WO2016142374A1 - Anordnung mit einer trägerplatte und einem elektrischen bauteil, elektrisches bauteil und trägerplatte - Google Patents

Anordnung mit einer trägerplatte und einem elektrischen bauteil, elektrisches bauteil und trägerplatte Download PDF

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component
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Frank Baur
Daniela Wolf
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Continental Automotive Technologies GmbH
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    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341—Surface mounted components
    • H05K3/3431—Leadless components
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to an arrangement having a contact surface having a support plate and at least one electrical component placed thereon, which has on its surface oriented to the support plate a number of solder balls, which are each connected to an associated contact surface.
  • the invention also relates to an electrical component having a number of solder balls arranged on one of its surfaces and a carrier plate having contact surfaces.
  • Such an arrangement, such an electrical component and such a carrier plate are known from DE 10 2004 044 603 AI.
  • the object is achieved in a generic arrangement by having this at least between some solder balls of the number of solder balls spacer elements.
  • the electrical component lowers in the direction of the support plate with which it is to be connected until it rests on the spacer elements, but keep it in a predetermined position relative to the support plate, so that a heavy component with non-central Focus can not tilt.
  • the object is also achieved by an electrical component in which the spacer elements are provided at least between some of the solder balls arranged on the upper side of the electrical component.
  • the object is achieved by a carrier plate with contact surfaces, in which spacer elements between at least some of the contact surfaces are arranged.
  • the spacer elements could in principle assume any geometry, but preferably they are spherical and have a height which is less than the diameter of the solder balls, so that the solder in any case can come into contact with the contact surfaces of the carrier plate and the component if necessary can sink down to the spacer elements.
  • FIG. 1 shows a surface of an electrical component with solder balls and spacer elements arranged thereon
  • Figure 2 shows an arrangement with a support plate and an electrical component to be mounted thereon
  • Figure 3 shows a fully assembled arrangement with a support plate and an electrical component disposed thereon with spacer elements therebetween.
  • Figure 1 shows schematically a surface 2 of an electrical component 1, which may be an integrated semiconductor chip in the example shown, but also other electrical or electronic components can be mounted in accordance with the invention.
  • solder balls 3 are arranged in a known manner as a ball-grid array. These solder balls 3 serve to be connected with corresponding contact surfaces 6 on a substrate, for example a support plate 5 by melting, to produce an electrical but also mechanical contact.
  • spacers 4 are arranged between the solder balls, which are intended to prevent tilting of the component 1 during assembly on a support plate 5. In principle, it would be sufficient if such spacer elements 4 are arranged only at the corners, but it can also, as shown in Figure 1, a larger number of spacer elements 4 may be provided.
  • FIG. 2 shows a side view of a carrier plate 5 with contact surfaces 6 arranged thereon, which are provided with conductor tracks on the
  • FIG. 3 shows a mounted arrangement with a carrier plate 5 and component 1 arranged thereon, wherein it can be seen that the spacer elements 4 ensure that after the solder balls 3 have melted, the electrical component 1 is tilted due to a non-central center of gravity can, but rests flat on the support plate 5.
  • Fixing protuberances 7 are additionally illustrated in FIGS. 2 and 3, which are intended to enable precise fixing of the electrical component 1 on the carrier plate 5.
  • Fixation bumps 7 can be realized for example by an adhesive. They also serve to ensure that the electrical component 1 can not slip when entering the soldering oven.

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer Kontaktflächen (6) aufweisenden Trägerplatte (5) und zumindest einem darauf platzierten elektrischen Bauteil (1), welches an seiner zur Trägerplatte (5) orientierten Oberfläche eine Anzahl von Lotkugeln (3) aufweist, welche jeweils mit einer ihnen zugeordneten Kontaktfläche (6) verbunden sind, wobei zumindest zwischen einigen Lotkugeln der Anzahl von Lotkugeln (6) Abstandshalterelemente (4) angeordnet sind.

