TWI838384B - 用於將電子構件連接到安裝基板的方法及裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種在一安裝基板(2)上連接一電子構件(1)之方法，在該方法中，該電子構件(1)配置有該電子構件之面向該安裝基板(2)之一第一表面(1a)，及該電子構件之背對該安裝基板之一相對表面(1b)。該電子構件(1)之第二表面(1b)上的一第一構件側導體(10)藉由導電黏著劑(6)電連接至該安裝基板(2)上的一第一基板側導體(22)。使用導電黏著劑(6)使該第一構件側導體(10)連接至該第一基板側導體(22)能夠減小當該電子構件(1)在高頻下操作時所觀測到之寄生電感。

Description

用於將電子構件連接到安裝基板的方法及裝置

本發明關於電子構件至安裝基板的連接。更特定而言，本發明關於安裝在安裝基板上的電子構件及使電子構件連接至安裝基板之方法。

已開發用於使電子構件連接至安裝基板(例如連接至印刷電路板(PCB)及連接至其他機械支撐物)之各種技術。大體而言，使用兩種方法以使電子構件連接至存在於安裝基板上的導電軌道或墊：使電子構件之電端子或墊直接焊接或凸塊接合至安裝基板上的導電軌道或墊，或使用例如導線或條帶之互連元件以使電子構件之電端子或墊與安裝基板上的導電軌道或墊互連。

通常，焊接或凸塊接合用於使安裝基板上的導電墊或軌道連接至位於電子構件之面向安裝板的表面上的導體，且導線或條帶接合用於使安裝基板上的導電墊或軌道連接至位於電子構件之遠離安裝基板的表面上的導體。接合導線可具有不同直徑，此些直徑通常取決於將流經之電流。當電流較高時使用條帶。接合導線通常由金、鋁或銅製成。條帶通常由鋁製成。當電子構件之操作頻率較高時，導線接合為較佳的。然而，導線接合引入寄生電感，在高頻下，該寄生電感可阻止訊號自電路之一部分傳遞至電路之另一部分。

US 2004/0229418描述一種安裝於電路板上的晶片構件。形成互 連件以使晶片之遠離電路板之表面上的電極連接至電路板上由焊料所製成之外部端子。互連件可藉由以下步驟形成：對分散於分散劑中的導電顆粒進行噴墨噴塗，然後處理以固化導電顆粒。可在設置於晶片之側處的絕緣材料上方噴塗互連件，在此情況下，控制絕緣材料之高度，其目的在於降低在絕緣材料上方經過之互連件斷裂的風險。互連件似乎為所描述結構中之機械薄弱點的根源。

已鑒於以上問題作出本發明。

本發明提供一種在安裝基板上連接電子構件之方法，該方法包含：在安裝基板上配置電子構件，其中電子構件之第一表面面向安裝基板，且電子構件之第二表面背對安裝基板，電子構件之第一表面及第二表面彼此相對；及藉由在電子構件之第二表面上的第一構件側導體與安裝基板上的第一基板側導體之間塗覆呈導電膏之形式的導電黏著劑，以第一構件側導體電連接至第一基板側導體，且藉由加熱製程來固化導電膏。

使用導電黏著劑而使第一構件側導體連接至第一基板側導體能夠達成減小當電子構件在高頻下操作之情況下所觀測到之寄生電感。特定而言，在電子構件經組態以在包含高於1GHz的頻率之操作頻率範圍內操作的情況下，可獲得有用之寄生電感減小。此外，由於使用黏著劑達成構件側導體與基板側導體之間的電連接，故使得構件至安裝基板的安裝更加牢固。

在上述方法中，藉由在塗覆導電黏著劑之前將電絕緣膏塗覆至第二構件側導體上，可將構件上的第二構件側導體與導電黏著劑屏蔽開。

在塗覆導電黏著劑之前塗覆電絕緣膏而使得可藉由未使製造製程複雜化的簡單技術來避免非所需之短路。

使用導電黏著劑之共用部分，第一構件側導體可電連接至被設 置在安裝基板上而處於電子構件之相對側的導體部分。被設置在安裝基板上而處於電子構件之相對側的導體部分可為單獨導體，或其可為共用導體之部分。在導體部分為包圍安裝基板上的電子構件之共用導體之部分的情況下，導電黏著劑可作為覆蓋電子組件並在電子構件之所有側上與共用導體接觸之大致圓頂狀的膏珠(bead of paste)來塗覆。

