专利名称：印刷电路板单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种印刷电路板单元。具体地，该印刷电路板单元包括印刷线路板；通孔，其从该印刷线路板的第一表面到该印刷线路板的第二表面贯穿该印刷线路板，第二表面是第一表面的相对表面；位于该印刷线路板的第一表面或第二表面上的电子组件；以及安装在该电子组件上的端子，该端子贯穿所述通孔。
背景技术：
例如，如日本专利申请公报No.1-238091中所公开的，电子组件被安装在印刷线路板的背面上。电子组件的端子或导线(lead)分别容纳在印刷线路板中所限定的通孔内。导线的末端位于形成在印刷线路板的正面的凹陷内。导线的末端在该凹陷内弯曲。该凹陷内填充有焊料。导线以这种方式与通孔电连接。
该电子组件是标准产品。导线被设计为具有标准长度。近来，印刷线路板倾向于包含越来越多的层。这导致印刷线路板厚度的增加。当导线不够长时，导线的末端不能弯曲。因此，要求改变导线长度。标准产品的设计的变化导致生产成本的增加。此外，弯曲导线要耗费时间。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种印刷电路板单元，其使得端子和通孔能够以足够的强度彼此连接，而无需改变端子的长度。
根据本发明的第一方面，提供了一种印刷电路板单元，该印刷电路板单元包括印刷线路板；形成在该印刷线路板的第一表面中的凹陷；形成在该印刷线路板中的通孔，该通孔从该凹陷的底面到印刷线路板的第二表面贯穿该印刷线路板，第二表面是第一表面的相对表面；容纳在该凹陷中的电子组件；安装在该电子组件上的端子，该端子容纳在所述通孔中，该端子的末端从印刷线路板的第二表面突出；以及填充在所述通孔中的焊料，该焊料在印刷线路板的第二表面上该端子的周边形成焊脚(fillet)。
基于凹陷的创建，该印刷电路板单元使得可以部分地减小印刷线路板的厚度。因此使得即使在该端子比印刷线路板的原始厚度短时，该端子的末端也能够从印刷线路板的第二表面突出。无需改变端子的长度。此外，焊料在该端子的周边形成焊脚。该焊脚用来确保焊料和通孔之间的更高的焊接强度。因此，端子以足够的强度与通孔连接。这样的结果是可靠地避免了电子组件从印刷线路板上脱离。可以将该印刷电路板单元结合在电子设备等中。
该印刷电路板单元还可以包括形成在印刷线路板中的位于通孔周边的通孔焊接区(land)。同样，该印刷电路板单元还可以包括形成在该凹陷的底面上的位于通孔周边的通孔焊接区。该通孔焊接区或该多个通孔焊接区用来确保通孔和印刷线路板之间的牢固连接。实现了所谓的锚固(anchoring)效应。即使沿通孔的轴向方向对端子施加负载，也能防止焊料和通孔从印刷线路板上分离。这样的结果是可靠地避免了电子组件从印刷线路板上脱离。
提供特殊的印刷线路板来实现该印刷电路板单元。该特殊的印刷线路板可以包括基板；形成在该基板的第一表面中的凹陷，该凹陷具有大到足以容纳电子组件的尺寸；以及从该凹陷的底面到该基板的第二表面贯穿该基板的通孔，第二表面是第一表面的相对表面，该通孔使得电子组件的端子的末端可以从第二表面突出。
该印刷线路板还可以包括以如上所述相同的方式形成在基板内的位于通孔周边的通孔焊接区。同样，该印刷线路板还可以包括形成在凹陷的底面上的位于通孔周边的通孔焊接区。
