CN104937713A - 电路组件 - Google Patents

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Abstract

一种电路组件110包括基板112，基板112具有基板电气电路113、相对的顶部基板表面114和底部基板表面116以及贯穿基板的基板孔120。电路组件还包括电气连接到基板电气电路的分立元件组件130和附接到分立元件的支持构件136。分立元件的至少一部分物理地安装在基板孔中。

Description

电路组件
技术领域
本发明一般涉及集成电路(“IC”)封装件，并且更具体地，涉及具有集成电路管芯的合并的分立元件的封装件。
背景技术
典型集成电路封装件包括IC管芯(“芯片”)，其安装在基板上，如引线框。管芯和部分基板通常由防护密封剂层覆盖。IC管芯是一小块半导体材料，如硅，其中，提供执行预定功能的电气电路。一些管芯在顶表面上具有接触焊盘，其允许通过引线接合法将管芯电路连接到基板或其他电气元件。另一种类型的管芯，称为倒装芯片，具有形成在管芯底面上的导电焊锡球阵列。焊锡球连接到在其上安装有管芯的基板的对应接触焊盘。
在一些情况中，通过将一个或更多个分立电路元件附接到包含管芯的集成电路封装件，添加IC管芯的功能。分立元件可以是无源电路元件，如电容器、电感器和电阻器。或者，分立元件可以是较为复杂的电路器件，如，例如，晶体管、晶体、传感器、微机电系统(MEMS)或振荡器。具有各种形状、高度和尺寸的分立元件通常提供在小的硬面封装件中。可以提供两个或更多个电气触点，如接触焊盘或引线，以将分立元件附接到在管芯、基板或其他电气元件上的相应电气触点。本文所使用的词语“分立元件”是指元件和元件的封装件的原始电路系统。本文所使用的词语“分立元件组件”是指分立元件和将分立元件附接到电气基板的任意结构以及提供为将分立元件电气连接到电气基板或其他电气元件的任意电气导体/触点。
在附接管芯和分立元件(一个或更多个)之后，常常应用防护密封剂层完成IC封装。密封剂通常覆盖管芯、分立元件(一个或更多个)和至少部分基板。一些复杂封装件具有多个IC管芯和多个分立元件，且常常被称为“系统封装模块”。此说明书中使用的词语“集成电路(IC)封装件”是指包括安装在基板上的IC管芯的任意功能性组件，包括系统封装模块以及简单的管芯基板组件，不论是否密封。
持续需要制造商减小IC封装件的尺寸，尤其是高度，以帮助甚至更小的电子器件的生产，如电话、平板电脑和智能用具。
附图说明
图1是一种常规集成电路封装件的示意性剖面图。
图2是一种常规分立元件的正视图。
图3是另一个常规分立元件的顶部等距视图。
图4是图3的分立元件的底部等距视图。
图5是一种电路组件的一个示例实施例的剖面立视图。
图6是图5的电路组件的顶部平面图。
图5A是一个示例实施例的视图，与图5的相似，但具有IC管芯设置在安装在基板的孔中的分立元件上方。
图5B是另一个示例实施例的视图，与图5的相似，但具有IC管芯设置在安装在基板的孔中的分立元件上方。
图7是在图5和图6的电路组件中使用的分立元件组件的一个示例实施例的侧视立视图。
图8是图7的分立元件组件的顶部平面图。
图9是电路组件的另一个示例实施例的剖面立视图。
图10是在图9的电路组件中使用的分立元件组件的一个示例实施例的侧视立视图。
图11是可以安装在基板腔体中的另一个分立元件组件的一个示例实施例的侧视立视图。
图12是图11的分立元件组件的顶部平面图。
图13是分立元件组件的另一个示例实施例的顶部平面图。
图14是分立元件组件的另一个示例实施例的顶部平面图。
图15是分立元件组件的另一个示例实施例的顶部平面图。
图16是安装在引线框孔中的图15的分立元件组件的剖面立视图。
图17是安装在引线框孔中的另一个分立元件组件的一个示例实施例的剖面图。
图18是图17的分立元件组件和引线框的顶部平面图。
