CN103298250B - 印刷电路板 - Google Patents

Abstract

一种印刷电路板10，包括电绝缘材料的衬底11和形成在衬底11的至少一侧的导电路径的图案。一个或多个电子部件12被安装到与导电路径相连接的衬底11，至少一个电子部件12包括在底面16和部件12的面对导电面之间的底部焊接连接17。该底部焊接连接17从该部件12所附着到的衬底11的侧面来观察是基本上不明显的，以及提供了开口20，其贯穿部件12的底面16之下的衬底11，使得底部焊接连接17通过开口20是可见的。

Description

印刷电路板

技术领域

印刷电路板（PCB）形成表面安装组件（SMA）的一部分的衬底，该表面安装组件（SMA）被用在电子设备和装备中以电子地连接部件。本发明涉及PCB和SMA的构造，特别是涉及将部件安全附着到PCB以形成SMA。

要注意的是，表达PCB可被用于产业中以仅描述SMA的衬底，尤其是已经被蚀刻或用焊接掩模电镀的衬底，但其还没有通过焊接使电子部件固定于其，或表达PCB可被用于描述具有固定到衬底的电子部件的完成的SMA。在此对PCB的参考意在覆盖表达PCB的这两种用途，虽然在适当的地方，也将对表达SMA做出参考，该表达SMA将描述包括作为电子部件被固定到的衬底的PCB的完整的组件。

背景技术

PCB通常包括接合到非导电衬底的一侧或两侧的铜片。该非导电衬底可以是例如树脂，或无孔聚四氟乙烯（PTFE）。然后可以例如通过蚀刻来移除铜片的一部分，以在衬底的表面上建立电路径来连接电子部件。可替代地，可以通过电镀将铜路径添加到衬底的表面，但这是较不普及的方法。

电路径通向用于部件连接的点，使得两个或更多个部件可以通过连接到该板而被电连接。部件到PCB的铜路径的正常连接是通过焊接的。在铜片被接合到非导电衬底的两侧之处，通过钻通衬底的洞（被称为"通孔"）可以在衬底的任一侧上的铜片之间产生电连接，将该洞用导电金属（即铜）进行电镀。因而，在铜片之间存在电桥，使得部件可以被连接到PCB的任一侧，并且仍处于电连接中。

一些PCB包括两个以上的铜层，其中一个或多个层被嵌入在衬底中。在这些PCB中，可以通过不必需完全贯通衬底的通孔来连接相邻层。

暴露的铜路径可以用合适的涂层来覆盖以防止通过腐蚀对路径的损坏。该涂层可以是例如焊接掩模，或镍或金层。用于部件连接的点也可以为了防腐而被覆盖，尽管覆盖物可以是不同的，以便不阻止通过焊接将部件连接到PCB。在一些PCB中，将连接点用锡进行电镀，其防止了该点在部件连接之前进行腐蚀，但是其在焊接过程期间被容易地融掉以暴露连接表面。

包括PCB衬底的SMA可以被几乎全自动地制造。从而，SMA相对便宜且适合于大量制造。为了保证SMA的操作可靠性，制造过程的一部分涉及在电子部件和PCB衬底之间的每个焊接连接的检查。有利地，可以通过自动光学检查（AOI）来进行该检查过程。

AOI非常适合于检查一旦连接已经构成就在PCB的表面上可见的焊接连接。AOI处理也适合于当PCB可以容易地从一侧转到另一侧时检查PCB两侧上的连接。然而，一些电子部件通过一旦构成就不可见的连接来被连接到PCB上。例如，称为"半导体封装"或"集成电路"的部件的基底可以包括在工业中称为"裸露焊盘"或另外被称为"散热块（heat slug）"的部件（在下文中称为"裸露焊盘"），该部件通过一旦连接构成就不可见的焊接连接来被连接到PCB衬底。裸露焊盘可以被提供来例如将热量远离半导体封装或集成电路进行传导，以及改善封装或电路到PCB衬底的电连接。因而，裸露焊盘可以增加废热的移除以及电流到封装或电路的传递，以便增加部件的容量并且因而增加SMA的容量。

裸露焊盘通常通过焊接连接而被连接到PCB衬底。该焊接连接一旦构成，就隐藏或隐蔽在半导体封装或集成电路和PCB衬底之间。除了为这些部件所构成的正常可见的连接之外，这种连接通常被构成并且为本领域技术人员所知。

