CN101316482A - 印刷电路板,印刷电路板制造方法以及电子装置 - Google Patents

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Abstract

根据一个实施例，提供有一种印刷电路板，其包含印刷线路板(11)，具有配置在其背面上的多个焊料接合构件(14)并通过焊接至线路板的焊料接合构件安装在印刷线路板上的半导体组件(15)，以及由具有焊剂功能的加固材料形成并在印刷线路板的半导体组件安装部(12a)上的多个位置中局部加固焊料接合构件的加固构件(16)。

Description

印刷电路板，印刷电路板制造方法以及电子装置
技术领域
本发明的一个实施例涉及一种具有安装在其上的半导体组件的印刷电路板，该半导体组件具有多个配置在其背面上的焊料接合构件。
背景技术
在例如个人计算机的电子装置中，其壳体收容作为主要构成要素的电路板，在该电路板上安装有数十毫米平方(some tens of millimeters square)的大型半导体组件。例如，该半导体组件构成CPU及其相关的周边电路。
这种在例如个人计算机的电子装置中使用的电路板，需要用于保护其半导体组件的安装面没有因电路板的翘曲或变形、或者外部施加的冲击或振动而产生的应力的方法。
作为用于保护安装在板上的部件的焊接部免受这种应力的方法，已知一种电子部件的安装方法，在通过所谓的侧焊技术安装在板上的几毫米平方的小型半导体芯片的情况下，该方法包括在板与半导体芯片之间注入下填充剂(under-fill agent)以填充其间的间隙，从而将该半导体芯片固定到该板(例如，参见JP-A 2005-026501)。
基于下填充的加固方法已经被广泛地应用于几毫米平方的小型半导体芯片。当该加固方法被应用于在其上安装有大型半导体组件的电路板时，然而，因电路操作而产生的半导体组件的自热，使得填充在半导体芯片与板之间的加固材料(下填充剂)重复热膨胀。结果，引起焊接部受到过度的应力的问题。具体地，在其上已经安装背面上配置有焊料接合构件的例如BGA或LGA的大型半导体组件的电路板中，应力集中于矩形组件的角上，导致焊接部的断路。加固材料在热膨胀系数上越是不同于半导体组件或板，该问题就变得越显著。另外，因为安装有大型半导体组件的整面被接合至板，所以引起再加工困难的问题。
从上述观点出发，对于用于个人计算机的CPU等并容易受到例如落下冲击的机械应力的大型半导体组件(例如，BGA组件)的角部，发明人已经研究了基于粘合剂而不是下填充的加固方法。目前，用于同时实现半导体组件的焊料接合以及回流中的加固材料硬化的材料和处理正在开发中。在开发阶段，已经出现新的问题，该新的问题是加固材料在焊料接合时阻碍焊料湿扩散，从而在焊接部发生连接失败。
本发明的目的是提供一种没有上述问题的印刷电路板。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供有一种印刷电路板，包含：印刷线路板；半导体组件，具有配置在其背面上的多个焊料接合构件，并且通过焊接至线路板的焊料接合构件安装在印刷线路板上；以及加固构件，由具有焊剂功能的加固材料形成，并且在印刷线路板的安装半导体组件的面部上的多个位置中局部加固焊料接合构件。
本发明的其他目的和优点将在下面的说明中给出，并且其中一部分将从该说明中变得显而易见，或者可通过本发明的应用来了解。本发明的目的和优点可通过下文具体指出的手段和结合的方式来实现和获得。
附图说明
结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图阐释了本发明的实施例，并且与上面给出的总体说明和下面给出的对实施例的具体说明一起用于说明发明的原理。
图1是根据本发明第一实施例的印刷电路板的侧视图；
图2是图1的印刷电路板的平面图；
图3是图1的电路板的改进的加固构件的平面图；
图4是说明图1的印刷电路板的制造步骤的流程图；
图5是在图1的印刷电路板的一个制造步骤中的局部侧视图；
图6是在图5的印刷电路板后的制造步骤中的局部侧视图；
图7是在图6的印刷电路板后的制造步骤中的局部侧视图；
图8是在图7的印刷电路板后的制造步骤中的局部侧视图；以及
图9是根据本发明第二实施例的电子装置的透视图。
具体实施方式
以下将参考附图说明根据本发明的各种实施例。
在图1和2中说明根据本发明第一实施例的印刷电路板的结构，其分别是该印刷电路板的主要部分的侧面和平面图。
如图1和2所示，印刷电路板包括印刷线路板11，在其背面上配置有多个焊料接合构件14、并穿过焊料保护膜12通过焊料接合构件14的焊料接合安装在印刷线路板11上的半导体组件15，以及由具有焊剂功能的材料形成、并且穿过焊料保护膜12在印刷线路板11的安装半导体组件的面上的多个位置中局部地加固焊料接合构件14的加固构件16。在该实施例中，半导体组件15被假设为球栅阵列(这里称为BGA)组件，其中每个焊料接合构件14都是焊球。
形成有焊料保护膜12的印刷电路板11的布线图形成面具有BGA部件安装区或安装部12a，设计BGA部件安装部12a，以便使BGA组件15安装在其上。BGA部件安装部12a形成有多个焊料接合垫13，每个焊料接合垫13对应于BGA组件15的相应的一个焊料接合构件14。
BGA组件15通过被焊接至BGA部件安装部12a上配置的接合垫13的焊料接合构件14，被安装在印刷线路板11的BGA部件安装部12a上。
在焊接BGA组件15的回流处理中，在多个位置局部加固焊料接合构件14的加固构件16通过加固材料的热硬化而形成。加固构件16由具有用于使焊料的氧化表面活化的焊剂功能的加固材料形成。结果，在回流加热时间，BGA组件15的焊料熔化并且加固材料在焊料流入焊接部14时被软化，从而防止在焊接部中发生接合失败。随后将描述形成加固构件16的加固材料。
