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CN104066271B - 印刷电路板与在其电路板上配置集成电路封装元件的方法 - Google Patents

印刷电路板与在其电路板上配置集成电路封装元件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种印刷电路板与于此印刷电路板上配置集成电路封装元件的方法，印刷电路板用以配置一具多个球形焊点的集成电路封装元件，包含一基板与多个接点。接点排列于基板的一面上。各接点的一顶面配置有一焊料层。焊料层上开设有一凹槽。凹槽用以对齐一球形焊点其中之一的顶点，以供球形焊点的顶点伸入凹槽中。

Description

印刷电路板与在其电路板上配置集成电路封装元件的方法
技术领域
本发明涉及一种印刷电路板，特别是涉及一种可有效提升焊接效果的印刷电路板。
背景技术
目前球栅阵列（Ball Grid Array，BGA）的集成电路封装元件被焊接于印刷电路板(printed circuit board)上，通过许多细小球形焊点(solder joint)与印刷电路板上对应位置的焊料层相连接，来实现此集成电路封装元件与印刷电路板之间的电气连接与机械（物理）连接。
由于此集成电路封装元件上的部分球形焊点于焊接过程中常导致无法与印刷电路板上对应的焊料层完全熔融成一体，产生电气连接失败或至少降低电气导接性能的后果。如此，集成电路封装元件便无法与印刷电路板有效地进行信号的传递。
有鉴于此，如何研发出一种集成电路封装元件，可有效改善上述所带来的缺失及不便，实乃相关业者目前刻不容缓的一重要课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种印刷电路板与于此印刷电路板上配置集成电路封装元件的方法，通过印刷电路板上的焊料层所设置的凹槽，使得集成电路封装元件放置于印刷电路板上时，部分球形焊点朝下最凸出的顶点可陷入凹槽内，让集成电路封装元件上的所有球形焊点朝下最凸出的顶点至印刷电路板的距离都可整体缩短，进而增大球形焊点和焊料层的有效接触面积。
本发明的一实施方式中，提供一种印刷电路板。此印刷电路板用以配置一具多个球形焊点的集成电路封装元件。印刷电路板包含一基板以及多个接点。此些接点排列于基板的一面上。各接点的一顶面配置有一焊料层。焊料层上开设有一凹槽，凹槽用以对齐一球形焊点的顶点，以供此球形焊点的顶 点伸入凹槽中。
本发明的另一实施方式中，提供一种于此印刷电路板上配置集成电路封装元件的方法。此方法包含(a)提供一具多个接点的印刷电路板与一具多个球形焊点的集成电路封装元件。(b)分别形成多个焊料层于该些接点的顶面，其中每一焊料层具有一凹槽。(c)将该集成电路封装元件放置于该印刷电路板上，其中此些凹槽分别对齐此些球形焊点的顶点，以致至少部分的球形焊点的顶点伸入凹槽中。(d)对集成电路封装元件与印刷电路板加热，以致此些球形焊点与对应的焊料层完全熔融连接成一体。
综上所述，通过本发明印刷电路板与于此印刷电路板上配置集成电路封装元件的方法，可减少此些球形焊点于焊接过程中无法和焊料层完全熔融连接成一体的数量，以及提高所有球形焊点和焊料层于焊接过程中可完全熔融的机会。
附图说明
图1绘示一个集成电路封装元件配置于一印刷电路板上的示意图；
图2绘示一个球形焊点和一焊料层于焊接过程中无法完全熔融成一体的示意图；
图3绘示本发明的印刷电路板的侧视图；
图4A绘示图3的区域M于一实施例下的局部俯视图；
图4B绘示图3的区域M于另一实施例下的局部俯视图；
图5绘示本发明于此印刷电路板上配置集成电路封装元件的方法的流程图；
图6绘示本发明于此印刷电路板上配置集成电路封装元件的方法的操作示意图；
图7A与图7B绘示图5的步骤(502)于一实施例中的一操作示意图；
图7C绘示本发明的印刷电路板依据此实施例所形成的焊料层的局部俯视图；
图8绘示图5的步骤(502)于另一实施例中的一操作示意图。
符号说明
10集成电路封装元件
11球形焊点
11a顶点
20印刷电路板
21焊料层
d1、d2距离
100印刷电路板
110第一基板
120第一接点
121顶面
130焊料层
131内壁
132外壁
133缝隙
140凹槽
200集成电路封装元件
210第二基板
220球形焊点
220a顶点
300印刷模板
310开口
320遮敝部
S焊料
M区域
J喷印机
(501)～(504)步骤
具体实施方式
以下将以图示及详细说明清楚说明本发明的精神，如熟悉此技术的人员在了解本发明的实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。
图1绘示一个集成电路封装元件10配置于一印刷电路板20上的示意图。 图2绘示一个球形焊点11和一焊料层21于焊接过程中无法完全熔融成一体的示意图。
请参考图1与图2所示，由于集成电路封装元件10的厚度越来越薄，因此当集成电路封装元件10放置于印刷电路板20上而与各球形焊点11接触对应的焊料层21一起进入焊接过程时，集成电路封装元件10的部分区域将因高温而发生翘曲（warpage）变形，致使集成电路封装元件10上不同球形焊点11朝下最凸出的顶点11a至印刷电路板20表面的距离将产生明显地差异（例如距离d1、d2），进而导致集成电路封装元件10上部分的球形焊点11因此无法与对应的焊料层21充分接触，造成此些球形焊点11和焊料层21于焊接过程中无法完全熔融连接成一体（图2）。
发明人有鉴于此，将印刷电路板上所有焊料层上设置一凹槽，通过印刷电路板上所有焊料层上所设置的凹槽，使得集成电路封装元件放置于印刷电路板上时，部分球形焊点朝下最凸出的顶点可陷入凹槽内，让集成电路封装元件上的所有球形焊点朝下最凸出的顶点至印刷电路板的距离都可整体缩小，进而于焊接过程中，缩短集成电路封装元件发生翘曲变形的部分区域上的部分球形焊点与焊料层的距离，减少此些球形焊点无法和焊料层完全熔融连接成一体的机率。此外，由于焊料层所设置的凹槽内呈中空状，当集成电路封装元件放置于印刷电路板上时，部分球形焊点朝下最凸出的顶点可更接近焊料层内部，进而增大球形焊点和焊料层的有效接触面积。
请参阅图3与图4A所示，图3绘示本发明的印刷电路板100的侧视图。图4A绘示图3的区域M于一实施例下的局部俯视图。图4B所示，绘示图3的区域M于另一实施例下的局部俯视图。