Description

Beschreibung
Anordnung mit einer Trägerplatte und einem elektrischen Bauteil, elektrisches Bauteil und Trägerplatte
Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer Kontaktflächen aufweisenden Trägerplatte und zumindest einem darauf platzierten elektrischen Bauteil, welches an seiner zur Trägerplatte orientierten Oberfläche eine Anzahl von Lotkugeln aufweist, welche jeweils mit einer ihnen zugeordneten Kontaktfläche verbunden sind. Die Erfindung betrifft außerdem ein elektrisches Bauteil mit einer an einer seiner Oberflächen angeordneten Anzahl von Lotkugeln sowie eine Trägerplatte mit Kontaktflächen. Eine solche Anordnung, ein solches elektrisches Bauteil und eine solche Trägerplatte sind aus der DE 10 2004 044 603 AI bekannt. Bei dieser Art von Anordnungen mit einer Trägerplatte und einem darauf angeordneten elektrischen Bauteil, welches mit Hilfe von Lotkugeln, die bei der Verbindung des elektrischen Bauteils mit den Kontaktflächen der Trägerplatte durch Aufschmelzen des Lotes elektrisch und mechanisch verbunden werden, besteht das Problem, das bei einem relativ schweren elektrischen Bauteil, insbesondere einem, dessen Schwerpunkt nicht in dessen Mitte liegt, eine Verkippung des Bauteils während der Flüssigphase des Lotes erfolgt. Dies kann auch nicht durch Fixierung ... oder Unterfüllmaterial verhindert werden, da diese Materialien übli¬ cherweise bei den Temperaturen, die zum Aufschmelzen des Lotes erforderlich sind, ebenfalls erweichen und dem Druck des schweren Bauteils nachgeben. Durch diese Verkippung können die Lötstellen an der Stelle, an der das Bauteil dann einen größeren Abstand zur Trägerplatte bzw. zur Kontaktstelle hat, von minderer Qualität sein und ggf. mit der Zeit brechen.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung mit einer Trägerplatte und einem elektrischen Bauteil, ein elektrisches Bauteil und eine Trägerplatte mit Kontaktflächen anzugeben, bei denen dieses Problem nicht auftritt. Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Anordnung gelöst indem diese zumindest zwischen einigen Lotkugeln der Anzahl von Lotkugeln Abstandshalterelemente aufweist. Beim Aufschmelzen der Lotkugeln senkt sich das elektrische Bauteil in Richtung auf die Trägerplatte, mit der es verbunden werden soll, bis es auf den Abstandshalterelementen aufliegt, die es jedoch in einer vorgegebenen Position gegenüber der Trägerplatte halten, so dass auch ein schweres Bauteil mit nicht zentralem Schwerpunkt nicht verkippen kann.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein elektrisches Bauteil, bei dem die Abstandshalterelemente zumindest zwischen einigen der an der Oberseite des elektrischen Bauteils angeordneten Lotkugeln vorgesehen sind.
Alternativ wird die Aufgabe gelöst durch eine Trägerplatte mit Kontaktflächen, bei denen Abstandshalterelemente zwischen zumindest einigen der Kontaktflächen angeordnet sind. Die Abstandshalterelemente könnten prinzipiell jede Geometrie annehmen, in bevorzugter Weise sind sie jedoch kugelförmig und haben eine Höhe, die geringer ist als der Durchmesser der Lotkugeln, so dass das Lot in jedem Fall mit den Kontaktflächen der Trägerplatte in Berührung kommen kann und sich das Bauteil ggf. bis auf die Abstandshalterelemente herabsenken kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 eine Oberfläche eines elektrischen Bauteils mit daran angeordneten Lotkugeln und Abstandshalterelementen,
Figur 2 eine Anordnung mit einer Trägerplatte und einem darauf zu montierenden elektrischen Bauteil, und
