专利名称：电路板及其连接部的成形方法
技术领域：
本发明关于一种电路板及其连接部的成形方法，特别是一种关于以复数个金属点 形成于其接触式接点上的电路板及成形方法。
背景技术：
随着环保意识逐渐普遍，各种生活相关制品均朝向绿色主义发展，电子产品也不 例外。随着电子科技的进步，大部分电子产品均包含电路板，其上搭载着许多电子零件， 用以达成电子控制功能。在环保规范的要求下，这些元件均被要求是不含铅的。以电路板 为例，其包含铜箔，以显影、蚀刻的方式形成所需的电路布局，其中包含用来焊接电子零件 (例如主动或被动元件)的焊接垫及用来与外部电子元件连接的接触式电连接部(例如金 手指)。于电路板制程中，先在焊接垫上涂布锡膏，以使于过表面黏着技术(Surface Mount Technique, SMT)的锡炉时，设置于其上的电子零件可被稳固地焊接，此时焊接垫即完成它 的目的。然而，前述接触式电连接部因其用途需保持长时间的裸露，以供日后电连接之用， 例如插入连接器的插槽中。但此裸露的要求也造成接触式电连接部氧化的结果，严重影响 后续电连接的效果。有鉴于此，目前对电路板施以抗氧化的方法有涂布有机保护膜 (OrganicSo1derabi1ity Preservatives, OSP)> 化 f易法(Immersion Tin)> 化金法 (Electroless Ni/Au)、镀锡、镀金、喷锡法(Hot Air Solder Level,HASL)等。OSP 产生的 防氧化层时效有限，而其他制程则是增加额外的制程并且也增加了不少成本。
发明内容
因此，本发明的目的之一在于提供一种电路板，电路板包含有连接部，用来与外部 电子元件以接触方式达成电连接。该连接部其上设置有复数个抗氧化性较佳的金属点，以 取代该连接部的金属薄片的接触功能。为达上述目的，本发明提供一种电路板，电路板包含连接部。该连接部具有金属薄 片，复数个金属点位于该金属薄片上，其中该复数个金属点的抗氧化性优于该金属薄片的 抗氧化性，例如使用用于无铅制程的焊锡合金。藉此，该复数个抗氧化性较佳的金属点取代 原来的抗氧化性较差的金属薄片作为式电接触的功能，以提供更可靠的电接触。此外，在同 一接触区域内，以该复数个金属点提供与原来的金属薄片所提供相当的接触平面，可避免 以单一金属涂布于该金属薄片上可能造成的凹凸不平的现象而产生接触不良的现象，并可 有效控制该复数个金属点的高度，即其所形成的新接触平面，以使与之电接触的外部电子 元件的接点仍能保持弹性接触。进一步地，每一个金属点为丘状突起。进一步地，每一个金属点的底截面为圆形或矩形。进一步地，该电路板具有复数个焊接点，该复数个焊接点用来焊接电子零件，该复 数个焊接点的材质与该复数个金属点的材质相同。
进一步地，每一个金属点的直径介于0. 5至1. Omm之间。进一步地，该复数个金属点以金属合金组成。进一步地，该金属合金为锡银铜合金、锡银合金、锡银铋铟合金或锡锌合金。进一步地，该复数个金属点以平面阵列方式分布于该金属薄片上。本发明的另一目的在于提供一种电路板的连接部的成形方法，即用以形成前述电路板，尤其是形成该复数个金属点于该金属薄片上。本发明的成形方法包含提供电路板，该电路板包含连接部，该连接部具有金属薄 片；以网版印刷的方式涂布金属膏状物于该金属薄片上，藉以形成复数个膏状点于该金属 薄片上；以及固化该复数个膏状点以形成复数个金属点，其中该复数个金属点的抗氧化性 优于该金属薄片。藉此，该成形方法可整合至SMT制程中涂布锡膏的程序中，一次处理完 成，避免二次加工带来的制程变异，徒耗资源。