CN114930646A - 印刷电路板连接器和包括印刷电路板连接器的模块装置 - Google Patents
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Abstract
公开了根据实施方式的印刷电路板连接器和包括该印刷电路板连接器的模块装置。该印刷电路板连接器包括:基板;孔,孔以预定间隔形成在基板中并且在孔的内周表面涂覆有金属材料以形成金属层;第一金属焊盘,该第一金属焊盘形成在孔的一端处并且连接至金属层;以及第二金属焊盘,该第二金属焊盘形成在孔的另一端处并且连接至金属层。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及具有简单结构的印刷电路板连接器和包括该印刷电路板连接器的模块装置。
背景技术
作为在尺寸和重量减小的诸如移动电话和数码相机的电子装置中使用的连接器,使用对设置在彼此面对的两个印刷电路板(PCB)之间的电子电路进行连接的连接器。
图1a和图1b是用于描述传统接口方法的问题的视图。
参照图1a,连接器将设置在要连接的一个PCB中的插槽和设置在要连接的另一PCB中的引脚联接,并且因此,由于插槽和引脚的联接,形成在两个PCB上的信号线被连接。
作为需要向通信产品传输用于复杂功能的信号的连接器,已经使用了使用引脚-插槽方法、线束(柔性PCB)方法等的连接器。然而,在这样的方法中,存在:随着引脚数目的增加,单独的连接器布线图(artwork)空间不足并且高度受限的问题;引脚对准困难并且在组装过程中发生翘曲等另外的问题;接触电阻和接触短路方面的问题;以及不可能实现足以传输用于复杂功能的信号的引脚数目(200个引脚或更多)的问题。另外,存在如下问题:这样的方法仅可以用于专为射频(RF)和高速通信设计的通信产品,并且随着引脚数目的增加成本增加,以及引脚尺寸减小。
参考图1b,由于上述问题,最近使用了连接盘网格阵列(LGA,Land Grid Array)方法。然而,在LGA方法中,PCB的一个表面也应被用作SMT焊盘,因此布线图空间不足并且存在平整度和软焊的问题。
因此,需要一种能够解决传统接口方法的问题的新接口方法。
[相关技术文献]
(专利文献1)韩国特开专利公布第10-2010-0135482号
(专利文献2)日本专利公布第4710627号
发明内容
技术问题
本发明的实施方式旨在提供一种具有简单结构的印刷电路板连接器和包括该印刷电路板连接器的模块装置。
技术解决方案
本发明的一个方面提供了一种印刷电路板连接器,该印刷电路板连接器包括:基板;孔,孔以预定间隔形成在基板中并且具有内周表面,该内周表面涂覆有金属材料以形成金属层;第一金属焊盘,第一金属焊盘形成在孔的一端处并且连接至金属层;以及第二金属焊盘,第二金属焊盘形成在孔的另一端处并且连接至金属层。
基板可以包括第一表面和面向第一表面的第二表面,第一金属焊盘可以形成在第一表面上,第二金属焊盘可以形成在第二表面上,并且第一金属焊盘和第二金属焊盘可以一一对应。
金属层、第一金属焊盘和第二金属焊盘可以一体形成。
第一金属焊盘可以通过熔接而结合至设置在基板的第一表面上的第一印刷电路板的信号线。
第二金属焊盘可以通过软焊而结合至设置在基板的第二表面上的第二印刷电路板的信号线。
孔可以形成为并排定位在基板的至少一侧的边缘上。
印刷电路板连接器还可以包括联接凹槽,联接凹槽形成在基板的第一表面的端部处以联接至联接构件。
可以通过使用焊球使第一金属焊盘与设置在基板的第一表面上的第一印刷电路板的信号线接触。
焊球可以是基于布氏(Brinell)硬度具有250Mpa硬度的金属。
本发明的另一方面提供了一种印刷电路板连接器,该印刷电路板连接器包括:基板;凹槽,凹槽以预定间隔形成在基板中并且具有内周表面,该内周表面涂覆有金属材料以形成金属层;第一金属焊盘,第一金属焊盘形成在凹槽的一端处并且连接至金属层;以及第二金属焊盘,第二金属焊盘形成在凹槽的另一端处并且连接至金属层。
