CN110993578B - 印刷回路板和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供印刷回路板和电子装置。印刷回路板包括:电子部件,其包括第一焊盘;印刷配线板,其包括阻焊部和第二焊盘;以及连接部,其连接第一焊盘和第二焊盘。阻焊部中限定有开口,在从电子部件所在侧看的平面图中,开口大于第一焊盘。在从电子部件所在侧看的平面图中,第一焊盘布置在开口内,第二焊盘包括布置在开口内的主体部和从主体部突出的突出部,主体部比第一焊盘的外缘靠内侧地布置,突出部的至少一部分比第一焊盘靠外侧地突出。

Description

印刷回路板和电子装置
技术领域
本发明涉及使电子部件与印刷配线板互连的技术。
背景技术
诸如用作摄像设备的示例的数字相机或包括用作摄像设备的相机的智能电话等的电子装置包括印刷回路板,印刷回路板包括诸如图像传感器等的电子部件和供电子部件安装的印刷配线板。
伴随着电子装置的小型化,电子部件也已经小型化。电子部件的焊盘(land)和印刷配线板的焊盘通过包含焊料且用作连接部的示例的凸块(bump)相互连接,并且凸块也根据电子部件的小型化而小型化。伴随着凸块的小型化,已经出现了凸块的连接故障问题。日本特开平9-219583号公报公开了将印刷配线板的衬垫(即焊盘)的形状形成为凹凸形状,并且当凸块的X射线透射图像为圆形时,判断出已经发生开路故障(open failure)。
然而,即使在如日本特开平9-219583号公报所公开的将焊盘形成为凹凸形状的情况下,在一些情况中,凸块从印刷配线板的焊盘突出,因而凸块的X射线透射图像具有与开路故障的形状相同的形状,因此难以判断是否发生了开路故障。
发明内容
根据本发明的一个方面,印刷回路板包括:电子部件,其包括第一焊盘;印刷配线板,其包括阻焊部和第二焊盘;以及连接部,其连接所述第一焊盘和所述第二焊盘。所述阻焊部中限定有开口,在从所述电子部件所在侧看的平面图中,所述开口大于所述第一焊盘。在从所述电子部件所在侧看的平面图中,所述第一焊盘布置在所述开口内,所述第二焊盘包括布置在所述开口内的主体部和从所述主体部突出的突出部,所述主体部比所述第一焊盘的外缘靠内侧地布置,所述突出部的至少一部分比所述第一焊盘靠外侧地突出。
从以下参照附图对示例性实施方式的说明,本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是根据第一示例性实施方式的印刷回路板的截面图。
图2A是根据第一示例性实施方式的电子部件的平面图。
图2B是根据第一示例性实施方式的印刷配线板的平面图。
图3A至图3C均是根据第一示例性实施方式的用于说明制造印刷回路板的方法的各个步骤的说明图。
图4A至图4C均是根据第一示例性实施方式的用于说明制造印刷回路板的方法的各个步骤的说明图。
图5是根据第一示例性实施方式的用于检查印刷回路板的方法的步骤的说明图。
图6A是根据第一示例性实施方式的印刷配线板的一部分的放大平面图。
图6B是根据第一示例性实施方式的印刷回路板的说明图。
图7是根据第一示例性实施方式的使用X射线透射图像的检查步骤的说明图。
图8A至图8F均是变型例的印刷配线板的放大平面图。
图9是根据第二示例性实施方式的电子装置的说明图。
图10是根据第二示例性实施方式的摄像单元的截面图。
图11A是根据第二示例性实施方式的图像传感器的平面图。
图11B是根据第二示例性实施方式的印刷配线板的平面图。
图12A和图12B均是根据第二示例性实施方式的印刷配线板的一部分的放大平面图。
图13是根据第二示例性实施方式的使用X射线透射图像的检查步骤的说明图。
图14是示出实施例的回流加热(reflow heating)的曲线的图。
具体实施方式
以下将参照附图详细说明本发明的示例性实施方式。
[第一示例性实施方式]
图1是根据第一示例性实施方式的印刷回路板300的截面图。印刷回路板300包括电子部件100和供电子部件100安装的印刷配线板200。电子部件100是焊盘网格阵列(LGA)的封装。注意,可选地,电子部件100可以是球栅阵列(BGA)的封装。电子部件100包括半导体元件101和供半导体元件101安装的封装基板102。封装基板102包括绝缘基板103和用作布置在绝缘基板103的主表面111上的多个第一焊盘的焊盘130。半导体元件101布置在绝缘基板103的与主表面111相反的表面112上。焊盘130是由诸如铜等的导电金属形成的电极,并且例如是信号电极、电源电极、接地电极或虚设电极。主表面111平行于由X方向和Y方向限定的X-Y平面。另外,将垂直于主表面111的面外方向定义为Z方向。例如,绝缘基板103是由诸如氧化铝等的陶瓷形成的陶瓷基板。
印刷配线板200包括绝缘基板202和用作布置在绝缘基板202的主表面211上的多个第二焊盘的焊盘230。焊盘230是由诸如铜等的导电金属形成的电极,并且例如是信号电极、电源电极、接地电极或虚设电极。绝缘基板202由诸如环氧树脂等的绝缘材料形成。
主表面211上设置有用作阻焊部的示例的阻焊剂膜240。在阻焊剂膜240中,在与焊盘230对应的位置处限定有开口550。
