使用導電彈性物質作為生產組裝電性接點的方法

2023-08-22 21:52:16

專利名稱：使用導電彈性物質作為生產組裝電性接點的方法
技術領域：
本發明涉及電子元件的製造，更特別地，是有關使用導電彈性物質將一或多個被動元件，直接嵌入於電子器件的裝配中。
背景技術：
在電子器件上使用導電彈性物質，通常只是根據它的高導電度和彈性的本質，作為交互界面的接觸點或者作為電路的互連。例如，導電彈性物質被用在多接觸點的連接器上，作為交互界面的接觸，用於陣列式封裝的中間介層，用成單一封合的被動元件，或者用 於電氣互連和電子器件的接觸點。

發明內容
本申請根據美國U. S. C.第35條§ 119 (e)項法規，參照2009年9月22日所提送的美國第61/244，861號的臨時專利申請內容，聲明具有優先權。本發明是有關電子器件生產配製的一個方法。製造出一含多個導電接觸區域的電子器件或基板。將有不同電阻係數的導電彈性物質，耦合到導電接觸區域的接觸焊墊上。選擇一組特殊的組合或結構，賦予由導電彈性物質所構成的、在電子器件或基板上的接觸焊墊。並有一個電子器件或基板可附著的目標平臺，則電子器件或基板功能操作所需的被動元件，將可直接嵌建在接觸焊墊上。這將比單純使用高電導度的導電彈性物質作為電路互連或接觸點，有更大的好處。使用不同電阻係數的導電彈性物質，在接觸焊墊中，嵌入各種的結構，可以大量減少在目標平臺上，諸如印刷電路板(PCB)上，被動元件所佔用的面積。這些被動元件，互補了電子器件在目標平臺上正常操作所必須。此外，使用導電彈性物質將電性結構直接嵌入於接觸焊墊中，有利於無錫膏的電子產品的裝配，經由減少被動元件的打件和熱熔過程，進而降低了製造的成本。不同於傳統對於導電彈性物質的應用，僅注重它的高電導度，目前的發明，使用各式不同導電係數的導電彈性物質，其中也包含了絕緣彈性物質，作為接觸焊墊的材料，使得單一的或複合的被動元件可以直接嵌建於電子器件或電子封裝的接觸焊墊中，供給無焊餳電子產品的組裝使用。在此說明書中所描述的特色和優點，並未包含所有的組合，特別是對於本領域技術人員依據附圖，說明書，和權利要求書可輕易得知許多附加的特色和優點。此外，必須指出的，在本說明書中所使用的語言和敘述，以方便閱讀和教示為主，非用以局限或限制本發明的標的。


圖I為顯示本發明一具體實施例的具有導電彈性物質耦合到接觸焊墊的基板；
圖2為顯示本發明將多個電阻連接到電子器件的示意圖；圖3為顯示本發明一具體實施例的用以將導電彈性物質耦合到電子器件的接觸焊墊上以形成電阻的側視圖；圖4為顯示本發明將多個電容連接到電子器件的示意圖；圖5為顯示本發明一具體實施例的用以將導電彈性物質耦合到電子器件的接觸焊墊上以實現不同電容應用的側視圖；圖6為顯示本發明一具體實施例的將導電彈性物質耦合至一基板的接觸焊墊上，以形成各式被動元件組合的橫截面圖；圖7為顯示本發明另一具體實施例的將導電彈性物質耦合至一基板的接觸焊墊 上，以形成各式被動元件組合的橫截面圖；圖8為顯示本發明一具體實施例的將導電彈性物質耦合至一基板的接觸焊墊上，以形成各式不同電阻與電容組合的橫截面圖。這些附圖僅用以說明本發明的各個不同具體實施例。所屬領域熟知此技藝的技術人員從以下討論可輕易了解，在不脫離本發明原理下，可針對本文所述的結構與方法施行不同的實施例。附圖標號100—基板110、120接觸焊墊200電子器件210發光二極體300基板310、311、312、313接觸焊墊312A導電彈性物質312B絕緣彈性物質320、321、322、323基板接觸面325電阻區域326高導電區域390、391、392、393目標接觸面395---目標平臺410電子器件500基板510、511、512嵌入式電容520、521、522導電接觸面525絕緣區域526導電區域590、591、592導電接觸面595目標平臺600—基板610,611複合彈性物質
612圓柱形電容613中心導電柱614絕緣物質層615---導電圓筒616、617---嵌入式電容器618中心導電柱619絕緣彈性物質620基板接觸點 621—導電接觸環622---基板接觸面690導電接觸點691—導電接觸環692導電接觸點693導電接觸圓形環695目標平臺700—基板710第一彈性物質711—第二彈性物質712,715複合彈性物質713,716導電彈性物質714,717絕緣彈性物質720,721焊墊接觸點722,723焊墊接觸面730、731、732、733、734嵌入式電容器790 第一目標接觸面791---第二目標接觸面792,794第一接觸區793,795第二接觸區799---目標平臺800集成電路810,820,830複合彈性物質體811、812、813焊墊接觸面821、822、823目標接觸面840、850、860複合彈性物質體
