印刷电路板的制作方法

本公开总体上涉及集成电路的互连，并且更具体地，涉及印刷电路板。

背景技术：

现代集成电路可包括大量的部件，诸如晶体管。这个数字可以是在复杂的集成电路(诸如微处理器)中形成的数千万、数亿、甚至数十亿个晶体管。这些大量晶体管在高频下的切换会导致功耗，在集成电路的操作期间生成相对大量的不需要的热量。如本领域技术人员将要了解的，必须适当地散热，以使集成电路在操作期间保持在可允许温度限值内。这可以各种不同的方式来进行。一种方法是在包括集成电路的封装的底面上包括暴露的热焊盘。不同类型的封装可包括这种暴露的热焊盘，诸如四面扁平封装(qfp)。这种暴露的热焊盘由适当的导热材料制成，然后耦合至外部散热器来为生成的热量提供耗散。外部散热器可以是印刷电路板(pcb)上的热焊盘，之后封装底面上暴露的热焊盘被热耦合至pcb热焊盘。

这些热焊盘通常由导电材料(一般也是良好的热导体)制成。然后，通过将两个焊盘焊接在一起来实现热焊盘的互连。焊膏被沉积在pcb热焊盘上，然后封装被放置在pcb上，以将封装底面上暴露的热焊盘定位在pcb热焊盘上的焊膏上。这暂时通过焊膏将两个焊盘附接在一起。然后，回流焊膏，意味着焊膏受热以熔化焊膏中的焊料，从而在两个热焊盘之间形成焊点或连接。理想地，这种回流工艺在两个热焊盘之间提供良好的连接，因为由集成电路生成的热量的散热依赖于与pcb板热焊盘的紧密连接，因此pcb热焊盘可适当地耗散这种生成的热量。

由于各种不同的原因，诸如在回流工艺期间焊膏中的气泡，回流之后可能不会在两个热焊盘之间形成紧密连接。因此，代替两个热焊盘的整个表面区域上的紧密焊料连接，可以形成不均匀或间歇的连接，其中两个焊盘的一些区域被紧密连接，而其他区域不连接或者没有紧密连接。这些类型的不均匀或间歇的连接减少了由封装中的集成电路生成的热量的热耗散，这会导致集成电路的损坏和减少的可操作寿命。

需要改进热焊盘之间的连接，以改善由热焊盘提供的热传导和对应的热耗散。

技术实现要素：

在本公开的一个实施例中，一种印刷电路板，包括：热焊盘；以及焊料掩模，留下所述热焊盘的部分未被掩蔽，以形成所述热焊盘的多个未掩蔽部分，每个未掩蔽部分均包括边缘，并且所述焊料掩模包括从每个未掩蔽部分的边缘朝向该未掩蔽部分的中心延伸的多个掩模条。

在某些实施例中，所述多个掩模条包括从每个未掩蔽部分的边缘朝向该未掩蔽部分的中心延伸的正交掩模条。

在某些实施例中，每个未掩蔽部分均包括多个角部，并且其中所述多个掩模条包括从所述角部朝向该未掩蔽部分的中心延伸的成角度的角部掩模条。

在某些实施例中，每个未掩蔽部分均包括多个角部，并且其中所述多个掩模条包括位于每个未掩蔽部分的每个角部中的角部掩模条。

附图说明

图1是根据本公开的一个实施例的包括通过焊料连接附接至印刷电路板上的热焊盘的暴露热焊盘的四面扁平封装的截面图；

图2是图1的四面扁平封装的底视图，示出了该底面上暴露的热焊盘；

图3是图1的印刷电路板的俯视图，示出在热焊盘上沉积焊膏和放置四面扁平封装之前，在印刷电路板的热焊盘和上表面上形成焊料掩模；

图4a-图4d示出了在图1和图3的印刷电路板上的热焊盘上形成焊料掩模并且沉积焊膏；

图5是根据本公开的一个实施例的图1和图3的印刷电路板上的热焊盘的俯视图，示出了在该热焊盘上以及在印刷电路板的表面上形成焊料掩模；

图6是根据本公开的又一实施例的图1和图3的印刷电路板上的热焊盘的俯视图，示出了在该热焊盘上以及在印刷电路板的表面上形成焊料掩模；

图7是根据本公开的又一实施例的图1和图3的印刷电路板上的热焊盘的俯视图，示出了在该热焊盘上以及在印刷电路板的表面上形成焊料掩模；

图7a是图7的热焊盘和焊料掩模的截面图；

图8是根据本公开的又一实施例的图1和图3的印刷电路板上的热焊盘的俯视图，示出了在该热焊盘上以及在印刷电路板的表面上形成焊料掩模；

图9是示出根据本公开实施例的在形成在图5-图8的一个焊料掩模的热焊盘上之后用于在图1和图3的印刷电路板的热焊盘上沉积焊膏的模板印刷(stencilprinting)系统的立体图；

