CN112839439A - 印刷线路板组件及制备方法、电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了印刷线路板组件及制备方法、电子设备。该印刷线路板组件包括：印刷线路板和设置在所述印刷线路板上的器件，所述印刷线路板朝向所述器件的一侧设置有第一连接端，所述器件朝向所述印刷线路板的一侧设置有第二连接端，所述第一连接端和所述第二连接端通过导电粘接层连接。由此，该印刷线路板组件具有以下优点的至少之一：可显著减少器件和印刷线路板之间的连接空间，在保证印刷线路板组件具有良好使用性能的情况下，有效减少印刷线路板组件的厚度，以更好的应用在手机、手表等对空间利用率要求较高的设备中；可避免现有BTB连接方案中存在的虚扣、扣不到位、扣塌等现象；导电粘结层具有良好的粘结力，可保证印刷线路板组件的可靠性。

Description

印刷线路板组件及制备方法、电子设备

技术领域

本申请涉及电子设备技术领域，具体地，涉及印刷线路板组件及制备方法、电子设备。

背景技术

目前，电子设备(如手机、手表)中，通常利用板对板连接器(BTB)实现器件与印刷线路板的连接，BTB的公座和母座各连一端，例如，印刷线路板引出端连接BTB公座，器件引出端连接BTB母座，利用治具对位或者作业员手动对位，将公座对准母座并施加外力进行压合，BTB端子之间的嵌件之间干涉保证一定的力，确保功能实现的同时具有一定的机械可靠性。目前，BTB插脚(PIN)之间的间隙最小可达到0.35mm，扣合两端的座子厚度通常为0.5mm，以保证公座和母座PIN之间有足够的干涉量，维持扣合后座子之间的扣合量，确保产品在极限状况(如跌落、撞击等)下也能保证良好的使用性能。

然而，目前器件和印刷线路板之间的连接仍有待改进。

申请内容

本申请是基于发明人对于以下事实和问题的发现和认识作出的：

发明人发现，目前电子设备中的BTB连接方案需要较大的空间(BTB扣合厚度达到0.58mm)，无法适用于空间利用率高的设计中，如手机、手表等对空间利用率要求较高的设备中，此外，由于水平方向长度限制，BTB扣合时会存在一定虚扣、扣不到位、扣塌等现象，导致产品后期失效，影响产品的使用。

本申请旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。

在本申请的一个方面，本申请提出了一种印刷线路板组件。该印刷线路板组件包括：印刷线路板和设置在所述印刷线路板上的器件，所述印刷线路板朝向所述器件的一侧设置有第一连接端，所述器件朝向所述印刷线路板的一侧设置有第二连接端，所述第一连接端和所述第二连接端通过导电粘接层连接。由此，该印刷线路板组件具有以下优点的至少之一：可显著减少器件和印刷线路板之间的连接空间，在保证印刷线路板组件具有良好使用性能的情况下，有效减少印刷线路板组件的厚度，以更好的应用在手机、手表等对空间利用率要求较高的设备中；可避免现有BTB连接方案中存在的虚扣、扣不到位、扣塌等现象；导电粘结层具有良好的粘结力，可保证印刷线路板组件的可靠性。

在本申请的另一方面，本申请提出了一种制备印刷线路板的方法。该方法包括：在器件上设置第二连接端；在印刷线路板上设置第一连接端；在所述第二连接端和所述第一连接端之间设置导电粘接层，令所述器件设置在所述印刷线路板上，获得所述印刷线路板组件。由此，利用简单的方法即可获得具有较薄厚度以及较好可靠性的印刷线路板组件，该印刷线路板组件可更好的应用在手机、手表等对空间利用率要求较高的设备中。

在本申请的另一方面，本申请提出了一种电子设备。该电子设备包括前面所述的印刷线路板组件。由此，该电子设备具有前面所述的印刷线路板组件的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该电子设备具有较薄的厚度以及良好的使用性能。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对示例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了根据本申请一个示例的印刷线路板组件的结构示意图；

图2显示了根据本申请一个示例的印刷线路板的结构示意图；

图3显示了根据本申请一个示例的器件的结构示意图；

图4显示了根据本申请一个示例的制备印刷线路板组件的方法的流程示意图；

图5显示了根据本申请一个示例的热压设备按压印刷线路板和器件的示意图。

附图标记说明：

100：印刷线路板；110：第一连接端；200：器件；210：第二连接端；220：器件的基板；300：导电粘结层；310：银浆；400：压头；10：第一金属层；20：第二金属层；30：通孔。