具體實施例方式本發明的具體實施例，將配合各個附圖予以說明，圖中相同編號指的是相同或功能相似的元件。另外在附圖中，每個編號最左邊的數字對應到所引用的附圖的編號。在本發明敘述中，引用「一個具體實施例」或者「一具體實施例」這個詞句，是指至少與本發明的具體實施例有關的一個特殊性能、結構或特徵。在說明書中不同地方出現的「一個具體實施例」或「一具體實施例」 一詞，並不一定完全是指同一個具體實施例。此外，本發明的敘述所使用的語言，基本上是為了便於閱讀及教示為原則，並非用以局限或限制本發明的標的。因此，本發明的揭示僅為說明之用，非用以限制本發明所述的申請專利範圍。圖I為於基板100的接觸焊墊上110、120，耦合了導電彈性物質的一個具體實施例。在不同的具體實施例中，基板100可為一集成電路的晶片、一堆疊的集成電路晶片、一封裝好的集成電路元件、一電子元件、一軟式線路板、一軟硬混合式的線路板、一印刷電路板(PCB)或者是類似的實體。在不同的具體實施例中，一個導電彈性物質，可有不同的電阻係數、配置及/或幾何形狀。例如，接觸焊墊110和120,可為一個簡單的、均勻一致的接觸焊墊，或者是為了實現某種不同功能，而用多種不同導電彈性物質，以組成不同結構的接觸焊墊。這些不同功能，可以是一方位指標、一散熱點、一結構支撐點、一電源連接點、一接地 連接點、一被動元件、一組複合的被動元件或者是其他合適的功能。不同的導電彈性物質可以有不同的導電度，導電度的範圍，可以從諸如低於每釐米10,西門子的絕緣材料，到每釐米1(Γ5西門子的半導體材料，到高於每釐米IO5西門子的導電材料。導電度的巨大變動範圍，使不同的導電彈性物質，可以用來作為一絕緣體、一半導體或者一導電金屬來使用。在一具體實施例中，接觸焊墊110和120耦合了具有均勻導電係數的導電彈性物質，其中不同的接觸焊墊可有不同的導電係數。另外，接觸焊墊110和120也可以耦合一或多個不同的導電彈性物質在同一焊墊上。在一實施例中，接觸焊墊110、120可為具有均勻的，零歐姆電阻的導電彈性物質，以作為一純導電的互連焊墊。另外也可以是具有均勻的，但非零歐姆電阻的導電彈性物質，以作為耦合一個內建電阻的互連焊墊。或者使用一絕緣的彈性物質，作為耦合一個嵌入式電容的互連焊墊。或使用更多的彈性物質，將一組電阻和電容的組合體，直接嵌入於互連焊墊的接觸焊墊110、120中。在一實施例中，導電彈性物質可以利用在製造工藝中層壓方式、沉積方式、蒸鍍方式、注射方式、接合方式或任何其他合適的方法來耦合到接觸焊墊110、120上。此外，由於部分特殊應用功能的要求，這些導電彈性物質可以在幾何形狀及/或大小上有所不同。將一或多個不同導電彈性物質耦合到接觸焊墊110、120上，可以使不同型態的連結，諸如僅是一個簡單的導電互連，或者一個導電互連加接一個電阻、一個導電互連加接一個電容、一個導電互連加接一個電阻和電容的組合、一個導電互連加接一絕緣體，或者是加接一或多個其它被動元件等等，直接實現在接觸焊墊110、120上。在各種電路的設計和應用中，常見在電子器件的輸入接腳上，並接一個電阻，此電阻的另一端，抑或上接一個電壓源，抑或接地，用以控制電子器件的操作模式。其它電路應用的組合，諸如將一串聯終止電阻，置於緊連電子器件輸出驅動器的電路中，用來改變電路的阻抗，以減少信號在電路中的震蕩噪聲。其它更多的電路應用，諸如在電子器件的輸出接腳接上一外部電阻，用以調整驅動器的輸出電流。諸如使用一外部電阻來控制電子器件輸入/輸出接腳的電流，以控制發光二極體(LED)的亮度。圖2列舉了一些電阻連接到電子器件或裝置200的例子。為了解說的目的，圖2顯示了一個假設只有四個接腳的電子器件200，並且在四個接腳上都連接了一個電阻。在圖2的例子中，電阻Rl將電子器件200的第一接腳接地，以選擇操作的模式，諸如決定電子器件200將運行於一個正常的操作模式，或是一個測試的操作模式。電阻R2連接到電子器件200的第二接腳，作為信號的串聯終端電阻。電阻R3耦合到電子器件200的第三接腳，其另一端連結到電壓源，成為一個上拉電阻，用以實現一些特定的功能，諸如使電子器件200上，抑制一低位準動作寫入保護。同樣顯示在圖2中，電阻R4被耦合到電子器件200的第四接腳上，作為一個電流限制電阻，以控制流向發光二極體(LED) 210的電流。在圖2所示的例子中，電阻Rl和電阻R3通常具有較高的電阻，大約是在IOkQ的範圍。電阻R4的電阻值可以從幾百歐姆變化到一千歐姆，以控制發光二極體(LED) 210的亮度。由於電阻R2是作為信號的串聯終端電阻，它的值是較精確的，通常約數十歐姆的電阻。在一實施例中，圖2中所不的電阻R1、R2、R3和R4,可以由f禹合一或多個具有不同電阻係數的導電彈性物質，到電子器件200的各個接觸焊墊上來完成。耦合不同電阻係數的導電彈性物質到接觸焊墊上，不僅可使接觸焊墊有電性連接的功能，並且可有被動元件 直接嵌入在接觸焊墊上。為了實現不同的電阻值，給予不同的應用，導電彈性物質耦合到接觸焊墊的電阻係數是可以做多樣變化的。導電彈性物質可以將電阻直接耦合到一個接觸焊墊上，而不需要另行焊接一個獨立的外部電阻，在印刷電路板或目標平臺上，一樣可以達到一個外部電阻連結到電子器件200接腳的相同功能，進而減少了含此電子裝置200的印刷電路板或目標平臺所需用的面積。