CN1078805C - 印刷电路板用焊盘 - Google Patents

Abstract

印刷电路板(10)用的新型万向无堵塞焊盘(40)，包括从印刷电路板(10)上的通孔(16)径向向外延伸的多个辐条(42)，每根辐条按几乎90度的角与通孔同心的圆环(44)相交。环状辐条构形不需要确保在波峰焊前印刷电路板(10)上的焊盘(40)的适当定位，因为对称环状辐条设计是万向的。同心环结构使印刷电路板与计算机底座(12)之间有附加的焊料连接面积。该附加焊料连接面积确保印刷电路板(10)与计算机底座(12)之间有足够的电连接，因此，印刷电路板安装到计算机底座(12)上时，提供了适当的接地。

Description

印刷电路板用焊盘

本发明涉及印刷电路板，特别涉及印刷电路板上不堵塞过孔的万向焊盘。

采用基本上是C形的焊盘，用镀覆的通孔电连接印刷电路板各层，其中C形焊盘部分环绕未镀覆的过孔，以防止波峰焊时焊料堵塞，这些已由美国专利US-4851614公开，是现有技术，此处引作参考。用辐条焊盘也是现有技术。

尽管这些现有焊盘的设置倾向于防止焊料堵塞印刷电路板的过孔。但这些设计还是有缺点，为此，不再论述。

U.S.4851614专利设计的C形焊盘是有最佳定位的不对称设计。如第3栏，24-26行所述，“焊盘是以开口部分定位的基本上是C形，因此，电路板波峰焊时它是与焊料接触的第1部分”。

已发现，若C形焊盘设计的定位与最佳定位之间有偏差，或与预定的定位有误差，粘附到C形焊盘的焊料厚度变化。换言之，确保焊料厚度不变的唯一方法是，使环绕每个过孔的每个C形焊盘以“C”形开口面向同一方向而定位，在每块印刷电路板经波峰焊时过孔不被堵塞。为保证每个“C”形焊盘的正确定位，则必须在制造中考虑这预先要求的定位，因此，印刷电路板设计所需的时间和费用均增大。

若全部C形焊盘均定位不恰当，则厚度变化，当印刷电路板的使用范围扩大时，如用于便携式计算机中，因此必然对精度误差提出要求，因此，在某些应用中会出现问题。

厚度变化还会出现一些其它的问题，例如，当印刷电路板安装到计算机系统底座上时，安装螺栓插入印刷电路板的过孔中，然后固紧到底座上的相应螺孔中。当安装螺栓固紧时，安装螺栓头的下表面在印刷电路板的过孔区以及与计算机底座接触的印刷电路板的下表面上的焊盘位置加压。过孔周围的包括焊盘的焊料厚度不均匀，使固紧安装螺栓时加到过孔周围的压力也不均匀，当紧固螺栓时在印刷电路板上引起这种不均匀的变形，因而使印刷电路板的过孔区损坏，以及焊盘或下层铜从印刷电路板表面剥脱。厚度变化引起机械尺寸误差使印刷电路板上的电路元件与安装在计算机底座上的机械零件不能对准。

即使焊料厚度不变，假设焊盘的定位适当，用安装螺栓固紧时，C形焊盘的不对称设计会导致加到印刷电路板上过孔周围的压力不均匀。当确定“C”形的间隙或开口仍没有焊料时，由于焊料只与镀铜环的未被掩盖的露出的C形部分接触，由于焊盘设计的不对称而导致焊料在过孔部分分布不均匀，这种焊料分布不均匀会导致如上所述的相同的分层和分离问题。

如上所述，现有技术中采用辐条焊盘，尽管申请人并不知道辐条焊盘设计是否克服了现有技术中C形焊盘所引起的如上所述的缺陷。但是，就现有的辐条焊盘设计而言也有缺陷，关于这一点不再论述。

采用辐条焊盘设计与定位问题无关，因为，对称设计没有最佳定位，波峰焊的移动方向也不存在问题。换言之，对称设计是万向性的。

但是，辐条焊盘设计使印刷电路板与计算机底座之间的焊料连接面积比用C形焊盘设计的焊料连接面积小(如图1a和1b所示的对比例)。印刷电路板与计算机底座之间通过焊盘的连接用于电路板上的电路逻辑接地与计算机底座的电接地之间的电连接有重要作用。

