專(zhuān)利名稱(chēng)：焊盤(pán)結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊盤(pán)結(jié)構(gòu)及其制造方法，尤其涉及ー種球柵陣列結(jié)構(gòu)(BGA)的 PCB的焊盤(pán)設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品向著模塊化的方向發(fā)展，布局密度已越來(lái)越滿(mǎn)足不了電子產(chǎn)品高密度布局發(fā)展的要求。自從出現(xiàn)球柵陣列封裝(BGA)以來(lái)，此種封裝技術(shù)得到了極快的發(fā)展。它是集成電路采用有機(jī)載板的一種封裝法。BGA封裝的I/O端子以圓形或柱狀焊點(diǎn)按陣列形式分布在封裝下面，BGA技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)功能加大，I/O引腳數(shù)目增多；引腳數(shù)雖然增加，但引腳間距并沒(méi)有減小反而增加了，從而提高了組裝成品率；雖然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，從而可以改善它的電熱性能；厚度和重量都較以前的封裝技術(shù)有所減少；寄生參數(shù)減小，信號(hào)傳輸延遲小，使用頻率大大提高；組裝可用共面焊接，可靠性高； PCB板溶焊時(shí)能自我居中，易上錫，整體成本低。對(duì)于IC封裝來(lái)說(shuō)，正因?yàn)锽GA封裝具有如上所述的較高的封裝密度、較小的占用面積、高的可組裝性和較高的可靠性等，BGA封裝已成為封裝技術(shù)的主流技木，并有不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)。BGA封裝一般采用如圖IA和圖IB所示的兩種焊盤(pán)形式，分別為非阻焊層限定(Non-Solder-MaskDefined, NSMD)。印刷配線(xiàn)板(Printedwiring board) 7上具有金屬焊盤(pán)I (可由銅形成)和阻焊層2，金屬焊盤(pán)I小于阻焊層2的開(kāi)ロ。在表層布線(xiàn)電路板的NSMD焊盤(pán)上，印刷電路導(dǎo)線(xiàn)的一部分將會(huì)受到焊錫的浸潤(rùn)。阻焊層一般為L(zhǎng)PI (可成像液體感光膠)。阻焊層限定(Solder-Mask Defined, SMD)。阻焊層2的開(kāi)ロ小于金屬焊盤(pán)I。電路板設(shè)計(jì)者定義形狀代碼、位置和焊盤(pán)的額定尺寸；焊盤(pán)開(kāi)ロ的實(shí)際尺寸是由阻焊層制作者控制的。如圖2所示，在封裝過(guò)程中會(huì)把焊球3(可由錫形成)移植到BGA的焊盤(pán)I上。但是如果使用傳統(tǒng)的焊盤(pán)，焊球3和焊盤(pán)I的結(jié)合并不牢固，導(dǎo)致了電子器件的可靠性不高。 圖3示出了信賴(lài)性測(cè)試中出現(xiàn)焊球和焊盤(pán)結(jié)合處的斷裂的情況，在信賴(lài)性測(cè)試后容易出現(xiàn)焊球和焊盤(pán)的結(jié)合處的斷裂，如圖3中的10所示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種焊球和焊盤(pán)結(jié)合牢固的焊盤(pán)結(jié)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提供ー種焊盤(pán)結(jié)構(gòu)，具有焊盤(pán)和阻焊層， 其中，焊盤(pán)的至少一部分通過(guò)阻焊層的開(kāi)ロ露出，所述焊盤(pán)通過(guò)所述開(kāi)ロ露出的部分上設(shè)置多個(gè)凹坑。焊盤(pán)小于阻焊層的開(kāi)ロ，焊盤(pán)的整個(gè)表面通過(guò)所述開(kāi)ロ露出。凹坑的深度為1-50 ilm。
凹坑的寬度為1-50 ii m。焊盤(pán)由銅形成。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例還提供了ー種形成如上所述的焊盤(pán)結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括制備阻焊層和焊盤(pán)；在焊盤(pán)的表面涂覆光敏抗蝕劑薄膜；利用掩模對(duì)需要蝕刻的部分進(jìn)行曝光并顯影，去除光敏抗蝕劑薄膜中的曝光區(qū)；利用蝕刻液與焊盤(pán)之間的化學(xué)反應(yīng)來(lái)去除焊盤(pán)中未被光敏抗蝕劑薄膜掩蔽的部分。所使用的曝光光源為i線(xiàn)、氟化氫激光或氟化銨激光。所述掩模上具有透光區(qū)和不透光區(qū)，透光區(qū)的位置與焊盤(pán)上需要蝕刻的部分的位
置對(duì)應(yīng)。通過(guò)控制蝕刻的時(shí)間或者蝕刻液中的蝕刻劑的濃度，來(lái)控制凹坑的深度和寬度。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例還提供了ー種形成如上所述的焊盤(pán)結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括制備阻焊層和焊盤(pán)；利用激光在焊盤(pán)上的相應(yīng)位置鉆出多個(gè)凹坑。通過(guò)控制激光的強(qiáng)度、照射時(shí)間或者激光的光斑面積，來(lái)控制凹坑的深度和寬度。


