CN107801320A - 一种组件与印刷电路板之间的封装结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组件与印刷电路板之间的封装结构及其制造方法，所述的结构包括印刷电路板基板、焊接层、组件电路板基板和填充层，组件电路板基板与印刷电路板基板之间通过焊接层及填充层相连接。所述的方法包括：步骤1：将置件后的封装结构放入回焊炉中，整体零件稳定结合后取出回焊炉；步骤2：分装容器装入电子灌封胶，将电子灌封胶填充在印刷电路板基板和组件电路板基板所夹持的空隙中；步骤3：将印刷电路板基板、焊接层和组件电路板基板整体加热，电子灌封胶通过毛细作用逐渐填满焊接层；步骤4：电子灌封胶凝固，封装结构成型。本发明在电子组件与印刷电路板之间形成了强力的机构接合，增加了力学可靠性。

Description

一种组件与印刷电路板之间的封装结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及电路板技术领域，具体的说是一种组件与印刷电路板之间的封装结构及其制造方法。

背景技术

在当今信息时代，随着电子工业的迅猛发展，人们对电子产品的性能要求越来越强，对电子产品的功能要求越来越多。这就促使电子产品向高性能、多功能、小型化和轻型化的方向发展。为了实现这些目标，印刷电路板与组件之间的封装工艺方法也就应运而生。现有技术中，BGA(Ball Grid Array)封装，即球栅阵列(或焊球阵列)封装在小，轻、高性能电子封装中占据主要地位。

BGA封装出现在上世纪90年代，现已发展成为一项成熟的高密度封装技术。目前该技术仍然向着高性能、短距离和高I/O端口数的方向发展，BGA技术主要适用于印刷电路板、微处理器、控制器、门阵列、存储器、DSP、PDA、等组件的封装。

然而，现有技术中当BGA封装结构暴露在重复高温或低温的循环状态下，因不同材质的热胀冷缩系数差异，BGA结构上组件的膨胀或收缩率跟底层印刷电路板的也会不同，这种差异导致焊接点上的结构压力增加，使得焊接点上的力学强度大大降低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种组件与印刷电路板之间的封装结构及其制造方法，在现有技术BGA封装结构的基础上，在焊球阵列处添加一个填充层，提高其结构的力学可靠性。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

一种组件与印刷电路板之间的封装结构，包括印刷电路板基板、焊接层、组件电路板基板和填充层，所述印刷电路板基板具有由树脂薄膜构成的绝缘性基础层、导电层电路及导电物凸起，所述导电层电路设置在绝缘性基础层的一个表面上，所述导电物凸起是将导电物设置在通路孔内得到的，所述通路孔是在所述绝缘性基础层的另一个表面开孔得到的，所述组件电路板基板设置在印刷电路板基板之上，所述组件电路板基板与印刷电路板基板之间通过焊接层及填充层相连接，所述焊接层包括若干焊接球，组件电路板基板通过焊接球及填充层接合到所述印刷电路板基板上。

进一步的，所述填充层与所述焊接层被夹持在印刷电路板基板与组件电路板基板之间且位于同一平面，所述填充层填充有一层电子灌封胶。

进一步的，焊接球之间形成相互分隔开的填充区域，所述电子灌封胶填满所述填充区域，并将焊接球环绕且不留空隙。

进一步的，所述电子灌封胶以热硬化性环氧树脂、热塑性聚酰亚胺树脂或热硬化性酰亚胺树脂类为主体。

进一步的，所述电子灌封胶所在填充层的纵弹性模量X满足以下条件：0.001GPa≤X≤3GPa。

进一步的，本发明还提供一种组件与印刷电路板之间的封装结构的制作方法，所述的方法包括以下步骤：

步骤1：将置件后的封装结构放入回焊炉中，整体零件稳定结合后取出回焊炉；

步骤2：分装容器装入电子灌封胶，将电子灌封胶填充在印刷电路板基板和组件电路板基板所夹持的空隙中；

步骤3：将印刷电路板基板、焊接层和组件电路板基板整体加热，电子灌封胶通过毛细作用逐渐填满焊接层；

步骤4：电子灌封胶凝固，组件与印刷电路板之间的封装结构成型。

本发明的有益效果是：

1、本发明在BGA封装结构基础上，填充电子灌封胶，减少了BGA封装结构中焊接点处的压力，在电子组件与印刷电路板之间形成了强力的机构接合，使得BGA封装结构在高温低温、高压、运作的情况下具备较强的力学可靠性。

2、本发明采用环氧树脂填充印刷电路板基板和组件电路板基板所夹持的空隙，可以将焊接球环绕且不留气隙，加固了组件与电路板的连接结构。

3、本发明封装结构成型后填充层的纵弹性模量大于或者等于0.001GPa而小于或者等于3GPa，可在组件与电路板层间接合时获得较大的接合强度。

4、在制作封装结构的过程中，通过环绕封装结构多条边的方式，向组件电路板基板与印刷电路板基板之间填充环氧树脂，这样能够使得环氧树脂毛细作用运动更充分，填充速度更加快速，封装结构成型后的力学可靠性更强。

附图说明

图1是本发明实施例的封装结构示意图；

图2是本发明封装结构的制作方法流程图；

图3是本发明方法中环氧树脂填充过程示意图；

图中：1组件电路板基板，2焊接球，3是焊接层，4印刷电路板基板，5填充层。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式，下文的公开提供了具体实施方式用来实现本发明的装置及方法，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实现本发明。为了简化本发明的公开，下文中对特定方式子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同方式子中重复参考数字或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比方式绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。应当理解，尽管本发明描述了其优选的具体实施方案，然而这些只是对实施方案的阐述，而不是限制本发明的范围。

