用於電路板的分離墊的製作方法

2024-03-05 03:02:15

用於電路板的分離墊的製作方法
【專利摘要】本發明涉及用於電路板的分離墊。一種電子器件，例如電路板，具有用於連接至構件的接觸部的觸墊以及墊部互連。所述觸墊具有物理分離的墊部。所述墊部互連電連接所述觸墊的墊部，並獨立於墊部上的任意安裝連接。為單個觸墊提供多個墊部，使得即使一個墊部發生例如脫落的損害，觸墊也能工作。示例應用是EMC(電磁兼容)和/或ESD(靜電放電)測試電路板。
【專利說明】用於電路板的分離墊

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電路板，並且更具體地說，涉及一種用於電路板的觸墊。

【背景技術】
[0002]在一些應用中，需要從電路板移除附接的構件(例如半導體晶片)，並用替代構件來替換它。這可能包括焊開並移除附接的構件並在電路板的相同接觸部布置並焊接替代構件。這樣的過程經常對於用於測試電子器件的電路板進行。在測試第一構件之後，可以將其從測試板移除，將第二構件附接到第一構件的位置，以便測試第二構件。這樣的電路板的例子是EMC(電磁兼容性)測試電路。但是，電路板的接觸部可能由於所附構件的連續替換而被損壞。例如，觸墊會脫落。
[0003]存在插座類型，所述插座類型允許在不需要焊接的情況下替換半導體晶片或構件，但是在諸如EMC和ESD(靜電放電)的應用中，由於測試插入困難以及關於來自插座的附加電容負載的測試結果的靈敏性，這些可反覆利用的多次插入的插座可能難以使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]本發明的更多細節、方面和實施方式將僅以示例的方式來參照附圖進行說明。在附圖中，相同的附圖標記用於表示相同或功能類似的元件。圖中的元件出於簡單和清晰的目的示出，而無需按比例繪製。
[0005]圖1是根據本發明一種實施方式的用於安裝構件的觸墊的示例的俯視平面圖；
[0006]圖2是圖1的觸墊中的一個的放大的俯視平面圖；
[0007]圖3是圖2中的觸墊沿方向A的側視圖；
[0008]圖4示意性地示出了連接至圖2的觸墊的構件的接觸部的示例；
[0009]圖5示意性地示出了連接至圖2的觸墊的構件的接觸部的示例；
[0010]圖6示意性地示出了觸墊的連接方法的示例；
[0011]圖7示意性地示出了觸墊的連接方法的示例；
[0012]圖8示意性地示出了觸墊的連接方法的示例；
[0013]圖9示意性地示出了根據一個示例的電路板的層狀結構；
[0014]圖10A、10B和1C示意性地示出了連接至觸墊的構件的接觸部的示例；
[0015]圖10D、10E和1F示意性地示出了連接至觸墊的構件的接觸部的示例；以及
[0016]圖11是示出使用包括本發明的觸墊的電路板的方法的示例的流程圖。

【具體實施方式】
[0017]本發明示出的實施方式大部分可以採用本領域技術人員已知的電子構件和電路來實施。因此，為了理解和認識本發明的基礎概念且為了不模糊或分散本發明的教導，將不以任何大於如上所示的被視為必要的程度對細節進行解釋。
[0018]電路板可包括觸墊，用於將例如晶片(封裝的半導體管芯)的構件電連接至電路板。觸墊還可用於構件的機械附接。這種墊的一個示例是用於表面安裝技術(SMT)中的墊，其可以通過焊料來電氣地以及機械地與構件的接觸部相結合。
[0019]在某些情況下，移除所附構件還導致觸墊被移除，例如，由於觸墊從電路板脫落。觸墊的移除經常會導致電路板不可用。這樣損壞的電路板修理起來未必實用或經濟，因此在觸墊移除後通常必須替換整個電路板。
[0020]圖1示出了根據一種示例的用於安裝諸如晶片等的構件的觸墊100。圖2更詳細地示出了觸墊100。每個觸墊100配置為結合到要附接至電路板的構件或器件的相應的電接觸部。例如，電接觸部可以是晶片的引腳。
