一种新型焊盘结构及降低散热焊盘焊接空洞的实现方法技术

一种新型焊盘结构及降低散热焊盘焊接空洞的实现方法，生产准备：清洁

【技术实现步骤摘要】
一种新型焊盘结构及降低散热焊盘焊接空洞的实现方法


[0001]本专利技术涉及芯片封装
，尤其是涉及一种新型焊盘结构及降低散热焊盘焊接空洞的实现方法
。

技术介绍

[0002]如果芯片（如
mos
管）的散热焊盘焊接后有大面积空洞，会导致
SOA
失效
。SOA
失效是指芯片在同时承受电压和电流的情况下，所产生的功耗不能及时散出来，所累积的热导致芯片结温超标，造成芯片热损坏
。
[0003]芯片散热焊盘常规的设计是正方体，如图
13
所示，
PCB
焊盘与芯片散热焊盘面积比为
1:1
，由于
PCB
焊盘与芯片散热焊盘都是平面，这种设计常常会由于回流焊过程中产生的挥发性气体不能顺利逸出而导致空洞
。
工艺为了解决这类问题，通常会采取下面2种方法：1）一般是将散热焊盘对应的钢网开孔分隔成多个方形（圆形，或者其他形状），如图
14
所示，印刷出来的钎料也是多个小正方体（或者其他形状）矩阵分布，如图
12
所示，目的是为回流焊过程中产生的挥发性气体提供逸出通道，但是由于达到钎料熔点时通道会迅速消失，但挥发性气体还会持续产生，一般空洞率会超过
30%
，严重的空洞率会在
50%
以上，
IPC
‑
610
标准要求不得超过
30%
，
QJ
‑<br/>165
标准要求不得超过
25%。
[0004]2）在散热焊盘设置过孔（不塞孔或阻焊），用于排气，但是回流焊过程中钎料会流入过孔内导致芯片散热焊盘和
PCB
焊盘之间锡量不足而产生空洞，最终每个过孔周围都会产生不同大小的空洞，累计空洞率也会超过
30%。
[0005]需要注意的是通过
PCB
焊盘上设置过孔排气的方式，对回流焊温度曲线需要控制的特别好，否则焊料会流到
PCB
的对面，形成焊料球，影响印刷和产品质量
。
[0006]实际生产中发现，无论采取上述哪种方案或者两种方案结合都无法全部达到空洞率小于
30%
标准要求
。

