CN1575110A - 端子构件的结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种端子构件的结构。通过焊料将复合板固定到电极焊盘上,该电极焊盘形成在具有布线的电路板上。通过采用电焊等方法接合该复合板与另一金属板。通过将低电阻金属板或非金属板与复合板接合,可以使高温或布线产生的大电流引起的热量难以传导到复合板的下部分。由此获得这样一种端子构件结构,可以阻止复合板下面的焊料扩散,使焊料不会散开到周围并且不会导致短路。提供该端子构件从而形成在机械上和电性上更加稳定的电路板。

Description

端子构件的结构
技术领域
本发明涉及一种端子构件的结构,该端子构件主要与印刷电路板连接。
背景技术
近年来,与在笔记本大小的个人电脑和便携式电话领域一样,电子设备正逐渐小型化。这种小型化的实现主要是因为构成电子设备的电子部件可以小型化。
至今,已采用电阻连接的方法作为用于组装诸如电容、半导体等的电子器件的技术。这是一种通过将电流提供到要焊接的材料的接合部分,并且利用其电阻产生的热通过压力焊接该材料的方法。这种发明已经在JP-A-2000-114680和JP-A-11-54895中公开。
然而,上述方法存在下列问题。即,当通过焊接安装在电路板上的金属板(以下称作金属板A)和另一金属板(以下称作金属板B)电阻连接时,由于焊接生热时焊料的熔化和熔融物的蒸发,金属板A下的焊料可以流出。当金属板A下面的焊料流出时,金属板A的焊接强度下降,或焊料颗粒散布,因此可能形成焊球并且周边电子部件的端子有可能短路。
为了防止焊料的这种流出,加厚金属板A或在金属板A矩形中心部分下面不设置焊料。通常,通过将金属板A加厚至0.3至0.5mm,在与金属板B电阻焊接时就可以一定程度地防止焊料熔化并散布。然而,在加厚金属板时,首先,电路板、金属板A和金属板B的整体高度变高,并且其中具有该电路板的设备的外部尺寸增大。第二,电阻焊时的焊接电流波动,并且当焊接电流大时焊料有可能流出。另外,第三,当金属板A较厚时,因为金属板A的热容增大,金属板A吸收热量,温度上升不足,所以不会形成焊料的合金层。这样,就发生缺陷焊接,金属板A易于从电路板脱落,并且难以处理回流焊设备的步骤。因此,不宜将金属板A加厚到0.3至0.5mm。
虽然在JP-A-2000-114680中公开的发明中没有公开防止焊料流出的效果,但是如果在铜箔焊盘间隙部分的上部分电阻连接金属板,因为焊料不易加热到高温,所以就可以一定程度地防止焊料的流出。
然而,当铜箔焊盘小时,由于焊条前缘与焊接部分之间的距离短,因此电阻焊接时焊料可以由于热量而熔化并流出。电阻焊接时焊条从铜箔焊盘的间隙部分的轻微偏离,导致焊料的电阻焊接,并还导致焊料可能熔化并流出。另外,因为铜箔焊盘和金属板的焊接面积小,所以存在着这样的问题,即铜箔焊盘和金属板的接合强度变弱,电阻值增大等。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种端子构件,其结构是,通过焊接安装在电路板上的金属板A和另一金属板B被电阻焊接,其中通过在金属板A中心的内层安装低导热性的绝热板等方法,使金属板A上部分的热量不易传到下部分,并且金属板下面的焊料不会熔化并不会散开到周围,因此可以防止安装强度的下降。
为了解决前面的问题,根据本发明的一方面,提供一种端子构件的结构,包括:电极焊盘,其形成在具有布线的电路板上,以及复合板,其通过焊料固定在所述电极焊盘上,其中,所述复合板的至少一部分具有三层结构,并且导热率比上层或下层中至少一层低的低导热板位于中间层。
根据本发明的另一方面,提供一种端子构件的结构,包括:电极焊盘,其形成在具有布线的电路板上,以及复合板,其通过焊料固定在所述电极焊盘上,其中,所述复合板的至少一部分具有三层结构,并且导热率比上层或下层低的低导热板位于中间层,以及导热率比上层高的高导热板位于下层。
根据本发明的另一方面,提供一种端子构件的结构,包括:电极焊盘,其形成在具有布线的电路板上,以及复合板,其通过焊料固定在所述电极焊盘上,其中,所述复合板的至少一部分具有三层结构,并且导热率比上层或下层低的低导热板位于中间层,以及导热率比下层高的高导热板位于上层。
根据本发明的另一方面,提供一种端子构件的结构,包括:电极焊盘,其形成在具有布线的电路板上,以及复合板,其通过焊料固定在所述电极焊盘上,其中,所述复合板的至少一部分具有双层结构,并且低导热板位于一层中,该低导热板的导热率比另一层低。
根据本发明的另一方面,提供一种端子构件的结构,包括:电极焊盘,其形成在具有布线的电路板上,以及复合板,其通过焊料固定在所述电极焊盘上,其中,所述复合板的至少一部分具有三层结构,并且导热率比下层低的低导热板位于上层,以及低电阻金属板位于中间层。
