電路板模塊,電子器件,以及用於生產電路板模塊的方法

2023-05-24 00:49:21

專利名稱：電路板模塊,電子器件,以及用於生產電路板模塊的方法
技術領域：
本發明的一個實施例涉及一種電路板模塊，其上安裝了半導體封裝，該封裝背 面上排布有多個焊接部分。
背景技術：
在例如個人計算機的電子裝置中，電路板模塊被容納在機殼中作為主要部件， 該電路板模塊上安裝了形成CPU或其周邊電路的大約幾十平方毫米的大的半導體封裝。用於電子裝置的這種電路板模塊要求保護半導體封裝的安裝面免受電路板模 塊的巻曲或畸形以及由外部地施加的衝擊或振動產生的壓迫力。作為用於保護安裝在板上的部件的焊接部分免受上述壓迫力的措施，在通過面 朝下焊接法安裝在板上的大約幾個平方毫米的緊湊的半導體晶片中，已知一用於安裝電子 部件的方法，板和半導體晶片間的部分被注入下充填材料，以用該下充填材料填充板和半 導體晶片間的空隙，以致半導體晶片被固定到板上。用下充填材料的加固單元被廣泛地應 用於幾個平方毫米左右的緊湊的半導體晶片。然而，當這個加固單元被用於其上安裝了如 上所述大的半導體封裝的電路板模塊時，出現一問題，嵌入半導體封裝和板之間的作為下 充填材料的增強材料由於由半導體封裝的電路操作所引起的自身熱的產生而重複熱膨脹， 以致過度的壓力由於熱膨脹而被施加於焊接部分上。尤其，在大半導體封裝被安裝的電路 板模塊中，諸如BGA， LGA等的封裝的背面上排布焊接部分，，壓力被集中到矩形形狀的 封裝的角部分。因而，焊接部分的電路被破壞。當嵌入作為下充填材料的加固材料的熱膨 脹係數越不同於半導體封裝或板的熱膨脹係數之時，這個問題顯得越突出。此外，因為大 半導體封裝的安裝面的整個部分被焊接到板，所以出現返工操作困難的問題。
在其上安裝了例如BGA和LGA的大半導體封裝的電路板模塊中，通常使用用於 加固焊接部分的方法，可以被集成在線路板的集成焊盤中的特殊電極被聚集在接合配件7寸 印刷線路板的壓力容易產生的位置來提供該集成焊盤。此外，作為用於加固的另一個方法， 有通過使用加固銷提高BGA對線路板的物理粘合強度的方法。如上所述方法的實例是在JP-A-2001-177226和JP-A-2000-277884中公開的。
然而，因為上述技術要求電極排列的空間結構，所以該技術很難推廣。此外， 在該技術中，由於特定部件和一些部件的增加，因而工序數目和成本要被增加，所以實用 性出現問題。

發明內容
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本發明的目標之一是提供一電路板模塊，其減少外應力對焊接部分的影響以避 免焊接部分的連接缺陷並且可以被容易地返工。根據本發明的第一方面，提供有電路板模塊，包括配有多個焊接片的印刷會曳 路板；在其背面上配有多個焊接部分的半導體封裝，其要通過將焊接部分焊接到印刷線2各 板上的各個焊接片上，被安裝在印刷線路板上；配備在印刷線路板上沿著半導體封裝的周 緣的位置的多個加固片，每一加固片具有形成在其上的焊錫覆蓋層；以及配置在每一加固 片上以將半導體封裝粘著於加固片的多個加固粘合劑。根據本發明的第二方面，提供有一方法，用於製造具有安裝在配有多個焊接片 的印刷線路板上的半導體封裝的電路板模塊，該方法包括向元件安裝線提供印刷線路板， 該印刷線路板具有多個加固片，該加固片在沿著其上安裝半導體封裝的封裝安裝面的周糹彖 的位置；在每一焊接片以及提供給元件安裝線的印刷線路板的加固片上印刷焊膏；在其上 印刷焊膏的每一加固片上配置熱固粘合劑；在熱固粘合劑附著於半導體封裝的狀態下，a各 在其背面上具有多個焊接部分的半導體封裝安裝到印刷線路板的封裝安裝面上；以及熱處 理焊接片和加固片以將焊接片焊接到半導體封裝的各個焊接部分，同時在加固片上形成焊 錫覆蓋層並且固結熱固粘合劑以將半導體封裝粘合到加固片。