[发明专利]无铅（PB）电子部件连接

说明书

相关申请

本申请根据U.S.C 35第119(e)条要求2005年11月29日提交的美 国临时专利申请No.60/740899的优先权，该美国临时专利申请在此通 过引用的方式并入。

技术领域

本发明一般涉及电子组件，并且更具体地涉及电子部件到衬底的 连接。

背景技术

电子组件传统地通过连接部件到诸如印刷电路板的衬底而制造。 衬底为部件提供机械支撑并具有电互连部件的信号通道。在印刷电路 板和其它类型的衬底中，部件之间的信号通道由称为“迹线”的导电 片提供。通常，迹线在印刷电路板内，因此需要称为“过孔”的孔从 印刷电路板的表面延伸到迹线。过孔镀有导电材料，以在印刷电路板 的表面上的部件和板内的迹线之间产生电连接。

连接部件到衬底的机构应当具有希望的电和机械属性。该连接应 当电连接部件到过孔，以提供在部件和衬底的迹线之间通过的电信号 的小的失真的方式。此外，部件和衬底之间的连接应当在机械上稳固， 使得当使用电子组件时电连接不被部件和衬底之间的界面上的力破 坏。已经使用许多类型的连接。

早期电子组件使用通孔焊料连接技术被制造。借助这种形式的连 接，来自印刷电路板的前侧上的部件的引线被穿过过孔插入。焊料通 常通过将引线浸渍在焊料池中而施加到印刷电路板的背部。熔融的焊 料倾向于附着到引线的金属和过孔的镀层。在有时称为“芯吸”的过 程中，熔融焊料和引线之间的吸引力沿着引线吸焊料。当焊料冷却并 硬化时，它在引线和过孔的镀层之间形成电连接，并且它也将引线固 定在过孔中。

也已经使用压配合连接。压配合连接也使用过孔来连接，但依靠 接触尾线产生的力来将接触尾线联结到过孔。以具有顺从部分的接触 尾线冲压出压配合引线。当引线插入过孔时，顺从部分被压缩。一旦 处于过孔内，顺从部分就产生逆着过孔的壁的弹力。该力在接触尾线 和过孔的壁之间产生电连接和机械连接。

近来，已经普遍使用表面安装技术。借助表面安装技术，过孔也 用于连接到印刷电路板内的迹线或例如接地层或电源层的其它导体。 过孔仅用作印刷电路板的表面上的焊盘和印刷电路板内的迹线之间的 导电通道。因为过孔不从要连接的部件接收引线或接触尾线，因此过 孔通常可制成在直径上小于用于通孔或压配合连接的那些过孔。较小 的直径允许过孔更靠近地布置在一起，或者定位成允许更多的迹线布 线在安装部件的衬底区域中的过孔之间。任一效果均可导致较小的电 子组件。较小直径的过孔也可改善电性能。

通过把来自部件的引线焊接到衬底的表面上的焊盘而连接电子部 件。这种引线通常由金属扁平件冲压而成并随后弯曲或“成形”为适 当的形状。常用形状包括“鸥翼形”引线和“J形引线”。虽然在一些 情况下引线可以只是未成形的柱。不管什么形状，引线典型地使用回 流焊工艺焊接到焊盘。

在回流工艺中，焊膏布置在焊盘上。当部件放置在板上时，焊膏 的粘性足以将引线宽松地保持在适当位置。一旦部件放置在板上，板 就放置在加热焊膏的炉中。

焊膏内的助熔剂和焊料颗粒在加热期间被转变。在加热焊膏时， 助熔剂变得有活性。在回流工艺的开始，焊剂冲击焊盘的表面上的氧 化物和其它污染物并且引线被互连。焊剂也“弄湿”所述表面以促进 焊料附着。在焊剂被进一步加热时，它变为将从焊膏脱离的气体。同 时，焊膏内的焊料颗粒熔化。熔融的焊料附着到引线和焊盘。当熔融 的焊料冷却时，它固化，从而以电和机械的方式连接引线到焊盘。

也已经使用焊球开发出表面安装技术。在很多情况下，连接有焊 球的电子部件没有引线。替代地，部件和衬底都具有对准的焊盘。焊 球放置在焊盘之间并回流以将部件上的焊盘固定到衬底上的焊盘。焊 膏或焊剂可用于将焊球保持在适当位置。与其它表面安装技术一样， 焊球回流并且熔融的焊料附着到衬底上的焊盘和部件上的焊盘。当焊 料冷却时，它在焊盘之间形成电和机械连接。

已知焊球安装的许多变体。在一些变体中，焊球具有实心芯，例 如铜球体。当焊接时，球形焊料接头并在部件和衬底之间形成间隔。

当希望很高密度的互连时，经常使用表面安装技术。因为不需要 接近焊盘以形成焊料接头，因此成阵列的焊盘可形成在衬底上并且部 件可放置在焊盘阵列上方。许多电子部件制造有焊球阵列以与这种焊 盘阵列对准。这些部件常被说成包括“球栅阵列”(BGA)封装。