具有應(yīng)力減輕措施的表面安裝器件的制作方法

本公開涉及表面安裝器件，并且具體地，涉及設(shè)計(jì)來(lái)減少表面安裝器件與載體之間的連接點(diǎn)上的應(yīng)力的表面安裝器件。

背景技術(shù)：

當(dāng)將表面安裝器件與例如通孔器件的常規(guī)器件相比較時(shí)，現(xiàn)代電子設(shè)備由于所述表面安裝器件的小尺寸、高部件密度、低制造成本和增強(qiáng)的性能而大量使用表面安裝器件（SMD）。圖1A至圖1C示出常規(guī)SMD 10，其包括基底12、多個(gè)電觸頭14、熱襯墊16和在基底12的第一表面上的焊接掩模18、在基底12的與第一表面相對(duì)的第二表面上的多個(gè)部件20、以及在基底12的第二表面上方的密封劑層22。部件20可形成發(fā)射器，該發(fā)射器配置成響應(yīng)于電流來(lái)產(chǎn)生光。例如，部件20可包括一個(gè)或更多個(gè)發(fā)光二極管（LED）。因此，密封劑層22可以是透明的以便使部件20生成的光穿過(guò)。電觸頭14通過(guò)延伸穿過(guò)基底12的一個(gè)或更多個(gè)通孔（未示出）來(lái)耦接到部件20。電觸頭14可包括第一電觸頭14A，該第一電觸頭14A可以是用于部件20中一個(gè)或更多個(gè)LED的陽(yáng)極觸頭；以及第二電觸頭14B，該第二電觸頭14B可以是用于部件20中一個(gè)或更多個(gè)LED的陰極觸頭。

通常，SMD通過(guò)諸如焊料（例如，鉛/錫焊料、金/錫焊料或任何其它合適的化合物）的導(dǎo)電材料來(lái)永久地附接到諸如印刷電路板（PCB）的載體。圖2示出電觸頭14中的一個(gè)與常規(guī)SMD 10所附接到的載體28的表面上的相對(duì)應(yīng)電觸頭26之間的連接24。連接24可主要由焊料30形成，并且可包括位于電觸頭14中的每一個(gè)與載體28的表面上的相對(duì)應(yīng)電觸頭26之間的界面處的金屬間層32。由于焊料30與覆蓋每個(gè)電觸頭14和載體28的表面上的相對(duì)應(yīng)電觸頭26的表面拋光的混合，金屬間層32可以形成在焊料30的每一端處，并且在許多情況下可能是連接24的弱點(diǎn)。

雖然電觸頭14根據(jù)需要進(jìn)行連接以便在載體28上形成電路，但是常規(guī)SMD 10的其余表面區(qū)域（諸如熱襯墊16）通常耦接到載體28的非電活性部分，以便將熱量從常規(guī)SMD 10傳導(dǎo)出去。因?yàn)镾MD所產(chǎn)生的大部分熱量通常聚集在器件的中心點(diǎn)處，所以熱襯墊通常位于器件的中心處或其附近，而電觸頭位于器件的外邊緣附近。SMD的各個(gè)觸頭和熱襯墊16是物理上分離的，以使得它們彼此電隔離。焊接掩模18是可選的，并且可提供另外的電隔離。當(dāng)未安裝常規(guī)SMD 10時(shí)，熱襯墊16可以是非電活性的，然而，在某些情況下，可以如此安裝常規(guī)SMD 10，以使得電觸頭14中的一個(gè)或更多個(gè)耦接到熱襯墊16或通過(guò)熱襯墊16彼此耦接。例如，在一些情況下，常規(guī)SMD 10可包括耦接到基底12的第二表面上的同一個(gè)或不同的部件20的多個(gè)電觸頭14，以便提供常規(guī)SMD 10器件的不同功能性，這取決于用來(lái)將器件連接到電路的特定電觸頭14。例如，常規(guī)SMD 10可包括至少四個(gè)電觸頭14，以使得多個(gè)LED串聯(lián)耦接在第一對(duì)電觸頭之間，同時(shí)LED中的至少一些并聯(lián)連接在第二對(duì)電觸頭之間。因此，常規(guī)SMD 10可以不同電壓操作，這取決于連接到電路的電觸頭14的特定配置。

當(dāng)常規(guī)SMD 10連結(jié)到載體28時(shí)，常規(guī)SMD 10和/或載體28的溫度變化時(shí)，常規(guī)SMD 10的基底12、焊料30和載體28之間的熱膨脹系數(shù)（CTE）中的差異生成機(jī)械應(yīng)力。此機(jī)械應(yīng)力在常規(guī)SMD 10的中心點(diǎn)處最低，并且隨著距中心點(diǎn)的距離以線性方式增加，如圖3所示的圖表所示出的。因此，常規(guī)SMD 10的邊緣經(jīng)歷最大量的應(yīng)力并且最易于與載體28分離。當(dāng)常規(guī)SMD 10的各個(gè)部分與載體28之間的機(jī)械應(yīng)力上升到高于臨界點(diǎn)時(shí)，常規(guī)SMD 10在常規(guī)SMD 10的邊緣處開始與載體28分離并且向內(nèi)朝中心點(diǎn)傳播，如圖4所示。通常，此分離將發(fā)生在載體28上的電觸頭26與焊料30之間的金屬間層32處。