技术实现思路

[0007]鉴于现有技术无论是通过改善钎料印刷提供逸出通道，还是通过
PCB
焊盘上增加过孔排气，都很难达到
IPC
‑
610
标准对空洞面积不大于
30%
，
QJ
‑
165
标准要求不得超过
25%
的要求（宇航等特殊产品要求空洞不得超过
15%
），本专利技术提供了一种新型焊盘结构及降低散热焊盘焊接空洞的实现方法，通过改善芯片散热焊盘结构设计
、PCB
板圆形焊盘结构设计和钢网开孔结构设计，利用毛细作用可有效降低
PCB
板焊接空洞，空洞率均在
15%
以下，可以有效防止芯片
SOA
失效，方法简单，效果明显
。
[0008]本专利技术为实现上述目的，采用的技术方案是：一种新型焊盘结构包括芯片
、PCB
板和圆形的钎料，所述
PCB
板上设有
PCB
板圆形焊盘，所述
PCB
板圆形焊盘上设有圆形的钎料，所述芯片设置在圆形的钎料上，通过回流焊将芯片通过圆形凸起散热焊盘固定在
PCB
板圆形焊盘上
。
[0009]一种新型焊盘结构的降低散热焊盘焊接空洞的实现方法，步骤如下：
步骤一
、
生产准备：清洁
PCB
板并按要求预烘，同时按要求预烘好芯片；步骤二
、
用钎料印刷机通过钢网在
PCB
板的
PCB
板圆形焊盘上印刷圆形的钎料；步骤三
、
用自动贴片机将芯片贴装在圆形的钎料上；步骤四
、
将贴装芯片的
PCB
板进入回流焊工序进行焊接，回流焊过程中，圆形的钎料熔化后从芯片中心向周围斜面和
PCB
板圆形焊盘之间的间隙逐渐润湿，使圆形的钎料量充满芯片底部，同时，回流焊过程中产生的挥发性气体，从大间隙端自动排出，实现降低焊接空洞的目的；步骤五
、
对焊接后的芯片通过
X
‑
RAY
设备检测空洞率
。
[0010]本专利技术产生的技术效果是：鉴于现有技术无论是通过改善钎料印刷提供逸出通道还是通过
PCB
焊盘上增加过孔排气都很难达到空洞面积不大于
30%
的标准要求（宇航等特殊产品要求空洞不得超过
15%
），尤其是现在的产品多数是
BGA
封装和带散热焊盘的大质量芯片共存，回流焊温度曲线很难做到兼顾
。
本技术方案不仅可以将芯片散热焊盘焊接空洞降低到
15%
以下，而且对
BGA
封装和带散热焊盘的大质量芯片共存也有很好的焊接效果
。
附图说明
[0011]图1为本专利技术芯片
、PCB
板和钎料结构的连接示意图；图2为本专利技术
PCB
板上设置钎料的结构示意图；图3为本专利技术芯片的结构示意图；图4为图3结构的仰视图；图5为本专利技术芯片焊接在
PCB
板上的结构示意图；图6为钎料填缝运动趋势的示意图；图7为本专利技术自动排气示意图；图8为本专利技术
RP
温度曲线示例图；图9为本专利技术
RSP
温度曲线示例图；图
10
为本专利技术钢网的结构示意图；图
11
为本专利技术实现方法的流程图；图
12
为现有技术
PCB
板
、PCB
板焊盘和钎料的结构示意图；图
13
为现有技术芯片焊接在
PCB
板上的结构示意图；图
14
为现有技术钢网的结构示意图
。
具体实施方式
[0012]如图1所示，一种新型焊盘结构，包括芯片
1、PCB
板2和钎料3，在
PCB
板2上腐蚀
PCB
板圆形焊盘2‑1，在
PCB
板圆形焊盘2‑1上印刷圆形的钎料3，将芯片1的圆形凸起散热焊盘1‑2贴装在圆形的钎料3上，通过回流焊将圆形的钎料3熔化后，使芯片1的圆形凸起散热焊盘1‑2固定在
PCB
板圆形焊盘2‑1上
。
[0013]本技术方案提到的芯片1均特指带有散热焊盘的芯片
。
[0014]如图2所示，圆形的钎料3由四个扇本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种新型焊盘结构，其特征在于：包括芯片（1）
、PCB
板（2）和钎料（3），所述
PCB
板（2）上设有
PCB
板圆形焊盘（2‑1），所述
PCB
板圆形焊盘（2‑1）上设有圆形的钎料（3），所述芯片（1）设置在圆形的钎料（3）上，通过回流焊将芯片（1）通过圆形凸起散热焊盘（1‑2）固定在
PCB
板圆形焊盘（2‑1）上
。2.
根据权利要求1所述的一种新型焊盘结构，其特征在于：所述芯片（1）由芯片本体（1‑1）和圆形凸起散热焊盘（1‑2）构成，圆形凸起散热焊盘（1‑2）设置在芯片本体（1‑1）中心处，所述圆形凸起散热焊盘（1‑2）由一体结构的下底面（1‑
21
）和上底面（1‑
22
）组成，所述下底面（1‑
21
）和上底面（1‑
22
）之间为一圈斜面（1‑
23
）
。3.
根据权利要求2所述的一种新型焊盘结构，其特征在于：所述圆形凸起散热焊盘（1‑2）下底面（1‑
21
）半径
R1是上底面（1‑
22
）半径
r1的
1/3~1/4
，圆形凸起散热焊盘（1‑2）高度为
0.1
±
0.02mm。4.
根据权利要求3所述的一种新型焊盘结构，其特征在于：所述
PCB
板圆形焊盘（2‑1）半径
R2大于圆形凸起散热焊盘（1‑2）的上底面（1‑
22
）半径
r1。5.
根据权利要求1所述的一种新型焊盘结构，其特征在于：所述圆形的钎料（3）由四个扇面式凸起钎料（3‑1）和数个圆形凸起钎料（3‑2）构成，沿
PCB
板圆形焊盘（2‑1）面的边缘处，间隔设有四个扇面式凸起钎料（3‑1），所述四个扇面式凸起钎料（3‑1）中心处设有一个圆形凸起钎料（3‑2），沿中心处圆形凸起钎料（3‑2）边缘处间隔设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：石玉超，张文忠，何翔，宫玉超，王江坤，
申请(专利权)人：天津光电集团有限公司，
类型：发明
国别省市：