專利名稱：可流過極強電流的印刷基板及相應制造方法
技術領域：
本發明涉及在印刷電路或基板上安裝功率元件(powercomponent)的領 域，并且尤其涉及一種能夠流過500安培(A)或更大等級的大功率電流的 架構。
背景技術：
如今，眾所周知，當希望在印刷電路或基板上流過大電流時，可以增加 導電線路(conductivetrack)的尺寸。如果增加線路的寬度(例如增加到40 毫米(mm)來取代標準的3mm)，費用就會非常昂貴，因為印刷電路或基 板表面的大部分就只能僅用于線路。因此，優選地，常常改而增加線路的厚 度。從而，對于3mm的線路寬度，使用銅厚度為35微米的標準技術 允許10A的最大電流流過；而通過使用140 的厚度，采用3mm的線路寬 度能夠達到25A的電流，采用25mm的線路寬度能夠達到100A的電流。使用與層壓多層技術相關的厚度為210nm的銅能夠達到250A的電流也 是眾所周知的，但是其實現成本相當可觀。另外一種流過大電流的技術是使用完全布線方案。然而，該方案也非常 昂貴，并且易于產生頻繁的布線錯誤。此外，該方案不適用于可插入模塊。發明內容因此，本發明的目的在于通過提出一種新穎的印刷電路架構來減小上述 缺陷，該印刷電路架構對于等效印刷電路結構能夠流過極大電流。本發明的 目的還在于使用傳統的印刷電路或基板裝配方法來實現該架構。這些目的通過提供一種印刷基板實現該印刷基板被設計為容納電子元 件，并具有印刷在所述基板上的導電線路，所述印刷基板的特征在于還具 有多個導電相鄰導電棒的相互電連接的部分位于共同的導電連接表面上。因此，現在大電流不是流過單一的導電電力線路(power track),而是流 過一種電力"軌道(rail)"，從而能夠流過僅由形成軌道的導電棒的截面限 定大小(level)的電流。在所述焊接工藝期間，所述導電棒的相互電連接的所述部分為所述導電 棒的端部或為所述導電棒的縱向邊緣。優選地，所述導電棒通過粘合劑點保持在所述基板上。有利地，所述焊接工藝為在所述印刷基板上焊接所述電子元件的工藝。優選地，所述導電棒為金屬棒，優選為由銅或鋁制成，所述導電棒可有 利地被由鎳合金制成的保護層覆蓋。每一個所述導電棒具有截面，所述截面 由將要流過的電流大小確定。所述導電連接表面可以連接在一起以形成連續導電表面。有利地，所述 連續導電表面包括阻擋區域(resistzone)，所述阻擋區域用于在其上容納所 述粘合劑點。在這種配置下，導電表面也可選擇性地傳導一小部分電流，但 是與導電棒的貢獻相比，由該導電表面對傳導作出的任何貢獻都很小。在另一個尤其適用于在回焊爐中焊接的實施例中，所述導電連接表面的 大小(dimension)適合于使得當在回焊爐中進行加熱時，沉積在導電連接表 面的選擇性偏置區域上的焊膏能夠準確填充位于所述導電連接表面上的兩 個相鄰導電棒之間的間隙。本發明還提供一種制造印刷基板的方法，該方法使得能夠在所述基板的 至少一個導電表面上流過極大電流，所述方法的特征在于所述導電表面由 多個導電連接表面構成，所述多個導電連接表面規則地分隔開并且被設計為 在后續的焊接工藝期間將多個導電棒相互電連接，所述棒是依次安裝的，并 且相鄰導電棒的相互電連接的部分位于共同的導電連接表面上。優選地，所 述導電連接表面為由銅或鎳制成的表面。在所考慮的實施例中，所述焊接工藝在于通過波峰焊或在回焊爐中將電 子元件焊接在所述印刷基板上。
下文通過非限定性描述并參考附圖，使得本發明的特征和優點能更清楚，其中
圖1至圖3示出在本發明第一實施例中制造印刷電路板或基板的三個連 續步驟；
圖4至圖7示出在本發明第二實施例中制造印刷電路板或基板的四個連 續步驟；以及圖8示出現有技術的印刷電路板。
具體實施例方式
圖8示出印刷基板(例如印刷電路板)傳統架構的細節，其包括導體或 者導電線路12與電力線路(power track) 14，該導體或者導電線路12與該電 力線路14安裝于絕緣電路板或基板10的上表面上。在標準配置中，例如， 形成線路的銅層的厚度為35pm，電力線路的寬度為3mm。
