专利名称：具有焊点自保护功能的pcb基板及其焊盘制作工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型电子封装基板及其焊盘制作工艺，尤其涉及一种具有焊点自 保护功能的PCB(印刷电路板)基板及焊盘制作工艺。
背景技术：
随着电子信息产业的日新月异，微细间距器件发展起来，组装密度越来越高，从而 微电子器件中的焊点也越来越小，而其所承载的力学、电学和热力学负荷却越来越重，对可 靠性要求日益提高。但是，由于焊点间距变窄，如何保证焊接后焊点的质量和可靠性是令很 多设计开发人员、组装加工人员颇为头痛的问题。以采用现有的PCB基板进行倒装芯片(Flip chip)封装和层叠封装(POP)为例， 和焊点互连相关的工艺流程为(见图1) (1)点助焊剂，在焊盘表面施加钎剂，目前多采用 针栅阵列蘸取-转移的方法；(2)贴片，由贴片机将芯片或封装体放置在PCB基板上；(3) 回流，芯片或封装体自带的焊锡球与基板焊盘形成焊点连接；(4)清洗助焊剂，用去离子水 或溶剂清洗焊点周围的助焊剂；( 烘烤，放入烘箱中烘干，为底胶填充做准备，避免湿气 引起底胶填充的气孔、分层等隐患；(6)底胶填充，将底胶填充在焊点周围，如图2和图3所 示；(7)底胶固化，放入烘箱中使底胶固化。在现有的上述工艺中，存在如下问题(1)工程 能力受限，由于焊点间距变窄(特别是0.4mm(含)以下)，采用转移法施加钎剂时易产生桥 连问题，如图4所示。所述钎剂桥连问题会导致回流后的相邻焊点桥连的不良后果；(2)工 艺流程繁琐，对比常规的BGA封装，小尺寸焊点互连后增加了底胶填充和底胶固化两步工 艺流程，使用底充胶是为了保护小焊点，提高强度；C3)可靠性风险增加，在底胶填充过程 中可能产生填充不足或不均勻，导致气孔、分层、吸湿等缺陷等，影响产品的可靠性。为了解决上述问题，本发明提供了一种具有焊点自保护功能的PCB基板及其制作 方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有焊点自保护功能的PCB基板及其焊盘制作工艺。根据本发明的一方面，提供了一种PCB基板，包括基底以及设置在基底上的焊盘， 其特征在于环焊盘周边设置有保护性钎剂层。其中，所述钎剂层混合有环氧树脂。根据本发明的PCB基板，所述钎剂层周围设置有防焊层。根据本发明的一方面，提供了一种PCB基板的焊盘的制作工艺，包括如下步骤前 处理，粗化PCB基板上的焊盘和线路的铜面；预置钎剂，在环焊盘周边区域预置保护性钎剂 层；上防焊油墨/预烤，将防焊油墨涂敷在整个PCB基板的表面上，并预烤挥发赶走油墨中 的溶剂，使之成不粘状态；曝光，用紫外线照射涂覆油墨的PCB基板，使得油墨聚合为聚合 体，形成防焊层，焊盘处被保护不被紫外线照射；显影/后烤，经弱碱刻蚀，焊盘处的防焊油 墨被去除，形成开窗；后烤，使防焊层最终固化；镀防氧化层，在显影后的焊盘上镀上防氧 化层。
其中，保护性钎剂为混合有树脂成分的钎剂。通过丝网印刷将钎剂预置在焊盘周 围。在镀防氧化层的步骤中，在焊盘上镀镍后镀金，或者在焊盘上镀OSP层。
通过下面结合示例性地示出一例的附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和 特点将会变得更加清楚，其中图1是使用底胶填充的封装工艺流程图；图2是倒装芯片中的底胶填充示意图；图3是POP中的底胶填充示意图；图4是窄焊点间距导致点助焊剂时出现的桥连失效的示意图；图5和图6是传统的防焊(PSR)工艺流程图；图7是根据本发明实施例的新型PSR工艺的流程8是根据本发明的PCB基板焊盘结构变化示意图；图9是根据本发明的PCB基板的封装工艺流程变更示意图；图10是采用传统PCB基板与采用本发明的PCB基板的焊点结构示意图。