由于辐条焊盘设计的较小接触面而存在某些缺陷。在某些状态下，为了建立适当的接地连接，若印刷电路板与底座之间焊盘上的焊料连接面积不足，则会造成不适当的接地，从而造成计算机系统误差。

由于某些调节器要考虑电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)。因此，适当接地是必不可少的。例如，为了防止来自装置的过量辐射，高频射频(RF)能量必须充分返回到底座的电接地。这要根据特定的发射电平(按分贝或dB测试的)用调节器来设定。焊盘露出的导电面积与计算机底座之间的连接面积是RT能最有效地接地的关键，这有助于减少各种频率的相关dB量。C形焊盘设计与辐条焊盘设计对比分析发现，C形焊盘设计与计算机底座的连接与辐条焊盘与计算机底座的接触明显地不同。

现有的焊盘设计能解决焊料堵塞问题，和焊盘定位变化引起的C形焊盘设计的厚度变化问题。但是，辐条焊盘设计的连接面积不足问题，会造成接地不好。

换言之，C形焊盘设计使印刷电路板下表面上的焊盘与计算机底座之间有足够大的连接面积，因而保证了适当的接地。但是不对称的C形焊盘设计的定位变化当它通过波峰焊时在焊盘上的焊料厚度变化。

另一方面，辐条焊盘设计不存在定位问题，但它的缺点是，印刷电路板下表面上焊盘与计算机底座之间的接触面积不足，使接地不好。因此必须解决现有技术中通常存在的所有问题。

按本发明的万向不堵塞焊盘有新的构形，它克服了上述的现有技术中存在的缺陷，以及过孔堵塞问题。

按本发明的焊盘是万向的对称设计，因而不存在焊盘定向变化而造成经过波峰焊后焊料厚度变化的问题。因此，本设计允许均匀的焊盘表面环绕安装孔的周边，使安装力均匀分布在过孔周围。

按本发明的焊盘包括多个由过孔按向外的径向方向设置的辐条。新构形还包括一圆环，该圆环与过孔同心并与多个辐条相连。该附加的圆环结构给印刷电路板与计算机底座之间提供了附加的连接面积，因而增大了适当接地的几率，减少了因焊料连接面积不足而造成计算机系统错误的几率。为了能实用，可用改变焊盘圆环和/或辐条的宽度来改变连接面积。

本发明的目的是提供一种新型焊盘设计。

本发明的另一目的是提供一种万向不堵塞焊盘设计。

本发明的另一目的是提供一种万向不堵塞印刷电路板上过孔的焊盘设计。

本发明的又一目的是提供一种万向不堵塞焊盘设计，它总是有适当的定位，并使印刷电路板与计算机底座之间有足够的焊料连接面积用于适当的接地。

本发明的又一目的是提供一种万向不堵塞焊盘设计，它允许安装压力均匀地加到印刷电路板的过孔区内，从而克服了损坏、剥落，以及机械对准等问题。

本发明的其它目的和优点通过的下结合附图所做的说明将变得显而易见。

图1a是环绕过孔的现有C形焊盘的示意图；

图1b是环绕过孔的现有辐条焊盘的示意图；

图2a是部分印刷电路板和部分计算机底座的透视图。

图2b是过孔图，示出从计算机底座一侧看印刷电路板的下层。

图3是由镀铜环围绕的没镀覆的过孔透视图。

图4a是焊料掩模裕度设计示意图；

图4b是焊料掩模设计示意图；

图5是盖在图3所示结构上的焊料掩模设计的透视图，由它露出图4a所示形状的焊料掩模裕度设计中的镀铜的环的部分。

图6是波峰焊后过孔周围的焊盘顶视图。

图1a是C形焊盘设计，图1b是辐条焊盘设计，两者均是现有技术。

图2a是部分印刷电路板10和部分计算机底座12。印刷电路板上的过孔用切割开的视图表示。印刷电路板10包括电路元件14、用作安装孔的至少一个不镀覆的过孔16，它也作为计算机底座接地安装孔。

图2b展示出从印刷电路板10的底面看的过孔16的下层26一侧，或从计算机底座12看印刷电路板10的底面。焊盘40位于印刷电路板10下层26上的过孔16周围。印刷电路板下层上的过孔周围设计环绕它的新型万向不堵塞焊盘。典型地焊盘设计只有在印刷电路板的波峰焊中需要，它通常在印刷电路板的下层最终与计算机底座连接。以下将进一步详细说明焊盘40放置到过孔16周围的工艺。

