CN111356299B - 电路板的抗硫化结构及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供电路板的抗硫化结构及其制造方法，该抗硫化结构包含有基板、第一抗硫层、第二金属层以及第二抗硫层；其中，基板的表面上设有第一金属层作为导电线路；第一抗硫层局部地形成于第一金属层上，第二金属层覆盖于第一抗硫层上，并在第一抗硫层的周围与第一金属层电性连接；第二抗硫层局部地包覆第二金属层和未被第二金属层覆盖的第一金属层的部分表面，并使第二金属层和第一金属层的部分表面裸露在外，从而通过裸露的第二金属层和第一金属层的表面共同形成可焊区域，使电子组件的针脚能通过焊锡而焊接于上述可焊区域；通过上述抗硫化结构，可有效地防止第一金属层被硫化。

Description

电路板的抗硫化结构及其制造方法
技术领域
本发明涉及电路板，尤其是指一种电路板的抗硫化结构以及上述抗硫化结构的制造方法。
背景技术
部分车用电子设备中所使用的电路板(例如设于引擎室内的电路板)由于是位于高温的环境，因此电路板在设计上常被要求能耐高温。为此，实务上常采用陶瓷基板来满足上述耐高温的需求。然而，在现有的陶瓷基板的制程中，通常是采用银导体来作为导电线路，由于银的化学特性，当银接触到环境中的硫化物时，例如车子为柴油车或者车子的工作环境是在矿坑或肥料厂等充满硫化物的环境中时，银导体很容易被硫化成硫化银(Ag2S)，造成导电线路的导电功能变差，甚至出现断路的现象，造成整个电路板功能异常或失效。
已知其中一种解决方案是使用防硫电子组件(例如防硫电阻)，然而此类的防硫电子组件通常价格较为昂贵。又已知一种解决方案是在电路板上使用防硫胶来保护电路板，然而防硫胶的效果有限，仅能延缓硫化的速度，无法有效地延长电路板的使用寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的在于，针对现有技术的缺陷进行改良，进而提出一种电路板的抗硫化结构，能够有效地降低电路板被硫化的可能性，增加电路板的使用寿命。
本发明公开了一种电路板的抗硫化结构，其包含有基板、第一抗硫层、第二抗硫层以及第二金属层。其中，基板的表面设有第一金属层，该第一金属层作为导电线路。第一抗硫层局部地形成于该第一金属层上，第二金属层覆盖于该第一抗硫层上，并在该第一抗硫层的周围与该第一金属层电性连接。第二抗硫层局部地包覆该第二金属层和未被该第二金属层覆盖的该第一金属层的部分表面，并使该第二金属层和该第一金属层的部分表面裸露在外，从而通过裸露的该第二金属层和该第一金属层的部分表面共同形成可焊区域。
上述发明的抗硫化结构的有益效果是：当使用焊锡将电子组件焊接于可焊区域时，在第一抗硫层的保护下，空气中的硫化物最多只能沿着焊锡与第二抗硫层的边界向下扩散至第一抗硫层，硫化物会被第一抗硫层所阻挡而不会再与第一抗硫层下方的第一金属层反应，从而不会因为第一金属层被硫化而出现线路断路的问题，并增加了电路板的使用寿命。
本发明还公开了一种电路板的抗硫化结构的制造方法，其包含有以下的步骤：准备基板，其中，该基板的表面设有第一金属层；在该第一金属层的部分表面上形成第一抗硫层；在该第一抗硫层上形成第二金属层，并使该第二金属层在该第一抗硫层的周围与该第一金属层连接；在该第二金属层上形成第二抗硫层，使得该第二抗硫层局部地包覆该第二金属层和未被该第二金属层覆盖的该第一金属层的部分表面，并使该第二金属层和该第一金属层的部分表面裸露在外，从而通过裸露的该第二金属层和该第一金属层的表面共同形成可焊区域。
在其中一个方面，第二金属层包覆第一抗硫层的相对的两侧端面。
在另一个方面，第二金属层在结构上可具有水平段、第一周围段以及第二周围段，其中，第一周围段和第二周围段分别与该水平段的相对的两侧连接。第一周围段裸露在外，第二周围段位于第二抗硫层与第一金属层之间。
在另一个方面，第一周围段和第二周围段均直接与第一金属层连接，使第二金属层能够通过第一周围段和第二周围段而与第一金属层电性连接。
在另一个方面，第一抗硫层和第二抗硫层的材料可采用玻璃，并且是以烧结的方式将玻璃形成于第一金属层或第二金属层上。利用玻璃不会与硫化物反应的特性，可防止第一金属层和第二金属层被硫化。