通過(guò)下面結(jié)合示例性地示出一例的附圖進(jìn)行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和特點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中圖IA和圖IB是示意性地示出現(xiàn)有技術(shù)中BGA封裝一般采用的NSMD型焊盤(pán)和SMD 型焊盤(pán)的剖視圖。圖2是示出在封裝過(guò)程中把焊球移植到BGA的焊盤(pán)上的示意圖。圖3示出了信賴(lài)性測(cè)試中出現(xiàn)焊球和焊盤(pán)結(jié)合處的斷裂的情況。圖4A和圖4B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的NSMD型焊盤(pán)結(jié)構(gòu)和SMD型焊盤(pán)結(jié)構(gòu)。圖4C和圖4D是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的焊球位于NSMD型焊盤(pán)結(jié)構(gòu)和SMD型焊盤(pán)結(jié)構(gòu)上的情形。圖5A到圖5E是以NSMD型焊盤(pán)結(jié)構(gòu)為例示意性地示出利用化學(xué)蝕刻エ藝生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的焊盤(pán)結(jié)構(gòu)的方法。圖6A和圖6B是以NSMD型焊盤(pán)結(jié)構(gòu)為例示意性地示出利用激光鉆孔生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的焊盤(pán)結(jié)構(gòu)的方法。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。圖4A和圖4B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的NSMD型焊盤(pán)和SMD型焊盤(pán)。圖4C和圖4D是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的焊球位于NSMD型焊盤(pán)和SMD型焊盤(pán)上的情形。其中標(biāo)號(hào)6指示焊盤(pán)，可由銅形成。標(biāo)號(hào)4指示感光抗蝕劑，用作阻焊層。如圖4A和圖4B所示，為了使得焊球3 (可由錫形成)與焊盤(pán)6結(jié)合得更加緊密，減少焊球3和焊盤(pán)6結(jié)合處的斷裂的可能性，本發(fā)明在焊盤(pán)6上設(shè)置了多個(gè)微小的凹坑5，凹坑5的深度和寬度大約為 1-50 u m,從而在焊盤(pán)6表面形成高低不平的表面形貌，如圖4C和圖4D所示，焊球3與該具有高低不平的形貌的焊盤(pán)6結(jié)合后，由于焊球3受熱后的柔性，焊球3將被結(jié)合在所述多個(gè)凹坑5內(nèi)，因此焊球3與焊盤(pán)6之間的結(jié)合面積更大，吸附カ增強(qiáng)，由此提高了封裝中移植焊球3后焊盤(pán)6和焊球3的結(jié)合力，增加了產(chǎn)品的可靠性。為了形成圖4A或圖4B所示的焊盤(pán)結(jié)構(gòu)，需要在焊盤(pán)6上形成多個(gè)凹坑5，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例利用化學(xué)蝕刻工藝生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的焊盤(pán)結(jié)構(gòu)。下面以NSMD型焊盤(pán)結(jié)構(gòu)(焊盤(pán)6小于阻焊層4的開(kāi)口，焊盤(pán)6的整個(gè)表面全部露出)為例來(lái)進(jìn)行描述，首先如圖5A所示，按照公知的生產(chǎn)流程，生產(chǎn)出包括阻焊層4和焊盤(pán) 6的表面較平坦的焊盤(pán)結(jié)構(gòu)，焊盤(pán)6可由銅等金屬構(gòu)成，然后，如圖5B所示，在焊盤(pán)的表面增加(例如，涂覆)光敏抗蝕劑(PR)薄膜。接著如圖5C所示，利用掩模(未示出)對(duì)需要蝕刻的部分進(jìn)行曝光，所使用的曝光光源為i線(xiàn)、氟化氫激光、氟化銨激光等，所述掩模上具有透光區(qū)和不透光區(qū)，透光區(qū)的位置與需要蝕刻的部分的位置對(duì)應(yīng)，這樣經(jīng)過(guò)曝光后，光敏抗蝕劑薄膜就被分為與掩模的透光區(qū)對(duì)應(yīng)的曝光區(qū)和被掩模的不透光區(qū)遮擋的未曝光區(qū)，曝光區(qū)被通過(guò)掩模上的透光區(qū)的光線(xiàn)照射而分解，然后可以利用顯影工藝將光敏抗蝕劑薄膜中的曝光區(qū)移除，以使未曝光區(qū)留下，形成圖案化的掩蔽薄膜層。接下來(lái)，如圖所示，利用蝕刻液(例如，H3PO4, HNO3> CH3COOH, HC1+HN03+H20+H202 等)與焊盤(pán)之間的化學(xué)反應(yīng)來(lái)去除焊盤(pán)中未被掩蔽薄膜材料掩蔽的部分而達(dá)到蝕刻目的。 最后，如圖5E所示，去除焊盤(pán)6上的圖案化的光敏抗蝕劑薄膜層，得到根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的焊盤(pán)結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^(guò)控制蝕刻的時(shí)間或者蝕刻液中的蝕刻劑的濃度來(lái)控制蝕刻的深度， 使得凹坑5的深度和寬度大約為1-50 u m。本發(fā)明不限于利用濕法蝕刻來(lái)完成，也可以利用干法蝕刻來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有凹坑的SMD型焊盤(pán)結(jié)構(gòu)也可以通過(guò)相同的制造方法來(lái)得到，在此不再重復(fù)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，還可以利用激光鉆孔工藝來(lái)生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的焊盤(pán)結(jié)構(gòu)的方法。下面以NSMD型焊盤(pán)結(jié)構(gòu)為例來(lái)進(jìn)行描述，首先如圖6A所示，按照公知的生產(chǎn)流程，生產(chǎn)出包括阻焊層4和焊盤(pán)6的表面較平坦的焊盤(pán)結(jié)構(gòu)，然后，如圖6B所示，利用激光頭8發(fā)出的激光在焊盤(pán)上的相應(yīng)位置鉆出一系列的凹坑，從而最終得到所需要的焊盤(pán)結(jié)構(gòu)。