CN102159039A - 一种印制电路板敷铜方法及敷铜印制电路板 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种印制电路板敷铜方法及敷铜印制电路板，该方法包括：将印制电路板上安装球状引脚栅格阵列BGA封装元器件的区域设置为敷铜禁止区域；在所述印制电路板上除所述敷铜禁止区域外的闲置区域进行敷铜。实施本发明提供的印制电路板敷铜方法及敷铜印制电路板，在PCB敷铜过程中，在BGA封装元器件焊接区域设置敷铜禁止区，不让铜皮铺到BGA封装元器件下面。在回流焊过程中，降低因受热膨胀给PCB的BGA焊接面带来的形变程度，从而降低BGA封装元器件在回流焊接过程中的焊接组装不良率，降低制造成本。

Description

一种印制电路板敷铜方法及敷铜印制电路板

技术领域

本发明涉及集成电路封装，尤其涉及一种印制电路板敷铜方法及敷铜印制电路板。

背景技术

随着电子技术的发展，电子产品需要体积更小、速度更快、功能更强的元器件。球状引脚栅格阵列（BGA，Ball Grid Array）封装技术一出现，便成为CPU、主板上南/北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。

BGA封装技术是在封装元器件底部，将引脚做成球状并排列成一个类似于格子的图案。采用BGA技术封装的元器件，可以在体积不变的情况下，内存容量提高两到三倍。BGA封装技术使每平方英寸的存储量有了很大提升，采用BGA封装技术的内存产品在相同容量下，体积只有传统封装的三分之一，且BGA封装方式具有更加快速有效的散热途径。

BGA封装的各种优点是显而易见的，集成度高，体积小。通常情况下在印制电路板（PCB，Printed Circuit Board）布局中能大大节省其布局空间，同时，BGA封装功耗低、性能稳定、寿命较长，所以在现在和将来，它将是处理器芯片的主要封装形式。

但是，有利就必有弊，因为BGA封装的特殊焊接结构，导致将它回流焊接到PCB上相比其它封装类型有更高的不良率。其原因在于：出于让PCB 焊接时尽可能不变形的目的，在不违背PCB设计规则的情况下， PCB 生产厂家会在PCB 的空旷区域填充铜皮或者网格状的地线，即敷铜。敷铜效果如图1所示：

其中PCB上的焊盘10对应球栅阵列(BGA)封装上面焊料球，铜皮12为在常规的PCB敷铜设计技术下敷出来的铜皮，由于受设计规则约束，铜皮12不能完全覆盖整个PCB，导致这个表面的部分绝缘材料14直接置于PCB的表面。

BGA封装元器件需要通过回流焊组装连接到PCB上，我们希望PCB焊接面尽可能平整，这样有利于更高质量的焊接。但发明人在实施本发明的过程中发现，在回流焊接中其温度会达到200摄氏度以上，BGA封装元器件和PCB上的焊接面受热会发生形变（热胀冷缩原理），因此我们要考虑到各种材料的热膨胀系数，我们列出以下三种材料的热膨胀系数：

BGA（硅）         6ppm/℃

Cu（黄铜）        18.5ppm/℃

FR-4(绝缘板材)     110ppm/℃

在回流焊过程中，焊接面会产生如图2所示的情况（图2为焊接面截面图）：在温度上升过程中，三种材料同时受热膨胀，我们设BGA封装元器件20相对PCB的绝缘材料14受热膨胀发生形变的比例为x（我们在图中表征为BGA上各引脚22之间的距离或者PCB焊盘10之间的距离）,如图2所示，但是PCB表面上有的地方有铜皮12的存在，绝缘材料14跟铜皮12的热膨胀系数相差很大，导致受热膨胀发生形变的比例不再为x，我们假设为y，同一表面，各处的受热膨胀的应力不一样，会导致这个表面发生扭曲，也就是说此表面不仅发生水平方向的形变，同时也发生垂直方向的形变，使得PCB焊接面不再平整，达不到理想的焊接表面，结果可能会导致虚焊断焊甚至焊点脱落。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种印制电路板敷铜方法及敷铜印制电路板。可解决在回流焊过程中，因为PCB绝缘材料与铜皮的热膨胀系数不同而使PCB焊接面不平，导致虚焊断焊甚至焊点脱落的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种印制电路板敷铜方法，包括：

将印制电路板上安装球状引脚栅格阵列BGA封装元器件的区域设置为敷铜禁止区域；

在所述印制电路板上除所述敷铜禁止区域外的闲置区域进行敷铜。

其中，所述印制电路板上设置有与所述BGA封装元器件的引脚对应的焊盘。

其中，所述敷铜禁止区域是所述印制电路板上，包围了所有与所述BGA封装元器件的引脚对应的焊盘的区域。

其中，所述敷铜禁止区域是所述印制电路板上，包围了所有与所述BGA封装元器件的引脚对应的焊盘的，且面积最小的区域。

其中，所述BGA封装元器件通过回流焊方式焊接在所述印制电路板上。

相应地，本发明实施例还提供了一种敷铜印制电路板，该印制电路板上设有敷铜禁止区域，所述敷铜禁止区域为印制电路板上安装球状引脚栅格阵列BGA封装元器件的区域，所述敷铜禁止区域没有铜片覆盖。