[0021]每個觸墊100包括多個彼此物理分離的墊部IlOa-1lOcL在圖2所示的示例中，觸墊100具有4個墊部IlOa-1lOcL墊部IlOa-1lOd通過絕緣體、非導電開口或氣隙120彼此物理分離。物理分離可以使得墊部IlOa-1lOd中的一個脫落不影響其餘的墊部llOa-llOd。在某些示例中，每個墊部與任意相鄰的觸墊的墊部通過非導電開口來分離，所述開口的寬度大於或等於4密耳(101.6 μ m)並小於或等於30密耳(762 μ m)。
[0022]在圖2所示的示例中，觸墊100上具有四個墊部llOa-llOd。在這些示例中，墊部被布置成2行2列。墊部IlOa-1lOd優選為彼此電連接，從而電連接至墊部IlOa-1lOd的任意子集本質上電氣等效於連接至所有墊部I1a-11d0
[0023]圖3示出了沿方向A(圖2所示)的橫截面部分。在該示例中，墊部IlOa-1lOd通過非導電開口 120分離。可以看出，墊部110被布置於電路板130的表面上。
[0024]圖4示出了連接至觸墊100、用於將構件145的電接觸部140 (例如晶片的引腳)。接觸部140可通過焊料(未示出)連接至觸墊100。在圖4中可以看出，接觸部140連接至所有墊部llOa-llOd。圖5示出了另選的配置，在該配置中，接觸部140僅連接至觸墊100的墊部IlOa-1lOd中的兩個。在一些示例中，接觸部140可連接至單個墊部llOa-llOd。
[0025]由於墊部IlOa-1lOd被物理分離，如果墊部IlOa-1lOd中的一個損壞，例如由於反覆替換和移除構件而導致脫落，將不會直接影響到其餘墊部llOa-llOd，並且觸墊100依然可工作。也就是說，由於墊部110被電連接，當墊部110中的一個或多個移除時，其餘墊部110繼續提供與構件145的電接觸部140的電連接。如下文中將進一步詳述的，墊部110之間的電連接可以通過墊部互連來提供。墊部互連可包括一條或多條跡線、通路以及導電構件(conductive shape)。在墊部包括通路的情況下,該通路可通過通路連接器彼此電連接。例如，該通路連接器可以是導電構件。
[0026]在一些示例中，觸墊100形成於電路板130的第一層上。電路板130可具有多個層。在一些不例中，第一層是電路板130的底層。在一些不例中，第一層可以稱為晶片安裝層。
[0027]現在參照圖6，墊部110可通過一條或多條跡線600彼此直接連接。在此「直接連接」意指墊部I1通過跡線電連接而無需附加元件(例如通路)來電連接墊部。跡線600可配置為避開墊部110a-d之間的分離區域120。這樣可以減少當墊部110a-d被移除時跡線600被移除的可能性。
[0028]圖7示出了墊部IlOa-1lOb通過跡線600、通路700和導電部件710相連接的配置。出於清楚的目的，在圖?中示出了兩個墊部110a-b，但是其它墊部110也通過通路700電連接至導電部件(例如導電部件710)。通路700具有導電性，並且可以是金屬通路。導電部件也可以由金屬形成。
[0029]墊部110a-b中的每一個可以通過相應的跡線600電連接至相應的通路700。通路700通過導電部件710彼此電連接。在該示例中，墊部110直接連接至相應的跡線600，跡線600直接連接至相應的通路700，通路700又分別直接連接至導電部件710。
[0030]在圖7的配置中，墊部IlOa-1lOb被設置於第一層，且導電部件710被設置於第二層。電路板的襯底未在圖7中不出。優選地，第二層是與第一層實質上不同的層。在第一層和第二層之間可以具有一個或多個襯底層。通路700穿過一個或多個襯底層。如現有技術中已知的，通路可以是通孔或盲孔。