对于安装在BGA部件安装部12a上的BGA组件15，借助于由热硬化性树脂形成的加固构件16，在BGA部件安装部的角部中局部加固部分焊料接合构件(焊接部)14。这里，在BGA部件安装部12a的每个角部中，借助于本实施例中的三个加固构件16，局部加固BGA组件15的焊料接合构件14。在少数焊料接合构件14被接合到BGA部件安装部12a上的BGA组件15的每个角处的很小区域处，该加固受到用作粘合剂的加固材料的影响。这种局部的加固构件16允许避免由提供在组件15下面的下填充材料所引起的前述问题，以及避免设置在BGA组件15的角部中的焊料接合构件14因热机械应力而断裂所导致的接合失败的缺点。此外，局部的加固方法使得再加工容易。
对于图1和2所示的第一实施例，加固构件16被应用于BGA部件安装部12a的每个角(BGA组件15的每个角)。在安装部12a的每个角，应用三个加固构件16。第一构件16被放置在恰好角的部分并且剩余的两个构件16被放置在靠近处于恰好角的部分的第一构件的两侧的部分，从而在每个角部中设置三个加固构件16。这种部分加固配置不是限制性的。例如，如在图3所示的第二实施例情况下，也可以形成单个加固构件16，该单个加固构件16以字母L的形状加固角以及形成那角的两侧部分。这样的加固结构将提供与图2所示的配置相同或相似的优点。
通过使用含有百分之5至15的有机酸的热硬化性树脂，例如环氧基、丙烯基、氨基甲酯基或苯酚基的树脂，使得形成加固构件16的加固材料被允许具有焊剂功能。当加热时软化的树脂具有20至80Pa·s的粘度并含有百分之5至15的例如潮湿硅的触变剂，从而防止过度的流入焊接部。这样，可以增加焊接部的可靠性。通过使用热硬化性树脂的热硬化剂，例如在大约220℃的高温下开始其热硬化反应的异邻苯二甲氢酸(isophthalichydracid)，即使使用具有约220℃的熔点的SnAg基无铅焊料，也允许树脂在焊料熔化的同时硬化。也就是说，树脂的硬化不在焊料的熔化之前。此外，通过将热塑性树脂包含到形成构件16的材料，可以进一步地改进BGA组件安装之后的再加工特性。
这种加固材料的使用以及此外同时进行的焊料接合和树脂硬化，允许实现优良的焊料接合及其硬化。
在图4中，说明使用加固构件16的上述加固材料来加固BGA组件15的焊料接合构件(焊接部)的印刷电路板的制造过程。
将参考图5至8描述图4所示的制造步骤(S1至S6)。
在步骤S1中，在其上安装部件的印刷线路板被提供给部件线。这里，提供的印刷线路板是印刷线路板11，如图1所示，该印刷线路板11和其BGA部件安装部12a上的多个接合垫13形成设计的图案，从而使BGA组件15对应于BGA组件15的焊料接合构件14安装在其上。
在步骤S2中，通过使用印刷器，穿过焊料保护膜12，将焊膏印刷在与印刷线路板11的垫13相对应的要被焊接的部分上。这里，如图5所示，焊膏17被印刷在印刷线路板11的BGA部件安装部12a上配置的接合垫13上。
在步骤S3中，用分配器将起粘合剂作用的加固材料经由焊料保护膜12涂布到印刷线路板11的BGA部件安装部12a的要加固的部分。这里，如图6所示，将要形成为具有焊剂功能的构件16的加固材料，通过喷嘴被局部地涂布到BGA部件安装部12a的每个角部(角和形成该角并靠近该角的两侧上的两个位置：上述的总共三个位置)。
在步骤S4中，部件15被安装在印刷线路板11的部件安装部12a上。这里，如图7所示，BGA组件15被安装在印刷线路板11的BGA部件安装部12a上。当安装部件15时，加固材料16被置于BGA部件安装部12a的角部和BGA组件15的焊接表面的角部之间。
在作为焊料回流步骤的步骤S5中，同时执行将被安装的部件15的焊接和加固材料16的硬化(加固构件16的形成)。这里，如图8所示，BGA组件15的焊料接合构件14借助于印刷线路板11的BGA部件安装部12a上配置的印刷的焊膏17被焊料接合至接合垫13，并且被涂布的加固构件16被变形成安装部12a的角部中的加固构件16。
在步骤S6中，回流处理后的印刷线路板11(印刷电路板)被卸载机处理并传送至下一步。
在上述部件安装处理中，同时执行组件15的焊料接合和树脂或加固材料的硬化，并且此外，加固材料具有焊剂功能，从而允许在热处理(回流)操作中实现的优良的焊料接合和加固材料的硬化。
在图9中说明本发明的第二实施例。
第二实施例针对使用按照第一实施例制造的印刷电路板的电子装置。图9显示了将根据第一实施例的印刷电路板应用至例如便携式计算机的小型电子装置。
在图9中，显示壳体3通过铰链机构h安装至便携式计算机1的主体2。主体2装备有点击装置4、键盘5等等。例如LCD的显示装置6被容纳在显示壳体3中。
主体2装备有电路板(母板)，电路板8具有被安装用于控制包括点击装置4和键盘5的操作单元和显示装置6的控制电路。通过使用图1和2所示的第一实施例的印刷电路板来实现电路板8。
电路板8包括印刷线路板11，具有配置在其背面上的焊料接合构件14并通过这些将被焊接至板11的焊料接合构件14安装在印刷线路板11上的BGA组件15，以及由具有焊剂功能并且在印刷线路板11的BGA部件安装部12a上的多个位置(例如，三个位置)中局部加固部分(例如，BGA组件15的角部)焊料接合构件14的加固材料所形成的加固构件16。
安装在印刷线路板11的BGA部件安装部12a上的BGA组件15使其焊料接合构件(焊接部)14在BGA部件安装部的三个或四个角部被三个加固构件16局部地加固。这些局部加固构件16可以防止BGA组件15的每个角部中的焊料接合构件14在用户不小心使电子装置落下而受到机械应力时被损害，以及可以防止导致构件14的接合失败。因此可以期望BGA部件15进行可靠和稳定的操作。此外，局部加固构件16使得印刷电路板的再加工容易。
另外的优点和修改方案对于本领域技术人员来说会很容易。因此，本发明就较宽的方面来说不局限于文中给出并说明的具体细节和代表性实施例。因而，可在不背离如所附的权利要求及其等同方案所定义的总发明构思的实质或保护范围的情况下进行种种修改。

