TWI455661B - 印刷電路板與於此印刷電路板上配置積體電路封裝元件的方法 - Google Patents

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Description

印刷電路板與於此印刷電路板上配置積體電路封裝元 件的方法
本發明有關於一種印刷電路板，特別是有關於一種可有效提昇焊接效果的印刷電路板。
目前球柵陣列(Ball Grid Array，BGA)之積體電路封裝元件被焊接於印刷電路板(printed circuit board)上，藉由許多細小球形焊點(solder joint)與印刷電路板上對應位置的焊料層相連接，來實現此積體電路封裝元件與印刷電路板之間的電氣連接與機械(物理)連接。
由于此積體電路封裝元件上的部份球形焊點於焊接過程中常導致無法與印刷電路板上對應之焊料層完全熔融成一體，產生電氣連接失敗或至少降低電氣導接性能的後果。如此，積體電路封裝元件便無法與印刷電路板有效地進行訊號之傳遞。
有鑑於此，如何研發出一種積體電路封裝元件，可有效改善上述所帶來的缺失及不便，實乃相關業者目前刻不容緩之一重要課題。
本發明為揭露一種印刷電路板與於此印刷電路板上配置積體電路封裝元件的方法，藉由印刷電路板上之焊料層所設置的凹槽，使得積體電路封裝元件放置於印刷電路板上時，部份球形焊點朝下最凸出的頂點可陷入凹槽內，讓積體電路封裝元件上的所有球形焊點朝下最凸出的頂點至印刷電路板的距離都可整體縮短，進而增大球形焊點和焊料層的有效接觸面積。
本發明之一實施方式中，係提供一種印刷電路板。此印刷電路板用以配置一具多個球形焊點之積體電路封裝元件。印刷電路板包含一基板以及多個接點。此些接點排列於基板之一面上。各接點之一頂面配置有一焊料層。焊料層上開設有一凹槽，凹槽用以對齊一球形焊點的頂點，以供此球形焊點的頂點伸入凹槽中。
本發明之另一實施方式中，係提供一種於此印刷電路板上配置積體電路封裝元件的方法。此方法包含(a)提供一具多個接點之印刷電路板與一具多個球形焊點之積體電路封裝元件。(b)分別形成多個焊料層於該些接點之頂面，其中每一焊料層具有一凹槽。(c)將該積體電路封裝元件放置於該印刷電路板上，其中此些凹槽分別對齊此些球形焊點的頂點，以致至少部份之球形焊點的頂點伸入凹槽中。(d)對積體電路封裝元件與印刷電路板加熱，以致此些球形焊點與對應之焊料層完全熔融連接成一體。
綜上所述，藉由本發明印刷電路板與於此印刷電路板上配置積體電路封裝元件的方法，可減少此些球形焊點 於焊接過程中無法和焊料層完全熔融連接成一體的數量，以及提高所有球形焊點和焊料層於焊接過程中可完全熔融的機會。
10‧‧‧積體電路封裝元件
11‧‧‧球形焊點
11a‧‧‧頂點
20‧‧‧印刷電路板
21‧‧‧焊料層
d1、d2‧‧‧距離
100‧‧‧印刷電路板
110‧‧‧第一基板
120‧‧‧第一接點
121‧‧‧頂面
130‧‧‧焊料層
131‧‧‧內壁
132‧‧‧外壁
133‧‧‧縫隙
140‧‧‧凹槽
200‧‧‧積體電路封裝元件
210‧‧‧第二基板
220‧‧‧球形焊點
220a‧‧‧頂點
300‧‧‧印刷模板
310‧‧‧開口
320‧‧‧遮敝部
S‧‧‧焊料
M‧‧‧區域
J‧‧‧噴印機
(501)~(504)‧‧‧步驟
第1圖繪示一個積體電路封裝元件配置於一印刷電路板上的示意圖。
第2圖繪示一個球形焊點和一焊料層於焊接過程中無法完全熔融成一體的示意圖。
第3圖繪示本發明之印刷電路板之側視圖。
第4A圖繪示第3圖之區域M於一實施例下的局部俯視圖。
第4B圖繪示第3圖之區域M於另一實施例下的局部俯視圖。