根據本發明的第三方面，提供有電子器件，包括主體；以及容納在主體中的 電路板模塊，其中電路板模塊包括配有多個焊接片的印刷線路板；在其背面上配有多個 焊接部分的半導體封裝，該半導體封裝要通過將焊接部分焊接到印刷線路板上的各個焊f妾 片上，被安裝在印刷線路板上；配備在印刷線路板上沿著半導體封裝的周緣的位置的多個加固片，每一加固片具有形成在其上的焊錫覆蓋層；以及配置在每一加固片上以將半導體 封裝粘著於加固片的多個加固粘合劑。


現在將參考

實施本發明的各種特徵的一般的配置。附圖和關聯的說明
被提供以圖解本發明的實施例，而不限制本發明的範圍。圖1是顯示根據本發明第一實施例的電路板模塊的結構的側視圖。圖2是顯示根據第一實施例的電路板模塊的結構的平面圖。圖3是顯示根據第一實施例的電路板模塊中配備的加周部件的第一變化例的平面圖。圖4是顯示根據第一實施例的電路板模塊中配備的加固部件的第二變化例的平 面圖。圖5是顯示根據第一實施例的電路板模塊中配備的加固部件的第三變化例的平 面圖。圖6是顯示根據第一實施例的電路板模塊的第一生產過程的流程圖。
圖7是顯示根據第一實施例的電路板模塊的第一生產過程的流程圖。
圖8是用於解釋根據第一實施例的電路板模塊的第一生產過程的工藝解釋圖。
圖9是用於解釋根據第一實施例的電路板模塊的第一生產過程的工藝解釋圖。
圖10是用於解釋根據第一實施例的電路板模塊的第一生產過程的工藝解釋圖。 [Q024]圖11是用於解釋根據第一實施例的電路板模塊的第一生產過程的工藝解釋圖。
圖12是顯示根據第一實施例的電路板模塊的第二生產過程的流程圖。
圖13是用於解釋根據第一實施例的電路板模塊的第二生產過程的工藝解釋圖。
圖14是用於解釋根據第一實施例的電路板模塊的第二生產過程的工藝解釋圖。
圖15是用於解釋根據第一實施例的電路板模塊的第二生產過程的工藝解釋圖。
圖16是用於解釋根據第一實施例的電路板模塊的第二生產過程的工藝解釋圖。
圖17是顯示根據本發明第二實施例的電子裝置結構的圖。
圖18是顯示根據第一實施例的改進的電路板模塊的結構的側視圖。
具體實施方式
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參考附圖，將對本發明的實施例給與詳細的說明。根據本發明第一實施例的電 路板模塊的結構如圖1和2所示。圖1是主要部分的側視圖並且圖2是主要部分的平面圖。如圖l和2所示，根據第一實施例的電路板模塊包括印刷線路板ll;半導體 封裝15，其在封裝的背面上以矩陣的形式排布有多個焊接部分14，並且半導體封裝15通 過分別焊接焊接部分14被安裝在印刷線路板11上；多個加固片16，配備在沿著印刷線路 板11的安裝半導體封裝15的安裝面部分的周緣的多個部分上，並且具有施加於表面的焊 錫覆蓋層17;以及加固粘合劑18，其在多個部分將多個加固片16安裝到半導體封裝15, 以在多個部分局部地加固焊接部分14。在本實施例中，作為半導體封裝15，球狀格子陣列封裝(BGA封裝)被顯示， 作為一個例子，其中以矩陣形式排布的多個焊接部分14分別是焊球。在電路板模塊11的布圖形成表面12中，在設計成能通過指定BGA封裝15作 為將要安裝的目標被形成布圖的BGA部分安裝面部分12a上，對應於配備在BGA封裝15 上的多個焊接部分14的多個焊接片13被形成布圖並以矩陣形狀形成。BGA部分安裝面12a 被形成以致具有對應於將要安裝的BGA封裝15的平面形式的表面。在沿著BGA部分安裝面部分12a的周緣的多個部分，多個加固片16被排布。 在本實施例中，在BGA部分安裝面部分12a的角部分，加固片16被分別配有與焊接片13 的規定間隔。