一種焊盤設計方法、焊盤結構、印刷電路板及設備的製作方法
2023-06-07 08:02:21 4
專利名稱：一種焊盤設計方法、焊盤結構、印刷電路板及設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及表面貼片(SMTSurface Mount Tech)電子元器件封裝的技術領域，尤其涉及一種0402電容焊盤設計方法、焊盤結構、印刷電路板及設備。
背景技術：
在電子設備元器件密度不斷提高的今天，許多小間距封裝被大量的應用於電子產品設計中，最常見的就是球柵陣列封裝技術(BGABall Grid ArrayPackage)封裝晶片的大量應用，這種技術在使電子產品不斷小型化的同時，也給設計製造帶來了各種新的問題，例如BGA晶片的濾波，就是其中一項較為棘手的問題，這是由於在進行晶片電源處理時，一般要求晶片的每個電源管腳都至少放置一個104電容用於濾波，但是BGA晶片上兩管腳之間的間距一旦小於1mm，由於空間的限制就很難滿足這個指標。而為了滿足小間距封裝要求，一個可行的辦法就是通過減少電容數量的方式來完成設計，但是如此一來，就在一定程度上犧牲了電源的完整性。
如何在晶片電源處理時，通過保證電容數量來達到優秀的電源完整性是本領域技術人員尋求的目標。
發明內容
為了解決上述現有技術中所指出的問題，本發明提供一種0402電容焊盤設計方法、焊盤結構、印刷電路板及設備，以達到在BGA封裝晶片下方的有限空間儘可能增加電容數量，以保證電源完整性的目的。
本發明的主要目的是提供一種新型的0402電容焊盤設計方法，採用這種方法設計製造出來的焊盤可以保證每個電源管腳配置一個濾波電容，以解決BGA器件封裝時由於空間不足造成的晶片電源濾波問題。
根據本發明的一實施例，提供一種0402電容焊盤設計方法，該方法包括下列步驟修改0402電容焊盤的形狀，使得該焊盤的邊緣與與其相鄰的信號過孔邊緣的距離大於5mil。
根據上述實施例，該方法還可以包括下列步驟調整標準0402電容焊盤的取值，得到一個具有新的焊盤寬度、焊盤長度以及兩焊盤間距的值的焊盤，以便修改該焊盤的形狀。
根據上述實施例，該方法還包括下列步驟將所述0402電容焊盤的形狀修改為六角形、八角形、十角形、圓形或橢圓形。
其中，所述焊盤的形狀為八角形時，該方法包括下列步驟將所述標準0402電容焊盤的取值調整為A＝22mil，B＝22mil，G＝16mil；將所述經調整的正方形焊盤的每個角削掉邊長為6mil的等腰直角三角形，得到一個八角形焊盤；所述八角形焊盤與其四周的信號過孔的距離大於5mil。
其中，所述焊盤的形狀為圓形時，該方法包括下列步驟將所述標準0402電容焊盤的取值調整為A＝22mil，B＝22mil，G＝16mil；以所述經調整的正方形焊盤的邊長為直徑，將該焊盤切割為圓形；所述圓形焊盤與其四周的信號過孔的距離大於5mil。
根據本發明的另一實施例，提供一種0402電容焊盤結構，應用於具有BGA晶片封裝的印刷電路板，該BGA晶片的每個電源管腳通過一個信號過孔與背面的濾波電容相接，所述焊盤用於貼裝所述濾波電容，其特徵在於，所述焊盤形狀為六角形、八角形、十角形、圓形或橢圓形，該焊盤的邊緣與與其相鄰的信號過孔的邊緣的距離大於5mil。
根據本發明的另一實施例，提供一種印刷電路板，該印刷電路板具有BGA晶片封裝，該BGA晶片的每個電源管腳通過一個信號過孔與背面的濾波電容相連接，其特徵在於，所述濾波電容的焊盤形狀為六角形、八角形、十角形、圓形或橢圓形，該焊盤的邊緣與與其相鄰的信號過孔的邊緣的距離大於5mil。