焊盘130和焊盘230通过包含焊料的连接部400彼此电连接和机械连接。焊盘230通过穿过阻焊剂膜240的开口550的连接部400与焊盘130连接。在从Z方向看的平面图中,连接部400被用作底充物的树脂部450围绕。树脂部450主要由可固化树脂的固化产物形成。例如,可固化树脂是热固性树脂。在本示例性实施方式中,多个连接部400被一个一体的树脂部450围绕。注意,尽管多个连接部400被一个一体的树脂部450围绕是优选的,但是构造不限于此,多个连接部400可以被多个分离的树脂部围绕。
图2A是电子部件100的当从主表面111侧看时的平面图。图2B是印刷配线板200的当从主表面211侧看时的平面图。注意,图1所示的印刷回路板300的截面图是沿着图2B的线I-I截取的截面图。如图2A所示,多个焊盘130被以焊盘130之间具有间隔的方式配置成网格形状,即正方形格子形状。如图2B所示,多个焊盘230被以焊盘230之间具有间隔的方式配置成网格形状,即正方形格子形状。焊盘230均包括用作焊盘230的主体的主体部231和从主体部231突出的突出部232。尽管绝缘基板202的主表面211的大部分被阻焊剂膜240覆盖,但是阻焊剂膜240设置有开口550,并且焊盘230布置在开口550中。
将说明用于制造印刷回路板300的方法和用于检查所制造的印刷回路板300的方法。图3A至图3C和图4A至图4C均是用于制造图1所示的印刷回路板300的方法的各步骤的说明图,图5是用于检查印刷回路板300的方法的步骤的说明图。
在步骤S1中,如图3A所示,制备印刷配线板200。注意,尽管这里省略了图示,但是在未示出的安装器(mounter)上还制备了电子部件100。
接下来,在步骤S2中,在图2A所示的焊盘130和图2B所示的焊盘230中的一者或两者上布置膏P。在本示例性实施方式中,如图3B所示,在焊盘230上布置膏P。
膏P是包含焊料粉末的焊膏。在本示例性实施方式中,膏P还包含未固化的热固性树脂。热固性树脂优选为热固性环氧树脂,特别优选为双酚-A环氧树脂。膏P还可以包含焊接所需的助焊剂成分。
在步骤S2中,通过丝网印刷或使用分配器将膏P供给到印刷配线板200。注意,可以以覆盖图2B所示的焊盘230的整个主体部231的方式供给焊膏P,或者可以以覆盖主体部231的一些部分的方式供给焊膏P。在本示例性实施方式中,将膏P供给到印刷配线板200,使得整个开口550被膏P填充。
接下来,在步骤S3中,将电子部件100载置在印刷配线板200上,使得如图3C所示,各膏P均介于焊盘130与焊盘230之间。在本示例性实施方式中,在步骤S3中,通过使用未示出的安装器将电子部件100载置在印刷配线板200上。此时,电子部件100以使得焊盘130与焊盘230相对的方式与印刷配线板200对准并载置在印刷配线板200上。
接下来,在步骤S4中,如图4A所示,在电子部件100载置在印刷配线板200上的状态下,将印刷配线板200和电子部件100输送到回流炉1000。然后,在图4B所示的步骤S5-1和图4C所示的步骤S5-2中,在调节回流炉1000内的温度、即加热温度的同时加热膏P,进而使电子部件100和印刷配线板200彼此接合。
首先,将说明图4B所示的步骤S5-1。在步骤S5-1中,将回流炉1000内的温度调节到等于或高于包含在膏P中的焊料粉末的熔点的第一温度T1。其结果是,膏P的焊料粉末熔融,并且膏P被分离成熔融焊料401和未固化的热固性树脂451。具体地,熔融焊料401聚集,因而热固性树脂451移动到熔融焊料401附近。尽管第一温度T1优选相对于经过的时间恒定,但是第一温度T1可以随着时间改变。
在步骤S5-1中,膏P被分离成聚集的熔融焊料401和已经流到熔融焊料401附近的未固化的热固性树脂451。此时,未固化的热固性树脂451的表面积小于处于膏状态时的表面积,因而其粘度明显降低并且其流动性提高。流动性提高的热固性树脂451通过毛细管现象向狭窄的间隙流动。
然后,在图4C所示的步骤S5-2中,将回流炉1000内的温度调节到低于焊料粉末的熔点的第二温度T2,进而使熔融焊料401固化。即,成立T2<T1。其结果是,形成了使焊盘130与焊盘230互连的连接部400。
第二温度T2也是使热固性树脂451固化的温度,并且将回流炉1000内的温度保持在第二温度T2达到等于或长于使热固性树脂451固化所需的预定时间。其结果是,热固性树脂451逐渐固化,因而形成了图1所示的树脂部450。尽管第二温度T2优选相对于经过的时间恒定,但是第二温度T2可以随着时间改变。
通过图1所示的树脂部450增强了连接部400,更具体地,增强了连接部400与焊盘130之间的接触部以及连接部400与焊盘230之间的接触部,因而改善了通过连接部400连接的可靠性。另外,树脂部450使电子部件100与印刷配线板200的阻焊剂膜240连接。
注意,尽管已经说明了在相同的回流炉1000中连续地执行图4B所示的步骤S5-1和图4C所示的步骤S5-2的情况,但是构造不限于此。在回流炉1000的尺寸小,并且不能确保用于步骤S5-2的足够时间的情况下,可以在步骤S5-1的回流炉1000中进行加热之后,将中间产品移到未示出的加热炉,然后可以将热固性树脂451加热到第二温度T2以固化。
通过使用包含热固性树脂的膏P制造印刷回路板300,能够通过仅执行加热步骤S5-1和步骤S5-2,同时执行焊料接合和底充物的形成。即,尽管膏P可以是包含焊料粉末但不包含热固性树脂的膏,但是在本示例性实施方式中,通过使用包含热固性树脂的膏P,能够省略用于注入底充材料的步骤。因此,能够容易地制造印刷回路板300。