图10a和图10b是图9的模板的俯视图和侧视图；

图11是图9和图10的模板的一部分的分解图，示出了焊膏在包括图5-图8任一的焊料掩模的热焊盘上沉积焊膏；以及

图12是根据本公开实施例的印刷电路板的一部分的俯视图，示出了在印刷电路板的热焊盘上形成图7的焊料掩模。

具体实施方式

图1是根据本公开的一个实施例的包括通过焊料连接104附接至印刷电路板(pcb)108的热焊盘106的暴露热焊盘102的四面扁平封装(qfp)100的截面图。在该pcb热焊盘上沉积焊膏之前，焊料掩模(图1中未示出)形成在pcb热焊盘106上并且围绕pcb的一部分。如下文更加详细描述的，焊料掩模具有在焊膏回流期间生成焊料连接104以形成提供热焊盘102和106的改进互连的焊料连接104的配置。

在本说明书中，结合所述实施例阐述特定细节，以提供对本公开的充分理解。然而，本领域技术人员应了解，在没有这些具体细节的情况下也可以实践本公开的实施例。此外，本领域技术人员应理解，本公开不限于本文所述的示例实施例，并且还应理解，所公开实施例和这些实施例的部件的各种修改、等效和组合都包括在本公开的范围内。包括少于任何所述实施例的所有部件的实施例也可以包括在本公开的范围内，尽管在下文没有明确描述。为避免不必要地模糊本公开，以下不详细示出或描述已知部件和/或工艺的操作。最后，所述实施例中共同的部件在本申请中给予相同的参考标号或描述符，即使这些部件的详细操作可在实施例中有所不同。

如图1所示，qfp100包括裸片110，裸片110包含用于实施封装器件的特定功能的集成电路装置，诸如数字信号处理电路装置(如果qfp是数字信号处理器)或通用处理电路(如果qfp是微处理器)。裸片110通过附接材料112(诸如环氧树脂或其他合适的材料)物理地附接至qfp100的暴露热焊盘102。附接材料112是导热材料，使得在操作期间由裸片110中的集成电路装置生成的热量被转移到暴露的热焊盘102。裸片110上的电接触件通过接合线114电耦合至从qfp100的边缘延伸的鸥翼引线116。这些引线116从qfp100的所有四个边缘延伸，并且该封装被相应地称为“四面”型封装。

鸥翼引线116通过焊料连接118耦合至pcb108的第一表面122上的导电焊盘或接触件120。在与作为形成焊料连接104的一部分的在pcb热焊盘104上沉积焊膏同时地，这些焊料连接118通常也由沉积在接触件120上的焊膏形成。然后，如下文将更加详细描述的，对接触件120和pcb热焊盘106上的焊膏进行回流，以形成焊料连接104和118。如下文也将要更详细描述的，由于在pcb热焊盘106上形成的焊料掩模，焊料连接104包括由间隙104a分隔的多个单独的段或部分。

在图1的结构中，pcb108还包括从第一表面122延伸穿过pcb108到达与第一表面相对的第二表面126的热通孔124。热通孔124由适当的导热材料(诸如金属)形成，并且耦合至pcb热焊盘106以进一步耗散通过材料112、暴露的热焊盘102和焊料连接104从裸片110接收的pcb热焊盘上的热量。热量耗散结构(未示出，诸如金属散热器)也可以附接至pcb108的第二表面126并且耦合至热通孔124以提供由qfp100中的裸片110生成的热量的进一步耗散。这些热通孔124在图1中示为填充有导热材料，但在其他实施例中，通孔可以是在表面122和126之间延伸的中空通孔。在本实施例中，每个中空通孔124将是从表面122到126延伸穿过pcb108的穿孔，其中穿孔被导热材料层覆盖。热通孔124可从pcb热焊盘106延伸穿过pcb108到达pcb的表面126，其中通过激光或机械钻孔穿过pcb的顶部铜表面来形成通孔，随后在孔壁上进行导电材料(诸如铜)的化学镀，随后进行铜的厚电镀，以形成pcb热焊盘。

图2是图1的qfp100的底视图，示出该封装底部表面上暴露的热焊盘102。在本申请描述的实施例中，封装100被示为qfp，但是如本领域技术人员将了解的，其也可以是具有暴露的热焊盘的任何类型的封装。

