УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВА Российский патент 2020 года по МПК H05K1/14 

Область техники

[0001] Изобретение относится к устройству, содержащему электронные компоненты, и, в частности, к устройству, выполненному с использованием процесса пайки. Изобретение также относится к способу изготовления устройства, содержащего электронные компоненты.

Уровень техники

[0002] Электронные компоненты используют во многих областях техники. Такие электронные компоненты часто встроены в устройства и подключены к другим электронным компонентам и к источнику питания в электронной системе. В некоторых устройствах электронные компоненты могут быть расположены на плате с печатной схемой, которая механически поддерживает и электрически соединяет электронные компоненты с использованием электрических соединителей (например, токопроводящих дорожек), выполненных на плате с печатной схемой. Электронные компоненты могут быть подключены к электрическим соединителям на плате с печатной схемой с использованием подходящего электрического соединения (например, паяного соединения) или могут быть установлены или выполнены на промежуточной подложке для компонентов, которая сама может быть припаяна или иным образом прикреплена к плате с печатной схемой.

[0003] В некоторых случаях, например, в случаях прикрепления электронных компонентов к промежуточной подложке для компонентов, которая припаяна к плате с печатной схемой, может быть использован процесс пайки оплавлением. При пайке оплавлением необходимо использование паяльной пасты, представляющей собой смесь порошкообразного припоя и флюса. Паяльную пасту наносят между поверхностями, которые должны быть соединены друг с другом (например, поверхностями подложки для компонентов и платы с печатной схемой), для временного приклеивания их друг к другу. Сборку (или паяльную пасту) затем нагревают, вызывая расплавление припоя и образуя, тем самым, постоянное электрическое соединение между предназначенными для соединения поверхностями. Во время процесса пайки оплавлением летучие растворители в паяльной пасте должны быть удалены. Газ, захваченный в паяном соединении между соединяемыми поверхностями, может привести к несовершенному и неоднородному паяному соединению, что может привести к тепловым и электрическим последствиям, влияющим на характеристики электронных компонентов и устройства, в котором должно быть установлено оборудование, содержащее электронные компоненты.

[0004] Примером типа устройства, в которое может быть включено устройство, содержащее электронные компоненты, является устройство личной гигиены. Устройства личной гигиены, такие как устройства для обработки волос (например, бритвы, триммеры, эпиляторы и фотоэпиляторы), устройства для обработки кожи и устройства для обработки полости рта, могут содержать электронные компоненты, используемые для обработки части тела пользователя. Один конкретный тип устройства личной гигиены, в котором на характеристики устройства могут влиять несовершенные и неоднородные паяные соединения в устройстве с электронными компонентами, как упомянуто здесь ранее, выполнен в виде фотоэпиляционного устройства или другого типа устройства для обработки кожи, которое содержит источник света для обработки с матрицей светоизлучающих диодов высокой интенсивности для выработки импульсов света высокой энергии. Несовершенные и неоднородные паяные соединения между светоизлучающими диодами и платой с печатной схемой, на которой установлены светоизлучающие диоды, могут привести как к уменьшению интенсивности света, создаваемого светоизлучающими диодами, так и к уменьшению теплопередачи от светоизлучающих диодов к плате с печатной схемой. Пониженная интенсивность света влияет на эффективность обработки устройством, а пониженная теплопередача увеличивает риск теплового повреждения светоизлучающих диодов.

Раскрытие сущности изобретения

[0005] Как отмечено выше, накопление газа, захваченного внутри паяного соединении во время процесса припаивания электронных компонентов к подложке или припаивания подложки к плате с печатной схемой, может привести к неоптимальному электрическому и тепловому соединению электронных компонентов, что, тем самым, воздействует на тепловые и/или электрические свойства электронных компонентов.

[0006] Таким образом, существует потребность в улучшенном способе соединения электронных компонентов и в устройстве с улучшенным соединением его электронных компонентов.

[0007] Настоящее изобретение согласно первому аспекту предлагает устройство, содержащее основную подложку и подложку для компонентов, имеющую по меньшей мере два расположенных на ней электронных компонента, причем образовано по меньшей мере одно отверстие, проходящее через всю толщину подложки для компонентов и выполненное в промежутке между по меньшей мере двумя электронными компонентами, при этом подложка для компонентов соединена с основной подложкой с использованием паяного соединения.