在不同具體實施例中，耦合一或多個導電彈性物質於一個接觸焊墊上，焊墊的橫截面積，可為一圓柱形的橫截面、一立方體的橫截面、一菱形的橫截面、一八角形的橫截面或者是其它任何合適的幾何形狀的橫截面。要變更耦合於接觸，焊墊的導電彈性物質的電阻，導電彈性物質的電阻係數，或是它的橫截面積都可加以改變。例如，假設在接觸焊墊上的導電彈性物質，有均勻的橫截面積A，和電阻係數P，則導電彈性物質的電阻R是可以用R=P (L/A)來表示，其中L代表導電彈性物質的長度，在此可視為是導電彈性物質附著於接觸焊墊上的厚度或高度，而A則表示它的橫截面積。通過選擇適當的電阻係數P，一個特定的電阻是可在預設的高度和橫截面積上製作出來的。有多種方法可以將導電彈性物質耦合到一個接觸焊墊上。例如，如果一集成電路的I/o接腳，所需的電阻數量並不是太多，則便可採用某一特定電阻值的導電彈性物質，在接觸焊墊的製作時，直接放置於集成電路的接觸焊墊。然而，若在印刷電路板(PCB)或系統主板上，可能需要用到大量不同的電阻值，如果只有少數的導電彈性物質可以被用來耦合到接觸焊墊上，那就需要一個不同的做法。方法是在不同的接觸焊墊上，置放不同橫截面積的導電彈性物質，但橫截面積在同一接觸焊墊上是相同的。另一種方法是在不同的接觸焊墊上，堆疊多個事先已選定不同高度和電阻係數的導電彈性物質來使用，但有相同總淨高度。在一具體實施例中，在一個接觸焊墊上，可以堆疊多個具有不同電阻係數的導電彈性物質，但所有堆疊於接觸焊墊上的導電彈性物質，最後在印刷電路板或系統主板上，均有一疊相同的淨高度，同時每一個接觸焊墊的總電阻值，亦合乎每個集成電路接腳所須的目標值。舉例來說，假如只能使用一組少數的導電彈性物質來製造印刷電路板上的接觸焊墊，其中有一個導電彈性物質的電阻係數約為每釐米零歐姆，另一個導電彈性物質的電阻係數約為每釐米一百歐姆，一個導電彈性物質的電阻係數約為每釐米一千歐姆，一個導電彈性物質的電阻係數約為每釐米一萬歐姆，另有一個導電彈性物質的電阻係數大到足夠來作為絕緣體，那便可以選擇性的使用上述導電彈性物質，依照特別選定的橫截面積和高度，將不同組合的導電彈性物質，耦合在接觸焊墊上，以形成淨電阻值達到接腳的功能要求。圖3為顯示將導電彈性物質耦合在接觸焊墊上，以實現電阻功能的側視圖。圖3所描繪的導電彈性物質耦合的示例，示範了一些使用導電彈性物質來製作嵌入於接觸焊墊的電阻。為了說明上的方便，圖3僅描述了四個圓柱形的接觸焊墊310、311、312和313。這些接觸焊墊310、311、312、313的一端和基板300表面的各個接觸面320、321、322、323耦合。這些接觸焊墊310、311、312、313的另一端也個別地和電子組件所在的目標平臺395的目標接觸面390、391、392、393耦合。只要尺寸的差異不會造成嚴重的次級效應，基板接觸面320、321、322、323的大小尺寸及/或目標接觸面390、391、392、393的大小尺寸，是可以 和接觸焊墊310、311、312、313的橫截面積稍有所不同的。例如，基板接觸面320、321、322、 323的表面積可能大於或小於接觸焊墊310、311、312和313的橫截區域面積。若以接觸焊墊310的橫截區域面積為參考，減小了橫截區域的面積，則電阻就會隨之增加。例如，假設使用相同的導電彈性物質，並假設接觸焊墊311的橫截面積是接觸焊墊310橫截面積的三分之一，那麼接觸焊墊311的電阻將會是接觸焊墊310電阻的三倍。在一具體實施例中，可以耦合一個絕緣彈性物質312B到導電彈性物質312A的外圍，來提供結構的支持，同時不致改變電阻值，如圖所示的接觸焊墊312。在圖3的實施例中，接觸焊墊313由多層次的導電彈性物質所組成，包含一電阻區域325耦合一高導電區域326。電阻區域325耦合高導電區域326，降低了電阻區域325的高度，進而減少接觸焊墊313的電阻值，該接觸焊墊313所減少的高度及電阻值與一具有類似橫截面積及完整高度的接觸焊墊間成比例關係，如接觸焊墊313。圖3顯示了高導電區域326耦合至電阻區域325的第一側面，在具體實施例中，高導電區域326也可被耦合到電阻區域325對應的第二側面。此外，高導電區域326也可被分為一第一導電次區域和一第二導電次區域，其中第一導電次區域被耦合到電阻區域325的第一側面，而第二導電次區域被耦合至電阻區域325的第二側面。同樣地，電阻區域325也可被分為具有不同電阻係數的第一電阻次區域和第二電阻次區域，並在電阻次區域和高導電次區域內做任何次序的對接。在電路使用上，一個電容經常被耦合到一個電子器件的電源接腳，用來過濾電源噪聲，並在電路交換中提供所需的電荷。此外，一個電容也可以連接到一個電子器件的接腳，補償接腳電容負載的差異，作為一個電子器件內部電路的耦合電容，作為一個脈衝寬度調變(PWM)輸出的電位轉換器件，或作為阻擋接腳直流電(DC)的輸出，或用來調整電路的相位和微小的傳送時間差異，以及種種其它的功能。