[发明专利]一种局部消除厚度方向热失配的印制电路板结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种局部消除厚度方向热失配的印制电路板结构，属于印制电路板设计领域。

背景技术

印制电路板是电子产品中的关键部件，在其上安装电子元器件以后能够实现一定的电气功能。常用印制电路板材料为环氧玻璃布板，其在厚度方向的热膨胀系数在65ppm/℃(温度小于120℃以下时)左右。在采用此类印制电路板安装某通孔安装光电器件时，由于器件在印制电路板的上下两个表面都要单独形成焊点，而器件金属本体的热膨胀系数仅为5～7ppm/℃，器件与印制电路板在印制电路板的厚度方向上出现了严重的热膨胀系数不匹配。在进行-55℃～100℃，100次温度循环试验后，这种严重热失配产生的热应力导致焊点出现开裂，如图1所示，光电器件C的顶层焊点A中出现裂纹B，使电性能失效，产品可靠性不能够满足要求。

要解决印制电路板与元器件在厚度方向的热失配问题，通常是更换印制电路板材料，降低印制电路板在厚度方向上的热膨胀系数。但是目前无法找到厚度方向膨胀系数能够和元器件金属本体完全匹配的材料。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种局部消除厚度方向热失配的印制电路板结构，该结构印制板能够局部消除厚度方向上印制板与元器件之间存在的热失配问题。

本发明的技术方案是：

一种局部消除厚度方向热失配的印制电路板结构，包括：挠性板、刚性板和粘结剂；刚性板的上表面有凹槽，挠性板的下表面和刚性板的上表面通过粘结剂粘接为一体，所述凹槽形成空腔，挠性板和刚性板上的用于安装元器件的通孔同心且尺寸相同；挠性板上表面有顶层焊盘且该顶层焊盘围绕所述安装元器件的通孔分布，刚性板下表面有底层焊盘且该底层焊盘围绕所述安装元器件的通孔分布。

所述凹槽围绕所述安装元器件的通孔分布且位于所述顶层焊盘的正下方，凹槽与顶层焊盘一一对应。

所述凹槽与所述顶层焊盘形状相同，凹槽深度0.2～0.3mm。

所述凹槽与所述顶层焊盘的形状为圆形、正方形、矩形或者椭圆形。

所述凹槽与所述顶层焊盘的形状为圆形时，凹槽的直径比顶层焊盘的直径大0.5～1mm；所述凹槽与所述顶层焊盘的形状为正方形时，凹槽的边长比顶层焊盘的边长大0.5～1mm；所述凹槽与所述顶层焊盘的形状为矩形时，凹槽的长和宽分别比顶层焊盘的长和宽大0.5～1mm；所述凹槽与所述顶层焊盘的形状为椭圆形时，凹槽的长轴和短轴分别比顶层焊盘的长轴和短轴大0.5～1mm。

所述凹槽形成的空腔内无粘结剂。

所述粘接剂为半固化片，挠性板材料为聚酰亚胺。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明中对传统印制电路板的结构进行了创新，将原有在刚性印制板上直接打孔后上下表面焊接器件的结构，设计成局部中空、刚挠结合的一种印制板结构，彻底消除了传统印制电路板在厚度方向上与器件存在热失配的问题。

(2)本发明中在刚性印制板上表面对应焊盘部位设计凹槽，使得在刚挠结合印制电路板内部出现局部的上下表面物理分离，为消除厚度方向上与器件之间的热失配提供了基础。

(3)本发明采用在刚性印制板上粘接挠性板的方式，同时提出了内部凹槽尺寸比挠性板中顶层焊盘尺寸大0.5～1mm的尺寸范围，使得顶层焊盘边缘与凹槽边缘之间存在有0.25～0.5mm长的挠性板处于悬空状态，如图2中A所示，这段悬空的挠性板是释放应力的关键，用于吸收凹槽以外印制板与器件之间在印制电路板厚度方向上的形变差，从而消除热失配，避免了热应力导致焊点受损问题；凹槽的尺寸也不能太大，太大的悬空量会造成光电器件安装时挠性板抖动，产生扰动焊点等缺陷，也会在后续振动试验时对焊点产生不利影响，本发明提供的优选尺寸为0.5～1mm。

(5)本发明消除了印制电路板厚度方向上板材与器件的热失配，且应用灵活，可以在原大尺寸印制板上局部粘接几毫米的挠性板，以实现某个安装器件的改进。

附图说明

图1为采用传统印制电路板安装器件环试后剖面示意图；

图2为印制电路板器件安装部位局部剖面示意图；

图3为本发明结构示意图；

图4为采用本发明的印制电路板安装器件环试后剖面示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述：