电路设备和用于装配该电路设备的方法技术

一种电路设备（３００），其包括：衬底（３３０），具有接地层（３３６），至少一个器件孔（３３２）和至少一个焊接料孔（３３４）；热沉（３１０）；以及粘合层（３２０），所述粘合层（３２０）用于机械耦合热沉至衬底的地层，以使衬底器件孔的至少一部分重叠热沉，所述粘合层具有至少一个器件孔和至少一个焊料孔，其中对准至少一个衬底焊料孔与至少一个粘合层焊料孔，并对准至少一个衬底器件孔与至少一个粘合层器件孔允许热沉和衬底的地层之间预定区域中的焊料湿润。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及装配部件至电路板，并且更具体地涉及装配功率器件，比如射频(“RF”)晶体管至电路板。
技术介绍
当构造功率方法器时，各种部件必须被装配至电路板或衬底。一个这种部件是功率部件或功率器件，比如功率晶体管，于此也被称作射频(或“RF”)晶体管。当装配包括具有一个或多个输入端和一个或多个输出端的RF晶体管至具有相应的输入和输出信号线的电路板时，必须平衡两个因素，也就是平衡适当电耦合器件到电路板的需要和器件的高热散性的的需要。为了提供功率晶体管的最佳电性能，利用已知的焊料回流工艺，通常装配输入和输出端至电路板的顶侧，并且理想地，晶体管端子连接至的输入和输出信号线尽可能在邻近晶体管主体处接地，因此提供了晶体管至电路的剩余部分的低电感电匹配。此外，在RF晶体管和热沉之间必须建立充分的导热路径，所述热沉典型地被局部焊接至主要围绕RF晶体管的区域中的电路板的底侧。存在用于装配功率器件，比如RF晶体管至电路板的多个方法，包括利用夹具的混合制造工艺(也就是单通焊料回流工艺)和双通焊料回流工艺。混合制造工艺典型与陶瓷电路板相关，并且可能与充当热沉的载体板相关。由于衬底的易碎性，在工艺过程中大的陶瓷常常需用于它的对准和保护。夹具的使用常常强制了人工工艺。混合制造工艺的一个缺点是比其它制造方法更昂贵，主要由于工艺中使用夹具的附加成本，并且也由于对于产生较低制造产量的多个人工步骤的需要。另外的缺点是利用夹具的制造产生关于晶体管端子连接至的信号线的接地连接方面的明显变化。现在转向双通焊料回流工艺。在焊料回流工艺的一通过程中，多个热沉局部耦合至主要围绕在那里将装配功率部件的区域中的电路板的地层。其后，在板上的战略区域中设置焊料，并将多个部件，比如RF晶体管装配至回流焊料工艺的二通中的板上。RF功率晶体管装配在两个区域中装配于电路板上。首先，将RF晶体管的输入和输出端装配至板的顶侧上。其次，将一部分RF晶体管设置于电路板中孔的内部，以使RF晶体管可被耦合至至少一个热沉。在回流工艺的二通过程中，焊接包括RF晶体管的部件至电路板，并且在RF晶体管的情况中至热沉。双通回流工艺的主要缺点是它需要具有高熔化温度焊料合金的高温回流通路和具有低熔化温度焊料合金的第二后来回流通路。第一通路暴露电路板至高温，其会导致损坏，比如畸变。具有不同焊料温度设定的两个独立通路的需要限制了制造产量。该双通方法也不好赋予自身不含铅焊料，因为需要连接热沉的第一温度不得不超过升高的不含铅焊料回流温度。这是明显的缺点，因为不含铅焊料连接在不远的将来很可能变成关键产物微分器，因为一些市场，特别是欧洲市场走向需要不含铅焊料连接。因此，存在成本有效的方法和电路设备的需要，其中部件，也就是功率器件，比如RF晶体管可被装配至电路板，而不需要夹具，并且其可以相容单通焊料回流工艺，所述单通焊料回流工艺相容但不局限于不含铅焊料。附图说明参照附图，仅通过举例现在描述本专利技术的优选实施例，其中图1描述了依据本专利技术的实施例的一部分衬底的示意图的顶侧视图；图2描述了依据本专利技术的实施例的粘合层的示意图的顶侧视图；图3描述了依据本专利技术的实施例的电路设备的分解图，所述电路设备包括热沉、粘合层、衬底和功率器件；图4描述了依据本专利技术的实施例的电路设备的装配顶侧视图；图5描述了在焊料湿润之前在图4中所述的电路设备的截面A-A处的横截面图；图6描述了在焊料湿润之后在图4中所述的电路设备的截面A-A处的横截面图；图7描述了在焊料湿润之前在图4中所述的电路设备的截面B-B处的横截面图；图8描述了在焊料湿润之后在图4中所述的电路设备的截面B-B处的横截面图；图9描述了依据本专利技术的一部分实际衬底的顶侧视图；以及图10描述了在装置总体和回流焊接之后图9的衬底的X-射线图像。