第5圖繪示本發明於此印刷電路板上配置積體電路封裝元件的方法之流程圖。
第6圖繪示本發明於此印刷電路板上配置積體電路封裝元件的方法之操作示意圖。
第7A圖與第7B圖繪示第5圖之步驟(502)於一實施例中之一操作示意圖。
第7C圖繪示本發明之印刷電路板依據此實施例所形成之焊料層之局部俯視圖。
第8圖繪示第5圖之步驟(502)於另一實施例中之一操 作示意圖。
以下將以圖示及詳細說明清楚說明本發明之精神，如熟悉此技術之人員在瞭解本發明之實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。
第1圖繪示一個積體電路封裝元件10配置於一印刷電路板20上的示意圖。第2圖繪示一個球形焊點11和一焊料層21於焊接過程中無法完全熔融成一體的示意圖。
請參考第1圖與第2圖所示，由於積體電路封裝元件10的厚度越來越薄，因此當積體電路封裝元件10放置於印刷電路板20上而與各球形焊點11接觸對應之焊料層21一起進入焊接過程時，積體電路封裝元件10之部份區域將因高溫而發生翹曲(warpage)變形，致使積體電路封裝元件10上不同球形焊點11朝下最凸出的頂點11a至印刷電路板20表面的距離將產生明顯地差異(例如距離d1、d2)，進而導致積體電路封裝元件10上部份的球形焊點11因此無法與對應之焊料層21充分接觸，造成此些球形焊點11和焊料層21於焊接過程中無法完全熔融連接成一體(第2圖)。
發明人有鑑於此，將印刷電路板上所有焊料層上設置一凹槽，藉由印刷電路板上所有焊料層上所設置的凹槽，使得積體電路封裝元件放置於印刷電路板上時，部份球形焊點朝下最凸出的頂點可陷入凹槽內，讓積體電路封 裝元件上的所有球形焊點朝下最凸出的頂點至印刷電路板的距離都可整體縮小，進而於焊接過程中，縮短積體電路封裝元件發生翹曲變形之部份區域上之部份球形焊點與焊料層的距離，減少此些球形焊點無法和焊料層完全熔融連接成一體的機率。此外，由於焊料層所設置的凹槽內呈中空狀，當積體電路封裝元件放置於印刷電路板上時，部份球形焊點朝下最凸出的頂點可更接近焊料層內部，進而增大球形焊點和焊料層的有效接觸面積。
請參閱第3圖與第4A圖所示，第3圖繪示本發明之印刷電路板100之側視圖。第4A圖繪示第3圖之區域M於一實施例下的局部俯視圖。第4B圖所示，繪示第3圖之區域M於另一實施例下的局部俯視圖。
此印刷電路板100包含一第一基板110以及多個第一接點120。第一基板110可例如為硬式印刷電路板(printed circuit board，PCB)、金屬基板(metal core printed circuit board，MCPCB)或軟式印刷電路板(flexible printed circuit board，FPC)。
此些第一接點120排列於第一基板110之一面上，用以分別配合印刷電路板100內部一或多個線路而與一積體電路封裝元件交換訊號。第一接點120為金屬接點，其材料例如為銅、錫或鎳等。第一接點120不限其形狀，可為幾何形狀，例如圓形或矩形。
各第一接點120之頂面121配置有一焊料層130。焊料層130上開設有一凹槽140。凹槽140不限其形狀，也 不需與第一接點120的形狀匹配，可為幾何形狀，例如圓形或矩形。焊料層130呈半固態或膏狀，至少包含焊接用材料(如銲錫等)與助焊劑。
本發明之一變化或選項中，凹槽140位於焊料層130所為形狀之中心位置(第4A圖)，然而，本發明不僅限於此。
本發明之一變化或選項中，凹槽140貫穿焊料層130，使得凹槽140可顯露出第一接點120之頂面121(第4A圖)，然而，本發明不僅限於此，如第4B圖所示，凹槽140也可不貫穿焊料層130，使得凹槽140之底部無法顯露出第一接點120之頂面121，而仍遮蔽第一接點120之頂面121。