Figur 3 eine fertig montierte Anordnung mit einer Trägerplatte und einem darauf angeordneten elektrischen Bauteil mit dazwischenliegenden Abstandshalterelementen . Figur 1 zeigt in schematischer Weise eine Oberfläche 2 eines elektrischen Bauteils 1, das im dargestellten Beispiel ein integrierter Halbleiterchip sein kann, wobei jedoch auch andere elektrische bzw. elektronische Bauteile in erfindungsgemäßer Weise montiert werden können. Auf der Oberfläche 2 des elektrischen Bauteils 1 sind Lotkugeln 3 in bekannter Weise als ball-grid-array angeordnet. Diese Lotkugeln 3 dienen dazu, mit entsprechenden Kontaktflächen 6 auf einem Substrat, beispielsweise einer Trägerplatte 5 durch Aufschmelzen verbunden zu werden, um einen elektrischen aber auch mechanischen Kontakt herzustellen. In erfindungsgemäßer Weise sind zwischen den Lotkugeln 3 Abstandshalterelemente 4 angeordnet, welche ein Verkippen des Bauteils 1 bei der Montage auf eine Trägerplatte 5 verhindern sollen. Prinzipiell würde es ausreichen, wenn lediglich an den Ecken solche Abstandselemente 4 angeordnet sind, es können jedoch auch, wie in Figur 1 dargestellt, eine größere Anzahl von Abstandselementen 4 vorgesehen sein.
Figur 2 zeigt eine Seitenansicht einer Trägerplatte 5 mit darauf angeordneten Kontaktflächen 6, die mit Leiterbahnen auf der
Trägerplatte 5 verbunden sein können, auf denen die Lotkugeln 3 des elektrischen Bauteils 1 platziert werden sollen, um durch Aufschmelzen mit den Kontaktflächen 6 verbunden zu werden. In Figur 3 ist schließlich eine montierte Anordnung mit einer Trägerplatte 5 und darauf angeordneten Bauteil 1 dargestellt, wobei zu erkennen ist, dass die Abstandshalterelemente 4 dafür sorgen, dass nach dem Aufschmelzen der Lotkugeln 3 das elektrische Bauteil 1 aufgrund eines nicht zentralen Schwer- punktes verkippen kann, sondern plan auf der Trägerplatte 5 aufliegt .
In den Figuren 2 und 3 sind zusätzlich Fixierungshöcker 7 dargestellt, die eine präzise Fixierung des elektrischen Bauteils 1 auf der Trägerplatte 5 ermöglichen sollen. Die
Fixierungshöcker 7 können beispielsweise durch einen Kleber realisiert sein. Sie dienen außerdem dazu, dass das elektrische Bauteil 1 beim Einfahren in den Lötofen nicht verrutschen kann.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung mit einer Kontaktflächen (6) aufweisenden Trägerplatte (5) und zumindest einem darauf platzierten elekt- rischen Bauteil (1), welches an seiner zur Trägerplatte (5) orientierten Oberfläche eine Anzahl von Lotkugeln (3) aufweist, welche jeweils mit einer ihnen zugeordneten Kontaktfläche (6) verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest zwischen einigen Lotkugeln der Anzahl von Lotkugeln (6) Abstandshalterelemente (4) angeordnet sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Bauteil (1) und der Trägerplatte (5) im Randbereich des Bauteils Fixierungshöcker (7) angeordnet sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalterelemente (4) kugelförmig sind.
4. Elektrisches Bauteil (1) mit einer an einer seiner Oberflächen (2) angeordneten Anzahl von Lotkugeln (3),
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest zwischen einigen Lotkugeln der Anzahl von Lotkugeln (3) Abstandshalterelemente (4) angeordnet sind.
5. Trägerplatte (5) mit Kontaktflächen (6),
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest zwischen einigen Kontaktflächen (6) Abstandshalterelemente (4) angeordnet sind.
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