CN103096618A - 印刷电路板以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种印刷电路板以及电子设备。该印刷电路板包括电路板本体，所述电路板本体上设置有多个焊盘；所述多个焊盘包括第一类型的焊盘和第二类型的焊盘，其中，所述第一类型的焊盘采用SMD结构，所述第二类型的焊盘采用NSMD结构。本发明技术方案在一个印刷电路板中采用SMD结构的焊盘和NSMD结构的焊盘两种焊盘，可在确保部分焊盘尺寸一致性的同时，提高其他焊盘的出线率，降低印刷电路板成本。

Description

印刷电路板以及电子设备

技术领域

本发明有关印刷电路板技术，更具体地有关一种具有不同焊盘结构的印刷电路板以及电子设备。

背景技术

随着电子设备技术的发展，具有小间距的集成电路(Integrated Circuit，IC)芯片封装大量应用于电子设备的设计中，其中，细间距球栅阵列(Fine-Pitch Ball Grid Array，以下简称FBGA)就是一种IC芯片封装技术。

目前，FBGA封装技术中，对于印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)上IC芯片引脚(pin)对应的焊盘(pad)设计，通常采用全阻焊/绿油控制焊盘尺寸(Solder mask defined，以下简称SMD)的设计方式，或者采用全铜皮控制焊盘尺寸(Non-Solder mask defined，以下简称NSMD)的设计方式，即PCB上的所有引脚焊盘全部采用SMD结构的焊盘，或者，全部采用NSMD结构的焊盘。其中，SMD结构的焊盘是指采用SMD设计工艺制作得到的焊盘，其是利用阻焊漆(即绿油)来控制焊盘尺寸，由于阻焊漆开口会比铜皮尺寸小，可焊接的焊盘尺寸就是阻焊漆开口的尺寸；NSMD结构的焊盘是指采用NSMD设计工艺制作得到焊盘，其是利用铜皮来控制焊盘尺寸，由于阻焊漆开口会比铜皮尺寸大，可焊接的焊盘尺寸就是铜皮的尺寸。

对于PCB上的引脚焊盘全部采用SMD设计来说，能够较好的控制焊盘尺寸，但是如果所有IC芯片引脚对应的焊盘都采用SMD设计，焊盘的尺寸必须加大，从而会降低IC芯片布局(layout)上的出线率，进而增加IC芯片以及PCB的尺寸，提高PCB的成本；对于PCB上所有焊盘全部采用NSMD设计来说，可以提高焊盘出线率，但是如果IC芯片上的所有引脚对应的焊盘都采用NSMD设计，IC芯片布局的难度会加大，约束(constraints)也会增加，并且对于电源/接地引脚对应的焊盘，由于其走线较粗，连线较多，焊盘尺寸本身就不容易控制，对于这种类型的引脚对应的焊盘也使用NSMD的焊盘结构的话，可能还会造成PCB焊盘大小不一致的问题，从而降低表面贴装技术(Surface Mounted Technology，以下简称SMT)的产量，产生连锡的问题，造成IC芯片出现短路现象。

综上，现有PCB上的焊盘全部采用SMD结构的焊盘时会存在焊盘出线率低、PCB成本高的缺陷，而PCB上的焊盘全部采用NSMD结构的焊盘时会存在焊盘尺寸较难控制，焊盘尺寸一致性较差，容易出现IC芯片焊接连锡或虚焊问题。

发明内容

为解决现有技术中的缺陷，本发明提供一种印刷电路板以及电子设备，可有效提高部分焊盘的出线率和部分焊盘尺寸的一致性，降低PCB成本。

本发明提供一种印刷电路板，包括：电路板本体，所述电路板本体上设置有多个焊盘；

所述多个焊盘包括第一类型的焊盘和第二类型的焊盘，其中，所述第一类型的焊盘采用全阻焊/绿油控制焊盘尺寸结构，所述第二类型的焊盘采用全铜皮控制焊盘尺寸结构。

本发明提供一种电子设备，包括印刷电路板和集成电路芯片，所述集成电路芯片焊接在所述印刷电路的焊盘上；

所述印刷电路板为采用上述本发明提供的印刷电路板。

本发明提供的印刷电路板以及电子设备，通过在一个印刷电路板上混合设置SMD结构的焊盘和NSMD结构的焊盘，使得印刷电路板上焊盘尺寸难以控制的焊盘可采用SMD结构的焊盘，来提高焊盘尺寸的一致性，避免IC芯片焊接时出现连锡或虚焊问题，避免出现芯片短路现象；而印刷电路板上对焊盘尺寸较好控制的焊盘可采用NSMD结构的焊盘，来提高焊盘的出线率，进而提高该部分焊盘的空间利用率，降低印刷电路板的板层，降低印刷电路板的制作成本。

