CN117062301A - 电路板及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电路板及其制作方法，涉及电路板设计领域，包括：基板、基板上依次层叠设置的线路层和第一阻焊层，所述第一阻焊层开设有使所述线路层露出的开窗口，所述开窗口内连接有导电层，所述导电层与所述线路层相连，所述导电层搭接于所述阻焊层的边缘上，所述导电层上连接有焊球。本申请具有避免该焊球受温度应力和机械应力的影响后开裂的技术效果。

Description

电路板及其制作方法

技术领域

本申请涉及电路板设计领域，尤其是涉及一种电路板及其制作方法。

背景技术

电路板对于元器件与焊盘的可焊性以及焊接后的可靠性要求很高，相关技术中，会用阻焊层覆盖线路层，该阻焊层的边缘会存在尖角或锐边，之后在阻焊层的开窗区域制作焊盘。

由于该焊盘以及该焊盘上的焊球与线路层、元器件等材料之间热膨胀系数不匹配，在受冷热交替或温度升降波动时，会产生的交替应变造成热应力，特别是该焊盘上的焊球与阻焊层边缘的尖角或锐边的接触区域应力集中，长期使用后会导致焊球开裂，与焊球相连的元器件从电路板脱落。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中该焊盘上的焊球与阻焊层边缘的尖角或锐边的接触区域应力集中，长期使用后会导致焊球开裂，与焊球相连的元器件从电路板脱落的技术问题。为此，本申请提出一种电路板及其制作方法。

第一方面，本申请提供的了一种电路板，包括：基板、基板上依次层叠设置的线路层和第一阻焊层，所述第一阻焊层开设有使所述线路层露出的开窗口；

还包括：导电层，所述导电层设于所述开窗口处，且与所述线路层相连，所述导电层搭接于所述第一阻焊层的边缘上，所述导电层背离所述第一阻焊层的一侧连接有焊球。

通过采用上述技术方案，导电层搭接于第一阻焊层的边缘上，一方面使该导电层上的焊球不会与第一阻焊层的边缘尖角或锐边接触，从而避免该焊球受温度应力和机械应力的影响后开裂，另一方面该导电层尺寸更大，电流密度较小，产生的热量较少，也有助于与该导电层相连的大功率元器件的热量传导。

