TWI455656B - 印刷電路板以及電子設備 - Google Patents

Description

印刷電路板以及電子設備

本發明係有關於印刷電路板技術，且特別有關於一種具有不同焊盤結構的印刷電路板以及電子設備。

隨著電子設備技術的發展，具有小間距的積體電路(Integrated Circuit，IC)芯片封裝大量應用於電子設備的設計中，其中，窄節距柵格焊球陣列(Fine-Pitch Ball Grid Array，以下簡稱FBGA)就是一種IC芯片封裝技術。

目前，FBGA封裝技術中，對於印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)上IC芯片引腳(pin)對應的焊盤(pad)設計，通常採用全阻焊/綠油層限定(Solder mask defined，以下簡稱SMD)的設計方式，即PCB上的所有引腳全部採用SMD結構的焊盤，或者採用全非阻焊層限定/全銅皮層限定(Non-Solder mask defined，以下簡稱NSMD)的設計方式，即PCB上的所有引腳全部採用NSMD結構的焊盤。其中，SMD結構的焊盤是指採用SMD設計工藝製作得到的焊盤，其利用阻焊漆(亦即綠油)來控制焊盤尺寸，由於阻焊漆的開口會比銅皮尺寸小，因此可焊接的焊盤尺寸就是阻焊漆開口的尺寸；而NSMD結構的焊盤是指採用NSMD設計工藝製作得到焊盤，其利用銅皮來控制焊盤尺寸，由於阻焊漆開口會比銅皮尺寸大，因此可焊接的焊盤尺寸就是銅皮的尺寸。

對於PCB上的引腳焊盤全部採用SMD設計來說，能 夠較好的控制焊盤尺寸，但是如果所有IC芯片引腳對應的焊盤都採用SMD設計，焊盤的尺寸必須加大，從而會降低IC芯片佈局(layout)上的出線率，進而增加IC芯片以及PCB的尺寸，提高PCB的成本；對於PCB上所有焊盤全部採用NSMD設計來說，可以提高焊盤出線率，但是如果IC芯片上的所有引腳對應的焊盤都採用NSMD設計，IC芯片佈局的難度會加大，約束(constraints)也會增加，並且對於電源/接地引腳對應的焊盤，由於其走線較粗，連線較多，焊盤尺寸本身就不容易控制，對於這種類型的引腳對應的焊盤也使用NSMD的焊盤結構的話，可能還會造成PCB焊盤大小不一致的問題，從而降低表面黏著技術(Surface Mounted Technology，以下簡稱SMT)的產量，產生連錫的問題，造成IC芯片出現短路現象。

綜上，現有PCB上的焊盤全部採用SMD結構的焊盤設計時會存在焊盤出線率低、PCB成本高的缺陷，而PCB上的焊盤全部採用NSMD結構設計時會存在焊盤尺寸較難控制，焊盤尺寸一致性較差，容易出現IC芯片焊接連錫或虛焊的問題。

為解決現有技術中的缺陷，本發明提供一種印刷電路板以及電子設備，可有效提高部分焊盤的出線率和部分焊盤尺寸的一致性，降低PCB成本。

本發明提供一種印刷電路板，包括：電路板本體，所述電路板本體上設置有多個焊盤；所述多個焊盤包括第一 類型的焊盤和第二類型的焊盤，其中，所述第一類型的焊盤採用全阻焊/綠油控制焊盤尺寸結構，所述第二類型的焊盤採用全銅皮控制焊盤尺寸結構。

本發明提供一種電子設備，包括印刷電路板和積體電路芯片，所述積體電路芯片焊接在所述印刷電路的焊盤上；所述印刷電路板為採用上述本發明提供的印刷電路板。

本發明提供的印刷電路板以及電子設備，通過在一個印刷電路板上混合設置SMD結構的焊盤和NSMD結構的焊盤，使得印刷電路板上焊盤尺寸難以控制的焊盤可採用SMD結構的焊盤，來提高焊盤尺寸的一致性，避免IC芯片焊接時出現連錫或虛焊問題，避免出現芯片短路現象；而印刷電路板上對焊盤尺寸較好控制的焊盤可採用NSMD結構的焊盤，來提高焊盤的出線率，進而提高該部分焊盤的空間利用率，降低印刷電路板的板層，降低印刷電路板的製作成本。

