KR102329367B1 - 접착제 물질의 활용을 통한 vippo 납땜 접합부의 포스트 리플로우 상호연결부 고장의 방지 - Google Patents

접착제 물질의 활용을 통한 vippo 납땜 접합부의 포스트 리플로우 상호연결부 고장의 방지 Download PDF

Info

Publication number
KR102329367B1
KR102329367B1 KR1020217002087A KR20217002087A KR102329367B1 KR 102329367 B1 KR102329367 B1 KR 102329367B1 KR 1020217002087 A KR1020217002087 A KR 1020217002087A KR 20217002087 A KR20217002087 A KR 20217002087A KR 102329367 B1 KR102329367 B1 KR 102329367B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
adhesive
pcba
pads
vippo
pad
Prior art date
Application number
KR1020217002087A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210014200A (ko
Inventor
리 씨. 크레스지
엘라이나 제이. 지토
닝-쳉 리
Original Assignee
인듐 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인듐 코포레이션 filed Critical 인듐 코포레이션
Publication of KR20210014200A publication Critical patent/KR20210014200A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102329367B1 publication Critical patent/KR102329367B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/303—Surface mounted components, e.g. affixing before soldering, aligning means, spacing means
    • H05K3/305—Affixing by adhesive
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/181—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with surface mounted components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/321—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by conductive adhesives
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341—Surface mounted components
    • H05K3/3431—Leadless components
    • H05K3/3436—Leadless components having an array of bottom contacts, e.g. pad grid array or ball grid array components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40—Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/42—Plated through-holes or plated via connections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/11—Printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K1/111—Pads for surface mounting, e.g. lay-out
    • H05K1/112—Pads for surface mounting, e.g. lay-out directly combined with via connections
    • H05K1/113—Via provided in pad; Pad over filled via
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/06—Thermal details
    • H05K2201/068—Thermal details wherein the coefficient of thermal expansion is important
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09—Shape and layout
    • H05K2201/09209—Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/095—Conductive through-holes or vias
    • H05K2201/09572—Solder filled plated through-hole in the final product
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10621—Components characterised by their electrical contacts
    • H05K2201/10734—Ball grid array [BGA]; Bump grid array
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10954—Other details of electrical connections
    • H05K2201/10977—Encapsulated connections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3494—Heating methods for reflowing of solder
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

본 개시내용의 구현예는 접착제를 인쇄 회로기판 조립체(PCBA)에 통합시킴으로써 VIPPO 납땜 접합부 내 열간 균열을 제거하거나 또는 감소시키기 위한 기법을 설명한다. 실시형태에서, 접착제는 VIPPO 패드의 도금된 금속과 PCB 기판 간의 열팽창 계수(CTE) 불일치에 의해 유발되는 열팽창차를 감소시킴으로써 균열을 방지하는 유동제를 함유한 접착제이다.

Description

접착제 물질의 활용을 통한 VIPPO 납땜 접합부의 포스트 리플로우 상호연결부 고장의 방지
관련 출원에 대한 상호-참조
본 출원은 미국 특허 가출원 제62/689,025호(출원일: 2018년 6월 22일, 발명의 명칭: "PREVENTING POST REFLOW INTERCONNECT FAILURES IN VIPPO SOLDER JOINTS VIA UTILIZATION OF ADHESIVE MATERIAL")의 우선권을 주장한다.
관통 구멍 기술(Through Hole Technology: THT)은 인쇄 회로 기판(printed circuit board: PCB)의 조립 및 대량 생산을 위해 처음에 구축된 기술이다. THT-조립식 PCB는 상당한 열팽창 계수(coefficient of thermal expansion: CTE) 문제(예를 들어, 제1 물질의 CTE가 PCB 내 제2 물질의 CTE와 상이함)를 갖지 않는다. THT-조립식 PCB는 PCB의 하단측 상에서 패드에 납땜되고 THT-조립식 PCB를 통해 뚫린 구멍을 통해 삽입되는 금속 리드를 수반한 전자 부품을 위해 사용되는 장착 방식을 특징으로 한다. 더 구체적으로, THT-조립식 PCB 내 전자 부품의 금속 리드는, (i) PCB 내 상이한 물질의 CTE 간의 변동의 감소; 및 (ii) 상이한 전자 부품 간에 상이한 CTE를 발생시키는 응력(예를 들어, PCB의 표면 상의 열적 그리고/또는 기계적 압력의 인가)의 흡수를 허용한다.
전자 회로 밀도가 더 높은 PCB에 대한 수요가 증가함에 따라, 표면 장착 기술(Surface Mount Technology: SMT) 패키징이 PCB 조립을 위해 활용되어 왔다. SMT-조립식 PCB의 부품은 PCB의 표면(들) 상의 전기 연결부와 함께 조립된다. 이것은 PCB 장치의 상단면과 하단면이 둘 다 회로 설계 및 구축을 위해 활용되게 한다. SMT-조립식 PCB의 앞선 생성에서, PCB 장치의 상단면과 하단면 사이의 전기 상호연결부는 부가적인 상호연결부(예를 들어, 와이어, 부가적인 물리적 연결기 등)를 통해 외부적으로 연결된다.
증가된 전자 회로 밀도를 가진 SMT-조립식 PCB로서, 도금된 관통 구멍(plated through hole: PTH) 패키징이 PCB의 조립체를 위해 활용되었다. 더 구체적으로, 증가된 전자 회로 밀도는 PCB 장치의 상단면과 하단면 간의 통신을 필요로 한다. 구멍은 구멍의 내벽을 구리(Cu)로 도금한 후 PCB 장치의 상단면과 하단면 간의 전기 연결을 형성하는 특수한 목적을 위해 PCB를 통해 뚫린다. 이 도금된 관통 구멍(PTH)은 비아 내부의 구리 도금을 통해 전도성 경로를 제공함으로써 PCB 장치의 상단면과 하단면 간의 전기적 상호연결을 가능하게 한다. 이어서 전기 트레이스 또는 다른 상호연결부가 PTH에 연결될 수도 있다.
볼 그리드 어레이(ball grid array: BGA)는 디바이스, 예컨대, 마이크로프로세서를 영구적으로 장착하도록 집적 회로를 위해 사용되는 SMT(예를 들어, 칩 캐리어)의 유형이다. BGA는 듀얼 인라인 또는 플랫 패키지에 적용될 수 있는 것보다 더 전기적인 상호연결을 제공할 수 있다. BGA 부품을 PCB에 납땜하는 공정은 전문 기계를 필요로 한다. 전문 기계는 패드와 전기적인 접촉을 확립하기 위해 용융될 납땜 접합부로 이루어진 상호연결 핀을 사용한다. 디바이스의 전체 하단면은 단지 주변 대신에 사용될 수 있다. 금속 리드가 또한 주변에만 있는 유형보다 평균적으로 더 짧아서, PCBA의 다른 유형보다 더 우수한 성능(예를 들어, 패드와 납땜 접합부 사이의 접합부에 존재하는 작은 기생 인덕턴스)을 고속으로 발생시킨다. PCB 기판 내 패드는 도그-본 구조체 또는 더 산업적으로 선호되는 VIPPO(via-in-pad plated over) 구조체를 채택할 수도 있다. VIPPO 구조체는, (i) 신호 경로 길이를 단축시키고; (ii) 커패시턴스 및 인덕턴스 기생 효과를 감소시킴으로써 PCB/PCBA 기술의 더 높은 성능을 허용한다.
고급 네트워킹 제품을 위한 PCB 설계가 복잡성을 증가시키기 때문에, 이 PCB는, (i) 120mil보다 더 두꺼운 두께를 갖고; (ii) VIPPO 패드 구조체와 비-VIPPO 패드 구조체의 조합을 포함하는 특성을 나타낸다. 미스매칭된 CTE를 가진 물질은 VIPPO 패드와 비-VIPPO 패드의 조합을 포함하는 PCB 상의 BGA의 조립 동안 PCB 상에 "언덕 및 계곡"(즉, 불균일한 토폴로지)과 비슷한 표면 토폴로지를 발생시킨다.
VIPPO 패드와 비-VIPPO 패드의 조합으로 구성된 PCB 내에 포함된 미스매칭된 CTE에 기인한 조립체 고장을 개선하기 위한 제1 시도는 납땜된 부품 상호연결부로부터 먼 위치에 PTH를 배치하는 것을 수반하고, 리플로우 후 2차 가열 동안 생성되는 "언덕 및 계곡" 표면 토폴로지는 이웃한 납땜 접합부 중 임의의 납땜 접합부에 영향을 주지 않을 것이다. 이 PTH가 증가된 회로 밀도를 제공하기 위해 부품 부착을 위해 사용되는 패드 바로 아래에 배치될 때, 이들은 접합부의 땜납 부족을 방지하도록 도금되어야 한다. 그래서 이것은 VIPPO 패드로서 지칭된다. PCB 상에서 부품을 조립(즉, PCBA의 마감 처리)하고 PCBA를 다시 가열할 때, PCBA는 VIPPO가 위치되는 패드 아래의 팽창으로 제한되지만, PCB의 나머지는 벌크 PCB 물질의 CTE에 의해 결정된 더 높은 속도로 팽창된다. 제1 시도는 VIPPO 패드와 비-VIPPO 패드 간의 CTE의 불일치에 기인하여 납땜 접합부 고장(예를 들어, 온도가 거의 금속 땜납의 용융점일 때 균열이 발생하는, VIPPO 위의 납땜 접합부)을 발생시킨다. 이것은 열간 균열로서 지칭된다. 열간 균열은 부품의 온도를 PCB와 비교하여 약간 더 높게 하는 부품의 더 작은 열용량(PCB 기판과 비교하여)에 기인하여 부품 측면에서 발생한다. 고체 땜납이 용융 온도에 다가갈 때, 기계적 강도가 약화되고 땜납이 부품 측면으로부터 분리된다.