进一步地，涂布该金属膏状物于该金属薄片上，藉以形成该复数个膏状点于该金 属薄片上，包含下列步骤提供具有复数个通孔的遮板；将该遮板置于该电路板上，以使该 复数个通孔位于该金属薄片之上；经由该复数个通孔涂布该金属膏状物于该金属薄片上， 藉以形成该复数个膏状点于该金属薄片上；以及移去该遮板。进一步地，该遮板具有特定厚度，每一个膏状点的直径等于该特定厚度。进一步地，每一个通孔具有圆形截面或矩形截面。进一步地，固化该复数个膏状点以形成该复数个金属点，包含下列步骤加热该复 数个膏状点以凝固形成为该复数个金属点。进一步地，每一个膏状点被形成具有介于0. 5至1. Omm之间的直径。进一步地，该金属膏状物包含金属合金粉末及助焊剂。进一步地，该金属合金粉末为锡银铜合金粉末、锡银合金粉末、锡银铋铟合金粉末 或锡锌合金粉末。进一步地，该电路板具有复数个焊接垫，该复数个焊接垫用来焊接电子零件，该成 形方法以该网版印刷方式同时涂布该金属膏状物于该金属薄片及该复数个焊接垫上。进一步地，若该金属点的材质与该电路板上其他焊接点的材质相同，例如使用无 铅锡膏，则该金属膏状物(即锡膏)可在一步骤中，同时涂布于焊接垫及该金属薄片上，并 于后续过SMT炉后，形成该焊接点及该金属点。由于该金属点系直接利用电路板制程已有 的SMT制程来一并形成，因此本发明的电路板无需额外制程即可制作，并且额外所耗费用 (包含涂布用的遮板孔位加工费用及形成金属点所需的锡膏成本)相对于整个制程成本极 其微小，却可带来的有效的抗氧化的效益。相对于现有技术，本发明针对具有用于电接触的连接部的电路板，提出了一种形 成复数个金属点于该连接部的金属薄片上的方法，藉以取代该金属薄片电接触的功能。本 发明利用该金属点的抗氧化性优于该金属薄片的抗氧化性的特性，以使该电路板能提供更 佳的电接触介面。因此，本发明解决了先前技术中铜箔容易氧化而不利于多次电接触的电 连接模式的问题。此外，本发明提出的成形方法可并入一般SMT制程，且可使用一般焊料， 使得该成形方法的制程成本极为低廉，甚至可忽略不计。关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1为根据本发明的其中一较佳具体实施例的电路板的立体图；图2为电路板于图1中圆圈A内的局部放大图； 图3为图2中连接部的放大侧视图；图4为其金属点的底截面为矩形的电路板的局部放大图；图5为其金属点以单排结构排列的电路板的局部放大图；图6为根据本发明的另一较佳具体实施例的电路板的立体图；图7为图6中电路板的侧视图；图8为根据本发明的其中一较佳具体实施例的电路板的连接部的成形方法的流 程图；图9为未完成的电路板的俯视图；图10为根据其中一实施例的图8中以网版印刷的流程图；图11为遮板置于电路板上的示意图。
具体实施例方式请参阅图1及图2，图1为根据本发明的其中一较佳具体实施例的电路板1的立体 图，图2为电路板1于图1中圆圈A内的局部放大图。电路板1包含多层板体12及复数个 电子零件14。板体12具有电路布局(未绘示于图中)，电子零件14依据该电路布局焊接 于板体12上。板体12包含连接部16，用来与外接电子元件以接触的方式达成电连接。连 接部16具有金属薄片162，其上设置有复数个金属点164 (仅标示其一)，其中金属点164 的抗氧化性优于金属薄片162的抗氧化性。于本实施例中，金属薄片162可为多层板体12 中的铜箔的部分，金属点164为丘状突起，并且其底截面可为圆形，该复数个金属点164以 平面阵列方式，均勻地分布于金属薄片162上；但本发明不以此为限。