[发明专利]具有增强机械强度的印刷电路板球栅阵列系统

说明书

技术领域

本发明大体上涉及印刷电路板(PCB)表面安装系统，更具体地，涉及具有增强机械强度的高密度PCB球栅阵列系统，其非常适合用在高振动环境中。

背景技术

球栅阵列(BGA)是一种相对新型的表面安装封装，其中，使用焊球矩阵来提供至少一个电子元件和主印刷电路板(PCB)之间的机械连接和电连接。可通过首先将焊膏沉积在从形成于主PCB的安装表面上的一个点阵BGA焊盘中选定的BGA焊盘上，来形成典型的BGA-PCB界面。然后，将具有形成于其上的对应点阵BGA焊盘的电子元件放置在PCB上。电子元件放置成使得每个焊球位于电子元件的BGA焊盘和PCB的BGA焊盘之间并接触电子元件的BGA焊盘和PCB的焊盘。随后进行回流处理，即组件被加热(例如，通过红外加热器)，而电子元件以可控方式被推向PCB(例如，通过机器人)。当接近熔点时，每个焊球变形并粘附到设置在PCB焊盘上的结合面上。从而，BGA中的每个焊球在主PCB和电子元件之间形成机械连接和电连接。

对减小电子元件尺寸和重量的持续需求导致了高密度BGA的发展(通常也称为“微间距BGA”)。在这种高密度BGA中，设置在PCB上的每个BGA焊盘的外径都减小了。这种PCB BGA焊盘尺寸的减小允许减小焊盘和其它位于PCB上的导电构件(例如，电镀的通孔通路)之间的间距；但是，这种PCB BGA焊盘尺寸的减小也会导致每个BGA焊盘的结合面面积的相应减小，因此，导致BGA-PCB界面的整体机械强度的降低。在很多应用中，这种机械强度的降低是可接受的，不会负面影响BGA-PCB界面的可靠性。但是，这种机械强度的降低可使BGA-PCB界面在某些惯常地遭受机械应力源(例如，大的振动力)的应用中的使用不尽如人意，诸如在电动车或混合动力车的逆变器组件中的部署。

至少引入了两种主要的方法来提高高密度BGA中BGA-PCB界面的机械强度。在第一种方法中，将焊球和BGA下方之间的空间填上粘接剂，例如环氧胶。环氧胶通过将每个焊球结合到周围的PCB元件(例如，PCB BGA焊盘、焊接掩模等)上而显著地提高了BGA-PCB界面的强度。但是，在下方填充环氧胶也给制造过程增加了所不期望的成本和复杂度。此外，由于环氧胶和BGA封装之间不同的热膨胀系数，在装置运行期间可能会发展出裂纹或断裂。

也可以通过将电镀的通孔通路移动到一些或全部PCB BGA焊盘中使得通路不再位于电路板上的BGA焊盘之间，来提高BGA-PCB界面的强度。这种“通路在焊盘中”的方法允许每个BGA焊盘的外径、从而其结合面的面积得以增加，由此提高了BGA-PCB界面的整体机械强度。然而，这种“通路在焊盘中”的方法也增加了焊料在装置处理期间流进通路通孔中的可能性。虽然可以用环氧胶堵塞通路通孔以防止这样的焊料流进，但是堵塞通路通孔的过程给制造过程增加了相当大的成本和复杂度。

因此，应该理解，希望提供一种能达到相对高的机械强度的高密度PCB BGA系统。优选地，这样的PCB BGA系统的实施例应是可靠的并且生产起来也是相对廉价的。也希望这样的PCB BGA系统的实施例能提供通过BGA-PCB界面的有效热消散。从后续的具体实施方式和所附权利要求中，并结合附图以及前文的技术领域和背景技术，其它所希望的本发明的特征和特性将变得显而易见。

发明内容

提供了一种印刷电路板(PCB)球栅阵列(BGA)系统。在一个实施例中，PCB BGA系统包括：PCB；形成在PCB上的PCB BGA焊盘；电镀的通孔通路，其至少部分地穿过PCB布置成邻近PCB BGA焊盘；以及布置在PCB上的焊接掩模。焊接掩模包括：(i)BGA焊盘开口，通过该开口暴露PCBBGA；以及(ii)通路开口，通过该开口暴露电镀的通孔通路的中心部分。通路开口的内径小于电镀的通孔通路的外径。

附图说明

下面将结合附图描述本发明，其中相似的标号表示相似的构件：

图1是根据现有技术教导的具有安装于其上的电子元件的印刷电路板(PCB)球栅阵列(BGA)系统的侧视截面图；

图2是图1所示PCB BGA系统的俯视图，为清楚起见，焊球被去除了；

图3是根据一个示例性实施例的具有安装于其上的电子元件的印刷电路板(PCB)球栅阵列(BGA)系统的侧视截面图；以及

图4是图3所示示例性PCB BGA系统的俯视图，为清楚起见，焊球被去除了。

具体实施方式