[发明专利]电路组件

说明书

本发明描述了一种电路组件（1），其包括：电路板（10），其具有金属芯（11）、导电迹线（13）的图案、以及在金属芯（11）和导电迹线（13）之间的电介质层（12）；至少一个电路部件（20），其借助于焊料互连件（33）安装到电路板（10），其中，焊料互连件（33）形成在电路部件（20）的接触垫（23）和导电迹线（13）之间；其特征在于，金属芯（11）包括至少一个腔（110），其中腔（110）布置在焊料互连件（33）的附近。本发明还描述了用于这种电路组件（1）的电路板（10）以及制造这种电路组件（1）的方法。

技术领域

本发明描述了一种电路组件，以及制造这种电路组件的方法。

背景技术

通常将电路部件焊接到诸如印刷电路板（PCB）的载体。焊料提供了良好的电气连接，并且继续还用于将非常小的部件（诸如表面安装器件（SMD））安装到PCB。从封装部件或集成电路延伸的引线或支脚可以通过非常小的焊料珠连接到PCB，例如在回流焊接过程中。

但是，在设计的各个部分中使用的不同材料的热性能差异可能促进电路过早发生故障。例如，在PCB的金属芯、多芯片LED阵列的陶瓷载体、LED的蓝宝石衬底等之间可能存在非常高的热膨胀失配。这可能是个问题，尤其是当部件在操作期间反复加热（并膨胀），并且然后冷却（并收缩）。在热循环期间不同的膨胀率和收缩率导致很大的力作用在板和部件之间的焊料接合件或互连件上，从而使互连层处于高应力状态。这可能导致互连层中的塑性应变，即某种程度的变形，这可能导致焊料材料中微观裂纹的形成。这种“微故障”可能在进一步的热循环期间加剧，并且可能最终导致一个或多个焊料接合件的疲劳故障，这实际上意味着电路的整体故障或灾难性故障。

通常，包括焊接到PCB上的电气和电子部件的系统经受彻底的温度循环测试，以便确定其抵抗温度极限的能力。这种温度循环测试可以遵循行业标准，例如JEDEC JESD22-A104。客户可以指定系统在故障之前必须承受的最小热循环次数，并且制造商必须遵守规格。

因此，为确保系统将通过温度循环测试，有必要采取一些措施以避免焊料互连件中故障的发生。例如，可以采取措施以减少在系统的各个部分中使用的金属之间的热失配。在单层绝缘金属衬底（IMS）或单层金属芯PCB（MCPCB）的情况下，这意味着选择金属（诸如铜）作为衬底或芯。可替代地，当在陶瓷载体上设置部件时，可以使用陶瓷镶嵌板。但是，这些设计选择导致大量附加成本。

因此，本发明的目的是提供一种降低这种系统的焊料互连件中的应力的更经济的方式。

发明内容

本发明的目的通过权利要求1的电路组件以及通过权利要求11的制造电路组件的方法来实现。

根据本发明，电路组件包括：电路板，其具有金属芯、导电迹线的图案、以及在金属芯和导电迹线之间的电介质层；以及至少一个电路部件，其借助于焊料互连件安装到电路板，其中，焊料互连件形成在电路部件的接触垫和导电迹线之间。本发明的电路组件的特征在于金属芯包括至少一个腔，其中腔形成在焊料互连件的下方，作为具有正圆柱体的形状的盲孔。

该电路组件可以称为金属芯PCB（MCPCB）系统，因为它包括一个或多个安装在金属芯PCB上的电路部件。如上所述，由于MCPCB系统中的热膨胀系数的失配而引起的塑性应变可能导致电路故障。本发明的电路组件的优点在于，可以显著降低焊料互连件中的这种塑性应变。术语“焊料互连件”和“焊料接合件”是同义的，并且可以在本文中互换使用。发明人已经看到，通过在金属芯中在焊料接合件下方的位置处形成一个或多个腔，焊料接合件经受较小的塑性应变。这是因为腔导致应力重新分布，从而减小了在应力最大值否则可能导致裂纹萌生和/或裂纹增长的关键位置处由各种材料的不同热膨胀引起的应力。由于腔导致焊料接合件处的应力的这种显著降低，因此可以考虑对现有技术MCPCB系统所需的昂贵金属芯的替代方案。本发明的MCPCB可以以非常成本有效的方式实现，因为它允许将廉价且容易获得的金属（诸如铝）用于金属芯。