VIPPO 패드와 비-VIPPO 패드의 조합으로 구성된 PCB 내에 포함된 미스매칭된 CTE에 기인한 조립체 고장을 개선하기 위한 제2 시도는, (i) 언더필(예를 들어, PCB가 리플로우를 겪은 후 PCB 상에 적용되는 폴리머)을 가진 부품의 에지에 대한 적용; (ii) 부품 아래의 모세관 작용에 의한 언더필의 흡착; 및 (iii) 언더필의 경화를 수반한다. 제2 시도는 언더필이 오프라인에서 경화되길 요구하고 따라서, 더 많은 시간 및 장비를 사용하는 부가적인 처리 단계를 필요로 한다. 부가적으로, 크기가 감소되는, 스탠드오프 높이 및 부품의 조작 및 불량 부품 또는 조립체의 재작업은 경화 보강 방법과 함께 몹시 지루해진다. 또 다른 방식으로 말하자면, 제2 시도는 VIPPO 패드와 비-VIPPO 패드의 조합으로 구성된 PCB 내에 포함된 미스매칭된 CTE를 가진 PCBA 구축을 개선하기 위한 힘든 공정이다.
본 개시내용의 구현예는 접착제를 인쇄 회로기판 조립체(PCBA)에 포함함으로써 VIPPO 납땜 접합부 내 열간 균열을 제거하거나 또는 감소시키기 위한 기법을 설명한다.
하나의 실시형태에서, 방법은, 접착제를 인쇄 회로 기판(PCB)에 도입하는 단계로서, PCB는 복수의 패드를 포함하고, 복수의 패드 중 하나의 패드는 도금된 금속을 가진 관통 구멍을 포함하는, 접착제를 PCB에 도입하는 단계; 복수의 패드를 복수의 전자 부품으로 밀집(populating)시키는 단계; 복수의 전자 부품이 밀집된 복수의 패드를 가열하고 이어서 냉각함으로써 인쇄 회로기판 조립체(printed circuit board assembly: PCBA)를 형성하는 단계로서, PCBA는 복수의 납땜 접합부를 포함하고, 복수의 납땜 접합부 중 각각의 납땜 접합부는 복수의 패드 중 각각의 패드와 복수의 전자 부품 중 하나의 전자 부품 사이에 형성되는, 인쇄 회로기판 조립체를 형성하는 단계; 및 PCBA를 형성한 후, PCBA를 가열하는 단계를 포함하되, 접착제는 관통 구멍에 의해 패드에 결합된 납땜 접합부가 PCBA를 가열할 때 균열이 발생하는 것을 방지한다.
일부 구현예에서, 접착제를 PCB에 도입하는 단계는, 복수의 전자 부품을 접착제에 담궈서 접착제로 코팅된 복수의 전자 부품을 생산하는 단계; 및 복수의 패드를 접착제로 코팅된 복수의 전자 부품으로 밀집시키는 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 접착제를 PCB에 도입하는 단계는, 접착제를 PCB 상에 적용하여 접착제를 포함하는 복수의 패드를 생성하는 단계; 및 접착제를 포함하는 복수의 패드를 복수의 전자 부품으로 밀집시키는 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, PCBA를 가열하는 단계는, PCBA를 상온으로부터 제1 상승된 온도로 가열하는 단계; PCBA를 상온으로부터 제2 상승된 온도로 가열하는 단계; 및 PCBA를 다시 상온으로 냉각하는 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 접착제는 PCB와 도금된 금속 간의 열팽창 계수(CTE) 불일치에 의해 유발되는 열팽창차(differential in thermal expansion)를 감소시킨다. 구현예에서, PCBA를 상온으로부터 제2 상승된 온도로 가열하는 단계는, 복수의 납땜 접합부를 용융된 상태의 땜납으로 변형하는 단계; 및 용융된 상태의 땜납으로 복수의 패드에 대한 복수의 납땜 접합부의 부착을 유지하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 도금된 금속은 구리, 니켈, 금, 땜납, 구리 합금, 금 합금 및 니켈 합금 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 구현예에서, PCBA를 가열하는 단계는 150℃ 내지 300℃의 범위 내에서 수행된다.
일부 구현예에서, 접착제를 PCB에 도입하는 단계는, 접착제를 땜납 페이스트를 포함하는 복수의 패드 상에 적용하여 접착제 및 땜납 페이스트를 포함하는 복수의 패드를 생성하는 단계; 및 접착제 및 땜납 페이스트를 포함하는 복수의 패드를 복수의 전자 부품으로 밀집시키는 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 접착제는 가교제를 포함하고, PCBA를 형성한 후, 접착제가 가교 결합된다.
일부 구현예에서, 접착제는 경화제를 포함하고, PCBA를 형성한 후, 접착제가 경화된다.
일부 구현예에서, 방법은, 방사선을 적용함으로써 접착제를 가교 결합하는 단계를 더 포함하되, 방사선은 전자 빔 방사선 및 자외선 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 구현예에서, 방법은, 접착제를 자유 라디칼 개시 반응, 양이온 개시 반응 및 음이온 개시 반응 중 적어도 하나에 노출시킴으로써 접착제를 가교 결합하는 단계를 더 포함한다.
일부 구현예에서, 복수의 패드는 VIPPO 패드 및 비-VIPPO 패드를 포함한다. 일부 구현예에서, VIPPO 패드는, VIPPO 패드의 표면 상에 마감 처리된 구리; VIPPO 패드의 표면 상에 마감 처리된 니켈 금; VIPPO 패드의 표면 상에 마감 처리된 고온 공기 납땜 레벨링; VIPPO 패드의 표면 상의 침지 금 코팅을 가진 무전해 니켈; 및 VIPPO 패드의 표면 상에 마감 처리된 OSP(organic surface protect) 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 구현예에서, 가열에 의해 PCBA를 형성하는 단계는, 대류 가열; 적외선 가열; 증기상 가열; 또는 유도 가열을 포함한다.
일부 구현예에서, 접착제는, 실리콘; 우레탄; 아크릴레이트; 메타크릴레이트; 에폭시; 시아네이트 에스터 수지; 기본적으로 페놀, 카복시산, 무수물, 아마이드 및 아민으로 이루어진 유기 작용기; 졸-겔 입자; 알루미나 입자; 나노점토 입자; 및 티타니아 입자 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 구현예에서, 복수의 전자 부품은 복수의 납땜 볼을 포함하는 볼 그리드 어레이(BGA)의 부품이고, 복수의 패드를 복수의 전자 부품으로 밀집시키는 단계는 BGA의 복수의 납땜 볼의 각각을 복수의 패드 중 각각의 패드 상에 장착시키는 단계를 포함한다.
하나의 실시형태에서, 인쇄 회로기판 조립체(PCBA)는, 복수의 패드를 포함하는 인쇄 회로 기판(PCB)으로서, 복수의 패드 중 하나의 패드는 도금된 금속을 가진 관통 구멍을 포함하는, 인쇄 회로 기판; 복수의 납땜 접합부로서, 복수의 납땜 접합부 중 각각의 납땜 접합부는 복수의 패드 중 각각의 패드에 부착되는, 복수의 납땜 접합부; 복수의 전자 부품으로서, 복수의 전자 부품 중 각각의 전자 부품은 복수의 납땜 접합부 중 각각의 납땜 접합부에 부착되는, 복수의 전자 부품; 및 도금된 금속을 가진 관통 구멍을 포함하는 패드에 부착된 납땜 접합부의 열간 균열을 방지하기 위해 도금되지 않은 PCB 기판의 일부와 도금된 금속 간의 팽창의 차를 감소시키도록 PCB 기판과 복수의 전자 부품 사이에 가교 결합되는 접착제를 포함한다.
하나의 실시형태에서, 인쇄 회로기판 조립체(PCBA)는 공정에 의해 형성되고, 공정은, 접착제를 인쇄 회로 기판(PCB)에 도입하는 단계로서, PCB가 복수의 패드를 포함하고, 복수의 패드 중 하나의 패드는 도금된 금속을 가진 관통 구멍을 포함하는, 접착제를 PCB에 도입하는 단계; 복수의 패드를 복수의 전자 부품으로 밀집시키는 단계; 및 복수의 전자 부품으로 밀집된 복수의 패드를 가열하고 이어서 냉각함으로써 인쇄 회로기판 조립체(PCBA)를 형성하는 단계를 포함하되, PCBA는 복수의 납땜 접합부를 포함하고, 복수의 납땜 접합부 중 각각의 납땜 접합부는 복수의 패드 중 각각의 패드와 복수의 전자 부품 중 하나의 전자 부품 사이에 형성되고, 접착제는 관통 구멍에 의해 패드에 결합된 납땜 접합부가 PCBA를 재가열할 때 균열이 발생하는 것을 방지한다.
개시내용의 다른 특징 및 양상은 실시예로서, 다양한 실시형태에 따라 특징을 예시하는, 첨부 도면과 함께 취해진, 다음의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다. 요약은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않고, 이는 본 명세서에 첨부된 청구범위에 의해서만 규정된다.
하나 이상의 다양한 실시형태에 따라, 본 명세서에 개시된 기술은 포함된 도면을 참조하여 상세히 설명된다. 도면은 오직 예시의 목적을 위해 제공되고 단지 예시적인 구현예를 도시한다. 게다가, 명료성 및 예시의 용이성을 위해, 도면 내 요소는 반드시 축척대로 도시되는 것이 아님에 유의해야 한다.
도 1은 인쇄 회로기판 조립체(PCBA) 장치 내 접착제의 생략에 기인하는 시나리오를 도시하는 블록도.
도 2는 본 개시내용의 구현예에 따른, 접착제를 PCBA 장치에 통합시키는 것으로부터 결과로 발생된 시나리오를 도시하는 블록도.
도 3은 후속의 리플로우 공정 또는 재가열 흐름의 단계 동안 접착제를 포함하지 않은 PCBA의 블록도.
도 4는 본 개시내용의 구현예에 따른, 리플로우 공정 흐름의 단계 동안 접착제를 포함하는 PCBA의 블록도.
도 5a는 본 개시내용의 구현예에 따른, 접착제를 사용하여 PCBA 내 열간 균열을 감소시키기 위한 방법의 실시예를 예시하는 작동 흐름도.
도 5b는 본 개시내용의 구현예에 따른, 접착제를 사용하여 PCBA 내 열간 균열을 감소시키기 위한 방법의 또 다른 실시예를 예시하는 작동 흐름도.
도면은 총망라한 것으로 또는 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본 발명은 수정 및 변경에 의해 실행될 수 있고, 개시된 기술은 오직 청구범위 및 청구범위의 등가물에 의해 제한되는 것이 이해되어야 한다.
