CN102026470A

CN102026470A - 电路板和电子组件

Info

Publication number: CN102026470A
Application number: CN 200910173564
Authority: CN
Inventors: 胡浩然; 郑维民; 方兴邦; 邓国荣; 罗家乐
Original assignee: Astec International Ltd
Current assignee: Astec International Ltd
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2029-09-17
Also published as: CN102026470B

Abstract

本发明涉及一种电路板(100)，包括：至少一个安装孔(105)；设置在安装孔(105)周围的焊盘(110)；涂覆在焊盘(110)上的阻焊层。阻焊层包括沿安装孔(105)的周向以等角间距的方式隔开的多个第一径向阻焊层开口(140)、多个第二径向阻焊层开口(150)和多个周向阻焊层开口(130)。各个阻焊层开口具有相同的形状和面积。本发明还涉及一种包括所述电路板的电子组件。采用本发明的电路板可以在焊盘上形成更加均匀的焊料厚度。

Description

电路板和电子组件

技术领域

本发明涉及一种电路板，特别是涉及一种适用于波峰焊的电路板。

背景技术

当将电路板安装在金属底架——例如将印刷电路板安装在计算机的底架上时，需要在底架与电路板的接地层之间形成接地电连接。用于实现这种接地电连接的一种常用技术是在电路板的安装孔周围形成焊盘，焊盘通过一系列过孔与电路板的接地层连通。通过波峰焊在焊盘上形成一层焊料。在安装过程中，电路板通过穿过安装孔的螺钉固定在金属底架上，并且通过焊盘上形成的焊料实现与金属底架的电连接。

当使用电路板上的圆形焊盘电连接到金属底架时，在进行波峰焊之后，会在圆形焊盘周围形成不均匀的焊料分布并且电路板上的焊料厚度可能会变化。在这种情况下，当利用螺钉将电路板安装到金属底架并将螺钉拧紧时，电路板可能会弯曲从而产生应力。这会导致相邻的焊盘翘起并且可能会使电路板在弯曲的区域中出现电子元件断裂。此外，由于焊盘的内边缘靠近安装孔，所以安装孔经常会被附连到焊盘上的焊料堵塞。

为了有助于实现均匀的焊料厚度并且防止安装孔被堵塞，已知一种如图1所示的条状分割的焊盘设计。电路板1包括安装孔5并且在安装孔5周围设置有圆形的铜焊盘2。焊盘2与电路板1的接地层通过一系列过孔3连接。在电路板1和焊盘2上涂覆有阻焊层，并且在阻焊层上开有一系列相互平行并且等间距隔开的条状开口4。由于这些条状开口4将焊盘2的区域分割成一系列相同宽度的用于镀上焊料的条带，所以经过波峰焊之后可以在焊盘上形成更均匀的焊料厚度。此外，由于条状开口4与图1中的箭头所示的波峰焊方向形成一定夹角，因此在电路板经过焊料池时可以使得从焊料池中拖出的焊料量最小化。

无铅波峰焊在业界已经广泛使用。由于无铅波峰焊需要更高的焊接温度，并且所使用的焊料具有更高的表面张力，因此上述焊盘设计存在以下问题。(1)由于过孔3形成的吸热效应，在相邻的开口4之间容易形成桥接部6；(2)各个开口4的面积不同(尽管宽度相同)，所以无铅焊料的高表面张力容易在各个开口中形成厚度变化较大的焊料层；(3)在开口4与焊盘2中心开口相交的锐角部位容易形成尖锐的焊料突起。

文献1(US5420378)公开一种电路板，如图2和3所示，该电路板包括：基板12、穿过电路板形成的安装孔28、布置在安装孔周围的焊盘34、布置在安装孔周围并且将电路板的接地层14电连接到焊盘34的过孔32。在波峰焊之前，在安装孔周围设置一层阻焊剂掩膜40。在掩膜40中，在对应于过孔32的部位设置有圆形开口44。另外，在掩膜40中还设置有周向隔开的一系列大直径圆形开口46。在随后的波峰焊中，在掩膜40的开口44、46处形成焊料层52。如图3所示，当将电路板用螺钉54固定到金属底架20上时，经由焊料层52实现电路板接地层14与金属底架20之间的接地连接。但是，这种焊盘设计仍然不能实现均匀的焊料分布，而且安装孔仍然容易被焊料堵塞。

