專利名稱：具有焊點自保護功能的pcb基板及其焊盤制作工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新型電子封裝基板及其焊盤制作工藝，尤其涉及一種具有焊點自 保護功能的PCB(印刷電路板)基板及焊盤制作工藝。
背景技術：
隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的日新月異，微細間距器件發(fā)展起來，組裝密度越來越高，從而 微電子器件中的焊點也越來越小，而其所承載的力學、電學和熱力學負荷卻越來越重，對可 靠性要求日益提高。但是，由于焊點間距變窄，如何保證焊接后焊點的質量和可靠性是令很 多設計開發(fā)人員、組裝加工人員頗為頭痛的問題。以采用現(xiàn)有的PCB基板進行倒裝芯片(Flip chip)封裝和層疊封裝(POP)為例， 和焊點互連相關的工藝流程為(見圖1) (1)點助焊劑，在焊盤表面施加釬劑，目前多采用 針柵陣列蘸取-轉移的方法；(2)貼片，由貼片機將芯片或封裝體放置在PCB基板上；(3) 回流，芯片或封裝體自帶的焊錫球與基板焊盤形成焊點連接；(4)清洗助焊劑，用去離子水 或溶劑清洗焊點周圍的助焊劑；( 烘烤，放入烘箱中烘干，為底膠填充做準備，避免濕氣 引起底膠填充的氣孔、分層等隱患；(6)底膠填充，將底膠填充在焊點周圍，如圖2和圖3所 示；(7)底膠固化，放入烘箱中使底膠固化。在現(xiàn)有的上述工藝中，存在如下問題(1)工程 能力受限，由于焊點間距變窄(特別是0.4mm(含)以下)，采用轉移法施加釬劑時易產(chǎn)生橋 連問題，如圖4所示。所述釬劑橋連問題會導致回流后的相鄰焊點橋連的不良后果；(2)工 藝流程繁瑣，對比常規(guī)的BGA封裝，小尺寸焊點互連后增加了底膠填充和底膠固化兩步工 藝流程，使用底充膠是為了保護小焊點，提高強度；C3)可靠性風險增加，在底膠填充過程 中可能產(chǎn)生填充不足或不均勻，導致氣孔、分層、吸濕等缺陷等，影響產(chǎn)品的可靠性。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種具有焊點自保護功能的PCB基板及其制作 方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有焊點自保護功能的PCB基板及其焊盤制作工藝。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種PCB基板，包括基底以及設置在基底上的焊盤， 其特征在于環(huán)焊盤周邊設置有保護性釬劑層。其中，所述釬劑層混合有環(huán)氧樹脂。根據(jù)本發(fā)明的PCB基板，所述釬劑層周圍設置有防焊層。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種PCB基板的焊盤的制作工藝，包括如下步驟前 處理，粗化PCB基板上的焊盤和線路的銅面；預置釬劑，在環(huán)焊盤周邊區(qū)域預置保護性釬劑 層；上防焊油墨/預烤，將防焊油墨涂敷在整個PCB基板的表面上，并預烤揮發(fā)趕走油墨中 的溶劑，使之成不粘狀態(tài)；曝光，用紫外線照射涂覆油墨的PCB基板，使得油墨聚合為聚合 體，形成防焊層，焊盤處被保護不被紫外線照射；顯影/后烤，經(jīng)弱堿刻蝕，焊盤處的防焊油 墨被去除，形成開窗；后烤，使防焊層最終固化；鍍防氧化層，在顯影后的焊盤上鍍上防氧 化層。
其中，保護性釬劑為混合有樹脂成分的釬劑。通過絲網(wǎng)印刷將釬劑預置在焊盤周 圍。在鍍防氧化層的步驟中，在焊盤上鍍鎳后鍍金，或者在焊盤上鍍OSP層。


通過下面結合示例性地示出一例的附圖進行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和 特點將會變得更加清楚，其中圖1是使用底膠填充的封裝工藝流程圖；圖2是倒裝芯片中的底膠填充示意圖；圖3是POP中的底膠填充示意圖；圖4是窄焊點間距導致點助焊劑時出現(xiàn)的橋連失效的示意圖；圖5和圖6是傳統(tǒng)的防焊(PSR)工藝流程圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的新型PSR工藝的流程8是根據(jù)本發(fā)明的PCB基板焊盤結構變化示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的PCB基板的封裝工藝流程變更示意圖；圖10是采用傳統(tǒng)PCB基板與采用本發(fā)明的PCB基板的焊點結構示意圖。
