CN111083879B - 电子元件与电路板的连接方法、电路板组件及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子元件与电路板的连接方法、电路板组件及电子设备。该电子元件包括至少一个焊盘，电路板包括与焊盘相对应的通孔，该连接方法包括：在电路板的第一表面放置电子元件，使得焊盘与相应的通孔一一对齐；形成位于焊盘和/或位于第一表面的通孔处的第一导电胶；翻转电路板，使得电路板的第二表面朝上；形成填充于通孔内的第二导电胶，第一导电胶和第二导电胶提供电路板与电子元件之间的电连接。该连接方法的两面点胶可以极大地提高电子元件与电路板之间的电连接可靠性，避免出现电子元件与电路板虚接或断路的问题。

Description

电子元件与电路板的连接方法、电路板组件及电子设备

本发明是申请日为2019年07月26日、申请号为201910680922.4、发明名称为电子 元件与电路板的连接方法、电路板组件及电子设备的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，更具体地，涉及一种电子元件与电路板的连接方法、电路板组件及电子设备。

背景技术

随着电子产品的普及和电子电路的不断发展，电路板组件已经被应用于植入装置、可穿戴设备、手机、电脑、相机、显示器等电子设备中。

电子元件(electronic component)是电子电路中的基本元素，具有至少一个焊盘(metal pad)，电路板是电子元件的载体，多个电子元件经由电路板相互连接并封装，形成电路板组件。将电子元件连接至电路板的常见方式之一是焊接到电路板上。然而，随着电子设备和电子元件的小型化，焊盘所占的体积也随之变小，在将电子元件焊接电路板时，会出现焊点虚接、连接不牢固的问题，甚至容易出现多个焊盘互连而导致的短路，以及焊盘与电路板的金属层未连接而出现的断路。

因此，亟需对现有技术的电子元件与电路板的连接方法进行进一步改进，以解决上述问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种电子元件与电路板的连接方法、电路板组件及电子设备，以增加电子元件与电路板的连接可靠性。

根据本发明的第一方面，提供一种电子元件与电路板的连接方法，所述电子元件包括至少一个焊盘，所述电路板包括与所述焊盘相对应的通孔，所述连接方法包括：在所述电路板的第一表面放置所述电子元件，使得所述焊盘与相应的所述通孔一一对齐；形成位于所述焊盘和/或位于所述第一表面的所述通孔处的第一导电胶；翻转所述电路板，使得所述电路板的第二表面朝上，其中所述第二表面和所述第一表面彼此相对；以及形成填充于所述通孔内的第二导电胶，所述第一导电胶和所述第二导电胶提供所述电路板与所述电子元件之间的电连接。

优选地，所述电路板包括第一绝缘层、第二绝缘层以及金属层，所述金属层位于所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间，所述通孔贯穿所述第一绝缘层、所述金属层和所述第二绝缘层；其中，所述通孔在所述第二绝缘层的截面积大于在所述第一绝缘层的截面积，以暴露出所述金属层的部分表面；所述第一表面为所述第一绝缘层的暴露表面，所述第二表面为所述第二绝缘层的暴露表面。

优选地，所述第一导电胶将位于所述第一表面的所述通孔封闭。

优选地，还包括：在形成所述第一导电胶之后，烘干所述第一导电胶；和/或在形成所述第二导电胶之后，烘干所述第二导电胶。

优选地，所述第一导电胶和所述第二导电胶为金属系或碳系环氧树脂胶粘剂。

优选地，在形成所述第二导电胶之后，还包括：形成一体包裹于所述电路板和所述电子元件的表面的保护膜。

优选地，所述电子元件为电容器、电感器、电阻器、振荡器、滤波器、传感器和集成电路芯片中的任意一种。

根据本发明的第二方面，提供一种电路板组件，包括：电路板，所述电路板具有至少一个通孔；电子元件，所述电子元件位于所述电路板的第一表面，所述电子元件具有与所述通孔相应的焊盘；以及粘接剂，所述粘接剂提供所述电路板与所述电子元件之间的电连接；其中，所述粘接剂包括至少在两个不同的步骤中形成的第一导电胶和第二导电胶，所述第一导电胶位于所述第一表面，所述第二导电胶填充于所述通孔内。

根据本发明的第三方面，提供一种电子设备，包括：采用如上所述的连接方法制成的电路板组件。

优选地，所述电子设备为人工耳蜗植入体、视网膜刺激视觉假体、脑皮层刺激器、脊髓刺激器和深部脑刺激器(脑起搏器)中的任意一个。

本发明提供的技术方案，将电子元件通过第一导电胶连接至电路板的第一表面，在电路板的通孔内填充第二导电胶，两面点胶可以极大地提高电子元件与电路板之间的电连接可靠性，避免出现电子元件与电路板虚接或断路的问题。该方案工艺简单，同时提高了工艺良品率，保证电子元件在尺寸受限的情况下正常工作，尤其适用于微型电子设备。

