CN106851971A - 电路板和带有电路板的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电路板和带有电路板的装置，其中，在至少一个主表面(2a)上存在用于将电路板(2)与集成的电路载体(3)的连接引脚(4)连接的带有焊盘(5)的第一焊接区域(5a)并且存在用于将电路板(2)与集成的电路载体(3)的导热面(7)连接的第二焊接区域(6a)，其中，第一焊接区域(5a)的多个焊盘(5)至少区段式地布置在矩形或者正方形的边缘曲线(8)上，并且第二焊接区域(6a)布置在边缘曲线(8)内，其中，第二焊接区域(6a)划分为多个焊盘(6)，并且在相邻的焊盘(6)之间构造有焊接屏蔽部(9)。

Description

电路板和带有电路板的装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的电路板和根据权利要求8的装置。
背景技术
电子部件基于更高的结构空间要求持续承受在功能范围不变或提高的情况下变得越来越小的趋势。由此，构件中的功率密度提高，这需要对现有的解决方案进行进一步研发或者使用新的概念，以便满足更高的热要求。
在高度集成的电路(例如IC集成电路；integrated circuit)或者SMD构件(例如驱动结构模块或功率构件)中，在那里形成更大的功率损失和进而高的热功率，这些热功率必须通过与电路载体(例如电路板)的焊接连接导出。这种高度集成的电路为此通常具有也被称为裸焊盘的导热面，其布置在高度集成的电路的面对电路板的表面上。这些导热面通常与电路板上的相应的焊接面焊接，由此，可以实现从高度集成的电路到电路板中的热量输出。
高度集成的电路(例如SMD构件)的连接通常以如下方式实现，即，将焊膏施加到电路板的焊接面(电路板焊盘或焊盘)上。焊膏通过丝网印刷、借助分配器或者也通过喷墨印刷施布到电路板焊盘上，并且随后放置SMD构件。随后，在焊接过程中，焊膏的挥发性的组成部分蒸发。越来越大的气泡相互结合，并且在电路板与SMD构件之间的焊接间隙中形成大气泡。在该气泡中，通过环绕的焊料形成过压，过压抬升结构模块。由此，连接引脚不再能够可靠地焊接在SMD构件的侧面。结果可能是连接引脚与电路板上的焊接面(电路板焊盘)之间的焊接连接的破裂或小裂痕，由此可能导致整个电路故障。
发明内容
因此，本发明的任务是说明一种电路板和带有电路板的装置，在其中消除现有技术的缺点，并且电路板与高度集成的电路之间的可靠的焊接连接是可行的。
该任务利用根据权利要求1的特征的电路板解决以及利用根据权利要求8的特征的装置解决。有利的实施方案是从属权利要求的主题。
本发明从带有第一和第二主表面的电路板出发，其中，在至少一个主表面上存在用于将电路板与高度集成的电路载体的连接引脚连接的带有焊盘的第一焊接区域并且存在用于将电路板与高度集成的电路载体的导热面连接的第二焊接区域，其中，第一焊接区域的多个焊盘至少区段式地布置在矩形或者正方形的边缘曲线上，并且第二焊接区域布置在边缘曲线内。根据本发明，第二焊接区域划分为多个焊盘，并且在相邻的焊盘(Landepad)之间构造有焊接屏蔽部。
电路板上的第一焊接区域是带有多个用于高度集成的电路载体的连接引脚的所谓的焊盘的区域。这些连接引脚通常沿着边界布置在高度集成的电路载体的棱边上，并且以如下方式弯曲，即，连接引脚凸出超过高度集成的电路载体的下侧。电路板上的焊盘在此布置在电路板上，从而焊盘可以容纳高度集成的电路载体的各一个连接引脚。
焊膏通常施布到焊盘上，焊膏在焊接过程中熔化，并且与高度集成的电路载体的连接引脚连接，从而能够实现电路板上的焊盘与高度集成的电路载体的连接引脚之间可靠的电连接。
电路板上的第二焊接区域是用于高度集成的电路载体的导热面的焊盘。这种也被称为裸焊盘的导热面布置在高度集成的电路载体的下侧，即，布置在高度集成的电路载体的面对电路板的表面上。第二焊接区域的这种焊盘与高度集成的电路载体的导热面焊接。因此可能的是，热功率可以从高度集成的电路载体传递到电路板中，在那里，热功率借助导热管理传输至相应的冷却体。
根据本发明，第二焊接区域划分为多个单个的焊盘。第二焊接面的这些单个的焊盘彼此间通过焊接屏蔽部彼此分离。在第二焊接面的每个焊盘上通常施布有焊膏，从而在焊接过程中，每个第二焊盘都可以与高度集成的电路载体的导热面焊接。