[0031]導電部件710可以是電連接與特定的觸墊100相關聯的通路700中的每一個的任意部件。在一些示例中，導電部件710不接觸與同一構件的其它觸墊相關聯的通路。並且在一些配置中，跡線600可避開墊部110a-d之間的區域。
[0032]通過利用通路700來電連接墊部110a-d，可以限制在墊部110a_d被移除時所發生的一定量的脫落。例如，在墊部110a-d通過跡線連接的情況下，其中一個墊部110a-d的脫落會導致連接至墊部110a-d的跡線脫落，由此又引起連接至該跡線的另一個墊部脫落。由於通路700不會脫落，可以防止一個墊部100a-d的脫落導致另一墊部110a-d的脫落。
[0033]圖8示出了墊部IlOa-1lOb通過相應的通路700和導電部件710來進行連接的配置。如圖7所示，示出了兩個墊部IlOa-1lOb,但是也可以提供附加的墊部。在圖8的示例中，通路700直接連接至墊部IlOa-1lOb,並且通路700直接連接至導電部件710。也就是說，在該配置中，沒有跡線連接至墊部110a-b，因此當墊部110a-b被移除時，將沒有跡線被移除。
[0034]圖9示出了根據圖8的配置的示例的層結構。根據該示例，墊部IlOa-1lOd被設置於電路板的第一層900e (例如，晶片安裝層)上。在一些不例中，觸墊100可以是第一層900e上僅有的電氣構件(除了在安裝時安裝至觸墊100的構件)。在電路板的相對側可設置第三層900a (例如，構件安裝層)。第三層900a可具有安裝於其上的電氣構件。
[0035]電路板可包括多個襯底層，形成第一層900e和第三層900a。其它層也可通過襯底層形成。通路700與相應的墊部110a-d電接觸。通路700穿過第一層900e，也可以穿過其它層，從而在墊部110a-d和位於第一層900e之外的一個或多個層上的特徵件(例如，電子構件，導電路徑等)之間提供導電連接。
[0036]在圖9的示例中，襯底層還形成第二層900c (例如，連接器層)。第二層900c可包括導電部，例如將通路700彼此電連接的導電部件710。在圖9的示例中，與單個觸墊100相關的所有通路700通過導電部件710相互電連接。在另選示例中，導電部(例如，導電部件710)可以僅電連接通路700的一個子集，其餘通路通過一個或多個其它層上的其它導電部互連，從而使得與觸墊100相關的所有通路相互電連接。
[0037]在第一層900e (即具有觸墊100的層)和第二層900c之間可以設置一個或多個襯底層900d。
[0038]通過使第一層900e接近於第二層900c，可以減小阻抗。在一些示例中，第一層900e和第二層900c可以相鄰(即，它們之間沒有襯底層)，由此可以得到低阻抗。
[0039]可以在第二層900c和第三層900a之間設置一個或多個附加襯底層900b。在一些示例中，第二層900c和第三層900a之間沒有設置其它層。在一些示例中，第二層900c和第三層900a形成在同一襯底層的相對側。在一些示例中，通路700可以連接在第三層900a處。這樣會減小對觸墊100電氣特性的影響並有助於確保墊部110a-d的電連接。
[0040]在一些示例中，通路700可以終止於第二層900c，即通路在第一層900e和第二層900c之間通過，但不會越過第二層900c。在一些示例中(例如如圖9所示)，通路700可以繼續越過第二層900c並延伸至第三層900a，或者延伸至電路板與具有觸墊100的表面相對的表面(例如，構件安裝表面)。
[0041]在一些示例中，安裝於第三層900a上的一個或多個電氣構件可以與墊部100a_d電連接。
[0042]可以採用其它配置。例如，通路700可以通過一條或多條跡線彼此電連接，或者通路100可通過第二層900c上的跡線600電連接至導電部件710。
