CN108391371A - 一种pcb及pcba - Google Patents

Abstract

本发明涉及PCB结构技术领域，尤其涉及一种PCB及PCBA，该PCB包括：第一凹槽，其开设在PCB一侧，第一凹槽为非金属化凹槽；第二凹槽，其开设在第一凹槽的槽底，第二凹槽的槽底和槽壁金属化，第二凹槽中设置有焊料膏；该PCBA包括元器件和上述PCB，元器件通过焊料膏焊接在第二凹槽内，焊料膏不高于第一凹槽槽口处的基材。本发明通过在PCB上设置非金属化的第一凹槽，为少量多余的焊料膏提供容置空间；第一凹槽的非金属化槽壁能够有效避免焊料膏爬升速度过快而容易溢出至PCB表层，与表层的线路图形连通导致的短路现象；第二凹槽的槽底金属化，便于元器件的贴装，提高元器件的散热效率；第二凹槽的槽壁金属化，能够实现PCB内部两层或多层线路图形的电气导通。

Description

一种PCB及PCBA

技术领域

本发明涉及PCB结构技术领域，尤其涉及一种PCB及PCBA。

背景技术

印制电路板(Printed circuit board，简称PCB)，是电子元器件电气连接的提供者。在印制电路板出现之前，电子元件之间的互连都是依靠电线直接连接而组成完整的线路。在当代，电路面板只是作为有效的实验工具而存在，而印制电路板在电子工业中已经占据了绝对统治的地位。

随着电子产品技术的发展，为节省空间，PCB板上的元器件由表贴式发展至嵌入式贴装。对于某些元器件嵌入式贴装，要求贴装区域的某两层的线路图形之间断开(不同网络)，而某两层的线路图形相连通(同一网络)。常规做法是(以要求第一、二层线路图形断开，第二、三层线路图形连通为例，如图1-图3所示)在PCB 1’上制作一个金属化的凹槽盛放元器件，第二、三层线路图形之间通过金属化的槽壁实现连通，第一、二层线路图形通过表层蚀刻焊盘到槽壁间的铜实现断开，参见图1。通常来说，这样的结构存在以下弊端：由于金属化凹槽的深度控制有一定的公差，且焊盘到槽壁的距离通常较近，而在固定元器件5’的过程中，锡膏4’的用量不好把控，锡膏4’量少，会导致元器件5’底部焊接不良，出现虚焊和空洞现象；锡膏4’量多，参见图2和图3，会导致多余的锡膏4’沿着金属化的槽壁快速爬升溢出至PCB 1’的表层与非同一网络的线路图形接触，导致短路。

因此，有必要提出一种防止焊接短路的PCB结构来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PCB及PCBA，能够有效防止PCB结构发生焊接短路的现象。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种PCB，包括：

第一凹槽，其开设在所述PCB的一侧，所述第一凹槽为非金属化凹槽；

第二凹槽，其开设在所述第一凹槽的槽底，所述第二凹槽的槽底和槽壁金属化，所述第二凹槽中设置有焊料膏。

具体地，第一凹槽设置为非金属化凹槽，一方面，形成一个阻锡缓冲区域，为少量多余的焊料膏提供容置空间，对于正常操作，焊料膏最多仅会填充部分第一凹槽；另一方面，由于第一凹槽的槽壁是非金属化槽壁，因此能够有效避免填充至第一凹槽中的焊料膏沿槽壁爬升速度过快而容易溢出至PCB表层，与表层的线路图形连通导致的短路现象。第二凹槽的槽壁金属化，能够实现PCB内部两层或多层线路图形的电气导通；第二凹槽的槽底金属化，便于元器件的贴装，提高元器件的散热效率，同时能够连通两侧槽壁，进而实现PCB内部两层或多层线路图形的电气导通。

作为优选技术方案，所述第一凹槽的水平截面面积大于所述第二凹槽的水平截面面积。

具体地，该设置一方面能够为焊料膏提供足够的容置空间，保证焊料膏不会溢出至PCB表层发生短路现象；另一方面，方便对第二凹槽的槽底和槽壁进行金属化处理。

作为优选技术方案，所述第一凹槽的槽底位于所述PCB的相邻两层金属层之间。

具体地，该结构设置保证第一凹槽的槽底为半固化片或基材，从而保证第一凹槽的非金属性。

作为优选技术方案，所述第一凹槽的槽底开设多个所述第二凹槽。

作为优选技术方案，相邻两个所述第二凹槽的边距为3-6mm。

具体地，可以根据实际需要贴装的元器件的数量或者元器件的形状，在第一凹槽的槽底开设多个第二凹槽，相邻两个第二凹槽的边距的合理设置，不仅增加了元器件的安装空间，还能保证PCB的整体结构强度。

