本實(shí)用新型涉及一種印刷電路板，特別是一種應(yīng)用于印刷板上的適用于波峰焊的通孔結(jié)構(gòu)，降低波焊過程中的熱損失，提高通孔填充度。

背景技術(shù)：

電子產(chǎn)品的功能日趨多樣化，為了實(shí)現(xiàn)功能的集成，電子產(chǎn)品的印刷電路板(printed circuit board)上需要設(shè)置若干不同功能的電子元器件。目前一般以電子元器件的接線端子插入電路板上與接線端子相對(duì)應(yīng)的通孔內(nèi)，通過波焊的方式使電子元器件的接線端子固定在電路板的通孔內(nèi)，從而將電子元器件固定于電路板上并且電性導(dǎo)通。這種波焊工藝包含助焊劑涂覆，預(yù)熱，焊料涂覆，多余焊料吹除，檢測(cè)維護(hù)及清潔等步驟，以使液態(tài)焊料在電路板上插設(shè)有電子元器件接線端子的通孔處完成進(jìn)孔，填錫后形成焊點(diǎn)，進(jìn)而將電子元器件固接于電路板上。良好的無(wú)鉛波焊，其預(yù)熱段必須使印刷電路板底面達(dá)到約130℃，頂面須達(dá)到約110℃左右，這樣才能保證焊料順利上到孔頂。焊料的流動(dòng)性隨溫度的升高是升高的，所以增加溫度可以提高爬升速度。隨著爬升高度的增加，溫度降低，爬升的速度也降低，所以在填充過程中應(yīng)該維持印刷電路板接近上板面的溫度。

電子產(chǎn)品無(wú)鉛焊接在全球全面展開以來，諸多焊接問題接踵而來。在波焊過程中，通孔上錫的驅(qū)動(dòng)力主要來自液態(tài)合金在細(xì)縫中產(chǎn)生的毛細(xì)作用，其實(shí)質(zhì)是彎曲液面在曲率徑向產(chǎn)生的附加壓力，直至與上升液體的勢(shì)差平衡。而現(xiàn)有的通孔設(shè)計(jì)一般為圓柱通孔，其上錫經(jīng)常面臨通孔填充不足的情況，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率，這種缺陷會(huì)使波焊接縫處的機(jī)械強(qiáng)度下降，影響產(chǎn)品的電子性能，特別是對(duì)于應(yīng)用于電信，醫(yī)療，軍事，航空航天領(lǐng)域的PCB厚板。

