CN115735418A - 印刷电路板网格布线以减少回流期间的焊球接头故障 - Google Patents

Abstract

在铜形状中引入空隙，以减少印刷电路板在回流工艺期间经历的翘曲。印刷电路板的外层上的铜形状可用于将包括球栅阵列的大封装体连接到印刷电路板。铜形状可以在回流工艺期间在印刷电路板中引起翘曲。在铜形状中布线空隙的网格图案可以减少回流工艺期间的焊球接头破裂和焊盘凹坑，并使焊料接头更可靠。空隙可以使铜形状不那么起皱，并改变铜散热分布，以消除导致焊料接头出现焊盘凹坑的急剧翘曲力。空隙可以是铜形状中的8密耳x 8密耳切口或压痕。

Description

印刷电路板网格布线以减少回流期间的焊球接头故障

背景技术

印刷电路板可以支撑和连接电子部件。印刷电路板可以包括绝缘材料的平板和层压到基板上的铜箔层。化学蚀刻可以将铜分成单独的导线、用于连接的焊盘、用于传递铜层之间的连接的过孔以及诸如用于电磁屏蔽的实心导电区域等特征。轨道可以用作固定在适当位置的接线，该接线通过空气和板基板材料绝缘。

部件可以被焊接到印刷电路板上。将部件附接到印刷电路板的一种方法是通过表面安装。“表面安装”部件可以具有引线或附接到印刷电路板上的铜迹线或焊盘的其他特征。表面安装部件可以具有各种类型的短引脚或引线、平坦触点、球栅阵列或部件主体上的端子。球栅阵列可以是用于集成电路的表面安装封装类型。球栅阵列可以由附接到芯片封装体的底侧的焊球阵列组成。

在将部件放置在印刷电路板上之后，可将印刷电路板放入回流焊炉中进行焊料回流工艺。焊料回流工艺可以将球栅阵列接合到印刷电路板上的焊盘。在回流工艺期间，印刷电路板可能会经历翘曲。翘曲可能导致焊盘凹坑，这会影响印刷电路板的可靠性。

发明内容

根据本公开的一个方面，公开了一种用于减轻印刷电路板的翘曲的系统。该系统包括印刷电路板。印刷电路板包括外铜层和在外铜层内的铜形状。铜形状具有包围区域的外边缘，并且铜形状的区域包括空隙。印刷电路板还包括由铜形状包围的区域内的焊盘阵列。该系统还包括封装体。该封装体包括至少一个硅管芯和球栅阵列。球栅阵列包括被配置为与焊盘阵列连接的焊球。

空隙可以在数目上是足够的，以减少在回流工艺期间在铜形状的中部和铜形状的边缘之间经历的位移差。

空隙可以以网格图案被布置，并且网格图案可以被布置在由铜形状包围的区域的10％之上。

空隙可以为8密耳x 8密耳。

至少一个硅管芯可以包括两个或更多个硅管芯。

焊球在高度上可以是不均匀的。

印刷电路板可以包括三层或更多层铜。

空隙可以不渗透到外铜层下方的铜层。

由铜形状包围的区域的区可以不包括空隙。

焊盘阵列可以包括直接连接到铜形状的一个或多个焊盘。铜形状可以向封装体提供电力。该区可以比铜形状的至少一个其他区更靠近直接连接到铜形状的一个或多个焊盘。

铜形状可以包括30个或更多个空隙。

一个或多个空隙可以是空的。

根据本公开的另一方面，公开了一种印刷电路板，其包括外铜层和在外铜层内的铜形状。铜形状包括至少10个空隙。印刷电路板还包括布置在铜形状的区域内的焊盘阵列。焊盘阵列被配置为接收附接到封装体的球栅阵列。

空隙可以在数目上是足够的，以减少铜形状在回流工艺期间经历的翘曲。

空隙可以以网格图案被布置。

空隙中的一个或多个空隙可以至少为8密耳x 8密耳。

印刷电路板可以包括三层或更多层铜。

空隙可以不渗透到外铜层下方的铜层。

铜形状可以包括被布置在铜形状的不包括布置焊盘阵列的区域的部分的至少50％之上的空隙。

根据本公开的另一方面，公开了一种用于减轻印刷电路板中的翘曲的方法。该方法包括在印刷电路板的顶层上制造铜形状，在铜形状的区域内制造焊盘阵列，以及在该区域外的区之上的铜形状中引入空隙。该区域包括铜形状的至少10％。

提供本概述是为了以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的概念的选择。本概述不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或实质特征，也不旨在用作确定所要求保护的主题的范围的辅助。

附加特征和优点将在下面的描述中阐述。本公开的特征和优点可以通过在所附权利要求中特别指出的系统和方法来实现和获得。本公开的特征将从以下描述和所附权利要求中变得更为明显，或者可以通过下文所述的公开主题的实践而获知。

附图说明

为了描述可以获得本公开的上述和其他特征的方式，将参考附图中所示的具体实施例进行更具体的描述。为了更好地理解，在各个附图中，相同的元件用相同的附图标记表示。理解附图描绘了一些示例实施例，将通过使用附图以附加的具体性和细节描述和解释实施例，其中：

图1A图示了具有空隙的网格图案的示例铜形状。

图1B图示了示例印刷电路板，该印刷电路板包括具有空隙的网格图案的铜形状。

图2图示了不包括空隙的示例铜形状。

图3A至图3C图示了附接至封装体的球栅阵列和铜形状内的焊盘阵列的示例对，该铜形状包括空隙的网格图案。

图4图示了由于在铜形状中引入空隙而导致的印刷电路板位移的改善。

图5A图示了铜形状的可以指定用于焊盘和空隙的区域。

图5B图示了铜形状中的空隙的示例图案。

图6图示了用于在回流工艺期间减轻印刷电路板中的翘曲的示例方法。

具体实施方式

本公开涉及在铜形状中蚀刻的空隙的网格图案的使用。铜形状位于大封装体(如多管芯NAND)下方的印刷电路板的顶层上。空隙的网格图案减少了回流工艺期间印刷电路板和铜形状所经历的翘曲。回流工艺将附接到大封装体的焊球接合到印刷电路板上的对应焊盘。在回流工艺期间减少印刷电路板的翘曲减轻了焊盘在回流工艺期间与印刷电路板分离的风险，并使大封装体和印刷电路板之间的连接长期更可靠。

