在电路板上形成焊接区的方法技术

本发明专利技术提供不完全包住通孔的非环状焊接区，从而增大有效区域。非环状焊接区不是环状的，即它们并不遍布通孔３６０°。这些非环状焊接区与通孔的接触最好不超过一边，从而提供使用常规焊接区所无法利用的有效区域。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请是1995年8月21日递交的名称为“非环状焊接区”的第95115551.2号专利申请的分案申请。早期的电路板制造技术将电路板面上的布线直接连至通孔。镀以导电材料的通孔用于连接电路板的前、后面。不幸的是将布线直接连至通孔所得连结点具有高故障率。金属布线与衬底间热膨胀的差别导致裂缝，尤其是在布线与通孔的连接处。其结果是布线与通孔的电连接断裂。为克服此种连接的故障率，产生了用于将布线连至通孔的焊接区(land)。由导电材料通常是铜所制成的焊接区是圆状、更具体说是环状结构，它完全包住通孔。使用焊接区后通孔与布线间的连接面积显著增大，因而得到故障率小的连接。历来的焊接区是环状的，以最大限度地增加所镀通孔边缘与焊接区的接触面。此外，焊接区的圆形外形可补偿在印制板制造过程中由于钻孔或光刻误差而造成的焊接区与通孔位置的偏移。为探索将电路板和集成电路装置微型化，设计者试图在电路板和装置上放置更多电子结构。为达到此目标，设计者需要在电路板面上有愈来愈多的空间，即“有效区域”。在试图增加可用“有效区域”时，相对于通孔直径而言将常用焊接区的直径加以减小。然而，当钻通孔时，钻头经常将焊接区从衬底剥离开，从而造成不规则形状的通孔，产生一个可靠的电镀通孔。的确，随着电路板技术的发展，焊接区尺寸不但没有减小，反而增加了。称为“喇叭区”(flare)的凸出部分沿布线轴方向加到焊接区上，以进一步改善布线与焊接区间的连接可靠性。将喇叭区加到圆形焊接区后比常用焊接区占用了更多有效区域。希望在保持由焊接区提供的布线与通孔间可靠连接的同时增加衬底上可用的有效区域。本专利技术通过提供不完全包住通孔的非环状焊接区以增加有效区域，也即这些焊接区并不遍布通孔360°。这些非环状焊接区接触通孔的面最好不要超过一边，从而提供使用常规焊接区时所无法利用的有效区域。本方法也涉及制造这类非环状焊接区的方法。附图说明图1是显示现有技术典型配置中焊接区外形和孔间连线的电路板一部分的示意图；图2是类似图1的示意图，显示本专利技术的非环状焊接区和孔间连线；图3是显示非环状焊接区与电镀通孔关系的图；图4是用于显示制造非环状焊接区时图形位置的电镀通孔；图5、6和7显示使用本专利技术的非环状焊接区的不同布线图。本专利技术在保持通孔与布线间可靠连接的同时提供一种新焊接区形状，从而增加有效区域。本专利技术的非环状焊接区只接触通孔的一部分，即小于360°，而不是如360°环状焊接区那样接触电镀通孔的全部周边。非环状焊接区和接触通孔的布线置放于通孔同一侧其形状最好为椭圆形。采用非环状焊接区可增加有效区域。例如，参照图1，常规360°环状焊接区10和带喇叭区14的常规360°环状焊接区12连至通孔20和22。当通孔中心位置相距1.27mm时，只有两根0.1016mm布线16和18能放置于通孔20和22之间区域内。布线16和18之间的间隔为0.1524mm。布线16和焊接区12之间的间隔为0.1778mm。布线18和焊接区10之间的间隔为0.1778mm。大焊接区12的直径为0.5588mm，通孔22中钻孔直径为0.3048mm，喇叭区14的直径为0.508mm。参照图2，可看出非环状焊接区40部分地包住通孔42。在通孔42的中心之间的距离为1.27mm，其间可放置三根0.1016mm布线46、48和50。当环氧树脂玻璃用作电路板的绝缘材料时，需要阻止布线间短路的最小布线距是0.0508mm，因此与使用常规焊接区时可用的有效区域比较，非环状焊接区使有效区域显著地增大。各布线46,48和50之间的间隔为0.1651mm。布线46和通孔42之间的间隔为0.1651mm，布线50和另一通孔之间的间隔为0.1651mm。通孔42中的钻孔直径为0.3048mm。非环状焊接区40的直径为0.3048mm。