為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖示，詳細說明如下。

為便於對本發明實施例技術方案有更好地瞭解，下面首先對本發明實施例中SMD結構的焊盤，以及NSMD結構的焊盤進行說明。

第1A圖為依據本發明實施例的SMD結構的焊盤設計的結構示意圖；第1B圖為依據本發明實施例的NSMD結構的焊盤設計的結構示意圖。SMD結構的焊盤是採用SMD 設計製作得到的焊盤，請參見第1A圖，在該SMD結構的焊盤中，焊盤的阻焊漆開窗(Solder mask opening)的尺寸為a1、PCB焊盤的尺寸(PCB pad size)為b1、覆蓋在焊盤銅皮上的阻焊漆(Solder mask on pad)的尺寸為c1、阻焊漆屏障(Solder dam)的尺寸為d1以及相鄰焊盤的中心距(Pin pitch)為e1，可以看出，SMD結構的焊盤的可焊接尺寸取決於阻焊漆開窗尺寸a1的尺寸。NSMD結構的焊盤是採用NSMD設計製作得到的焊盤，請參見第1B圖，在該NSMD結構的焊盤中，焊盤阻焊漆開窗(Solder mask opening)的尺寸為a2、PCB焊盤的尺寸(PCB pad size)為b2、阻焊漆和銅皮之間的間隙(Solder mask clearance)為c2、阻焊漆屏障(Solder dam)的尺寸為d2以及相鄰焊盤的中心距(Pin pitch)為e2，可以看出，NSMD結構的焊盤可焊接尺寸取決於PCB焊盤的尺寸b2。

由於SMD結構的焊盤為使用阻焊/綠油來控制焊盤的尺寸，因此在SMD工藝中，焊盤的尺寸是由阻焊漆開窗的大小a1來決定的，並且由於SMD工藝中阻焊漆的開窗(亦即開口)會比銅皮尺寸小，因此可焊接的焊盤尺寸就是阻焊漆開口的尺寸a1。以下以0.4Ball Pitch的BGA封裝IC為例來進行說明。如第1A圖所示，在採用SMD工藝處理焊盤引腳時，當所需的可焊接的焊盤尺寸為0.25mm時，SMD中阻焊漆開窗的尺寸a1也應該為0.25mm，而PCB中實際的焊盤尺寸則是大於0.25mm的，如第1A圖所示，此時PCB中實際的焊盤尺寸為b1=0.325mm。而在NSMD工藝中，由於可焊接的焊盤尺寸是由銅皮來控制的，且由 於NSMD工藝中阻焊漆的開口會比銅皮尺寸大，因此可焊接的焊盤尺寸為銅皮的尺寸。如第1B圖所示，在採用NSMD工藝處理焊盤引腳時，當所需的可焊接的焊盤尺寸同樣為0.25mm時，此時NSMD結構的焊盤中銅皮的尺寸b2也應該為0.25mm，從而PCB中實際的焊盤尺寸也為b2=0.25mm。

第1C圖為依據本發明實施例的採用SMD結構的焊盤和採用NSMD結構的焊盤的對比示意圖。如第1C圖所示，該電路板為對0.4BP(相鄰球的中心距為0.4mm)的IC芯片引腳封裝設計的電路板，其中，區域I中的焊盤為採用NSMD結構的焊盤，區域II中的焊盤為採用SMD結構形式的焊盤，可以看出，對於0.4BP的IC芯片封裝，當採用SMD結構的焊盤時，焊盤尺寸較大，焊盤大小容易控制，但相鄰兩個焊盤之間的空隙較小，所允許通過的電路線較少，焊盤的出線率就會較低；而採用NSMD結構的焊盤時，焊盤尺寸較小，焊盤大小不易控制，但其相鄰兩個焊盤之間的空隙較大，所允許通過的電路線較多，焊盤的出線率就會得到提高。

本發明實施例印刷電路板中，可將焊盤尺寸難以控制的焊盤設置成SMD結構的焊盤，而將焊盤尺寸容易控制而同時希望具有較高出線率的焊盤設置成NSMD結構的焊盤。具體地，本實施例提供的印刷電路板可包括印刷電路板本體，該印刷電路板本體上的多個焊盤可包括有第一類型的焊盤和第二類型的焊盤，其中，第一類型的焊盤採用如第1A圖所示意的SMD結構的焊盤，第二類型的焊盤就 是採用如第1B圖所示意的NSMD結構的焊盤，這樣，在印刷電路板中，部分焊盤通過採用SMD結構的焊盤可提高焊盤尺寸的一致性，而部分焊盤通過採用NSMD結構的焊盤，尤其是在PCB板中與同一元器件對應的焊盤內，採用SMD結構與NSMD結構混合的焊盤設計，可提高焊盤的出線率。