印刷电路板(PCB)可以支撑和连接电气或电子部件。PCB可以包括绝缘材料的平板(基板)和层压到基板上的铜箔层。化学蚀刻可以将铜分成单独的导线(称为轨道或电路迹线)、用于将部件连接到PCB的焊盘、用于传递铜层之间的连接的过孔以及诸如用于电磁屏蔽或其他目的的实心导电区域等特征。轨道可以用作固定在适当位置的接线，接线通过空气和板基板材料绝缘。

PCB可以是单侧(一个铜层)、双侧(一个基板层的两侧上的两个铜层)或多层(铜的外层和内层，与基板层交替)。对于多层PCB，每一层的铜可以被分离为导线、焊盘、过孔和特征，它们通过基板彼此绝缘，并与其他铜层绝缘。带状线可以是由悬置在PCB的内层上的两个接地平面之间的介电材料围绕的传输线迹线。微带布线可以是在电路板的外层上布线的传输线迹线。微带可以通过介电材料与单个接地平面分离。多层PCB可以通过将电路迹线移动到内层来允许更高的部件密度，电路迹线在其他情况下降会使用顶层上的空间。不同层上的导体可以与过孔、镀铜孔连接，该镀铜孔用作穿过绝缘基板的电隧道。通孔部件引线也可以有效地用作过孔。在四层设计中，通常有两层专用于电源和接地平面，另外两层用于部件之间的信号接线。

部件可以焊接到PCB上，以将部件电连接和机械紧固到PCB。焊料可以是可以接合零件的电气材料。至少有两种方法可以将部件附接到PCB。“通孔”部件可以具有接线引线，并且可以通过它们的接线引线穿过板并焊接到另一侧上的迹线进行安装。“表面安装”部件可以具有引线或其他特征，这些引线或特征附接到板的表面层上的铜迹线或焊盘。表面安装部件可以比通孔部件小，因为表面安装部件可以具有更小的引线或根本没有引线。表面安装部件可以具有各种类型的短引脚或引线、平坦触点、焊球矩阵(诸如球栅阵列)或部件主体上的端子。PCB可以使用这两种方法来安装部件。

球栅阵列(BGA)可以用作用于集成电路的表面安装封装(芯片载体)的一部分。BGA封装体可用于将诸如微处理器之类的器件永久安装到PCB。BGA封装体可以由附接到部件的封装主体或载体的底侧的焊球阵列组成。焊球(其也可以称为焊料凸块)可以是在芯片封装体和PCB之间提供接触的焊球。焊球可以手动放置或通过自动化设备放置，并且可以用粘性助焊剂保持就位。焊球的高度可以跨BGA变化。例如，BGA的边缘上的焊球可以略短于BGA的中部的焊球。

PCB可以具有平坦的铜焊盘(其可以是镀锡铅、镀银或镀金的)，将在铜焊盘处放置部件。这些焊盘可以称为焊料焊盘。焊膏可以是助焊剂和微小焊料颗粒的粘性混合物，可以使用丝网印刷工艺施加到焊盘上。不锈钢或镍模版(其可以称为掩模)可以包括焊盘所在的开放窗口，并掩蔽其他一切。可以将模版放置在PCB之上，并且可以跨模版拉动刮板，以将焊膏施加到可以附接部件的焊盘。焊膏也可以用类似于喷墨打印机的喷墨打印机构施加。在粘贴之后，PCB可以进入拾取和放置机器，拾取和放置机器将部件放置在PCB上。该膏可以暂时将部件固定在PCB上的适当位置。然而，膏可能不能永久地将部件保持在适当的位置。

在拾取和放置机器将部件放置在PCB上之后，可以将PCB放置到回流焊炉中，以经历将部件接合到PCB的回流焊工艺(其可以称为回流工艺)。焊料回流工艺可以是包括多个阶段(诸如温度斜坡、恒温浸泡和冷却)的受控温度工艺。例如，PCB可以斜升到预热区。在预热区中，PCB和所有部件的温度可以逐渐均匀升高。然后，PCB可以上升到如下温度区，在该温度区中，温度足够高以熔化焊膏中的焊料颗粒，从而将部件引线接合到PCB上的焊盘。熔化的焊料的表面张力有助于将部件保持在适当位置。在焊接之后，可以清洗PCB，以去除焊剂残留物和任何可能使紧密间距的部件引线短路的杂散焊球。可以视觉检查PCB是否有缺失或错位的部件和焊料桥接，并测试其是否正常工作。

部件和PCB之间的连接需要是可靠的。通过回流工艺创建的接合的长期可靠性对于确保器件不会随时间在现场失效至关重要。大部件，如控制器、DRAM或NAND，可以具有许多与PCB的连接点。这些大部件可以具有多个焊球或使用BGA连接到PCB上的多个着陆点(或焊盘)。焊球可以是部件封装的一部分，然后在拾取和放置工艺期间连接到PCB焊盘上的焊膏。在回流工艺期间，焊球可以接合到焊盘。

