CN212752738U - 印刷电路板及半导体装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种印刷电路板及半导体装置，以有效地缓解半导体器件所受的应力。印刷电路板包括：基板，所述基板具有至少一个机械应力产生部；焊盘阵列区域，所述焊盘阵列区域设置于所述基板上，用于焊接半导体器件；以及至少一个导电图案，所述导电图案从所述焊盘阵列区域的角部往所述机械应力产生部延伸，且呈网格状。

Description

印刷电路板及半导体装置

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种印刷电路板及半导体装置。

背景技术

BGA(Ball Grid Array，球栅阵列封装)、片式电容等半导体器件属于应力敏感器件，在PCB(印刷电路板)板装焊过程中，时常因应力而引起半导体器件焊点的开裂或断裂，这里的应力通常包括机械应力和热应力。机械应力通常是由于受到外力作用而产生的，如在PCB上安装螺丝时扭转产生的力，导致PCB、以及半导体器件容易发生弯曲。热应力造成的常见问题为半导体器件的收缩断裂，所谓收缩断裂，即器件焊点在半凝固状态下被拉开而形成的，因器件翘曲最大的地方是四个角，故四个角最易出现收缩断裂。

相关技术中，一般通过改进装配工艺来减少应力的产生，如通过对半导体器件四角采用专门的胶进行加固，或在半导体器件四周打螺钉固定。但是，上述方式主要是对机械应力有所缓解，但无法或者说很难缓解热应力，所以应力缓解效果不佳。

因此，如何有效地缓解半导体器件所受的应力是核心问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种印刷电路板及半导体装置，以有效地缓解半导体器件所受的应力。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种印刷电路板，包括：

基板，所述基板具有至少一个机械应力产生部；

焊盘阵列区域，所述焊盘阵列区域设置于所述基板上，用于焊接半导体器件；以及

至少一个导电图案，所述导电图案从所述焊盘阵列区域的角部往所述机械应力产生部延伸，且呈网格状。

根据本实用新型的一个实施例，所述基板具有四个机械应力产生部；

所述印刷电路板包括四个导电图案，分别从所述焊盘阵列区域的四个角部开始往距离最近的机械应力产生部延伸。

根据本实用新型的一个实施例，相间隔的两个导电图案中心对称。

根据本实用新型的一个实施例，所述四个机械应力产生部分别位于所述基板的四个角部。

根据本实用新型的一个实施例，各导电图案的延伸长度相同，大于或等于相距最远的焊盘阵列区域的角部与机械应力产生部之间的距离。

根据本实用新型的一个实施例，所述基板上还覆盖有实心导电层，所述实心导电层与所述导电图案位于所述基板的同一表面且不重叠。

根据本实用新型的一个实施例，所述基板上开设有穿孔，所述穿孔位于所述导电图案所处的范围内。

根据本实用新型的一个实施例，所述穿孔位于所述导电图案在延伸方向上的两侧边缘位置处。

根据本实用新型的一个实施例，任一个导电图案与所述焊盘阵列区域的一个侧边的交界线的长度大于或等于3mm；和/或：大于或等于该侧边的长度的1/4。

根据本实用新型的一个实施例，所述机械应力产生部为设置在所述基板上的连接孔、或者所述基板的缺口。

本实用新型第二方面提供一种半导体装置，包括：

如前述实施例所述的印刷电路板；以及

半导体器件，所述半导体器件上设置有焊球阵列，所述焊球阵列与所述焊盘阵列区域中的焊盘阵列焊接。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的实施例中，通过在基板上设置至少一个导电图案，导电图案从焊盘阵列区域的角部往所述机械应力产生部延伸、且呈网格状，从而无论产生机械应力还是热应力，由于网格状导电图案的存在，应力在传递过程中会得到很大的缓解，尤其对于安装半导体部件的焊盘阵列区域的角部，或者说安装完成后半导体部件的角部来说，可以很大程度地减小应力作用，避免出现收缩断裂的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例的印刷电路板的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例的印刷电路板的结构示意图；