根据本发明的另一方面,提供一种端子构件的结构,包括:电极焊盘,其形成在具有布线的电路板上,以及复合板,其通过焊料固定在所述电极焊盘上,所述复合板的至少一部分具有三层结构,并且导热率比上层低的低导热板位于下层,以及低电阻金属板位于中间层。
根据如上构造的端子构件的结构,可以使复合板上部分的高温难以传到下部分。焊接时产生的大电流不易传到复合板下部分,因此可以防止由大电流产生的热。
本发明的其它特征及优点将通过结合附图进行的以下介绍变得明显易懂,附图中同样的附图标记始终表示同样或类似的部分。
附图说明
图1是根据单面点焊系统的电阻焊的结构图;
图2是根据双面点焊系统的电阻焊的结构图;
图3是超声波焊接的结构图;
图4是示出焊接平板形金属板时的电流流动的结构图;
图5A至5C是其上通过焊接安装有金属板的电路板的结构图;
图6A至6C分别是金属板14a的平面图、剖面图和透视图;
图7是其上安装有金属板14a和金属板14b的电路板10的视图;
图8是电极的金属板15a和15b与其上安装有金属板的电路板10连接的结构图;
图9是在电路板10上安装金属板14a时的剖面图;
图10是在电路板10上安装金属板14a和14b时的透视图;
图11A和11B是电阻焊接金属板14a和另一金属板24时的透视图;
图12A至12C分别是金属板19的平面图、剖面图和透视图;
图13A至13C分别是金属板20的平面图、剖面图和透视图;
图14A至14C分别是复合板21的平面图、剖面图和透视图;
图15A至15C分别是复合板25的平面图、剖面图和透视图;
图16A至16C分别是复合板26的平面图、剖面图和透视图;
图17A至17C分别是复合板27的平面图、剖面图和透视图;
图18A至18C分别是复合板28的平面图、剖面图和透视图;
图19A至19C分别是复合板29的平面图、剖面图和透视图;
图20A至20C分别是复合板30的平面图、剖面图和透视图;
图21A至21C分别是复合板38的平面图、剖面图和透视图;
图22A至22C分别是复合板41的平面图、剖面图和透视图;
图23A至23C分别是复合板52的平面图、剖面图和透视图;
图24A至24C分别是复合板56的平面图、剖面图和透视图;
图25A至25C分别是复合板76的平面图、剖面图和透视图;
图26A至26C分别是金属板64的平面图、剖面图和透视图;
图27A至27C分别是复合板77的平面图、剖面图和透视图;
图28A至28C分别是复合板78的平面图、剖面图和透视图;
图29A至29C分别是复合板79的平面图、剖面图和透视图;
图30A至30B是电阻焊接复合板79和金属板80时的透视图;
图31A至31C分别是复合板85的平面图、剖面图和透视图;
图32A至32C分别是复合板86的平面图、剖面图和透视图;
图33A至33B是电阻焊接复合板86和金属板101时的透视图;
图34A至34C分别是复合板87的平面图、剖面图和透视图;
图35A至35C分别是复合板88的平面图、剖面图和透视图;以及
图36A至36B是电阻焊接复合板88和金属板121时的透视图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的实施例。图1是根据常规单面点焊系统(indirect system)的电阻焊的结构图。附图标记1表示电阻焊设备。虽未示出,在电阻焊设备1内建有能够提供约5V或更小的电压及约500A或更小的电流的DC电源设备。电阻焊设备1可以向两根焊条2a和2b提供预置电压和电流预定的时间。附图标记2a表示正极焊条,2b表示负极焊条。通过焊条支撑装置3固定所述的两根焊条2a和2b。附图标记4a和4b表示作为焊接材料的两块金属板。金属板4a和4b放置在金属基座5上。金属基座5为低电阻金属,采用铜(Cu)、铜合金、银(Ag)、钨(W)、铂(Pt)、铂合金等作为金属基座5的材料。
根据单面点焊系统,焊条2a和2b借助于焊条支撑装置3压在将要焊接的金属板4a和4b上,并保持受压状态。焊接电流由处于受压状态的电阻焊设备1提供。由电阻焊设备1提供的电流的一半或更多沿以下路径流动。
[电阻焊设备1的正极端→焊条2a→金属板4a→金属板4b→金属基座5→金属板4b→金属板4a→焊条2b→电阻焊设备1的负极端]
通过由电阻焊设备1提供的大电流,焊条2a和2b下面的金属板4a和4b的接缝面6产生热量,接缝面6的温度升高到等于或高于金属熔点的高温,金属熔化。之后,熔化的接缝部分冷却固化,由此焊接金属板。电阻焊设备1的设定电压、设定电流、设定时间等根据焊条、电阻焊设备1和要焊接的材料的形状、性质等而不同。
图2是根据常规双面点焊系统的电阻焊的结构图。由电阻焊设备1提供的电流的一半或更多沿以下路径流动。
[电阻焊设备1的正极端→焊条2a→金属板4a→金属板4b→金属基座5→电阻焊设备1的负极端]
