CN104519660A - 电路板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电路板,包括:在电路板厚度的第一部分中的一种或多种第一电导体(102-107),在电路板的第二部分中的一种或多种第二电导体(108,109),在第一和第二电导体之间提供动电电流路径的至少一个电通路导体(112),延伸通过电路板的第一和第二部分的孔,以及衬在孔内且与第二电导体具有电流接触的导电套管(114)。从导电套管到第一电导体的热阻大于从导电套管到第二电导体的热阻,以便在属于电路板的第一部分的导电套管的一部分与位于孔中的电导体引脚(119)之间获得可靠的焊接接合。
Description
技术领域
本发明涉及一种电路板以及包括安装有一种或多种电气构件的电路板的电路板系统。
背景技术
许多电子设备包括电路板和一种或多种电气构件,其具有通过电路板的孔突出的导体脚。电路板的孔被衬有导电套管,该导电套管具有与电路板的其他合适的电导体的电接触。电气构件的导体脚通过焊接被连接到电路板的电导体,使得电路板的孔至少部分地填充有焊接材料。焊接可以实现为,例如,波峰焊接,其中一波熔融的焊接材料被布置以清理电路板与电气构件位于侧相对的一侧。
为了在电气构件的导体脚和电路板的孔中的导电套管之间提供可靠的焊接接合,当熔融的焊接材料被吸收进入电路板的孔中时,导体脚和导电套管两者的温度必须足够的高。否则就会有相当大的危险会形成错误的“冷”焊接接合。与焊接相关的固有难题是由电路板的电导体的热传导性组成的,因为电导体中的温度梯度趋向平坦,并且该现象降低与焊接材料接触的导电套管的温度。典型地,寻求通过布置连接到导电套管的电导体以形成窄峡部来解决该问题,该窄峡部被连接到导电套管以便减少来自导电套管的热量传导。然而,这些峡部一定不能太窄和/或太长,因为窄化和/或伸长峡部增加了导电套管与一种或多种连接到导电套管的电导体之间的电阻。因此,在热传导性与电阻之间存在固有的权衡,并且因此需要新的技术方案来提供可靠的焊接接合。
发明内容
接下来提出简化的发明内容以便提供各种发明实施例的一些方面的基本理解。该发明内容不是发明的扩大的概述。既不为了标识本发明的重要或主要的要素也不为了描绘本发明的范围。以下发明内容仅仅以简化的方式提出作为本发明示例性实施例的更加详细描述的前序的本发明的一些概念。
根据本发明,提供一种新的电路板,其包括:
-在电路板的第一部分中的至少一个第一电导体,该电路板的第一部分包括在与电路板垂直的方向上的电路板的一部分,
-在电路板的第二部分中的至少一个第二电导体,该第二部分在与电路板垂直的所述方向上邻接在第一部分上,
-至少一个电通路导体,其在所述至少一个第一电导体和所述至少一个第二电导体之间提供动电电流路径,
-在与电路板垂直的所述方向上延伸通过电路板的第一和第二部分的孔,以及
-衬在孔内的导电套管,并且具有与所述至少一个第二电导体的电接触。
从导电套管到所述至少一个第一电导体的热阻被布置成大于从导电套管到所述至少一个第二电导体的热阻,使得所述至少一个第一电导体被配置成形成一种或多种与导电套管具有电流接触的第一峡部,并且所述至少一个第二电导体被配置成形成一种或多种与导电套管具有电流接触的第二峡部,并且第一峡部的电阻和热阻大于第二峡部的电阻和热阻。
因为导电套管和所述至少一个第一电导体之间的热阻较大,所以在属于电路板的第一部分的导电套管的一部分与位于孔中的细长的电导体元件,例如电气构件的导体脚,之间,更容易获得可靠焊接接合。另一方面,电路板的第二部分,此处热阻从而电阻较小,可以被布置以在导电套管和所述至少一个第二电导体之间提供好的电气连接。从导电套管到所述至少一个第一电导体的足够低的电阻,能辅以在所述至少一个第一电导体和所述至少一个第二电导体之间提供动电电流路径的上述电通路导体。因此,在焊接接合的可靠性和电气性能之间的固有的和棘手的权衡能被克服或者至少缓解。
根据本发明,还提供一种新的电路板系统,其包括:
-根据本发明的电路板,
-具有延伸通过电路板的孔的电导体脚的电气构件,以及
