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CN100558218C - 电子设备、印刷电路板和制作该印刷电路板的方法 - Google Patents

电子设备、印刷电路板和制作该印刷电路板的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供电子设备、印刷电路板和制作该印刷电路板的方法。根据本发明的一个实施例，印刷电路板包括：包括通孔部分的印刷线路板；包括元件主体和插入通孔部分以被电连接到所述通孔部分的引线构件的电子元件，设置在通孔部分周围且与所述通孔部分隔离的金属构件，和至少设置在金属构件周围的阻焊剂，元件主体的至少一部分装配在所述阻焊剂上。

Description

电子设备、印刷电路板和制作该印刷电路板的方法
相关申请的交互引用
本申请根据2007年1月19日申请的日本专利申请No.2007-010555并要求对该申请的优先权利益，该申请的全部内容通过引用而结合在本文中。
技术领域
本发明的一个实施例涉及一种印刷电路板，例如，该印刷电路板上面装配有引线构件的电子元件。
背景技术
有一种印刷电路板，该印刷电路板上诸如连接器元件等的具有引线构件的电子元件(插入元件)被插入到印刷线路板的通孔中并通过焊接进行连接。在这种类型的印刷电路板中，当为焊接点进行回流加热时，电子元件的主体可能会压碎施加到通孔部分中的焊料膏。该压碎可能产生焊料球。这种焊料球的存在可能引起短路。
为了阻止电子元件主体与印刷电路板紧密接触，已经考虑利用作为隔离片的切片部分。例如日本专利申请公报(KOKAI)No.H09-8434公开了这样一种技术。
然而，当日本专利申请公报(KOKAI)No.H09-8434中公开的发明实施例应用到高密度印刷电路板时，有时可能难以准备好具有合适尺寸和高度的作为隔离片的切片部分。此外，引线和切片部分之间的接触可能妨碍正常操作。
发明内容
根据本发明的第一方面，印刷电路板包括：包括通孔部分的印刷线路板；包括元件主体和插入通孔部分以将其电连接到该通孔部分的引线构件的电子元件；设置在通孔部分周围且与该通孔部分隔离的金属构件；和至少设置在金属构件周围的阻焊剂，元件主体的至少一部分装配在该阻焊剂上。
根据本发明的第二方面，金属构件具有环形形状。
根据本发明的第三方面，金属构件具有多边形的环形形状。
根据本发明的第四方面，金属构件被分成许多块并且整体上具有环形的形状。
根据本发明的第五方面，金属构件包括：第一金属构件和设置在第一金属构件之外的第二金属构件。
根据本发明的第六方面，引线构件从元件主体伸出。
根据本发明的第七方面，引线构件通过焊接电连接至通孔部分。
根据本发明的第八方面，元件主体装配在印刷线路板的第一表面上，以及其中金属构件设置在该第一表面上。
根据本发明的第九方面，阻焊剂设置在第一表面上。
根据本发明的第十方面，电子设备包括：外壳；和包括在外壳中的印刷电路板，该印刷电路板包括：包括通孔部分的印刷线路板；包括元件主体和插入通孔部分以将其电连接到该通孔部分的引线构件的电子元件；设置在通孔部分周围且与该通孔部分隔离的金属构件；和至少设置在金属构件周围的阻焊剂，元件主体的一部分装配在该阻焊剂上。
根据本发明的第十一方面，制造印刷电路板的方法包括：形成印刷线路板中的通孔部分；在通孔部分周围设置与该通孔部分隔离的金属构件；至少在金属构件周围设置阻焊剂；将焊料膏施加到通孔部分；将电子元件的引线构件插入通孔部分；至少将电子元件的元件主体的一部分装配在阻焊剂上；和将电子元件焊接到印刷线路板上。
附图说明
下文将参照附图描述实现本发明的各个特征的总体结构。所提供的附图及相关描述用以说明本发明的实施例，但并不限制本发明的范围。
图1是根据本发明的实施例的便携式计算机的示例性透视图；
图2A和2B是显示根据本发明的第一实施例的包括在图1的便携式计算机的外壳中的印刷电路板的示例图；
图3A和3B是显示该实施例中的金属构件的修改形状的示例图；