本發明之一變化或選項中，凹槽140與焊料層130呈同心圓狀。換句話說，焊料層130相對凹槽140之外壁132以及焊料層130於凹槽140內之內壁131皆完全圍繞凹槽140。然而，本發明不僅限於此，例如焊料層130亦可呈C字型(如第7C圖)、U字型或Π字型。換句話說，焊料層130具有一縫隙133，縫隙133連接焊料層130於凹槽140內之內壁131與焊料層130相對凹槽140之外壁132(如第7C圖)。
第5圖繪示本發明於此印刷電路板100上配置積體電路封裝元件200的方法之流程圖。第6圖繪示本發明於此印刷電路板100上配置積體電路封裝元件200的方法之操作示意圖。
請參閱第5圖與第6圖所示，本發明提供一種於此印刷電路板100上配置積體電路封裝元件200的方法。此方法包含：於步驟(501)中，提供一具多個第一接點120之印刷電路板100與一具多個球形焊點220之積體電路封裝元件200。請參閱第6圖所示，積體電路封裝元件200包含一第二基板210及多個球形焊點220。球形焊點220一一地排列並顯露於第二基板210之一面上，分別對應印刷電路板100之此些第一接點120的排列方式。此些球形焊點220呈立體狀，具有一最凸出的頂點220a。若此積體電路封裝元件200發生翹曲時，積體電路封裝元件200上的所有球形焊點220最凸出的頂點220a至印刷電路板100表面的距離不一致。
於步驟(502)中，分別形成多個焊料層130於此些第一接點120之頂面121，且每一焊料層130具有一凹槽140。於步驟(503)中，將積體電路封裝元件200放置於印刷電路板100上，且此些凹槽140分別對齊此些球形焊點220的頂點220a，以致至少部份之球形焊點220的頂點220a可伸入凹槽140中。於步驟(504)中，將積體電路封裝元件200與印刷電路板100加熱，以致此些球形焊點220與對應之焊料層130完全熔融連接成一體。
如此，如第6圖所示，由於積體電路封裝元件200全部或至少大部分的球形焊點220的頂點220a可伸入對應之凹槽140中，使得最遠離印刷電路板100的球形焊點220 (如最左邊的球形焊點220)接觸對應之焊料層130，進而讓整體的積體電路封裝元件200更接近印刷電路板100。
進而，當將積體電路封裝元件200與印刷電路板100同時進入錫爐時，雖然積體電路封裝元件200將因高溫而產生彎曲，但由於全部或至少大部分的球形焊點220的頂點220a都伸入凹槽140內，故，可被抬起的球形焊點220仍有很大機會與對應之焊料層130完全熔融連接成一體。
故，相較於習知焊料層並無凹槽的設計，本發明印刷電路板100與於此印刷電路板100上配置積體電路封裝元件200的方法，便可減少更多無法和焊料層130完全熔融連接成一體的球形焊點220，藉以提高所有球形焊點220和焊料層130於焊接過程中可完全熔融的機會。
須說明的是，本發明之實施上，球形焊點220與焊料層130須配合第一接點120之型態而實施。舉例而言，若某一第一接點120之頂面121面積相對增大時，則其對應之球形焊點220與焊料層130亦對應地相對增大，而對應球形焊點220之凹槽140亦對應地相對增大。
此外，本發明之一變化或選項中，實施者也可加大凹槽140的容量大於等於球形焊點220的體積，使得不僅球形焊點220的頂點220a，連球形焊點220的整體都可伸入凹槽140內。
請參考第7A圖至第7C圖所示，第7A圖與第7B圖繪示第5圖之步驟(502)於一實施例中之一操作示意圖。第7C圖繪示本發明之印刷電路板100依據此實施例所形成 之焊料層130之局部俯視圖。