具體實施例方式以下，參照附圖來詳細說明本發(fā)明的實施例。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，制作PCB基板特別是與PCB基板焊盤相關的工藝是 在傳統(tǒng)的PSR(防焊)工藝的基礎上改進的。PSR工藝是PCB基板制程中的一道工序。PCB基板制程由各個工序站組成，具體包 括站前處理、鉆孔站、鍍銅站、線路站、防焊站、鍍金站、成型站和終檢站。PSR工藝就是防 焊站進行的工藝，目的是在PCB基板(包括線路)表面形成保護性防焊層，而焊盤處形成開窗。圖5和圖6是傳統(tǒng)的PSR工藝流程圖。如圖5所示，傳統(tǒng)的PSR工藝包括如下步 驟(1)化學前處理，利用化學方法粗化PCB基板上的線路銅和焊盤銅的表面，以增加銅和 防焊層的結合力；(2)上防焊油墨/預烤，通過網(wǎng)印工藝將防焊油墨涂敷在整個PCB基板的 表面上，包括線路銅、焊盤銅的表面，防焊油墨液態(tài)感光型混合液體，主要成分為熱硬化樹 脂和感光型樹脂；預烤揮發(fā)趕走油墨中的溶劑，使之成不粘狀態(tài)；C3)曝光，用紫外線照射 涂覆有防焊油墨的PCB基板，在紫外光作用下，樹脂聚合為不溶于弱堿的聚合體(不會被顯 影)，形成防焊層；PCB基板的焊盤處被保護不被紫外線照射；(4)顯影/后烤，經(jīng)弱堿刻蝕 (顯影)，PCB基板的焊盤處的油墨被去除，形成開窗，后烤使PSR層最終固化；(5)鍍鎳/鍍 金，在PCB基板的焊盤上鍍鎳后再鍍金，這是PCB基板制程中的最后表面處理流程，保護銅 焊盤不受腐蝕，提高焊錫連接強度。根據(jù)傳統(tǒng)的PSR工藝，得到的是傳統(tǒng)的PCB基板。根據(jù)本發(fā)明的PCB基板焊盤的制作工藝是在傳統(tǒng)的PSR工藝的基礎上進行改進 的，即，在步驟上防焊油墨/預烤之前加入預制保護性釬劑的工藝。圖7是根據(jù)本發(fā)明示例 性實施例的新型PSR工藝的流程圖。如圖6所示，該新型PSR工藝包括如下步驟(1)化學 前處理，利用化學方法粗化銅面，增加銅面和防焊層的結合力；(2)預置釬劑，在環(huán)焊盤周 邊區(qū)域預置釬劑層。保護性釬劑為混合有樹脂成分的釬劑，例如，可通過絲網(wǎng)印刷置于Cu焊盤周圍，呈環(huán)形環(huán)繞Cu焊盤；(3)上防焊油墨/預烤，通過網(wǎng)印工藝將防焊油墨涂敷在整 個PCB基板表面上，防焊油墨為液態(tài)感光型混合液體，主要成分為熱硬化樹脂和感光型樹 脂；預烤揮發(fā)趕走油墨中的溶劑，使之成不粘狀態(tài)；(4)曝光，在紫外光作用下，樹脂聚合為 不溶于弱堿的聚合體(不會被顯影)，形成防焊層；焊盤以及環(huán)焊盤的釬劑層區(qū)域被保護不 被紫外線照射。(5)顯影/后烤，經(jīng)弱堿刻蝕(顯影)，PCB焊盤及環(huán)焊盤處的防焊油墨被 去除，形成開窗。后烤使PSR層最終固化，后烤溫度可控制在120°C以下。(6)鍍鎳/鍍金， PCB基板制程的最后表面處理流程，保護銅焊盤不受腐蝕，提高焊錫連接強度?？蛇x地，也可 以在焊盤表面形成OSP鍍層。OSP是一種有機保護性涂層，與M/Au鍍層一樣，也起到保護 焊盤表面不被氧化的作用。OSP和M/Au是目前使用比較廣泛的焊盤表面鍍層材料。圖8是根據(jù)本發(fā)明的PCB基板焊盤結構變化示意圖。根據(jù)本發(fā)明的PCB基板，包 括底板，設置在底板上的線路、焊盤(通常為Cu焊盤，表面鍍層可選擇Ni/Au或者0SP)、環(huán) 焊盤周邊預制的固體釬劑層，以及圍繞釬劑層的PSR層。圖9是根據(jù)本發(fā)明的PCB基板的封裝工藝流程變更示意圖。