PCBA 내 VIPPO 패드와 비-VIPPO 패드의 조합은 더 높은 성능의 인쇄 회로 기판 조립체(PCBA)의 구성을 위한 인쇄 회로 기판(PCB)을 위한 설계 및 조립에서 점점 더 사용된다. 이종 물질 간의 미스매칭된 CTE의 문제는 PCB를 위한 VIPPO 패드와 비-VIPPO 패드의 조합에 의해 도입되었고, 이 조합은 산업의 상당한 사용을 획득하였다. 위에서 설명된 바와 같이, 미스매칭된 CTE를 처리하기 위한 제1 시도와 제2 시도는 각각 납땜 접합부 고장을 초래하고 힘든 해결책을 필요로 한다. 현대 세계의 디지털화 경향은 PCBA 기술의 개선을 필요로 한다. 점점 더, PCB는 PTH 패키징을 활용한다. PTH 패키지의 내부를 도금하도록 사용되는 물질은 흔히 Cu이다. Cu의 CTE가 17ppm(parts-per-million)/℃(degrees Celsius)이고 반면에 FR-4 PCB의 CTE는 50ppm/℃이다. 가열될 때, PTH 내 Cu는 FR-4 PCB와 비교하여 Cu의 제한된 팽창에 기인한 Z(수직) 방향으로의 FR-4 PCB의 팽창을 제한한다. 미스매칭된 CTE는 열간 균열(즉, 납땜 접합부 고장)을 초래할 수도 있는 "언덕 및 계곡"을 포함하는 FR-4 PCB의 불균일한 표면 토폴로지(더 균일한 표면 토폴로지와 대조적으로)를 발생시킨다.
본 명세서에 설명된 실시형태는 PCBA의 형성 동안 접착제를 적용함으로써 VIPPO 패드 및 비-VIPPO 패드를 포함한 PCB를 포함하는 PCBA에 대한 납땜 접합부 고장 및 불균일한 표면 토폴로지를 제거하거나 또는 감소시키는 것에 관한 것이다. 접착제는 (i) 기판 패드에 대한 땜납(예를 들어, 땜납 구)의 금속성 습윤 전에 경화되지 않고; (ii) VIPPO 패드와 비-VIPPO 패드의 조합으로 구성된 PCB 내에 포함된 미스매칭된 CTE를 가진 물질에 의해 유발되는 응력을 분포시키도록 설계될 수도 있다. 결국, PCB 기판 상의 더 균일한 표면 토폴로지가 CTE 불일치에도 불구하고 달성될 수도 있고, 이는 후속의 재가열 동안 VIPPO 패드 상의 납땜 접합부의 열간 균열을 감소시키거나 또는 제거한다. 미스매칭된 CTE를 해결하기 위해 지루한 단계(예를 들어, 경화 시스템의 오프라인 처리 및 부가적인 리플로우 단계)를 수행해야 할 필요성이 본 명세서에 설명된 방법과 시스템을 사용하여 감소될 수도 있거나 또는 제거될 수도 있다.
도 1은 PCBA 장치 내 접착제의 생략에 기인하는 시나리오를 도시하는 블록도이다. 시스템(100)이 접착제를 포함하지 않은 PCBA 장치를 예시하고, 이것의 더 상세한 실시예는 도 3에 대해 설명된다. PCBA(105)는 부품(110) 및 기판(115)을 포함한다. 복수의 납땜 접합부(130A 및 130B)는 부품(110)을 기판(115)에 결합시키도록 형성될 수도 있다.
섹션(132)은 패드(127A)와 패드(127B) 간의 CTE 불일치에 의해 유도된 팽창의 차를 도시하고, 패드 간의 팽창의 차는 테라스(123)로서 나타낸 브래킷 내에 동봉된다. 브래킷이 더 길수록, 패드(127A)와 패드(127B) 간의 팽창의 차는 더 커진다. 고체 상태의 납땜 접합부를 상승된 온도 및 후속의 냉각 단계에 노출시킬 때, 섹션(135)은, (i) 납땜 접합부(130A)가 패드(133A)를 터치하고; (ii) 납땜 접합부(130A)가 더 이상 패드(133A)에 부착되지 않고; (iii) 납땜 접합부(130A)가 패드(127A)에 부착되고; (iv) 납땜 접합부(130B)가 패드(127B 및 133B)에 부착되는 것을 도시한다. 패드(127B 및 133B)에 부착되는 납땜 접합부(130B)는 오직 패드(133B)에 부착되고 단지 패드(133A) 상에서 터치되는 납땜 접합부(130A)보다 더 효과적이고 효율적인 전기 연결을 PCBA(105) 내에서 가능하게 한다. 납땜 접합부(130A) 주위의 파선 구역은 납땜 접합부(130A)가 열간 균열을 통해 패드(133A)의 납땜 접합부로부터 분리될 때 제거되는 영역을 나타낸다. 패드(133A)에 부착된다면, 섹션(135)에서 납땜 접합부(130A)로부터 제거된 영역은 PCBA(105) 내에서 더 효과적이고 효율적인 전기 연결을 허용할 것이다.
도 2는 본 개시내용의 구현예에 따른, 접착제를 PCBA 장치에 통합시키는 것으로부터 결과로 발생된 시나리오를 도시하는 블록도이다. 시스템(200)이 접착제(120)를 포함하는 PCBA를 예시하고, 이것의 실시예는 도 4, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 더 상세히 설명된다. 특히, PCBA(205)는 부품(110), 접착제(120) 및 기판(115)을 포함한다. 접착제(120)는 PCB(예를 들어, 기판(115))의 표면과 CTE 불일치에 의해 유발된 열간 균열을 방지하도록 VIPPO 패드와 비-VIPPO 패드의 납땜 접합부를 보강하는 부품(예를 들어, 부품(110)) 사이에 적용되는 접착제 물질이다.
접착제(120)는 매트릭스 물질, 실리콘, 우레탄, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 시아네이트 에스터 수지, 가교 작용기를 가진 화학 물질, 에폭시, 유동제(예를 들어, 유기산, 유기 무수물, 유기 아민 및 할로겐 함유 화합물), 가교제, 경화제, 졸-겔 입자, 알루미나 입자, 나노점토 입자 및 티타니아 입자 중 적어도 하나 또는 이들의 조합물을 포함한다. PCBA의 제1 측면 상의 열간 균열의 식별은 PCBA의 제1 측면 및 제2 측면이 검사되길 요구하는 지루한 공정이다. 접착제(120)는 열간 균열에 대해 PCBA의 제1 측면 및 제2 측면을 검사할 필요성을 제거할 수도 있다.
실시형태에서, 접착제(120)는 PCB 상의 VIPPO 패드와 비-VIPPO 패드 간의 CTE 불일치로부터 발생된 "열간 균열"을 처리하도록 종래의 언더필 생성물과 함께 사용될 수도 있다. 부가적으로, VIPPO 패드 상의 접착제(120)의 적용은 리플로우 납땜 동안 VIPPO 패드 상에 적용되는 땜납 페이스트 또는 종래의 플럭스의 필요성을 감소시킬 수도 있거나 또는 심지어 제거할 수도 있다. 언더필 처리된 PCBA를 위해 필요한 오프라인 처리 단계는 접착제(120)를 활용함으로써 요구되지 않는다. 또 다른 방식으로 말하자면, 접착제(120)의 사용은 목적하는 PCBA(즉, 섹션(135)을 포함하는 PCBA 대신 섹션(235)을 포함하는 PCBA)를 제공하기 위한 더 적은 처리 단계를 필요로 한다.
일부 실시형태에서, 부품(110)은 비-VIPPO 패드; 능동 전자 디바이스(예를 들어, BGA 패키지, 칩 스케일 패키지 및 플립 칩 패키지); 수동 전자 디바이스(예를 들어, 레지스터, 커패시터 및 발광 다이오드); 및 비-전자 부품(예를 들어, 전기 연결기, 배터리 클립, 열 싱크 및 계전기)을 포함한다. 일부 실시형태에서, 기판(115)은 구멍을 통해 도금된 금속을 포함하는 VIPPO 패드; 및 비-VIPPO 패드를 포함한다. 접착제(120)를 포함하는 PCBA(205)에 의해(이것의 실시예는 도 4, 도 5a 및 도 5b에 대해 더 상세히 설명됨), 납땜 접합부(예를 들어, 섹션(235)에서 납땜 접합부(130A))는 PCBA의 초기 형성 후 부가적인 가열 작동에 노출될 때 기판(115)의 VIPPO 패드의 납땜 접합부에 부착되는 동안 부품(110)의 납땜 접합부로부터 균열이 발생하지 않는다. 도 1의 섹션(135) 내 납땜 접합부(130A)와 대조적으로, 도 2의 섹션(235) 내 납땜 접합부(130A)는 VIPPO 패드 및 비-VIPPO 패드의 납땜 접합부 둘 다에 부착된다.
섹션(232)은 패드(127A)와 패드(127B) 간의 CTE 불일치에 의해 유도된 팽창의 차를 도시하고, 이 차는 테라스(223)로서 나타낸 브래킷 내에 동봉된다. 도 1의 섹션(132) 내 테라스(123)는 도 2의 섹션(232) 내 테라스(223)보다 더 길다. 따라서, 접착제(120)를 포함하는, PCBA(205)에서 CTE 불일치에 의해 유도된 팽창의 차는 접착제(120)를 포함하지 않은, PCBA(105)보다 더 작다. 고체 상태의 납땜 접합부를 상승된 온도 및 후속의 냉각 단계에 노출시킬 때, 섹션(235)은, (i) 납땜 접합부(130A)가 패드(127A 및 133A)에 부착되고; (ii) 납땜 접합부(130B)가 패드(127B 및 133B)에 부착되는 것을 도시한다. 패드(127B 및 133B)에 부착되는 납땜 접합부(130B)는 패드(127A 및 133A)에 부착되는 납땜 접합부(130A)에 대한 PCBA(205) 내 전기 연결을 가능하게 할 때 마찬가지로 효과적이고 효율적이다. 섹션(235)과 대조적으로, 섹션(135) 내 납땜 접합부(130A)는 단지 금속성 결합의 형성 없이 패드(133A) 상에서 터치되거나 또는 이로부터 완전히 분리된다. 섹션(235) 내 납땜 접합부(130A) 주위의 파선 구역의 생략은 납땜 접합부(130A)의 영역이 열간 균열을 통해 패드(133A)로부터 분리되지 않은 것을 나타낸다. 접착제(120)는 섹션(135)에 도시된 납땜 접합부(130A)의 변형 대신에, 섹션(235)에 도시된 납땜 접합부(130A)의 변형을 제공하도록 물리적 보강과 땜납 플럭싱 메커니즘을 결합한 물질이다. 게다가, 섹션(235)에 도시된 납땜 접합부(130A)의 변형은 섹션(135)에 도시된 납땜 접합부(130A)의 변형에 의해 발생되는 열간 균열의 감소 또는 제거를 나타낸다.