-在孔中的焊接材料,在所述电气构件的电导体脚和至少所述属于电路板的第一部分的导电套管的一部分之间提供电流连接。
电路板系统可以是,例如但不必然是,电信设备的一部分并且电路板系统可以包括处理系统用于支持以下数据传输协议的一种或多种:互联网协议“IP”、以太网协议、多协议标签交换“MPLS”协议、和/或异步传输模式“ATM”。
本发明的大量非限制性的和示例性的实施例在随后的从属权利要求中被描述。
当接合附图阅读时,本发明的各种非限制性的和示例性的实施例关于构造和操作方法,与附加目标及其优点一起,将从以下示例性实施例的描述中得到最好的理解。
本文献中使用的动词“包括”和“包含”是作为开放式的限制,其既不排除也不要求非引用特征的存在。在从属权利要求中引用的特征被相互自由组合除非另有明确说明。此外,可以理解的是,“一”“个”的使用,即单数形式,整个文献中不排除复数。
附图说明
本发明的示例性实施例及其优点在以下示例性的意义下并且参考附图以较详细的方式被解释,其中:
图1a-1c图示了根据本发明的示例性实施例的电路板的一部分以及电路板系统的一部分,
图2a-2c图示了根据本发明的示例性实施例的电路板的一部分以及电路板系统的一部分,以及
图3a-3d图示了根据本发明的示例性实施例的电路板的一部分以及电路板系统的一部分。
具体实施方式
图1a示出了根据本发明示例性实施例的电路板101的一部分的截面图。此外,图1a示出了根据本发明示例性实施例的电路板系统的一部分。在图1a中示出的截面沿着与坐标系统199的xz平面平行的平面取得。图1b示出了沿着图1a所示的线A1-A1取得的截面的一部分,以及图1c示出了沿着图1a所示的线A2-A2取得的截面的一部分。电路板101包括电路板的第一部分110中的第一电导体102、103、104、105、106和107。电路板的第一部分110在与图1a所示的电路板垂直的方向上是连续的。电路板101包括电路板的第二部分111中的第二电导体108和109。如图1a所示,第二部分111在与电路板垂直的方向上邻接在第一部分110上。与电路板垂直的方向与坐标系统199的z轴平行。电路板101包括电气绝缘材料115,其支承电导体102-109。电路板101包括至少一个电通路导体112,其在电导体102-109之间提供动电电流路径。电路板101包括在与电路板垂直的方向上延伸通过电路板的第一和第二部分110和111的孔113。孔113内被衬有导电套管114,其具有与电导体102-109的电流接触。从导电套管114到各个电导体102-107的热阻大于从导电套管到各个电导体108和109的热阻。换句话说,从导电套管114到各个电导体102-107的热传导小于从导电套管到各个电导体108和109的热传导。物体的热阻被定义为比率ΔT/P,其中ΔT是物体端部之间的温度差,P是流过物体的热量的功率。图1b所示的截面图图示了导电套管114利用四个峡部被连接到电导体106,其中一个峡部在图1b中被表示为附图标记116。相应地,图1c所示的截面图图示了导电套管114通过两个峡部被连接到电导体108,其中一个峡部在图1c中被表示为附图标记117。正如从图1b和1c中所看出的那样,在图1b中所示的四个峡部组成的热传导区域明显小于在图1c中所示的两个峡部组成的热传导区域。在该示例的情况下,假设图1b所示的峡部的厚度与图1c所示的峡部的厚度基本相同。上述的峡部的厚度在坐标系统199的z方向上被测量。因此,从导电套管114到电导体106的热阻大于从导电套管到电导体108的热阻。
在图1a中图示其一部分的电路板系统除了电路板101之外还包括电气构件118,其具有延伸通过电路板的孔113的电导体脚119,和孔113中的焊接材料120。焊接材料在电导体脚119和导电套管114之间提供电接触。典型地,焊接材料120是金属合金,其主要包括锡和其他少量的金属。焊接材料的成分可以是例如Sn96.5%-Ag3%-Cu0.5%或者Sn99.3%-Cu0.7%。焊接可以被实现为,例如,波峰焊接,其中一波熔融焊接材料被布置以清理电路板101与电气构件118位于侧相对的一侧。