作为优选技术方案，所述PCB上开设多个所述第一凹槽。

作为优选技术方案，相邻两个所述第一凹槽的边距为4-7mm。

具体地，可以根据实际需要贴装的元器件的数量或者元器件的形状，在PCB上开设多个第一凹槽，相邻两个第一凹槽的边距的合理设置，不仅增加了元器件的安装空间，还能保证PCB的整体结构强度。

作为优选技术方案，所述焊料膏为锡膏。

焊料膏的选用需要同时兼顾导电性及粘结稳固性，锡膏满足这些要求，并且由于锡膏的熔点较高，约为150℃-220℃，而元器件的发热温度达不到这一温度，因此锡膏作为焊料膏在使用过程中不会出现熔融等问题。

一种PCBA，包括元器件和以上所述的PCB，所述元器件通过所述焊料膏焊接在所述第二凹槽内，所述焊料膏不高于所述第一凹槽槽口处的基材。

作为优选技术方案，所述元器件与所述PCB的表层线路图形电气连通。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果在于：

1)通过设置非金属化的第一凹槽，在PCB上形成一个阻锡缓冲区域，为少量多余的焊料膏提供容置空间，对于正常操作，焊料膏最多仅会填充部分第一凹槽；另外，由于第一凹槽的槽壁是非金属化槽壁，因此能够有效避免填充至第一凹槽中的焊料膏沿槽壁爬升速度过快而容易溢出至PCB表层，与表层的线路图形连通导致的短路现象。

2)使第二凹槽的槽底金属化，便于元器件的贴装，提高元器件的散热效率；使第二凹槽的槽壁金属化，能够实现PCB内部两层或多层线路图形的电气导通。

附图说明

图1是现有技术提供的一种PCBA的结构示意图；

图2是现有技术提供的一种PCBA发生短路的示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是本发明实施例一提供的PCBA的结构示意图；

图5是本发明实施例一提供的PCBA焊料膏量少时的结构示意图；

图6是本发明实施例一提供的PCBA焊料膏量多时的结构示意图；

图7是本发明实施例二提供的PCB的俯视图。

图中：

1’-PCB；4’-锡膏；5’-元器件；

1-PCB；2-第一凹槽；3-第二凹槽；4-焊料膏；5-元器件；

21-中间槽；22-外延槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

实施例一

本实施例提供一种PCB 1，包括第一凹槽2和第二凹槽3，其中，第一凹槽2为非金属化凹槽，其开设在PCB 1的一侧，第二凹槽3开设在第一凹槽2的槽底，第二凹槽3的槽底和槽壁金属化，第二凹槽3中设置有焊料膏4。

在本实施例中，PCB 1由三张芯板压合而成，但在数量上不限于此，例如还可以为两张或四张等多张芯板压合而成。在压合前，相邻的两张芯板之间叠合至少一张半固化片，根据实际的压合情况选择半固化片的张数。

本实施例还提供一种PCBA(Printed Circuit Board+Assembly)，如图4-图6所示，该PCBA包括元器件5和本实施例提供的PCB 1，元器件5通过上述焊料膏4焊接在第二凹槽3内，焊料膏4不高于第一凹槽2槽口处的基材，元器件5与PCB 1的表层线路图形电气连通。需要说明的是，PCBA是Printed Circuit Board+Assembly的简称，即PCB空板经过SMT上件，再经过DIP插件的整个制程，简称PCBA。另需注意的是，本实施例中所有的“上”、“下”方向，均如图4中PCB 1侧切剖面图中所示视角的上下方向。

具体而言，第一凹槽2设置为非金属化凹槽，一方面，第一凹槽2形成一个阻锡缓冲区域，为少量多余的焊料膏4提供容置空间，对于正常操作，焊料膏4最多仅会填充部分第一凹槽2；另一方面，第一凹槽2的槽壁是非金属化槽壁，焊料膏4在非金属化的槽壁上爬升困难，因此焊料膏4很难溢出至PCB 1的表层，进而避免了表层的线路图形与PCB 1内部的线路图形发生短路现象。