现在参见图2a和2b，用安装螺栓18插入印刷电路板10的过孔16中，然后，安装螺栓18固紧到计算机底座12上相应的螺孔22中，使印刷电路板典型地安装在计算机底座12上。随着安装螺栓18的固紧，安装螺栓头20的下表面19开始将压力加到印刷电路板10上，以及上层24上的镀铜环30(图3所示)上，和印刷电路板10的下层26上过孔16周围的焊盘40上。

图3展示出被镀铜环30围绕的没镀覆的过孔16，有多个镀铜通孔32在镀铜环30处穿过印刷电路板10。镀铜环30位于印刷电路板10的上层24和下层26上，并与过孔16的外缘隔开。上层24的镀铜环30和下层26的镀铜环30通过镀铜通孔32电连接，该构形是已知技术，术语“镀铜”在本行技术人员中被理解中裸铜，或附加镀或涂保护层的铜。涂保护层可用非金属化学涂敷，使裸铜在使用前不被氧化。在制造工艺中典型地要除去该保护涂层。

图4a示出焊料掩模裕度设计36，它包括多个辐条42和与过孔16同心的圆环44。辐条42从过孔16径向朝外伸出，与圆环44按几乎90度角相交。焊料掩模裕度设计36表示未被焊料掩模设计34(图4b所示)掩盖的印刷电路板10的部分(图3)。用焊料掩模裕度设计36显示波峰焊工艺后要取的焊盘40的形状(图2b)，因为焊盘40只粘接到印刷电路板10的未被掩盖的部分。

图4b示出焊料掩模设计34。该设计基本上是焊料掩模裕度设置36的反型。因此，焊料掩模设计34包括印刷电路板10要被掩盖的部分，而焊料掩模裕度设计36包括印刷电路板10不被掩盖的部分(图1)。焊料掩模设计34包括多个弧形顶边的梯形段35，它们按与过孔16同心的圆形放置，这样梯形段35之间的间隙确定焊料掩模裕度设计36(图4a)，以及焊盘40(图2b)。

图4b的焊料掩模设计34覆盖在印刷电路板10的下层26上的镀铜环30上(图3)，掩模覆盖下层镀铜环，并按焊料掩模的裕度设计提供了镀铜环的具体的面积(图4a所示)，以留待在波峰焊工艺中露出，使焊料达到未被掩盖的部分。印刷电路板10通过波峰焊，使焊料粘接到印刷电路板未被掩盖的部分上，它典型地包括下层26上过孔16区域内的镀铜环30部分。这些未被掩盖的部分按焊料掩模裕度设计36的形状露出镀铜环30的一部分，因此，印刷电路板10经过波峰焊后形成形状相同的焊盘40。

换言之，焊料掩模设计34包括印刷电路板10不焊接的部分，而焊料掩模裕度设计36包括印刷电路板10要粘接焊料的部分。因而，当焊料掩模设计34覆盖镀铜环30时，允许镀铜环30的未被掩盖的面积仍然露到波峰焊，焊料达到镀铜环30这些露出的铜部分，形成焊料掩模裕度设计36形状的焊盘40。

制成的焊盘40包括多个辐条42，与过孔16同心的圆环44，辐条42按几乎以90度的角与圆环44相交。波峰焊中按本领域技术人员公知的方式通过毛细管作用使镀铜通孔32中填充焊料。优选实施例中，镀铜通孔32处于辐条42与圆环44相交处。

为制成下层26上的焊盘40，焊料掩模设计34只需放在印刷电路板10的下层26上，以构成印刷电路板10与计算机底座12之间电连接用的连接面积。印刷电路板10的上层24不需要焊盘40。

图5所示焊料掩模设计34(图4b)包括覆盖在镀铜圆环30上的弧形顶边梯形段35。它显示出波峰焊之前印刷电路板10是如何出现的。当焊料掩模设计34包括梯形段35，镀铜圆环30和镀铜通孔32(以下总的叫做焊盘设计38)时，通过波峰焊，焊盘设计38使印刷电路板10的电路元件14经过波峰焊工艺的连接步骤后，未镀覆的过孔16仍没被焊料堵塞。波峰焊工艺中，焊料粘接到过孔16周围按焊料掩模裕度设计36的形状的镀铜圆环30的露出的铜面积上。