图19是将分立元件安装在集成电路封装件中的方法的一个示例实施例的流程图。
图20是制造双引线框集成电路封装件的方法的一个示例实施例的流程图。
图21是制造分立元件组件的方法的一个示例实施例的流程图。
图22是将分立元件安装在基板上的方法的一个示例实施例的流程图。
具体实施方式
本说明书大致公开一种电路组件110，图5和图6。电路组件110包括具有基板电气电路113的基板112。基板112具有相对的顶部和底部基板表面114、116。基板孔120延伸贯穿基板112。分立元件130电气连接到基板电气电路113。至少一部分分立元件130物理地安装在基板孔120中。因此，已经大体上描述了电路组件110，现在将进一步详细描述电路组件110。还将描述其他电路组件实施例和制造电路组件的方法。
图1是一种常规集成电路(IC)封装件10的剖面图。IC封装件10包括基板12，其可以是印刷电路板(PCB)。IC管芯14(其可以是倒装芯片管芯)安装在基板12的顶表面上。包括电容器16和电阻器20、22、24的多个分立元件(它们可以是无源电路元件)可操作地安装在PCB的顶表面上。其他元件(如集成电路BGA 18)也可以安装在基板12上。基板12、IC管芯14、电容器16、集成电路BGA 18和电阻器20、22、24可以全部包含入环氧树脂防护层26中。接触焊盘28等从PCB 12突出，允许IC封装件10电气连接到另一个基板或其他电子器件。
分立电路元件可以提供为具有各种不同外形和尺寸。例如，图2示出一种常规通孔分立电容器元件30。分立元件30包括防护覆盖件32。所提供的一对外部触点34、36能够使元件30附接到印刷电路板或其他电气基板的相应触点。
图3和图4示出具有大致为盒子外形的防护覆盖件42的分立电感器元件。提供在分立元件40的一个面上的一对接触焊盘44、46 使得元件40能够安装在印刷电路板或其他电气基板表面。
基于封装件的预期用途，电源模块和许多其他多个元件电路封装件具有尺寸约束。在紧凑型电子器件(如移动电话和电子输入板)中，随着时代发展，封装件的厚度(高度)要求持续紧缩。当前，约1.3毫米(mm)到1.4mm的最大封装厚度是许多集成电路封装件的最大厚度，但在未来的尺寸标准中会要求更小的厚度，并且当前客户要求提供更薄的封装件。由于许多类型的分立元件的物理结构，如用于电感器的绕丝、用于电容器的金属板等，很难缩小这种元件的高度而不出现性能问题。
下文公开的一种新型电路组件可以在高度减小的电路封装件中持续使用标准尺寸的分立元件。
图5和图6示出具有基板112的一种集成电路封装件110，其中基板112具有内部电气电路113。基板112具有顶表面114和相对的底表面116。基板112可以具有多个接触表面118，其能够使基板112和安装在其上的元件连接到其他电子器件。基板112具有孔120，其在基板顶表面114中的顶部开口121和基板底表面116中的底部开口123之间延伸。基板112可以具有在其顶表面114上、靠近孔120的接触焊盘122、124，如下面进一步描述的。
分立元件组件130的分立元件131(图7和图8示出)安装在孔120(图5示出)中。分立元件131可以是具有中心内核132的电感器，其中中心内核轴线AA也是分立元件131的纵轴线。线圈134的绕丝围着内核132延伸。分立元件131具有外表面137，其中其上的点139位于距离中心轴线AA最远的位置处。