圖4列舉了一些連結到一個電子器件410的電容連接例子。在圖4的例子中，電容Cl連結到的電子器件410的電源(VCC)接腳1，作為過濾噪聲的去耦電容，它同時接地和連接一個電源。電容C2是連接到電子器件410接腳2的一個負載電容，電容C2的另一端接地。圖4中的電容C3為阻隔電容，它以串聯方式連接到電子器件410的脈衝寬度調變(PWM)輸出的接腳3。電容C4的一端連結到電子器件410的接腳4，另一端接地，作為電路時間相位調整電容來使用，諸如用於相位鎖定電路(PLL)中的反饋電路。通常情況下，電源的去耦電容Cl可以容忍較高的電容值變化，而其它的電容，例如圖4所示的C2、C3和C4，則可能需要一個更精確值的電容，這些全取決於它們的應用。在一具體實施例中，將一個非導電彈性物質或絕緣彈性物質耦合到接觸焊墊中，可以於接觸焊墊構建一個嵌入式電容。將這非導電彈性物質耦合夾於兩個導電接觸面之中，其中一個導電接觸面是在基板上，而另一個導電接觸面是在目標平臺上，這就造成了一個平行平板電容器。一個均勻的絕緣介質材料所造成的平行平板電容，它的電容值C可用εΑ/D來表示，其中ε是絕緣彈性物質的介質常數，A是平行平板的面積，D是兩個平行平板之間的距離。插置一個絕緣彈性物質或絕緣材料在兩個平行平板之間，可提高它們之間的介質常數，以增加平行平板電容的電容值。圖5是一組在接觸焊墊中建造了嵌入式電容的示例側視圖。圖5的三個嵌入式電容510、511、512，其第一表面分別和基板500的導電接觸面520、521、522耦合，其第二表面分別和目標平臺595的導電接觸面590、591、592耦合。類似於前述圖2和圖3所描述，構建於接觸焊墊上的嵌入式電阻，嵌入在接觸焊墊 510、511、512電容的電容值是可以變動的。例如，即使將接觸焊墊510、511、512的尺寸大小保持不變，變動基板的導電接觸面520、521、522的表面積，及/或變動目標平臺的導電接觸面590、591、592的表面積，一樣可以調整嵌入在接觸焊墊510、511、512電容的電容值。不同於圖3所述嵌入於接觸焊墊310、311、312和313的電阻值，如果基板的導電接觸面520、521,522的面積，及/或目標平臺的導電接觸面590、591、592的面積能保持不變的話，擴大接觸焊墊510、511、512的截面積，對嵌入式電容值的改變並沒有什麼影響。在一具體實施中，可以通過降低絕緣彈性物質的高度，來增加接觸焊墊512的電容值。如圖5所示，接觸焊墊512是由一絕緣區域525耦合一導電區域526所組成。為了保持接觸焊墊512在一定的高度上，減少了絕緣區域525的高度，相對的便增加導電區域526的高度。在另一具體實施例中，導電區域526被分割為第一導電次區域和第二導電次區域，其中第一導電次區域被耦合到絕緣區域525的第一表面，而第二導電次區域被耦合到絕緣區域525的第二表面，使得絕緣區域525被夾置於兩個導電次區域之間。通過耦合一絕緣區域525於一導電區域526，接觸焊墊512的電容值將可調整，而接觸焊墊的高度仍可保持不變。在一具體實施例中，如果應用上需要較小的電容值，一個小的嵌入式電容，是可以由直接耦合基板導電接觸面520到中間沒有絕緣材料的目標導電接觸面590來組成的。也可以用一個環繞基版導電接觸面520，及/或目標導電接觸面590外圍的中空型絕緣材料來組成；這個做法，同時又可以提供機械性結構的支持。總而言之，如果絕緣彈性物質的橫截面積，大到了足以覆蓋基板的導電接觸面520、521、522的面積和目標平臺的導電接觸面590、591、592的面積的話，則絕緣彈性物質的大小尺寸是可變化的，它對於嵌入在接觸焊墊510,511,512的電容精密度的是不會有太大的影響。經由改變基板的導電接觸面520、521、522的面積，目標平臺的導電接觸面590、591、592的面積，及/或上兩種導電接觸面間絕緣層的厚度，嵌於接觸焊墊中的電容的電容值，是可以改變的。圖6是兩組透視橫截面的示例。示例說明了耦合多個導電彈性物質於基板或目標平臺的導電接觸面上，可以將多個被動元件構建於接觸焊墊中。耦合多個導電彈性物質，或組成一個「複合彈性物質(combo elastomer) 」,可以在接觸焊墊中，除了構建一個嵌入式電容，還可另加一條連接目標導電接觸面和基板導電接觸面的嵌入式導電線路，等等。在此同時指出，圖6所示一些接觸焊墊的結構，和圖3所示嵌入式電阻接觸焊墊的結構，頗為類似。但由於構建接觸焊墊時，所用的多種導電彈性物質，每種都可以有不同的電阻係數，同時在基板的導電接觸面和目標平臺的目標接觸面，也可有不同的連接方式，以致所構建的接觸焊墊，可以形成各種不同的功能。在圖6的示例，基板導電接觸面和目標導電接觸面是非單一的多片設計。在圖6中例示兩個複合彈性物質610、611的結構。為便於說明，例示中的複合彈性物質610、611，均以一個圓柱形結構來解釋，雖然 在具體實施例中，複合彈性物質610、611可能有不同的結構，例如它的橫截面，可以為一三角形的、方形的、長方形的、菱形的、六角形的、八角形的或者是其它的形狀，和各式形狀的組合。