专利名称：印刷电路板、其制造方法以及电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种印刷电路板以及一种制造该类型印刷电路板的方法，该印刷电路板具有表面安装器件和回流焊接至线路板的通孔安装器件。本发明还涉及一种包含该印刷电路板的电子装置，例如便携式计算机。
背景技术：
印刷电路板广泛应用于电子装置例如便携式计算机中。印刷电路板包括线路板、具有引脚的通孔安装器件以及表面安装器件。
线路板包括第一表面和与第一表面相对且隔开的第二表面。其还包括在上述两个表面开口的通孔。每个通孔的内表面均覆盖有导电镀层。在线路板的第一表面和第二表面上形成两个焊接区。一个焊接区围绕每个通孔一端的边缘，另一个焊接区围绕着所述通孔另一端的边缘。两个焊接区均与镀层电连接。
将每个通孔安装器件的引脚插入通孔中。将引脚焊接到通孔中，从而将通孔安装器件安装在线路板的第一表面或第二表面上。将每个表面安装器件置于一个焊接区并焊接，从而将其安装在线路板的第一表面或第二表面上。
为了在线路板上高密度地安装通孔安装器件和表面安装器件，希望设置这些器件使得通孔位于器件之间。为了这样设置，如日本专利申请公开10-41605中所公开的，将表面安装器件焊接至与通孔器件相对并隔开的焊接区上。
如公开10-41605中所述，如果将通孔安装器件安装在线路板的第一表面上，那么通孔器件的引脚将穿过通孔从线路板的第二表面突出。引脚远端被沿通孔的方向扩大的焊缝覆盖。每个焊缝的周边在焊接区上延伸。
因此，当在位于线路板第二表面的焊接区上焊接表面安装器件时，表面安装器件可能与引脚远端或者焊缝接触。为了防止接触的发生，必须增加焊接区的直径，以便沿直径将表面安装器件从通孔移开。这不可避免地会使表面安装器件从通孔移开。因此，需要在通孔周围设置较大的区域以设置表面安装器件。这会使得难于在线路板上高密度地设置通孔安装器件和表面安装器件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种印刷电路板，其由于将通孔末端用作表面安装器件的安装区域，因此具有高密度安装的元件。
本发明的另一个目的在于提供一种制造印刷电路板的方法，其中由于将通孔末端用作表面安装器件的安装区域，因此具有高密度安装的元件。
本发明的另一个目的在于提供一种电子装置，该装置包含其上能够高密度地安装表面安装器件的印刷电路板。
为了达到上述第一目的，根据该发明的印刷电路板包括线路板，其具有通孔；通孔安装器件，其具有引脚、并且被安装在所述线路板的第一表面上，其中所述引脚被焊接在所述通孔中；以及表面安装器件，其被焊接到所述线路板的第二表面。所述引脚具有位于所述通孔中的远端。所述表面安装器件在所述第二表面闭合其中插入有所述引脚的所述通孔，所述第二表面与所述第一表面相对。
为了达到上述第二个目的，根据该发明的制造印刷电路板的方法包括制备线路板，其包括第一表面、与所述第一表面相对的第二表面以及通孔，每个所述通孔在所述第一和第二表面上开口；固定所述线路板，使所述第一表面朝上，并在所述线路板的第一表面上将焊锡膏施加到所述通孔中；将表面安装器件置于所述第一表面上，闭合所述通孔，然后通过回流焊接将所述表面安装器件安装到所述第一表面上；将所述线路板翻转，使所述第二表面朝上，并在所述线路板的第二表面上将焊锡膏施加到所述通孔中；以及从所述线路板的第二表面将所述通孔安装器件的引脚插入填充有所述焊锡膏的通孔中，以及通过回流焊接将所述引脚固定在所述通孔中，并使得所述引脚的远端位于所述通孔中。
为了达到上述第三个目的，根据本发明的电子装置包括外壳以及外壳中的印刷电路板。该印刷电路板包括线路板，其具有通孔；通孔安装器件，其具有引脚、并且被安装在所述线路板的第一表面上，其中所述引脚被焊接在所述通孔中；以及表面安装器件，其被焊接到所述线路板的第二表面，并闭合其中插入有所述引脚的所述通孔，所述第二表面与所述第一表面相对。
