CN103298257A - 一种元器件开槽结构及pcb - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种元器件开槽结构及PCB，包括阶梯型开槽和电镀层，阶梯型开槽用于容纳元器件，阶梯型开槽内壁的下部宽于上部，上部与下部的连接处低于PCB的顶层金属层，且连接处不低于PCB的第二层金属层，电镀层沿阶梯型开槽的除上部之外的内壁紧贴设置，元器件通过电镀层电连接第二层金属层。一种PCB上设置有元器件开槽结构。本发明中用于容纳元器件的阶梯型开槽内壁的下部宽于上部，使得阶梯型开槽内壁下部容焊锡空间较大，降低焊锡沿阶梯型开槽内壁爬升的高度，避免造成元器件与顶层金属层短路；由于本发明PCB的顶层金属层和第二层金属层之间被挖空的介质较少，其等效介电常数下降不明显，从而导致元器件输出端阻抗受到影响较小。

Description

一种元器件开槽结构及PCB

技术领域

本发明涉及电子领域，特别涉及一种元器件开槽结构及PCB。

背景技术

功放控制电路设计的复杂化导致多层功放板的应用增加，为节约成本考虑，PCB（Printed circuit board印刷电路板）一般采用高频板材混压的结构，其中，PCB上安装元器件，元器件上设置有法兰，元器件通过法兰等与匹配结/微带线参考地连接，即与PCB第二层金属层连接构成回路，实际设计需尽可能缩短法兰与PCB第二层金属层二者之间的回流路径。

目前业界主要采用以下方案：在PCB上先铣出元器件位置的开槽，并对该开槽内壁进行电镀，继续进行控深铣，使得开槽内壁成为上宽下窄的阶梯状，使开槽内壁上部对应PCB顶层金属层处的开口宽度大于电镀层的开口宽度，从而使顶层金属层与电镀层断开连接，而PCB第二层金属层是与电镀层连接的，将衬底贴于PCB的底面上并通过焊锡与开槽内壁连接，元器件置于开槽中，元器件下部通过法兰焊在衬底上，从而形成元器件、法兰、电镀层与PCB第二层金属层的回流路径。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

1）PCB上宽下窄的阶梯状的开槽，导致顶层金属层开口宽度较大，顶层金属层处的元器件引脚上的锡容易沿开槽的边缘位置下陷，从而流入开槽中，开槽下部较窄使得容锡空间小，焊锡沿电镀层爬升，容易造成元器件的法兰直接与顶层金属层连接并打火短路；

2）由于PCB中顶层金属层和第二层金属层之间的介质被大量挖空，其等效介电常数下降，从而导致元器件输出端阻抗升高，且其性能受到影响。

发明内容

为了解决现有技术法兰容易直接与顶层金属层连接并打火短路、功率管输出端阻抗升高的问题，本发明实施例提供了一种元器件开槽结构及PCB。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种元器件开槽结构，所述元器件开槽结构设置在PCB上，所述元器件开槽结构包括阶梯型开槽和电镀层，所述阶梯型开槽用于容纳所述元器件，所述阶梯型开槽内壁的下部宽于上部，所述上部与所述下部的连接处低于所述PCB的顶层金属层，且所述连接处不低于所述PCB的第二层金属层，所述电镀层沿所述阶梯型开槽的除所述上部之外的内壁紧贴设置，所述元器件通过所述电镀层电连接所述第二层金属层。

在第一方面第一种可能的实现方式中，所述元器件开槽结构还包括金属块，所述金属块设置在所述阶梯型开槽的下方，所述元器件通过连接所述金属块进行散热。

结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述金属块的底部边缘与所述PCB的底部边缘平齐。

结合第一方面第一种可能的实现方式或第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述电镀层沿所述阶梯型开槽内壁的下部及所述金属块的上表面电镀设置，所述元器件通过所述电镀层电连接所述第二层金属层。

在第一方面第四种可能的实现方式中，所述元器件开槽结构还包括衬底，所述衬底设置在所述阶梯型开槽的下方，且所述衬底的上表面与所述PCB的下表面相贴，所述元器件通过与所述衬底连接进行散热。

结合第一方面第四种可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述元器件开槽结构还包括焊锡，所述焊锡设置在所述衬底与所述阶梯型开槽内壁下部的电镀层之间，所述衬底通过所述焊锡电连接所述电镀层。

