CN114900955A - 电子元件与电路板的连接方法、电路板组件及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种电子元件与电路板的连接方法、电路板组件及电子设备。该连接方法包括在电子元件的焊盘上形成延伸部，延伸部的第一端与焊盘电连接，延伸部的第二端为自由端；将电路板设置于电子元件上，电路板具有与至少一个焊盘相对应的通孔，延伸部的至少部分位于通孔内；形成填充通孔内的导电胶，且导电胶覆盖延伸部，延伸部和导电胶连通以提供电子元件和电路板之间的电连接。本申请通过在焊盘上设置与其电连接的延伸部，进而采用导电胶覆盖延伸部以将延伸部和导电胶形成一体，实现电子元件与电路板之间电连接，增加电子元件与电路板的连接可靠性。

Description

电子元件与电路板的连接方法、电路板组件及电子设备
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，更具体地，涉及一种电子元件与电路板的连接方法、电路板组件及电子设备。
背景技术
随着电子产品的普及和电子电路的不断发展，电路板组件已经被应用于植入装置、可穿戴设备、手机、电脑、相机、显示器等电子设备中。电路板组件包括电路板和经由电路板相互连接的多个电子元件。将电子元件连接至电路板的常见方式之一是焊接，电子元件中至少设置一个焊盘，用于实现电子元件与电路板上电路之间的电连接。
电子元件的焊盘一般为金属材质(如铝)，容易在其表面自然氧化形成绝缘的氧化层，进而导致电子元件与电路板之间的电连接可靠性降低或失效。
因此，亟需对现有技术的电子元件与电路板的连接方法进行进一步改进，以解决上述问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种电子元件与电路板的连接方法、电路板组件及电子设备，以增加电子元件与电路板的连接可靠性。
根据本发明的第一方面，提供一种电子元件与电路板的连接方法，所述电子元件包括至少一个焊盘，所述连接方法包括：在所述电子元件的焊盘上形成延伸部，所述延伸部的第一端与所述焊盘电连接，所述延伸部的第二端为自由端；将电路板设置于所述电子元件上，所述电路板具有与所述至少一个焊盘相对应的通孔，所述延伸部的至少部分位于所述通孔内；形成填充所述通孔内的导电胶，且所述导电胶覆盖所述延伸部，所述延伸部和所述导电胶连通以提供所述电子元件和所述电路板之间的电连接。
可选地，在所述电子元件的焊盘上形成延伸部的步骤包括：
采用键合工艺形成所述延伸部，其中，所述延伸部的第一端与所述焊盘的内部金属键合。
可选地，采用楔形引线键合工艺或球形引线键合工艺在所述焊盘上形成引线键合线进而形成所述延伸部。
可选地，采用多次球形引线键合工艺在所述焊盘上形成彼此依次连接的多个球形键合结构。
可选地，所述电路板包括第一绝缘层、第二绝缘层以及金属层，所述金属层位于所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间，所述通孔贯穿所述第一绝缘层、所述金属层和所述第二绝缘层；
其中，所述通孔在所述第二绝缘层的截面积大于在所述第一绝缘层的截面积，以暴露出所述金属层的部分表面，
所述第一绝缘层与所述电子元件接触，所述导电胶从所述第二绝缘层所在一侧填充进入所述通孔内。
可选地，还包括：在形成所述导电胶之后，烘干所述导电胶。
根据本发明的第二方面，提供一种电路板组件，包括：电子元件，所述电子元件包括至少一个焊盘以及与所述焊盘连接的延伸部，其中，所述延伸部的第一端与所述焊盘电连接，所述延伸部的第二端为自由端；电路板，所述电路板具有与所述至少一个焊盘相对应的通孔，所述延伸部的至少部分位于所述通孔内；以及导电胶，所述导电胶与所述延伸部连通以提供所述电子元件和所述电路板之间的电连接；其中，所述导电胶位于所述通孔内且覆盖所述延伸部。
可选地，所述延伸部为引线键合线。
可选地，所述延伸部为彼此依次连接的多个球形键合结构。
根据本发明的第三方面，提供一种电子设备，包括：上述电路板组件，或者采用如上所述的连接方法制成的电路板组件。