文献2(US5414223)公开了一种对称的焊盘设计，如图4所示，其包括与电路板上的安装孔同心且隔开的圆环以及从所述安装孔向外径向伸出的与圆环几乎垂直相交的辐条。但是，这种焊盘设计也不能实现均匀的焊料分布并且还会占用太大面积，这对于面积有限的电路板来说是非常不利的。

因此，需要一种能够克服上述技术方案中存在的缺点的焊盘设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于波峰焊特别是无铅波峰焊的电路板，所述电路板包括能够在波峰焊后获得均匀的焊料厚度并且防止安装孔被焊料堵塞的焊盘。本发明的另一个目的是提供一种包括所述电路板的电子组件。

根据本发明的一个方面，一种电路板，包括：至少一个安装孔；设置在所述安装孔周围的焊盘；涂覆在所述焊盘上的阻焊层；其特征在于，所述阻焊层包括沿所述安装孔的周向以等角间距的方式隔开的多个第一径向阻焊层开口，并且所述第一径向阻焊层开口的纵轴延伸穿过所述安装孔的圆心。

优选地，所述阻焊层进一步包括沿所述安装孔的周向以等角间距的方式隔开的多个第二径向阻焊层开口。所述第二径向阻焊层开口与所述第一径向阻焊层开口沿安装孔的周向以等角间距的方式交替隔开并且具有相同的形状和面积。所述第二径向阻焊层开口的纵轴延伸穿过所述安装孔的圆心。

优选地，与所述第一径向阻焊层开口相比，所述第二径向阻焊层开口布置在远离所述安装孔的位置。

优选地，所述阻焊层进一步包括沿所述安装孔的周向以等角间距的方式隔开的多个周向阻焊层开口。所述周向阻焊层开口设置在与所述第二径向阻焊层开口相同的角位置并且沿所述安装孔的径向位于所述第二径向阻焊层开口内侧。所述周向阻焊层开口具有与所述第一径向阻焊层开口相同的形状和面积。所述周向阻焊层开口的纵轴平行于所述安装孔在相应位置处的切线。

优选地，所述电路板包括4个第一径向阻焊层开口、4个第二径向阻焊层开口和4个周向阻焊层开口。

优选地，所述第一径向阻焊层开口、第二径向阻焊层开口和周向阻焊层开口的形状选自长孔形、椭圆形或带有四个圆角的矩形。

优选地，所述焊盘包括直径大于所述安装孔的圆形开口。

优选地，所述焊盘在对应于所述第二径向阻焊层开口的部位具有突出部。

优选地，所述电路板进一步包括多个与所述电路板的接地层电连接的过孔。所述过孔经由宽度小于过孔直径的颈部连接到所述焊盘。

根据本发明的另一方面，提供了一种电子组件，包括金属底架和上述电路板，其中所述电路板通过穿过所述安装孔的螺钉安装至所述金属底架。

附图说明

通过以下参考附图的详细描述，本发明的前述以及其它特征和特点将变得显而易见，附图中：

图1是根据现有技术的焊盘的平面图；

图2是根据另一现有技术的焊盘的平面图；

图3是沿图2的线I-I的剖面图；

图4是根据又一现有技术的焊盘的平面图；

图5是根据本发明实施方式的包括焊盘的电路板的平面图。

具体实施方式

下面将参考图5详细描述根据本发明实施方式的包括焊盘的电路板。

图5示出了电路板100的一部分。所述电路板100包括至少一个圆形的安装孔105和围绕安装孔105设置在电路板100一侧或两侧表面的焊盘110。焊盘110由诸如铜的金属制成并且包括大致为圆环形的基部120。基部120的圆形开口125优选与安装孔105同心设置。圆形开口125的直径大于安装孔105的直径。换言之，圆形开口125的圆周与安装孔105的圆周隔开一定的距离。

在电路板和焊盘上涂覆有阻焊层并且在阻焊层的特定位置设置有开口以露出焊盘110。换言之，焊盘110在阻焊层开口处可以露出诸如裸铜的金属部分以镀上焊料。

如图5所示，在焊盘110的基部120上沿安装孔105的周向以等角间距的方式设置有多个第一径向阻焊层开口140。在本实施方式中，第一径向阻焊层开口140具有长孔形形状，即包括两个平行的侧边以及两个半圆形端部的形状。第一径向阻焊层开口140还可以是椭圆形形状或带有四个圆角的矩形形状等。

