TW202139796A - 用於smt安裝插座之積層製造之系統及方法 - Google Patents

Abstract

本發明係關於使用積層製造技術來製造球狀柵格陣列(BGA)表面安裝襯墊(SMP)及表面安裝型技術裝置(SMT)封裝插座之系統及方法。更特定言之，本發明係關於用於積層製造之電子(AME)電路及或其中界定之SMT裝置之表面安裝插座之積層製造方法，所述電子電路諸如印刷電路板(PCB)及/或可撓性印刷電路(FPC)及/或高密度互連印刷電路板(HDIPCB)，其各自具有整合式凸起及/或下沉BGA SMP，及使表面安裝型裝置耦合之方法，所述表面安裝型裝置諸如BGA和/或SMT。

Description

用於SMT安裝插座之積層製造之系統及方法

本發明係關於用於製造電子電路中之表面安裝型(SMT)IC封裝裝置之表面安裝襯墊及插座之系統及方法。此等裝置包括球狀柵格陣列(BGA)及任何其他表面安裝型裝置。更特定言之，本發明係關於用於製造積層製造電子(AME)電路之積層製造(AM)方法，所述電子電路諸如印刷電路板(PCB)、可撓性印刷電路(FPC)及高密度互連印刷電路板(HDIPCB)中之至少一者，其具有其中界定之整合式SMT裝置插座及/或表面安裝襯墊。

在例如所有以下領域中愈來愈需要具有小型形狀因數之電子裝置：製造業、商業、消費品、軍事、航空、物聯網等。因此，積體電路晶片之小型化顯著發展，且小型、矩形板狀零件(其中一些類型不具有導線，諸如接腳柵格陣列(PGA)連接器封裝)已被廣泛使用。一些此等類型之接腳柵格陣列封裝結構在其基底表面上形成有焊料球(或焊料凸塊)而非外部末端接腳，且被稱為「球狀柵格陣列」(BGA)封裝。

此外，電子封裝工業應用(諸如上文所論述之應用)廣泛利用表面安裝技術(SMT)連接器以改良所印刷之電路之佈線密度、阻抗匹配及路徑長度問題。與其中形式因數或製造技術所涉及之問題較少之先前應用中利用的先前及機械上更穩定及容錯性更高之接腳或接腳通孔界面技術相比，由於具有相對緊密公差之不斷小型化SMT界面之組裝限制，由SMT連接器技術產生新的機械要求。

此類型之SMT封裝(包括BGA)可具有小型外部尺寸。舉例而言，在基底表面上具有165個焊料球之BGA封裝之尺寸可為約23.0 mm(長度)×23.0 mm(寬度)×2.13 mm(厚度)。在此等尺寸之情況下，難以確保適當地耦合至表面安裝襯墊上。

用於將焊料凸塊置放在基板上之表面安裝襯墊上之典型方法使用置放在襯底上的表面安裝襯墊上之模板，以引導焊錫膏或焊料球流經模板中之開口到達表面安裝襯墊上。焊錫膏或焊料球可分散或分配在模板上(例如使用刮板(例如彈性刮片)以均勻地分配焊錫膏以及移除過量的焊錫膏)。在自基板移除模板之後，在上面形成焊料凸塊；且保持附著至表面安裝襯墊。此方法在表面安裝襯墊上形成焊料凸塊且不在表面安裝襯墊上置放已預先形成之焊料。另一種用於在基板上之表面安裝襯墊上置放焊料球之方法使用管狀物將焊料球固持在安裝襯墊表面上。每個管狀物施加真空力以將單個焊球固持在管狀物之末端。在相應的表面安裝襯墊上置放固持焊料球之管狀物之後，藉由移除真空且垂直振動管狀物以將焊料球釋放至表面安裝襯墊上來將焊料球置放於表面安裝襯墊上。兩種方法(及其他方法)皆未解決以有效及高效方式將整合式晶片封裝之導線、引線或球狀柵格耦合至佈線電路上之表面安裝襯墊上時所需之精確性。

本發明係關於藉由使用積層製造技術及系統來克服以上鑑別之缺點中之一或多者。

在各種實施例中，揭示用於製造積層製造電子(AME)電路之積層製造(AM)方法，所述積層製造電子電路諸如以下中之至少一者：印刷電路板(PCB)、可撓性印刷電路(FPC)及高密度互連印刷電路板(HDIPCB)，其各自具有其中界定之整合式BGA插座。

在一個實施例中，本文中提供積層製造之電子(AME)電路，其為以下中之至少一者：印刷電路板(PCB)、可撓性印刷電路(FPC)及高密度互連印刷電路板(HDIPCB)，AME電路具有至少一個包含以下中之至少一者之外表面：沈降凹坑，其具有自AME電路之外表面內部延伸至凹坑底板之側壁，其中所述底板界定具有多個孔之孔陣列，所述孔各自經組態以接收及容納焊接介質，及凸起框架(換言之，限定所述凹坑)，其具有自AME電路之外部(頂端、基底、橫向)表面外部(例如頂端、基底或橫向)延伸之側壁，所述凸起框架界定具有側壁及底板之框式凹坑，所述底板界定孔陣列，其經組態以接收及容納焊接介質，其中，每個下沉凹坑及凸起框式凹坑(具有其中界定之孔陣列)經設定尺寸且經組態以與以下中之至少一者可操作地耦合：球狀柵格陣列(BGA)封裝(指組件之實體形狀、佔據區域或輪廓)及表面安裝型裝置(SMT)封裝。

在另一實施例中，凸起框式凹坑具有部分框架且凹坑底板進一步界定使多個孔互連之凹槽或通道，所述凹槽(或通道)可操作以保持多個孔之間的流體連通，經組態以收集過量焊料回流材料，諸如助焊劑(及提供過量焊料回流材料之排放)。

在另一實施例中，本文中提供一種用於製造積層製造之電子(AME)電路之方法，所述電子電路為以下中之至少一者：印刷電路板(PCB)、可撓性印刷電路(FPC)及高密度互連印刷電路板(HDIPCB)，其各自包含以下中之至少一者：下沉凹坑，其具有自AME電路之外部(頂端、基底、橫向)表面內部延伸至凹坑底板之側壁，其中底板界定孔陣列，其經組態以接收及容納焊接介質，及凸起框架，其具有自AME電路之外部(頂端、基底、橫向)表面外部延伸之側壁，所述凸起框架界定具有側壁及底板之凸起框式凹坑，所述底板界定孔陣列，其經組態以接收及容納焊接介質，其中，下沉凹坑及凸起框式凹坑中之每一者可操作以使以下中之至少一者耦合：球狀柵格陣列(BGA)封裝及表面安裝型技術(SMT)封裝，所述方法包含：提供噴墨印刷系統，其具有：適於分配介電性油墨之第一印刷頭；適於分配導電性油墨之第二印刷頭；傳送器，其與第一及第二印刷頭可操作地耦合，經組態以將基板傳送至每個印刷頭；以及電腦輔助製造(「CAM」)模組，其與第一及第二印刷頭中之每一者通信，所述CAM進一步包含中央處理模組(CPM)，其包括至少一個與非暫時性電腦可讀儲存裝置通信之處理器，所述非暫時性電腦可讀儲存裝置經組態以儲存指令，所述指令在由至少一個處理器執行時引起CAM藉由進行包含以下之步驟來控制噴墨印刷系統：接收表示AME電路之3D觀測檔案，所述AME電路包含以下中之至少一者：下沉凹坑及凸起框架凹坑；及產生具有多個檔案之檔案庫，每個檔案表示用於印刷AME電路之實質上2D層，所述AME電路包含以下中之至少一者：下沉凹坑及凸起框架凹坑，及至少表示印刷順序之元檔案；提供介電性噴墨油墨組成物，及導電性噴墨油墨組成物；使用CAM模組，自檔案庫獲得第一層檔案；使用第一印刷頭，形成對應於介電性噴墨油墨之圖案；使對應於介電性噴墨油墨之圖案固化；使用第二印刷頭，形成對應於導電性油墨之圖案，所述圖案進一步對應於用於印刷AME電路之實質上2D層，所述AME電路包含以下中之至少一者：下沉凹坑及凸起框架凹坑；燒結對應於導電性噴墨油墨之圖案；使用CAM模組，自檔案庫獲得表示用於印刷AME電路之後續層之後續檔案，所述AME電路包含以下中之至少一者：下沉凹坑及凸起框架凹坑；所述後續檔案包含表示以下中之至少一者之圖案之印刷指令：介電性油墨及導電性油墨；重複使用第一印刷頭，形成對應於介電性油墨之圖案之步驟至使用CAM模組自2D檔案庫獲得後續實質上2D層之步驟，其中在印刷最後一個層時，形成包含以下中之至少一者之AME電路：下沉凹坑及凸起框架凹坑。

應注意，檔案庫包含電腦輔助設計(CAD)產生之跡線及介電性絕緣(DI)材料之佈局，及其檢索所需之元檔案，包括例如需要在所利用之積層製造系統中使用之標記、印刷時間順序及其他資訊。