在采用根據(jù)本發(fā)明的 實施例的PCB基板進行芯片封裝時，封裝工藝可僅包括如下工藝(1)貼片，將芯片或封裝 體貼到根據(jù)本發(fā)明的PCB基板的焊盤上；( 回流，將安裝有芯片或封裝體的PCB基板放入 回流爐中進行回流，在回流工藝中，預置的保護性釬劑層中的釬劑成分在高溫作用下先融 化，潤濕Cu焊盤，之后設置在Cu焊盤上的芯片或封裝體的焊錫球溶化，與Cu焊盤連接形成 焊點，釬劑中混合的樹脂圍繞焊點/焊盤連接處形成環(huán)狀保護性支撐結構，如圖9所示，保 護焊點連接界面，提高強度。圖10是采用傳統(tǒng)PCB基板與采用本發(fā)明的PCB基板的焊點結構比較示意圖。從 圖中可以看出，采用本發(fā)明的PCB基板的焊點結構更加穩(wěn)固。與現(xiàn)有技術中的封裝工藝相比，采用本發(fā)明的PCB基板，省去了點助焊劑、助焊劑 清洗、烘烤、底膠填充、底膠固化五個步驟，當然，如果保護性釬劑層中的釬劑成分不是免清 洗型的釬劑，仍需包含助焊劑清洗這一步驟。根據(jù)本發(fā)明的PCB基板，由于釬劑是在PCB基板制程中預置在焊盤周圍的，解決了 在窄間距焊盤上點助焊劑的工程問題，并且大大簡化了繁雜的封裝過程，提高了工程效率。 由于省去了底膠填充，從而節(jié)儉了成本。同時，也避免了底膠填充過程中可能產(chǎn)生填充不足 或不均勻導致氣孔分層等缺陷，因此，提高了產(chǎn)品的可靠性。根據(jù)本發(fā)明的PCB基板，封裝過程中，經(jīng)回流后，釬劑殘留(主要成分為環(huán)氧樹脂) 保護釬料/焊盤的連接界面(該連接界面為應力集中的區(qū)域)，提高了焊點強度，特別適用 于窄間距、小焊點的連接。另外，如果在PCB基板上預置了助焊劑，則芯片或器件可以直接安裝到PCB基板 上，然后進行回流處理，從而可提高芯片封裝的組裝效率。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，但是，本領域的技術人員應該理解，在不 脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可以對該實施例作出改變，本發(fā)明的范圍由權利要求 及其等同物限定。
權利要求
1.一種PCB基板，包括基底以及設置在基底上的焊盤，其特征在于環(huán)焊盤周邊設置有 保護性釬劑層。
2.如權利要求1所述的PCB基板，其特征在于所述釬劑層混合有環(huán)氧樹脂。
3.如權利要求1所述的PCB基板，其特征在于所述釬劑層周圍設置有防焊層。
4.一種PCB基板的焊盤的制作工藝，包括如下步驟 前處理，粗化PCB基板上的焊盤和線路的銅面； 預置釬劑，在環(huán)焊盤周邊區(qū)域預置保護性釬劑層；上防焊油墨/預烤，將防焊油墨涂敷在整個PCB基板的表面上，并預烤揮發(fā)趕走油墨中 的溶劑，使之成不粘狀態(tài)；曝光，用紫外線照射涂覆油墨的PCB基板，使得油墨聚合為聚合體，形成防焊層，焊盤 處被保護不被紫外線照射；顯影/后烤，經(jīng)弱堿刻蝕，焊盤處的防焊油墨被去除，形成開窗，后烤使防焊層最終固化鍍防氧化層，在顯影后的焊盤上鍍上防氧化層。
5.如權利要求4所述的方法，其中，保護性釬劑為混合有樹脂成分的釬劑。
6.如權利要求4所述的方法，其中，通過絲網(wǎng)印刷將釬劑預置在焊盤周圍。
7.如權利要求4所述的方法，其中，在鍍防氧化層的步驟中，在焊盤上鍍鎳后鍍金，或 者在焊盤上鍍OSP層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種PCB基板及其焊盤制作工藝。所述PCB基板包括基底，以及設置在基底上的焊盤，其特征在于環(huán)焊盤周邊設置有保護性釬劑層。所述釬劑層混合有環(huán)氧樹脂。在電子封裝結構里采用焊點連接芯片或封裝體到本發(fā)明的PCB基板上的工藝中，經(jīng)過回流后，所述釬劑在焊盤和焊料的界面形成一圈釬劑殘留的保護層。
文檔編號H05K1/11GK102088822SQ200910253519
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月8日 優(yōu)先權日2009年12月8日
發(fā)明者王磊 申請人:三星半導體(中國)研究開發(fā)有限公司, 三星電子株式會社