在另一个方面，基板为陶瓷基板，但本发明并不限于陶瓷基板。
在另一个方面，第一金属层和第二金属层的导电材料主要由银构成，但也可以为其他可与硫化物反应的金属材料，因此并不限于银。
附图说明
关于抗硫化结构的详细结构、特点、组装及其制造方法，将在以下的实施例中予以说明，然而，应能理解的是，以下所说明的实施例以及附图仅作为示例性地说明，并不对本发明的权利范围做任何限定，其中：
图1是实施例中的基板的俯视图，用以说明基板上设有一层第一抗硫层的情形。
图2是实施例中的抗硫化结构的剖视图。
图3类似于图2，用以说明电子组件的针脚通过焊锡焊接于抗硫化结构的情形。
图4类似于图3，用以说明抗硫化结构局部被硫化的情形。
图5是实施例的制造方法的方法流程图。
图6a至图6d为抗硫化结构的制造方法中各步骤对应的结构示意图。
(符号说明)
5：针脚 6：焊锡
10：抗硫化结构 11：基板
12：作用区域 13：第一金属层
14：第一抗硫层 16：第二金属层
161：水平段 162：第一周围段
163：第二周围段 18：第二抗硫层
S：硫化银 W1、W2：宽度
Z：可焊区域
具体实施方式
以下，通过所列举的若干较佳实施例并结合附图，详细说明本发明的技术内容及特征，本说明书内容所提及的“上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”等方向性形容用语，只是以正常使用方向为基准的示例性描述用语，并不据此对本发明的保护范围做任何限定。
兹举以下的实施例并结合附图说明如下，首先，参考图1和图2，实施例提供一种电路板的抗硫化结构10，该电路板的抗硫化结构10主要包含有基板11、第一抗硫层14、第二金属层16以及第二抗硫层18，其结构的具体说明如下。
基板11为陶瓷基板，基板11上设有若干个间隔设置的作用区域12，各个作用区域12上设有一层第一金属层13以作为导电线路，第一金属层13的导电材料主要由银构成，并且是通过烧结的方式形成于基板11的作用区域12上。
第一抗硫层14的材料为玻璃，第一抗硫层14也是以烧结的方式形成于相邻的两个第一金属层13上。第一抗硫层14跨设于上述相邻的两个第一金属层13上，第一抗硫层14的宽度W2小于上述两个第一金属层13的宽度W1(如图1)。
参考图2所示的抗硫化结构10的剖视图。第二金属层16位于第一抗硫层14上，并且包覆了第一抗硫层14的相对的两侧端面。第二金属层16的导电材料同样主要由银构成，并且，第二金属层16在第一抗硫层14的周围与第一金属层13电性连接。详而言之，第二金属层16在结构上可划分为水平段161、第一周围段162以及第二周围段163，第一周围段162和第二周围段163分别与水平段161的相对两侧连接，并且分别直接与第一金属层13连接，第一周围段162和水平段161的一部分裸露在外，第二周围段163位于后续将说明的第二抗硫层18与第一金属层13之间。
第二抗硫层18局部地包覆第二金属层16以及未被第二金属层16覆盖的第一金属层13的部分表面，并使第二金属层16和第一金属层13的部分表面裸露在外，从而通过裸露的第二金属层16和裸露的第一金属层13的表面共同形成可焊区域Z，以使电子组件的针脚5可通过焊锡6焊接于可焊区域Z(如图3)。可焊区域Z以外的区域并非用于焊接任何电子组件，该部分的区域都被第二抗硫层18所覆盖，由此能够保护第一金属层13，避免第一金属层13被硫化。如图3所示，第二抗硫层18将第二金属层16的部分表面、在第一金属层13与可焊区域Z相对的部分表面以及在基板11与可焊区域Z相对的部分表面覆盖。第二抗硫层18的材料同样是玻璃，并且第二抗硫层18同样是以烧结的方式形成。
通过上述抗硫化结构10的设计，在电路板的后续的制程中，便能将各个电子组件以表面贴装技术(Surface Mount Technology；SMT)打件于裸露的可焊区域Z，使得电子组件的针脚5能够通过焊锡6与裸露的第一金属层13和第二金属层16的表面熔接。因此可看到，第一金属层13同时受到了焊锡6、第一抗硫层14以及第二抗硫层18的保护。当抗硫化结构10处于含有高浓度的硫化物的环境时，纵使位于焊锡6与第二抗硫层18的边界缝隙中的第二金属层16被硫化成硫化银S(如图4)，由于硫化物无法与第一抗硫层14反应，因此硫化物将被第一抗硫层14阻挡而无法再继续向下扩散至位于第一抗硫层14下方的第一金属层13，从而能够避免第一金属层13被硫化而出现线路断路的问题，有效地降低了电路板因被硫化而发生故障的可能性，延长了电路板的寿命。