因为导电套管114和电导体102-107之间的热阻较大,容易在导体脚119和属于电路板的第一部分110的导电套管114的部分之间获得可靠的焊接接合,因为较大的热阻抑制焊接过程中所使用的热量从导电套管114传导到电导体102-107。另一方面,电路板的第二部分111,此处相应热阻从而电阻较小,可以被布置以在导电套管114和电导体108和109之间提供好的电气连接。从导电套管114到电导体102-107的足够低的电阻,在电导体102-109之间提供动电电流路径的电通路导体112的辅助下被实现。
在图1a-1c中图示的示例性情况中,电路板的第一部分110覆盖电路板厚度T的大约65%。
在根据本发明示例性实施例的电路板中,电路板的第一部分110覆盖电路板厚度的至少50%。
在根据本发明示例性实施例的电路板中,电路板的第一部分110覆盖电路板厚度的至少75%。
图2a示出了根据本发明示例性实施例的电路板201的一部分的截面图。此外,图2a图示了根据本发明示例性实施例的电路板系统的一部分。图2a中所示的截面是沿着与坐标系统299的xz平面平行的平面取得的。图2b示出了沿着图2a中所示的线A1-A1取得的截面的一部分,以及图2c示出了沿着图2a所示的线A2-A2取得的截面的一部分。电路板201包括在电路板的第一部分210中的第一电导体202、203、204、205、206和207。电路板201包括在电路板的第二部分211中的第二电导体208和209。电路板201包括电气绝缘材料215,其支承电导体202-209。电路板201包括至少一个电通路导体212,其提供电导体202-209之间的动电电流路径。电路板201包括孔213,其在与电路板垂直的方向上延伸通过电路板的第一和第二部分210和211。孔213内被衬以导电套管214。从导电套管214到各个电导体202-207的热阻大于从导电套管214到各个电导体208和209的热阻。图2b中所示的截面图图示了导电套管214离开电导体206一些距离。图2c中示出的截面图图示了导电套管214利用两个峡部连接到电导体208,其中一个峡部在图2c中表示为附图标记217。如图2b和2c中所看出的那样,从导电套管214到电导体206的热阻大于从导电套管到电导体208的热阻。
在图2a中图示其一部分的电路板系统除了电路板201之外还包括电气元件218,其具有延伸通过电路板的孔213的电导体脚219,和孔213中的焊接材料220。焊接材料220在电导体脚219和导电套管214之间提供电流连接。
在图1a-1c所图示的示例性情况中,电路板101的第一部分110包括在电路板关于电气构件118的位置的相反侧上的电路板的表面130。与其关联的在图2a-2c所图示的示例性情况同样是有效的。然而,这不是仅有的可能的选择,如下面参考图3a、3b、3c和3d所图示的那样。
图3a示出了根据本发明示例性实施例的电路板301的一部分的截面图。此外,图3a图示了根据本发明示例性实施例的电路板系统的一部分。图3a中所示的截面是沿着与坐标系统399的xz平面平行的平面取得的。图3b示出了沿着图3a中所示的线A1-A1取得的截面的一部分,图3c示出了沿着图3a所示的线A2-A2取得的截面的一部分,以及图3d示出了沿着图3a所示的线A3-A3取得的截面的一部分。电路板301包括在电路板的第一部分310中的第一电导体303、304、305、306和307。电路板301包括在电路板的第二部分中的第二电导体302、325、308和209。在该示例性的情况中,第二部分包括两个分离的子部分311a和311b,使得如图3a所图示,第一部分310在这些子部分311a和311b之间。电路板301包括电气绝缘材料315,其支承电导体302-309和325。电路板301包括至少一个电通路导体312,其提供电导体302-309和325之间的动电电流路径。电路板301包括孔313,其在与电路板垂直的方向上延伸通过电路板的部分310、311a和311b。