使第二凹槽3的槽壁金属化，能够实现PCB 1内部两层或多层线路图形的电气导通，使第二凹槽3的槽底金属化，便于元器件5的贴装，提高了元器件5的散热效率，同时能够连通两侧槽壁，进而实现PCB 1内部两层或多层线路图形的电气导通。在本实施例中，上述的槽底金属化和槽壁金属化均是在槽底和槽壁敷设铜层。在第二凹槽3槽底的铜层上也可以制作线路图形，使贴装在第二凹槽3内的元器件5直接与第二凹槽3槽底的线路图形电气连通，提高了线路图形的设计密度，有利于PCB 1的进一步微型化。

第一凹槽2和第二凹槽3的开槽深度根据实际使用情况而定，第一凹槽2的槽底需要位于PCB 1的相邻两层金属层之间，即第一凹槽2的槽底为半固化片或基材，以保证第一凹槽2的非金属性。

本实施例中，由于要求PCB 1的第一、二层线路图形断开、第二、三层线路图形连通，因此第一凹槽2的开槽深度不超过第二层线路图形，第二凹槽3的开槽深度不超过第四层线路图形，即第一凹槽2的槽底位于第二层线路图形上方，第二凹槽3的槽底位于第三层线路图形与第四层线路图形之间。开槽后，对第二凹槽3的槽底和槽壁金属化，使得第二层线路图形与第三层线路图形通过第二凹槽3的金属化槽壁实现电气连通。

在本实施例中，第一凹槽2的水平截面面积大于第二凹槽3的水平截面面积。具体地，该设置一方面能够为焊料膏4提供足够的容置空间，保证焊料膏4不会溢出至PCB 1表层发生短路现象，另一方面便于对第二凹槽3的槽底和槽壁进行金属化处理。

在本实施例中，第一凹槽2的槽底开设有一个第二凹槽3，也可以开设多个第二凹槽3，相邻两个第二凹槽3之间的边距为3-6mm，优选相邻两个第二凹槽3之间的边距为5mm。设置多个第二凹槽3不仅增加了元器件5的安装空间，合理的间距设置还能保证PCB 1的整体结构强度。

在本实施例中，PCB 1上可以根据实际需要贴装的元器件5的数量或者元器件5的形状，开设多个第一凹槽2，相邻两个第一凹槽2的边距为4-7mm，优选相邻两个第一凹槽2的边距为6mm，合理的间距设置保证了PCB 1的整体结构强度。

焊料膏4的选用需要同时兼顾导电性及粘结稳固性，本实施例中的焊料膏4优选为锡膏，但不局限于此。由于锡膏的熔点较高，约为150℃-220℃，而元器件5的发热温度达不到这一温度，因此锡膏作为焊料膏4在使用过程中不会出现熔融等问题。

如图5所示，为焊料膏4用量较少时的结构示意图，此时多余的焊料膏4仅能填充第二凹槽3的部分槽壁空间，这部分焊料膏4是在固定元器件5时由于挤压力的作用挤出的多余焊料膏4。

如图6所示，为焊料膏4用量较多时的结构示意图，此时第一凹槽2提供足够的空间容纳多余的焊料膏4，对于正常操作，焊料膏4最多仅会填充第一凹槽2的部分空间，而不至于溢出至PCB 1表层与表层线路图形连接，导致短路，这也与第一凹槽2的非金属化槽壁有关，焊料膏4在非金属化的槽壁上爬升比较困难，因此也就大大降低了短路的风险。

需要说明的是，焊料膏4的用量以保证能够粘牢元器件5为底线，因此在正常操作下，焊料膏4的用量一般仅会填充部分第二凹槽3的槽壁空间。

下面提供以上实施例中的PCBA的两种制造工艺：

制造工艺一：

第一步，将芯板和半固化片高温高压压合制成PCB 1；

第二步，在PCB 1上通过铣机铣出第二凹槽3，第二凹槽3的开设位置与预设安装元器件5的位置相对应，使第二凹槽3的槽底位于第三层线路图形与第四层线路图形之间；

第三步，对上述第二凹槽3的槽底和槽壁金属化处理；

第四步，在上述第二凹槽3的槽口处通过铣机铣出第一凹槽2，且第一凹槽2的水平截面面积大于第二凹槽3的水平截面面积，第一凹槽2的槽底位于PCB1的第二层线路图形上方；