在下面的描述中将给出本发明的其它目的和优点，其部分内容通过下面的描述将显而易见，或者可以从本发明的实施获知。通过尤其如下文所述的方法及其组合可以实现和获得本发明的目的和优点。
下面参考附图对实现本发明各种特征的总体结构进行详细描述。提供附图及其相关描述以示出本发明的实施例，而并非限制本发明的范围。
图1是根据本发明第一实施例的示例便携式计算机的透视图；图2是根据本发明第一实施例的便携式计算机的示例截面图；图3是根据本发明第一实施例的印刷电路板的示例截面图；图4是印刷电路板的线路板的示例截面图，示出了如何将焊锡膏施加于线路板的第一表面上以及如何将表面安装器件安装在焊锡膏层；图5是线路板的示例截面图，示出了在根据本发明第一实施例的线路板的第一表面上回流焊接的表面安装器件；图6是线路板的示例截面图，示出了施加在根据本发明第一实施例的线路板的第二表面上的焊锡膏；图7是线路板的示例截面图，示出了在本发明的第一实施例中如何将通孔安装器件的引线插入填充有焊锡膏的通孔；图8是用于本发明第二实施例中的线路板的示例截面图，示出了施加在线路板通孔中的焊锡膏以及施加在线路板第一表面上的粘合剂；图9是根据本发明第二实施例的印刷电路板的示例截面图，示出了安装在线路板第一表面上的通孔安装器件；图10是用于本发明第二实施例中的线路板的示例截面图，示出了施加在线路板的第二表面上的焊锡膏以及安装在焊锡膏上的表面安装器件；以及图11是根据本发明第三实施例的印刷电路板的示例截面图。
具体实施例方式
下面结合图1至图7对本发明的第一实施例进行详述。
图1和图2示出作为电子装置的便携式计算机1。便携式计算机1包括主单元2和显示单元3，其中主单元2具有。所述外壳4的形状为扁平盒形，包括底壁4a、顶壁4b、前壁4c以及左壁4d和右壁4e构成。键盘5由外壳4的顶壁4b支撑。
显示单元3包括液晶显示板6。一对铰链7a和7b将显示单元3支撑至外壳4的后缘。显示单元3可以在关闭与打开的位置之间旋转。在关闭位置，显示单元3平放在外壳4上，从上方覆盖键盘5。在打开位置，显示单元3从外壳4的后缘竖起，露出键盘5。
如图2所示，外壳4包含印刷电路板10。所述印刷电路板10包括印刷线路板11、多个通孔安装器件12、以及多个表面安装器件13。
如图3所示，印刷线路板11具有绝缘基底14。该绝缘基底14包括第一表面15和与第一表面15相对的第二表面16。印刷线路板11是双面印刷线路板，其在第一表面15和第二表面16上均有导电图形。印刷线路板11通过外壳4的底壁4a支撑。
但是，印刷线路板11并不仅仅局限于双面印刷线路板，也可以是多层印刷线路板，其在绝缘基底14中具有多个导电图形。
印刷线路板11具有多个通孔18，通孔18穿透绝缘基底14、每个在第一表面15和第二表面16上都开口。每个通孔18的内表面均覆盖有导电镀层19。
在绝缘基底14的第一表面15上形成多个焊接区20，类似，在绝缘基底14的第二表面16上也形成多个焊接区21。焊接区20和21均为导电图形的一部分。它们的形状为环形，其每个均围绕通孔18的边缘。焊接区20和21与通孔18中的镀层19电连接。
在绝缘基底14的第一表面15上形成焊盘22，每个焊盘22均与一个焊接区20相邻，并与导电图形电连接。
例如，通孔安装器件12可以是连接器，其在其与印刷线路板11之间的连接处接受较大的力。如图3所示，每个通孔安装器件12包括主体23和一对引脚24a、24b。引脚24a和24b从主体23凸出，并彼此平行且隔开地延伸。每个所述引脚包括近端25和远端26。所述近端25与主体23相邻。所述远端26远离主体23。
将每个通孔安装器件12的引脚24a和24b从印刷线路板11的第二表面16插入两个相邻的通孔18内。将引脚24a和24b回流焊接在通孔18中。从而将通孔安装器件12安装在印刷线路板11的第二表面16上。
