CN110832957A - 电子模块和用于制造电子模块的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子模块（1），所述电子模块包括由绝缘材料制成的衬底电路板（2），该衬底电路板（2）具有第一表面（21）、背对所述第一表面的第二表面（22）和***侧面（23），并且所述电子模块还包括布置在衬底电路板（2）的第一表面（21）上的金属化面（24）、与第一表面（21）上的金属化面（24）电接触的电子器件（31、32）、布置在衬底电路板（2）的第二表面（22）上的连接接触面（26）和布置在第一表面（21）上的电子器件（31、32）上方的模塑料（4），该模塑料在所述器件（31、32）上方直到***侧面（23）为止完全覆盖第一表面（21）。建议在衬底电路板（2）的第一表面（21）上的与***侧面（23）直接邻接的***边缘区域（25）没有金属化面（24），并且模塑料（4）在该***边缘区域（25）中与衬底电路板（2）的绝缘材料直接接触。本发明还涉及一种用于制造这种电子模块的方法。

Description

电子模块和用于制造电子模块的方法

背景技术

在现有技术中已知电子模块，其具有封装的电子器件并且可以被装配在控制设备的电路板上以例如用于转速检测（作为角度传感器）或者用于位置或加速度检测。这种电子模块也被制造为LGA封装（LGA =Land Grid Array，触点栅格阵列）。在LGA封装的情况下，布置在第一表面上的ASIC或集成电路的连接接触面在相对的第二表面上实施为棋盘状的接触阵列（所谓的栅格阵列）形式。在LGA封装的情况下，将实施为裸片器件的半导体器件与无源SMD电阻器（SMD = Surface Mounted Device，表面安装器件）一起装配到衬底电路板上。作为模塑料，将热固性塑料布置在第一表面上的电子器件上方。所述电子模块用于消费电子和机动车辆电子中的不同的目的。还已知在镶板（in einem Nutzen）时制造这种电子模块，其中从一个面板电路板（Nutzenleiterplatte）中通过分离来获得大量电子模块。在此情况下，已知的制造方法使用电镀方法以在所述衬底电路板的第一和第二表面上制造金属化面。

发明内容

本发明涉及一种电子模块，其具有由绝缘材料制成的衬底电路板，该衬底电路板具有第一表面、背对所述第一表面的第二表面和***侧面。金属化面布置在所述衬底电路板的第一表面上。连接接触面布置在所述衬底电路板的第二表面上。电子器件与所述第一表面上的所述金属化面电接触。为了保护，在所述第一表面上的电子器件上方布置模塑料，所述模塑料在所述器件上方直至所述***侧面为止完全覆盖所述第一表面。根据本发明建议，在所述衬底电路板的第一表面上的与所述衬底电路板的***侧面直接邻接的***边缘区域没有金属化面，并且在该***边缘区域中的模塑料与所述衬底电路板的绝缘材料直接接触。

本发明还涉及一种用于在镶板时制造这种电子模块的方法，其中所述金属化面的制造通过化学沉积方法在至少位于面板电路板的第一表面上的铜面上来完成，其中在所述面板电路板的第一表面上的与所述***侧面直接邻接的***边缘区域没有金属化面，并且所述面板电路板的第一表面上的与为了稍后分离而设置的分离线邻接的区域没有金属化面。

本发明的优点

有利地，根据本发明的电子模块也适合于在机动车辆齿轮的齿轮流体中使用。为此，不需要对所述电子模块进行附加封装或覆盖，从而可以将所述电子模块用作被所述模塑料保护的电子器件的所谓第一级封装。与常规使用的已知电子模块相比，该电子模块具有以下优点：耐齿轮流体并且提供对所述电子器件的不透流体的封装。

已知的电子模块的缺点在于，它们由于制造而在所述衬底电路板的边缘区域中具有铜面，所述铜面即使在被模塑料覆盖之后也在所述电子模块的侧壁上暴露。在已知的电子模块中，所述制造在电路板镶板中完成，其中通过电镀方法在面板电路板的第一表面的铜面上制造金属化面。由于使用了电镀方法，因此与用于稍后分离所述电子模块的分离线邻接的区域不能保持没有金属化面。因此，在施加模塑料并沿着所述分离线分离之后，还穿过金属化面，使得所述金属化面在分离后的电子模块的侧壁处暴露。但是，裸露的铜面在侵蚀性齿轮流体中被认为是至关重要的，因为在此腐蚀和金属屑的沉积可能导致故障。