结合第一方面第四种可能的实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述电镀层沿所述阶梯型开槽内壁的下部及所述衬底的上表面电镀设置，所述元器件通过所述电镀层电连接所述第二层金属层。

结合第一方面或第一方面的第一种至第六种中任一种可能的实现方式，在第一方面第七种可能的实现方式中，所述元器件为功率管。

结合第一方面第七种可能的实现方式，在第一方面第八种可能的实现方式中，所述功率管通过法兰与所述电镀层连接。

第二方面，提供了一种PCB，所述PCB上设置有元器件开槽结构。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明中用于容纳元器件的阶梯型开槽内壁的下部宽于上部，使得元器件引脚上的焊锡沿阶梯型开槽内壁下陷进入下部，而阶梯型开槽内壁下部容焊锡空间较大，使得焊锡聚积在阶梯型开槽下部，从而降低了焊锡沿阶梯型开槽内壁爬升的高度，也就避免造成元器件的法兰直接通过爬升的焊锡与PCB的顶层金属层连接而打火短路；由于本发明阶梯型开槽内壁的下部宽于上部，即上部的开口尺寸较小，从而使得PCB的顶层金属层和第二层金属层之间被挖空的介质较少，其等效介电常数下降不明显，从而导致元器件输出端阻抗受到影响较小，进而减小对元器件输出端性能的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的元器件开槽结构的示意图；

图2是本发明实施例二提供的元器件开槽结构的示意图。

其中：1  元器件，11  法兰，

2  阶梯型开槽，21  上部，22  下部，

3  介质，31  顶层金属层，32  第二层金属层，

4  金属块，

5  衬底，

6  电镀层，

D  上部的开口尺寸，

L  下部的开口尺寸。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供的一种元器件1开槽结构，所述元器件1开槽结构设置在PCB上，所述元器件1开槽结构包括阶梯型开槽2和电镀层6，所述阶梯型开槽2用于容纳所述元器件1，所述阶梯型开槽2内壁的下部22宽于上部21，所述上部21与所述下部22的连接处低于所述PCB的顶层金属层31，且所述连接处不低于所述PCB的第二层金属层32，所述电镀层6沿所述阶梯型开槽2内除所述上部21之外的内壁紧贴设置，所述元器件1通过所述电镀层6电连接所述第二层金属层32。

其中，阶梯型开槽2内壁的下部22的开口尺寸L要大于上部21的开口尺寸D，即下部22较上部21更向四周内凹，使得上部21向中间凸出形成一段悬臂，当元器件1安装在阶梯型开槽2中时，阶梯型开槽2内壁的下部22与元器件1之间形成的空间较大，如果元器件1引脚的焊锡从顶层金属层31沿阶梯型开槽2与元器件1之间的间隙下陷，焊锡沿阶梯型开槽2内壁向下流动至下部22处，由于该处的空间较大，可以容纳大量的焊锡，使得焊锡即不会沿下部22爬升至高处与顶层金属层31形成连接，也就不会使元器件1通过焊锡与顶层金属层31形成短路连接；上部22与下部21的连接处低于PCB的顶层金属层31，也可与第二层金属层32平齐，如此可以使第二层金属层32的裸露在阶梯型开槽2内壁的下部22之外，设置电镀层6时，一般在阶梯型开槽2内壁的下部22及连接处均电镀设置电镀层6，就可以使第二层金属层32、电镀层6之间连通，而元器件1与电镀层6连通，即可以使元器件1与第二层金属层32也连通，从而形成PCB上的回流路径。

本发明中用于容纳元器件1的阶梯型开槽2内壁的下部宽于上部，使得元器件1引脚上的焊锡沿阶梯型开槽2内壁下陷进入下部，而阶梯型开槽2内壁下部容焊锡空间较大，使得焊锡聚积在阶梯型开槽2下部，从而降低了焊锡沿阶梯型开槽2内壁爬升的高度，也就避免造成元器件1的法兰直接通过爬升的焊锡与PCB的顶层金属层连接而打火短路；由于本发明阶梯型开槽2内壁的下部宽于上部，即上部的开口尺寸较小，从而使得PCB的顶层金属层和第二层金属层之间被挖空的介质3较少，其等效介电常数下降不明显，从而导致元器件1输出端阻抗受到影响较小，进而减小对元器件1输出端性能的影响。