上面讨论的类型的隐藏连接仍需要检查来保证已经在部件和衬底的导电面之间构成了适当和安全的连接。迄今为止，已经产生用于隐藏或隐蔽连接的X光检查。然而就在X光设备中的初始投资而言这是昂贵的，并且由X射线进行的检查在检查过程中引入额外的步骤，并且因而增加了用于SMA制造的循环时间。

本发明因而已经着眼于减少或者甚至消除对于在SMA中的隐藏连接的X光检查的需要而进行开发。

发明内容

根据本发明，提供一种印刷电路板，该印刷电路板包括：电绝缘材料的衬底和形成在衬底的至少一侧上的导电路径的图案，多个电子部件被安装到与导电路径相连接的衬底，至少一个电子部件包括在部件的底面和衬底的面对导电面之间的底部焊接连接，该底部焊接连接从该部件附着到的衬底的侧面来观察是基本上不明显的，开口贯穿部件的底面之下的衬底，使得底部焊接连接是通过开口可见的，以用于检查。

根据本发明的PCB，根据穿过电子部件的底面之下的衬底所提供的开口，有利地允许通过AOI检查另外隐藏或隐蔽的连接。在部件的底面和衬底的面对导电面之间的焊接连接可以通过AOI经由开口而被检查，而无需X光检查。因而，并且有利地，为检查目的而不需要X射线机器的安装，并且在PCB制造过程中， X射线所需要的额外检查步骤可以被消除。此外，通过AOI经由开口对底部焊接连接的检查没有延长制造过程，因为AOI已经被用来检查对PCB构成的其他可见的焊点。本发明因而增加了要通过AOI检查的另一连接，但是这对制造循环时间的增加可以忽略。

贯穿衬底的开口优选地贯穿部件的底面所焊接到的衬底的导电面。此布置通常将仅在将电子部件附着到导电面之前在PCB中是清楚明显的，并且在该状态中，开口将通到导电面中或穿过导电面，也就是说，导电面将在衬底的表面处延伸到开口的边缘，或者接近开口的边缘，或者甚至进入到开口中。另外，开口或开口的壁，优选地被部分或完全地用导电材料（诸如金属）进行电镀，并且优选的是开口的电镀与衬底的导电面邻接或基本上邻接。因而，开口的电镀可以连接于或连接到衬底的导电面，并且该连接可以在开口之内，在开口的边缘处或在衬底的表面处。电镀可以例如延伸出开口，以用于与导电面相连接。

开口的导电材料，可以具有任何适合的材料，并且可以与形成PCB的导电路径的材料相同，或者与应用到在PCB的导电层之间连接的PCB的其它开口或通孔的材料相同。电镀可以是例如金属电镀，诸如铜。

以上所述的布置意在出于以下原因而促进底部焊接连接的焊接从衬底的导电面延伸到与开口的导电电镀相连接的衬底的开口中。

利用导电材料（诸如金属）电镀开口以及保证底部焊接连接的焊接延伸到与应用于开口的电镀相连接的开口中的优点在于，焊接可以在开口内形成焊接倒角并且可以通过AOI容易的检查该倒角。对倒角的检查可以因而确定焊接连接是否已经被适当地构成并且通过检查标准。AOI过程将寻找焊接连接的特征来确定其是通过检查过程还是未能通过，并且这些特征将在形成在开口的电镀表面上的焊接倒角中是明显的。虽然本发明延伸到对于在部件和衬底的导电面之间构成的焊接连接的检查，但该焊接连接不包括延伸到开口表面中的部分，或与开口表面相连接的部分，优选的是焊接连接延伸到开口中并且形成倒角，以便为AOI以便利形式呈现该焊接。

要理解的是，对于在开口的电镀表面上形成焊接倒角的参考不被理解为需要特定形状的倒角。此参考需要部件和衬底的导电面之间的一部分焊接连接进入开口与开口的电镀表面相连接。焊接的入口形成倒角，并且倒角的形成可以具有任何适合的形式或形状。入口的数量可以具有任何合适的数量以产生需要的连接以及促进AOI。入口的数量可以从非常小到更大。事实上，本发明想到不如此形成倒角以便进入开口，而是仅仅存在于开口上面，并且在本发明的该形式中，开口不需要被电镀。然而，优选的是如上所讨论的电镀该开口，以及使倒角进入开口与电镀接触。

在本发明的某些形式中，焊接倒角将被连续地形成，并且将沿着紧接部件的底面的开口的端部处的开口的电镀壁是连续的。因而，焊接连接可以在开口周围以连续环被形成。替代地，在本发明的其它形式中，焊接倒角被不连续地形成以便沿在紧接部件的底面的开口的端部处的开口壁是不连续的。通过改善对影响部件和PCB之间的连接的焊接连接中的空位（void）的检测，沿开口壁不连续地形成倒角可以提供本发明的某些形式中的优势。因而，通过改善焊接空位的检测，检查过程改善了检测本应未能通过检查过程的焊接连接的可能性。