도 3은 리플로우 공정 흐름(300)의 단계 동안 접착제를 포함하지 않은 PCBA(305)의 블록도를 도시한다. 공정 흐름(300)은 상이한 온도에서 도 1의 PCBA(105) 내 구조적 요소의 더 상세한 표현(즉, PCBA(305))의 하나의 실시예를 예시한다. PCBA(305A), PCBA(305B), PCBA(305C) 및 PCBA(305D)의 표기는 제2 리플로우 동안 상이한 시간 및 온도에서 PCBA(305)의 상이한 경우를 나타낸다.
PCBA(305A)는 상온에서 VIPPO 패드(227A)를 포함하는 제1 상호연결부 및 비-VIPPO 패드(227B)를 포함하는 제2 상호연결부에 의해 기판(215)에 부착된 열 조립식 부품(210)을 도시한다. PCBA(305A) 내 제1 상호연결부는 금속-도금된 관통-구멍(229)(이하에 "금속(229)")과 함께 패드(233A), 납땜 접합부(235A(s)), 및 VIPPO 패드(227A)의 스택을 포함하고; PCBA(305A) 내 제2 상호연결부는 패드(233B), 납땜 접합부(235B(s)), 및 비-VIPPO 패드(227B)의 스택을 포함한다. PCBA(305A) 내 부품(210)은 패드(233A 및 233B)에서 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 각각 연결된다. PCBA(305A) 내 기판(215)은 패드(227A 및 227B)에서 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 각각 연결된다. PCBA(305A) 내 제1 상호연결부의 납땜 접합부(235A(s))가 패드(227A 및 233A)에 부착되고, 괄호 내 "s"는 납땜 접합부(235A)가 고체 상태임을 나타낸다. PCBA(305A) 내 제2 상호연결부의 납땜 접합부(235B(s))가 패드(227B 및 233B)에 부착되고, 괄호 내 "s"는 납땜 접합부(235B)가 고체 상태임을 나타낸다.
PCBA(305B)는 제2 리플로우 동안 PCBA(305)를 상온(RT)으로부터 215℃로 가열할 때 PCBA(305) 내 구조체의 결과로 발생된 배열을 도시하고, 열 조립식 부품(예를 들어, 부품(210))이 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 부착된다. PCBA(305B) 내 기판(215)은 패드(227A 및 227B)에서 제1 VIPPO 상호연결부 및 제2 비-VIPPO 상호연결부에 각각 연결된다. PCBA(305B) 내 제1 상호연결부의 납땜 접합부(235A(ts))가 VIPPO 패드(227A)에 부착되고 패드(233A)로부터 분리되고, 괄호 내 "ts"는 납땜 접합부(235A)가 균열이 발생한 고체 상태의 물질임을 나타낸다. PCBA(305B) 내 제2 상호연결부의 납땜 접합부(235B(s))가 패드(227B 및 233B)에 부착되고, 괄호 내 "s"는 납땜 접합부(235B)가 고체 상태임을 나타낸다. PCBA(305B)에 도시된 바와 같이, 납땜 접합부(235A)는 PCBA(305)를 RT로부터 215℃로 가열할 때 부품 측면(예를 들어, 부품(210)) 상의 패드(233A)로부터 분리된다. 215℃에서, PCBA(305) 내 납땜 접합부(235A 및 235B)는 여전히 고체 상태이다. PCBA(305B)는 도 1에 또한 도시된 바와 같이, 접착제(120)가 PCBA에 포함되지 않을 때 관찰된다. PCBA(305B) 내 테라스(123)는, (i) 금속(229)과 기판(215) 간의 CTE 불일치로부터 발생된 치수의 팽창의 차; 및 (ii) "열간 균열"(도 1 도 2에 대해 설명된 바와 같음)을 초래하는 결과로 발생된 분리/고장을 나타내고, "E1"은 VIPPO 패드(227A) 아래의 영역에서 기판(215)의 높이를 도시하고 "E2"는 VIPPO 패드(227B) 아래의 영역에서 기판(215)의 높이를 도시한다. PCBA(305B)에서, "E2"는 금속(229)이 금속(229)과 기판(215)의 벌크 물질 간의 CTE 불일치에 기인하여 기판(215)의 나머지보다 덜 팽창하는 것을 보여주도록 "E1"보다 더 높은 높이를 갖게 도시된다.
PCBA(305C)는 제2 리플로우 동안 PCBA(305)를 215℃로부터 240℃로 가열할 때 PCBA(305) 내 구조체의 결과로 발생된 배열을 도시하고, 열 조립식 부품(예를 들어, 부품(210))이 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 부착된다. 240℃에서, PCBA(305C) 내 납땜 접합부(235A 및 235B)는 더 이상 고체 상태가 아니고 용융된 물질이 된다. PCBA(305C) 내 제1 상호연결부의 납땜 접합부(235A(m))는 VIPPO 패드(227A)에 부착되고 패드(233A)로부터 분리되고, 괄호 내 "m"은 납땜 접합부(235A)가 용융된 상태의 물질임을 나타낸다. PCBA(305C) 내 제2 상호연결부의 납땜 접합부(235B(m))는 패드(227B 및 233B)에 부착되고, 괄호 내 "m"은 납땜 접합부(235B)가 용융된 상태임을 나타낸다. 또 다른 방식으로 말하자면, PCBA(305) 내 납땜 접합부(235A 및 235B)는 240℃에서 용융된 상태이다. PCBA(305C)에 도시된 바와 같이, 납땜 접합부(235A)는 PCBA(305)를 215℃로부터 240℃로 가열할 때 부품 측면(예를 들어, 부품(210)) 상의 패드(233A)로부터 분리되는 용융된 상태 물질이다. PCBA(305C)는 도 1에 또한 도시된 바와 같이, 접착제(120)가 PCBA에 포함되지 않을 때 관찰된다.
PCBA(305D)는 제2 리플로우 동안 PCBA(305)를 240℃로부터 RT로 냉각할 때 PCBA(305) 내 구조체의 결과로 발생된 배열을 도시하고, 열 조립식 부품(예를 들어, 부품(210))은 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 부착된다. 240℃로부터 RT로 냉각함으로써, PCBA(305D) 내 납땜 접합부(235A 및 235B)는 용융된 상태로부터 다시 고체 상태로 변형된다. PCBA(305D) 내 부품(210)은 패드(233A 및 233B)에서 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 각각 연결된다. PCBA(305D) 내 기판(215)은 패드(227A 및 227B)에서 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 각각 연결된다. PCBA(305D) 내 제1 상호연결부의 납땜 접합부(235A(s))가 VIPPO 패드(227A)에 부착되고 패드(233A)에 연결되는 일 없이 패드(233A)에 터치되고, 괄호 내 "s"는 납땜 접합부(235A)가 고체 상태의 물질임을 나타낸다. PCBA(305D) 내 제2 상호연결부의 납땜 접합부(235B(s))는 패드(227B 및 233B)에 부착되고, 괄호 내 "s"는 납땜 접합부(235B)가 고체 상태임을 나타낸다. PCBA(305D)에 도시된 바와 같이, 납땜 접합부(235A)는 PCBA(305)를 240℃로부터 RT로 냉각할 때 부품 측면(예를 들어, 부품(210)) 상의 패드(233A)로부터 분리되는 고체 상태의 물질이다. PCBA(305D)는 도 1에 또한 도시된 바와 같이, 접착제(120)가 PCBA에 포함되지 않을 때 관찰된다. 납땜 접합부(235A(s))가 패드(233A)에 부착되지 않기 때문에, VIPPO 패드(227A)와 패드(233A) 간의 연결은 비-VIPPO 패드(227B)와 패드(233B) 간의 연결만큼 강하지 않거나 또는 전도성이 있지 않다.
도 4는 본 개시내용의 구현예에 따른, 리플로우 공정 흐름(400)의 단계 동안 접착제를 포함하는 PCBA(405)의 블록도를 도시한다. 공정 흐름(400)은 상이한 온도에서 도 2의 PCBA(205) 내 구조적 요소의 더 상세한 표현의 하나의 실시예를 예시한다. 2개의 상호연결부(비-VIPPO 상호연결부와 인접한 VIPPO 상호연결부)가 도 4의 실시예에 예시되지만, PCBA(405)는 VIPPO 상호연결부와 비-VIPPO 상호연결부를 포함하는, 임의의 수의 상호연결부를 포함할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 4가 215℃의 제1 상승된 온도 및 240℃의 제2 상승된 온도에서 발생하는 리플로우 공정 흐름을 예시하지만, 제1 상승된 온도 및 제2 상승된 온도가 접합부를 형성하도록 사용되는 합금의 고체화 온도 및 액체화 온도에 의존적일 것임이 이해되어야 한다. 일부 실시형태에서, 제1 상승된 온도가 150℃만큼 낮을 수도 있고 제2 상승된 온도가 300℃만큼 높을 수도 있다.
PCBA(405)는 도 2의 PCBA(205)와 동일할 수도 있거나 또는 기능적으로 같을 수도 있다. PCBA(405A), PCBA(405B), PCBA(405C) 및 PCBA(405D)의 표기는 제2 리플로우 동안 상이한 시간 및 온도에서 PCBA(405)의 상이한 경우를 나타낸다. PCBA(305)와 대조적으로, PCBA(405)는 접착제(420)를 포함하고, 접착제(420)는 도 2의 접착제(120)와 동일할 수도 있거나 또는 기능적으로 같을 수도 있다. 패드(233A 및 233B)는 도 2의 패드(133A 및 133B)와 동일할 수도 있거나 또는 기능적으로 같을 수도 있다. 패드(227A 및 227B)는 도 2의 패드(127A 및 127B)와 동일할 수도 있거나 또는 기능적으로 같을 수도 있다. 납땜 접합부(235A 및 235B)는 도 2의 납땜 접합부(130A 및 130B)와 각각 동일할 수도 있거나 또는 기능적으로 같을 수도 있다. 부품(210)은 도 2의 부품(110)과 동일할 수도 있거나 또는 기능적으로 같을 수도 있다. 기판(215)은 도 2의 기판(115)과 동일할 수도 있거나 또는 기능적으로 같을 수도 있다.