因此，通过避免在带有裸焊盘或大规模的连接引脚的SMD构件中发生倾斜来确保可靠的可焊接性，尤其是满足标准的可焊接性。通过本发明，在焊接过程中阻止形成大气泡，这是因为由于第二焊接区域的各个焊盘之间的不能够用焊料润湿的结构而不能够形成大气泡。此外，由于几何形状而存在高的百分比的焊接连接，从而最小化从高度集成的电路载体到电路板的热阻以及电阻。此外能够实现对第二焊接区域的焊盘的均匀的焊接，并且由于大气泡导致的热点得到避免。基于许多很小的焊盘(第二焊接区域划分为这些焊盘)，被印刷上的焊膏量是相对恒定的。通过避免高度集成的电路载体发生倾斜形成了均匀的焊接间隙，其对焊接部位的使用寿命产生正面的影响。在非均匀的焊接间隙中，在温度改变的情况下，在构件的焊接部位中形成不同强度的力，其导致使用寿命减少。
通过第二焊接区域的根据本发明的几何形状，在45-60％的范围内的高的焊接连接是可能的，由此，高度集成的电路载体更好地冷却，并且具有更小的接触电阻。此外，在功率电子器件的区域中得到更小的接触电阻。
在本发明的第一实施方式中，焊接屏蔽部可以形成为由阻焊漆组成的阻焊接片。在第二实施方式中，焊接屏蔽部可以是电路板中的凹陷部，其例如借助铣削到电路板中而实现。但也可能的是，凹陷部借助形成焊盘的铜层的自由蚀刻实现。焊接屏蔽部可以阻止焊料从第二焊接区域的一个焊盘进入到第二焊接区域的相邻的焊盘。
第二焊接面的相邻的焊盘之间的焊接屏蔽部的宽度为小于0.8mm。在更大的宽度的情况下，电路板与高度集成的电路载体的导热面之间的连接面减小，由此减小热传输。
第二焊接区域的焊盘可以是正方形的面，其带有在1.2mm×1.2mm与2.0mm×2.0mm之间的尺寸。第二焊接区域的焊盘可以是矩形的面，其中，面的窄侧在1.2mm与2.0mm之间。适宜地，在第二焊接区域中，焊接屏蔽部占据的面积小于焊盘占据的面积。
第二焊接区域中的焊盘的尺寸不应该大于2.0mm。如果该尺寸大于2.0mm，那么在焊接中，可以形成更大的连贯的气态包裹物，这是因为只有当气态包裹物被压在输出通道(焊接屏蔽部)上时，气态包裹物才排气。焊盘的尺寸越大，那么与屏蔽部的距离越大，由此，可以通过多个小的气泡的结合形成大气泡。在大气泡的情况下，基于第二焊接区域的这种焊盘的很大的面积，通过熔剂的排气导致的最小的过压就已经足够抬升高度集成的电路载体并且增大焊接间隙。
适宜地，在边缘曲线上，第一焊接区域的刚好两个焊盘对置。适宜地可以划分出第一焊接区域的单个的焊盘，其中，单个的焊盘的划分与上面的阐述类似地通过焊接屏蔽部实现。在此，被划分的焊盘可以配属于各个连接引脚。
本发明的另一方面是一种电子构件，其包括根据本发明的电路板并包括集成的电路载体(其带有导热面和连接引脚)，其中，集成的电路载体的导热面与电路板的第二焊接区域的焊盘焊接，并且集成的电路载体的每个连接引脚与电路板的第一焊接区域的刚好一个焊盘焊接。
附图说明
本发明随后借助附图详细阐述。其中：
图1示出根据现有技术的带有电路板和高度集成的电路载体的示例性的装置的截面图；
图2以俯视图示出根据现有技术的带有焊盘的电路板；
图3以俯视图示出根据本发明的带有焊盘的电路板；
图4示出根据本发明的、带有焊盘的电路板和高度集成的电路载体的装置的示意性的俯视图。
具体实施方式
图1示出根据现有技术的带有电路板2和高度集成的电路载体3的示例性的装置的截面图。电路板2在第一主表面2a上具有带有多个焊盘5的第一焊接区域5a。在焊盘5之间，在电路板2的第一主表面2a上施加有形式为焊盘6的第二焊接区域6a。在焊接区域5a、6a上以相同高度安置有焊盘5、6。必要的焊料量(尤其是以所使用的焊膏的层厚L控制)可以从第一焊接区域5a至第二焊接区域6a发生改变。这基本上依赖于结构公差，尤其是待焊接的构件3的间隔值(StandOff)。间隔值理解为连接引脚4的下棱边与构件3的导热面7的下棱边之间的高度差。高度集成的电路3(例如IC)的连接引脚4与第一焊接区域5a的焊盘5焊接。高度集成的电路载体3的也被称为裸焊盘的导热面7在此位于第二焊接区域6a的焊盘6上，并且与其焊接。基于连接引脚4的下棱边与构件3的导热面7的下棱边之间的不同的高度，在焊盘5或焊盘6上的所使用的焊料量和进而所使用的焊膏厚度可以发生改变。
图2以俯视图示出根据现有技术的带有焊盘5、6的电路板2。在电路板2的上侧2a，在边缘曲线8上施加有第一焊接区域5a。第一焊接区域5a在此由多个焊盘5构成。焊盘5布置在虚拟的矩形或正方形的边缘曲线8上。适宜地，焊盘5以如下方式布置，即，每个焊盘5配属于可施加到电路板2上的IC(未示出)的刚好一个连接引脚4。第二焊接区域6的能与IC(未示出)的导热面焊接的焊盘6布置在边缘曲线8的内部。适宜地，第二焊接区域6的焊盘6以如下方式布置，即，存在焊盘6和IC(未示出)的导热面(未示出)的尽可能大的重合区域。