因为通过将焊接分离成段防止了在倒角的一段中形成的空位跳跃或传播到其它段中，所以通过不连续形成焊接倒角而在焊接空位的检测中出现改善。因而，它们是被隔离的。这意味着，与如果空位遍及倒角散布的情况相比，它们作为空位的集中体而更容易通过AOI被检测。

在焊接倒角被不连续地形成（诸如沿开口壁）的本发明的形式中，倒角可以包括一个缺口或断裂，或者其可以以任意数量的单独的倒角段来被形成，诸如两段（具有两个缺口或断裂）、三段（具有三个缺口或断裂）、四段或更多。此外，这些段可以具有相同的尺寸或不同的尺寸。迄今为止已经设想的是，在本发明的优选的形式中，可以以等长的四个单独倒角段来形成焊接倒角。

为了建立单独的倒角段，在本发明的某些形式中，电子部件的底面所焊接到的衬底的导电面，在开口处或邻近开口被中断。换言之，通过在开口处或临近开口的断裂或缺口来中断衬底的导电面，使得焊接倒角将不桥接该中断，并因此其本身将包括对应的断裂或缺口，并因此将形成不连接到相邻倒角段的一个或多个单独的倒角段。在本发明的某些形式中，衬底的开口在导电面中形成了空位，并且导电面中的一个或多个断裂或缺口从开口远离开口贯穿导电面。这些断裂或缺口可以线性地延伸。在本发明的某些形式中，断裂或缺口延伸至远离开口的导电面的边缘。在本发明的其它形式中，断裂或缺口远离开口延伸但是在远离开口的导电面的边缘之前终止。因而断裂或缺口可以远离开口延伸仅仅一小段距离，或延伸更长的距离。断裂或缺口也可以在开口的电镀（如果提供的话）中被形成，并且它们可以与导电面的断裂或缺口对齐。

如上文指出的，可以在衬底的导电面中提供任意数量的断裂或缺口来在焊接倒角中建立需要数量的断裂或缺口。不管在衬底的导电面中产生断裂或缺口的方式如何，意图是在将部件焊接到导电面时，形成在开口壁上的倒角在每个断裂或缺口处是不连续的。

在本发明的某些形式中，导电面被形成为正方形或矩形表面。在本发明的其它形式中，导电面可以被另外成形，诸如圆形或椭圆。

形成在衬底中的开口可以基本上在导电面的中心被形成，或者可以偏离中心。

穿过衬底形成的开口可以具有任何合适的形状和配置。相应地，开口可以是基本上圆形或基本上椭圆形的，或者开口可以被拉长，例如具有直边和曲线端（长圆形）。典型地，开口将通过普通PCB制造设备来进行钻孔或布线。例如，开口可以按照与形成通孔的相同的方式来形成，并以相同的方式来电镀。因而，开口不需要超过为PCB的制造已经采用的过程的复杂的制造过程。

在部件的底面和衬底的面对导电面之间构成的焊接连接不意图替换在部件和衬底之间已经构成的焊接连接，其通常在部件的引脚和衬底之间。除了以上所述的底部焊接连接外，那些连接可以继续被构成，并且可以继续通过AOI被检查。在部件的底面和衬底的面对导电面之间构成的焊接连接的添加可以出于与裸露焊盘的使用有关的上面所讨论的有利原因而被产生。

电子部件的底面可以包括上面讨论的种类的裸露焊盘，使得部件和导电面之间的连接在裸露焊盘和导电面之间。裸露焊盘可以是部件的组成部分。

本发明还延伸到用于印刷电路板的衬底，该印刷电路板根据先前讨论而被形成，用于将电子部件连接到衬底的导电面。因而，衬底将包括通过焊接将电子部件所连接到的导电面，并且开口将在导电面内贯穿衬底，在某些情况下，基本上在该表面的中心贯穿衬底。开口可以贯穿导电面。根据本发明的衬底可以包括多个导电面以及多个开口，出于在电子部件和导电面之间构成的焊接连接的AOI的目的，这些开口贯穿那些导电面。开口可以被电镀来使焊接倒角能够形成在开口的表面上。