附图说明

图1A为本发明实施例中SMD结构的焊盘的结构示意图；

图1B为本发明实施例中NSMD结构的焊盘的结构示意图；

图1C为本发明实施例中采用SMD结构的焊盘和采用NSMD结构的焊盘的对比示意图；

图2为本发明实施例一提供的印刷电路板的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的印刷电路板的结构示意图。

具体实施方式

为便于对本发明实施例技术方案有更好地了解，下面首先对本发明实施例中SMD结构的焊盘，以及NSMD结构的焊盘进行说明。

图1A为本发明实施例中SMD结构的焊盘的结构示意图；图1B为本发明实施例中NSMD结构的焊盘的结构示意图。SMD结构的焊盘是采用SMD设计制作得到的焊盘，该SMD结构的焊盘中，焊盘阻焊漆开窗(Soldermask opening)尺寸a1、PCB焊盘尺寸(PCB pad size)b1、覆盖在焊盘铜皮上的阻焊漆(Solder mask on pad)尺寸c1、阻焊漆屏障(Solder dam)尺寸d1和相邻焊盘的中心距(Pin pitch)e1请参见图1A中所示，可以看出，SMD结构的焊盘可焊接尺寸取决于阻焊漆开窗尺寸a1的尺寸；NSMD结构的焊盘是采用NSMD设计制作得到的焊盘，该NSMD结构的焊盘中，焊盘阻焊漆开窗(Solder mask opening)尺寸a2、PCB焊盘尺寸(PCB padsize)b2、阻焊漆和铜皮之间的间隙(Solder mask clearance)c2、阻焊漆屏障(Solder dam)尺寸d2和相邻焊盘的中心距(Pin pitch)e2请参见图1B所示，可以看出，NSMD结构的焊盘可焊接尺寸取决于PCB焊盘尺寸b2。

由于SMD结构的焊盘为用阻焊/绿油来控制焊盘尺寸，因此在SMD工艺中，焊盘的尺寸是由阻焊漆开窗的大小a1来决定的，且由于SMD工艺中阻焊漆的开窗，即开口会比铜皮尺寸小，因此可焊接的焊盘尺寸就是阻焊漆开口的尺寸a1。以下以0.4Ball Pitch的BGA封装IC为例来进行说明。如图1所示，在采用SMD工艺处理焊盘引脚时，当所需的可焊接的焊盘尺寸为0.25mm时，此时SMD中阻焊漆开窗的尺寸a1也应该为0.25mm，而PCB中实际的焊盘尺寸则是大于0.25mm的，如图1所示，此时PCB中实际的焊盘尺寸为b1＝0.325mm。而在NSMD工艺中，由于可焊接的焊盘尺寸是由铜皮来控制的，且由于NSMD工艺中阻焊漆的开口会比铜皮尺寸大，因此可焊接的焊盘尺寸为铜皮的尺寸。如图2所示，在采用NSMD工艺处理焊盘引脚时，当所需的可焊接的焊盘尺寸同样为0.25mm时，此时NSMD结构的焊盘中铜皮的尺寸b2也应该为0.25mm，从而PCB中实际的焊盘尺寸也为b2＝0.25mm。

图1C为本发明实施例中采用SMD结构的焊盘和采用NSMD结构的焊盘的对比示意图。如图1C所示，该电路板为对0.4BP(相邻球的中心距为0.4mm)的IC芯片引脚封装设计的电路板，其中，区域I中的焊盘为采用NSMD结构的焊盘，区域II中的焊盘为采用SMD结构形式的焊盘，可以看出，对于0.4BP的IC芯片封装，采用SMD结构的焊盘时，焊盘尺寸较大，焊盘大小容易控制，但相邻两个焊盘之间的空隙较小，所允许通过的电路线较少，焊盘的出线率就会较低；而采用NSMD结构的焊盘时，焊盘尺寸较小，焊盘大小不易控制，但其相邻两个焊盘之间的空隙较大，所允许通过的电路线较多，焊盘的出线率就会得到提高。

