电路板结构转让专利
申请号 : CN200810169157.1
文献号 : CN101730380A
文献日 : 2010-06-09
发明人 : 曹双林 , 范文纲
申请人 : 英业达股份有限公司
摘要 :
本发明公开了一种电路板结构，包括一板体、多个信号焊垫、多个接地焊垫与多个固定焊垫。这些信号焊垫、接地焊垫与固定焊垫均配置于板体。这些信号焊垫分别具有一第一开口。各信号焊垫成椭圆形，且各第一开口呈圆形。这些接地焊垫分别具有一第二开口，各接地焊垫成椭圆形，且各第二开口呈圆形。这些固定焊垫分别具有一第三开口，且各第三开口呈椭圆形。
权利要求 :
1.一种电路板结构，其特征在于，包括：
一板体；
多个信号焊垫，配置于该板体，其中该些信号焊垫分别具有一第一开口，且各该信号焊垫呈椭圆形，各该第一开口呈圆形；
多个接地焊垫，配置于该板体，且位于该些信号焊垫的一侧，其中该些接地焊垫分别具有一第二开口，且各该接地焊垫呈椭圆形，各该第二开口呈圆形；以及多个固定焊垫，配置于该板体，且分别位于该些信号焊垫与该些接地焊垫的两侧，其中该些固定焊垫分别具有一第三开口，且各该第三开口呈椭圆形。
2.根据权利要求1所述的电路板结构，其特征在于，其中各该固定焊垫呈椭圆形。
3.根据权利要求1所述的电路板结构，其特征在于，其中各该第一开口的直径为34密耳。
4.根据权利要求1所述的电路板结构，其特征在于，其中各该第二开口的直径为37密耳。
5.根据权利要求1所述的电路板结构，其特征在于，其中各该第三开口的短轴与长轴的长度分别为37密耳与71密耳。
6.根据权利要求1所述的电路板结构，其特征在于，其中该些信号焊垫实质上排列于一第一直线上，且该些接地焊垫实质上排列于一第二直线上，且该些固定焊垫实质上排列于一第三直线上。
7.根据权利要求6所述的电路板结构，其特征在于，其中该第一直线、该第二直线与该第三直线彼此互相平行。
8.根据权利要求1所述的电路板结构，其特征在于，其中该些信号焊垫、该些接地焊垫与该些固定焊垫的数量分别4个、3个与2个。
9.根据权利要求1所述的电路板结构，其特征在于，其中该电路板结构为串行先进技术连接的连接器的备板结构。
说明书 :
技术领域
本发明大体上涉及一种电路板结构，且更具体地说，涉及一种防止焊接穿孔零件产生锡桥的电路板结构。
背景技术
穿孔零件要焊接在电路板上时，大部分是利用波焊(wave solder)法将零件焊接至电路板上。波焊法是将印刷电路板通过含有融熔焊锡(molten solder)的热炉中，以加热至一预定的温度。零件的针脚(pin)穿过形成于印刷电路板上的孔垫而突出于印刷电路板的底面上。然后将这些突出的针脚通过输送带(conveyer)等速传送，以扫过锡炉而沾锡。如此，针脚与孔垫以焊锡相接而电性导通。但是波焊法容易因为沾锡过多而产生锡桥或是沾锡不足而导致吃锡量无法达到要求，造成焊接不良的状况发生。例如利用波焊法焊接串行先进技术连接连接器(SATA connector)时，发生焊接不良的机率接近100％。于是产生了引脚浸锡膏(Pin In Paste，PIP)制程技术解决波焊法的缺失。
PIP制程是一种预先在电路板开口中填入锡膏，待针脚穿过开口后再进行回流焊接以固定针脚的技术。首先，对已经完成钻孔的电路板铺上锡膏，然后将锡膏填入穿孔零件的针脚要通过的开口，再放入零件的针脚。此时，针脚与开口的缝隙中填满了锡膏，并且零件针脚会挤出一部分锡膏，然后对电路板进行回流焊接，让开口与针脚之间的锡膏硬化，并除去多余的部份后，穿孔零件的焊接就完成了。