步驟(502)中，形成焊料層130的方式可為一印刷方式，使得焊料S透過此印刷方式被形成於此些第一接點120之頂面121。
具體而言，如第7A圖，步驟(502)更包含覆蓋一印刷模板300(stencil)於印刷電路板100上。如第7B圖，印刷模板300包含至少一開口310與遮敝部320，開口310對應地露出些第一接點120其中之一的頂面121，且遮敝部320自印刷模板300伸至開口310內；以及如第7A圖，將一焊料S印刷於印刷模板300與印刷電路板100上，以致於印刷電路板100之此些第一接點120之頂面121上互補地形成對應之焊料層130與凹槽140(第7C圖)。
請參考第8圖所示，第8圖繪示第5圖之步驟(502)於另一實施例中之一操作示意圖。
步驟(502)中，形成焊料層130的方式可為一噴印方式，使得焊料S透過此噴印方式被形成於此些第一接點120之頂面121。
對印刷電路板100之第一接點120分別噴塗一焊料S，以致於印刷電路板100之第一接點120之頂面上形成對應之焊料層130與凹槽140。具體而言，透過一噴印機J於印刷電路板100之第一接點120之頂面上噴印出焊料層130以圍繞一不具焊料之凹槽140。
綜上所述，藉由本發明印刷電路板與於此印刷電路板上配置積體電路封裝元件的方法，可減少此些球形焊點 於焊接過程中無法和焊料層完全熔融連接成一體的數量，以及提高此些球形焊點和焊料層於焊接過程中可完全熔融的機會。
100‧‧‧印刷電路板
110‧‧‧第一基板
120‧‧‧接點
121‧‧‧頂面
130‧‧‧焊料層
140‧‧‧凹槽
M‧‧‧區域

Claims (6)

  1. 一種印刷電路板，用以配置一具多個球形焊點之積體電路封裝元件，該印刷電路板包含：一基板；以及多個接點，排列於該基板之一面上，每一該些接點之一頂面配置有一焊料層，該焊料層上開設有一凹槽，該凹槽用以對齊該些球形焊點其中之一的頂點，以供該球形焊點的該頂點伸入該凹槽中，其中該焊料層具有一縫隙，該縫隙連接該焊料層於該凹槽內之內壁與該焊料層相對該凹槽之外壁。
  2. 如請求項1所述之印刷電路板，其中該凹槽位於該焊料層之中心位置。
  3. 如請求項1所述之印刷電路板，其中該凹槽露出該接點。
  4. 如請求項1所述之印刷電路板，其中該凹槽之底部遮蔽該接點。
  5. 一種於印刷電路板上配置積體電路封裝元件的方法，包含：(a)提供一具多個接點之印刷電路板與一具多個球形焊點之積體電路封裝元件；(b)覆蓋一印刷模板於該印刷電路板上，該印刷模板包 含至少一開口與遮敝部，該開口對應地露出該些接點其中之一的頂面，其中該遮敝部伸至該開口內；(c)將一焊料印刷於該印刷模板與該印刷電路板上，以致分別形成多個焊料層於該印刷電路板之該些接點之頂面，其中每一該些接點之該頂面上互補地形成對應之該焊料層與一位於該焊料層上之凹槽；(d)放置該積體電路封裝元件於該印刷電路板上，其中該些凹槽分別對齊該些球形焊點的頂點，以致至少部份之該些球形焊點的該些頂點伸入該凹槽中；以及(e)對該積體電路封裝元件與該印刷電路板加熱，以致該些球形焊點與該些焊料層完全熔融連接成一體。
  6. 如請求項5所述之於印刷電路板上配置積體電路封裝元件的方法，其中所有該些球形焊點的頂點至該印刷電路板的最小直線距離不一致。
TW102110933A 2013-03-21 2013-03-27 印刷電路板與於此印刷電路板上配置積體電路封裝元件的方法 TWI455661B (zh)

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