可以看到，本实施例的抗硫化结构10无须使用任何的防硫电子组件，不仅可以达到较佳的防硫效果，还可以有效降低生产成本。
以下，将说明本实施例的抗硫化结构10的制造方法，请参考图5。
步骤S1：准备一个陶瓷制成的基板11，并以烧结的方式在该基板11的表面上形成一层第一金属层13，第一金属层13的导电材料主要由银构成(如图6a)。
步骤S2：在第一金属层13的部分表面上，以烧结的方式形成一层第一抗硫层14(本实施例为玻璃)(如图6b)。
步骤S3：在第一抗硫层14上形成一层第二金属层16，并使第二金属层16在第一抗硫层14的周围与第一金属层13连接，其中，第二金属层16的导电材料主要由银构成(如图6c)。
步骤S4：在第二金属层16上，以烧结的方式局部地形成第二抗硫层18(本实施例为玻璃)，该第二抗硫层18局部地包覆第二金属层16和未被第二金属层16覆盖的第一金属层13的部分表面，并使部分的第二金属层16裸露在外(如图6d)。如此，即完成抗硫化结构10的制作。
以上所述仅为本发明所列举的实施例，凡依权利要求书所作的等效变化与修饰，皆应属于本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种电路板的抗硫化结构，其特征在于，包含有：
基板，其表面上设有第一金属层，所述第一金属层作为导电线路；
第一抗硫层，其局部地形成于所述第一金属层上；
第二金属层，其覆盖于所述第一抗硫层上，并在所述第一抗硫层的周围与所述第一金属层电性连接；以及
第二抗硫层，其局部地包覆所述第二金属层和未被所述第二金属层覆盖的所述第一金属层的部分表面，并使所述第二金属层和所述第一金属层的部分表面裸露在外，从而通过裸露的所述第二金属层和所述第一金属层的表面共同形成可焊区域；
其中，所述第二金属层包覆所述第一抗硫层的相对的两侧端面。
2.如权利要求1所述的抗硫化结构，其特征在于，
所述第二金属层具有水平段、第一周围段以及第二周围段，所述第一周围段和所述第二周围段分别与所述水平段的相对的两侧连接，所述第一周围段裸露在外，所述第二周围段位于所述第二抗硫层与所述第一金属层之间。
3.如权利要求2所述的抗硫化结构，其特征在于，
所述第一周围段和所述第二周围段均直接与所述第一金属层连接。
4.如权利要求1所述的抗硫化结构，其特征在于，
所述第一抗硫层和所述第二抗硫层的材料为玻璃。
5.如权利要求1所述的抗硫化结构，其特征在于，
所述基板为陶瓷基板。
6.如权利要求1所述的抗硫化结构，其特征在于，
所述第一金属层和所述第二金属层的导电材料主要由银构成。
7.一种电路板的抗硫化结构的制造方法，其特征在于，包含有如下步骤：
准备基板，其中，所述基板的表面上设有第一金属层；
在所述第一金属层的部分表面上形成第一抗硫层；
在所述第一抗硫层上形成第二金属层，并使所述第二金属层在所述第一抗硫层的周围与所述第一金属层连接；以及
在所述第二金属层上形成第二抗硫层，使得所述第二抗硫层局部地包覆所述第二金属层和未被所述第二金属层覆盖的所述第一金属层的部分表面，并使所述第二金属层和所述第一金属层的部分表面裸露在外，从而通过裸露的所述第二金属层和所述第一金属层的表面共同形成可焊区域；
其中，所述第二金属层包覆所述第一抗硫层的相对的两侧端面。
8.如权利要求7所述的抗硫化结构的制造方法，其特征在于，
所述第一抗硫层的材料为玻璃，并且是以烧结的方式在所述第一金属层的部分表面上形成所述第一抗硫层。
9.如权利要求7所述的抗硫化结构的制造方法，其特征在于，
所述第二抗硫层的材料为玻璃，并且是以烧结的方式在所述第二金属层和所述第一金属层的部分表面上形成所述第二抗硫层。
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