CN101563962A - 可流过极强电流的印刷基板及相应制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种印刷电路或基板(10),该印刷电路或基板要容纳电子元件,并且具有印刷的导体线路(12)。根据本发明,一或多个导体棒(18)依次安装于多个连接导体表面(140、142、144)之间,在后续的波峰焊工艺期间或在再熔炉中,所述导体棒(18)相互电连接。
Description
技术领域
本发明涉及在印刷电路或基板上安装功率元件(power component)的领域,并且尤其涉及一种能够流过500安培(A)或更大等级的大功率电流的架构。
背景技术
如今,众所周知,当希望在印刷电路或基板上流过大电流时,可以增加导电线路(conductive track)的尺寸。如果增加线路的宽度(例如增加到40毫米(mm)来取代标准的3mm),费用就会非常昂贵,因为印刷电路或基板表面的大部分就只能仅用于线路。因此,优选地,常常改而增加线路的厚度。从而,对于3mm的线路宽度,使用铜厚度为35微米(μm)的标准技术允许10A的最大电流流过;而通过使用140μm的厚度,采用3mm的线路宽度能够达到25A的电流,采用25mm的线路宽度能够达到100A的电流。
使用与层压多层技术相关的厚度为210μm的铜能够达到250A的电流也是众所周知的,但是其实现成本相当可观。
另外一种流过大电流的技术是使用完全布线方案。然而,该方案也非常昂贵,并且易于产生频繁的布线错误。此外,该方案不适用于可插入模块。
发明内容
因此,本发明的目的在于通过提出一种新颖的印刷电路架构来减小上述缺陷,该印刷电路架构对于等效印刷电路结构能够流过极大电流。本发明的目的还在于使用传统的印刷电路或基板装配方法来实现该架构。
这些目的通过提供一种印刷基板实现:该印刷基板被设计为容纳电子元件,并具有印刷在所述基板上的导电线路,所述印刷基板的特征在于:还具有多个导电连接表面,所述多个导电连接表面规则地分隔开并且被设计为在后续的焊接工艺期间将多个导电棒相互电连接,所述棒是依次安装的,并且相邻导电棒的相互电连接的部分位于共同的导电连接表面上。
因此,现在大电流不是流过单一的导电电力线路(power track),而是流过一种电力“轨道(rail)”,从而能够流过仅由形成轨道的导电棒的截面限定大小(level)的电流。
在所述焊接工艺期间,所述导电棒的相互电连接的所述部分为所述导电棒的端部或为所述导电棒的纵向边缘。
优选地,所述导电棒通过粘合剂点保持在所述基板上。
有利地,所述焊接工艺为在所述印刷基板上焊接所述电子元件的工艺。
优选地,所述导电棒为金属棒,优选为由铜或铝制成,所述导电棒可有利地被由镍合金制成的保护层覆盖。每一个所述导电棒具有截面,所述截面由将要流过的电流大小确定。
所述导电连接表面可以连接在一起以形成连续导电表面。有利地,所述连续导电表面包括阻挡区域(resist zone),所述阻挡区域用于在其上容纳所述粘合剂点。在这种配置下,导电表面也可选择性地传导一小部分电流,但是与导电棒的贡献相比,由该导电表面对传导作出的任何贡献都很小。
在另一个尤其适用于在回焊炉中焊接的实施例中,所述导电连接表面的大小(dimension)适合于使得当在回焊炉中进行加热时,沉积在导电连接表面的选择性偏置区域上的焊膏能够准确填充位于所述导电连接表面上的两个相邻导电棒之间的间隙。
本发明还提供一种制造印刷基板的方法,该方法使得能够在所述基板的至少一个导电表面上流过极大电流,所述方法的特征在于:所述导电表面由多个导电连接表面构成,所述多个导电连接表面规则地分隔开并且被设计为在后续的焊接工艺期间将多个导电棒相互电连接,所述棒是依次安装的,并且相邻导电棒的相互电连接的部分位于共同的导电连接表面上。优选地,所述导电连接表面为由铜或镍制成的表面。
在所考虑的实施例中,所述焊接工艺在于通过波峰焊或在回焊炉中将电子元件焊接在所述印刷基板上。
附图说明
下文通过非限定性描述并参考附图,使得本发明的特征和优点能更清楚,其中:
