CN104219879A - 一种印刷电路板的电气连接方法及产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种印刷电路板的电气连接方法及产品，具体为：在印刷电路板的内部机械孔内壁或板边侧壁开设电气连接通孔，在电气连接通孔侧壁电镀导电材料层，印刷电路板中需要电气连接的两导电层分别走线到电气连接通孔与导电材料层的上、下端连接，从而实现两导电层之间的电气连接。本发明半孔边缘金属化可使导电层在上述边缘处实现互连，从而减少板上通孔需求，特别是在平面变压器内部的电气换层连接；增加磁芯内部PCB可用空间，还可提升单位长度边缘的过电流能力。

Description

一种印刷电路板的电气连接方法及产品

技术领域

本发明涉及印刷电路板技术领域，具体涉及一种印刷电路板的电气连接方法及产品。

背景技术

在电子装配中，印刷电路板(Printed Circuit Boards)是个关键零件，它搭载其他的电子零件并连通电路，以提供一个安稳的电路工作环境。多层板属于其中一种典型的电路配置形式，电路可以被布置成多层的结构并压合在一起，并在层间布建通孔电路连通各层电路。

以直流-直流开关电源为例，其一般包括逆变电路、隔离变压器、整流电路。逆变电路由开关管将输入直流电压转换为交流电压，开关管通常是金属-氧化物-半导体型场效应管(MOSFET)；隔离变压器将逆变电路输出的交流电压转换为要求的交流电压；最终整流电路将交流电压整流为期望的直流电压。开关管和整流电路在相对较高的频率上进行转换，这样开关电源电路就可以使用更小型的元件，如电感和电容。

在上述电路中，电路板在不同层间需进行电气连接，较典型的是用过孔来完成，过孔为金属化孔，其导电材料贯穿整个电路板。但在平面变压器PCB设计中变压器绕线用的换层过孔消耗了宝贵的电路板空间，当电路板上电路复杂且有较多电子元器件时，过孔数量会剧增，其对应的电路板空间的消耗也会剧增，这种消耗源于除过孔本身占据空间外，还需与周边电路保持一定的安全间距；当一个电路板需大量过孔时，设计很难将该电路板的尺寸和布局控制在特定的要求下。另外典型的过孔为通孔，贯穿所有层，内层的空间也将被消耗，内层走线也将成为一个问题点。因此，一种可取代过孔实现电路板各层间的互连，且节约电路板空间的连接方式变得非常必要。

发明内容

为解决现有过孔互连消耗电路板上可用空间的问题，本发明提供一种印刷电路板的电气连接方法及产品，在印刷电路板的内部机械孔内壁或板边侧壁形成导电层之间的电气连接桥梁，减少板上过孔需求，增加可用空间。

一种印刷电路板的电气连接方法，具体为：在印刷电路板的内部机械孔内壁或板体边侧壁开设电气连接通孔，在电气连接通孔侧壁电镀导电材料层，印刷电路板中需要电气连接的两导电层分别走线到电气连接通孔与导电材料层的上、下端连接，从而实现该两导电层之间的电气连接。

一种印刷电路板，由绝缘层与导电层交替叠加而成，在叠加而成的板体内开有机械孔，其特征在于，所述机械圆孔内壁或板体边开有电气连接通孔，电气连接通孔侧壁电镀有导电材料层，印刷电路板中需要电气连接的两导电层分别走线到电气连接通孔与导电材料层的上、下端连接，从而实现该两导电层之间的电气连接。

一种变压器，包括磁芯和线圈，所述磁芯安插在印刷电路板的机械孔内，所述线圈走线到机械圆孔内壁，机械孔内壁开有电气连接通孔，电气连接通孔侧壁电镀有导电材料层，印刷电路板中需要电气连接的两导电层分别走线到电气连接通孔与导电材料层的上、下端连接，从而实现所述线圈与印刷电路板的不同绝缘层上的导电层电气连接。

一种模块电源，包括直接贴装在印刷电路板上的电源供应单元，所述印刷电路板为上述的印刷电路板。

进一步地，所述电气连接通孔为至少一个的半通孔或\和至少一组由多个相连的半通孔形成的纹浪形通孔。

进一步地，所述纹浪形通孔中相邻半通孔孔径相切放置，且半通孔中心位于电路板的内部机械孔外形线或板边外形线上。

本发明的有益技术效果体现在：

电路板由导电层和绝缘层相互叠加而成，导电层在板边缘处终止，通过在机械孔内壁或板体边侧边半孔边缘金属化，可使导电层在上述边缘处实现互连，从而减少板上通孔需求，增加可用空间，有效地克服了现有实现方案占用空间的缺陷。

