TW535477B - A method of packaging electronic components, packaged construction and metal mask thereof - Google Patents

Description

535477 五、發明說明（1) 發明背景 1.發明領域 本發明是有關於藉由銲接（soldering)以把各種不同型 式的電子構件封裝在印刷電路板（PCB)上之方法，而且 特別是有關於藉由使用一回流銲接方法（reflow soldering method)以把各電子構件封裝在一 pCB上之方法。 2 ·習知技術之描述 傳統上皆採用銲接以做爲把各電子構件封裝在一 PCB 上之方法。現在請參考第1圖，其係說明出藉由使用銲 接而把一電子構件封裝之方法。在此中的說明是藉由一 實例的雙面回流而呈現出，其中各電子構件是藉由回流 而銲接在PCB的兩面上。 銲膏（paste)首先是印刷在各面（lands，其係設置在此 PCB上）上（步驟1〇1)。此印刷製程的摘要是如第2A至 2 C圖所示。 在此製程中，金屬罩幕13首先是設置在PCB15上， 如第2 A圖所示。具有與各面1 4相同尺寸大小的各開口 12是以圖案的形式（其係相對應於在此PCB上的各面14 的圖案形式）而形成在金屬罩幕13中。然後，此金屬罩 幕1 3是被設置，使得此金屬罩幕1 3的各開口 1 2皆能 定位在PCB15的個別面14上。 然後銲劑Π是藉由印刷滾壓器1 0而覆蓋在此金屬罩 幕13上，藉此銲劑11會塡充在此金屬罩幕13的各開口 12 中，如第2B圖中所示。在各開口 1 2被塡充有銲劑1 1之後 ，該金屬罩幕13則從PCB15中被移除出來，如第2C圖 535477 五、發明說明（2) 所示。因此銲膏是被印刷在各面1 4上。 晶片構件，例如表面黏著構件（s u r f a c e - m ο ία n t component)比如說 QFP(Quad Flat Pack age)或—— SOP (Small Outline Package)，皆設置在此印刷銲膏上 (步驟102)。然後，具有此表面黏著構件的PCB會穿越 一高溫回流爐，藉此，此銲劑是被熔化，而且該表面黏 著構件的各腳位（leads)和此PCB的各面被銲接在一起（ 步驟103)。此點之各製程會完成在此PCB的一表面上的 封裝。然後，此PCB是被翻轉，使得該表面（其上尙未 封裝有任何的構件）能朝上（步驟104)。 然後銲膏是被印刷（步驟105)，而且一構件是被固定 (步驟106)，如步驟101和1〇2中所示。各穿孔構件 [thr〇ugh-hole(T/H)構件，其爲用於藉由把各腳位插入 T/Η中（其係在此PCB中形成）來固定住]然後被固定住（ 步驟1 07)。接下來，此PCB會穿越一回流爐，如步驟 1〇3所示以把各構件銲接住（步驟1()8)。最後，無法抵擋 住此回流爐高溫的各構件會藉由人工操作而被銲接住（步 驟109)，因此，完成了在PCB上電子構件之封裝。 在上述傳統的把電子構件封裝之方法中，一 tin-ieacUSn-Pb)銲劑是 典型地 做爲銲 劑 ！ ！ 。然而 ，此 tin-lead銲劑包含有有毒的重金屬鉛（Pb)。使用鉛會對全球 的環境造成損害之問題（起因於人們任意丟棄所使用過的電 子設備）。因此，吾人要提供一種解決此問題之方法，即， 使用不含有鉛的銲劑（即不含有鉛，Pb)近年來已廣受歡迎， 535477 五、發明說明（3) 以避免環境污染。