在加固片16的表面上，焊錫覆蓋層17被形成用於容易地進行返工處理。焊 錫覆蓋層17被形成以在用於焊接並粘合BGA封裝15的回流處理中隨其覆蓋加固片16。在加固片16上，加固粘合劑18被提供用於在多個部分通過焊錫覆蓋層17或 後來形成焊錫覆蓋層17的焊糊局部地加固焊接部分14。熱固粘合劑可能被應用於加固茅佔 合劑18。加固粘合劑18被提供給加固片16，規定量焊錫覆蓋層17被施加到加固片16， 作為用於以其填充加固片16與BGA封裝15的周緣之間的部分的單元。這樣，加固片16 被固定，並且通過粘著加固粘合劑18，加固片16與BGA封裝15彼此粘合。每一焊錫覆蓋 層17可能如圖1所示整體地配備在各個加固片16的頂面上，或可能如圖18所示部分:t也 配備在各個加固片16的頂面上。如圖18所示，每一焊錫覆蓋層17可能形成在每一加固 片16上以具有小於各個加固片16的面積，並且加固粘合劑18被配置在每一加固片16上 以覆蓋每一焊錫覆蓋層17的側邊。根據圖18所示的結構，BGA封裝15可以被更可靠地固 定到電路板模塊ll上。
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在印刷線路板11的BGA部分安裝面部分12a上，BGA封裝15中配備的多個焊 接部分14被焊接並且粘合到BGA部分安裝面部分12a中配備的多個焊接片13，以致BGA 封裝被安裝在印刷線路板11的BGA部分安裝面部分12a上。在BGA封裝15被焊接並且粘合到BGA部分安裝面部分的回流處理中，焊錫覆 蓋層17被形成在加固片16上。更進一步，當熱固粘合劑用於加固粘合劑18時，將加固 片16與BGA封裝彼此粘合的熱固粘合劑在回流處理中被固結以局部地將BGA封裝15固定 並且粘合到加固片16。這樣，分別在BGA部分安裝面部分12a的角部分，BGA封裝15的焊接部分14 被加固片16和加固粘合劑18局部地加固。可以避免這樣的不便，即配備於BGA封裝15角部分的焊接部分14由於上述局 部加固單元外部地施加的壓力而被破壞和產生不充分的連接。更進一步，返工處理容易i也 通過局部加固單元和固定單元通過焊錫覆蓋層17實現。也就是說，在用於從印刷線路豐及 11的BGA部分安裝面部分12a移除BGA封裝的返工處理中，因為在返工處理過程中焊錫覆 蓋層17通過熱處理被融解，焊錫覆蓋層17充當剝落表面。這樣，用於除去粘合劑的工《乍 不是必需的，並且返工處理可以被容易地進行而不必破壞部件。在圖1和2所示的第一實施例中，僅僅在BGA部分安裝面部分12a的角部分(BGA 封裝15的角部分)，通過加固片16的加固部件和加固粘合劑18被局部地配備。然而， 例如，如圖3所示，可能形成多點加固結構，通過加固片16和加固粘合劑18的加固部力、 被分別配備在每個角部分和包括在BGA部分安裝面部分12a的角部分(BGA封裝15的角部 分)內的那個角鄰近的兩側的部分中。否財，如圖4所示，可能形成多點結構，通過加固 片16和加固粘合劑18的加固部分被分別配備在BGA部分安裝面部分12a的角部分以及側 部分(例如，每個側的中間點)。否則，如圖5所示，可能形成加固結構，L形狀的加固 片16c被配備在BGA部分安裝面部分12a的角部分。通過多點加固部分的加固結構可以達 到如圖2所示的加固結構的同樣的效果。通過圖6和7中的流程圖顯示的生產過程或者圖12中的流程圖顯示的生產過 程，根據第一實施例的電路板模塊可以被實現。在圖6和7所示的生產過程中，加固粘合 劑18在回流處理後面的分離處理中被提供和固結。除熱固粘合劑以外的粘合劑可以被用 於加固粘合劑18。在圖12所示的生產過程，熱固粘合劑被用於加固粘合劑18以致用於方包 加焊錫覆蓋層17在加固片16上的處理和用於固結(變硬)加固粘合劑(熱固粘合劑)的 處理可以被通過一次回流處理進行。