在“电子电机设备有害物质限用指令”(RoHS)公布实施后，要求电子产业不得使用铅、镉、汞等有毒物质，生产制造必须全面采用无铅制程，因此在焊接时已全面使用由锡、铜、银的化合物组成的无铅焊锡。但是无铅焊锡的流动性不及含铅焊锡，使得PIP制程受到焊锡流动性降低的影响，也无法彻底解决焊接产生锡桥的问题，因此焊接产生锡桥的问题顿失解决方案。此外，由于穿孔零件的固定针脚为大尺寸扁平件，此类针脚在PIP制程中要穿过圆形开口时，开口内预留的锡膏容易脱落，导致焊接失败。
目前发生锡桥的问题无法从制造技术上求得显著的改善，因此必须由设计上着手。由于穿孔零件的规格是业界共通的，要去更改零件设计会增加相当多的成本，因此必须针对其它方面的设计着手改良。
PIP制程是一种预先在电路板开口中填入锡膏，待针脚穿过开口后再进行回流焊接以固定针脚的技术。首先，对已经完成钻孔的电路板铺上锡膏，然后将锡膏填入穿孔零件的针脚要通过的开口，再放入零件的针脚。此时，针脚与开口的缝隙中填满了锡膏，并且零件针脚会挤出一部分锡膏，然后对电路板进行回流焊接，让开口与针脚之间的锡膏硬化，并除去多余的部份后，穿孔零件的焊接就完成了。
在“电子电机设备有害物质限用指令”(RoHS)公布实施后，要求电子产业不得使用铅、镉、汞等有毒物质，生产制造必须全面采用无铅制程，因此在焊接时已全面使用由锡、铜、银的化合物组成的无铅焊锡。但是无铅焊锡的流动性不及含铅焊锡，使得PIP制程受到焊锡流动性降低的影响，也无法彻底解决焊接产生锡桥的问题，因此焊接产生锡桥的问题顿失解决方案。此外，由于穿孔零件的固定针脚为大尺寸扁平件，此类针脚在PIP制程中要穿过圆形开口时，开口内预留的锡膏容易脱落，导致焊接失败。
目前发生锡桥的问题无法从制造技术上求得显著的改善，因此必须由设计上着手。由于穿孔零件的规格是业界共通的，要去更改零件设计会增加相当多的成本，因此必须针对其它方面的设计着手改良。
发明内容
本发明提供一种电路板结构，可用来解决焊接穿孔零件时产生的锡桥现象。
本发明提出一种电路板结构，其特征在于，所述电路板结构包括一板体、多个信号焊垫、多个接地焊垫与多个固定焊垫。这些信号焊垫配置于板体。这些信号焊垫分别具有一第一开口，且各信号焊垫呈椭圆形，各第一开口呈圆形。这些接地焊垫配置于板体，且位于这些信号焊垫的一侧，其中这些接地焊垫分别具有一第二开口，且各接地焊垫呈椭圆形，各第二开口呈圆形。这些固定焊垫配置于板体，且分别位于这些信号焊垫与这些接地焊垫的两侧，其中这些固定焊垫分别具有一第三开口，且各第三开口呈椭圆形。
在本发明的一实施例中，其特征在于，其中各固定焊垫呈椭圆形。
在本发明的一实施例中，其特征在于，其中各第一开口的直径为34密耳(mil)。
在本发明的一实施例中，其特征在于，其中各第二开口的直径为37密耳(mil)。
在本发明的一实施例中，其特征在于，其中各第三开口的短轴与长轴的长度分别为37密耳(mil)与71密耳(mil)。
在本发明的一实施例中，其特征在于，其中这些信号焊垫实质上排列于一第一直线上，且这些接地焊垫实质上排列于一第二直线上，且这些固定焊垫实质上排列于一第三直线上。此外，第一直线、第二直线与第三直线彼此互相平行。
在本发明的一实施例中，其特征在于，其中这些信号焊垫、这些接地焊垫与这些固定焊垫的数量分别4个、3个与2个。
在本发明的一实施例中，其特征在于，其中电路板结构为串行先进技术连接的连接器的备板结构。
本发明的电路板结构通过椭圆形的信号焊垫与接地焊垫，可控制焊接时拖锡方向防止焊接穿孔零件时产生锡桥，减少焊接不良的现象。此外，本发明的电路板结构通过椭圆形的第三开口，还可避免穿孔零件的固定针脚通过时造成锡膏脱落的问题，而能够改善产品焊接外观与节省人工修护成本。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