其中，所述印制电路板上设置有与所述BGA封装元器件的引脚对应的焊盘。

其中，所述敷铜禁止区域是所述印制电路板上，包围了所有与所述BGA封装元器件的引脚对应的焊盘的区域。

其中，所述敷铜禁止区域是所述印制电路板上，包围了所有与所述BGA封装元器件的引脚对应的焊盘的，且面积最小的区域。

其中，所述焊盘用于与所述BGA封装元器件的引脚通过回流焊方式焊接。

实施本发明提供的印制电路板敷铜方法及敷铜印制电路板，在PCB敷铜过程中，在BGA封装元器件焊接区域设置敷铜禁止区，不让铜皮铺到BGA封装元器件下面。在回流焊过程中，降低因受热膨胀给PCB的BGA焊接面带来的形变程度，从而降低BGA封装元器件在回流焊接过程中的焊接组装不良率，降低制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有的PCB敷铜效果示意图；

图2是现有的PCB敷铜后，在回流焊过程中焊接面示意图；

图3是本发明提供的印制电路板敷铜方法第一实施例流程示意图；

图4是本发明提供的印制电路板敷铜方法第二实施例流程示意图；

图5是本发明提供的印制电路板敷铜方法的敷铜效果示意图；

图6是PCB采用本发明提供的印制电路板敷铜方法敷铜后，在回流焊过程中焊接面示意图；

图7是本发明提供的敷铜印制电路板实施例结构示意图。

具体实施方式

本发明提供的印制电路板敷铜方法及敷铜印制电路板，在PCB敷铜过程中，在BGA封装元器件焊接区域设置敷铜禁止区，不让铜皮铺到BGA封装元器件下面。在回流焊过程中，降低因受热膨胀给PCB的BGA焊接面带来的形变程度，从而降低BGA封装元器件在回流焊接过程中的焊接组装不良率，降低制造成本。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图3，为本发明提供的印制电路板敷铜方法第一实施例流程示意图，如图所示：

在步骤S100，将印制电路板上安装BGA封装元器件的区域设置为敷铜禁止区域。

在步骤S101，在所述印制电路板上除所述敷铜禁止区域外的闲置区域进行敷铜。

实施本发明提供的印制电路板敷铜方法，在PCB敷铜过程中，在BGA封装元器件焊接区域设置敷铜禁止区，不让铜皮铺到BGA封装元器件下面。在回流焊过程中，降低因受热膨胀给PCB的BGA焊接面带来的形变程度，从而降低BGA封装元器件在回流焊接过程中的焊接组装不良率，降低制造成本。

参见图4，为本发明提供的印制电路板敷铜方法第二实施例流程示意图，如图2所示：

在步骤S200，将印制电路板上安装BGA封装元器件的区域设置为敷铜禁止区域。更为具体的，所述印制电路板上设置有与所述BGA封装元器件的引脚对应的焊盘。所述敷铜禁止区域是所述印制电路板上，包围了所有与所述BGA封装元器件的引脚对应的焊盘的区域，即所述敷铜禁止区域应该将BGA封装元器件在印制电路板上焊接位置都包括其中。

优选的，所述敷铜禁止区域不仅包围了所有与所述BGA封装元器件的引脚对应的焊盘，而且具有最小的面积，即所述敷铜禁止区域是由BGA封装元器件的最外围的一圈引脚对应的焊盘所围成的区域。

在步骤S201，在所述印制电路板上除所述敷铜禁止区域外的闲置区域进行敷铜。如图5所示，假设在本实施例中BGA封装元器件安装的位置是PCB的中部虚线框所示的区域，则该区域在步骤S200中被设置为敷铜禁止区域，即使该区域中存在闲置的区域，也不会被敷铜。

在步骤S202，所述BGA封装元器件通过回流焊方式焊接在所述印制电路板上。回流焊设备的内部有一个加热电路，将空气或氮气加热到足够高的温度后吹向已经贴好BGA封装元器件的PCB，让BGA封装元器件的引脚和PCB上的焊盘融化后粘结。这种工艺的优势是温度易于控制，焊接过程中还能避免氧化，制造成本也更容易控制。