上面讨论的PCB的所有方面，在它们涉及PCB的衬底部件的构造，但没有电子部件被安装在其上时，在本发明的范围之内。

本发明还提供一种检查以上所述种类的PCB的方法，其中本方法包括定向PCB使得AOI设备可以观察到穿过PCB衬底所形成的开口中，以检查在电子部件的底面和衬底的面对导电面之间构成的焊接，并且本方法包括检查焊接连接。

附图说明

为了本发明可以被更充分理解，现在将参考附图描述一些实施例，其中：

图1是穿过如被示为焊接到根据本发明的PCB的一部分的衬底的集成电路（IC）封装所取得的截面图。

图2是来自图1中所说明的PCB的一部分的底部的平面图。

图3是来自根据本发明的替代布置的PCB的一部分的底部的平面图。

具体实施方式

参考图1和2，分别在截面图和下视图中说明了PCB 10的一部分，其包括衬底11、集成电路或IC封装12以及从封装12的相对侧边缘14延伸接触到衬底11的顶面15的引脚13。尽管在图1中，引脚13被示出与顶面15稍微间隔，但通常实践的是，通过将引脚13焊接到表面15的导电部分将封装12固定到衬底11，并且通过该连接，促进电流从表面15的导电部分穿过引脚到IC封装。

IC封装12包括"裸露焊盘"或"散热块"16，其作为封装12的底面的组成部分而被形成，并且其被放置成面对衬底11的顶面15。焊接连接17将裸露焊盘16连接到衬底11的导电面18，并且从而将IC封装12连接到衬底11的导电面18。在图2中，由于导电面18通常从图2的下视图是不明显的，所以导电面18被概括示出。当从PCB 10上面观察时，焊接连接17基本上在裸露焊盘16和导电面18之间被隐藏或隐蔽。然而，焊接连接17必须针对故障的迹象而被检查，以保证在裸露焊盘16和导电面18之间的适当连接，并且如上面解释的，在现有技术布置中，为此目的通常采用X光检查。

根据本发明，图1说明了从顶面15到底面21贯穿衬底11的开口20。

开口20包括形成在开口20的壁上的导电电镀22。从图1可以看出，电镀22在底面21处形成缘边23，并且沿开口20的壁向上延伸到顶面15。在顶面15处，电镀22结合导电面18，使得导电面18与电镀22邻接。如在图2中明显的，电镀22在开口20周围完全延伸，图2示出了在衬底11的底侧上连续形成的电镀20的缘边23。如上所指出的，电镀22可以具有焊料可以附着到的任何合适的材料，并且该材料包括金属类型，诸如铜。

从图1和图2可以看出，焊接连接17沿裸露焊盘16和导电面18的长度完全地延伸。此外，明显的是焊接连接17包括延伸到开口20中的倒角25，其在紧接裸露焊盘16的开口20的端部处与电镀22相连接。如图2中所示，倒角25在开口20附近是连续的。

应该注意到的是，将倒角25延伸到开口20中对于形成倒角不是必需的。可以在不延伸到开口20中的情况下形成倒角，但是优选的是倒角延伸到开口20中。

参考图2，倒角25从衬底11的下面是可见的，而开口20的中心部分26包括焊接薄层，该焊接薄层是通过焊接过程期间的表面张力被拉到中心部分26中的。对倒角25的AOI可以确定在裸露焊盘16和导电面18之间的焊接连接17是否被适当地构成以及应当通过该检查过程。

还从图2明显的是，裸露焊盘16的表面区域的仅很小部分没有与导电面18进行焊接连接。仅裸露焊盘16的部分26没有与导电面18进行焊接连接，假定焊接倒角25在部分26周围形成与裸露焊盘的连接。因此，开口20的提供不损害IC封装12到衬底11的连接。

图3与图2相似，区别是图2的导电面18被断裂或缺口所中断以形成导电面32以及建立不连续的倒角。在图3中，从下面说明PCB 30的一部分（与图2相同的视图），该PCB 30的一部分包括衬底31和导电面32的轮廓。导电面被施加到衬底31的顶面，并且因此在图3中通常不是可见的，而仅出于解释的目的在图3中示出。穿过衬底31且穿过导电面32形成了开口33，并且通过该开口可以看到中心部分34，中心部分34具有以与PCB 10的中心部分26相同的方式所对其施加的薄焊接层。如图3所说明的，将开口33用导电金属进行电镀，并且电镀的缘边35跨越衬底31的下表面延伸一小段距离。在这方面中，图3的布置与图1和2的PCB 10相同。

