CN109526139B - 印刷电路板结构及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种印刷电路板结构，包括：印刷电路板、防焊层，焊锡凸块和热固性树脂环。印刷电路板上设置有接触垫。防焊层位于印刷电路板上并具有开口，且开口暴露接触垫。焊锡凸块位于开口之中且与接触垫电性连接。热固性树脂环位于防焊层上并围绕且接触焊锡凸块。本发明还提供一种印刷电路板结构的形成方法。

Description

印刷电路板结构及其形成方法
技术领域
本发明涉及一种印刷电路板结构及其形成方法。
背景技术
随着现今电子产品持续朝轻、薄、短、小、高速、高频及多功能发展，为满足这些需求，需要体积更小且I/O数更多的芯片，这也意味着需要增加印刷电路板的布线面积并缩小焊锡凸块之间的间距。
在先前技术中，可借由将锡膏填入待印刷基板表面的绿漆开环中，并进行回焊工艺以将锡膏熔融为焊锡凸块。然而，上述焊锡印刷工艺(solder printing process)因受限于钢板制作能力，已无法因应工艺间距缩小的变化。为解决上述问题，目前发展出一种微植球工艺(micro-ball process或μ-ball process)，其可将微锡球直接植入基板表面的绿漆开环中，并进行回焊工艺以形成焊锡凸块。虽然微植球工艺可因应工艺间距的微缩化，但在该工艺中通常会利用金属凸块来固定所植入的锡球或焊锡凸块，由于金属凸块需借由图像转移及电镀等工艺来形成，故造成工艺复杂且成本高等问题。
因此，目前亟需一种新的印刷电路板结构及其形成方法，除了能够因应工艺间距的微缩化之外，更能够在简化工艺及降低成本的情况下达到固定焊锡凸块的目的。
发明内容
根据一些实施例，本发明提供一种印刷电路板结构，包括：印刷电路板，其上设置有接触垫；防焊层，位于印刷电路板上并具有开口，且开口暴露接触垫；焊锡凸块，位于开口之中且与接触垫电性连接；热固性树脂环，位于防焊层上并围绕且接触焊锡凸块。
在本发明的一个实施例中，焊锡凸块填满开口。
在本发明的一个实施例中，热固性树脂环的一部分位于开口之中，且部分位于防焊层与焊锡凸块之间。
在本发明的一个实施例中，热固性树脂环的材料包括有机硅树脂、呋喃树脂、酚醛树脂、环氧树脂、玻璃纤维或上述的组合。
在本发明的一个实施例中，焊锡凸块的材料包括锡/银/铜、锡/银、锡/铜、锡/锌、锡/铋、锡/铋/镍、锡/铟的合金或上述合金的合金。
在本发明的一个实施例中，焊锡凸块的比重大于热固性树脂环的比重。
根据一些实施例，本发明提供一种印刷电路板结构的形成方法，包括：提供印刷电路板，其上设置有接触垫；形成防焊层于印刷电路板上，防焊层具有开口，且开口暴露接触垫；设置热固性树脂前驱物于防焊层上及开口之中；设置锡球于热固性树脂前驱物之中；加热锡球及热固性树脂前驱物，以形成一焊锡凸块，并固化热固性树脂前驱物，以形成热固性树脂环，其中热固性树脂环围绕并接触焊锡凸块。
在本发明的一个实施例中，借由一回焊工艺使锡球形成焊锡凸块。
在本发明的一个实施例中，焊锡凸块填满开口。
在本发明的一个实施例中，热固性树脂环的一部分位于开口之中，且部分位于防焊层与焊锡凸块之间。
在本发明的一个实施例中，热固性树脂前驱物的材料包括有机硅树脂、呋喃树脂、酚醛树脂、环氧树脂、玻璃纤维或上述的组合。
在本发明的一个实施例中，锡球的材料包括锡/银/铜、锡/银、锡/铜、锡 /锌、锡/铋、锡/铋/镍、锡/铟或上述的合金。
在本发明的一个实施例中，锡球的比重大于热固性树脂前驱物的比重。
附图说明
以下将配合附图详述本公开的实施例，应注意的是，依照工业上的标准实施，以下图示并未按照比例绘制，事实上，可能任意的放大或缩小元件的尺寸以便清楚表现出本公开的特征。而在说明书及附图中，除了特别说明外，同样或类似的元件将以类似的符号表示。
图1A-图1C显示根据比较例所绘示的印刷电路板结构于不同阶段的的剖面图。
图2A-图2D显示根据本发明一些实施例所绘示的印刷电路板结构于不同阶段的的剖面图。
图2E-图2F显示根据本发明一些实施例所绘示的图2D的印刷电路板结构的局部剖面图。
其中，附图标记说明如下：
印刷电路板结构 100