具体实施方式

下面详细描述本申请的示例，所述示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的示例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的一个方面，本申请提出了一种印刷线路板组件。在本申请的一些示例中，参考图1，该印刷线路板组件包括：印刷线路板100、器件200和导电粘结层300，其中，器件200设置在印刷线路板100上，印刷线路板100朝向器件200的一侧设置有第一连接端110，器件200朝向印刷线路板100的一侧设置有第二连接端210，第一连接端110和第二连接端210通过导电粘结层300连接。由此，该印刷线路板组件具有以下优点的至少之一：可显著减少器件和印刷线路板之间的连接空间，在保证印刷线路板组件具有良好使用性能的情况下，有效减少印刷线路板组件的厚度，以更好的应用在手机、手表等对空间利用率要求较高的设备中；可避免现有BTB连接方案中存在的虚扣、扣不到位、扣塌等现象；导电粘结层具有良好的粘结力，可保证印刷线路板组件的可靠性。

在本申请的一些示例中，导电粘结层300的厚度不超过0.1mm。由此，印刷线路板和器件之间具有较小的连接空间，相较于现有技术采用BTB连接的方案(0.58mm)，节省了将近0.5mm的厚度，该印刷线路板组件的空间利用率显著提高，可更好的应用在手机、手表等对空间利用率要求较高的设备中，且可避免BTB连接方案中存在的虚扣、扣不到位、扣塌等现象，提高印刷线路板组件的使用性能。

下面根据本申请的具体示例，对该印刷线路板组件的各个结构进行详细描述：

关于印刷线路板的具体类型不受特别限制，本领域技术人员可以根据具体情况进行选择。例如，在本申请的一些示例中，印刷线路板100可以为柔性电路板(FPC)。

关于器件的具体类型也不受特别限制，例如，在本申请的一些具体示例中，器件200可以为手表心率感应器件。

在本申请的一些示例中，导电粘结层300的体积电阻率小于0.0002Ω·cm，导电粘结层300与第一连接端110以及第二连接端210之间的拉力分别大于3N，即导电粘接层300与第一连接端110之间的拉力大于3N，且导电粘接层300与第二连接端210之间的拉力大于3N。由此，该导电粘结层可以兼顾良好的导电性以及较强的粘结性，保证印刷线路板和器件之间的良好导通以及牢固连接，保证印刷线路板组件具有良好的使用性能，以满足手机、手表等的使用要求。

在本申请的一些示例中，导电粘结层300可以是由银浆形成的，银浆包括银粉和环氧树脂。银粉可以使导电粘结层具有良好的导电性，环氧树脂可以使导电粘结层具有较强的粘结性，环氧树脂的加入还可以增强导电粘结层的强度、耐温性、耐腐蚀性以及抗冲击性能，并且通过对银粉和环氧树脂的质量比例进行设计，可以使导电粘结层兼顾良好的导电性以及较强的粘结性。

在本申请的一些示例中，导电粘结层300的导电率以及粘结力可以根据具体产品的要求进行设计，具体的，可以调节银浆中银粉和环氧树脂的质量比例，以实现对导电粘结层导电率和粘结力的调整。例如，对于导电性要求较低的产品，可以适当降低银浆中银粉的含量，在保证导电性和粘结性要求的情况下，可以降低工艺成本。

在本申请的一些示例中，银粉的纯度大于99.9％，银粉的粒径为100nm-1μm。由此，导电粘结层中具有高纯度以及低粒径的银粉，可以显著提升导电粘结层的导电性。

在本申请的一些示例中，银浆还可以包括：铜粉和铝合金粉末的至少之一。由此，可以降低材料成本，利用该银浆形成的导电粘结层可以应用在导电性要求较低的设备中。

在本申请的一些示例中，环氧树脂的粘度大于11000mPa·S。由此，通过在导电粘结层中加入强粘结性的环氧化物，可以平衡导电粘结层两侧的粘结力，保证印刷线路板组件的可靠性。关于环氧树脂的具体成分不受特别限制，只要环氧树脂的粘度满足上述范围即可，本领域技术人员可以根据具体情况进行选择。

在本申请的一些示例中，环氧树脂可以包括异冰片基丙烯酸脂和二甲基丙烯酸。在本申请中，导电粘结层可以是通过对银浆进行热压形成的，热压的温度低于300℃，从而不会因温度过高而对印刷线路板和器件产生不良影响，银浆中的二甲基丙烯酸的沸点较低，热压后，二甲基丙烯酸会收缩将游离的银粉粘接在一起，实现导通，同时银浆中的异冰片基丙烯酸脂加热后具备较好的粘附力，银浆固化后可获得具有较高粘结力的导电粘结层。