接下来,在摄像步骤S6中,如图5所示,通过X射线摄像设备900从Z方向拍摄所制造的印刷回路板300的图像。通过人眼目视观察由该图像拍摄获得的X射线透射图像或者通过计算机对X射线透射图像进行图像分析来判断连接部400的品质是否良好。这用作检查步骤。在X射线透射图像中,包含焊料的连接部400具有与绝缘材料不同的对比度,因此目视观察显示在监视器等上的X射线透射图像的人能够容易地识别出连接部400。
图6A是作为根据第一示例性实施方式的印刷配线板200的一部分的焊盘230和焊盘230附近的放大平面图。注意,在图6A中,为了方便说明,用虚线表示电子部件100的焊盘130。
焊盘230包括主体部231和从主体部231突出的突出部232。尽管包括在焊盘230中的突出部232的数量可以是一个或两个,但是包括在焊盘230中的突出部232的数量优选是3个或更多个,在本示例性实施方式中是4个。突出部232被形成为在从Z方向看的平面图中,从主体部231的外周放射状地延伸。四个突出部232沿主体部231的周向以大致均匀的间隔、即以90°的间隔配置。在从Z方向看的平面图中,整个主体部231形成在阻焊剂膜240的开口550中,各个突出部232的一部分或全部形成在阻焊剂膜240的开口550中。在本示例性实施方式中,各个突出部232的一部分形成在开口550中。在开口550中,主体部231的面积优选大于多个突出部232的总面积,从而主体部231用作焊料接合的主要部分。
电子部件100的焊盘130被形成为在从Z方向看的平面图中呈圆形。焊盘230的主体部231被形成为在从Z方向看的平面图中呈圆形。阻焊剂膜240的开口550在从Z方向看的平面图中呈圆形。在从Z方向看的平面图中,阻焊剂膜240的开口550被限定成大于焊盘130。
在从Z方向看的平面图中,主体部231被形成为小于焊盘130。因此,图4B所示的熔融焊料401还朝向主体部231的外侧湿扩散(wet-spread)。另外,阻焊剂膜240的开口550的侧壁还具有阻挡熔融焊料401的作用。通过开口550的侧壁,抑制了熔融焊料401的过度湿扩散。
通过调节主体部231的面积,在熔融焊料401中产生了减小电子部件100与印刷配线板200之间的距离的收缩力,以及由熔融焊料401的与绝缘基板202的绝缘材料以及阻焊剂膜240接触的那部分的表面张力引起的阻力。通过这些力之间的平衡来控制熔融焊料401在Z方向上的高度。在电子部件100是LGA封装的情况下,特别是在通过使用包含热固性树脂的焊膏P制造印刷回路板300的情况下,焊料的量比BGA封装的情况中的小,因此控制熔融焊料401在Z方向上的高度是重要的。因此,在本示例性实施方式中,焊盘230的主体部231被形成为小于焊盘130。然而,在熔融焊料从印刷配线板的焊盘突出的情形下,仅将印刷配线板的焊盘形成为凹凸状无法防止几乎所有连接部在X射线透射图像中均呈现圆形。
因此,在本示例性实施方式中,突出部232被形成为在从Z方向看的平面图中,比焊盘130靠外侧地突出。连接部400的形状由突出部232控制。在未发生开路故障的情况下,即在连接部400的连接状态良好的情况下,连接部400沿着具有高湿润性(wettability)的突出部232湿扩散。即,在开口550中,连接部400被形成为在主体部231上、在多个突出部232上以及在位于多个突出部232中的相邻突出部之间的部分上湿扩散。与绝缘基板202的主表面211的位于相邻突出部232之间的那些部分相比,焊料更容易在突出部232上湿扩散。因此,如果焊料的量是最佳的,则在平面图中,连接部400具有与突出部232对应的不同于圆形的形状。
焊盘130在X射线透射图像中还呈现为阴影。因此,在突出部232比焊盘130靠外地突出的情况下,除非在连接部400中已经发生开路故障,否则在X射线透射图像中,连接部400呈现为大于焊盘130且形状与焊盘130不同的图像。从控制连接部400的形状的观点出发,各个焊盘230的突出部232的数量优选是3个或更多个,使得使用者能够在X射线透射图像中容易地识别出连接部400的形状。通过将各个焊盘230的突出部232的数量设定为3个或更多个,连接部400在X射线透射图像中变得更可能呈现为能够被使用者容易地识别出的大致多边形。特别地,各个焊盘230的突出部232的数量优选是4个至6个。通过将各个焊盘230的突出部232的数量设定为4个至6个,连接部400在X射线透射图像中变得更可能呈现为大致多边形中的能够被使用者特别容易地识别出的大致四边形、大致五边形或大致六边形。因为连接部400在X射线透射图像中可能呈现为能够被使用者特别容易地识别出的大致四边形,所以各个焊盘230的突出部232的数量特别优选是4个至6中的4个。
各个突出部232在突出部232的垂直于其突出方向D11的宽度方向D12上的最大宽度W1在突出方向D11上可以是恒定的,或者可以是在突出方向D11上随着位置越靠近其末端233而越小。各个突出部232的最小宽度取决于膏的类型和供给量以及印刷配线板和电子部件的表面粗糙度、焊盘材料和制造工艺,并且可以是任意值,只要图4B所示的熔融焊料401能够沿着突出部232湿扩散即可。具体地,从控制连接部400的形状的观点出发,各个突出部232的最大宽度W1优选为10μm或更大,使得熔融焊料容易沿突出方向D11湿扩散。这是因为在最大宽度W1小于10μm的情况下,熔融焊料401难以沿着突出部232湿扩散。在各个焊盘230的突出部232的数量是4个至6个的情况下,从控制连接部400的形状的观点出发,最大宽度W1优选为50μm至300μm。
