TWI650048B

TWI650048B - 印刷電路板結構及其形成方法

Info

Publication number: TWI650048B
Application number: TW106132083A
Authority: TW
Inventors: 張騰宇
Original assignee: 南亞電路板股份有限公司
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2019-02-01
Also published as: TW201916759A; CN109526139B; CN109526139A

Abstract

本發明之實施例提供一種印刷電路板結構，包括：印刷電路板，其上設置有接觸墊；防焊層，位於印刷電路板上並具有開口，且開口暴露接觸墊；焊錫凸塊，位於開口之中且與接觸墊電性連接；熱固性樹脂環，位於防焊層上並圍繞且接觸焊錫凸塊。本發明之實施例亦提供一種印刷電路板結構的形成方法。

Description

印刷電路板結構及其形成方法

本發明係關於一種印刷電路板結構及其形成方法。

隨著現今電子產品持續朝輕、薄、短、小、高速、高頻及多功能發展，為滿足這些需求，需要體積更小且I/O數更多的晶片，這也意味著需要增加印刷電路板之佈線面積並縮小焊錫凸塊之間的間距。

在先前技術中，可藉由將錫膏填入待印刷基板表面的綠漆開環中，並進行回焊製程以將錫膏熔融為焊錫凸塊。然而，上述焊錫印刷製程(solder printing process)因受限於鋼板製作能力，已無法因應製程間距縮小之變化。為解決上述問題，目前發展出一種微植球製程(micro-ball process)，其可將微錫球直接植入基板表面的綠漆開環中，並進行回焊製程以形成焊錫凸塊。雖然微植球製程可因應製程間距之微縮化，但在該製程中通常會利用金屬凸塊來固定所植入之錫球或焊錫凸塊，由於金屬凸塊需藉由影像轉移及電鍍等製程來形成，故造成製程複雜且成本高等問題。

因此，目前亟需一種新的印刷電路板結構及其形成方法，除了能夠因應製程間距的微縮化之外，更能夠在簡化製程及降低成本的情況下達到固定焊錫凸塊的目的。

根據一些實施例，本發明提供一種印刷電路板結構，包括：印刷電路板，其上設置有接觸墊；防焊層，位於印刷電路板上並具有開口，且開口暴露接觸墊；焊錫凸塊，位於開口之中且與接觸墊電性連接；熱固性樹脂環，位於防焊層上並圍繞且接觸焊錫凸塊。

根據一些實施例，本發明提供一種印刷電路板結構的形成方法，包括：提供印刷電路板，其上設置有接觸墊；形成防焊層於印刷電路板上，該防焊層具有開口，且開口暴露接觸墊；設置熱固性樹脂前驅物於防焊層上及開口之中；設置錫球於熱固性樹脂前驅物之中；加熱錫球及熱固性樹脂前驅物，以形成一焊錫凸塊，並固化熱固性樹脂前驅物，以形成熱固性樹脂環，其中熱固性樹脂環圍繞並接觸焊錫凸塊。

100‧‧‧印刷電路板結構

10‧‧‧印刷電路板

12‧‧‧接觸墊

14‧‧‧防焊層

16‧‧‧開口

18‧‧‧金屬凸塊

19‧‧‧焊錫凸塊

200‧‧‧印刷電路板結構

20‧‧‧印刷電路板

21‧‧‧線路結構

21a‧‧‧導線層

21b‧‧‧絕緣層

22‧‧‧接觸墊

24‧‧‧防焊層

26‧‧‧開口

28‧‧‧熱固性樹脂前驅物

30‧‧‧錫球

32‧‧‧焊錫凸塊

32a‧‧‧焊錫凸塊

32b‧‧‧焊錫凸塊

34‧‧‧熱固性樹脂環

以下將配合所附圖式詳述本揭露之實施例，應注意的是，依照工業上的標準實施，以下圖示並未按照比例繪製，事實上，可能任意的放大或縮小元件的尺寸以便清楚表現出本揭露的特徵。而在說明書及圖式中，除了特別說明外，同樣或類似的元件將以類似的符號表示。

第1A-1C圖顯示比較例所繪示之印刷電路板結構於不同階段的的剖面圖。

第2A-2D圖顯示根據本發明一些實施例所繪示之印刷電路板結構於不同階段的的剖面圖。

第2E-2F圖係根據本發明一些實施例所繪示之第2D圖的印刷電路板結構之局部剖面圖。

以下公開許多不同的實施方法或是例子來實行本發明之不同特徵，以下描述具體的元件及其排列的例子以闡述本發明。當然這些僅是例子且不該以此限定本發明的範圍。此外，在不同實施例中可能使用重複的標號或標示，這些重複僅為了簡單清楚地敘述本揭露，不代表所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。為簡化及清楚起見，各種特徵可任意繪製成不同尺寸。