分立元件组件130可以包括顶部、水平设置、矩形的上部支持结构136，其安装在分立元件131的上部端子末端处。水平设置的上部支持结构136可以具有平坦顶表面138和平坦底表面140。支持结构或“凸缘”136可以具有第一凸缘部分141和第二凸缘部分143。当分立元件131容纳在孔120中时，第一凸缘部分141和第二凸缘部分143的每个都横向延伸超过孔120。分立元件组件130还包括接触表面或焊盘142、144，其可以(如通过银胶或其它导电材料)附接到每个凸缘部分141、143的底表面140。接触焊盘142、144还分别机械固定且电气附接到基板接触焊盘122、124。因此，分立元件组件130固定安装在基板112上，以致一部分分立元件131位于孔120内，并且一部分位于孔120外。因此，分立元件组件131物理且电气地附接到基板112的顶表面114。水平设置的矩形支持结构或凸缘136可以由导电材料构成或可以由非导电材料构成，其中内部提供或凸缘136的表面部分上的电气迹线145、147将接触焊盘142、144连接到绕丝134。
分立元件130还可以具有水平设置的底部结构146，其安装在电感器内核132的下部端子末端处。在一个实施例中，底部结构146具有横向尺寸，这使底部结构146能够紧密可滑动地容纳在孔120内。底部结构146可以由非导电材料形成，并且可以具有足够的宽度以防止绕丝134接触基板孔120的侧壁。而且，绕丝134可以被镀膜以防止短接。
如图5和图6进一步所示的，第二分立元件组件150可以安装在基板112的顶表面114上。集成电路管芯152(如球栅阵列晶片级芯片尺寸封装件)还可以(如通过球栅阵列154)可操作地安装在基板顶表面114上。在电路组件110的一些实施例中，封装材料层111(仅部分示出)可以覆盖IC管芯152、分立元件组件130和150和一部分基板112。在电路组件110的一个具体实施例中，分立元件组件130的底部与电路组件110的底表面等高，且元件组件130的总高度约为1000μm。因此，从分立元件组件130的顶部到基板112的底表面116的距离“a”约为1000μm。元件150的高度约为500μm。因为基板112的高度/厚度“c”约为800μm，第二(最高)元件组件150的顶部和基板112的底表面116之间的距离“b”约为1300μm。如果分立元件131已经安装在基板顶表面114上，则从分立元件131的底表面116到顶部的电路组件110的总高度约为1000μm+800μm＝1800μm(1.8mm)。因此，通过使用图5和图6中所示的配置而不是其中每个分立元件的底部安装在基板的顶表面上的常规配置，所提供的封装件在约为1.3-1.4mm的当前目标厚度标准内，而不是1.8mm的高度(如果元件131安装在基板表面114上，将具有1.8mm的高度)。还将理解，在图5和图6中所示的封装件类型的一些配置中，封装件的总高度可以小于该封装件的最高元件的高度，尤其是在位于孔中的分立元件是封装件的最高元件时。在许多情况下，上述封装配置相比常规配置的基本效果是通过基板的厚度减小总的封装高度。
图5A和图6A示出一种IC封装件110A，其与图5和图6的IC封装件110相同，除了IC管芯152A位于分立元件组件130A上方且在分立元件组件130A占据的区域中移除了部分球栅阵列154A。注意，在此配置中，图5和图6中IC 152占据的区域(图5A和图6A中的区域151A)的大部分现在可用于其他元件的安装而不物理干扰分立元件组件130A。因此，此配置增加可用于安装电路元件的无障碍基板表面区域。
图5B中的IC封装件110B与图5A和图6A中的封装件相同，除了分立元件组件130B的凸缘136B具有在其顶表面上的接触焊盘(不可见)，所述接触焊盘附接到球栅阵列154B的尺寸减小的球153B。因此，在图5B的实施例中，分立元件组件直接附接到安装在基板112B上的另一个元件(倒装芯片管芯110B)而不是附接到基板112B。
图9是电路组件158的剖面立视图，该组件包括第一引线框160、第二引线框170和分立元件组件190。分立元件组件190包括分立元件189和顶部及底部支持结构192、212(图10示出)。分立元件组件190还包括电气接触焊盘222、224，它们安装在支持结构192、212上，如下详细描述的。