基板可以包括第一表面和面向第一表面的第二表面,第一金属焊盘可以形成在第一表面上,第二金属焊盘可以形成在第二表面上,并且第一金属焊盘和第二金属焊盘可以一一对应。
金属层、第一金属焊盘和第二金属焊盘可以一体形成。
第一金属焊盘可以通过熔接而结合至设置在基板的第一表面上的第一印刷电路板的信号线。
第二金属焊盘可以通过软焊而结合至设置在基板的第二表面上的第二印刷电路板的信号线。
凹槽可以形成为并排定位在基板的至少一侧的边缘上。
本发明的又一方面提供了一种模块装置,该模块装置包括:印刷电路板,该印刷电路板包括其上安装有元件的第一表面和面向第一表面的第二表面;印刷电路板连接器,印刷电路板连接器联接至印刷电路板的边缘;散热板,散热板设置在第二表面上;以及防护件,防护件设置在第一表面上并且被定位在印刷电路板连接器之间。
有益效果
根据实施方式,可以提供一种具有简单结构的印刷电路板连接器,在该印刷电路板连接器中,通过在基板中的至少一排中并排形成孔并用金属材料涂覆孔的内周表面来形成金属层,连接至金属层的第一金属焊盘形成在孔的一端处,并且连接至金属层的第二金属焊盘形成在孔的另一端处。
根据实施方式,由于结构简单,可以降低印刷电路板连接器的制造成本,并且可以通过简单的制造方法制造具有各种尺寸的印刷电路板连接器。
根据实施方式,可以防止诸如在软焊期间可能发生的接触短路、在再熔化期间可能发生的软焊裂纹等的缺陷。
根据实施方式,在LGA方法中不可能的双面安装是可能的,并且可以解决当与印刷电路板软焊时在LGA方法中可能出现的平整度问题。
根据实施方式,当通过使用焊球使基板的至少一个表面与印刷电路板的信号线接触时,可以通过使用联接构件将基板的至少一个表面联接到印刷电路板的信号线来稳定地固定基板的至少一个表面。
附图说明
图1a和图1b是用于描述传统接口方法的问题的视图。
图2a和图2b是示出根据本发明的第一实施方式的印刷电路板连接器的视图。
图3a和图3b是示出根据本发明的第一实施方式的金属层和金属焊盘的形状的视图。
图4a和图4b是用于描述根据实施方式的印刷电路板连接器的连接形式的视图。
图5a和图5b是示出根据本发明的第二实施方式的印刷电路板连接器的视图。
图6a和图6b是示出根据本发明的第二实施方式的金属层和金属焊盘的形状的视图。
图7是示出根据本发明的第三实施方式的金属层和金属焊盘的形状的视图。
图8a和图8b是示出根据本发明的第四实施方式的印刷电路板连接器的视图。
图9a和图9b是用于描述印刷电路板连接器的另一连接形式的视图。
图10a和图10b是示出根据本发明的实施方式的模块装置的分解立体图。
图11a和图11b是示出根据本发明的实施方式的模块装置的视图。
具体实施方式
在下文中,将参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。
然而,应当理解,本发明的技术精神不限于下面将要公开的实施方式,而是可以以许多不同的形式来实现。应当理解,在本发明的范围内,实施方式中的每一个的一个或更多个元件可以选择性地组合和替换。
另外,在本发明的实施方式中使用的术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。还应当理解,诸如在通常使用的词典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义。
此外,提供本发明的实施方式中使用的术语仅用于描述本发明的实施方式,而不是为了限制的目的。
在本说明书中,除非上下文另外明确指出,否则单数形式包括复数形式,并且短语“元件A、元件B和元件C中的至少一个元件(或一个或更多个元件)”应当理解为包括通过组合元件A、元件B和元件C获得的所有组合中的一个或更多个的含义。
此外,在描述本发明的元件时,可以使用诸如第一、第二、A、B、(a)和(b)的术语。
该术语用于区分元件与另一元件,但是元件的性质、顺序或序列不受术语的限制。
应当理解,当元件被称为“连接”或“联接”至另一元件时,它可以直接连接或联接至另一元件,可以存在中间元件,或者它可以通过又一元件连接或联接至另一元件。
