电子互连组件及其成型方法

xiaoxiao2020-9-9  4

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专利名称:电子互连组件及其成型方法
技术领域

背景技术
在有潜在破坏性的环境中操作的电子装置带来设计问题上的挑战。有破坏性的环境可能是由于外界因素比如环境湿度和/或由电子装置自身造成的状况引起的。喷墨打印装置就是其中这样一个电子装置产生有破坏性环境的示例。喷墨打印装置从布置在一个或多个打印盒上的多个喷嘴将流体墨水喷射到打印介质上,从而形成所需的图像。在喷墨过程中,一些喷射的墨水实际上并未参与形成所需的图像,而是变成了通常所称的“不属预定目标的墨水”。
这种不属预定目标的墨水会呈现多种形式。通常,不属预定目标的墨水变为其它形式中的悬浮粒、粉末或液态胶粒,这样一来就会漂动并落在打印装置的部件尤其是打印盒上。不属预定目标的墨水会使一些部件质量下降,最显著的是多个通常由金属制成的导电体。这些导体会特别难于防止质量下降,其中两个或多个导体形成了一种连接或“电子互连”。

发明内容
因此,本发明提供了一种防止电子互连件质量下降的有利方法和最终生成的保护结构。


附图中相同的部件用于指代相同的特征和部件。
图1示出了一个实施例中示范性打印装置的前视图;图2和3示出了适用于一些示范性打印装置的示范性打印盒的透视图;图4示出了图3所示示范性打印盒部分的透视图;图5示出了图3所示示范性打印盒部分的平面顶视图;图6示出了图3所示示范性打印盒部分的侧视图;图7示出了图6所示示范性打印盒部分的局部放大图;图8示出了一个实施例中的电子互连组件;图9示出了一个实施例中的两个示范性支承结构的侧视图;图10示出了一个实施例中外加一个附加部件的图9所示两个示范性支承结构的侧视图;图11示出了一个实施例中外加一个附加部件的图10所示两个示范性支承结构的侧视图;图12示出了一个实施例中由图11所示的支承结构和部件组成的示范性互连组件的侧视图。
具体实施例方式
概述下面所描述的实施例涉及电子互连组件及其成型方法。电子互连件包括至少一个与别的导体电连接或互连的导体。一种合适的电子互连件包括第一导体,其利用焊料或其它材料与第二导体电连接。电子互连件具有一种可包括防护材料的物质,比如环氧树脂,它位于其至少一部分上以防止电子互连件质量下降。在一些实施例中,防护材料以一般流动的状态分布于电子互连件的至少一部分和/或第一和第二导体近端部分的周围。
接着可让防护材料呈一般不流动的状态,以给电子互连件提供流体保护和/或防止电子互连件质量下降。在这一情况下的流体保护可包括减小液态和/或气态下的任何一种流体或多种流体产生的损害和/或由流体携带的任何材料造成的损害。在一些实施例中,流体保护可防止流体进入流体会造成其内包含的各种部件质量下降的区域中。在一些实施例中,防护材料通过与导体和支承结构的部分接合或以其它方式附着而至少部分地提供了这样的保护。
在这些实施例的一些中,可在形成互连件之前将防护材料施加到一个或两个导体上。在别的实施例中,防护材料还可充当焊剂来帮助电子互连件成型。
电子互连件通常作为“电子互连组件”出现,其中一个或多个导体由第一支承结构支承,并与第二支承结构支承的一个或多个导体电互连。电子互连件特别容易受到质量下降的影响并可由防护材料保护起来。防护材料可给电子互连件和/或电子互连组件提供质量下降防护、电绝缘和/或机械稳定。
在此所描述的实施例被用在包括喷墨打印盒或“打印盒”一部分的电子互连组件的情况下。应该认识和理解到,各个实施例也可等价地用在其它非喷墨的范围中。
示范性打印装置图1示出了一台形式为喷墨打印机10的打印装置。喷墨打印机10可表示由惠普公司制造的喷墨打印机系列,但也不必限制于此。喷墨打印机10一般能进行黑白和彩色打印。术语“打印装置”指任何类型的打印机或打印装置,其将墨水或其它材料喷射到打印介质上以实现其至少一部分功能性。
尽管喷墨打印机是出于示范性的目的示出的,但应注意到,所述实施例的多个方面可在采用了喷墨打印元件的其它形式的打印装置或其它流体喷射装置比如传真机、复印机等中来实施。
图2示出了一个装在打印装置比如喷墨打印机10中的打印盒20。打印盒可与一个控制器比如处理器电连接并受其控制地来选择性地喷射墨水以在打印介质上形成所需的图像。打印盒可被设计成在打印装置的寿命期间予以更换,或可被设计成具有等于或大于打印装置的使用寿命。