圖4具體地示出在三個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn)（T1、T2和T3）時(shí)的常規(guī)SMD 10，在所述時(shí)間點(diǎn)處常規(guī)SMD 10的電觸頭14和/或熱襯墊16的較大部分已經(jīng)與載體28分離。在T1、T2和T3中的每一者處，電觸頭14和/或熱襯墊16在相應(yīng)虛線圓圈外部的部分已經(jīng)與載體28上的相對(duì)應(yīng)觸頭分開。在常規(guī)SMD 10的電觸頭14和/或熱襯墊16的一部分已經(jīng)與載體28分離之后，特定電觸頭14和/或熱襯墊的分離由于以下事實(shí)加速：常規(guī)SMD 10與載體28之間的連接24已經(jīng)受到損害。因此，一旦常規(guī)SMD 10與載體28的分離開始，在常規(guī)SMD 10完全故障之前幾乎沒(méi)有多少時(shí)間。雖然常規(guī)SMD 10在T1和T2時(shí)由于電觸頭14仍連接到載體28的事實(shí)可保持起作用，但是常規(guī)SMD 10在T3時(shí)不再電連接到載體28并且不再起作用。在T3之后的某一時(shí)間點(diǎn)時(shí)，常規(guī)SMD 10可與載體28完全分離。

常規(guī)SMD 10與載體28之間的連接24的故障與許多因素有關(guān)。通常，連接24的故障將由于常規(guī)SMD 10通過(guò)稱作疲勞蠕變的機(jī)制進(jìn)行的高溫操作和/或大量熱循環(huán)（即，加熱和冷卻）而加速。諸如金屬間化合物的形成的金相學(xué)因素也可能使連接24減弱并且導(dǎo)致故障。此外，所述連接中的缺陷（諸如焊料空隙）可改變疲勞蠕變的速率，由此影響連接24的故障發(fā)生的時(shí)間。

鑒于上述內(nèi)容，需要具有應(yīng)力減輕措施的SMD，以便降低SMD由于其一個(gè)或更多個(gè)電觸頭與PCB分離而導(dǎo)致的故障率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開涉及表面安裝器件（SMD），并且具體地，涉及設(shè)計(jì)來(lái)減少SMD與載體之間的連接點(diǎn)上的應(yīng)力的SMD。在一個(gè)實(shí)施例中，SMD包括基底和所述基底的第一表面上的一個(gè)或更多個(gè)電觸頭。所述電觸頭中的每一個(gè)配置成耦接到位于載體的表面上的相對(duì)應(yīng)電觸頭，并且位于距基底的中心點(diǎn)的側(cè)向距離內(nèi)，所述側(cè)向距離小于所述第一表面的總寬度的大約50%。當(dāng)與在其外邊緣上包括電觸頭的常規(guī)SMD比較時(shí)，通過(guò)在所述側(cè)向距離內(nèi)提供電觸頭，由所述電觸頭經(jīng)歷的機(jī)械應(yīng)力能夠顯著減少。因此，可降低所述SMD的由于一個(gè)或更多個(gè)電觸頭與載體的分離而導(dǎo)致的故障率。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述側(cè)向距離小于第一表面的總寬度的大約25%。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述SMD是發(fā)光二極管（LED）。

在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)電觸頭彼此物理分離。在另外的實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)電觸頭由焊接掩模分離。所述SMD還可包括熱襯墊，所述熱襯墊位于第一表面的外邊緣上。熱襯墊可以與一個(gè)或更多個(gè)電觸頭物理分離。在一個(gè)實(shí)施例中，熱襯墊與一個(gè)或更多個(gè)電觸頭通過(guò)焊接掩模物理分離。熱襯墊可被物理分成多個(gè)區(qū)段。在一個(gè)實(shí)施例中，熱襯墊由焊接掩模物理分成多個(gè)區(qū)段。使熱襯墊分成多個(gè)區(qū)段在熱襯墊中產(chǎn)生一個(gè)或更多個(gè)機(jī)械“中斷”，由此熱襯墊的一個(gè)區(qū)段中由于機(jī)械應(yīng)力而形成的機(jī)械缺陷能夠在傳播到所述熱襯墊的另外的區(qū)段或傳播到電觸頭之前終止。因此，可降低所述SMD的由于電觸頭中的一個(gè)或更多個(gè)與載體的分離而導(dǎo)致的故障率。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述SMD還包括基底的與第一表面相對(duì)的第二表面上的一個(gè)或更多個(gè)部件。所述一個(gè)或更多個(gè)部件可通過(guò)延伸穿過(guò)基底的一個(gè)或更多個(gè)通孔電耦接到電觸頭中的一個(gè)或更多個(gè)。所述SMD還可包括位于基底的第二表面上方的密封劑層。

在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)電觸頭被物理分離成至少兩個(gè)區(qū)段。每個(gè)電觸頭可由焊接掩模分離。使電觸頭中的每一個(gè)分成至少兩個(gè)區(qū)段在特定電觸頭的分離區(qū)段之間產(chǎn)生機(jī)械“中斷”，由此防止電觸頭的一個(gè)區(qū)段中的機(jī)械缺陷傳播遍及整個(gè)電觸頭。