第一引线框160具有顶表面162和底表面164。第一引线框孔166完全延伸贯穿第一引线框160且具有顶部开口168和底部开口169。第二引线框170具有顶表面172和底表面174。第二引线框孔176在顶表面开口178和底表面开口179之间延伸。
分立元件189可以是具有内核191的电感器，其中内核191周围具有绕丝或线圈193。分立元件组件190具有横向设置的上部支持结构192，在一个实施例中，该结构可以由非导电材料制成。上部支持结构192具有顶表面194和底表面196。上部支持结构192可以包括横向延伸的第一凸缘部分198和横向延伸的第二凸缘部分199。分立元件组件190还可以包括底部结构212，其具有平坦顶表面214和平坦底表面216。底部支持结构212可以包括第一横向延伸的凸缘部分218和第二横向延伸的凸缘部分219。
第一电气接触焊盘222可以形成在横向延伸的凸缘部分198的上部表面194上。第一电气接触焊盘222可以固定到第一引线框160的下部表面164上的一部分223。可以在第二横向延伸的凸缘部分219的下部表面216上提供第二电气接触焊盘224。第二电气接触焊盘可以附接到第二引线框170的第二接触部分225。因此，第一电气接触焊盘222和第二电气接触焊盘224用于物理和电气连接第一引线框160和第二引线框170。(上部)第二凸缘部分199的顶表面194可以物理地附接到位于其上方的第一引线框160的那部分，且(下部)第一横向延伸的凸缘部分218可以物理地附接到位于其下方的第二引线框170的那部分。
内核191的向上延伸端子末端226位于分立元件190上部结构192上方。此向上延伸结构226具有比第一引线框孔166的尺寸小的尺寸并延伸到孔166中。类似地，向下延伸结构228(其为内核191的下部端子末端)向下延伸超过下部结构212且延伸到第二引线框170中的孔176中。
其他电气元件(未示出)(如管芯和分立元件)可以安装在第一引线框顶表面162和底表面164以及第二引线框170、顶表面172和底表面174上。通过所公开的配置，如果元件190直接安装在第二引线框的顶表面和第一引线框的底表面的情况是可能的，与之相比，电路组件158的第一引线框160和第二引线框170因此可以被设置的更接近。因此，电路组件158的复合引线框结构的高度比具有类似尺寸的分立元件的常规复合引线框结构的高度小。在一个实施例中，第一引线框160和第二引线框170的部分以及分立元件190可以覆有防护密封剂230。
图11和图12示出一种分立元件组件230，其包括分立元件231、横向设置的支持结构238和接触焊盘244、246。分立元件231可以具有大致圆环(金牛座)形的内核232和内核周围的绕丝234。内核232和绕丝234具有公共竖直延伸的轴线AA。分立元件231(如通过铆钉236)安装到横向设置的支持结构或凸缘构件238，其可以为大致矩形的。凸缘构件238可以具有第一横向设置的凸缘部分240和第二横向设置的凸缘部分242。第一接触焊盘244和第二接触焊盘246安装在凸缘部分242、246的下部外端。在一个实施例中，凸缘部分240、242由导电材料构成。在另一个实施例中，凸缘部分240、242由非导电材料构成，且迹线(未示出)贯穿每个凸缘部分240、242或跨越每个凸缘部分的上部表面或下部表面。第一金属线或迹线233将绕丝234连接到第一接触焊盘244，且第二金属线或迹线235将绕丝234连接到第二接触焊盘246。分立元件组件230适于具有位于电气基板的孔内的分立元件231，其中竖直轴线AA与孔的轴线同轴延伸。接触焊盘244、246适于附接到邻近孔的、电气基板的表面部分上的接触表面。
图13是一种分立元件组件260的顶部平面图，该组件包括分立元件261和安装在分立元件261的顶部上的横向设置的顶部支持结构或凸缘262。顶部支持结构262包括中心圆形部分264和与其整体形成的第一伸长横向延伸部分266和第二伸长横向延伸部分268。分立元件组件260还包括接触焊盘267、269，其提供在横向设置的顶部支持结构262的底表面上。分立元件组件260适于具有安装在电气基板的孔内的分立元件261，其中电气基板在其顶表面部分上具有接触焊盘，这些接触焊盘附接到分立元件组件260的接触焊盘266、268。
