CN217936111U - 一种封装体无钢网印刷焊接用预制基板 - Google Patents

Abstract

本实用新型申请公开了一种封装体无钢网印刷焊接用预制基板，包括步骤一：提供一载板；步骤二：在载板表面预制线路和绝缘层；步骤三：在绝缘层上电镀出与预制线路电性连通的焊盘，并包封后研磨暴露出焊盘远离载板的一侧，研磨的粗糙度范围为200～500目以便于印刷刮刀的活动；步骤四：将焊盘处全蚀刻形成凹坑，凹坑处形成防氧化层后入库待用；步骤五：使用印刷机在凹坑处印刷上焊料，芯片倒装贴片后焊接固定，最后将载板剥离，本实用新型申请省去钢网这种易耗品，节约成本，印刷机的印刷机构简化，无钢网机构，设备成本和维护费用降低，故本申请适用于大尺寸基板高精度印刷，无大尺寸偏移造成的印刷偏移和位置不准确的问题。

Description

一种封装体无钢网印刷焊接用预制基板

技术领域

本实用新型申请属于封装体基板技术领域，尤其涉及一种封装体无钢网印刷焊接用预制基板。

背景技术

在近年的半导体封装工业中，各种封装方法层出不穷，实现了更高的密度、更强的功能、更忧的性能、更小的体积和更低的功耗等优势，在封装的过程中需要将芯片贴装到基板或者电路板（PCB板）上，常用的贴装方式为锡膏焊接，很多封装厂将锡膏印刷到基板或者电路板上时，一般采用锡膏印刷机。

现代锡膏印刷机一般由装板、加锡膏、压印、输电路板等机构组成，主要包括视觉定位系统、擦拭系统和锡膏填涂系统等，它的工作原理是：首先根据芯片焊接位置设计出对应的钢网，先将要印刷的电路板或基板固定在印刷定位台上，钢网放置在基板或者电路板的表面，然后由印刷机的左右刮刀把锡膏通过钢网漏印于PCB板或者基板上对应焊盘，对漏印均匀的PCB板或基板，通过传输台输入至贴片机进行自动贴片。

锡膏的印刷质量对电路的电性好坏具有较大的影响，印刷质量的影响因素较多，其中主要表面在两方面，一方面是设备精度：锡膏印刷机作为唯一印刷设备，其精度至关重要，印刷机通过视觉定位系统将待印刷板上焊盘孔位进行定位，在印刷高精度细间距产品时，视觉定位系统精度较弱，容易出现漏焊、重复多焊或者焊料填充不均匀的情况，焊料过多会导致桥接，焊料过少会导致虚焊；另一方面是钢网质量：钢网在完成设计后表面会涂一层阻焊膜，确保焊料掉落入焊盘中，消耗阻焊膜，钢网的厚度需要根据不同生产要求进行定制，成本较高，而且无法研磨，厚度灵活性较小，钢网需要根据实际生产的芯片定制设计漏孔，属于易耗品，成本增加，而且钢网使用完毕后必须清洗干净才能使用，耗时耗力，钢网上开孔本身也存在良率的问题，钢网容易发生偏移影响印刷质量，75%以上电路板返修的主要问题是钢网不良导致的印刷锡膏质量问题，故如何省去钢网，低成本、高合格率、高精度的焊接锡膏，保证电路连接成为各封装厂亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述现有技术中的问题，本实用新型申请提供了一种封装体无钢网印刷焊接用预制基板。