眾所周知，各種線路用于將安裝在印刷基板上的各種電子元件(未示出) 互連，電接觸由熱固定裝置(hot fastening means)(未示出)提供，該熱固定 裝置或沉積于正在回焊爐中加熱的"焊料"點上，或在波峰焊(wave soldering) 工藝期間沉積于所有的可達到的導電區域上。
在不改變裝配與焊接電子卡(electronic card)現有工藝的情況下，本發 明提出一種印刷基板，對于給定厚度的銅來說，該印刷基板能夠流過利用這 種厚度的銅目前不能流過的電流。特別地，提出一種印刷基板結構，該印刷 基板結構是在傳統工藝中通過波峰焊或在回焊爐中制造的，并且，該印刷基 板結構利用35nm的標準厚度的銅和寬度為3mm的電力線路，能夠流過500A 甚至更大的電流。
為此目的，根據本發明以及根據圖1至圖3中示出的第一實施例所示， 以及其尤其適用于波峰焊工藝，用多個導電連接表面140、 142和144代替 電力線路，盡管所述多個導電連接表面140、 142和144可以由鎳制成，但 有利的是它們由銅制成，并且被規則地分隔開。在連接表面之間，沉積多個 粘合劑點(spots of adhesive) 16，用于將多個導電棒18固定到基板上，任 意兩個相鄰導電棒的相對端放置在共同的連接表面上。優選地，所述導電棒 由金屬制成，例如由有利地可被保護層覆蓋的銅或鋁制成，該保護層由鎳合 金制成，例如氨基磺酸鎳(nickel sulfamate)或鎳-銀合金。各個所述導電棒 的長度可為lOmm(長度沒有限制)，高度例如位于1mm至5mm范圍內(取決于要流過的電流大小)，以及具有可以變化的寬度，例如3mm，與銅連接 表面的寬度有相同的數量級，其中所述銅連接表面之間固定有所述棒。圖2 示出棒放置實例，其中所述棒依次放置，所述棒端部之間的間隙的寬度約為 0.4mm，該寬度小于連接表面的寬度，但是已經足夠大到在波峰焊工藝期間 形成焊橋20，從而在兩個相鄰的棒之間提供導電接頭(圖3)。優選地，采 用焊接安裝在印刷基板上的所有其它元件的波峰來執行這種焊接。但也可以 采用與固定元件的波峰不同的第一波峰來執行焊接。
在該焊接工藝結束時，得到的不是電力線路，而是電力"軌道"(rail)， 因此，能夠流過極大電流，例如大小為10mmX5mmX3mm的棒可流過100A 的電流，電流不再經由電力線路直接流過，而是通過由焊料接頭互連的導電 棒流過，該導電棒的截面確定允許流過的電流量。
應當注意，當軌道形成直角(未示出配置)時，依次設置的相鄰導電棒 之間的接觸不再經由它們的端部建立，而是，例如在第一棒的一個端部與第 二棒的縱向邊緣之間建立。
圖4至圖7示出本發明第二實施例，其尤其適用于在回焊爐中發生的焊 接工藝。
圖4示出了該印刷基板，于基板10的表面上標示出該印刷基板的導電 線路12及其導電連接表面140、 142和144。如上所述，由銅或鎳制成的所 述導電連接表面被以導電棒的長度充分地分隔開。但是，在該第二實施例中， 各個表面可具有偏置區域22，該偏置區域22被設計用以容納焊膏塊(參見圖 6)。如圖4的實例所示，每一個導電連接表面的大小以及特定十字形適合于 使得當在爐中進行加熱時，沉積在偏置區域22上的焊膏20能夠準確地填充 介于兩個相鄰導電棒之間的間隙(圖7)。
如前述實施例中，位于各導電連接表面之間的每一個基板區域具有一或 多個粘合劑點16,從而使得在后續的焊接工藝期間，依次設置的導電棒能夠 充分粘附到基板。
利用本發明，由于電流不再經由電力線路流過(因此不會受到流過該線 路時的任何"瓶頸"的影響)，而是經由焊料接頭流過導電棒，因此能夠流 過500A甚至更大的極大電流，至于特別低的成本，是因為既沒有改變焊接 工藝也沒有改變印刷基板的設計，該基板仍保留具有厚度為35pm的銅線路的標準電路，并包括連接表面。
應當注意，盡管在所示的實例中，電力軌道與依次放置的棒形成直線， 當然，電力軌道可采用完全不同的配置，以多米諾骨牌的方式， 一個軌道相