在本申请的一些具体示例中，银浆可以包括质量含量为79-90％的银粉，质量含量为1-10％的异冰片基丙烯酸脂，质量含量为1-10％的二甲基丙烯酸，质量含量为0.1-1％的丙烯酸氧代三嗪次基亚乙脂，质量含量小于0.1％的过氧化苯甲酰，以及质量含量小于0.1％的对苯二酚，其中，丙烯酸氧代三嗪次基亚乙脂、过氧化苯甲酰和对苯二酚作为辅助树脂。发明人发现，由上述材料并按上述配比构成的银浆，经热压固化后，可获得体积电阻率小于0.0002Ω·cm、与第一连接端和第二连接端之间的拉力分别大于3N的导电粘结层，具有良好的导电性以及较强的粘结性，满足器件功能的发挥，减少功耗，同时使器件和印刷线路板之间实现牢固连接。

在本申请的一些示例中，参考图2中的(a)，第一连接端可以包括设置在印刷线路板100上的凹槽以及填充在凹槽中的第一金属层10，第一金属层10包括金和镍的至少之一。由此，通过将第一连接端设置在印刷线路板中，可以进一步减少印刷线路板和器件之间的连接空间，进一步提高空间利用率，可以更好的应用在手机、手表等对空间利用率要求较高的设备中，利于手机、手表等设备实现超薄化，且利用金、镍形成第一金属层，可以保证第一金属层满足产品对导通和电阻率的要求。

在本申请的一些示例中，第一金属层10的横截面宽度(如图2中的(a)所示出的L)可以为1.2-1.8mm，如1.2mm、1.5mm、1.6mm、1.8mm，第一金属层10的厚度(如图2中的(a)所示出的D)可以为0.12-0.18mm，如0.12mm、0.15mm、0.16mm、0.18mm。发明人发现，当第一金属层的横截面宽度小于上述范围时，第一连接端的面积较小，电阻较大，影响器件功能的发挥，当第一金属层的横截面宽度大于上述范围时，由于第一连接端的粘结面积过大，导致印刷线路板的走线位置不足，同时使用的银浆量较多，物料消耗大。本申请通过将第一金属层的横截面宽度设置在上述范围内，可以使第一连接端具有合适的粘结面积，电阻较小，使得器件能够很好的发挥功能，同时不会影响印刷线路板上的走线，并节约物料。将第一金属层的厚度设置在上述范围内，在保证第一连接端具有良好导电性的同时，不影响印刷线路板的机械强度。

关于第一金属层的横截面形状不受特别限制，本领域技术人员可以根据具体情况进行设计。例如，在本申请的一些示例中，第一金属层的横截面形状可以为圆形。

在本申请的一些示例中，参考图2中的(b)，第一连接端处设置有通孔30，通孔30贯穿第一金属层10以及位于第一金属层10一侧的印刷线路板100。由此，在制备过程中，在热压时，第一连接端表面的多余银浆可以通过该通孔溢出，防止多余银浆与其他元器件相接触，同时保证第一连接端和第二连接端连接的稳定性。

在本申请的一些示例中，参考图3，第二连接端包括设置在器件的基板220(如陶瓷基板)上的第二金属层20，第二金属层20包括铬单质和含铬化合物(如金属铬盐)的至少之一。由上述材料构成的第二金属层，可以使银浆与其实现良好的粘结，同时使第二金属层具有良好的导电性，以实现器件与印刷线路板的导通。器件的基板220的厚度可以为5mm。在本申请的一些示例中，第二金属层20的横截面形状与第一金属层10的横截面形状相匹配。由此，可以保证第一连接端和第二连接端实现良好的连接。

在本申请的一些示例中，第二金属层20的厚度可以为80-120nm，如80nm、90nm、100nm、110nm、120nm。由此，将第二金属层的厚度设置在上述范围内，一方面，有利于实现产品的轻薄化、轻量化，进一步提高空间利用率，另一方面，第二金属层具有较小的电阻，导电性良好，有利于器件功能的发挥。

在本申请的一些示例中，第二金属层中还可以掺杂有铝、钙、钠的至少之一。由此，可以使第二连接端表面具有合适的粗糙度以及耐磨性，保证第二连接端表面不被外界损伤，以及长时间使用不被氧化。

在本申请的一些示例中，参考图1，第一连接端110在印刷线路板100上的正投影位于第二连接端210在印刷线路板100上的正投影范围内。由此，可以保证第一连接端和第二连接端连接的可靠性。具体的，第二金属层的横截面面积与第一金属层的横截面面积可以一致，在保证第一连接端和第二连接端实现良好连接的同时，可以节约物料。