根據本發明的另一實施例，提供一種設備，該設備包括具有BGA晶片封裝的印刷電路板，該BGA晶片的每個電源管腳通過一個信號過孔與背面的濾波電容相連接，其特徵在於，所述濾波電容的焊盤形狀為六角形、八角形、十角形、圓形或橢圓形，該焊盤的邊緣與與其相鄰的信號過孔的邊緣的距離大於5mil。
本發明的有益效果採用本發明的方法設計製造出來的焊盤進行0402電容封裝，可顯著增加BGA晶片下方的電容數量，滿足每個電源管腳配置一個濾波電容的要求，從而改善了產品局部的電源完整性。
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本發明的限定。在附圖中圖1為標準0402電容焊盤的結構形狀示意圖；圖2為根據本發明一實施例調整標準0402電容焊盤取值後的結構形狀示意圖；圖3為根據圖2所示實施例對調整0402電容焊盤取值後的焊盤進行形狀修改後的一實施例的示意圖；圖4為一個常見的BGA封裝晶片正面示意圖；圖5為圖4所示範例的BGA封裝晶片背面的局部放大圖；圖6為應用本發明一實施例的焊盤的BGA封裝晶片背面的示意圖；圖7為根據圖6所示實施例的BGA封裝晶片正面示意圖。
具體實施例方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明實施例做進一步詳細說明。在此，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，但並不作為對本發明的限定。
本發明的一實施例提供一種0402電容焊盤設計方法，其核心內容是，通過在標準的0402電容焊盤的基礎上修改其尺寸和形狀，達到增加焊盤邊緣與與其相鄰的信號過孔邊緣之間的距離的目的，從而可以在有限的空間放置更多的電容。
下面結合附圖對本發明的上述實施例進行說明。
如圖1所示，一般情況下，一個標準0402電容焊盤的取值為焊盤寬度A＝20mil；焊盤長度B＝25mil；兩個焊盤之間的距離G＝20mil。
其中，mil為印刷電路板(PCB)或晶片布局的長度單位，1mil＝千分之一英寸(1mm＝39.37mil)。採用這種標準進行晶片封裝，由於焊盤邊緣與信號過孔邊緣之間的距離很小，基本上在1mm間距的BGA封裝晶片下方，無法放置很多電容。
本發明的方法即針對上述符合電子製造業協會(IPCAssociation OfConnecting Electronics Industries)標準的0402焊盤進行修改，主要包括下列步驟調整標準0402焊盤的取值，得到一個具有新的焊盤寬度、焊盤長度以及兩焊盤間距的值的焊盤；修改所述調整取值後的焊盤的形狀，使得該焊盤的邊緣與與其相鄰的信號過孔邊緣的距離大於5mil。
根據上述方法切割後的焊盤，增加了焊盤邊緣與信號過孔邊緣之間的距離，保證了每個焊盤均可放置一個0402電容，滿足了每個電源管腳配一個濾波電容的設計要求，從而改善了產品局部的電源完整性。
根據上述方法的一個較佳的實施例為將標準0402電容焊盤的取值調整為A＝22mil，B＝22mil，G＝16mil，如圖2所示。
在所述正方形焊盤的每個角削掉邊長為6mil的等腰直角三角形，得到一個八角形狀的焊盤，如圖3所示，該焊盤的邊緣距離與其相鄰的信號過孔的邊緣大於5mil。
由於與焊盤相鄰的信號過孔位於該焊盤的左上、左下、右上、右下四個位置，因此，通過上述修改，將矩形焊盤改為八角形焊盤，就使得八角形焊盤(如圖6)與與其相鄰的信號過孔的距離大於矩形焊盤(如圖5)與與其相鄰的信號過孔的距離，在保證該距離大於5mil的前提下，達到本發明的發明目的。
需要說明的是，根據這一實施例，焊盤的取值並不限於A＝22mil，B＝22mil，G＝16mil，這三個數值都可以根據實際情況略作調整，以滿足焊盤製造廠商的工藝要求；被削掉的等腰直角三角形的邊長也不限於6mil，也可根據需要調整這一取值，本發明並不以此作為限制。
