[發明專利]具有增強機械強度的印刷電路板球柵陣列系統

有效

• 申請號: 200910160127.9
• 申請日: 2009-07-24
• 公開（公告）號: CN101636038A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發明（設計）人: A·L·貝里
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: H05K1/02
• 分類號: H05K1/02;H05K1/11;H05K3/34;H01L23/488
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張群峰;譚祐祥

技術領域

本發明大體上涉及印刷電路板(PCB)表面安裝系統，更具體地，涉及具有增強機械強度的高密度PCB球柵陣列系統，其非常適合用在高振動環境中。

背景技術

球柵陣列(BGA)是一種相對新型的表面安裝封裝，其中，使用焊球矩陣來提供至少一個電子元件和主印刷電路板(PCB)之間的機械連接和電連接?？赏ㄟ^首先將焊膏沉積在從形成于主PCB的安裝表面上的一個點陣BGA焊盤中選定的BGA焊盤上，來形成典型的BGA-PCB界面。然后，將具有形成于其上的對應點陣BGA焊盤的電子元件放置在PCB上。電子元件放置成使得每個焊球位于電子元件的BGA焊盤和PCB的BGA焊盤之間并接觸電子元件的BGA焊盤和PCB的焊盤。隨后進行回流處理，即組件被加熱(例如，通過紅外加熱器)，而電子元件以可控方式被推向PCB(例如，通過機器人)。當接近熔點時，每個焊球變形并粘附到設置在PCB焊盤上的結合面上。從而，BGA中的每個焊球在主PCB和電子元件之間形成機械連接和電連接。

對減小電子元件尺寸和重量的持續需求導致了高密度BGA的發展(通常也稱為“微間距BGA”)。在這種高密度BGA中，設置在PCB上的每個BGA焊盤的外徑都減小了。這種PCB?BGA焊盤尺寸的減小允許減小焊盤和其它位于PCB上的導電構件(例如，電鍍的通孔通路)之間的間距；但是，這種PCB?BGA焊盤尺寸的減小也會導致每個BGA焊盤的結合面面積的相應減小，因此，導致BGA-PCB界面的整體機械強度的降低。在很多應用中，這種機械強度的降低是可接受的，不會負面影響BGA-PCB界面的可靠性。但是，這種機械強度的降低可使BGA-PCB界面在某些慣常地遭受機械應力源(例如，大的振動力)的應用中的使用不盡如人意，諸如在電動車或混合動力車的逆變器組件中的部署。

至少引入了兩種主要的方法來提高高密度BGA中BGA-PCB界面的機械強度。在第一種方法中，將焊球和BGA下方之間的空間填上粘接劑，例如環氧膠。環氧膠通過將每個焊球結合到周圍的PCB元件(例如，PCB?BGA焊盤、焊接掩模等)上而顯著地提高了BGA-PCB界面的強度。但是，在下方填充環氧膠也給制造過程增加了所不期望的成本和復雜度。此外，由于環氧膠和BGA封裝之間不同的熱膨脹系數，在裝置運行期間可能會發展出裂紋或斷裂。

也可以通過將電鍍的通孔通路移動到一些或全部PCB?BGA焊盤中使得通路不再位于電路板上的BGA焊盤之間，來提高BGA-PCB界面的強度。這種“通路在焊盤中”的方法允許每個BGA焊盤的外徑、從而其結合面的面積得以增加，由此提高了BGA-PCB界面的整體機械強度。然而，這種“通路在焊盤中”的方法也增加了焊料在裝置處理期間流進通路通孔中的可能性。雖然可以用環氧膠堵塞通路通孔以防止這樣的焊料流進，但是堵塞通路通孔的過程給制造過程增加了相當大的成本和復雜度。

因此，應該理解，希望提供一種能達到相對高的機械強度的高密度PCB?BGA系統。優選地，這樣的PCB?BGA系統的實施例應是可靠的并且生產起來也是相對廉價的。也希望這樣的PCB?BGA系統的實施例能提供通過BGA-PCB界面的有效熱消散。從后續的具體實施方式和所附權利要求中，并結合附圖以及前文的技術領域和背景技術，其它所希望的本發明的特征和特性將變得顯而易見。

發明內容

提供了一種印刷電路板(PCB)球柵陣列(BGA)系統。在一個實施例中，PCB?BGA系統包括：PCB；形成在PCB上的PCB?BGA焊盤；電鍍的通孔通路，其至少部分地穿過PCB布置成鄰近PCB?BGA焊盤；以及布置在PCB上的焊接掩模。焊接掩模包括：(i)BGA焊盤開口，通過該開口暴露PCBBGA；以及(ii)通路開口，通過該開口暴露電鍍的通孔通路的中心部分。通路開口的內徑小于電鍍的通孔通路的外徑。

附圖說明

下面將結合附圖描述本發明，其中相似的標號表示相似的構件：

圖1是根據現有技術教導的具有安裝于其上的電子元件的印刷電路板(PCB)球柵陣列(BGA)系統的側視截面圖；

圖2是圖1所示PCB?BGA系統的俯視圖，為清楚起見，焊球被去除了；

圖3是根據一個示例性實施例的具有安裝于其上的電子元件的印刷電路板(PCB)球柵陣列(BGA)系統的側視截面圖；以及

圖4是圖3所示示例性PCB?BGA系統的俯視圖，為清楚起見，焊球被去除了。

具體實施方式