[0008] По меньшей мере одно отверстие, образованное в подложке для компонентов в промежутке между по меньшей мере двумя электронными компонентами, обеспечивает возможность легкого удаления летучих растворителей из паяльной пасты через по меньшей мере одно отверстие во время процесса пайки. Поскольку летучие растворители могут легко быть удалены через по меньшей мере одно отверстие во время процесса пайки, захват летучих растворителей в паяном соединении предотвращен или уменьшен, в результате чего однородность паяного соединения улучшена и тепловое и электрическое соединение электронных компонентов с основной подложкой также улучшено. Образование по меньшей мере одного отверстия в подложке для компонентов, а не в основной подложке, которая может, например, быть платой с печатной схемой, обладает тем преимуществом, что не будет причинено никакого повреждения плате с печатной схемой и компонентам на плате с печатной схемой, таким как проводящие дорожки, и что по меньшей мере одно отверстие не препятствует выравниванию электронных компонентов на плате с печатной схемой во время размещения электронных компонентов на плате с печатной схемой в процессе изготовления устройства. Кроме того, по меньшей мере одно отверстие может быть образовано в процессе изготовления подложки для компонентов, например, во время процесса литографического осаждения или во время процесса нарезания подложки для компонентов. Таким образом, процесс образования по меньшей мере одного отверстия и всего устройства может быть более рентабельным и эффективным.

[0009] В одном варианте реализации устройства согласно настоящему изобретению каждый из по меньшей мере двух электронных компонентов содержит светоизлучающий диодный элемент. В частности, матрица светоизлучающих диодных элементов может быть предусмотрена на подложке для компонентов. В этом варианте реализации по меньшей мере одно отверстие в подложке для компонентов обеспечивает возможность образования однородного паяного соединения между основной подложкой и подложкой для компонентов также в случае относительно большой площади поверхности подложки для компонентов, несущей относительно большое количество светоизлучающих диодных элементов в матрице. Это приводит к равномерной интенсивности света по матрице светоизлучающих диодных элементов и равномерной теплопроводности между светоизлучающими диодными элементами и основной подложкой по матрице светоизлучающих диодных элементов. Устройство, содержащее множество светоизлучающих диодных элементов, расположенных на подложке для компонентов, может быть использовано в устройстве личной гигиены, таком как фотоэпиляционное устройство.

[0010] В одном варианте реализации устройства согласно настоящему изобретению по меньшей мере одно отверстие имеет ширину, по меньшей мере равную толщине подложки для компонентов. По меньшей мере одно отверстие может иметь ширину от 50 микрометров до 300 микрометров. В конкретном варианте реализации устройства согласно настоящему изобретению по меньшей мере одно отверстие содержит щель. При выборе соответствующим образом формы, геометрии и размера по меньшей мере одного отверстия обеспечена возможность оптимизации количество газа, способного к дегазации и выходу из паяного соединения во время процесса пайки.

[0011] В конкретном варианте реализации устройства согласно настоящему изобретению подложка для компонентов может содержать кремниевую подложку. Кремниевая подложка может образовывать общее электрическое соединение между основной подложкой и по меньшей мере двумя электронными компонентами, расположенными на подложке для компонентов, например общее электрическое соединение с землей. Кремниевая подложка обеспечивает возможность образования по меньшей мере одного отверстия во время литографического процесса изготовления кремниевой подложки.

[0012] Еще в одном варианте реализации устройства согласно настоящему изобретению выполнены множество отверстий, проходящих через всю толщину подложки для компонентов и расположенных по меньшей мере на одной по существу прямой линии в промежутке между по меньшей мере двумя электронными компонентами. При использовании множества отверстий в подложке для компонентов может быть увеличено количество газа, способного к дегазации и выходу из паяного соединения во время процесса пайки, и, таким образом, может быть увеличена однородность паяного соединения между подложкой для компонентов и основной подложкой. Образование отверстий по прямой или по существу прямой линии может сделать процесс образования отверстий более простым и менее затратным.

[0013] Еще в одном варианте реализации устройства согласно настоящему изобретению устройство содержит массив подложек для компонентов, каждая из которых соединена с основной подложкой посредством паяного соединения, и каждая из которых имеет размещенную на ней матрицу светоизлучающих диодных элементов, причем в каждой подложке для компонентов выполнены множество отверстий проходящих через всю толщину подложки для компонентов во множестве промежутков между светоизлучающими диодными элементами. В этом варианте реализации каждая подложка для компонентов, содержащая матрицу светоизлучающих диодных элементов, образует элемент матрицы светоизлучающих диодов, а матрица элементов матрицы светоизлучающих диодов образует матрицу светоизлучающих диодов, которая может быть подходящей для использования в качестве источника света для обработки в фотоэпиляционном устройстве или в другом типе устройства для обработки кожи. В этом варианте реализации каждый элемент матрицы светоизлучающих диодов электрически и термически соединен с основной подложкой посредством отдельного паяного соединения, которое имеет высокую однородность благодаря множеству отверстий, образованных через всю толщину подложки для компонентов с элементами матрицы светоизлучающих диодов. Таким образом, светодиодная матрица в целом обеспечивает равномерную интенсивность света и высокую эффективность.

[0014] Настоящее изобретение согласно второму аспекту предлагает устройство личной гигиены, содержащее источник света для обработки, содержащий устройство согласно настоящему изобретению, как описано выше. Устройство личной гигиены может представлять собой устройство для обработки кожи или устройство для обработки волос, такое как устройство для удаления волос или устройство для уменьшения роста волос, в частности устройство для фотоэпиляции.

