CN109526142B - 一种晶片与电路板的连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种晶片与电路板的连接方法，该连接方法首先将电路板上的焊盘和晶片上的阵元一一对准，通过在晶片和电路板的背面设置载体，以固定二者的相对位置，其次，在所述阵元和所述焊盘的表面形成电极层，用于将阵元和焊盘导通，最后，对所述电极层进行切割，以暴露出所述凹槽，且去除相邻两个所述焊盘之间的电极层部分，即可以将晶片和电路板进行连接。该连接方式成本低、精度高、可机械化操作、降低了人工成本以及提高生产效率。

Description

一种晶片与电路板的连接方法

技术领域

本发明涉及超声换能器制作技术领域，更具体地说，涉及一种晶片与电路板的连接方法。

背景技术

基于超声换能器在医学影像的广泛应用，为了得到更高分辨率、更清晰和更多功能型的影像文档，图像处理人员需要高频率和高灵敏度的超声换能器。

其中，晶片与电路板焊接是制作超声换能器的一道重要工艺，可以直接影响超声换能器的工作性能，并且，一些中频和高频超声换能器体积本就非常微小，晶片上单个阵元尺寸更是只有几十微米，因此，要在几十个微米的晶片焊接电路是一件十分困难的事情。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种晶片与电路板的连接方法，技术方案如下：

一种晶片与电路板的连接方法，所述连接方法包括：

提供晶片和电路板，所述晶片包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面上有阵列排布的多个阵元，相邻两个所述阵元之间存在凹槽，所述电路板上设置有多个与所述阵元相对应数量的焊盘；

将所述阵元与所述焊盘在同一平面上一一对准；

在所述第二表面和所述电路板的背面设置载体，所述载体用于固定所述晶片和所述电路板的相对位置；

在所述阵元和所述焊盘的表面形成电极层；

对所述电极层进行切割，以暴露出所述凹槽，且去除相邻两个所述焊盘之间的电极层部分。

优选的，所述在所述第二表面和所述电路板的背面设置载体，包括：

在所述第二表面和所述电路板的背面设置粘结层；

将所述粘结层研磨至预设厚度。

优选的，所述粘结层的声速为c，频率为f，所述预设厚度为

优选的，所述粘结层为环氧树脂加氧化铝粉或银粉或钨粉而形成的粘结层。

优选的，所述在所述阵元和所述焊盘的表面形成电极层，包括：

在所述电路板上设置掩膜层，且暴露出所述焊盘；

在所述阵元和所述焊盘的表面形成所述电极层，所述电极层全覆盖所述阵元和所述焊盘的表面；

去除所述掩膜层。

优选的，所述电极层的厚度小于300nm。

优选的，所述电极层的材料为金或银或镍或铜。

优选的，所述对所述电极层进行切割，以暴露出所述凹槽，且去除相邻两个所述焊盘之间的电极层部分，包括：

采用精密切割机对所述电极层进行切割，以暴露出所述凹槽，且去除相邻两个所述焊盘之间的电极层部分。

相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：

该晶片与电路板的连接方法，首先将电路板上的焊盘和晶片上的阵元一一对准，通过在晶片和电路板的背面设置载体，以固定二者的相对位置，其次，在所述阵元和所述焊盘的表面形成电极层，用于将阵元和焊盘导通，最后，对所述电极层进行切割，以暴露出所述凹槽，且去除相邻两个所述焊盘之间的电极层部分，即可以将晶片和电路板进行连接。

该连接方式成本低、精度高、可机械化操作、降低了人工成本以及提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种晶片与电路板的连接方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种晶片的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种电路板的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种晶片中阵元和电路板中焊盘对准的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种设置载体的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种设置电极层的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种对电极层进行切割后的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种设置电极层的流程示意图。

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，所描述的实施例仅仅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做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。

现有的晶片焊接工艺主要有热焊、冷焊和粘结等工艺方式。

其中，热焊通常是焊锡通过电烙铁加热将电缆线与晶片电机焊接在一起，其缺点就是电烙铁温度过高，容易损伤晶片，人工焊接效率低，一致性差。

冷焊通常是使用导电银胶等连接剂将电缆线与晶片连接在一起，待导电连接剂固化后晶片与电缆线导通，其缺点就是阵元之间容易短路，且人工点胶效率低，胶点大小一致性差等缺点。

粘结通常是做好匹配的电路板，中间加上粘结剂，将电路板焊盘对准晶片电机后压合，使电路板与晶片粘结在一起，其缺点就是晶片阵元与电路板的导通性不能有效保障且无法进行修补，对超声换能器而言相当于在背面加了一层负载，对晶片性能会产生一定的影响。