本发明提出一种电路板结构，其特征在于，所述电路板结构包括一板体、多个信号焊垫、多个接地焊垫与多个固定焊垫。这些信号焊垫配置于板体。这些信号焊垫分别具有一第一开口，且各信号焊垫呈椭圆形，各第一开口呈圆形。这些接地焊垫配置于板体，且位于这些信号焊垫的一侧，其中这些接地焊垫分别具有一第二开口，且各接地焊垫呈椭圆形，各第二开口呈圆形。这些固定焊垫配置于板体，且分别位于这些信号焊垫与这些接地焊垫的两侧，其中这些固定焊垫分别具有一第三开口，且各第三开口呈椭圆形。
在本发明的一实施例中，其特征在于，其中各固定焊垫呈椭圆形。
在本发明的一实施例中，其特征在于，其中各第一开口的直径为34密耳(mil)。
在本发明的一实施例中，其特征在于，其中各第二开口的直径为37密耳(mil)。
在本发明的一实施例中，其特征在于，其中各第三开口的短轴与长轴的长度分别为37密耳(mil)与71密耳(mil)。
在本发明的一实施例中，其特征在于，其中这些信号焊垫实质上排列于一第一直线上，且这些接地焊垫实质上排列于一第二直线上，且这些固定焊垫实质上排列于一第三直线上。此外，第一直线、第二直线与第三直线彼此互相平行。
在本发明的一实施例中，其特征在于，其中这些信号焊垫、这些接地焊垫与这些固定焊垫的数量分别4个、3个与2个。
在本发明的一实施例中，其特征在于，其中电路板结构为串行先进技术连接的连接器的备板结构。
本发明的电路板结构通过椭圆形的信号焊垫与接地焊垫，可控制焊接时拖锡方向防止焊接穿孔零件时产生锡桥，减少焊接不良的现象。此外，本发明的电路板结构通过椭圆形的第三开口，还可避免穿孔零件的固定针脚通过时造成锡膏脱落的问题，而能够改善产品焊接外观与节省人工修护成本。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1绘示本发明一实施例的电路板结构的示意图。
图2绘示另一实施例的布局示意图。
图3绘示电路板结构生产验证示意图。
图2绘示另一实施例的布局示意图。
图3绘示电路板结构生产验证示意图。
具体实施方式
图1为本发明一实施例的电路板结构的示意图。请参照图1，本实施例提出一种电路板结构100，包括一板体110、多个信号焊垫120、多个接地焊垫130与多个固定焊垫140。这些信号焊垫120、这些接地焊垫130与这些固定焊垫140均配置于板体110。其中这些接地焊垫130位于信号焊垫120的一侧，接地焊垫130可保护高速信号在管线中传输时不受外界干扰，并且防止电磁波外泄。这些固定焊垫140分别位于信号焊垫120与接地焊垫130的两侧，用以固定零件针脚。各个信号焊垫120与各个接地焊垫130为椭圆形，且各固定焊垫140亦可为椭圆形。本实施例中，信号焊垫120用以传输高速信号。
在本实施例中，电路板结构100例如为串行先进技术连接的连接器的备板结构。详细而言，这些信号焊垫120用以传输信号，且其数量例如为4个。这些接地焊垫130用以连接接地，且其数量例如为3个。这些固定焊垫140用以固定，且其数量例如为2个。此外，这些信号焊垫120可排列在一第一直线L1上。这些接地焊垫可排列在一第二直线L2上。这些固定焊垫140可排列在一第三直线L3上。并且，第一直线L1、第二直线L2与第三直线L3例如为彼此互相平行。