具体实施例方式以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。根据本发明的示例性实施例，制作PCB基板特别是与PCB基板焊盘相关的工艺是 在传统的PSR(防焊)工艺的基础上改进的。PSR工艺是PCB基板制程中的一道工序。PCB基板制程由各个工序站组成，具体包 括站前处理、钻孔站、镀铜站、线路站、防焊站、镀金站、成型站和终检站。PSR工艺就是防 焊站进行的工艺，目的是在PCB基板(包括线路)表面形成保护性防焊层，而焊盘处形成开窗。图5和图6是传统的PSR工艺流程图。如图5所示，传统的PSR工艺包括如下步 骤(1)化学前处理，利用化学方法粗化PCB基板上的线路铜和焊盘铜的表面，以增加铜和 防焊层的结合力；(2)上防焊油墨/预烤，通过网印工艺将防焊油墨涂敷在整个PCB基板的 表面上，包括线路铜、焊盘铜的表面，防焊油墨液态感光型混合液体，主要成分为热硬化树 脂和感光型树脂；预烤挥发赶走油墨中的溶剂，使之成不粘状态；C3)曝光，用紫外线照射 涂覆有防焊油墨的PCB基板，在紫外光作用下，树脂聚合为不溶于弱碱的聚合体(不会被显 影)，形成防焊层；PCB基板的焊盘处被保护不被紫外线照射；(4)显影/后烤，经弱碱刻蚀 (显影)，PCB基板的焊盘处的油墨被去除，形成开窗，后烤使PSR层最终固化；(5)镀镍/镀 金，在PCB基板的焊盘上镀镍后再镀金，这是PCB基板制程中的最后表面处理流程，保护铜 焊盘不受腐蚀，提高焊锡连接强度。根据传统的PSR工艺，得到的是传统的PCB基板。根据本发明的PCB基板焊盘的制作工艺是在传统的PSR工艺的基础上进行改进 的，即，在步骤上防焊油墨/预烤之前加入预制保护性钎剂的工艺。图7是根据本发明示例 性实施例的新型PSR工艺的流程图。如图6所示，该新型PSR工艺包括如下步骤(1)化学 前处理，利用化学方法粗化铜面，增加铜面和防焊层的结合力；(2)预置钎剂，在环焊盘周 边区域预置钎剂层。保护性钎剂为混合有树脂成分的钎剂，例如，可通过丝网印刷置于Cu焊盘周围，呈环形环绕Cu焊盘；(3)上防焊油墨/预烤，通过网印工艺将防焊油墨涂敷在整 个PCB基板表面上，防焊油墨为液态感光型混合液体，主要成分为热硬化树脂和感光型树 脂；预烤挥发赶走油墨中的溶剂，使之成不粘状态；(4)曝光，在紫外光作用下，树脂聚合为 不溶于弱碱的聚合体(不会被显影)，形成防焊层；焊盘以及环焊盘的钎剂层区域被保护不 被紫外线照射。(5)显影/后烤，经弱碱刻蚀(显影)，PCB焊盘及环焊盘处的防焊油墨被 去除，形成开窗。后烤使PSR层最终固化，后烤温度可控制在120°C以下。(6)镀镍/镀金， PCB基板制程的最后表面处理流程，保护铜焊盘不受腐蚀，提高焊锡连接强度。可选地，也可 以在焊盘表面形成OSP镀层。OSP是一种有机保护性涂层，与M/Au镀层一样，也起到保护 焊盘表面不被氧化的作用。OSP和M/Au是目前使用比较广泛的焊盘表面镀层材料。图8是根据本发明的PCB基板焊盘结构变化示意图。根据本发明的PCB基板，包 括底板，设置在底板上的线路、焊盘(通常为Cu焊盘，表面镀层可选择Ni/Au或者0SP)、环 焊盘周边预制的固体钎剂层，以及围绕钎剂层的PSR层。图9是根据本发明的PCB基板的封装工艺流程变更示意图。