孔313内被衬以导电套管314,导电套管314具有与电导体302-309和325的电接触。从导电套管314到各个电导体303-307的热阻大于从导电套管到各个电导体302、325、308和309的热阻。图3b中所示的截面图图示了导电套管314利用四个峡部连接到电导体306。相应地,在图3c和3d中示出的截面图图示了导电套管314利用两个峡部连接到电导体308和利用两个峡部连接到电导体302。在该示例性情况中,假设图3b、3c和3d中所示的峡部的厚度在坐标系统399的z方向上基本相同。因此,从导电套管314到电导体306的热阻大于从导电套管到电导体308的热阻并且大于从导电套管到电导体302的热阻。
上述给出的说明书中提供的特定示例不应该被解释为限制所附的权利要求的适用范围和/或解释。
Claims (8)
1.一种电路板(101),包括:
-在所述电路板的第一部分(110)中的至少一个第一电导体(102-107),所述电路板的所述第一部分包括在与所述电路板垂直的方向上的所述电路板的一部分,
-在所述电路板的第二部分(111)中的至少一个第二电导体(108,109),所述第二部分在与所述电路板垂直的所述方向上邻接在所述第一部分上,
-至少一个电通路导体(112),所述至少一个电通路导体(112)在所述至少一个第一电导体和所述至少一个第二电导体之间提供动电电流路径,
-孔(113),所述孔(113)在与所述电路板垂直的所述方向上延伸通过所述电路板的所述第一和第二部分,以及
-衬在所述孔内的导电套管(114),并且所述导电套管(114)与所述至少一个第二电导体和所述至少一个第一电导体具有电流接触,
其中,从所述导电套管到所述至少一个第一电导体的热阻大于从所述导电套管到所述至少一个第二电导体的热阻,以便利在属于所述电路板的所述第一部分的所述导电套管的一部分与位于所述孔中的细长的电导体元件之间获得可靠的焊接接合,其特征在于,所述至少一个第一电导体被配置成形成一个或多个第一峡部(115),所述一个或多个第一峡部(115)与所述导电套管具有电流接触,以及所述至少一个第二电导体被配置成形成一个或多个第二峡部(117),所述一个或多个第二峡部(117)与所述导电套管具有电流接触,所述第一峡部的电阻和热阻大于所述第二峡部的电阻和热阻。
2.根据权利要求1所述的电路板,其中,所述导电套管与所述至少一个第一电导体离开,并且具有通过所述至少一个第二电导体并且通过所述电通路导体、从所述导电套管到所述至少一个第一电导体的动电电流路径。
3.根据权利要求1或2所述的电路板,其中,所述电路板的所述第一部分(110)包括所述电路板的表面。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的电路板,其中,所述电路板的所述第一部分(110)覆盖所述电路板厚度的至少50%。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的电路板,其中,所述电路板的所述第一部分(110)覆盖所述电路板厚度的至少75%。
6.一种电路板系统,包括:
-根据权利要求1-2中任一项所述的电路板(101),
-电气构件(118),所述电气构件(118)具有延伸通过所述电路板的所述孔的电导体脚(119),以及
-在所述电路板的所述孔中的焊接材料(120),在所述电气构件的所述电导体脚与至少属于所述电路板的所述第一部分的所述导电套管的所述一部分之间提供电流连接。
7.根据权利要求6所述的电路板系统,其中,所述电路板的所述第一部分(110)包括在关于所述电气构件(118)的位置的、所述电路板的相反侧上的所述电路板的表面。
8.根据权利要求6所述的电路板系统,其中,所述电路板系统包括处理系统,所述处理系统用于支持以下数据传输协议的至少一种:互联网协议“IP”、以太网协议、多协议标签交换“MPLS”协议、异步传输模式“ATM”。
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