印刷电路板的制作方法
【专利摘要】本发明涉及印刷电路板。公开了一种用于装备至少一个电子元件(2)的印刷电路板，其中设置有至少一个导热件(6)，该导热件通过边界层(7)与平面的印刷电路板本体(9)的表面(8)连接。所述边界层(7)按面积由不导电层(10)并且按面积由导电层(11)组成，其中不导电层(10)与印刷电路板本体(9)和导热件(6)共同为导电层(11)提供具有袋状体积的至少一个容纳空间(12)。
【专利说明】印刷电路板
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种按权利要求1所述的用于装备至少一个电子部件的印刷电路板以及一种按权利要求11所述的用于制造这种印刷电路板的方法。
【背景技术】
[0002]由现有技术已知印刷的电子电路，在这些电子电路中印刷电路板装备有电子元件。这种印刷电路板可以由一个或多个单层的玻璃纤维加强的硬化的环氧树脂板组成，这些环氧树脂板为构成印制导线而在单面或双面被镀铜。这种由一个或多个单层组成的装置在此被称为“印刷电路板本体”。
[0003]被装备和处于工作中的印刷电路板由于被布置在其上的电子元件的相对高的损耗功率而承受高的放热。为导出源于损耗功率的热量，已知的是，设置金属体形式的导热件。导热件一般由铜或具有良好导热性的可比较的材料组成。被设置在印刷电路板中的导热件保证电子元件的损耗热的足够排出并因此防止元件和印刷电路板的临界温度范围。
[0004]除了导热外，导热件通常适合为相关的元件提供接地连接的附加功能。在已知的装置中，电子元件穿过印刷电路板本体中的空隙与导热件热和电接触。于是特别重要的事实是，导热件提供与印刷电路板的接地层(Masselage)的低欧姆的电连接。在高频装置的情况下，在此附加地产生以下要求，即，将导热件与印刷电路板的接地层之间的接地触点尽可能设置在电子元件的附近，使得干扰场的构建得到抑制。印刷电路板的上述接地层大多在印刷电路板本体的面的主要部分上延伸。
[0005]在所谈论的印刷电路板中，导热件通过粘接的边界层与印刷电路板本体的表面连接。在此使用导热和导电的粘接剂，该粘接剂提供导热件与印刷电路板的接地层之间的电接触。导电的边界层在此大面积地在导热件上延伸。
[0006]在已知的印刷电路板的情况下有问题是以下事实，即大面积使用导电的粘接剂费
用巨大。
【发明内容】
[0007]本发明所基于的问题是，构造并且改进已知的印刷电路板，使得可以实现成本更低廉的制造。
[0008]上述问题通过具有权利要求1的特征的印刷电路板来解决。所提出的解决方案首先基于以下考虑，即边界层有目的地按面积由不导电层和按面积由导电层构成。因此原则上可以的是，仅在特别是用于制造接地触点所必需的部位上设置高成本的导电层。
[0009]重要的是现在认识到，为提供导电层的容纳空间可以使用不导电层。详细地说，不导电层与印刷电路板体和导热件共同为导电层构成具有袋状空间的至少一个容纳空间。
[0010]根据所提出的解决方案对于导电层的设计得出很多的可能性。特别是导电层不必是粘接层。在依据权利要求2的优选的扩展方案中，在一种变型中的导电层是可熔层、特别是钎焊层。[0011]在依据权利要求3的进一步优选的扩展方案中，还要说明的钎焊过程期间熔化的导电层通过毛细作用保持在容纳空间中。为此所要遵守的容纳空间的袋高进一步优选地由不导电层的层厚来确定。
[0012]按权利要求11的具有独立意义的另一理论，要求一种用于制造印刷电路板的方法。
[0013]在此重要的事实是，用于导热件与印刷电路板体的表面连接产生上述的边界层，使不导电层为导电层提供具有袋状空间的被说明的容纳空间。