打印盒20具有一个或多个打印头22,每个打印头都包括一个或多个喷嘴24,其被布置成一个或多个通常为线性的喷嘴阵列26。一种流体比如墨水可选择性地从各个喷嘴24中喷射以在打印介质如纸张、透明胶片等上形成所需的图像。在各个实施例中,打印盒20和/或打印介质可相对彼此移动,从而形成所需图像的部分。打印盒20可包括一个内部墨水源和/或与一个外部墨水源连接,以将墨水供应给各个喷嘴24。
图3示出了用于多个示范性打印装置的可替换打印盒20a。打印盒20a具有一个打印头22a,其通过软电路34与印刷电路板(PCB)32电连接。PCB32位于打印盒的第一表面36上。打印头22a位于打印盒的第二表面38上,该第二表面38在该实施例中通常与第一表面36垂直。
图4较为详细地示出了打印头22a、软电路34和PCB32。在该实施例中,打印头22a包括6个通常为线性的喷嘴阵列26a。每个阵列都具有多个喷嘴24a。打印头22a与软电路34电连接,该软电路34使打印头与PCB32电连接。PCB具有第一表面42和通常与之相反的第二表面44(如图5所示)。
图5示出了PCB的第二表面44的视图和面向图3所示打印盒表面36、38的软电路34的相应视图。在该图中,一些所述部件的部分在图中被挡住了,且因此出于说明的目的用虚线示出了被挡住的部分。总的来说,软电路34和PCB32提供了一个电子互连组件50的示例。一个电子互连组件可包括第一支承结构和第二支承结构,该第一支承结构支承一个或多个第一组导体,该第二支承结构支承一个或多个第二组导体。
在该示例中,印刷电路板32包括第一支承结构52,其支承多个导体54a-p。同样,软电路34包括第二支承结构56,其支承多个导体58a-p。由第一支承结构支承的各导体可通过电子互连件与第二支承结构的各导体电连接。在该示例中,独立的导体如54a通过电子互连件59a与独立的导体58a电连接。
支承结构可包括任何合适的材料,尤其比如塑料、陶瓷或复合材料。在该示例中,包括PCB32的第一支承结构52是塑料,而包括软电路34的第二支承结构56是一种聚酰亚胺材料,比如Kapton。
图6示出了图5所示的电子互连组件50的侧视图。可看出一个电子互连件59a的示例与第一导体54a和第二导体58a电连接。
图7更为详细地示出了图6所示电子互连组件50的局部放大图。在该实施例中包括焊料72的电连接材料是第一导体54a和第二导体58a的接触部分,从而在其间形成电子互连件59a。这样,电子互连件59a至少部分地包括焊料72以及第一和第二导体54a、58a二者的一部分。其它电连接材料尤其可包括导电粘合剂和铜焊材料。
在一些实施例中,一种材料比如防护材料74基本上包围电子互连件59a。防护材料可提供墨水保护和/或以其它方式防止电子互连件质量下降。在一些实施例中,通过防护材料与导体接合或以其它方式附着,至少部分地实现了这样的保护。一类防护材料包括环氧树脂或其它相似材料。在这些示例的一些中,环氧树脂包括一种环氧焊剂,其除了具有保护功能外还有助于使导体与焊料电连接。
在一些实施例中,防护材料可包括多种化合物。在这些实施例的一些中,许多化合物中的一种或多种可包括一种固化剂。在一个这样的示例中,在一些合适的环氧焊剂中,焊剂组分还用作一种固化剂。
在一些实施例中,环氧焊剂可提高焊料与导体附着或以其它方式接合的能力。合适的环氧树脂可从市场上的各厂商如Indium Corp那里得到。一种合适的环氧树脂包括Indium Corp的FB-810。
防护材料74还可与第一和/或第二支承结构52、56接合或以其它方式附着以提供流体保护。此外,在防护材料与一个或两个支承结构接合和/或附着的一些实施例中,还带来其它好处。例如,防护材料可提高第一与第二支承结构之间的机械强度。
图8示出了另一示范性电子互连组件50q的截面图,其可包括打印装置的一部分。电子互连组件50q包括支承第一导体54q的第一支承结构52q和支承第二导体58q的第二支承结构56q。焊料72q促进了电子互连件59q在导体54q与58q之间的成型。
防护材料74q可防止电子互连件59q质量下降。这类质量下降的示例包括造成湿度和/或各种流体如墨水保护的损害。一些墨水是水基的,并包含即便在水分蒸发或以其它方式散逸时仍会导致质量下降的化合物。在这类实施例中,可选择一种防护材料,其保护电子互连件不受会以其它方式损害电子互连件的流体和/或各种固体化合物造成的质量下降影响。本领域的技术人员会认识到其它合适的实施例。
图9-12示出了一种示范性的方法,通过该方法,两个支承结构及其相关导体可连接在一起以形成一个电子互连组件。