在本申请的一些示例中，印刷线路板100上还可以包括定位标识孔(图中未示出)。由此，在器件与印刷线路板进行对位时，可以提高对位的精确度。

在本申请的另一方面，本申请提出了一种制备印刷线路板组件的方法。在本申请的一些示例中，由该方法制备的印刷线路板组件可以为前面所描述的印刷线路板组件，由此，由该方法制备的印刷线路板组件可以具有与前面所描述的印刷线路板组件相同的特征以及优点，在此不再赘述。

在本申请的一些示例中，参考图4，该方法包括：

S100：在器件上设置第二连接端

在该步骤中，在器件上设置第二连接端。具体的，在器件的基板(如陶瓷基板)上设置第二连接端。在本申请的一些示例中，第二连接端包括第二金属层，关于第二金属层的材料以及尺寸，前面已经进行了详细描述，在此不再赘述。

关于第二金属层的形成方式不受特别限制，例如，在本申请的一些示例中，第二金属层可以是通过电镀工艺形成的。

S200：在印刷线路板上设置第一连接端

在该步骤中，在印刷线路板上设置第一连接端。在本申请的一些示例中，第一连接端是通过以下步骤形成的：首先，在印刷线路板上挖孔形成凹槽，随后，在凹槽中涂覆金属形成第一金属层。关于第一金属层的材料以及尺寸，前面已经进行了详细描述，在此不再赘述。关于凹槽的形成方式也不受特别限制，例如，可以是通过刻蚀工艺形成的。

需要说明的是，在印刷线路板上设置第一连接端，以及在器件上设置第二连接端的顺序不受特别限制，例如，可以先在器件上形成第二连接端，再在印刷线路板上形成第一连接端，或者，可以先在印刷线路板上形成第一连接端，再在器件上形成第二连接端。

S300：在第二连接端和第一连接端之间设置导电粘结层，令器件设置在印刷线路板上，获得印刷线路板组件

在该步骤中，在第二连接端和第一连接端之间设置导电粘结层，令器件设置在印刷线路板上，获得印刷线路板组件。在本申请的一些示例中，在第二连接端和第一连接端之间设置导电粘结层可以包括：首先，在第二连接端远离器件基板的一侧涂覆银浆，随后，将印刷线路板和器件进行对位，令第一连接端贴合在银浆上，最后，对第一连接端和第二连接端进行热压，令银浆固化形成导电粘结层，以使器件设置在印刷线路板上。

在本申请的一些示例中，在将印刷线路板与器件进行对位，即将印刷线路板设置有第一连极端的一侧，朝向第二连接端设置，且在对位过程中对位设备，通过相机识别印刷线路板上的定位标识孔，将印刷线路板的第一连接端移动到器件的第二连接端上，实现对位，银浆两侧的第一连接端和第二连极端的对位精度在0.05mm以内，对位后进行热压。

在本申请的一些示例中，热压的温度可以为100-120℃，如100℃、110℃、120℃，热压的压力可以为0.3-0.5MPa，如0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa。由此，在上述条件下，可以使银浆固化形成导电粘结层，实现第一连接端和第二连接端的连接以及导通，同时上述温度不会对印刷线路板以及器件产生不良影响。

关于银浆的具体成分，前面已经进行了详细描述，在此不再赘述。在本申请的一些示例中，银浆包括银粉和环氧树脂，环氧树脂的加入，使得银浆具有一定粘性，一定的粘性既可以保证银浆两侧第一连接端和第二连接端在后期使用过程中的强度，也可以在热压导通前将第一连接端和第二连接端粘结在一起，防止第一连接端和第二连接端在水平方向上有窜动，进而防止热压时错位造成其他风险，如第一连接端和第二连接端对位不准等。

关于银粉的纯度、粒径以及环氧树脂的成分，前面也已经进行了详细描述，在此不再赘述。在本申请的一些示例中，在5rpm条件下，银浆的粘度大于11000mPa·S。

在本申请的一些示例中，基于银浆的总质量，银粉的含量可以大于80％，环氧树脂的含量可以大于10％。由此，可以保证固化后形成的导电粘结层兼顾良好的导电性以及较强的粘结性。

在本申请的一些示例中，在热压过程中，热压设备利用电流脉冲给上压头进行加热，温度达到目标温度后热压设备上伺服电机带动压头400向下运动，压在印刷线路板100远离器件200的一端，此时在高温高压状态下银浆中的银粉与环氧树脂铺开在第一连接端110和第二连极端210上，使得第一连接端110、银浆310、第二连接端210粘接在一起(参考图5)，银浆具备导电能力，直接将器件与印刷线路板导通，实现印刷线路板组件的使用。