Tin-silver(Ag)銲劑早已廣爲人知爲不含有鉛的焊劑。 由於銀的穩定特徵之故，所以使用tin_silver銲劑來取 代tin-lead銲劑以把各電子構件封裝會使得各電子構件 之封裝能維持在如習知技術的相同的可靠度水準。然而 ，tin-silver銲劑的熔點大約爲220°C，其係遠高於tin-lead銲劑的熔點183 °C。爲了此種理由，當在封裝中（其 係使用tin-lead銲劑來施行封裝中）簡單地以tin-silver 銲劑來取代tin-lead銲劑時，則會遭遇到許多的問題。 當使用未經修改的設備（其係用來藉由t i η -1 e a d銲劑來施 行封裝）來施行封裝，而同時藉由使用tin-silver銲劑時 ，則也會有許多的問題。特別是，當在一回流爐中，藉 由把tin-silver銲劑（其具有220°C的熔點）熔化而銲接時 ，則在一些情形下各電子構件會達到超過240 °C的溫度 。典型的電子構件的耐溫溫度大約爲23 0°C。因此，當 使用tin-silver銲劑來封裝各電子構件時，則會有問題 ，其爲被使用的各種不同電子構件的耐溫溫度必須受到 注意。 除了 tin-silver銲劑（其具有高熔點）之外，tin-zinc(Sn-Zn)銲劑也廣爲人知爲不含鉛的銲劑。此種tin-z i n c的熔點大約爲1 9 7 °C，因而，此種t i η - z i n c可使用 來把習知技術中藉由使用未經修改的習知技術的設備， 就可把各電子構件封裝起來。 在此，吾人要考慮的情形是，此電子構件（其爲裝置 535477 五、發明說明（4) 且具有L型腳位，例如一鉅（tantalum)電容或一無腳位 (leadless)晶片構件，其尺寸大小範圍從1 608(0.8mmx 1.6mm)至5750(5.7mmx5mm尺寸大小）是固定在一 PCB上。 如上所述，此金屬罩幕1 3的各開口 1 2通常具有與各 面1 4相同的尺寸大小。在使用此一金屬罩幕1 3以把銲 劑印刷在PCB 1 5上之後，如果一具有L型腳位的裝置或 者是一無腳位晶片（其具有各電極，各電極會佔有各面 1 4的相對地大的區域）是固定在p CB 1 5上時，則銲劑1 1 的一部份（其已印刷在各面1 4上）在一些情況下會被壓迫 出而進入一回流區域中。此銲劑1 1的一部份（其已從各 面14被壓迫出）可以此方式以在此回流製程中爲在各面 1 4上的銲劑1 1所吸收，但是此銲劑1 1的一部份可能會 在各地區（其爲各面14之外面）形成各錫球。如果形成有 此種錫球時，則它們可能會造成P C B 1 5的破損。 特別是，因爲上述不含有鈴的tin-zinc(Sn-Zn)靜劑的 濕能力（wettability)是劣於含有鉛（Pb)的銲膏，所以使用 此不含有鉛的tin-zinc(Sn-Zn)銲劑時，則更加需要有會 避免產生此錫球之對策。 本發明的描述 本發明的目的是要提供一種把一電子構件封裝之方法 而同時在此回流製程中能壓制此種鍚球之形成。 爲了完成此目的，本發明採用一種金屬罩幕，其中用 於把銲膏印刷的各開口的至少一個是以一外形（shape)而 形成’使得該開口的各邊緣的至少一部份皆被定位在在 535477 五、 發明說明 ( 5) 此 PCB 上 的 各 面 的各邊緣中 ί 〇 當電子構件是放置在此印 刷 銲 膏 上 時 則 使用此種方 法 能降低從各面中被壓迫出 來 的 銲 劑 0 因 此 ，根據本發 明 的把一電子構件封裝之方 法 在 此 回 流 製 程中所形成 的 鍚球是受到壓制，即使當 使用 具 有 較 差 濕 能力的銲劑 〇 在 本 發 明 的 把 一電子構件 封 裝之方法中，使該等開口 的 邊 緣 的 一 外 形 [其係定位在在各地區（其上各電極是被 固 定 )中的該等頂 ί的邊緣中]1 能' 有效地降低從該等面中的 銲 劑 之 突 出 0 此 外，使該等 開 口的邊緣的一外形[其係定 位在 只 在 各 地 區 (其中各電極是被放置）中的該等面的邊 緣 中 ]不會大幅地降低被印刷在各面上的銲劑之總額，而 且 因 而 可 以 把 該 銲劑的強度 維 持在一適當的水準。 因 此 ， 本 發 明 能更有效地 把 各電子構件封裝住，即使 是 使 用 具 有 較 差 濕能力的銲 劑 情況下。