现参照图3，非环状焊接区的最佳长度最好通过计算偏移距离d0来确定。偏移距离d0代表光刻过程中最佳图形的标界线从通孔中心偏离开的距离。最佳偏移距离d0由下式确定d0=Z+(rH-rI)+t0-s其中t0是导体生产过程也即蚀刻过程的公差(当公差为未知数时t0等于0)；s是导体布线，这里也称布线，之间的最小间距，它随着不同电路板设计而变化；Z是最近的导线与通孔60边缘间所希望的最小距离；rH是所钻出的通孔60半径；rI是用于形成非环状焊接区62的标界线的半径，rI最好与rH相同。例如，在系统中Z是0.1651mm、rH是0.1524mm、S希望至少0.0508mm、t0是0.0254mm,rI是0.1524mm，则d0=0.1651+(0.1524-0.1524)+0.0254-0.0508d0=0.1397mm因此末次曝光时标界线中心应从通孔中心偏离0.1397mm。最好曝光三次第一次曝光时标界线位于所需通孔位置之上方，最后曝光时标界线位于偏离通孔中心0.1397mm处，而中间曝光时标界线位于半中间即偏离通孔中心0.06985mm处。如此处所用，认为“长度”是沿连至非环状焊接区的布线的轴方向的非环状焊接区的尺寸，系从通孔边缘量至布线边缘。非环状焊接区长度最好是Z减去(s+t0)的数值的0.1至2倍，更好是0.5至0.75倍。当然非环状焊接区长度也可超过Z减去(s+t0)的数值的2倍，但这样就达不到增加有效区域的目的。而更小长度，即小于Z减去(s+t0)的数值的0.1倍，将会增加连结的故障率，因此不拟予以推荐。一般情况下，当采用这样的小于Z减去(s+t0)的数值的0.1倍的长度时，在非环状焊接区和邻线之间没有足够的绝缘材料，因此在非环状焊接区和邻线间会发生短路。非环状焊接区的宽度是沿垂直于焊接区长度方向的焊接区尺寸。非环状焊接区宽度大于布线宽，而非环状焊接区的宽度可能超过所钻通孔的宽度。非环状焊接区的宽度最好小于或等于所钻通孔宽度。焊接区系由与布线相同材料所制成，一般是铜。首先使用常规光刻技术形成图形。在玻璃或其它透明衬底上的光敏乳胶载体上曝光而得到所需非环状焊接区图形。用于形成非环状焊接区的最佳方法示于图4。常规圆形标界线定中心于对应于(X,Y)之处，这是通孔将要钻通之处。乳胶最好用紫外布线曝光。接着标界线从通孔中心偏移，其偏移距离为用上述公式计算所得d0的一半。因此标界线置于对应于(X+d0/2,Y)之外并进行曝光。为获得更长非环状焊接区，最好将标界线置于对应于(X+d0,Y)之外并再进行第二次曝光。此时即将乳胶载体显影。一般情况下非环状焊接区只需足够大以将真正通孔定位于最小邻近导体间距处即可。另一方案是，所加工图形也即曝光掩模可做成非环状焊接区所需形状，而不是使用常规圆形标界线来形成图形。接着将图形用于传统印制板光学成象过程，即将光学成象光刻胶涂于衬底上，并用穿过图形的光化射线曝光。使用常规过程将光刻胶常规地进行显影以形成所需图案。最好使用减色法，以便在将光刻胶显影后即获得最终非环状焊接区图形。未曝光的光刻胶用常规溶剂清除掉，留下的已曝光的光刻胶具有所需图形。接着用腐蚀剂将不受已曝光的光刻胶所遮盖的金属清除掉。已曝光的光刻胶即被剥离，留下包括所需非环状焊接区在内的最后导电图形。作为另一方案，或作为附加方案，可使用常规附加过程。在这类附加过程中，光刻胶显影后，其间之区域决定电路图形。使用诸如附加电镀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在电路板上形成焊接区的方法，包括以下步骤：ａ．设置一块在其上设置有布线的衬底；ｂ．在衬底上设置通孔的位置；ｃ．在衬底上在通孔位置处形成金属膜；ｄ．在所需通孔位置上钻透金属膜以形成通孔；以及ｅ．在所述通孔内设置导电材料，以提供焊接区，所述焊接区部分地包住所述通孔并将布线连到通孔内的导电材料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伊万伊沃尔乔伯特，罗伯特安东尼马东，小瑟斯顿布里斯杨，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]