PCBA(405A)는 상온(RT)에서 제1 VIPPO 상호연결부 및 제2 비-VIPPO 상호연결부에 부착된 열 조립식 부품(예를 들어, 부품(210))을 도시한다. PCBA(405A) 내 제1 상호연결부는 금속-도금된 관통-구멍(229)(이하에 "금속(229)")과 함께 패드(233A), 납땜 접합부(235A(s)), 및 VIPPO 패드(227A)의 스택을 포함하고; PCBA(405A) 내 제2 상호연결부는 패드(233B), 납땜 접합부(235B(s)), 및 비-VIPPO 패드(227B)의 스택을 포함한다. PCBA(405A) 내 부품(210)은 패드(233A 및 233B)에서 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 각각 연결된다. PCBA(305A)와 대조적으로, PCBA(405A)는 접착제(420)를 포함하고, 접착제(420)는 기판(215) 및 부품(210)에 부착된다. PCBA(405A) 내 기판(215)은 패드(227A 및 227B)에서 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 각각 연결된다. PCBA(405A) 내 제1 상호연결부의 납땜 접합부(235A(s))가 패드(227A 및 233A)에 부착되고, 괄호 내 "s"는 납땜 접합부(235A)가 고체 상태임을 나타낸다. PCBA(405A) 내 제2 상호연결부의 납땜 접합부(235B(s))가 패드(227B 및 233B)에 부착되고, 괄호 내 "s"는 납땜 접합부(235B)가 고체 상태임을 나타낸다. 실시형태에서, 패드(227A 및 227B)는 납땜되기 쉬운 금속 표면(예를 들어, 니켈 금, HASL(hot air solder levelling) 마감 처리된 Cu, ENIG(electroless nickel immersion gold coating), 및 OSP(organic surface protectant) 도금된 Cu)을 포함한다.
PCBA(405B)는 제2 리플로우 동안 PCBA(405)를 RT로부터 215℃로 가열할 때 PCBA(405) 내 구조체의 결과로 발생된 배열을 도시하고, 열 조립식 부품(예를 들어, 부품(210))은 PCBA(405B)의 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 부착된다. PCBA(305B)와 대조적으로, PCBA(405B)는 접착제(420)를 포함하고, 접착제(420)는 부품(210)을 기판(215)에 부착한다. PCBA(405B) 내 제1 상호연결부의 납땜 접합부(235A(s))가 패드(227A 및 233A)에 부착되고, 괄호 내 "s"는 납땜 접합부(235A)가 고체 상태의 물질임을 나타낸다. PCBA(405B) 내 제2 상호연결부의 납땜 접합부(235B(s))가 패드(227B 및 233B)에 부착되고, 괄호 내 "s"는 납땜 접합부(235B)가 고체 상태임을 나타낸다. 215℃에서, PCBA(405B) 내 납땜 접합부(235A 및 235B)는 여전히 고체 상태이고 도 2에 또한 도시된 바와 같이, 접착제(420)를 PCBA에 포함함으로써 패드(233A 및 233B)에 각각 부착된다. 하나의 특정한 실시형태에서, 금속(229)의 CTE가 17ppm/℃이고 기판(215)의 CTE가 44ppm/℃이고, 금속(229)이 Cu이고 기판(215)이 FR-4이다. 다른 실시형태에서, 금속(229)은 니켈, 금 및 이의 합금, 니켈 합금, 구리 합금, 땜납, 예컨대, 은-유도 땜납 또는 팔라듐 유도 땜납, 또는 이들의 임의의 조합물일 수도 있다.
PCBA를 RT로부터 215℃로 가열할 때, PCBA(305B)와 비교하여 PCBA(405B)에서 Z축을 따른 팽창의 차가 작다. PCBA(305B)와 대조적으로, PCBA(405B) 내 납땜 접합부(235A(s))는 PCBA(405)를 RT로부터 215℃로 후속 가열함에도 불구하고 패드(227A 및 233A) 둘 다에 부착된다. 접착제(420)를 포함하는 PCBA(405)에 의해, PCBA(405)를 RT로부터 215℃로 가열할 때, CTE 불일치에 의해 유발되는 바와 같은, 금속(229)과 기판(215)의 팽창의 차는 PCBA(305B) 내 팽창의 차만큼 현저하지 않다. 또 다른 방식으로 말하자면, 접착제는 팽창의 차를 감소시킨다. 이것은 제2 가열 동안 응력을 더 고르게 감소시키는 접착제(420)에 적어도 부분적으로 기인한다. 테라스(223)는 감소된 CTE 불일치에 기인한 기판(215) 상의 패드(227A 및 227B) 간의 팽창의 차를 나타낸다. PCBA(405B)에서, 테라스(223)는 PCBA(305)보다 PCBA(405)에서 팽창의 차가 작다는 것을 보여주도록 테라스(123)보다 높이가 더 짧은 것으로 도시된다. "E3"과 "E1" 간의 높이 차는 PCBA(405B) 내 기판이 PCBA(305B) 내 기판보다 더 적게 팽창하는 것을 보여주도록 "E1"과 "E2" 간의 높이 차보다 더 작은 것으로 도시된다.
PCBA(405C)는 제2 리플로우 동안 PCBA(405)를 215℃로부터 240℃로 가열할 때 PCBA(405) 내 구조체의 결과로 발생된 배열을 도시하고, 열 조립식 부품(예를 들어, 부품(210))은 PCBA(405C)의 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 부착된다. 240℃에서, PCBA(405C) 내 납땜 접합부(235A 및 235B)는 더 이상 고체 상태가 아니고 용융된 상태의 물질이 된다. PCBA(405C) 내 부품(210)은 패드(233A 및 233B)에서 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 각각 연결된다. PCBA(305B)와 대조적으로, PCBA(405B)는 접착제(420)를 포함하고, 접착제(420)가 기판(215)에 부착된다. PCBA(405C) 내 기판(215)은 패드(227A 및 227B)에서 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 각각 연결된다. PCBA(405C) 내 제1 상호연결부의 납땜 접합부(235A(m))가 패드(227A 및 233A)에 부착되고, 괄호 내 "m"은 납땜 접합부(235A)가 용융된 상태의 물질임을 나타낸다. PCBA(405C) 내 제2 상호연결부의 납땜 접합부(235B(m))가 패드(227B 및 233B)에 부착되고, 괄호 내 "m"은 납땜 접합부(235B)가 용융된 상태임을 나타낸다. 또 다른 방식으로 말하자면, PCBA(405C) 내 납땜 접합부(235A 및 235B)는 240℃에서 용융된 상태이다. PCBA(305C)와 대조적으로, 납땜 접합부(235A)는 도 2에 또한 도시된 바와 같이, 접착제(420)를 PCBA에 포함함으로써, PCBA(405)를 215℃로부터 240℃로 가열할 때 부품 측면(예를 들어, 부품(210)) 상의 패드(233A)로부터 분리되지 않은 용융된 상태의 물질이다.
PCBA(405D)는 제2 리플로우 동안 PCBA(405)를 240℃로부터 RT로 냉각할 때 PCBA(405) 내 구조체의 결과로 발생된 배열을 도시하고, 열 조립식 부품(예를 들어, 부품(210))은 PCBA(405)의 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 부착된다. 240℃로부터 RT로 냉각함으로써, PCBA(405D) 내 납땜 접합부(235A 및 235B)는 용융된 상태로부터 다시 고체 상태로 변형된다. PCBA(305D)와 대조적으로, PCBA(405D)는 접착제(420)를 포함하고, 접착제(420)가 기판(215)에 부착된다. PCBA(405D) 내 기판(215)은 패드(227A 및 227B)에서 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 각각 연결된다. PCBA(405D) 내 제1 상호연결부의 납땜 접합부(235A(s))가 패드(227A) 및 패드(233A)에 부착되고, 괄호 내 "s"는 납땜 접합부(235A)가 고체 상태의 물질임을 나타낸다. PCBA(405D) 내 제2 상호연결부의 납땜 접합부(235B(s))가 패드(227B 및 233B)에 부착되고, 괄호 내 "s"는 납땜 접합부(235B)가 고체 상태임을 나타낸다. PCBA(305D)와 대조적으로, PCBA(405D) 내 납땜 접합부(235A)는 도 2에 또한 도시된 바와 같이, PCBA(405)를 240℃로부터 RT로 냉각할 때 부품 측면(예를 들어, 부품(210)) 상의 패드(233A)로부터 분리되지 않는다. 또 다른 방식으로 말하자면, 납땜 접합부(235A)가 PCBA(405D) 내 패드(227A 및 233A)에 부착되고, 납땜 접합부(235A)가 PCBA(305D) 내 패드(233A)에만 부착된다. 패드(233A 및 227A) 간의 더 강하거나 또는 더 전도성인 연결은 PCBA(305D)에서 관찰되는 바와 같이, VIPPO 패드(227A)에만 부착된 납땜 접합부(235A(s)) 대신에, PCBA(405D)에서 관찰되는 바와 같이, VIPPO 위치와 비-VIPPO 위치 간의 팽창의 차를 감소시키는 접착제(420)에 의해 확립된다.
도 5a는 본 개시내용의 구현예에 따른, 열간 균열을 감소시키기 위한 예시적인 방법(500A)을 예시하는 작동 흐름도이다.
작동(510)은 전자 부품을 접착제에 담그는 단계를 수반한다. 이 접착제는 도 2의 접착제(120) 및 도 4의 접착제(420)와 동일할 수도 있거나 또는 기능적으로 같을 수도 있고; 전자 부품은 도 2의 부품(110) 및 도 4의 부품(210)과 동일할 수도 있거나 또는 기능적으로 같을 수도 있다. 자동화 장비는 부품(210)을 접착제(420)에 담궈서 부품(210)의 전체를 접착제(420)로 코팅하도록 사용될 수도 있다.