此外,在描述一个元件形成在另一元件的“上(上方)或下(下方)”时,术语“上(上方)或下(下方)”既包括两个元件彼此直接接触的情况,也包括一个或更多个元件(直接)设置在两个元件之间的情况。另外,术语“上(上方)或下(下方)”包括另一元件相对于一个元件沿向上方向或向下方向设置的情况。
在实施方式中,提出了一种新结构,在新结构中,通过在基板中的至少一排中并排形成孔并用金属材料涂覆孔的内周表面来形成金属层,连接至金属层的第一金属焊盘形成在孔的一端上,并且连接至金属层的第二金属焊盘形成在孔的另一端上。
具有这种新结构的连接器被称为表面安装技术(SMT)型图案化连接器(SPC)。SPC可以通过蚀刻、图案化通孔(PTH)或电镀方法来实现。
图2a和图2b是示出根据本发明的第一实施方式的印刷电路板连接器的视图。
参照图2a和图2b,根据本发明的第一实施方式的印刷电路板连接器100可以包括基板110、孔120、第一金属焊盘130和第二金属焊盘140。
基板110可以由绝缘材料形成,并且绝缘材料可以包括例如环氧树脂等,并且可以是106MΩ或更大的绝缘材料。
基板110可以形成为具有条形。基板110可以形成为小于要电连接至其上的印刷电路板,并且可以设置在印刷电路板的边缘部分上。
孔120可以以规则的间隔形成在基板110中。孔120可以如图2a所示形成为一排,或者孔120可以如图2b所示形成为两排。在这种情况下,孔的直径可以在0.3mm至0.5mm的范围内。
当孔120如图2a所示形成为一排时,孔120可以形成在基板110的中心部分中,但是本发明不限于此,并且孔120可以形成在基板110的边缘部分中。此外,孔120可以形成为一排、两排或三排以上。
当孔120如图2b所示形成为两排时,描述了两排中的孔120平行形成的情况,但是本发明不限于此,并且孔120可以形成为具有Z字形。
涂覆有金属材料的金属层可以形成在孔120的内周表面上。此处,金属材料可以是导电材料,并且可以包括例如铜(Cu)、银(Ag)等。
第一金属焊盘130可以形成在孔120的一端处并且连接至金属层121,并且第二金属焊盘140可以形成在孔120的另一端处并且连接至金属层121。在这种情况下,第一金属焊盘130和第二金属焊盘140可以由导电材料形成。
第一金属焊盘130和第二金属焊盘140可以一一对应地形成。
此处,描述了第一金属焊盘130和第二金属焊盘140具有相同尺寸和形状的情况的示例,但是本发明不限于此,并且第一金属焊盘130和第二金属焊盘140的尺寸或形状可以根据需要而不同。
此外,描述了第一金属焊盘130和第二金属焊盘140形成为具有四边形的情况的示例,但是本发明不限于此,并且第一金属焊盘130和第二金属焊盘140可以形成为具有各种形状中的一种。
图3a和图3b是示出根据本发明的第一实施方式的金属层和金属焊盘的形状的视图。
参照图3a,根据本发明的实施方式的第一金属焊盘130和第二金属焊盘140可以连接至形成在孔120的内周表面上的金属层121。此处,描述了孔120的截面具有圆形的情况的示例,但是本发明不限于此,并且孔120的截面可以具有各种形状中的一种,并且可以包括例如椭圆形或多边形。
第一金属焊盘130、第二金属焊盘140和金属层121可以一体形成。
参照图3b,根据实施方式的第一金属焊盘130可以形成在基板110的第一表面上,并且可以形成在凹槽110a中,该凹槽110a形成在基板110的第一表面中。因此,第一金属焊盘130的一个表面可以与基板110的第一表面共面。
同样,根据实施方式的第二金属焊盘140可以形成在基板110的第二表面上,并且可以形成在凹槽110b中,该凹槽110b形成在基板110的第二表面中。因此,第二金属焊盘140的一个表面可以与基板110的第一表面共面。
图4a和图4b是用于描述根据实施方式的印刷电路板连接器的连接形式的视图。
参照图4a和图4b,在根据本发明的实施方式的印刷电路板连接器100中,第一金属焊盘130可以形成在基板110的第一表面上,并且第二金属焊盘140可以形成在面向第一表面的第二表面上。
