TW488198B - Printed circuit board capable of preventing electrical short during soldering process - Google Patents

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488198 5975pif.doc/008 ^ 五、發明説明Γ ) 本發明是有關一種印刷電路板，特別是一種能夠 在焊接程序中避免電氣短路的印刷電路板。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一般在電子產品組裝的程序中，元件和基板之連接 係以熱流法（heat-flow method)或波焊法（wave soldering method)來完成，其中波焊法主要應用在具有針腳孔(pin hole) 零件之基板（substrate)上。美國專利第5,000,69T號和第 5,092,035號即揭露一種以波焊法來連接元件和基板。在連 接針腳孔零件之過程中，焊點（solder spot)之溫度和一般波 焊機(wave soldering machine)的輸送帶之寬度需加以控制以 與每一印刷電路板之尺寸相匹配。然而，儘管基板之焊接 程序確已按照適當的條件加以控制，意想不到的問題仍舊 會發生，例如由於焊接劑(solder)不足所引起之「開口接頭」 (◦pen joint)或由於焊接劑過多所引起之「跨接頭」（bridge joint) 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第一圖爲習知在印刷電路板上發生短路之一說明 例。如第一圖所示，將含有半導體元件例如連接器(connector) 之一印刷電路板100預熱至一預定的溫度以符合焊接的條 件。其後將該印刷電路板100通過一含有融熔焊錫(molten solder)207之爐子（此後稱爲「錫爐」209，solder pot)使力口 熱至一預定的溫度。連接器的針腳（Pin)205穿過形成於該 印刷電路板100上之孔(holes) 102、104、和106而突出於 印刷電路板100的底面上。然後將這些突出的針腳205以 等速度藉一輸送器(conveyer)(未顯示)依箭頭方向（如第一圖 所示)使該印刷電路板1⑻掃過「.錫爐」而沾錫。如此，依 次由第一針腳穿過第一孔被沾錫，漸漸地再由第二針腳穿 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 488198 5975pif.doc/008 五、發明説明（丨） 過第二孔被沾錫。 印刷電路板100之底面除了需沾錫的孔洞區域以外均 塗上一層不沾錫的焊罩（solder mask)(俗稱綠漆）以避免不需 要沾錫的區域被沾錫。在沾錫（焊接）過程中，有些焊錫 (solder)會推擠並沿著前往第一孔101的路線上流動而經過 印刷電路板100之底面上之該第一孔101和第二孔102, 但因爲焊罩不沾錫，故在被推擠的焊錫中有一部分會被往 相反的方向推擠。但當部分被推擠的焊錫到達第二孔102 並觸及印刷電路佈線(pattern) 108時就因沒有流動的通路 而殘留在印刷電路線前之孔102、104、和106而造成問題。 其結果就如第一圖中所示，這些殘留在孔102和104之多 餘的焊錫就會造成一短路112,而殘留在孔106之多餘的 焊錫就會連上印刷電路線造成另一短路110。因此就有必 要爲了去除這些短路而花費人工和時間，但是這就使生產 的成本提高，同時也使生產的效率降低。 因此本發明的目的之一就是在提供一種印刷電路板 能夠防止在波焊程序中因爲堆積在印刷電路板底面上一些 特殊點之焊錫固化而產生電氣短路。 爲達成以上目的，依據本發明之一觀點，一種能在焊 接程序中避免電氣短路且具有複數個針腳孔之印刷電路板 包含複數個零件和電路佈線區，其中該複數個零件係裝配 於、且電性連接於印刷電路板上，且每一該複數個零件又 包含複數個針腳用來插入該等針腳孔中，而該電路佈線區 位於緊鄰配置於其上之針腳孔群中之最後一孔之一側，且 至少一沾錫區形成於至少該電路佈線區中之一電路佈線， 5 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21GX297公羡） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 488198 5975pif.doc/008 ^ 五、發明説明（》） 且其中至少一沾錫區係形成於複數個針腳之同一沾錫過程 之路線上，以吸收堆積於該最後一孔上之多餘的焊錫，以 避免該多餘的焊錫在該最後一孔產生固化而發生電氣短路 現象。 根據本發明之印刷電路板，其中至少該電路佈線上之 一沾錫區表面上之焊罩被剝除而可以沾錫。 一 而且，在該印刷電路板中，至少一沾錫區依次形成於 電路佈線區域上。 更且，在該印刷電路板中，至少一沾錫區之大小係按 照最後一孔之大小以一等差級數之一公差百分比依次遞 減。 又，依據本發明之另一觀點，一種含有針腳孔之印刷 電路板包括：複數個零件，裝配並電性連接於印刷電路板 上，其中每一零件包含複數個用來插入針腳孔之針腳 (pins);及一「虛設區」（dummy land)，开多成於印刷電路板 上且位於緊鄰配置於其上之針腳孔群中之最後一孔其中至 少一「虛設區」上之一^表面可以沾錫；其中’該「虛設區」 係形成於複數個針腳之同一沾錫線上，以吸收殘留於該最 後一孔之多餘的焊錫，以避免該多餘的焊錫在該最後一孔 產生固化而發生電氣短路現象。 根據本發明之印刷電路板，其中至少一「虛設區」表 面上之焊罩被剝除而可以沾錫。 而且，在該印刷電路板中，該「虛設區」係形成於沾 錫程序中印刷電路板移動方向之反方向。 更且，在該印刷電路板中，該「虛設區」包括一頭部 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210父297公釐1 — "' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