有關(guān)無(wú)鉛焊接的各種標(biāo)準(zhǔn)，以IPC-A-610F“電子元器件的可接受性”為最具權(quán)威性的國(guó)際規(guī)范。IPC-A-610F對(duì)通孔焊接的可接受標(biāo)準(zhǔn)焊錫量必須大于載板厚度的75％以上(詳細(xì)規(guī)格請(qǐng)見IPC-A-610F Class3)。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN102573273A提供了一種通孔結(jié)構(gòu)，該孔結(jié)構(gòu)為一種梯形孔，一端為縮口端，另一端為寬口端，且該通孔軸剖面呈梯形，所述通孔的斜側(cè)面與垂直方面呈一個(gè)夾角，所述通孔的縮口端的直徑不大于寬口端的直徑。其主要適用于印刷電路板上，有效提高了通孔上錫的驅(qū)動(dòng)力，提高了生產(chǎn)中的直通率以及產(chǎn)品的可靠性。授權(quán)公告號(hào)為CN203590595U的中國(guó)實(shí)用新型專利“一種PCB通孔結(jié)構(gòu)”和授權(quán)公告號(hào)為CN101916754B的中國(guó)發(fā)明專利“通孔和通孔形成方法及通孔填充方法”提供了通孔結(jié)構(gòu)方面的改進(jìn)，延長(zhǎng)焊料的降溫時(shí)間，提高了通孔填充率。但這些特殊的通孔加工比較復(fù)雜，不適合用于大批量生產(chǎn)的電子產(chǎn)品。臺(tái)灣專利TW201044936“電路板之電子元件焊接方法及其電路板結(jié)構(gòu)”公開了一種電路板，于電路板上開設(shè)至少一個(gè)焊接孔及至少一集熱孔，集熱孔開設(shè)在焊接孔的周圍位置并且形成一集熱區(qū)，再將電子元件的接腳穿設(shè)于焊接孔內(nèi)，以一焊接過程將焊錫填入焊接孔內(nèi)，由集熱孔保持焊錫之熱量在集熱區(qū)域中，確保焊接孔內(nèi)電子元件的接腳與焊錫順利結(jié)合。授權(quán)公告號(hào)為CN102883536B的中國(guó)發(fā)明專利“一種PCB板通孔加工方法及通孔結(jié)構(gòu)”公開了一種“啞鈴型”PCB通孔結(jié)構(gòu)，其包括：第一通孔，其與PCB板的TOP面相連，且第一通孔的孔深小于PCB板的厚度；以及第二通孔，其一端與所述第一通孔相連，另一端與PCB板的BOTTOM面相連，且該第二通孔的孔深小于PCB板的厚度，該第二通孔的孔徑大于第一通孔的孔徑。將雙列直插式元件的引腳對(duì)應(yīng)置于PCB通孔內(nèi)，引腳一端置于第一通孔內(nèi)，另一端置于第二通孔內(nèi)，焊接時(shí)，熔融的焊料流到PCB通孔內(nèi)，由于第二通孔的孔徑大于第一通孔的孔徑，故第二通孔中焊料的流動(dòng)空間更大，可以延長(zhǎng)焊料的降溫時(shí)間，使焊料更容易流動(dòng)到PCB板的板面上，從而使維修更容易，減少了PCB板的報(bào)廢率，降低了成本。目前通過改變PCB板通孔結(jié)構(gòu)以及在通孔周圍加設(shè)集熱孔的方式可以改善PCB辦錫焊的通孔填充效果，但集熱孔開設(shè)過多會(huì)增加成本，且須滿足一定結(jié)構(gòu)條件才能達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的較好的通孔填充效果。集熱孔的大小，集熱孔和通孔的大小比值，集熱孔距離通孔的位置都會(huì)影響通孔填充效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)上述波焊過程中的通孔填充不足的問題，提供了一種新型的印刷電路板設(shè)計(jì)，在印刷電路板的通孔周圍開設(shè)衛(wèi)星孔，增加熱傳導(dǎo)，提高通孔填充的效果。焊料的流動(dòng)性隨溫度的升高是升高的，所以在焊料填充焊接通孔的過程中維持印刷電路板內(nèi)的熱量，可以提高爬升速度。衛(wèi)星孔的數(shù)量，衛(wèi)星孔距離焊接通孔的距離，衛(wèi)星孔與焊接通孔的半徑比值，都影響著熱傳導(dǎo)的效果，影響焊接的通孔填充率。

本實(shí)用新型采用下述的技術(shù)方案：一種印刷電路板，包含焊接通孔及設(shè)置在焊接通孔周圍的衛(wèi)星孔，其特征在于，焊接通孔貫穿印刷板，將電子元器件的接線端子置入焊接通孔中并在波峰焊接時(shí)使用無(wú)鉛焊料將其焊接固定，衛(wèi)星孔位于其輔助的焊接通孔附近，焊接通孔和衛(wèi)星孔有相同的網(wǎng)絡(luò)屬性(net property)即焊接通孔和衛(wèi)星孔之間電性導(dǎo)通，焊接通孔中心與其衛(wèi)星孔中心之間的距離小于或等于4mm，衛(wèi)星孔的半徑小于或等于焊接通孔的半徑。衛(wèi)星孔的孔壁周圍材料通常含有銅，導(dǎo)熱性能優(yōu)異，進(jìn)入衛(wèi)星孔的焊料與衛(wèi)星孔孔壁接觸，熱量傳導(dǎo)給衛(wèi)星孔孔壁，孔壁再將熱量傳到焊接通孔?？刂坪附油着c衛(wèi)星孔的距離，以達(dá)到符合標(biāo)準(zhǔn)的通孔填充率。

優(yōu)選地，一個(gè)焊接通孔周圍的衛(wèi)星孔數(shù)目至少為兩個(gè)。

優(yōu)選地，多個(gè)衛(wèi)星孔可以圍繞一個(gè)焊接通孔呈圓形對(duì)稱排布，也可以根據(jù)其實(shí)際器件布局需要而做出不對(duì)稱調(diào)整。