[0015] Настоящее изобретение согласно третьему аспекту предлагает способ изготовления устройства согласно настоящему изобретению, причем способ включает этапы обеспечения основной подложки, обеспечения подложки для компонентов, размещения по меньшей мере двух электронных компонентов на подложке для компонентов, образования по меньшей мере одного отверстия через всю толщину подложки для компонентов в промежутке между по меньшей мере двумя электронными компонентами и образования паяного соединения между подложкой для компонентов и основной подложкой.

[0016] Изготовление устройства в соответствии со способом согласно настоящему изобретению предпочтительно, поскольку образование по меньшей мере одного отверстия в подложке для компонентов в промежутке между по меньшей мере двумя электронными компонентами обеспечивает возможность легкой дегазации летучих растворителей из паяльной пасты через по меньшей мере одно отверстие во время последующей стадии образования паяного соединения между подложкой для компонентов и основной подложкой. Поскольку летучие растворители могут легко быть удалены через по меньшей мере одно отверстие во время этапа образования паяного соединения, захват летучих растворителей в паяном соединении предотвращен или уменьшен, в результате чего однородность паяного соединения улучшена, а термическое и электрическое соединение электронных компонентов с основной подложкой также улучшено. Другое преимущество способа согласно настоящему изобретению состоит в том, что этап образования по меньшей мере одного отверстия через всю толщину подложки с неизолированным компонентом, такой как кремниевая подложка, является менее дорогим, чем образование такого отверстия в основной подложке, такой как плата с печатной схемой, которая содержит множество проводящих дорожек и других компонентов. Кроме того, ориентирование подложки для компонентов относительно основной подложки непосредственно перед этапом образования паяного соединения проходит намного легче при образованном по меньшей мере одном отверстии в подложке для компонентов.

[0017] В варианте реализации способа согласно настоящему изобретению этап образования по меньшей мере одного отверстия включает образование по меньшей мере одного отверстия с использованием по меньшей мере одного процесса из процесса влажного плазменного травления, процесса сухого плазменного травления, процесса лазерной резки, процесса ультразвукового сверления, процесса механического сверления, процесса сверления или резки водой под высоким давлением, процесса пескоструйной обработки, процесса абразивной водоструйной обработки и процесса электроискровой обработки.

[0018] Еще в одном варианте реализации способа согласно настоящему изобретению этап образования паяного соединения включает образование паяного соединения с использованием процесса пайки оплавлением. Процесс пайки оплавлением можно использовать, поскольку летучие растворители, которые, как правило, заставляют выходить из паяльной пасты во время процесса пайки, могут выходить через по меньшей мере одно отверстие.

[0019] Еще в одном дополнительном варианте реализации способа согласно настоящему изобретению этап образования по меньшей мере одного отверстия выполнен во время процесса литографического осаждения или во время процесса нарезания подложки для компонентов. При комбинации этапа образования по меньшей мере одного отверстия с другим процессом, включающим изготовление подложки для компонентов, производственные затраты могут быть сведены к минимуму, а эффективность производственного процесса может быть оптимизирована.

[0020] Еще в одном варианте реализации способа согласно настоящему изобретению каждый из по меньшей мере двух электронных компонентов выполнен в виде светоизлучающего диодного элемента. В частности, матрица светоизлучающих диодных элементов может быть расположена на подложке для компонентов. В этом варианте реализации по меньшей мере одно отверстие в подложке для компонентов обеспечивает возможность образования однородного паяного соединения между основной подложкой и подложкой для компонентов также в случае относительно большой площади поверхности, несущей относительно большое количество светоизлучающих диодных элементов в массиве. Это приводит к равномерной интенсивности света по матрице светоизлучающих диодных элементов и равномерной теплопроводности между светоизлучающими диодными элементами и основной подложкой над матрицей светоизлучающих диодных элементов.

[0021] Другие признаки изобретения станут очевидными из последующего описания предпочтительных вариантов реализации устройства и способа согласно настоящему изобретению.

Краткое описание чертежей

[0022] Для лучшего понимания изобретения и более четкой демонстрации того, как оно может быть осуществлено, теперь будут сделаны ссылки, только в качестве примера, на прилагаемые чертежи, на которых:

[0023] на ФИГ. 1 схематически показан пример устройства согласно настоящему изобретению, содержащего множество подложек для компонентов, каждая из которых содержит расположенные на ней электронные компоненты и соединена с основной подложкой;

[0024] на ФИГ. 2 схематически показан пример одной из подложек для компонентов, на которой расположены электронные компоненты, устройства по ФИГ. 1;

[0025] на ФИГ. 3 схематически показан пример устройства согласно настоящему изобретению, содержащего подложку для компонентов, соединенную с основной подложкой, и содержащую размещенные на ней электронные компоненты;

[0026] на ФИГ. 4 показан пример устройства для личной гигиены согласно настоящему изобретению;

[0027] на ФИГ. 5 показана структурная схема примера способа согласно настоящему изобретению для изготовления устройства согласно настоящему изобретению, такого как устройство по ФИГ. 3; и

[0028] на ФИГ. 6 показана структурная схема примера способа изготовления устройства для личной гигиены согласно настоящему изобретению, такого как устройство для личной гигиены по ФИГ. 4.