请并参阅图3，其为图2中连接部16的放大侧视图，其中为便于说明，金属薄片 162、金属点164相对于连接部16整体厚度是以夸大绘示。习知作法是在金属薄片162上 形成保护膜(OSP)或其他金属层，以完整地覆盖金属薄片162，藉以获得保护金属薄片162 的接触面或以新的、较具抗氧化性的接触面取代原接触面的效果，并达到提供外部电子元 件良好的电接触介面的目的。本发明则是以多个金属点164分布于金属薄片162上，每一 个金属点164的顶端处形成一个新的接触面(以虚线表示于图中)，其增加金属薄片162的 整体高度166，其中金属薄片162的整体高度166应视金属点164的大小而定。于本实施例中，金属点164与金属薄片162间的附着力良好，呈现锐角的接触角， 金属点164呈现丘状结构。纵使每一个金属点164与金属薄片162间的附着力有些微不同， 因于实际应用中，每一个金属点164的总体积几乎相等，金属点164的高度差的比例并不 大。并且，于本实施例中，金属点164的直径(或粒径)(particle size)介于0.5至1.0mm 之间，纵有前述高度差的比例，其实质高度差将更显微小。因此，本发明利用复数个微小的 金属点所构成的新接触面，其平面波动可忽略(即平面度相当小)，而可直接视为平整的平 面。补充说明的是，于本实施例中，金属点164的高度约为其直径的二分之一，即0.25至 0. 5mm之间。若连接部16是以插入插槽中来达成电连接，则前述增加的厚度尚在一般插槽容许范围内，包含容置空间大小及弹片弹性变形范围。换句话说，根据本发明的电路板1虽 增加些许连接部16整体的厚度，但对实际插入的操作并无实质影响，电路板1还可以保有 连接部16优良的电接触特性。前述对金属点164的直径或高度的设定，可视产品规格而定， 本发明不以前述范围为限。请参阅图4，其为其金属点164的底截面为矩形的电路板1的局部放大图。前述 实施例虽以金属点164的底截面为圆形为例，但本发明不以此为限，以矩形当作金属点164 的底截面亦可得到相同的效果；当然，其他形状亦可，例如三角形或其他多边形等。另外，无 论是图2或是图4中显示的金属点164，均以平面阵列排列，但本发明不以此为限，例如以环 状排列或是依设计需求而有不同的分布密度均可。又，前述虽以平面排列为说明基础，但本 发明仍不以此为限。请参阅图5，其为其金属点164以单排结构排列的电路板1的局部放大 图。图5显示的金属点164是以单排的结构来排列，其通常适用于较小的脚位间距(pitch) 的介面。因其单一接点(金属薄片162)的宽度相当窄，故以单排的金属点164排列已足。再补充说明的是，前述实施例虽以介面卡的金手指为例，但本发明不以此为限。请 参阅图6及图7，图6为根据本发明的另一较佳具体实施例的电路板3的立体图，其中以虚 线表示连接部16所在位置；图7为图6中电路板3的侧视图，其中虚线表示容置电路板3的 外壳，外部电子元件5穿过外壳以与连接部16电接触。于本实施例中，连接部16为仅提供 平面电接触的区域，其亦包含金属薄片162及形成于金属薄片162上的复数个金属点164。 金属薄片162及金属点164的说明可直接参阅前述实施例的相关说明，不再赘述。连接部 16与外部电子元件5不再透过插入插槽的方式来达到电连接的目的，而是单纯以弹片压迫 (或直接以弹性正向压迫)的方式来达到弹性电接触的目的。于实际应用中，外部电子元件 5与连接部16亦可以其他电连接器作为电连接的媒介，不以第7图中所示者为限。