图14是一种分立元件组件270的底部平面图，该组件具有分立元件271和安装在分立元件271的顶部上的圆形凸缘272，并具有三个接触焊盘276、277、278。分立元件271可以是具有大致圆柱形外表面部分274的三端子晶体管。分立元件271适于位于电气基板的孔中。接触焊盘276、277、278安装在圆形凸缘272的下部表面上且适于连接其上安装组件的电气基板的顶表面上的相应接触焊盘。
图15和图16示出一种分立元件组件280，其具有分立元件281，该元件适于安装在贯穿电气基板283的孔282中。分立元件组件280包括顶部悬臂支持结构286，其安装在分立元件281的顶部上。顶部悬臂支持结构286具有顶表面285和底表面287。分立元件组件280包括第一接触焊盘292和第二接触焊盘294，它们彼此靠近安装在悬臂支持结构286的一个纵向末端上。接触焊盘292、294由第一嵌入迹线291和第二嵌入迹线293设置为与分立元件281电气接触。悬臂支持结构286上的第一接触焊盘292和第二接触焊盘294附接到电气基板283的顶表面上的相应第一接触表面296和第二接触表面298。
图17和图18分别是一种分立元件组件310的剖面图和顶部平面图，该组件310包括分立元件311、横向支持结构316和接触焊盘318、320。支持结构316安装在分立元件311的合适位置上，该位置将分立元件311分成上部分312和下部分314。分立元件的下部分314位于贯穿基板324的孔323中。接触焊盘318和320安装在横向支持结构316的下部表面322上。横向支持结构316的顶表面332上的迹线328、330将接触焊盘324、326附接到分立元件311。迹线328、330向下贯穿横向支持结构316以接触接触焊盘324、326。从图17将看到，分立元件310的下部分314可以具有与孔323的深度相等的高度。在另一个实施例中，下部分314的高度可以比孔323的深度大。在又一个实施例中，下部分314的高度可以小于孔323的深度。
如图19所示，一种制造电路封装件的方法，包括，如框302所示，在基板中形成孔。该方法还包括将分立元件安装在孔中，如框304所示。该方法还包括，如框306所示，将分立元件电气连接到基板。
如图20所示，一种制造双引线框电路封装件的方法，包括，如框312所示，将分立元件的第一末端部分设置在第一引线框的孔中并将分立元件连接到第一引线框。该方法还包括，如框314所示，将分立元件的第二末端部分设置在第二引线框的孔中并将分立元件连接到第二引线框。
如图21所示，一种制造分立元件组件的方法，可以包括，如框322所示，将支持结构安装在分立元件上，且如框324所示，将多个接触焊盘安装在支持结构上，其中焊盘位于分立元件的横向外侧。
如图22所示，一种将分立元件安装在基板上的方法，可以包括，如框332所示，在基板中形成孔，且如框334所示，在孔中悬挂(suspend)至少一部分分立元件。
本领域技术人员将理解，在所要求保护的本发明的范围内，可以对所描述的实施例进行修改，以及许多其他实施例是可能的。

Claims (21)

1.一种电路组件，所述电路组件包括：
基板，所述基板具有基板电气电路并具有相对的顶部基板表面和底部基板表面、贯穿所述基板的基板孔；和
分立元件组件，所述分立元件组件包括电气连接到所述基板电气电路的分立元件和附接到所述分立元件的支持构件，至少一部分的所述分立元件物理地安装在所述基板孔中。
2.根据权利要求1所述的电路组件，其中所述基板孔是圆形的且具有在所述基板顶表面中的顶部开口和在所述基板底表面中的底部开口，并且其中所述分立元件组件从所述顶部开口和底部开口中的一个突出。
