球柵陣列封裝晶片的焊盤結構和手機的多層印刷線路板的製作方法
2024-01-29 14:02:15 2
專利名稱：球柵陣列封裝晶片的焊盤結構和手機的多層印刷線路板的製作方法
技術領域：
本發明涉及球柵陣列封裝晶片及其應用的手機主板領域，更具體的說，涉及的是一種球柵陣列封裝晶片的焊盤結構和手機的多層印刷線路板。
背景技術：
上世紀90年代，隨著電晶體技術的進步，晶片集成度不斷提高，I/O引腳數急劇增加，功耗也隨之增大，對集成電路封裝的要求也更加嚴格。為了滿足電子產品發展的需要， BGA(Ball Grid Array lockage，球柵陣列)封裝技術開始被應用於生產。近幾年，全球移動通信迅速發展，發達國家的行動電話普及率已經達到70%以上， 有的地區甚至接近100%。而同類型的行動電話，手機成本越低，質量越高，競爭力越強，銷售量越多，利潤越高。但是，在行動電話的主板設計中，隨著應用晶片的尺寸越來越小，集成度越來越高，PCB布線也越來越困難，例如，越來越多地應用0.4 pitch BGA晶片，使得有些廠家不得不從採用8層一階板布線方式到採用8層二階錯孔板，甚至到採用10層二階錯孔板布線方式，由此在批量化的生產時無形中就大大增加了產品的成本。如圖1所示，為0.4mm pitch BGA圓形焊點100的焊盤結構，一是因為3G等手機技術的發展給手機增加了很多的功能但同時又要求手機的體積要越來越小，二是因為0. 4mm pitch BGA封裝器件的圓形焊盤結構特點，使得PCB的布線甚至需要採用10層二階的的線路才能實現設計的目的。如圖2所示，在0.4mm pitch BGA封裝規格的圓形焊盤中，根據其晶片規格書及SMT經驗，通常圓形焊點的焊盤110直徑為0. 250mm，其外圍的絕緣環120的直徑為 0. 305mm,若相鄰兩圓形焊點中心的間距為0. 4mm,則焊點之間的焊盤110間隙空間只有 0. 150mm，若要在相鄰焊盤110設置走線，走線自身的寬度和走線邊緣距離焊盤110的間距只有0. 05mm，大大的增加了 PCB製造的報廢率和成本。線寬/線距0. 05mm/0. 05mm對比 0. 07mm/0. 07mm，成本需增加15%左右，目前國內大部分PCB製造商的批量生產能力為線寬 / 線距 0. 07mm/0. 07mm。因此，現有技術尚有待改進和發展。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種球柵陣列封裝晶片的焊盤結構和手機的多層印刷線路板，可簡化手機主板的設計難度，降低批量化生產手機主板的成本。本發明的技術方案如下一種球柵陣列封裝晶片的焊盤結構，設置在印刷線路板的表面，包括由多個相互間隔排列的焊點形成方形環狀的柵格陣列；其中在柵格陣列最外環的焊點中設置有非圓形焊點；非圓形焊點的長度方向朝向柵格陣列內環的圓形焊點設置；在部分相鄰兩非圓形焊點之間設置有走線。所述的球柵陣列封裝晶片的焊盤結構，其中非圓形焊點的形狀為長圓形。
所述的球柵陣列封裝晶片的焊盤結構，其中非圓形焊點的形狀設置為橢圓形。所述的球柵陣列封裝晶片的焊盤結構，其中走線邊緣距離非圓形焊點的最小間距不小於0. 07mm。所述的球柵陣列封裝晶片的焊盤結構，其中在由多個焊點所形成的柵格陣列中， 在位於最外環的圓形焊點上進行雷射鑽孔。一種手機的多層印刷線路板，包括由多個相互間隔排列的焊點在多層印刷線路板的表面形成方形環狀的柵格陣列，用於焊接球柵陣列封裝晶片；其中在柵格陣列最外環的焊點中設置有非圓形焊點；非圓形焊點的長度方向朝向柵格陣列內環的圓形焊點設置； 在部分相鄰兩非圓形焊點之間設置有走線。所述的手機的多層印刷線路板，其中所述球柵陣列封裝晶片選用的是0. 4 pitch BGA晶片。所述的手機的多層印刷線路板，其中所述多層印刷線路板選用的是八層一階板或八層二階錯孔板。本發明所提供的一種球柵陣列封裝晶片的焊盤結構和手機的多層印刷線路板，由於在BGA焊盤外環的焊點中採用了長圓形焊點，增加了外環相鄰焊點之間的間距，以至於能夠從中間走線，以連接柵格陣列內環的圓形焊點，由此降低了多層印刷線路板尤其是手機主板的設計難度，減少了多層線路板的層數或級數，從而無形中就降低了批量化生產手機主板的成本，提高了線路板廠家的核心競爭力。