優(yōu)選地，衛(wèi)星孔半徑與其輔助的焊接通孔半徑的比值為0.4-1。

優(yōu)選地，衛(wèi)星孔可以是盲孔或通孔，其中盲孔的開口端位于印刷電路板的與焊料接觸的表面，另一端通至印刷板內(nèi)部。只要焊接通孔中心與其衛(wèi)星孔中心之間的距離適當(dāng)，衛(wèi)星孔是盲孔的時(shí)候也能達(dá)到符合標(biāo)準(zhǔn)的通孔填充效果。

優(yōu)選地，盲孔的鉆孔深度小于或等于印刷板厚度的80％。

優(yōu)選地，盲孔中可以埋入銅、銀或鋁等導(dǎo)熱性能好的金屬。銅、銀、鋁等是良好的熱導(dǎo)體，將其埋入衛(wèi)星孔中可以增加衛(wèi)星孔對(duì)焊接通孔的熱量供應(yīng)。

優(yōu)選地，可以通過電鍍，刷導(dǎo)電膏，或者將漿料用絲網(wǎng)滴入盲孔中多種手段來實(shí)現(xiàn)埋入銅、銀或鋁等導(dǎo)熱性能好的金屬。

本實(shí)用新型的有益效果是：通過在焊接通孔周邊設(shè)置了衛(wèi)星孔，電子元器件的接線端子插入通孔內(nèi)，熔融的無(wú)鉛焊料進(jìn)入通孔，同時(shí)進(jìn)入輔助的衛(wèi)星孔。與此同時(shí)，控制焊接通孔中心與其衛(wèi)星孔中心之間的距離小于或等于4mm，可以減少焊接通孔內(nèi)的熱量通過孔壁周圍的材料散失，從而，通過對(duì)焊接通孔的熱傳導(dǎo)的抑制和對(duì)輔助通孔的熱量供應(yīng)，能夠使通孔中的熔融焊料爬升過程中不會(huì)過早凝固，提高通孔填充率。由此，能夠提高接線端子在印刷電路板上的焊接效果。

附圖說明

圖1(a)和圖1(b)是本實(shí)用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖1(a)中的衛(wèi)星孔是通孔，圖1(b)中的衛(wèi)星孔是盲孔。

圖2是圖1(a)的俯視圖。

1-印刷電路板；2-焊接通孔；3-衛(wèi)星孔(通孔)；4-銅箔；5-衛(wèi)星孔(盲孔)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

如圖1(a)所示，一種印刷電路板1，包含焊接通孔2及焊接通孔周圍的衛(wèi)星孔3，其中，焊接通孔貫穿印刷板，將電子元器件的接線端子置入焊接通孔中并使用無(wú)鉛焊料將其焊接固定，焊接通孔的衛(wèi)星孔位于其輔助的焊接通孔附近。衛(wèi)星孔3是通孔，其半徑與焊接通孔半徑的比值為0.4,，其中焊接通孔2的半徑為1.0-1.27mm。焊接通孔的中心與衛(wèi)星孔的中心間距等于3mm。衛(wèi)星孔3有6個(gè)，圍繞焊接通孔呈圓形對(duì)稱排布，且衛(wèi)星孔與焊接通孔有相同的網(wǎng)絡(luò)屬性。用有限元模擬，PCB板厚約為2.8mm，有6層接地層，采用無(wú)鉛焊料SAC305，焊接溫度為250℃，波峰焊接時(shí)間小于3s，最大通孔填充率為52％。僅將接通孔的中心與衛(wèi)星孔的中心間距調(diào)整為2mm時(shí)，在同樣的焊接條件下，該P(yáng)CB板的最大通孔填充率可達(dá)100％。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型所作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施所作的任何簡(jiǎn)單修改，變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。例如衛(wèi)星孔可以是圓柱形孔也可以是梯形孔。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”及“一”等的用語(yǔ)，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。

表1是衛(wèi)星孔數(shù)量、衛(wèi)星孔與焊接通孔半徑、衛(wèi)星孔與焊接通孔的距離這三個(gè)參數(shù)與通孔填充效果的關(guān)系，此處的衛(wèi)星孔是通孔。由此可見，衛(wèi)星孔大小與焊接通孔大小越接近，通孔填充效果越好；衛(wèi)星孔與焊接通孔的距離越近，通孔填充效果越好。A:衛(wèi)星孔數(shù)量，R：衛(wèi)星孔半徑與焊接通孔半徑的比值*10，D：衛(wèi)星孔與焊接通孔中心之間的距離/mm，F(xiàn)illing Rate：最大通孔填充效果。