在一個(gè)實(shí)施例中，SMD包括基底和所述基底的第一表面上的一個(gè)或更多個(gè)電觸頭。所述電觸頭中的每一個(gè)配置成耦接到位于載體的表面上的相對(duì)應(yīng)電觸頭，并且位于所述第一表面的同心區(qū)域內(nèi)，所述同心區(qū)域小于所述第一表面的總面積的大約50%。當(dāng)與在其外邊緣上包括電觸頭的常規(guī)SMD比較時(shí)，通過(guò)在同心區(qū)域內(nèi)提供所述電觸頭，由所述電觸頭經(jīng)歷的機(jī)械應(yīng)力可顯著減少。因此，可降低所述SMD的由于電觸頭中的一個(gè)或更多個(gè)與載體的分離而導(dǎo)致的故障率。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述同心區(qū)域小于第一表面的總面積的大約25%。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述SMD還包括基底的第一表面上的熱襯墊，所述熱襯墊與電觸頭物理分離。熱襯墊可以通過(guò)焊接掩模與電觸頭分離。熱襯墊進(jìn)一步可被分成第一區(qū)段和第二區(qū)段，使得熱襯墊的第一區(qū)段圍繞電觸頭，同時(shí)熱襯墊的第二區(qū)段圍繞第一區(qū)段。焊接掩?？墒篃嵋r墊的第一區(qū)段與第二區(qū)段分離。在另外的實(shí)施例中，熱襯墊被物理分成任何數(shù)量的區(qū)段。使熱襯墊分成多個(gè)不同的區(qū)段產(chǎn)生一個(gè)或更多個(gè)機(jī)械“中斷”，由此熱襯墊中的一個(gè)區(qū)段中由于應(yīng)力而形成的機(jī)械缺陷能夠在傳播到所述熱襯墊的其它區(qū)段或傳播到電觸頭之前終止。因此，可降低所述SMD的由于電觸頭中的一個(gè)或更多個(gè)與載體的分離而導(dǎo)致的故障率。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述SMD還包括基底的與第一表面相對(duì)的第二表面上的一個(gè)或更多個(gè)部件。所述一個(gè)或更多個(gè)部件可通過(guò)延伸穿過(guò)基底的一個(gè)或更多個(gè)通孔電耦接到電觸頭中的一個(gè)或更多個(gè)。所述SMD還可包括位于基底的第二表面上方的密封劑層。

在一個(gè)實(shí)施例中，電觸頭中的每一個(gè)具有圓形周邊。

在一個(gè)實(shí)施例中，電觸頭中的每一個(gè)被物理分離成至少兩個(gè)區(qū)段。電觸頭中的每一個(gè)可由焊接掩模分離。使電觸頭中的每一個(gè)分成至少兩個(gè)區(qū)段在特定電觸頭的分離區(qū)段之間產(chǎn)生機(jī)械“中斷”，由此防止電觸頭的一個(gè)區(qū)段中的斷裂傳播遍及整個(gè)電觸頭。

在一個(gè)實(shí)施例中，SMD包括基底和所述基底的第一表面上的一個(gè)或更多個(gè)電觸頭。電觸頭各自配置成耦接到載體的表面上的相對(duì)應(yīng)電觸頭，并且被物理分離成至少兩個(gè)區(qū)段（例如，通過(guò)焊接掩模）。通過(guò)使電觸頭分解成至少兩個(gè)區(qū)段，在電觸頭的分離區(qū)段之間形成機(jī)械“中斷”。因此，將防止特定電觸頭的一個(gè)區(qū)段中的斷裂傳播遍及整個(gè)電觸頭，由此降低SMD的由于電觸頭與PCB的分離而導(dǎo)致的故障率。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述SMD還包括基底的第一表面上的熱襯墊，所述熱襯墊與電觸頭物理分離。熱襯墊可以通過(guò)焊接掩模與電觸頭分離。熱襯墊進(jìn)一步可被分成第一區(qū)段和第二區(qū)段，使得熱襯墊的第一區(qū)段圍繞電觸頭，同時(shí)熱襯墊的第二區(qū)段圍繞第一區(qū)段。在另外的實(shí)施例中，熱襯墊可被分成任何數(shù)量的區(qū)段。使熱襯墊分成多個(gè)不同的區(qū)段產(chǎn)生一個(gè)或更多個(gè)機(jī)械“中斷”，由此熱襯墊中的一個(gè)區(qū)段中由于應(yīng)力而形成的機(jī)械缺陷能夠在傳播到所述熱襯墊的其它區(qū)段或傳播到電觸頭之前終止。因此可降低所述SMD的由于電觸頭中的一個(gè)或更多個(gè)與載體的分離而導(dǎo)致的故障率。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述SMD還包括基底的與第一表面相對(duì)的第二表面上的一個(gè)或更多個(gè)部件。所述一個(gè)或更多個(gè)部件可通過(guò)延伸穿過(guò)基底的一個(gè)或更多個(gè)通孔電耦接到電觸頭中的一個(gè)或更多個(gè)。

在一個(gè)實(shí)施例中，電觸頭中的每一個(gè)具有圓形周邊。

在閱讀與附圖相關(guān)的優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解本公開的范圍并且認(rèn)識(shí)到本公開的額外的方面。

附圖說(shuō)明

并入且形成本說(shuō)明書一部分的附圖示出本公開的幾個(gè)方面，并且與描述內(nèi)容一起用來(lái)解釋本公開的原理。

圖1A至圖1C示出常規(guī)表面安裝器件（SMD）。

圖2示出圖1所示的常規(guī)SMD與載體之間的連接。

圖3是示出SMC上的機(jī)械應(yīng)力相對(duì)于與SMD中心點(diǎn)的距離的關(guān)系的圖表。

圖4示出SMD與載體的分離模式。

圖5A至圖5I示出根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的SMD。

圖6示出根據(jù)本公開的另外的實(shí)施例的SMD。

圖7示出根據(jù)本公開的另外的實(shí)施例的SMD。

圖8示出根據(jù)本公開的另外的實(shí)施例的SMD。

圖9示出根據(jù)本公開的另外的實(shí)施例的SMD。

圖10示出根據(jù)本公開的另外的實(shí)施例的SMD。

圖11示出根據(jù)本公開的另外的實(shí)施例的SMD。

圖12示出根據(jù)本公開的另外的實(shí)施例的SMD。

圖13示出根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的圖5至圖12所示的SMD與載體之間的連接。