第一金属焊盘130可以连接至第一印刷电路板PCB_1的信号线SLine1,并且第二金属焊盘140可以连接至第二印刷电路板PCB_2的信号线SLine2。
第一金属焊盘130可以结合至第一印刷电路板PCB_1的信号线SLine1,并且可以例如通过使用激光的点焊(spot welding)来结合。
在这种情况下,激光可以通过孔辐射到第一金属焊盘130上,使得第一金属焊盘130可以通过熔接结合。
第二金属焊盘140可以结合至第二印刷电路板PCB_2的信号线SLine2,并且可以例如通过使用焊球(solder ball)的软焊来结合。
此处,描述了第一金属焊盘130通过熔接结合至第一印刷电路板的信号线并且第二金属焊盘140通过软焊结合至第二印刷电路板的信号线的情况的示例,但是本发明不限于此,并且第一金属焊盘130也可以通过软焊结合至第一印刷电路板的信号线。
图5a和图5b是示出根据本发明的第二实施方式的印刷电路板连接器的视图。
参照图5a和图5b,根据本发明的第二实施方式的印刷电路板连接器可以包括基板110-1、凹槽或侧通孔(side via)120-1、第一金属焊盘130-1和第二金属焊盘140-1。
基板110-1可以由绝缘材料形成。
凹槽120-1可以以规则的间隔形成在基板110-1中。凹槽120-1可以如图5a所示形成为一排,或者凹槽120-1可以如图5B所示形成为两排。
当凹槽120-1如图5a所示形成为一排时,凹槽120-1可以形成在基板110-1的中心部分中,但是本发明不限于此,凹槽120-1可以形成在基板110-1的边缘部分中。此外,凹槽120-1可以形成为一排、两排或三排以上。
当凹槽120-1如图5b所示形成为两排时,描述了两排中的凹槽120-1平行形成的情况,本发明不限于此,凹槽120-1可以形成为具有Z字形。
涂覆有金属材料的金属层可以形成在凹槽120-1的内周表面上。
图6a和图6b是示出根据本发明的第二实施方式的金属层和金属焊盘的形状的视图。
参照图6a,根据本发明的实施方式的第一金属焊盘130-1和第二金属焊盘140-1可以连接至形成在凹槽120-1的内周表面上的金属层121-1。
第一金属焊盘130-1、第二金属焊盘140-1和金属层121-1可以一体形成。
参照图6b,根据实施方式的第一金属焊盘130-1可以形成在基板110-1的第一表面上,并且可以形成在凹槽110a-1中,该凹槽110a-1形成在基板110-1的第一表面中。因此,第一金属焊盘130-1的一个表面可以与基板110-1的第一表面共面。
同样,根据实施方式的第二金属焊盘140-1可以形成在基板110-1的第二表面上,并且可以形成在凹槽110b-1中,该凹槽110b-1形成在基板110-1的第二表面中。因此,第二金属焊盘140-1的一个表面可以与基板110-1的第一表面共面。
图7是示出根据本发明的第三实施方式的金属层和金属焊盘的形状的视图。
参照图7,根据本发明的第三实施方式的印刷电路板连接器可以包括基板110-2、孔120a-2、凹槽120b-2、第一金属焊盘130a-2和130b-2、以及第二金属焊盘140a-2和140b-2。
此处,示出了孔120a-2形成为一排并且凹槽120b-2形成为一排的情况。
第一金属焊盘130a-2可以连接至孔120a-2中的金属层121a-2的一端,并且第二金属焊盘140a-2可以连接至金属层121a-2的另一端,孔120a-2形成为基板110-2的第一排。
第一金属焊盘130b-2可以连接至凹槽120b-2中的金属层121b-2的一端,并且第二金属焊盘140b-2可以连接至金属层121b-2的另一端,凹槽120b-2中形成为基板110-2的第二排。
图8a和图8b是示出根据本发明的第四实施方式的印刷电路板连接器的视图。
参照图8a和图8b,根据本发明的第四实施方式的印刷电路板连接器可以包括基板110-3、孔120-3、第一金属焊盘130-3、第二金属焊盘140-3和联接凹槽150。