各个突出部232的末端233优选被阻焊剂膜240覆盖。这防止了突出部232、即焊盘230从绝缘基板202的主表面211剥离,进而改善了通过连接部400连接的可靠性。
图6B是在印刷回路板300中省略了电子部件100的一部分的说明图。图7是根据第一示例性实施方式的使用X射线透射图像的检查步骤的说明图。图7示出了X射线透射图像的图案(1)至图案(7)、沿着图6B的线VIIA-VIIA和线VIIB-VIIB截取的截面以及图案(1)至图案(7)的评估结果。评估结果“A”对应于“非常良好”,评估结果“B”对应于“良好”,并且这些均不表示开路故障。评估结果“C”表示“存在开路故障的可能性”,并且表示需要进行导通检验,以判断是否发生了开路故障。
在图4B所示的步骤S5-1中,熔融焊料401介于电子部件100的焊盘130与印刷配线板200的焊盘230之间,并且沿平行于主表面211的方向扩散。由于焊盘130和230由金属形成,所以焊盘130和230具有比由树脂形成的阻焊剂膜240的表面、印刷配线板200的绝缘基板的表面和电子部件100的绝缘基板的表面高的针对焊料的湿润性。聚集的熔融焊料401首先在具有高湿润性的焊盘130上和焊盘230的主体部231上湿扩散。在熔融焊料401在该状态下固化的情况下,由于焊盘130大于焊盘230的主体部231,所以连接部400在X射线透射图像中呈现为尺寸与焊盘130相同的圆形,从而获得了与图7的图案(2)类似的X射线透射图像。注意,还在连接部400中已经发生开路故障的情况下,连接部400在X射线透射图像中呈现为尺寸与焊盘130相同的圆形,从而获得了与图7的图案(1)类似的X射线透射图像。在图案(1)和图案(2)这两种情况下,突出部232的在阻焊剂膜240的开口550中比焊盘130靠外突出的那部分在X射线透射图像中呈现为与周围的绝缘材料不同的对比度。即,突出部232具有与其周围的绝缘材料不同的对比度,因此在X射线透射图像中能够与绝缘材料区分开。注意,突出部232的被阻焊剂膜240覆盖的那部分具有不鲜明的对比度,因此在X射线透射图像中能够与位于开口550中的那部分区分开。在对应于图案(1)和图案(2)中的任意一者的情况下,评估结果是“C”。
在熔融焊料401在图案(2)的状态下未充分冷却且未固化的情况下,熔融焊料401沿着焊盘230的突出部232进一步朝向阻焊剂膜240的开口550的边缘湿扩散。阻焊剂膜240在开口550的边缘处的具有与阻焊剂膜240的厚度对应的高度的侧壁用作堤坝,并且阻焊剂膜240的针对焊料的低的湿润性和焊料的表面张力抑制熔融焊料401的湿扩散。同时,由于主体部231小于焊盘130,所以熔融焊料401还在位于相邻突出部232之间的部分上湿扩散。其结果是,连接部400在X射线透射图像中均呈现为与图7的图案(3)类似的、与图案(1)和(2)不同的大致四边形。由于该形状是最容易识别的,所以连接部400的连接状态在该形状时是良好的,并且连接部400的高度在该形状时是适当的,评估结果在这种情况下是“A”。
在熔融焊料401在图案(3)的状态下未充分冷却且未固化的情况下,熔融焊料401进一步湿扩散,电子部件100与印刷配线板200之间的在Z方向上的距离减小,从而将熔融焊料401压扁。在熔融焊料401湿扩散到阻焊剂膜240的开口550的边缘并冷却固化的情况下,连接部400在X射线透射图像中均呈现为与图案(4)或(5)类似的形状。连接部400的连接状态在这种情况下也是良好,评估结果是“A”。
在熔融焊料401在图案(5)的状态下未充分冷却且未固化的情况下,熔融焊料401进一步湿扩散,并且电子部件100与印刷配线板200之间在Z方向上的距离进一步减小。连接部400在X射线透射图像中均呈现为与图案(6)类似的、尺寸与阻焊剂膜240的开口550相同的圆形。在这种情况下,评估结果是“B”。
在膏P供给过多的情况下,熔融焊料401越过阻焊剂膜240,并且连接部400均呈现为与图案(7)类似的异形。注意,在图案(7)的情况下,未发生针对相邻连接部的短路故障。在这种情况下,评估结果是“B”。可以从X射线透射图像容易地判断是否发生短路故障。
在图案(3)、图案(4)或图案(5)的情况下,能够判断出焊料已经在焊盘130和230上湿扩散,因此能够容易地判断出焊料的接合状态是良好的。另外,在焊料突出到开口550之外从而具有如图案(7)那样的异形的情况下,能够将印刷回路板300判断为良品,只要未发生针对相邻连接部400的短路即可。然而,由于能够判断出存在较高的短路风险,所以可以在考虑到图案(7)是否在不同批次中的相同位置处连续发生或者图案(7)的发生只是暂时的的情况下采取诸如重新考虑工艺条件等的措施。作为连接部400的形状变得与图案(7)类似的原因,可以考虑焊膏P的过量供给、电子部件100或印刷配线板200的翘曲等,从而可以根据现象适当地采取最佳的措施。
另外,还存在如下情况:焊盘130和焊盘230的材料不同且焊盘130具有较高的针对焊料的湿润性的情况,以及焊盘130和焊盘230由相同的材料形成但焊盘230针对焊料的湿润性因附着在焊盘230上的某种污染物质而降低的情况。在这些情况下,熔融焊料401被吸引到焊盘130,并且发生开路故障,在开路故障中电子部件100与印刷配线板200之间的距离大,并且焊料与焊盘230分离。在图案(1)或(2)的情况下,可以通过电导通检验来判断是否发生开路故障。注意,即使作为电导通检验的结果确认是导通的,仍有存在因随着时间的经过而劣化导致发生断开的可能性。在图案(1)和(2)这两种情况下,能够通过检查焊盘的状态来采取诸如重新考虑工艺条件等的措施。