图3是图1的pcb108的俯视图，示出了在热焊盘上沉积焊膏并且将qfp100放置在该焊膏上之前，在pcb热焊盘108和pcb上形成的焊料掩模300。pcb热焊盘106形成在pcb108的表面122上。在图3中没有示出图1的pcb108的表面122上的导电焊盘或接触件120以简化该图。热通孔124耦合至位于pcb108的表面122上的pcb热焊盘106的侧面，并且这些热通孔在图3中示为交叉阴影圆圈302。通孔124形成在pcb热焊盘106的周界(在图3的示例中为正方形)周围。热通孔124还包括从顶部中心热通孔302a延伸到底部中心热通孔302b的热通孔列以及从左中心热通孔304a延伸到右中心热通孔304b的热通孔行。焊料掩模300包括内焊料掩模300a和外焊料掩模300b，内焊料掩模300a形成在pcb热焊盘106的中心并且在热通孔124上方延伸。外焊料掩模300b从位于pcb108的表面122上的内焊料掩模300a的外边缘308延伸，由此围绕内焊料掩模300a。内焊料掩模300a形成被内焊料掩模围绕的pcb热焊盘106的四个未掩蔽部分306。外焊料掩模300b从位于pcb108的表面122上的内焊料掩模300a的外边缘308延伸并包括外边缘310。

图4a-图4d示出了图3的焊料掩模300a、300b的形成以及包括焊料掩模300a的pcb热焊盘106上的焊膏的沉积。图4a是图1的qfp100的侧视图，以及图4b是示出暴露热焊盘102的qfp的底视图。图4b没有示出qfp100的鸥翼引线116(参见图2)，以简化示出暴露热焊盘102的qfp的底视图。图4c示出了模板400，包括开口402，通过该开口，焊膏被迫使以在包括焊料掩模300a的pcb热焊盘106上沉积焊膏(再次如图4d所示)的。如下文将要更加详细描述的，焊膏被迫使通过模板400中的开口402，从而在包括焊料掩模300a的pcb热焊盘106的未掩蔽部分306上沉积焊膏。在沉积焊膏之前，焊料掩模300a与焊料掩模300b一起当然形成在pcb热焊盘106和pcb108的表面122上(参见图3)。本领域技术人员将理解为pcb热焊盘106上的焊料掩模300a以及pcb108的表面122上的焊料掩模300b形成适当材料的适当方法，诸如在pcb热焊盘和pcb上印刷或丝印焊料掩模。

在将锡膏(未示出)沉积在pcb热焊盘106的暴露部分306上之后，将qfp100的暴露热焊盘102放置在pcb热焊盘106上，并且回流锡膏，从而创建焊料连接104(图1)，其包括将pcb热焊盘106的四个暴露部分306耦合至qfp100的暴露热焊盘102的四段。焊料连接104的每一段都将pcb热焊盘106的相应暴露部分306耦合至qfp100的暴露热焊盘102的对应部分。

如前所提到的，在沉积焊膏的回流期间，可能出现导致焊料连接104(图1)未充分耦合pcb热焊盘106和暴露的热焊盘102的问题。例如，焊膏是由悬浮在已知为焊剂的厚介质中的粉末状金属焊料组成。焊剂具有多种功能，包括使将要耦合的部件保持在一起，即，在焊膏回流之前将qfp100的暴露热焊盘102保持至pcb热焊盘106，以创建焊料连接104。在回流期间，焊膏中生成的空气或其他气体会导致焊料连接104中的空隙，由此使得暴露的热焊盘102和pcb热焊盘106之间的耦合低于期望。

图5是根据本公开的一个实施例的pcb热焊盘106的俯视图，示出了形成包括形成在pcb热焊盘106的上表面上的内焊料掩模500a和形成在pcb(未示出)的其上形成有pcb热焊盘106的表面上的外焊料掩模500b的焊料掩模500。部件502-510对应于部件302-310，由此将不再参考图5进行详细描述。pcb热焊盘106的上表面是热焊盘的与pcb108的表面122上的表面相对的表面。不同于图3和图4d的焊料掩模300a，焊料掩模500a包括从每个未掩蔽部分506的边缘514朝向未掩蔽部分的中心延伸的正交掩模延伸部或条512。

在图5的实施例中，焊料掩模500a包括四个正交掩模条512，每个正交掩模条都从对应的未掩蔽部分506的一个边缘514的中心垂直延伸。每个正交掩模条512朝向对应未掩蔽部分506的中心延伸，但在未掩蔽部分的中心附近停止。以这种方式，每个未掩蔽部分506的中心与该未掩蔽部分没有被掩模条512覆盖的其他部分一起保持不被掩蔽。焊料掩模500a的这些掩模条512可在每个未掩蔽部分506的外部提供更好的空气或气体通风，并在焊膏回流期间将熔化的焊料重新定向到每个未掩蔽部分的中心，以形成焊料连接104(图1)，由于表面张力而具有更高的平衡，用于实现pcb热焊盘106的每个未掩蔽部分上更好的接触和焊料覆盖。

