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1、(10)申请公布号 CN 102972101 A(43)申请公布日 2013.03.13CN102972101A*CN102972101A*(21)申请号 201180020442.7(22)申请日 2011.04.1512/766,655 2010.04.23 USH05K 3/44(2006.01)F21L 4/02(2006.01)(71)申请人神火公司地址美国加利福尼亚州(72)发明人罗纳德S吉布森迪普安贾米特拉阿玛尔布拉亚泽(74)专利代理机构北京律盟知识产权代理有限责任公司 11287代理人章蕾(54) 发明名称具有导电销的金属芯电路板(57) 摘要在一实施例中，一种金属芯电路板组。
2、合件包含具有通孔(210)的金属芯电路板(135)。将销(150)的轴(205)插入于所述通孔中，使得所述销的帽(200)紧靠所述电路板(135)上的箔层。轴直径足够小于通孔直径，使得所述轴与所述电路板的金属芯电隔离。围绕所述通孔底切所述帽以进一步使所述销与所述金属芯电路板的未电隔离部分隔离。(30)优先权数据(85)PCT申请进入国家阶段日2012.10.23(86)PCT申请的申请数据PCT/US2011/032743 2011.04.15(87)PCT申请的公布数据WO2011/133430 EN 2011.10.27(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书4页 附图4页(19)中华。
3、人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 4 页1/2页21.一种电路板组合件，其包括：金属芯电路板，其具有用于经安装电路的主表面及在所述主表面与所述金属芯电路板的背侧表面之间延伸的至少一个通孔；及至少一个导电销，其中每一导电销包含延伸穿过对应通孔的轴及邻近所述对应通孔紧靠所述主表面的销帽，使得对所述销帽的底切沿圆周环绕所述对应通孔。2.根据权利要求1所述的电路板组合件，其中每一销帽的未底切外环焊接到所述金属芯电路板的印刷箔层。3.根据权利要求2所述的电路板组合件，其进一步包括焊接到所述印刷箔层的发光二极管LED电路。4.根据权利要求1所述的电路板组。
4、合件，其中所述至少一个导电销包括两个导电销，且所述至少一个通孔包括两个通孔，使得所述通孔中的第一者对应于所述销中的第一者，且所述通孔中的第二剩余者对应于所述销中的第二剩余者。5.根据权利要求4所述的电路板组合件，其中每一轴销具有小于所述对应通孔的直径的直径，使得每一轴销与所述电路板的金属芯电隔离。6.根据权利要求5所述的电路板组合件，其中每一销轴直径比每一通孔直径小至少5密耳。7.根据权利要求6所述的电路板组合件，其中每一销轴直径比每一通孔直径小至少20密耳。8.根据权利要求3所述的电路板组合件，其中所述电路板组合件固定于手电筒头内。9.根据权利要求8所述的电路板组合件，其中所述电路板组合件是。
5、通过导热胶固定的。10.一种制造电路板组合件的方法，其包括：提供具有至少部分地由焊料环绕的通孔的电路板；将导电销的轴插入到所述通孔中，使得所述导电销的帽紧靠所述焊料，其中所述通孔具有足够超过轴的直径的直径以使得所述轴与所述电路板的金属芯电隔离，且其中所述帽具有环绕所述通孔的内底切部分及紧靠所述焊料的外剩余部分；及加热所述焊料使得其熔化且将所述销电耦合到所述电路板上的金属箔层以形成所述电路板组合件。11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括：在所述焊料的所述加热之前，将电路放置于所述电路板上的焊料电路垫上。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述焊料的所述熔化将所述电路电耦合到所述销。13。