下面將以具體實例對本發明技術方案做進一步地說明。

第2圖為依據本發明一實施例提供的印刷電路板的結構示意圖。本實施例可按照PCB的區域來劃分焊盤結構設計是採用SMD結構或者NSMD結構，例如在特定區域採用SMD結構的焊盤，其他特定區域採用NSMD結構的焊盤，從而可在PCB上形成兩種類型的焊盤。具體地，如第2圖所示，本示範例中印刷電路板包括電路板本體11，該電路板本體11上設置有多個焊盤，該多個焊盤中，位於電路板本體11中心區域A的焊盤為採用第一類型的焊盤12，即SMD結構的焊盤；而位於電路板本體11除中心區域A的外圍區域B則採用第二類型的焊盤13，即NSMD結構的焊盤。

本實施例中，對於位於中心區域A的焊盤，對應於焊接在PCB上的IC芯片下方的引腳，該區域的焊盤尺寸一致性要求較高，焊盤尺寸難以控制，通過採用SMD結構的焊盤，在焊盤製作時，通過阻焊漆來控制焊盤的可焊接尺寸，可有效地控制該區域內焊盤的尺寸，提高焊盤尺寸的一致性，在IC芯片焊接時，可有效改善SMT中連錫的問 題，避免出現連錫導致的電路短路現象；同時，對於希望IC芯片的引腳對應的焊盤中，不希望出現比焊盤尺寸更大的銅皮，採用SMD結構的焊盤時，通過綠油(亦即阻焊漆)來控制焊盤尺寸，可有效避免出現銅皮過大的現象，進而改善PCB的電氣性能。

本實施例中，對於外圍區域B中的焊盤，對焊盤的尺寸要求不高，焊盤的尺寸容易控制，而且要求能具有較高的出線率，該區域通過採用NSMD結構的焊盤，在焊盤製作時，利用銅皮來控制焊盤尺寸，可有效提高該區域內焊盤的出線率，滿足IC芯片高出線率要求，從而提高了電路板的空間利用率，降低了PCB成本。

實際應用中，在PCB焊盤佈局時，對於處於內層中心區域A的焊盤，其對應於IC芯片的下方的引腳，焊盤的出線較粗、連線較多，焊盤尺寸大小不一致時，容易產生連錫而產生短路現象，因此，通過採用SMD結構的焊盤，在焊盤製作時通過綠油來控制焊盤尺寸，可合理控制焊盤的尺寸，確保焊盤大小的一致性，避免IC芯片焊接時出現的連錫問題；對於處於外圍區域B的焊盤，其焊盤尺寸能夠較好控制，因此為了提高該區域內焊盤的出線率，通過採用NSMD結構的焊盤，在焊盤製作時通過銅皮來控制焊盤尺寸，可提高電路板的空間利用率，降低PCB成本。

舉例來說，本實施例中，上述的印刷電路板上可焊接0.4BP的IC芯片，為滿足該0.4BP芯片的焊接和焊接後IC芯片的性能，印刷電路板上的焊盤中，可焊接的焊盤尺寸可以設置為0.21mm-0.26mm，因此，對於採用SMD結構 的焊盤，可採用的阻焊漆開窗尺寸可以為0.21mm-0.26mm，而實際的PCB焊盤尺寸則為0.28mm-0.33mm；而對於採用NSMD結構的焊盤，可採用的阻焊漆開窗尺寸為0.28mm-0.33mm，而實際的PCB焊盤尺寸則為0.21mm-0.26mm，這樣，可有效確保同一個IC在PCB中，各個焊盤的可焊接區域的一致性，確保IC芯片的焊接效果和焊接後IC芯片的性能。

本實施例中，如第2圖所示，上述的中心區域A和外圍區域B中的焊盤共同構成一個IC的封裝，亦即IC對應的焊盤中，同時設置有SMD結構的焊盤和NSMD結構的焊盤，且在IC對應的焊盤中，處於中心區域的焊盤採用SMD結構的焊盤，位於外圍區域的焊盤採用NSMD結構的焊盤。

所屬領域中具有通常知識者可以理解，當對於同一塊印刷電路板上具有多個元器件時，可以在不同元器件對應的焊盤中，一部分採用SMD結構的焊盤，另一部分採用NSMD結構的焊盤；或者，一部分元器件對應的焊盤全部採用SMD結構的焊盤，另一部分元器件對應的焊盤全部採用NSMD結構的焊盤。更優選地，本實施例中，對應於同一元器件，亦可以在與同一元器件對應焊盤封裝內採用SMD和NSMD的混合設計。