如上所述,根据本示例性实施方式,能够从X射线透射图像判断出连接部400与图案(1)至(7)中的哪个图案对应,因此能够容易地判断出连接部400的连接状态,即,判断出是否发生开路故障。因此,能够获得通过连接部400连接的可靠性高的印刷回路板300。
[变型例]
图8A至图8F均是作为变型例的印刷配线板的一部分的焊盘及其附近的放大平面图。尽管各个焊盘230的主体部231在平面图中的形状优选为圆形,但是形状不限于此,并且可以是例如如图8A和图8B所示的四边形。另外,尽管阻焊剂膜240的各个开口550在平面图中的形状优选为圆形,但是形状不限于此,并且可以是例如如图8C所示的四边形。另外,尽管从各个主体部231突出的突出部232的数量优选是4个,但是数量不限于此,并且可以是例如如图8D所示的3个或如图8E所示的5个。另外,尽管优选各个突出部232的末端233均被阻焊剂膜240覆盖,但是构造不限于此,并且如图8F所示,末端233不必被阻焊剂膜240覆盖。在末端233不被阻焊剂膜240覆盖的情况下,突出部232优选延伸到阻焊剂膜240的开口550的边缘。注意,各个焊盘230的主体部231的形状和阻焊剂膜240的各个开口550的形状不限于以上例示的形状。另外,尽管在本文中省略了图示,但是各个焊盘130在平面图中的形状也不限于圆形,并且可以是四边形或其它形状。
在这些情况中的任意情况下,在从Z方向看的平面图中,第二焊盘的主体部布置在设置于阻焊部中的开口的内侧,并且比第一焊盘的外缘靠内侧。此外,在从Z方向看的平面图中,突出部的至少一部分比第一焊盘的外缘靠外侧地突出。
[第二示例性实施方式]
图9是作为根据第二示例性实施方式的用作电子装置的示例的摄像设备的数字相机1500的说明图。作为摄像设备的数字相机1500是镜头替换型的数字相机,并且包括相机主体2000。镜筒3000能够安装到相机主体2000,并且能够从相机主体2000拆下。相机主体2000包括壳体2001、作为印刷回路板的摄像单元300A和图像处理装置2240。摄像单元300A和图像处理装置2240布置在壳体2001的内部。相机主体2000包括以暴露于壳体2001外部的状态固定于壳体2001的液晶显示器2250。摄像单元300A包括用作电子部件的示例的图像传感器100A以及供图像传感器100A安装的印刷配线板200A。
镜筒3000包括壳体3001和成像光学系统3100,成像光学系统3100布置在壳体3001的内部,并且当壳体3001、即镜筒3000安装于壳体2001时,成像光学系统3100将光学像聚焦在图像传感器100A上。成像光学系统3100包括多个透镜。
壳体3001包括限定有开口的镜头侧安装座3010,壳体2001包括限定有开口的相机侧安装座2010。通过使镜头侧安装座3010与相机侧安装座2010接合,将镜筒3000、即壳体3001安装到相机主体2000、即壳体2001。成像光学系统3100的沿光轴方向L行进的光穿过壳体3001的镜头侧安装座3010的开口和壳体2001的相机侧安装座2010的开口被引导到壳体2001的内部。在壳体2001中,镜2220、快门2230等沿着光轴方向L设置在图像传感器100A的光轴方向L上的前方。
图像传感器100A是例如互补金属氧化物半导体(CMOS图像传感器)或电荷耦合器件(CCD图像传感器)。图像传感器100A具有将入射光转换为电信号的功能。图像处理装置2240是例如数字信号处理器。图像处理装置2240具有从图像传感器100A获得电信号、校正所获得的电信号并生成图像数据的功能。
图10是根据第二示例性实施方式的摄像单元300A的截面图。用作电子部件的图像传感器100A是LGA封装。注意,可选地,图像传感器100A可以是BGA封装。图像传感器100A包括用作半导体元件的传感器元件101A和供传感器元件101A安装的封装基板102A。封装基板102A包括绝缘基板103A以及用作布置在绝缘基板103A的主表面111A上的多个第一焊盘的焊盘130A和130B。传感器元件101A布置在绝缘基板103A的与主表面111A相反的表面112A上。绝缘基板103A的表面112A侧布置有玻璃104A,玻璃104A不与传感器元件101A接触,传感器元件101A布置在由玻璃104A和绝缘基板103A围绕的中空部中。焊盘130A和130B是由诸如铜等的导电金属形成的电极,并且例如是信号电极、电源电极、接地电极或虚设电极。主表面111A平行于由X方向和Y方向限定的X-Y平面。另外,将垂直于主表面111A的面外方向定义为Z方向。例如,绝缘基板103A是由诸如氧化铝等的陶瓷形成的陶瓷基板。
印刷配线板200A包括绝缘基板202A以及用作布置在绝缘基板202A的主表面211A上的多个第二焊盘的焊盘230A和230B。焊盘230A和230B是由诸如铜等的导电金属形成的电极,并且例如是信号电极、电源电极、接地电极或虚设电极。绝缘基板202A由诸如环氧树脂等的绝缘材料形成。
主表面211A上设置有用作阻焊部的示例的阻焊剂膜240A。在阻焊剂膜240A中,与焊盘230A对应的位置处限定有开口550A,与焊盘230B对应的位置处限定有开口550B。