图2此外示出的是，第一焊接区域5a的在边缘曲线8上的两个焊盘5总是对置。适宜地，第一焊接区域5a的焊盘5与高度集成的电路载体3的连接引脚4相对应。
图3以俯视图示出根据本发明的带有焊盘5、6的电路板2。第一焊接区域5a的焊盘5在此相应于根据图2的焊接区域5a的焊盘5。用于IC(未示出)的导热面(未示出)的焊接区域6a根据本发明分为多个焊盘6。在各个焊盘6之间存在焊接屏蔽部9。焊接屏蔽部9可以要么是电路板2中的焊漆中止部要么是凹陷部。焊接区域6a中的焊盘6的数量在图3中示例性地以3×3说明。但也可能的是，焊盘6以A×A或A×B矩阵(A、B≥3并且A≠B)布置。适宜地，焊盘6以如下矩阵布置，其以适当的方式和应该与电路板2连接的IC(未示出)的导热面(未示出)相对应。
图4示出根据本发明的、带有焊盘5、6的电路板2和高度集成的电路载体3的装置1的示意性的俯视图。示出了电路板2。在第一主表面2a上布置有带有连接引脚4的高度集成的电路载体3。连接引脚4在此与电路板2上的焊盘5连接，尤其是焊接。在第一主表面2a上同样布置有第二焊接区域6a的多个焊盘6。这些焊盘6与高度集成的电路载体3的导热面7连接，尤其是焊接。在电路板2中，在第二焊接区域6a的焊盘6之间存在形式为阻焊漆的焊接屏蔽部9或凹陷部。
附图标记列表
1 装置
2 电路板
2a 第一主表面
2b 第二主表面
3 集成的电路载体
4 连接引脚
5 用于连接引脚的带有焊料的焊盘
5a 第一焊接区域
6 用于导热面的带有焊料的焊盘
6a 第二焊接区域
7 导热面(裸焊盘)
8 边缘曲线
9 焊接屏蔽部
L 焊膏

Claims (8)

1.一种电路板，该电路板带有第一和第二主表面，其中，在至少一个主表面(2a)上存在用于将电路板(2)与集成的电路载体(3)的连接引脚(4)连接的带有焊盘(5)的第一焊接区域(5a)并且存在用于将电路板(2)与集成的电路载体(3)的导热面(7)连接的第二焊接区域(6a)，其中，所述第一焊接区域(5a)的多个焊盘(5)至少区段式地布置在矩形或者正方形的边缘曲线(8)上，并且所述第二焊接区域(6a)布置在所述边缘曲线(8)内，其特征在于，所述第二焊接区域(6a)划分为多个焊盘(6)，并且在相邻的焊盘(6)之间构造有焊接屏蔽部(9)。
2.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述焊接屏蔽部(9)形成为由阻焊漆组成的阻焊接片。
3.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述焊接屏蔽部(9)形成为电路板(2)中的凹陷部。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电路板，其特征在于，在相邻的焊接区域(6)之间的焊接屏蔽部(9)的宽度小于0.8mm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电路板，其特征在于，所述第二焊接区域(6a)的焊盘(6)是正方形的面，其尺寸在1.2mm×1.2mm与2.0mm×2.0mm之间。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的电路板，其特征在于，所述第二焊接区域(6a)的焊盘(6)是矩形的面，其中，面的窄侧在1.2mm与2.0mm之间。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电路板，其特征在于，在所述边缘曲线(8)上，所述第一焊接区域(5a)的刚好两个焊盘(5)对置。
8.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的电路板(2)的装置(1)，该装置还包括集成的电路载体(3)，所述电路载体带有导热面(7)和连接引脚(4)，其中，所述集成的电路载体(4)的导热面(7)与所述电路板(2)的第二焊接区域(6a)的多个焊盘(6)焊接，并且所述集成的电路载体(3)的每个连接引脚(4)与所述电路板(2)的第一焊接区域(5a)的刚好一个焊盘(5)焊接。
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