此外，在不同具體實施例中，複合彈性物質610、611可以有不同的側視面，諸如一正方形的側視面、一長方形的側視面、一梯形的側視面、一薄的平板或任何其他合適的側視面或縱切面。圖6中的複合彈性物質610，包含一中心導電柱613、一導電圓筒615和一夾在中心導電柱613和導電圓筒615之間的絕緣物質層614。在一可變化的具體實施例中,可在導電圓筒615的外圍側壁，再加上一層絕緣彈性物質作為保護層，其先決條件是，這個外加的絕緣層，不應產生額外散溢性的次級電容。圖6的另一個複合彈性物質611，是由一導電核心或稱中心導電柱618，和一個實質上圍繞中心導電柱618的絕緣彈性物質619所組成。至於複合彈性物質610的使用，在目標平臺695上，須有一個對應的目標導電接觸區，它包含了一導電接觸環691，其內另有一導電接觸點690。在導電接觸環和導電接觸點之間，為一個絕緣的表面，將兩者分隔成兩部份。其中內緣的導電接觸點690，與複合彈性物質610的中心導電柱613耦合，而外圍的導電接觸環691，則與複合彈性物質610的導電圓筒615耦合。另在基板600的表面，也有一個基板導電接觸區，它包含了一基板接觸點620，用以和複合彈性物質610的中心導電柱613 f禹合。在一具體實施例中,在基板600的表面，另有一個圍繞基板接觸點620的導電接觸環621，用以與複合彈性物質610的導電圓筒615耦合，進而耦合到在目標平臺695上的導電接觸環691。在一具體實施例中，在電子器件的電源接腳上，構建一個嵌入式的去耦電容，可以使用類似複合彈性物質610的一個結構。它包含了一中心導電柱613，連接外部電源到電子器件的焊墊接觸點620上，外加一個接地的導電圓筒615，隔著一絕緣物質層614圍繞中心導電柱613，形成一個嵌入式電容612在電子器件的接觸焊墊中。根據電源濾波的要求，在此也可以用一個小電阻或高導電度的彈性物質，作為中心導電柱613。使用複合彈性物質610作為電子器件的接觸焊墊，這個中心導電柱613，不僅可以將電源，也可以將電子信號，由目標平臺695的導電接觸點690連結到基板接觸焊墊的接觸點620上(即基板接觸點)。在此複合彈性物質610的中心導電柱613和導電圓筒615之間，形成了嵌入在接觸焊墊中的圓柱形電容612的兩個表面，並以絕緣物質層614作為圓柱形電容612的介電層。改變絕緣物質層614的厚度，可以改變複合彈性物質610的電容值。若中心導電柱613，是由一個可以控制電阻係數的導電彈性物質所組成，則這個複合彈性物質610，將可變成一個分布式的電阻電容(RC)電路，從而將一個低通濾波器直接嵌入在接觸焊墊中。在一實施例中，如果在基板600的表面，加上一個可以和複合彈性物質610的導電圓筒615接觸的導電接觸環621，則更多的接地將可由目標平臺直接連結到基板上，進而增加基板上的電子器件的操作的穩定度。在一具體實施例中，圖6為顯示另一複合彈性物質611的組合。這個組合，耦合了一導電線路和一嵌入式電容於一接觸焊墊中。在這個組合裡，目標平臺695的表面包含了一組目標接觸區，其中含有一個導電接觸點692，外繞著一個絕緣體，後更進一步圍繞一個導電接觸圓形環693。而接觸焊墊上的複合彈性物質611，則包含了一個中心導電柱618和一個絕緣彈性物質619。這個中心導電柱和絕緣彈性物質在不同的組合中，是可能有不同的橫截面形狀的。在基板600的表面，另有一個基板接觸面622，它橫截面區域的大小，至少需與接地的目標接觸圓形環693有部分的重疊，為形成電容所必須。使用複合彈性物質611，作為電子器件的導電焊墊，其導電中心柱618，耦合了目標平臺695表面的導電接觸點692到基板600表面的導電接觸面622，進而將電源或信號從目標平臺連接到基板上。與此同時，基板上的導電接觸面622與導電中心柱618連接，形成兩個嵌入式電容616和617的一個電極，並與目標平臺上的接觸圓形環693耦合，成為兩個嵌入式電容的另一相反電極。絕緣彈性物質619，則成為嵌入式電容的絕緣介質層。導電 接觸面622和目標接觸圓形環693重疊區域的面積，決定了嵌入式電容617的電容值。可以透過改變導電接觸面622和目標接觸圓形環693面積的大小，來調節電容值的大小。但基本前提是，導電中心柱618不能與目標平臺上的接觸圓形環693接觸，造成短路。在不同具體實施例中，複合彈性物質611，如果用為集成電路封裝、印刷電路板、或是基板的接觸焊墊，則其厚度約在毫米或次毫米的範圍。在其它的具體實施例中，如果將在複合彈性物質611直接嵌入於集成電路的表面上，則組合彈性物質611的厚度，將是在微米或次微米較薄的範圍。若複合彈性物質611的中心導電柱618，用了具有電阻性的彈性物質來製造，即成了一個電阻中心柱。則複合彈性物質611，便形成一個擁有電阻連接於目標平臺接觸點和基板接觸面，並且有嵌入式電容器616、617相伴的導電焊墊。