根据本发明的第二方面，提供了一种印刷电路板单元，该印刷电路板单元包括印刷线路板；位于印刷线路板的第一表面上的电子组件；形成在印刷线路板的第二表面中的一个凹陷或多个凹陷，该第二表面是第一表面的相对表面；从该印刷线路板的第一表面到该凹陷或该多个凹陷的底面贯穿该印刷线路板的通孔或多个通孔；安装在该电子组件上的端子或多个端子，该端子或该多个端子容纳在该通孔或该多个通孔内，该端子或该多个端子具有笔直突出到该凹陷或该多个凹陷内的末端或多个末端；以及填充在该通孔或该多个通孔内的焊料，该焊料在该凹陷或该多个凹陷的底面上围绕该端子或该多个端子形成焊脚或多个焊脚。
基于以如上所述相同的方式创建的凹陷，该印刷电路板单元使得能够部分地减小印刷线路板的厚度。因此使得即使在该端子或该多个端子比印刷线路板的原始厚度短，该端子的末端也能够位于该凹陷或该多个凹陷内。无需改变该端子或该多个端子的长度。此外，焊料在该端子或该多个端子的周边形成焊脚。焊脚用来确保焊料和通孔之间的更高的焊接强度。因此，该端子或该多个端子以足够的强度与印刷线路板连接。这样的结果是可靠地避免了电子组件从印刷线路板上脱离。该印刷电路板单元可以被结合在电子设备等中。
在这种情况下，该凹陷可以与印刷电路板单元中的多个端子中的对应的一个相对应。例如，较之具有与该电子组件的投影图像相对应的轮廓的凹陷，可以减小该多个凹陷的面积。该多个凹陷不仅使得能够部分地减小印刷线路板的厚度，而且有助于减小印刷线路板中用于布线图案、导电层等的空间损失。
另选地，该凹陷可以与该多个端子中的一组对应的端子相对应。例如，较之具有与该电子组件的投影图像相对应的轮廓的凹陷，可以减小该多个凹陷的面积。该多个凹陷不仅使得能够部分地减小印刷线路板的厚度，而且有助于减小印刷线路板中用于布线图案、导电层等的空间损失。
结合附图根据以下对优选实施例的描述，本发明的上述和其他目标、特征及优点将变得明了，附图中图1是示意性表示作为根据本发明的电子设备的具体示例的服务器计算机的立体图；图2是示意性表示根据本发明第一实施例的印刷电路板单元的放大局部立体图；图3是沿图2中的线3-3截取的剖视图；图4是示意性表示在印刷线路板上形成多个贯通孔(through bore)、多个通孔、多个通孔焊接区和布线图案的工艺的剖视图；图5是示意性表示在印刷线路板上形成凹陷的工艺的剖视图；图6是示意性表示使用焊料填充该多个通孔的工艺的剖视图；图7是示意性表示根据本发明第二实施例的印刷电路板单元的剖视图；图8是示意性表示根据本发明第三实施例的印刷电路板单元的剖视图；图9是示意性表示在印刷线路板上形成多个贯通孔、多个通孔、多个通孔焊接区和布线图案的工艺的剖视图；图10是示意性表示将印刷线路板挖空到预定深度的工艺的剖视图；图11是示意性表示根据本发明第四实施例的印刷电路板单元的剖视图；图12是示意性表示形成在印刷线路板的背面中的一个凹陷的仰视图；图13是示意性表示形成在印刷线路板的背面中的多个凹陷的仰视图；以及图14是示意性表示形成在印刷线路板的背面中的多个凹陷的仰视图。
具体实施例方式
图1示意性表示了作为根据本发明实施例的电子设备的具体示例的服务器计算机11。服务器计算机11例如安装在机架上。服务器计算机11包括外壳12。印刷电路板单元或主板单元被封装在外壳12内。
如图2所示，主板单元13包括印刷线路板14。印刷线路板14包括基板14a。基板14a的正面中形成有凹陷15。凹陷15形成了例如长方体形状的空间。凹陷15中容纳有电子组件或大规模集成电路(LSI)芯片16。LSI芯片16是所谓的插入安装器件(IMD)。