凸起及/或下沉凹坑中之孔陣列可作為表面安裝襯墊操作且經設定尺寸(換言之，具有右表面橫截面及側壁間距，或空間定向)，且適於接收及容納各種SMT裝置之導線(例如引線(例如J型、翼型、T型)、凸起球及其類似物)，由此各孔或表面安裝襯墊經組態以與目標組件通信(換言之，保持電子接觸)。

在另一實施例中，本文中提供以下中之至少一者之AME電路：印刷電路板(PCB)、可撓性印刷電路(FPC)及高密度互連印刷電路板(HDIPCB)，其各自包含整合式製造之BGA插座，經設定尺寸且經組態以與BGA晶片封裝可操作地耦合。

當結合圖式及實例閱讀時，系統之此等及其他特徵以及製造球狀柵格陣列(BGA)封裝插座之方法將由以下詳細說明變得顯而易見，所述圖式及實例為例示性而非限制性。

本文中提供用於製造球狀柵格陣列(BGA)及SMT封裝插座之系統及方法之實施例。更特定言之，本文中提供用於製造以下中之至少一者之AME電路之積層製造方法之實施例：印刷電路板(PCB)、可撓性印刷電路(FPC)及高密度互連印刷電路板(HDIPCB)，所述AME電路具有以下中之至少一者：BGA封裝插座及/或SMT插座。

如本文中所使用，球狀柵格陣列(BGA)在一個實施例中係指表面安裝型封裝(整合式晶片(IC)載體)，其用於使整合式晶片與AME電路耦合。此外，BGA連接器封裝之典型焊接係在250℃下進行約30秒。在此等溫度下使用之焊錫膏可引起內部結構性缺陷，諸如空隙，或在熔融過程期間熔融焊料體積之密度變化，由此在製造過程中引入潛在缺陷及/或在產品使用壽命內出現故障風險。此外，當使用焊料球時，需要精確地安置於表面安裝襯墊上，以確保BGA連接器封裝之導線(引線)或焊料球與焊料接合區(及接觸襯墊)之間的接觸。當期望在低溫(例如在約120℃與約160℃之間)下進行所述過程時，宜在表面安裝襯墊上精確地安置焊料球(或導線)。

術語「焊料球」在本文中用於指裝配至所製造之插座上的晶片封裝上的導電性預成型體之各種形狀因數，無論其為導線(引線)、焊料凸塊、焊料球體及其類似物。

在本文中，本文中所描述之系統、方法及組成物可用於在單一、連續積層製造過程(輪次)中，利用具有導電性及介電性油墨組成物之印刷頭之組合(使用例如噴墨印刷裝置或使用若干輪次)形成/製造以下中之至少一者之AME電路：PCB、FPC及HDIPCB板，其包含視情況與BGA晶片封裝耦合之整合式BGA連接器插座。使用本文中所描述之系統、方法及組成物，介電性樹脂材料可用於形成所印刷之AME電路之絕緣及/或介電部分(參見例如圖1中之100)。此所印刷之介電性噴墨油墨(DI)材料係以包括精確孔之最佳化形狀(換言之，表面安裝襯墊(參見例如114j，圖2B)印刷，其可下沉至印刷電路之外部(頂端、基底或橫向)表面中、在框架110中向上凸起或任何組合，由此所述框架可為完整的110或其一部分(參見例如110'，圖4)。

儘管參考噴墨油墨，但所揭示之方法之實施方案中亦涵蓋其他積層製造方法(亦稱為快速原型設計、快速製造及3D印刷)。在例示性實施方案中，AME電路，包含至少一個框式凹坑及/或至少一個下沉凹坑；可類似地藉由選擇性雷射燒結(SLS)方法、直接金屬雷射燒結(DMLS)、電子束熔融(EBM)、選擇性熱燒結(SHS)或立體微影(SLA)製造。AME電路，包含例如BGA連接器封裝插座，可由任何適合的積層製造材料製造，諸如金屬粉末(例如鈷、鉻、鋼、鋁、鈦及/或鎳合金)、氣體霧化金屬粉末、熱塑性粉末(例如聚乳酸(PLA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)及/或高密度聚乙烯(HDPE))、光聚合物樹脂(例如UV可固化光聚合物，諸如PMMA)、熱固性樹脂、熱塑性樹脂、可撓性介電材料、可撓性導電材料及/或任何其他可實現如本文中所描述之功能性之適合的材料。

所使用之系統通常可包含若干子系統及模組。此等子系統及模組可為例如：其他導電性及介電性印刷頭，用於控制印刷頭、夾盤之移動、其加熱及傳送器動作之機械子系統；油墨組成物注射系統；固化/燒結子系統；電腦化子系統，其具有至少一個經組態以控制過程及產生適合的印刷指令之處理器或CPU，組件(例如BGA/SMT封裝)安置系統，諸如自動機械臂、用於焊接之熱空氣刀、機器視覺系統以及用於控制3D印刷之指令及控制系統。此外，可使用其他印刷頭將經過的焊料直接分配至孔陣列114j中。

因此且在例示性實施中，本文中提供一種用於製造以下中之至少一者之方法：印刷電路板(PCB)、可撓性印刷電路(FPC)及高密度互連印刷電路板(HDIPCB)，其各自包含以下中之至少一者：下沉凹坑，其具有自PCB、FPC及HDIPCB中之至少一者之外表面內部延伸至凹坑底板之側壁，其中所述底板界定孔陣列，經組態以接收及容納焊接介質，及凸起框架，其具有自PCB、FPC及HDIPCB中之至少一者之外表面外部延伸之側壁，所述凸起框架界定具有側壁及底板之凸起框式凹坑，其中所述底板界定孔陣列，經組態以接收及容納焊接介質，其中，下沉凹坑及凸起框式凹坑中之每一者經設定尺寸且經組態以使以下中之至少一者可操作地耦合：球狀柵格陣列(BGA)封裝及表面安裝型技術(SMT)封裝，所述方法包含：提供噴墨印刷系統，其具有：適於分配介電性油墨之第一印刷頭；適於分配導電性油墨之第二印刷頭；傳送器，其與第一及第二印刷頭可操作地耦合，經組態以將基板傳送至每個印刷頭；及電腦輔助製造(「CAM」)模組，其與第一印刷頭、第二印刷頭及傳送器通信，所述CAM模組包含：至少一個處理器；儲存可執行指令之集合之非揮發性記憶體，所述經組態以在被執行時引起至少一個處理器進行以下操作：接收表示以下中之至少一者之3D觀測檔案：下沉凹坑及凸起框架凹坑；使用3D觀測檔案，產生包含多個層檔案之檔案庫，各層檔案表示用於印刷包含以下中之至少一者之PCB、FPC及HDIPCB中之至少一者之實質上2D層：下沉凹坑及凸起框架凹坑；使用檔案庫，產生導電性油墨圖案，其包含用於印刷PCB、FPC及HDIPCB中之至少一者之導電部分的層檔案中之每一者之導電部分；使用檔案庫，產生對應於用於印刷PCB、FPC及HDIPCB中之至少一者之介電部分的層檔案中之每一者之介電性油墨部分，其中CAM模組經組態以控制第一及第二印刷頭中之每一者；提供介電性油墨組成物及導電性油墨組成物；使用CAM模組，獲得第一層檔案；使用第一印刷頭，形成對應於介電性油墨之圖案，介電性圖案進一步對應於用於印刷以下中之至少一者之實質上2D層：下沉凹坑及凸起框式凹坑；使對應於實質上2D層之介電性油墨之圖案固化；使用第二印刷頭，形成對應於導電性油墨之圖案，導電性圖案進一步對應於用於印刷以下中之至少一者之實質上2D層：下沉凹坑及凸起框式凹坑；以及燒結對應於導電性油墨之圖案。

此外且在另一例示性實施方案中，本文中提供一種用於製造積層製造之電子(AME)電路之方法，所述電子電路為以下中之至少一者：印刷電路板(PCB)、可撓性印刷電路(FPC)及高密度互連印刷電路板(HDIPCB)，其各自包含以下中之至少一者：下沉凹坑，其具有自AME電路之外部(頂端、基底、橫向)表面內部延伸至凹坑底板之側壁，其中底板界定孔陣列，其經組態以接收及容納焊接介質，及凸起框架，其具有自AME電路之外部(頂端、基底、橫向)表面外部延伸之側壁，所述凸起框架界定具有側壁及底板之凸起框式凹坑，所述底板界定孔陣列，其經組態以接收及容納焊接介質，其中，下沉凹坑及凸起框式凹坑中之每一者可操作以使以下中之至少一者耦合：球狀柵格陣列(BGA)封裝及表面安裝型技術(SMT)封裝，所述方法包含：提供噴墨印刷系統，其具有：適於分配介電性油墨之第一印刷頭；適於分配導電性油墨之第二印刷頭；傳送器，其與第一及第二印刷頭可操作地耦合，經組態以將基板傳送至每個印刷頭；以及電腦輔助製造(「CAM」)模組，其與第一及第二印刷頭中之每一者通信，所述CAM進一步包含中央處理模組(CPM)，其包括至少一個與非暫時性電腦可讀儲存裝置通信之處理器，所述非暫時性電腦可讀儲存裝置經組態以儲存指令，所述指令在由至少一個處理器執行時引起CAM藉由進行包含以下之步驟來控制噴墨印刷系統：接收表示AME電路之3D觀測檔案，所述AME電路包含以下中之至少一者：下沉凹坑及凸起框架凹坑；及產生具有多個檔案之檔案庫，每個檔案表示用於印刷AME電路之實質上2D層，所述AME電路包含以下中之至少一者：下沉凹坑及凸起框架凹坑，及至少表示印刷順序之元檔案；提供介電性噴墨油墨組成物，及導電性噴墨油墨組成物；使用CAM模組，自檔案庫獲得第一層檔案；使用第一印刷頭，形成對應於介電性噴墨油墨之圖案；使對應於介電性噴墨油墨之圖案固化；使用第二印刷頭，形成對應於導電性油墨之圖案，所述圖案進一步對應於用於印刷AME電路之實質上2D層，所述AME電路包含以下中之至少一者：下沉凹坑及凸起框架凹坑；燒結對應於導電性噴墨油墨之圖案；使用CAM模組，自檔案庫獲得表示用於印刷AME電路之後續層之後續檔案，所述AME電路包含以下中之至少一者：下沉凹坑及凸起框架凹坑；所述後續檔案包含表示以下中之至少一者之圖案之印刷指令：介電性油墨及導電性油墨；重複使用第一印刷頭，形成對應於介電性油墨之圖案之步驟至使用CAM模組自2D檔案庫獲得後續實質上2D層之步驟，其中在印刷最後一個層時，形成包含以下中之至少一者之AME電路：下沉凹坑及凸起框架凹坑。