参见图9,第一支承结构52r支承第一导体54r,而第二支承结构56r支承第二导体58r。图10示出了位于一部分导体54r上的焊料72r。在该实施例中,其上具有焊料的那部分导体可包括一个导体的界面区域。
在一些实施例中,焊料72r包括焊膏,其可以指定图案被丝网印刷以使焊膏精确地定位到单独的导体54r上。例如,焊膏尤其可被模版印刷或热空气整平。尽管该实施例示出了焊料位于第一支承结构的导体54r上,但其它实施例可选择性地或额外地将焊料定位到第二支承结构的导体上。
在一些实施例中,焊料72r可具有一种清除成分比如一种焊剂,以促进有效电子互连件的成型,如图11所示。图11示出了分布在其上具有焊料72r的导体54r一部分附近的防护材料74r。
在一些实施例中,防护材料可以一般流动的状态分布以促进分布。例如,在防护材料包括环氧树脂的情况下,它可在促进防护材料流动的温度分布。在一个这样的示例中,环氧树脂可在大致为室温的温度分布。其它示例可采用高于或低于室温的环氧树脂使用温度。
可采用不同的方法来分布防护材料。在一个这样的示例中,防护材料可通过施加到喷射器上的压力自一个喷射器或导管分配以按照需要喷射防护材料。这不过是一种合适的分布技术。本领域的技术人员会认识到其它合适的分布技术。在该示例中,焊料和防护材料可位于同一导体54r上。其它实施情况可使焊料位于一个导体上,而使防护材料位于另一导体上。例如,焊料72r可位于第二导体58r上,而防护材料74r位于第一导体54r上。
可通过使第一导体54r的一部分或界面区域位于第二导体58r的一部分或界面区域的附近而形成电子互连件59r。在一些实施例中,导体可彼此物理接触。在其它实施例中,电流可经由焊料72r在导体之间流动。
在一些实施例中,尤其可通过使焊料回流,或以其它方式使之与导体附着和/或接合而连接界面区域。焊料随后可活性或惰性地再固化。例如,可简单地将部件放回到室温环境中一段足以让焊料再固化的时间。
图12示出了这样一种方法,其中利用热条棒或热电极122来形成电子互连件59r。合适的热电极尤其可包括镍铬合金陶瓷、钛、钨或氮化硼。其它适用于形成电子互连件的方法尤其可包括激光焊接、热空气整平焊接(hot air level solder)和波动焊接。
在一些实施例中,热电极122能将压力施加到电子互连组件上并将热能传递到其上。在该执行过程中,热电极并不直接与导体接触,而是改为通过第二支承结构56r间接施加热量和压力。在一些实施情况中,热电极122可使焊料72r回流,其可被容许在有第一和第二导体54r、58r的情况下再固化。这样一种方法可容许焊料附着于导体或以其它方式与导体接合以形成电子互连件59r。
其它实施情况可利用其它方法使焊料熔化或以其它方式使焊料发生相变。例如,在一些实施例中,电子互连组件的部件可被放置在加热的环境下或处于其它足以使焊料熔化的条件下。
可相对于对各部件如第一和第二支承结构造成损坏的温度基于焊料熔化温度这样的因素来选择合适的焊料或焊膏。可使用各种铅焊料和非铅焊料。在一些实施例中,采用的是回流温度为200-300℃的焊料。其它实施例可采用具有别的熔化和/或回流温度的焊料。在另一示例中,可利用波动焊接来使焊料与导体接合。
在一些实施情况中,热电极122可促进防护材料呈现给电子互连件提供保护的一般不流动的状态。足以促进防护材料一般不流动的条件示例可包括加热防护材料、对它进行紫外线辐射和/或简单地在一段时间中不干扰它。在这里所示的示例中,由热电极122提供的热能会促进防护材料变得一般不流动。
在防护材料包括环氧树脂的实施例中,这样一种方法会要求固化防护材料。在一些合适的实施情况下,固化会使环氧树脂与支承结构和导体接合或附着在其上,这样就提高了对电子互连件的保护性。
一些实施例会利用防护材料和焊料的热匹配。在一个这样的示例中,可这样选择环氧树脂,即,通过使之处于使焊料回流但不会对支承结构或其它相关部件造成损坏的温度下来予以固化。在一些这样的示例中,当部件已冷却得足以让焊料固化时,就可产生既提供了导体的电连接又防止部件质量下降的电子互连组件。
示范性的电子互连组件及其示范性的成型方法可用在许多不同的应用场合中。例如,在一个这样的应用场合中,可在打印头上采用该示范性的方法来实现无窗焊片接合。在这样一个示范性的应用场合中,可形成一个包括无窗焊片接头(tab bond)的电子互连组件。这样一种无窗焊片接头能给包含在其内的电子部件提供有效的保护。此外,现有的焊片接合技术产生了从打印头表面突出的成囊焊珠。相反,一些所描述的实施例可形成一般与打印头表面连接的焊片接头。本领域的技术人员在上述示例的精神范围内将会认识到许多其它合适的应用。