Claims (9)

1.一种印刷电路板，其特征在于，包含：
印刷线路板；
半导体组件，其具有配置在其背面上的多个焊料接合构件，并通过焊接至所述印刷线路板的所述焊料接合构件安装在所述印刷线路板上；以及
加固构件，其由具有焊剂功能的加固材料形成，并且在所述印刷线路板的半导体组件安装部上的多个位置中局部地加固所述焊料接合构件。
2.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述加固构件加固所述半导体组件的角部。
3.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述加固构件在三个位置中加固所述半导体组件的每个角部，一个位置是所述角，一个位置是在形成所述角的两侧中的一侧上的部分，以及一个位置是在形成所述角的两侧中的另一侧上的部分。
4.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述加固材料是包含有机酸并且具有20至80Pa·s的粘度的热硬化性树脂。
5.如权利要求4所述的印刷电路板，其特征在于，所述热硬化性树脂是从环氧基、丙烯基、氨基甲酯基、和苯酚基树脂之中被选择出来的树脂。
6.如权利要求4所述的印刷电路板，其特征在于，所述热硬化性树脂还包含触变剂。
7.如权利要求4所述的印刷电路板，其特征在于，所述热硬化性树脂还包含热塑性树脂。
8.一种制造印刷电路板的方法，其中具有配置在其背面上的多个焊料接合构件的半导体组件被安装在印刷线路板上，其特征在于，包含：
将具有焊剂功能的加固材料涂布至所述安装所述半导体组件的印刷线路板的面部上的多个位置；
用置于两者之间的加固材料将所述半导体组件安装在所述印刷线路板的半导体组件安装部上；以及
进行为了在所述印刷线路板的安装部上安装所述半导体组件而对设置在所述半导体组件上的焊料的回流，并且硬化所述加固材料以形成加固构件，所述加固构件在多个位置中局部加固所述半导体组件的焊料接合构件。
9.一种电子装置，其特征在于，包含：
主体；以及
包含在所述主体中的电路板，
其中所述电路板包含：
印刷线路板；
半导体组件，其具有配置在其背面上的多个焊料接合构件，并通过焊接至所述线路板的所述焊料接合构件安装在所述印刷电路板上；以及
加固构件，其由具有焊剂功能的加固材料形成，并且在所述印刷电路板的半导体组件安装部上的多个位置中局部加固所述焊料接合构件。
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