为实现上述目的，本实用新型申请提出的一种封装体无钢网印刷焊接方法，包括如下步骤：

步骤一：提供一载板；

步骤二：在载板表面预制线路和绝缘层；

步骤三：在绝缘层上电镀出与预制线路电性连通的焊盘，并包封后研磨暴露出焊盘远离载板的一侧，研磨的粗糙度范围为200～500目以便于印刷刮刀的活动；

步骤四：将焊盘处全蚀刻形成凹坑，凹坑处形成防氧化层后入库待用；

步骤五：使用印刷机在凹坑处印刷上焊料，芯片倒装贴片后焊接固定，最后将载板剥离。

进一步的，所述预制线路包括导电层和重布线层，所述绝缘层为环氧树脂塑封料，所述绝缘层包封预制线路和凹坑，所述绝缘层的上表面与凹坑的上端齐平。

进一步的，所述焊盘通过电镀方式形成，且焊盘的有效焊点直径或者宽度≥15μm以保证芯片的倒装贴片。

进一步的，所述焊盘采用湿法蚀刻，所述凹坑的深度范围为≥25μm。

进一步的，所述防氧化层为镀金层或乙撑双油酸酰胺胶层或有机保焊膜层。

进一步的，所述载板剥离方式为物理剥离。

一种预制基板，包括载板，所述载板表面设置预制线路和绝缘层，在绝缘层的表面形成焊盘，包封研磨暴露出焊盘远离载板的一侧，研磨的粗糙度范围为200～500目以便于印刷刮刀的活动，蚀刻焊盘形成凹坑并在凹坑处设置防氧化层。

进一步的，所述防氧化层为镀金层或乙撑双油酸酰胺胶层或有机保焊膜层。

有益效果：1、将原本在基板上形成的浅口焊盘变更为在绝缘层中形成的凹坑，绝缘层表面经过研磨后可以作为刮刀的活动面，研磨高度和粗糙度可控，满足印刷要求，且绝缘层的高度和凹坑的深度可控，不需要额外使用钢网来增加刮动面高度，省去钢网这种易耗品，节约成本，印刷机的印刷机构简化，无钢网机构，设备成本和维护费用降低；

2、省去钢网之后，无钢网偏移造成的印刷影响，传统印刷机钢网与基板的尺寸需要相互匹配，影响因素为基板、钢网及其两者之间的匹配度，且尺寸适中，尺寸过大和过小都直接影响成本，过小精度提高但是影响效率，过大影响精度但是提高效率，而且大尺寸的钢网开孔良率也无法控制，高成本高风险，而本申请直接在封装体上印刷，影响因素只有基板，但是基板的参数如高度、表面粗糙度均可控，满足印刷要求，本申请采用本领域最常用的玻璃环氧树脂有机板，量大取材方便且价格便宜，故本申请适用于大尺寸基板高精度印刷，无大尺寸偏移造成的印刷偏移和位置不准确的问题；

3、预制的基板在印刷时可以适用无钢网印刷设备，节约成本，预制的基板本身可以增加生产的效率，大批量的形成预制基板后入库待用，后续直接贴片包封、剥离、切割即可，相比传统的封装直接在基板上贴片后封装、布线、包封、研磨、镀引脚、剥离、切割工序而言，工艺简单高效，即取即用。

附图说明

图1为现有锡膏印刷机的钢网结构示意图；

图2为本实用新型申请一种封装体无钢网印刷焊接方法的工艺流程图；

图3为本实用新型申请一种封装体无钢网印刷焊接方法的预制线路的结构示意图；

图4为本实用新型申请一种封装体无钢网印刷焊接方法的焊盘的结构示意图；

图5为本实用新型申请一种封装体无钢网印刷焊接方法的焊盘包封的结构示意图；

图6为本实用新型申请一种封装体无钢网印刷焊接方法的焊盘蚀刻的结构示意图；

图7为本实用新型申请一种封装体无钢网印刷焊接用预制基板的结构示意图；

图8为本实用新型申请一种封装体无钢网印刷焊接方法的印刷锡膏的示意图；

图9为本实用新型申请一种封装体无钢网印刷焊接方法的倒装芯片的结构示意图；

图10为本实用新型申请一种封装体无钢网印刷焊接方法的BGA芯片装贴的结构示意图。

图中标记说明： 载板1、绝缘层2、预制线路3、焊盘4、凹坑5、防氧化层6。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

为了更好地了解本实用新型申请的目的、结构及功能，下面结合附图1-10，对本实用新型申请提出的一种封装体无钢网印刷焊接用预制基板，做进一步详细的描述。

本实用新型申请涉及一种封装体无钢网印刷焊接方法，图2是本实用新型申请的一种封装体无钢网印刷焊接方法的工艺流程图，请参阅图1，本实用新型申请包括如下步骤：步骤一：提供一载板1；步骤二：在载板1表面预制线路3和绝缘层2；步骤三：在绝缘层2上电镀出与预制线路3电性连通的焊盘4，并包封后研磨暴露出焊盘4远离载板1的一侧，研磨的粗糙度范围为200～500目以便于印刷刮刀的活动；步骤四：将焊盘4处全蚀刻形成凹坑5，凹坑5处形成防氧化层6后入库待用；步骤五：使用印刷机在凹坑5处印刷上焊料，芯片倒装贴片后焊接固定，最后将载板1剥离。