具體實(shí)施方式

下文闡明的實(shí)施例表示使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`實(shí)施例的必需的信息，并且示出實(shí)施實(shí)施例的最佳模式。在根據(jù)附圖來(lái)閱讀以下描述之后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解本公開的概念，并且認(rèn)識(shí)到在本文中未具體提出的這些概念的應(yīng)用。應(yīng)了解到，這些概念和應(yīng)用落入本公開和隨附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。

將理解到，雖然術(shù)語(yǔ)第一、第二等在本文中可用于描述各種元件，但是這些元件不應(yīng)當(dāng)受這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用于將元件彼此區(qū)分開。例如，在不背離本公開的范圍的情況下，第一元件能夠稱為第二元件，并且類似地，第二元件能夠稱為第一元件。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)目的任何和所有組合。

應(yīng)理解到，當(dāng)一個(gè)元件（諸如層、區(qū)域或基底）稱作“在另一個(gè)元件上”或“延伸到另一個(gè)元件上”時(shí)，它能夠直接位于其它元件上或直接延伸到其它元件上或者也可以存在中介元件。相比之下，當(dāng)一個(gè)元件稱作“直接在另一個(gè)元件上”或“直接延伸到另一個(gè)元件上”時(shí)，不存在中介元件。類似地，應(yīng)理解到，當(dāng)一個(gè)元件（諸如層、區(qū)域或基底）稱作“在另一個(gè)元件上方”或“在另一個(gè)元件上方延伸”時(shí)，它能夠直接在其它元件上方或直接在其它元件上方延伸或者也可以存在中介元件。相比之下，當(dāng)一個(gè)元件稱作“直接在另一個(gè)元件上方”或“直接在另一個(gè)元件上方延伸”時(shí)，不存在中介元件。也應(yīng)理解到，當(dāng)一個(gè)元件稱作是“連接到”或“耦接到”另一個(gè)元件時(shí)，它能夠直接連接或耦接到其它元件或者可以存在中介元件。相比之下，當(dāng)一個(gè)元件稱作“直接連接到”或“直接耦接到”另一個(gè)元件時(shí)，不存在中介元件。

可在本文中使用諸如“以下”或“以上”或“上”或“下”或“水平”或“垂直”的相對(duì)術(shù)語(yǔ)，以便描述如圖所示的一個(gè)元件、層、或區(qū)域與另一個(gè)元件、層、或區(qū)域的關(guān)系。應(yīng)理解到，這些術(shù)語(yǔ)和以上討論的術(shù)語(yǔ)旨在涵蓋器件的除圖中描繪的定向之外的不同的定向。

在本文中使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述具體實(shí)施例的目的并且不旨在限制本公開。除非上下文明確地指出，否則本文所用的單數(shù)形式“一、”“一個(gè)”、“一種”和“所述”旨在還包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”、“具有”和/或“帶有”指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或者增添一個(gè)或更多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組合。

除非另外限定，本文使用的所有術(shù)語(yǔ)（包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)）與本公開所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的具有相同的含義。將進(jìn)一步理解到，本文中所使用的術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)解釋為具有與其在本說(shuō)明書的上下文和相關(guān)領(lǐng)域中的意義一致的意義，并且除非在本文中明確限定，其不以理想的或過(guò)度正式意義的方式被解釋。

圖5A至圖5C示出根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的表面安裝器件（SMD） 34。具體地，圖5A示出SMD 34的等距頂視圖，圖5B示出SMD 34的等距底視圖，并且圖5C示出SMD 34的底視圖。SMD 34包括基底36、多個(gè)電觸頭38、熱襯墊40和基底36的第一表面上的焊接掩模42、在基底36的與第一表面相對(duì)的第二表面上的多個(gè)部件44、以及基底36的第二表面上方的密封劑層46。在一個(gè)實(shí)施例中，部件44形成發(fā)射器，該發(fā)射器配置成響應(yīng)于電流來(lái)生成光。例如，部件44可包括一個(gè)或更多個(gè)發(fā)光二極管（LED）。因此，在一些實(shí)施例中，密封劑層46可以是透明的以便使由部件44生成的光穿過(guò)。電觸頭38可通過(guò)延伸穿過(guò)基底36的一個(gè)或更多個(gè)通孔（未示出）來(lái)耦接到部件44。在一個(gè)實(shí)施例中，電觸頭38包括第一電觸頭38A和第二電觸頭38B，其中第一電觸頭38A是用于部件44中一個(gè)或更多個(gè)LED的陽(yáng)極，并且第二電觸頭38B是用于部件42中一個(gè)或更多個(gè)LED的陰極。

如圖5B和圖5C所示，電觸頭38位于與SMD 34的中心點(diǎn)48的側(cè)向距離D_L內(nèi)，而不是如以上相對(duì)于常規(guī)SMD討論的在器件外邊緣處。盡管焊接掩模42被示出將電觸頭38彼此隔離以及與熱襯墊40隔離，但是無(wú)論是否存在焊接掩模42，在電觸頭38與熱襯墊40之間的物理分離可被維持。換言之，焊接掩模42是可選的，并且在各種實(shí)施例中可省略。熱襯墊40位于SMD 34的外邊緣處。如上所討論的，由于SMD與其所附接到的載體的熱膨脹系數(shù)（CTE）不匹配所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致隨與SMD 34的中心點(diǎn)48的距離線性增加的機(jī)械應(yīng)力。通過(guò)移動(dòng)電觸頭38以使得它們位于側(cè)向距離D_L內(nèi)，電觸頭38保持接近SMD 34的中心點(diǎn)48，從而減少電觸頭38所經(jīng)歷的機(jī)械應(yīng)力，并且減少一個(gè)或更多個(gè)電觸頭38將與SMD 34所附接到的載體上的相對(duì)應(yīng)電觸頭分離的可能性。