部件和PCB之间的连接可靠性可以使用称为染料和窥探(dye and pry)的技术进行测试。染料和窥探过程的第一步可以包括将PCB浸入红色染料中并让其浸泡较长时间。时间允许染料进入附接至PCB的部件和封装体下方，并进入接合部位之间的所有空隙、缝隙和裂纹。在PCB已经浸入红色染料中之后，可对PCB进行烘烤以去除所有气泡。在该过程的下一阶段，工具将部件从PCB上机械地撕下。可以使用显微镜检查PCB和部件，以查看接合是否完全没有染料。染料可能会突出接合工艺期间焊料接头连接中产生的裂纹。

染料和窥探技术可以揭示多种不同类型的故障。第一类故障可以是部件焊盘与部件基板分离。第二类故障可以是部件焊盘和焊球之间的分离。前两种类型的错误可能是由部件制造商引起的错误。第三类故障可以是焊球和PCB焊盘之间的分离。第四类故障可以是PCB焊盘和PCB基座之间的分离。第五类故障可以是焊球裂纹或双重分离。

染料和窥探测试可以揭示焊盘凹坑，这可以是第四类故障的示例。焊盘凹坑可以是指PCB焊盘和焊盘下方的PCB层叠之间的弱接头。焊盘凹坑可能是指PCB本身产生并穿透的裂纹。裂纹可能出现在PCB焊盘和PCB的基板之间。焊盘凹坑可能发生在焊料接头处(焊球连接到PCB焊盘处)。当PCB焊盘(可以连接到焊球)在回流工艺期间从PCB层压材料上脱落时，可能会导致焊盘凹坑。

焊盘凹坑可能是由回流工艺期间的PCB翘曲造成的。在回流工艺期间，PCB本身可能会翘曲。封装体也可能导致或促成翘曲。一些封装体包括封装体内的多个管芯。例如，某些NAND解决方案可以包括在封装体内彼此叠置的多个管芯。每封装体双管芯(DDP)指同一封装体中2个管芯的堆叠，每封装体四管芯(QDP)指同一封装体中4个管芯的堆叠。放置内部有多个管芯的封装体可能会加剧翘曲。随着封装体中堆叠的管芯数目的增加，封装体可能在回流工艺期间在PCB上引起更大的翘曲应力。

在焊料冷却阶段期间，来自封装体的翘曲应力可能集中在封装体的某些焊球区域，并可能导致焊球破裂。如前所述，BGA边缘的焊球可以略短于BGA中部的焊球。封装体的边缘处的焊球可能显示出更大的压缩，而封装体中部的焊球则可能显示出更强的拉伸。在回流封装工艺期间，封装体中部的焊球可能会经历巨大的应力。在焊料接头上拉动的翘曲力可能导致焊盘凹坑。

除了来自封装体的翘曲力之外，封装体之下的大铜形状可能会影响回流工艺期间的散热，并导致在回流工艺期间翘曲力集中在特定的焊料接头上。诸如NAND封装体之类的大封装体可以被放置在PCB的表面层上，该表面层具有用于功率传输的大铜形状。在具有大铜形状的PCB上进行的阴影莫尔测试可能会显示出集中在特定焊盘上的大翘曲力。阴影莫尔测试可以是对尚未在PC上放置部件的PCB进行的测试。阴影莫尔测试可以在不同温度区处跨PCB或铜板测量翘曲。

焊盘凹坑的最重要因素可能不是在任何特定焊料接头处经历的位移量。相反，焊盘凹坑可能在位于拐点的焊球接头处最严重。拐点可以是变形方向从抑制变为拉伸的位置。拐点也可以是偏转变化率最高的点。如果焊料接头位于较短且在回流工艺期间经历凹陷的第一焊球与较高且在回流工艺期间经历拉伸的第二焊球之间，则焊料接头可能最容易受到焊盘凹坑的影响。因此，焊盘凹坑可能在焊球高度变化最快的地方最严重。

大部件封装体需要电源。如上所述，PCB向封装体供电的一种方式是通过PCB的顶层上的铜形状。铜形状可以是大铜片。铜形状可以大于用于将部件连接到PCB的其他焊盘。封装体可以放置在铜形状的至少一部分之上，并附接到直接连接到铜形状或作为铜形状的一部分的至少一个焊盘。铜形状可以是大的、脊状的铜片。在回流工艺期间，铜形状的散热可能导致翘曲。

本公开涉及用于使焊料接头长期更可靠的系统和方法。PCB网格布线技术可以减少回流过程中的焊球接头破裂和焊盘凹坑。PCB网格布线技术可以减少由放置在PCB的铜形状上的大型多芯片封装体的翘曲力引起的焊球接头破裂和焊盘凹坑。网格布线可以采取在铜形状中引入的小空隙的形式。小空隙可以使铜形状不那么起皱，并减少翘曲。这些小空隙可能会改变铜散热分布，以消除导致焊料接头经历焊盘凹坑的急剧翘曲力。小空隙可以是铜形状中的8密耳x 8密耳切口或压痕，但不会穿过PCB的另一个铜层。可以在网格图案中添加空隙。即使有空隙，铜形状也可以向封装体递送足够的功率。包括具有网格布线的铜形状的PCB可以通过染料和窥探测试。

图1A示出了包括空隙100的示例铜形状102。铜形状102可以是蚀刻在PCB的顶层上的铜片。铜形状102可以是PCB上的铜顶层的一部分。在图1A中，除了下面描述的两个例外情况外，铜形状102的外边界内的所有未显示为深色的东西都可以是铜。铜形状102的表面积可以大于位于PCB的顶层上的一个或多个其他焊盘。与位于PCB的顶层上的所有其他焊盘或铜特征相比，铜形状102可以具有最大的表面积。铜形状102可以被配置为与包含集成电路的封装体连接。铜形状102可以是脊状的。图1A中所示的铜形状102具有大致矩形的形状。但是铜形状102可以采取任何多边形的形状。例如，铜形状102可以是圆形、三角形、正方形、梯形、平行四边形、五边形或六边形的大致形状。铜形状102也可以具有不规则形状。如图1A所示，铜形状102可以包括突出部110a、110b。