本實施例中，相對於全部採用SMD結構焊盤的PCB而言，通過一部分採用NSMD焊盤，可有效提高焊盤出線率和PCB佈局的空間利用率，進而可減少板層疊構。例如當對於全部採用SMD結構焊盤的PCB板，需要2+N+2層 板層疊構結構設計時，通過使用一部分焊盤採用NSMD結構焊盤後，則通過1+N+1板層疊構就可以完成。或者，當全部採用SMD結構焊盤需要10層板的PCB時，通過一部分採用NSMD結構的焊盤後僅需要8層板就可以實現。以及，本發明實施例在減少PCB板層疊構的同時，對於對連線多、出線粗等焊盤尺寸不易控制的焊盤，例如接地和電源引腳對應的焊盤，通過採用SMD結構的焊盤，更可確保焊盤尺寸的一致性，避免IC芯片焊接時由於錫量分佈不均而造成的連錫或虛焊現象。

本實施例中，通過在電路板本體的中心區域採用SMD結構的焊盤，可確保焊盤尺寸的一致性，從而改善SMT中的連錫或虛焊問題，避免出現IC芯片焊接時的電路短路或斷路現象；同時，通過在電路板本體的外圍區域採用NSMD結構的焊盤，可提高IC芯片引腳扇出的出線率，進而提高PCB佈局的空間利用率，從而可有效減少PCB板層疊構，降低PCB成本。

第3圖為依據本發明另一實施例提供的印刷電路板的結構示意圖。與上述第2圖所示實施例技術方案不同的是，本實施例中，採用SMD結構或者NSMD結構可以可根據焊盤引腳的功能來進行劃分，一部分功能的焊盤採用SMD結構，而另一部分功能的焊盤則採用NSMD結構，從而可在PCB上形成兩種類型的焊盤。例如對於出線粗、連線多和/或鋪設銅皮的焊盤可採用SMD結構，而對於出線率要求高和/或焊盤大小的一致性容易控制的焊盤可採用NSMD結構。具體地，如第3圖所示，本實施例中印刷電 路板的電路板本體21中所設置的多個焊盤中，區域C和區域D中的焊盤為採用SMD結構的焊盤22，而電路板本體21上除區域C和區域D之外的區域則採用NSDM結構的焊盤23。

本實施例中，如第3圖所示，區域C中的焊盤連線多、出線粗，區域D中焊盤鋪設有銅皮，這種區域中的焊盤尺寸較難控制，通過採用SMD結構的焊盤，可提高焊盤尺寸的一致性，避免焊盤變形。實際應用中，該些出線粗和/或連線多的焊盤，具體可以是作為接地或電源引腳的焊盤或者其他需要大面積連接的引腳的焊盤。

本實施例中，對於區域C和區域D之外的區域，這些區域焊盤尺寸容易控制，採用NSMD結構的焊盤，可提高焊盤的出線率，進而提高電路板的佈局的空間利用率，從而可減少整個電路板的板層疊構，降低電路板尺寸和成本。

本實施例中，如第3圖所示，上述的區域C和區域D中的焊盤共同構成一個IC的封裝，即同一元器件對應的焊盤中，同時設置有SMD結構的焊盤和NSMD結構的焊盤，且在該同一元器件對應的焊盤中，按照焊盤的功能，將焊盤設置成SMD結構或NSMD結構。

本實施例中，電路板上採用SMD結構的焊盤和NSMD結構的焊盤尺寸，可與上述第2圖中所示實施例中相同，在此不再贅述。

所屬領域中具有通常知識者可以理解，上述對印刷電路板中焊盤的設計，是對應於焊接在印刷電路板上的IC芯片的引腳的封裝而設計，通過將焊盤設置成SMD結構的焊 盤或NSMD結構的焊盤，以適應IC芯片封裝需要。實際應用中，可根據IC芯片的設計要求，以及IC芯片各引腳的連線，將各引腳對應的焊盤設置成SMD結構的焊盤或NSMD結構的焊盤，在確保IC芯片焊接到電路板上時不會出現連錫問題的同時，又可降低PCB的板層，降低PCB成本。