有利地，根据本发明的电子模块在所述衬底电路板的第一表面上具有***边缘区域，所述***边缘区域与所述衬底电路板的***侧面直接邻接并且完全没有金属化面。因此，所述模塑料在所述边缘区域中沿***与所述衬底电路板的材料直接接触。由此产生牢固且无间隙的连接，从而没有齿轮流体可以渗透到模塑料和电路板材料的连接区域中。

所述电子模块可以经由所述衬底电路板的第二表面上的连接接触面例如借助于弹簧元件、SMD配件以简单的方式与底座电接触，所述底座例如是聚酰亚胺薄膜或柔性或刚性电路板。因此可以有利地用作LGA封装。

本发明使得能够降低制造成本并减少制造步骤。所述电子器件不会受到强烈的机械应力，因为不需要形成机械应力的不透流体的二次封装。另外，可以有利地减小几何尺寸。

通过从属权利要求中包含的特征可以实现本发明的有利的实施和扩展。

通过模塑料与垂直于所述衬底电路板的第一表面的所述***侧面一起形成所述电子模块的至少一个光滑侧壁，实现了模塑料和侧面的连续、无棱边且无级的过渡区域，从而在此没有形成弱点，在所述弱点处侵蚀性齿轮流体可以渗透到所述封装中。

阻焊剂可以有利地布置在所述衬底电路板的第一表面上，其中所述金属化面和所述***边缘区域被排除在施加阻焊剂之外。所述阻焊剂使得更容易以SMT技术（SMT=Surface Mount Technology，表面安装技术）将所述电子器件敷设在所述金属化面上。由于所述***边缘区域不具有要用阻焊剂覆盖的金属化面，因此也不需要在所述边缘区域中施加阻焊剂，从而用阻焊剂也可以实现在所述***边缘区域中直接粘附在所述衬底电路板的材料上的模塑料的优点。

特别有利地，所述金属化面被构造为ENEPIG涂层（ENEPIG=Electroless NickelElectroless Palladium Immersion Gold，化学镀镍钯浸金），其具有施加到所述衬底电路板的第一表面的铜面上的由NiP层、Pd层和Au层构成的涂层。

一种用于制造这种电子模块的方法也是有利的，在该方法中对所述金属化面的制造通过化学沉积方法在所述面板电路板的第一表面上的铜面上完成。通过使用化学沉积方法，不再需要布置在所述面板电路板的第一表面上的电沉积所需要的连续电连接。从而不仅在所述面板电路板的第一表面上的与所述***侧面直接邻接的***边缘区域，而且所述面板电路板的第一表面上的与所述分离线邻接的区域都可以有利地保持没有金属化面。

附图说明

图1示出了根据本发明的电子模块的第一实施例的横截面，

图2示出了图1的没有模塑料的俯视图，

图3、图4和图5示出了所述电子模块在底座上的接触可能性，

图6示出了在镶板制造中根据本发明的电子模块的制造方法的流程图，

图7示出了在制造期间制造的没有模塑料的中间件。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的电子模块1的横截面。该电子模块1例如被构造为长方六面体形并且具有例如1550μm的总高度h1+h2、4000μm的深度l1和例如5000μm的宽度l2。电子模块1具有带有平坦的第一表面21、背对第一表面21的平坦的第二表面22和***侧面23的衬底电路板2。衬底电路板1具有例如大约250μm的厚度h2。所述衬底电路板可以例如由绝缘的、无卤素的高温材料组成。所述高温材料可以包括由双马来酰亚胺和三嗪树脂构成的材料混合物，即所谓的BT材料。

在衬底电路板1的所述绝缘材料中引入未示出的电中间连接器和印刷线路，它们将第一表面21上的大约20μm厚的铜面与第二表面22上的连接接触面26电连接。第一表面21上的铜面例如配备有化学制造的ENEPIG涂层（ENEPIG＝Electroless Nickel ElectrolessPalladium Immersion Gold，化学镀镍钯浸金），这将在稍后解释。在图1中可以识别出通过所述铜面的ENEPIG涂层制造的金属化面24。此外，在衬底电路板2的第一表面21上施加了阻焊剂27，其中***边缘区域25和金属化面24被排除在施加阻焊剂之外。