此处,示出了联接凹槽150形成在基板110-3的两个端部中的情况。联接凹槽150可以形成在基板110-3的第一表面或第二表面中。
螺旋形凹槽可以形成在联接凹槽150的内周表面上。联接构件的凹槽可以联接至形成在联接凹槽150的内周表面上的螺旋形凹槽。
图9a和图9b是用于描述印刷电路板连接器的另一连接形式的视图。
参照图9a和图9b,在根据本发明的实施方式的印刷电路板连接器100中,第一金属焊盘130-3可以形成在基板110-3的第一表面上,第二金属焊盘140-3可以形成在面向第一表面的第二表面上,并且联接凹槽150可以形成在基板110-3的第一表面的两个端部处。
第一金属焊盘130可以结合至第一印刷电路板PCB_1的信号线SLine1,并且第二金属焊盘140可以结合至第二印刷电路板PCB_2的信号线SLine2。
在这种情况下,第一金属焊盘130和第二金属焊盘140不能通过软焊结合至第一印刷电路板PCB_1的信号线SLine1和第二印刷电路板PCB_2的信号线SLine2二者。例如,第二金属焊盘140可以通过软焊结合至第二印刷电路板PCB_2的信号线SLine2,并且可以通过使用焊球SB使第一金属焊盘130与第一印刷电路板PCB_1的信号线SLine1接触。
在这种情况下,使第一金属焊盘130能够与第一印刷电路板PCB_1的信号线SLine1接触的焊球SB根据接触面积具有不同的接触电阻。随着接触面积的增大,收缩电阻(constriction resistance,Rc)减小。因此,可以使用具有可以固定预定接触面积的硬度的金属。
收缩电阻Rc可以表示为以下[等式1]。
[等式1]
此处,F表示接触力,ρ表示电阻率,并且H表示硬度。
通过上述等式1,可以看出收缩电阻与硬度成比例。因此,在本实施方式中,具有250Mpa或更小硬度的金属旨在用作基于具有预定硬度(例如布氏硬度(brinellhardness))的金属的焊球。具有250Mpa或更小硬度的金属可以代表性地包括硬度在245Mpa至250Mpa范围内的银(Ag)、硬度在188Mpa至245Mpa范围内的金(Au)、硬度在51Mpa至75Mpa范围内的锡(Sn)、以及硬度在38Mpa至50Mpa范围内的铅(Pb)。
在这种情况下,可以通过使用焊球使第一金属焊盘130与第一印刷电路板PCB_1的信号线SLine1不完全接触,并且因此可以使用联接构件以补偿上述不完全接触。
为此,联接凹槽150可以形成在基板110-3中,并且穿过第一印刷电路板PCB_1的联接构件160可以***到联接凹槽150中以与该联接凹槽联接。
此处,描述了联接构件和联接凹槽具有螺旋凹槽的情况的示例,但是本发明不限于此,并且联接构件和联接凹槽可以具有多种形状中的一种,在这些形状中,使用焊球与信号线接触的金属焊盘可以与印刷电路板稳定地联接。
图10a和图10b是示出根据本发明的实施方式的模块装置的分解立体图。
参照图10a,根据本发明的实施方式的模块装置可以包括印刷电路板连接器100、印刷电路板200、防护件(fence)300、屏蔽盖(shield cove)400和散热板500。
印刷电路板200可以具有其上安装有元件的一个表面,其中,所述一个表面设置为面向下,并且用于与主板电连接的印刷电路板连接器100可以联接至印刷电路板200的一个表面的两个边缘。
防护件300可以设置在印刷电路板200下方,并且屏蔽盖400可以设置在防护件300下方以用于屏蔽。
散热板400可以设置在印刷电路板200的未安装元件的另一表面上。
参照图10b,根据本发明的实施方式的模块装置可以包括印刷电路板连接器100、印刷电路板200、防护件300和散热板500。在该模块装置中,仅没有应用图8a中的屏蔽盖,其他构造和作用与图10a中的构造和作用相同。
图11a和图11b是示出根据本发明的实施方式的模块装置的视图。
参照图11a和图11b,在根据本发明的实施方式的模块装置中,可以形成一种新接口结构,在该新接口结构中,印刷电路板200的其上安装有元件的第一表面可以被定位成面向下,并且印刷电路板连接器100联接至印刷电路板200的两个边缘以与主板10连接。