相较于现有技术，电路板1运用抗氧化性较高的金属点164来取代抗氧性较差的 金属薄片162，并由复数个金属点164形成的新接触面来取代原来由金属薄片162所提供 的接触面，有效解决因金属薄片162氧化而导致电接触不良的问题。又，金属点164的材质 得以与其他电子零件14焊接时所使用的焊料材质相同，例如金属点164与焊接点144 (请 参阅图1)均使用常用的焊锡料，例如锡银铜合金、锡银合金、锡银铋铟合金、锡锌合金或 其他焊锡性佳的金属合金。藉此，形成金属点164的制程能并入电路板1的表面黏着技术 (Surface Mount Technique, SMT)制程中实施，无需额外制程费用，其制程详如后文。整体 而言，根据本发明的电路板1能以极低廉的手段制作，并有效地解决接点氧化问题，而现有 技术中，需二次加工(另外制程处理)及额外处理费用(药剂涂布、电镀、浸镀)等，徒增产 品成本及产品制造的风险。请参阅图8及图9，第8图 为根据本发明的其中一较佳具体实施例的电路板的连接 部的成形方法的流程图，图9为未完成的电路板2的俯视图。首先，该成形方法提供该电路 板2，如步骤SlOO所示。电路板2如图9所示。此电路板2相对于图1的电路板1属未完 成的电路板，其多层板体12包含连接部16及其他设置电子零件14的部分，连接部16具有 金属薄片162，板体12其他部分则具有复数个焊接垫142，供后续焊接电子零件14之用。于 本实施例中，金属薄片162及焊接垫142即为电路板2的多层板体12中铜箔裸露的部分， 其他铜箔形成的电路部分则另以保护层覆盖保护。接着，如步骤S120所示，该成形方法以网版印刷的方式涂布金属膏状物于金属薄片162及焊接垫142上，藉以形成复数个膏状点于金属薄片162上及形成均勻涂布的金属 膏状物于焊接垫142上。补充说明的是，因本实施例是以电路板2与其他电子零件14的 SMT制程一并施作为例，在考量成本及制程便利性，该金属膏状物同时用于形成金属点164 及焊接电子零件14的焊锡料，故该金属膏状物直接采用惯用的锡膏，其包含金属合金粉末 及助焊剂，其中该金属合金粉末为锡银铜合金粉末、锡银合金粉末、锡银铋铟合金粉末、锡 锌合金粉末或其他焊锡性佳的金属合金粉末，但本发明不以此为限。当然，涂布于金属薄片 162上与涂布于焊接垫142上的金属膏状物亦可不同，端视产品规格而定。
请参阅图10及图11，图10为根据其中一实施例的图8中以网版印刷的流程图， 图11为遮板4置于电路板2上的示意图。于本实施例中，前述步骤S120可进一步分解为 提供具有复数个通孔42的遮板4，如步骤S122所示；接着，将该遮板置于电路板2上，以使 该复数个通孔42对应地位于金属薄片162及焊接垫142之上，如步骤S124所示；再接着， 经由通孔42涂布该金属膏状物于金属薄片162及焊接垫142上，藉以形成复数个膏状点于 金属薄片162上及形成均勻涂布的金属膏状物于焊接垫142上，如步骤S126所示；最后，移 去遮板4，如步骤S128所示。于本实施例中，对应金属薄片162的通孔42具有圆形截面，藉此可涂布圆柱状的 膏状点于金属薄片162上，并于后续的固化步骤后，可形成具有圆形底截面的丘状突起，即 如图2所示。若当对应金属薄片162的通孔42具有矩形截面时，藉此涂布于金属薄片162 上的柱状的膏状点于后续的固化步骤后，可形成具有矩形底截面的丘状突起，即如图4所 示。若欲形成其直径介于0. 5至1. Omm之间的金属点164 (可参阅图2)，则每一个膏状点可 被形成具有介于0. 5至1. Omm之间的直径，或是再略大些，此因该金属膏状物含有挥发性物 质，固化后，体积会缩小些。但于实际应用中，本发明中涂布的膏状点的直径不以上述为限。