附图说明

图1为应用本发明的模块电源电路板实例结构图；

图2为图1所示电路板实例的第一绝缘层顶视图；

图3为图1所示电路板实例的导电层电气连接示意图，其中，图3(a)为其中两组导电层电气连接示意图，图3(b)为另外两组导电层电气连接示意图；

图4为图1所示电路板实例的第二绝缘层顶视图；

图5为图1所示电路板实例的第三绝缘层顶视图；

图6为图1所示电路板实例的第四绝缘层透视图；

图7为图1所示电路板实例的第五绝缘层透视图；

图8为图1所示电路板实例的模块电源顶视图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明做进一步的详细说明。

图1为应用本发明的模块电源电路板实例结构图。图1中，电路板110由一系列绝缘层110a和导电层115交替叠加而成；电路板的总层数由板上元件密度等众多因素决定，图1只标示出一层导电层115，实际除表层导电层外，每两个绝缘层之间，就叠加一层导电层。

绝缘层110a有边界120、125。其中边界120是指的电路板110的板边，而边界125却位于电路板110的板框内部，因电路板开机械孔130而形成；磁芯135通过机械孔130扣入电路板110中，从而形成模块电源100的变压器；许多直接装配的元件都需要类似的电路板内部的机械孔。

电路板110上也可存在另外的机械孔140，磁芯145可经此扣入，从而形成模块电源100的电感。另外其他元件如场效应管(FETS)150,电阻155，电容160，在模块电源100中均有应用。

下面将从图1所示实例中选取第一到第五绝缘层，对其结构进行详细说明。请注意，本发明所述第一到第五绝缘层并不是特指顺序排列的第一个到第四个绝缘层，而只是表示五个不同的绝缘层，为了对其区分，因此采用第一、第二、第三、第四和第五进行命名。

图2为图1所示实例的第一绝缘层顶视图。第一绝缘层是电路板众多绝缘层之一，所述图中包括附在第一绝缘层表面的第一导电层210。第一导电层210的形状由设计需求决定，此图中的第一导电层做成变压器线圈210a。第一绝缘层200有板框215和220,225。其中板框215是绝缘层200的电路板板边，板框220和225是绝缘层200的内部机械孔。所述图中，在绝缘层200上开的机械孔220是为了让变压器磁芯能装配于电路板上，装配后的磁芯与变压器线圈210a组成变压器；加工出的机械孔225是为了让输出电感的磁芯能装配于电路板上。变压器线圈210a在到达机械孔220后为了使其与其它绝缘层上的导电层保持电气连接性，即可以通过本发明提出的半孔边缘金属化工艺，在机械孔220上开电气连接通孔并在孔的侧壁电镀导电材料，形成半孔边缘金属化镀层230a和230b，从而达到使导电变压器线圈210a与其它两不同绝缘层上的导电层电气连接起来的目的。所述电气连接通孔为至少一个的半通孔或\和至少一组由多个相连的半通孔形成纹浪形通孔。半通孔是指横截面为半圆形的通孔。半通孔的数量根据需要电气连接的两导电层的电流大小以及单个半通孔的电流承载值确定。纹浪形通孔的组数根据需要电气连接的两导电层层对数确定。各组纹浪形通孔不相连，分别用于指定两导电层之间的电气连接。

导电材料可以为任何常见的电镀材料，如金、银、铜、锡、铅，镍等。

图3a和3b为图1所示电路板实例的切面示意图，所述图中包括电路板边界侧面半孔边缘金属化镀层310，电路板中部机械孔上的半孔内侧半孔边缘金属化镀层316和317；半孔边缘金属化镀层316和317能分别将一些导电层进行电气连接；所述图中导电层用实线表示，第一组导电层320，在外部板框325处结束，第二组导电层322在机械孔327处结束。板框侧面半孔边缘金属化镀层310使一组导电层320在电气上连接起来，同样机械孔上的半孔内侧的半孔边缘金属化镀层316使第二组的两部分导电层322在电气上连接起来。第三组导电层330并没有在板框325处结束，两者之间存在一段距离，通常设计上要求有15mil的距离，表示导电层330与板框325上的半孔边缘金属化镀层在电气上是断开的。第四组导电层335在机械孔327处结束，并与半孔内壁半孔边缘金属化镀层317存在电气连接，同样前面提到的第二组导电层322通过半孔内壁半孔边缘金属化镀层316进行电气连接，同时316与317之间是断开的，这一点是本发明提出的工艺与普通的过孔完全不同地方。