BGA封装(即焊球阵列封装)，它是在封装体基板的底部制作阵列焊球作为电路组件的I/O端与印刷电路板(PCB)互接，采用该项技术的器件是一种表面贴装型器件，BGA封装器件的I/O数目主要由封装体的尺寸和焊接球节距所决定。当某些BGA封装器件的I/O数目较少时，对应的焊接球的数目也比较少，此时封装结构的力学可靠性较低，在高温高压或者剧烈震动时结构容易被破坏。

此外，各个企业BGA封装技术水平参次不齐，而其现有工业水平又不能解决其BGA封装中基板制造精度问题和焊料球移植精度问题，特别是当产生焊料球移植精度问题时，其产出的封装器件容易出现解体现象，此时采用本发明向填充层注入电子灌封胶能有效解决可靠性问题。

如图1所示，本发明提供一种组件与印刷电路板之间的封装结构，这种封装结构是在BGA封装结构基础上增加填充层而形成的。本发明的封装结构包括印刷电路板基板4、焊接层3和组件电路板基板1，还包括填充层5，所述印刷电路板基板具有由树脂薄膜构成的绝缘性基础层，导电层电路及导电物凸起，所述导电层电路设置在绝缘性基础层的一个表面上，所述导电物凸起是将导电物设置在通路孔内得到的，所述通路孔是在所述绝缘性基础层的另一个表面开孔得到的，所述组件电路板基板设置在印刷电路板基板之上，所述组件电路板基板与印刷电路板基板之间通过焊接层及填充层相连接。

填充层与焊接层被夹持在印刷电路板基板与组件电路板基板之间且位于同一平面，所述填充层填充有一层电子灌封胶，所述焊接层由焊接球2组成，所述焊接球形成相互分隔开的填充区域，所述电子灌封胶填满所述填充区域，并将焊接球环绕且不留气隙。

电子灌封胶以热硬化性环氧树脂、热塑性聚酰亚胺树脂或热硬化性酰亚胺树脂类为主体。其中热硬化性环氧树脂填充后使用120摄氏度至140摄氏度，10秒至60秒加热时间就可以使封装结构成型。而热塑性聚酰亚胺树脂或热硬化性酰亚胺树脂类填充后需要170摄氏度至200摄氏度，10秒至60秒加热时间就足够了。封装结构成型后填充层的纵弹性模量大于或者等于0.001GPa而小于或者等于3GPa，可在层间接合时获得较大的接合强度。

如图2所示，本发明还提供一种组件与印刷电路板之间的封装结构的制作方法，包括以下步骤：

步骤1：将置件后的封装结构放入回焊炉中，整体零件稳定结合后取出回焊炉。

步骤2：灌胶瓶内装入环氧树脂，将环氧树脂填充在印刷电路板基板和组件电路板基板所夹持的空隙中，如图3所示，向组件电路板基板与印刷电路板基板之间填充环氧树脂时，可以环绕封装结构多条边进行填充，这样能够使得环氧树脂毛细作用运动更充分，填充速度更加快速，封装结构成型后的力学可靠性更强。

步骤3：将封装结构在130摄氏度的环境中整体加热50秒，环氧树脂通过毛细作用逐渐填满焊接层。

步骤4：环氧树脂凝固，组件与印刷电路板之间的封装结构成型。

此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施方式的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施方式大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

Claims (6)

1.一种组件与印刷电路板之间的封装结构，包括印刷电路板基板、焊接层和组件电路板基板，其特征是，还包括填充层，所述印刷电路板基板包括由树脂薄膜构成的绝缘性基础层、导电层电路及导电物凸起，所述导电层电路设置在绝缘性基础层的一个表面上，所述绝缘性基础层的另一个表面设有通路孔，所述导电物凸起设置在通路孔内，所述焊接层包括若干焊接球，所述组件电路板基板与印刷电路板基板之间通过焊接层及填充层相连接。

2.根据权利要求1所述的一种组件与印刷电路板之间的封装结构，其特征是，所述填充层与所述焊接层被夹持在印刷电路板基板与组件电路板基板之间且位于同一平面，所述填充层填充有一层电子灌封胶。

3.根据权利要求2所述的一种组件与印刷电路板之间的封装结构，其特征是，所述焊接层的若干焊接球之间设有相互分隔开的填充区域，所述电子灌封胶填满所述填充区域，并将焊接球环绕且不留空隙。

4.根据权利要求2或3所述的一种组件与印刷电路板之间的封装结构，其特征是，所述电子灌封胶以热硬化性环氧树脂、热塑性聚酰亚胺树脂或热硬化性酰亚胺树脂类为主体。

5.根据权利要求2所述的一种组件与印刷电路板之间的封装结构，其特征是，电子灌封胶所在填充层的纵弹性模量X满足以下条件：0.001GPa≤X≤3GPa。

6.一种组件与印刷电路板之间的封装结构的制作方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：

步骤1：将置件后的封装结构放入回焊炉中，封装结构整体零件稳定结合后取出回焊炉；

步骤2：分装容器装入电子灌封胶，将电子灌封胶填充在印刷电路板基板和组件电路板基板所夹持的空隙中；

步骤3：将封装结构整体加热，电子灌封胶通过毛细作用逐渐填满焊接层；

步骤4：电子灌封胶凝固，组件与印刷电路板之间的封装结构成型。