[0014]适合描述用于制造这种印刷电路板的方法的实施可以参阅对所提出的印刷电路板的所有实施。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面借助仅示出一个实施例的附图对本发明进行更详细说明。在附图中:
[0016]图1以分解图示出所提出的印刷电路板，
[0017]图2以垂直剖面示出根据图1的印刷电路板，
[0018]图3以透视截面示出根据图1的印刷电路板的导热件和不导电层。
【具体实施方式】
[0019]在附图中所示出的印刷电路板I按规定可装备至少一个电子元件2。所示出的元件2是被布置在金属薄板4上的集成电路3。金属薄板4 一方面用于接地接触和另一方面用于导出源于元件2的损耗功率的热量。元件2此外配备有用于集成电路3的电接触的接触舌簧5。
[0020]图1此外示出导热件6，该导热件在这里并且优选地由金属、特别是由铜构成。原则上在这里可以应用具有良好导热性的所有材料。
[0021]从根据图2的图示可以得悉，导热件6通过边界层7与平面的印刷电路板本体9的表面8连接。印刷电路板本体9如上所述是一个或多个单层的平面装置，这些单层可以为构成印制导线而在单面或双面被镀铜。
[0022]导热件6与印刷电路板本体9的表面8之间的边界层7的构造当前具有特别的意义。重要的是，边界层7按面积由不导电层10并且按面积由导电层11组成。在此该装置被设置，使得不导电层10与印刷电路板本体9和导热件6共同为导电层11提供具有袋状体积的至少一个容纳空间12(图3)。在此令人感兴趣的事实是，总归被设置的不导电层10附加地被用于为导电层11限定容纳空间12。容纳空间12可以完全被封闭或如在图2中所示出的，向一侧敞开，在图2中向右敞开。
[0023]原则上可以规定，不导电层10和导电层11基本上彼此无缝过渡。但也可以设想的是，在两个层10、11之间至少逐段地设置自由体积。
[0024]此外如上所述，所提出的解决方案为导电层11的设计开辟了全新的可能性。在一种特别优选的扩展方案中，导电层11是可熔层，特别是钎焊层，该钎焊层在还要说明的钎焊过程中可以被熔化用于导热件6的接地接触。
[0025]钎焊层例如可以被设置作为金属膏、金属膜或诸如此类的，其在印刷电路板I的还要说明的制造中被熔化用于接地接触。[0026]但为实现导电层11也可设想使用导电粘接剂、导电聚合物、导电填充的聚合物、碳基材料、烧结材料或渗透材料。
[0027]为实现不导电层10也可以设想大量的变型方案。在这里并且优选地，不导电层10是可热活化的粘接膜，该粘接膜在印刷电路板I的还要说明的制造中通过活化热的作用而被活化。在这种粘接膜的情况下有利的是以下事实，可以进行尽可能任意的形状设计，因为这种粘接膜可以以简单的方式被冲压成形。同时，这种粘接膜在尚未活化的状态下由于一定的形状稳定性而可良好地操作。
[0028]由于容纳空间12—方面由印刷电路板本体9的表面8并且另一方面由导热件6来限制，容纳空间12的袋高T(图3)可以容易地通过处于其问的不导电层10来调整。在此令人感兴趣的特别是一种扩展方案，其中容纳空间12的袋高T是小的，以致导电层11在印刷电路板I的还要说明的制造中在其还是液态的、特别是熔化的状态下通过毛细作用被保持在容纳空间12内。
[0029]优选地，该装置被设置，使得这适用于印刷电路板I的每个定向。但也可以设想的是，该装置被设置，使得导电层10在其液态的、特别是熔化的状态下仅在水平取向的印刷电路板I的情况下通过毛细作用被保持在容纳空间12内。
[0030]容纳空间12的袋高T可以根据导电层11的设计而变化。只要导电层11是可熔化的钎焊材料，袋高T就优选地小于0.5mm,优选地小于0.1mm。
[0031]原则上，导电层11可以用于导热件6与任一印刷电路板电位的连接。但在这里并且优选的是，使得导电层11提供导热件6与印刷电路板本体9的接地层13之间的接地连接。该接地层13可以是镀铜的接地层，如在附图中所示，该接地层在整个印刷电路板本体9上延伸。但原则上该接地层13也可以按照印制导线的类型来构造。