圖6和7中的流程圖顯示的生產過程通過參考解釋圖8到11所示的圖的處理 被解釋。在圖6所示的生產過程(第一處理)中，在步驟S1，作為其上安裝部件的對象 的印刷線路板被提供給元件安裝線。這裡，提供的印刷線路板是，如圖1所示，具有多個 焊接片13的印刷線路板11,該焊接片13分別對應於BGA封裝15的焊接部分14，該BGA 封裝15被形成布圖並形成在BGA部分安裝面部分12a上，該BGA部分安裝面部分12a被 設計成能通過指定BGA封裝15作為將要安裝的對象形成布圖。在步驟S2，焊膏通過用於印刷焊膏的印刷機被分別印刷在印刷線路板11的焊 接部分上。這裡，如圖8所示，焊膏17被印刷在配備於印刷線路板11的BGA部件安裝面 部件12a的焊接片13和加固片16上。圖8所示的參考標號SR表示阻焊劑。在步驟S3，部件通過安裝裝置被安裝在印刷線路板的部件安裝面上。這裡，如 圖9所示，BGA封裝15被安裝在印刷線路板11的BGA部分安裝面部分12a上。在步驟S4，安裝部件的回流處理在回流熔爐中進行。這裡，如圖10所示，BGA 封裝15的焊接部分14被分別焊接和粘合到配備於BGA部分安裝面部分12a的多個焊接片 13並且焊錫覆蓋層17被形成在加固片16上。在步驟S2施加在加固片16上的焊膏17被 熔化以覆蓋加固片16的表面，從而焊錫覆蓋層17被形成。在圖6所示的生產過程(第一處理)之後，加固粘合劑在圖7所示的生產過程 (第二處理)中被提供並且固結。在步驟S6，充當粘合劑的增強材料通過分散劑被應用於印刷線路板的部件安裝 面的加固部件。這裡，如圖11所示，加固粘合劑18通過噴嘴-被提供到加固片16上，該 加固片16被配備在BGA部分安裝面部分12a角部分並且對其施加焊錫覆蓋層17。這樣， 充當加固粘合劑18的粘合劑被施加並且遍布BGA封裝15的角部分和加固片16。在步驟S7，在步驟S6施加的粘合劑在例如固結熔爐中被熱處理並固結。通過 進行步驟S7的處理，被提供到加固片16上並被施加和遍布BGA封裝15角部分和加固片 16的加固粘合劑18被固結。這樣，BGA封裝15被局部地固定在加固片16。因為如上所述製造的電路板模塊具有加固結構，即BGA封裝15的焊接部分14 分別在BGA部件安裝面部件12a的角部分被加固片16和加固粘合劑18局部地加固，可以 避免這樣的不便，即配備於BGA封裝15角部分的焊接部分14被破壞和由於貼近的外加應 力而造成不充分的連接。更進一步，因為電路板模塊具有加固結構，即通過對其施加焊錫覆蓋層17的加固片16局部地加固BGA封裝15的焊接部分14，焊錫覆蓋層17在返工處理 過程中的熱處理中充當剝落表面以使返工處理容易。圖12中的流程圖顯示的生產過程將通過參考解釋圖13到16所示的圖的處理 被說明。在圖12所示的生產過程中，在步驟Sll，作為其上安裝部件的對象的印刷線足各 板被提供給元件安裝線。這裡，提供的印刷線路板是，如圖1所示，印刷線路板ll，具有 多個焊接片13，該焊接片13分別對應於BGA封裝15的焊接部分14，該BGA封裝15被形 成布圖並形成在BGA部分安裝面部分12a上，該部分12a被設計成能通過指定BGA封裝15 作為將要安裝的對象被形成布圖。在步驟S12，焊膏通過用於印刷焊膏的印刷機被分別印刷在印刷線路板11的焊 接部分上。這裡，如圖13所示，焊膏17被印刷在配備於印刷線路板11的BGA部分安裝 面部分12a的焊接片13和加固片16上。在步驟S13，充當粘合劑的增強材料通過分散劑被用於印刷線路板的部件安裝 面的加固部件。