對于另一個軌道的端部轉動卯° ，或與另一個軌道的端部交叉設置(lie across)，那么，在焊接工藝期間建立的電連接就經由棒的放置在共同導電 連接表面上的部分而形成。當然，組成軌道的至少兩個棒分別具有用于直接 外部連接(即無需經由基板的線路進行)的集成連接器(端子)，每個棒的 連接器設置于該棒的其中一個端部處。
雖然在所示的實例中，連接表面彼此獨立，但是完全可以使它們互連。 在這種情況下，為了在阻擋區域上沉積粘合劑點，提供具有阻擋區域的合成 的(resulting)連續導電表面是有益的。這種配置確保額外的電流傳導，但 該額外的電流傳導較低并且與通過導電棒的電流傳導完全不可相比。
本發明尤其適用于為極大功率元件、整流器或等效器件設計印刷電路卡。
權利要求
1.一種印刷基板，設計為容納電子元件，并具有印刷在所述基板(10)上的導電線路(12)，所述印刷基板的特征在于還具有多個導電連接表面(140、142、144)，所述多個導電連接表面(140、142、144)規則地分隔開并且被設計為在后續的焊接工藝期間將多個導電棒(18)相互電連接，所述棒是依次安裝的，并且相鄰導電棒的相互電連接的部分位于共同的導電連接表面上。
2. 根據權利要求1所述的印刷基板，其特征在于在所述焊接工藝期 間，所述導電棒的相互電連接的所述部分為所述導電棒的端部或為所述導電 棒的縱向邊緣。
3. 根據權利要求1所述的印刷基板，其特征在于所述導電棒通過粘 合劑點(16)保持在所述基板上。
4. 根據權利要求1所述的印刷基板，其特征在于所述焊接工藝在于 在所述印刷基板上焊接所述電子元件。
5. 根據權利要求1所述的印刷基板，其特征在于所述導電棒(18)為金屬棒，優選為由銅或鋁制成。
6. 根據權利要求1所述的印刷基板，其特征在于所述導電棒(18)覆蓋有保護層，所述保護層由鎳合金制成。
7. 根據權利要求1所述的印刷基板，其特征在于每一個所述導電棒 (18)具有由將要流過的電流的大小確定的截面。
8. 根據權利要求1所述的印刷基板，其特征在于所述導電連接表面的大小適合于使得當在回焊爐中進行加熱時，沉積在導電連接表面的區域(22)上的焊膏能夠準確填充位于所述導電連接表面上的兩個相鄰導電棒 (18)之間的間隙。
9. 根據權利要求8所述的印刷基板，其特征在于所述區域為偏置的。
10 根據權利要求1所述的印刷基板，其特征在于所述導電連接表面連接在一起以形成連續導電表面。
11. 根據權利要求IO所述的印刷基板，其特征在于所述連續導電表面包括阻擋區域，用于將所述粘合劑點沉積于其上。
12. —種制造印刷基板的方法，該方法使得能夠在所述基板(10)的導電表面上流過極大電流，所述方法的特征在于所述導電表面由多個導電連 接表面(140、 142、 144)構成，所述多個導電連接表面(140、 142、 144) 規則地分隔開并且被設計為在后續的焊接工藝期間將多個導電棒(18)相互 電連接，所述棒是依次安裝的，并且相鄰導電棒的相互電連接的部分位于共 同的導電連接表面上。
13. 根據權利要求12所述的制造印刷基板的方法，其特征在于所述 導電連接表面為由銅或鎳制成的表面。
14. 根據權利要求12所述的制造印刷基板的方法，其特征在于所述 焊接工藝在于利用波峰焊將電子元件焊接在所述印刷基板上。
15. 根據權利要求12所述的制造印刷基板的方法，其特征在于所述 焊接工藝在于在回焊爐中將電子元件焊接在所述印刷基板上。
全文摘要
本發明涉及一種印刷電路或基板(10)，該印刷電路或基板要容納電子元件，并且具有印刷的導體線路(12)。根據本發明，一或多個導體棒(18)依次安裝于多個連接導體表面(140、142、144)之間，在后續的波峰焊工藝期間或在再熔爐中，所述導體棒(18)相互電連接。
文檔編號H05K1/02GK101563962SQ200780042331
公開日2009年10月21日 申請日期2007年11月13日 優先權日2006年11月14日
發明者克里斯蒂安·德萊 申請人:Aeg動力解決方案有限公司