可选地，所述电子设备为人工耳蜗植入体、视网膜刺激视觉假体、脑皮层刺激器、脊髓刺激器和深部脑刺激器(脑起搏器)中的任意一个。
本发明提供的电子元件与电路板的连接方法，通过在电子元件的焊盘上形成延伸部，延伸部的一端与焊盘电连接，延伸部的第二端为自由端。并将电子元件中的延伸部的至少部分置于电路板中与焊盘相对应的通孔内，接着在通孔内填充导电胶以覆盖延伸部并与电路板的金属层接触，进而延伸部和导电胶形成一体并提供电子元件和电路板之间的电连接。本申请通过在焊盘上设置与其电连接的延伸部，增加了电子元件与电路板的连接可靠性，能避免因电子元件的焊盘表面发生氧化造成的电连接可靠性降低或失效的问题。
更进一步地，可以采用楔形引线键合工艺或球形引线键合工艺在电子元件的焊盘上形成引线键合线进而形成延伸部，或者采用多次球形引线键合工艺在电子元件的焊盘上形成彼此依次连接的多个球形键合结构作为延伸部。本申请采用键合工艺在焊盘上形成引线键合线或者球形键合结构以作为延伸部的方式，可以很好地应用在小型化电子设备的电路板组件，进而实现了小型化的电路板组件中电子元件与电路板之间的可靠电连接。
更进一步地，本申请中的电路板的通孔在第二绝缘层的截面积大于在第一绝缘层的截面积，以暴露出金属层的部分表面，不仅能减小电路板与电子元件之间的接触电阻，还便于导电胶填充通孔，增加了电路板与电子元件的结合强度。
更进一步地，本申请在向通孔中填充导电胶之后还对导电胶进行烘干，增加了电子元件与电路板之间电连接的可靠性和稳定性。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1a至图1c示出了根据本发明实施例的电子元件与电路板的连接方法在各个阶段的截面图；
图2a至图2b示出了根据本发明其他实施例的电子元件的延伸部的示意图；
图3示出了根据本发明实施例的电路板组件的局部立体图；
图4示出了根据本发明实施例的电路板的俯视图；
图5示出了根据本发明实施例的电路板的局部截面图。
附图标记列表：
100 电路板
110 引入部分
111 第一绝缘层
112 金属层
113 第二绝缘层
114 通孔
120 连接部分
130 刺激端
131 刺激电极
200 电子元件
201 焊盘
300 导电胶
301 延伸部
302 延伸部
303 延伸部
1000 电路板组件
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在附图中可能未示出某些公知的部分。
本申请提供了一种电子元件与电路板的连接方法，将采用上述连接方法制成的电路板组件通电，或者电连接至其他电路以制备形成电子设备。电子设备至少包括植入装置、可穿戴设备、手机、电脑、相机、显示器等。本申请提供的电子元件与电路板的连接方法可以提高电连接可靠性，尤其适用于解决小型化电子设备中的电连接问题，本文以植入装置的电路板组件为例进行说明。
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1a至图1c示出了根据本发明实施例的电子元件与电路板的连接方法在各个阶段的截面图。图2a至图2b示出了根据本发明其他实施例的电子元件的延伸部的示意图。图3示出了根据本发明实施例的电路板组件的局部立体图。图4示出了根据本发明实施例的电路板的俯视图。图5示出了根据本发明实施例的电路板的局部截面图。其中，图1a至图1c的截面图的截面角度相同，图1c的截面图由沿图3中AA线截面得到。图5示出了的电路板的局部截面图由沿图4中的CC线截面得到。
如图1a所示，在电子元件200的焊盘201上形成延伸部301。电子元件200至少包括一个焊盘201，在本实施例中，仅示出电子元件200的两个焊盘201。电子元件200例如为电容器、电感器、电阻器、振荡器、滤波器、传感器、存储器和集成电路芯片等元件中的任意一种。