如图3所示，基板14a具有包括多个绝缘层17的分层结构。绝缘层17例如可以由树脂材料制成。例如，基板14a中例如形成有一个通孔或多个通孔18。通孔18被设计为从凹陷15的底面到基板14a的背面贯穿基板14a。
例如，各个通孔18接受附接于LSI芯片16底表面的端子(即电极引脚19)的插入。例如，电极引脚19被设计为在与LSI芯片16的底面垂直的垂直方向上笔直地延伸。电极引脚19的末端在通孔18的延长线(extension)上从基板14a的背面突出。这里，电极引脚19可以在LSI芯片16和通孔18的上端之间稍微露出。
各个通孔18都填充有一块焊料21。焊料21没有任何间隙地分布在通孔18的相对两端之间的空间中。焊料21在基板14a的背面上在电极引脚19的周边形成焊脚22。焊料21用于将电极引脚19焊接到通孔18上。LSI芯片16以这种方式安装在基板14a上。
在基板14a的背面上在各个通孔18的周边形成有通孔焊接区23。布线图案24可以连接至通孔焊接区23。布线图案24可以沿着基板14a的背面延伸。例如，通孔焊接区23和布线图案24可以由诸如铜的导电材料制成。
绝缘层17的表面上形成有导电层25(例如，一个电源层或多个电源层、一个接地层或多个接地层和一个信号层或多个信号层)。例如，导电层25连接至通孔18。因此，在导电层25和LSI芯片16之间建立了电连接。例如，导电层25可以由诸如铜的导电材料制成。
凹陷15使得可以部分地减小主板单元13中的基板14a的厚度。因此使得即使在电极引脚19比基板14a的原始厚度短时，电极引脚19的末端也能从基板14a的背面突出。无需改变电极引脚19的长度。
此外，焊料21在各个电极引脚19的周围形成焊脚22。焊脚22用来确保焊料21和通孔18之间的更高焊接强度。因此，电极引脚19以足够的强度与基板14a连接。这导致可靠地避免了LSI芯片16从基板14a上脱离。
下面将简要描述制造主板单元13的方法。如图4所示，例如在基板14a中形成一个贯通孔或多个贯通孔26。进行电镀，以在各个贯通孔26的内表面上形成通孔18。同时，在基板14a的正面或背面上形成多个通孔焊接区23和布线图案24。使该多个通孔18连接至导电层25。导电层25之前已经形成在基板14a内。
在基板14a的正面中形成凹陷15。例如，可以进行铣削工艺来形成凹陷15。如图5所示，从基板14a的正面将绝缘层17挖空到预定深度。然后将LSI芯片16插入到凹陷15中。各个通孔18接受电极引脚19的插入。电极引脚19的末端从基板14a的背面突出。
如图6所示，使基板14a的背面暴露在焊料槽(bath)中的处于流态的焊料28的喷流(spout)下。处于流态的焊料28从基板14a的背面进入各个通孔18中。焊料28借助于毛细管作用上升至各个通孔18的上端。通孔18以这种方式被填充有焊料28。然后将基板14a从焊料槽中取出。
这里，焊料18借助于毛细管作用填充了各个通孔18的内表面与电极引脚19的外表面之间的空间。通孔越长，表现出足够的毛细管作用的通孔的直径就必须越小。通孔18的直径的减小导致电极引脚19很难插入到通孔18中。因此，可以将通孔18的直径设置为足够大于电极引脚19的直径。
焊料28在基板14a内固化。焊料28没有任何间隙地在通孔18的相对两端之间的空间内连续分布。同时，焊料28在基板14a的背面上在电极引脚19的周围形成上述焊脚22。基板14a的厚度的减小导致通孔18的长度的减小。因此，通孔18能可靠地被焊料28填充。