根據上述方法的另一個較佳的實施例為將所述標準0402電容焊盤的取值調整為A＝22mil，B＝22mil，G＝16mil，如圖2所示；以所述經調整的正方形焊盤的邊長為直徑，將該焊盤切割為圓形，則該圓形焊盤(圖未示)與其四周的信號過孔的距離也大於5mil。
由於根據這一實施例設計製造的焊盤為圓形，其邊緣與四周信號過孔的距離也大於5mil，所以同樣可以達到本發明的發明目的。
當然，同樣道理，該0402電容焊盤的取值和直徑也不限於如上所述，可以根據焊盤製造廠商的工藝調整，只要其邊緣與四周信號過孔的邊緣的距離大於5mil，可以保證每個電源管腳放置一個0402電容即可。
以上只是本發明的兩個較佳實施例，而本發明的保護範圍並不限於此，例如焊盤的取值(A、B、G)可根據實際情況和焊盤製造廠商的工藝標準進行調整，如調整為A＝20mil；B＝24mil等，而經切割後的焊盤形狀也不限於上述實施例的八角形、圓形，也可為六角形、十角形、橢圓形等，只要保證經切割後，其形狀的邊緣距離與其相鄰的信號過孔的邊緣大於5mil即可。
另外需要說明的是，調整標準0402電容焊盤的取值是為了便於形狀的切割修改，以達到切割後的形狀與四周信號過孔之間的距離大於5mil的目的。實際上，為了將焊盤切割修改為需要的形狀，該標準0402電容焊盤的取值也可不作修改，例如，將焊盤形狀修改為六邊形就可以不對標準0402電容焊盤的取值進行修改，請參照圖1，此時，只需取A邊的中間，取B邊的相對兩點，並保證修改後的六邊形的邊緣距離與其相鄰的信號過孔的邊緣大於5mil即可，這也可以根據製造工藝進行相應調整。
下面將結合一個具體的實例對本發明的方法和焊盤結構進行詳細說明。
請參照圖4，其為一個常見的BGA封裝晶片正面示意圖，圖中的點(●)表示管腳，如果將BGA封裝晶片的每一個管腳都作為一個獨立的信號的話，為了扇出信號，每個管腳都需要打一個過孔到內層，如圖所示，圖中的圈(○)即表示信號過孔。此時，為了在印刷電路板的底面，也即圖4所示的BGA封裝晶片的背面(如圖5所示)加上濾波電容，標準0402電容的焊盤51和其四周的信號過孔52的邊緣的間距d1就會因過小而導致無法放入電容，最終該BGA封裝晶片的背面將無法放下任何電容。
上述例子是一種極端的情況，一般情況下，如圖4所示規模的BGA封裝晶片背面，能放下的0402電容數量一般在10-30個左右，遠遠不能達到每個電源管腳配一個濾波電容的設計要求。採用長度為20mil，寬為10mil的0201電容，或許可以稍微緩解這一問題，但是由於0201電容本身的尺寸太小，國內一般的貼裝廠在工藝和設備上都無法滿足要求，因此，在實際應用中，採用0201電容的方法並不可取。
應用本發明的設計方法製造出來的焊盤即可解決上述問題，請參照圖6、圖7，相較於圖5中的標準焊盤51，本發明的焊盤61會和周圍過孔62幹涉的部分已被切除，此時的間距d2即滿足安全間距(大於5mil)的要求。如此一來，在BGA封裝晶片的背面，就可以放置0.5n個0402電容，其中n為BGA封裝晶片的總管腳數，完全滿足每個電源管腳配一個濾波電容的設計要求，從而保證了該晶片的電源完整性。
同時，電容焊盤的異型設計並沒有影響到產品的可製造性，根據試驗數據證明，採用本發明的焊盤，焊點的焊接故障率低於300PPM，同標準電容封裝的焊點故障率幾乎沒有差別，因此不會引入新的可製造性問題。
另外，採用本發明提出的方法和焊盤進行封裝，還可以微調0402電容與BGA晶片的相對位置，以保證電容焊盤在各個方向上，均與其周圍的物體，例如過孔、信號等有足夠的安全間距，例如大於6mil。