因此，根據電子組裝在目標接觸區域和基板接觸區域的結構，以及複合彈性物質材料的導電性，複合彈性物質可以作為一個嵌入式電阻、一個嵌入式電容器、一個基板的機械結構支持，或者其它必要的支持功能。圖7顯示更多複合彈性物質透視橫截面的例子。在一具體實施例中，如果以不同方式，將多個接觸焊墊中的導電彈性物質加以耦合，也可以形成不同的複合彈性物質。例如，在圖7中，有兩個接觸焊墊，其各有一個彈性物質。其中第一彈性物質710，令它是一個導電彈性物質，第二彈性物質711，令它是一個絕緣彈性物質，如果將它們在基板上的焊墊接觸點720和721連結在一起，也可以形成一個耦合式的複合彈性物質。連結基板上的兩個焊墊接觸點720和721，可以經由基板的表層或者透過基板的內層來達成。在耦合式雙焊墊的組合中，第一彈性物質710，連結目標平臺799上的第一目標接觸面790到基板700表面的第一焊墊接觸點720，將目標平臺上的信號或電源連接到基板上。第二彈性物質711，它是絕緣的，連結於一個接地的、在目標平臺上的第二目標接觸面791。它與在基板700表面的第二焊墊接觸點721，形成一個嵌入式的電容器730。將基板700表面的兩個焊墊接觸點720和721連接在一起，即形成一個組合彈性物質，它不僅將電源或信號由目標平臺連結到基板的接觸焊墊上，同時連有一個嵌入式電容。在不同的組合中，圖7顯示另外兩個複合彈性物質712、715的例子。這些複合彈性物質，可以視為是將兩個不同的彈性物質，並接在同一個接觸焊墊上來形成。和上述兩個獨立彈性物質710、711耦合的例子類似，複合彈性物質712，包括了第一彈性物質713，令它是一個導電彈性物質，和第二彈性物質714，令它是一個絕緣彈性物質，假設它們都成柱狀形的結構，像一個半圓形的柱狀、一個長方形的柱狀或者是其它幾何形式的柱狀。在一具體實施例中，在基板700的表面或目標平臺799的表面的接觸面，可以分開成幾個部份，用以和複合彈性物質712、715連結。根據應用的需要，信號或電源可使用複合彈性物質712、715中較小一半的來傳送，諸如導電彈性物質713、716。而嵌入式電容器731、732、733、734，則可使用複合彈性物質中較大的一半來達成，諸如絕緣彈性物質714和717，如圖7所示。同時接觸焊墊，在於基板上的分開式焊墊接觸面，或於目標平臺上的分開式目標接觸面，是可以不對稱和不一樣大小的。在圖7的另兩組例子，其在目標平臺799表面的目標接觸面，連結了複合彈性物質712、715，其中包含第一接觸區792、794，耦合到第一導電彈性物質713、716，同時包含第二接觸區793、795，耦合到第二彈性物質714、717。此外，例示中的複合彈性物質712、715亦與基板700表面的焊墊接觸面722、723。在另一具體實施例中，在基板700表面的焊墊接觸面，包含分開的第一接觸區和第二接觸區。 許多數字電路的設計，包括一個電阻和電容的組合(亦即一個「RC電路」)。圖8列舉了一些不同RC電路連接到集成電路(IC)800的接腳I到5的應用。一 RC電路可以經由耦合一或多個導電彈性物質在集成電路800的接腳，而直接嵌入於集成電路800的接觸焊墊中。在圖8的示例中，耦合到集成電路800接腳I、2或3的RC電路，是一個由被絕緣彈性物質包圍，含有電阻的中心導電柱的複合彈性物質所組成。經由改變在基板上焊墊接觸面811、812、813的組態和信號的連接方式，及/或改變在目標平臺上目標接觸面821、822、823的組態和信號的連接方式，不同的RC電路，諸如連接到集成電路800 (IC)接腳1、2和3的RC電路，均可用一個周圍被絕緣彈性物質包圍，內含有一個電阻性的導電彈性物質類似的複合彈物質體810、820、830來實現。圖8所示的耦合於接腳1、2和3的嵌入式RC電路，其接腳的連接，輸出信號的標示，接地的連接，和複合彈性物質體的結構，是為了示例目的而做。圖8也列舉出更多耦合到集成電路(IC)800接腳4和5的RC電路，其上的複合彈性物質體和耦合於接腳1、2和3上的RC電路的複合彈性物質體有著不同的結構。例如，連接於集成電路800第4接腳，嵌入在複合彈性物質體840中的RC電路，包含了一個電阻核心，其周圍被一個絕緣柱體所包圍，而後這個絕緣柱體更進一步地被另一個導電彈性物質所包圍。此外，連結複合彈性物質體840的焊墊接觸面和目標接觸面的接觸區大小也不同，其中焊墊接觸面成了集成電路800的笫4接腳，而目標接觸面成了連接到目標平臺的RC電路的輸出點。圖8所示的複合彈性物質體850，是對一個連結到集成電路800第4接腳同樣的RC電路、一個不同的組合方法，此複合彈性物質體850的界片接觸面和目標接觸面，面積大小類似。連結到接腳4的RC電路，可以用於脈衝寬度調變(PWM)或應用於回饋濾頻電路，等等。圖8所示的複合彈性物質體860，例述另一個連結於集成電路800第5接腳的RC電路。這個RC電路，包含了一個額外的電源接連。