488198 5975pif.doc/008 五、發明説明（1/)) 和一頸部，其中該頭部係由該最後一孔平移而來，而該頸 部係由該最後一孔連接該頭部而來。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又且，該印刷電路板中，該頸部之寬度小於該最後一 孔之直徑。 爲讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，特舉一些較佳實施例，並配合所附圖式”做詳細 說明如下’· 圖式之簡單說明： 第一圖顯示一習知發生於一印刷電路板上之電氣短路 之示意圖。 第二圖顯示以波焊法在一印刷電路板上之沾錫程序 之示意圖。 第三圖顯示本發明第一實施例之印刷電路板之示意 圖。 第四圖顯示本發明第第二實施例之印刷電路板之示意 圖。 標號說明： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 100、 200印刷電路板 205針腳 101、 210第一孔 207融溶焊錫 102、 211第二孔 210第一孔 104、106孔 210’第一針腳 108電路佈線 211’第二針腳 110、112電氣短路 212第三孔 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 488198 A/ B7 5975pif.doc/008 五、發明説明（& ) 212’第三針腳 220頭部 222頸部 224 「虛設區_ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 199電路佈線 201電路佈線區 202第四孔 202’第四針腳 203連接器 204、206、208、228 沾錫區 較佳實施例之說明 如第二圖或第四圖所示，一種由來已久在工業界利 用沾錫法在一印刷電路板上進行沾錫以將半導體元件固定 在該印刷電路板上之操作在過去係以手工進行。 一種典型的波焊機包含至少一「預熱區」用來預熱 印刷電路板，至少一「沾錫區」用來以融熔焊錫207將零 件焊接在印刷電路板上，以及至少一「冷卻區」用來將焊 錫在此固化。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如第二圖所示，首先將一半導體元件安裝於印刷電 路板上，然後藉輸送導軌將該印刷電路板浸泡於融熔焊錫 207中並依箭頭所指方向輸送使焊錫藉毛細現象及表面張 力流入形成於印刷電路板之孔和針腳205之間隙中’且藉 焊錫之固化使該等針腳205牢牢地固定在印刷電路板上。 據此，如欲將一半導體元件（semiconductor device)例 如一連接器(connector) 203與印刷電路板200相連接’則先 在形成於印刷電路板200上之孔202中插入位於連接器203 上之針腳（pin)205，其中孔202之內表面爲鍍金之表面以改 善其導電性與接觸性。如以上所述，先將這些突出於印刷 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 488198 5975pif.doc/〇〇8 β? 五、發明説明（έ ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 電路板200底面之針腳205預熱，然後將該印刷電路板浸 泡並使通過於「錫爐」（solder pot)之融熔焊錫207中，且 藉焊錫之固化使該等針腳205牢牢地固定在印刷電路板200 上。 如第3圖所示，在印刷電路板200底面之同一列上依 次形成各行之孔210、211、212、和202，而緊鄰著最後一 行之孔202之一側則形成複數個電路佈線區（pattern)201。 在沾錫程序中，首先由一第一孔210之第一針腳210’開 始沾錫，繼而一第二孔211之第二針腳211’，一第三孔212 之第三針腳212’陸續沾錫，直到最後一第四孔202之第 四針腳202’沾錫爲止。 在本發明的第一實施例中，在第四孔202之一側的電 路佈線區（pattern)上形成一「通道」（passage)，用來使融熔 焊錫（molten solder)207平順地流動，並且在剝除掉部分焊 罩的電路佈線區201上以間隔交錯的方式形成複數個^沾 錫區」（soldering zone) 204、206、208、和 228 ’ 其中分別 包含第一沾錫區204、第二沾錫區206、第三沾錫區208、 和第四沾錫區228，用來防止電氣短路（electrical short)，其 長度隨著離第四孔之位置越遠而漸小。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 由於這些「沾錫區」（soldering zone) 204、206、208、 和228已剝除掉其焊罩而能沾錫，因此，由第三圖中自左 至右一路沾錫過來到達第四孔後所殘餘之焊錫即可沿著這 些「沾錫區」順次沾錫，使融熔焊錫207可以在印刷電路 板200之底面上順利地流動而完成沾錫之工作。如第三圖 所示「沾錫區」204、206、208、和228之配置亦可以按實 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 488198 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5975pif.doc/008 ^ 五、發明説明（1 ) 際狀況加以化，例如如果第一沾錫區204和第四孔202 之距離太近，則可能會使殘餘之焊錫堆積而固化而導致電 氣短路，因此第一沾錫區204可以省略而跳到由電路佈線 區201之第二行（由鄰接第四孔202算起）開始而形成第一 沾錫區204，但如果電路佈線區201之第一行和第四孔202 之距離足夠大，則第一沾錫區204之形成由電路佈滿區201 之第一行開始。 