结论所述实施例提供了组装电子互连组件的方法和最终生成的组件。电子互连组件可容许由两个不同部件或支承结构组成的导体通过电子互连件电连接。电子互连组件可具有一种位于电子互连件周围的防护材料,从而减小由流体和/或其它材料对电子互连件和相关导体造成的质量下降。
尽管本发明已从语言上对结构特征和方法步骤作了具体的描述,但应该理解,限定在随附权利要求中的本发明不必局限于所述的特征或步骤。相反,这些特征和步骤是作为实施所要求保护的本发明的形式而公开的。
权利要求
1.一种电子互连组件(50)的成型方法,它包括选择性地将一种电连接材料施加到打印盒(20)的第一组导电体(54)和第二组导电体(58)中的至少之一上;将一种一般流动的材料(74)施加到第一和第二组导电体(54、58)中的至少之一上;在该第一组导电体(54)的各个导电体与第二组导电体(58)的各个导电体之间形成一个电子互连件(59);以及使该电子互连件(59)暴露在足以熔化电连接材料的条件下,其中,所述条件使得一般流动的材料(74)变得一般不流动,并且,该一般不流动的材料使电子互连件(59)基本上与墨水隔离。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述暴露的过程使该流动材料(74)附着在该第一和第二组导体(54、58)的部分上。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述选择性地施加一种电连接材料的过程包括选择性地施加焊料(72)。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述选择性地施加焊料(72)的过程包括选择性地施加焊膏。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述施加一种一般流动的材料(74)的过程包括施加一种一般流动的焊剂材料。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述施加一种一般流动的材料(74)的过程包括施加环氧树脂。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述施加一种一般流动的材料(74)的过程包括施加环氧焊剂。
8.一种电子互连组件(50)的成型方法,它包括将焊料(72)施加到由第一支承结构(52)支承的第一导体(54)的一部分上;将由第二支承结构(56)支承的第二导体(58)的一部分定位到第一支承结构(52)的导体(54)的附近;将一种一般流动的材料(74)施加到第一和第二导体(54、58)的部分的附近端;以及使第一导体(54)和第二导体(58)暴露在这样的条件下,即,足以使焊料(72)附着在该第一导体(54)的一部分和该第二导体(58)的一部分上,足以在其间形成一个电子互连件(59),足以使一般流动的材料(74)呈现给电子互连件(59)提供流体保护的一般不流动的状态。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,所述暴露的过程包括使焊料(72)回流。
10.一种电子互连组件(50),它包括一个第一支承结构(52),其上定位有一个或多个导体(54);一个第二支承结构(56),其上定位有一个或多个导体(58);一个位于该第一支承结构(52)的各个导体(54)与该第二支承结构(56)的各个导体(58)之间的电子互连件(59);以及一种基本上包围该电子互连件(59)的足以给该电子互连件(59)提供流体保护的防护材料(74)。
全文摘要
公开的实施例涉及电子互连组件(50)及其成型方法。一种示范性的方法将一种一般流动的防护材料(74)施加到一个电子互连区域上,该区域包括至少两个导体(54、58)的部分。该方法还使防护材料(74)暴露在这样的条件下,即,足以让防护材料(74)呈现一般不流动的状态,其防止电子互连区域质量下降,其中所述暴露过程还使位于电子互连区域近端的焊料(72)回流,以容许焊料(72)与该至少两个导体(54、58)接合。
文档编号H05K3/34GK1533898SQ20041000253
公开日2004年10月6日 申请日期2004年1月30日 优先权日2003年4月1日
发明者W·K·斯维尔, L·C·克拉克, W K 斯维尔, 克拉克 申请人:惠普开发有限公司

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