基于现有技术的问题，本发明实施例提供的一种晶片与电路板的连接方法，该连接方法完美的解决了上述技术问题，且成本低、精度高、可机械化操作、降低了人工成本以及提高生产效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本发明实施例提供的一种晶片与电路板的连接方法的流程示意图；所述连接方法包括：

S101：如图2和图3所示，提供晶片11和电路板21，所述晶片11包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面上有阵列排布的多个阵元12，相邻两个所述阵元12之间存在凹槽13，所述电路板21上设置有多个与所述阵元12相对应数量的焊盘22。

在该步骤中，由于所述晶片11上阵元12的尺寸不同，所对应的电路板21也不相同，因此，根据所述阵元12的尺寸设置对应的电路板21。

可选的，所述晶片11包括但不限定于线阵式晶片。

需要说明的是，附图中阵元12的数量为十个，其仅仅只是以举例的形式进行说明，并不作限定。

S102：如图4所示，将所述阵元12与所述焊盘22在同一平面上一一对准。

在该步骤中，由于所述电路板21的厚度相比较晶片而言，其厚度较薄，因此，将设置有所述阵元12的表面和设置有所述焊盘22的表面处于同一平面，再将所述阵元12和所述焊盘22一一对准。

S103：如图5所示，在所述第二表面和所述电路板21的背面设置载体31，所述载体31用于固定所述晶片11和所述电路板21的相对位置。

S104：如图6所示，在所述阵元12和所述焊盘22的表面形成电极层41。

在该步骤中，所述电极层41全覆盖所述阵元12和所述焊盘22的表面。

S105：如图7所示，对所述电极层41进行切割，以暴露出所述凹槽13，且去除相邻两个所述焊盘22之间的电极层41部分。

通过上述描述可知，该晶片与电路板的连接方法，首先将电路板上的焊盘和晶片上的阵元一一对准，通过在晶片和电路板的背面设置载体，以固定二者的相对位置，其次，在所述阵元和所述焊盘的表面形成电极层，用于将阵元和焊盘导通，最后，对所述电极层进行切割，以暴露出所述凹槽，且去除相邻两个所述焊盘之间的电极层部分，即可以将晶片和电路板进行连接。

由此可知，该连接方式没有热焊、冷焊和粘结等工艺造成的缺陷，阵元连接一致性好，且晶片表面无焊点，无需高温加热，对晶片的性能影响极小。

并且，该连接方式成本低、精度高、可机械化操作、降低了人工成本以及提高生产效率。

进一步的，基于本发明上述实施例，所述在所述第二表面和所述电路板21的背面设置载体，包括：

在所述第二表面和所述电路板21的背面设置粘结层；

将所述粘结层研磨至预设厚度。

在该实施例中，通过在所述晶片11的第二表面和所述电路板21的背面设置粘结层，并将其研磨至预设厚度，其粘结层在可以固定所述晶片11和所述电路板21相对位置的情况下，还可以在超声换能器中起到匹配层的作用。

例如，超声换能器发出的能量为100兆，若不设置匹配层时，由于阵元的声阻抗和空气的声阻抗之差较大，会对能量造成传输损失，例如只能输出30％，但是通过设置匹配层，其匹配层的声阻抗和阵元的声阻抗之差较低，且匹配层的声阻抗和空气的声阻抗之差也较低，进而提高输出至80％，以提高声音传输质量。

进一步的，基于本发明上述实施例，所述粘结层的声速为c，频率为f，所述预设厚度为

在该实施例中，所述电路板21和所述晶片11的厚度差可以忽略不计，至少保证位于所述晶片11下方的粘结层的厚度为

即可。

进一步的，基于本发明上述实施例，所述粘结层包括但不限定为环氧树脂加氧化铝粉或银粉或钨粉而形成的粘结层。

在该实施例中，需要将氧化铝粉或银粉或钨粉与环氧树脂进行均匀混合，以提高超声换能器的性能。

进一步的，基于本发明上述实施例，参考图8，图8为本发明实施例提供的一种设置电极层的流程示意图，步骤S104：所述在所述阵元12和所述焊盘22的表面形成电极层41，包括：