圖1是現有技術中0. 4mm pitch BGA圓形焊點焊盤圖。圖2是現有技術中0. 4mm pitch BGA圓形焊點焊盤的細部結構設計圖。圖3是本發明中0. 4mm pitch BGA長圓形焊點焊盤圖。圖4是本發明中某0. 4mm pitch BGA PCB板的頂層焊盤局部示意圖。圖5是本發明中0. 4mm pitch BGA長圓形焊點焊盤帶走線的細部結構設計圖。圖6是本發明中0. 4mm pitch BGA長圓形焊點焊盤與周邊相鄰圓形焊點焊盤的結構設計圖。圖7是本發明中0. 4mm pitch BGA橢圓形焊點焊盤帶走線的細部結構設計圖。
具體實施例方式以下將結合附圖，對本發明的具體實施方式
和實施例加以詳細說明，所描述的具體實施例僅用0.4mm pitch BGA封裝器件的規格參數以解釋本發明，並非用於限定本發明的具體實施方式
。本發明的一種球柵陣列封裝晶片的焊盤結構，設置在印刷線路板的表面，其具體實施方式
之一，如圖3所示，包括由多個相互間隔排列的焊點形成方形環狀的柵格陣列；其中，在柵格陣列最外環的焊點中設置有非圓形焊點200。同時，柵格陣列最外環的焊點中並非全部都設置成非圓形焊點200，在需要夾線位置的焊點中設置即可。本發明的一種手機的多層印刷線路板，其具體實施方式
之一，以長圓形的非圓形焊點200為例，如圖4所示，包括由多個相互間隔排列的焊點在多層印刷線路板的表面形成方形環狀的柵格陣列，用於焊接球柵陣列封裝晶片(圖中僅示出了印刷線路板的局部)；其中在柵格陣列最外環的焊點中設置有長圓形焊點200 ；長圓形焊點200的長度方向朝向柵格陣列內環的圓形焊點100設置；在部分相鄰的兩長圓形焊點200之間設置有走線300。由於走線300可從柵格陣列的外部直接連接至其內環的圓形焊點100上，避免了需要穿孔分層連接的方式，簡化了 BAG焊盤的連線方式，由此降低了應用BAG封裝器件的線路板的設計難度。在本發明球柵陣列封裝晶片焊盤結構和手機多層印刷線路板的優選實施方式中， 具體的，以常用的0.4mm pitch BGA封裝規格為例，如圖5所示，相鄰兩長圓形焊點焊盤210 中心之間的間距仍為0. 4mm ；則長圓形焊點的焊盤210寬度可設置為0. 18mm，長度可設置為 0. 32mm ；而長圓形焊點的防焊開窗220的寬度可設置為0. 235mm，長度可設置為0. 375mm ； 防焊開窗220 的單邊寬度為(0. 235-0. 180) +2=0. 0275mm或(0. 375-0. 320) +2=0. 0275mm。 則相鄰兩長圓形焊點之間的焊盤210間隙為0. 220mm，大大超過現有技術中的0. 150mm，故可以在其之間實現穿線；若在兩長圓形焊點的焊盤210之間布0. 07mm寬度的走線300，該走線300邊緣距離任一長圓形焊點焊盤210邊緣的最小距離都超過0. 075mm。進一步地，如圖6所示，長圓形焊點的焊盤210中心與其相鄰圓形焊點的焊盤110 中心的間距均設置為0. 4mm ；其中包括同處最外環的長圓形焊點與其相鄰的圓形焊點之間的間距，以及處於最外環的長圓形焊點與相鄰內環的圓形焊點之間的間距；對於前者而言， 同處最外環的長圓形焊點的焊盤210邊緣與其相鄰的圓形焊點的焊盤110邊緣之間的最小距離為0. 185mm，也超過現有技術中的0. 150mm，可見，長圓形焊點確實在沒有減少焊點的數量的情況下明顯加大了焊盤之間的間距。較好的是，如果需要在焊盤上鑽孔時，避免在中間穿線的長圓形焊點的焊盤上進行雷射鑽孔，可在中間沒有布線的長圓形焊點的焊盤上進行雷射鑽孔，也可在同處於最外環的圓形焊點的焊盤上進行雷射鑽孔。由於市場上的多層板的價格是有所不同的，按RMB/cm2算的話，8層一階板的價格約0. 3999元，8層二階錯孔板的價格約0. 4935元，10層二階錯孔板的價格約0. 6400元；層數越多，價格越貴；階數越高，價格越貴。因此，如果改用本發明申請中的長圓形焊點焊盤， 採用8層二階錯孔板即可實現原先須用10層二階錯孔板才能實現的電路設計，價格能節省 29% ；而本該在8層二階錯孔板上進行設計的電路如今用8層一階板即可實現，價格能節省 23% ；從而可以在規模化的生產中節省大量資金。以一塊常用的100*50mm多層線路板為例，如果採用了本發明申請的長圓形焊點焊盤，就能用8層一階板代替8層二階錯孔板，則每塊電路板就可節省4. 68RMB，這意味著， 假設出貨100K或10萬件板子的話，僅線路板本身就可直接節省46. 