而且根據地，也 可 做 爲 使 用 爲 把 各電子構件 封 裝之方法，特別是當使用 的 是 不 含 有 鉛 而 且具有較差 濕 能力的t i η - z i n c銲劑。此 外 本 發 明 也 可 做爲把一無 腳 位晶片或者是具有L型腳 位 的 —^ 裝 置 封 裝 之方法，以 壓 迫來自各面的銲劑。 本 發 明 的 上 述 目的，特徵 以 及優點會從以下的描述及 其 附 圖 而 得 更 加明顯，其 係 例舉出本發明的各實例。 圖 式 簡 單 說 明 第 1 圖 是 一 流 程圖，其係 顯 示出把一電子構件封裝之 方 法 的 實 例 其 中銲劑是用 來 把此電子構件封裝住。 第 2A至 2C 匱 丨是立體圖， 其 7- ;顯示出把銲膏印刷在各面 535477 五、發明說明（6) (其係設置在一 PCB上）上之各製程。 第3圖是一圖，其顯示出此封裝結構的立體圖，此封 裝結構是藉由本發明的實施例以把一電子構件封裝之方 法而產生，而且另有此等面部份的視圖，其中在此封裝 、結構的製造製程中，銲膏已被印刷。 較佳實施例說明 以下要隨著各附圖來說明出根據本發明的實施例把一 電子構件封裝之方法。 首先，參考第3圖，在此實施例中，一無引腳的晶片 構件是被封裝在PCB上，如電子構件1。此電子構件1 具有在它的面上的各電極2，而且電子構件1是藉由把 這些電極2銲接至PCB15的各面14。PCB15具有在裝 置圖案中的各面1 4，該裝置圖案係相對應於這些電極2 。如第3圖中所顯示的實例，各面14在外形上皆爲矩形。 在此封裝的製程中，首先，一金屬罩幕[其中在相對應 於各面14的裝置圖案（patter n of arrangement)中形成有 各開口]是受到使用以把銲膏印刷在PCB 1 5上。在此情 況下，一不含有鉛的tin-zincKSn-Zn)銲劑是被使用爲銲膏。 如第3圖中所顯示的，從在各面1 4上的銲劑1 1的已印 刷外形（printed shape)中可以看見，一金屬罩幕是被使用， 其中各開口的邊緣是定位在各面1 4的邊緣內。特別是，各 開口的邊緣是定位在在各地區[其係與在各面14(其中電子 構件1的各電極2是要被放置）上的電子構件1接近]中的各 面1 4的邊緣內。在遠離電子構件丨的地區中，各開口 535477 五、發明說明（7) 的邊緣和各面1 4的邊緣是重疊在一起。根據地，該金 屬罩幕的一開口的邊緣是一矩形外形，其可與在電子構 件1外的地區中的面1 4重疊，但是在靠近於電子構件1 的地區中，則是一具有頂端（apex)的三角形外形，其係 朝向著電子構件1而突出，因此，該開口的整個外形會 形成一”家板外形（home plate shape)。 然後，電子構件1是固定在PCB15上，在此PCB15 上有銲劑1 1以此方式而被印刷出，然後此總成會通過 一回流爐以把電子構件1銲接至PCB 1 5上，藉此，可完 成如第3圖中所示的封裝結構。 在上述中所描述的實施例的把一電子構件封裝之方法 中，一金屬罩幕是被使用，其中開口 1 2的邊緣是定位 在各面1 4的邊緣內。採用此種方法會使在電子構件是 固定時，從各面1 4的地區中所擠壓出的銲劑1 1減少。 因此，本發明的把電子構件封裝之方法能抑制住在後續 的回流製程中所形成的鍚球，即使當使用的是tin-zinc ( S η - Ζ η) 銲劑 （其 具有較 差的濕 能力） 時。 此外，在本發明的實施例中，在該金屬罩幕中各開口 的邊緣皆是定位在只在各地區（其中電子構件1的電極2 是被放置）中的各面1 4的邊緣內。把該金屬罩幕的開口 的邊緣定位在在該等地區（其中電子構件1的電極2是被 放置）中的各面的邊緣內會使被壓制在各面1 4上的銲膏 之總額減少，當電子構件1是被固定時。使該金屬罩幕 的開口的邊緣能與在各地區（其係遠離電子構件1)中的各 535477 五、發明說明（8) 面1 4的邊緣一致（c 〇 i n c i d e)，並不會顯著地降低銲膏之 總額。因此，本實施例中把一電子構件封裝之方法能抑 制在回流製程中所形成的錫球，而同時能把該銲劑的強 度保持於足夠地局，即使是使用具有差的濕力的tin· zinc(Sn-Zn)銲劑情況下時。