在一個(gè)實(shí)施例中，第一側(cè)向距離D_L小于SMD 34的總寬度W_SMD的大約50%。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一側(cè)向距離小于SMD 34的總寬度W_SMD的大約25%。在又一個(gè)實(shí)施例中，第一側(cè)向距離D_L小于SMD 34的總寬度W_SMD的大約10%。

圖5A至圖5C所示的SMD 34出于說(shuō)明目的已被簡(jiǎn)化。通常，SMD 34可包括任何數(shù)量的額外特征部，諸如用于使部件42生成的光聚焦的透鏡、用于反射部件42生成的光的反射器、任何數(shù)量的額外功能的或結(jié)構(gòu)的層、以及用于將SMD 34的各種部件彼此連接或連接到外部電路的任何數(shù)量的導(dǎo)電特征部。另外，盡管在SMD 34中僅示出兩個(gè)電觸頭38，但本公開的原理可應(yīng)用于包括任何數(shù)量的電觸頭38的SMD。

圖5D至圖5I示出可與本文所述概念一起使用的基底36的各種實(shí)施例。具體地，圖5D示出在基底36的第二表面上包括多個(gè)導(dǎo)電跡線35的SMD 34。如圖所示，導(dǎo)電跡線35通過(guò)延伸穿過(guò)基底36的一個(gè)或更多個(gè)通孔37來(lái)連接到電觸頭38。導(dǎo)電跡線35提供一種將部件42連接到電觸頭38的方式。因此，導(dǎo)電跡線35可圍繞基底36的第二表面周邊布線，以便在部件42的放置和連接中提供靈活性。通常，導(dǎo)電跡線35可以任何期望的模式提供，并且可定制以便支持部件42的特定布局。

圖5E示出SMD 34，其中布置導(dǎo)電跡線35以便支撐倒裝芯片部件。如圖5E所示，部件42直接安裝到兩個(gè)導(dǎo)電跡線35上并且在其之間。盡管在圖5E中僅示出一個(gè)部件42（例如，單芯片LED），但是多個(gè)部件42（例如，LED陣列）可通過(guò)類似裝置安裝在基底36的第二表面上。

圖5F示出SMD 34，其中布置導(dǎo)電跡線35以便支撐引線接合部件。如圖5F所示，部件42通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)小引線39耦接到導(dǎo)電跡線。部件42可以是單芯片LED。圖5G示出包括部件42陣列的SMD 34，其通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)電跡線35之間的一個(gè)或更多個(gè)小引線39串聯(lián)耦接。部件42可以是如上所討論的布置成陣列的LED。

圖5H示出還包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料41的SMD 34。基底36的第二表面的周邊可延伸以便提供波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料41設(shè)置在其中的儲(chǔ)存器。因此，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料41被設(shè)置在部件42和基底36的第二表面的暴露部分上方。在其它情形下，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料41可單獨(dú)地直接設(shè)置到部件42中的每一者上。密封劑層46可設(shè)置在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料41上方。

波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料配置來(lái)接收具有第一主波長(zhǎng)的光，并且響應(yīng)于其提供具有與第一主波長(zhǎng)不同的第二主波長(zhǎng)的光。例如，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料41可以是熒光體。通常，具有第一主波長(zhǎng)的光與具有第二主波長(zhǎng)的光結(jié)合以便提供具有一個(gè)或更多個(gè)期望特征（諸如顏色和色溫）的光。在一些情況下，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料41可包括多種不同的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。因此，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料可接收具有第一主波長(zhǎng)的光，并且提供具有第二主波長(zhǎng)的光和具有第三主波長(zhǎng)的光。具有第一主波長(zhǎng)的光、具有第二主波長(zhǎng)的光和具有第三主波長(zhǎng)的光可全部結(jié)合以便形成具有一個(gè)或更多個(gè)期望特征（諸如顏色和色溫）的光。

圖5I示出SMD 34，其中密封劑層46形成至透鏡43中。模具可用于提供如圖所示的密封劑層46。因此，部件42生成的光可聚焦成期望的模式。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料41可設(shè)置在密封劑層46下方或直接設(shè)置在部件42上，如上所討論的。

盡管圖5A至圖5I所示的SMD 34由于一個(gè)或更多個(gè)電觸頭38與SMD 34所附接至的載體上的相對(duì)應(yīng)電觸頭分離、由于電觸頭38的位置、由于電觸頭38沿SMD 34的整體長(zhǎng)度L_SMD延伸的事實(shí)而明顯不太可能經(jīng)歷故障，但是電觸頭38的垂直部分可仍然位于相對(duì)遠(yuǎn)離SMD 34的中心點(diǎn)48的距離處。由于電觸頭38的垂直邊緣處的增加的應(yīng)力量，這些垂直邊緣可開始與SMD 34所附接至的載體上的相對(duì)應(yīng)的電觸頭分離，在電觸頭38上的機(jī)械應(yīng)力應(yīng)升高高于臨界閾值。如上所討論的，一旦在兩個(gè)電觸頭之間的連接受到損害，則連接中的機(jī)械缺陷開始更快速地傳播通過(guò)電觸頭，從而導(dǎo)致SMD的明顯減少的壽命。