第一径向阻焊层开口140具有纵轴X1-X1，纵轴X1-X1沿第一径向阻焊层开口140的具有较长开口长度的方向延伸，并且第一径向阻焊层开口140关于纵轴X1-X1对称。

根据本实施方式，设置有四个第一径向阻焊层开口140。各个第一径向阻焊层开口140的纵轴X1-X1延伸经过安装孔105的圆心O。这四个第一径向阻焊层开口140沿安装孔105的周向以等角间距的方式设置。如果以安装孔105的圆心O作为极坐标的原点并且以水平向右的方向作为极轴，则第一径向阻焊层开口140分别布置在0度、90度、180度和270度的位置。

在焊盘110的基部120上沿安装孔105的周向以等角间距的方式还设置有多个第二径向阻焊层开口150。第二径向阻焊层开口150的形状和面积与第一径向阻焊层开口140的形状和面积基本相同。根据本实施方式，设置有4个第二径向阻焊层开口150。各个第二径向阻焊层开口150的纵轴X2-X2也延伸经过安装孔105的圆心O。各个第二径向阻焊层开口150与各个第一径向阻焊层开口140以等角间距的方式交替隔开。例如，两个相邻的第一径向阻焊层开口140和第二径向阻焊层开口150相对于安装孔105的圆心O的角度为45度。换言之，在如上定义的极坐标系中，第二径向阻焊层开口150分别布置在45度、135度、225度和315度的位置。

与第一径向阻焊层开口140相比，第二径向阻焊层开口150布置在远离安装孔105的位置。即，第二径向阻焊层开口150与安装孔105的圆心O的距离大于第一径向阻焊层开口140与安装孔105的圆心O的距离。相应地，焊盘110在对应于第二径向阻焊层开口150的部位还具有突出部127。突出部127可以是半圆形或稍大于第二径向阻焊层开口150的其他形状。

在焊盘110的基部120上沿安装孔105的周向以等间距的方式还设置有多个周向阻焊层开口130。周向阻焊层开口130的形状和面积与第一径向阻焊层开口140或第二径向阻焊层开口150的形状和面积基本相同。但是周向阻焊层开口130的纵轴X3-X3平行于安装孔105相应位置的切线。

在本实施方式中，设置有4个周向阻焊层开口130。各个周向阻焊层开口130与各个第一径向阻焊层开口140以等角间距的方式隔开。例如，两个相邻的周向阻焊层开口130和第一径向阻焊层开口140相对于安装孔105的圆心O的角度为45度。各个周向阻焊层开口130分别设置在与第二径向阻焊层开口150相同的角位置并且沿安装孔105的径向位于第二径向阻焊层开口150的内侧。

电路板100上还设置有用于将电路板中的接地层电连接到焊盘110的过孔160。如图5所示，过孔160设置在焊盘基部120的外侧并且通过宽度小于过孔直径的颈部165电连接到基部120。过孔160可以沿焊盘基部120的外周以等角间距的方式布置，也可以以其他任何合适的方式布置，只要过孔160或颈部165距离各个阻焊层开口尽可能远即可，以减小过孔所致的吸热效应。图中示出了8个过孔160，但是过孔的数量和位置并不局限于图中所示。

根据本实施方式的电路板100可以沿图5中箭头A所指的方向进行波峰焊。但是，由于各个阻焊层开口是对称布置的，因此根据本实施方式的电路板可以像文献2(US5414223)那样沿任意方向进行波峰焊。换言之，根据本实施方式的焊盘110可以在电路板100上沿任意方向定向。

根据本实施方式的包括焊盘110的电路板100具有如下有益效果。

第一，由于各个阻焊层开口的形状和面积基本相等，所以能够产生均匀的焊层厚度。特别是在采用无铅波峰焊时，也可以防止由于高的表面张力导致的焊层厚度不均匀。

第二，由于各个阻焊层开口关于安装孔的圆心对称布置，所以电路板可以沿任意方向进行波峰焊或者焊盘可以在电路板上沿任意方向定位，这节约了设计时间和制造成本。

第三，在各个径向阻焊层开口之间设置有了周向阻焊层开口。当进行波峰焊时，周向阻焊层开口对焊料波的拖拽作用有助于使焊料波在各个开口之间具有连贯性，因此有助于形成更均匀的焊层厚度。