图3是图2示出的印刷电路板的局部X的结构示意图；

图4是本实用新型一实施例的半导体装置的结构示意图。

附图标记说明：

印刷电路板100，基板101，焊盘阵列区域102，第一导电图案103，第二导电图案104，第三导电图案105，第四导电图案106，第一机械应力产生部1011，第二机械应力产生部1012，第三机械应力产生部1013，第四机械应力产生部1014，第五机械应力产生部1013'，穿孔107，半导体器件200。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1示出了一种印刷电路板100。可选的，该印刷电路板100可以为单层印刷电路板，也可以为多层印刷电路板，具体类型不限。

在一个实施例中，继续参看图1，该印刷电路板100包括基板101、焊盘阵列区域102、第一导电图案103、第二导电图案104、第三导电图案105、以及第四导电图案106。其中，基板101具有第一机械应力产生部1011、第二机械应力产生部1012、第三机械应力产生部1013、以及第四机械应力产生部1014。焊盘阵列区域102设置于基板101上，用于焊接半导体器件。

可以理解，图1示出的印刷电路板100只是示例性的。其中，导电图案的数量也不限于四个，也可以为一个、两个、三个或五个以上等；基板101上机械应力产生部的数量也不限于四个，也可以为一个、两个、三个或五个以上等，具体不做限定。

焊盘阵列区域102上具有焊盘阵列，半导体器件上可以具有焊球阵列，半导体器件通过焊球阵列与焊盘阵列区域中的焊盘阵列焊接。可选的，半导体器件可以为BGA器件，当然具体不限于此，也可以为其他应力敏感的半导体器件。

继续参看图1，第一导电图案103、第二导电图案104、第三导电图案105、以及第四导电图案106均呈网格状。

第一导电图案103从焊盘阵列区域102的一个角部(右上角部)开始往第一机械应力产生部1011延伸。对于第一导电图案103来说，第一机械应力产生部1011为基板上距离最近的机械应力产生部。

第二导电图案104从焊盘阵列区域102的一个角部(右下角部)开始往第二机械应力产生部1012延伸。对于第二导电图案104来说，第二机械应力产生部1012为基板上距离最近的机械应力产生部。

第三导电图案105从焊盘阵列区域102的一个角部(左下角部)开始往第三机械应力产生部1013延伸。对于第三导电图案105来说，第三机械应力产生部1013为基板上距离最近的机械应力产生部。

第四导电图案106从焊盘阵列区域102的一个角部(左上角部)开始往第四机械应力产生部1014延伸。对于第四导电图案105来说，第四机械应力产生部1014为基板上距离最近的机械应力产生部。

当然，如果只考虑缓解后续安装的半导体器件的一个或几个角部的应力，则只需在相应的角部与机械应力产生部之间设置导电图案即可。

图1示出的第一机械应力产生部1011、第二机械应力产生部1012、第三机械应力产生部1013、以及第四机械应力产生部1014为螺丝孔，在将螺丝拧入螺丝孔时，会产生一定的机械应力。

可选的，第一导电图案103、第二导电图案104、第三导电图案105、以及第四导电图案106与焊盘阵列区域102对应的角部可以存在一定的交集。第一导电图案103、第二导电图案104、第三导电图案105、以及第四导电图案106的终点可以分别为第一机械应力产生部1011、第二机械应力产生部1012、第三机械应力产生部1013、以及第四机械应力产生部1014。

可选的，第一导电图案103、第二导电图案104、第三导电图案105、以及第四导电图案106在延伸方向上的两侧边缘分别与第一机械应力产生部1011、第二机械应力产生部1012、第三机械应力产生部1013、以及第四机械应力产生部1014相切，如此，可以在较好地缓解应力的同时，尽可能减少对印刷电路板带来其他方面如平整性、抗干扰能力等的负担。