然而，應注意，所有此等及類似術語與適合的物理量相關聯，且僅為應用於此等量之便利標籤。除非另外特定陳述，否則如自以下論述顯而易見，應理解，遍及本發明，利用諸如「產生」或「獲得」、「使得」或「引起」，或「允許」、「訪問」或「置放」或「形成」或「安裝」或「移除」或「連接」或「處理」或「單一化」或「進行」或「產生」或「調節」或「創造」或「執行」或「繼續」或「計算」或「測定」之術語或其類似術語之論述係指電腦系統之處理器或類似電子計算裝置之作用及過程或處於其控制下，其將電腦系統之暫存器、檔案庫、資料庫及記憶體內之表示為實體(電子)量之資料操作及轉換成電腦系統記憶體或暫存器或其他此類資訊儲存、傳播或顯示裝置內之類似地表示為實體量之其他資料。

此外，可執行指令之集合進一步經組態以在被執行時引起至少一個處理器進行以下操作：使用3D觀測檔案，產生多個後續層之檔案之檔案庫，其中每個後續層檔案係由印刷順序索引，使得每個後續層之檔案表示用於印刷包含以下中之至少一者之AME電路的後續部分之實質上二維(2D)後續層：下沉凹坑及凸起框架凹坑，其可操作以使BGA連接器封裝及/或SMT裝置導線耦合，使得當(柵格檔案、載體檔案及其類似物之)2D文庫之印刷結束時，所得AME電路將包含至少一個功能性BGA連接器封裝插座及/或至少一個功能性SMT裝置插座，由此孔陣列中之所有孔連接至AME電路上及中之其預定目標。

術語「模組」之使用不暗示所描述或主張作為模組之一部分的組件或功能性全部組態在(單一)共同封裝中。實情為，模組之任何或所有各種組件(無論控制邏輯或其他組件)可以單一封裝形式組合或單獨維護且可進一步分佈於多個組或封裝中或跨越多個(遠端)位置及裝置。此外，在某些實施例中，術語「模組」指整體式或分佈式硬體單元。

此外，關於統、方法、AME電路及程式，術語「可操作」意謂系統及/或裝置及/或程式或某一元件或步驟完全在功能上經設定尺寸、經調適及經校準，包含在啟動、耦合、實施、實行、實現時或在可執行程式由至少一個與系統及/或裝置相關聯之處理器執行時用於進行所述功能之元件且符合可適用的可操作性要求。關於系統及AME電路，術語「可操作」意謂系統及/或電路具有完全功能且經校準，包含用於在由至少一個處理器執行時進行所述功能之邏輯且符合可適用的可操作性要求。

在一個實施例中，在第一印刷頭之情形下，術語「分配」用於表示分配墨滴之裝置。分配器可為例如用於分配少量液體之設備，包括微閥門、壓電分配器、連續噴射印刷頭、沸騰(氣泡噴射)分配器及其他影響流經分配器之流體之溫度及特性之設備。

因此且在例示性實施方案中，使用系統、程式及組成物實施AM方法以形成/製造包含以下中之至少一者之AME電路：下沉凹坑，其具有自AME電路之外部(頂端、基底或橫向)表面內部延伸至凹坑底板或與AME電路之外部表面齊平之側壁，其中底板定義具有多個孔之孔陣列(凹坑可與表面安裝襯墊及/或插座互換)，各孔經組態以接收及容納焊接介質，及凸起框架，其具有自AME電路之外表面外部延伸之側壁，所述凸起框架界定具有側壁及底板之框式凹坑，其中所述底板界定具有多個孔之孔陣列，各孔經組態以接收及容納焊接介質，其中，下沉凹坑及凸起框式凹坑(具有其中界定之孔陣列)中之每一者可作為插座或表面安裝襯墊操作；以及經設定尺寸且經組態以使至少一個球狀柵格陣列(BGA)連接器晶片封裝及/或至少一個SMT器件封裝可操作地耦合。

術語「晶片」指非封裝、單一化、積體電路(IC)裝置。術語「晶片封裝」可特定地表示收納晶片之殼體，其用於插入電路板(插座安裝，參見例如220，圖5A)或焊接至電路板上(表面安裝襯墊，參見例如210，圖5A)，因此產生經調適、經設定尺寸且經組態以容納晶片封裝之BGA連接器插座及/或SMT裝置插座。在電子裝置中，術語晶片封裝或晶片載體可表示在組件或單一化IC周圍添加，以實現在不造成損傷之情況下對其進行處理及併入電路中之材料。此外，與本文中所描述之系統、方法及組成物結合使用之晶片封裝可為方形扁平(Quad Flat Pack；QFP)封裝、薄型小型封裝(Thin Small Outline Package；TSOP)、小型積體電路(Small Outline Integrated Circuit；SOIC)封裝、小型J導線(Small Outline J-Lead；SOJ)封裝、塑膠導線晶片載體(Plastic Leaded Chip Carrier；PLCC)封裝、晶圓級晶片規模封裝(Wafer Level Chip Scale Package；WLCSP)、模具陣列處理-球狀柵格陣列(Mold Array Process-Ball Grid Array；MAPBGA)封裝、球狀柵格陣列(Ball-Grid Array；BGA)、方形扁平無導線(Quad Flat No-Lead；QFN)封裝、焊盤柵格陣列(Land Grid Array；LGA)封裝、被動組件或包含兩種或更多種前述裝置之組合。

因此，CAM模組可包含儲存於其上之非暫時性記憶體裝置：儲存由AME電路之3D觀測檔案轉換之檔案之2D檔案庫，所述AME電路包含BGA連接器插座及/或含有導線之SMT裝置插座。如本文中所使用，術語「庫」指藉由CAM模組中所包括之至少一個處理器自3D觀測檔案獲得之2D層檔案之集合，其含有印刷每個導電性及介電性圖案所必需之資訊，其可由CPM訪問及使用且可由處理器可讀媒體執行。CAM進一步包含至少一個與庫通信之處理器；儲存由至少一個處理器執行之操作指令集合之非暫時性記憶體裝置；與CPM及庫通信之微機械噴墨印刷頭；以及與2D檔案庫通信之印刷頭界面電路、記憶體及微機械噴墨印刷頭、經組態以提供特定針對功能層之印刷機操作參數之2D檔案庫。應注意，術語「功能層」係指任何由庫中之檔案捕獲之層，與用於所述層之導電性或介電性材料之量無關。

在某些組態中，本文中所提供之系統進一步包含用於例如焊接膏體或焊料球之熱空氣刀或電磁輻射源。

在例示性實施方案中，用於製造本文中所描述之印刷電路之方法進一步包含在印刷所有後續層時(例如在完成庫中之層檔案時)：將焊接介質(例如具有低熔點之焊錫膏或具有低熔點之焊料球)施用於下沉凹坑及凸起框式凹坑中之至少一者之孔陣列；將焊料回流材料(例如助焊劑)視情況施用於BGA連接器封裝或焊錫膏；使BGA連接器封裝或帶導線(具有引線或導線，不意謂由導線製得)之SMT裝置與凸起框式凹坑及下沉凹坑中之至少一者耦合，其中BGA連接器封裝或帶導線之SMT裝置進一步包含多個基底延伸型延伸部分(換言之，引線或導線)、焊接凸塊、焊接球體、導線及其類似物，其各自經組態以部分進入對應孔(及/或鄰接孔或表面安裝襯墊)，或部分進入經組態以接收及接合導線之凹部：及焊接BGA連接器封裝及/或SMT裝置封裝。所使用之焊錫膏亦可包含焊接合金之約30 µm球體，其與助焊劑、溶劑及觸變性材料混合。