图7示意性表示了根据本发明第二实施例的主板单元13a。除上述主板单元13的结构外，主板单元13a还包括形成在基板14a内部的多个通孔焊接区31。该多个通孔焊接区31连接至多个通孔18。该多个通孔焊接区31与诸如同样形成在基板14a内部的一个电源层或多个电源层、一个接地层或多个接地层和一个信号层或多个信号层(未示出)的多个导电层隔离开。为与上述第一实施例相同的结构或组件赋予相同的标号。
基板14a内部的多个通孔焊接区31连接至主板单元13a内的多个通孔18。该结构确保了通孔18和基板14a之间的牢固连接。通孔焊接区31用来实现所谓的锚固效应。即使在沿着通孔18的轴向方向对电极引脚19施加负载时，也可以防止焊料21和通孔18从基板14a上分离。这样的结果是可靠地避免了LSI芯片16从基板14a上脱离。
可以采用上述方法来制造主板单元13a。应该注意，可以在建立基板14a之前在绝缘层17的表面上形成通孔焊接区31。随后可以按照上述方式，在基板14a中依次形成多个贯通孔26、多个通孔18、多个通孔焊接区23和布线图案24。因此，通孔焊接区31连接至通孔18。
图8示意性表示了根据本发明第三实施例的主板单元13b。除上述主板单元13的结构外，主板单元13b还包括多个通孔焊接区32。该多个通孔焊接区32分别形成在凹陷15的底面上位于多个通孔18的周边。该多个通孔焊接区32分别连接至多个通孔18。该多个通孔焊接区32与诸如形成在基板14a内部的一个电源层或多个电源层、一个接地层或多个接地层和一个信号层或多个信号层(未示出)的多个导电层隔离开。对与上述第一实施例相同的结构或组件赋予相同的标号。
该多个通孔焊接区32与主板单元13b中的凹陷15的底面上的多个通孔18相连接。该结构确保了该多个通孔18与基板14a之间的牢固连接。该多个通孔焊接区32用来实现所谓的锚固效应。即使在沿着通孔18的轴向方向对电极引脚19施加负载时，也可以防止焊料21和通孔18从基板14a上分离。这导致是可靠地避免了LSI芯片16从基板14a上脱离。
可以采用上述方法来制造主板单元13b。应该注意，可以在建立基板14a之前在多个绝缘层17的表面上形成多个导电层33，如图9所示。例如，随后进行铣削工艺，以从基板14a的表面将该多个绝缘层17挖空至预定深度。如图10所示，在完成铣削工艺时要避免露出该多个导电层33。
然后，用激光束来照射该绝缘层或该多个绝缘层17。采用激光来去除树脂材料，即该绝缘层或该多个绝缘层17。使该多个导电层33保留在该绝缘层或该多个绝缘层17的表面上。该多个导电层33作为多个通孔焊接区32。以这种方式形成了凹陷15。然后按照上述方式将LSI芯片16插入到凹陷15中。以这种方式实现了主板单元13b。
图11示意性表示了根据本发明第四实施例的主板单元13c。凹陷15形成在主板单元13c中的基板14a的背面。多个电极引脚19的末端在多个通孔18的延长线上突出到凹陷15内。该多个电极引脚19例如被设计为在与LSI芯片16的底面垂直的垂直方向上笔直地延伸。分别在基板14a的正面和凹陷15的底面上在多个通孔18的周边形成有多个通孔焊接区23。
多个电极引脚19(例如，其中的6个)安装在LSI芯片16上，如图12所示。例如，凹陷15可以具有与LSI芯片16的投影图像相对应的轮廓。这里，所有6个电极引脚19的末端都位于凹陷15内。对与上述第一至第三实施例相同的结构或组件赋予相同的标号。
凹陷15以与上述相同的方式使得可以部分地减小主板单元13c中的基板14a的厚度。因此使得即使在该多个电极引脚19比基板14a的原始厚度短时，该多个电极引脚19的末端也能够突出到凹陷15内。无需改变该多个电极引脚19的长度。