與習知之印刷電路板相比較，本發明由於有這種配 置，故鄰接於第四孔202之電路佈線區201之電路佈線199 沒有「電氣短路」的現象發生。 在本發明之第一實施例中，第一沾錫區204之大小爲 第四孔202之大小之80%，第二沾錫區206之大小爲第四 孔202之大小之60%，第三沾錫區208之大小爲第四孔202 之大小之40%，第四沾錫區228之大小爲第四孔202之大 小之20%。 如以上所述，一種避免在印刷電路板200底面之孔上 發生電氣短路之方法係形成能夠在電路佈線區201上沾錫 之「沾錫區」204、206、208、和228。但是，有時候在電 路佈線區201上形成「沾錫區」會遭遇到困難。因此，如 第四圖所示，本發明第二實施例提出一種在鄰接於第四孔 202之一側形成一「虛設區」（dummy land)224。該「虛設 區」224之焊罩被剝除且包含一頭部220和一頸部222，其 中該頭部220之大小和該第四孔相同，而該頸部222則用 來連接頭部220和第四孔202。由於該「虛設區」224之焊 罩被剝除，故該虛設區會沾錫。因而在沾錫的程序中，多 10 本紙張尺度適用中^國家標準（(：：奶）八4規格（210/297公釐） ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 488198 5975pif.doc/008 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（$) 餘的融熔焊錫207不會殘留在第四孔而會流經「虛設區」 224之頸部222而沾錫，且一路沿著頸部而沾錫到「虛設 區」224之頭部220。如第四圖所示，該「虛設區」224之 形狀可以有不同長度的頸部222等等各種各樣之形狀。因 此本發明之第二實施例中就不會有因多餘的融熔焊錫207 固化而發生「電氣短路」的現象。 依照本發明之第一實施例和第二實施例，由於多餘 的焊錫堆積在印刷電路板底面上之某些特殊點產生固化而 發生電氣短路現象就可以避免。因此，用來去除這些特殊 點上發生電氣短路現象所花費的時間和勞力就可減少，生 產效率也會跟著提昇。 雖然本發明以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之 保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 488198 A8 B8 __5975Pif-doc/Q〇8___^ 六、申請專利範圍 1· 一種含有針腳孔（pin through hole)之印刷電路板 (printed circuit board)包括： 複數個零件，裝配並電性連接於印刷電路板上，其 中每一零件包含複數個用來插入針腳孔之針腳 (pins); 一電路佈線區(pattern)，形成於印刷電路板上且位 於緊鄰配置於其上之針腳孔群中之最後一孔之一 側；及 至少一沾錫區，形成於至少電路佈線區中之一電路 佈線，其中至少一沾錫區上之一表面可以沾錫； 其中，至少一沾錫區係形成於複數個針腳之同一沾 錫過程之路線上，以吸收殘留於該最後一孔之多餘 的焊錫，以避免該多餘的焊錫在該最後一孔產生固 化而發生電氣短路現象。 2.如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板，其中 至少該電路佈線上之一沾錫區表面上之焊罩被剝除 而可以沾錫。 3如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板，其中至 少一沾錫區依次形成於電路佈線區域上。 4. 如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板，其中 至少一沾錫區之大小係按照最後一孔之大小以一等 差級數之一公差百分比依次遞減。 5. —種含有針腳孔之印刷電路板包括： 複數個零件，裝配並電性連接於印刷電路板上，其 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂’-_ 線· 488198 5975pif.doc/008 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 /、、申請專利範圍 中每一零件包含複數個用來插入針腳孔之針腳 (pins);及 —「虛設區」（dummy land)，形成於印刷電路板上且 位於緊鄰配置於其上之針腳孔群中之最後一孔之 一側，其中至少一「虛設區」上之一表面可以沾 錫； 其中，該「虛設區」係形成於複數個針腳之同一沾 錫線上，以吸收殘留於該最後一孔之多餘的焊錫’ 以避免該多餘的焊錫在該最後一孔產生固化而發生 電氣短路現象。 6. 如申請專利範圍第5項所述之印刷電路板’其中 至少一「虛設區」表面上之焊罩被剝除而可以沾錫。 7. 如申請專利範圍第5項所述之印刷電路板，其中 該「虛設區」係形成於沾錫程序中印刷電路板移動 方向之反方向。 8. 如申請專利範圍第5項所述之印刷電路板’其中 該「虛設區」包括一頭部和一頸部，其中該頭部係 由該最後一孔平移而來，而該頸部係由該最後一孔 連接該頭部而來。 9. 如申請專利範圍第8項所述之印刷電路板，其中 該頸部之寬度小於該最後一孔之直徑。 10. —種含針腳孔之印刷電路板之沾錫方法包括以下步 驟： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   卜訂· -線_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 488198 A8 B8 C8 5975pif.doc/008 D8 六、申請專利範圍 形成至少一沾錫區（soldering zone)於印刷電路板上， 其中至少一沾錫區上之焊罩被從印刷電路板上之 表面剝除而可以沾錫；及 浸泡印刷電路板於錫爐中，並將該印刷電路板往某 一方向移動而使突出於印刷電路板底面之針腳沾 錫。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）