為了清楚起見，BGA連接器封裝係指具有以下中之至少一者之IC封裝(參見例如圖5E、5F)：焊接凸塊、接腳-柵格陣列、焊接球體及方形扁平-無導線。然而，帶導線之SMT裝置封裝係指具有導線(諸如J型、翼型、T型，通常自側壁延伸且覆蓋SMT裝置封裝之邊緣)之IC封裝(參見例如圖5B-5D)。

為了形成成功的互連，可能需要施用助熔材料。已使用多種不同的替代方案。舉例而言，可在焊接材料本身內使用固體助焊劑材料。通常，接著將以線或其他此類固體形式提供此類焊接材料，其將合併有貫穿焊料之助焊劑核心。由於焊料在加熱時熔融，助焊劑被活化且若焊接過程具有可接受之標準，則形成最終互連。此類含有固體助焊劑之材料可以焊接珠形式提供，其可置放於孔(或表面安裝襯墊(SMP))中。另一實例可為呈黏性流體形式之助焊劑，其係指可藉由拾取及浸漬過程施用，但具有足以保持在經浸漬之組件上之適當位置以用於後續焊接之黏性(換言之，直接施用於BGA連接器封裝或PGA連接器封裝之焊料凸塊)之流體。期望提供可實現多種功能之助焊劑材料。舉例而言，助焊劑材料應提供良好的表面活化。在此方面中，已知在助焊劑材料內包括活化劑組分，其將起作用以自金屬表面移除氧化材料，藉此實現更好的焊料與金屬互連且最終實現金屬(PCB)與金屬(電子組件)互連。另一參數為產生焊接材料與SMP器壁之間的適當的表面張力(參見例如圖2B)，以確保與BGA晶片封裝導線或其他焊接形狀因數(例如焊料球體及其類似物)之適當接觸。

因此且在一個實施例中，在用於製造具有以下中之至少一者之印刷電路之方法中：凸起框式(或部分框式)凹坑及形成BGA連接器封裝插座之下沉凹坑，或帶導線之SMT裝置插座，例如SMP，對應於下沉凹坑底板及凸起框式凹坑底板中之至少一者的介電部分之圖案經組態以進一步印刷凹槽或凹槽圖案，藉此凹槽或凹槽之網狀物在完全印刷時可操作以接收焊料回流材料且其中凹槽保持多個孔之間的流體連通，且焊接介質為焊錫膏且其中施用焊接材料之步驟之後為移除過量膏體之步驟。

又，孔或表面安裝襯墊(SMP)可為焊料遮罩界定之BGA襯墊及/或非焊料遮罩界定之BGA襯墊。焊料遮罩界定(SMD)之襯墊係例如由應用於BGA襯墊之焊料遮罩孔口來界定。SMD襯墊具有指定之焊料遮罩孔口(參見例如圖2B中之非SMD BGA(NSMD)襯墊)，使得遮罩中之開口(r_ext )小於其覆蓋之襯墊之直徑(r_int )，有效地縮小所印刷之導電性襯墊之尺寸，其中組件(換言之，BGA晶片封裝焊球、焊料凸塊或PGA之接腳及如本文中所描述之其他形狀因數)將焊接至所述導電襯墊。或者或另外，NSMD襯墊與SMD襯墊不同，因為焊料遮罩經界定以不與襯墊之導電性部分接觸。實情為，形成遮罩使得在襯墊之邊緣與焊料遮罩之間形成間隙。

在一個實施例中，凹坑之深度在約0.25 mm與約1.00 mm之間，或在約0.30 mm與約0.80 mm之間，例如在約0.40 mm與約0.60 mm之間，或在約0.45 mm與約0.55 mm之間，而孔深度在約50 µm與約150 µm之間，或在約60 µm與約120 µm之間，例如在約70 µm與約100 µm之間，或在約75 µm與約85 µm之間。

此外，使用所揭示之方法以及系統及程式製造的AME電路之孔陣列中之每個孔與所塗佈或填充之以下中之一者耦合：通孔、盲孔或內埋式孔，其可操作以視需要耦合BGA連接器封裝，以確保可操作性。

在一個實施例中，第一導電性油墨可含有銀，而另一油墨可含有銅，因此實現具有銅焊料接合區之整合式、內置式表面安裝襯墊或具有銀跡線之連接器之印刷。

在一個實施例中，術語「形成(forming)」(及其變化形式「形成(formed)」等)指使用此項技術中已知的任何適合的方式泵送、注射、傾倒、釋放、置換、點塗、循環或以其他方式置放流體或材料(例如導電性油墨)以與另一材料(例如基板、樹脂或另一個層)接觸。

使藉由如本文中所描述之適合的印刷頭沈積之絕緣及/或介電層或圖案固化可藉由例如以下來達成：加熱、光聚合、乾燥、沈積電漿、退火、促進氧化還原反應、由紫外線束照射或包含前述中之一或多者之組合。固化無需由單一過程進行且可涉及同時或依序進行之若干過程(例如乾燥及加熱，及用額外的印刷頭沈積交聯劑)。

此外且在另一實施例中，交聯指使用交聯劑藉由共價鍵結(亦即，形成連接基團)或藉由單體(諸如(但不限於)甲基丙烯酸酯、甲基丙烯醯胺、丙烯酸酯或丙烯醯胺)之自由基聚合使各部分結合在一起。在一些實施例中，連接基團生長至聚合物臂之末端。

因此，在一個實施例中，乙烯基成分為單體共聚單體，及/或選自包含以下之群組之寡聚物：多官能丙烯酸酯、其碳酸酯共聚物、其胺基甲酸酯共聚物，或包含前述物質之單體及/或寡聚物之組成物。因此，多官能丙烯酸酯為1,2-乙二醇二丙烯酸酯、1,3-丙二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、乙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、雙酚-A-二縮水甘油醚二丙烯酸酯、羥基特戊酸新戊二醇二丙烯酸酯、乙氧基化雙酚-A-二縮水甘油醚二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、參(2-丙烯醯基氧基乙基)異氰尿酸酯、異戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基化異戊四醇三丙烯酸酯、異戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化異戊四醇四丙烯酸酯、二(三羥甲基丙烷)四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯及二季戊四醇六丙烯酸酯，或包含前述中之一或多者之多官能丙烯酸酯組成物。

在一個實施例中，術語「共聚物」意謂衍生自兩種或更多種單體之聚合物(包括三聚物、四聚物等)，且術語「聚合物」係指具有來自一或多種不同單體之重複單元之任何含碳化合物。

其他功能頭可位於用於實施本文中所描述之方法的系統中使用之噴墨油墨印刷頭之前、之間或之後。此等功能頭可包括經組態以發射預定波長(λ)，例如在190 nm與約400 nm之間，例如395 nm之電磁輻射之電磁輻射源，其在一個實施例中可用於加速及/或調節及/或促進可與導電性油墨中使用之金屬奈米粒子分散液結合使用之光可聚合絕緣及/或介電性物質。其他功能頭可為加熱元件、其他具有各種油墨之印刷頭(例如支撐件、預焊接連接性油墨、各種組件(例如電容器、電晶體)之標記印刷及其類似物)及前述之組合。

可在DI或金屬導電性噴墨油墨印刷頭中之每一者之前或之後進行其他類似功能步驟(且因此，用於影響此等步驟之支撐系統)(例如用於燒結導電層)。此等步驟可包括(但不限於)：焊接步驟(受加熱元件或熱空氣影響)；(光阻遮罩支撐圖案之)光漂白、光固化或暴露於任何其他適合的光化輻射源(使用例如UV光源)；乾燥(例如使用真空區域，或加熱元件)；(反應性)電漿沈積(例如使用加壓電漿槍及電漿束控制器)；交聯，諸如藉由使用陽離子引發劑，例如針對可撓性樹脂聚合物溶液或可撓性導電性樹脂溶液之六氟銻酸[4-[(2-羥基十四烷基)-氧基]-苯基]-苯基碘鎓；在塗佈之前；退火，或促進氧化還原反應及其組合(與利用此等方法之順序無關)。在某一實施例中，可對剛性樹脂及/或可撓性部分使用雷射(例如選擇性雷射燒結/熔融、直接雷射燒結/熔融)或電子束熔融。應注意，甚至可在導電性部分被印刷在本文中所描述之包括內置式被動及嵌入式主動組件之印刷電路板之剛性樹脂部分組件之頂部之情形下燒結導電性部分。

可考慮由沈積工具(例如，就組成物之黏度及表面張力而言)及沈積表面特徵(例如親水性或疏水性，及基板或支撐材料(例如玻璃)(若使用)之界面能)或上面沈積連續層之基板層強加之要求來調配導電性油墨組成物。舉例而言，導電性噴墨油墨及/或DI之黏度(在印刷溫度(℃)下量測)可例如不低於約5 cP，例如不低於約8 cP，或不低於約10 cP，且不高於約30 cP，例如不高於約20 cP，或不高於約15 cP。導電性油墨可各自經組態(例如調配)以具有約25 mN/m與約35 mN/m之間，例如約29 mN/m與約31 mN/m之間的動態表面張力(指在印刷頭孔口處形成噴墨油墨液滴時之表面張力)，如在50 ms之表面年齡及25℃下藉由最大氣泡壓力張力計量測。可調節動態表面張力以使得與可剝離基板、支撐材料、樹脂層或其組合之接觸角在約100°與約165°之間。