此外，因为当涂布的膏状点的直径远大于其高度时，待膏状点熔化后，因熔融金属 液体内聚力、表面张力及与金属薄片162间的附着力等作用，该熔融金属液体无法平均分 布于膏状点原先所占的区域上，而是分布在数个破碎的、不规则状的且独立的区域。待冷 却、凝固后，原先单一膏状点即形成数个大小不一的(亦伴随着高度不一)、形状不一的、独 立的金属丘状物。因此，于实际应用中，遮板4通常以钢板制作，当涂布的膏状点的直径与 遮板4的厚度大约相等时，可得到较佳的金属点164成形效果。补充说明的是，于本实施例中，因只采用同一种金属膏状物，故可一次性地、同时 地将金属膏状物涂布于金属薄片162及焊接垫142上；若采用两种金属膏状物以分别涂布 于金属薄片162及焊接垫142上，仍可藉由控制涂布操作或将遮板4进行适当的分隔设计， 以一次性地、同时地将两种金属膏状物以分别涂布。当然，分次涂布单一种或两种金属膏状 物亦可。另外，该金属点的成份不限金属合金，单一金属(可包含少量杂质)亦可。同理， 该金属膏状物所含的金属粉末，亦不以金属合金为限，不再赘述。请回到图8。于涂布完该金属膏状物之后，该成形方法接着将需焊接于电路板2上 的电子零件14放置于对应的涂布有该金属膏状物的焊接垫142上，如步骤S140所示。如 步骤S160所示，最后，该成形方法固化涂布于金属薄片162上的该复数个膏状点以形成复 数个金属点164，同时，涂布于焊接垫142上的金属膏状物亦固化形成焊接点144 (以影线绘 示于图1中)，焊接电子零件14于电路板2上。至此，电路板1即完成，如图1所示。于实 际应用中，该金属膏状物是以加热的方式，以使该金属膏状物中助焊剂挥发并使金属合金粉末熔融，再冷却固化成形。因本实施例与电子零件14的SMT制程一并实施，故前述加热、 成形等均在SMT炉中进行；但本发明不以此为限，以其他加热方式亦可。补充说明的是，前述成形方法主要基于并入现有SMT制程，以简化制程，进行说 明，但本发明并不以此为限。通常电子零件14的焊接仅需实施一次，故对焊接点144的要求 首重焊锡性；相对的，金属点164因需达到能提供多次良 好的电接触的目的，故对其的要求 首重在表面抗氧化能力，此即为了解决现有技术问题之一，即以抗氧化性优于金属薄片162 的金属，来取代金属薄片162(铜箔)易氧化的问题。因此，若有特别需求，当然金属点164 的材质可与焊接点144的材质不同，不待赘述。又，此时两者制程是否需合并实施例，尚需 考量这两种不同材质所需的实施环境(例如温度、气氛等)，并不限于前述实施方式。相对于现有技术，本发明针对具有用于电接触的连接部的电路板，提出了一种形 成复数个金属点于该连接部的金属薄片上的方法，藉以取代该金属薄片电接触的功能。本 发明利用该金属点的抗氧化性优于该金属薄片的抗氧化性的特性，以使该电路板能提供更 佳的电接触介面。因此，本发明解决了先前技术中铜箔容易氧化而不利于多次电接触的电 连接模式的问题。此外，本发明提出的成形方法可并入一般SMT制程，且可使用一般焊料， 使得该成形方法的制程成本极为低廉，甚至可忽略不计。另外，本发明利用复数个金属点，每一个金属点尺寸远小于金属薄片的整体接触 面积，亦即利用控制金属点的直径，作为控制每一个金属点的成形轮廓的手段，以达到控制 金属点高度的目的，并确保由金属点所构成的接触平面的平面度能在容许范围内。因此，本 发明纵使利用复数个结构独立的金属点，仍能维持新的接触平面与金属薄片所提供的原接 触平面的平行度。若将因形成金属点而增加的连接部的整体厚度控制在容许范围内，则可 使本发明的电路板在使用上与以现有技术制造的电路板无异。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与 修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