焊盘130A和焊盘230A通过包含焊料的连接部400A彼此电连接和机械连接。焊盘230A通过穿过阻焊剂膜240A的开口550A的连接部400A与焊盘130A连接。焊盘130B和焊盘230B通过包含焊料的连接部400B彼此电连接和机械连接。焊盘230B通过穿过阻焊剂膜240A的开口550B的连接部400B与焊盘130B连接。在从Z方向看的平面图中,连接部400A和400B被用作底充物的树脂部450A围绕。树脂部450A主要由可固化树脂的固化产物形成。例如,可固化树脂是热固性树脂。在本示例性实施方式中,多个连接部400A和400B被一个一体的树脂部450A围绕。注意,尽管在从Z方向看的平面图中,多个连接部400A和400B被一个一体的树脂部450A围绕是优选的,但构造不限于此,并且多个连接部400A和400B可以被多个分离的树脂部围绕。
图11A是图像传感器100A的从主表面111A侧看的平面图。图11B是印刷配线板200A的从主表面211A侧看的平面图。注意,图10所示的摄像单元300A的截面图是沿着图11B的线XA-XA的截面图。如图11A所示,多个焊盘130A和130B被以彼此间具有间隔的方式配置成网格形状,即正方形格子形状。在被配置成格子形状的多个焊盘130A和130B中,焊盘130B位于绝缘基板103A的角部。焊盘130B被形成为大于焊盘130A,以增强作为应力集中位置的连接部400B的强度。
如图11B所示,多个焊盘230A和230B被以彼此间具有间隔的方式配置成网格形状,即正方形格子形状。在被配置成格子形状的多个焊盘230A和230B中,焊盘230B位于绝缘基板202A的角部。焊盘230B被形成为大于焊盘230A,以增强作为应力集中位置的连接部400B的强度。尽管绝缘基板202A的主表面211A的大部分被阻焊剂膜240A覆盖,但是主表面211A的某些部分存在于设置在阻焊剂膜240A中的开口550A和550B内。
用于制造用作印刷回路板的摄像单元300A的方法和用于检查摄像单元300A的方法与根据第一示例性实施方式的用于制造和检查印刷回路板的方法相似,因此将省略其说明。
图12A是作为根据第二示例性实施方式的印刷配线板200A的一部分的焊盘230A和焊盘230A附近的放大平面图。注意,在图12A中,为了方便说明,用虚线表示图像传感器100A的焊盘130A。
焊盘230A包括主体部231A和从主体部231A突出的突出部232A。尽管包括在焊盘230A中的突出部232A的数量可以是一个或两个,但是包括在焊盘230A中的突出部232的数量优选是3个或更多个,在本示例性实施方式中是4个。突出部232A被形成为在从Z方向看的平面图中,从主体部231A的外周放射状地延伸。四个突出部232A沿主体部231A的周向以大致均匀的间隔、即以90°的间隔配置。整个主体部231A形成在阻焊剂膜240A的开口550A中,各个突出部232A的一部分或全部形成在阻焊剂膜240A的开口550A中。在本示例性实施方式中,各个突出部232A的一部分形成在开口550A中。在开口550A中,主体部231A的面积优选大于多个突出部232A的总面积,从而主体部231A用作焊料接合的主要部分。
焊盘130A被形成为在从Z方向看的平面图中呈圆形。焊盘230A的主体部231A被形成为在从Z方向看的平面图中呈圆形。阻焊剂膜240A的开口550A被形成为在从Z方向看的平面图中呈圆形。在从Z方向看的平面图中,阻焊剂膜240A的开口550A被限定成大于焊盘130A。
在从Z方向看的平面图中,主体部231A被形成为小于焊盘130A。因此,图4A所示的熔融焊料401还朝向主体部231A的外侧湿扩散。另外,阻焊剂膜240A的开口550A的侧壁还具有阻挡熔融焊料401的作用。通过开口550A的侧壁,抑制了熔融焊料401的过度湿扩散。
突出部232A被形成为在从Z方向看的平面图中,比焊盘130A靠外侧地突出。连接部400A的形状由突出部232A控制。在未发生开路故障的情况下,即在连接部400A的连接状态良好的情况下,连接部400A沿着具有高润湿性的突出部232A湿扩散。即,在开口550A中,连接部400A被形成为在主体部231A上、在多个突出部232A上以及在位于多个突出部232A中的相邻突出部之间的部分上湿扩散。与绝缘基板202A的主表面211A的位于成对的两个相邻突出部232A之间的那些部分相比,焊料更容易在突出部232A上湿扩散。因此,如果焊料量是最佳的,则在平面图中,连接部400A具有与突出部232A对应的、与圆形不同的形状。
焊盘130A在X射线透射图像中还呈现为阴影。因此,在突出部232A比焊盘130A靠外侧突出的情况下,除非在连接部400A中已经发生开路故障,否则连接部400A呈现为大于焊盘130A且形状与焊盘130A不同的图像。从控制连接部400A的形状的观点出发,各个焊盘230A的突出部232A的数量优选是3个或更多个,使得使用者能够在X射线透射图像中容易地识别出各个连接部400A的形状。通过将各个焊盘230A的突出部232A的数量设定为3个或更多个,连接部400A在X射线透射图像中更可能呈现为能够供使用者容易识别出的大致多边形。特别地,各个焊盘230A的突出部232A的数量优选是4个至6个。通过将各个焊盘230A的突出部232A的数量设定为4个至6个,连接部400A在X射线透射图像中变得更可能呈现为大致多边形中的能够被使用者特别容易地识别出的大致四边形、大致五边形或大致六边形。因为连接部400A在X射线透射图像中可能呈现为能够被使用者特别容易识别出的大致四边形,所以各个焊盘230A的突出部232A的数量特别优选是4个至6个中的4个。