[0032]在所示的和就此而言优选的实施例中，在印刷电路板I的被装备的状态下，至少一个电子元件2、在这里并且优选地正好一个电子元件2在导热件6处并在印刷电路板本体9的至少一个信号印制导线14处、在这里并且优选地在总计六个信号印制导线14处被电接触。此外，导热件6通过导电层11在印刷电路板本体9的接地层13处被电接触，使得确保元件2的接地回路。特别是在高频应用的情况下，如上面谈到的那样，有利的是，实现在元件2附近的接地反馈，使得抑制电磁辐射的产生。为保证这一点，在这里并且优选地规定，印刷电路板本体9的底面上的接地触点16与印刷电路板本体9的正面上的至少一个信号触点15相对。
[0033]概念“信号印制导线”和“信号触点”当前应宽泛地来理解并且包括可以引导相对于地电位的电位的所有印制导线和触点。
[0034]在所示的和就此而言优选的实施例中，使得导热件6和印刷电路板本体9在边界层7的区域内平面地被构成。但也可以设想的是，在那里特别是为了影响容纳空间12的设计而设置任意的表面形态。
[0035]图1示出印刷电路板本体9具有用于容纳电子元件2的空隙17。可以设想的是，设置多个空隙17和/或一个空隙17容纳多个电子元件2。替代地可以规定，空隙用于容纳导热件6。在这种情况下，图1中所示的导热件6将配备将至少部分地穿过空隙17伸出的底座。但导热件6通过所谈到的边界层7的连接将不会因此而改变。
[0036]在特别优选的扩展方案中，使得在印刷电路板I的被装备的状态下，分配给空隙17的电子元件2在空隙17的区域内与导热件6处于导热接触和电接触。在这里并且优选地，电子元件2穿过空隙17伸出，以便与导热件6相应接触。图2示出电子元件2与导热件6平面相切(flachige Anlage)。在此进一步优选地在导热件6与元件2之间设置钎焊层18。
[0037]导热件6在所示的和就此而言优选的实施例中配备有用于容纳电子元件2的皿状造型19。这种皿状造型19的实现是对导热件6的上面所谈到的底座状的造型的替代。
[0038]如上面谈到的，特别是在高频应用的情况下应设法在元件2附近安放接地反馈。相应地提出，用于导电层11的容纳空间12被安放在空隙17的区域内。在图2所示的和就此而言优选的实施例中令人感兴趣的事实是，用于导电层11的容纳空间12甚至完全被安放在空隙17的边缘处，使得容纳空间12在一侧向空隙17敞开。因此确保接地反馈实际上尽可能近地被安放在元件2处。在这里，上面谈到的在容纳空间12内对毛细作用的利用证明是特别有利的。没有这种毛细作用，在图2中所示的扩展方案中将存在危险，即导电层11在其液态状态下可能会穿过元件2与导热件6之间的间隙20流到皿状造型19内。在这种情况下，在容纳空间12内将会缺少接地触点所需的焊料，使得结果将导致功能失常。此外将存在再次由毛细作用驱动的危险，即导电层11的一部分在其液态状态下可能通过元件2与印刷电路板本体9之间的间隙流向接触舌簧5。
[0039]结果，应设计将导电层11保持在容纳空间12内的毛细作用，使得其超过将导电层11从容纳空间12在图2中向上“拉”的毛细作用。
[0040]按照同样具有独立意义的另外的教导，要求保护一种用于制造所提出的印刷电路板I的方法。就此而言可以参阅对所提出的印刷电路板I的所有阐述。
[0041]按照这种另外的教导，重要的是，产生用于导热件6与平面的印刷电路板本体9的表面8连接的边界层7，使得边界层7按面积由不导电层并且按面积由导电层11组成。在此重要的事实是，边界层7被构建，使得不导电层10与印刷电路板本体9的表面8和导热件6共同为导电层11提供具有袋状体积的至少一个容纳空间12。