在一個實施例中，術語「夾盤」意欲意謂用於支撐、固持或保持基板或工件之機構。夾盤可包括一或多個零件。在一個實施例中，夾盤可包括載物及插入物(平台)之組合，經加套或以其他方式經組態以用於加熱及/或冷卻且具有另一類似組件，或其任何組合。

在一個實施例中，實現直接、連續或半連續噴墨印刷以形成/製造所描述之包含整合式製造之BGA連接器封裝SMP及/或SMT裝置之插座的AME電路之噴墨油墨組成物、系統及方法可藉由一次性自孔口噴出本文中所提供之液體噴墨油墨之液滴來圖案化，如例如在可移除基板或任何後續層上，以預定距離在兩個(X-Y)(應理解，印刷頭亦可在Z軸上移動)維度上操作印刷頭(或基板)。印刷頭之高度可隨層之數目而變化，保持例如固定距離。每個液滴可經組態以由例如壓力脈衝指定，經由可變形壓電晶體(在一個實施例中)，自與孔口可操作地耦合之孔沿預定軌跡到達基板。可增加第一噴墨金屬油墨之印刷且可容納更大數目之層。用於本文中所描述之方法中之所提供之噴墨印刷頭可提供等於或小於約0.3 µm-10,000 µm之最小層膜厚度。

在所描述之方法中使用且可在所描述之系統中實施之在各種印刷頭之間移動之傳送器可經組態以約5毫米/秒與約1000毫米/秒之間的速度移動。例如夾盤之速度可取決於例如：所期望之輸送量、方法中使用之印刷頭之數目、所印刷之本文中所描述之包括內置式被動及嵌入式主動組件之印刷電路板之層之數目及厚度、油墨之固化時間、油墨溶劑之蒸發速率、含有金屬顆粒或金屬聚合物膏體之第一噴墨導電性油墨之印刷頭與包含第二、熱固性樹脂及板形成噴墨油墨之第二印刷頭之間的距離，及其類似因素或包含前述中之一或多者之因素之組合。

在一個實施例中，金屬(或金屬)油墨及/或第二、樹脂油墨之各液滴之體積可在0.5至300皮升(pL)範圍內，例如1-4 pL且視驅動脈衝之強度及油墨之特性而定。用於噴出單個液滴之波形可為10 V至約70 V脈衝，或約16 V至約20 V，且可以約2 kHz與約500 kHz之間的頻率噴出。

用於製造其中具有BGA晶片封裝插座之印刷電路板的表示包括內置式被動及嵌入式主動組件之印刷電路板之3D觀測檔案可為：ODB、ODB++、.asm、STL、IGES、DXF、DMIS、NC、STEP、Catia、SolidWorks、Autocad、ProE、3D Studio、Gerber、EXCELLON檔案、Rhino、Altium、Orcad或包含前述中之一或多者之檔案；且其中表示至少一個、實質上2D層(且上傳至庫)之檔案可為例如JPEG、GIF、TIFF、BMP、PDF檔案或包含前述中之一或多者之組合。

控制本文中所描述之印刷過程之電腦可包含：電腦可讀儲存裝置，其儲存用其體現之電腦可讀程式碼，所述電腦可讀程式碼在由數位計算裝置中之至少一個處理器執行時引起三維噴墨印刷單元進行以下步驟：預處理計算機輔助設計/電腦輔助製造(CAD/CAM)產生之資訊(例如3D觀測檔案)，所述資訊與所描述之AME電路相關聯，由此產生多個2D檔案(換言之，表示用於印刷PCB之至少一個、實質上2D層之檔案)之庫；在基板表面處引導來自三維噴墨印刷單元之第二噴墨印刷頭之金屬材料(例如導電性油墨)之液滴流；在基板表面處引導來自第一噴墨印刷頭之DI樹脂材料之液滴流；或者或另外，引導來自另一噴墨印刷頭之材料之液滴流(例如，支撐油墨)；使基板相對於噴墨頭在基板之X-Y平面中移動，其中對於多個層中之每一者(及/或各層內導電性或DI噴墨油墨之圖案)，在AME電路之逐層製造中進行使基板相對於噴墨頭在基板之X-Y面中移動之步驟。

此外，電腦程式可包含用於進行本文中所描述之方法之任何步驟之程式碼構件，以及儲存於可由電腦讀取之媒體上的包含程式碼構件之電腦程式產品。如本文中所描述之方法中所使用的記憶體裝置可為各種類型之非揮發性記憶體裝置或儲存裝置中之任一者(換言之，在無電源時不會丟失其上的資訊之記憶體裝置)。術語「記憶體裝置」或「記憶體儲存裝置」意欲涵蓋安裝媒體，例如CD-ROM、軟碟或磁帶裝置或非揮發性記憶體，諸如磁性媒體，例如硬碟機(機械或固態)、光學儲存器，或ROM、EPROM、FLASH等。

記憶體裝置亦可包含其他類型之記憶體或其組合。此外，記憶體媒體可位於執行程式之第一電腦(例如，所提供之3D噴墨印刷機)中，及/或可位於經由網路(諸如網際網路)連接至第一電腦之第二、不同的電腦中。在後一種情況下，第二電腦可將程式指令進一步提供至第一電腦以供執行。術語「記憶體裝置」亦可包括可駐存於不同位置中(例如經由網路連接之不同電腦中)之兩個或更多個記憶體裝置。因此，舉例而言，庫可駐留於遠離與所提供之3D噴墨印刷機耦合之CAM模組之記憶體裝置上，且可由所提供之3D噴墨印刷機訪問(例如，藉由廣域網路)。

除非另外特定陳述，否則如由以下論述顯而易見，應理解，在整個本說明書中，利用諸如「處理」、「加載」、「通信」、「偵測」、「計算」、「測定」、「分析」之術語或其類似術語之論述係指電腦或計算系統，或類似電子計算裝置之動作及/或過程，所述電腦或計算系統，或類似電子計算裝置將以物理方式表示之資料(諸如電晶體架構)操控及/或轉換成以物理結構(換言之，樹脂或金屬/金屬性)層形式類似表示之其他資料。

此外，如本文中所使用，術語「2D檔案庫」係指既定檔案集合，其共同定義單一AME電路，所述AME電路具有BGA連接器封裝插座(SMP)及/或帶引線之SMT設備插座，或多個具有用於既定目的之BGA芯片封裝插座之PCB。此外，術語「2D檔案庫」亦可用於指多個載體資料模型及/或點陣圖，每個載體資料模型及/或點陣圖特定地針對呈2D檔案集合或任何其他柵格圖形檔案格式(影像表示為像素之集合，通常呈矩形柵格形式，例如BMP、PNG、TIFF、GIF)形式之預定層或其界面及/或橫截面，其能夠被編索引、檢索及重新組裝，以提供既定AME電路之結構層，無論檢索係針對作為整體之AME電路或AME電路內之既定的特定層。

方法、程式及庫中使用之與待製造的本文中所描述之具有BGA晶片封裝插座之PCB相關聯的計算機輔助設計/電腦輔助製造(CAD/CAM)產生之資訊可基於經轉換之CAD/CAM資料套裝軟體，其可為例如IGES、DXF、DWG、DMIS、NC檔案、GERBER®檔案、EXCELLON®、STL、EPRT檔案、ODB、ODB++、.asm、STL、IGES、STEP、Catia、SolidWorks、Autocad、ProE、3D Studio、Gerber、Rhino、Altium、Orcad、Eagle檔案或包含前述中之一或多者之套裝軟體。此外，與圖形物件相關之屬性轉移製造所需之元資訊且可精確定義PCB。因此且在一個實施例中，使用預處理演算法，如本文中所描述之GERBER®、EXCELLON®、DWG、DXF、STL、EPRT ASM及其類似物轉換成2D檔案。

此外，使用本文中所描述之方法製造之接觸件可在任何層或層之組合處與跡線耦合，例如使用經由各種層(中間或外部)連接之所塗佈/填充之孔(通孔、盲孔或內埋式孔)。

可藉由參考隨附圖式獲得對本文中所揭示之組件、方法、總成及裝置之更全面的理解。此等圖式(在本文中亦稱為「圖」)基於說明本發明之便利性及簡易性而僅為示意性表示(例如說明)，且因此不意欲指示裝置或其組件之相對尺寸及維度及/或定義或限制例示性實施例之範疇。儘管為清楚起見而在以下描述中使用特定術語，但此等術語僅意欲指選擇用於圖式說明之實施例之特定結構，且不意欲定義或限制本發明之範疇。在圖式及以下說明中，應理解，相同數字標記指代相同功能及/或組成物及/或結構之組件。