根据双面点焊系统,提供给焊接部分6的恒定电流比前述单面点焊系统中的电流相对较大。因此,即使金属板4a和4b较厚,也可以进行高质量的焊接。
图3是常规超声波焊接的结构图。由焊条支撑装置3固定的焊条2c通过振动发生设备8沿横向振动。因为焊条2c被向下压,所以由焊条2c和基座5夹在中间的金属板4a和4b承受较大压力。因此,焊条2c下面的焊接部分6中,金属板4a和4b的分子间距缩小并且分子间相接合,从而焊接金属板。这种状态称为“固相焊接”。
图4是示出焊接平板形金属板时的电流流动的结构图。由电阻焊设备1提供的电流包括在金属板4a中沿横向流动的电流9a。因为电流9a没有在焊接的接缝部分6中流动,所以称为无效电流。因为在金属板4b中流动的电流在焊接部分的接缝部分6中流动,所以称为有效电流。在图4所示的结构中,焊条2a中流动的电流的约20%或更多为无效电流。
因为由焊条2a和2b压迫的部分经金属板而受压,因此受压部分的面积不是恒定的,而受压部分的形状每次都在改变。因此,焊接强度的变化同样会发生。因此,当每个作为焊接材料的金属板4a和4b具有0.3mm或更厚的形状时,焊接该平板形金属板是有难度的。
图5A是通过焊接安装有常规金属板的电路板的结构图。附图标记10表示整个电路板。电路板10排列在电池组中并与电池连接,且具有提供充电电流和放电电流的外部端子11a和11b。矩形的暴露铜箔焊盘12a和12b分别排列在电路板10的左端和右端。
如图5B所示,焊糊13a和13b设置在铜箔焊盘12a和12b上。金属板14a和14b设置在焊糊13a和13b上,如图5C所示。这两块金属板电性且机械地与铜箔焊盘12a和12b连接。虽未示出,但薄金(Au)箔设置在正极外部端子11a和负极外部端子11b上的铜箔焊盘上。这是因为在铜箔焊盘12a和12b上执行电解的镀金或非电解的镀金(汽相淀积)。金属板14a和左侧的外部端子14b通过铜箔图案电性连接。金属板14b和右侧的外部端子11b通过铜箔图案及诸如场效应晶体管(FET)等的开关设备电性连接。
现在将介绍如图5A至5C所示的安装有金属板的电路板的制造步骤的示例。在电路板左和右端的矩形铜箔焊盘的表面分别覆盖有高粘度的膏状焊糊,该电路板通过将薄铜箔粘在玻璃环氧片上形成。在此情况下,一种制造方法是将冲压的薄金属(金属掩模)放置在电路板上,焊糊放置在整个金属掩模上,用平刀刮去焊糊,并移开金属掩模,从而印刷焊糊。随后,将金属板放置在焊糊上。将电路板放入高温回流炉,并加热至高温。此时温度设定为约220至230℃。焊糊中的大量低熔点小金属块熔化,并且从固态转变成液态。在电路板的铜箔与低熔点金属之间形成合金层,由此使其接合。在金属板与低熔点金属之间形成合金层,由此使其接合。这样,电路板的铜箔与金属板电性且机械地连接。
图6A至6C分别是金属板14a的平面图、剖面图和透视图。金属板14a具有凹陷的剖面图。为了进行电阻焊,金属板14a由诸如镍等的具有优良电阻可焊性的材料制造。对于镍(Ni),焊接加热时,热量比采用铜时更难扩散。体积电阻率越小,粘性就越大,并且电阻焊时热量比采用铁(Fe)时更难向周围分散。另外,因为镍难以生锈,所以在电阻焊时,能够使大电流稳定地流动。因此,作为层压在合成板上层上面的金属,镍是优选的,而不仅仅是对于金属板14a。
图7是其上安装有金属板14a和14b的电路板10的视图。
图8是电极的金属板15a和15b与其上安装有常规金属板的电路板10连接的结构图。电池(例如,锂聚合物电池)正电极的金属板15a电阻焊到电路板10的金属板14a。例如,金属板15a是约0.1mm的铝(Al)金属。例如,通过使诸如便携式电话等的电子设备的外部端子接触到电路板10的外部端子11a和11b,就可以从电池组放电。
图9是在电路板10上安装金属板14a时沿图7中方向16观察的剖面图。铜箔12a粘附在电路板10的绝缘板(玻璃环氧片)上。低熔点的金属13a设置在铜箔12a上并焊接于其上。低熔点的金属13a粘附在金属板14a的两端。因为金属由电流熔合并焊接,所以分别在金属板14a与低熔点金属13a之间、以及在低熔点金属13a与铜箔12a之间分别形成合金层。在由金属板14a的两端和低熔点金属13a围绕的部分17中存在间隙(空气),且低熔点金属未在那里焊接。
图10是在电路板10上安装金属板14a和14b时的透视图。两金属板和电路板10通过低熔点金属13a或13b焊接。虽然在该实施例中采用的是低熔点金属(焊料),但也可以采用导电性粘接剂。
图11A和11B是电阻焊接金属板14a和另一金属板24时的透视图。金属板24设置在金属板14a上。正极电阻焊条2a和负极电阻焊条2b粘附到金属板24上。向下压两根电阻焊条。通过向两根电阻焊条施加大电流,焊接金属板14a和金属板24。此情况的原理已在上面说明。
