CN108550562A - 一种焊接件、封装组件和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种焊接件、封装组件和电子设备，其中焊接件包括：支撑体，所述支撑体为空隙结构；以及，设置于所述支撑体的外表面的焊料层，所述焊料层的熔点小于所述支撑体的熔点。这样，焊料层熔化形变时，支撑体可以通过内部的空隙实现即可吸收焊料层的形变应力。将可吸收形变应力的焊接件应用于封装组件，焊接件的支撑体可以通过压缩变形来吸收焊料层的形变应力，也就避免了封装组件内的材料界面开裂，锡球渗透，进而导致封装组件内部短路的缺陷，增强了电子设备的可靠性。

Description

一种焊接件、封装组件和电子设备
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种焊接件、封装组件和电子设备。
背景技术
随着通信技术的发展，电子设备的功能越来越强大，电子设备内器件数量越来越多，器件尺寸也越来越大，影响电子设备的便携性，因此通过系统级封装(System In aPackage，简称SIP)方案压缩电子设备内器件的尺寸。系统级封装方案，即是将多种芯片，例如处理器、存储器等，集成为一个封装组件。通过将器件进行三维堆叠设计，大幅度缩减器件尺寸，以使电子设备整体的尺寸达到便携性要求。
现有的系统级封装方案中，通过锡球将芯片焊接到基板上形成封装组件。封装组件被贴到电子设备的主板上过回流焊时，锡球、芯片、基板在回流焊高温下膨胀相互挤压产生应力，产生的应力无法吸收，就会导致冷却收缩后材料界面开裂分层。由于此时锡球尚在熔融状态，沿着缝隙渗透，最终导致锡球之间短路，影响电子设备的正常使用。
可见，现有的系统级封装方案存在无法吸收挤压应力，导致封装组件内的材料界面开裂，锡球渗透，进而导致封装组件内部短路的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供一种焊接件、封装组件和电子设备，以解决现有电子设备存在系统级封装方案因无法吸收挤压应力而导致封装组件内部短路的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种焊接件，包括：
支撑体，所述支撑体为空隙结构；
以及，设置于所述支撑体的外表面的焊料层，所述焊料层的熔点小于所述支撑体的熔点。
第二方面，本发明实施例提供了一种封装组件，包括：基板、芯片以及至少一个焊接件，所述焊接件为如第一方面中任一项所述的焊接件，每个焊接件设置于所述基板和所述芯片之间，所述基板和所述芯片均与所述焊接件的焊料层焊接，所述基板与所述芯片通过所述焊料层电连接。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括如第二方面中任一项所述的封装组件。
本发明实施例中，通过将焊接件的焊料层设置于支撑体的外表层，且支撑体为熔点大于焊料层的空隙结构。这样，焊料层熔化形变时，支撑体在焊料层的形变压力下，通过内部的空隙实现吸收焊料层的形变应力。本发明实施例中，将可吸收形变应力的焊接件应用于封装组件，焊接件的支撑体可以通过压缩变形来吸收焊料层的形变应力，也就避免了封装组件内的材料界面开裂导致封装组件内部短路的缺陷，增强了电子设备的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种焊接件的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种焊接件的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种焊接件的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种封装组件的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种封装组件的焊接件形变结构示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种焊接件的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，图1为本发明实施例提供的一种焊接件的结构示意图。如图1所示，一种焊接件100，包括：
支撑体110，所述支撑体110为空隙结构；
以及，设置于所述支撑体110的外表面的焊料层120，所述焊料层120的熔点小于所述支撑体110的熔点。
本实施例提供的焊接件100，包括支撑体110和焊料层120。其中，焊料层120设置于支撑体110的外表面，用于实现焊接件100的基本焊接功能。所述焊接件100可以设置于封装组件200内，用于连接封装组件200内的元件。需要连接的元件与焊接件100的焊料层120均连接，且元件之间可以通过所述焊料层120实现电连接。所述焊料层120实现焊接功能的方案可以有多种。
在一种具体实施方式中，如图1所示，所述焊料层120可以包裹在支撑体110的整个外表面，这样，与支撑体110外表面接触的元件均可以通过焊料层120焊接，且这些元件之间均通过焊料层120实现电连接。