在采用根据本发明的 实施例的PCB基板进行芯片封装时，封装工艺可仅包括如下工艺(1)贴片，将芯片或封装 体贴到根据本发明的PCB基板的焊盘上；( 回流，将安装有芯片或封装体的PCB基板放入 回流炉中进行回流，在回流工艺中，预置的保护性钎剂层中的钎剂成分在高温作用下先融 化，润湿Cu焊盘，之后设置在Cu焊盘上的芯片或封装体的焊锡球溶化，与Cu焊盘连接形成 焊点，钎剂中混合的树脂围绕焊点/焊盘连接处形成环状保护性支撑结构，如图9所示，保 护焊点连接界面，提高强度。图10是采用传统PCB基板与采用本发明的PCB基板的焊点结构比较示意图。从 图中可以看出，采用本发明的PCB基板的焊点结构更加稳固。与现有技术中的封装工艺相比，采用本发明的PCB基板，省去了点助焊剂、助焊剂 清洗、烘烤、底胶填充、底胶固化五个步骤，当然，如果保护性钎剂层中的钎剂成分不是免清 洗型的钎剂，仍需包含助焊剂清洗这一步骤。根据本发明的PCB基板，由于钎剂是在PCB基板制程中预置在焊盘周围的，解决了 在窄间距焊盘上点助焊剂的工程问题，并且大大简化了繁杂的封装过程，提高了工程效率。 由于省去了底胶填充，从而节俭了成本。同时，也避免了底胶填充过程中可能产生填充不足 或不均勻导致气孔分层等缺陷，因此，提高了产品的可靠性。根据本发明的PCB基板，封装过程中，经回流后，钎剂残留(主要成分为环氧树脂) 保护钎料/焊盘的连接界面(该连接界面为应力集中的区域)，提高了焊点强度，特别适用 于窄间距、小焊点的连接。另外，如果在PCB基板上预置了助焊剂，则芯片或器件可以直接安装到PCB基板 上，然后进行回流处理，从而可提高芯片封装的组装效率。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，但是，本领域的技术人员应该理解，在不 脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对该实施例作出改变，本发明的范围由权利要求 及其等同物限定。
权利要求
1.一种PCB基板，包括基底以及设置在基底上的焊盘，其特征在于环焊盘周边设置有 保护性钎剂层。
2.如权利要求1所述的PCB基板，其特征在于所述钎剂层混合有环氧树脂。
3.如权利要求1所述的PCB基板，其特征在于所述钎剂层周围设置有防焊层。
4.一种PCB基板的焊盘的制作工艺，包括如下步骤 前处理，粗化PCB基板上的焊盘和线路的铜面； 预置钎剂，在环焊盘周边区域预置保护性钎剂层；上防焊油墨/预烤，将防焊油墨涂敷在整个PCB基板的表面上，并预烤挥发赶走油墨中 的溶剂，使之成不粘状态；曝光，用紫外线照射涂覆油墨的PCB基板，使得油墨聚合为聚合体，形成防焊层，焊盘 处被保护不被紫外线照射；显影/后烤，经弱碱刻蚀，焊盘处的防焊油墨被去除，形成开窗，后烤使防焊层最终固化镀防氧化层，在显影后的焊盘上镀上防氧化层。
5.如权利要求4所述的方法，其中，保护性钎剂为混合有树脂成分的钎剂。
6.如权利要求4所述的方法，其中，通过丝网印刷将钎剂预置在焊盘周围。
7.如权利要求4所述的方法，其中，在镀防氧化层的步骤中，在焊盘上镀镍后镀金，或 者在焊盘上镀OSP层。
全文摘要
本发明提供了一种PCB基板及其焊盘制作工艺。所述PCB基板包括基底，以及设置在基底上的焊盘，其特征在于环焊盘周边设置有保护性钎剂层。所述钎剂层混合有环氧树脂。在电子封装结构里采用焊点连接芯片或封装体到本发明的PCB基板上的工艺中，经过回流后，所述钎剂在焊盘和焊料的界面形成一圈钎剂残留的保护层。
文档编号H05K1/11GK102088822SQ200910253519
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月8日 优先权日2009年12月8日
发明者王磊 申请人:三星半导体(中国)研究开发有限公司, 三星电子株式会社