进一步地，本发明中的电路板的通孔在第一表面和第二表面处具有不同的截面积，暴露出金属层的部分表面，不仅能减小电路板与电子元件之间的接触电阻，还能形成具有台阶结构的第二导电胶，增加了电路板与电子元件的结合强度。

进一步地，本发明提供的技术方案，第一导电胶将第一表面的通孔封闭，从而在形成第二导电胶时，不会出现导电胶泄漏到电子元件的底面或侧壁的情况，避免出现多个焊盘互连或焊盘与电子元件的侧壁互连而导致的短路问题。

进一步地，本发明提供的技术方案，在完成电子元件与电路板的连接之后，形成了一体包裹于电子元件与电路板表面的保护膜，可以防机械损伤，水汽侵蚀及化学腐蚀，增加了电子元件的可靠性和稳定性。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1a至1d示出了根据本发明实施例的电子元件与电路板的连接方法的各个阶段的截面图。

图2示出了根据本发明实施例的电路板组件的局部立体图；

图3示出了根据本发明实施例的电路板组件的局部分解图；

图4示出了根据本发明实施例的电路板的俯视图；

图5a至5h示出了根据本发明实施例的电路板的制造方法的各个阶段的截面图。

附图标记列表

100 电路板

101 衬底

102 第一光刻胶层

103 第二光刻胶层

104 第一开口

105 掩膜

106 第二开口

110 引入部分

111 第一绝缘层

112 金属层

113 第二绝缘层

114 通孔

120 连接部分

130 刺激端

131 刺激电极

200 电子元件

201 焊盘

300 粘结剂

301 第一导电胶

302 第二导电胶

310 点胶装置

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

图1a至1d示出了根据本发明实施例的电子元件与电路板的连接方法的各个阶段的截面图。

如图1a所示，将电子元件200连接至电路板100的第一表面。电子元件200包括至少一个焊盘201，电路板100包括与焊盘201相应的通孔114。在该步骤中，使电路板100的第一表面朝上，并在电路板100的第一表面放置电子元件200，使得焊盘201与相应的通孔114一一对齐，在焊盘201和/或位于第一表面的通孔114处形成第一导电胶301，以将电子元件200经由第一导电胶301连接至电路板100的第一表面。优选地，形成第一导电胶201之后，烘干第一导电胶301。

优选地，电路板100包括第一绝缘层111、金属层112以及第二绝缘层113，金属层112位于第一绝缘层111和第二绝缘层113之间，通孔114贯穿第一绝缘层111、金属层112和第二绝缘层123。通孔114在第二绝缘层113的截面积大于在第一绝缘层111的截面积，以暴露出金属层112的部分表面，金属层112的暴露表面用于电连接。第一绝缘层111的暴露表面为电路板100的第一表面，第二绝缘层113的暴露表面为电路板100的第二表面。电路板100优选为柔性电缆(Flexible Printed Circuit，FPC)。在替代的实施例中，电路板100为任意具有通孔的电路板。

进一步地，翻转电路板100，使得电路板100的第二表面朝上，如图1b所示。在该实施例中，优选地，第一导电胶301将位于电路板100的第一表面的通孔114封闭，在翻转电路板100后，第一导电胶301和电路板100的通孔侧壁形成了顶部敞开的半封闭结构，在形成第二导电胶时，不会出现导电胶泄漏到电子元件200的底面或侧壁的情况，避免出现导电胶将多个焊盘201互连或焊盘201与电子元件200的侧壁互连而导致的短路问题。

进一步地，向通孔114内填充第二导电胶302，如图1c和1d所示。在该步骤中，例如使用点胶装置310向通孔114内滴注第二导电胶302，并烘干第二导电胶302。在优选的实施例中，金属层112的暴露表面经由第二导电胶302和第一导电胶301连接至焊盘201，不仅能减小电路板100与电子元件200之间的接触电阻，第二导电胶302的台阶结构还增加了电路板与电子元件的结合强度。

在该实施例中，第一导电胶301和第二导电胶302为银系导电胶、黄金系导电胶、铂金系导电胶、铝系导电胶、铜系导电胶和碳系导电胶中的任意一种，优选地，第一导电胶301和第二导电胶302为金属环氧树脂胶粘剂。

在如图1d所示的电路板组件中，电子元件200通过第一导电胶301连接至电路板100的第一表面，在电路板100的通孔114内填充第二导电胶302，第一导电胶301可以保证电子元件200与电路板100之间的机械连接的可靠性，第二导电胶302可以保证电子元件200与电路板100之间的电连接的可靠性，两面点胶极大地提高了电子元件200与电路板100之间的连接可靠性，避免出现电子元件200与电路板100虚接或断路的问题。该方案工艺简单，同时提高了工艺良品率，保证电子元件200在尺寸受限的情况下可以正常工作，尤其适用于微型电子设备。