进一步地，例如采用键合工艺在电子元件200的焊盘201表面上形成延伸部301，其中，延伸部301的第一端与焊盘201的内部金属键合以实现电连接，延伸部301的第二端作为自由端。该延伸部301作为电子元件200的焊盘201的延伸，便于后续焊盘201与电路板100之间的电连接。延伸部301采用具有导电性能的材料，如金、银、铜、铝等，其可与焊盘201的材料相同，也可以不同，均能实现本发明的技术效果。
更进一步地，采用楔形引线键合工艺在焊盘201上形成引线键合线以用作延伸部301，引线采用以上材料的金属裸线。其中，例如通过楔形引线键合机通过热、压力、超声波能量中的至少一种方式将延伸部301的一端与焊盘201焊合。引线键合过程中，可破坏焊盘201表面的氧化层，将引线与焊盘201内部金属之间键合形成电连接。延伸部301例如为图1a至图1c所示的类“L”型引线键合线。类“L”型的底部作为延伸部301的第一端与焊盘201键合，类“L”型的顶部作为延伸部301的自由端，在引线切断后形成。
在其他实施例中，如图2a所示，另一种电子元件200的延伸部302，例如采用球形引线键合工艺在焊盘201表面上形成引线键合线以作为延伸部302。延伸部302与焊盘200连接的一端为球形结构，另一端为引线切断后形成的自由端。在其他实施例中，如图2b所示，另一种电子元件200的延伸部303，例如采用多次球形引线键合工艺在焊盘201的表面上形成彼此依次连接的多个球形键合结构以作为延伸部303。
接着如图1b所示，将电路板100设置于电子元件200上，电路板100具有与电子元件200的焊盘201相对应的通孔114，位于焊盘上的延伸部301的至少部分位于通孔114内。
进一步地，结合图4、图5所示，电路板100包括引入部分110、连接部分120和刺激端130，该实施例的电路板100为柔性电缆，该柔性电缆可在与组织接触时避免对组织进行伤害，并能保证生物相容性和可靠性。
更进一步地，电路板100包括第一绝缘层111、第二绝缘层113以及金属层112，金属层112位于第一绝缘层111和第二绝缘层113之间。引入部分110上具有至少一个通孔114，通孔114贯穿第一绝缘层111、金属层112和第二绝缘层113以用于填充导电材料，以在引入部分110上连接其他的电子元件。连接部分120的内部包括与刺激端130对应的金属层(未示出)。刺激端130上具有多个刺激电极131，经由连接部分120电连接至引入部分110的金属层112，并经由通孔114连接电子元件，以形成完整的电路。
在可选的实施例中，通孔114在第二绝缘层113的截面积大于在第一绝缘层111的截面积，以暴露出金属层112的部分表面。该结构能减小电路板100与电子元件200之间的接触电阻，后续填充在通孔114内的导电胶300具有台阶结构，还能增加电路板100与电子元件200的结合强度。在替代的实施例中，电路板100为任意具有导通功能通孔的电路板。第一绝缘层111和第二绝缘层113的材料优选为PMMA(poly(methyl methacrylate)-聚甲基丙烯酸甲酯)、特氟隆、硅树脂、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸(polyethylene terephthalate)或派瑞林(尤其是Parylene-C)。
在该步骤中，将电路板100设置于电子元件200上使得焊盘201与相应的通孔114一一对齐，以将延伸部301的至少部分置于通孔114内，其中电路板100的第一绝缘层111与电子元件200接触。需要说明的是，可以先将电子元件200放置于电路板100上，并在通孔114位于第一绝缘层111的一侧通过点胶实现预固定，然后再将整体翻转形成图1b所示的方位。
接着如图1c所示，形成填充通孔114的导电胶300。导电胶300可为银系导电胶、黄金系导电胶、铂金系导电胶、铝系导电胶、铜系导电胶和碳系导电胶中的任意一种，优选地，导电胶302为金属环氧树脂胶粘剂。在该步骤中，例如使用点胶装置向通孔114内滴注导电胶300。更进一步地，导电胶300覆盖延伸部301(可部分或全部覆盖)。在其他实施例中，还包括在形成导电胶300之后，对导电胶300进行烘干。干燥后的导电胶300与延伸部301接触并实现电连接，形成了焊盘201的内部金属、延伸部301、导电胶300、电路板100的金属层112之间的导通，进而实现了电子元件200与电路板100的电连接。本申请通过在电子元件200的焊盘201上设置与其电连接的延伸部，增加了电子元件200与电路板100的连接可靠性，能避免因电子元件200的焊盘表面发生氧化造成的电连接可靠性降低或失效的问题。