第四，由于焊盘内的圆形开口与安装孔隔开一定距离，因此可以防止安装孔被堵塞。

第五，由于过孔通过宽度较窄的颈部与焊盘连接，所以减小了过孔与焊盘之间的热传导。因此，也减小了过孔的吸热效应对阻焊层开口露出的诸如裸铜的金属部分的焊接性的不利影响，从而避免了在相邻阻焊层开口之间形成桥接部。

第六，与图1所示的条状分割的焊盘设计类似，可以为本实施方式的焊盘设计建立标准库，因此采用本实施方式的焊盘不会增加额外的时间并且不会影响产品开发进度。

第七，本实施方式的焊盘占据的面积与图1所示的条状分割的焊盘相同，因此不会占据电路板上的额外面积并且不会影响电路板的布局。

第八，相对于现有制造工艺而言，本实施方式的焊盘设计仅需要改造焊盘的形状和阻焊层开口的形状，因此对在现有的制造工艺进行改造非常容易。

尽管在此已详细描述了本发明的优选实施方式，但要理解的是本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体结构，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。所有这些变型和变体都落入本发明的范围内。例如，尽管图中示出的实施方式分别包括了4个第一径向阻焊层开口、4个第二径向阻焊层开口和4个周向阻焊层开口，但是显然这阻焊层开口的数量可以为其他数量，例如3个、5个或6个等。

Claims

1.一种电路板(100)，包括：

至少一个安装孔(105)；

设置在所述安装孔(105)周围的焊盘(110)；

涂覆在所述焊盘(110)上的阻焊层；

其特征在于，所述阻焊层包括沿所述安装孔(105)的周向以等角间距的方式隔开的多个第一径向阻焊层开口(140)，并且

所述第一径向阻焊层开口(140)的纵轴延伸穿过所述安装孔(105)的圆心(O)。

2.如权利要求1所述的电路板(100)，其中，

所述阻焊层进一步包括沿所述安装孔(105)的周向以等角间距的方式隔开的多个第二径向阻焊层开口(150)；

所述第二径向阻焊层开口(150)与所述第一径向阻焊层开口(140)沿安装孔(105)的周向以等角间距的方式交替隔开并且具有相同的形状和面积；并且

所述第二径向阻焊层开口(150)的纵轴延伸穿过所述安装孔(105)的圆心(O)。

3.如权利要求2所述的电路板(100)，其中，与所述第一径向阻焊层开口(140)相比，所述第二径向阻焊层开口(150)布置在远离所述安装孔(105)的位置。

4.如权利要求3所述的电路板(100)，其中，

所述阻焊层进一步包括沿所述安装孔(105)的周向以等角间距的方式隔开的多个周向阻焊层开口(130)；

所述周向阻焊层开口(130)设置在与所述第二径向阻焊层开口(150)相同的角位置并且沿所述安装孔(105)的径向位于所述第二径向阻焊层开口(150)内侧；

所述周向阻焊层开口(130)具有与所述第一径向阻焊层开口(140)相同的形状和面积；并且

所述周向阻焊层开口(130)的纵轴平行于所述安装孔(105)在相应位置处的切线。

5.如权利要求1所述的电路板(100)，其中，所述电路板包括4个第一径向阻焊层开口(140)。

6.如权利要求2所述的电路板(100)，其中，所述电路板包括4个第二径向阻焊层开口(150)。

7.如权利要求4所述的电路板(100)，其中，所述电路板包括4个周向阻焊层开口(130)。

8.如权利要求1所述的电路板(100)，其中，所述第一径向阻焊层开口(140)的形状选自长孔形、椭圆形或带有四个圆角的矩形。

9.如权利要求1所述的电路板(100)，其中，所述焊盘(110)包括直径大于所述安装孔(105)的圆形开口(125)。

10.如权利要求2所述的电路板(100)，其中，所述焊盘(110)在对应于所述第二径向阻焊层开口(150)的部位具有突出部(127)。

11.如权利要求1所述的电路板(100)，进一步包括多个与所述电路板(100)的接地层电连接的过孔(160)，所述过孔(160)经由宽度小于过孔(160)直径的颈部(165)连接到所述焊盘(110)。

12.一种电子组件，包括金属底架和如权利要求1-11中任一项所述的电路板(100)，其中所述电路板(100)通过穿过所述安装孔(105)的螺钉安装至所述金属底架。