具体实施例方式当本专利技术对以多种不同形式的实施例敏感时，在附图中示出本专利技术，并于此详细描述具体实施例，可以理解目前公开的内容不被认为是本专利技术的原理的例子，并且不试图限制本专利技术至示出和所述的具体实施例。此外，于此使用的术语和字不被认为限制，而仅仅是说明性的。也可以理解，为了描述的简化和清楚，在附图中示出的部件不必绘画至刻度。例如，一些部件的尺寸被彼此相对地夸大。此外，在附图中重复被考虑合适的参考数字，以表示对应的部件。本专利技术包括一种方法和电路设备，其中部件，也就是包括RF晶体管的功率器件可被装配至电路板。该功率器件典型地被装配于电路板的两个区域中，也就是电路板的顶部上和在延伸通过电路板并垂直于电路板的顶部的孔中。图1描述了依据本专利技术的实施例的一部分电路板或衬底100的示意图的顶侧视图。在一个实施例中，衬底100是有机电路板，比如印刷电路板(PCB)。然而，本领域的熟练技术人员将理解可以结合其它衬底(例如陶器的)。衬底100包括接地层(未示出)，其可以包括衬底的底部，或可替代地内部存在于衬底的顶部和底部。接地层典型地由铜构成，其可被涂覆或镀多种保护性层(例如有机表面涂层，锡，镍或金)。衬底100进一步包括装置孔10，延伸通过衬底切出该孔，并且部件可以装配于其中。器件孔10在两个区域中容纳可被装配至衬底100的部件，第一区域通过器件孔，并且第二区域在衬底100的顶侧上。在一个实施例中，器件孔10容纳功率器件，比如RF晶体管或加铅的电阻。为了便于描述，图1仅示出了一个器件孔。然而，本专利技术的衬底可以结合另外的器件孔，其中器件孔的数量是结合衬底应用的函数。衬底100也可以包括用于允许部件被装配于衬底100的顶侧上的衬垫20。例如，在具有至少一个输入端和至少一个输出端的RF晶体管被装配至衬底100的情况中，输入端在一个衬垫20处可被耦合至衬底，并且输出端在其它衬垫20处可被耦合至衬底。衬底100进一步包括延伸通过衬底切出的焊料孔30，以用于在焊料润湿之前容纳焊料添加。焊料润湿被限定为熔化焊料的流动，由于沿着远离焊料添加的初始区域的一个表面或多个表面的表面张力。焊料可以以糊状、小球等形式，并且可以是加铅或不加铅的焊料。焊料孔30的布置、尺寸和量纲是预定的，并有助于引起焊料在预定区域中被湿润，例如在衬底100的热沉和地层之间。图1描述了四个椭圆形的焊料孔30。对于功率晶体管之下的最佳焊料润湿，焊料孔30的布置、安装尺寸是示范性的。然而，本领域的熟练技术人员可以实现，基于被装配的具体部件和为用于焊料湿润的期望区域，在衬底上的其它位置中可以存在多个或少量焊料孔，并且可以具有其它安装尺寸(size anddimension)。图2描述了依据本专利技术的实施例的粘合层200的示意图的顶侧视图。粘合层200对应于图1的衬底部分100，并用于机械耦合热沉的至少一部分至衬底100的接地层，以使器件孔10的至少一部分重叠热沉。粘合层200典型由具有粘性和内聚性特性的柔性材料构成，所述粘性和内聚性特性在回流焊接工艺的高温上是稳定的。该材料典型为非导电的，但也可以是导电材料。在一个实施例中，该材料是柔性、压力敏感的丙烯酸粘合剂。在另一实施例中，可以使用需要硬化工艺(例如升高的温度)的柔性液体或薄膜粘合剂。粘合层200可被制造成具有预定厚度，在下面讨论其用途。粘合层200包括对应于衬底100中器件孔10的器件孔210。器件孔210同样延伸通过粘合层切出来，并如衬底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路设备，其包括：衬底，包括接地层，至少一个器件孔和至少一个焊接料孔；热沉；以及粘合层，用于机械耦合所述热沉至所述衬底的接地层，以使衬底器件孔的至少一部分重叠所述热沉，所述粘合层包括至少一个器件孔和至少一个焊料孔 ，其中对准至少一个衬底焊料孔与至少一个粘合层焊料孔，并对准至少一个衬底器件孔与至少一个粘合层器件孔，允许所述热沉和所述衬底的接地层之间的预定区域中的焊料湿润。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰M瓦尔德福格尔，布赖恩R比利克，赫尔曼J米勒，比利J凡坎农，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]