印刷电路板 10
接触垫 12
防焊层 14
开口 16
金属凸块 18
焊锡凸块 19
印刷电路板结构 200
印刷电路板 20
线路结构 21
导线层 21a
绝缘层 21b
接触垫 22
防焊层 24
开口 26
热固性树脂前驱物 28
锡球 30
焊锡凸块 32
焊锡凸块 32a
焊锡凸块 32b
热固性树脂环 34
具体实施方式
以下公开许多不同的实施方法或是例子来实行本发明的不同特征，以下描述具体的元件及其排列的例子以阐述本发明。当然这些仅是例子且不该以此限定本发明的范围。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示，这些重复仅为了简单清楚地叙述本公开，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。为简化及清楚起见，各种特征可任意绘制成不同尺寸。
此外，其中可能用到与空间相关的用词，像是“在…下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，这些关系词是为了便于描述图示中一个(些)元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。这些空间关系词包括使用中或操作中的装置的不同方位，以及图示中所描述的方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则其中使用的空间相关形容词也可相同地照着解释。
本发明实施例提供一种印刷电路板结构及其形成方法，借由热固性树脂本身的特性而不需经过额外的工艺，即能够使焊锡凸块稳定地固定于印刷电路板上，进而简化工艺并降低成本。
图1A-图1C显示比较例的印刷电路板结构100于不同阶段的的剖面图。如图1A所示，提供印刷电路板10，且其上设置有接触垫12。于印刷电路板 10及接触垫12上设置防焊层14，其中防焊层14具有开口16，且开口16暴露接触垫12。
接着，如图1B所示，借由图像转移及电镀等工艺将金属凸块18设置于开口16之中。再者，如图1C所示，借由微植球工艺(μ-ball process)将锡球植入金属凸块18上，并进行回焊工艺以形成焊锡凸块19。
在上述比较例中，金属凸块18用以固定锡球及焊锡凸块19。然而，由于金属凸块18需借由图像转移及电镀等多重工艺来形成，故造成工艺繁复且成本高等问题。
图2A-图2D显示根据本发明一些实施例，印刷电路板结构200于不同阶段的的剖面图。
如图2A所示，提供印刷电路板20，且其上设置有接触垫22。印刷电路板20包括基板(未绘示)及形成于基板上的线路结构21，且线路结构21包括导线层21a及绝缘层21b。在一些实施例中，基板可为核心板，基板的材料可包括纸质酚醛树脂(paper phenolic resin)、复合环氧树脂(composite epoxy resin)、聚亚酰胺树脂(polyimide resin)、玻璃纤维(glass fiber)或其他现有技术的核心板材料。在一些实施例中，导线层21a可为单层或多层，且其材料可包括镍、金、锡、铅、铜、铝、银、铬、钨、上述的组合或上述的合金。导电层21a的形成方式可包括图像转移工艺、沉积工艺、电镀工艺、压合工艺或涂布工艺。在一些实施例中，绝缘层21b的材料可包括环氧树脂(epoxy resin)、双马来酰亚胺-三氮杂苯(bismaleimie triacine,BT)、聚酰亚胺 (polyimide,PI)、增层绝缘膜(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)或其他合适的绝缘材料。绝缘层21b的形成方式可包括压合工艺或涂布工艺。在一些实施例中，接触垫22的材料可包括镍、金、锡、铅、铜、铝、银、铬、钨、上述的组合或上述的合金，且接触垫22的形成方式可包括图像转移工艺、沉积工艺、电镀工艺、压合工艺或涂布工艺。