因此，圖6示出根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例的SMD 34的底視圖。圖6所示的SMD 34基本上類似于圖5A至圖5I所示的SMD 34，除了電觸頭38和熱襯墊40通過(guò)焊接掩模42分成多個(gè)不同區(qū)段。在一個(gè)實(shí)施例中，電觸頭38和/或熱襯墊40以網(wǎng)狀的方式分成區(qū)段，如圖6所示，然而本公開不限于此。電觸頭38和/或熱襯墊40可分成部件設(shè)計(jì)師認(rèn)為合適的以及任何設(shè)計(jì)約束可允許的一樣多或一樣少的區(qū)段。使用焊接掩模42將電觸頭38分成多個(gè)不同區(qū)段，防止在電觸頭38的一個(gè)區(qū)段與SMD 34所附接至的載體的表面上的相對(duì)應(yīng)電觸頭之間的連接中發(fā)生的機(jī)械缺陷傳播遍及整個(gè)電觸頭38并且因此導(dǎo)致SMD 34的故障。

盡管圖6僅示出兩個(gè)電觸頭38，SMD 34可包括任何數(shù)量的電觸頭38，而不脫離本公開的原理。電觸頭38中的每一個(gè)可分解成任何數(shù)量的區(qū)段以減少器件故障的可能性。在一個(gè)實(shí)施例中，所述區(qū)段中的每一個(gè)與獨(dú)立的電觸頭38相對(duì)應(yīng)，使得SMD 34包括相對(duì)大數(shù)量的電觸頭38。電觸頭38中的每一個(gè)可進(jìn)而各自耦接到LED。因此，如果一個(gè)電觸頭38從SMD 34所附接至的載體的表面上的相對(duì)應(yīng)電觸頭38斷開連接，則其余的電觸頭38將保持附接到其相對(duì)應(yīng)的LED，并且因此SMD 34將繼續(xù)起作用，盡管以稍微減少的能力起作用。

實(shí)際上，焊接掩模42在每一個(gè)電觸頭38中產(chǎn)生多個(gè)機(jī)械“中斷”，這減輕應(yīng)力并且阻止機(jī)械缺陷擴(kuò)散遍及每個(gè)電觸頭38。然而，將電觸頭38分成多個(gè)區(qū)段需要額外的通孔（未示出），以使每個(gè)電觸頭38的各個(gè)區(qū)段彼此連接和/或連接到一個(gè)或更多個(gè)部件44。用于使單個(gè)電觸頭38的多個(gè)區(qū)段彼此連接和/或連接到一個(gè)或更多個(gè)部件44所需的通孔可使SMD 34的設(shè)計(jì)復(fù)雜化，并且還可能對(duì)其設(shè)計(jì)和/或制造增加時(shí)間和費(fèi)用。因此，設(shè)計(jì)師必須基于SMD 34的特定設(shè)計(jì)約束來(lái)選擇每個(gè)電觸頭38的區(qū)段的數(shù)量。通過(guò)阻止熱襯墊40的一個(gè)或更多個(gè)較大的部分與SMD 34所附接至的載體完全分離，將熱襯墊40分成多個(gè)區(qū)段具有類似的效果。因此，由于一個(gè)或更多個(gè)電觸頭38與SMD 34所附接至的載體上的相對(duì)應(yīng)電觸頭的分離，SMD 34可不太可能發(fā)生故障。

盡管在圖6中為了本公開簡(jiǎn)潔的目的示出將電觸頭38和熱襯墊40兩者均分成多個(gè)區(qū)段，電觸頭38可獨(dú)立于熱襯墊40被分成多個(gè)區(qū)段，并且反之亦然，而不偏離本公開的原理。

圖7示出根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例的SMD 34的底視圖。圖7所示的SMD 34基本上類似于圖5A至5I所示的SMD 34，然而圖7所示的SMD 34的電觸頭38布置成不同于以上討論的電觸頭。具體地，SMD 34的電觸頭38設(shè)置在基底36的第一表面的同心區(qū)域50內(nèi)。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的，同心區(qū)域是一個(gè)區(qū)域，其是包括在表面的總區(qū)域內(nèi)并且圍繞表面中心點(diǎn)定中心的表面區(qū)域。同心區(qū)域50由同心區(qū)域?qū)挾萕_CA和同心區(qū)域長(zhǎng)度L_CA限定，而第一表面的總區(qū)域由SMD 34的寬度W_SMD和SMD 34的長(zhǎng)度L_SMD限定。布置電觸頭38以使得它們位于同心區(qū)域50內(nèi)明顯減少了電觸頭38所經(jīng)歷的機(jī)械應(yīng)力，從而減少SMD 34由于一個(gè)或更多個(gè)電觸頭38與SMD 34所附接至的載體的表面上的相對(duì)應(yīng)電觸頭的分離而出現(xiàn)故障的可能性。

在一個(gè)實(shí)施例中，同心區(qū)域50小于基底36的第一表面的總區(qū)域的大約50%。即同心區(qū)域?qū)挾萕_CA乘以同心區(qū)域長(zhǎng)度L_CA比SMD 34寬度W_SMD乘以SMD 34長(zhǎng)度L_SMD小大約50%。在一些實(shí)施例中，同心區(qū)域?qū)挾萕_CA單獨(dú)小于SMD 34總寬度W_SMD的50%，而同心區(qū)域長(zhǎng)度L_CA單獨(dú)小于SMD總長(zhǎng)度L_SMD的50%。在另外的實(shí)施例中，同心區(qū)域50小于基底36的第一表面的總區(qū)域的大約25%。在又一個(gè)實(shí)施例中，同心區(qū)域50小于基底36的第一表面的總區(qū)域的大約10%。