优选地，在形成如图1d所示的电路板组件之后，形成一体包裹于电路板组件的保护膜(未示出)，保护膜为派瑞林膜、聚酰亚胺膜、聚丙烯膜、聚对苯二甲酸膜和硅胶膜中的一种或几种，采用化学气相沉积工艺，旋涂法或注塑法形成保护膜。保护膜可以防机械损伤，水汽侵蚀及化学腐蚀，增加了电子元件的可靠性和稳定性。

在该实施例中，将如上所述的电路板组件通电，或电连接至其他电子电路，即可形成电子设备。电子设备例如包括植入装置、可穿戴设备、手机、电脑、相机、显示器等，由于该方案可以形成小尺寸柔性电路板组件，因此尤其适用于微型电子设备。

图2和图3分别示出了根据本发明实施例的电路板组件的局部立体图和局部分解图。电路板组件包括电路板100、电子元件200以及粘接剂300。

电路板100包括至少一个通孔114，电子元件200包括与通孔114相应的焊盘201，通孔114与焊盘201一一对应。电子元件200经由粘接剂300连接至电路板100的第一表面，粘接剂300包括至少在两个不同的步骤中形成的第一导电胶301和第二导电胶302，第一导电胶301从电路板100的第一表面点胶，第二导电胶302从电路板100的第二表面点胶。电子元件200例如为电容器、电感器、电阻器、振荡器、滤波器、传感器和集成电路芯片等元件中的任意一种。

图4示出了根据本发明实施例的电路板的俯视图。电路板100包括引入部分110、连接部分120和刺激端130，该电路板100为柔性电缆，适用于植入装置，例如人工耳蜗植入体、视网膜刺激视觉假体、脑皮层刺激器、脊髓刺激器和深部脑刺激器(脑起搏器)等植入装置，并且柔性电缆可在与组织接触时避免对组织进行伤害，并能保证生物相容性和可靠性。

引入部分110上具有至少一个通孔114，通孔114用于填充导电材料，以在引入部分110上连接电子元件。连接部分120的表面或内部包括与刺激端130对应的金属层(未示出)。刺激端130上具有多个刺激电极131，并经由连接部分120连接至引入部分110，刺激电极131经由通孔114连接电子元件，以形成完整的电路。

本实施例中是以植入装置的电路板为例说明电路板的结构，但本发明的电路板不限于柔性电缆，电子设备也不限于植入装置，电路板100可以是由绝缘层和金属层形成的任意形状的电路板，以提供电子元件之间的电连接或提供电子元件与其他电子电路的电连接，从而形成其他电子设备。

图5a至5h示出了根据本发明实施例的电路板的制造方法的各个阶段的截面图。截面图沿着图2中的AA线截取。

该方法开始于衬底101以及衬底101上的第一光刻胶层102，如图5a所示。衬底101用于提供机械支撑，第一光刻胶层102用于在切割工艺中保护衬底101，并在释放电路板的步骤中作为牺牲层。在替代的实施例中，可以省去第一光刻胶层102，以降低成本，简化工艺流程。

在该步骤中，衬底101优选为晶圆(wafer)，便于形成小面积的电路板。晶圆清洁完成后，在晶圆的表面旋涂负光刻胶，并对负光刻胶进行硬烤。

进一步地，在第一光刻胶层102上形成第一绝缘层111，如图5b所示。第一绝缘层111的材料为PMMA(poly(methyl methacrylate)-聚甲基丙烯酸甲酯)、特氟隆、硅树脂、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸(polyethylene terephthalate)，派瑞林(尤其是Parylene-C)。在该步骤中，优选第一绝缘层111为派瑞林膜，并采用化学气相沉积(Chemical VaporDeposition,CVD)工艺形成派瑞林膜。

进一步地，在第一绝缘层111的表面形成具有图案的第二光刻胶层103，如图5c所示。在该步骤中，例如，在第一绝缘层111的表面形成第二光刻胶层103，并对第二光刻胶层103曝光、显影，以形成具有图案的第二光刻胶层103。

进一步地，形成图案化的金属层112，如图5d所示。在该步骤中，形成填充于第二光刻胶层103的图案内的金属层112，并去除第二光刻胶层103，以形成图案化的金属层112，金属层112具有第一开口104，第一开口104将用于形成通孔的一部分。