雖然在吾人已描述出實施例（其中以根據此實施例來把 電子構件封裝之方法），但是本發明並不受限於此種形式 ，而且此金屬罩幕的各開口的外形可以是任何形狀（其中 此金屬罩幕的各開口的邊緣是定位在各面的邊緣內）。

此外，雖然吾人在本實施例中已描述出一案例（其中電 子構件1，即無引腳晶片是被固定），但是電子構件的封 裝方法可被適當地應用至各種案例（其中具有L型引腳 的電子裝置，例如一鉅電容器是被固定）。此外，雖然吾 人已描述出一例子，其中tin-zinc(Sn-Zn)銲劑是根據本 發明實施例把一電子構件封裝之方法而被使用爲銲劑， 但是本發明並不受限於此種形式，而且也可應用於各種 案例（其中其它的銲劑是被使用），特別是當具有較差的 濕能力的銲劑時，則本發明特別有效果。 雖然吾人以利用特定的條件來描述出本發明的較佳實 方也例’但是此描述只是用來舉例之目的，而且要了解的 是在不遠離本案申請專利範圍領域的情況下，就可以修 改和變化本發明。 參考符號之說明 •構件 - 10- 535477 五、發明說明（9) 2.....電極 10 .....滾壓器 11 .....銲劑 12 .....開口 13 .....罩幕 14 .....面 15.....印刷電路板（PCB) -11-

Claims (1)

1. 535477

   六、申請專利範圍 第9 1 1 1 1 426號「電子構件封裝之方法，封裝結構及其金 屬罩幕」專利案 (92年2月7日修正） 六申請專利範圍： 1 · 一種電子構件封裝之方法，其中一具有電極的電子構件 是被封裝在一印刷電路板上，此電路板各面已經被形成 在一裝置圖案中，該裝置圖案係藉由把該等電極銲接至 該等面而相對應於該等電極；該方法包括的步驟有： 準備一金屬罩幕，其形成有開口相對應於該等面的裝 置圖案； 把該金屬罩幕設置在該印刷電路板上，使得該等開口 能分別在各別的面上對應； 把銲膏塡充於每個開口中； 移除該金屬罩幕； 把該電子構件放置在此印刷電路板上，使得該等電極 能分別地被放置在該銲膏上；以及 實施該銲膏之回流以把該等電極銲接至該等面； 其中，一金屬罩幕被用來做爲該金屬罩幕，將該等開 口中的至少一者形成一外形，使得它的邊緣中的至少一 部份當該金屬罩幕是設置在該印刷電路板上時，位在該 等面之邊緣內。 2 ·如申請專利範圍第1項之電子構件封裝之方法，其中， 一金屬罩幕被使用做爲該金屬罩幕，將該等開口的至少 -I- 535477 六、申請專利範圍 一者形成一外形，使得該開口的邊緣，位在該電極所置 放的地區中的該面之邊緣內。 3 ·如申請專利範圍第1項之電子構件封裝之方法，其中一 不包含有鉛（Pb)的錫-鋅（Sn-Zn)銲劑被使用做爲該銲 膏 。 4 ·如申請專利範圍第1項之電子構件封裝之方法，其中該 電子構件是一無腳位晶片。 5 ·如申請專利範圍第1項之電子構件封裝之方法，其中該 電子構件是一具有L型腳位的裝置。 6 . —種封裝結構，包含有： 一印刷電路板，其中各面是設置在它的表面上而且其 中銲膏是被印刷在該等面上；以及 一電子構件，其係具有各電極，該等電極是藉由該銲 膏而被銲接至該印刷電路板的該等面上， 其中將該銲劑形成一外形，使得該銲劑的邊緣是位在 該等面的邊緣內。 7 ·如申請專利範圍第6項之封裝結構，其中將該銲膏形成 一外形，使得銲膏的邊緣位在電極所置放的地區中的該 面之邊緣內。 8 .如申請專利範圍第6項之封裝結構，其中該銲膏是不包 含有鉛（Pb)的錫-鋅（Sn-Zn)的銲劑。 9 .如申請專利範圍第6項之封裝結構，其中該電子構件是 一無腳位晶片。 -2 - 535477 六、申請專利範圍 1 0 ·如申請專利範圍第6項之封裝結構，其中該電子構件是 一具有L型腳位的裝置。 11. 一種金屬罩幕，該金屬罩幕是在把具有電極的電子構件 封裝於一印刷電路板上時，被使用以把銲膏印刷在一相 對應於在印刷電路板上的各面的圖案中，而在此印刷電 路板上之該等面，係藉由把該等電極銲接至該等面而被 對應於該等電極； 其中各開口是形成在該金屬罩幕中，在該金屬罩幕是 設置在該印刷電路板上時，把銲膏塡充於該面上，以及 其中該開口中之至少一者形成一外形，其該開口的邊 緣是位在該面之邊緣內。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之金屬罩幕，其中該開口中的 至少一者形成一外形，使得該開口之各邊緣位在電極所 置放的地區的面之邊緣內。 -3 -