本发明实施例印刷电路板中，可将焊盘尺寸难以控制的焊盘设置成SMD结构的焊盘，而将焊盘尺寸容易控制而同时希望具有较高出线率的焊盘设置成NSMD结构的焊盘，具体地，本实施例提供的印刷电路板可包括印刷电路板本体，该印刷电路板本体上的多个焊盘可包括有第一类型的焊盘和第二类型的焊盘，其中，第一类型的焊盘采用如图1A所示的SMD结构的焊盘，第二类型的焊盘就是采用如图1B所示的NSMD结构的焊盘，这样，在印刷电路板中，部分焊盘通过采用SMD结构的焊盘可提高焊盘尺寸的一致性，而部分焊盘通过采用NSMD结构的焊盘，尤其是在PCB板中与同一元器件对应的焊盘内，采用SMD结构与NSMD结构混合的焊盘设计，可提高焊盘的出线率。

下面将以具体实例对本发明技术方案做进一步地说明。

图2为本发明实施例一提供的印刷电路板的结构示意图。本实施例可按照PCB的区域来划分，在特定区域采用SMD结构的焊盘，其他特定区域采用NSMD结构的焊盘，从而可在PCB上形成两种类型的焊盘。具体地，如图2所示，本实施例印刷电路板包括电路板本体11，该电路板本体11上设置有多个焊盘，该多个焊盘中，位于电路板本体11中心区域A的焊盘为采用第一类型的焊盘12，即SMD结构的焊盘；而位于电路板本体11除中心区域A的外围区域B则采用第二类型的焊盘13，即NSMD结构的焊盘。

本实施例中，对于位于中心区域A的焊盘，对应于焊接在PCB上的IC芯片下方的引脚，该区域的焊盘尺寸一致性要求较高，焊盘尺寸难以控制，通过采用SMD结构的焊盘，在焊盘制作时，通过阻焊漆来控制焊盘的可焊接尺寸，可有效地控制该区域内焊盘的尺寸，提高焊盘尺寸的一致性，在IC芯片焊接时，可有效改善SMT中连锡的问题，避免出现连锡导致的电路短路现象；同时，对于希望IC芯片的引脚对应的焊盘中，不希望出现比焊盘尺寸更大的铜皮，采用SMD结构的焊盘时，通过绿油，即阻焊漆来控制焊盘尺寸，可有效避免出现铜皮过大的现象，进而改善PCB的电气性能。

本实施例中，对于外围区域B中的焊盘，焊盘尺寸要求不高，焊盘尺寸容易控制，而且要求能具有较高的出线率，该区域通过采用NSMD结构的焊盘，在焊盘制作时，可利用铜皮来控制焊盘尺寸，可有效提高了该区域内焊盘的出线率，满足IC芯片高出线率要求，从而提高电路板的空间利用率，降低了PCB成本。

实际应用中，在PCB焊盘布局时，对于处于内层中心区域A的焊盘，其对应于IC芯片的下方的引脚，焊盘的出线较粗、连线较多，焊盘尺寸大小不一致时，容易产生连锡而产生短路现象，因此，通过采用SMD结构的焊盘，在焊盘制作时通过绿油来控制焊盘尺寸，可合理控制焊盘尺寸，确保焊盘大小的一致性，避免IC芯片焊接时出现的连锡问题；对于处于外围区域B的焊盘，焊盘尺寸能够较好控制，因此为提高该区域内焊盘的出线率，通过采用NSMD结构的焊盘，在焊盘制作时通过铜皮来控制焊盘尺寸，可提高电路板的空间利用率，降低PCB成本。