如图3所示，当将通孔安装器件12安装在第二表面16上时，引脚24a、24b与通孔18中的镀层19之间的间隙中填充有焊料27，引脚24a、24b的近端25从印刷线路板11的第二表面16凸出。在每个引脚的近端25与第二表面16上的焊接区21之间形成焊缝28。
引脚24a、24b的远端26位于印刷线路板11的通孔18中的第一表面15下方。也就是说，将引脚24a、24b焊于通孔18内，而不贯穿通孔18。
表面安装器件13例如是片状电容器。其比通孔安装器件12更轻、更小。每个表面安装器件13包括主体30、第一电极31a以及第二电极31b。第一电极31a位于主体30的一端，第二电极31b位于主体30的另一端。
表面安装器件13被安装在印刷线路板11的第一表面15上，在焊盘22以及插有引脚24a的通孔18上延伸。
将表面安装器件13的第一电极31a回流焊接到设置在通孔18上的焊接区20。所述第一电极31a将通孔18在远离通孔安装器件12的第一表面15上的一端闭合。焊缝32连接第一电极31a与焊接区20。
将表面安装器件13的第二电极31b回流焊接到焊盘22。焊缝33连接第二电极31b与焊盘22。
如图3所示，引脚24a的远端26与表面安装器件13的第一电极31a隔开，所述表面安装器件13与通孔安装器件12都被安装在印刷线路板11上。在第一电极31a和引脚24a的远端26之间填充焊料27。
接着，参考图4至图7对印刷电路板10的制造顺序进行详细介绍。
首先，制备具有通孔18和焊盘22的印刷线路板11。将印刷线路板11固定在位，使其第一表面15朝上。通过印刷在印刷线路板11的第一表面15上的焊接区20和焊盘22上施加焊锡膏。
为了通过印刷施加焊锡膏，使用已知类型的丝网掩模。所述丝网掩模具有开口。将丝网掩模置于印刷线路板11的第一表面15上，使其开口与焊接区20和焊盘22对准。使用橡胶刷帚将焊锡膏施加在丝网掩模的开口处。从而将焊锡膏转移至焊接区20和焊盘22。
这样，如图4所示，将焊锡膏施加到第一表面15上的焊接区20和焊盘22。上述施加的焊锡膏形成覆盖焊接区20和焊盘22的焊层35。
接着，使用例如部件安装装置将表面安装器件13放置在印刷线路板11的第一表面15上。将每个表面安装器件13定位，使得将第一电极31a和第二电极31b分别安装在一个焊接区20和一个焊盘22上。第一电极31a位于通孔18的正上方，并在第一表面15处闭合通孔18。
在回流炉中加热其上安装有表面安装器件13的印刷线路板11。焊层35被熔化，并填充每个第一电极31a与一个焊接区20之间的间隙、以及第二电极31b与一个焊盘22之间的间隙。熔化焊料的部分沿每个第一电极31a流入通孔18。
然后，将印刷线路板11从回流炉中取出。将其静置冷却，使得熔化的焊料凝固。从而形成焊缝32，其中一些焊缝位于第一电极31a与焊接区20之间，另一些焊缝位于第二电极31b与焊盘22之间。另外，焊料27闭合位于第一电极31a下方的通孔18的末端。从而将每个表面安装器件13的第一电极31a与第二电极31b分别焊于焊接区20和焊盘22上。这样，将表面安装器件13安装在印刷线路板11的第一表面15上。
接着，如图6所示翻转印刷线路板11。从而使第二表面16朝上。利用已知类型的丝网掩模和橡胶刷帚将焊锡膏印刷在第二表面16的焊接区21上。从而将焊锡膏施加在焊接区21上、以及通孔18中。从而，使得焊层36覆盖焊接区21、并填充通孔18。
当完成上述施加焊锡膏之后，如图7所示，从印刷线路板11的第二表面16将每个通孔安装器件12的引脚24a、24b分别插入两个填充有焊锡膏的通孔18中。此时，引脚24a和24b的远端26位于通孔18内，而没有从第一表面15凸出。
接着，再次在回流炉中加热印刷线路板11。使得焊层36熔化，并填充引脚24a与镀层19之间的间隙、引脚24b与镀层19之间的间隙、以及引脚24a的远端26与表面安装器件13的第一电极31a之间的间隙。