根据本申请的一个实施例，所述导电层的高度不低于所述第一阻焊层。

通过采用上述技术方案，能更方便在开窗口内制作导电层以及在导电层上制作焊球，比如将导电层焊接在开窗口内时，导电层的高度不低于第一阻焊层，该导电层的可焊性更好。

根据本申请的一个实施例，电路板还包括：第二阻焊层；

所述第二阻焊层连接于所述第一阻焊层上，且位于相邻两个所述导电层之间，所述导电层的高度不低于所述第二阻焊层。

通过采用上述技术方案，用于避免相邻两个导电层搭接于同一个第一阻焊层的部分相互接触短路，即该第二阻焊层用于隔断相邻两个该导电层。

根据本申请的一个实施例，所述导电层的表面形成有凹面，所述焊球至少部分设于所述凹面内。

通过采用上述技术方案，通过导电层的凹面可以增加与焊球的连接面积和厚度，从而提高焊球与导电层的强度和连接稳定性。

根据本申请的一个实施例，所述凹面的表面为圆弧面。

通过采用上述技术方案，这样设计具有将焊球的焊膏聚拢的作用，可以避免焊球的焊膏沿导电层的侧壁流下。

根据本申请的一个实施例，所述凹面阵列分布于所述导电层上。

通过采用上述技术方案，这样设计可以为焊球提供更大的接触面积，使焊球更容易分布在该阵列分布的凹面上，这有助于更好的实现焊球与导电层的连接。

根据本申请的一个实施例，所述导电层包括金属层，所述金属层的一侧与所述线路层相连，所述金属层的另一侧与所述焊球相连，所述金属层与所述线路层的热膨胀系数等同。

通过采用上述技术方案，金属层与线路层的热膨胀系数等同，可以减少金属层与线路层之间的热应力，使金属层与线路层之间的连接稳定性更高。

所述导电层还包括：防护层；

所述防护层覆盖于所述金属层的另一侧，所述防护层背离所述金属层的一侧与所述焊球相连。

通过采用上述技术方案，防护层用于减少金属层氧化的可能性，可以保持金属层表面的平整度和光洁度，以保持良好的焊接性能。

根据本申请的一个实施例，所述线路层包括：

导电线路；

导体，所述导体与所述导电线路电连接，所述导体铺满所述开窗口正对的下方区域。

通过采用上述技术方案，导体相较于导电线路具有较小的电流密度，产生的热量小，其在与大功率元器件电连接时，也能使该大功率元器件产生的热量快速传导散出。

第二方面，本申请提供的了一种电路板的其制作方法，包括：

提供基板，在所述基板上制作线路层；

在所述线路层上制作阻焊层，且所述阻焊层的部分区域形成使所述线路层露出的开窗口；

在所述开窗口内制作导电层，且所述导电层搭接于所述阻焊层的边缘上；

在所述导电层上制作焊球。

通过采用上述技术方案，使导电层搭接于阻焊层的边缘，在受冷热交替或温度升降波动时，该导电层上的焊球不会与阻焊层的边缘尖角或锐边接触，从而避免该焊球受温度应力和机械应力的影响后开裂，使该焊球相连的元器件从电路板脱落。

根据本申请的一个实施例，在所述线路层上制作阻焊层，且所述阻焊层的部分区域形成使所述线路层露出的开窗口之后还包括：

在所述线路层上制作第一阻焊层，且所述第一阻焊层的部分区域形成使所述线路层露出的开窗口；

在相邻两个所述导电层之间的所述第一阻焊层上制作第二阻焊层，且所述第二阻焊层位于所述第一阻焊层的中心。

通过采用上述技术方案，第二阻焊层设于相邻两个该导电层之间用于消除相邻两个导电层过于接近后短路的风险。

综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：导电层搭接于第一阻焊层的边缘上，一方面使该导电层上的焊球不会与第一阻焊层的边缘尖角或锐边接触，从而避免该焊球受温度应力和机械应力的影响后开裂，另一方面该导电层尺寸更大，电流密度较小，产生的热量较少，也有助于与该导电层相连的大功率元器件的热量传导。

附图说明

图1是本申请实施例提供的电路板结构示意图之一；

图2是本申请实施例提供的电路板的结构示意图之二；

图3是本申请实施例提供的电路板的结构示意图之三；

图4是本申请实施例提供的电路板的结构示意图之四；

图5是本申请实施例提供的电路板的结构示意图之五；

图6是本申请实施例提供的电路板的结构示意图之六；

图7是本申请实施例提供的电路板的结构示意图之七；

图8是本申请实施例提供的电路板的结构示意图之八；

图9是本申请实施例提供的电路板制作方法的流程图。

附图标记：

100、基板；

200、线路层；210、导电线路；220、导体；

310、第一阻焊层；311、开窗口；320、第二阻焊层；

400、导电层；410、凹面；420、金属层；430、防护层；

500、焊球。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

首先，为了便于在本申请中描述层结构的相对位置关系及设置点，在此对本申请实施例的实施场景以作说明。

在一些大功率器件的基板100设计上，为了保证基板100上线路的电流密度满足设计要求且具备良好的散热效果，在基板100布线时，可能将特定区域的线路替换为导体，该导体可以为下文将会述及的线路层200的部分区域，由该导体与元器件的引脚或贴合脚电连接。

这样一方面导体能够保证较小的电流密度，产生的热量小，另一方面也使元器件工作时产生的热量快速散出。

但是，该导体上制作的焊盘和焊盘上的焊球500会与阻焊层边缘的尖角或锐边接触，由于该焊盘、该焊球500以及元器件等材料之间热膨胀系数不匹配，在受冷热交替或温度升降波动时，会产生的交替应变造成热应力，特别在该焊球500与阻焊层边缘的尖角或锐边的接触区域应力集中，长期使用后会导致焊球500开裂，使与焊球500相连的元器件从电路板脱落。