這裡，如圖14所示，充當加固粘合劑18的規定量熱固粘合劑通過噴嘴字皮 提供到加固片16上，該加固片16被配備在BGA部分安裝面部分12a角部分並且對其施加 焊膏17。熱固粘合劑18具有這樣的粘性，以至在熱固粘合劑18以規定高度(熱固粘合劑 用以附著於安裝的BGA封裝15的高度)往加固片16上堆並且被局部地滴在加固片16上 的狀態下粘住BGA封裝15。在步驟S14，部件通過安裝裝置被安裝在印刷線路板的部件安裝面上。這裡， 如圖15所示，BGA封裝15被安裝在印刷線路板11的BGA部件安裝面部件12a上-。當BGA 封裝15被安裝時，熱固粘合劑附著於安裝的BGA封裝15，以致熱固粘合劑18被遍布並且 嵌入在加固片16和BGA封裝15角部分之間。在步驟S15，安裝部件的回流處理在回流熔爐中進行。這裡，如圖16所示，BGA 封裝15的焊接部分14被分別焊接和粘合到配備於BGA部分安裝面部分12a的多個焊接片 13,並且當焊膏被熔化時，焊錫覆蓋層17被形成在加固片16上。更進一步，將加固片16 與BGA封裝15彼此結合的熱固粘合劑18被固結以局部地將BGA封裝15固定到加固片16。因為如此製造的電路板模塊具有加固結構，即BGA封裝15的焊接部分14分另ij 在BGA部件安裝面部件12a的角部分被加固片16和加固粘合劑18局部地加固，可以避免 這樣的不便，配備於BGA封裝15角部分的焊接部分14被破壞和由於外加應力而造成不充 分的連接。更進一步，因為電路板模塊具有加固結構，即通過對其施加焊錫覆蓋層17的加固片16局部地加固BGA封裝15的焊接部分14,焊錫覆蓋層17在返工處理過程中的熱 處理中充當剝落表面以使返工處理容易。更進一步，在普通的部件安裝處理中，處理數目 的增加被最小化以致上述局部加固結構可以被實現。
本發明的第二實施例如圖17所示。第二實施例通過使用通過第一實施例製造的電路板模塊形成電子器件。圖17 顯示其中根據第一實施例的電路板模塊被用於例如攜帶式可攜式計算機的緊湊的電子器 件的實例。在圖17中，在可攜式計算機51的主體52中，顯示部件的機殼53通過鉸鏈1"幾 構配備以致自由地旋轉。在主體52中，充當操作輸入部分的鍵盤54被配備。在顯示部j牛 的機殼53中，配備使用，例如，液晶面板的顯示裝置55。更進一步，在主體52中，配備電路板模塊(母板)56,其包括用於控制例如 上述鍵盤54，顯示裝置55等等的輸入輸出裝置的控制電路。通過使用圖1和2所示的第 一實施例的電路板模塊實現電路板模塊56。電路板模塊56包括印刷線路板ll; BGA封裝15，其具有在封裝的背面上以 矩陣的形式排布的多個焊接部分14，並且通過分別焊接焊接部分14被安裝在印刷線路木反 11上；多個加固片16，其配備在沿著印刷線路板11的安裝BGA封裝15的安裝面部分的 周緣的多個部分(例如，角部分)上，並且具有施加於表面的焊錫覆蓋層17;以及加固茅佔 合劑18，其在多個部分將多個加固片16安裝到BGA封裝，以在多個部分局部地加固焊接 部分14。在如上所述配置的電路板模塊56中，因為加固結構，即BGA封裝15的焊接部 分14分別在BGA部件安裝面部件12a的角部分被加固片16和加固粘合劑18局部地加固， 可以避免這樣的的不便，即配備於BGA封裝15角部分的焊接部分14被破壞和由於貼近的 外加應力而造成不充分的連接。更進一步，因為焊錫覆蓋層17通過焊錫覆蓋層17使用局 部加固單元和固定單元在返工處理過程中的熱處理中充當剝落表面，在部件被安裝之後容
易地進行返工處理。在上述實施例中，BGA部件被指定為將要加固的對象，然而，本發明不限制於 此。可能通過指定具有排布在底面上的外部連接電極的其它半導體封裝作為對象，實現類 似的加固結構。更進一步，加固片的形式，排列等等不被限制在上述實施例，並且在不離 開要求的發明的範圍之內可能做各種各樣的修改和變化。