此外，这些信号焊垫120分别具有一第一开口122，且各第一开口122呈圆形。这些接地焊垫130分别具有一第二开口132，且各第二开口132呈圆形。这些固定焊垫140分别具有一第三开口142，且各第三开口142呈椭圆形。本实施例中，第一开口122的直径可为34密尔。第二开口132的直径例如为37密尔。第三开口142的长轴D1的长度可为71密尔，且其短轴D2的长度可为37密尔。
在本实施例中，这些信号焊垫120、这些接地焊垫130与这些固定焊垫140为椭圆形，可让焊接时能够沿椭圆形的长轴方向上拖锡，以避免锡膏流动到相邻开口形成锡桥。此外，由于各固定焊垫140的第三开口142可分别让一零件固定针脚(未绘示)穿过，且零件固定针脚往往为大尺寸扁平件。因此，将第三开口142设计为符合零件固定针脚的椭圆形，可避免锡膏脱落的状况发生。
在另一未绘示的实施例中，为了配合无铅焊锡的流动性，还可放大这些信号焊垫120、这些接地焊垫130与这些固定焊垫140的尺寸，使得锡膏更不易溢出这些信号焊垫120、这些接地焊垫130与这些固定焊垫140。如此一来，将能够再进一步提高焊接良率。
图2为另一实施例的布局示意图。请参照图2，此布局设计中与前一实施例的设计不同之处在于信号焊垫120a、接地焊垫130a与第三开口142a均为圆形。此外，信号焊垫120a、接地焊垫130a与固定焊垫140a所设计的尺寸可分别小于信号焊垫120、接地焊垫130与固定焊垫140的尺寸，但不以此为限。另外，第一开口122a与第二开口132a的设计亦可与前一实施例的设计相同，均为圆形。依照此布局设计可制作出与图1所示的实施例不同的电路板结构(未绘示)。当然，图1所示的电路板结构100亦可依据与本实施例相类似的布局设计所制作出来。
图3为一电路板结构示意图。请参照图3，本实施例将在一电路板结构200设计多个试验区域J41、J49、J52、J55、J57、J58，用以验证开口尺寸、焊垫外型对焊接良率的影响。首先在电路板结构200进行电路布局设计时，针对这六个试验区域J41、J49、J52、J55、J57、J58设计不同的开口尺寸与焊垫外型，这六个试验区域J41、J49、J52、J55、J57、J58的开口尺寸与焊垫外型如表1所示。然后在生产线量产此电路板结构200，取各试验区域的焊接良率进行比对，以印证图1与图2所示的实施例的布局设计是否能提高焊接良率，有效解决焊接时产生锡桥的问题。
表1 试验区域布局设计尺寸
经过生产验证后，结果是J49区域的良率最高，此区域的焊接良率比其它区域高出60％以上，而J49区域中所用的开口尺寸与焊垫外型与图1所示的实施例相同。由此生产验证可得知前述实施例的电路板结构100中，变更焊垫与开口的外型与尺寸可确实解决焊接产生锡桥的问题，提高焊接良率。
综上所述，本发明的电路板结构因针对接脚外型设计不同外型的焊垫与开口，可利用焊垫控制拖锡方向，加大尺寸的焊垫可避免锡膏溢出焊垫，以及椭圆形的开口外型可避免置入针脚时锡膏从开口处脱落，通过这些设计便能有效防止锡桥的产生，提高焊接良率，节省修护用的人力与时间成本。经由生产实验验证后，证实本发明确实具有提高焊接良率的功效，因此仅需要在电路板布局设计时做些许的开口与焊垫的样式变更，不需要花费额外的成本即可大幅改善焊接的良率。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。
在本实施例中，电路板结构100例如为串行先进技术连接的连接器的备板结构。详细而言，这些信号焊垫120用以传输信号，且其数量例如为4个。这些接地焊垫130用以连接接地，且其数量例如为3个。这些固定焊垫140用以固定，且其数量例如为2个。此外，这些信号焊垫120可排列在一第一直线L1上。这些接地焊垫可排列在一第二直线L2上。这些固定焊垫140可排列在一第三直线L3上。并且，第一直线L1、第二直线L2与第三直线L3例如为彼此互相平行。