圖8示出根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例的SMD 34的底視圖。圖8所示的SMD 34基本上類似于圖7所示的SMD 34，除了SMD 34的電觸頭38和熱襯墊40通過(guò)焊接掩模42分成多個(gè)不同的區(qū)段。在一個(gè)實(shí)施例中，電觸頭38和/或熱襯墊40以網(wǎng)狀的方式分成多個(gè)區(qū)段，如圖8所示，然而本公開不限于此。電觸頭38和/或熱襯墊40可分成與設(shè)計(jì)師認(rèn)為合適的以及任何設(shè)計(jì)約束可允許的一樣多或一樣少的區(qū)段，并且還可使用任何期望的模式來(lái)分離。如上所討論的，使用焊接掩模42將電觸頭38分成多個(gè)不同的區(qū)段，防止電連接38的一個(gè)區(qū)段與SMD 34所附接至的載體的表面上的相對(duì)應(yīng)電觸頭之間的連接中發(fā)生的機(jī)械缺陷傳播遍及整個(gè)電觸頭38，并且由此導(dǎo)致SMD 34的故障。用于每一個(gè)電觸頭38的區(qū)段的特定數(shù)量必須通過(guò)如上所討論的需要來(lái)適當(dāng)連接每個(gè)電觸頭38的各個(gè)區(qū)段的通孔（未示出）的數(shù)量來(lái)平衡。實(shí)際上，焊接掩模42在每個(gè)電觸頭38中產(chǎn)生多個(gè)機(jī)械“中斷”，這減輕應(yīng)力且阻止機(jī)械缺陷擴(kuò)散遍及每個(gè)電觸頭38。因此，SMD 34由于一個(gè)或更多個(gè)電觸頭38與SMD 34所附接至的載體的表面上的相對(duì)應(yīng)電觸頭的分離而引起的故障的可能性能夠明顯減小。

圖9示出根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例的SMD 34的底視圖。圖9所示的SMD 34基本上類似于圖7所示的SMD 34，然而圖9所示的SMD 34的電觸頭38布置成不同于以上討論的電觸頭。具體地，SMD 34的電觸頭38各自具有圓形周邊，并且如上所討論的設(shè)置在基底36的第一表面的同心區(qū)域50內(nèi)。使用具有圓形周邊的電觸頭38可減少每個(gè)電觸頭38的總面積，由此減小了由電觸頭38所經(jīng)歷的機(jī)械應(yīng)力，并且從而減少SMD 34由于一個(gè)或更多個(gè)電觸頭38與SMD 34所附接至的載體的表面上的相對(duì)應(yīng)電觸頭的分離所引起的故障的可能性。另外，在同心區(qū)域50內(nèi)提供電觸頭38額外地減小由電觸頭38所經(jīng)歷的機(jī)械應(yīng)力。盡管圖9中示出具有圓形周邊的電觸頭38，但是任何數(shù)量的形狀可用于限定電觸頭38的周邊，例如多邊形、菱形、三角形等，而不偏離本公開的原理。

值得注意的是，熱襯墊40圍繞電觸頭38，并且還在電觸頭38之間延伸。因此，熱襯墊40與SMD 34的中心點(diǎn)接觸，該中心點(diǎn)是產(chǎn)生大部分熱量的地方。在此類配置中，熱襯墊40可更加能夠耗散由部件44產(chǎn)生的熱量，并且因此提高SMD 34的性能。

圖10示出根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例的SMD 34的底視圖。圖10所示的SMD 34基本上類似于圖9所示的SMD 34，然而圖10所示的SMD 34的熱襯墊40通過(guò)焊接掩模42分成兩個(gè)區(qū)段。熱襯墊40的第一區(qū)段圍繞電觸頭38，而第二區(qū)段圍繞第一區(qū)段。焊接掩模40將第一區(qū)段與第二區(qū)段彼此分離。因此，如上所討論的，焊接掩模42在熱襯墊40中有效地產(chǎn)生機(jī)械“中斷”，這釋放熱襯墊40中的應(yīng)力，并且防止熱襯墊40的一個(gè)區(qū)段中的機(jī)械缺陷擴(kuò)散傳播遍及整個(gè)熱襯墊40。因此，SMD 34可不太可能由于一個(gè)或更多個(gè)電觸頭38與SMD 34所附接至的載體上的相對(duì)應(yīng)電觸頭的分離而發(fā)生故障。盡管在圖10中焊接掩模42被示出形成圍繞電觸頭38的單個(gè)同心矩形，但在各種實(shí)施例中，焊接掩模42可形成任何數(shù)量的同心矩形，以便將熱襯墊40進(jìn)一步分成另外的區(qū)段，并且在其中產(chǎn)生另外的機(jī)械“中斷”。