在由铜形状102的边界(或外边缘)包围的区域内，可以存在焊盘106a和焊盘106b。焊盘106a可以包括焊盘108a，焊盘106b可以包括焊盘108b。焊盘106a、106b可以是以图案布置的铜焊盘。焊盘106a、106b可以在PCB的顶层上。除了焊盘108a和焊盘108b之外，焊盘106a、106b可以被反焊盘包围。例如，焊盘106a可以包括焊盘106a-1，焊盘106a-1可以被反焊盘包围。反焊盘可以使焊盘106a、106b与铜形状102绝缘。除了焊盘108a和焊盘108b之外，焊盘106a、106b可以连接到PCB的内层或底层中的传输线。焊盘108a和焊盘108b可以是铜形状102的一部分，或者直接连接到铜形状102。尽管图1A示出了两个焊盘，即焊盘108a、108b，用于向封装体提供电力，但在其他设计中，焊盘106a、106b可以包括少于或多于两个的焊盘，用于向附接到焊盘106b、106a的封装体提供电力。

焊盘106a、106b的图案可以对应于BGA的焊球的图案。BGA可以是封装体的一部分。封装体可以放置在焊盘106a、106b上。在将封装体放置在铜形状102上之后，铜形状102的大部分可以位于封装体下方。然而，在将封装体置于铜形状102之上之后，可以存在铜形状102的不位于封装体下方的部分。例如，封装体可以覆盖图1A中由虚线包围的铜形状102区域104。在一些设计中，90％或更多的铜形状102可以位于封装体下方。在其他设计中，小于90％的铜形状102可以位于封装体下方。

在将封装体放置在焊盘106a、106b上之前，可以将焊膏放置在焊盘106a、106b上。焊膏可以将BGA的焊球临时保持在焊盘106a、106b上。一旦部件已经被放置在PCB上，PCB可以经历回流工艺，在此期间BGA的焊球变得被接合到焊盘106a、106b。在回流工艺期间，PCB可能经历翘曲。铜形状102的散热可能导致翘曲。翘曲可导致焊盘106a、106b中的一个或多个焊盘之下的焊盘凹坑。焊盘凹坑可以是焊盘106a、106b中的一个或多个焊盘与位于焊盘106b、106a下方的PCB的基板之间的分离。焊盘凹坑可以表现为焊盘下方的裂纹。焊盘凹坑可以降低封装体和PCB之间连接的长期可靠性。在由翘曲引起的位移在焊盘之间快速增加或减少的情况下，焊盘凹坑可能会最严重。

铜形状102可以包括空隙100。空隙100可以减少与铜形状102的散热相关联的翘曲。空隙100可防止焊盘凹坑。在将封装体放置在铜形状102上之前，可以将空隙100引入铜形状102中。空隙100可以在回流期间释放应力，并减轻焊球裂纹和焊盘凹坑的风险。铜形状102即使具有空隙100也可以满足适用的功率输送要求。空隙100可以是铜焊盘102中的凹痕或孔。空隙100可为空的或填充有非铜物质。空隙100可以不起绝缘作用。空隙100可以不用于将封装体连接到PCB。当焊膏被放置在焊盘106a、106b上时，空隙100可以被掩模覆盖。

空隙100可以通过化学工艺、机械工艺或其他类型的工艺产生。空隙100可以通过从铜形状102去除铜而产生。例如，空隙100可以从铜形状102中切割铜而产生。空隙100可通过在铜形状102中制造凹痕而产生。空隙100可以通过使用化学蚀刻而产生。在替代方案中，可以通过在铜形状102的某些区域中不在基板上放置铜来形成空隙100。

空隙100可以在铜形状102的表面处具有特定尺寸。例如，空隙100在铜形状的表面处可以是8密耳x 8密耳。在替代方案中，空隙100的面积可以小于或大于8密耳x 8密耳。在其他设计中，空隙100可以具有特定的最小尺寸或特定的最大尺寸。例如，空隙100的尺寸可以全部为至少8密耳x 8密耳。作为另一示例，空隙100的尺寸可以为至多8密耳x 8密耳。从上方俯视铜形状102时，空隙100可以是正方形之外的形状。例如，空隙100可以是线、圆、三角形、四边形、矩形、星形或任何类型的多边形。空隙100的尺寸和形状可以是均匀的。在替代方案中，空隙100可以包括不同形状和尺寸的蚀刻。例如，一些空隙100可以是8密耳x 8密耳的压痕，而一些空隙100可能是4密耳x 6密耳的压痕。

空隙100可以穿过铜形状102到达铜形状102下方的基板。在替代方案中，空隙100可以不穿过铜形状102的整个深度。空隙100在空隙100的整个深度中可以不是均匀的。换句话说，在铜形状102的不同深度处的空隙100的截面可以具有不同的面积。在替代方案中，空隙100可以在空隙100的整个深度上是均匀的。空隙100不穿过PCB的每一层。空隙100不穿过PCB的内部铜层。空隙100可以是空的。在替代方案中，空隙100可以用非铜物质填充。

在一些设计中，在铜形状102的出现空隙100的区域中，空隙100可以以均匀的间距在铜形状102中布线。例如，空隙100之间可以有8密耳的间隙。在其他设计中，在铜形状102的出现空隙100的区域中，空隙之间的间隙可以更大或更小(诸如12密耳或6密耳)。在一些设计中，可以根据两个空隙之间的表面积的量来测量间隙。例如，空隙之间可以具有64平方密耳的表面积。

