专利名称：表面贴片电容的pcb封装及其方法、印刷电路板和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及印刷电路板领域，具体而言，涉及一种表面贴片电容的PCB封装及其 方法、印刷电路板和设备。
背景技术：
随着电子产品集成度的不断提高，电子元器件已不断微型化，半导体技术和 SMT(Surface Mount Tech，表面贴片)技术发展至今，采用球栅阵列封装技术(Ball Grid Array Package，BGA封装)的芯片已大量应用。这种技术在使电子产品不断小型化的同时， 也给设计制造的实现带来了各种新的技术挑战。例如BGA芯片的电源滤波处理，为了达到 电源完整性的设计指标，确保芯片工作的稳定可靠，会要求每个电源管脚放置一个滤波电 容，一般选用滤波性能良好的SMT陶瓷电容(容值一般为0. IuF或O.OluF，器件封装为0603 或0402，如
图1所示)，放置在BGA芯片的另一 PCB(PrintedCircuit Board，印刷电路板) 板面上，并尽量靠近电源管脚。但是，特别像大规模集成电路芯片(如芯片管脚数量达到大 几百或上千个)，且BGA的阵列间距现已做到很小(如目前主流应用的BGA，其阵列间距已 大多是1.27毫米或1.0毫米。)。BGA管脚还须在PCB板上打过孔到内层走线或连接到电 源层或地层，这样在BGA芯片的另一 PCB板面上就有很多密集的过孔，难以有空间来放置足 够数量的滤波电容(如图2和图3所示)。现有技术采用的方法是修改0402电容焊盘的形状(如八边形等)，使得焊盘的 边缘与与其相邻的信号过孔边缘的距离大于5mil，从而实现放置足够数量滤波电容的目 的。发明人发现现有技术中至少存在如下问题1)在BGA芯片的另一 PCB板面上，密 集的过孔和电容焊盘占满了该区域，已无法再走BGA的信号扇出线，导致PCB板层数需至少 增加2层来走线(一层为信号走线层，另一层为走线参考层)，使得PCB成本大幅增加；2)每 个滤波电容的两个焊盘，还都需要人工在PCB板上走线到空余地方打过孔，才能连接到PCB 内层的电源和地铺铜面上，从而大幅增加了设计工作量；3)电容的焊盘到邻近的过孔有一 段PCB走线长度，使电容到电源或地平面的分布电感增大，导致电容的滤波效果降低。
发明内容
本发明旨在提供一种表面贴片电容的PCB封装及其方法、印刷电路板和设备，能 够解决现有技术存在的电容到电源或地平面的分布电感增大，导致电容的滤波效果降低等 问题。在本发明的实施例中，提供了一种表面贴片电容的PCB封装方法，表面贴片电容 的PCB封装用于设置在球栅阵列芯片的印刷电路板上，该PCB封装方法包括在表面贴片 电容的两个焊盘上设置过孔；其中，过孔的个数根据表面贴片电容的焊盘的尺寸进行确定； 过孔的位置根据表面贴片电容的焊盘的尺寸和球栅阵列芯片的焊盘间距进行确定。在本发明的实施例中，还提供了一种表面贴片电容的PCB封装，该表面贴片电容的PCB封装用于设置在球栅阵列芯片的印刷电路板上，该表面贴片电容的PCB封装采用上 述实施例的PCB封装方法。在本发明的实施例中，还提供了 一种印刷电路板，该印刷电路板具有球栅阵列芯 片封装，球栅阵列芯片的每个电源管脚通过一个信号过孔与背面的滤波电容相连接，滤波 电容的PCB封装采用上述实施例的PCB封装方法。在本发明的实施例中，还提供了一种设备，该设备包括具有球栅阵列芯片封装的 印刷电路板，球栅阵列芯片的每个电源管脚通过一个信号过孔与背面的滤波电容相连接， 滤波电容的PCB封装采用上述实施例的PCB封装方法。因为在SMT电容的两个焊盘上均设置过孔，使得焊盘和过孔形成一种新的PCB封 装整体，电容PCB封装的焊盘自带了过孔，将该种SMT电容的PCB封装应用于BGA芯片，解 决了 BGA的管脚扇出信号打过孔后，由于空间限制而造成的滤波电容无法布置或数量不足 的问题的同时解决了现有技术存在的电容到电源或地平面的分布电感增大，导致电容的滤 波效果降低等问题，从而实现BGA芯片的每个电源管脚配置一个滤波电容，而且电容PCB封 装的焊盘自带了过孔，无需额外长度的PCB走线，降低了电容连接到电源或地平面的分布 电感，进一步提升了电源滤波的效果；电容焊盘不需要人工在PCB板上走线连接到邻近的 电源或地过孔，大量节省了设计工作量；BGA芯片的电源或地管脚不需要再打过孔，直接连 接到电容焊盘的过孔上即可，可腾出空间给BGA的信号扇出线，PCB板层数至少可减少2层， 大幅降低PCB成本。