下面参考图1-图9描述根据本申请实施例的电路板及其制作方法。

如图1和图2所示，该电路板包括：基板100、线路层200、第一阻焊层310和导电层400。

如图1所示，基板100包括但不限于为陶瓷基板、树脂基板或玻璃基板等，该基板100上依次层叠设置有线路层200和第一阻焊层310。

第一阻焊层310开设有使线路层200露出的开窗口311，开窗口311处设有导电层400，导电层400与线路层200相连。

该导电层400可以为金属复合层也可以为金属单层，比如该导电层400可以选择与线路层200相同的金属，该导电层400也可以选择与线路层200形成良好结合的金属。

如图2所示，导电层400搭接于第一阻焊层310的边缘上，且导电层400背离第一阻焊层310的一侧连接有焊球500。

该焊球500可以为焊锡球，也可以为BGA焊球500，其具体材料可以选择Sn10Pb90、Sn63Pb37、Sn96.5Ag3Cu05或SnAg中的任一种。

该焊球500可以大致为球状结构，也可以为扁平状结构本实施例不做限制。

本实施例中，该导电层400搭设于第一阻焊层310的边缘上，可以将第一阻焊层310的边缘所形成的尖角或锐边覆盖，即使在受冷热交替或温度升降波动时，该导电层400上的焊球500也不会与该第一阻焊层310的边缘尖角或锐边接触，从而避免该焊球500受温度应力和机械应力的影响后开裂，使该焊球500相连的元器件从电路板脱落。

需要说明的是，阻焊油墨在固化过程中产生不均匀收缩或变形，所形成的阻焊层就会产生尖角或锐边，以上为该尖角或锐边形成的主要原因之一，比如该尖角或锐边还可能因为不良的油墨流动性，不合适的油墨粘度等多种原因形成。

同样需要说明的是，线路层200可以为下文将会述及的导体与导电线路相连的结构层、还可以为多块导体和导电线路相连的结构层，本实施例不做限制。

该导体可以为大面积铺设在基板100上的铜层，且该铜层至少铺满该开窗口311正对的下方区域，这样设计下的导体可以保证较小的电流密度，减小产生的热量。

在相关技术中，导电层400会制作在该开窗口311内，且该导电层400与阻焊层的边缘之间具有间隙。

这种设计下，由于焊球500与该导体之间的亲和性较好，在该导电层400上制作焊球500时，该焊球500的部分焊膏会从导电层400流到导体上，且与阻焊层的边缘尖角或锐边接触，这样该焊球500与该尖角或锐边的接触区域仍然存在应力集中的问题，长期使用后该焊球500可能开裂，导致与其相连的元器件从电路板脱落。

另外，在这种设计下由于该导电层400的尺寸过于小，该导电层400的电流密度大，产生的热量多，也不利于将该大功率元器件安装在该导电层400的焊球500上。

而本申请上述实施例中，导电层400搭接于第一阻焊层310的边缘上，一方面使该导电层400上的焊球500不会与第一阻焊层310的边缘尖角或锐边接触，从而避免该焊球500受温循应力的影响开裂，另一方面该导电层400尺寸更大，电流密度较小，产生的热量较少，也有助于与该导电层400相连的大功率元器件的热量传导。

如图2所示，在一些实施例中，导电层400的高度不低于第一阻焊层310。

本实施例中，能更方便在开窗口311内制作导电层400以及在导电层400上制作焊球500，比如将导电层400焊接在开窗口311内时，导电层400的高度不低于第一阻焊层310，该导电层400的可焊性更好。

在实际执行中，导电层400的制作方法包括但不限于为印刷、电镀或化学镀等。

如图3所示，在一些实施例中，该电路板还包括：第二阻焊层320。

该第二阻焊层320连接于第一阻焊层310上，且位于相邻两个导电层400之间，导电层400的高度不低于第二阻焊层320。

本实施例中，用于避免相邻两个导电层400搭接于同一个第一阻焊层310的部分相互接触短路，即该第二阻焊层320用于隔断相邻两个该导电层400。

需要说明的是，为了进一步增大导电层400的面积，减少该导电层400的产生的热量，在执行过程中，相邻两个该导电层400搭接于同一个第一阻焊层310的部分较为靠近，如果该第一阻焊层310的尺寸过小，相邻两个该导电层400受制作工艺的误差影响，可能存在短路的风险，本实施例将第二阻焊层320设于相邻两个该导电层400之间用于消除这种风险。

示例性的，该第二阻焊层320设置于该第一阻焊层310的中心，且该第二阻焊层320与两个该导电层400之间具有间隙。

这样设计，用于避免该导电层400在受冷热交替或温度升降波动时，与该第二阻焊层320的边缘尖角或锐边接触。

如图4所示，在一些实施例中，导电层400的表面形成有凹面410，焊球500至少部分设于凹面410内。

本实施例中，通过导电层400的凹面410可以增加与焊球500的连接面积和厚度，从而提高焊球500与导电层400的强度和连接稳定性。

如图5所示，示例性的，该凹面410的表面可以为圆弧面。

这样设计具有将焊球500的焊膏聚拢的作用，可以避免焊球500的焊膏沿导电层400的侧壁流下。

如图6所示，示例性的，该凹面410阵列分布于导电层400。

这样设计可以为焊球500提供更大的接触面积，使焊球500更容易分布在该阵列分布的凹面410上，这有助于更好的实现焊球500与导电层400的连接。

如图6所示，示例性的，该凹面410的表面可以为圆弧面，该凹面410阵列分布于导电层400，且相邻的凹面410的边缘相互接触。

这样设计，单个凹面410具有将焊球500的焊膏聚拢的作用，可以避免焊球500的焊膏沿导电层400的侧壁流下，多个凹面410又可以为焊球500提供更大的接触面积，使焊球500更容易分布在该阵列分布的凹面410上，有助于更好的实现焊球500与导电层400的连接。