在一些设计中，在铜形状102的出现空隙100的区域中，空隙100可以被布线为使得铜形状102每单位面积出现特定数目的空隙。例如，空隙可以被布线在铜形状中，使得在铜形状的出现空隙的区域中，铜形状的每单位面积(诸如30密耳x 30密耳的面积)出现四个空隙。在其他设计中，在铜形状102的出现空隙100的区域中，空隙100可以被布线，使得通过引入空隙100来去除铜形状102的特定百分比的表面区域。例如，空隙可以被布线在铜形状中，使得在铜形状的出现空隙的区域中，通过引入空隙，铜的表面区域的30％被去除。

在一些设计中，在铜形状的其中出现空隙的区域中，空隙可以以不均匀的间距或密度被引入铜形状中。例如，在一些设计中，一些空隙之间可以存在小于8密耳x 8密耳的间隙，而其他空隙之间的间隙可以大于8密耳x8密耳。空隙之间的间隙可以是任何形状或设计。在一些设计中，可以在铜形状的第一部分中每单位面积放置第一数目的空隙，并且在铜形状第二部分中，可以每单位面积放置第二数目(不同于第一数目)的空隙。在一些设计中，可以使用空隙去除铜形状的第一表面积的第一百分比，而可以使用空隙去除铜形状的第二表面积的第二百分比。

在铜形状102的其中出现空隙100的区域中，空隙100可以以一种或多种不同的图案布线。图案可以是重复的两个或多个空隙的特定布置。例如，空隙100可以以网格图案布线。网格图案可以是大致均匀的行和列的图案。在其他设计中，空隙可以创建棋盘图案、对角线图案、交叉图案或其他图案。在替代方案中，在铜形状的其中出现空隙的区域中，空隙可以不以任何特定的图案布线，而是可以大致随机分布。

空隙100可以在数目上是足够的，使得空隙100的图案布置在铜形状102的阈值百分比的表面区域之上。铜形状102的表面区域可以是由铜形状102外边界包围的区域。例如，铜形状可以包括足够的空隙，使得铜形状的表面区域的至少30％包括空隙的图案。空隙100的数目可以是足够的，使得空隙100的图案布置在铜形状102的不包括焊盘106a、106b的阈值百分比的表面区域之上。例如，铜形状可以包括足够的空隙，使得铜形状的不包括焊盘的区域的至少50％包括空隙的图案。阈值百分比可以取决于一个或多个因素，诸如铜形状的尺寸、封装体的类型、要连接到铜形状的球栅阵列中的焊球的数目以及要连接到铜形状的封装体的功率需求。例如，第一铜形状可以具有比第二铜形状更高的空隙的阈值百分比，该第一铜形状将接收比要由第二铜形状接收的第二封装体厚的第一封装体。

空隙100可以布置在铜形状102的具有阈值尺寸的区之上。该区的尺寸可以是铜形状102的在彼此的阈值距离内出现空隙100的区域。例如，空隙100可以在铜形状102的500平方密耳的面积中彼此相距10密耳内出现。作为另一示例，空隙可以布置在铜形状的区之上，并且该区的尺寸可以至少为200平方密耳。

可以将特定数目的空隙100引入铜形状102中。例如，可以将200个空隙引入铜形状中。作为另一示例，可以将20个空隙引入铜形状中。在其他设计中，可以在铜形状102中引入阈值数目的空隙100。例如，可以在铜形状中引入至少200个空隙。作为另一示例，可以以铜形状引入至少10个空隙。特定数目或阈值数目可以取决于一个或多个因素，诸如铜形状的尺寸、封装体的类型、要连接到铜形状的球栅阵列中的焊球的数目以及要连接到铜形状的封装体的功率需求。例如，具有比第二铜形状大的尺寸的第一铜形状可以包括比第二铜形状更多的空隙。

铜形状102可以包括不包括空隙100的一个或多个区域132。出于功率调节或功率流的目的，一个或更多个区域132可以不包括空隙。在其他设计中，一个或多个区域132出于不同目的或无目的可以不包括空隙100。在图1A中，一个或多个区域132出现在铜形状102的中心。在其他设计中，该一个或更多区域132可以位于铜形状的其他部分中。在图1A中，一个或多个区域132显示为连续区域。但在其他设计中，一个或多个区域132可以被包括空隙或焊盘的区域分开。一个或多个区域132的位置和尺寸可以基于一个或更多个因素，诸如铜形状的尺寸、封装体的类型、要连接到铜形状的球栅阵列中的焊球的数目、要连接至铜形状的封装体的功率需求、铜形状中的空隙的数目以及铜形状中的空隙的密度。例如，铜形状的一个或多个区域可以不包括空隙，因为与铜形状的其他区相比，铜形状的一个或者多个区域包括铜形状的最接近直接连接到铜形状的焊盘的区。

图1B示出了示例PCB 112。PCB 112可以包括多层。例如，PCB112可以包括三个或更多个导电铜层。PCB 112的表面侧可以是导电铜层。在这些层和内部铜层之间可以是隔热绝缘。层之间的电连接通过过孔实现。

PCB 112可以包括附接到PCB 112的多个部件。例如，PCB 112可以包括NAND 114a、NAND 114b、DRAM 116、控制器118和部件120a至120l。NAND 114a、NAND 114b、DRAM 116、控制器118和部件120a至120l可以连接到PCB 112的顶层上的PCB 112。NAND 114a、NAND114b、DRAM 116、控制器118可以覆盖比部件120a至120l更多的表面积。在其他设计中，PCB可以包括更多或更少的部件。在其他设计中，PCB可以包括不同的部件。在制造PCB 112之后，可以将多个部件附接到PCB 112。可以针对要连接到PCB 112的某些部件而专门设计PCB112。这些部件可以通过微带或带状线连接与PCB 112上的一个或多个其他部件连接。