电阻焊时,该大电流在电阻焊条2a的下部分22a和电阻焊条2b的下部分22b中流动,并且该些下部分被加热到高温,该高温等于或高于金属板14a和24的熔点。这时,由于电阻焊接部分22a和22b与焊料13a之间存在间隙17,所以电阻焊接部分22a和22b与焊料之间的导热性非常低,并且电阻焊接部分的高温未达到金属板下的焊料13a。因此,电阻焊时,焊料熔化或蒸发并汽化,并且避免了金属板14a和焊料13a焊接力减小。还避免了熔化焊料颗粒状分散到周围形成焊球、以及电子部件的发生接触不良和短路等麻烦。
如上所述,向下压焊条2a和2b。因此,如果对金属板14a施加较大压力,就可以使金属板14a变形。必须加厚整个金属板14a。为此通过进一步改善金属板的形状获得的板为如图12A至12C所示的金属板19。图12A至12C分别是金属板19的平面图、剖面图和透视图。
三角形凹陷部分18形成在金属板19的下部分中。因此,因为电阻焊时热量同样由存在于三角形凹陷部分18中的空气隔离,所以焊料不会熔化,并且不会形成焊球等。因为金属板19凹陷部分18的容积比金属板14a的凹陷部分17的容积小,所以金属板19经电阻焊不易变形。这样,金属板19的整体厚度可以比金属板14a情况中的更薄。
图13A至13C分别是金属板20的平面图、剖面图和透视图。金属板20的中心具有矩形间隙部分33。因为电阻焊时热量由间隙部分33中存在的空气隔离,并且金属板20上部分的高温不易达到下部分,所以金属板20的下中心部分中的焊料不会熔化。
因为金属板20的中心是间隙部分,所以当以大力压金属板时其可以变形。如图14A至图14C所示,通过向间隙部分33插入矩形非金属板35得到复合板21。图14A至14C分别是复合板21的平面图、剖面图和透视图。因为复合板21在中心部分具有低导热性的非金属板,所以当复合板21与另一金属板电阻焊接时,热量由矩形非金属板35隔离,使得金属板34上部分的高温很难达到下部分。与金属板34的下中心部分接触的焊料不会熔化。由于金属板34的上部分和下部分在金属板34的中心部分绝缘,所以焊接电流很难流进下部分。因此,在金属板34的下部分不会导致由焊接电流产生的热。
而且,对于复合板21,因为中心部分不是空腔并且该中心部分中插有矩形非金属板35,不像金属板20那样,所以即使通过电焊条或金属基座施加压力,复合板21也不易变形。因此,电阻焊时,电焊条2a和2b与金属板34的接合面保持在平面形状,连接区域宽并且恒定电流在其中流动。金属板34表面与另一金属板表面的接合面同样可以保持为平面形状。
图15A至15C分别是复合板25的平面图、剖面图和透视图,其中在间隙部分33中插入低导热性的矩形金属板37。电阻焊时,因为热量由低导热性的中心金属板37隔离,所以金属板36的上部分的高温不易到达下部分。这样,与金属板36的下中心部分接触的焊料不会熔化。
通常,低导热性的金属具有高电阻值。因此,其中插有低导热性金属板37的金属板36上部分和下部分通过具有较大电阻的金属连接,并且在金属板36的下部分中只有小焊接电流流动。这样,在金属板36下部分中由焊接电流产生的热量较小。
下述材料可以作为低导热性的金属板的材料。
(1)铅(Pb)或铅合金
(2)铁或铁合金
(3)钛(Ti)或钛合金
(4)锡(Sn)或锡合金
(5)镍合金
低导热性的金属板37的表面氧化并且该表面的电阻值增加之后,如果将低导热性的金属板37插入金属板36中,从金属板36的上部分至其下部分的部分的电阻值增加,并且下部分的焊接电流减小,使得电阻焊时金属板36的下部分产生的热减少得更多。
图16A至16C分别是复合板26的平面图、剖面图和透视图。将具有优良电阻可焊性的可焊金属板39层压在复合板26的上部分,并且将低导热性的金属板40层压在下部分。因为电阻焊时热量由下部分中的低导热性金属板40一定程度地隔离,可焊金属板39上部分的高温不易到达下部分,所以与金属板40下部分接触的焊料不会熔化。因为下部分的低导热性金属板40的电阻相对较大,所以在复合板26下部分中只有小焊接电流流动。因此,在复合板36下部分中由焊接电流产生的热量较小。
可以采用如下方法中的一种作为焊接两种或更多种金属板的方法。
(1)通过施加高压使其接合。
(2)加热的同时施加高压。因为采用在接合面之间产生的原子扩散而使其接合,所以这种方法叫作扩散接合法。
(3)当将金属板保持在高温,两个金属板由设置在上下部分中的两个滚筒夹在中间,施加高压,卷动的同时使其接合。
(4)在下表面上设置金属块(触点),并且将金属条压在上表面上。沿横向施加超声波振动,同时施加压力。
(5)在下表面上设置金属块(触点),并且将盘形金属压在上表面上。沿横向施加超声波振动,同时施加压力,由此实现焊接。随后,稍微移动将要焊接的材料并且转动盘形金属,由此实现超声波焊接。最后,焊接整个直线部分。
(6)在下表面上设置金属板,将两根金属条压在上表面,向两金属条是加大电流,加热并熔化接合部分,由此形成合金层。此方法通过点焊、单面点焊等的电阻焊来执行。