如图7所示，在一些实施例中，导电层400包括：金属层420。

金属层420的一侧与线路层200相连，金属层420的另一侧与焊球500相连，金属层420与线路层200的热膨胀系数等同。

本实施例中，金属层420与线路层200的热膨胀系数等同，可以减少金属层420与线路层200之间的热应力，使金属层420与线路层200之间的连接稳定性更高。

在实际执行中，该金属层420可以为银、铜等金属材料层。

如图7所示，在一些实施例中，导电层400包括：金属层420和防护层430。

金属层420的一侧与线路层200相连，金属层420与线路层200的热膨胀系数等同，防护层430覆盖于金属层420的另一侧，防护层430背离金属层420的一侧与焊球500相连。

本实施例中，防护层430用于减少金属层420氧化的可能性，可以保持金属层420表面的平整度和光洁度，以保持良好的焊接性能。

在实际执行中，该防护层430可以选择Ni/Au（镍/金）或Ni/Pd/Au（镍/钯/金），可以通过电镀、化学镀以及蒸镀等方式制作。

下面分别从两种不同的实现角度，对本申请实施例进行具体说明。

一、如图1和图8所示，该电路板包括：基板100、导电线路210、导体220和第一阻焊层310。

导体220和导电线路210电连接，且均布设于基板100上，第一阻焊层310开设有开窗口311，导体220铺满该开窗口311正对的下方区域，该开窗口311内设有与该导体220相连的导电层400，导电层400搭接于第一阻焊层310的边缘上，该导电层400上连接有焊球500。

本实施方式中，导体220相较于导电线路210具有较小的电流密度，产生的热量小，其在与大功率元器件电连接时，也能使该大功率元器件产生的热量快速传导散出。

再者，导电层400搭接于第一阻焊层310的边缘，在受冷热交替或温度升降波动时，该导电层400上的焊球500不会与第一阻焊层310的边缘尖角或锐边接触，从而避免该焊球500受温循应力的影响开裂，使该焊球500相连的大功率元器件从电路板脱落。

在实际执行中，开窗口311的尺寸为φ0.75mm~φ0.85mm，导电层400的尺寸为φ0.85mm~φ0.95mm。

在实际执行中，第一阻焊层310的高度为15μm ~20μm，导电层400的高度为21μm ~25μm。

在实际执行中，该导体铂银导体，该导电线路为铂银导电线路。

二、如图3所示，该电路板，还包括：第二阻焊层320。

第二阻焊层320连接于第一阻焊层310上，且位于相邻两个导电层400之间，导电层400的高度不低于第二阻焊层320。

本实施方式中，导电层400的尺寸可以进一步增大，使该导电层400具有较小的电流密度，产生的热量减小，其在与大功率元器件电连接时，同样也能使该大功率元器件产生的热量快速散出。

但是，相邻两个该导电层400之间的距离过于接近，可能存在短路的风险，本申请将第二阻焊层320设于相邻两个该导电层400之间用于消除这种风险。

在实际执行中，第一阻焊层310的高度为15μm ~18μm，第二阻焊层320的高度为7μm~10μm，导电层400的高度为28μm ~31μm。

如图9所示，本申请实施例还提供一种电路板的制作方法，包括：

步骤610，提供基板100，在该基板100上制作线路层200。

在本步骤中，可以通过印刷烧结、电镀或化学镀的方式制作线路层200。

步骤620，在线路层200上制作阻焊层，且阻焊层的部分区域形成使线路层200露出的开窗口311。

在本步骤中，可以通过丝网印刷，曝光显影或旋涂的方式制作阻焊层，以及在阻焊层的部分区域形成开窗口311。

步骤630，在开窗口311内电镀导电层400，且导电层400搭接于阻焊层的边缘上，导电层400的高度不低于阻焊层；

在本步骤中，通过电镀的方式制作导电层400具有精度更高的优点，而如果通过印刷烧结的方式制作导电层400，会存在对位偏差，可能造成导电层400部分搭接于阻焊层边缘的情况发生，进而该导电层400上的焊球500可能与阻焊层的边缘尖角或锐边接触开裂。