当然，本实用新型实施例所涉及的机械应力产生部也不限于螺丝孔，也可以为其他设置在基板上的连接孔，或者也可以为基板的缺口等。在为缺口的情况下，也可以将缺口等效成与孔形状相同的圆形，以便于印刷工艺的统一。

参看图2，与图1不同的是，图2示出的基板101上的第三机械应力产生部1013为第五机械应力产生部1013'，该第五机械应力产生部1013'为基板101的缺口，其余部分相同，在此不再赘述。

除了机械应力之外，由于还需将半导体器件焊接到焊盘阵列区域102，焊接会带来高温，热胀冷缩会产生热应力。无论是机械应力还是热应力，如果不缓解，都会导致半导体器件收缩断裂，尤其是半导体器件的四个角，所受的应力是最大的。

本实用新型的实施例中，通过在基板上设置至少一个导电图案，导电图案从焊盘阵列区域的角部往所述机械应力产生部延伸、且呈网格状，从而无论产生机械应力还是热应力，由于网格状导电图案的存在，应力在传递过程中会得到很大的缓解，尤其对于安装半导体部件的焊盘阵列区域的角部，或者说安装完成后半导体部件的角部来说，可以很大程度地减小应力作用，避免出现收缩断裂的问题。

在一个实施例中，相间隔的两个导电图案中心对称。继续参看图1，第一导电图案103与第三导电图案105中心对称，第二导电图案104与第四导电图案106中心对称，中心对称点为焊盘阵列区域102的中心。如此，有利于保证对象线上的应力缓解效果相同。

优选的，第一导电图案103、第二导电图案104、第三导电图案105、以及第四导电图案106的大小和形状是相同的。

优选的，相邻两个导电图案关于焊盘阵列区域102中与两者相交的同一侧边的中位线对称。比如图1中，第一导电图案103和第二导电图案104关于焊盘阵列区域102的右侧边对称，其他也是类似，在此不再赘述。

在一个实施例中，所述四个机械应力产生部分别位于所述基板的四个角部。继续参看图1，第一机械应力产生部1011、第二机械应力产生部1012、第三机械应力产生部1013、以及第四机械应力产生部1014分别位于基板101的四个角部。

当然，本实施例中四个机械应力产生部的位置只是优选的方式，实际还可以有所调整，具体不做限定。

在一个实施例中，各导电图案的延伸长度相同，大于或等于相距最远的焊盘阵列区域的角部与机械应力产生部之间的距离。换言之，在四个机械应力产生部的位置不同时，此时产生的应力可能是不同的，可以按照应力最远处的机械应力产生部为准来设置四个导电图案，使得四个导电图案的延伸长度相同，大于或等于相距最远的焊盘阵列区域的角部与机械应力产生部之间的距离。如此，在保证器件受力平衡的基础上，可以保证所有机械应力产生部所产生的应力都可以得到较好的缓解。

可选的，各导电图案在延伸方向上的两侧边缘可以为直线型、或曲线型(比如圆弧型)，或者一侧边缘为直线型、另一侧边缘为曲线型，具体不做限定。

在一个实施例中，继续参看图1，基板101上还覆盖有实心导电层(图中未示出)，实心导电层与第一导电图案103、第二导电图案104、第三导电图案105、以及第四导电图案106位于基板的同一表面且不重叠。优选来说，基板设置有焊盘阵列区域102的表面上，除了焊盘阵列区域102、第一导电图案103、第二导电图案104、第三导电图案105、第四导电图案106、第一机械应力产生部1011、第二机械应力产生部1012、第三机械应力产生部1013、以及第四机械应力产生部1014，其余位置均被实心导电层覆盖。

通常来说，在涉及印刷电路板时，通常会进行大面积的地或电源铺铜，起到屏蔽作用，提升印刷电路板性能。可选的，导电图案和实心导电层的材料可以为铜，换言之，导电图案为网格状的铜层，实心导电层为实心铜层。