在另一种实施方式中，如图2所示，所述焊料层120也可以仅包裹支撑体110的部分外表面。本实施例中，所述焊料层120也可以为分布在支撑体110外表面的一体连接的焊片，这样，与支撑体110外表面的焊片接触的元件均可以通过该焊片实现焊接，且该部分元件之间也可以通过该一体连接的焊片实现电连接。
在其他实施方式中，焊料层120包裹支撑体110的部分外表面的实现方式还可以如图3所示，所述焊料层120也可以为分布在支撑体110外表面的相互分离的焊片，该相互分离焊片之间可以通过导线(图中未示出)电连接，或者通过具备导电功能的支撑体110电连接。这样，与该部分焊片接触的元件均可以通过焊片实现焊接，且该部分元件之间通过该分离式焊片实现电连接。其他能实现焊料层120焊接功能的方案均可适用于本实施例，不作限定。
所述支撑体110为所述焊接件100的支撑部件，设置所述支撑体110内具有空隙。这样，所述焊料层120熔化产生形变时，所述支撑体110可以吸收所述焊料层120的形变应力而产生的形变压力。
所述支撑体110作为支撑部件，同时具备吸收应力的属性。所述支撑体110内开设空隙，可以通过内设空隙吸收挤压应力压缩形变，空隙也可以被熔化的焊料填充，形成压缩态，从而可以吸收外界形变应力。所述支撑体110还可以为可压缩弹性件，例如空腔壳体或者泡沫球体。考虑到支撑体110在焊料层120熔化时需要实现支撑和应力吸收功能，因此设置所述焊料层120的熔点小于所述支撑体110的熔点。在一种实施方式中，所述焊料层120的熔点与所述支撑体110的熔点差值可以大于10摄氏度，例如，设置二者的熔点差值为10摄氏度至20摄氏度之间。这样，支撑体110在焊料层120熔化时不会熔化，但可压缩，以起到支撑作用，保证封装组件200支撑的有效间隔。
在一种具体的实施方式中，所述焊料层120可以由锡制成，所述支撑体110可以由铜或者银制成。在其他实施方式中，所述焊料层120可以由锡铜银合金制成，所述支撑体110可以由铜制成。其他能实现焊接件100的上述功能的材料选择方案均可适用于本实施例，不作限定。
本发明实施例提供的焊接件100，其使用过程可以包括：
将焊接件100设置于需要连接的至少两个部件之间，使得该至少两个部件均与焊接件100的焊料层120焊接，且保证该至少两个部件之间通过该焊接件100的焊料层120实现电连接。
本发明实施例提供的焊接件100可以应用于封装组件，如图4所示，所述封装组件200包括：基板210、芯片220以及至少一个焊接件100。
每个焊接件100均设置于所述基板210和芯片220之间，所述基板210和所述芯片220均与所述焊接件100的焊料层120焊接，所述基板210和所述芯片220通过所述焊料层120电连接。
将至少两个焊接件100设置于封装组件200内的基板210和芯片220之间，使得基板210和芯片220均与所述焊接件100的焊料层120焊接，且保证基板210与芯片220之间通过焊料层120实现电连接。所述封装组件200还可以包括塑封230和被动件240，实现封装功能和其他功能。
这样，焊接件100的焊料层120在熔化产生形变时，如图5所示，焊接件100的支撑体110在焊料层120的形变应力下，受到塑封230的挤压，支撑体110即通过空隙结构，在外部形变应力下压缩和/或变形，吸收所述焊料层120的形变应力，可以有效提升封装组件所应用的电子设备的可靠性。
具体的，当所述封装组件200过回流焊接时，设置于所述基板210和芯片220之间的焊接件100仍可保持一定的形状。此时，焊料层120熔化形变，基板210和芯片220挤压焊接件100的焊料层120以及支撑体110，支撑体110内的空隙可以通过吸收焊料层120的熔融物来吸收基板210挤压的应力，或者，支撑体110也可以通过挤压变形来吸收基板210挤压的应力，以有效保护基板210和芯片220不会产生裂缝，焊料层120的熔融物也就无法流入到基板210内，也就可以有效避免封装组件200内部短路。
上述本发明实施例提供的焊接件，通过将焊接件的焊料层设置于支撑体的外表层，且支撑体为大于焊料层的空隙结构。支撑体为空隙结构，这样，焊料层熔化形变时，支撑体可以吸收焊料层的形变应力，也就避免了应用焊接件的封装组件内的材料界面开裂，焊料渗透，进而导致封装组件内部短路的缺陷，增强了电子设备的可靠性。
在上述实施例的基础上，如图1至图5所示，所述支撑体110可以为支撑球体，所述支撑球体内开设有至少一个空隙。
本实施例提供的焊接件100，所述支撑体110为内部开设空隙的支撑球体。所述焊接件100的焊料层120可以为贴附于该可压缩的球体上的曲面焊料层120，整个焊接件100为球体，实现元件之间的连接。将所述支撑体110设置为支撑球体，可以不具体限制焊接件100与元件之间的接触位置，方便安装和焊接。
在上述实施例的基础上，如图1至图4所示，所述支撑体110可以为支撑球体，所述支撑体为空心球壳。
本实施例提供的焊接件100，设置支撑体110为空心球壳，实现支撑功能的同时可以压缩变形以吸收应力。空心球壳的中心为空腔，可以吸收来之球壳外表各个方向的应力，以提高焊接件100的应力吸收效率。此外，支撑体110设置为空心球壳，也可以节省支撑体110的制作材料和加工成本。
考虑到不同材料的形变产生的应力大小各不相同，因此，本实施例中的支撑体110的壁厚可以根据应力大小进行灵活地设置，本实施例对此不作限定。