第五步，在第二凹槽3内敷设焊料膏4，并将元器件5通过焊料膏4焊接在第二凹槽3中，制成PCBA。

制造工艺二：

第一步，将芯板和半固化片高温高压压合制成PCB 1；

第二步，在PCB 1上通过铣机铣出第一凹槽2，第一凹槽2的槽底位于PCB1的第二层线路图形上方；

第三步，在上述第一凹槽2的槽底通过铣机铣出第二凹槽3，第二凹槽3的开设位置与预设安装元器件5的位置相对应，第二凹槽3的水平截面面积小于第一凹槽2的水平截面面积，且第二凹槽3的槽底位于第三层线路图形与第四层线路图形之间；

第四步，在第一凹槽2处填塞环形的胶圈，该胶圈不与沉铜电镀工艺使用的药水发生反应，然后对上述第二凹槽3的槽底和槽壁金属化处理，金属化处理结束后将胶圈取出；

第五步，在第二凹槽3内敷设焊料膏4，并将元器件5通过焊料膏4焊接在第二凹槽3中，制成PCBA。

实施例二

本实施例提供一种PCB 1，本实施例与实施例一基本相同，为简便起见，仅描述本实施例与实施例一的不同之处。本实施例中的第一凹槽2的结构不同于实施例一。

如图7所示，第一凹槽2包括中间槽21和若干外延槽22，第二凹槽3开设在中间槽21的槽底，且第二凹槽3的水平截面面积小于中间槽21的水平截面面积，若干外延槽22间隔设置在中间槽21的周围且均与中间槽21相连通，外延槽22的开设位置根据PCB 1表层的线路图形的分布情况而进行选择，具体地，外延槽22避开线路图形设置，因此外延槽22的长度、深度及宽度可根据实际情况设计，相较于实施例一，本实施例中的第一凹槽2的设置更加灵活。

本实施例中的PCBA的制造工艺为：

第一步，将芯板和半固化片高温高压压合制成PCB 1；

第二步，在PCB 1上通过铣机铣出第一凹槽2，第一凹槽2包括中间槽21和若干外延槽22，外延槽22需避开PCB 1表层的线路图形加工，第一凹槽2的槽底位于PCB 1的第二层线路图形上方；

第三步，在上述第一凹槽2的中间槽21的槽底通过铣机铣出第二凹槽3，第二凹槽3的开设位置与预设安装元器件5的位置相对应，第二凹槽3的水平截面面积小于中间槽21的水平截面面积，且第二凹槽3的槽底位于第三层线路图形与第四层线路图形之间；

第四步，在中间槽21处填塞环形的胶圈，在外延槽22处填塞与外延槽22形状相匹配的胶块，该胶块能够将外延槽22完全覆盖，上述胶圈与胶块均不与沉铜电镀工艺使用的药水发生反应，然后对上述第二凹槽3的槽底和槽壁金属化处理，金属化处理结束后将胶圈及胶块取出；

第五步，在第二凹槽3内敷设焊料膏4，并将元器件5通过焊料膏4焊接在第二凹槽3中，制成PCBA。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种PCB，其特征在于，包括：

第一凹槽，其开设在所述PCB的一侧，所述第一凹槽为非金属化凹槽；

第二凹槽，其开设在所述第一凹槽的槽底，所述第二凹槽的槽底和槽壁金属化，所述第二凹槽中设置有焊料膏。

2.根据权利要求1所述的PCB，其特征在于，所述第一凹槽的水平截面面积大于所述第二凹槽的水平截面面积。

3.根据权利要求1所述的PCB，其特征在于，所述第一凹槽的槽底位于所述PCB的相邻两层金属层之间。

4.根据权利要求1所述的PCB，其特征在于，所述第一凹槽的槽底开设多个所述第二凹槽。

5.根据权利要求4所述的PCB，其特征在于，相邻两个所述第二凹槽的边距为3-6mm。

6.根据权利要求1所述的PCB，其特征在于，所述PCB上开设多个所述第一凹槽。

7.根据权利要求6所述的PCB，其特征在于，相邻两个所述第一凹槽的边距为4-7mm。

8.根据权利要求1所述的PCB，其特征在于，所述焊料膏为锡膏。

9.一种PCBA，其特征在于，包括元器件和如权利要求1-8任一项所述的PCB，所述元器件通过所述焊料膏焊接在所述第二凹槽内，所述焊料膏不高于所述第一凹槽槽口处的基材。

10.根据权利要求9所述的PCBA，其特征在于，所述元器件与所述PCB的表层线路图形电气连通。