Осуществление изобретения

[0029] Как отмечалось выше, во время некоторых процессов пайки в материале припоя может быть образован газ, и этот газ может быть захвачен паяным соединением, приводя, таким образом, к образованию неравномерного паяного соединения, что вызывает неоптимальное функционирование электронных компонентов, электрически соединенных посредством паяных соединений, и устройства, внутри которого установлены электронные компоненты. При припаивании к подложке электронных компонентов, имеющих относительно небольшую площадь основания (т.е., относительно небольшую площадь контакта, подлежащую пайке) газ, образуемый в процессе пайки, может выходить вокруг сторон электронных компонентов. Однако, если процесс пайки используют для соединения относительно больших электронных компонентов или для соединения подложки для компонентов, на которой расположены электронные компоненты, то часть газа может не иметь возможности выхода вокруг сторон электронных компонентов или подложки для компонентов и, таким образом, может быть захвачена в паяном соединении. Таким образом, авторы изобретения предложили способ, посредством которого процесс пайки может быть выполнен без газа или только с минимальным количеством газа, который становится захваченным в паяном соединении между спаиваемыми поверхностями.

[0030] Хотя настоящее изобретение может быть применено к широкому кругу технологий, одной взятой в качестве примера и обсуждаемой здесь областью технологии, в которой может быть применено изобретение, является область устройств личной гигиены. В частности, настоящее изобретение может найти применение в области устройств для удаления волос или уменьшения роста волос, например, для устройств с интенсивным световым импульсом, также известных как фотоэпиляторы, или для других типов устройств для обработки кожи, содержащих источник света для обработки. Хотя известные фотоэпиляторы используют высокоинтенсивные источники света, такие как ксеноновые импульсные лампы, для создания высокоинтенсивных импульсов света для обработки волос было предложено вырабатывать лечебные световые импульсы с использованием светоизлучающих диодов. В такой компоновке множество светоизлучающих диодных элементов может быть размещено в матрице, например, на подложке (называемой здесь подложкой для компонентов или подложкой для матрицы светоизлучающих диодных элементов), которую затем прикрепляют к основной подложке, такой как плата с печатной схемой, с использованием паяного соединения. Подложка для компонентов, на которой расположена матрица светоизлучающих диодных элементов, может быть относительно большой по сравнению с расположенными на ней отдельными светоизлучающими диодными элементами. Следовательно, газ, образуемый в материале припоя во время процесса образования паяного соединения между подложкой для компонентов и основной подложкой, может попасть в паяное соединение.

[0031] Если обратиться к чертежам, на ФИГ. 1 схематически показана иллюстрация устройства 100 согласно настоящему изобретению. Устройство 100 может быть выполнено в виде устройства, в частности, источника света для обработки, для использования в устройстве, таком как устройство личной гигиены. Устройство 100 содержит основную подложку 102, которая в этом примере выполнена в виде платы с печатной схемой. В множестве подложек 104 для компонентов каждая подложка прикреплена к основной подложке 102 с использованием паяного соединения. Например, каждая подложка 104 для компонентов может быть прикреплена к основной подложке 102 посредством отдельного паяного соединения, образованного посредством процесса пайки оплавлением. В этом примере каждая подложка 104 для компонентов содержит массив электронных компонентов 106, расположенных на ней, которые могут быть прикреплены или образованы на подложке 104 для компонентов, как описано ниже. Комбинация подложки 104 для компонентов и расположенной на ней матрицы электронных компонентов 106 может быть названа «элементом матрицы компонентов». В примере, показанном на ФИГ. 1, каждый электронный компонент 106 содержит светоизлучающий диодный элемент, такой как мозаичная структура на основе светоизлучающих диодных элементов ("LED tile"), так что элемент массива компонентов представляет собой «элемент матрицы светоизлучающих диодов». В показанном примере девять подложек 104 для компонентов прикреплены к основной подложке 102, и каждая подложка 104 для компонентов содержит девять электронных компонентов (например, в виде мозаичных структур на основе светоизлучающих диодных элементов) 106, расположенных на ней. Понятно, что форма основной подложки 102, количество и расположение подложек 104 компонентов и количество и расположение электронных компонентов 106 на каждой из подложек 104 компонентов может быть отлично от тех, которые показаны в примере на ФИГ. 1. Аналогично, в то время как электронные компоненты 106 этого примера выполнены в виде мозаичных структур 106 на основе светоизлучающих диодных элементов, в других примерах реализации изобретения электронные компоненты 106 могут быть любого другого типа.