NAND 114a可以是闪存器件或其他非易失性存储技术。NAND114a可以包括彼此堆叠的多个管芯。例如，NAND 114a可以是DDP或QDP。NAND 114a可以是包括BGA的封装体的一部分。BGA可以附接至封装体。BGA可以是以与PCB 112上的焊盘(诸如焊盘106a、106b)的图案相对应的图案布置的焊球阵列。将NAND 114a放置在PCB 112上可以包括将BGA放置在PCB的焊盘上。在回流工艺期间，BGA的焊球可以已经接合到PCB 112的焊盘。

NAND 114a可以放置在铜形状(诸如铜形状102)之上。NAND114a可以重叠小于整个铜形状。为了减轻翘曲并防止在回流工艺期间形成焊盘凹坑，NAND 114a下方的铜形状可以包括空隙，诸如空隙100。

NAND 114b可以是闪存器件或其他非易失性存储技术。NAND114b可以与NAND 114a相同。在替代方案中，NAND 114b可以不同于NAND 114a。例如，NAND 114a可以是DDP，NAND114b可以是QDP。作为另一示例，NAND 114a和NAND 114b都可以包括BGA，但BGA可以具有不同的焊球图案。在这种情况下，NAND114a下方的PCB 112上的焊盘图案可以不同于NAND114b下方PCB 112上的焊盘图案。NAND 114b可以放置在铜形状(诸如铜形状102)之上。为了减轻回流工艺期间的翘曲，NAND 114a下方的铜形状可以包括空隙(诸如空隙100)。

DRAM 116可以是动态随机存取存储器或另一易失性存储器技术。DRAM 116可以是包括BGA的封装体的一部分。BGA可以是以与PCB 112上的焊盘图案相对应的图案布置的焊球阵列。在回流工艺期间，BGA的焊球可以接合到PCB 112的焊盘。DRAM 116可以放置在铜形状之上。为了减轻回流工艺期间的翘曲和产生的焊盘凹坑，DRAM 116下方的铜形状可以包括空隙。

控制器118可以是与PCB 112的部件接口连接的设备。控制器118可是包括BGA的封装体的一部分。BGA可以是以与PCB 112上的焊盘的图案相对应的图案布置的焊球阵列。在回流工艺期间，BGA的焊球可以接合到PCB 112的焊盘。控制器118可以放置在铜形状之上。为了减轻回流工艺期间的翘曲和产生的焊盘凹坑，控制器118下方的铜形状可以包括空隙。

部件120a至120l可以是不包括BGA的电子部件。PCB 112可以包括对应于部件120a至120l的焊盘。在将部件120a至120l放置在PCB 112上之前，可以将焊膏放置在与部件120a至120l相对应的焊盘上。部件120a至120l可以放置在焊膏上。在回流工艺期间，焊膏可以将部件120a至120l接合到PCB 112。与部件120a至120l相对应的焊盘可以小于NAND 114a、NAND 114b、DRAM 116和控制器118下方的铜形状。

部件120a至120l中的每一个可以覆盖PCB的比NAND 114a、NAND 114b、DRAM 116和控制器118更小的表面积。NAND 114a、NAND 114b、DRAM 116以及控制器118下方的铜形状的表面积可以分别覆盖比部件120a至120l中的任何一个更大的PCB 112的面积。例如，NAND114a下方的铜形状可以覆盖PCB 112的比部件120c更大的面积。

图2示出了不包括空隙的铜形状202的示例。除了铜形状102包括空隙100之外，铜形状202可以与铜形状102相同。例如，铜形状202可以包括焊盘206a和焊盘206b。焊盘206a和焊盘206b可以以与焊盘106a和焊盘106b的图案相同的图案布置。焊盘206a可以包括焊盘208a。焊盘206b可以包括焊盘208b。焊盘208a和焊盘208b可以是铜形状202的一部分，或者直接连接到铜形状202。铜形状202可以包括突出部210a、210b。封装体可以覆盖铜形状202的图2中虚线所示的区域204。

在回流工艺期间，铜形状202可以经历比铜形状102经历的更大的翘曲。在回流工艺期间，铜形状202可以经历比铜形状102经历的在铜形状202的对角线上的位移差更大的位移差。这些差异的示例如图4所示。这些差异可能导致铜形状202出现焊盘凹坑，而铜形状102没有焊盘凹坑。结果，铜形状102的连接的长期可靠性可能优于铜形状202。

图3A示出了封装体314的底侧和可以位于PCB的顶侧上的铜形状302的顶侧。封装体314可以包括集成电路器件，诸如NAND。封装体314可以包括多个管芯。

封装体314的底侧可以包括BGA 322。BGA 322可以包括焊球322a和焊球322b。焊球322a、322b可以是将封装体314连接到PCB的焊球。焊球322b可以包括焊球322b-1和焊球322b-2。

除了焊盘阵列306之外，铜形状302可以是连续的铜片。在图3A中，焊盘306a、306b显示为具有正方形形状，以便于在视觉上将其与焊球322a、322b区分开来。然而，焊盘可以采用任何形状，包括图1A所示的大致圆形形状。焊盘306a可以包括焊盘308a。焊盘306b可以包括焊盘308b和焊盘306b-1。除了焊盘308a、308b之外，焊盘306a、306b还可以是被反焊盘包围的暴露铜区域。反焊盘可以将暴露的铜与铜形状302绝缘。焊盘306b-1可以是被反焊盘包围的焊盘。焊盘308a、308b周围可以不具有反焊盘。替代地，焊盘308a、308b可以是铜形状302的一部分或直接连接到铜形状302。焊盘308a、308b可以被设计为向封装体314提供电力。