图4A至4D是显示制造该实施例中的印刷电路板的过程的示例图；
图5是显示该实施例的焊料从焊盘上溢流的状态的示例图；以及
图6A和6B是显示根据本发明的第二实施例的包括在图1的便携式计算机的外壳中的印刷电路板的示例图。
具体实施方式
下文将参照附图描述根据本发明的各个实施例。一般而言，根据本发明的实施例，印刷电路板包括：包括通孔部分的印刷线路板；包括元件主体和插入通孔部分以被电连接到该通孔部分的引线构件的电子元件；设置在通孔部分周围且与该通孔部分隔离的金属构件；和至少设置在金属构件周围的阻焊剂，元件主体的至少一部分被装配在该阻焊剂上。
现在将参照附图叙述根据本发明的一个实施例的印刷电路板，在该实施例中所述印刷电路板被应用到例如作为电子设备之一的便携式计算机上。
图1是根据本发明的一个实施例的便携式计算机的示例性透视图。在图1中，便携式计算机1具有主体2和通过铰链装置可转动地附接到主体2的显示器外壳3。主体2包括操作部分，该操作部分包括点击装置4、键盘5等。显示器外壳3包括诸如LCD等的显示装置6。
主体2还包括印刷电路板(主板)8，该印刷电路板8中包括用于控制前述包括点击装置4、键盘5等的操作部分和显示装置6的控制电路。
(第一实施例)
图2A和2B是显示根据本发明的第一实施例的包括在如图1所示的便携式计算机的外壳中的印刷电路板的示例图。图2A是印刷电路板的截面图，图2B是取自图2A中的线II-II的截面图。需要注意的是，为了方便理解，图2B中元件主体21的轮廓也由虚线显示。
印刷电路板8具有印刷线路板10和电子元件20。
印刷线路板10具有第一表面10a、第二表面2b和穿过第一第二表面10a、10b且起通孔作用的通孔部分11。虽然只有一个通孔部分11显示在图2中，但如果在下面将描述的电子元件20具有多个引线，则可以形成多个通孔部分11。此外，焊盘12形成在通孔部分11的边缘。
印刷线路板10是单层板还是多层板是没有关系的。印刷线路板10可以在第一表面10a和第二表面10b的两面上包括接线和电极，如果是多层板，则在内层中也可包括接线和电极。
阻焊剂13施加在第一表面10a上。该阻焊剂13施加在下面将描述的金属构件之外。
电子元件20包括具有例如矩形平行六面体的元件主体21和从元件主体伸出且插入通孔部分以便通过焊接连接的引线构件22。虽然本实施例中的电子元件20具有如图2所示的单引线构件，但根据电子元件的类型可以设置多个引线构件22。
金属构件30设置在装配元件主体21的第一表面10a上。
金属构件30设置在通孔部分11周围且与通孔部分11隔离。金属构件30用于阻止已不能在焊盘12上保留的焊料，以使焊料不能从金属构件30向外流动。
金属构件30由诸如铜等的金属形成，与焊盘12的材料相同。金属构件30设置在焊盘12和阻焊剂13之间。具体地，金属构件30在第一表面10a上形成环形，且排列在焊盘12之外和阻焊剂13之内，如图2B所示。金属构件30设置成与通孔部分11隔离的状态。在本实施例中，金属构件30设置在与靠近阻焊剂13相比更靠近焊盘12的位置。如果从焊盘12溢流的焊料的流动能被阻止，则金属构件30的位置并不局限于更靠近焊盘12的位置。
换句话说，金属构件30的位置可以为焊盘12和阻焊剂13之间的中间位置，或者可以为更靠近阻焊剂13的位置。
图3A和3B是显示金属构件30的修改形状的示例图。如图3A和3B所示，金属构件30的形状并不局限于环形形状。具体地，如果从焊盘12溢流的焊料的流动能被阻止，则金属构件可以是这样的形状，即金属构件被分成许多块，但仍有基本环形的形状，如图3A所示。或者，金属构件可以为诸如八边形等的多边形的环形形状，如图3B所示。
金属构件30的厚度比阻焊剂13薄。例如，金属构件30可以具有与焊盘12相同的厚度。然而，考虑到焊料具有高流动性的情况，最好金属构件30的厚度不极端薄于焊盘12的厚度。这是因为，在一些情况中，焊料40的流动不能被这样的金属构件30阻止。
这样，金属构件30直接设置在元件主体21下方焊盘12和阻焊剂13之间，且具有阻止已从焊盘12中溢流的焊料流动的功能。