所屬領域中具有通常知識者可以理解，實際應用中除了可以按照第2圖所示按區域劃分焊盤的類型，以及按照第3圖所示按功能劃分焊盤的類型外，根據實際需要還可將二者結合起來確定印刷電路板上各焊盤的結構，即在一個印刷電路板上，一部分焊盤可按區域劃分各部分焊盤採用的焊盤結構，另一部分焊盤可按功能劃分各焊盤採用的焊盤結構。實際應用中，可以根據具體的需求來劃分PCB上焊盤的類型，其只要符合本發明的上述設計概念，均應落入本發明的保護範疇中，而對此本發明實施例並不做特別限制。

所屬領域中具有通常知識者可以理解，本發明除了會應用在BGA封裝芯片的PCB上，還可應用于其它各種封裝類型芯片或是其它封裝尺寸的PCB設計，例如芯片尺寸封裝(Chip Scale Package，CSP)、方形扁平無引腳封裝(Quad Flat No-lead Package，QFN)等，並不僅限於實施例所提到的0.4BP BGA封裝芯片。

此外，本發明實施例還提供一種電子設備，該電子設備包括印刷電路板以及焊接在該印刷電路板的焊盤上的IC芯片，該印刷電路板為採用上述本發明印刷電路板實施例 中所述的印刷電路板，其具體結構可參見上述本發明印刷電路板實施例的說明，在此不再贅述。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

a1、a2‧‧‧阻焊漆開窗的尺寸

b1、b2‧‧‧PCB焊盤的尺寸

c1、c2‧‧‧阻焊漆和銅皮之間的間隙

d1、d2‧‧‧阻焊漆屏障的尺寸

e1、e2‧‧‧相鄰焊盤的中心距

I、II、A、B、C、D‧‧‧區域

11、21‧‧‧電路板本體

12、22‧‧‧第一類型的焊盤

13、23‧‧‧第二類型的焊盤

第1A圖所示係本發明實施例中SMD結構的焊盤的結構示意圖。

第1B圖所示係本發明實施例中NSMD結構的焊盤的結構示意圖。

第1C圖所示係本發明實施例中採用SMD結構的焊盤和採用NSMD結構的焊盤的對比示意圖。

第2圖所示係依據本發明一實施例提供的印刷電路板的結構示意圖。

第3圖所示係依據本發明另一實施例提供的印刷電路板的結構示意圖。

A、B‧‧‧區域

11‧‧‧電路板本體

12‧‧‧第一類型的焊盤

13‧‧‧第二類型的焊盤

Claims (9)

1. 一種印刷電路板，包括：電路板本體，所述電路板本體上設置有多個焊盤；所述多個焊盤包括第一類型的焊盤和第二類型的焊盤，其中，所述第一類型的焊盤採用全阻焊/綠油層限定結構，所述第二類型的焊盤採用全銅皮層限定結構；其中所述第一類型的焊盤相比所述第二類型的焊盤應用於出線粗、連線多的引腳，以及所述第二類型的焊盤相比所述第一類型的焊盤對應用於出線率要求高的引腳。
2. 如申請專利範圍第1項所述的印刷電路板，其中所述第一類型的焊盤和第二類型的焊盤設置於所述電路板本體上的同一個元器件對應的焊盤內。
3. 如申請專利範圍第1項所述的印刷電路板，其中所述第一類型的焊盤的引腳為鋪設銅皮的引腳。
4. 如申請專利範圍第1項所述的印刷電路板，其中所述第一類型的焊盤為所述電路板本體上作為接地或者電源的引腳的焊盤。
5. 如申請專利範圍第1項所述的印刷電路板，其中所述第一類型的焊盤相比所述第二類型的焊盤應用於需要大面積連接的引腳。
6. 如申請專利範圍第2項所述的印刷電路板，其中，所述第一類型的焊盤為所述同一個元器件對應的焊盤中，處於中心區域的焊盤；所述第二類型的焊盤為所述同一個元器件對應的焊盤中，處於外圍區域的焊盤。
7. 如申請專利範圍第1項所述的印刷電路板，其中，若元器件在印刷電路板上可焊接的焊盤尺寸為0.21mm-0.26mm，所述元器件對應的焊盤中第一類型的阻焊漆開窗的尺寸為0.21mm-0.26mm，實際焊盤尺寸為0.28mm-0.33mm。
8. 如申請專利範圍第7項所述的印刷電路板，其中，所述元器件對應的焊盤中第二類型的阻焊漆開窗的尺寸為0.28mm-0.33mm，實際焊盤尺寸為0.21mm-0.26mm。
9. 一種電子設備，其中，包括印刷電路板和積體電路芯片，所述積體電路芯片焊接在所述印刷電路的焊盤上；所述印刷電路板為如申請專利範圍第1-8項任一項所述的印刷電路板。