6、.根据权利要求12所述的方法，其中所述电路包含发光二极管LED。14.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：将所述电路板组合件固定到手电筒边框。15.根据权利要求11所述的方法，其中固定包括：用导热胶将所述电路板组合件胶合到所述边框上的背衬板。16.一种手电筒，其包括：手电筒头，其包含由边框固持的透镜；权 利 要 求 书CN 102972101 A2/2页3金属芯电路板，其固定到所述边框，所述电路板包含用于通过所述透镜照明的发光二极管LED；及电池外壳，其用于固持通过导电路径给所述LED供电的电池，所述导电路径包含第一导电销，所述第一导电销具有延伸穿过所述电路板中的第一通孔的轴，所述第一导。
7、电销包含邻近所述第一通孔紧靠所述电路板的主表面的销帽，使得对所述销帽的底切沿圆周环绕所述第一通孔。17.根据权利要求16所述的手电筒，其中所述导电路径进一步包含第二导电销，所述第二导电销具有延伸穿过所述电路板中的第二通孔的轴，所述第二导电销包含邻近所述第二通孔紧靠所述电路板的所述主表面的销帽，使得对所述销帽的底切沿圆周环绕所述第二通孔。18.根据权利要求17所述的手电筒，其中每一销帽包含焊接到所述电路板的印刷箔层的未底切外环。19.根据权利要求17所述的手电筒，其中每一销轴具有小于对应通孔的直径的直径，使得每一轴销与所述电路板的金属芯电隔离。20.根据权利要求19所述的手电筒，其中所述导电路径。
8、进一步包含开关。权 利 要 求 书CN 102972101 A1/4页4具有导电销的金属芯电路板技术领域0001 本申请案涉及电路板，且更特定来说，涉及一种经修改而具有导电销的金属芯电路板。背景技术0002 发光二极管(LED)正在迅速地取代例如白炽灯泡的常规照明源。由于LED通常为离散电路，因此通常将LED安装于电路板上使得所述LED可接纳适当电路引线。虽然LED比常规照明源更高效，但其在操作期间仍发射可观的热量。因此，使用金属芯印刷电路板来提供对经安装LED的热管理。此板将包含涂覆有一个或一个以上电介质层的导电芯(例如铝)。印刷或石印箔层(例如铜)覆盖所述电介质层。所述箔层形成用以耦合到L。
9、ED的电引线。所述电介质层起作用以使箔层及经耦合电路与导电芯绝缘。虽然因此所述芯为电隔离的，但其仍热连接到LED使得其充当充足的散热器。0003 但是，常规金属芯板技术对于必须使电引线穿过板的应用来说是成问题的。举例来说，在LED手电筒应用中即存在此需要。关于这一点，考虑常规手电筒的构造-存在伸长的圆柱形电池外壳，所述外壳固持电池且允许用户操控装置。所述电池外壳连接到包含由边框固持的透镜或透明盖的手电筒头。在边框的基底处是固持LED的电路板。0004 所述电路板正交于透镜的光学轴而安装于手电筒内。然而，此电路板布置则形成用于耦合于电池与板的印刷箔层之间(且最终耦合到LED)的必需电引线的自然障。
10、碍。穿过电路板以耦合到印刷箔层的导电销需要与板中的金属芯绝缘以防止电池通过金属芯中的所得导电而短路。但是，绝缘销则需要用以耦合到印刷箔层的额外焊接步骤，此增加了制造成本。或者，可使导线穿过板的边缘与边框之间的间隙，此仍需要额外焊接步骤且需要更大的安装空间。0005 因此，此项技术中需要使得能够高效地构造及焊接用以穿过板的引线(例如导电销)的金属芯电路板配置。发明内容0006 根据本发明的第一实施例，提供一种电路板组合件，其包含：金属芯电路板，其具有用于经安装电路的主表面及在所述主表面与所述金属芯电路板的背侧表面之间延伸的至少一个通孔；及至少一个导电销，其中每一导电销包含延伸穿过对应通孔的轴及邻。
11、近所述对应通孔紧靠所述主表面的销帽，使得对所述销帽的底切沿圆周环绕所述对应通孔。0007 根据本发明的第二实施例，提供一种制造电路板组合件的方法，其包含：提供具有至少部分地由焊料环绕的通孔的电路板；将导电销的轴插入到所述通孔中，使得所述导电销的帽紧靠所述焊料，其中所述通孔具有足够超过轴的直径的直径使得所述轴与所述电路板的金属芯电隔离，且其中所述帽具有环绕所述通孔的内底切部分及紧靠所述焊料的外剩余部分；及加热所述焊料使得其回流且将所述销电耦合到所述电路板上的金属箔层。0008 根据本发明的第三实施例，提供一种手电筒，其包含：手电筒头，其包含由边框固说 明 书CN 102972101 A2/4页5。