附 图说明此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1示出了现有技术的表面贴片电容的器件封装示意图；图2示出了现有技术的焊盘间距为1. Omm的BGA芯片的PCB封装示意图；图3示出了现有技术的0402电容的标准PCB封装焊盘与其四周的信号过孔的边 缘的间距就会因过小而导致无法放入电容的示意图；图4示出了根据本发明实施例的SMT电容的PCB封装方法的流程图；图5示出了根据本发明优选实施例一的0402表贴电容的PCB封装的示意图；图6示出了根据本发明优选实施例的导通孔和盲孔的示意图；图7示出了根据本发明优选实施例一的网板上0402电容的相应开孔尺寸的调整 示意图；图8示出了根据本发明优选实施例一的有益效果的示意图。
具体实施例方式下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。图4示出了根据本发明实施例的SMT电容的PCB封装方法的流程图，该SMT电容 的PCB封装用于设置在BGA芯片的印刷电路板上，该SMT电容的PCB封装方法包括步骤S102，在表面贴片电容的两个焊盘上设置过孔；其中，过孔的个数根据表面贴片电容的焊盘的尺寸进行确定；过孔的位置根据表面贴片电容的焊盘的尺寸和球栅阵列芯片的焊盘间距进行确定。该实施例因为在SMT电容的两个焊盘上均设置过孔，使得焊盘和过孔形成一种新 的PCB封装整体，电容PCB封装的焊盘自带了过孔，将该种SMT电容的PCB封装应用于BGA 芯片，解决了 BGA的管脚扇出信号打过孔后，由于空间限制而造成的滤波电容无法布置或 数量不足的问题的同时解决了现有技术存在的电容到电源或地平面的分布电感增大，导致 电容的滤波效果降低等问题，从而实现BGA芯片的每个电源管脚配置一个滤波电容，而且 电容PCB封装的焊盘自带了过孔，无需额外长度的PCB走线，降低了电容连接到电源或地平 面的分布电感，进一步提升了电源滤波的效果。优选地，上述步骤S102中的过孔的制作工艺采用以下方式之一方式一、采用机械导通孔，并在孔内填塞阻焊介质，其中填塞的阻焊介质低于表面 贴片电容的焊盘；方式二、采用激光盲孔；此时，还需增大网板上表面贴片电容的相应开孔尺寸。过 孔采用激光盲孔方式时，电容的焊盘上的盲孔会有凹坑，使焊料不足而导致焊接不良。此 时，需改进网板的设计。可通过调整增大网板相应位置的开孔尺寸，以增加锡膏量、印刷到 采用这种封装的PCB焊盘上，用于填补盲孔的凹坑。优选地，在上述的SMT电容的PCB封装方法中，在步骤S102之前还包括步骤S101，根据所设置的过孔的尺寸以及制作工艺，调整标准封装尺寸的表面贴 片电容的焊盘的尺寸；其中，当过孔的制作工艺采用过孔盘外径大于或等于20mil的机械导通孔时，调 整表面贴片电容的两个焊盘的宽度、长度以及两个焊盘的间距；或者当过孔的制作工艺采用激光盲孔或者采用盘外径为ISmil的机械导通孔时，保持 表面贴片电容的焊盘的尺寸。注mil为英制长度单位，Iinch(英寸)=IOOOmil = 2. 54mm(毫米)。采用上述优选实施例的SMT电容的PCB封装可以实现BGA的每个电源管脚配置一 个滤波电容。同时，电容焊盘也不再需要人工在PCB板上走线连接到邻近的电源或地过孔， 极大地节省了设计工作量。另外，BGA芯片的电源或地管脚不需要再打过孔，直接连接到电 容焊盘的过孔上即可，可腾出空间给BGA的信号扇出线，PCB板层数至少可减少2层，大幅 降低PCB成本。优选地，上述SMT电容的PCB封装方法中的表面贴片电容可以为0402表面贴片电 容、0603表面贴片电容、0805表面贴片电容或者1206表面贴片电容等；球栅阵列芯片的焊 盘间距包括1. Omm和1. 27mm等。优选地，当表面贴片电容为0402表面贴片电容，球栅阵列芯片的焊盘间距为 1. 0mm，过孔工艺采用过孔盘外径为20mil的机械导通孔时，步骤SlOl包括将标准0402表面贴片电容的焊盘的取值调整为宽度A = 22mil, 长度 B = 26mil,间距 G = 18mil ；步骤S102包括分别在两个焊盘上各设置一个过孔，并调整两个过孔的中心距为 1. Omm0该优选实施例提供了当SMT电容为0402表面贴片电容，BGA芯片的焊盘间距为 1. 0mm，过孔工艺采用过孔盘外径为20mil的机械导通孔时，SMT电容的PCB封装方法的一种具体实施方案。