3.根据权利要求2所述的电路组件，其中所述分立元件组件从所述顶部开口突出但不从所述底部开口突出。
4.根据权利要求2所述的电路组件，其中所述分立元件的支持构件的至少一部分位于所述上表面上方。
5.根据权利要求1所述的电路组件，其中所述分立元件具有顶端部分和底端部分，并且其中所述分立元件的所述顶端部分位于所述顶部基板表面上方。
6.根据权利要求1所述的电路组件，其中所述分立元件组件进一步包括电气连接到所述分立元件并安装在所述支持构件上的多个接触焊盘。
7.根据权利要求6所述的电路组件，其中所述基板顶表面具有提供在其上的多个电气接触表面，并且其中所述支持构件上的所述多个接触焊盘电气连接到所述基板顶表面上的所述多个接触表面。
8.根据权利要求7所述的电路组件，其中所述支持构件包括具有凸缘顶表面和凸缘底表面的横向延伸凸缘，并且其中在所述凸缘底表面上提供所述支持构件上的所述多个电气接触表面。
9.根据权利要求8所述的电路组件，其中在所述凸缘底表面上提供至少三个电气接触表面。
10.根据权利要求6所述的电路组件，所述电路组件进一步包括安装在所述基板上的第二分立元件，所述第二分立元件的一部分位于所述分立元件组件上方。
11.根据权利要求10所述的电路组件，其中位于所述分立元件组件上方的所述第二分立元件的所述一部分连接到所述分立元件组件。
12.根据权利要求1所述的电路组件：
其中所述基板包括具有顶部第一引线框表面和底部第一引线框表面的第一引线框，其中第一引线框孔在所述顶部第一引线框表面和底部第一引线框表面之间延伸；
进一步包括具有顶部第二引线框表面和底部第二引线框表面的第二引线框，其中第二引线框孔在所述顶部第二引线框表面和底部第二引线框表面之间延伸，所述第二引线框位于所述第一引线框下方并大致平行于所述第一引线框；并且
其中所述分立元件部分位于所述第一引线框孔中且部分地位于所述第二引线框孔中。
13.根据权利要求12所述的电路组件，其中所述分立元件组件进一步包括安装在所述分立元件上的第二支持构件和电气连接到所述分立元件并安装在所述支持构件与所述第二支持构件上的多个接触焊盘，并且其中所述分立元件物理地并电气地连接到所述第一引线框和第二引线框两者。
14.根据权利要求13所述的电路组件，
其中所述分立元件的支持构件包括上部凸缘，所述上部凸缘具有安装在其上的至少一个所述电气接触焊盘并物理地及电气地连接到所述第一引线框；并且
其中所述分立元件的第二支持构件包括下部凸缘，所述下部凸缘具有安装在其上的至少一个所述电气接触焊盘并物理地及电气地连接到所述第二引线框。
15.根据权利要求14所述的电路组件，所述上部凸缘具有上部表面和下部表面；所述上部凸缘上的所述至少一个接触焊盘位于所述上部凸缘的所述上部表面上。
16.根据权利要求15所述的电路组件，所述下部凸缘具有上部表面和下部表面；所述下部凸缘上的所述至少一个接触焊盘位于所述下部凸缘的所述下部表面上。
17.根据权利要求12所述的电路组件，其中所述分立元件完全位于所述第一引线框的所述上部表面和所述第二引线框的所述下部表面之间。
18.根据权利要求1所述的电路组件，进一步包括安装在所述分立元件上方的所述引线框上的IC管芯。
19.一种制造电路封装件的方法，所述方法包括：
在基板中形成孔；
将分立元件安装在所述孔中；以及
将所述分立元件电气连接到所述基板。
20.根据权利要求19所述的方法，其中将所述分立元件安装在所述孔中包括安装具有比所述电路封装件的最大高度大的高度的分立元件。
21.一种制造双引线框电路封装件的方法，所述方法包括：
将分立元件的第一末端部分定位在第一引线框的孔中，并将所述分立元件连接到所述第一引线框；以及
将所述分立元件的第二末端部分定位在第二引线框的孔中，并将所述分立元件连接到所述第二引线框。
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