在一具體實施例中，複合彈性物質體860是由連結兩個接觸焊墊的彈性物質所組成，其中一個接觸焊墊在基板表面上的焊墊接觸面，作為集成電路第5接腳的功能，另一個接觸焊墊在基板表面上的焊墊接觸面就作為VCC的連接；此外，連接在目標平臺表面的兩個目標接觸面就作為通過複合彈性物質體860的RC電路的輸出點。因此，使用可控制電阻率的導電彈性物質，並將各式各樣的幾何結構構建於導電彈性物質中，是可以將被動元件和它們的組合，嵌入在接觸焊墊中的。綜上所述，使用彈性物質，並將被動元件直接嵌入於接觸焊墊上，是一個可用來解決傳統電子產品的組裝所遭遇到的問題有價值的方法。傳統電子產品的裝配，常需要利用自動化的機器，在印刷電路板的表面貼裝(SMT)大量的被動元件。要在電子裝配中容納大量所需的支持性被動元件，則印刷電路板的面積尺寸，自然會增加。其中許多的被動元件，都是濾波去耦電容、電容載量補償電容、終端電阻及/或限流電阻。如果使用導電彈性物質作為電子器件接觸焊墊的材料，並將組成材料的電阻係數和結構做適當的控制和組合，則許多傳統電子裝配的被動元件，均可在集成電路接觸焊墊的製造過程中，直接嵌入到集成電路的接觸焊墊上。進而大大地減少在印刷電路板或目標平臺上由單獨的被動元件所佔用的面積。同時也可減免傳統的電子裝配，須利用自動化機器在印刷電路板上放置被動元件的步驟。這是一個耗時的製造工藝，尤其是所需放置的被動元件數量相當巨大時。 還有一個更大的好處，如果將被動元件直接嵌入在一個集成電路的接觸焊墊中，則原先許多用於連接印刷電路板上分立被動元件到集成電路接腳的連結線路，均可被取消掉。這可以降低噪聲以及在印刷電路板上各式信號的相互幹擾，使得電子系統的性能和表現，更加完美。此外，當電子元件被焊上印刷電路板或目標平臺後，在修護工作時，要將其中一個有缺陷的IC移除和更換一個新的，也是一項有挑戰性的困難任務，特別是IC接腳間距和焊墊尺寸小的電子元件。從電子組裝中移去電子元件的困難，和在移去電子元件時可能造成電子元件損壞的風險，限制了電子組裝或系統中的電子元件被移下重新回收使用。使用上述所提的導電彈性物質做為焊墊材料，使電子裝配不需使用加熱過程，可以簡化電子產品的生產程序，並且有利於電子元件的回收使用，以降低產品生產成本，同時減少電子廢棄物的泛濫，這非常有利綠色環境的需要。使用導電彈性物質，將被動元件嵌入於電子器件的接觸焊墊中，每年可以減少億萬件分立式被動元件的使用，並且簡化了物料的管理。使用導電彈性物質作為電子器件的接觸焊墊材料，將使一個無須迴風爐熱焊的電子組裝成為可行，主要是導電彈性物質一樣可以和在印刷電路板或目標平臺上預設的目標接觸面，有良好的接觸。對於使用自動機器從事表面貼裝技術(SMT)，有一個新的挑戰，就是去焊接一些超小型的被動元件。在電子組裝中，它必需有足夠的焊錫來焊住這些超小型被動元件的接腳，卻又不能有過多的焊錫造成連焊短路的問題。嵌入被動元件在接觸焊墊裡，解決了焊接超小型被動元件到電子組裝上的難題。隨著攜帶式的電子產品越來越普及，多數主動式和被動式的元件在電子產品組裝中，將越來越小。例如，經常被使用的被動元件封裝0603，它的尺寸為60密耳(mils)長和30密耳(mils)寬。這個0603的封裝，後來逐漸被一個40密耳(miIs)長和20密耳(miIs)寬的，較小的0402的封裝所取代。再接下來，又由有20密耳(mils)長和10密耳(mils)寬，更小的0201封裝的興起。目前最小的被動元件的封裝，是一個01005的封裝，它的尺寸為10密耳(mils)長和5密耳(mils)的寬。由於它們的體積太小，在印刷電路板上焊接這些超小封裝的被動元件，而沒有遭遇到焊錫橋接短路或是焊錫不足的問題，是非常不易的。由於這些超小封裝獨立被動元件的體積很小，被動元件在電子組裝的運輸、處理或市場上的實際使用時脫落，也是常見的事。在焊墊的製造時，將有需要的被動元件，利用一個或多個導電彈性物質同時嵌入在接觸焊墊中，將使一個新的非焊接的生產方式，更適合於小間距焊墊電子器件的裝配。雖然文中已說明和描述本發明的具體實施例和應用方式，惟須了解的是本發明不限於在此所揭露的特定結構和元件，且在不脫離本發明的精神和申請專利範圍所定義的範疇，可對本發明的方法與裝置的配置、操作與細節進行各種修正、改變和變化。 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權利要求
1.一種用於耦合到目標平臺的電子器件，所述電子器件包括 基板； 與基板耦合的多個接觸焊墊；以及 包括至少兩種電阻的一組彈性體，與多個接觸焊墊中包含的接觸焊墊耦合； 其中所述一組彈性體將一組被動元件嵌入於電子器件的接觸焊墊處。
2.如權利要求I所述的電子器件，其中所述一組彈性體至少包含下列中的一種 絕緣彈性體； 電阻性彈性體； 半導電彈性體；和 導電彈性體。
3.如權利要求I所述的電子器件，其中所述基板是裸晶片集成電路、堆疊晶片集成電路、封裝好的集成電路、封裝好的元件、軟式電路板、軟硬混合式的電路板或印刷電路板。
4.如權利要求I所述的電子器件，其中與多個接觸焊墊中的接觸焊墊耦合的所述一組被動元件包含下列中的一種 電阻器； 電容器； 電感器； 耦合至導電線路的電阻器； 耦合至電容器的電阻器； 耦合至電容器的電感器；以及 耦合至電阻器的電感器。