优选地，当表面贴片电容为0603表面贴片电容，球栅阵列芯片的焊盘间距为 1. 27mm时，步骤S102还包括分别在两个焊盘上各设置一个过孔，并调整两个过孔的中心 距为 1. 27mm。该优选实施例提供了当SMT电容为0603表面贴片电容，BGA芯片的焊盘间距为 1. 27mm时，在两个焊盘上设置过孔的具体实施方案。优选地，当表面贴片电容为0402表面贴片电容且球栅阵列芯片的焊盘间距为 1. Omm时，步骤S102还包括分别在两个焊盘上各设置一个过孔，并调整两个过孔的中心距 为1. Omm ；其中，当所设置的过孔的制作工艺采用激光盲孔时，将网板上0402表面贴片电容 的相应的开孔尺寸调整为单边各增加2mil。该优选实施例提供了当表面贴片电容为标准0402表面贴片电容且球栅阵列芯片 的焊盘间距为1.0mm，过孔的制作工艺采用激光盲孔时，SMT电容的PCB封装方法的一种具 体实施方案。此时，无需调整电容的焊盘的尺寸。将网板上0402表面贴片电容的相应的开 孔尺寸调整为单边各增加2mil，则增加了 27%的开孔面积，从而增加锡膏量、印刷到采用 这种封装的PCB焊盘上，用于填补盲孔的凹坑。优选地，当表面贴片电容为0805表面贴片电容或者1206表面贴片电容时，步骤 S102还包括分别在两个焊盘上各设置一个或者多个过孔。该优选实施例提供了当SMT电容为更大封装尺寸的电容(用于球间距更大的 BGA)，如0805表面贴片电容或者1206表面贴片电容时，其焊盘较大，故设置在电容焊盘上 的过孔的数量可以是多个。根据本发明的另一优选实施例，还提供了一种表面贴片电容的PCB封装，该表面 贴片电容的PCB封装用于设置在球栅阵列芯片的印刷电路板上，且该表面贴片电容的PCB 封装采用上述的SMT电容的PCB封装方法。图5示出了根据本发明实施例一的0402表贴 电容的PCB封装的示意图。根据本发明的另一优选实施例，还提供了一种印刷电路板，该PCB具有球栅阵列 芯片封装，球栅阵列芯片的每个电源管脚通过一个信号过孔与背面的滤波电容相连接，滤 波电容的PCB封装采用上述的SMT电容的PCB封装方法。根据本发明的又一优选实施例，还提供了一种设备，该设备包括具有球栅阵列芯 片封装的印刷电路板，球栅阵列芯片的每个电源管脚通过一个信号过孔与背面的滤波电容 相连接，滤波电容的PCB封装采用上述的SMT电容的PCB封装方法。为了解决现有技术中存在的问题，本发明涉及SMT电容的PCB封装、焊接网板、PCB 制作和BGA滤波电容的布局及信号走线的设计，本发明的SMT电容的PCB封装方法具体包 括内容如下创建一种新的SMT电容的PCB封装设计调整电容的标准PCB封装的取值，得到一 个具有新的焊盘宽度、焊盘长度以及两焊盘间距值的封装，以便在焊盘上增加过孔；在电容 的两个焊盘上各增加一个过孔，须根据不同封装尺寸的电容(如0603或0402封装)和BGA 焊盘间距(如1. 27mm或1. Omm)，来调整过孔的位置；过孔与表贴焊盘结合起来形成一个新 的PCB封装整体，在PCB布局设计时调用，电容焊盘就自带有过孔了。采用这种设计的PCB封装，若按常规制作工艺的过孔，可能存在如下问题而导致焊接的缺陷如导通孔未做阻焊处理，则焊料可能会流失而不足；或者是采用绿油阻焊覆 盖过孔表面的工艺，则过孔可能会藏气体、焊接时产生气泡，且绿油阻焊也很可能会污染焊 盘面。为了确保电容焊接达到可靠性要求，须改进PCB板的过孔制作工艺。方案1)采用导 通孔空内塞阻焊介质(如环氧树脂(一种印刷电路板板材的介质材料))的工艺，不得高 出焊盘，以免影响焊接；方案2)过孔采用激光盲孔；如图6所示。优选实施例一以0402 SMT电容、BGA芯片的焊盘间距为1. Omm为例，本发明的 SMT电容的PCB封装方法主要包括下列步骤步骤1，创建一种新的0402的PCB封装设计调整标准0402焊盘的取值，得到一 个具有新的焊盘宽度、焊盘长度以及两焊盘间距的值的封装，以便在焊盘上增加过孔。若过 孔采用激光盲孔或过孔盘外径为ISmil的机械导通孔时，可以不用调整0402的标准PCB封 装尺寸；若由于PCB板厚大，需要过孔盘外径> 20mil的机械导通孔时，则需要相应的调整 两个焊盘的宽度、长度及其间距。步骤2，在电容的两个焊盘上各增加一个过孔，根据0402的PCB封装尺寸和BGA焊 盘间距1.0mm，来调整过孔的位置。