一种电路板，其特征在于该电路板包含有连接部，该连接部具有金属薄片，复数个金属点位于该金属薄片上，其中该复数个金属点的抗氧化性优于该金属薄片的抗氧化性。
2.如权利要求1所述的电路板，其特征在于每一个该金属点为丘状突起。
3.如权利要求1所述的电路板，其特征在于每一个该金属点的底截面为圆形或矩形。
4.如权利要求1所述的电路板，其特征在于该电路板具有复数个焊接点，该复数个焊 接点用来焊接电子零件，该复数个焊接点的材质与该复数个金属点的材质相同。
5.如权利要求1所述的电路板，其特征在于每一个该金属点的直径介于0.5至1. Omm 之间。
6.如权利要求1所述的电路板，其特征在于该复数个金属点以平面阵列方式分布于该金属薄片上。
7.一种电路板的连接部的成形方法，其特征在于该成形方法包含下列步骤 提供电路板，该电路板包含连接部，该连接部具有金属薄片；以网版印刷的方式涂布金属膏状物于该金属薄片上，藉以形成复数个膏状点于该金属 薄片上；以及固化该复数个膏状点以形成复数个金属点，其中该复数个金属点的抗氧化性优于该金 属薄片的抗氧化性。
8.如权利要求7所述的成形方法，其特征在于涂布该金属膏状物于该金属薄片上，藉 以形成该复数个膏状点于该金属薄片上，包含下列步骤提供具有复数个通孔的遮板；将该遮板置于该电路板上，以使该复数个通孔位于该金属薄片之上； 经由该复数个通孔涂布该金属膏状物于该金属薄片上，藉以形成该复数个膏状点于该 金属薄片上；以及 移去该遮板。
9.如权利要求8所述的成形方法，其特征在于该遮板具有特定厚度，每一个该膏状点 的直径等于该特定厚度。
10.如权利要求8所述的成形方法，其特征在于每一个该通孔具有圆形截面或矩形截面。
11.如权利要求7所述的成形方法，其特征在于固化该复数个膏状点以形成该复数个 金属点，包含下列步骤加热该复数个膏状点以凝固形成为该复数个金属点。
12.如权利要求7所述的成形方法，其特征在于每一个该膏状点被形成具有介于0.5至 1.0mm之间的直径。
13.如权利要求7所述的成形方法，其特征在于该金属膏状物包含金属合金粉末及助 焊剂。
14.如权利要求7所述的成形方法，其特征在于该电路板具有复数个焊接垫，该复数个 焊接垫用来焊接电子零件，该成形方法以该网版印刷方式同时涂布该金属膏状物于该金属 薄片及该复数个焊接垫上。
全文摘要
本发明揭露一种电路板及其连接部的成形方法。该电路板包含有连接部，其具有金属薄片。以网版印刷的方式涂布金属膏状物于该金属薄片上，藉以形成复数个膏状点于该金属薄片上；再固化该复数个膏状点以形成复数个金属点，其中该复数个金属点的抗氧化性优于该金属薄片的抗氧化性。藉此，该电路板能藉由抗氧化性较佳的金属点来与外部电子元件电接触，而不必担心该金属薄片氧化的问题。此外，利用排列该复数个金属点于该金属薄片上，可获得可控制的接触面平面度，而不必担心因涂布其他材料于该金属薄片上而破坏了接触面的平面度。
文档编号H05K3/32GK101868121SQ201010212570
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月6日 优先权日2010年6月6日
发明者何明璋, 刘家豪, 杨承哲 申请人:苏州达方电子有限公司;达方电子股份有限公司