[0032] В некоторых примерах электронные компоненты 106 могут быть образованы на подложке 104 для компонентов как часть процесса, в котором происходит литографическое осаждение материала на подложке 104 для компонентов. Этот способ образования электронных компонентов 106 на подложке 104 для компонентов может быть, в частности, использован в примере по ФИГ. 1, содержащем светоизлучающие диодные элементы. В других примерах электронные компоненты 106 могут быть образованы на подложке 104 для компонентов или иным образом соединены, установлены, прикреплены или размещены на подложке 104 для компонентов с использованием других известных технологий.

[0033] Подложка 104 для компонентов может быть выполнена из любого подходящего материала. Например, подложка 104 для компонентов может быть выполнена из кремния. Каждый электронный компонент 106, расположенный на подложке 104 для компонентов, может быть индивидуально адресован отдельным электрическим соединением, например золотым проводом, не показанным на чертежах. Все электронные компоненты 106 на подложке 104 для компонентов могут иметь общее электрическое заземление в примере, показанном на ФИГ. 1, посредством подложки 104 для компонентов.

[0034] На ФИГ. 2 схематически показана иллюстрация одного элемента 200 матрицы компонентов (т.е. подложки 104 для компонентов, на которой размещена матрица электронных компонентов 106) устройства 100, показанного на ФИГ. 1. Подложка 104 для компонентов по ФИГ. 2 содержит множество сквозных отверстий 202. Эти отверстия для ясности не показаны на ФИГ. 1. Отверстия 202 представляют собой сквозные отверстия, которые образуют проход от одной основной стороны подложки 104 для компонентов к противоположной основной стороне, как ясно показано на ФИГ. 3. Другими словами, отверстия 202 проходят через всю толщину t подложки 104 для компонентов. Хотя в примере по ФИГ. 2 подложка 104 для компонентов содержит двадцать восемь проходящих через нее отверстий, число отверстий, образованных в других примерах, может быть больше или меньше. Например, только одно отверстие может быть образовано через подложку 104 для компонентов.

[0035] Отверстия 202 образованы в промежутках между электронными компонентами 106. Другими словами, отверстия 202 образованы через подложку 104 для компонентов в областях между электронными компонентами 106. Таким образом, отверстия 202 образованы в областях подложки 104 для компонентов, которые не заняты электронными компонентами 106, и, таким образом, положения отверстий 202 не оказывают отрицательного воздействия на функциональные возможности электронных компонентов 106. Отверстия 202 не обязательно должны быть расположены по центру в промежуточном пространстве между электронными компонентами 106, как в случае, показанном на ФИГ. 2. В некоторых примерах отверстия 202 могут быть расположены ближе к конкретному электронному компоненту 106, чем к соседнему электронному компоненту.

[0036] В показанном примере отверстия 202 образованы по прямым или по существу прямым линиям между электронными компонентами 106. Образование отверстий в этой компоновке может обеспечить преимущества с точки зрения эффективности изготовления. Однако, следует понимать, что отверстия 202 могут в качестве альтернативы быть расположены другим способом.

[0037] На ФИГ. 3 показан вид в разрезе части устройства 100 по ФИГ. 1. Устройство 100, показанное на ФИГ. 3, содержит основную подложку 102 и подложку 104 для компонентов. Подложка 104 для компонентов содержит по меньшей мере два электронных компонента 106, расположенных на ней. По меньшей мере одно отверстие 202 образовано через всю толщину подложки для компонентов. В примере, показанном на ФИГ. 3, подложка для компонентов имеет толщину t. По меньшей мере одно отверстие 202 образовано в промежутке между по меньшей мере двумя электронными компонентами 106. Подложка 104 для компонентов соединена с основной подложкой 102 посредством паяного соединения 302.

[0038] Посредством образования отверстий 202 в подложке 104 для компонентов в месте расположения промежутков между электронными компонентами 106 отверстия 202 могут быть точно расположены для обеспечения того, что они не вносят помехи или не влияют отрицательно на тепловые или электрические характеристики электронных компонентов 106. Дополнительное преимущество образования отверстий 202 в подложке 104 для компонентов, а не, например, в основной подложке 102, состоит в том, что электрическое соединение между подложкой 104 для компонентов и основной подложкой 102 не подвергнуто отрицательному воздействию. Кроме того, поскольку отверстия 202 образованы в подложке 104 для компонентов, а не, например, в основной подложке 102 (например, на плате с печатной схемой), отверстия 202 могут быть созданы, например, в начале процесса изготовления, в то время как отдельные подложки 104 для компонентов нарезаны из более крупной пластины. При объединении процесса создания отверстий 202 в подложке 104 для компонентов с процессом изготовления подложки 104 для компонентов, например, при вырезании ее из пластины, общий процесс изготовления устройства 100 упрощен, а производственные затраты снижены.