举例来说，本实施例中，上述的印刷电路板上可焊接0.4BP的IC芯片，为满足该0.4BP芯片的焊接和焊接后IC芯片的性能，印刷电路板上的焊盘中，可焊接的焊盘尺寸可以设置为0.21mm-0.26mm，因此，对于采用SMD结构的焊盘，可采用的阻焊漆开窗尺寸可以为0.21mm-0.26mm，而实际的PCB焊盘尺寸则为0.28mm-0.33mm；而对于采用NSMD结构的焊盘，可采用的阻焊漆开窗尺寸则为0.28mm-0.33mm，而实际的PCB焊盘尺寸则为0.21mm-0.26mm，这样，可有效确保同一个IC在PCB中，各焊盘可焊接区域的一致性，确保IC芯片的焊接效果和焊接后IC芯片的性能。

本实施例中，如图2所示，上述的中心区域A和外围区域B中的焊盘共同构成一个IC的封装，即IC对应的焊盘中，同时设置有SMD结构的焊盘和NSMD结构的焊盘，且在IC对应的焊盘中，处于中心区域的焊盘采用SMD结构的焊盘，位于外围区域的焊盘采用NSMD结构的焊盘。

本领域技术人员可以理解，当对于同一块印刷电路板上具有多个元器件时，可以在不同元器件对应的焊盘中部分可采用SMD结构的焊盘，部分可采用NSMD结构的焊盘；或者，部分元器件对应的焊盘全部采用SMD结构的焊盘，部分元器件对应的焊盘全部采用NSMD结构的焊盘。更优选地，本实施例中，对应于同一元器件，可以在与同一元器件对应焊盘封装内采用SMD和NSMD的混合设计。

本实施例中，相对于全部采用SMD结构焊盘的PCB而言，通过部分采用NSMD焊盘，可有效提高焊盘出线率和PCB布局的空间利用率，进而可减少板层叠构，例如对于全部采用SMD结构焊盘的PCB板，可能需要2+N+2板层叠构结构，而通过部分焊盘采用NSMD结构焊盘后，可以通过1+N+1板层叠构就可以完成；或者，对于全部采用SMD结构焊盘需要10层板的PCB，通过部分采用NSMD结构的焊盘后进需要8层板就可以实现；同时，在减少PCB板层叠构时，对于对连线多、出线粗等焊盘尺寸不易控制的焊盘，例如接地和电源引脚对应的焊盘，通过采用SMD结构的焊盘，可确保焊盘尺寸的一致性，避免IC芯片焊接时由于锡量分布不均而造成的连锡或虚焊现象。

本实施例中，通过在电路板本体的中心区域采用SMD结构的焊盘，可确保焊盘尺寸的一致性，从而改善SMT中的连锡或虚焊问题，避免出现IC芯片焊接时的电路短路或断路现象；同时，通过在电路板本体的外围区域采用NSMD结构的焊盘，可提高IC芯片引脚扇出的出线率，进而提高PCB布局的空间利用率，从而可有效减少PCB板层叠构，降低PCB成本。

图3为本发明实施例二提供的印刷电路板的结构示意图。与上述图2所示实施例技术方案不同的是，本实施例中，采用SMD结构或者NSMD结构可以可根据焊盘引脚的功能来进行划分，部分功能的焊盘采用SMD结构，部分功能的焊盘采用NSMD结构，从而可在PCB上形成两种类型的焊盘，例如出线粗、连线多和/或铺设铜皮的焊盘可采用SMD结构，出线率要求高和/或焊盘大小一致性容易控制的焊盘可采用NSMD结构。具体地，如图3所示，本实施例中印刷电路板的电路板本体21中，设置的多个焊盘中，区域C和区域D中的焊盘为采用SMD结构的焊盘22，而电路板本体21上除区域C和区域D之外的区域则采用NSDM结构的焊盘23。

本实施例中，如图3所示，区域C中的焊盘连线多、出线粗，区域D中焊盘铺设有铜皮，这些区域中的焊盘尺寸较难控制，通过采用SMD结构的焊盘，可提高焊盘尺寸的一致性，避免焊盘变形。实际应用中，该些出线粗和/或连线多的焊盘，具体可以是作为接地或电源引脚的焊盘或者其他需要大面积连接的引脚的焊盘。

本实施例中，对于区域C和区域D之外的区域，这些区域焊盘尺寸容易控制，采用NSMD结构的焊盘，可提高焊盘的出线率，进而提高电路板的布局的空间利用率，从而可减少整个电路板的板层叠构，降低电路板尺寸和成本。