在上述实施例的基础上，如图6所示，所述支撑体110为支撑球体，所述支撑体为多孔球体。
本实施例提供的焊接件100，支撑体110设置为多孔球体。考虑到焊接件100连接的元件之间可能需要较大间隙，这就需要支撑体110能提供较大支撑力，且在吸收应力时形变较小。因此，设置所述支撑体110为多孔球体，或者为泡沫金属球体。多孔球体，或者为泡沫球体中具有空隙，空隙可以被熔化的焊料填充，从而整个支撑体形成压缩态，可以吸收外界形变应力压缩。支撑体110为具有多个可吸收应力形变压缩的多孔球体，同时可以提供较大的支撑力，且吸收应力时的形变较小。
在上述实施例的基础上，所述支撑体110的应力吸收孔的布局方式还可以有多种，例如，在与支撑体110与元件接触的部分内设开孔，或者在支撑体110的部分区域内设开孔等，不作限定。为了避免外部焊料层120熔化时进入支撑体110影响应力的吸收，支撑体110的应力吸收孔均设置于支撑体110的内部，不与支撑体110的外表连通，即为支撑体110的外表面为封闭结构，以有效避免焊料层120熔化渗入影响应力吸收。
在上述实施例的基础上，如图1所示，所述焊料层120为包裹在所述支撑体110外表面的金属球壳。
本实施例提供的焊接件100，设置所述焊料层120为包裹在所述支撑体110外表面的金属球壳。这样，与焊接件100接触的元件，均可通过焊料层120焊接，导电的焊料层120包裹整个支撑体110外表面，则与焊接件100接触的元件之间即可通过所述焊料层120实现电连接。将所述焊料层120设置为包裹可压缩球体的支撑体110的外表面，可以不具体限制焊接件100与接触元件之间的接触位置，方便安装和焊接。
在上述实施例的基础上，所述支撑体也可以为泡沫金属。
本实施例提供的焊接件100，支撑体110选为泡沫金属。这样，焊接件100在受挤压时，泡沫金属制成的支撑体110即可承受焊接件100所受的挤压应力而变形，以吸收焊接件所接收的挤压应力；还可以部分吸收焊料，减小支撑体的体积，提高支撑力。
在上述实施例的基础上，所述支撑体110为导体。
考虑到焊料层120一般用于元件的焊接和电连接，因此，可以仅在与元件接触的位置设置相互分离的焊片。若要实现元件之间的电连接，就需要将相互分离的焊片电连接。因此，可以将所述支撑体110选为导体，这样，设置于所述支撑体110外表面的焊片即可通过支撑体110实现电连接，也就可以实现所焊接的元件之间的电连接。实现焊接和电连接的同时，节省了焊料。
本发明实施例还涉及一种封装组件，所述封装组件可以为图4所示的实施例提供的封装组件。焊接件100的焊料层120在熔化产生形变时，焊接件100的支撑体110在焊料层120熔化时，以吸收外界的形变应力，可以有效提升产品的可靠性。
在上述实施例的基础上，如图4和图5所示，所述焊接件100的数量可以为至少两个，至少两个焊接件100间隔设置于所述芯片220与所述基板210之间。这样，可以有效保证芯片220上的各个元件之间的相对隔离，不会因为焊接件100接触而产生短路风险，进一步保证了用户使用。
本发明实施例还涉及一种电子设备，包括封装组件，所述封装组件可以为上述图4所示的实施例提供的封装组件。
上述本发明实施例提供的电子设备，封装组件装配时，将可吸收形变应力的焊接件应用于封装组件，焊接件的支撑体可以通过压缩变形来吸收焊料层的形变应力，也就避免了封装组件内的材料界面开裂导致封装组件内部短路的缺陷，增强了电子设备的可靠性。本发明实施例的具体实施过程可以参见上述图4所示的实施例提供的封装组件的具体实施过程，在此不再一一赘述。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种焊接件，其特征在于，包括：
支撑体，所述支撑体为空隙结构；
以及，设置于所述支撑体的外表面的焊料层，所述焊料层的熔点小于所述支撑体的熔点。
2.根据权利要求1所述的焊接件，其特征在于，所述支撑体为支撑球体，所述支撑体为空心球壳。
3.根据权利要求1所述的焊接件，其特征在于，所述支撑体为支撑球体，所述支撑体为多孔球体。
4.根据权利要求3所述的焊接件，其特征在于，所述支撑体为泡沫金属。
5.根据权利要求2至3中任一项所述的焊接件，其特征在于，所述焊料层为包裹在所述支撑体外表面的金属球壳。
6.根据权利要求5所述的焊接件，其特征在于，所述支撑体为导体。
7.根据权利要求1所述的焊接件，其特征在于，所述焊料层的熔点与所述支撑体的熔点差值大于10摄氏度。
8.根据权利要求1所述的焊接件，其特征在于，所述焊料层熔化时，所述支撑体用于在外界形变应力下压缩变形，以吸收外界的形变应力。
9.一种封装组件，其特征在于，包括：基板、芯片以及至少一个焊接件，所述焊接件为如权利要求1至8中任一项所述的焊接件；
每个焊接件设置于所述基板和所述芯片之间，所述基板和所述芯片均与所述焊接件的焊料层焊接，所述基板与所述芯片通过所述焊料层电连接。
10.根据权利要求9所述的封装组件，其特征在于，所述焊接件的数量为至少两个，至少两个焊接件间隔设置于所述芯片与所述基板之间。
11.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求9或者10所述的封装组件。
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