此外，其中可能用到與空間相關的用詞，像是“在…下方”、“下方”、“較低的”、“上方”、“較高的”及類似的用詞，這些關係詞係為了便於描述圖示中一個(些)元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。這些空間關係詞包括使用中或操作中的裝置之不同方位，以及圖示中所描述的方位。裝置可能被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位)，則其中使用的空間相關形容詞也可相同地照著解釋。

本發明實施例提供一種印刷電路板結構及其形成方法，藉由熱固性樹脂本身的特性而不需經過額外的製程，即能夠使焊錫凸塊穩定地固定於印刷電路板上，進而簡化製程並降低成本。

第1A-1C圖係顯示比較例之印刷電路板結構100於不同階段的的剖面圖。如第1A圖所示，提供印刷電路板10，且其上設置有接觸墊12。於印刷電路板10及接觸墊12上設置防焊層14，其中防焊層14具有開口16，且開口16暴露接觸墊12。

接著，如第1B圖所示，藉由影像轉移及電鍍等製程將金屬凸塊18設置於開口16之中。再者，如第1C圖所示，藉由微植球製程(μ-ball process)將錫球植入金屬凸塊18上，並進行回焊製程以形成焊錫凸塊19。

在上述比較例中，金屬凸塊18係用以固定錫球及焊錫凸塊19。然而，由於金屬凸塊18需藉由影像轉移及電鍍等多重製程來形成，故造成製程繁複且成本高等問題。

第2A-2D圖顯示根據本發明一些實施例，印刷電路板結構200於不同階段的的剖面圖。

如第2A圖所示，提供印刷電路板20，且其上設置有接觸墊22。印刷電路板20包括基板(未繪示)及形成於基板上之線路結構21，且線路結構21包括導線層21a及絕緣層21b。在一些實施例中，基板可為核心板，基板的材料可包括紙質酚醛樹脂(paper phenolic resin)、複合環氧樹脂 (composite epoxy resin)、聚亞醯胺樹脂(polyimide resin)、玻璃纖維(glass fiber)或其他習知的核心板材料。在一些實施例中，導線層21a可為單層或多層，且其材料可包括鎳、金、錫、鉛、銅、鋁、銀、鉻、鎢、上述之組合或上述之合金。導電層21a的形成方式可包括影像轉移製程、沉積製程、電鍍製程、壓合製程或塗佈製程。在一些實施例中，絕緣層21b的材料可包括環氧樹脂(epoxy resin)、雙馬來醯亞胺-三氮雜苯(bismaleimie triacine,BT)、聚醯亞胺(polyimide,PI)、增層絕緣膜(ajinomoto build-up film)、聚苯醚(poly phenylene oxide,PPO)、聚丙烯(polypropylene,PP)、聚丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)、聚四氟乙烯(polytetrafluorethylene,PTFE)或其他合適的絕緣材料。絕緣層21b的形成方式可包括壓合製程或塗佈製程。在一些實施例中，接觸墊22的材料可包括鎳、金、錫、鉛、銅、鋁、銀、鉻、鎢、上述之組合或上述之合金，且接觸墊22的形成方式可包括影像轉移製程、沉積製程、電鍍製程、壓合製程或塗佈製程。

如第2A圖所示，於印刷電路板20及接觸墊22上設置防焊層24，其中防焊層24具有開口26，且開口26暴露接觸墊22。在一些實施例中，防焊層24可為感光、感熱或其組合之材料。舉例來說，防焊層24可為綠漆，例如紫外線型綠漆或熱硬化型綠漆等。防焊層24的形成方法可為塗佈製程或乾膜(dry film)壓合製程，且可藉由曝光與顯影製程於防焊層 24中形成開口26。

如第2B圖所示，將熱固性樹脂前驅物28設置於防焊層24上及開口26之中。熱固性樹脂前驅物28為未經固化之熱固性樹脂，其為具有可塑性之黏稠液體，成型過程中能夠軟化或流動。在一些實施例中，熱固性樹脂前驅物28的材料可包括有機矽樹脂(organosilicon resin)、呋喃樹脂(furan resin)、酚醛樹脂(phenol-formaldehyde resin)、環氧樹脂(epoxy resin)、玻璃纖維(glass fiber)或上述之組合。