在導電黏著劑之共用部分使第一構件側導體電連接至電子構件之任一側上的導體部分的情況下，導電黏著劑材料之共用部分在電子構件之遠離安裝基板的側上橫跨該電子構件，並對減小寄生電感作出額外貢獻。

本發明進一步提供一種包含安裝於安裝基板上的電子構件之裝置，該電子構件具有面向安裝基板之第一表面及背對安裝基板之第二表面，該電子構件之第一及第二表面彼此相對，裝置包含：導電黏著劑，使電子構件之第二表面上的第一構件側導體電連接至安裝基板上的第一基板側導體。

如上所提及，由於第一構件側導體藉由導電黏著劑連接至第一基板側導體，故可達成當電子構件在高頻下操作的情況下觀所測到之寄生電感之減小。

在裝置之某些具體實例中，可存在電絕緣膏，以將第二構件側導體與導電黏著劑屏蔽開。以此方式可藉由簡單技術避免短路。

在根據本發明之方法及裝置之某些具體實例中，導電膏可包含樹脂及導電材料顆粒，且導電膏可藉由加熱製程來聚合及固化。加熱製程可涉及加熱至100℃至150℃範圍內的溫度。作為一實例，導電顆粒可包括銀顆粒。

在過去，含銀之導電膏已用於與安裝基板結合，尤其用以形成或修復設置於安裝基板上的導電軌道、用以使多層安裝板中之不同層互連，及用以使構件接合至耐焊接之基板。然而，出乎意料的是，發明人已發現，使用導電黏著劑使基板側導體互連至設置於背對安裝基板之表面上的構件側導體， 使得可當電子構件在高頻下操作的情況下減小寄生電感。

導電黏著劑亦可塗覆於構件之第一表面與安裝基板之面向表面之間。此外，導電材料可設置於安裝基板之遠離在其上安裝有電子構件之表面之後表面上。以此方式，所安裝之電子構件由導電材料包圍，且寄生電感可進一步減小。

1:電子構件

2:安裝基板

3:導電黏著劑

5:電絕緣膏/電絕緣材料

6:導電膏/導電黏著劑/膠接合

10:第一構件側導體/導體

11:絕緣墊

12:導電基底部分

21:導體/導電軌道

22:導體/(第一)基板側導體/導電軌道

32:導電材料

33:導電材料

41:基板側導體

1a:第一主表面/第一側/後側

1b:相對主表面/第二表面

2a:後表面/後側

本發明之其他特徵及優點將自僅藉助於說明(非限制)參考隨附圖式給出的本發明之某些具體實例的以下描述而變得顯而易見，其中：圖1說明根據本發明之具體實例的在安裝基板上連接電子構件之方法中之步驟，其中圖1A至1D說明該方法中之不同階段；圖2為表示在實施根據圖1之方法之後連接於安裝基板上的電子構件之立體視圖的示意圖；圖3為展示根據圖1之方法進行之電連接之俯視圖的圖片；圖4為表示穿過根據本發明之具體實例的連接至安裝基板之電子構件之另一實例的側橫截面視圖的示意圖，且圖5為展示穿過電子構件之電訊號之大小如何隨根據本發明之具體實例的裝置中及對照實例中之操作頻率而變化的曲線圖。

本發明之具體實例去除導線接合或使用條帶之接合，取而代之是使用直接置放於電子構件上並擴展至安裝基板上的電氣軌道(或其他導體)之導電黏著劑。此製程可稱為「膠接合」。在某些具體實例中，導電黏著劑可作為膏狀物來塗覆，然後在所需溫度下固化。必要時，若構件需要，可預先在 電子構件上置放非導電膏以避免短路。當然，若需要，可使用膠接合以及例如導線接合、條帶接合及焊接之一或多種其他接合技術(通常，不同之接合技術用於建立各別不同之電連接)以使電子構件連接至安裝板。