실시형태에서, 접착제(420) 내 매트릭스 물질은 부품(210)으로부터 PCB 기판(215)으로 납땜 접합부를 보강함으로써 기판(215)에 걸쳐 더 균일한 평면을 제공한다. 일부 구현예에서, 접착제(420) 내 매트릭스 물질이 산화 불순물을 제거하기 위해 열경화성 가능 플럭스(예를 들어, 폴리이미드 플럭스, 폴리우레탄 플럭스, 에폭시 플럭스, 실리콘 플럭스 및 이들의 조합)를 포함할 수도 있지만, 리플로우 후 가교 결합되기 쉽다.
작동(520)은 접착제로 코팅된 전자 부품을 구리 패드 상에 밀집시키는 단계를 수반한다. 실시형태에서, 접착제(420)로 코팅된 부품(210)은 자동화 장비에 의해 PCB 기판(215) 내에 존재하는 구리 패드(예를 들어, 패드(227A, 227B)) 상에 배치된다. 일부 구현예에서, 땜납 페이스트는 배치 전에 구리 패드 상에 적용된다. 예를 들어, 부품(210)이 복수의 납땜 볼을 포함하는 BGA라면, BGA의 납땜 볼의 각각은 PCB 기판(215)의 대응하는 땜납-페이스트 코팅된 패드 상에 배치될 수도 있다. 또 다른 실시예로서, 하나 이상의 납땜 프리폼(solder preform)이 납땜 패드의 각각 상에 배치될 수도 있고, 부품이 PCB의 패드 위의 프리폼 상에 배치될 수도 있다. 추가의 실시예로서, 소결 페이스트가 PCB의 패드 상에 배치될 수도 있다.
작동(530)은 조립체를 가열하고 후속하여 냉각해서 부품과 PCB 사이에 납땜 접합부(또는 소결 접합부)를 형성하는 단계를 수반한다. 접착제(420)로 코팅된 배치된 부품(210)을 포함하는 PCB 기판(215)이 적합한 온도로(예를 들어, 215℃의 온도로부터 240℃로) 점진적으로 가열되고 이어서 상온으로 점진적으로 냉각되어 고체화된 납땜 접합부를 포함하는 PCBA(405)를 형성할 수도 있다. 더 구체적으로, 작동(520)은 도 4의 PCBA(405A)의 원하는 조립체를 발생시킬 수도 있다. PCBA(405A)를 형성하기 위한 가열 공정은 대류, 적외선, 증기상 또는 유도 가열에 의해 달성될 수도 있고, PCBA(405)는 기판(215) 및 부품(210)에 가교 결합될 수도 있는 접착제(420)를 포함한다. 일부 구현예에서, 자외선은 또한 접착제(420)를 기판(215) 및 부품(210)에 가교 결합하도록 사용될 수도 있다. 접착제(420), 기판(215) 및 부품(210)의 조성에 따라, 자외선의 특정한 파장은 기판(215) 및 부품(210)에 대한 접착제(420)의 더 효율적인 가교 결합을 발생시킬 수도 있다. 자유 라디칼 반응, 양이온 개시 반응, 음이온 개시 반응 및 전자 빔 또는 이들의 조합은 접착제(420)를 기판(215) 및 부품(210)에 가교 결합하도록 사용될 수도 있다. 기판(215) 및 부품(210)에 대한 접착제(420)의 가교 결합된 변형은 PCBA(405) 내 열간 균열을 감소시킬 수도 있거나 또는 제거할 수도 있다.
작동(540)은 PCBA를 가열하는, PCBA 상의 후속 처리를 수행하는 단계를 수반한다. 예를 들어, 후속의 리플로우 처리가 조립체에서 수행될 수도 있다. 실시형태에서, 작동(540)에서 조립체(예를 들어, PCBA(405))는 접착제(420)를 포함하는 PCBA(405A)에 대응한다. 조립체를 215℃로 가열하는 것은 접착제(420)를 포함하지 않는 PCBA(305B)와 대조적으로, 금속(229)과 기판(215) 간의 CTE 불일치에도 불구하고 작은 팽창의 차를 나타내는 PCBA(405B)를 발생시킨다. 조립체를 240℃로 더 가열하는 것은 용융된 납땜 접합부(235B)가 각각의 패드의 각각에 부착되고 용융된 납땜 접합부(235A)가 각각의 패드 중 하나의 패드에만 부착되는, PCBA(305C)와 대조적으로, 용융된 납땜 접합부(235A 및 235B)가 각각의 패드의 각각에 부착되는, PCBA(405C)를 발생시킨다. 대류, 적외선, 증기상, 또는 유도는 PCBA(405B) 및 PCBA(405C)를 획득하기 위해 필요한 가열 프로파일을 제공하고, 접착제(420)는 후속의 리플로우 처리 동안 기판(215) 및 부품(210)에 가교 결합된다. 실시형태에서, PCBA(405)를 노출시키기 위한 가열 프로파일은 PCBA(405B) 및 PCBA(405C) 각각을 생성하기 위해 대류 기법을 사용함으로써 가장 효율적으로 달성된다. 대안적으로, PCBA(405)는 후속의 리플로우 처리 동안 접착제(420)를 기판(215) 및 부품(210)에 가교 결합하기 위해 자외선에 노출될 수도 있다. 조립체를 240℃로부터 상온으로 냉각하는 것은 고체 납땜 접합부(235B)가 각각의 패드의 각각에 부착되고 고체 납땜 접합부(235A)가 각각의 패드 중 하나의 패드에만 부착되는, PCBA(305D)와 대조적으로, 고체 납땜 접합부(235A 및 235B)가 각각의 패드의 각각에 부착되는, PCBA(405D)를 발생시킨다. 또 다른 방식으로 말하자면, 접착제(420)는 열간 균열을 제거하기 위해 PCBA(405)가 노출되는 가열 조건을 따른다.
도 5b는 열간 균열을 감소시키기 위한 예시적인 방법(500A)을 예시하는 작동 흐름도이다.
작동(550)은 접착제를 기판/PCB 상에 적용하는 단계를 수반한다. 이 접착제는 도 2의 접착제(120) 및 도 4의 접착제(420)와 동일할 수도 있거나 또는 기능적으로 같을 수도 있고; 전자 부품은 도 2의 부품(110) 및 도 4의 부품(210)과 동일할 수도 있거나 또는 기능적으로 같을 수도 있다. 자동화 장비는 접착제(420)를 PCB 상에 적용하여 접착제(420)를 균일하게 분포시키도록 사용될 수도 있다. 접착제는 PCB의 패드(예를 들어, 패드(227A, 227B)) 상에, 패드 사이에 또는 둘 다에(예를 들어, 기판 전반에 걸쳐) 적용될 수도 있다. 인쇄, 분사, 분무 또는 분배 기법이 접착제를 적용하도록 사용될 수도 있다. 실시형태에서, 구리 패드의 표면의 전체가 접착제(420)로 코팅되어 기판(215)과 부품(210) 사이의 결과로 발생된 공간이 부품(210)을 PCB(405) 상에 밀집시킬 때, 접착제(420)로 최적으로 충전된다.
작동(560)은 접착제를 적용한 후 전자 부품을 구리 패드 상에 밀집시키는 단계를 수반한다. 실시형태에서, 부품(210)은 자동화 장비에 의해 구리 패드(예를 들어, 패드(227A, 227B)) 상에 배치된다. 일부 구현예에서, 땜납 페이스트는 배치 전에 구리 패드에 적용된다. 예를 들어, 부품(210)이 복수의 납땜 볼을 포함하는 BGA라면, BGA의 납땜 볼의 각각은 PCB 기판(215)의 대응하는 땜납-페이스트 코팅된 패드 상에 배치될 수도 있다. 또 다른 실시예로서, 하나 이상의 납땜 프리폼이 납땜 패드의 각각 상에 배치될 수도 있고, 부품의 패드가 PCB 기판(215)의 패드 위의 프리폼 상에 배치될 수도 있다. 추가의 실시예로서, 소결 페이스트가 PCB 기판(215)의 패드 상에 배치될 수도 있다.
작동(570)은 조립체를 가열하고 후속하여 냉각해서 부품과 PCB 사이에 납땜 접합부(또는 소결 접합부)를 형성하는 단계를 수반한다. 이것은 PCBA(예를 들어, PCBA(405))의 형성을 발생시킨다. 작동(570)은 방법(500A)을 참조하여 위에서 논의된 바와 같이, 작동(530)과 유사하게 수행될 수도 있다.
작동(580)은 PCBA를 가열하는, PCBA 상의 후속의 처리를 수행하는 단계를 수반한다. 작동(580)은 방법(500A)을 참조하여 위에서 논의된 바와 같이, 작동(540)과 유사하게 수행될 수도 있다.
방법(500A) 및 방법(500B)이 PCBA 내 열간 균열을 감소시키기 위한 2개의 별개의 방법으로서 예시되지만, 일부 구현예에서, 방법(500A 및 500B)이 결합될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 접착제는 PCBA의 형성 전에 전자 부품과 PCB 상에 둘 다 적용될 수도 있다. 부가적으로, 일부 구현예에서 접착제는 전자 부품을 구리 패드 상에 밀집시킨 후에 그리고 조립체를 가열하고 후속하여 냉각하기 전에 적용될 수도 있다.
개시된 기술의 다양한 실시형태가 위에서 설명되었지만, 실시형태가 제한이 아닌 오직 실시예로서 제공되었다는 것이 이해되어야 한다. 마찬가지로, 다양한 도면은 개시된 기술에 대한 예시적인 아키텍처 또는 다른 구성을 도시할 수도 있고, 이는 개시된 기술에 포함될 수 있는 특징 및 기능을 이해하는 것을 돕도록 이루어진다. 개시된 기술은 예시된 예시적인 아키텍처 또는 구성으로 제한되지 않지만, 목적하는 도면은 다양한 대안적인 아키텍처 및 구성을 사용하여 구현될 수 있다. 실제로, 대안적인 기능적, 논리적 또는 물리적 분리 및 구성이 본 명세서에 개시된 기술의 목적하는 기능을 구현하도록 구현될 수 있는 방식이 당업자에게 명백할 것이다. 또한, 본 명세서에 도시된 것과 다른 다수의 상이한 구성 모듈 이름이 다양한 파티션에 적용될 수 있다. 부가적으로, 흐름도, 작동 설명 및 방법 청구범위에 대하여, 단계가 본 명세서에 제공되는 순서는 다양한 실시형태가 문맥이 달리 언급하지 않는 한 동일한 순서로 언급된 기능을 수행하도록 구현될 것을 요구하지 않을 것이다.