请参阅附图2、附图3、步骤一和步骤二，提供一载板1，在载板1表面预制线路3和绝缘层2，载板1为本领域常见的玻璃环氧树脂有机PCB原料板，如FR-4基板，预制线路3即包封层，具体为本领域常见的环氧树脂封装层，预制线路3包括导电层和重布线层，先在载板1上通过电镀工艺形成导电层，后根据生产情况进行电镀工艺布线形成重布线层，之后使用塑封料包封预制线路3并通过研磨的方式暴露出预制线路3的顶部，此时预制线路3的顶部与绝缘层2齐平，绝缘层2包括本申请基板制作工艺流程中的两次包封。

请参阅附图2、附图4、附图5和步骤三，在绝缘层2的上表面通过电镀的方式形成焊盘4，焊盘4的有效焊点≥15μm用以保证后续芯片正常的倒装贴片，使用步骤二中同样的材料对焊盘4进行包封，并研磨暴露出焊盘4远离载板1的一面，此时焊盘4的顶部与绝缘层2齐平，此处研磨的粗糙度范围为200～500目以便于印刷刮刀的活动，本申请以300目为例，粗糙度太小刮刀活动光滑度较高，刮刀的速度控制需要更加精准，不然容易出现少焊的情况，粗糙度太大刮刀活动光滑度较低，粗糙面容易残留锡膏，造成浪费。

请参阅附图2、附图6、附图7和步骤四，通过本领域常用的湿法蚀刻方式将焊盘4全部蚀刻掉，通过控制蚀刻线的浓度、蚀刻时间等参数来确保焊盘4全部蚀刻而预制线路3不被蚀刻，因为焊盘4的下端与预制线路3的上端是电性连通的，蚀刻掉焊盘4形成凹坑5后预制线路3部分暴露出来，将暴露出来的预制线路3设置一层防氧化层6，具体为镀金层或乙撑双油酸酰胺胶层或有机保焊膜层，均为本领域常见的处理方式，此时绝缘层2的上表面与凹坑5的上端齐平，预制基板制备完成可入库待用。

请参阅附图2、附图6、附图7、附图8和步骤五，取用库存，将预制基板整体放置到印刷机中，绝缘层2具有可控的高度，凹坑5具有可控的深度，绝缘层2替代钢网，刮刀直接在绝缘层2的表面刮动焊料团或者助焊剂，助焊剂是为了预处理焊接件，加强焊接效果，焊接时挥发，具体选用根据实际生产决定，将印刷机的结构简化，去除钢网这种易耗品，设备成本降低。

请参阅附图9和附图10，预制基板适用于有凸出引脚的芯片封装体贴装，如BGA封装和倒装封装，BGA封装即球栅阵列封装，倒装封装即将芯片引脚朝向基板贴装封装，芯片可以是电源类、天线类、示波器等芯片类型，植球封装是指在封装体的内引脚植上矩阵排列的锡球作为外引脚，倒装封装是指在封装体的内引脚电镀上导电铜柱作为外引脚，在导电铜柱的一端镀上锡，焊接时植球与凹坑5内的锡膏合成为一个大的锡球，导电铜柱上通过锡与锡膏焊接在一起，本申请焊接均采用本领域常见的回流焊，回流焊指将空气或氮气加热到足够高的温度后吹向已经贴好元件的基板，焊料融化后元件与基板粘结。