具体地，作为优选，如图1所示，所述元器件1开槽结构还包括金属块4，所述金属块4设置在所述阶梯型开槽2的下方，所述元器件1通过连接所述金属块4进行散热。通过金属块4还用于使第二层金属层32接地。

进一步地，如图1所示，所述金属块4的底部边缘与所述PCB的底部边缘平齐。当本发明组装在某个结构件上，金属块4底部边缘与PCB的底部边缘平齐，如此可以使整个PCB的底部平齐，使本发明与结构件的紧密贴合匹配，而不会因为贴合面不平而产生应力对元器件1产生影响。

作为优选，如图1所示，所述电镀层6沿所述阶梯型开槽2内壁的下部22及所述金属块4的上表面电镀设置，所述元器件1通过所述电镀层6电连接所述第二层金属层32。

本发明实施例中，金属块4采用铜块，具体加工时，首先压合，按常规将铜块埋入PCB中，铜块底部边缘与PCB的底部边缘平齐，并进行压合，除胶；通过特殊设计的铣刀从PCB的顶层金属层31往下进行控深铣，底部铜块不能铣穿，该铣刀的端部直径大于刀柄的铣刀，使阶梯型开槽2内壁形成内凹形，而不是竖直不变的内壁，即控制铣刀确保铣过第二层金属层32，阶梯型开槽2内壁的上部21处有一段悬臂，开口尺寸小于正常元器件1需要的开槽尺寸，阶梯型开槽2内壁的下部22处及第二层金属层32全部往内凹；通过在整个阶梯型开槽2内内壁上及铜块上表面电镀设置电镀层6，从而实现元器件1、电镀层6与第二层金属层32与铜块相连，蚀刻、阻焊、字符等按常规工艺制作；铣外形，将悬臂按元器件1需要的开槽尺寸规格控深铣，将悬臂处的电镀层6铣掉，使顶层金属层31与第二层金属层32的连接断开，形成完整的阶梯型开槽2，后续再按常规PCB加工其余工序，将元器件1安装在该阶梯型开槽2内，通过焊锡局部填充元器件1的与阶梯型开槽2内壁的间隙从而缩短回流路径。

实施例二

如图2所示，本发明实施例提供的一种元器件1开槽结构，所述元器件1开槽结构设置在PCB上，所述元器件1开槽结构包括阶梯型开槽2和电镀层6，所述阶梯型开槽2用于容纳所述元器件1，所述阶梯型开槽2内壁的下部22宽于上部21，所述上部21与所述下部22的连接处低于所述PCB的顶层金属层31，且所述连接处不低于所述PCB的第二层金属层32，所述电镀层6沿所述阶梯型开槽2内除所述上部21之外的内壁紧贴设置，所述元器件1通过所述电镀层6电连接所述第二层金属层32。

具体地，作为优选，如图2所示，所述元器件1开槽结构还包括衬底5，所述衬底5设置在所述阶梯型开槽2的下方，且所述衬底5的上表面与所述PCB的下表面相贴，所述元器件1通过与所述衬底5连接进行散热。

本发明实施例中，衬底5一般采用金属材料，其直接贴在PCB的底部，通过电镀层6及焊锡实现与第二层金属层32的连接，衬底5与实施例一中的金属块4所起到的作用基本相同，另外，由于衬底5的接触面较大，散热效果更为明显；当本发明组装在结构件上时，可以避免PCB厚度公差导致衬底5与结构件的不匹配，从而减少PCB上元器件1产生应力，提高组装可靠性；具体加工时，先压合，按常规多层板制作进行PCB压合，从PCB底层进行控深铣，确保控深铣高过第二层金属层32少许，通过电镀将第二层金属层32与电镀层6相连，蚀刻、阻焊、字符等按常规工艺制作，铣外形，开出PCB顶部的阶梯型开槽2，形成通槽便于安装元器件1。本发明实施例避免造成元器件1直接与顶层金属层31打火短路及减小对元器件1输出端性能的影响。