此印刷电路板100包含一第一基板110以及多个第一接点120。第一基板110可例如为硬式印刷电路板（printed circuit board，PCB）、金属基板（metal core printedcircuit board，MCPCB）或软式印刷电路板（flexible printed circuit board，FPC）。
此些第一接点120排列于第一基板110的一面上，用以分别配合印刷电路板100内部一或多个线路而与一集成电路封装元件交换信号。第一接点120为金属接点，其材料例如为铜、锡或镍等。第一接点120不限其形状，可为几何形状，例如圆形或矩形。
各第一接点120的顶面121配置有一焊料层130。焊料层130上开设有 一凹槽140。凹槽140不限其形状，也不需与第一接点120的形状匹配，可为几何形状，例如圆形或矩形。焊料层130呈半固态或膏状，至少包含焊接用材料（如焊锡等）与助焊剂。
本发明的一变化或选项中，凹槽140位于焊料层130所为形状的中心位置（图4A），然而，本发明不仅限于此。
本发明的一变化或选项中，凹槽140贯穿焊料层130，使得凹槽140可显露出第一接点120的顶面121（图4A），然而，本发明不仅限于此，如图4B所示，凹槽140也可不贯穿焊料层130，使得凹槽140的底部无法显露出第一接点120的顶面121，而仍遮蔽第一接点120的顶面121。
本发明的一变化或选项中，凹槽140与焊料层130呈同心圆状。换句话说，焊料层130相对凹槽140的外壁132以及焊料层130于凹槽140内的内壁131皆完全围绕凹槽140。然而，本发明不仅限于此，例如焊料层130也可呈C字型（如图7C）、U字型或Π字型。换句话说，焊料层130具有一缝隙133，缝隙133连接焊料层130于凹槽140内的内壁131与焊料层130相对凹槽140的外壁132（如图7C）。
图5绘示本发明于此印刷电路板100上配置集成电路封装元件200的方法的流程图。图6绘示本发明于此印刷电路板100上配置集成电路封装元件200的方法的操作示意图。
请参阅图5与图6所示，本发明提供一种于此印刷电路板100上配置集成电路封装元件200的方法。此方法包含：
于步骤(501)中，提供一具多个第一接点120的印刷电路板100与一具多个球形焊点220的集成电路封装元件200。请参阅图6所示，集成电路封装元件200包含一第二基板210及多个球形焊点220。球形焊点220一一地排列并显露于第二基板210的一面上，分别对应印刷电路板100的此些第一接点120的排列方式。此些球形焊点220呈立体状，具有一最凸出的顶点220a。若此集成电路封装元件200发生翘曲时，集成电路封装元件200上的所有球形焊点220最凸出的顶点220a至印刷电路板100表面的距离不一致。
于步骤(502)中，分别形成多个焊料层130于此些第一接点120的顶面121，且每一焊料层130具有一凹槽140。于步骤(503)中，将集成电路封装元件200放置于印刷电路板100上，且此些凹槽140分别对齐此些球形焊点220的顶点220a，以致至少部分的球形焊点220的顶点220a可伸入凹槽140 中。于步骤(504)中，将集成电路封装元件200与印刷电路板100加热，以致此些球形焊点220与对应的焊料层130完全熔融连接成一体。
如此，如图6所示，由于集成电路封装元件200全部或至少大部分的球形焊点220的顶点220a可伸入对应的凹槽140中，使得最远离印刷电路板100的球形焊点220（如最左边的球形焊点220）接触对应的焊料层130，进而让整体的集成电路封装元件200更接近印刷电路板100。
进而，当将集成电路封装元件200与印刷电路板100同时进入锡炉时，虽然集成电路封装元件200将因高温而产生弯曲，但由于全部或至少大部分的球形焊点220的顶点220a都伸入凹槽140内，故，可被抬起的球形焊点220仍有很大机会与对应的焊料层130完全熔融连接成一体。
故，相比较于现有焊料层并无凹槽的设计，本发明印刷电路板100与于此印刷电路板100上配置集成电路封装元件200的方法，便可减少更多无法和焊料层130完全熔融连接成一体的球形焊点220，用于提高所有球形焊点220和焊料层130于焊接过程中可完全熔融的机会。
需说明的是，本发明的实施上，球形焊点220与焊料层130须配合第一接点120的型态而实施。举例而言，若某一第一接点120的顶面121面积相对增大时，则其对应的球形焊点220与焊料层130也对应地相对增大，而对应球形焊点220的凹槽140也对应地相对增大。
此外，本发明的一变化或选项中，实施者也可加大凹槽140的容量大于等于球形焊点220的体积，使得不仅球形焊点220的顶点220a，连球形焊点220的整体都可伸入凹槽140内。
请参考图7A至图7C所示，图7A与图7B绘示图5的步骤(502)于一实施例中的一操作示意图。图7C绘示本发明的印刷电路板100依据此实施例所形成的焊料层130的局部俯视图。
步骤(502)中，形成焊料层130的方式可为一印刷方式，使得焊料S通过此印刷方式被形成于此些第一接点120的顶面121。
具体而言，如图7A，步骤(502)还包含覆盖一印刷模板300（stencil）于印刷电路板100上。如图7B，印刷模板300包含至少一开口310与遮敝部320，开口310对应地露出些第一接点120其中之一的顶面121，且遮敝部320自印刷模板300伸至开口310内；以及如图7A，将一焊料S印刷于印刷模板300与印刷电路板100上，以致于印刷电路板100的此些第一接点120 的顶面121上互补地形成对应的焊料层130与凹槽140（图7C）。
请参考图8所示，图8绘示图5的步骤(502)于另一实施例中的一操作示意图。
步骤(502)中，形成焊料层130的方式可为一喷印方式，使得焊料S通过此喷印方式被形成于此些第一接点120的顶面121。
对印刷电路板100的第一接点120分别喷涂一焊料S，以致于印刷电路板100的第一接点120的顶面上形成对应的焊料层130与凹槽140。具体而言，通过一喷印机J于印刷电路板100的第一接点120的顶面上喷印出焊料层130以围绕一不具焊料的凹槽140。
综上所述，通过本发明印刷电路板与于此印刷电路板上配置集成电路封装元件的方法，可减少此些球形焊点于焊接过程中无法和焊料层完全熔融连接成一体的数量，以及提高此些球形焊点和焊料层于焊接过程中可完全熔融的机会。