現將參照圖1至3描述根據本發明之第一具體實例的方法。

圖1A說明意欲用於安裝於安裝基板2上的電子構件1之情況。在此實例中，安裝基板2為印刷電路板，且在其一個表面上具有兩個導體21及22。在此實例中，安裝基板2上的導體21、22中之每一者為各別導電軌道。在此實例中，電子構件1意欲以圖1B所說明之定向以安裝於安裝基板2上，即電子構件1之第一主表面1a面朝安裝基板2，且電子構件1之相對主表面1b背對安裝基板2。此外，在此實例中，電路設計要求電子構件1之第二表面1b上的第一構件側導體(導體10)電連接至安裝基板2上的軌道22。在此情況下，安裝基板2上的軌道22為如隨附申請專利範圍中所提到之基板側導體。

在此實例中，電子構件1具有導電基底部分12，該基底部分意欲用於電連接至安裝基板上的導電軌道21，且在導體10之側處存在絕緣墊11。儘管在圖式中不可見，但在電子構件1之導電基底部分12與位於構件之第二表面1b上的導體10之間存在絕緣層。

如圖1B中所示，在根據本發明之本具體實例的連接方法之第一階段中，將電子構件1置放於安裝基板2上，其中該電子構件之第一主表面1a面朝安裝基板2。在圖1中所示之具體實例之實例實施方案中，導電黏著劑3用於使電子構件1之下側黏附到安裝基板2上的導電軌道21，然而此並非必需的。舉例而言，若不需要電連接(例如，在導電基底部分12不導電的情況下)，則可使用非導電黏著劑以使第一主表面1a接合至安裝基板2，且導電軌道21可予以省略或可為非導電的。類似地，可使用其他技術以使電子構件1保持於安裝基板2上的適當位置及/或以臨時或永久方式使電子構件1之第一主表面1a之部分或 全部機械地連接至安裝基板2。

在電子構件1與安裝基板2之間設置導電黏著劑3之優點在於可藉此獲得寄生電感之減小。

作為非限制性實例，導電黏著劑3可由裝載有導電材料之載體材料製成(例如，呈由銀或其他材料製成之導電顆粒的形式)。載體材料可由在室溫下或100℃與150℃之間而聚合的各種類型之樹脂、聚醯亞胺或環氧樹脂製成。舉例而言，導電黏著劑可為來自FTPolymer所商品化之Epo-Tek^®系列的黏著劑、來自Electo-EFD所商品化之Elecolit^®系列的導電黏著劑等等。在一些具體實例中，亦可使用兩部分黏著劑或UV固化黏著劑。就黏著劑中所設置之導電材料而言，考慮到銀之相對低的電阻率，使用銀為有利的。然而，若需要，則可使用其他導電材料(金等)。

在圖1中所說明之實例實施方案中，電子構件1之導電基底部分12之部分暴露於第一構件側導體10與基板側導體22之間的位置。因此，為避免以後之潛在短路，如圖1C中所說明，將電絕緣膏5塗覆於電子構件1以覆蓋基底部分12之暴露部分。電絕緣膏5用於在後續製程期間屏蔽導電基底部分12之暴露部分。

在圖1中所說明之實例中，電絕緣膏5用於屏蔽電子構件1之導電基底部分12以不與下文描述之隨後所塗覆的導電膏6接觸。然而，電絕緣膏5通常可用於屏蔽第一構件側導體10除外的任何構件側導體以不與導電膏6接觸。在本文中，詞語「第二構件側導體」實質上涵蓋電子構件1之需要與導電膏6屏蔽開的任何導電部分。當然，取決於待連接於安裝基板2上的電子構件1之設計，可不需設置電絕緣膏5，且可省略由圖1C所說明之階段。

電絕緣膏5可由各種合適之材料製成。在非限制性實例中，電絕緣膏5可由與上文針對導電黏著劑3所提及之載體材料相同類型之載體材料來製 成。使用呈膏狀物形式之電絕緣材料5的優點在於，當塗覆膏狀物時，該膏狀物容易適應下層的電子構件1之輪廓。然而，本發明不限於使用呈膏狀物形式之電絕緣材料以提供對導電黏著劑6之屏蔽；可使用其他形式之屏蔽/絕緣。