S201：在所述电路板21上设置掩膜层，且暴露出所述焊盘22；

S202：在所述阵元12和所述焊盘22的表面形成所述电极层41，所述电极层41全覆盖所述阵元12和所述焊盘22的表面；

S203：去除所述掩膜层。

在该实施例中，由于电路板21和晶片11之间连接，只需将阵元12和焊盘22进行连接即可，因此，电路板21其余位置不需要设置电极层。

基于此，为了降低电极层41的切割难度，在所述电路板21上的其余位置设置掩膜层，当电极层41形成完成后，去除所述掩膜层。

需要说明的是，所述阵元12和所述焊盘22的表面除了镀电极层的方式之外，还可以丝印导电材料膜层，在本发明实施例中并不作限定。

进一步的，基于本发明上述实施例，所述电极层41的厚度小于300nm。

在该实施例中，当所述电极层41的厚度大于300nm时，会影响超声换能器的震动和声音的传播，因此，在本发明实施例中将所述电极层41的厚度设置为小于300nm。

进一步的，基于本发明上述实施例，所述电极层41的材料包括但不限定为金或银或镍或铜。

在该实施例中，当所述电极层41的材料为金时，其导电性能良好，且不易被氧化，但是成本较高；

当所述电极层41的材料为铜时，其导电性能优良，且成本较低，但是易被氧化。

因此，所述电极层41的材料可根据实际情况而定，在本发明实施例中并不作限定。

进一步的，基于本发明上述实施例，所述对所述电极层41进行切割，以暴露出所述凹槽13，且去除相邻两个所述焊盘22之间的电极层部分，包括：

采用精密切割机对所述电极层41进行切割，以暴露出所述凹槽13，且去除相邻两个所述焊盘22之间的电极层部分。

在该实施例中，通过采用精密切割机对电极层41进行切割，可以应用于微小晶片与电路板的连接。

并且，采用精密切割机可实现机械化操作，进而可以提高工作效率，降低人工成本。

通过上述描述可知，该晶片与电路板的连接方法，首先将电路板上的焊盘和晶片上的阵元一一对准，通过在晶片和电路板的背面设置载体，以固定二者的相对位置，其次，在所述阵元和所述焊盘的表面形成电极层，用于将阵元和焊盘导通，最后，对所述电极层进行切割，以暴露出所述凹槽，且去除相邻两个所述焊盘之间的电极层部分，即可以将晶片和电路板进行连接。

由此可知，该连接方式没有热焊、冷焊和粘结等工艺造成的缺陷，阵元连接一致性好，且晶片表面无焊点，无需高温加热，对晶片的性能影响极小。

并且，该连接方式成本低、精度高、可机械化操作、降低了人工成本以及提高生产效率。

以上对本发明所提供的一种晶片与电路板的连接方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种晶片与电路板的连接方法，其特征在于，所述连接方法包括：

提供晶片和电路板，所述晶片包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面上有阵列排布的多个阵元，相邻两个所述阵元之间存在凹槽，所述电路板上设置有多个与所述阵元相对应数量的焊盘；

将所述阵元与所述焊盘在同一平面上一一对准；

在所述第二表面和所述电路板的背面设置载体，所述载体用于固定所述晶片和所述电路板的相对位置；

在所述阵元和所述焊盘的表面形成电极层；

对所述电极层进行切割，以暴露出所述凹槽，且去除相邻两个所述焊盘之间的电极层部分。

2.根据权利要求1所述的连接方法，其特征在于，所述在所述第二表面和所述电路板的背面设置载体，包括：

在所述第二表面和所述电路板的背面设置粘结层；

将所述粘结层研磨至预设厚度。

3.根据权利要求2所述的连接方法，其特征在于，所述粘结层的声速为c，频率为f，所述预设厚度为

4.根据权利要求2所述的连接方法，其特征在于，所述粘结层为环氧树脂加氧化铝粉或银粉或钨粉而形成的粘结层。

5.根据权利要求1所述的连接方法，其特征在于，所述在所述阵元和所述焊盘的表面形成电极层，包括：

在所述电路板上设置掩膜层，且暴露出所述焊盘；

在所述阵元和所述焊盘的表面形成所述电极层，所述电极层全覆盖所述阵元和所述焊盘的表面；

去除所述掩膜层。

6.根据权利要求1所述的连接方法，其特征在于，所述电极层的厚度小于300nm。

7.根据权利要求1所述的连接方法，其特征在于，所述电极层的材料为金或银或镍或铜。

8.根据权利要求1所述的连接方法，其特征在于，所述对所述电极层进行切割，以暴露出所述凹槽，且去除相邻两个所述焊盘之间的电极层部分，包括：

采用精密切割机对所述电极层进行切割，以暴露出所述凹槽，且去除相邻两个所述焊盘之间的电极层部分。

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