接着，将印刷线路板11从回流炉中取出。将其静置冷却，使得熔化的焊料凝固。从而形成如图3所示的焊缝28，一个所述焊缝位于引脚24a的近端25与一个焊接区21之间，另一个所述焊缝位于引脚24b与另一个焊接区21之间。同时，焊料27填充引脚24a的远端26与表面安装器件13的第一电极31a之间的间隙。这样，就将通孔安装器件12的引脚24a与24b焊接在通孔18中。从而将通孔安装器件12安装在印刷线路板11的第二表面16上。
在第一实施例中，通孔安装器件12的引脚24a和24b位于通孔18内，而不从印刷线路板11的第一表面15凸出。
因此，可以将表面安装器件13的第一电极31a焊接至焊接区20，并闭合通孔18的一端。也就是说，通孔18的插入有引脚24a的一端可以用作第一电极31a的安装区域。
从而，可以跨接通孔18设置通孔安装器件12和表面安装器件13。即可以实现通孔安装器件12和表面安装器件13的高密度安装。
由于焊料27填充在引脚24a的远端26与第一电极31a之间，因此在将通孔安装器件12和表面安装器件13焊接至印刷线路板11时，通孔18中几乎不形成空隙。即使升高印刷电路板10的温度，焊料27也不会由于通孔18中的空气膨胀而脱落。这增强了印刷线路板11与通孔安装器件12和表面安装器件13之间的电连接。
本发明不仅仅局限于上述第一实施例。在不背离本发明的范围和精神下，可以对上述实施例进行各种变化和修改。
图8示出本发明的第二实施例。与第一实施例不同的是，每个通孔安装器件12和表面安装器件13被分别安装在印刷线路板11的第一表面15和第二表面16上。在第二实施例中，将焊盘22置于印刷线路板11的第二表面16上。
为了制造作为第二实施例的印刷电路板10，如图8所示，将印刷线路板11固定，使其第一表面15朝上。利用丝网掩模和橡胶刷帚，通过印刷在第一表面15的焊接区20上施加焊锡膏。将焊锡膏不仅施加到焊接区20上，还施加到印刷线路板11的通孔18中。从而使得焊接区20被焊层41覆盖、且通孔18中填充有焊层41。
当完成施加焊锡膏之后，将热固性粘合剂42施加在第一表面15的上述区域上，所述区域中将设置通孔安装器件12。
接着，如图9所示，从印刷线路板11的第一表面15将通孔安装器件12的引脚24a、24b分别插入两个填充有焊锡膏的通孔18中。此时，引脚24a和24b的远端26位于通孔18内，而不从第二表面16凸出。粘合剂42填充印刷线路板11的第一表面15与通孔安装器件12的主体23之间的间隙。
在回流炉中加热其上安装有通孔安装器件12的印刷线路板11。焊层41熔化，并填充引脚24a与镀层19之间的间隙、引脚24b与另一个镀层19之间的间隙、引脚24a的近端25与一个焊接区20之间的间隙、以及引脚24b的近端25与另一个焊接区20之间的间隙。同时，热固性粘合剂42变硬，从而将通孔安装器件12紧固在印刷线路板11第一表面15上的指定位置处。
接着，将印刷线路板11从回流炉中取出。将其静置冷却，使得熔化的焊料凝固。从而形成如图9所示的焊缝28，一个所述焊缝位于引脚24a的近端25与一个焊接区20之间，另一个所述焊缝位于引脚24b与另一个焊接区20之间。从而将通孔安装器件12的引脚24a与24b焊接在通孔18中。这样，将通孔安装器件12安装在印刷线路板11的第一表面15上。
接着，如图10所示翻转印刷线路板11。从而使第二表面16朝上。利用丝网掩模和橡胶刷帚将焊锡膏印刷在第二表面16的焊接区21和焊盘22上。从而将焊锡膏施加到焊接区21和焊盘22上。这样，使得焊层43覆盖焊接区21和焊盘22。
接着，使用例如部件安装装置将表面安装器件13放置在印刷线路板11的第二表面16上。将每个表面安装器件13定位，使得将第一电极31a和第二电极31b分别安装在一个焊接区20和一个焊盘22上。需要注意的是，所述焊接区20位于通孔18的边缘，在所述通孔18中插入有通孔安装器件12的引脚24a。第一电极31a位于一个通孔18的正上方，并在第二表面16处闭合该通孔18。