此外，焊料21在各个电极引脚19的周围形成焊脚22。焊脚22用来确保焊料21和通孔18之间的更高焊接强度。因此，电极引脚19以足够的强度与基板14a连接。这样的结果是可靠地避免了LSI芯片16从基板14a上脱离。
按照与根据第二实施例的主板单元13a相同的方式，在基板14a中形成多个通孔18、多个通孔焊接区23和多个导电层33来制造主板单元13c。随后在基板14a的背面形成凹陷15。可以进行铣削工艺和激光工艺来形成凹陷15。在基板14a的下表面上挖空多个绝缘层17。使多个导电层33或多个通孔焊接区23保留在凹陷15的底面上。
LSI芯片16位于基板14a的正面。多个电极引脚19分别容纳在多个通孔18内。该多个电极引脚19的末端位于凹陷15内。将基板14a的背面暴露在焊料槽中的处于流态的焊料28的喷流下。因此，处于流态的焊料28进入各个通孔18。焊料28上升至各个通孔18的上端。通孔18以这种方式被填充有焊料28。在凹陷15上在各个电极引脚19的周边形成焊脚22。
例如，如图13所示，可以将凹陷15分配给一行电极引脚19。在这种情况下，与具有与LSI芯片16的投影图像相对应的轮廓的上述凹陷15相比，可以减小该多个凹陷15的面积。该多个凹陷15不仅使得能够部分地减小基板14a的厚度，而且该多个凹陷15有助于减小基板14a中的用于布线图案、导电层等的空间损失。
如图14所示，例如，可以将凹陷15分配给多个电极引脚19中的单个电极引脚。在这种情况下，与被分配给多组电极引脚19的上述多个凹陷15相比，可以进一步减小该多个凹陷15的面积。该多个凹陷15不仅能够部分地减小基板14a的厚度，而且该多个凹陷15有助于减小基板14a中的用于布线图案、导电层等的空间损失。
可以在形成基板14a时形成一个凹陷或多个凹陷15。具体地，可以在一个绝缘层或多个绝缘层17中形成一个开口或多个开口，以反映出一个凹陷或多个凹陷15的一个轮廓或多个轮廓。分别限定了所述一个开口或多个开口的多个绝缘层17可以彼此连接。这导致在基板14a中创建了一个凹陷或多个凹陷15。
权利要求
1.一种印刷电路板单元，该印刷电路板单元包括印刷线路板；形成在所述印刷线路板的第一表面中的凹陷；形成在所述印刷线路板中的通孔，所述通孔从所述凹陷的底面到所述印刷线路板的第二表面贯穿所述印刷线路板，所述第二表面是所述第一表面的相对表面；容纳在所述凹陷中的电子组件；安装在所述电子组件上的端子，所述端子容纳于所述通孔中，所述端子的末端从所述印刷线路板的第二表面突出；以及填充在所述通孔中的焊料，所述焊料在所述印刷线路板的第二表面上在所述端子的周边形成焊脚。
2.根据权利要求1所述的印刷电路板单元，该印刷电路板单元还包括形成在所述印刷线路板中的位于所述通孔周边的通孔焊接区。
3.根据权利要求1所述的印刷电路板单元，该印刷电路板单元还包括形成在所述凹陷的底面上的位于所述通孔周边的通孔焊接区。
4.一种印刷电路板单元，该印刷电路板单元包括印刷线路板；位于所述印刷线路板的第一表面上的电子组件；形成在所述印刷线路板的第二表面中的一个凹陷或多个凹陷，所述第二表面是所述第一表面的相对表面；从所述印刷线路板的第一表面到所述凹陷或所述多个凹陷的一个底面或多个底面贯穿所述印刷线路板的一个通孔或多个通孔；安装在所述电子组件上的一个端子或多个端子，所述端子或所述多个端子容纳在所述通孔或所述多个通孔内，所述端子或所述多个端子的一个末端或多个末端笔直突出到所述凹陷或所述多个凹陷内；以及填充在所述通孔或所述多个通孔内的焊料，所述焊料在所述凹陷或所述多个凹陷的所述底面或所述多个底面上在所述端子或所述多个端子的周围形成一个焊脚或多个焊脚。