如图2A所示，于印刷电路板20及接触垫22上设置防焊层24，其中防焊层24具有开口26，且开口26暴露接触垫22。在一些实施例中，防焊层 24可为感光、感热或其组合的材料。举例来说，防焊层24可为绿漆，例如紫外线型绿漆或热硬化型绿漆等。防焊层24的形成方法可为涂布工艺或干膜 (dry film)压合工艺，且可借由曝光与显影工艺于防焊层24中形成开口26。
如图2B所示，将热固性树脂前驱物28设置于防焊层24上及开口26之中。热固性树脂前驱物28为未经固化的热固性树脂，其为具有可塑性的粘稠液体，成型过程中能够软化或流动。在一些实施例中，热固性树脂前驱物28 的材料可包括有机硅树脂(organosiliconresin)、呋喃树脂(furan resin)、酚醛树脂(phenol-formaldehyde resin)、环氧树脂(epoxy resin)、玻璃纤维(glass fiber)或上述的组合。
值得注意的是，热固性树脂前驱物28具有耐热性高且受压不易变形的特性。再者，热固性树脂前驱物28于加热、加压的条件下或使用固化剂、紫外线的作用下，会产生交联反应而固化成为不溶且不熔的热固性树脂。在一些实施例中，可使用有机硅树脂(organosilicon resin)作为热固性树脂的主要成分，其具有良好的耐热性及抗酸碱腐蚀效果，故可因应随后回焊工艺期间的高温操作。在一些实施例中，可于有机硅树脂中额外加入呋喃树脂(furan resin)、酚醛树脂(phenol-formaldehyde resin)、环氧树脂(epoxyresin)、玻璃纤维(glass fiber)或上述的组合以形成复合材料，进而强化热固性树脂的耐热性并增加刚性及强度。
如图2C所示，借由微植球工艺(μ-ball process)将锡球30植入热固性树脂前驱物28之中，且锡球30的比重大于热固性树脂前驱物28的比重。在一些实施例中，锡球的材料可包括锡(Sn)/银(Ag)/铜(Cu)、锡(Sn)/ 银(Ag)、锡(Sn)/铜(Cu)、锡(Sn)/锌(Zn)、锡(Sn)/铋(Bi)、锡(Sn) /铋(Bi)/镍(Ni)、锡(Sn)/铟(In)的合金或上述合金的合金。
如图2D所示，将锡球30及热固性树脂前驱物28加热并进行回焊工艺，以使锡球30熔融形成焊锡凸块32，并使热固性树脂前驱物28固化以形成热固性树脂环34，其中焊锡凸块32与接触垫22电性连接，且热固性树脂环34 围绕并接触焊锡凸块32。在一些实施例中，焊锡凸块32的比重大于热固性树脂环34的比重，其中焊锡凸块32的比重与锡球30的比重相同，而热固性树脂环34的比重略大于热固性树脂前驱物28的比重。
进一步而言，如图2C-图2D所示，由于锡球30的比重大于热固性树脂前驱物28的比重，故锡球30熔融后会下沉至开口26的底部并与接触垫22 接触以形成焊锡凸块32，而热固性树脂前驱物28则被推挤抬升至防焊层24 上及焊锡凸块32周围，受热后体积收缩并固化成热固性树脂环34。
值得注意的是，由于热固性树脂前驱物28受热并固化为热固性树脂环 34之后，体积会收缩并环绕及接触焊锡凸块32，且经固化的热固性树脂环 34具有高度的刚性与强度，即使再加压加热也不会再软化或流动，因此能够稳定地固定并保护焊锡凸块32。再者，在图1A-图1C所示比较例的印刷电路板结构100中，其需通过额外的工艺形成来金属凸块以固定焊锡凸块，而造成工艺繁复且成本高等问题，相较之下，本发明实施例所提供的印刷电路板结构200，其借由热固性树脂本身的特性而不需经过额外的工艺，即能够使热固性树脂环34稳定地固定并保护焊锡凸块32，进而简化工艺并降低成本。
图2E及图2F显示根据本发明一些实施例，图2D所示的印刷电路板结构200的局部剖面图。
如图2E所示，在一实施例中，焊锡凸块32a填满开口26，且热固性树脂环34于防焊层24上方的焊锡凸块32a的周围。再者，焊锡凸块32a与接触垫22电性连接，且开口26的侧壁与焊锡凸块32a的侧壁完全接触。在此实施例中，于回焊工艺期间，锡球30熔融后下沉并填满开口26以形成焊锡凸块32，再者，由于热固性树脂前驱物28固化速度较慢，故完全被推挤抬升至开口26外之后，才固化收缩成热固性树脂环34于防焊层24上方的焊锡凸块32的周围，进而固定并保护焊锡凸块32。