此外，这些信号焊垫120分别具有一第一开口122，且各第一开口122呈圆形。这些接地焊垫130分别具有一第二开口132，且各第二开口132呈圆形。这些固定焊垫140分别具有一第三开口142，且各第三开口142呈椭圆形。本实施例中，第一开口122的直径可为34密尔。第二开口132的直径例如为37密尔。第三开口142的长轴D1的长度可为71密尔，且其短轴D2的长度可为37密尔。
在本实施例中，这些信号焊垫120、这些接地焊垫130与这些固定焊垫140为椭圆形，可让焊接时能够沿椭圆形的长轴方向上拖锡，以避免锡膏流动到相邻开口形成锡桥。此外，由于各固定焊垫140的第三开口142可分别让一零件固定针脚(未绘示)穿过，且零件固定针脚往往为大尺寸扁平件。因此，将第三开口142设计为符合零件固定针脚的椭圆形，可避免锡膏脱落的状况发生。
在另一未绘示的实施例中，为了配合无铅焊锡的流动性，还可放大这些信号焊垫120、这些接地焊垫130与这些固定焊垫140的尺寸，使得锡膏更不易溢出这些信号焊垫120、这些接地焊垫130与这些固定焊垫140。如此一来，将能够再进一步提高焊接良率。
图2为另一实施例的布局示意图。请参照图2，此布局设计中与前一实施例的设计不同之处在于信号焊垫120a、接地焊垫130a与第三开口142a均为圆形。此外，信号焊垫120a、接地焊垫130a与固定焊垫140a所设计的尺寸可分别小于信号焊垫120、接地焊垫130与固定焊垫140的尺寸，但不以此为限。另外，第一开口122a与第二开口132a的设计亦可与前一实施例的设计相同，均为圆形。依照此布局设计可制作出与图1所示的实施例不同的电路板结构(未绘示)。当然，图1所示的电路板结构100亦可依据与本实施例相类似的布局设计所制作出来。
图3为一电路板结构示意图。请参照图3，本实施例将在一电路板结构200设计多个试验区域J41、J49、J52、J55、J57、J58，用以验证开口尺寸、焊垫外型对焊接良率的影响。首先在电路板结构200进行电路布局设计时，针对这六个试验区域J41、J49、J52、J55、J57、J58设计不同的开口尺寸与焊垫外型，这六个试验区域J41、J49、J52、J55、J57、J58的开口尺寸与焊垫外型如表1所示。然后在生产线量产此电路板结构200，取各试验区域的焊接良率进行比对，以印证图1与图2所示的实施例的布局设计是否能提高焊接良率，有效解决焊接时产生锡桥的问题。
表1 试验区域布局设计尺寸
经过生产验证后，结果是J49区域的良率最高，此区域的焊接良率比其它区域高出60％以上，而J49区域中所用的开口尺寸与焊垫外型与图1所示的实施例相同。由此生产验证可得知前述实施例的电路板结构100中，变更焊垫与开口的外型与尺寸可确实解决焊接产生锡桥的问题，提高焊接良率。
综上所述，本发明的电路板结构因针对接脚外型设计不同外型的焊垫与开口，可利用焊垫控制拖锡方向，加大尺寸的焊垫可避免锡膏溢出焊垫，以及椭圆形的开口外型可避免置入针脚时锡膏从开口处脱落，通过这些设计便能有效防止锡桥的产生，提高焊接良率，节省修护用的人力与时间成本。经由生产实验验证后，证实本发明确实具有提高焊接良率的功效，因此仅需要在电路板布局设计时做些许的开口与焊垫的样式变更，不需要花费额外的成本即可大幅改善焊接的良率。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。