根據本發明，在其上安裝例如BGA， LGA等等的大半導體封裝的電路板模塊中， 外應力對焊接部分的影響可以被減少，以避免焊接部分的連接缺陷並且返工處理可以被容 易地進行。
權利要求
1. 一種電路板模塊，其特徵在於，包括配有多個焊接片的印刷線路板；半導體封裝，在其背面上配有多個焊接部分，所述半導體封裝要通過將焊接部分焊接到所述印刷線路板上的各個焊接片上，被安裝在印刷線路板上；多個加固片，配備在所述印刷線路板上沿著所述半導體封裝的周緣的位置，每一個所述加固片具有形成在其上的焊錫覆蓋層；以及多個加固粘合劑，配置在每一個所述加固片上以將所述半導體封裝粘著於所述加固片。
2. 如權利要求1所述的模塊，其特徵在於，所述加固片被配備在與所述半導體封裝的 角位置相對應的位置。
3. 如權利要求1所述的模塊，其特徵在於，所述加固片被配備在包括與所述半導體封^ 裝的一個側邊相對應的位置的位置。
4. 如權利要求1所述的模±央，其特徵在於，所述加固粘合劑由熱固粘合劑製成，當所 述焊接部分被焊接到所述焊接片上時，所述熱固粘合劑固結。
5. 如權利要求1所述的模塊，其特徵在於，當所述焊接部分被焊接時，所述焊錫覆蓋 層被形成在所述加固片上。
6. 如權利要求1所述的模塊，其特徵在於，所述焊錫覆蓋層被形成在每一個所述加固片上以具有小於各個所述加固片的面積，並且其中所述加固粘合劑被配置在每一個所述力口 固片上以覆蓋所述焊錫覆蓋層的側邊。
7. —種用於製造電路板模塊的方法，所述模塊具有安裝在配有多個焊接片的印刷線E各板上的半導體封裝，其特徵在於，所述方法包括向元件安裝線提供印刷線路板，所述印刷線路板具有多個加固片，所述加固片在沿著 其上安裝所述半導體封裝的封裝安裝面的周緣的位置；在每一個所述焊接片以及提供給所述元件安裝線的所述印刷線路板的所述加固片上 印刷焊膏；在其上印刷焊膏的每一個所述加固片上配置熱固粘合劑；在所述熱固粘合劑附著於所述半導體封裝的狀態下，將在其背面上具有多個所述焊J妾 部分的所述半導體封裝安裝到所述印刷線路板的所述封裝安裝面上;以及熱處理所述焊接片和所述加固片以將所述焊接片焊接到所述半導體封裝的各個所述 焊接部分，同時在所述加固片上形成焊錫覆蓋層並且固結所述熱固粘合劑以將所述半導體 封裝粘合到所述加固片。
8. 如權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述加固片被配備在與所述半導體封裝的 角位置相對應的位置。
9. 電子器件，其特徵在於，包括 主體；以及容納在所述主體中的電路板模塊，其中電路板模塊包括配有多個焊接片的印刷線路板；半導體封裝，在其背面上配有多個焊接部分，所述半導體封裝通過將所述焊接部分仁旱 接到所述印刷線路板上的各個所述焊接片上，被安裝在所述印刷線路板上；多個加固片，配備在印刷線路板上沿著半導體封裝的周緣的位置，每一個所述加固片 具有形成在其上的焊錫覆蓋層；以及多個加固粘合劑，配置在每一個所述加固片上以將所述半導體封裝粘著於所述加固片。
全文摘要
電路板模塊包括配有多個焊接片的印刷線路板；在其背面上配有多個焊接部分的半導體封裝，其將要通過將焊接部分焊接到印刷線路板上的各個焊接片上，被安裝在印刷線路板上；配備在印刷線路板上在沿著半導體封裝的周緣的位置的多個加固片，每一加固片具有形成在其上的焊錫覆蓋層；以及配置在每一加固片上以將半導體封裝粘著於加固片的多個加固粘合劑。電路板模塊，電子器件，以及用於生產電路板模塊的方法。
文檔編號H05K3/34GK101448370SQ200810165920
公開日2009年6月3日 申請日期2008年9月24日 優先權日2007年11月28日
發明者石井憲弘, 細田邦康 申請人:株式會社東芝