[0039] Как отмечено выше, при использовании процесса пайки, такого как процесс пайки оплавлением, для прикрепления подложки 104 для компонентов к основной подложке 102, во время процесса пайки может происходить выделение летучих растворителей из материала припоя для образования паяного соединения 302. Отверстия 202 через подложку 104 для компонентов обеспечивают путь, по которому такие летучие растворители, выделяемые из материала припоя, могут выходить из паяного соединения 302 во время процесса пайки. Таким образом, количество газа, который захвачено в паяном соединении 302 между подложкой 104 для компонентов и основной подложкой 102, уменьшено и не происходит воздействия на однородность паяного соединения 302 (т.е. уменьшения) или воздействие происходит только в минимальном масштабе. На ФИГ. 3 стрелки указывают возможные направления, в которых газ способен течь и выходить из паяного соединения 302 во время процесса пайки.

[0040] В некоторых вариантах реализации по меньшей мере одно отверстие 202 может быть образовано настолько большим, насколько это возможно, так что по меньшей мере одно отверстие 202 способно быть размещено в промежутке между по меньшей мере двумя электронными компонентами 106. Это повышает вероятность того, что газ, образованный в паяном соединении 302 во время процесса пайки, может выходить через отверстие 202. В некоторых вариантах реализации по меньшей мере одно отверстие 202 имеет ширину по меньшей мере равную толщине t подложки 104 для компонентов. Опять же, это улучшает вероятность выхода газа во время процесса пайки, но обеспечивает сохранение структурной целостности подложки 104 для компонентов. Конечно, следует понимать, что в вариантах реализации, в которых промежуток между по меньшей мере двумя электронными компонентами 106 относительно велик, ширина отверстий 202 может быть относительно большой, тогда как в вариантах реализации, в которых промежуток между по меньшей мере двумя электронными компонентами 106 относительно мал, ширина отверстий 202 может быть относительно небольшой. В некоторых вариантах реализации по меньшей мере одно отверстие 202 может иметь ширину от 50 микрометров до 300 микрометров. Ширина по меньшей мере одного отверстия 202 в некоторых вариантах реализации может составлять от 50 микрометров до 200 микрометров или, что предпочтительнее, от 50 микрометров до 100 микрометров. Таким образом, подложка 104 для компонентов может иметь соответствующую толщину от 50 микрометров до 300 микрометров или, что предпочтительнее, от 50 микрометров до 200 микрометров или, еще более предпочтительно, от 50 микрометров до 100 микрометров.

[0041] Отверстия 202 могут иметь любую подходящую форму. Для простоты изготовления по меньшей мере одно отверстие 202 может иметь по существу круглое поперечное сечение. В этом варианте реализации сквозное отверстие цилиндрической формы может быть образовано через подложку 104 для компонентов. В некоторых вариантах по меньшей мере одно отверстие 202 может быть выполнено в виде щели. Выполнение по меньшей мере одного отверстия 202 в виде щели может быть выгодно по сравнению с круглым отверстием, поскольку имеется более крупная область область, через которую газ может выходить из паяного соединения 302 во время процесса пайки.

[0042] Как отмечено выше, подложка 104 для компонентов может быть выполнена в виде кремниевой подложки. Известно, что относительно тонкая кремниевая подложка может быть особенно хрупкой и уязвимой для повреждений. Таким образом, кремниевые подложки часто упаковывают для образования пакета интегральных микросхем, который может быть прочнее и долговечнее и, следовательно, с ним легче обращаться, не вызывая повреждения кремниевой подложки или компонентов, прикрепленных к ней. После упаковки трудно создать отверстия в подложке для компонентов (т.е. в кремниевой подложке). В настоящем изобретении, однако, подложка 104 для компонентов выполнена в виде непокрытой, неупакованной подложки, и, таким образом, можно создавать отверстия 202 в подложке 104 для компонентов и нет необходимости образования отверстий 202 в основной подложке 102.

[0043] В некоторых вариантах реализации, таких как варианты реализации, показанные на указанных чертежах, множество отверстий 202 может быть образовано через всю толщину подложки 104 для компонентов. Как отмечено выше, множество отверстий 202 может быть расположено по меньшей мере по одной прямой линии или по существу прямой линии. В некоторых вариантах реализации, в которых множество отверстий 202 образовано через подложку 104 для компонентов, отверстия 202 могут иметь разные формы и/или размеры. Например, одно или несколько отверстий 202 могут быть выполнены круглыми, в то время как одно или несколько отверстий могут быть выполнены в виде щелей. Выбор размера и/или формы отверстий 202, которые должны быть образованы в конкретном месте на подложке 104 для компонентов, может быть основан на природе (например, размере, форме и количестве) электронных компонентов 106 на подложке 104 для компонентов или подлежащих образованию или установке на подложке 104 для компонентов.

[0044] Рассмотренное выше устройство 100 может быть реализовано множеством способов. Согласно аспекту настоящего изобретения устройство 100 может быть встроено в устройство личной гигиены, такое как устройство 400 личной гигиены, показанное на ФИГ. 4. Устройство 400 личной гигиены выполнено в виде фотоэпилятора, который излучает импульсный свет высокой интенсивности в область кожи пользователя для уменьшения или предотвращения роста волосков из этой области кожи. Однако, следует понимать, что устройство 100 может быть включено в другие типы устройств личной гигиены.