值得注意的是，熱固性樹脂前驅物28具有耐熱性高且受壓不易變形之特性。再者，熱固性樹脂前驅物28於加熱、加壓的條件下或使用固化劑、紫外線的作用下，會產生交聯反應而固化成為不溶且不熔的熱固性樹脂。在一些實施例中，可使用有機矽樹脂(organosilicon resin)作為熱固性樹脂的主要成分，其具有良好的耐熱性及抗酸鹼腐蝕效果，故可因應隨後回焊製程期間的高溫操作。在一些實施例中，可於有機矽樹脂中額外加入呋喃樹脂(furan resin)、酚醛樹脂(phenol-formaldehyde resin)、環氧樹脂(epoxy resin)、玻璃纖維(glass fiber)或上述之組合以形成複合材料，進而強化熱固性樹脂的耐熱性並增加剛性及強度。

如第2C圖所示，藉由微植球製程(μ-ball process)將錫球30植入熱固性樹脂前驅物28之中，且錫球30的比重大於熱固性樹脂前驅物28的比重。在一些實施例中，錫球的材料可包括錫(Sn)/銀(Ag)/銅(Cu)、錫(Sn)/銀(Ag)、錫(Sn)/銅(Cu)、錫(Sn)/鋅(Zn)、錫(Sn)/鉍(Bi)、錫(Sn)/鉍(Bi)/鎳(Ni)、錫(Sn)/銦(In)或上述之合金。

如第2D圖所示，將錫球30及熱固性樹脂前驅物28加熱並進行回焊製程，以使錫球30熔融形成焊錫凸塊32，並使熱固性樹脂前驅物28固化以形成熱固性樹脂環34，其中焊錫凸塊32與接觸墊22電性連接，且熱固性樹脂環34圍繞並接觸焊錫凸塊32。在一些實施例中，焊錫凸塊32的比重大於熱固性樹脂環34的比重，其中焊錫凸塊32的比重與錫球30的比重相同，而熱固性樹脂環34的比重略大於熱固性樹脂前驅物28的比重。

進一步而言，如第2C-2D圖所示，由於錫球30的比重大於熱固性樹脂前驅物28的比重，故錫球30熔融後會下沉至開口26的底部並與接觸墊22接觸以形成焊錫凸塊32，而熱固性樹脂前驅物28則被推擠抬升至防焊層24上及焊錫凸塊32周圍，受熱後體積收縮並固化成熱固性樹脂環34。

值得注意的是，由於熱固性樹脂前驅物28受熱並固化為熱固性樹脂環34之後，體積會收縮並環繞及接觸焊錫凸塊32，且經固化之熱固性樹脂環34具有高度的剛性與強度，即使再加壓加熱也不會再軟化或流動，因此能夠穩定地固定並保護焊錫凸塊32。再者，在第1A-1C圖所示比較例之印刷電路板結構100中，其需透過額外的製程形成來金屬凸塊以固定焊錫凸塊，而造成製程繁複且成本高等問題，相較之下，本發明實施例所提供之印刷電路板結構200，其藉由熱固性樹脂本身的特性而不需經過額外的製程，即能夠使熱固性樹脂環34穩定地固定並保護焊錫凸塊32，進而簡化製程並降低成本。

第2E及2F圖係根據本發明一些實施例，第2D圖所示之印刷電路板結構200之局部剖面圖。

如第2E圖所示，在一實施例中，焊錫凸塊32a係填滿開口26，且熱固性樹脂環34於防焊層24上方之焊錫凸塊32a的周圍。再者，焊錫凸塊32a與接觸墊22電性連接，且開口26的側壁與焊錫凸塊32a的側壁係完全接觸。在此實施例中，於回焊製程期間，錫球30熔融後下沉並填滿開口26以形成焊錫凸塊32，再者，由於熱固性樹脂前驅物28固化速度較慢，故完全被推擠抬升至開口26外之後，才固化收縮成熱固性樹脂環34於防焊層24上方之焊錫凸塊32的周圍，進而固定並保護焊錫凸塊32。

如第2F圖所示，在另一實施例中，熱固性樹脂環34的一部分位於開口26之中，且該部分位於防焊層24與焊錫凸塊32b之間，而熱固性樹脂環34的另一部分位於防焊層24上之焊錫凸塊32b的周圍。再者，焊錫凸塊32b的側壁具有一凹陷，且開口26的側壁僅一部份被焊錫凸塊32b覆蓋，而其餘部分則被熱固性樹脂環34覆蓋。在此實施例中，於回焊製程期間，錫球30熔融後下沉至開口26的底部以形成焊錫凸塊32；再者，由於熱固性樹脂前驅物28的固化速度較快，僅有一部分被推擠抬升至開口26外，而另一部分已產生交聯因而留在開口26中之防焊層24與焊錫凸塊32之間，熱固性樹脂前驅物28即在此情況下固化收縮成熱固性樹脂環34。在此實施例中，由於熱固性樹脂環34除了位於防焊層24上方之外，亦位於開口26中環繞焊錫凸塊32，故可進一步地固定並保護焊錫凸塊32。