[0042]优选地，为产生边界层7，将导电层11的一部分施加到导热件6上。这在图1中被示出。这种施加优选地是附着施加。对于导电层11是可熔化的金属膜的情况，可以设想将金属膜通过一种激光焊接法附着施加到导热件6上。但也可以设想，金属膜被粘接施加。
[0043]原则上可以设想将导电层11优选地附着施加到印刷电路板本体9上。在这方面也可以设想，导电层11在印刷电路板本体9的制造过程的范围内被附着施加。
[0044]导电层11的施加可以在将不导电层10施加到导热件6和/或印刷电路板本体9上之前或之后进行。在图1中所示的情况下，粘接膜可以被放置到已经承载导电层11的导热件6上。替代地可以设想，只要设置有相应的定中心机构，就将粘接膜施加到印刷电路板本体9上。
[0045]为施加不导电层10和导电层11，根据材料选择可以实现大量的变型方案。其中例如有通过热过程(钎焊、超声波钎焊、焊接、微波焊接等)的分配、印刷、定位焊接(Heften)，通过光学过程、如激光或诸如此类的定位焊接，喷射，机械连接过程(压制、夹紧、卷边(Krimpen)),化学过程,烧结,粘接或派射。
[0046]在一方面施加不导电层10和另一方面施加导电层11后，将导热件6与印刷电路板本体9通过所产生的边界层7连接。[0047]在特别优选的扩展方案中，导热件6与印刷电路板本体9的连接在活化热的作用下实现。优选地，该过程也与接合方向上的压制过程相结合。
[0048]如已经表明的，不导电层10优选地是可热活化的粘接剂，特别是可热活化的粘接膜。然后上述的活化热使粘接剂或粘接膜活化，使得导热件6与印刷电路板本体9之间的粘接连接被制造。在此令人感兴趣的事实是，活化热优选地是小的，以致它还不熔化导电层11。
[0049]到目前的过程步骤的结果是印刷电路板1，在该印刷电路板上固定有导热件6。导热件6与印刷电路板本体9之间的为按规定的使用而设置的导电连接通过导电层11经常还不存在。此外，印刷电路板I在该阶段未被装备。
[0050]在随后的步骤中，印刷电路板I现在被装备至少一个电子元件2并在钎焊过程中被钎焊。钎焊过程可以是回流钎焊过程、气相钎焊过程、波钎焊过程、选择性钎焊过程或诸如此类的。在此重要的事实是，在钎焊过程期间导电层11通过源于钎焊过程的热作用被熔化并一方面与接地层13和另一方面与导热件6达成钎焊连接。在该时间点上，导电层11达到其在上面不时谈到的液态状态，在这种液态状态下，容纳空间12之内的同样已经谈到的毛细作用设法使导电层11保留在容纳空间12内。
[0051]在上述钎焊过程的范围内，元件2的金属薄片4也被钎焊在导热件6的皿状造型19的底部上。为此所需的焊料可以例如在装备元件2时以焊膏或诸如此类的形式被引入皿状造型19内。
[0052]还需要指出的是，不导电层10和导电层11分别可以具有多个子层，也就是本身可以被多层地构成。此外需要指出的是，边界层7不仅可以具有上述的不导电层10和导电层11，而且还可以具有其他层。
[0053]最后需要指出的是，不导电层10和导电层11分别可以被构成为导热的或不导热的。
【权利要求】
1.用于装备至少一个电子元件(2)的印刷电路板，其中设置有至少一个导热件(6)，该导热件通过边界层(7)与平面的印刷电路板本体(9)的表面(8)连接，其中所述边界层(7)按面积由不导电层(10)并且按面积由导电层(11)组成，其中所述不导电层(10)与所述印刷电路板本体(9)和所述导热件(6)共同为所述导电层(11)提供具有袋状体积的至少一个容纳空间(12)。
2.按权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述导电层(11)由可熔层、特别是由钎焊层组成和/或所述不导电层(10)由可热活化的粘接膜组成。