作为优选，如图2所示，所述元器件1开槽结构还包括焊锡（图中未标出），所述焊锡（图中未标出）设置在所述衬底5与所述阶梯型开槽2内壁下部22的电镀层6之间，所述衬底5通过所述焊锡（图中未标出）电连接所述电镀层6。本发明实施例在衬底5的表面部设置电镀层6，只在阶梯型开槽2内壁上设置电镀层6，通过焊锡（图中未标出），使得元器件1、衬底5、焊锡（图中未标出）、电镀层6、第二金属层32之间实现连接。

作为优选，如图2所示，所述电镀层6沿所述阶梯型开槽2内壁的下部22及所述衬底5的上表面电镀设置，所述元器件1通过所述电镀层6电连接所述第二层金属层32。其中，本发明实施例在阶梯型开槽2内壁的下部22及衬底5的上表面整体设置一层电镀层6，元器件1设置在衬底5上表面上的电镀层6上，从而实现元器件1、电镀层6、衬底5、第二金属层32之间的连接。

作为优选，如图2所示，所述元器件1为功率管。本领域技术人员可知，本发明实施例中的元器件1也可以为功率管之外的其它元件，更具实际情况灵活运用。

作为优选，如图2所示，所述功率管通过法兰11与所述电镀层6连接。功率管上设置有法兰，法兰11焊接在电镀层6上，实现功率管与电镀层6的连接。

以上两个实施例中的PCB均可采用多层功放板，相比现有技术，在保证回流路径的前提下，简化了PCB上阶梯型开槽2的加工制作过程，从而降低了PCB的成本，实际应用中意义明显；本领域技术人员可知，不局限于上述多层功放板，也可用于单边侧壁连接，如高速领域GPPO连接器接地实现，侧壁控深铣的形状可以适当变形进行扩展，均认为是本方案。

实施例三

本发明实施例提供一种PCB，所述PCB上设置有上述两个实施例中的元器件开槽结构。本发明实施例与以上所有实施例中的元器件开槽结构均相同，在此不再赘述。本发明实施例避免造成功率管的法兰直接与顶层金属层打火短路及减小对功率管输出端性能的影响。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种元器件开槽结构，其特征在于，所述元器件开槽结构设置在PCB上，所述元器件开槽结构包括阶梯型开槽和电镀层，所述阶梯型开槽用于容纳所述元器件，所述阶梯型开槽内壁的下部宽于上部，所述上部与所述下部的连接处低于所述PCB的顶层金属层，且所述连接处不低于所述PCB的第二层金属层，所述电镀层沿所述阶梯型开槽的除所述上部之外的内壁紧贴设置，所述元器件通过所述电镀层电连接所述第二层金属层。

2.根据权利要求1所述的元器件开槽结构，其特征在于，所述元器件开槽结构还包括金属块，所述金属块设置在所述阶梯型开槽的下方，所述元器件通过连接所述金属块进行散热。

3.根据权利要求2所述的元器件开槽结构，其特征在于，所述金属块的底部边缘与所述PCB的底部边缘平齐。

4.根据权利要求2或3所述的元器件开槽结构，其特征在于，所述电镀层沿所述阶梯型开槽内壁的下部及所述金属块的上表面电镀设置，所述元器件通过所述电镀层电连接所述第二层金属层。

5.根据权利要求1所述的元器件开槽结构，其特征在于，所述元器件开槽结构还包括衬底，所述衬底设置在所述阶梯型开槽的下方，且所述衬底的上表面与所述PCB的下表面相贴，所述元器件通过与所述衬底连接进行散热。

6.根据权利要求5所述的元器件开槽结构，其特征在于，所述元器件开槽结构还包括焊锡，所述焊锡设置在所述衬底与所述阶梯型开槽内壁下部的电镀层之间，所述衬底通过所述焊锡电连接所述电镀层。

7.根据权利要求5所述的元器件开槽结构，其特征在于，所述电镀层沿所述阶梯型开槽内壁的下部及所述衬底的上表面电镀设置，所述元器件通过所述电镀层电连接所述第二层金属层。

8.根据权利要求1-7所述的元器件开槽结构，其特征在于，所述元器件为功率管。

9.根据权利要求8所述的元器件开槽结构，其特征在于，所述功率管通过法兰与所述电镀层连接。

10.基于权利要求1-9的一种PCB，其特征在于，所述PCB上设置有权利要求1-9任一项所述的元器件开槽结构。

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