图4A至4D是显示制造根据本发明的实施例的印刷电路板的过程的示例图。在图4A至4D中，上文描述的第一实施例中的印刷电路板将作为实例进行描述。
作为第一步骤，准备具有包括焊盘12的通孔部分11和设置在焊盘12与阻焊剂13之间的金属构件30的印刷线路板10(线路板准备步骤，步骤S1)。金属构件30可通过化学蚀刻等以与设置焊盘12或接线(未显示)的情况相同的方式设置。或者，金属构件的设置可通过使用粘合剂等将其粘结至第一表面10a。
然后，如图4B所示，焊料膏被施加到通孔部分11上(焊料施加步骤，步骤S2)。在该焊料施加步骤中，在焊料被施加之处的区域中具有开口的金属掩膜被放置在印刷线路板10上，且焊料膏被施加在该金属掩膜上。然后，施加在该金属掩膜上的焊料通过诸如橡皮辊等确定的工具均匀地扩展开。这样，焊料将通过所述开口施加。
然后，如图4C所示，通过将引线构件22插入通孔部分11，具有元件主体21和引线构件22的电子元件20被装配在印刷线路板10上(装配步骤，步骤S3)。
该装配步骤通过使用诸如装配夹具等装配机器进行操作。
此后，如图4D所示，其上装配电子元件20的印刷线路板10被加热以进行焊接(加热步骤，步骤S4)。在该加热步骤中，通过使用例如回流炉等进行根据所确定的温度曲线的加热处理。
通过从S1到S4的上述步骤，元件主体21被压到阻焊剂13上进行装配。在此时，如果已经施加的焊料40的数量大于所确定的数量，则焊料40将在元件主体21和第一表面10a之间被压碎。在一些情况中，焊料40不能保留在通孔部分11中和焊盘12上，而将从焊盘12向外溢出(溢流)。
图5是显示焊料40从焊盘12溢流的情况的示例图。由于印刷电路板8包括金属构件30，所以已溢流的焊料40将保留在具有金属构件30的区域中，如图5所示。而且，由于金属构件30由可与焊料混溶的铜形成，所以当焊料保留在金属构件30上时，焊料将被固定。结果，焊料40将不能到达存在于金属构件30之外的阻焊剂13。
此外，由于金属构件30没有电连接至其他电极和接线，因此即使从通孔部分11溢流的焊料40已经粘附在金属构件30上也不需要担心在金属构件30和其他电极和接线之间发生短路。因此，即使在引线构件之间的距离短的高密度印刷电路板上也可以确保装配插入元件的质量。
(印刷电路板的第二实施例)
图6A和6B是显示根据本发明的第二实施例的包括在如图1所示的便携式计算机的外壳中的印刷电路板的示例图。图6A是印刷电路板的示例性截面图，图6B是取自图6A中的线VI-VI的示例性截面图。需要注意的是，为了方便理解，图6B中元件主体21的轮廓也由虚线显示。
在图6中，与图2中的第一实施例相同的部分将标以相同的参考数字，对它们的叙述将省略。该实施例与第一实施例的不同之处在于，在印刷电路板8’上设置多个第一实施例中的金属构件30。
具体地，在本实施例中的金属构件包括两个金属构件，即，与第一实施例相同的第一金属构件(也称为″金属构件30a″)，和设置在第一金属构件之外的另一个金属构件(也称为″金属构件30b″)。
作为金属构件的位置，金属构件30a设置在焊盘12之外且以与图2所示相同的方式靠近焊盘12。金属构件30b位于第一表面10a上，且设置在金属构件30a之外和阻焊剂13之内。在图6中，金属构件30b设置在更接近金属构件30a的位置。
如果焊料40的溢流能被阻止，则除了金属构件30a、30b必须设置在焊盘12和阻焊剂13之间之外，它们的位置并不受到特别限制。
金属构件30a、30b可以通过化学蚀刻等以与设置焊盘12或接线(未显示)的情况相同的方式设置。或者，金属构件30a、30b的设置可通过粘合剂等将其粘结至第一表面10a。
虽然金属构件30a、30b都形成为环形形状，但在图6中，金属构件30a、30b的形状并不局限于环形形状。具体地，如果从焊盘12溢流的焊料的流动能被阻止，则金属构件可以是这样的形状，即金属构件被分成许多块，但仍有基本环形的形状，如图3A所示。或者，金属构件可以为多边形的环形形状，如图3B所示。