各个突出部232A在突出部232A的垂直于其突出方向D21的宽度方向D22上的最大宽度W2在突出方向D21上可以是恒定的,或者可以是在突出方向D21上随着位置越靠近其末端233A而越小。各个突出部232A的最小宽度取决于膏的类型和供给量以及印刷配线板和电子部件的表面粗糙度、焊盘材料和制造工艺,并且可以是任意值,只要图4B所示的熔融焊料401能够沿着突出部232A湿扩散即可。具体地,从控制连接部400A的形状的观点出发,各个突出部232A的最大宽度W2优选为10μm或更大,使得熔融焊料401容易沿突出方向D21湿扩散。这是因为在最大宽度W2小于10μm的情况下,熔融焊料401难以沿着突出部232A湿扩散。在各个焊盘230A的突出部232A的数量是4个至6个的情况下,从控制连接部400A的形状的观点出发,最大宽度W2优选为50μm至300μm。
各个突出部232A的末端233A优选被阻焊剂膜240A覆盖。这防止了突出部232A、即焊盘230A从绝缘基板202A的主表面211A剥离,进而改善了通过连接部400A连接的可靠性。
图12B是根据第二示例性实施方式的印刷配线板200A的焊盘230B和焊盘230B附近的放大平面图。注意,在图12B中,为了方便说明,用虚线表示图像传感器100A的焊盘130B。焊盘230B包括主体部231B和突出部232B,并且除了尺寸以外,焊盘230B具有与焊盘230A大致相同的结构。主体部231B和焊盘130B在平面图中均具有圆形。阻焊剂膜240A的开口550B在平面图中均具有大致四边形。
图13是根据第二示例性实施方式的使用X射线透射图像的检查步骤的说明图。图13示出了连接部400A和400B的X射线透射图像的图案。用于评估的方法与第一示例性实施方式中的相同。与第一示例性实施方式类似,在第二示例性实施方式中也能够从X射线透射图像中的形状容易地判断出连接部400A和400B的连接状态。其结果是,能够制造通过连接部400A和400B连接的可靠性高的摄像单元300A。注意,能够对第二示例性实施方式的焊盘230A和230B以及开口550A和550B作出诸如以上参照图8A至图8F说明的那些等的各种变型。还能够对焊盘130A和130B做出各种变型。
尽管已经在第二示例性实施方式中说明了镜筒3000能够安装到相机主体2000并能够从相机主体2000拆下的情况,但是构造不限于此,并且镜头和相机主体可以在相机中一体化。另外,尽管已经说明了相机用作电子装置的示例的情况,但是构造不限于此,并且电子装置可以是诸如智能电话等的包括摄像单元的移动装置。
另外,尽管已经说明了电子部件是图像传感器的情况,但是构造不限于此,并且电子部件可以是存储器、存储器控制器或任意其它半导体封装。在这种情况下,包括印刷回路板的电子装置不限于摄像设备,并且印刷回路板可以搭载在任意类型的电子装置中。
[实施例1]
在实施例1中,通过在第一示例性实施方式中说明的制造方法制造印刷回路板300,并且检查所制造的印刷回路板300。将电子部件100的各个焊盘130的直径设定为将焊盘130之间的节距(pitch)设定为1.6mm。将焊盘130形成为镀有Au、Ni等的电极。将阻焊剂膜240的厚度设定为大约0.02mm。将阻焊剂膜240的各个开口550的直径设定为将各个焊盘230的主体部231的直径设定为/>其小于焊盘130的直径。将四个突出部232形成为以彼此间具有均匀间隔的方式放射状地延伸,并且将各个突出部232的宽度设定为0.2mm。印刷配线板200的绝缘基板202由FR-4基材形成,并且将其尺寸设定为大约50.0mm×大约50.0mm。使用Cu作为焊盘230的材料。将由焊料形成的有效端子的数量设定为100个。
在图3B所示的步骤S2中,通过丝网印刷将膏P供给到印刷配线板200上。对于丝网印刷,使用厚度为0.02mm的印刷版。使用包含助焊剂成分的膏P。焊料粉末的合金组合物是熔点为139℃的锡-58铋的共晶组合物。焊料粉末的平均粒径为40μm。在图4B所示的步骤S5-1和图4C所示的步骤S5-2中,根据图14所示的温度-时间曲线执行回流加热。
在上表面侧执行通过上述条件制造的印刷回路板300的X射线透射观察。其结果是,多个连接部400均与图7所示的图案(1)至(7)中的图案(3)、(4)、(5)和(6)中的一者对应。如上所述,在实施例1中容易地判断出了连接部的连接状态。
[实施例2]
在实施例2中,制造第二示例性实施方式的印刷回路板300A,并且检查所制造的印刷回路板300A。将图像传感器100A的绝缘基板103A的尺寸设定为34.0mm×28.4mm。将图像传感器100A的各个焊盘130A的直径设定为将焊盘130A之间的节距设定为1.5mm。将各个焊盘130B的直径设定为/>将焊盘130A和130B形成为镀有Au、Ni等的电极。将阻焊剂膜240A的厚度设定为约25μm。将阻焊剂膜240A的各个开口550A的直径设定为将具有大致四边形形状的各个开口部550B的尺寸设定为1.75mm×1.75mm。将各个焊盘230A的主体部231A的直径设定为/>其小于焊盘130A的直径。将四个突出部232A形成为以彼此间具有均匀间隔的方式放射状地延伸,并且将各个突出部232A的宽度设定为0.2mm。将各个焊盘230B的主体部231B的直径设定为/>其小于焊盘130B的直径。将四个突出部232B形成为以彼此间具有均匀间隔的方式放射状地延伸,并且将各个突出部232B的宽度设定为0.3mm。印刷配线板200A的绝缘基板202A由FR-4基材形成,并且将其尺寸设定为大约50.0mm×大约50.0mm。使用Cu作为焊盘230A和230B的材料。将由焊料形成的有效端子的数量设定为300个。