图4是图1所示电路板实例的第二绝缘层局部结构放大图，所述图中包括绝缘层中部的机械孔360、355及360a，导电层走线365；导电层走线365从机械孔360起始并到机械孔355截止，其中机械孔360及355均应用了本发明的半孔金属化工艺，使导电层走线365能与其它层的导电层走线进行电气上的连接。

图5是图1所示电路板示例的第三绝缘层结构示意图，所述图中包括其表面的导电层410，板边415，内部机械孔420和425，常规过孔440及445，半孔边缘金属化镀层430a和430b，变压器线圈410a。变压器线圈410a在此层中并未与半孔边缘金属化镀层430a和430b有电气连接，而是通过常规过孔440和445与其它绝缘层上的导电进行电气连接。

图6是图1所示电路板示例的第四绝缘层结构示意图。所述图中包括其表面的导电层510，板边515，内部机械孔520和525，常规过孔540及545，半孔边缘金属化镀层530a和530b，变压器线圈510a。机械孔520和525与图4中的机械孔420和425处于同一位置。变压器线圈510a在此层中并未与半孔边缘金属化镀层530a和30b有电气连接，而是通过常规过孔540和545与其它绝缘层上的导电进行电气连接。

图7是图1所示电路板示例的第五绝缘层结构示意图。所述图中包括其表面的导电层610，板边615，内部机械孔620和625，常规过孔640，半孔边缘金属化镀层630a和630b，变压器线圈610a。机械孔620和625与图4中的机械孔420和425及图5中520和525处于同一位置。变压器线圈610a的一端在到达机械孔620后结束，并通过半孔边缘金属化镀层630b，与其它绝缘层上的导电层保持电气连接，另一端通过常规过孔640与其它绝缘层上的导电层进行电气上的连接。

图8是图1所示示例的模块电源顶视图，模块电源由电路板710装配元件后形成，其包括原边电路715和副边电路750。原边电路715与变压器745的原边线圈电气连接。副边电路750与变压器745的副边线圈电气连接。

本发明所述半孔边缘金属化镀层的一种实现方式是将功率通孔孔径相切放置，且孔中心位于电路板的外形线上，电路板加工成型后，板上就保留了标准的半孔。

以上说明仅为本发明的优选方案，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的条件下，还可以作出若干改进及修饰，这些改进及修饰也应该视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种印刷电路板的电气连接方法，其特征在于，具体为：在印刷电路板的内部机械孔内壁或板体边侧壁开设电气连接通孔，在电气连接通孔侧壁电镀导电材料层，印刷电路板中需要电气连接的两导电层分别走线到电气连接通孔与导电材料层的上、下端连接，从而实现该两导电层之间的电气连接。

2.根据权利要求1所述的印刷电路板的电气连接方法，其特征在于，所述电气连接通孔为至少一个的半通孔或\和至少一组由多个相连的半通孔形成的纹浪形通孔。

3.根据权利要求2所述的印刷电路板的电气连接方法，其特征在于，所述纹浪形通孔中相邻半通孔孔径相切放置，且半通孔中心位于电路板的内部机械孔外形线或板边外形线上。

4.一种印刷电路板，由绝缘层与导电层交替叠加而成，在叠加而成的板体内开有机械孔，其特征在于，所述机械孔内壁或板体边开有电气连接通孔，电气连接通孔侧壁电镀有导电材料层，印刷电路板中需要电气连接的两导电层分别走线到电气连接通孔与导电材料层的上、下端连接，从而实现该两导电层之间的电气连接。

5.根据权利要求4所述的印刷电路板，其特征在于，所述电气连接通孔为至少一个半通孔或\和至少一组由多个相连的半通孔形成纹浪形通孔。

6.根据权利要求4所述的印刷电路板，其特征在于，所述纹浪形通孔中相邻半通孔孔径相切放置，且半通孔中心位于电路板的内部机械孔外形线或板边外形线上。

7.一种变压器，包括磁芯和线圈，其特征在于，所述磁芯安插在印刷电路板的机械孔内，所述线圈走线到机械孔内壁，机械孔内壁开有电气连接通孔，电气连接通孔侧壁电镀有导电材料层，印刷电路板中需要电气连接的两导电层分别走线到电气连接通孔与导电材料层的上、下端连接，从而实现所述线圈与印刷电路板的不同绝缘层上的导电层电气连接。

8.根据权利要求7所述的变压器，其特征在于，所述电气连接通孔为至少一个半通孔或\和至少一组由多个相连的半通孔形成纹浪形通孔。

9.一种模块电源，包括直接贴装在印刷电路板上的电源供应单元，其特征在于，所述印刷电路板为权利要求4～6任意一项所述的印刷电路板。