(7)在下表面上设置厚金属板,将一根金属条压在上表面上,向金属条和厚金属板施加大电流,加热并熔化接合部分,由此形成合金层。这种方法通过点焊、单面点焊等的电阻焊来执行。
(8)在下表面上设置厚金属板,将一可转动的盘形金属压在上表面上,向盘形金属和厚金属板施加大电流,加热并熔化接合部分,形成合金层,由此焊接。随后,稍微移动将要焊接的材料并且转动盘形金属,由此进行电阻焊。最后,焊接整个直线部分。这种方法通过点焊、单面点焊等的电阻焊来执行。
(9)低熔点金属由接合面夹在中间并且加热形成和金层从而实现焊接。
(10)涂覆助焊剂的低熔点金属夹在接合面之间并且加热、形成合金层,从而实现焊接。
(11)助焊剂和低熔点金属夹在接合面之间并且加热、形成合金层,从而实现焊接。
(12)助焊剂和低熔点金属设置在金属板A的平面部分与金属板B的孔部分交叠的部分中,并且加热、形成合金层,从而实现焊接。
(13)接合面涂有导电粘接剂,并且对其加热和压迫。
(14)接合面涂有导电粘接剂,并且对其施加压力。
图17A至17C分别是复合板27的平面图、剖面图和透视图,该复合板通过在如图16A至16C所示的复合板26上进一步层压防蚀金属板42而得到的。焊料不会熔化的原理与复合板26的情况相同。当采用铁作为低导热性的金属板40时,因为其表面氧化并生锈,不能焊接,所以必须用很难生锈的金属覆盖金属板40。因此,可以通过在低导热性金属板40的下表面上粘附很难氧化的金属防止该表面的氧化。例如,采用镍、金、银等作为这种防蚀金属板42。
图18A至18C分别是复合板28的平面图、剖面图和透视图,该复合板28通过在具有优良电阻可焊性的金属板43的凹陷部分上接合非金属板44而得到的。因为从金属板43上部分到下边缘两边的材料是用同样的金属制造的,如果下部分的两端通过焊接连接到电路板的铜箔焊盘,从金属板43上部分到电路板铜箔焊盘的部分的电阻值减小。当电阻值较小时,整个电池组的电阻值减小,因此性能就会提高。然而在电阻连接时,因为大电流的流动,存在金属板43的下部分产生热和与之接触的焊料熔化的危险。为了防止这种危险的发生,通过将非金属板44接合到凹陷部分并隔热,金属板43上部分的高温不易到达下部分,与金属板43的下中心部分接触的焊料不会熔化。根据这种结构,复合板28的厚度可以相对地薄。
图19A至19C分别是复合板29的平面图、剖面图和透视图,该复合板具有与图18A所示相同的形状,并且通过接合代替非金属板44的低导热性金属板46得到。同样在此结构中,因为由低导热性的金属板46隔热,所以金属板45上部分的高温不易到达下部分,与复合板29下部分接触的焊料不会熔化。
图20A至20C分别是复合板30的平面图、剖面图和透视图,其中在具有优良电阻可焊性的可焊金属板47的下部分中形成锥形凹陷部分,并且将截面形状几乎为梯形的非金属板48插入该凹陷部分。根据这种结构,因为其具有锥形结构,所以非金属板48不易掉下。即使金属板47与非金属板48之间的接合部分没有涂覆粘接剂,也可以将非金属板48固定在金属板47中。
图21A至21C分别是复合板38的平面图、剖面图和透视图,其中在具有优良电阻可焊性的可焊金属板49的下部分中形成凹陷部分,并且将截面形状几乎为矩形的非金属板50插入该凹陷部分。在凹陷部分的左右两侧形成突起51a和51b。因此,即使可焊金属板49与非金属板48之间的接合部分没有涂覆粘接剂,非金属板50也不易掉下,并且可以将非金属板50固定在可焊金属板49中。
图22A至22C分别是复合板41的平面图、剖面图和透视图,其中将具有优良电阻可焊性的可焊金属板53层压在上层,将低导热性的金属板54层压在中间层,并且将高导热性的金属板55层压在下层。例如,采用铜、银等作为高导热性的金属板55。根据这种结构,因为将低导热性的金属板54层压在中间层,当在上中心部分中电阻焊接另一金属板和复合板41时,由于热量由作为中间层的金属板54一定程度地隔离,上中心部分的高温不易到达复合板41的下部分。因此,与金属板55接触的焊料不会熔化。
因为作为中间层的金属板54的电阻相对较大,所以在电阻连接时下层中只有小焊接电流流动。因此,在复合板41下部分中由焊接电流产生的热量小。另外,因为高导热性的金属板55将电阻焊接部分的高温扩散到整个板,所以复合板41下部分的温度不易上升。
图23A至23C分别是复合板52的平面图、剖面图和透视图,该复合板52通过将防锈金属板57接合到下层上获得。例如,采用铜等作为金属板55时,其表面氧化并易于生锈。因此,存在发生焊接缺陷的危险。为了防止所述危险,通过接合防锈金属板57,使复合板52不易生锈,从而使得可焊性提高。