如圖1D中所說明，導電膏6沈積於第一構件側導體10與第一基板側導體22之間，以便能夠在導體10與22之間進行電連接(所謂的「膠接合」)。

導電黏著劑6由在室溫下具有一定程度的可撓性之材料來製成，且可容易地自電子構件1擴展至導電軌道22。此後，導電黏著劑6經歷固化製程以形成膠接合。

舉例而言，導電黏著劑6可為包含導電材料顆粒之熱固性聚合物材料，例如其可為含有銀顆粒之熱固性樹脂。在此類情況下，導電黏著劑6可藉由加熱製程(例如加熱至100℃至150℃範圍內的溫度)而固化。導電黏著劑6可由與上文關於導電黏著劑3所提及之材料相同的材料來製成。

用於形成膠接合之上述製程涉及將施加比在藉由焊接以使電子構件連接至安裝基板時通常所使用之溫度更低的溫度-典型的錫焊料(含或不含鉛)在室溫下為固體，且需要在高於180℃之溫度下熔化(對於無鉛錫為227℃)。

在使用導電黏著劑來達成基板側導體與位於電子構件之背對安裝基板之表面上的構件側導體之間的電連接的情況下，連接材料之黏著性質增大電子構件安裝至安裝基板之牢固度。

根據本發明之膠接合允許部分地避免阻抗之不連續性，該不連續性通常在使用導線接合來進行頂部連接(即連接至構件之遠離安裝基板之側上的導體)時出現。

圖2及3說明已形成膠接合之後的經安裝之電子構件1。圖2為示 意圖且圖3為展示膠接合之俯視圖的圖片。在由圖1至3所說明之實例中，膠接合形成於電絕緣材料5上方，且因此導體10、22與第二構件側導體(在此實例中為導電基底部分12)之間不存在短路。

圖4中說明本發明之另一具體實例。在圖4中所說明之實例中，在電子構件1之頂部處之第一構件側導體(未展示)藉由共用膠接合6以電連接至電子構件1之任一側上具有部分的基板側導體41。同樣，在此實例中，電絕緣材料5將其他構件側導體(未展示)與膠接合屏蔽開。

如圖4之實例中所說明，在根據本發明之裝置中，可在電子構件1及安裝基板2周圍設置額外的導電材料。舉例而言，導電材料可設置於以下位置中之一或多者處：如圖1之實例中之電子構件1的第一側1a與安裝基板2之間(即，圖4中由3表示之材料)、安裝基板之後表面2a上(即，圖4中由32表示之材料)，及在安裝基板2之主表面之間延伸的通孔或穿孔中(即，圖4中由33表示之材料)。在以此方式設置額外的導電材料的情況下，可獲得寄生電感之進一步減小。應當理解，在圖4中所說明之組態中，電子構件1之後側1a藉由通孔中之導電材料33以連接至被設置於安裝基板2之後側2a上的導電材料32。

已發現，在基板側導體與構件之遠離基板之表面上的構件側導體(例如，圖1中之導體10及22)之間的電連接使用根據本發明之膠接合來形成的情況下，當在高頻下操作電子構件1時，寄生阻抗顯著減小。此發現說明於圖5中。

圖5展示轉移函數S21在頻率上如何針對使用根據本發明之膠接合以連接於安裝基板上的電子構件而變化。在此實例中，所安裝之電子構件為具有250μm×250μm大小之佔據面積之電容器。圖5中之第二跡線展示訊號大小如何隨著對照實例之操作頻率而變化，在該對照實例中，電子構件之另一實例使用接合導線以連接於相同設計之安裝基板上。

自圖5可見，對照實例之訊號大小隨著操作頻率增大而逐漸減小。相反，對根據本發明之具體實例的實例而言，訊號大小不具有隨著頻率減小的明確模式。根據本發明所達成之訊號大小之改良隨著操作頻率增大並超過1GHz而變得明顯，且隨著頻率繼續增大而變得越來越顯著。在4GHz及以上時，效能之改良尤為顯著。應當理解，由於使用根據本發明之膠接合能夠減小寄生電感，故達成改良之效能。