图1至图3示出在本发明第一实施例中制造印刷电路板或基板的三个连续步骤;
图4至图7示出在本发明第二实施例中制造印刷电路板或基板的四个连续步骤;以及图8示出现有技术的印刷电路板。
具体实施方式
图8示出印刷基板(例如印刷电路板)传统架构的细节,其包括导体或者导电线路12与电力线路(power track)14,该导体或者导电线路12与该电力线路14安装于绝缘电路板或基板10的上表面上。在标准配置中,例如,形成线路的铜层的厚度为35μm,电力线路的宽度为3mm。
众所周知,各种线路用于将安装在印刷基板上的各种电子元件(未示出)互连,电接触由热固定装置(hot fastening means)(未示出)提供,该热固定装置或沉积于正在回焊炉中加热的“焊料”点上,或在波峰焊(wave soldering)工艺期间沉积于所有的可达到的导电区域上。
在不改变装配与焊接电子卡(electronic card)现有工艺的情况下,本发明提出一种印刷基板,对于给定厚度的铜来说,该印刷基板能够流过利用这种厚度的铜目前不能流过的电流。特别地,提出一种印刷基板结构,该印刷基板结构是在传统工艺中通过波峰焊或在回焊炉中制造的,并且,该印刷基板结构利用35μm的标准厚度的铜和宽度为3mm的电力线路,能够流过500A甚至更大的电流。
为此目的,根据本发明以及根据图1至图3中示出的第一实施例所示,以及其尤其适用于波峰焊工艺,用多个导电连接表面140、142和144代替电力线路,尽管所述多个导电连接表面140、142和144可以由镍制成,但有利的是它们由铜制成,并且被规则地分隔开。在连接表面之间,沉积多个粘合剂点(spots of adhesive)16,用于将多个导电棒18固定到基板上,任意两个相邻导电棒的相对端放置在共同的连接表面上。优选地,所述导电棒由金属制成,例如由有利地可被保护层覆盖的铜或铝制成,该保护层由镍合金制成,例如氨基磺酸镍(nickel sulfamate)或镍-银合金。各个所述导电棒的长度可为10mm(长度没有限制),高度例如位于1mm至5mm范围内(取决于要流过的电流大小),以及具有可以变化的宽度,例如3mm,与铜连接表面的宽度有相同的数量级,其中所述铜连接表面之间固定有所述棒。图2示出棒放置实例,其中所述棒依次放置,所述棒端部之间的间隙的宽度约为0.4mm,该宽度小于连接表面的宽度,但是已经足够大到在波峰焊工艺期间形成焊桥20,从而在两个相邻的棒之间提供导电接头(图3)。优选地,采用焊接安装在印刷基板上的所有其它元件的波峰来执行这种焊接。但也可以采用与固定元件的波峰不同的第一波峰来执行焊接。
在该焊接工艺结束时,得到的不是电力线路,而是电力“轨道”(rail),因此,能够流过极大电流,例如大小为10mm×5mm×3mm的棒可流过100A的电流,电流不再经由电力线路直接流过,而是通过由焊料接头互连的导电棒流过,该导电棒的截面确定允许流过的电流量。
应当注意,当轨道形成直角(未示出配置)时,依次设置的相邻导电棒之间的接触不再经由它们的端部建立,而是,例如在第一棒的一个端部与第二棒的纵向边缘之间建立。
图4至图7示出本发明第二实施例,其尤其适用于在回焊炉中发生的焊接工艺。
图4示出了该印刷基板,于基板10的表面上标示出该印刷基板的导电线路12及其导电连接表面140、142和144。如上所述,由铜或镍制成的所述导电连接表面被以导电棒的长度充分地分隔开。但是,在该第二实施例中,各个表面可具有偏置区域22,该偏置区域22被设计用以容纳焊膏块(参见图6)。如图4的实例所示,每一个导电连接表面的大小以及特定十字形适合于使得当在炉中进行加热时,沉积在偏置区域22上的焊膏20能够准确地填充介于两个相邻导电棒之间的间隙(图7)。
如前述实施例中,位于各导电连接表面之间的每一个基板区域具有一或多个粘合剂点16,从而使得在后续的焊接工艺期间,依次设置的导电棒能够充分粘附到基板。