개시된 기술이 다양한 예시적인 실시형태 및 구현예에 관하여 위에서 설명되지만, 이러한 실시형태가 설명되든 아니든 그리고 이러한 특징이 설명된 실시형태의 일부인 것으로 제공되든 아니든, 개별적인 실시형태 중 하나 이상의 실시형태에 설명된 다양한 특징, 양상 및 기능이 이의 적용 가능성에 있어서 이들이 설명되는 특정한 실시형태로 제한되지 않지만, 대신에 단독으로 또는 다양한 조합으로, 개시된 기술의 다른 실시형태 중 하나 이상의 실시형태에 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 본 명세서에 개시된 기술의 범위 및 범주는 임의의 위에서 설명된 예시적인 실시형태에 의해 제한되지 않아야 한다.
이 문서에서 사용되는 용어 및 어구, 및 이들의 변형은 달리 분명히 언급되지 않는 한, 제한과 반대되는 바와 같이 조정이 가능한 것으로 해석되어야 한다. 전술한 것의 예로서, 용어 "포함하는"은 "제한 없이 포함하는" 등을 의미하는 것으로 읽혀져야 하고; 용어 "실시예"는 총망라하거나 또는 제한적인 아이템의 리스트가 아닌, 논의 중인 아이템의 예시적인 경우를 제공하도록 사용되고; 용어 "부정관사"는 "적어도 하나", "하나 이상" 등을 의미하는 것으로 읽혀져야 하고; 형용사, 예컨대, "전통적인", "종래의", "보통의", "표준의", "알려진" 및 유사한 의미의 용어는 설명된 아이템을 미리 결정된 시간 기간으로 또는 미리 결정된 시간에 입수 가능한 아이템으로 제한하는 것으로 해석되지 않아야 하지만, 대신에 지금 또는 미래에 언제쯤 입수 가능할 수도 있는, 전통적인, 종래의, 보통의 또는 표준의 기술을 포함하는 것으로 읽혀져야 한다. 마찬가지로, 이 문서가 당업자에게 분명하거나 또는 알려진 기술을 언급하는 경우에, 이러한 기술은 지금 또는 미래에 언제쯤 당업자에게 분명하거나 또는 알려진 기술을 포함한다.
일부 경우에 폭넓은 단어 및 어구, 예컨대, "하나 이상", "적어도", "~로 제한되지 않는" 등의 어구의 존재는 더 좁은 경우가 폭넓은 어구가 부재할 수도 있는 경우에 의도되거나 또는 요구되는 것을 의미하는 것으로 읽혀지지 않을 것이다. 용어 "모듈"의 사용은 모듈의 일부로서 설명되거나 청구된 컴포넌트 또는 기능이 전부 공통 패키지로 구성되는 것을 암시하지 않는다. 실제로, 모듈의 다양한 컴포넌트 중 임의의 또는 모든 컴포넌트는 제어 로직 또는 다른 컴포넌트이든 아니든, 단일의 패키지에 결합될 수 있거나 또는 따로따로 유지될 수 있고 다수의 집단 또는 패키지에 또는 다수의 위치에 걸쳐 더 분포될 수 있다.
부가적으로, 본 명세서에 제시된 다양한 실시형태는 예시적인 블록도, 흐름도 및 다른 도면에 관하여 설명된다. 이 문서를 읽은 후 당업자에게 명백해질 바와 같이, 예시된 실시형태 및 실시형태의 다양한 대안은 예시된 실시예에 대한 제한 없이 구현될 수 있다. 예를 들어, 블록도 및 블록도의 첨부된 설명은 특정한 아키텍처 또는 구성을 요구하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

Claims (20)

  1. 방법으로서,
    복수의 패드가 접착제를 포함하도록, 플럭스를 포함하는 상기 접착제를 상기 복수의 패드를 포함하는 인쇄 회로 기판(printed circuit board: PCB)에 적용하는 단계로서, 상기 복수의 패드는 VIPPO(via-in-pad plated over) 패드 및 비-VIPPO 패드를 포함하고, 상기 PCB와 상기 VIPPO 패드의 관통 구멍을 도금하는 금속 간에 열팽창 계수 불일치가 존재하는, 상기 접착제를 상기 복수의 패드를 포함하는 PCB에 적용하는 단계;
    상기 접착제를 포함하는 상기 복수의 패드를 복수의 전자 부품으로 밀집(populating)시키는 단계;
    복수의 납땜 접합부를 형성하기 위해 상기 복수의 전자 부품이 밀집된 상기 접착제를 포함하는 상기 복수의 패드를 가열하고 이어서 냉각하는 제1 리플로우 납땜 공정을 수행함으로써 인쇄 회로기판 조립체(printed circuit board assembly: PCBA)를 형성하는 단계로서, 상기 복수의 납땜 접합부 중 각각의 납땜 접합부는 상기 복수의 패드 중 각각의 패드와 상기 복수의 전자 부품 중 하나의 전자 부품 사이에 형성되고, 상기 접착제의 플럭스는 상기 제1 리플로우 납땜 공정 동안에 땜납 플럭싱을 제공하는, 상기 PCBA를 형성하는 단계; 및
    상기 PCBA를 형성한 후, 상기 PCBA를 가열하는 제2 리플로우 납땜을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 PCBA의 가열 동안, 상기 접착제가 상기 열팽창 계수 불일치에 의해 유발되는 상기 VIPPO 패드와 상기 비-VIPPO 패드 간의 상기 PCB의 열팽창차(differential in thermal expansion)를 감소시켜서, 상기 PCBA를 가열할 때 상기 VIPPO 패드에 결합된 납땜 접합부가 균열되는 것을 방지하고,
    상기 접착제를 상기 복수의 패드를 포함하는 PCB에 적용하는 단계는,
    상기 복수의 전자 부품을 상기 접착제에 담궈서 상기 접착제로 코팅된 복수의 전자 부품을 생산하는 단계; 및
    상기 복수의 패드를 상기 접착제로 코팅된 상기 복수의 전자 부품으로 밀집시키는 단계를 포함하고,
    상기 접착제는 산화 불순물을 제거하기 위해 열경화성 가능 플럭스를 가진 매트릭스 물질을 가교제로서 포함하고, 상기 PCBA의 형성 후 가교 결합되는, 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 PCBA를 가열하는 상기 제2 리플로우 납땜을 수행하는 단계는,
    상기 PCBA를 상온으로부터 제1 상승된 온도로 가열하는 단계;
    상기 PCBA를 상온으로부터 제2 상승된 온도로 가열하는 단계; 및
    상기 PCBA를 다시 상온으로 냉각하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 PCBA를 상온으로부터 상기 제2 상승된 온도로 가열하는 단계는,
    상기 복수의 납땜 접합부를 용융된 상태의 땜납으로 변형하는 단계; 및
    상기 용융된 상태의 땜납으로 상기 복수의 패드에 대한 상기 복수의 납땜 접합부의 부착을 유지하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 도금된 금속은 구리, 니켈, 금, 땜납, 구리 합금, 금 합금 또는 니켈 합금을 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 리플로우 납땜 공정 동안, 상기 PCBA는 150℃ 내지 300℃의 범위 내에서 가열되는, 방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 접착제는 경화제를 포함하고, 상기 PCBA를 형성한 후, 상기 접착제가 경화되는, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 방사선을 적용함으로써 상기 접착제를 가교 결합하는 단계를 더 포함하되, 상기 방사선은 전자 빔 방사선 및 자외선 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 접착제를 자유 라디칼 개시 반응, 양이온 개시 반응 및 음이온 개시 반응 중 적어도 하나에 노출시킴으로써 상기 접착제를 가교 결합하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 VIPPO 패드는,
    상기 VIPPO 패드의 표면 상에 마감 처리된 구리;
    상기 VIPPO 패드의 표면 상에 마감 처리된 니켈 금;
    상기 VIPPO 패드의 표면 상에 마감 처리된 고온 공기 납땜 레벨링;
    상기 VIPPO 패드의 표면 상의 침지 금 코팅을 가진 무전해 니켈; 및
    상기 VIPPO 패드의 표면 상에 마감 처리된 OSP(organic surface protect) 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  12. 제3항에 있어서, 상기 PCBA를 형성하는 단계는, 대류 가열, 적외선 가열, 증기상 가열, 또는 유도 가열을 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 접착제는, 실리콘; 우레탄; 아크릴레이트; 메타크릴레이트; 에폭시; 시아네이트 에스터 수지; 기본적으로 페놀, 카복시산, 무수물, 아마이드 및 아민으로 이루어진 유기 작용기; 졸-겔 입자; 알루미나 입자; 나노점토 입자; 및 티타니아 입자 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 복수의 전자 부품은 복수의 납땜 볼을 포함하는 볼 그리드 어레이(ball grid array: BGA)의 부품이고, 상기 복수의 패드를 복수의 전자 부품으로 밀집시키는 단계는 상기 BGA의 상기 복수의 납땜 볼의 각각을 상기 복수의 패드 중 각각의 패드 상에 장착시키는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 인쇄 회로기판 조립체(PCBA)로서,
    복수의 패드를 포함하는 인쇄 회로 기판(PCB)으로서, 상기 복수의 패드는 VIPPO 패드 및 비-VIPPO 패드를 포함하고, 상기 PCB와 상기 VIPPO 패드의 관통 구멍을 도금하는 금속 간에 열팽창 계수 불일치가 존재하는, 상기 PCB;
    복수의 납땜 접합부로서, 상기 복수의 납땜 접합부 중 각각의 납땜 접합부는 상기 복수의 패드 중 각각의 패드에 부착되는, 상기 복수의 납땜 접합부;
    복수의 전자 부품으로서, 상기 복수의 전자 부품 중 각각의 전자 부품은 상기 복수의 납땜 접합부 중 각각의 납땜 접합부에 부착되는, 상기 복수의 전자 부품; 및
    플럭스를 포함하여 상기 PCB 기판과 복수의 전자 부품 사이에 가교 결합되는 접착제를 포함하되, 상기 접착제는 상기 열팽창 계수 불일치에 의해 유발되는 상기 VIPPO 패드와 상기 비-VIPPO 패드 간의 상기 PCB의 열팽창차를 감소시키도록 구성되어, 상기 VIPPO 패드에 결합된 납땜 접합부가 리플로우 납땜 공정 동안 상기 PCBA를 재가열할 때 균열되는 것을 방지하고, 상기 복수의 납땜 접합부는 리플로우 납땜 공정을 통해 형성되고, 상기 복수의 납땜 접합부를 형성하기 전에, 상기 접착제는 상기 복수의 패드 상에 적용되고, 상기 접착제의 플럭스는 상기 리플로우 납땜 공정 동안에 땜납 플럭싱을 제공하고,
    상기 복수의 전자 부품은 상기 접착제에 담궈서 상기 접착제로 코팅되고, 상기 접착제는 상기 복수의 패드를 상기 접착제로 코팅된 상기 복수의 전자 부품으로 밀집시킴으로써 상기 복수의 패드 상에 적용되며,
    상기 접착제는 산화 불순물을 제거하기 위해 열경화성 가능 플럭스를 가진 매트릭스 물질을 가교제로서 포함하고, 상기 PCBA의 형성 후 가교 결합되는, 인쇄 회로기판 조립체.