经过步骤S200和S201，PCB上的焊盘之间不会再有由于PCB敷铜所产生的铜皮，这样在回流焊过程中，焊接面如图6所示（焊接面截面图）：PCB焊接面的焊盘10间没有铜皮12，在回流焊接的温升过程中，对比图2，焊接表面只有两种材料同时受热膨胀，我们再次设BGA封装元器件20相对绝缘材料14的受热膨胀发生形变的比例为x，同一表面，各处的受热膨胀的应力相同，使水平方向的形变远大于垂直方向的形变，从而保证其PCB表面扭曲程度降到最低，保持焊接平面的平整性，尽可能达到我们理想的焊接平面要求。最终使焊接质量提高，降低焊接不良率，使制造成本降低，生产效率提高。

实施本发明提供的印制电路板敷铜方法，在PCB敷铜过程中，在BGA封装元器件焊接区域设置敷铜禁止区，不让铜皮铺到BGA封装元器件下面。在回流焊过程中，降低因受热膨胀给PCB的BGA焊接面带来的形变程度，从而使BGA封装元器件在回流焊接过程中的焊接质量提高，降低焊接不良率，使制造成本降低，生产效率提高。

参见图7，为本发明提供的敷铜印制电路板实施例结构示意图，该印制电路板1上设有敷铜禁止区域11，所述敷铜禁止区域11为印制电路板1上安装球状引脚栅格阵列BGA封装元器件的区域，所述敷铜禁止区域11没有铜片覆盖。

更为具体的，所述印制电路板1上设置有与所述BGA封装元器件的引脚对应的焊盘10，焊盘10用于与所述BGA封装元器件的引脚通过回流焊方式焊接。

所述敷铜禁止区域11是所述印制电路板1上，包围了所有与所述BGA封装元器件的引脚对应的焊盘的区域，即所述敷铜禁止区域11应该将BGA封装元器件在印制电路板上焊接位置都包括其中。

优选的，所述敷铜禁止区域11不仅包围了所有与所述BGA封装元器件的引脚对应的焊盘，而且具有最小的面积，即所述敷铜禁止区域11是由BGA封装元器件的最外围的一圈引脚对应的焊盘所围成的区域。

实施本发明提供的敷铜印制电路板，在PCB敷铜过程中，在BGA封装元器件焊接区域设置敷铜禁止区，不让铜皮铺到BGA封装元器件下面。在回流焊过程中，焊接面如图6所示（焊接面截面图）：PCB焊接面的焊盘10间没有铜皮12，在回流焊接的温升过程中，对比图2，焊接表面只有两种材料同时受热膨胀，我们再次设BGA封装元器件20相对绝缘材料14的受热膨胀发生形变的比例为x，同一表面，各处的受热膨胀的应力相同，使水平方向的形变远大于垂直方向的形变，降低因受热膨胀给PCB的BGA焊接面带来的形变程度，从而使BGA封装元器件在回流焊接过程中的焊接质量提高，降低焊接不良率，使制造成本降低，生产效率提高。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种印制电路板敷铜方法，其特征在于，包括：

将印制电路板上安装球状引脚栅格阵列BGA封装元器件的区域设置为敷铜禁止区域；

在所述印制电路板上除所述敷铜禁止区域外的闲置区域进行敷铜。

2.如权利要求1所述的印制电路板敷铜方法，其特征在于，所述印制电路板上设置有与所述BGA封装元器件的引脚对应的焊盘。

3.如权利要求2所述的印制电路板敷铜方法，其特征在于，所述敷铜禁止区域是所述印制电路板上，包围了所有与所述BGA封装元器件的引脚对应的焊盘的区域。

4.如权利要求3所述的印制电路板敷铜方法，其特征在于，所述敷铜禁止区域是所述印制电路板上，包围了所有与所述BGA封装元器件的引脚对应的焊盘的，且面积最小的区域。

5.如权利要求1至4中任一项所述的印制电路板敷铜方法，其特征在于，所述BGA封装元器件通过回流焊方式焊接在所述印制电路板上。

6.一种敷铜印制电路板，其特征在于，该印制电路板上设有敷铜禁止区域，所述敷铜禁止区域为印制电路板上安装球状引脚栅格阵列BGA封装元器件的区域，所述敷铜禁止区域没有铜片覆盖。

7.如权利要求6所述的敷铜印制电路板，其特征在于，所述印制电路板上设置有与所述BGA封装元器件的引脚对应的焊盘。

8.如权利要求7所述的敷铜印制电路板，其特征在于，所述敷铜禁止区域是所述印制电路板上，包围了所有与所述BGA封装元器件的引脚对应的焊盘的区域。

9.如权利要求8所述的敷铜印制电路板，其特征在于，所述敷铜禁止区域是所述印制电路板上，包围了所有与所述BGA封装元器件的引脚对应的焊盘的，且面积最小的区域。

10.如权利要求6至9中任一项所述的敷铜印制电路板，其特征在于，所述焊盘用于与所述BGA封装元器件的引脚通过回流焊方式焊接。

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