过孔可采用机械导通孔，在孔内塞阻焊介质，不得高出焊 盘，以免影响焊接；或者过孔采用激光盲孔，电容的焊盘上有盲孔凹坑，可通过增大网板上 0402电容的相应开孔尺寸，以增加印刷到采用0402的PCB焊盘上的锡膏量，来于填补盲孔 的凹坑。过孔与表贴焊盘结合起来，形成一个新的PCB封装整体。例如，当过孔采用盘外径为20mil的机械导通孔时，将焊盘宽度A由20mil调整为 22mil，焊盘长度B由25mil调整为26mil，焊盘间距G由20mil调整为18mil ；根据BGA焊 盘间距1. 0mm，将两个过孔的中心距也相应调整为1. 0mm，如图5所示。当过孔采用激光盲孔时，网板上0402电容的相应开孔尺寸，可按如图7所示的尺 寸进行调整，单边各增加2mi 1，则增加了 27 %的开口面积(正常情况下，网板开口与PCB封 装是等大的)。不限于以上尺寸调整，可根据实际生产情况来进一步调整，以达到最佳的焊 接可靠性。PCB布局设计时，对于1. Omm间距的BGA芯片的电源管脚的0402滤波电容，就可调 用这种新的PCB封装，放置在BGA芯片的另一 PCB板面上，且紧邻电源管脚，可实现每个电 源管脚都各配置一个滤波电容。同时，电容焊盘自带了过孔，没有额外长度的走线，降低了 电容到电源或地平面的分布电感，进一步提升了滤波效果。另外，电容的两个焊盘各自带的 过孔，即可连接到了 PCB内层的电源或地铺铜面上，不需另外由人工在PCB板上走线到空余 地方打过孔，从而大幅减少了设计工作量。如图8所示，PCB布局设计时，在1. Omm间距的BGA芯片的另一 PCB板面区域内布 置这种SMT电容的新PCB封装；电容焊盘已带有过孔，那么BGA芯片的电源或地管脚不需要 再打过孔，直接连接到电容焊盘的过孔上即可，腾出空间给BGA的信号扇出线，PCB板层数 可减少2层，大幅降低PCB成本。可知，本发明并不局限于上述的优选实施例一。同样方法可应用于0603表贴电容 的PCB封装以及用于1. 27mm间距BGA芯片电源滤波的实施例中。其他封装尺寸的表贴电 容，如0805、1206等更大封装尺寸的电容也可采用这种PCB封装设计，过孔数量不局限于1 个，可根据焊盘尺寸允许，根据大封装电容的滤波需求，增加过孔数量，调整过孔位置。从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果
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(1)实现了 BGA的每个电源管脚配置一个滤波电容，解决了 BGA的管脚扇出信号打 过孔后，由于空间限制而造成的滤波电容无法布置或数量不足的问题；(2)电容PCB封装的焊盘自带了过孔，没有额外长度的PCB走线，降低了电容连接 到电源或地平面的分布电感，进一步提升了电源滤波效果；(3)电容焊盘不需要人工在PCB板上走线连接到邻近的电源或地过孔，大量节省 了设计工作量；(4)BGA芯片的电源或地管脚不需要再打过孔，直接连接到电容焊盘的过孔上即 可，可腾出空间给BGA的信号扇出线，PCB板层数至少可减少2层，大幅降低PCB成本。显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用 的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成 的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在 存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中 的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬 件和软件结合。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种表面贴片电容的PCB封装方法，所述表面贴片电容的PCB封装用于设置在球栅阵列芯片的印刷电路板上，其特征在于，所述PCB封装方法包括在所述表面贴片电容的两个焊盘上设置过孔；其中，所述过孔的个数根据所述表面贴片电容的焊盘的尺寸进行确定；所述过孔的位置根据所述表面贴片电容的焊盘的尺寸和所述球栅阵列芯片的焊盘间距进行确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过孔的制作工艺采用以下方式之一 采用机械导通孔，并在孔内填塞阻焊介质，其中填塞的阻焊介质低于所述表面贴片电容的焊盘；采用激光盲孔；其中，当过孔的制作工艺采用激光盲孔时，增大网板上表面贴片电容的相应开孔尺寸。