[发明专利]一种用于陶瓷电路基板BGA垂直互联的焊盘及制作方法

说明书

本发明公开了一种用于陶瓷电路基板BGA垂直互联的焊盘，包括凹坑、金属化种子层和金属化膜层，所述凹坑设于陶瓷电路基板表面，所述金属化种子层设于所述凹坑表面，所述金属化膜层设于所述金属化种子层表面。本发明提供的一种用于陶瓷电路基板BGA垂直互联的焊盘，可制作在陶瓷电路基板表面，由于凹坑结构的设计，所述焊盘向下凹陷而具有三维结构，能够较好地钳制焊球和增加焊接面积，提高焊球的剪切强度，实现陶瓷电路基板高可靠的BGA互联。

技术领域

本发明涉及陶瓷电路基板制作技术领域，尤其是一种用于陶瓷电路基板BGA垂直互联的焊盘其制作方法。

背景技术

以LTCC(低温共烧陶瓷)为典型代表的陶瓷电路基板，具有集成密度高、微波/数字/控制多功能混合集成、高频性能优异等突出优点，在航空、航天、弹载、舰载等领域获得广泛应用。随着小型化、多功能的不断发展，宽带微波组件正逐渐向SIP模块三维堆叠的形式转变，因此陶瓷电路基板的高频、高性能、高可靠垂直互联已成为制约基板三维堆叠的关键因素。

常用的垂直互联方式有连接器、毛纽扣和BGA三种，BGA由于其空间占用小，装配方便，被越来越多的研究用于陶瓷电路基板的垂直互联，尤其是高频信号传输。虽然业内对于BGA互联的可靠性有大量研究，但大多研究集中在PCB电路板领域，且主要是侧重于减少焊接空洞，优化焊盘尺寸，优化金属膜层，优化工艺过程等方面，以提高焊接强度或降低组装应力。吴军在文章“BGA焊点空洞问题分析”中分析了空洞产生的机理，并进一步说明空洞对焊点可靠性的影响；吴湘宁等人在文章“BGA焊接技术的探讨”中从PCB焊盘设计、器件保护、钎料选择及回流焊温度曲线等方面提出了针对性的措施，提高BGA焊接强度；郝磷等人在文章“BGA应力可靠性问题及解决方法”中对PCB板的BGA微应变问题解决提出了一系列的改进措施；陶自春等人在文章“基板焊盘的金属层结构对焊接点强度的影响”中研究了不同金属层结构的基板焊盘对BGA焊接强度的影响；粱德才在“提高BGA焊接的可靠性方法与实践”通过对PCB基板增加附着焊盘的面积、阻焊层的开孔面积和焊盘过渡根部的面积，提高BGA的互联强度；王永彬在“影响BGA封装焊接技术的因素研究”中从印制电路板焊盘设计、印制电路板板材选取和保护、BGA封装选取和保护、印刷工艺、回焊炉温度曲线设定与控制等方面分析，提升BGA封装焊接质量的可靠性；朱玉丹等人在中国专利CN201520510174.2中通过增大焊盘的尺寸来提高BGA焊接可靠性。

总体而言，陶瓷电路基板的BGA互联在高频传输领域具有广阔的应用空间，但目前主要侧重于电气传输性能研究，可靠性研究及优化并不深入，尤其是以LTCC为代表的多层陶瓷电路基板与PCB板电路板存在较大的热膨胀系数差异，在组装和服役过程中由于热失配出现较大的剪切应力，造成陶瓷基板的BGA焊点失效。因此急需开发出高焊接强度的BGA互联结构，以适应陶瓷电路基板的高频信号高可靠垂直传输。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于陶瓷电路基板BGA垂直互联的焊盘及其制作方法，本发明提供的焊盘具有三维结构，位于陶瓷电路基板表面，对BGA球具有钳制作用，能够大幅度提高BGA球的剪切强度，实现BGA的高可靠焊接。

本发明的技术方案如下：

一种用于陶瓷电路基板BGA垂直互联的焊盘，包括凹坑、金属化种子层和金属化膜层，所述凹坑设于陶瓷电路基板表面，所述金属化种子层设于所述凹坑表面，所述金属化膜层设于所述金属化种子层表面。

上述技术方案中，由于凹坑结构的设计，所述焊盘向下凹陷而具有三维结构，能够较好地钳制焊球和增加焊接面积，提高焊球的剪切强度，实现陶瓷电路基板高可靠的BGA互联。该焊盘结构不改变电路布局和电器传输特性，布置灵活，适合高频信号传输。

优选地，所述凹坑的直径为0.05mm～1.0mm。

优选地，所述凹坑的深度为0.003mm～0.2mm。