印刷电路板连接器100可以具有预定长度,可以形成为比防护件或屏蔽盖更长,并且可以具有从第一表面起比防护件300或屏蔽盖400的高度更长的长度。
此外,散热板500可以设置在印刷电路板200的第二表面上,从而可以解决散热问题。
因此,在本实施方式中,不使用传统的结构,在传统的结构中,模块装置中的印刷电路板的底表面通常通过软焊连接至主板,而是可以提供散热结构和接口结构,在散热结构中,印刷电路板旋转180度,使得印刷电路板的底表面面向上,并且散热板设置在底表面上,在该接口结构中,连接器联接至印刷电路板的两个边缘,从而使用连接器将散热板连接至主板。此处,模块装置可以包括安装在车辆上的通信调制解调器等。
虽然上面详细描述了本发明的示例性实施方式及其优点,但是本领域技术人员应当理解,在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下,可以在本文中进行各种改变、替换和变更。
[附图标记]
110:基板
120a:孔
120b:凹槽
121:金属层
130:第一金属焊盘
140:第二金属焊盘。
Claims (11)
1.一种印刷电路板连接器,包括:
基板;
孔,所述孔以预定间隔形成在所述基板中并且具有内周表面,所述内周表面涂覆有金属材料以形成金属层;
第一金属焊盘,所述第一金属焊盘形成在所述孔的一端处并且连接至所述金属层;以及
第二金属焊盘,所述第二金属焊盘形成在所述孔的另一端处并且连接至所述金属层。
2.根据权利要求1所述的印刷电路板连接器,其中:
所述基板包括第一表面和面向所述第一表面的第二表面;
所述第一金属焊盘形成在所述第一表面上并且所述第二金属焊盘形成在所述第二表面上;并且
所述第一金属焊盘和所述第二金属焊盘一一对应。
3.根据权利要求2所述的印刷电路板连接器,其中,所述第一金属焊盘通过熔接而结合至设置在所述基板的第一表面上的第一印刷电路板的信号线,或者通过使用焊球使所述第一金属焊盘与所述第一印刷电路板的信号线接触。
4.根据权利要求2所述的印刷电路板连接器,其中,所述第二金属焊盘通过软焊而结合至设置在所述基板的第二表面上的第二印刷电路板的信号线。
5.根据权利要求1所述的印刷电路板连接器,还包括联接凹槽,所述联接凹槽形成在所述基板的第一表面的端部处以联接至联接构件。
6.一种印刷电路板连接器,包括:
基板;
凹槽,所述凹槽以预定间隔形成在所述基板中并且具内周表面,所述内周表面有涂覆有金属材料以形成金属层;
第一金属焊盘,所述第一金属焊盘形成在所述凹槽的一端处并且连接至所述金属层;以及
第二金属焊盘,所述第二金属焊盘形成在所述凹槽的另一端处并且连接至所述金属层。
7.根据权利要求6的印刷电路板连接器,其中:
所述基板包括第一表面和面向所述第一表面的第二表面;
所述第一金属焊盘形成在所述第一表面上并且所述第二金属焊盘形成在所述第二表面上;并且
所述第一金属焊盘和所述第二金属焊盘一一对应。
8.根据权利要求7所述的印刷电路板连接器,其中,所述第一金属焊盘通过熔接而结合至设置在所述基板的第一表面上的第一印刷电路板的信号线,或者通过使用焊球使所述第一金属焊盘与所述第一印刷电路板的信号线接触。
9.根据权利要求7所述的印刷电路板连接器,其中,所述第二金属焊盘通过软焊而结合至设置在所述基板的第二表面上的第二印刷电路板的信号线。
10.根据权利要求6所述的印刷电路板连接器,还包括联接凹槽,所述联接凹槽形成在所述基板的第一表面的两个端部处以联接至联接构件。
11.一种模块装置,包括:
印刷电路板,所述印刷电路板包括其上安装有元件的第一表面和面向所述第一表面的第二表面;
根据权利要求1至18中任一项所述的印刷电路板连接器,所述印刷电路板连接器联接至所述印刷电路板的边缘;
散热板,所述散热板设置在所述第二表面上;以及
防护件,所述防护件设置在所述第一表面上并且被定位在所述印刷电路板连接器之间。
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