即使对于上面描述的印刷电路板8’，在制造步骤中，也会有焊料40不能保留在通孔部分11中和焊盘12上，而是从焊盘12向外溢出的情况。
已经溢流的焊料40将保留在金属构件30a的区域。此外，由于金属构件30a由可与焊料混溶的铜形成，所以当焊料保留在金属构件30上时，焊料将被固定。
此外，在本实施例中，另一个金属构件30b设置在金属构件30a之外。因此，如果已溢流的焊料40的数量仅靠金属构件30a不能阻止其流动，也将可以由金属构件30b进一步阻止其流动。结果，焊料40将不能到达存在于金属构件30a、30b之外的阻焊剂13。
还要进一步，由于金属构件30没有电连接至其他电极和接线，所以即使从通孔部分11溢流的焊料40已经粘附到金属构件30a、30b上，该焊料也不会造成与其他电极和接线的短路。因此，即使在引线构件22之间的距离短的高密度印刷电路板上也可以确保装配插入元件的质量。
虽然本发明的特定实施例已被描述，但这些实施例只通过实例的方式进行表述，并不意欲限制本发明的范围。实际上，本文描述的创新方法可以通过各种其他形式实施；此外，也可以进行对本文描述的方法和系统的各种省略、替代和改变而不背离本发明的精神。附后的权利要求及其等同内容的目的是涵盖落入本发明的范围和精神内的这样的各种形式或修改。

Claims (11)

1.一种印刷电路板，其特征在于，所述印刷电路板包括：
包括通孔部分的印刷线路板；
电子元件，所述电子元件包括：
元件主体；和
插入通孔部分以被电连接到所述通孔部分的引线构件；
设置在通孔部分周围且与所述通孔部分隔离的金属构件；和
至少设置在金属构件周围的阻焊剂，所述元件主体的至少一部分装配在所述阻焊剂上。
2.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，
其中所述金属构件具有环形形状。
3.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，
其中所述金属构件具有多边形的环形形状。
4.如权利要求2所述的印刷电路板，其特征在于，
其中所述金属构件被分成许多块，并且整体上具有环形的形状。
5.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，
其中所述金属构件包括：
第一金属构件；和
设置在第一金属构件之外的第二金属构件。
6.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，
其中所述引线构件从元件主体伸出。
7.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，
其中所述引线构件通过焊接被电连接至通孔部分。
8.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，
其中所述元件主体装配在印刷线路板的第一表面，以及
其中所述金属构件设置在所述第一表面上。
9.如权利要求8所述的印刷电路板，其特征在于，
其中所述阻焊剂设置在所述第一表面上。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
外壳；和
包括在外壳中的印刷电路板，所述印刷电路板包括：
包括通孔部分的印刷线路板；
电子元件，所述电子元件包括：
元件主体；和
插入通孔部分且被电连接到所述通孔部分的引线构件；
设置在通孔部分周围且与所述通孔部分隔离的金属构件；
至少设置在金属构件周围的阻焊剂，元件主体的一部分装配在所述阻焊剂上。
11.一种制造印刷电路板的方法，其特征在于，所述方法包括：
在印刷线路板中形成通孔部分；
在通孔部分周围设置与通孔部分隔离的金属构件；
至少在金属构件周围设置阻焊剂；
将焊料膏施加于通孔部分；
将电子元件的引线构件插入通孔部分；
至少将电子元件的元件主体的一部分装配在阻焊剂上；以及将电子元件焊接到印刷线路板上。
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