利用本发明,由于电流不再经由电力线路流过(因此不会受到流过该线路时的任何“瓶颈”的影响),而是经由焊料接头流过导电棒,因此能够流过500A甚至更大的极大电流,至于特别低的成本,是因为既没有改变焊接工艺也没有改变印刷基板的设计,该基板仍保留具有厚度为35μm的铜线路的标准电路,并包括连接表面。
应当注意,尽管在所示的实例中,电力轨道与依次放置的棒形成直线,当然,电力轨道可采用完全不同的配置,以多米诺骨牌的方式,一个轨道相对于另一个轨道的端部转动90°,或与另一个轨道的端部交叉设置(lieacross),那么,在焊接工艺期间建立的电连接就经由棒的放置在共同导电连接表面上的部分而形成。当然,组成轨道的至少两个棒分别具有用于直接外部连接(即无需经由基板的线路进行)的集成连接器(端子),每个棒的连接器设置于该棒的其中一个端部处。
虽然在所示的实例中,连接表面彼此独立,但是完全可以使它们互连。在这种情况下,为了在阻挡区域上沉积粘合剂点,提供具有阻挡区域的合成的(resulting)连续导电表面是有益的。这种配置确保额外的电流传导,但该额外的电流传导较低并且与通过导电棒的电流传导完全不可相比。
本发明尤其适用于为极大功率元件、整流器或等效器件设计印刷电路卡。
Claims (15)
1.一种印刷基板,设计为容纳电子元件,并具有印刷在所述基板(10)上的导电线路(12),所述印刷基板的特征在于:还具有多个导电连接表面(140、142、144),所述多个导电连接表面(140、142、144)规则地分隔开并且被设计为在后续的焊接工艺期间将多个导电棒(18)相互电连接,所述棒是依次安装的,并且相邻导电棒的相互电连接的部分位于共同的导电连接表面上。
2.根据权利要求1所述的印刷基板,其特征在于:在所述焊接工艺期间,所述导电棒的相互电连接的所述部分为所述导电棒的端部或为所述导电棒的纵向边缘。
3.根据权利要求1所述的印刷基板,其特征在于:所述导电棒通过粘合剂点(16)保持在所述基板上。
4.根据权利要求1所述的印刷基板,其特征在于:所述焊接工艺在于在所述印刷基板上焊接所述电子元件。
5.根据权利要求1所述的印刷基板,其特征在于:所述导电棒(18)为金属棒,优选为由铜或铝制成。
6.根据权利要求1所述的印刷基板,其特征在于:所述导电棒(18)覆盖有保护层,所述保护层由镍合金制成。
7.根据权利要求1所述的印刷基板,其特征在于:每一个所述导电棒(18)具有由将要流过的电流的大小确定的截面。
8.根据权利要求1所述的印刷基板,其特征在于:所述导电连接表面的大小适合于使得当在回焊炉中进行加热时,沉积在导电连接表面的区域(22)上的焊膏能够准确填充位于所述导电连接表面上的两个相邻导电棒(18)之间的间隙。
9.根据权利要求8所述的印刷基板,其特征在于:所述区域为偏置的。
10.根据权利要求1所述的印刷基板,其特征在于:所述导电连接表面连接在一起以形成连续导电表面。
11.根据权利要求10所述的印刷基板,其特征在于:所述连续导电表面包括阻挡区域,用于将所述粘合剂点沉积于其上。
12.一种制造印刷基板的方法,该方法使得能够在所述基板(10)的导电表面上流过极大电流,所述方法的特征在于:所述导电表面由多个导电连接表面(140、142、144)构成,所述多个导电连接表面(140、142、144)规则地分隔开并且被设计为在后续的焊接工艺期间将多个导电棒(18)相互电连接,所述棒是依次安装的,并且相邻导电棒的相互电连接的部分位于共同的导电连接表面上。
13.根据权利要求12所述的制造印刷基板的方法,其特征在于:所述导电连接表面为由铜或镍制成的表面。
14.根据权利要求12所述的制造印刷基板的方法,其特征在于:所述焊接工艺在于利用波峰焊将电子元件焊接在所述印刷基板上。
15.根据权利要求12所述的制造印刷基板的方法,其特征在于:所述焊接工艺在于在回焊炉中将电子元件焊接在所述印刷基板上。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120530 Termination date: 20201113 |
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