轉向圖1中說明之圖1-5B，AME電路(可與PCB、FPC及HDIPCB互換使用)10之透視圖。PCB 10具有上部外表面101及基底外表面，其中凸起框架凹坑110、下沉凹坑210或帶導線之SMT裝置插座220(參見例如圖5A)中之每一者可為整合式。如所說明，AME 10包含凸起框架110，其具有外部(自AME 10之上部外表面101頂端或自基底外表面102基底)延伸之側壁111；界定框式凹坑110之凸起框架；或部分框式凹坑110'(參見例如圖4)，其具有側壁112及底板113，其中底板(其可位於與上部外表面101相同或不同之平面上)界定具有多個孔114j之孔陣列，各孔作為表面安裝襯墊操作，經組態以接收及容納焊接介質。亦說明跡線103i，其使用例如經塗佈或填充之孔(諸如通孔、盲孔或內埋式孔)將每個焊料安裝襯墊或孔114j連接至預定的指定位置120p。圖2A中說明凸起框式凹坑之放大說明，其展示凹坑器壁112，其可具有約0.25 mm與約1.00 mm之間的深度，凹坑可操作以接合及/或容納BGA連接器晶片封裝之一部分，在焊接過程期間將其固持在適當位置。可基於試圖與AME 10耦合之目標晶片封裝(參見例如圖5E、5F)預定凹坑開口之空間尺寸(開口面積)。

現轉向圖2B，說明放大孔114j，其作為表面安裝襯墊(SMP)操作，展示界定頂端開口之具有直徑r_ext 之圓柱形孔壁1141及具有內徑r_int 之焊料接合區1142。如在r_ext /r_int 之間的比率小於一時所指示，孔作為SMD操作。在圖2B中所說明之實例中，r_ext /r_int 之間的比率大於一，使得孔成為NMSD之實例，其中向圓柱壁1141傾斜之邊緣朝向凹坑底板113開放。圖3中提供另一視圖，展示圖1中所說明之AME 10之橫截面。外徑r_ext 可例如在約15 µm與約1000 µm之間，或在約100 µm與約700 µm之間；在約250 µm與約600 µm之間。類似地，球(或凸塊或接腳)間距(參見例如圖5A)(定義為任兩個相鄰第j個114j孔之中心之間的距離，所述孔可在相同或不同陣列中)可在約20 µm與約1750 µm之間，或在約250 µm與約1500 µm之間，例如在約500 µm與約1250 µm之間或在約900 µm與約1100 µm之間。

現轉向圖4，取決於BGA連接器晶片封裝或帶導線(換言之，具有引線或「導線」之IC封裝)之SMT裝置之尺寸，可能期望印刷或AM製造部分框架。儘管在一個實例中展示四個(4)局部角，但亦涵蓋使用兩個對角，其目的在於接合BGA/SMT晶片封裝之殼體(參見例如221、222，圖5A)。

轉向圖5，在圖5A中說明，AME 20展示下沉凹坑210，其具有自AME 20之外表面201(及/或202)內部延伸至凹坑底板213之側壁212，其中底板213界定具有多個孔之孔陣列214j，各孔經組態以接收、接合及容納焊接介質(未展示)。亦展示凹槽215q，其形成及保持各孔214j之間的液體連通，經組態以在使用時接收過量焊料回流材料(未展示)，例如助焊劑。圖5B-5D中亦展示在焊接至AME 20之前的SMT裝置之晶片封裝250。圖5B展示SMT裝置封裝之實例，其與使用所揭示之系統及方法製造之凸起框架凹坑110耦合(未展示)且其3D觀測檔案說明於圖1中。

凹槽215q之寬度可在例如約15 µm與1000 µm之間，或在約100 µm與約700 µm之間；在約250 µm與約600 µm之間或在約400 µm與約550 µm之間，且將取決於例如第j個孔214j之外徑r_ext 及焊錫膏及/或助焊劑之黏度中之至少一者。

現轉向圖6，說明用於將圖5B中之導線251焊接至圖1之孔陣列114j之方法部分。如所展示，將低熔融溫度焊錫膏分配601至凹坑底板113中，填充孔陣列114j且清除過量的焊錫膏，隨後分配602焊接助劑(例如焊接回流助焊劑)以覆蓋所有孔且清除過量的焊接助劑。接著，將圖5B-5E中展示之SMT 250置放603於凸起框式凹坑110、210或220中(參見例如圖5A)，使得導線251k進入孔陣列114j、224j或234j且焊接在回流爐中604。低熔融溫度焊錫膏可為無鉛的，例如錫(Sn)及鉍(Bi)或銦(In)之合金；以約2:3之比率，存在或不存在其他金屬(至多3%)，諸如銀(Ag)或銅(Cu)，提供約120℃與約140℃之間的熔融溫度及約140℃於約170℃之間的峰回流溫度，視組成物而定。甚至可使用鉛與錫及鉍之混合物獲得小於100℃之更低的熔融溫度，然而，在AME電路應用中應避免此等溫度，其中組件之使用可引起加熱超過混合物熔融溫度(T_m )，其可引起連接處故障。在某些組態中，AME電路之設計規則包括焊接介質之熔融溫度與AME電路之操作溫度之間的至少50℃之安全裕度。

因此，本文中所揭示及主張之方法可類似地用於製造用於其他表面安裝型裝置(SMT)之插座，藉此本文中提供之系統及方法可用於製造用於各種矩形、正方形及任何其他表面安裝型裝置(例如六角晶片封裝)之接地插座。此外，所揭示之插座結構可經組態以用於使用「取放系統」製造及組裝之電路中。

由此形成之表面安裝襯墊(孔陣列)可具有任何多邊形形狀且經設定尺寸及經組態以容納任何形狀及尺寸之SMT。如圖5E中所說明，BGA連接器封裝可在凹坑(插座)210中置放及嚙合，其中孔陣列214j組態成具有SMD或NSMD孔(表面安裝襯墊)之焊料晶片封裝260(例如MAPBGA、WLCSP、LGA、覆晶BGA連接器封裝)之互補表面。如圖5A中進一步說明，孔(表面安裝插座)陣列224j或234j可經組態以容納及接合來自各種其他晶片封裝(例如SOT)之導線(參見例如圖5B)，其中槽224j作為所揭示之孔陣列操作，或換言之，整合式製造之表面安裝插座，包括引導至其適當目標之跡線及通孔。類似地，凹坑內可容納PLCC(參見例如圖5C)J-導線且經組態以適當的間距234j接合(例如)J-導線。與SOT類似，槽224j可經設定尺寸且經組態以容納QFP、SOIC及TSOP之(鷗翼形)導線。

儘管如所說明，僅說明凹坑(下沉及/或凸起)之底板上之孔陣列，但在某些例示性實施方案中，預期可在側壁212中界定具有圓形橫截面之孔陣列且經組態以與周邊安置之凸塊或球體(諸如某些倒裝晶片中之凸塊或球體)可操作地耦合。

在製造本文中所揭示之SMP及/或插座時，3D觀測檔案可經組態以自動提供製造每個SMP及/或插座所需之資料。資料可尤其包含：封裝類型(QFP、SOP、TSOP、MAPBGA等)、導線類型(J型、鷗翼形、凸塊/球形等)、X-Y尺寸(TSOP可具有相同數目之導線，但長度及寬度不同)、接腳/接腳釘/佔用區域、數量及拓樸。

藉由所揭示之方法及系統製造之插座可經設定尺寸且經組態以容納各種導線類型。舉例而言，使用鷗翼形導線以例如將大量導線引導至IC上。舉例而言，所揭示之系統中實施之製造方法可用於獲得每線性吋40至80條導線之插座(每公分15至33條導線，換言之，導線間距)，使用鷗翼形導線耦合IC。鷗翼形導線在焊接之後易於檢查。此外，亦可製造J-導線(其比鷗翼形導線佔用更多的空間)之插座，藉此IC封裝(例如PLCC)上存在每線性吋20條導線(每公分8條導線或導線間距為約1350 µm)。更容易的是用於扁平導線之插座，無論是否藉由引線成形設備在焊接前將引線切割且彎曲成鷗翼形。使用本文中所提供之方法及系統，由此插座經設定尺寸且適於接收扁平導線而無需彎曲扁平導線，因此節省時間。導線形成儀器為額外的費用。如本文中所使用，「導線間距」與「導線空間」同義。

圖5A中亦展示插座243之實例，其上具有用於收集焊料回流材料之具有通道245q之孔陣列(或SMP陣列)244j。插座243不具有任何框架，亦不下沉至AME 20之頂部表面201中，而是與上表面201齊平。插座243可具有焊料安裝襯墊，其不具有圓形橫截面，而是狹縫或四邊形橫截面，其經組態以容納如本文中所論述之其他導線類型。無框架、齊平(在同一平面上)SMP可與「取放」機器系統結合使用，「取放」機器人系統係指用於移動且在一些情況下，固持製造或測試儀器內之一或多個電路總成之機構。舉例而言，取放臂可使電路總成(例如倒裝晶片5E)自電路總成載體移動至插座243。實際機構可呈任何適合的形式，包括例如基於三維工作台之臂、基於二維工作台之臂、固定基座上之機械臂及/或旋轉傳遞裝置。

如圖5A中進一步說明，凸起框架可為局部的且具有兩個對角221、222，經組態以(例如摩擦地)接合SMT主體250。

如本文中所使用之術語「包含」及其派生詞意欲為指定陳述特徵、元件、組件、群組、整數及/或步驟的存在但不排除其他未陳述之特徵、元件、組件、群組、整數及/或步驟的存在的開放術語。前述亦適用於具有類似含義的字組，諸如術語「包括」、「具有」及其派生詞。