导电图案即网格状的铜层，对于基板来说只是局部的，本实施例中，其余需要铺铜的位置，铺的是实心铜层，相比于基板上全部铺网格状铜层来说，可以使得地平面阻抗低，抗干扰能力强，屏蔽效果好，具备更好的EMC(电磁兼容)效果。

在一个实施例中，所述基板上开设有穿孔，所述穿孔位于所述导电图案所处的范围内。比如，参看图3，基板101上开设有穿孔107，穿孔107位于第二导电图案104所处的范围内。图3中只示出了位于第二导电图案104所处区域的局部的几个穿孔，实际还可以由更多，其他导电图案所处区域同样可以设置有穿孔，在此不再赘述。

优选的，所述穿孔位于所述导电图案在延伸方向上的两侧边缘位置处。

这里的穿孔可以作为地孔，以实现基板内的信号线的包地。

本实施例中，在导电图案所处的范围内设置穿孔，可以进一步减缓热胀冷缩，可以更好的保证导电图案的平整性。

在一个实施例中，任一个导电图案与所述焊盘阵列区域的一个侧边的交界线的长度大于或等于3mm；和/或：大于或等于该侧边的长度的1/4。

优选来说，在焊盘阵列区域的侧边的长度小于3mm时，一个导电图案与侧边的交界线的长度可以等于该侧边的1/4；在在焊盘阵列区域的侧边的长度大于或等于3mm时，一个导电图案与侧边的交界线的长度可以等于3mm。

比如，参看图3，第二导电图案104与焊盘阵列区域102的右侧边的交界线的长度L可以为3mm。

通常来说，角部容易发生翘曲的范围在3mm或者侧边的1/4范围内，所以如此设置足以避免角部翘曲。

当然，此处只是优选的例子，具体不做限定。

本实用新型还提供一种半导体装置，参看图1-4，该半导体装置包括：如前述实施例所述的印刷电路板100；以及半导体器件200。半导体器件200上设置有焊球阵列(图中未示出)，所述焊球阵列与所述焊盘阵列区域102中的焊盘阵列焊接。基于前述实施例中的内容可知，由于导电图案的存在，可以缓解半导体器件所受的应力，可以避免发生角部翘曲等问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种印刷电路板，其特征在于，包括：

基板，所述基板具有至少一个机械应力产生部；

焊盘阵列区域，所述焊盘阵列区域设置于所述基板上，用于焊接半导体器件；以及

至少一个导电图案，所述导电图案从所述焊盘阵列区域的角部往所述机械应力产生部延伸，且呈网格状。

2.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述基板具有四个机械应力产生部；

所述印刷电路板包括四个导电图案，分别从所述焊盘阵列区域的四个角部开始往距离最近的机械应力产生部延伸。

3.根据权利要求2所述的印刷电路板，其特征在于，相间隔的两个导电图案中心对称。

4.根据权利要求2所述的印刷电路板，其特征在于，所述四个机械应力产生部分别位于所述基板的四个角部。

5.根据权利要求2所述的印刷电路板，其特征在于，各导电图案的延伸长度相同，大于或等于相距最远的焊盘阵列区域的角部与机械应力产生部之间的距离。

6.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述基板上还覆盖有实心导电层，所述实心导电层与所述导电图案位于所述基板的同一表面且不重叠。

7.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述基板上开设有穿孔，所述穿孔位于所述导电图案所处的范围内。

8.根据权利要求7所述的印刷电路板，其特征在于，所述穿孔位于所述导电图案在延伸方向上的两侧边缘位置处。

9.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，任一个导电图案与所述焊盘阵列区域的一个侧边的交界线的长度大于或等于3mm；和/或：大于或等于该侧边的长度的1/4。

10.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述机械应力产生部为设置在所述基板上的连接孔、或者所述基板的缺口。

11.一种半导体装置，其特征在于，包括：

如权利要求1-10中任一项所述的印刷电路板；以及

半导体器件，所述半导体器件上设置有焊球阵列，所述焊球阵列与所述焊盘阵列区域中的焊盘阵列焊接。

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