12、持的透镜；金属芯电路板，其固定到所述边框，所述电路板包含用于通过所述透镜照明的发光二极管(LED)；及电池外壳，其用于固持通过导电路径给所述LED供电的电池，所述导电路径包含第一导电销，所述第一导电销具有延伸穿过所述电路板中的第一通孔的轴，所述第一导电销包含邻近所述第一通孔紧靠所述电路板的主表面的销帽，使得对所述销帽的底切沿圆周环绕所述第一通孔。0009 本发明的范围由以引用的方式并入到本章节中的权利要求书界定。通过考虑对一个或一个以上实施例的以下详细描述，将给所属领域的技术人员提供对本发明的实施例的更完整理解以及本发明额外优点的认识。将参考首先将简要描述的随附的若干张图式。附图说明0010 。
13、图1是根据本发明的实施例的包含由经底切导电销横穿的金属芯板的手电筒的纵向横截面图。0011 图2是根据本发明的实施例的图1的金属芯板以及相关联LED及经底切导电销的横截面图。0012 图3a是根据本发明的实施例的横切金属芯板而无任何底切的导电销的横截面图。0013 图3b是根据本发明的实施例图3a的通孔与销接合点的近视横截面图。0014 图3c是根据本发明的实施例图2的通孔与销接合点的近视横截面图。0015 图4是根据本发明的实施例的金属芯板以及相关联LED及经底切导电销的透视图。0016 通过参考下文的详细描述来最佳地理解本发明的实施例及其优点。应了解，使用相似参考编号来识别所述图中的一者或。
14、一者以上中所图解说明的相似元件。具体实施方式0017 将关于实例性手电筒实施例来论述以下金属芯电路板配置。然而，将了解，此配置可广泛地应用于除手电筒以外的需要使导体穿过金属芯电路板以电耦合到印刷箔层的其它应用。现在转到图式，图1展示包含固持电池110的电池外壳105的手电筒100的纵向横截面。0018 手电筒头115包含固持透镜125且形成背衬板130的边框120。金属芯电路板135安装到背衬板130使得来自LED 140的热可如先前所论述而耗散。为了接通及关断手电筒，用户激活开关145。在开关接通的情况兄下，来自电池的电流穿过一个或一个以上导电销150流动到LED。0019 在一些实施例中，。
15、单个导电销150即足够，因为到LED 140的接地连接可通过经由金属芯电路板135到边框120且从边框120到电池外壳105回到电池110的适当耦合而获得。然而，也可提供如图2中所展示通过第二导电销的接地连接。0020 可视需要提供额外导电销以用于将控制信号或其它所要信号耦合到金属芯板135上的电路。举例来说，图2图解说明其中两个导电销150穿过金属芯板135的实施例。不管所要销的数目如何，每一销150均具有帽200及轴或主体205。销轴205的直径小于金属芯电路板135中的对应通孔210的直径。举例来说，在一个实施例中，销轴205具有40密说 明 书CN 102972101 A3/4页6耳(。
16、千分之一寸)的直径，但通孔210的直径为65密耳。以此方式，当使销轴205在通孔210中居中时，大约12密耳的余隙沿圆周环绕所述轴使得销150与金属芯电路板135电隔离。0021 围绕销轴205沿圆周底切销帽200使得在帽200的底侧上的环状部分215也与金属芯板135电隔离。为了提供电耦合，帽200的某一部分通过焊料连接到金属芯板135上的箔层(关于图3c进一步论述)。因此，帽200的外环220未经底切以允许此电接触。关于这一点，一个销150可用作LED 140的电源(如通过形成于箔层中的适当引线而耦合)，而剩余销150充当LED 140的接地引线。0022 注意到LED 140的此耦合的优。
17、点-对于通孔210来说绝缘层或衬套并非必需的。虽然绝缘衬套并非必需的，但如果需要那么金属芯电路板135可包含此些衬套。举例来说，考虑图3a，其图解说明延伸穿过金属芯电路板305且通过衬套310(而非仅仅自由空间)电隔离而在销帽320的下部表面314上无任何底切的导电销300。0023 如图3b的近视图中所见，销300上的帽320的底面314通过相对薄的电介质涂层315与板305中的金属芯306电隔离。如先前所论述，此电介质层使形成于金属芯板上的印刷箔层中的引线与导电金属芯隔离。然而，由于电介质层315的相对薄度(通常在1密耳到3密耳的范围中)，存在在层315的边缘325处穿通到金属芯306而短。