本实施例中，如图3所示，上述的区域C和区域D中的焊盘共同构成一个IC的封装，即同一元器件对应的焊盘中，同时设置有SMD结构的焊盘和NSMD结构的焊盘，且在该同一元器件对应的焊盘中，按照焊盘的功能，将焊盘设置成SMD结构或NSMD结构。

本实施例中，电路板上采用SMD结构的焊盘和NSMD结构的焊盘尺寸，可与上述图2中所示实施例中相同，在此不再赘述。

本领域技术人员可以理解，上述对印刷电路板中焊盘的设计，是对应于焊接在印刷电路板上的IC芯片的引脚的封装而设计，通过将焊盘设置成SMD结构的焊盘或NSMD结构的焊盘，以适应IC芯片封装需要。实际应用中，可根据IC芯片的设计要求，以及IC芯片各引脚的连线，将各引脚对应的焊盘设置成SMD结构的焊盘或NSMD结构的焊盘，在确保IC芯片焊接到电路板上时不会出现连锡问题的同时，又可降低PCB的板层，降低PCB成本。

本领域技术人员可以理解，实际应用中除了可以按照图2所示按区域划分焊盘的类型，以及按照图3所示按功能划分焊盘的类型外，根据实际需要还可将二者结合起来确定印刷电路板上各焊盘的结构，即在一个印刷电路板上，部分焊盘可按区域划分各部分焊盘采用的焊盘结构，部分焊盘可按功能划分各焊盘采用的焊盘结构。实际应用中，可以根据具体的需求来划分PCB上焊盘的类型，其只要符合本发明的上述设计概念，均应落入本发明的保护范畴中，而对此本发明实施例并不做特别限制。

本领域技术人员可以理解，本发明除了会应用在BGA封装芯片的PCB上，还可应用于其它各种封装类型芯片或是其它封装尺寸的PCB设计，例如芯片尺寸封装(Chip Scale Package，CSP)、方形扁平无引脚封装(QuadFlat No-lead Package，QFN)等，并不仅限于实施例所提到的0.4BP BGA封装芯片。

此外，本发明实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括印刷电路板以及焊接在该印刷电路板的焊盘上的IC芯片，该印刷电路板为采用上述本发明印刷电路板实施例中所述的印刷电路板，其具体结构可参见上述本发明印刷电路板实施例的说明，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种印刷电路板，其特征在于，包括：电路板本体，所述电路板本体上设置有多个焊盘；

所述多个焊盘包括第一类型的焊盘和第二类型的焊盘，其中，所述第一类型的焊盘采用全阻焊/绿油控制焊盘尺寸结构，所述第二类型的焊盘采用全铜皮控制焊盘尺寸结构。

2.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述第一类型的焊盘和第二类型的焊盘设置于所述电路板本体上的同一个元器件对应的焊盘内。

3.根据权利要求1或2所述的印刷电路板，其特征在于，所述第一类型的焊盘应用于出线粗、连线多和/或铺设铜皮的引脚；

所述第二类型的焊盘应用于出线率要求高的引脚。

4.根据权利要求3所述的印刷电路板，其特征在于，所述第一类型的焊盘为所述电路板本体上作为接地或者电源或者需要大面积连接的引脚的焊盘。

5.根据权利要求2所述的印刷电路板，其特征在于，所述第一类型的焊盘为所述同一个元器件对应的焊盘中，处于中心区域的焊盘；

所述第二类型的焊盘为所述同一个元器件对应的焊盘中，处于外围区域的焊盘。

6.根据权利要求1-5任一所述的印刷电路板，其特征在于，若元器件在印刷电路板上可焊接的焊盘尺寸为0.21mm-0.26mm，所述元器件对应的焊盘中第一类型的阻焊漆开窗的尺寸为0.21mm-0.26mm，实际焊盘尺寸为0.28mm-0.33mm。

7.根据权利要求6所述的印刷电路板，其特征在于，所述元器件对应的焊盘中第二类型的阻焊漆开窗的尺寸为0.28mm-0.33mm，实际焊盘尺寸为0.21mm-0.26mm。

8.一种电子设备，其特征在于，包括印刷电路板和集成电路芯片，所述集成电路芯片焊接在所述印刷电路的焊盘上；

所述印刷电路板为采用权利要求1-7任一所述的印刷电路板。

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