BGA 322的焊球322a、322b可以以特定图案布置。特定图案可以与焊盘阵列306的焊盘306a、306b的图案相匹配。焊盘306a、306b可以是在封装体314被附接到PCB之前放置焊膏的区域。除了焊盘306a、306b之外，焊膏可以不放置在铜形状302的表面区域内的任何区域上。在焊膏被放置在焊盘306a、306b上之后，BGA322的焊球322a、322b可以被放置在焊盘阵列306的焊盘306a、306b上。在回流工艺期间，焊球322a、322b可接合到焊盘306a、306b。

铜形状302可以包括空隙300。空隙300可以是铜形状302中不存在铜的凹痕。铜形状302还可以包括未引入空隙300的一个或多个区域332。空隙300可以足够多以减少PCB在回流工艺期间经历的翘曲。与PCB或不包括空隙的铜形状所经历的翘曲相比，空隙300可以足够多以将PCB或铜形状302在回流工艺期间所经历的翘曲减少特定的因子或百分比。与不包括空隙的铜形状相比，空隙300可以足够多以减少在回流工艺期间在铜形状302的中部和铜形状302的边缘之间经历的位移差。

图3B示出了封装体314和铜形状302在其上的PCB 312的截面侧视图。截面侧视图可以沿着铜形状302的对角线。BGA 322和焊盘阵列306可以对齐。当BGA 322被放置在焊盘阵列306上时，焊球322b-1可以接触焊盘306b-1。BGA 322的焊球322b的高度可以不均匀。例如，焊球322b-2可以比焊球322b-1高。这种高度的差异可能导致焊球322b-2在回流工艺期间经历与焊球322b-1不同的力和位移。焊球322b-2和焊球332b-1所经历的力和位移的差异可能导致焊球322b-2与焊球322b-1之间的焊料接头容易产生焊料凹坑。铜形状302中的空隙300可以减小焊球322b-2和焊球322b-1所经历的力和位移的差异，并降低焊盘阵列306中的任何焊盘经历焊盘凹坑的可能性。

图3C示出了当封装体314放置在PCB 312上时，焊球322b-1和焊盘306b-1的特写截面侧视图。焊球322b-1可以在BGA焊盘328处附接至封装体314。BGA焊盘328可以被焊料掩模326a、326b包围。焊盘306b-1可以附接至PCB 312。焊盘306b-1可以与PCB312的一个或多个内层连接。焊料掩模324a、324b可以用作焊盘306b-1周围的反焊盘。焊膏可以在焊球322b-1被放置在焊盘306b-1上之前放置在焊盘306b-1上。在回流工艺期间，焊球322b-1可以接合至焊盘306b-1。由于PCB 312的翘曲和其他力，焊球322b-1也可能在回流工艺期间经历位移。由焊球322a、322b和焊盘306a、306b(焊盘308a、308b除外)中的任何一个形成的任何焊料接头可以采用图3C所示的形式。

在某些条件下，焊盘(诸如焊盘306b-1)可能会经历焊盘凹坑并从PCB 312上拉开，从而导致焊盘和PCB 312之间出现裂纹。焊盘凹坑可能会导致PCB 312的可靠性降低。铜形状302中的空隙300可以降低焊盘306a、306b中的任何一个在回流工艺期间经历焊盘凹坑的可能性。铜形状302中的空隙300可以防止焊盘306a、306b在回流工艺期间经历焊盘凹坑。空隙300可以减少PCB 312和铜形状302在回流工艺期间经历的翘曲。空隙300可以减小焊盘306b-1和对应于焊球322b-2的焊盘所经历的位移差。

图4示出了图表436a和图表436b。图表436a可以表示沿如图1A所示的从铜形状102的左下角到铜形状102的右上角的对角线的点所经历的位移。在回流工艺的模拟期间，可以在特定温度(诸如150°F)处测量位移。图表436b可以表示沿如图2所示的从铜形状202的左下角到铜形状202的右上角的对角线的点所经历的位移。在回流工艺模拟期间，可以在特定温度(诸如150°F)处测量位移。图表436a和图表436b示出了包括空隙100的铜形状102比不包括空隙的铜形状202跨铜形状102的位移变化更小。例如，在图表436a中的像素20和像素30之间，位移的变化可以小于5微米。相反，在图表436b中，像素20和像素30之间的位移变化接近10微米。跨铜形状102的位移变化率也小于铜形状202。这些差异可以至少部分地由铜形状102中的空隙100引起。这些差异可导致铜形状102不经历焊盘凹坑，而铜形状202的确经历焊盘凹坑。

图5A示出了示例铜形状502。铜形状502可以包括焊盘区域530a和焊盘区域530b。焊盘区域530a、530b可以是铜形状502的焊盘所在的区。焊盘区域530a、530b可以包括焊盘之间的区域。焊盘区域530a、530b可以是铜形状502的其中焊盘彼此在阈值距离内的区。在图5A中，图示了两个焊盘区域，焊盘区域530a和焊盘区域530b。在其他设计中，可以存在更少的焊盘区域或更多的焊盘区域。在其他设计中，焊盘区域可以具有与焊盘区域530a、530b的形状不同的形状。

铜形状502可以包括区532，该区532可以是铜形状502的除焊盘区域530a、530b之外的区域。当焊膏被放置在焊盘区域530a、530b中的焊盘上时，区532可以被掩模覆盖。焊盘区域530a、530b的不是焊盘的部分也可以被掩模覆盖。

在一些设计中，空隙仅位于区532中，而不位于焊盘区域530a、530b中。空隙可以放置在区532中的一些区域中。在其他设计中，空隙可以贯穿整个区532放置。空隙可以以均匀的密度放置在区域534的一些区域或整个区域中。在其它设计中，可以以不均匀的密度布线空隙。空隙可以在区532中的一些区域或整个区域中以均匀图案布线。空隙可以在区532中的一些区域或整个区域中以多种图案布线。空隙可以在区域532中的一些区域或整个区域中以一种或多种密度布线。空隙可以在区532的阈值百分比中布线。可以在区域532中布线阈值数目的空隙。