3.按权利要求1或2所述的印刷电路板，其特征在于，所述容纳空间(12)的袋高(T)是小的，以致在所述印刷电路板(I)的制造期间，还是液态的、特别是被熔化的导电层(11)通过毛细作用被保持在所述容纳空间(12)内，优选地，所述容纳空间(12)的袋高(T)通过所述不导电层(10)的层厚来确定。
4.按前述权利要求之一所述的印刷电路板，其特征在于，所述导电层(11)提供所述导热件(6)与所述印刷电路板本体(9)的接地层(13)之间的接地连接。
5.按前述权利要求之一所述的印刷电路板，其特征在于，在所述印刷电路板(I)的被装备的状态下，至少一个电子元件(2)在所述导热件(6)处并在所述印刷电路板本体(9)的至少一个信号印制导线(14)处被电接触并且所述导热件(6)通过所述导电层(11)在所述印刷电路板本体(9)的接地层(13)处被电接触，优选地，在所述印刷电路板本体(9)的底面上的接地触点(16)与在所述印刷电路板本体(9)的正面上的至少一个信号触点(15)相对。
6.按前述权利要求之一所述的印刷电路板，其特征在于，所述印刷电路板本体(9)具有用于容纳电子元件(2)或用于容纳所述导热件(6)的至少一个空隙(17)。
7.按前述权利要求之一所述的印刷电路板，其特征在于，在所述印刷电路板(I)的被装备的状态下，分配给空隙(17)的电子元件(2)在所述空隙(17)的区域内、特别是穿过所述空隙(17)与所述导热件(6)处于导热接触和电接触，优选地，所述电子元件(2)与所述导热件(6)平面相切。
8.按前述权利要求之一所述的印刷电路板，其特征在于，所述导热件(6)具有用于容纳所述电子元件(2)的皿状造型(19)。
9.按前述权利要求之一所述的印刷电路板，其特征在于，用于所述导电层(11)的容纳空间(12)被安放在空隙(17)的区域内。
10.按前述权利要求之一所述的印刷电路板，其特征在于，用于所述导电层(11)的容纳空间(12)被安放在空隙(17)的边缘处，使得所述容纳空间(12)在一侧向所述空隙(17)敞开。
11.用于制造印刷电路板(1)的方法，其中，产生用于导热件(6)与平面的印刷电路板本体(9)的表面(8)连接的边界层(7)，使得所述边界层(7)按面积由不导电层(10)并且按面积由导电层(11)组成并且所述不导电层(10)与所述印刷电路板本体(9)的表面(8)和所述导热件(6)共同为所述导电层(11)提供具有袋状体积的至少一个容纳空间(12)。
12.按权利要求11所述的方法，其特征在于，为产生所述边界层(7)，在将所述不导电层(10)施加到所述导热件(6)和/或所述印刷电路板本体(9)上之前或之后，将所述导电层(11)至少一部分施加、优选地附着施加到所述导热件(6)上和/或所述印刷电路板本体(9)上，并且随后将所述导热件(6)与所述印刷电路板本体(9)通过所述边界层(7)连接。
13.按权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述导热件(6)与所述印刷电路板本体(9)的连接在活化热的作用下实现，优选地，所述不导电层(10)由可热活化的粘接齐?、特别是可热活化的粘接膜组成并且活化热使所述粘接剂或所述粘接膜活化，进一步优选地，活化热是小的，以致它不熔化所述导电层(11)。
14.按权利要求11-13之一所述的方法，其特征在于，在随后的步骤中，所述印刷电路板(I)被装备至少一个电子元件(2)并在钎焊过程中被钎焊以及在钎焊过程期间所述导电层(11)通过源于所述钎焊过程的热作用而被熔化。
【文档编号】H05K3/34GK103826387SQ201310721639
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年10月24日 优先权日:2012年10月24日
【发明者】J·H·贝克尔 申请人:舒勒电子有限责任公司