图6示出过孔16周围的波峰焊后出现的焊盘40。注意，现在镀铜环30未被掩盖的部分(图5)包括焊盘40。

对称设计的焊盘40不需确保它的适当定位，因为对称焊盘40是万向的。而且，附加的圆环44结构附加了用于印刷电路板10与计算机底座12之间电连接的连接面积，这种附加的连接面积使印刷电路板10与计算机底座12之间有足够的电连接，从而确保了适当的接地。

以上说明的许多特例不是本发明的限制范围，优选实施例只是一种举例，本发明还有各种变化。例如，辐条42和镀铜通孔32的数量均能变化，而对本发明的工作无明显影响。而且，镀铜通孔32的位置可以在辐条42或圆环44的各种位置中，而且辐条42与圆环44的相交也不是必需的。此外，镀铜圆环30和镀铜通孔32可以镀除铜以外的其它导电材料，以提供印刷电路板10的各层之间的电连接。而且，镀铜通孔32的直径能改变，若过孔16镀导电层，总的镀铜通孔32的总导电面积应等于或大于过孔的相对导电面积。

Claims (12)

1.一种印刷电路板，有至少一个过孔，并包括：

淀积的导电环，环绕穿过所述印刷电路板的过孔并与其隔开，

多个镀覆有导电层的通孔，在所述导电环的位置穿过所述印刷电路板，和

覆盖所述导电环的相应部分的焊盘，所述焊盘包含和所述过孔同心并且隔开的圆环，所述焊盘还包含多个从所述过孔向外径向伸出的辐条，所述辐条与所述同心圆环按几乎是90度的角相交。

2.按权利要求1的印刷电路板，其特征是，所述焊盘包括8个辐条。

3.按权利要求1的印刷电路板，其特征是，所述焊盘包括8个镀有导电层的通孔。

4.按权利要求1的印刷电路板，其特征是，所述镀有导电层的通孔位于所述辐条与所述圆环的相交处。

5.按权利要求1的印刷电路板，其特征是，所述焊盘包括4个辐条。

6.按权利要求1的印刷电路板，其特征是，所述焊盘包括4个镀有导电层的通孔。

7.按权利要求1的印刷电路板，其特征是，所述镀有导电层的通孔位于所述辐条上。

8.按权利要求1的印刷电路板，其特征是，所述镀有导电层的通孔位于所述圆环上。

9.按权利要求1的印刷电路板，其特征是：

所述导电环和所述焊盘设置在所述印刷电路板的第一层上；

所述印刷电路板还包含其上有电导体的第二层；以及

所述有镀覆的通孔将第一层上的所述焊盘与所述第二层上的所述电导体电连接起来。

10.印刷电路板的制造方法，所述印刷电路板有至少一个穿过印刷电路板且被导电环围绕的过孔，所述方法包括以下工艺步骤：

将焊料掩模放到所述导电环的一部分上，

所述印刷电路板经过波峰焊，

焊料粘接到所述导电环没被掩盖的部分上，使得所述焊料形成位于过孔处的焊盘，所述焊盘包括与所述过孔同心的圆环以及多个由过孔径向向外延伸的辐条，所述辐条按几乎90度的角和所述圆环相交。

11.印刷电路板，有至少一个过孔，上层和下层，包括：

所述印刷电路板的所述上层上的导电环，所述导电环设置在所述过孔周围；

焊盘，它位于所述印刷电路板下层上且位于穿过所述印刷电路板的过孔处环绕过孔并与其隔开，所述焊盘包括与过孔同心的圆环以及多个从过孔径向向外延伸的辐条，所述辐条按几乎90度的角和过孔相交，

多个镀有导电层的通孔，电连接所述下层上的焊盘与所述印刷电路板上层上的导电环。

12.电子组件，包括：

导电底座，

包含有至少一个过孔的印刷电路板，所述过孔穿过所述印刷电路板；

位于过孔处，环绕过孔并与其隔开的焊盘，所述焊盘包括和与过孔同心的圆环以及多个从过孔径向向外延伸的辐条，所述辐条按几乎90度的角和过孔相交，

安装螺栓，将所述印刷电路板连接到所述底座，所述安装螺栓穿过其周围设置有所述焊盘的过孔，使所述底座电连接到所述焊盘。

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