以SMD技术将电子器件31、32与金属化面24焊接。电子器件31可以是例如裸片器件（也就是无壳体的电子半导体器件），例如集成电路。图2中示出的四个器件32可以例如是SMD电阻器或SMD电容器。

如在图1中可以识别出的，在第一表面21上的电子器件31、32上方布置有模塑料4。模塑料4例如是在LGA封装技术中用作模塑化合物的热固性塑料。在电子模块1的边缘处的模塑料4的厚度h1为例如1300μm。

模塑料4在器件31、32上方直到***侧面23为止完全覆盖第一表面21。图2示出了没有模塑料4的衬底电路板2的俯视图。

从图1和图2中可以清楚地识别出，模塑料4在第一表面21的与***侧面23直接邻接的***边缘区域25中与衬底电路板2的绝缘材料直接接触，因为在边缘区域25中既没有金属化面24也没有阻焊剂27。模塑料4的树脂材料和衬底电路板2的材料由此在边缘区域25中形成特别紧密和牢固的连接，所述连接可靠地避免了齿轮流体的渗透。

结合图2在图1中还可以识别出，模塑料4与垂直于衬底电路板2的第一表面21的***侧面23一起形成长方六面体形电子模块1的四个光滑矩形侧壁12。

图3、图4和图5示出了电子模块1在底座5上的不同接触可能性。底座5可以是例如常规的FR4电路板（PCB=printed circuit board，印刷电路板）或聚酰亚胺膜或柔性电路板（FCC=flexible circuit board）或电子组件的其他载体衬底。

如在图3中所示，可以用连接接触面26将电子模块1与底座5的上侧上的接触面直接接触。例如，这可以以SMD技术并通过焊接完成。

图4示出了经由弹簧接触部10的接触可能性，所述弹簧接触部将连接接触面26与未示出的底座的接触部连接。

图5示出了经由接触片11的接触可能性，所述接触片11将连接接触面26与未示出的底座的接触部连接。

下面基于图6和7示出了用于在镶板制造中制造上述电子模块1的方法。

首先，在第一步骤100中提供面板电路板200。面板电路板200用于同时制造多个电子模块，其中确定的制造步骤可以在镶板时的制造中一起执行。面板电路板200由绝缘材料构成，具有第一表面210、在图7中无法识别的背对第一表面210的第二表面和***侧面230。面板电路板200例如具有沿着分离线252连接到公共面板电路板的三个衬底电路板2a，2b和2c。面板电路板200的绝缘材料可以是上面已经描述的由双马来酰亚胺和三嗪树脂构成的高温材料。在所述绝缘材料中引入分配给衬底电路板2a，2b，2c并且由电中间连接器和印刷线路构成的布线结构，这些布线结构将第一表面210上的铜面与背对第一表面210的第二表面上的铜面电连接。

在步骤101中，在面板电路板200的第一表面210上制造金属化面24，并且必要时附加地在面板电路板200的第二表面上制造连接接触面26。在这种情况下，金属化面24以及必要时还有连接接触面26通过化学沉积方法来加以制造。所述化学沉积方法可以例如作为ENEPIG涂层方法来设置。在该方法中，将3-8μm厚的NiP层施加到例如20μm厚的铜层上。将例如0.05-0.15μm厚的Pd层施加到所述NiP层上，并且将例如0.05-0.1μm厚的Au层施加到所述Pd层上。

作为该制造方法的结果，不仅面板电路板200的第一表面210上的与***侧面230直接邻接的***边缘区域250保持无金属化面24，而且与分离线252邻接的区域251也保持无金属化面24。

在另一方法步骤中，可以局部施加阻焊剂27，其中将金属化面24、***边缘区域250和与分离线252邻接的区域251排除在阻焊剂之外。

最后，在另一步骤102中，装配电子器件31a，32a，31b，32b，31c，32c并与电子器件31a，32a，31b，32b，31c，32c接触，其中对面板电路板200的装配可以例如在共同的制造步骤中作为SMD装配来执行，其中将电子器件31a，32a，31b，32b，31c，32c与金属化面24焊接。

在步骤103中，将模塑料施加到面板电路板200的第一表面210上，其中模塑料4在所述电子器件上方直到***侧面230为止完全覆盖第一表面210。制造步骤103的结果是在图7示例性示出的中间件12，该中间件12由面板电路板200和布置在面板电路板200上的电子器件31a，32a，31b，32b，31c，32c组成，其中模塑料4未在图7中示出。