[0045] Устройство 400 личной гигиены содержит источник 404 света для обработки, который лишь схематически показан на ФИГ. 4. Источник 404 света для обработки содержит устройство 100, содержащее матрицу элементов матрицы светоизлучающих диодов, как обсуждалось выше и показано на ФИГ. 1 и 3. В частности, как показано на ФИГ. 1, 2 и 3, источник 404 света для обработки содержит массив подложек 104 компонентов, каждая из которых соединена с основной подложкой 102 посредством паяного соединения 302, и каждая из которых содержит размещенную на ней матрицу электронных компонентов 106 в виде светоизлучающих диодных элементов (или мозаичных структур на основе светоизлучающих диодных элементов), причем в каждой подложке 104 для компонентов множество отверстий 202 образовано через всю толщину подложки 104 для компонентов во множестве промежутков между светоизлучающими диодными элементами. Устройство 400 личной гигиены в некоторых вариантах реализации может быть выполнено в виде устройства для обработки волос, предназначенного для уменьшения или предотвращения роста волос. В некоторых вариантах реализации устройство 400 для личной гигиены может дополнительно содержать рукоятку 402 или корпус, размер которых подходит для удержания пользователем. Устройство 400 личной гигиены может, конечно, содержать другие функции и компоненты, не показанные на ФИГ. 4. Например, устройство личной гигиены может содержать узел корпуса, который содержит другие компоненты устройства. Узел корпуса может содержать рукоятку 402. Узел корпуса может вмещать устройство 100, или устройство 100 может быть прикреплено к узлу корпуса способом, известным специалистам в данной области техники. При использовании пользователь может удерживать рукоятку 402 своей рукой таким образом, что подлежащий обработке участок кожи подвернут воздействию источника 404 света для обработки.

[0046] Еще один аспект настоящего изобретения относится к способу изготовления устройства согласно настоящему изобретению, такого как устройство 100. На ФИГ. 5 показана структурная схема последовательности операций в примере способа 500 изготовления устройства 100 согласно настоящему изобретению. На этапе 502 способ 500 включает обеспечение основной подложки 102. Основная подложка может, например, содержать плату с печатной схемой. На этапе 504 способ 500 включает обеспечение подложки 104 для компонентов. В некоторых примерах подложка 104 для компонентов может быть выполнена в виде кремниевой подложки. На этапе 506 способ 500 включает размещение по меньшей мере двух электронных компонентов 106 на подложке 104 для компонентов. В некоторых примерах электронные компоненты 106 могут быть образованы или построены на подложке 104 для компонентов. На этапе 508 способ включает образование по меньшей мере одного отверстия 202 через всю толщину подложки 104 для компонентов в промежутке между по меньшей мере двумя электронными компонентами 106. На этапе 510 способ 500 включает образование паяного соединения 302 между подложкой 104 для компонентов и основной подложкой 102. Хотя этапы с 502 по 510 представлены в конкретном порядке на ФИГ. 5, очевидно, что этапы способа 500 могут быть выполнены в другом порядке. Например, этап образования по меньшей мере одного отверстия (этап 508) может быть выполнен перед этапом размещения по меньшей мере двух электронных компонентов на подложке для компонентов (этап 506).

[0047] В некоторых вариантах реализации способа согласно настоящему изобретению на этапе 510 паяное соединение может быть образовано с использованием процесса пайки оплавлением, как описано выше.

[0048] В некоторых вариантах реализации каждый из по меньшей мере двух электронных компонентов 106 может содержать светоизлучающий диодный элемент.

[0049] По меньшей мере одно отверстие может быть образовано (этап 508) несколькими способами. В некоторых вариантах реализации по меньшей мере одно отверстие может быть образовано с использованием по меньшей мере одного процесса из процесса влажного плазменного травления, процесса сухого плазменного травления, процесса лазерной резки, процесса ультразвукового сверления, процесса механического сверления, процесса сверления или резки водой под высоким давлением, процесса пескоструйной обработки, процесса абразивной водоструйной обработки и процесса электроискровой обработки. Также могут быть использованы другие подходящие способы выполнения отверстий 202 через подложку 104 для компонентов и такие способы знакомы специалистам в данной области техники.

[0050] Этап 508 образования по меньшей мере одного отверстия 202 может быть выполнен во время процесса литографического осаждения или во время процесса нарезания подложки 104 для компонентов. Другими словами, по меньшей мере одно отверстие 202 может быть сформировано при литографическом осаждении материала на подложки 104 для компонентов. Таким образом, отверстия 202 могут быть образованы в процессе, который также формирует другие особенности подложки 104 для компонентов или компоненты на подложке 104 для компонентов, что упрощает процесс изготовления подложки 104 для компонентов. Кроме того, благодаря образованию отверстий 202 посредством такого процесса литографического осаждения может быть легче обрабатывать и манипулировать подложкой 104 для компонентов, поскольку процесс литографического осаждения выполняют до прикрепления подложки 104 для компонентов к основной подложке 102. Таким образом, существует меньший риск повреждения любых других элементов устройства 100.