5.根据权利要求4所述的印刷电路板单元，其中，所述凹陷与所述多个端子中的对应的一个端子相对应。
6.根据权利要求4所述的印刷电路板单元，其中，所述凹陷与所述多个端子中的一组对应的端子相对应。
7.一种印刷线路板，该印刷线路板包括基板；形成在所述基板的第一表面中的凹陷，所述凹陷具有大到足以容纳电子组件的尺寸；以及从所述凹陷的底面到所述基板的第二表面贯穿所述基板的通孔，所述第二表面是所述第一表面的相对表面，所述通孔使得所述电子组件的端子的末端可以从所述第二表面突出。
8.根据权利要求7所述的印刷线路板，该印刷线路板还包括形成在所述基板中的位于所述通孔周边的通孔焊接区。
9.根据权利要求7所述的印刷线路板，该印刷线路板还包括形成在所述凹陷的底面上的位于所述通孔周边的通孔焊接区。
10.一种电子装置，该电子装置包括印刷电路板单元，所述印刷电路板单元包括印刷线路板；形成在所述印刷线路板的第一表面中的凹陷；形成在所述印刷线路板中的通孔，所述通孔从所述凹陷的底面到所述印刷线路板的第二表面贯穿所述印刷线路板，所述第二表面是所述第一表面的相对表面；容纳在所述凹陷中的电子组件；安装在所述电子组件上的端子，所述端子容纳在所述通孔中，所述端子的末端从所述印刷线路板的第二表面突出；以及填充在所述通孔中的焊料，所述焊料在所述印刷线路板的第二表面上在所述端子的周边形成焊脚。
11.根据权利要求10所述的电子装置，该电子装置还包括形成在所述印刷线路板中的位于所述通孔周边的通孔焊接区。
12.根据权利要求10所述的电子装置，该电子装置还包括形成在所述凹陷的底面上的位于所述通孔周边的通孔焊接区。
13.一种电子装置，该电子装置包括印刷电路板单元，所述印刷电路板单元包括印刷线路板；位于所述印刷线路板的第一表面上的电子组件；形成在所述印刷线路板的第二表面中的一个凹陷或多个凹陷，所述第二表面是所述第一表面的相对表面；从所述印刷线路板的第一表面到所述凹陷或所述多个凹陷的一个底面或多个底面贯穿所述印刷线路板的一个通孔或多个通孔；安装在所述电子组件上的一个端子或多个端子，所述端子或所述多个端子容纳在所述通孔或所述多个通孔内，所述端子或所述多个端子的一个末端或多个末端笔直突出到所述凹陷或所述多个凹陷内；以及填充在所述通孔或所述多个通孔内的焊料，所述焊料在所述凹陷或所述多个凹陷的所述底面或所述多个底面上所述端子或所述多个端子的周围形成一个焊脚或多个焊脚。
14.根据权利要求13所述的电子装置，其中，所述凹陷与所述多个端子中的对应的一个端子相对应。
15.根据权利要求13所述的电子装置，其中，所述凹陷与所述多个端子中的一组对应的端子相对应。
全文摘要
本发明公开了一种印刷电路板单元。印刷线路板的第一表面中形成有凹陷。通孔从该凹陷的底面到印刷线路板的第二表面贯穿该印刷线路板。该第二表面是第一表面的相对表面。电子组件的端子容纳在该通孔内。该端子的末端从印刷线路板的第二表面突出。通孔中填充有焊料。使得即使在该端子比印刷线路板的原始厚度短时，该端子的末端也能够从印刷线路板的第二表面突出。无需改变该端子的长度。
文档编号H05K1/18GK101080141SQ200610137108
公开日2007年11月28日 申请日期2006年10月20日 优先权日2006年5月24日
发明者松井亚纪子 申请人:富士通株式会社