在回流炉中加热其上安装有表面安装器件13的印刷线路板11。焊层43熔化，填充每个第一电极31a与一个焊接区21之间的间隙、以及每个第二电极31b与一个焊盘22之间的间隙。熔化焊料的部分沿第一电极31a流入一个通孔18中。
接着，将印刷线路板11从回流炉中取出。将其静置冷却，使得熔化的焊料凝固。从而形成类似如图3所示的焊缝，一些所述焊缝位于第一电极31a与焊接区20之间，另一些所述焊缝位于第二电极31b与焊盘22之间。另外，焊料27将位于第一电极31a下方的每个通孔18的末端闭合。
这样，将每个表面安装器件13的第一电极31a与第二电极31b分别焊到一个焊接区21和一个焊盘22，从而将表面安装器件13安装在印刷线路板11的第二表面16上。
在第二实施例中，同样，每个通孔安装器件12的引脚24a和24b均位于通孔18中。因此，引脚24a和焊缝28都不妨碍每个表面安装器件13的第一电极31a到一个焊接区21的焊接。可以将其中插入有引脚24a的通孔18的开口端用作第一电极31a的安装区域。
而且，因为每个通孔安装器件12的引脚24a与24b分别位于两个通孔18中，因此当将丝网掩模放置在印刷线路板11的第二表面16上时，丝网掩模与印刷线路板11的第二表面16接触。因此，尽管在安装表面安装器件13之前安装通孔安装器件12，也可以将焊锡膏可靠地施加在第二表面16上的预定区域。
此外，丝网掩模不与引脚24a和24b的末端接触。这避免了丝网掩模变形或者损坏。因而，所述丝网掩模具有较长的寿命、并能够多次使用。
图11示出根据本发明的第三实施例的印刷电路板10。
第三实施例与第一实施例、第二实施例的不同之处在于在印刷线路板11上安装表面安装器件51的方法。印刷电路板10的其他方面与第一实施例相同。
如图11所示，每个表面安装器件51包括主体52、第一电极53a和第二电极53b。表面安装器件51足够大以覆盖两个相邻的通孔18。
主体52位于印刷线路板11上两个通孔18之间。第一电极53a位于主体52的一端上、并被回流焊接到一个通孔18边缘上的焊接区21，在所述通孔18中插入有通孔安装器件12的引脚24a。第二电极53b位于主体52的另一端、并被回流焊接到另一个通孔18边缘上的焊接区21，在该通孔18中插入有通孔安装器件12的引脚24b。在印刷线路板11的第二表面16处，第一电极53a和第二电极53b分别闭合所述两个通孔18。
在第三实施例中，每个通孔安装器件12的引脚24a与24b分别位于两个通孔18内。因此，可以将每个表面安装器件13的第一电极53a和第二电极53b焊至两个焊接区21，从而将通孔18的在印刷线路板11的第二表面16处开孔的端部闭合。也就是说，可以将通孔18的这些端部分别用做第一电极53a和第二电极53b的安装区域。
在本发明中，表面安装器件不仅仅局限于片状电容器。而是还可以是其他片状元件或者小外形封装(SOP)。通孔安装器件也不仅仅局限于插座，还可以是例如PGA型半导体封装。
此外，根据本发面的电子装置也不仅仅局限于便携式计算机。本发明还可以用于例如个人数字助理。
本领域技术人员容易想到其它优点和修改。因此本发明的更广泛的方面不仅仅局限于这里所示和描述的具体细节以及代表性实施例。因此，在不脱离由所附权利要求书及其等同物限定的本发明总体构思的精神和范围下，可以进行各种修改。
权利要求
1.一种印刷电路板，包括线路板(11)，其具有通孔(18)；通孔安装器件(12)，其具有引脚(24a，24b)、并且被安装在所述线路板(11)的第一表面(15)上，其中所述引脚(24a，24b)被焊接在所述通孔(18)中；以及表面安装器件(13，51)，其被焊接到所述线路板(11)的第二表面(16)，其特征在于，所述引脚(24a，24b)具有位于所述通孔(18)中的远端(26)，所述表面安装器件(13，51)在所述第二表面(16)闭合其中插入有所述引脚(24a，24b)的所述通孔(18)，所述第二表面(16)与所述第一表面(15)相对。