8萬元的成本；那要是能從10層二階錯孔板降到8層二階錯孔板，可節省的成本就更多，顯然對於價格競爭如此激烈的手機等行業來說，這將是很大的數字。與現有技術中的柵陣列封裝晶片焊盤結構和手機多層印刷線路板相比，本發明所提供的一種球柵陣列封裝晶片的焊盤結構和手機的多層印刷線路板，由於在BGA焊盤外環的焊點中採用了長圓形等非圓形焊點，增加了外環相鄰焊點之間的間距，以至於能夠從中間走線，以連接柵格陣列內環的圓形焊點，由此降低了多層印刷線路板尤其是手機主板的設計難度，減少了多層線路板的層數或級數，從而無形中就降低了批量化生產手機主板的成本，提高了線路板廠家的核心競爭力。在實際的生產製造過程中，針對長圓形焊點的焊盤，手機貼片工廠也不需要採用特殊的工藝對採用長圓形焊盤的PCB板進行處理，採用現有BGA焊接的回流焊技術即可。當錫球置於一個加熱的環境中時，錫球回流可分為三個階段預熱、回流和冷卻。預熱首先，用於提高所需粘度和絲印性能的溶劑開始蒸發，而溫度的上升速度必需要慢，大約控制在每秒5度，以限制沸騰和飛濺，防止形成小錫珠；另外，一些元件對內部的應力比較敏感，如果元件外部的溫度上升太快，也會造成元件斷裂。當助焊劑(膏)活躍後，化學清洗行動開始，水溶性助焊劑(膏)和免洗型助焊劑(膏)都會發生同樣的清洗行動， 只不過溫度稍微不同。將金屬氧化物和某些汙染從即將結合的金屬和焊錫顆粒上清除。好的冶金學上的錫焊點要求「清潔」的表面。當溫度繼續上升，焊錫顆粒首先單獨熔化，並開始液化和表面吸錫的「燈草」過程。這樣在所有可能的表面上覆蓋，並開始形成錫焊點。回流這個階段最為重要，當單個的焊錫顆粒全部熔化後，結合一起形成液態錫， 這時表面張力作用開始形成焊腳表面。冷卻如果冷卻快，錫點強度會稍微大一點，但不可以太快而引起元件內部的溫度應力。通過採用回流焊的工藝，從PCB貼片工廠中隨機抽查了採用圓形焊盤和長圓形焊盤各500片樣片，得到的結果如下表所示。
權利要求
1.一種球柵陣列封裝晶片的焊盤結構，設置在印刷線路板的表面，包括由多個相互間隔排列的焊點形成方形環狀的柵格陣列；其特徵在於在柵格陣列最外環的焊點中設置有非圓形焊點；非圓形焊點的長度方向朝向柵格陣列內環的圓形焊點設置；在部分相鄰兩非圓形焊點之間設置有走線。
2.根據權利要求1所述的球柵陣列封裝晶片的焊盤結構，其特徵在於非圓形焊點的形狀為長圓形。
3.根據權利要求1所述的球柵陣列封裝晶片的焊盤結構，其特徵在於非圓形焊點的形狀設置為橢圓形。
4.根據權利要求1至3中任一所述的球柵陣列封裝晶片的焊盤結構，其特徵在於走線邊緣距離非圓形焊點的最小間距不小於0. 07mm。
5.根據權利要求1所述的球柵陣列封裝晶片的焊盤結構，其特徵在於在由多個焊點所形成的柵格陣列中，在位於最外環的圓形焊點上進行雷射鑽孔。
6.一種手機的多層印刷線路板，包括由多個相互間隔排列的焊點在多層印刷線路板的表面形成方形環狀的柵格陣列，用於焊接球柵陣列封裝晶片；其特徵在於在柵格陣列最外環的焊點中設置有非圓形焊點；非圓形焊點的長度方向朝向柵格陣列內環的圓形焊點設置；在部分相鄰兩非圓形焊點之間設置有走線。
7.根據權利要求6所述的手機的多層印刷線路板，其特徵在於所述球柵陣列封裝晶片選用的是0.4 pitch BGA晶片。
8.根據權利要求6所述的手機的多層印刷線路板，其特徵在於所述多層印刷線路板選用的是八層一階板或八層二階錯孔板。
全文摘要
本發明公開了球柵陣列封裝晶片的焊盤結構和手機的多層印刷線路板，包括由多個相互間隔排列的焊點在多層印刷線路板的表面形成方形環狀的柵格陣列，用於焊接球柵陣列封裝晶片；其中在柵格陣列最外環的焊點中設置有非圓形焊點；非圓形焊點的長度方向朝向柵格陣列內環的圓形焊點設置；在部分相鄰兩非圓形焊點之間設置有走線。由於在BGA焊盤外環的焊點中採用了非圓形焊點，增加了外環相鄰焊點之間的間距，以至於能夠從中間走線，以連接柵格陣列內環的圓形焊點，由此降低了多層印刷線路板尤其是手機主板的設計難度，減少了多層線路板的層數或級數，從而無形中就降低了批量化生產手機主板的成本，提高了線路板廠家的核心競爭力。
文檔編號H05K1/11GK102256442SQ201110163969
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月17日 優先權日2011年6月17日
發明者王佳 申請人:惠州Tcl移動通信有限公司