本文中所揭示之所有範圍皆包括端點，且各端點可獨立地彼此組合。「組合」包括摻合物、混合物、合金、反應產物及其類似物。除非本文中另有指示或與上下文明顯矛盾，否則本文中之術語「一」及「所述」不表示數量之限制，且應解釋為涵蓋單個及多個。如本文中所使用，後綴「(s)」意欲包括其修飾之術語之單數及複數形式，由此包括一或多個所述術語(例如印刷頭包括一或多個印刷頭)。在整個本說明書中，對「一個實施例」、「另一實施例」、「實施例」等之參考(當存在時)意謂在本文中所描述之至少一個實施例中包括結合實施例描述之特定元件(例如特性、結構及/或特徵)，且可存在於或可不存在於其他實施例中。此外，應理解，所描述之元件可在各種實施例中以任何適合的方式組合。此外，在本文中，術語「第一」、「第二」及其類似術語不表示任何順序、數量或重要性，而是用於表示一個元件與另一個元件。

類似地，術語「約」意謂量、尺寸、調配物、參數及其他量及特徵並非且無需為精確的，而可視所期望的為近似的及/或更大或更小，從而反映容限、轉換因素、捨入、量測誤差及其類似物，以及本領域中熟習此項技術者已知的其他因素。通常，無論是否明確地陳述，量、尺寸、調配物、參數或其他數量或特徵皆為「約」或「近似」的。

因此，本文中提供積層製造之電子(AME)電路，其可作為以下中之至少一者操作：印刷電路板(PCB)、可撓性印刷電路(FPC)及高密度互連PCB(HDIPCB)，所述AME電路進一步包含下沉凹坑，其具有自AME電路之外表面內部延伸至凹坑底板之側壁，其中所述底板及/或側壁界定具有多個孔(或槽或凹部、凹陷及其他凹口)之孔陣列，各孔經組態以接收及容納焊接介質且使用例如經塗佈及/或填充之孔(諸如通孔、盲孔及/或內埋式孔)連接至導電性跡線，及凸起(換言之，高於電路之外部平面)框架，其具有自AME電路之外表面外部延伸之側壁，所述凸起框架界定框式凹坑，其具有側壁及底板，其中所述底板及/或側壁界定具有多個孔之孔陣列，各孔經組態以接收及容納焊接介質，其中，下沉凹坑及/或凸起框式凹坑(具有其中界定之孔陣列)可操作以耦合及連接球狀柵格陣列(BGA)連接器封裝及/或任何其他表面安裝型裝置(SMT)封裝，下沉及/或凸起凹坑各自可作為表面安裝襯墊(SMP)或表面安裝插座操作，其中(i)凸起框架為部分框架，其中(ii)下沉凹坑及/或凸起框式凹坑之孔陣列中之至少一個孔可作為焊料遮罩界定之安裝襯墊(SMDM)操作，藉此孔之開口(r_ext )小於孔之直徑(r_int ))，或(iii)或者，Non-SMD(藉此孔之開口(r_ext )大於孔之直徑(r_int ))，其中(iv)焊接介質為焊錫膏及/或焊球，其中(v)下沉凹坑之孔陣列及/或凸起框式凹坑孔陣列中之至少一個孔之深度在約50 µm與約150 µm之間，且內徑在約50 µm與約1000 µm之間，其中外徑在約50 µm與約1250 µm之間，其中(vi)下沉凹坑底板及/或凸起框式凹坑底板各自進一步界定凹槽，其經設定尺寸且經組態以接收焊料回流材料，且其中(vii)凹槽形成適於保持多個孔之間的流體連通之網狀物。

在另一例示性實施方案中，本文中提供一種用於製造積層製造之電子(AME)電路之方法，所述電子電路為印刷電路板(PCB)及/或可撓性印刷電路(FPC)及/或高密度互連印刷電路板(HDIPCB)，其各自包含：下沉凹坑，其具有自AME電路之外部(頂端、基底、橫向)表面內部延伸至凹坑底板之側壁，其中所述底板界定孔陣列，其經組態以接收及容納焊接介質，及/或凸起框架，其具有自AME電路之外部(頂端、基底、橫向)表面外部延伸之側壁，所述凸起框架界定凸起框式凹坑，其具有側壁及底板，所述底板界定凸起框架凹坑孔陣列(其可與下沉凹坑中之孔陣列相同或不同)，所述凸起框架凹坑孔陣列經組態以接收及容納焊接介質，其中，下沉凹坑及凸起框式凹坑中之每一者可操作以耦合至少一個球狀柵格陣列(BGA)連接器封裝及/或表面安裝型技術(SMT)封裝，所述方法包含：提供噴墨印刷系統，其具有：適於分配介電性油墨(DI)之第一印刷頭；適於分配導電性油墨(CI)之第二印刷頭；傳送器，其與第一及第二印刷頭可操作地耦合，可操作以將基板(於例如夾盤耦合)傳送至每個印刷頭；以及電腦輔助製造(「CAM」)模組，其與第一及第二印刷頭中之每一者通信，所述CAM進一步包含中央處理模組(CPM)，其包括至少一個與非暫時性電腦可讀儲存裝置通信之處理器，所述非暫時性電腦可讀儲存裝置經組態以儲存指令，所述指令在由至少一個處理器執行時引起CAM藉由進行包含以下之步驟來控制噴墨印刷系統：接收表示AME電路之3D觀測檔案(例如Gerber檔案)，所述AME電路包含下沉凹坑及/或凸起框架凹坑；及產生多個檔案之檔案庫，各檔案表示用於印刷包含下沉凹坑及/或凸起框架凹坑之AME電路之實質上功能性2D層，以及與每個柵格2D功能層檔案相關聯之元檔案，其至少表示印刷順序；提供DI及CI組成物；使用CAM模組，獲得第一層檔案；使用第一印刷頭，形成對應於第一層中之DI之圖案；使對應於DI之圖案固化；使用第二印刷頭，形成對應於CI之圖案，所述圖案進一步對應於用於印刷包含下沉凹坑及/或凸起框架凹坑之AME電路之實質上2D層；燒結對應於CI之圖案；使用CAM模組，自檔案庫獲得表示用於印刷AME電路之後續層之檔案，所述後續檔案包含表示介電性油墨及/或導電性油墨之圖案之印刷指令；重複使用第一印刷頭，形成對應於介電性油墨之圖案之步驟至使用CAM模組，自2D檔案庫獲得後續、實質上2D層之步驟，其中在印刷最後一個層時，AME電路包含以下中之至少一者：下沉凹坑及凸起框架凹坑，可操作以安裝至少一個BGA連接器封裝組件及/或至少一個SMT裝置；及視情況耦合以下中之至少一者：BGA連接器封裝及SMT裝置封裝，所述方法進一步包含(viii)將焊接介質施用於下沉凹坑及/或凸起框式凹坑之孔陣列；視情況施用焊料回流材料(換言之，焊錫膏，諸如2:3的錫:鉍組成物)；使BGA連接器封裝及/或SMT裝置封裝與凸起框式凹坑及/或下沉凹坑耦合，其中BGA連接器封裝及/或SMT裝置封裝進一步包含多個延伸部分、凸塊、球體、導線、引線、接腳陣列及其類似物，其各自經組態以部分進入對應孔、凹部、槽、凹坑及類似連接(例如藉由連接至跡線之通孔)之凹口：以及在適合的SMP或表面安裝插座中焊接BGA連接器封裝及/或SMT裝置封裝，其中(ix)對應於下沉凹坑底板及凸起框式凹坑底板中之至少一者的介電性油墨部分之圖案經組態以進一步界定多個凹槽，所述多個凹槽在完全形成時各自經設定尺寸且經組態以接收焊料回流材料(換言之，焊接材料係指熔融焊錫膏、焊料凸塊及焊料球)，且其中多個凹槽形成網狀物，其經組態以保持多個孔之間的流體連通，其中，(x)焊接介質為焊錫膏且其中施用焊接材料之步驟之後為移除過量膏體之步驟，其中(xi)下沉凹坑及/或凸起框式凹坑之孔陣列中之至少一個孔經設定尺寸且經組態為焊料遮罩界定之安裝襯墊，或(xii)作為非焊料遮罩界定之安裝襯墊，且其中或者，(xiii)焊接介質為焊料球。

儘管已根據一些實施例描述關於使用基於經轉換之3D觀測CAD/CAM資料封裝之噴墨印刷的包含BGA及/或SMT晶片封裝插座之AME電路之前述揭示內容，但本領域中一般熟習此項技術者將由本文中之揭示內容顯而易見其他實施例。此外，所描述之實施例僅作為實例呈現且不意欲限制本發明之範疇。實情為，本文中所描述之新穎方法、程式、庫及系統在不偏離其精神之情況下可以多種其他形式實施。因此，本領域中熟習此項技術者將由本文中之揭示內容顯而易見其他組合、省略、取代及修改。