5.如權利要求I所述的電子器件，其中所述接觸焊墊包括用於耦合至所述一組彈性體的單個接觸區域。
6.如權利要求I所述的電子器件，其中所述接觸焊墊包括用於耦合至所述一組彈性體的多個接觸區域。
7.如權利要求I所述的電子器件，其中所述一組彈性體中的彈性體具有選自下列的橫截面幾何形狀 圓形的橫截面； 三角形的橫截面； 方形的橫截面；以及 長方形的橫截面。
8.如權利要求I所述的電子器件，其中耦合到接觸焊墊的所述一組彈性體包括 具有第一電阻的第一彈性體，所述第一彈性體耦合到基板中包含的接觸焊墊；以及 具有第二電阻的第二彈性體，所述第二彈性體耦合到第一彈性體的水平表面。
9.如權利要求I所述的電子器件，其中耦合到接觸焊墊的所述一組彈性體包括 具有第一電阻的第一彈性體，所述第一彈性體耦合到基板中包含的接觸焊墊；以及 具有第二電阻的第二彈性體，所述第二彈性體耦合到第一彈性體的表面並且耦合到接觸焊墊。
10.如權利要求I所述的電子器件，其中耦合到接觸焊墊的所述一組彈性體包括具有第一電阻的第一彈性體，所述第一彈性體耦合到基板中包含的接觸焊墊；以及 具有第二電阻的第二彈性體，所述第二彈性體按形成圓柱結構的方式耦合到第一彈性體。
11.如權利要求I所述的電子器件，其中耦合到接觸焊墊的所述一組彈性體包括 具有第一電阻的第一彈性體，所述第一彈性體耦合到基板中包含的接觸焊墊；以及 具有第二電阻的第二彈性體，所述第二彈性體圍繞第一彈性體的垂直表面。
12.如權利要求I所述的電子器件，其中耦合到接觸焊墊的所述一組彈性體包括 具有第一電阻的第一彈性體，所述第一彈性體耦合到基板中包含的接觸焊墊；以及 具有第二電阻的第二彈性體，所述第二彈性體耦合到第一彈性體的表面；以及 具有第三電阻的第三彈性體，所述第三彈性體耦合到第二彈性體的表面。
13.如權利要求I所述的電子器件，其中耦合到接觸焊墊的所述一組彈性體包括 具有第一電阻的第一彈性體，所述第一彈性體耦合到基板中包含的接觸焊墊； 具有第二電阻的第二彈性體，所述第二彈性體耦合到基板中包含的接觸焊墊；以及 絕緣彈性體，嵌入在第一彈性體和第二彈性體之間。
14.一種組裝電子器件的方法，包含下列步驟 提供具有多個接觸焊墊的基板，其中所述多個接觸焊墊中的至少一個包括第一接觸區域和第二接觸區域； 提供具有至少兩種電阻的多個導電彈性體；以及 至少耦合第一導電彈性體到所述基板處包含的第一接觸區域，及耦合第二導電彈性體到基板處包含的第二接觸區域，其中，所述耦合將一個或多個被動元件嵌入到多個接觸焊墊中的所述至少一個。
15.如權利要求14所述的方法，其中所述多個導電彈性體至少包含下列中的一種 絕緣彈性體； 電阻性彈性體； 半導電彈性體；和 導電彈性體。
16.如權利要求14所述的方法，其中所述基板包括以下至少一種裸集成電路晶片、堆疊集成電路晶片、封裝好的集成電路、封裝好的元件、堆疊元件、軟式電路、軟硬混合式電路或印刷電路板。
17.如權利要求14所述的方法，其中所述一個或多個被動元件包含下列中的至少一種 導電焊墊，耦合至基板處包含的第一接觸區域或第二接觸區域； 絕緣焊墊，耦合至基板處包含的第一接觸區域或第二接觸區域； 電阻器； 電容器； 耦合至導電線路的電阻器； 耦合至導電線路的電容器； 耦合至電容器的電阻器； 耦合至電容器的電感器；或耦合至電阻器的電感器。
18.如權利要求14所述的方法，其中所述第一接觸區域包括第一導電觸點，且第二接觸區域包括圍繞第一導電觸點的絕緣帽，並且所述方法進一步包括 將具有第一電阻的第一導電彈性體耦合到第一導電觸點；以及 將包括絕緣彈性體的第二導電彈性體耦合到絕緣帽。
19.如權利要求18所述的方法，其中所述多個接觸焊墊中的所述至少一個包括第三接觸區域，所述第三接觸區域包括圍繞絕緣帽的第二導電觸點，並且該方法進一步包括 將具有第二電阻的第三導電彈性體耦合到第二導電觸點；以及 其中絕緣彈性體處於第一導電彈性體與第二導電彈性體之間。
20.如權利要求14所述的方法，其中第一接觸區域包括絕緣帽，且第二接觸區域包括圍繞絕緣帽的導電觸點，並且所述方法進一步包括 將包括絕緣彈性體的第一導電彈性體耦合至絕緣帽；以及 將具有第一電阻的第二導電彈性體耦合至第一導電觸點。
21.如權利要求14所述的方法，進一步包括 將第二導電彈性體耦合至第一導電彈性體的表面。
全文摘要
本發明公開了一種製造電子器件的製造方法。一導電彈性物質包含各種不同組態和導電係數，該導電彈性物質可被耦合到電子器件的接觸焊墊上。該導電彈性物質，亦可被耦合到基板的接觸區域上，使得導電彈性物質，不僅可使電子器件與基板電性連接，同時也可以將一或多個被動元件，直接嵌入到電子器件的接觸焊墊中。
文檔編號H05K1/14GK102833948SQ20121030537
公開日2012年12月19日 申請日期2010年9月21日 優先權日2009年9月22日
發明者陳拱辰 申請人:美威特工業股份有限公司