图24A至24C分别是复合板56的平面图、剖面图和透视图,该复合板是通过接合低电阻金属板60和具有优良电阻可焊性的凹陷可焊金属板59获得。电阻焊时,大焊接电流在低电阻金属板60中流动。因为低电阻金属板60的电阻比可焊金属板59小,所以低电阻金属板60可以允许更大的焊接电流流动。如上所述,存在这样的效果,低电阻金属板60可以允许更大的焊接电流在焊接部分流动。因为在低电阻金属板60的下部分存在间隙,所以电阻焊时高温不会到达下部分的焊料,并且焊料不会熔化。
图25A至25C分别是复合板76的平面图、剖面图和透视图,复合板76是通过接合具有优良电阻可焊性的凹陷可焊金属板61、低电阻金属板62和非金属板63获得。电阻焊时大焊接电流在低电阻金属板62中流动。因为低电阻金属板62的电阻比可焊金属板61的小,所以低电阻金属板62可以允许更大的焊接电流流动。如上所述,存在这样的效果,低电阻金属板62可以允许更大的焊接电流在焊接部分流动。因为低电阻金属板62的下部分存在低导热性非金属板63,所以电阻焊时高温不会到达金属板下的焊料。
图26A至26C分别是可焊金属板64的平面图、剖面图和透视图,该金属板64具有优良的电阻可焊性,其中下部分具有凹陷形状并且两凸起部分65a和65b形成在上部分中。电阻焊时,电阻焊条设置在两圆柱凸起部分65a和65b上面的适当位置,并且提供焊接电流。这样,焊接电流在凸起部分65a和65b中流动。因为焊接到金属板64的另一金属板和金属板64的接合面积保持不变,所以当施加预定焊接电流时其可以电阻连接。
图27A至27C分别是复合板77的平面图、剖面图和透视图,该复合板77是通过接合具有优良电阻可焊性的可焊金属板66和低电阻金属板68获得,该可焊金属板66的下部分具有凹陷形状并且两凸起部分67a和67b形成在其上部分。电阻焊时,通过接合低电阻金属板68,可以在焊接部分施加较大的焊接电流。
图28A至28C分别是复合板78的平面图、剖面图和透视图,该复合板78是通过接合具有优良电阻可焊性的可焊金属板69、低电阻的金属板71和非金属板72获得,该可焊金属板69的下部分具有凹陷形状并且两凸起部分70a和70b形成在其上部分。与图27B相比,非金属板72是新接合的。因此,即使电阻焊时施加较大压力,因为由非金属板72支撑着复合板78,可以防止复合板78变形。
图29A至29C分别是复合板79的平面图、剖面图和透视图,该复合板79是通过接合具有优良电阻可焊性的可焊金属板73和非金属板75获得,该可焊金属板73的下部分具有凹陷形状并且两凸起部分74a和74b形成在其上部分。根据这样的金属板的结构,即使电阻焊时施加较大压力,因为由非金属板75支撑复合板79,金属板73不变形。因为复合板79其下部分具有低导热性的非金属板75,所以当将其电阻焊接到复合板79上中心部分的另一金属板时,热量由下部分的非金属板75隔离。因此,由于上中心部分的高温不易到达下部分,所以与非金属板75接触的焊料不会熔化。
图30A和30B是电阻焊接图29C所示的复合板79与另一金属板80时的透视图。在复合板79上设置金属板80。在金属板80上设置正极电阻焊条2a和负极电阻焊条2b。向下压电阻焊条2a和2b。在此结构中,当执行电阻焊并给电阻焊条2a和2b提供大电流时,复合板79和金属板80接合。电阻焊时,电阻焊条2a和2b下面的电阻焊接部分中流动着大电流,并且加热电阻焊接部分至等于或高于金属板73和80的熔点的高温。这时,因为在电阻焊接部分与焊料81之间设置有低导热性非金属板75,电阻焊接部分与焊料81之间的热传导非常低,因此电阻焊接部分的高温不会到达下部分中的焊料81。因此,电阻焊时,焊料熔化或蒸发和汽化并且金属板80与电路板83的结合强度下降等麻烦不会发生。例如焊料熔化且扩散到周围、焊球沉积至电路板的电子部件并且导致短路的麻烦也不会发生。
电阻焊复合板79和金属板80时,在两个圆柱形凸起部分74a和74b上面的适当位置上设置电阻焊条,并且提供焊接电流。这样,在两个圆柱形凸起部分74a和74b中流动着焊接电流。因为金属板73和80的接合面积保持不变,所以当提供预定的焊接电流时可以将其电阻焊接。在这样的复合板79中,即使电阻焊时施加的压力大,因为非金属板75支撑着复合板79,复合板79的中心部分也不会压坏或变形。
图31A至31C分别是复合板85的平面图、剖面图和透视图,该复合板是通过接合具有优良电阻可焊性的可焊金属板90和低电阻金属板91获得。凹陷部分形成在低电阻金属板91的右上部分和右下中心部分。将可焊金属板90接合到低电阻金属板91右上部分的凹陷部分。因为凹陷部分形成在金属板91的右下中心部分并且那里面存在间隙(空气),所以当在金属板90的右上中心部分电阻焊接金属板91和另一金属板时,焊接部分的高温由空气隔离,上中心部分的高温不易到达下部分。这样,右下中心部分下的焊料不会熔化。因为复合板85的60%或更多是由低电阻金属板91构成,所以从金属板91上部分的焊接部分到其下部分的区域中的电阻值小。