最后，在步骤104中，沿着分离线252分离由此获得的中间件12。在此，例如沿着分离线251锯切中间件12，并且将面板电路板200分离成三个衬底电路板2a，2b，2c。以这种方式，例如在镶板时获得了三个或更多个相同类型的电子模块1，如其在图1中示出的。

Claims (9)

1.一种电子模块（1），包括：

-由绝缘材料制成的衬底电路板（2），所述衬底电路板具有第一表面（21）、背对所述第一表面（21）的第二表面（22）和***侧面（23），

-布置在所述衬底电路板（2）的所述第一表面（21）上的金属化面（24），

-与所述第一表面（21）上的所述金属化面（24）电接触的电子器件（31、32），

-布置在所述衬底电路板（2）的所述第二表面（22）上的连接接触面（26），以及

-布置在所述第一表面（21）上的所述电子器件（31、32）上方的模塑料（4），所述模塑料（4）在所述器件（31、32）上方直到所述***侧面（23）为止完全覆盖所述第一表面（21），

其特征在于，在所述衬底电路板（2）的所述第一表面（21）上的与所述***侧面（23）直接邻接的***边缘区域（25）没有金属化面 （24），并且所述模塑料（4）在所述***边缘区域（25）中与所述衬底电路板（2）的所述绝缘材料直接接触。

2.根据权利要求1所述的电子模块，其特征在于，所述模塑料（4）与垂直于所述衬底电路板（2）的所述第一表面（21）的所述***侧面（23）一起形成所述电子模块（1）的至少一个光滑侧壁（12）。

3.根据权利要求1或2所述的电子模块，其特征在于，在所述衬底电路板（2）的所述第一表面（21）上施加了阻焊剂（27），其中所述金属化面（24）和所述***边缘区域（25）被排除在施加阻焊剂（27）之外。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电子模块，其特征在于，所述金属化面（24）被构造为ENEPIG涂层，其具有施加到所述第一表面的铜面上的由NiP层、Pd层和Au层构成的涂层。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电子模块，其特征在于，所述电子模块（1）适合应用在齿轮的液压流体中，并且特别是被设计为传感器模块。

6.一种用于制造电子模块的方法，包括以下步骤：

-提供（100）由绝缘材料制成的面板电路板（200），所述面板电路板（200）具有第一表面（210）、背对所述第一面板（210）的第二表面和***侧面（230），并且具有布置在所述面板电路板（200）的所述第二表面上的连接接触面，

-在所述面板电路板（200）的所述第一表面（210）上制造（101）金属化面（24），

-装配电子器件（31a，32a，31b，32b，31c，32c）和将所述电子器件与所述金属化面（24）接触（102）；

-在所述第一表面（210）上的所述电子器件（31a，32a，31b，32b，31c，32c）上方施加（103）模塑料（4），其中所述模塑料（4）在所述电子器件上方直到所述***侧面（230）为止完全覆盖所述第一表面（210），由此产生由所述面板电路板（200）和布置在所述面板电路板上的电子器件（31a，32a，31b，32b，31c，32c）和所述模塑料（4）构成的中间件（12），并且

-沿着分离线（252）分离（104）由此获得的中间件（12），以获得在镶板时制造的多个电子模块（1），

其特征在于，所述金属化面（24）的制造通过化学沉积方法在所述面板电路板（200）的所述第一表面（210）上的铜面上完成，其中在所述面板电路板（200）的所述第一表面（210）上的与所述***侧面（230）直接邻接的***边缘区域（250）没有金属化面（24），并且在所述面板电路板（200）的所述第一表面（210）上的与所述分离线（252）邻接的区域（251）没有金属化面（24）。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述金属化面（24）被构造为ENEPIG涂层，其具有施加到所述第一表面的铜面上的由NiP层、Pd层和Au层构成的涂层。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述分离（104）通过锯切所述中间件（12）来完成。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，在装配和接触（102）电子器件（31a，32a，31b，32b，31c，32c）的步骤之前，将阻焊剂（27）施加到所述面板电路板（200）的所述第一表面（210）上，其中所述金属化面（24）、所述***边缘区域（250）和与所述分离线（252）邻接的区域（251）被排除在施加阻焊剂（27）之外。

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