在本申请的一些示例中，热压设备中的压头可以根据印刷线路板的实际形状进行设计，只要压头的形状与印刷线路板按压侧的形状相匹配即可，例如，压头可以为平面压头，或者，压头的上下表面还可以具有弧面外形。

在本申请的另一方面，本申请提出了一种电子设备。在本申请的一些示例中，该电子设备包括前面所描述的印刷线路板组件，由此，该电子设备具有前面所描述的印刷线路板组件的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该电子设备具有较薄的厚度以及良好的使用性能。

在本申请的一些示例中，该电子设备可以包括手机和手表。手机和手表越来越趋于超薄化，其对空间利用率的要求较高，本申请的印刷线路板组件在具有良好使用性能的基础上，还具有较高的空间利用率，可以更好的满足手机、手表等电子设备的使用要求。

在本申请的描述中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请而不是要求本申请必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同示例以及不同示例的特征进行结合和组合。另外，需要说明的是，本说明书中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，为了直观的区分第一连接端和第二连接端，以及第一金属层和第二金属层，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (15)

1.一种印刷线路板组件，其特征在于，包括：

印刷线路板和设置在所述印刷线路板上的器件，所述印刷线路板朝向所述器件的一侧设置有第一连接端，所述器件朝向所述印刷线路板的一侧设置有第二连接端，所述第一连接端和所述第二连接端通过导电粘接层连接。

2.根据权利要求1所述的印刷线路板组件，其特征在于，所述导电粘接层的体积电阻率小于0.0002Ω·cm，所述导电粘接层与所述第一连接端以及所述第二连接端之间的拉力分别大于3N。

3.根据权利要求2所述的印刷线路板组件，其特征在于，所述导电粘接层是由银浆形成的，所述银浆包括银粉和环氧树脂。

4.根据权利要求3所述的印刷线路板组件，其特征在于，所述银粉的纯度大于99.9％，所述银粉的粒径为100nm-1μm；

任选的，所述银浆进一步包括：铜粉和铝合金粉末的至少之一；

任选的，所述环氧树脂的粘度大于11000mPa·S；

任选的，所述环氧树脂包括异冰片基丙烯酸脂和二甲基丙烯酸。

5.根据权利要求1所述的印刷线路板组件，其特征在于，所述导电粘接层的厚度不超过0.1mm。

6.根据权利要求1所述的印刷线路板组件，其特征在于，所述第一连接端包括设置在所述印刷线路板上的凹槽以及填充在所述凹槽中的第一金属层，所述第一金属层包括金和镍的至少之一。

7.根据权利要求6所述的印刷线路板组件，其特征在于，所述第一金属层的横截面宽度为1.2-1.8mm，所述第一金属层的厚度为0.12-0.18mm；

任选的，所述第一连接端处设置有通孔，所述通孔贯穿所述第一金属层以及位于所述第一金属层一侧的印刷线路板。

8.根据权利要求1所述的印刷线路板组件，其特征在于，所述第二连接端包括设置在所述器件的基板上的第二金属层，所述第二金属层包括铬单质和含铬化合物的至少之一。

9.根据权利要求8所述的印刷线路板组件，其特征在于，所述第二金属层的厚度为80-120nm；

任选的，所述第二金属层掺杂有铝、钙、钠的至少之一。

10.根据权利要求1所述的印刷线路板组件，其特征在于，所述第一连接端在所述印刷线路板上的正投影位于所述第二连接端在所述印刷线路板上的正投影范围内；

任选的，所述印刷线路板上进一步包括定位标识孔。

11.一种制备印刷线路板组件的方法，其特征在于，包括：

在器件上设置第二连接端；

在印刷线路板上设置第一连接端；

在所述第二连接端和所述第一连接端之间设置导电粘接层，令所述器件设置在所述印刷线路板上，获得所述印刷线路板组件。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述第二连接端和所述第一连接端之间设置所述导电粘接层包括：

在所述第二连接端远离所述器件的一侧涂覆银浆；

将所述印刷线路板和所述器件进行对位，令所述第一连接端贴合在所述银浆上；

对所述第一连接端和所述第二连接端进行热压，令所述银浆固化形成所述导电粘结层，以令所述器件设置在所述印刷线路板上。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述热压的温度为100-120℃，所述热压的压力为0.3-0.5MPa；

任选的，所述银浆包括银粉和环氧树脂，基于所述银浆的总质量，所述银粉的含量大于80％，所述环氧树脂的含量大于10％。

14.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的印刷线路板组件。

15.根据权利要求14所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括手机和手表。

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