图32A至32C分别是复合板86的平面图、剖面图和透视图,该复合板是通过在具有图31B所示形状的复合板85的右下部分的间隙中加入非金属板94获得。即使电阻焊时施加较大压力,因为非金属板94支撑着低电阻金属板93,所以低电阻金属板93不会变形。
图33A至33B是采用图32C所示的复合板86执行电阻焊时的透视图。复合板86是通过接合具有优良电阻可焊性的可焊金属板92、低电阻的金属板93和非金属板94获得。复合板86上设置有金属板101。在金属板101上设置正极电阻焊条100a和负极电阻焊条100b。正极电阻焊条100a的直径比负极电阻焊条100b的大。例如,正极电阻焊条100a的直径等于3mm,负极电阻焊条100b的直径等于1.5mm。向下压正极电阻焊条100a和负极电阻焊条100b。在这种结构中,当执行电阻焊并向正极电阻焊条100a和负极电阻焊条100b施加大电流时,在负极电阻焊条100b的下面接合可焊金属板92和101。因为下面的两条原因,在正极电阻焊条100a下面,复合板86和金属板101未接合。
(1)在正极电阻焊条100a下面设置低电阻金属板93,该金属板是不易电阻焊的金属。
(2)因为电阻焊条100a的直径大,所以在复合板86和金属板101上部分的较宽范围的接合部分中流动着电流。
电阻焊时,在负极电阻焊条100b下面的电阻焊接部分中流动着大电流,并且电阻焊接部分加热至等于或高于复合板86和金属板101熔点的高温。这时,因为在电阻焊接部分与焊料102之间设置有低导热性的非金属板94,电阻焊接部分与焊料102之间的热传导非常低,因此电阻焊接部分的高温无法到达下部分的焊料102。因此,电阻焊时焊料102熔化或蒸发和汽化并且低电阻金属板93和电路板104的结合强度下降的麻烦不会发生。例如焊料102熔化且扩散到周围、焊球沉积到电路板的电子部件并且导致短路的麻烦也不会发生。
对于具有这样结构的复合板86,即使在电阻焊时施加较大压力,因为由非金属板94支撑压力,所以低电阻金属板93的中心部分不会压坏和变形。因此,如果采用应用本发明的低电阻金属板93,低电阻金属板93下面的焊料102不熔化并且可以允许流动预定的焊接电流。
图34A至34C分别是复合板87的平面图、剖面图和透视图,该复合板是通过接合具有优良电阻可焊性的可焊金属板95、低电阻金属板96和低导热性金属板97获得。凹陷部分形成在低电阻金属板96的右上部分,并且可焊金属板95接合在该凹陷部分。因为金属板96下面存在低导热性金属板97,所以在电阻焊接它们时,焊接部分的高温由低导热性金属板一定程度地隔离。所以,上中心部分的高温不易到达下部分,并且存在于上中心部分下面的焊料不会熔化。
图35A至35C分别是复合板88的平面图、剖面图和透视图,该复合板是通过接合具有优良电阻可焊性的可焊金属板110、低电阻金属板111和低导热性金属板112获得。可焊金属板110具有低电阻金属板111的约一半的尺寸,并且接合到低电阻金属板111的右上表面。另一金属板电阻焊接到可焊金属板110。当将要焊接的另一金属板较薄时,复合板88能够使其有效地电阻焊接。
图36A至36B是将复合板88电阻焊接到金属板121时的透视图。在复合板88右上部分上的可焊金属板110上设置金属板121。在金属板121上设置负极电阻焊条120b。在低电阻金属板111上设置正极电阻焊条120a。正极电阻焊条120a的直径比负极电阻焊条120b的大。例如,正极电阻焊条120a的直径等于3mm,负极电阻焊条120b的直径等于1.5mm。向下压正极电阻焊条120a和负极电阻焊条120b。在这种结构中,当执行电阻焊并向正极电阻焊条120a和负极电阻焊条120b施加大电流时,在负极电阻焊条120b的下面接合可焊金属板110和金属板121。
因为金属板121不存在,所以在正极电阻焊条120a下面的低电阻金属板111和金属板121无法结合。电阻焊时,在负极电阻焊条120b下面的电阻焊接部分中流动着大电流,并且电阻焊接部分加热至等于或高于可焊金属板110和金属板121的熔点的高温。这时,因为在电阻焊接部分与焊料122之间设置有低导热性的非金属板112,电阻焊接部分与焊料122之间的热传导非常低,并且电阻焊接部分的高温无法到达下部分的焊料122。
因为下述原因,正极电阻焊条120a下面的部分的温度不会局部变高。
(1)因为低电阻金属板111本身的电阻值低,所以由焊接电流产生的热量少。
(2)因为低电阻金属板111中在较宽范围中流动着焊接电流,所以在较宽范围中产生热量。
因此,无法发生电阻焊时焊料122熔化或蒸发和汽化使得复合板88和电路板124的结合强度下降的麻烦。没有焊料122熔化且扩散到周围、焊球形成并沉积到电路板的电子部件并且发生短路的麻烦。在复合板88形状中,即使当电阻焊时施加较大压力,因为压力由金属板112支撑,可避免复合板88的中心部分压坏和变形的麻烦。