綜上所述，本發明實施例提供一種印刷電路板結構及其形成方法，藉由熱固性樹脂本身的特性而不需經過額外的製程，即能夠使焊錫凸塊穩定地固定於印刷電路板上，進而簡化製程並降低成本。

前述內文概述了許多實施例的特徵，使本技術領域中具有通常知識者可以更佳的了解本揭露的各個方面。本技術領域中具有通常知識者應該可理解，他們可以很容易的以本揭露為基礎來設計或修飾其它製程及結構，並以此達到相同的目的及/或達到與本揭露介紹的實施例相同的優點。本技術領域中具有通常知識者也應該了解這些相等的結構並不會背離本揭露的發明精神與範圍。本揭露可以作各種改變、置換、修改而不會背離本揭露的發明精神與範圍。

Claims

一種印刷電路板結構，包括：一印刷電路板，其上設置有一接觸墊；一防焊層，位於該印刷電路板上並具有一開口，且該開口暴露該接觸墊；一焊錫凸塊，位於該開口之中且與該接觸墊電性連接；及一熱固性樹脂環，位於該防焊層上並圍繞且接觸該焊錫凸塊。
如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板結構，其中該焊錫凸塊填滿該開口。
如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板結構，其中該熱固性樹脂環的一部分位於該開口之中，且該部分位於該防焊層與該焊錫凸塊之間。
如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板結構，其中該熱固性樹脂環的材料包括有機矽樹脂(organosilicon resin)、呋喃樹脂(furan resin)、酚醛樹脂(phenol-formaldehyde resin)、環氧樹脂(epoxy resin)、玻璃纖維(glass fiber)或上述之組合。
如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板結構，其中該焊錫凸塊的材料包括錫(Sn)/銀(Ag)/銅(Cu)、錫(Sn)/銀(Ag)、錫(Sn)/銅(Cu)、錫(Sn)/鋅(Zn)、錫(Sn)/鉍(Bi)、錫(Sn)/鉍(Bi)/鎳(Ni)、錫(Sn)/銦(In)或上述之合金。
如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板結構，其中該焊錫凸塊的比重大於該熱固性樹脂環的比重。
一種印刷電路板結構的形成方法，包括：提供一印刷電路板，其上設置有一接觸墊；形成一防焊層於該印刷電路板上，該防焊層具有一開口，且該開口暴露該接觸墊；設置一熱固性樹脂前驅物於該防焊層上及該開口之中；設置一錫球於該熱固性樹脂前驅物之中；加熱該錫球及該熱固性樹脂前驅物，以使該錫球形成一焊錫凸塊，並使該熱固性樹脂前驅物固化以形成一熱固性樹脂環，其中該熱固性樹脂環圍繞並接觸該焊錫凸塊。
如申請專利範圍第7項所述之印刷電路板結構的形成方法，其中係藉由一回焊製程使該錫球形成該焊錫凸塊。
如申請專利範圍第7項所述之印刷電路板結構的形成方法，其中該焊錫凸塊填滿該開口。
如申請專利範圍第7項所述之印刷電路板結構的形成方法，其該熱固性樹脂環的一部分位於該開口之中，且該部分位於該防焊層與該焊錫凸塊之間。
如申請專利範圍第7項所述之印刷電路板結構的形成方法，其中該熱固性樹脂前驅物的材料包括有機矽樹脂、呋喃樹脂、酚醛樹脂、環氧樹脂、玻璃纖維或上述之組合。
如申請專利範圍第7項所述之印刷電路板結構的形成方法，其中該錫球的材料包括錫(Sn)/銀(Ag)/銅(Cu)、錫(Sn)/銀(Ag)、錫(Sn)/銅(Cu)、錫(Sn)/鋅(Zn)、錫(Sn)/鉍(Bi)、錫(Sn)/鉍(Bi)/鎳(Ni)、錫(Sn)/銦(In)或上述之合金。
如申請專利範圍第7項所述之印刷電路板結構的形成方法，其中該錫球的比重大於該熱固性樹脂前驅物的比重。