專利名稱：將金屬件固定到印刷電路板上的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及焊接部件，更具體地，涉及將金屬部件焊接印刷電路板上的焊接部件。
金屬部件，比如金屬凸緣，由于一些原因被焊接到印刷電路板(PCB)上。原因之一是為了將功率放大器固定在金屬凸緣上，則該金屬凸緣可以作該功率放大器的散熱器，并為功率放大器提供電路接地。因此，凸緣必須以提供電路接地和把功率放大器的熱散出這兩者不被損害的方式焊接到印刷電路板上。
為了把金屬凸緣焊接到印刷電路板上，現(xiàn)有工藝的焊接過程至少有兩個問題，第一個問題是在凸緣的連接表面與印刷電路板之間產生孔隙。第二個問題是，為了把金屬凸緣和其它元件合適地焊接到印刷電路板上，至少需要分兩步加熱。
在第一步加熱中，只有凸緣被焊接到印刷電路板上。在第二步加熱中，用低熔點的焊料將其它較小元件焊接到印刷電路板上。第二步中的焊料的這種低熔點容許對印刷電路板再一次加熱而不至于使第一步中的焊料回流。然而，對印刷電路板在高溫下的第一次加熱燒掉了印刷電路板頂層上的焊料保護層。如果這樣，第二步不僅是多余的步驟，而且是低效和/或無效的。
現(xiàn)有工藝的焊接過程可參考

圖1，其中包括下列步驟在凸緣102和印刷電路板103之間放置一薄層焊料101，該焊料根據(jù)凸緣的實際形狀及尺寸做成。然后，對凸緣102及印刷電路板103加熱直到所加焊料101在印刷電路板103和凸緣102之間熔化。但采用這種焊接方法時，印刷電路板103和凸緣102之間會產生孔隙。孔隙的產生是因為焊料中的焊劑組分在焊料101中的焊料合金熔化之前會轉化為氣體。所產生的氣體聚集在印刷電路板103的表面和凸緣之間并生成孔隙。最終結果是不能獲得均勻的焊接，這會大大損害電路接地性能和固到在凸緣上的功率放大器的散熱性能。
因此，需要尋求一種將金屬凸緣及其它元件焊接到印刷電路板上的方法，以克服現(xiàn)有方法中的缺點。
圖1概括地示出現(xiàn)有工藝的焊接方法。
圖2概括地示出根據(jù)本發(fā)明的實施方案的凸緣和帶孔的印刷電路板的固定連接。
圖3概括地示出根據(jù)本發(fā)明的實施方案的加熱工藝之前已填滿焊接漿料的孔。
圖4概括地示出根據(jù)本發(fā)明的實施方案的加熱工藝之后的圖3所示的該孔。
一般而言，本發(fā)明公開了一種將金屬凸緣及其它元件焊接到印刷電路板上的單步加熱方法。這種印刷電路板包括一個或多個分置了焊接漿料的通孔，該孔與金屬凸緣及其它元件一齊被加熱。這種裝有焊接漿料的孔具有非金屬表面的壁，在加熱過程中排斥焊料，以使焊料流入到將凸緣表面和印刷電路板焊接在一起的區(qū)域。
更具體地說，一種印刷電路板，該印刷電路板具有第一面、第二面、至少一個盛有焊接漿料的孔，以及金屬凸緣，該凸緣通過焊接漿料結合在印刷電路板的上述第二面上，在對印刷電路板和凸緣加熱時該焊接漿料會流出孔外。上述印刷電路板上的孔被非金屬表面覆蓋，非金屬表面使焊接糊在加熱過程中流出。印刷電路板的第一面上具有環(huán)繞孔的邊緣，該邊緣包含一種阻止焊接漿料與該邊緣附近的元件粘接的非金屬材料。在優(yōu)選方案中，印刷電路板有多個圓形孔，該孔可以具有基本上相同的直徑也可具有基本上不同的直徑。
一種將金屬凸緣焊接到印刷電路板上的方法，包括下列步驟將焊接漿料分置于位于印刷電路板上的孔中，此印刷電路板具有第一面和第二面；然后，凸緣被固定到印刷電路板的第二面上，并且印刷電路板與凸緣一起被加熱，使得孔中的焊接漿料在印刷電路板的第二面與金屬凸緣之間熔融并變軟(wicked)。該方法還包括，在加熱步驟之前用焊接漿料將元件結合到印刷電路板上的第一面的步驟，從而使得在加熱步驟之后，這些元件也被固定到印刷電路板上。
一種裝置，采用下列步驟制造將焊接漿料分置于位于印刷電路板上的孔中，此印刷電路板具有第一面和第二面；接著，該凸緣被結合到印刷電路板的第二面上，并且印刷電路板與被結合的凸緣被加熱，從而使得孔中的焊接漿料在印刷電路板與金屬凸緣之間熔融并變軟。
圖2概括地示出了根據(jù)本發(fā)明的金屬凸緣202與含有孔203的印刷電路板的固定連接。如圖2所示，印刷電路板201在固定凸緣的區(qū)域有若干個孔203。在優(yōu)選方案中，孔203為圓形并且每個孔基本上都具有相同的直徑。本領域技術人員可認識到該孔也可以具有基本上不同的直徑或也可以是一切特定的形狀。孔203在它們的邊緣和它們的空腔壁上都沒有金屬表面，并且是從第一面204穿過印刷電路板201到固定金屬凸緣的第二面鉆孔而得到。在孔203的邊緣，施加焊料保護層，這樣焊料在加熱過程中就不會與邊緣或周圍區(qū)域或孔旁的其它元件接觸。