附加變化形式

儘管上文已參看某些具體之具體實例來描述本發明，但應理解，本發明不受具體實例之特定細節所限制。在隨附申請專利範圍之範疇內的上述具體實例中可進行諸多變化、修改及開發。

2:安裝基板

3:導電黏著劑

5:電絕緣膏/電絕緣材料

6:導電膏/導電黏著劑/膠接合

10:第一構件側導體/導體

1a:第一主表面/第一側/後側

1b:相對表面/第二表面

Claims (13)

1. 一種將電子構件(1)在安裝基板(2)上進行之連接方法，其包含：在該安裝基板(2)上配置該電子構件(1)，其中該電子構件(1)之第一表面(1a)面向該安裝基板(2)且該電子構件(1)之第二表面(1b)背對該安裝基板(2)，該電子構件(1)之該第一表面(1a)及該第二表面(1b)彼此相對；將在該電子構件(1)之該第二表面(1b)上的第一構件側導體(10)電連接至該安裝基板(2)上的第一基板側導體(22)，其特徵在於，前述將第一構件側導體(10)電連接的步驟包括使用該導電黏著劑(6)之共用部分以將該第一構件側導體(10)電連接至被設置在該安裝基板(2)上而處在該電子構件(1)之兩側的導體部分(41)，該導電黏著劑(6)以導電膏的方式被塗覆；以及提供藉由加熱製程來固化該導電膏(6)的步驟。
2. 如請求項1所述之連接方法，其包含以下步驟：藉由在塗覆該導電膏(6)之前將電絕緣膏(5)塗覆至第二構件側導體(12)上，以將該電子構件(1)上的該第二構件側導體(12)與該導電膏(6)屏蔽開。
3. 如請求項1所述之連接方法，其中該導電膏(6)包含樹脂及導電材料顆粒，且該導電膏(6)藉由該加熱製程進行聚合及固化。
4. 如請求項1所述之連接方法，其中該加熱製程包含加熱至100℃至150℃範圍內的溫度。
5. 如請求項1所述之連接方法，其包含在該電子構件(1)之該第一表面(1a)與該安裝基板(2)之間設置另一導電黏著劑(3)。
6. 如請求項1至6中任一請求項所述之連接方法，其中該配置包含 將該電子構件(1)配置在其後表面上包括導電材料(32)的該安裝基板(2)上，該後表面遠離該電子構件(1)。
7. 一種包含安裝於安裝基板(2)上的電子構件(1)之裝置，該電子構件(1)具有面向該安裝基板(2)之第一表面(1a)及背對該安裝基板(2)之第二表面(1b)，該電子構件(1)之該第一表面(1a)及該第二表面(1b)彼此相對，其特徵在於該裝置包含：導電黏著劑(6)，其使該電子構件(1)之該第二表面(1b)上的第一構件側導體(10)電連接至該安裝基板(2)上的第一基板側導體(22)；並且該第一構件側導體(10)藉由共用黏著部分(6)而電連接至被設置在該安裝基板(2)上而處在該電子構件(1)之兩側的一對導體部分(41)。
8. 如請求項7所述之裝置，其包含：第二構件側導體(12)，其位於該電子構件(1)上；及電絕緣膏(5)，其將該第二構件側導體(12)與該導電黏著劑(6)屏蔽開。
9. 如請求項7所述之裝置，其中該導電黏著劑(6)包含樹脂及導電材料顆粒。
10. 如請求項7所述之裝置，其中該導電材料顆粒包含銀顆粒。
11. 如請求項7所述之裝置，其包含：另一導電黏著劑(3)，其使該電子構件(1)之該第一表面(1a)連接至該安裝基板(2)。
12. 如請求項7所述之裝置，其包含：導電材料，其位於該安裝基板(2)之遠離該電子構件(1)之後表面上。
13. 如請求項7至12中任一請求項所述之裝置，其中該電子構件(1)之操作頻率範圍包括高於1GHz的頻率。