图6示出了根据本公开又一实施例的焊料掩模600，包括形成在pcb热焊盘106的上表面上的内焊盘掩模600a和形成在pcb(未示出)的其上形成有pcb热焊盘106的表面上的外焊料掩模600b。在图6的实施例中，焊料掩模600a包括与图5的焊料掩模500中的部件502-510相对应的部件602-610，因此这些部件将不再详细讨论。以与图5的正交掩模条512相同的方式，焊料掩模600a包括从每个未掩蔽部分506的边缘614朝向未掩蔽部分的中心延伸的正交掩模延伸部或条612。此外，焊料掩模600还包括从每个未掩蔽部分506的每个边角朝向未掩蔽部分的中心延伸的成角度的角部掩模条616。在图6的实施例中，每个成角度的角部掩模条616从对应未掩蔽部分506的边缘614以45度角延伸。在焊料掩模600的其他实施例中，成角度的角部掩模条616可以除45度以外的角度延伸。

图7示出了根据本公开又一实施例的焊料掩模700，包括形成在pcb热焊盘106的上表面的内焊料掩模700a和形成在pcb108(参见图7a)的其上形成有pcb热焊盘106的表面122的外焊料掩模700b。在图7的实施例中，焊料掩模700a包括与图5的焊料掩模500中的部件502-510相对应的部件702-710，因此这些部件将不再详细讨论。以与图5的正交掩模条相同的方式，焊料掩模700a包括从每个未掩蔽部分506的边缘714朝向未掩蔽部分的中心延伸的正交掩模延伸部或条712。此外，以与图6的成角度的角部掩模条616相同的方式，焊料掩模700还包括从每个未掩蔽部分506的每个边角朝向未掩蔽部分的中心延伸的成角度的角部掩模条716。

焊料掩模700a还包括形成在围绕每个未掩蔽部分506的焊料掩模的一个角部中的角部掩模条718。在图7的实施例中，角部掩模条718形成在每个未掩蔽部分506的一个角部中。成角度的角部掩模条716从未掩蔽部分506的其他三个角部延伸。因此，如图7所示，对于左上未掩蔽部分506，角部掩模条718被形成为覆盖该未掩蔽部分的左上角，而成角度的角部掩模条716从该未掩蔽部分的其他三个角部延伸。右上未掩蔽部分506包括形成为覆盖该未掩蔽部分的右上角部的角部掩模条718，而成角度的角部掩模条716从该未掩蔽部分的其他三个角部延伸。这同样适用于左下和右下未掩蔽部分506，其中，角部掩模条718覆盖这些对应的未掩蔽部分的左下角部和右下角部，并且成角度的角部掩模条716从其他三个角部延伸。在焊料掩模700a中，如现在将要参照图7a所描述的，为了用于讨论该图中沿着线7a截取的截面图，在图7中标出焊料掩模700a的垂直延伸的最左侧部分706a、最右侧部分706b以及垂直延伸的中心部分706c。

图7a是图7中沿着图7的标记为7a的截线截取的pcb热焊盘106和焊料掩模700a的截面图。如图7a所示，pcb热焊盘106包括形成在该热焊盘的上表面上的焊料掩模700a，其中上表面是与pcb108的表面122上的热焊盘表面相对的表面。焊料掩模700a是印刷或以其他方式形成在pcb热焊盘106的上表面上的适当材料(诸如适当的墨)的薄层。掩模700a的部分706a和706b分别示为位于pcb热焊盘106的表面上的最左侧和最右侧，正交掩模条712与这些部分706a和706b中的每一个邻接。类似地，位于pcb热焊盘106的中心的掩模700a的中心部分被示为包括垂直延伸中心部分706c，正交掩模条712在该垂直延伸中心部分的左侧和右侧。