  16. 공정에 의해 형성되는 인쇄 회로기판 조립체(PCBA)로서, 상기 공정은,
    복수의 패드가 접착제를 포함하도록, 플럭스를 포함하는 상기 접착제를 상기 복수의 패드를 포함하는 인쇄 회로 기판(printed circuit board: PCB)에 적용하는 단계로서, 상기 복수의 패드는 VIPPO(via-in-pad plated over) 패드 및 비-VIPPO 패드를 포함하고, 상기 PCB와 상기 VIPPO 패드의 관통 구멍을 도금하는 금속 간에 열팽창 계수 불일치가 존재하는, 상기 접착제를 상기 복수의 패드를 포함하는 PCB에 적용하는 단계;
    상기 접착제를 포함하는 상기 복수의 패드를 복수의 전자 부품으로 밀집(populating)시키는 단계;
    복수의 납땜 접합부를 형성하기 위해 상기 복수의 전자 부품이 밀집된 상기 접착제를 포함하는 상기 복수의 패드를 가열하고 이어서 냉각하는 제1 리플로우 납땜 공정을 수행함으로써 인쇄 회로기판 조립체(PCBA)를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 복수의 납땜 접합부 중 각각의 납땜 접합부는 상기 복수의 패드 중 각각의 패드와 상기 복수의 전자 부품 중 하나의 전자 부품 사이에 형성되고,
    상기 접착제의 플럭스는 상기 제1 리플로우 납땜 공정 동안에 땜납 플럭싱을 제공하고,
    상기 접착제는 상기 열팽창 계수 불일치에 의해 유발되는 상기 VIPPO 패드와 상기 비-VIPPO 패드 간의 상기 PCB의 열팽창차를 감소시키도록 구성되어, 상기 VIPPO 패드에 결합된 납땜 접합부가 제2 리플로우 납땜 공정 동안 상기 PCBA를 재가열할 때 균열되는 것을 방지하고,
    상기 접착제를 상기 복수의 패드를 포함하는 PCB에 적용하는 단계는,
    상기 복수의 전자 부품을 상기 접착제에 담궈서 상기 접착제로 코팅된 복수의 전자 부품을 생산하는 단계; 및
    상기 복수의 패드를 상기 접착제로 코팅된 상기 복수의 전자 부품으로 밀집시키는 단계를 포함하고,
    상기 접착제는 산화 불순물을 제거하기 위해 열경화성 가능 플럭스를 가진 매트릭스 물질을 가교제로서 포함하고, 상기 PCBA의 형성 후 가교 결합되는, 인쇄 회로기판 조립체.



  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
KR1020217002087A 2018-06-22 2019-06-19 접착제 물질의 활용을 통한 vippo 납땜 접합부의 포스트 리플로우 상호연결부 고장의 방지 KR102329367B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862689025P 2018-06-22 2018-06-22
US62/689,025 2018-06-22
PCT/US2019/038053 WO2019246309A1 (en) 2018-06-22 2019-06-19 Preventing post reflow interconnect failures in vippo solder joints via utilization of adhesive material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210014200A KR20210014200A (ko) 2021-02-08
KR102329367B1 true KR102329367B1 (ko) 2021-11-22

Family

ID=67138227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217002087A KR102329367B1 (ko) 2018-06-22 2019-06-19 접착제 물질의 활용을 통한 vippo 납땜 접합부의 포스트 리플로우 상호연결부 고장의 방지

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10813228B2 (ko)
KR (1) KR102329367B1 (ko)
CN (1) CN112534971B (ko)
TW (1) TW202015500A (ko)
WO (1) WO2019246309A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210296202A1 (en) * 2020-03-20 2021-09-23 Lyft, Inc. Motor controller heat dissipating systems and methods
CN113145960B (zh) * 2021-05-06 2022-11-11 昆山联滔电子有限公司 一种电子产品焊接方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001170797A (ja) * 1999-10-05 2001-06-26 Tdk Corp はんだ付け用フラックス、はんだぺ一スト、電子部品装置、電子回路モジュール、電子回路装置、及び、はんだ付け方法
JP2008135410A (ja) * 2005-03-14 2008-06-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子部品の実装方法、電子部品を実装した回路基板及びその回路基板を搭載した電子機器
JP2009260255A (ja) * 2008-03-25 2009-11-05 Panasonic Corp 半導体装置および多層配線基板ならびにそれらの製造方法
KR101536662B1 (ko) * 2009-01-08 2015-07-14 해성디에스 주식회사 인쇄회로기판의 제조 방법 및 이로 인해 제조된 인쇄회로기판

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3551114B2 (ja) * 2000-02-25 2004-08-04 日本電気株式会社 半導体装置の実装構造およびその方法
US6826830B2 (en) * 2002-02-05 2004-12-07 International Business Machines Corporation Multi-layered interconnect structure using liquid crystalline polymer dielectric
KR100636823B1 (ko) * 2004-12-27 2006-10-23 삼성전자주식회사 Ｍｅｍｓ 소자 패키지 및 그 제조방법
US7718256B1 (en) * 2006-04-05 2010-05-18 Northrop Grumman Corporation Thermal interface material for electronic assemblies
JP5117692B2 (ja) * 2006-07-14 2013-01-16 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
US7405139B2 (en) * 2006-08-03 2008-07-29 International Business Machines Corporation Prevention of backside cracks in semiconductor chips or wafers using backside film or backside wet etch
US20090294993A1 (en) 2008-05-28 2009-12-03 Phoenix Precision Technology Corporation Packaging substrate structure
CN103383927A (zh) * 2012-05-03 2013-11-06 三星电子株式会社 半导体封装及其形成方法
US20170137601A1 (en) * 2014-06-19 2017-05-18 Inkron Oy Composition having siloxane polymer and particle
KR101912278B1 (ko) * 2015-12-21 2018-10-29 삼성전기 주식회사 전자 부품 패키지 및 그 제조방법
US10177095B2 (en) * 2017-03-24 2019-01-08 Amkor Technology, Inc. Semiconductor device and method of manufacturing thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001170797A (ja) * 1999-10-05 2001-06-26 Tdk Corp はんだ付け用フラックス、はんだぺ一スト、電子部品装置、電子回路モジュール、電子回路装置、及び、はんだ付け方法
JP2008135410A (ja) * 2005-03-14 2008-06-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子部品の実装方法、電子部品を実装した回路基板及びその回路基板を搭載した電子機器
JP2009260255A (ja) * 2008-03-25 2009-11-05 Panasonic Corp 半導体装置および多層配線基板ならびにそれらの製造方法
KR101536662B1 (ko) * 2009-01-08 2015-07-14 해성디에스 주식회사 인쇄회로기판의 제조 방법 및 이로 인해 제조된 인쇄회로기판

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019246309A1 (en) 2019-12-26
TW202015500A (zh) 2020-04-16
CN112534971A (zh) 2021-03-19
US10813228B2 (en) 2020-10-20
CN112534971B (zh) 2022-02-18
KR20210014200A (ko) 2021-02-08
US20190394883A1 (en) 2019-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5873161A (en) Method of making a Z axis interconnect circuit
US6821878B2 (en) Area-array device assembly with pre-applied underfill layers on printed wiring board
US6458623B1 (en) Conductive adhesive interconnection with insulating polymer carrier
US20090316373A1 (en) PCB having chips embedded therein and method of manfacturing the same
US8186042B2 (en) Manufacturing method of a printed board assembly
US5541368A (en) Laminated multi chip module interconnect apparatus
US20130133936A1 (en) Bonded Board and Manufacturing Method Thereof
KR102329367B1 (ko) 접착제 물질의 활용을 통한 vippo 납땜 접합부의 포스트 리플로우 상호연결부 고장의 방지
US8424201B2 (en) Electronic component for an electronic carrier substrate
US20060281297A1 (en) Multilayer electronic part and structure for mounting multilayer electronic part
CN108633181B (zh) 电气设备粘合剂屏障
US10834811B2 (en) Implementing reworkable strain relief packaging structure for electronic component interconnects
US6251767B1 (en) Ball grid assembly with solder columns
US20030202332A1 (en) Second level packaging interconnection method with improved thermal and reliability performance
US20160212854A1 (en) Printed wiring board
JPH0314293A (ja) 多層高密度実装モジュール
US8604356B1 (en) Electronic assembly having increased standoff height
CN113677102B (zh) 电路板的制备方法以及电路板
WO2019154822A1 (en) Manufacture of electronic circuits
JP2022142490A (ja) 挿入実装型部品、回路基板の製造方法および回路基板
US20090250506A1 (en) Apparatus and methods of attaching hybrid vlsi chips to printed wiring boards
EP1286577B1 (en) Method of fixing electronic part
US20110147923A1 (en) Surface Mounting Integrated Circuit Components
CN116344367A (zh) 封装产品的选择性封装方法以及半导体器件
KR100650492B1 (ko) 플립칩의 실장구조 및 그 실장방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant