TW546997B - A method of packaging electronic components with high reliability - Google Patents

Description

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發明之領域 本發明係有關於一種以焊接手段將各種電子元件安 在：印刷電路& (PCB)的方法，且特別有關於一種使用 重▲焊接方式將電子元件安置在一PCB的方法。 【發明之背景】 ▲ a傳，上焊接為使用在一PCB上安置電子元件的方法， 請爹照第1圖所㉛’所舉的例子為相關雙面重流製程，盆 係在置有焊料的一PCB兩表面上施以重流製程。 ，、 首先，於PCB所提供的島塊上印刷錫膏（步驟1〇1 其印刷製程繪示於第2 A至2 (:圖。

此製程中，如圖2A所示，先將一金屬罩幕丨3安置在 PCB 15上，金屬罩幕13内具有與島塊14相同尺寸的開口 12，其一安排的圖案與PCB上島塊14的圖案相對應，安置 的金屬罩幕13將使得其開σ12各別位於pCB 15的島 焊料11接著以印刷刮板i 〇 過，藉以如圖2B所示，焊料u 12内。之後如圖2C所示，移去 刷在島塊上。 從頭到尾在金屬罩幕13上刮 月匕填入金屬罩幕13内的開口 金屬罩幕1 3，錫膏便因此印

日日片兀件，特別是如一四面平整封裝（Quad Fiat L

Package，QFP)、一小尺寸封裝（SmaU 〇utHne

Package，SOP)的一表面黏著元件，接著將安置於印刷錫膏 (步驟102)，。弟3圖！會示PCB 15及其上安置有QFp晶片1的一 立體圖。第4圖則緣示形成有島塊14的此PCB 15區域的立 體圖。

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1 5的：片1具有間距形成很窄的複數導線2，PCB 14相ί面於的广\上。焊料U塗抹在具有如圖4中的島塊 14相同面積的區域内。安置㈣晶心使得每 在塗抹有此焊料11的每個區域之上。 、’、 _的島塊二Γ 元：的導線能焊接至 鳴，接著將翻面使得b未便封 (步驟104 ) 。 J力面朝上 相同步驟101和1〇2進行印刷錫膏（步 接下來 )及安置電子元件（步驟丨0 6 )。 您 (Τ/Η) ^τ/Η ,1 ^ ^ 著相同步驟UPCB被送』件（步驟1〇7)。接 元件（步㈣8)。最後此不；：溫的重流爐以焊接 早分杜目卩V 二不此承叉重流爐高溫的電 子兀件則採人工焊接（步驟1〇9 ) 裝電子元件的製程。 更犯凡成所有於PCB封 錫-Λ1習=的電子元件封裝方法中，焊料"通常是採用 毒的。t (人n麗?） ’然而’由於Sn—pb系的焊料包含有 ，Ϊ非能妥善處理，否則可能產生對地球大 乳有害的影響。考量此愔私，< a + ^ ^ ^ ^ ^ η . y近年來為了解決這個問題， :Λ 不含錯的焊料以避免污染環境。 錫—銀（Sn — A§)焊料是典型眾所周知不含妒的焊料。 由於銀的特性相者耩定，祜m 0 π力个a私的坪村 ^ 使用Sn — Ag焊料替代Sn-Pb焊料來

546997 五、發明說明（3) 封裴電子元件，可確認會與傳統方法有相同的可靠度，然 而，比較Sn-Pb焊料的熔點約為183。〇，Sn Ag焊料的熔點 ，約為220。(： ’因此，要以傳統的方法和裝置來完成電 子70件的焊接並不完全適用。特別是，因為一般電子雯件 的耐熱溫度約230 °c，若使用具有熔點約為22〇。〇的§11_^ Ϊ ’在置入回流爐的製程時，可能需要提供高於24(TC 的溫度，所以需要增加這些電子零件的耐敎溫度。 另外也有與上述高炫點之Sn_Ag焊料不同且不含錯的 Γ:/二錫广？輝料。由於Sn-zn焊料的溶點只 、力為197 C，加以使用日守就能直接應用無需改變製程。

當使用不含鉛的錫-鋅焊料作為焊料丨丨來焊接具有 線的一電子元件時，可提供呈右ί备A 包覆導線。 叮“”、有足夠強度的焊料連接部以 另—方面，右具有導線之電子元件其導線以一含0焊 料所包覆，特別是此電子元件為導線間距 如㈣或SOP’在重流製程中，包覆導線的 ： 錯將與島塊的接點形成隔離，而且在另一 PCB表面+進行？ 裝時於重流製程中也會有相同的情況，此將 丁封 成一低強度的接觸層。 鬼接.，，、έ形 由於此弱的接觸層，當PCB 15在接續 轉與彎曲時，將危害電子元件導線的焊接強度 此進-步使導線脫離。應力趨於集中在一電子 ^因 導線上’ I此區的焊接強度特別會降低 =的 在此產生脫離。 乂等、银彳艮可能

546997 五、發明說明（4) 如上述 距窄的導線 的焊料加以 【發明之目 本發明 一不含鉛焊 導線由一含 的強度，特 強度的損失 件。 為達此 印刷錫貧的 入加大面積 口的導線上 其所佔焊接 強度的含錯 烊接強度減 如上之 上’亦即靠 應島塊的開 。並且較佳 形成焊料架 除此之 印刷的錫膏 之解釋，當使用不 例如為QFP或SOP的 包覆時，很難獲得 的與概述】 目的在提供一種封 料來封裝具有一窄 錯的焊料所包覆時 別是在電子元件的 或導線的脫離，而 :鉛焊料，在封裝習知具間 γ件，且其導線以含錯 足夠的接合強度。 ^電子元件的方法，即使以 間距導線的電子元件，且其 ，2能增加足夠悍料接合部 =落部份，藉以能避免焊接 得到尚信賴度封裝的電子元 目的，本發 開口面積較 的錫膏量將 包覆有含鉛 此導線的焊 層所造成的 少而能避免 解釋，應力 近角落末端 〇，便能有 疋只加大如 的情形。 外，較佳是 面積也增加 明使用 所對應 增加， 的焊料 料量的 影響， 導線的 容易集 的導線 效地提 上所述 當加大時，加 一金屬 的島塊據此， ，且所 比例會 且能避 脫離。 罩幕，其至 面積來得大 即使焊接在 含的鉛熔入 降低，因此 免電子元件 中在一電子元件角 。較佳是加大這些 高封裝電子元件具 的開口，便能避免 少一用以 。如此填 此加大開 接合部份 能減緩低 的導線之 落的導線 導線所對 高信賴度 其導線間 一金屬罩幕的開口且藉以所 大對應這些開口的島塊面積

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而無問題且印刷的量也會增 將使得印刷錫膏時變得容易 加0 根據本發明之電子元件 錫-辞不含鉛錫膏的焊料的封^、、法特別適用於使用在一 於封裝具有一窄間距導線，、法，此外，特別是適用 的方法。 j如為-QFP和SOP的電子元件 【較佳實施例之詳細說明】 元件封裝方法將對照圖示 根據本發明一實施例之電子 於底下禅加描述。 此實施例中，一QFP將封 有複數個間距為〇· 4-0· 8mm的 的焊料所包覆，而PCB上已事 塊圖案。 裝在一 PCB，所提供的QFP具 導線，且每一導線都以含鉛 先形成有對應QFP之導線的島 應 塊 所：：2 ί :、利用一金屬罩幕來將錫膏印刷在PCB上 上述】含鉛的錫-鋅焊料，金屬罩幕具有對 。述島束圖案的一開口圖案安排，開口的尺寸較大於島 如第5圖所示的部份已形成有島塊14之％8立體圖，豆 上將印刷上焊料Η。由於使用的金屬罩幕，如上所述，其 開口尺寸較大於島塊，因此所印刷的焊料丨丨面積將大於島 塊14 〇 更詳言之，由圖5可知，所使用的金屬罩幕具有每一 開口長度大於島塊長度0.1-0.2mm，此長度方向為垂直QFp 每一邊導線排列，且據此垂直所對應排列在pCB的島塊J 4

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546997 五、發明說明（6) 之遠離QFP的方向。此外’安排在對應靠近QFP角落末端導 線，即角落部導線的島塊1 4之金屬罩幕開口的寬度，在向 著QFP角落的方向上，大於其它島塊寬度（其為〇·2 —〇4mm )〇·1-0.25mm，此寬度方向即為島塊14排列方向。 接著QFP將安置在以上述方式所印刷出的錫膏之pCB 上，且此組裝接著便通過一重流爐以將QFp焊在pCB。 如上之解釋，本實施例之電子元件封裝方法，使對應 角落部導線的金屬罩幕開口面積大於島塊面積，將可增加 填入開口的錫膏量，因此，即使以含有鉛的焊料包覆導線 2，且在重流過程中熔化而與接合部的焊料相混合一起，' 本發明方法仍可減少焊接導線之焊料中鉛所佔量的比例。 所以根據本實施例之電子元件封裝方法，可減少含 造成的影響’且因此能避撕角落部的導線焊 接強度損失而能避免導線的脫離。 # 較佳的情況下，金屬罩篡聞 所使用焊料中所含鉛的量以適去， ' 糸根據包覆導線 所決定出的開口面積將；得特別是，較佳 0/ ^ ^ \檟將使侍鉛所佔總焊料量的比例為丨〇

%或更少，且更佳是0.9%或更少。 匕例马1.U 限於ΐ iU κ p述角落面部積^ ^ ^, ^ "qfp 應力容易集中在QFP負落邦^ Ρ 了適用。然而，因為 的導線印刷容易加大，/ 口以、' ’且更因為對應角落部 導線的罩幕開口面積。 較佳疋只加大對應QFP角落部 2138-4887-PF(N).ptd 第10頁 546997 五、發明說明（7) _ 决疋出的金屬罩幕開口面積必需根據pcB其它 而在：可准許的範圍内，且相鄰島塊 ：成物 生的情形。為達此目的，金屬罩幕開口較佳不架， 島塊14的方向加長，而是在另—方向加長。㈣ 所述，金，罩幕開口較佳是在垂直島塊排列的方上 且對應角落部的開口較佳係向著角落加長。 0長， ,二此Λ外，根據本實施例之電子元件封裝方法，Μ 至QFPe之至 >、一導線的島塊14面積可做得較其它 f接 ϊ ΐ:二積Γ Γ方式下’要使得對應QFP角落部之全屬5 ΪΓ:; 並無困難。因此QFp角落部的 可進θ加，而使得接合部的強度能增加。 也 一㈣ 取後’根據本發明之電子元件封裝Μ可應用於焊接 Τ $本發明已以較佳實施例揭露如上， 限定本P月’任何熟習此技藝者，在不脫離並非用以 和範；内，當可作些許之更動與潤飾，因此=之精神 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準“明之保護

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圖式簡單說明 為讓本發明之上迷 顯易懂，下文特舉—数和其他目的、特徵、和優點能更明 細說明如下。 乂佳實施例，並配合所附圖式，作詳 第1圖繪示習知利用 印刷電路板上的流程圖踢賞印刷技術將電子元件安置在 第2A至2C圖繪示習^ 步驟示意圖。 白°將錫膏印製在一PCB上的島塊之

第3圖繪示於一peB 第4圖繪示圖3中來士安置一 QFP晶片的立體圖。 h ^ 〜成有島塊之PCB的部份立體圖。 第5圖繪示根據本發明一實施例之電子元件封裝方法 將一QFP晶片安置於形成有島塊之pcb的部份立體圖。 符號說明： 卜QFP晶片 2〜導線， 11〜焊料； 1 2〜開口； 1 3〜金屬罩幕； 1 4〜島塊； 15〜PCB。

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Claims (1)

1. 546997 _____案號 91110753 __气么年;月π__修άζ/ί、___ 六、申請專利範圍 1 · 一種電子元件的封裝方法，包覆有焊料的電子元件 導線具有一窄間距，在一印刷電路板上形成有對應該導線 的一圖案安排的島塊，該方法包含下列步驟： 準備一金屬罩幕，其中形成有對應該島塊的一圖案安 排的開口； 安排該金屬罩幕在該印刷電路板上，使該開口能一個 一個定位於該島塊； 將一錫膏填入該開口； 移開該金屬罩幕； 安置該電子元件在該印刷電路板上，使該導線能一個 個一個安置在該錫膏上；以及 重流該錫嘗以焊接該導線至對應的該島塊； 其中至少一該金屬罩幕的該開口具有一面積大於其所 對應的該島塊的面積。 2·如申請專利範圍第1項所述之電子元件的封裝方法 ，其中，該金屬罩幕，係使用一金屬罩幕具有該開口面浐 大於其所對應的該島塊的面積，且該島塊係焊接於靠、斤^ 電子元件角落的末端之導線。 I 〃 3 ·如申請專利範圍第1項所述之電子元件的封裝方 ，其中，該印刷電路板，係使用一印刷電路板具有 該島塊能焊接至該電子元件的複數個該導線，且其至小固 該島塊面積大於其它該島塊的面積。 夕 4 ·如申請專利範圍第1項所述之電子元件的封裝方 ’其中該錫膏係使用不含雜的一錫—鋅焊料。 4

   546997 ΛΜ 911107.^ 申請專利範圍 曰 六 修正 ，苴5中!: 1請專利範圍第1項所述之電子元件的封裝方法 ，、”電子元件係為四面平整封裝（QFP)。 Π專利範圍第1項所述之電子元件的封裝方法 ，、7 °，電子元件係為小尺寸封裝（SOP)。 •一種封裝的構造，包含： 塊；以!刷電路板’在其一表面上提供有印刷一錫膏的島 -—了 一 該導線藉由=1A提供具有以焊料包覆的一窄間距導線， 1 Μ锡T被焊接於該印刷電路板的該島塊； /、甲印刷在5小 島塊的面積。 一 h島塊上的該焊料面積大於所對應 刷在t i it ΐ專利範圍第7項所述之封裝的構造’其中印 島塊係焊接於f科面積大於所對應島塊的面積’其該 9.如申注=近，電子元件角落的末端之導線。 少一焊接該g早利範圍第7項所述之封裝的構造，其中至 於其它島^认 70件之複數該導線的複數該島塊的面積大 ’、 勾足的面積。 錫膏1為如不申含H利範圍第7項所述之封袭的構造，其中該 η·如申：直的—錫-鋅焊料。 電子元件係為月利旄圍第7項所述之封裝的構造，其中該 12. 如申：四衷面：整封裝(_) ° 電子元件係 '專利乾圍第7項所述之封裝的構造，其中該 13. 尺 '^封裝（sop)。 ;子裝電子元件的金屬罩幕，包覆有焊料

   2138-4887-PFl(N).ptc 第14頁 546997 案號 9ΙΠ0753 六、申請專利範® 的電子元件導線具有一窄間距，在一命们# 、丄 對應該導線的島塊，藉由垾接該導線至兮良路板上形成： 幕用以印刷對應該印刷電路島塊：該金屬罩 吩伋上4島塊的一錫膏圖案； 其中該金屬I幕㈣成有Μ 口，t言亥金料幕安排在 該印刷電路板上時，能填入錫膏在該島塊上；以及 其中至少一該開口的面積大於其所對應島塊的面積。 1 4·如申請專利範圍第1 3所述之金屬罩幕，其中該開 口面積大於其所對應島塊的面積，該開口形成於所對應的 該島塊係焊接於靠近該電子元件角落的末端之導線。