[0043]圖1OA示出了觸墊100的一個示例，其具有兩個墊部100a-b，其中一個墊部IlOb鄰近構件145的邊緣而另一個墊部IlOa通過墊部IlOb與構件145的邊緣分離。在圖1OA中，兩個墊部110a-b均附接到構件145的接觸部140。與圖4中相類似的元件在圖1OA中給出相應的附圖標記。
[0044]圖1OB示出了圖1OA的觸墊100的示例，其中僅有墊部IlOb附接到構件145的接觸部140。圖1OC示出了與圖1OA類似的示例，不同之處在於墊部IlOa已經被移除(例如，由於過度使用而脫落)，因此即使構件145的接觸部140延伸到墊部IlOa(如輪廓線所示)，接觸部140實際上僅電連接至墊部110b。
[0045]圖1OD示出了觸墊的又一示例，其具有相對於構件145的邊緣並排配置的兩個墊部110a-b。也就是說,兩個墊部I1a和IlOb均鄰近構件145的邊緣。在該示例中，兩個墊部110a-b均附接到構件145的接觸部140。在圖10D中，對與圖4中用於墊配置的元件、圖6和圖7中用於通路700和跡線600附接類似的元件，均給出對應的附圖標記。圖10E示出了構件的接觸部140的示例，其僅與墊部IlOa連接或接觸，並且不與墊部IlOb電氣接觸。圖10F示出了與圖10D相似的示例，其中墊部之一 IlOb已經被移除，因此構件145的接觸部140僅附接到墊部110a，但是其也覆蓋在被墊部IlOb (如虛線所示)佔據的空間之上。
[0046]在一些示例中，每個墊部110a-d的電氣特性基本相同，具有與通路連接器(例如，部件710)基本相同的電導。這樣當在所安裝的構件被移除並安裝新構件之後適用於不同的墊時，可以提高一致性。
[0047]對墊部的數量、形狀和配置並沒有特別的限定。在一些示例中，墊部配置成行和列，例如，NXM陣列(其中N和M為自然數且NXM≤2)。例如，觸墊100可以具有配置成N行M列的NXM個墊部110a-d，其中N≤2且M≤1，或N≤I且M≤2。在圖2的示例中，N = M= 2。在圖1Oa和b的示例中，N = 2而M = I。在圖10D和10F的另一示例中，N =I 而 M = 2。
[0048]以行和列配置墊部110a-d能夠實現各個墊部110a_d的最大面積和觸墊100的面積之間的高比率。這樣的配置還使得構件能夠容易並可靠地焊接至觸墊100上。
[0049]在一些示例中，觸墊100的至少一個墊部110a-d具有足夠的面積來接合電接觸部140 (例如晶片的引腳)。在一些示例中，每個墊部110a-d均具有足夠的面積來接合電接觸部140。在一些示例中，墊部110a-d中相鄰的一對合起來具有足夠的面積來接合電接觸部。在一些示例中，觸墊100的墊部110a-d的組合面積足以用於接合電接觸部140。此處的接合可能需要形成電氣和物理接合，例如通過焊接。在一些示例中，每個墊部具有大於或等於10密耳(254μπι)的寬度。在一些示例中，墊部110a-d的組合面積大於接觸部140的接觸佔用空間的面積。在一些示例中，觸墊100的面積(包括墊部110a-d和墊部110a-d之間的絕緣部分120)大於接觸部140的接觸佔用空間。
[0050]在一些示例中，在觸墊100的區域中的所有墊部110a-d是電互連的。在一些示例中，墊部110a-d形成了整個觸墊100。在一些示例中，電互連的墊部110a-d中的一對彼此相鄰，由此墊部110a-d中的該對僅通過位於墊部110a-d之間的非導電開口、氣隙或絕緣體120分離，而沒有導體(除了與在觸墊100上安裝構件相關的導體，例如安裝於觸墊100上的構件145的接觸部140，或用於安裝構件的引腳的焊料)被設置在墊部110a-d中的該對之間。在一些示例中，每個墊部110a-d均與至少一個其它墊部110a-d相鄰。