[0051] Еще один аспект настоящего изобретения относится к способу изготовления устройства личной гигиены согласно настоящему изобретению. На ФИГ. 6 показана структурная схема последовательности операций в примере способа 600 изготовления устройства личной гигиены, такого как устройство личной гигиены 400, показанное на ФИГ. 4. На этапе 602 способ 600 включает изготовление устройства 100 в соответствии с рассмотренным выше способом 500. На этапе 604 способ 600 включает сборку устройства 100 в корпус устройства 400 личной гигиены.

[0052] Специалисты в данной области техники способны понять и реализовать изменения в раскрытых вариантах реализации, исходя из изучения чертежей, описания и приложенной формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, а грамматические показатели единственного числа не исключают множества. Один процессор или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, указанных в формуле изобретения. Сам факт того, что определенные меры изложены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что комбинация этих мер не может быть использована для получения преимущества. Любые позиционные обозначения в формуле изобретения не должны быть рассмотрены как ограничивающие объем изобретения.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение оптимального электрического и теплового соединения электронных компонентов. Устройство содержит: основную подложку и подложку для компонентов, на которой расположены по меньшей мере два электронных компонента. Образовано по меньшей мере одно отверстие, проходящее через всю толщину подложки для компонентов. По меньшей мере одно отверстие выполнено в промежутке между по меньшей мере двумя электронными компонентами. Подложка для компонентов соединена с основной подложкой с использованием паяного соединения. Каждый из по меньшей мере двух электронных компонентов может содержать светоизлучающий диодный элемент. Также раскрыт способ изготовления устройства. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство (100), содержащее:

- основную подложку(102) и

- подложку (104) для компонентов, имеющую по меньшей мере два электронных компонента (106), расположенных на ней;

причем образовано по меньшей мере одно отверстие (202), проходящее через всю толщину подложки для компонентов и выполненное в промежутке между по меньшей мере двумя электронными компонентами; и

при этом подложка для компонентов соединена с основной подложкой с использованием паяного соединения (302).

2. Устройство по п. 1, в котором каждый из по меньшей мере двух электронных компонентов содержит светоизлучающий диодный элемент.

3. Устройство по п. 1 или 2, в котором по меньшей мере одно отверстие имеет ширину, по меньшей мере равную толщине подложки для компонентов.

4. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере одно отверстие имеет ширину от 50 мкм до 300 мкм.

5. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере одно отверстие выполнено в виде щели.

6. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором подложка для компонентов содержит кремниевую подложку.

7. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором выполнены множество отверстий, проходящих через всю толщину подложки для компонентов и расположенных по меньшей мере на одной прямой линии в промежутке между по меньшей мере двумя электронными компонентами.

8. Устройство по п. 2, содержащее массив подложек для компонентов, каждая из которых соединена с основной подложкой посредством паяного соединения и каждая из которых содержит размещенную на ней матрицу светоизлучающих диодных элементов,

причем в каждой подложке для компонентов выполнены множество отверстий, проходящих через всю толщину подложки для компонентов во множестве промежутков между светоизлучающими диодными элементами.

9. Устройство личной гигиены, содержащее источник света для обработки, содержащий устройство по любому из предыдущих пунктов.

10. Устройство личной гигиены по п. 9, которое выполнено в виде устройства для обработки кожи или устройства для обработки волос.

11. Способ изготовления устройства по любому из предыдущих пунктов, включающий этапы:

- обеспечения основной подложки (102);

- обеспечения подложки (104) для компонентов;

- размещения по меньшей мере двух электронных компонентов (106) на подложке для компонентов;

- образования по меньшей мере одного отверстия (202), проходящего через всю толщину подложки для компонентов в промежутке между по меньшей мере двумя электронными компонентами; и

- образования паяного соединения (302) между подложкой для компонентов и основной подложкой.

12. Способ по п. 11, в котором этап образования по меньшей мере одного отверстия включает образование по меньшей мере одного отверстия с использованием по меньшей мере одного процесса из процесса влажного плазменного травления, процесса сухого плазменного травления, процесса лазерной резки, процесса ультразвукового сверления, процесса механического сверления, процесса сверления или резки водой под высоким давлением, процесса пескоструйной обработки, процесса абразивной водоструйной обработки и процесса электроискровой обработки.

13. Способ по п. 11 или 12, в котором этап образования паяного соединения включает образование паяного соединения с использованием процесса пайки оплавлением.

14. Способ по любому из пп. 11-13, в котором этап образования по меньшей мере одного отверстия выполняют во время процесса литографического осаждения или во время процесса нарезания подложки для компонентов.

15. Способ по любому из пп. 11-14, в котором каждый из по меньшей мере двух электронных компонентов содержит светоизлучающий диодный элемент.