使電容器破裂最小化并改進可靠性的電路板跡線圖形的制作方法
【專利說明】使電容器破裂最小化并改進可靠性的電路板跡線圖形
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求提交于2013年3月14日的標題為“Novel Electrical Circuit BoardTrace Pattern to Minimize Capacitor Cracking and Improve Reliability”的美國專利申請 61/782479 和提交于 2014 年 3 月 12 日的標題為 “Electrical Circuit Board TracePattern to Minimize Capacitor Cracking and Improve Reliability，，的美國專利申請14/206750的優(yōu)先權和權益，通過引用將上述兩個申請的公開并入本文。
技術領域
[0003]本發(fā)明涉及安裝在標準的印刷電路板(PCB)上的電容器，而更具體地，涉及用于這樣的電容器的安裝焊盤。
【背景技術】
[0004]表面安裝組件已經(jīng)能夠使電路板的成本和尺寸減小，并且已經(jīng)允許在簡單材料上更高頻率的操作，這在之前是做不到的。其在消費性產(chǎn)業(yè)、電信產(chǎn)業(yè)、計算機產(chǎn)業(yè)和很多其它產(chǎn)業(yè)中廣泛使用。
[0005]盡管表面安裝組件被頻繁地使用，其普遍的替代物是具有引線的組件。兩個電容器的類型在圖1中例示出。
[0006]無引線的表面安裝電容器(特別是較大的無引線的表面安裝電容器)的普遍問題在于其易于破裂。這可能是因為機械應力(例如由于熱膨脹)，下面的電路板彎曲，或者由于制造過程期間將一個電路板與相鄰的電路板切割開。較舊的技術的引線組件受到這類問題的困擾比較少，因為金屬引線保持著一定程度的柔性，有助于將可能發(fā)生的機械應力恢復。
[0007]組件的破裂出于以下幾個原因危害可靠性。第一，因為組件停止在電路中發(fā)揮作用。在制造測試期間檢測電容器中的破裂是相當困難的。第二個問題在于，當其破裂時，依據(jù)設計，物理錯位可能導致電容器的兩個極板變得電連接在一起。由于電容器經(jīng)常用于電源的解耦，這樣的錯位可能導致電源短路，因而熔化、局部燃燒和電路板損壞都是可能的后果O
[0008]電容器破裂是已熟知的問題，并已經(jīng)由此出現(xiàn)了大量的文獻和緩解方案。通常的做法是嚴格限制電路板允許彎曲的量。
[0009]解決方案趨向于分為兩類一一對表面安裝組件本身的設計的改變和對電路板的改變，要么通過焊盤設計，要么通過用于附到焊盤的焊料。
[0010]圖2示出了用于對機械應力的容差能更大的組件設計的示例。方案(a)、(b)和(C)例示了引線的使用，以獲得柔性更大的優(yōu)勢。方案(d)具有額外的一層軟材料(諸如導電的環(huán)氧樹脂243)，添加所述軟材料是為了在焊料端子和電容器的主體之間提供一定程度的機械解耦。
[0011]另一個方案將電容器極板的重疊區(qū)域從可能發(fā)生破裂的潛在區(qū)域移開。此方案本身不減小破裂的可能性，但確實減小電容器短路的幾率。
[0012]上文描述的方法增加組件的成本，而且經(jīng)常使組件變得更大。
[0013]用于將組件連接到電路板的焊料越多，其機械連接和電連接就越好。然而，將表面安裝組件極其牢固地固定住卻增加了破裂的可能性。出于這個原因，組件制造商推薦采用焊接焊盤(圖3，302)的尺寸和焊料(圖4，402、403、404)的量。
[0014]這些方案比使用專門的組件實施起來更便宜，但也更低效——能夠容許的彎曲度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]根據(jù)本發(fā)明，提供一種具有為表面安裝電路組件提供熱應力補償?shù)慕M件連接焊盤的印刷線路板，以及用于制作這樣的焊盤的方法。所述組件連接焊盤包括相對的多個導電指的組，所述導電指的組在其遠端相互連接而在其近端則分隔開，在其近端處具有用于安裝單個表面安裝電路組件的表面。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，具有為表面安裝電路組件提供熱應力補償?shù)慕M件連接焊盤的印刷線路板包括:電絕緣的印刷線路板基板；一個或多個導電線路圖形，所述一個或多個導電線路圖形印刷在所述基板的表面上并且包括用于安裝表面安裝電路組件的至少一對組件連接焊盤，其中所述至少一對組件連接焊盤中的每個包括相對的第一多個導電段和第二多個導電段，所述第一多個導電段和第二多個導電段中的每個從各自的遠端朝向各自相對的近端延伸，在遠端相互連接，并且分別包括在近端的用于安裝單個表面安裝電路組件的相應觸點的至少第一表面和第二表面。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，用于制作具有為表面安裝電路組件提供熱應力補償?shù)慕M件連接焊盤的印刷線路板的方法包括:提供電絕緣的印刷線路板基板；以及在所述基板的表面上印刷一個或多個導電線路圖形，所述一個或多個導電線路圖形包括用于安裝表面安裝電路組件的至少一對組件連接焊盤，其中所述至少一對組件連接焊盤中的每個包括相對的第一多個導電段和第二多個導電段，所述第一多個導電段和第二多個導電段中的每個從各自的遠端朝向各自相對的近端延伸，在遠端相互連接，并且分別包括在近端的用于安裝單個表面安裝電路組件的相應觸點的至少第一表面和第二表面。
【附圖說明】
[0018]圖1描述了常規(guī)的有引線與無引線的組件類型的比較以及各自的電路板安裝技術。
[0019]圖2描述了具有對機械應力的容差的常規(guī)的電容器設計。
[0020]圖3描述了常規(guī)的對焊接焊盤尺寸的規(guī)定。
[0021]圖4描述了常規(guī)的推薦焊料量。
[0022]圖5描述了常規(guī)的焊接焊盤設計與根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的焊接焊盤設計的比較。
[0023]圖6描述了根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的焊接焊盤設計的實現(xiàn)方式。
[0024]圖7描述了盡管在電路板充分彎曲的情況下根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的焊接焊盤設計的持久連接。
【具體實施方式】
[0025]如下文所更詳細地討論的，此處介紹的是在標準的PCB上使用的新