18、路的相当大的危险。0024 举例来说，沿着边缘325可能存在允许帽320与金属芯306之间的金属对金属接触的微小缺陷。或者，帽320与芯306之间的电压可跨越此些短距离引起发弧。因此，与如关于图2所论述在销帽上具有圆周底切的实施例相比，仅仅存在绝缘衬套310并不提供在电介质层315的边缘325处帽320与芯306之间的充足隔离。0025 关于这一点，考虑经底切帽200的在与电介质层边缘325的接合点处的横截面图，如图3c中所见。如关于图2所论述，在环状区215中底切帽200，使得仅外环状未底切区220具有与覆盖电介质层315的印刷箔层330的电接触。注意，帽200的环状底切区215从电介质层3。
19、15位移底切的深度与箔层330的厚度。0026 在一个实施例中，将环状底切区215底切到5密耳的深度。在此实施例中，箔厚度可介于从3密耳到5密耳的范围内，使得环状底切区215中的帽下部表面从电介质层315位移8密耳到10密耳。相比之下，如图3b中所见，不具有任何底切的销帽300仅仅与金属芯306隔离开电介质层315的厚度(通常为1密耳到3密耳)。因此，对销帽200的底切大致增加关于防止销与金属芯之间的电短路的稳健性。0027 现在将论述用于制造具有销150的电路板135的方法。如图4中所见，在印刷箔层上方沉积焊料掩模400。掩模400具有围绕通孔210的环状开口，使得可在箔层上围绕通孔210放。
20、置焊料/助焊剂膏环圈以最终焊接到较早所论述的销帽200的对应外环区220。还以适当图案敷设焊料/助焊剂膏以用于耦合到LED 140。印刷箔层330内的从销150耦合到LED 140的引线在图4中的焊料掩模400下方且因此为不可见的。0028 焊料/助焊剂膏将不仅促进熔融而且为粘性的。因此，当将销150及LED 140放置到焊料/助焊剂膏层上时，在于回流炉中使焊料回流之前这些组件将趋向于粘附到金属芯电路板135。出于图解说明目的，在图4中使销150未安装。0029 为了辅助销150到通孔210中的机器人放置，焊料掩模400可包含一个或一个以说 明 书CN 102972101 A4/4页7上基准点。
21、405。尽管存在基准点405，仍存在关于每一销在对应通孔中的准确居中的某一公差。因此，销轴直径与通孔直径之间的差容纳此公差为合意的。0030 举例来说，假设所述公差为5密耳。如果需要销轴与通孔壁之间的至少5密耳分离，那么通孔直径应比销轴直径大至少20密耳以满足所要分离。一般来说，销轴与通孔之间的直径差将取决于由用于在插入之后即刻使销在每一通孔内居中的放置方法提供的公差。0031 在已将销及LED放置于电路板上之后，可在回流炉中加热所得组合件使得销及LED焊接到箔层。关于这一点，注意，环绕图4中的通孔210的焊料圈覆盖形成于印刷箔层中的对应金属圈。随着焊料在炉中熔化，表面张力将因此趋向于进一步使。
22、每一销在其相应通孔中居中。以此方式，容纳关于机器人对每一销的初始居中的较低公差。0032 然而，将了解，虽然自动化组装降低了制造成本，但也可将销手动地放置于其对应通孔中。返回参考图1，可使用(举例来说)导热胶将所得电路板组合件紧固到边框背衬板130。为了使得机器人臂能够在组装期间方便地抓握金属芯电路板135，板135包含如图4中所展示的凹部(或通孔)410。机器人臂可因此将手指插入到凹部410中以使金属芯电路板135例如在将金属芯电路板135放置到回流炉中时或在于稍后的组装期间放置到边框中时移动。0033 再次参考图2，可观察到，为了防止到电介质层下方的金属芯的电短路，底切部分215仅仅需要沿。
23、圆周环绕销轴且具有某一足够宽度或横向广度(例如35密耳)。此底切不需要形成圆形环，但通过旋转机加工工艺(例如，通过车床)来形成底切而自然地实现此形状。类似地，销帽不需要为圆形，但同样此形状是方便的。销150可由适合导电金属(例如黄铜、铜或铝)构造而成。为了辅助建立电接触，销150可为镀金的。0034 上文所描述的实施例图解说明但并不限制本发明。举例来说，关于回流焊接工艺论述了制造方法，但将了解，可使用其它焊接技术将销帽连接到板的印刷箔层。因此，还应理解，根据本发明的原理可作出众多修改形式及变化形式。因此，本发明的范围仅由以上权利要求书界定。说 明 书CN 102972101 A1/4页8图1说 明 书 附 图CN 102972101 A2/4页9图2图3a说 明 书 附 图CN 102972101 A3/4页10图3b图3c说 明 书 附 图CN 102972101 A10。