盡管圖10示出其中熱襯墊40分成兩個(gè)區(qū)段的SMD 34的底視圖，熱襯墊40和/或電觸頭38可被分成與設(shè)計(jì)師可認(rèn)為合適的一樣多的區(qū)段。因此，圖11示出根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例的SMD 34的底視圖。圖11所示的SMD 34基本上類似于圖10所示的SMD 34，除了電觸頭38被分成多個(gè)不同的區(qū)段，并且熱襯墊40被分成多于兩個(gè)區(qū)段。在一個(gè)實(shí)施例中，電觸頭38和/或熱襯墊40以網(wǎng)狀的方式分成多個(gè)區(qū)段，如圖8所示，然而本公開不限于此。電觸頭38和/或熱襯墊40可分成與部件設(shè)計(jì)師認(rèn)為合適的以及任何設(shè)計(jì)約束可允許的一樣多或一樣少的區(qū)段，并且還可使用任何期望的模式來(lái)分離。如上所討論的，使用焊接掩模42將電觸頭38分成多個(gè)不同的區(qū)段，防止在電連接38的一個(gè)區(qū)段與SMD 34所附接至的載體的表面上的相對(duì)應(yīng)電觸頭之間的連接中發(fā)生的機(jī)械缺陷傳播遍及整個(gè)電觸頭38，并且由此導(dǎo)致SMD 34的故障。用于每一個(gè)電觸頭38的區(qū)段的特定數(shù)量必須通過(guò)如上所討論的需要來(lái)適當(dāng)連接每個(gè)電觸頭38的各個(gè)區(qū)段的通孔（未示出）的數(shù)量來(lái)平衡。實(shí)際上，焊接掩模42在每個(gè)電觸頭38產(chǎn)生多個(gè)機(jī)械“中斷”，這減輕應(yīng)力并且防止機(jī)械缺陷擴(kuò)散遍及每個(gè)電觸頭38。因此，SMD 34由于一個(gè)或更多個(gè)電觸頭38與SMD 34所附接至的載體上的相對(duì)應(yīng)電觸頭的分離所引起的故障的可能性能夠明顯減小。

圖12示出根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例的SMD 34的底視圖。在其中無(wú)法控制或改變SMD 34所附接至的載體的特定設(shè)計(jì)的一些情況下，可能必須使SMD 34符合其電觸頭38的一個(gè)或更多個(gè)眾所周知的模式。如上所討論的，然而，使用電觸頭38的常規(guī)布置可導(dǎo)致SMD 34由于一個(gè)或更多個(gè)電觸頭38與載體上的相對(duì)應(yīng)電觸頭分離所引起的故障。為克服此障礙，可使用電觸頭38的常規(guī)布置，但以比SMD 34的基底36更小的尺寸。例如，“5050”或5mm×5mm零件的電觸頭38可展開成扇形以形成通常用于“3535”或3.5mm×3.5mm零件的連接模式。由于電觸頭38的布局未改變，并且因?yàn)橛糜?.5mm×3.5mm零件的連接模式可以是在標(biāo)準(zhǔn)使用中，以此方式減少電觸頭38上的機(jī)械應(yīng)力可以是方便的。

圖13示出在一個(gè)電觸頭38與SMD 34所附接至的載體56的表面上的相對(duì)應(yīng)電觸頭54之間的連接52。如上所討論的，連接52可主要由焊料58形成，其中金屬間層60位于每一個(gè)電觸頭38與載體56的表面上的相對(duì)應(yīng)電觸頭54之間的界面處。盡管如上所述地布置SMD 34的電觸頭38可顯著地減少器件故障的可能性，但可采用多個(gè)另外的措施以便進(jìn)一步減少由電觸頭38所經(jīng)歷的機(jī)械壓力，其可單獨(dú)采用或與以上討論的任何原理結(jié)合采用。即選擇用于基底36、電觸頭38、載體56和焊料58的特定材料可減少在連接52中的機(jī)械應(yīng)力。如上所討論的，連接52中的大部分機(jī)械應(yīng)力由于基底36、載體56和焊料58中每一個(gè)的CTE差異所引起。因此，對(duì)于這些中每者選擇具有類似的CTE的材料可減少連接52中的機(jī)械應(yīng)力。在一個(gè)實(shí)施例中，基底36選自包括以下的一組材料：氧化鋁（Al₂O₃）、氧化鋅（ZnO）、氮化鋁（AlN）、FR4和聚酰亞胺；電觸頭38可選自包括以下的一組材料：金、鎳-金、鎳-銀、鎳-鈀-金和銅；載體56可選自包括以下的一組材料：不變鋼（Invar）和柯伐鎳基合金（Kovar）；并且焊料58選自包括以下的一組材料：SAC305（96.5%錫、3%銀和0.5%銅）、SAC 405（95.5%錫、4%銀和0.5%銅）和SAC387（95.5%錫、3.8%銀和0.7%銅）。在各種實(shí)施例中，如此選擇對(duì)于基底36、電觸頭38、載體56和焊料58所選擇的材料，使得朝向最小水平（例如，每者之間（差值）小于大約0.1至1%）優(yōu)化CTE的不匹配。對(duì)于基底36、載體56和焊料58中每一個(gè)的可減少每者之間的CTE不匹配，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可使用的另外的材料。

除了選擇消除或最小化CTE不匹配的材料之外，人們也能夠使互連材料（如以上所稱作的焊料，或銅柱）更厚，以便吸收CTE不匹配應(yīng)力所產(chǎn)生的應(yīng)變。能夠通過(guò)電鍍或以其它方式通過(guò)本領(lǐng)域中已知的取放式或物理氣相沉積（PVD）技術(shù)使高薄結(jié)構(gòu)沉積來(lái)產(chǎn)生互連列。所需厚度與CTE不匹配的量值相關(guān)，并且能夠是常規(guī)焊料附接材料厚度的2倍、5倍、10倍或25倍。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解本公開的優(yōu)選實(shí)施例的改進(jìn)和修改。所有這些改進(jìn)和修改視為處于本文所公開的概念和下列權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。