在上表面侧执行通过上述条件制造的摄像单元300A的X射线透射观察。其结果是,多个连接部400A和400B均与图13所示的图案中的一者对应。如上所述,在实施例2中容易地判断出了连接部的连接状态。
[比较例]
作为比较例的印刷回路板,制造第一试样和第二试样,在第一试样中,印刷回路板的焊盘不包括突出部232,在第二试样中,突出部的长度小。
在印刷回路板的第一试样中,将阻焊剂膜的各个开口的直径设定为并且将印刷配线板的各个焊盘的直径设定为/>即构造为所谓的表面贴装器件(SMD)。除此以外,使用与实施例1相同的条件。在第二试样中,将突出部形成为在平面图中位于电子部件的焊盘内。对上述第一试样和第二试样执行X射线透射图像检查和电导通检验。
在第一试样的X射线透射观察中,大多数连接部的焊料形状是直径与电子部件的焊盘几乎相同的圆形,或者是与图7所示的图案(7)类似的大于圆形且从圆形变形的异形。特别地,即使在焊料形状是直径与电子部件的焊盘几乎相同的圆形的情况下,在电导通检验中,也会在一些连接部中检测到导通故障。即,不能通过X射线透射图像检查来判断连接部的连接状态是否良好。
在第二试样的X射线透射图像中,焊料形状不是与图7所示的图案(3)类似的四边形,并且是直径与电子部件的焊盘几乎相同的圆形,或者焊料形状的在阻焊剂膜的开口中的变化不鲜明。在第二试样中,不存在像第一试样那么多的具有与(7)所示的图案(7)类似的异形的连接部。由于焊料形状的变化不鲜明,所以从X射线透射图像无法判断产品的品质是否良好,从而不能重新考虑诸如结构和工艺等的条件。
注意,本发明不限于上述示例性实施方式,并且可以在本发明的技术构思内作出各种变型。另外,示例性实施方式中说明的效果仅是能够通过本发明实现的最优选效果的列举,并且本发明的效果不限于示例性实施方式中说明的效果。
尽管已经说明了封装基板的绝缘基板是陶瓷基板的情况,但是构造不限于此,并且与印刷配线板类似,绝缘基板可以由例如玻璃环氧材料形成。类似地,尽管已经说明了印刷配线板的绝缘基板由玻璃环氧材料形成的情况,但是与封装基板类似,印刷配线板的绝缘基板可以由例如陶瓷基板形成。
[其它实施方式]
虽然已经参照示例性实施方式说明了本发明,但是应当理解,本发明不限于所公开的示例性实施方式。权利要求书的范围应符合最宽泛的解释,以包含所有的这些变型、等同结构和功能。

Claims (14)

1.一种印刷回路板,其包括:
电子部件,其包括第一焊盘;
印刷配线板,其包括阻焊部、绝缘基板和第二焊盘,所述第二焊盘设置在所述绝缘基板上,所述第二焊盘包括主体部、第一突出部和第二突出部,所述第一突出部和所述第二突出部从所述主体部的外缘突出,所述阻焊部设置在所述绝缘基板上;以及
连接部,其使所述第一焊盘和所述第二焊盘互连,
其中,所述连接部设置在所述主体部、所述第一突出部、所述第二突出部和所述绝缘基板的位于所述第一突出部和所述第二突出部之间的部分上,
其中,在从所述电子部件所在侧看的平面图中,所述主体部的全部位于所述第一焊盘的外缘内,所述连接部的设置在所述第一突出部、所述第二突出部和所述绝缘基板的所述部分上的部分被配置成在所述第一焊盘的外缘外侧可见,并且
其中,在从所述电子部件所在侧看的平面图中,所述连接部的设置在所述绝缘基板的所述部分上的部分沿如下直线延伸:该直线连接所述第一突出部与所述阻焊部的壁面接触的位置和所述第二突出部与所述阻焊部的壁面接触的位置。
2.根据权利要求1所述的印刷回路板,其中,在从所述电子部件所在侧看的平面图中,所述第一突出部的末端和所述第二突出部的末端被所述阻焊部覆盖。
3.根据权利要求1所述的印刷回路板,其中,所述第一突出部和所述第二突出部在垂直于其突出方向的方向上的最大宽度为10μm或更大。
4.根据权利要求1所述的印刷回路板,其中,所述阻焊部中限定有开口,在从所述电子部件所在侧看的平面图中,所述第一焊盘和所述开口具有圆形形状。
5.根据权利要求1所述的印刷回路板,其中,所述连接部包含焊料。
6.根据权利要求1所述的印刷回路板,其中,所述印刷回路板还包括在从所述电子部件所在侧看的平面图中围绕所述连接部的树脂部,
其中,所述树脂部使所述电子部件和所述印刷配线板互连。
7.根据权利要求1所述的印刷回路板,其中,所述电子部件包括半导体元件和供所述半导体元件安装的封装基板,所述封装基板包括所述第一焊盘。
8.根据权利要求1所述的印刷回路板,其中,所述电子部件是图像传感器。
9.根据权利要求1所述的印刷回路板,其中,所述电子部件是LGA封装。
10.一种电子装置,其包括:
壳体;和
根据权利要求1所述的印刷回路板,所述印刷回路板布置在所述壳体的内部。
11.根据权利要求10所述的电子装置,其中,所述电子装置是摄像设备。
12.根据权利要求11所述的电子装置,其中,所述摄像设备是相机。
13.根据权利要求10所述的电子装置,其中,所述电子装置是移动装置。
14.根据权利要求10所述的电子装置,其中,所述电子装置是智能电话。
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