本申请还提供一种电路板组件1000，上述电路板组件1000通电，或者电连接至其他电路以制备形成电子设备。电路板组件1000包括电子元件200，电路板100以及导电胶300。电子元件200包括至少一个焊盘201以及与焊盘201连接的延伸部，其中，延伸部的第一端与焊盘201电连接，延伸部的第二端为自由端。电路板100具有与至少一个焊盘201相对应的通孔114，延伸部的至少部分位于通孔114内。导电胶300与延伸部连通以提供电子元件200和电路板100之间的电连接，导电胶300位于通孔114内且覆盖延伸部。在其他实施例中，延伸部为引线键合线或者彼此依次连接的多个球形键合结构。
本申请的电子设备至少包括植入装置、可穿戴设备、手机、电脑、相机、显示器等。本申请尤其适用于植入装置，例如人工耳蜗植入体、视网膜刺激视觉假体、脑皮层刺激器、脊髓刺激器和深部脑刺激器(脑起搏器)等。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种电子元件与电路板的连接方法，所述电子元件包括至少一个焊盘，其特征在于，所述连接方法包括：
在所述电子元件的焊盘上形成延伸部，所述延伸部的第一端与所述焊盘电连接，所述延伸部的第二端为自由端；
将电路板设置于所述电子元件上，所述电路板具有与所述至少一个焊盘相对应的通孔，所述延伸部的至少部分位于所述通孔内；
形成填充所述通孔内的导电胶，且所述导电胶覆盖所述延伸部，
所述延伸部和所述导电胶连通以提供所述电子元件和所述电路板之间的电连接。
2.根据权利要求1所述的连接方法，其特征在于，在所述电子元件的焊盘上形成延伸部的步骤包括：
采用键合工艺形成所述延伸部，其中，所述延伸部的第一端与所述焊盘的内部金属键合。
3.根据权利要求2所述的连接方法，其特征在于，采用楔形引线键合工艺或球形引线键合工艺在所述焊盘上形成引线键合线进而形成所述延伸部。
4.根据权利要求2所述的连接方法，其特征在于，采用多次球形引线键合工艺在所述焊盘上形成彼此依次连接的多个球形键合结构。
5.根据权利要求1所述的连接方法，其特征在于，所述电路板包括第一绝缘层、第二绝缘层以及金属层，所述金属层位于所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间，所述通孔贯穿所述第一绝缘层、所述金属层和所述第二绝缘层；
其中，所述通孔在所述第二绝缘层的截面积大于在所述第一绝缘层的截面积，以暴露出所述金属层的部分表面，
所述第一绝缘层与所述电子元件接触，所述导电胶从所述第二绝缘层所在一侧填充进入所述通孔内。
6.根据权利要求1所述的连接方法，其特征在于，还包括：
在形成所述导电胶之后，烘干所述导电胶。
7.一种电路板组件，其特征在于，包括：
电子元件，所述电子元件包括至少一个焊盘以及与所述焊盘连接的延伸部，其中，所述延伸部的第一端与所述焊盘电连接，所述延伸部的第二端为自由端；
电路板，所述电路板具有与所述至少一个焊盘相对应的通孔，所述延伸部的至少部分位于所述通孔内；以及
导电胶，所述导电胶与所述延伸部连通以提供所述电子元件和所述电路板之间的电连接；
其中，所述导电胶位于所述通孔内且覆盖所述延伸部。
8.根据权利要求7所述的电路板组件，其特征在于，所述延伸部为引线键合线。
9.根据权利要求7所述的电路板组件，其特征在于，所述延伸部为彼此依次连接的多个球形键合结构。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：如权利要求1至6任一项所述的连接方法制成的电路板组件，或者如权利要求7至9任一项所述的电路板组件。
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