[0051 ] 在上述示例中，通路之間的電連接通過導電部件來形成。更一般地，通路連接器可以是適於在通路之間形成導電連接的任意結構。
[0052]在一些示例中，如上所述的觸墊100可以被設置在測試板(例如用於測試附接到觸墊100的晶片的板)之上。在一些示例中，觸墊100被設置在EMC測試板之上。
[0053]在存在多個觸墊100的情況下，每個觸墊100可具有與上述觸墊類似的結構。電路板上的觸墊100可具有相同配置的墊部110a-d，或不同配置的墊部110a-d。
[0054]圖11是示出在此所述的電路板的使用方法的示例的流程圖。該方法開始於1110，在1120中，將第一構件145 (例如，晶片)的接觸部140 (例如，引腳)從它先前結合的電路板移除。該接觸部的移除還導致一個墊部110a-d從電路板移除。在步驟1130中，將第二構件的接觸部140結合或附接到晶片的第二墊部110a-d。該方法終止於步驟1140。
[0055]根據上述實施方式，如果墊部110a-d被移除(例如由於在將附接於墊部110a_d的構件移除期間脫落)，電路板依舊可以通過將後續構件附接於其餘墊部110a-d來使用。
[0056]根據一些示例，具有上述觸墊100的電路板可具有改進的重複使用性，對於頻繁的晶片更替具有改進的耐久性。電路板可具有更長的壽命(在構件可以被移除和重新附接的次數方面)，從而使得更換電路板所需的頻率被降低。示例提供了並不損害電路板的電氣性能的簡單構造。
[0057]在前述說明書中，本發明已經參照本發明的實施方式的具體示例進行了說明。但是，很顯然，在此可以進行各種修改和改變，而不脫離由所附權利要求給出的更寬的主旨和範圍。
[0058]在說明書及權利要求中的詞語「前面」、「後面」、「頂部」、「底部」、「之上」、「之下」等，
如果存在的話，用於描述性的目的而並不一定用於描述不變的相對位置。應當理解，這樣使用的詞語在適當的情況下是可互換的，使得在此所描述的本發明的實施例，例如，能夠在與在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其他取向上操作。
[0059]在此所討論的連接可以是適用於使信號從各個節點、單元或器件傳輸或傳輸至各個節點、單元或器件的任何類型的連接(例如，經由中間器件)。因此，除非另有暗示或聲明，否則連接可以是例如直接連接或間接連接。連接可以參照作為單個連接、多個連接、單向連接或雙向連接的情形來說明或描述。但是，不同的實施例可以改變連接的實現方式。例如，可以使用分離的單向連接，而不是雙向連接，反之亦然。
[0060]用於實現相同功能的任意構件配置都是有效地相關聯的，使得所描述的功能得以實現。因此，在此結合以實現特定功能的任意兩個構件都能夠被看作是彼此「關聯的」，從而使得所描述的功能得以實現，而與體系架構或中間構件無關。同樣地，這樣關聯的任意兩個構件都同樣能夠被看作是彼此「在操作上連接的」或者「在操作上耦接的」，從而實現所期望的功能。
[0061]本領域技術人員應當意識到，在上述操作之間的邊界僅僅是說明性的。多個操作可以結合成單個操作，單個操作可以分布於附加的操作中，並且操作可以在時間上至少部分重疊地執行。而且，另選的實施例可以包括特定操作的多個實例，並且在其他各種實施例中可以改變操作順序。但是，其它的修改、變化和替換同樣是可能的。因此，本說明書和附圖應當被看作是說明性的，而非限制性的。