如图2F所示，在另一实施例中，热固性树脂环34的一部分位于开口26 之中，且该部分位于防焊层24与焊锡凸块32b之间，而热固性树脂环34的另一部分位于防焊层24上的焊锡凸块32b的周围。再者，焊锡凸块32b的侧壁具有一凹陷，且开口26的侧壁仅一部份被焊锡凸块32b覆盖，而其余部分则被热固性树脂环34覆盖。在此实施例中，于回焊工艺期间，锡球30熔融后下沉至开口26的底部以形成焊锡凸块32；再者，由于热固性树脂前驱物 28的固化速度较快，仅有一部分被推挤抬升至开口26外，而另一部分已产生交联因而留在开口26中的防焊层24与焊锡凸块32之间，热固性树脂前驱物28即在此情况下固化收缩成热固性树脂环34。在此实施例中，由于热固性树脂环34除了位于防焊层24上方之外，还位于开口26中环绕焊锡凸块 32，故可进一步地固定并保护焊锡凸块32。
综上所述，本发明实施例提供一种印刷电路板结构及其形成方法，借由热固性树脂本身的特性而不需经过额外的工艺，即能够使焊锡凸块稳定地固定于印刷电路板上，进而简化工艺并降低成本。
前述内文概述了许多实施例的特征，使本领域技术人员可以更佳的了解本公开的各个方面。本领域技术人员应该可理解，他们可以很容易的以本公开为基础来设计或修饰其它工艺及结构，并以此达到相同的目的及/或达到与本公开介绍的实施例相同的优点。本领域技术人员也应该了解这些相等的结构并不会背离本公开的发明精神与范围。本公开可以作各种改变、置换、修改而不会背离本公开的发明精神与范围。

Claims (13)

1.一种印刷电路板结构，其特征在于，包括：
一印刷电路板，其上设置有多个接触垫；
一防焊层，位于所述印刷电路板上并具有多个开口，且所述多个开口分别暴露所述接触垫；
多个焊锡凸块，分别位于所述多个开口之中且与所述多个接触垫电性连接；及
多个热固性树脂环，直接位于所述防焊层上并分别围绕且接触所述多个焊锡凸块，其中相邻的热固性树脂环之间具有间隔。
2.如权利要求1所述的印刷电路板结构，其特征在于，所述多个焊锡凸块填满所述多个开口。
3.如权利要求1所述的印刷电路板结构，其特征在于，所述多个热固性树脂环的一部分位于所述多个开口之中，且该部分分别位于相应的所述防焊层与所述焊锡凸块之间。
4.如权利要求1所述的印刷电路板结构，其特征在于，所述多个热固性树脂环的材料包括有机硅树脂、呋喃树脂、酚醛树脂、环氧树脂、玻璃纤维或上述的组合。
5.如权利要求1所述的印刷电路板结构，其特征在于，所述多个焊锡凸块的材料包括锡/银/铜、锡/银、锡/铜、锡/锌、锡/铋、锡/铋/镍、锡/铟或上述的合金。
6.如权利要求1所述的印刷电路板结构，其特征在于，所述多个焊锡凸块的比重大于所述热固性树脂环的比重。
7.一种印刷电路板结构的形成方法，其特征在于，包括：
提供一印刷电路板，其上设置有一接触垫；
形成一防焊层于所述印刷电路板上，所述防焊层具有一开口，且所述开口暴露所述接触垫；
设置一热固性树脂前驱物于所述防焊层上及所述开口之中；
设置一锡球于所述热固性树脂前驱物之中；
加热所述锡球及所述热固性树脂前驱物，以使所述锡球形成一焊锡凸块，并使所述热固性树脂前驱物固化以形成一热固性树脂环，其中所述热固性树脂环围绕并接触所述焊锡凸块。
8.如权利要求7所述的印刷电路板结构的形成方法，其特征在于，借由一回焊工艺使所述锡球形成所述焊锡凸块。
9.如权利要求7所述的印刷电路板结构的形成方法，其特征在于，所述焊锡凸块填满所述开口。
10.如权利要求7所述的印刷电路板结构的形成方法，其特征在于，所述热固性树脂环的一部分位于所述开口之中，且该部分位于所述防焊层与所述焊锡凸块之间。
11.如权利要求7所述的印刷电路板结构的形成方法，其特征在于，所述热固性树脂前驱物的材料包括有机硅树脂、呋喃树脂、酚醛树脂、环氧树脂、玻璃纤维或上述的组合。
12.如权利要求7所述的印刷电路板结构的形成方法，其特征在于，所述锡球的材料包括锡/银/铜、锡/银、锡/铜、锡/锌、锡/铋、锡/铋/镍或锡/铟的合金或上述合金的合金。
13.如权利要求7所述的印刷电路板结构的形成方法，其特征在于，所述锡球的比重大于所述热固性树脂前驱物的比重。
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