10:AME電路/PCB 20:AME 100:絕緣及/或介電部分 101:外表面 102:基底外表面 103i:跡線 110:框式凹坑/框架 110':部分框式凹坑 111:側壁 112:側壁 113:底板 114j:焊料安裝襯墊/孔 120p:指定位置 201:頂部表面/上表面 202:外表面 210:凹坑 212:側壁 213:底板 214j:孔陣列/孔 215q:凹槽 220:插座 221:對角/殼體 222:對角/殼體 224j:孔陣列/槽 234j:孔陣列/間距 243:插座 244j:孔陣列/SMP陣列 245q:通道 250:SMT主體/晶片封裝 251k:導線 260:焊料晶片封裝 601:步驟 602:步驟 603:步驟 604:步驟 1141:圓柱形孔壁/圓柱壁 1142:焊料接合區 r_int :內徑 r_ext :外徑

為了更好地理解用於積層製造具有整合式球狀柵格陣列(BGA)封裝插座之AME電路及其製造組成物之系統及方法，關於其實施例，參考隨附實例及圖式，其中：

圖1為使用所揭示之方法製造之印刷電路之頂部等距透視示意圖；

圖2A為放大的使用所揭示之方法製造的圖1中之凸起框式凹坑之等距示意圖，且圖2B說明使用所揭示之方法製造之表面安裝襯墊；

圖3為圖1中所說明之AME電路之橫截面；

圖4為使用所揭示之方法製造之AME電路的另一種組態之等距示意圖，其中凸起框式凹坑為部分框架；

圖5A為使用所揭示之方法製造之BGA插座之示意性說明，其展示用於焊料回流集合之凹槽(或通道)，且圖5B-5F說明可使用所述技術耦合之BGA及SMT組件之一些實例；及

圖6為用於使IC封裝與使用所揭示之方法製造之插座耦合之流程圖。

10:AME電路/PCB

100:絕緣及/或介電部分

101:外表面

102:基底外表面

103i:跡線

110:框式凹坑/框架

111:側壁

112:側壁

113:底板

114j:焊料安裝襯墊/孔

120p:指定位置

Claims (15)

1. 一種積層製造之電子(AME)電路，其包含一印刷電路板(PCB)、可撓性印刷電路(FPC)及一高密度互連PCB (HDIPCB)中之至少一者，所述AME電路包含以下中之至少一者： a. 一下沉凹坑，其具有自所述AME電路之一外表面內部延伸至一凹坑底板之側壁，其中所述底板及所述側壁中之至少一者界定具有多個孔之一孔陣列，各孔經組態以接收及容納一焊接介質，及 b. 一凸起框架，其具有自所述AME電路之外表面外部延伸之側壁，所述凸起框架界定一框式凹坑，所述框式凹坑具有側壁及一底板，其中所述底板及所述側壁中之至少一者界定具有多個孔之一孔陣列，各孔經組態以接收及容納一焊接介質， 其中，具有其中界定之所述孔陣列之所述下沉凹坑及所述凸起框式凹坑中之每一者經設定尺寸且經組態以可操作地耦合以下中之至少一者：一球狀柵格陣列(BGA)封裝及任何其他表面安裝型裝置(SMT)封裝。
2. 如請求項1之AME電路，其中所述凸起框架為一部分框架。
3. 如請求項2之AME電路，其中所述下沉凹坑及/或所述凸起框式凹坑之孔陣列中之至少一個孔可作為一焊料遮罩界定之安裝襯墊操作。
4. 如請求項2之AME電路，其中所述下沉凹坑及/或所述凸起框式凹坑之孔陣列中之至少一個孔可作為一非焊料遮罩界定之安裝襯墊操作。
5. 如請求項4之AME電路，其中所述焊接介質為以下中之至少一者：一焊錫膏及一焊球。
6. 如請求項5之AME電路，其中所述下沉凹坑之孔陣列及/或所述凸起框式凹坑孔陣列中之至少一個孔之一深度在約50 µm與約150 µm之間。
7. 如請求項6之AME電路，其中所述下沉凹坑底板及所述凸起框式凹坑底板中之至少一者各自進一步界定一凹槽，所述凹槽經設定尺寸且經組態以接收一焊料回流材料。
8. 如請求項7之AME電路，其中所述凹槽適於保持多個孔之間的流體連通。
9. 一種用於製造積層製造之電子(AME)電路之方法，所述電子電路為以下中之至少一者：一印刷電路板(PCB)、一可撓性印刷電路(FPC)及一高密度互連印刷電路板(HDIPCB)，其各自包含以下中之至少一者：一下沉凹坑，其具有自所述AME電路之一外表面內部延伸至一凹坑底板之側壁，其中所述底板界定一孔陣列，所述孔陣列經組態以接收及容納一焊接介質；及凸起框架，其具有自所述AME電路之所述外表面外部延伸之側壁，所述凸起框架界定一凸起框式凹坑，所述凸起框式凹坑具有側壁及一底板，所述底板界定所述孔陣列，所述孔陣列經組態以接收及容納所述焊接介質，其中，所述下沉凹坑及所述凸起框式凹坑中之每一者可操作以耦合一球狀柵格陣列(BGA)封裝及一表面安裝型技術(SMT)封裝中之至少一者，所述方法包含： a. 提供一噴墨印刷系統，其具有： i. 一第一印刷頭，其適於分配一介電性油墨； ii. 一第二印刷頭，其適於分配一導電性油墨； iii. 一傳送器，其與所述第一及第二印刷頭可操作地耦合，經組態以將一基板傳送至各印刷頭；及 iv. 一電腦輔助製造(「CAM」)模組，其與所述第一及第二印刷頭中之每一者通信，所述CAM進一步包含一中央處理模組(CPM)，所述中央處理模組包括與一非暫時性電腦可讀儲存裝置通信之至少一個處理器，所述非暫時性電腦可讀儲存裝置經組態以儲存指令，所述指令在由所述至少一個處理器執行時引起所述CAM藉由進行包含以下之步驟來控制所述噴墨印刷系統：接收一3D觀測檔案，其表示所述包含以下中之至少一者之AME電路：所述下沉凹坑及所述凸起框架凹坑；及產生具有多個檔案之一檔案庫，各檔案表示用於印刷所述包含以下中之至少一者之AME電路之一實質上2D層：所述下沉凹坑及所述凸起框架凹坑，及至少表示印刷順序之一元檔案； b. 提供介電性噴墨油墨組成物，及導電性噴墨油墨組成物； c. 使用所述CAM模組，獲得一第一層檔案； d. 使用所述第一印刷頭，形成對應於所述介電性噴墨油墨之圖案； e. 使所述對應於介電性噴墨油墨之圖案固化； f. 使用所述第二印刷頭，形成對應於所述導電性油墨之圖案，所述圖案進一步對應於用於印刷所述包含以下中之至少一者之AME電路之所述實質上2D層：所述下沉凹坑及所述凸起框架凹坑； g. 燒結所述對應於導電性噴墨油墨之圖案； h. 使用所述CAM模組，自所述檔案庫獲得表示一後續層之一後續檔案，所述後續層用於印刷所述包含以下中之至少一者之AME電路：所述下沉凹坑及所述凸起框架凹坑，所述後續檔案包含表示以下中之至少一者之一圖案之印刷指令：所述介電性油墨及所述導電性油墨； i. 重複使用所述第一印刷頭，形成所述對應於介電性油墨之圖案之步驟至使用所述CAM模組，自所述2D檔案庫獲得所述後續、實質上2D層之步驟，其中在印刷最後一個層時，所述包含以下中之至少一者之AME電路可操作以安裝至少一個BGA連接器封裝組件及/或至少一個SMT裝置：所述下沉凹坑及所述凸起框架凹坑；以及 j. 視情況耦合以下中之至少一者：所述BGA連接器封裝及所述SMT裝置封裝。
10. 如請求項9之方法，其進一步包含： a. 將焊接介質施用於所述下沉凹坑及所述凸起框式凹坑中之至少一者之孔陣列； b. 視情況施用焊料回流材料； c. 使所述BGA連接器封裝及所述SMT裝置封裝中之至少一者與所述凸起框式凹坑及所述下沉凹坑中之至少一者耦合，其中所述BGA連接器封裝及所述SMT裝置封裝中之至少一者各自進一步包含多個延伸部分，各延伸部分經組態以部分進入一對應孔：及 d. 焊接以下中之至少一者：所述BGA連接器封裝及所述SMT裝置封裝。
11. 如請求項10之方法，其中所述對應於所述下沉凹坑底板及所述凸起框式凹坑底板中之至少一者之介電性油墨部分之圖案經組態以進一步界定多個凹槽，所述多個凹槽在完全形成時各自經設定尺寸且經組態以接收所述焊料回流材料且其中所述多個凹槽形成一網狀物，所述網狀物經組態以保持多個孔之間的流體連通。
12. 如請求項11之方法，其中所述焊接介質為一焊錫膏且其中施用所述焊接材料之步驟之後為一移除過量膏體之步驟。
13. 如請求項9之方法，其中所述下沉凹坑及/或所述凸起框式凹坑之孔陣列中之至少一個孔經設定尺寸且經組態為一焊料遮罩界定之安裝襯墊。
14. 如請求項9之方法，其中所述下沉凹坑及/或所述凸起框式凹坑之孔陣列中之至少一個孔經設定尺寸且經組態為一非焊料遮罩界定之安裝襯墊。
15. 如請求項10之方法，其中所述焊接介質為焊料球。

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