為了使凹坑5的深度和寬度大約在1-50 U m的范圍內(nèi)，可以通過(guò)控制激光的強(qiáng)度、 照射時(shí)間或者激光的光斑面積等來(lái)控制蝕刻的凹坑的深度和寬度。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有凹坑的SMD型焊盤(pán)結(jié)構(gòu)也可以通過(guò)與上述方法相同的制造方法來(lái)得到，在此不再重復(fù)。采用本發(fā)明的焊盤(pán)結(jié)構(gòu)后，焊球與焊盤(pán)之間的結(jié)合面積更大，吸附力增強(qiáng)，由此提高了封裝中移植焊球后焊盤(pán)和焊球的結(jié)合力，大大增加了電子產(chǎn)品的可靠性。雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實(shí)施例具體示出并描述了根據(jù)本發(fā)明的焊球轉(zhuǎn)移工具和焊球轉(zhuǎn)移方法，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，在不脫離如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在這里做出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。
權(quán)利要求
1.ー種焊盤(pán)結(jié)構(gòu)，具有焊盤(pán)和阻焊層，其中，焊盤(pán)的至少一部分通過(guò)阻焊層的開(kāi)ロ露出，所述焊盤(pán)通過(guò)所述開(kāi)ロ露出的部分上設(shè)置多個(gè)凹坑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊盤(pán)結(jié)構(gòu)，其中，焊盤(pán)小于阻焊層的開(kāi)ロ，焊盤(pán)的整個(gè)表面通過(guò)所述開(kāi)ロ露出。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊盤(pán)結(jié)構(gòu)，其中，凹坑的深度為l-50i!m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊盤(pán)結(jié)構(gòu)，其中，凹坑的寬度為1-50iim。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊盤(pán)結(jié)構(gòu)，其中，焊盤(pán)由銅形成。
6.ー種形成如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的焊盤(pán)結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括制備阻焊層和焊盤(pán)；在焊盤(pán)的表面涂覆光敏抗蝕劑薄膜；利用掩模對(duì)需要蝕刻的部分進(jìn)行曝光并顯影，去除光敏抗蝕劑薄膜中的曝光區(qū)；利用蝕刻液與焊盤(pán)之間的化學(xué)反應(yīng)來(lái)去除焊盤(pán)中未被光敏抗蝕劑薄膜掩蔽的部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所使用的曝光光源為i線(xiàn)、氟化氫激光或氟化銨激光。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述掩模上具有透光區(qū)和不透光區(qū)，透光區(qū)的位置與焊盤(pán)上需要蝕刻的部分的位置對(duì)應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，通過(guò)控制蝕刻的時(shí)間或者蝕刻液中的蝕刻劑的濃度，來(lái)控制凹坑的深度和寬度。
10.ー種形成如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的焊盤(pán)結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括制備阻焊層和焊盤(pán)；利用激光在焊盤(pán)上的相應(yīng)位置鉆出多個(gè)凹坑。
11.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，通過(guò)控制激光的強(qiáng)度、照射時(shí)間或者激光的光斑面積，來(lái)控制凹坑的深度和寬度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種焊盤(pán)結(jié)構(gòu)及其制造方法，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提供一種焊盤(pán)結(jié)構(gòu)，具有焊盤(pán)和阻焊層，其中，焊盤(pán)的至少一部分通過(guò)阻焊層的開(kāi)口露出，所述焊盤(pán)通過(guò)所述開(kāi)口露出的部分上設(shè)置多個(gè)凹坑。所述焊盤(pán)結(jié)構(gòu)通過(guò)化學(xué)刻蝕或者通過(guò)激光鉆孔來(lái)實(shí)現(xiàn)。采用本發(fā)明的焊盤(pán)結(jié)構(gòu)后，可以使焊球與焊盤(pán)之間的結(jié)合面積更大，吸附力增強(qiáng)，提高了封裝中移植焊球后焊盤(pán)和焊球的結(jié)合力，大大增加了電子產(chǎn)品的可靠性。
文檔編號(hào)H05K3/40GK102612262SQ20111002532
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月18日
發(fā)明者陳松 申請(qǐng)人:三星半導(dǎo)體(中國(guó))研究開(kāi)發(fā)有限公司, 三星電子株式會(huì)社