將金屬凸緣202與印刷電路板201固定連接的工藝，首先從將凸緣202與印刷電路板201結合開始，這種結合可通過各種方法，例如，夾具、壓配合或用諸如膠水的化學粘結。然后，參見圖3，孔203中裝入焊接漿料305。焊接漿料305可先置入孔203中，然后將印刷電路板201與金屬凸緣202用可以選擇的多種方式結合起來。焊接漿料305基本上包含焊料合金和在焊接漿料中的焊料合金之前熔化的焊劑。然后加熱使焊接漿料305熔化變軟進入印刷電路板201與金屬凸緣202之間的縫隙。如圖4所示，焊接漿料305基本上從孔203中流入。根據(jù)本發(fā)明，利用這些孔，分置于孔中的焊接漿料305熔化，沿孔向下流至凸緣與印刷電路板之間的縫隙。從焊劑中產生的氣體通過印刷電路板201的各個面或印刷電路板201的第一面204逸出。這樣，焊劑中的氣體不會滯聚，如本發(fā)明圖4所示，在印刷電路板201與凸緣202之間形成均勻的焊接。
如圖3所示，在印刷電路板201第一面上的焊料保護層304置于孔203的邊緣，并且孔203自身由一種非金屬表面覆蓋，這樣可容許焊接漿料在加熱過程中流出。焊接漿料305的分置在常溫下進行，并且在焊接漿料305熔化時不要過分加熱，以防止溫度過分高于焊接漿料305的熔點。因此，根據(jù)本發(fā)明的單步驟加熱，諸如元件309的其它元件可以通過將元件309用焊接漿料305與印刷電路板201的第一面結合，并加熱元件309、印刷電路板201和金屬凸緣而固定起來。
雖然已結合具體實施方案對本發(fā)明進行了詳述，但應當理解，對于本領域技術人員，在不背離本發(fā)明精神和不脫離其范圍前提下，可以在形式上、細節(jié)上作種種變化。下面權利要求書中的結構、材料、作用及等效的各種方法步驟及功能元件，應包括與上述其它指明的元件相結合的所有結構、材料或執(zhí)行該功能的方法。
權利要求
1.一種裝置，包括印刷電路板，該印刷電路板具有第一面和第二面及用于容納焊接漿料的至少一個孔；以及通過所述焊接漿料與所述印刷電路板的第二面相結合的金屬凸緣，在對印刷電路板和凸緣加熱時該焊接漿料從所述孔流出。
2.如權利要求1所述的裝置，其中所述印刷電路板上的所述孔覆蓋有一種可使所述焊接漿料在加熱時流出的非金屬表面。
3.如權利要求1所述的裝置，其中所述印刷電路板的所述第一面包含環(huán)繞所述孔的邊緣，所述邊緣中包含防止所述焊接漿料與邊緣附近的元件相粘接的非金屬材料。
4.如權利要求1所述的裝置，其中所述印刷電路板有多個所述孔。
5.如權利要求4所述的裝置，其中所述多個孔為直徑基本相同的圓形。
6.如權利要求4所述的裝置，其中所述多個孔為直徑基本不同的圓形。
7.一種將金屬凸緣固定到印刷電路板上的方法，該方法包括下列步驟將焊接漿料分置于所述印刷電路板上的孔中，該印刷電路板具有第一面及第二面；將所述凸緣與所述印刷電路板的所述第二面結合起來；并且加熱所述印刷電路板和所述被固定的凸緣，以使所述孔中的所述焊料在所述印刷電路板的第二面與所述金屬凸緣之間熔融并軟化。
8.如權利要求7所述的方法，在加熱步驟之前進一步包括，用焊接漿料將元件與所述印刷電路板的所述第一面相結合，從而使所述元件在加熱步驟后也與所述印刷電路板固定在一起的步驟。
9.一種用下列步驟制得的裝置將焊接漿料分置于印刷電路板上的孔中，該印刷電路板具有第一面和第二面；將凸緣結合在所述印刷電路板的所述第二面上，以及加熱所述印刷電路板和所述被固定的凸緣，從而使所述孔中的所述焊接漿料在所述印刷電路板的所述第二面與所述金屬凸緣之間熔融并軟化，以制成所述裝置。
全文摘要
公開了一種單步驟加熱方法,用于將金屬凸緣(202)及其它部件(309)固定到印刷電路板(201)上。印刷電路板(201)包含一個或多個分置了焊接漿料(305)的貫通孔(203),該孔(203)與金屬凸緣(202)及其它部件(309)一起被加熱。裝有焊接漿料(305)的孔(203)的壁具有非金屬表面,從而使焊接漿料在加熱時被排出,由此焊料流入金屬凸緣(202)和印刷電路板(201)的待固定表面之間的區(qū)域。
文檔編號H05K3/00GK1254493SQ98804692
公開日2000年5月24日 申請日期1998年3月2日 優(yōu)先權日1997年4月30日
發(fā)明者帕特里克·馬斯特頓 申請人:摩托羅拉公司