附图1是现有的传统锡膏印刷机的钢网的结构示意图，请参阅附图1，现有的印刷机的工作原理主要是，先将要印刷的电路板或基板固定在印刷定位台上，电路板或者基板表面都已经预制出焊盘，焊盘的形状不定，可以是圆形也可以是方形，根据实际的生产来确定，钢网放置在基板或者电路板的表面，然后由印刷机的左右刮刀把锡膏通过钢网漏印于PCB板或者基板上对应焊盘，对漏印均匀的PCB板或基板，通过传输台输入至贴片机进行芯片自动贴片，芯片贴装到基板上是为了使用基板作为中间载板，在基板上对芯片进行布线或者形成电性连接后包封，最后通过物理方式剥离中间载板，为了保证后续中间载板的剥离，基板上的焊盘深度较浅，大深度焊盘不能完成剥离动作，容易造成芯片与焊盘焊接处断裂，影响后续封装和电路连接，故不存在在基板上蚀刻出大深度焊盘来省去钢网这种情况；芯片贴装到PCB板上是为了将芯片和元器件贴装到电路板上来实现各个部件之间的电性连接，电路板表面蚀刻有电路图，电路板内部有一层或多层的电路连接，甚至PCB板双面都有会有元器件贴装，为了不影响内部的电路连接和双面贴装，其表面的电路图蚀刻深度较浅，保证焊接贴装固定即可，故也不存在在PCB板上蚀刻出大深度焊盘来省去钢网这种情况。

综上所述，本申请与现有印刷技术相比具有以下优点：

1、将原本在基板上形成的浅口焊盘变更为在绝缘层2中形成的凹坑5，绝缘层2表面经过研磨后可以作为刮刀的活动面，研磨高度和粗糙度可控，满足印刷要求，且绝缘层2的高度和凹坑5 的深度可控，不需要额外使用钢网来增加刮动面高度，省去钢网这种易耗品，节约成本，印刷机的印刷机构简化，无钢网机构，设备成本和维护费用降低；

2、省去钢网之后，无钢网偏移造成的印刷影响，传统印刷机钢网与基板的尺寸需要相互匹配，影响因素为基板、钢网及其两者之间的匹配度，且尺寸适中，尺寸过大和过小都直接影响成本，过小精度提高但是影响效率，过大影响精度但是提高效率，而且大尺寸的钢网开孔良率也无法控制，高成本高风险，而本申请直接在封装体上印刷，影响因素只有基板，但是基板的参数如高度、表面粗糙度均可控，满足印刷要求，本申请采用本领域最常用的玻璃环氧树脂有机板，量大取材方便且价格便宜，故本申请适用于大尺寸基板高精度印刷，无大尺寸偏移造成的印刷偏移和位置不准确的问题；

3、预制的基板在印刷时可以适用无钢网印刷设备，节约成本，预制的基板本身可以增加生产的效率，大批量的形成预制基板后入库待用，后续直接贴片包封、剥离、切割即可，相比传统的封装直接在基板上贴片后封装、布线、包封、研磨、镀引脚、剥离、切割工序而言，工艺简单高效，即取即用。

可以理解，本实用新型申请是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型申请的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型申请的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型申请的精神和范围。因此，本实用新型申请不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本实用新型申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型申请所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种封装体无钢网印刷焊接用预制基板，包括载板（1），其特征在于，所述载板（1）表面设置预制线路（3）和绝缘层（2），在绝缘层（2）的表面形成焊盘（4），包封研磨暴露出焊盘（4）远离载板（1）的一侧，研磨的粗糙度范围为200～500目以便于印刷刮刀的活动，蚀刻焊盘（4）形成凹坑（5）。

2.根据权利要求1所述的封装体无钢网印刷焊接用预制基板，其特征在于，所述预制线路（3）包括导电层和重布线层，所述绝缘层（2）为环氧树脂塑封料，所述绝缘层（2）包封预制线路（3）和凹坑（5），所述绝缘层（2）的上表面与凹坑（5）的上端齐平。

3.根据权利要求2所述的封装体无钢网印刷焊接用预制基板，其特征在于，所述焊盘（4）通过电镀方式形成，且焊盘（4）的有效焊点直径或者宽度≥15μm以保证芯片的倒装贴片。

4.根据权利要求3所述的封装体无钢网印刷焊接用预制基板，其特征在于，所述焊盘（4）采用湿法蚀刻，所述凹坑（5）的深度范围为≥25μm。

5.根据权利要求4所述的封装体无钢网印刷焊接用预制基板，其特征在于，所述凹坑（5）上设置防氧化层（6），所述防氧化层（6）为镀金层或乙撑双油酸酰胺胶层或有机保焊膜层。

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