步骤640，在导电层400上制作焊球500。

在本步骤中，可以通过植球法或电镀法制作焊球500。

根据本申请实施例提供的电路板的制作方法，使导电层400搭接于阻焊层的边缘，在受冷热交替或温度升降波动时，该导电层400上的焊球500不会与阻焊层的边缘尖角或锐边接触，从而避免该焊球500受温循应力的影响开裂，使该焊球500相连的元器件从电路板脱落。

如图9所示，在一些实施例中，在线路层200上制作阻焊层，且阻焊层的部分区域形成使线路层200露出的开窗口311之后还包括：

步骤621，在线路层200上制作第一阻焊层310，且第一阻焊层310的部分区域形成使线路层200露出的开窗口311。

在本步骤中，通过丝网印刷，曝光显影的方式制作第一阻焊层310，以及在阻焊层的部分区域形成开窗口311。

步骤622，在相邻两个导电层400之间的第一阻焊层310上制作第二阻焊层320，且第二阻焊层320位于第一阻焊层310的中心。

在本步骤中，在第一阻焊层310固化后，通过丝网印刷，曝光显影的方式制作第二阻焊层320，并使第二阻焊层320位于第一阻焊层310的中心。

本实施例中，第二阻焊层320设于相邻两个该导电层400之间用于消除相邻两个导电层400过于接近后短路的风险。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电路板，包括：基板(100)、基板(100)上依次层叠设置的线路层(200)和第一阻焊层(310)，所述第一阻焊层(310)开设有使所述线路层(200)露出的开窗口(311)，其特征在于，

还包括：导电层(400)，所述导电层(400)设于所述开窗口(311)处，且与所述线路层(200)相连，所述导电层(400)搭接于所述第一阻焊层(310)的边缘上，所述导电层(400)背离所述第一阻焊层(310)的一侧连接有焊球(500)。

2.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，

所述导电层(400)的高度不低于所述第一阻焊层(310)。

3.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，还包括：

第二阻焊层(320)，所述第二阻焊层(320)连接于所述第一阻焊层(310)上，且位于相邻两个所述导电层(400)之间，所述导电层(400)的高度不低于所述第二阻焊层(320)。

4.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，

所述导电层(400)的表面形成有凹面(410)，所述焊球(500)至少部分设于所述凹面(410)内。

5.根据权利要求4所述的电路板，其特征在于，

所述凹面(410)阵列分布于所述导电层(400)上。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电路板，其特征在于，所述线路层(200)包括：

导电线路（210）；

导体（220），所述导体与所述导电线路（210）电连接，所述导体（220）铺满所述开窗口(311)正对的下方区域。

7.根据权利要求1-5任一项所述的电路板，其特征在于，

所述导电层(400)包括金属层(420)，所述金属层(420)的一侧与所述线路层(200)相连，所述金属层(420)的另一侧与所述焊球(500)相连，所述金属层(420)与所述线路层(200)的热膨胀系数等同。

8.根据权利要求7所述的电路板，其特征在于，所述导电层(400)还包括：

防护层(430)，所述防护层(430)覆盖于所述金属层(420)的另一侧，所述防护层(430)背离所述金属层(420)的一侧与所述焊球(500)相连。

9.一种电路板的制作方法，其特征在于，包括：

提供基板(100)，在所述基板(100)上制作线路层(200)；

在所述线路层(200)上制作阻焊层，且所述阻焊层的部分区域形成使所述线路层(200)露出的开窗口(311)；

在所述开窗口(311)内制作导电层(400)，且所述导电层(400)搭接于所述阻焊层的边缘上；

在所述导电层(400)上制作焊球(500)。

10.根据权利要求9所述的电路板的制作方法，其特征在于，在所述线路层(200)上制作阻焊层，且所述阻焊层的部分区域形成使所述线路层(200)露出的开窗口(311)之后还包括：

在所述线路层(200)上制作第一阻焊层(310)，且所述第一阻焊层(310)的部分区域形成使所述线路层(200)露出的开窗口(311)；

在相邻两个所述导电层(400)之间的所述第一阻焊层(310)上制作第二阻焊层(320)，且所述第二阻焊层(320)位于所述第一阻焊层(310)的中心。