本发明不限于上述的多个本发明的实施例,在本发明所附权利要求的精神和范围的情况下可以有多种改动和形化。例如,可以根据诸如焊接环境、设施等自由地修改构成复合板的板的数量、材料、形状和位置。
如上所述,根据本发明,焊接时,复合板上层的高温不易到达其下层,与下层接触的焊料的温度不易变高,并且可以防止焊料熔化。因此,熔化的焊料不会散开到周围,不会形成导致短路的焊球,并且电阻焊的质量可以提高。不会发生由于焊料引起的安装强度下降,并且可以形成机械稳定的电路板。

Claims (19)

1.一种端子构件的结构,包括:
电极焊盘,其形成在具有布线的电路板上,以及
复合板,其通过焊料固定在所述电极焊盘上,
其中,所述复合板的至少一部分具有三层结构,并且导热率比上层或下层中至少一层低的低导热板位于中间层。
2.一种端子构件的结构,包括:
电极焊盘,其形成在具有布线的电路板上,以及
复合板,其通过焊料固定在所述电极焊盘上,
其中,所述复合板的至少一部分具有三层结构,并且导热率比上层或下层低的低导热板位于中间层,以及
导热率比上层高的高导热板位于下层。
3.一种端子构件的结构,包括:
电极焊盘,其形成在具有布线的电路板上,以及
复合板,其通过焊料固定在所述电极焊盘上,
其中,所述复合板的至少一部分具有三层结构,并且导热率比上层或下层低的低导热板位于中间层,以及
导热率比下层高的高导热板位于上层。
4.一种端子构件的结构,包括:
电极焊盘,其形成在具有布线的电路板上,以及
复合板,其通过焊料固定在所述电极焊盘上,
其中,所述复合板的至少一部分具有双层结构,并且低导热板位于一层中,该低导热板的导热率比另一层低。
5.一种端子构件的结构,包括:
电极焊盘,其形成在具有布线的电路板上,以及
复合板,其通过焊料固定在所述电极焊盘上,
其中,所述复合板的至少一部分具有三层结构,并且导热率比下层低的低导热板位于上层,以及
低电阻金属板位于中间层。
6.一种端子构件的结构,包括:
电极焊盘,其形成在具有布线的电路板上,以及
复合板,其通过焊料固定在所述电极焊盘上,
所述复合板的至少一部分具有三层结构,并且导热率比上层低的低导热板位于下层,以及
低电阻金属板位于中间层。
7.如权利要求1至6中任何一项所述的结构,其中,所述低导热板由含玻璃纤维的环氧树脂、含玻璃纤维的硼酸粘合剂、特氟纶、塑料、玻璃纤维织物、石棉、纸、碳、陶瓷、铅、铅合金、铁、铁合金、钛、钛合金、锡、锡合金和镍合金中的一种制成。
8.如权利要求1至6中任何一项所述的结构,其中,所述复合板为凹形。
9.如权利要求8所述的结构,其中,多个突起部分设置在所述凹形复合板的内表面上使其相互面对。
10.如权利要求1至6中任何一项所述的结构,其中,多个凸起部分形成在层压于上层的金属板的上部分中。
11.如权利要求1至6中任何一项所述的结构,其中,整个或部分所述复合板镀有具有防锈性质的金属。
12.如权利要求1至6中任何一项所述的结构,其中
构成所述复合板的上层和下层的金属板中之一包括镍、镍合金、铁、铁合金、不锈钢、锌和锌合金中的至少一种或多种,以及
所述低电阻金属板包括铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铂、铂合金、铝、铝合金、钨、钨合金、铍、铍合金、铑、铑合金中的至少一种或多种。
13.如权利要求1至6中任何一项所述的结构,其中,形成所述复合板的多个板通过加热并沿垂直方向上对其施压的方法扩散接合。
14.如权利要求1至6中任何一项所述的结构,其中,形成所述复合板的多个板通过在施加超声波振动的同时沿垂直方向对其施压的方法扩散接合。
15.如权利要求1至6中任何一项所述的结构,其中,形成所述复合板的板通过诸如点焊或缝焊的电阻焊加热、熔化并接合。
16.如权利要求1至6中任何一项所述的结构,其中,形成所述复合板的板通过在接合面涂覆导电粘合剂并在加热或不加热的同时对所述板施压的方法接合。
17.如权利要求1至6中任何一项所述的结构,其中,形成所述复合板的板通过下述方法接合,向由单一材料形成的金属板的一部分照射激光束,形成穿透所述金属板的矩形间隙,将加热后的含玻璃纤维的液体塑料或塑料插入所述间隙,使含玻璃纤维的液体塑料或塑料冷却并固化。
18.如权利要求1至6中任何一项所述的结构,其中,由单一材料形成的金属板的部分表面通过化学蚀刻处理蚀刻,形成蚀刻凹陷部分,在所述凹陷部分中设置由塑料等制成的绝热板,在所述绝热板的上部分上粘附金属板,并且接合两金属板,从而形成三层结构的复合板。
19.如权利要求8至10中的任何一项所述的结构,其中,通过化学蚀刻处理接合所述复合板表面的两个或更多凸出形状或一个或更多凹陷形状。
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