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在在所述表面贴片电容的两个焊盘上设 置过孔之前还包括根据所设置的过孔的尺寸以及制作工艺，调整标准封装尺寸的表面贴片电容的焊盘的 尺寸；其中，当过孔的制作工艺采用过孔盘外径大于或等于20mil的机械导通孔时，调整所 述表面贴片电容的两个焊盘的宽度、长度以及两个焊盘的间距；或者当过孔的制作工艺采用激光盲孔或者采用盘外径为18mil的机械导通孔时，保持所述 表面贴片电容的焊盘的尺寸。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述表面贴片电容为0402表面贴片电容、 0603表面贴片电容、0805表面贴片电容或者1206表面贴片电容；所述球栅阵列芯片的焊盘 间距包括1. 0mm和1. 27mm。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述表面贴片电容为0402表面贴片电 容，所述球栅阵列芯片的焊盘间距为1. 0mm，过孔工艺采用过孔盘外径为20mil的机械导通 孔时，根据过孔的制作工艺，调整标准封装尺寸的表面贴片电容的焊盘的尺寸包括 将标准0402表面贴片电容的焊盘的取值调整为宽度A = 22mil，长度B = 26mil，间距 G = 18mil ；在所述表面贴片电容的两个焊盘上设置过孔包括分别在所述两个焊盘上各设置一个过孔，并调整两个过孔的中心距为1. 0mm。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述表面贴片电容为0603表面贴片电 容，所述球栅阵列芯片的焊盘间距为1. 27mm时，在所述表面贴片电容的两个焊盘上设置过 孔还包括分别在所述两个焊盘上各设置一个过孔，并调整两个过孔的中心距为1. 27mm。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述表面贴片电容为0402表面贴片电 容且所述球栅阵列芯片的焊盘间距为1. 0mm时，在所述表面贴片电容的两个焊盘上设置过 孔还包括分别在所述两个焊盘上各设置一个过孔，并调整两个过孔的中心距为1. 0mm ； 其中，当所设置的过孔的制作工艺采用激光盲孔时，将网板上0402表面贴片电容的相应的开孔尺寸调整为单边各增加2mil。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述表面贴片电容为0805表面贴片电 容或者1206表面贴片电容时，在所述表面贴片电容的两个焊盘上设置过孔还包括分别在所述两个焊盘上各设置一个或者多个过孔。
9.一种表面贴片电容的PCB封装，所述表面贴片电容的PCB封装用于设置在球栅阵列 芯片的印刷电路板上，其特征在于，所述表面贴片电容的PCB封装采用权利要求1至8任一 项所述的PCB封装方法。
10.一种印刷电路板，其特征在于，所述印刷电路板具有球栅阵列芯片封装，所述球栅 阵列芯片的每个电源管脚通过一个信号过孔与背面的滤波电容相连接，所述滤波电容的 PCB封装采用权利要求1至8任一项所述的PCB封装方法。
11.一种设备，其特征在于，所述设备包括具有球栅阵列芯片封装的印刷电路板，所述 球栅阵列芯片的每个电源管脚通过一个信号过孔与背面的滤波电容相连接，所述滤波电容 的PCB封装采用权利要求1至8任一项所述的PCB封装方法。
全文摘要
本发明提供了一种表面贴片电容的PCB封装及其方法、印刷电路板和设备，其中，表面贴片电容的PCB封装用于设置在球栅阵列芯片的印刷电路板上，该PCB封装方法包括根据所设置的过孔的尺寸以及制作工艺，调整标准封装尺寸的表面贴片电容的焊盘的尺寸；在表面贴片电容的两个焊盘上设置过孔；其中，过孔的个数根据表面贴片电容的焊盘的尺寸进行确定；过孔的位置根据表面贴片电容的焊盘的尺寸和球栅阵列芯片的焊盘间距进行确定。
文档编号H05K3/30GK101883472SQ20091024143
公开日2010年11月10日 申请日期2009年12月2日 优先权日2009年12月2日
发明者张华民 申请人:北京星网锐捷网络技术有限公司