如前所述，根據本發明，應用本發明的方法設計製造的焊盤進行0402電容封裝的印刷電路板，以及應用這種印刷電路板的設備都應包含在本發明的保護範圍之內，通過本發明，可顯著增加BGA晶片下方的電容數量，滿足每個電源管腳配置一個濾波電容的要求，從而改善了上述印刷電路板以及上述設備局部的電源完整性。
以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種0402電容焊盤設計方法，其特徵在於，該方法包括下列步驟修改0402電容焊盤的形狀，使得該焊盤的邊緣與與其相鄰的信號過孔邊緣的距離大於5mil。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，該方法還包括下列步驟調整標準0402電容焊盤的取值，得到一個具有新的焊盤寬度、焊盤長度以及兩焊盤間距的值的焊盤，以便修改該焊盤的形狀。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，該方法還包括下列步驟將所述0402電容焊盤的形狀修改為六角形、八角形、十角形、圓形或橢圓形。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述焊盤的形狀為八角形，該方法包括下列步驟將所述標準0402電容焊盤的取值調整為A＝22mil，B＝22mil，G＝16mil；將所述經調整的正方形焊盤的每個角削掉邊長為6mil的等腰直角三角形，得到一個八角形焊盤；所述八角形焊盤與其四周的信號過孔的距離大於5mil。
5.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述焊盤的形狀為圓形，該方法包括下列步驟將所述標準0402電容焊盤的取值調整為A＝22mil，B＝22mil，G＝16mil；以所述經調整的正方形焊盤的邊長為直徑，將該焊盤切割為圓形；所述圓形焊盤與其四周的信號過孔的距離大於5mil。
6.一種0402電容焊盤結構，應用於具有BGA晶片封裝的印刷電路板，該BGA晶片的每個電源管腳通過一個信號過孔與背面的濾波電容相接，所述焊盤用於貼裝所述濾波電容，其特徵在於，所述焊盤形狀為六角形、八角形、十角形、圓形或橢圓形，該焊盤的邊緣與與其相鄰的信號過孔的邊緣的距離大於5mil。
7.一種印刷電路板，該印刷電路板具有BGA晶片封裝，該BGA晶片的每個電源管腳通過一個信號過孔與背面的濾波電容相連接，其特徵在於，所述濾波電容的焊盤形狀為六角形、八角形、十角形、圓形或橢圓形，該焊盤的邊緣與與其相鄰的信號過孔的邊緣的距離大於5mil。
8.一種設備，該設備包括具有BGA晶片封裝的印刷電路板，該BGA晶片的每個電源管腳通過一個信號過孔與背面的濾波電容相連接，其特徵在於，所述濾波電容的焊盤形狀為六角形、八角形、十角形、圓形或橢圓形，該焊盤的邊緣與與其相鄰的信號過孔的邊緣的距離大於5mil。
全文摘要
本發明提供一種焊盤設計方法、焊盤結構、印刷電路板及設備，所述方法包括調整標準0402電容焊盤的取值，得到一個具有新的焊盤寬度、焊盤長度以及兩焊盤間距的值的焊盤，以便修改該焊盤的形狀；修改0402電容焊盤的形狀，使得該焊盤的邊緣與其相鄰的信號過孔邊緣的距離大於5mil。採用本發明的方法設計製造出來的焊盤可以保證每個電源管腳配置一個濾波電容，以解決BGA器件封裝時由於空間不足造成的晶片電源濾波問題。
文檔編號G06F17/50GK101068453SQ20071011265
公開日2007年11月7日 申請日期2007年6月26日 優先權日2007年6月26日
發明者劉浩 申請人:福建星網銳捷網絡有限公司