[0062]在權利要求書中，置於括號之間的任何參考符號都不應被解釋為對權利要求的限定。詞語「包括」並不排除權利要求所列出的那些元件或步驟之外的其他元件或步驟的存在。而且，本文所用的詞語「一(a)」或「一個(an)」被定義為一個或多個。同樣，諸如「至少一個」和「一個或多個」之類的引導性短語在權利要求書中的使用不應被解釋為暗示著:通過不定冠詞「一(a)」或「一個(an)」對另一個權利要求要素的引導將含有這樣引導的權利要求要素的任意特定的權利要求限定於僅含有一個這樣的要素的發明，即使是同一權利要求包含有介紹性短語「一個或多個」或「至少一個」以及不定冠詞(例如，「一(a)」或「一個(an)」)也是如此。對於定冠詞的使用同樣如此。除非另有說明，諸如「第一」和「第二」之類的詞語被用來任意地區分此類詞語所描述的元件。因而，這些詞語並不一定是要指示此類要素的時間先後或其他次序。某些措施在不同的權利要求中陳述的事實並不表示這些措施的組合無法有利地使用。
【權利要求】
1.一種電子器件,包括: 用於連接至構件的接觸部的觸墊，其中所述觸墊包括物理分離的多個墊部；以及 墊部互連，其電連接所述多個墊部，並與所述墊部上的任何安裝連接相獨立。
2.如權利要求1所述的器件，其中所述多個墊部包括NXM個墊部，所述墊部配置為N行M列。
3.如權利要求2所述的器件，其中N≤2且M≤1，或者N≤I且M≤2。
4.如權利要求1所述的器件，其中所述構件包括晶片，並且所述觸墊是用於至所述晶片的引腳的表面安裝連接的觸墊。
5.如權利要求4所述的器件，其中: 所述墊部中的至少一個的面積足以結合所述晶片的引腳，或者 所述墊部中的相鄰的一對合起來具有足以結合所述晶片的引腳的面積，或者 所述墊部的組合面積足以結合所述晶片的引腳。
6.如權利要求4所述的器件，其中多個互連的墊部中的第一墊部的面積足以結合所述晶片的引腳。
7.如權利要求 1所述的器件，其中所述墊部中的每一個通過非導電開口與所述觸墊中的任意相鄰的墊部分離，其中所述開口具有大於或等於101.6 μ m且小於或等於762 μ m的覽度。
8.如權利要求1所述的器件，其中所述墊部中的每一個具有大於或等於254μ m的寬度。
9.如權利要求1所述的器件，其中所述墊部互連包括多個通路和通路連接器，其中 所述觸墊的每個墊部電連接至所述多個通路中相應的通路， 所述觸墊位於所述電子器件的第一層，並且 所述通路連接器電連接所述多個通路，所述通路連接器位於所述電子器件的第二層，並且所述第二層與所述第一層不同。
10.如權利要求9所述的器件，其中所述第一層和所述第二層是所述電子器件的物理上不同的層。
11.如權利要求9所述的器件，其中所述第一層和所述第二層是相鄰的層。
12.如權利要求9所述的器件，還包括在與所述觸墊相同層上的跡線，所述跡線將所述多個墊部中的一個墊部與相應的通路電連接。
13.如權利要求1所述的器件，其中電互連的墊部形成了整個觸墊。
14.如權利要求1所述的器件，其中電互連的墊部彼此相鄰。
15.如權利要求1所述的器件，其中電互連的墊部僅具有在所述電子器件的表面處的位於它們之間的絕緣體。
16.如權利要求1所述的器件，其中所述電子器件是電磁兼容測試板。
17.—種電路板,包括: 第一層，其具有配置用於連接至電子構件的相應接觸部的觸墊，其中所述觸墊包括多個物理上分離的墊部； 多個通路，電連接至所述多個墊部中的相應的墊部並且大體垂直於所述第一層延伸； 第二層，與所述第一層平齊並分開，所述第二層包括電連接所述多個通路的導電部件。
18.如權利要求17所述的電路板，進一步包括多條跡線，分別將所述多個墊部與各個相應的通路連接。
19.如權利要求18所述的電路板，其中所述多條跡線位於所述第一層中。
20.如權利要 求18所述的電路板，其中多個墊部通過絕緣體彼此分離。
【文檔編號】H05K1/11GK104080270SQ201310209342
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月25日 優先權日:2013年3月25日
【發明者】白晶, 郭胤, 章沙雁, 張豔豔 申請人:飛思卡爾半導體公司