，第二实施例的安装结构同样也包括用于电气连接的键合丝11。具体而言，该安装结构包括两根键合丝11，这两根键合丝11各自有一端键合到热敏电阻3的两个端子6上，两根键合丝11的另一端分别键合到基板11和电子元件4的端子上。键合丝11的具体连接位置和顺序不仅限定图示方案，也可以根据安装结构所应用的场合作其它变化。

在本发明的第二实施例中，较佳地，安装在基板1上的作为载体部的电子元件4的体积比安装在该电子元件4上方的贴片式无源电子元件(此处为热敏电阻3)的体积稍大，这样能使安装结构更稳固，同时也便于使用键合丝11连接上下两个电子元件。

采用第二实施例的安装结构，在安装时首先在基板1上点上绝缘胶水7，接着将作为载体部的电子元件4粘贴到基板1上，然后，在作为载体部的电子元件4的一个向外的表面上点上高导热绝缘胶水2，接着，将贴片式热敏电阻3粘贴到电子元件4上，粘贴完成后使绝缘胶水2、7固化，最后，将键合丝11采用键合工艺连接到热敏电阻3的端子6上。

图3所示的第二实施例的安装结构仅包括一个作为载体部的电子元件4，但也可以设置沿垂直于基板方向彼此堆叠的多个电子元件，贴片式无源电子元件可以在垂直于基板1的方向中堆叠在多个电子元件的最上部的一个电子元件上，并且通过键合丝11可以任意地选择连接位置，从而实现立体封装。

需说明的是，上述安装结构中使用的绝缘胶水2和7可以是相同的也可以是不同的，例如绝缘胶水2可以采用高导热绝缘胶水，以确保热敏电阻3的感热的精确性，而绝缘胶水7可以采用非导热性的绝缘胶水，从而相对基板1隔绝电子元件4的热量。

第三实施例

图4示出了根据本发明第三实施例的安装结构的示意图。第三实施例的安装结构采用集成电路芯片5作为贴片式热敏电阻3的载体部。特别地是，此处集成电路芯片5构造成具有一个凹槽20，贴片式热敏电阻3通过高导热绝缘胶水2固定在凹槽20中。凹槽20可以采用蚀刻方法形成在集成电路芯片5中，较佳地，凹槽20的深度可设置成比热敏电阻3的高度大，从而使得热敏电阻3完全容纳在凹槽20中而不突出于集成电路芯片5的上表面。热敏电阻3的两个端子6通过键合丝11连接到集成电路芯片5上的作为端子的压焊块12上。

第三实施例的安装结构的安装方法与上述的类同，此处不再赘述。

在该实施例中，凹槽20的设置是特别有利的，它不但使安装结构整体更为紧凑，且贴片热敏电阻3基本位于集成电路芯片5内部，感温效果更好，精度更高。

以上的实施例都是以贴片式热敏电阻3作为被安装的无源电子元件来描述的，但本发明不仅限于此，安装结构中也可以包括其它贴片式无源电子元件，例如电感或电容，此时，绝缘胶水也替换为其它低导热性或非导热的绝缘胶水，以便隔热，防止热量对被连接的贴片式无源电子元件造成损害。

以上这些安装结构和方法优选地应用于MEMS产品中的贴片式无源电子元件，从而提升MEMS产品集成度、精度和可靠性。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改，都未脱离本发明技术方案的内容。

Claims (14)

1.一种贴片式无源电子元件的安装结构，所述贴片式无源电子元件具有至少两个端子，其特征在于，所述安装结构包括：

载体部；

绝缘胶水，所述绝缘胶水将所述贴片式无源电子元件固定到载体部；以及

键合丝，所述键合丝的一端键合连接到所述贴片式无源电子元件的所述端子之一上，

其中所述载体部为另一电子元件，所述另一电子元件具有凹槽，所述贴片式无源电子元件固定在所述凹槽中。

2.如权利要求1所述的安装结构，其特征在于，所述另一电子元件为贴片式电子元件并通过绝缘胶水固定到基板上。

3.如权利要求2所述的安装结构，其特征在于，所述另一电子元件为集成电路芯片。

4.如权利要求2所述的安装结构，其特征在于，所述凹槽的深度大于所述贴片式无源电子元件的高度。

5.如权利要求1-4中任一项所述的安装结构，其特征在于，所述贴片式无源电子元件为贴片式热敏电阻，所述绝缘胶水为导热绝缘胶水。

6.如权利要求1-4中任一项所述的安装结构，其特征在于，所述贴片式无源电子元件为贴片式电容或电感。

7.如权利要求1所述的安装结构，其特征在于，所述键合丝的另一端与载体部上的端子电气连接。

8.一种贴片式无源电子元件的安装方法，所述贴片式无源电子元件具有至少两个端子，其特征在于，所述安装方法包括：

提供载体部的步骤；

用绝缘胶水将所述贴片式无源电子元件固定到所述载体部的固定步骤；

将键合丝的一端采用键合工艺连接到所述贴片式无源电子元件的所述端子之一上以实现电气连接的键合步骤,

所述载体部为另一电子元件，所述固定步骤包括将用绝缘胶水将所述贴片式无源电子元件固定到所述另一电子元件,

所述另一电子元件具有凹槽，所述固定步骤包括用绝缘胶水将所述贴片式无源电子元件固定到所述另一电子元件的所述凹槽中。

9.如权利要求8所述的安装方法，其特征在于，所述另一电子元件为贴片式电子元件，所述安装方法还包括将所述另一电子元件通过绝缘胶水固定到基板上。

10.如权利要求8所述的安装方法，其特征在于，所述另一电子元件为集成电路芯片。

11.如权利要求10所述的安装方法，其特征在于，所述安装方法包括通过蚀刻在所述集成电路芯片上形成所述凹槽，所述凹槽的深度大于所述贴片式无源电子元件的高度。

12.如权利要求8-11中任一项所述的安装方法，其特征在于，所述贴片式无源电子元件为贴片式热敏电阻，所述绝缘胶水为导热绝缘胶水。

13.如权利要求8-11中任一项所述的安装方法，其特征在于，所述贴片式无源电子元件为贴片式电容或电感。

14.如权利要求8所述的安装方法，其特征在于，所述键合步骤还包括将键合丝的另一端采用键合工艺连接到所述载体部上设置的端子上。