2.根据权利要求1的印刷电路板，其特征在于，位于所述通孔(18)中的所述引脚(24a，24b)的远端(26)与所述表面安装器件(13，51)隔开。
3.根据权利要求2的印刷电路板，其特征在于，焊料(27)填充在所述表面安装器件(13，51)与所述引脚(24a，24b)的远端(26)之间的间隙中。
4.根据权利要求1-3中任一项的印刷电路板，其特征在于，所述线路板(11)具有焊接区(20，21)，所述焊接区(20，21)围绕所述通孔(18)、并与所述通孔(18)电连接，并且所述表面安装器件(13，51)被焊接到所述焊接区(20，21)。
5.根据权利要求4的印刷电路板，其特征在于，所述线路板(11)还具有与所述焊接区(20)相邻的焊盘(22)，并且所述表面安装器件(13)被焊接到所述焊接区(20)和所述焊盘(22)。
6.一种制造印刷电路板的方法，其特征在于包括制备线路板(11)，其包括第一表面(15)、与所述第一表面(15)相对的第二表面(16)以及通孔(18)，每个所述通孔(18)在所述第一和第二表面(15，16)上开口；固定所述线路板(11)，使所述第一表面(15)朝上，并在所述线路板(11)的第一表面(15)将焊锡膏施加到所述通孔(18)中；将表面安装器件(13)置于所述第一表面(15)上，闭合所述通孔(18)，然后通过回流焊接将所述表面安装器件(13)安装到所述第一表面(15)；将所述线路板(11)翻转，使所述第二表面(16)朝上，并在所述线路板(11)的第二表面(16)将焊锡膏施加到所述通孔(18)中；以及从所述线路板(11)的第二表面(16)将所述通孔安装器件(12)的引脚(24a，24b)插入填充有所述焊锡膏的通孔(18)中，以及通过回流焊接将所述引脚(24a，24b)固定在所述通孔(18)中，并使得所述引脚(24a，24b)的远端(26)位于所述通孔(18)中。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于，当将所述引脚(24a，24b)插入填充有焊锡膏的所述通孔(18)中时，所述焊锡膏填充在所述引脚(24a，24b)的远端(26)与所述表面安装器件(13)之间的间隙中。
8.一种电子装置，包括外壳(4)；以及位于所述外壳4内的印刷电路板(10)，其包括(i)线路板(11)，其具有通孔(18)；(ii)通孔安装器件(12)，其具有引脚(24a，24b)、并且被安装在所述线路板(11)的第一表面(15)上，其中所述引脚(24a，24b)被焊接在所述通孔(18)中；以及(iii)表面安装器件(13，51)，其被焊接到所述线路板(11)的第二表面(16)，其特征在于，所述引脚(24a，24b)具有位于所述通孔(18)中的远端(26)，所述表面安装器件(13，51)在闭合其中插入有所述引脚(24a，24b)的所述通孔(18)，所述第二表面(16)与所述第一表面(15)相对。
全文摘要
一种印刷电路板(10)，包括线路板(11)，其具有通孔(18)；通孔安装器件(12)，其具有引脚(24a，24b)；以及表面安装器件(13)。引脚(24a，24b)被焊接在通孔(18)中，从而通孔安装器件(12)被安装在线路板(11)的第一表面(15)上。引脚(24a，24b)具有位于通孔(18)中的远端(26)。表面安装器件(13)被焊接到线路板(11)的第二表面(16)，闭合其中插入有引脚(24a，24b)的通孔(18)。第二表面(16)与第一表面(15)相对。
文档编号G06F1/16GK1956627SQ200610137469
公开日2007年5月2日 申请日期2006年10月27日 优先权日2005年10月28日
发明者泷泽稔 申请人:株式会社东芝