Claims (4)

1.一种于印刷电路板上配置集成电路封装元件的方法，包含：
(a)提供一具多个接点的印刷电路板与一具多个球形焊点的集成电路封装元件；
(b)覆盖一印刷模板于该印刷电路板上，该印刷模板包含多个开口与遮敝部，该些开口分别对应地露出该些接点的顶面，其中每一该些遮敝部伸至该些开口其中之一内，以及将一焊料印刷于该印刷模板与该印刷电路板上，以致于该印刷电路板的该些接点的该些顶面上分别互补地形成多个焊料层，其中每一该些焊料层具有一凹槽；(c)放置该集成电路封装元件于该印刷电路板上，其中该些凹槽分别对齐该些球形焊点的顶点，以致至少部分的该些球形焊点的该些顶点伸入该凹槽中；以及
(d)对该集成电路封装元件与该印刷电路板加热，以致该些球形焊点与该些焊料层完全熔融连接成一体。
2.如权利要求1所述的于印刷电路板上配置集成电路封装元件的方法，其中所有该些球形焊点的顶点至该印刷电路板的最小直线距离不一致。
3.一种于印刷电路板上配置集成电路封装元件的方法，包含：
(a)提供一具多个接点的印刷电路板与一具多个球形焊点的集成电路封装元件；
(b)对该印刷电路板的该些接点分别喷涂一焊料，以致分别形成多个焊料层于该印刷电路板的该些接点的顶面，其中每一该些焊料层具有一凹槽；
(c)放置该集成电路封装元件于该印刷电路板上，其中该些凹槽分别对齐该些球形焊点的顶点，以致至少部分的该些球形焊点的该些顶点伸入该凹槽中；以及
(d)对该集成电路封装元件与该印刷电路板加热，以致该些球形焊点与该些焊料层完全熔融连接成一体。
4.如权利要求3所述的于印刷电路板上配置集成电路封装元件的方法，其中所有该些球形焊点的顶点至该印刷电路板的最小直线距离不一致。
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