在替代的实施例中，可以省去形成第二光刻层103的步骤，在第一绝缘层111的表面形成金属层112后，对金属层112进行图案化处理。

进一步地，形成覆盖金属层112的第二绝缘层113，如图5e所示。在该步骤中，第二绝缘层113的材料和第一绝缘层的材料相同，优选第二绝缘层113为派瑞林膜，并采用化学气相沉积工艺形成派瑞林膜，派瑞林膜覆盖金属层112和第一绝缘层111的暴露表面，优选还对派瑞林膜进行平坦化处理。

进一步地，在第二绝缘层113上形成掩膜105，如图5f所示。掩膜105的表面具有第二开口106，第二开口106的截面积大于第一开口104的截面积。优选地，可以根据电子元件的焊盘位置和形状设计多个第一开口104和多个第二开口106，以形成适配各种电子元件的电路板。

进一步地，形成贯穿第一绝缘层111、金属层112和第二绝缘层113的通孔114，如图5g所示。在该步骤中，采用各向异性的干法蚀刻工艺形成通孔114，当形成位于第二绝缘层113中的通孔114之后，由于金属层112的第一开口小于掩膜105的第二开口，因此金属层112作为遮挡第一绝缘层111的掩膜，继续进行蚀刻，从而形成了在第二绝缘层113和第一绝缘层111具有不同截面积的通孔114，金属层112的部分表面得以暴露。

进一步地，去除掩膜105、第一光刻胶层102和衬底101，以释放电路板100，如图5h所示。在该步骤中，例如采用去除剂浸泡以去除掩膜105，溶解第一光刻胶层102，并去除衬底101，之后进行水冲洗及烘烤的步骤。

本实施例中是以柔性电缆的制造方法为例说明电路板的制造方法，但本发明的电路板不限于柔性电缆，电路板的结构也不限于此，电路板100可以是由绝缘层和金属层形成的任意结构的电路板。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种电子元件与电路板的连接方法，所述电子元件包括至少一个焊盘，所述电路板包括与所述焊盘相对应的通孔，所述电路板为柔性电缆，其特征在于，所述连接方法包括：

在所述电路板的第一表面放置所述电子元件，使得所述焊盘与相应的所述通孔一一对齐；

形成位于所述焊盘和/或位于所述第一表面的所述通孔处的第一导电胶；

翻转所述电路板，使得所述电路板的第二表面朝上，其中所述第二表面和所述第一表面彼此相对；以及

形成填充于所述通孔内的第二导电胶，所述第一导电胶和所述第二导电胶提供所述电路板与所述电子元件之间的电连接，所述第一导电胶和所述第二导电胶为同类型导电胶，所述通孔仅在第一表面一侧连接所述电子元件的焊盘。

2.根据权利要求1所述的连接方法，其特征在于，所述电路板包括第一绝缘层、第二绝缘层以及金属层，所述金属层位于所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间，所述通孔贯穿所述第一绝缘层、所述金属层和所述第二绝缘层；

其中，所述通孔在所述第二绝缘层的截面积大于在所述第一绝缘层的截面积，以暴露出所述金属层的部分表面；

所述第一表面为所述第一绝缘层的暴露表面，所述第二表面为所述第二绝缘层的暴露表面。

3.根据权利要求1所述的连接方法，其特征在于，所述第一导电胶将位于所述第一表面的所述通孔封闭。

4.根据权利要求1所述的连接方法，其特征在于，还包括：

在形成所述第一导电胶之后，烘干所述第一导电胶；和/或

在形成所述第二导电胶之后，烘干所述第二导电胶。

5.根据权利要求1所述的连接方法，其特征在于，所述第一导电胶和所述第二导电胶为金属系或碳系环氧树脂胶粘剂。

6.根据权利要求1至5任一项所述的连接方法，其特征在于，在形成所述第二导电胶之后，还包括：形成一体包裹于所述电路板和所述电子元件的表面的保护膜。

7.根据权利要求1至5任一项所述的连接方法，其特征在于，所述电子元件为电容器、电感器、电阻器、振荡器、滤波器、传感器和集成电路芯片中的任意一种。

8.一种电路板组件，其特征在于，包括：

电路板，所述电路板具有至少一个通孔，所述电路板为柔性电缆；

电子元件，所述电子元件位于所述电路板的第一表面，所述电子元件具有与所述通孔相应的焊盘；以及

粘接剂，所述粘接剂提供所述电路板与所述电子元件之间的电连接；

其中，所述粘接剂包括至少在两个不同的步骤中形成的第一导电胶和第二导电胶，所述第一导电胶位于所述第一表面，所述第二导电胶填充于所述通孔内，所述第一导电胶和所述第二导电胶为同类型导电胶，所述通孔仅在第一表面一侧连接所述电子元件的焊盘。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：采用如权利要求1至7任一项所述的连接方法制成的电路板组件，或者权利要求8所述的电路板组件。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为人工耳蜗植入体、视网膜刺激视觉假体、脑皮层刺激器、脊髓刺激器和脑起搏器中的任意一个。

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