图8示出了根据本公开又一实施例的焊料掩模800，包括形成在pcb热焊盘106上的焊料掩模800a和形成在pcb(未示出)的其上形成有pcb热焊盘的表面上的外焊料掩模800b。图8示出了焊料掩模800a，其包括与图5的焊料掩模500中的部件502-510相对应的部件802-810，因此这些部件将不再详细讨论。以与图5的正交掩模条512相同的方式，焊料掩模800a包括从每个未掩蔽部分506的边缘814朝向未掩蔽部分的中心延伸的正交掩模延伸部或条812。此外，焊料掩模800a还包括形成在围绕每个未掩蔽部分506的焊料掩模的每个角部中的角部掩模条纹816。这些角部掩模条816与图7的角部掩模条718相同，除了在图8的实施例中，角部掩模条被形成为覆盖每个未掩蔽部分506的每个角部。本领域技术人员应理解在热焊盘106和印刷电路板108的表面122上形成图5-图8的焊料掩模500-800的适宜方法和适当材料。

图9是示出根据本公开实施例的用于在印刷电路板902的一个或多个热焊盘(图9中未示出)上沉积锡膏的模板印刷系统900的透视图，其中一个或多个热焊盘包括图5-图8的一个焊料掩模。如本领域技术人员将要了解的，模板印刷是将锡膏沉积在印刷电路板902上的热焊盘及其他接触件上的方法。在模板印刷之后跟随有如上文参照图1所述在印刷电路板902上放置部件以及将qfp100放置在pcb108上。印刷电路板902包括与图1的热焊盘106相对应的一个或多个pcb热焊盘。

在操作中，首先在印刷电路板902上的每个热焊盘上形成焊料掩模500-800中的一个。在每个热焊盘上形成焊料掩模500-800之后，模板印刷系统900将焊膏沉积在每个热焊盘的未掩蔽部分上，如上文参考图4a-图4d所描述的。可附接至载体板904的印刷电路板902与被模板框架910承载的模板908一起放置在模板打印机906中。如本领域技术人员将要理解的，在一些情况下不需要使用这种载体板904。然后，如将要参照图10和图11更详细描述的，模板打印机906被控制，以在印刷电路板902上的一个或多个热焊盘上沉积焊膏。通过被示为耦合至模板打印机的计算机系统912，在图9中示出模板打印机906的控制。

图10a和图10b是图9的模板908和模板支架910的顶视图和侧视图。如图10b所示，由载体板904(图10b中未示出)支撑的印刷电路板902位于由模板框架910承载的模板908下方。然后，图9的模板打印机906迫使锡膏穿过模板908中的孔或开口，以将该锡膏沉积在印刷电路板902的该热焊盘上以及印刷电路板的其他所期望接触件上。在图11中示出了焊膏的沉积，其是图9和图10的模板908的分解部分。如图11所示，模板908包括孔或开口1100，通过在模板表面上方从右到左(在图11的示例中由箭头1108表示)移动刮刀1106的支架1104迫使焊膏1102穿过孔或开口1100。随着刮刀1106将焊膏1102移动到一个开口1100上方，焊膏被强迫穿过开口并到达印刷电路板902上的期望热焊盘和接触件上。在图11中，在刮刀从右向左在开口上方移动之后，刮刀1106右侧的开口1100a被示为填充有焊膏1102。随着刮刀从右向左跨越模板移动，刮刀1106下方的焊膏1102将被强迫穿过模板908中的开口1100。

图12是根据本公开实施例的印刷电路板(pcb)1200的一部分的俯视图，示出了位于pcb的表面1202上的pcb热焊盘上以及图7的焊料掩模700的pcb的表面上。焊料掩模700包括形成在pcb1200的pcb热焊盘的上表面上的内焊料掩模700a和形成在围绕内焊料掩模的pcb的表面上的外焊料掩模700b。如图所示，pcb1200包括形成在内焊料掩模700a周围的多个导电焊盘或接触件1204。这些接触件1204中的每一个都耦合至pcb1200中的电迹线(未示出)，并且被配置为接收导电引线，诸如图2的qfp100的鸥翼引线116。如参照图4a-图4d针对焊料掩模300所讨论的，在与焊膏沉积在pcb热焊盘的暴露部分506上(参见图7)同时地，焊膏也将沉积在这些接触件1204上。然后，该焊膏被回流以将qfp100(图4b)的暴露热焊盘102附接至pcb1200的表面1202上的pcb热焊盘，并且将qfp100(图2)的鸥翼引线116电耦合至pcb1200的表面1202上的接触件1204。在图12的实施例中，外焊料掩模700b在pcb1200的表面1202上延伸，穿过接触件1204的外边缘或远端边缘。

上述各种实施例可进行组合以提供进一步的实施例。可根据上面的详细描述对实施例进行这些和其他更改。一般地，在下列权利要求中，所使用的术语不应解释为将权利要求限于说明书和权利要求书中公开的具体实施例，而是应当解释为包括所有可能的实施例以及这些权利要求所要求的等效物的全部范围。因此，权利要求不受本公开的限制。