图5B示出了可以放置在区532中的空隙的示例图案534。示例图案535包括棋盘图案534a、图案534b、对角网格图案534c、线图案534d、锯齿图案534e、交叉图案534f、圆形图案534g和网格图案535h。

图6示出了用于减轻焊盘凹坑的示例方法600。方法600可以包括制造602印刷电路板，其中印刷电路板包括在印刷电路板的顶层上的铜形状。铜形状的外边缘可以包围比要放置在铜形状之上的集成电路封装体所覆盖的区域大的区域。

方法600可以包括在铜形状的区域内制造604焊盘阵列。焊盘阵列可以包括被反焊盘包围的一个或多个焊盘。

方法600可以包括在铜形状中引入606空隙。在铜形状中引入606空隙可包括在铜形状中引入足够数目的空隙，以将回流工艺期间印刷电路板或铜形状经历的翘曲减少阈值量或百分比。例如，可以向铜形状添加足够数目的空隙，以将铜形状经历的翘曲减少10％、20％、50％或更多。在铜形状中引入606空隙可以包括在铜形状中引入足够数目的空隙，以减少跨铜形状的位移差。

方法600可以包括将封装体放置608在印刷电路板上，其中封装体与铜形状的至少一部分重叠并且包括球栅阵列。球栅阵列可以包括焊球图案，该焊球图案在铜形状的区域内镜像焊盘阵列。将封装体放置608在印刷电路板上可以包括将焊膏放置在焊盘阵列上以及将球栅阵列放置在焊盘阵列上。该封装体可以是多管芯封装体。该封装体可以是NAND。

方法600可以包括将封装体接合610到印刷电路板。将封装体接合610到印刷电路板可以包括将印刷电路板放置在回流炉中并将印刷电路板暴露于焊料回流工艺。所得的印刷电路板可以通过染料和窥探测试，即使封装体是多管芯封装体。

本文描述的方法的步骤、操作和/或动作在不脱离权利要求的范围的情况下可以彼此互换。换言之，除非所描述的方法的正常运行需要步骤、操作和/或动作的特定顺序，否则可以在不脱离权利要求的范围的情况下修改特定步骤、操作、和/或行动的顺序和/或使用。

术语“包括”、“包含”和“具有”意在包括性的，并且意味着除了所列要素之外，还可以存在附加要素。此外，应当理解，对本公开的“一个实施例”或“一个具体实施例”的引用并不旨在被解释为排除也包含所述特征的附加实施例的存在。例如，在兼容的情况下，关于本文中的实施例描述的任何要素或特征可以与本文中描述的任何其他实施例的任意要素或特征组合。

在不背离其精神或特性的情况下，本公开可以以其他特定形式来体现。所描述的实施例被认为是说明性的而非限制性的。因此，本公开的范围由所附权利要求书而不是由前述描述来指示。在权利要求的含义和等效范围内的变更应包含在其范围内。

Claims (15)

1.一种用于减轻印刷电路板的翘曲的系统，所述系统包括：

所述印刷电路板，所述印刷电路板包括：

外铜层；

在所述外铜层内的铜形状，其中所述铜形状具有包围区域的外边缘，并且所述铜形状的所述区域包括空隙；以及

焊盘阵列，位于由所述铜形状包围的所述区域内；以及封装体，所述封装体包括：

至少一个硅管芯；以及

球栅阵列，所述球栅阵列包括被配置为与所述焊盘阵列连接的焊球。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述空隙在数目上是足够的，以减少在回流工艺期间在所述铜形状的中部和所述铜形状的边缘之间经历的位移差。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述空隙以网格图案被布置，并且所述网格图案被布置在由所述铜形状包围的所述区域的10％之上。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述空隙为8密耳x 8密耳。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个硅管芯包括两个或更多个硅管芯。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述焊球在高度上是不均匀的。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述印刷电路板包括三层或更多层铜，并且所述空隙不渗透到所述外铜层下方的铜层。

8.根据权利要求1所述的系统，其中由所述铜形状包围的所述区域的区不包括所述空隙，并且其中所述焊盘阵列包括直接连接到所述铜形状的一个或多个焊盘，所述铜形状向所述封装体提供电力，并且所述区比所述铜形状的至少一个其他区更靠近直接连接到所述铜形状的所述一个或多个焊盘。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述铜形状包括30个或更多个空隙。

10.一种印刷电路板，包括：

外铜层；

在所述外铜层内的铜形状，其中所述铜形状包括至少10个空隙；以及

焊盘阵列，被布置在所述铜形状的区域内，所述焊盘阵列被配置为接收附接到封装体的球栅阵列。

11.根据权利要求10所述的印刷电路板，其中所述空隙在数目上是足够的，以减少在回流工艺期间所述铜形状所经历的翘曲。

12.根据权利要求10所述的印刷电路板，其中所述空隙中的一个或多个空隙为至少8密耳x 8密耳。

13.根据权利要求10所述的印刷电路板，其中所述印刷电路板包括三层或更多层铜，并且所述空隙不渗透到所述外铜层下方的铜层。

14.根据权利要求10所述的印刷电路板，其中所述铜形状包括被布置在所述铜形状的不包括布置所述焊盘阵列的所述区域的部分的至少50％之上的空隙。

15.一种用于减轻印刷电路板中的翘曲的方法，所述方法包括：

在所述印刷电路板的顶层上制造铜形状；

在所述铜形状的区域内制造焊盘阵列；以及

在所述区域外部的区之上的所述铜形状中引入空隙，其中所述区包括所述铜形状的至少10％。

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