在图3中说明焊接倒角36，在开口33周围通过四个焊接倒角段37至40不连续地形成焊接倒角36。如较早地在此描述的倒角构造是有利的，因为其允许通过将焊接分离成段来改善对焊接空位的检测，因为防止了在倒角的一段中形成的空位跳跃或传播到其它段中。因而与如果空位遍及倒角36散布的情况相比，通过AOI更容易地检测这些空位。

为形成倒角段37至40，导电面32可以被形成为四个单独的段41至44来形成断裂或缺口45至48（以下称缺口），其从导电面32的外边缘49向内延伸并且贯穿到开口33的上端。因为缺口45至48不利于焊接连接，所以通过由缺口45至48将导电面32形成为四个单独段41至44，在裸露焊盘和导电面32之间的焊接连接被限制到表面32的导电段41至44。同样地，因为倒角36不能跳过缺口45至48，所以倒角36不能在开口33附近连续地形成，而是仅在导电面32存在的开口33的段中被形成，即，在段41至44中。因而，形成不连续的倒角36。

要注意的是，如图3所示，缺口45至48不需要完全延伸到导电面32的边缘49，而是可以在该边缘内侧终止并且仍形成不连续的倒角。而且，四个缺口45至48的示例仅为一个示例，并且缺口的数目可以更多或更少。

如图中所示，开口22和33被形成为具有一对直边50和一对曲线端51（参见图2）。该形状被称为"长圆形"形状。当然，开口可以采取其它形状，诸如圆形或椭圆形。开口20和33通过布线被形成，但它们同样可以通过其它加工方法（诸如钻孔）来形成。

在此描述的本发明容许除了明确描述的那些之外的变化、修改和/或增加，并且要理解的是，本发明包括落入本公开的精神和范围内的所有这种变化、修改和/或增加。

遍及本说明书的描述和权利要求，词语"comprise（包括）"以及该词语的变形（诸如"comprises"和"comprising"）不意在排除其它添加物、部件、整体、或步骤。

Claims (16)

1.一种印刷电路板，包括：

电绝缘材料的衬底和形成在该衬底的至少一侧上的导电路径的图案，

多个电子部件，其被安装到与导电路径相连接的衬底，以及

至少一个电子部件，其包括在部件的底面和衬底的导电面之间的底部焊接连接，

其中该底部焊接连接从该电子部件所附着到的衬底的侧面来观察是基本上不明显的，以及其中镀有金属的检查开口贯穿该电子部件的底面之下的衬底并且该底部焊接连接延伸到该开口中与金属电镀相连接，使得底部焊接连接通过开口是可见的以便检查该底部焊接连接。

2.根据权利要求1的印刷电路板，用铜来电镀该开口。

3.根据权利要求1的印刷电路板，衬底的导电面和开口的电镀是基本上邻接的。

4.根据权利要求1的印刷电路板，延伸到开口中的焊接在开口内形成焊接倒角。

5.根据权利要求4的印刷电路板，该开口限定了在衬底的相对侧之间延伸的壁，并且该焊接倒角沿在紧接部件的底面的开口的端部处的开口壁是连续的。

6.根据权利要求4的印刷电路板，该开口限定了在衬底的相对侧之间延伸的壁，并且该焊接倒角沿在紧接部件的底面的开口的端部处的开口壁是不连续的。

7.根据权利要求6的印刷电路板，在至少两个单独的倒角段中形成该焊接倒角。

8.根据权利要求6的印刷电路板，在四个单独的倒角段中形成该焊接倒角。

9.根据权利要求6的印刷电路板，电子部件的底面所焊接到的衬底的导电面邻近该开口被中断，使得该焊接倒角不在中断处的开口壁上被形成。

10.根据权利要求9的印刷电路板，衬底的导电面在至少两个位置中邻近该开口被中断，使得该焊接倒角以至少两个单独的倒角段被形成。

11.根据权利要求9的印刷电路板，衬底的导电面在至少四个位置中邻近该开口被中断，使得该焊接倒角以至少四个单独的倒角段被形成。

12.根据权利要求1的印刷电路板，该开口基本上是圆的。

13.根据权利要求1的印刷电路板，该开口基本上是椭圆形的。

14.根据权利要求1的印刷电路板，该开口被拉长并具有直边和曲线端。

15.一种检查根据权利要求1的印刷电路板的方法，该方法包括：定向该板使得自动光学检查设备可以观察到穿过该板的衬底的开口中，来检查在电子部件的底面和衬底的导电面之间构成的焊接连接，以及检查该焊接连接。

16.根据权利要求15的方法，该焊接延伸到开口中并且在开口内形成焊接倒角，并且自动光学检查设备可操作成检查该焊接倒角。