專利名稱：具有傾斜通孔的印刷電路板及封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及具有通孔的印刷電路板和封裝，更具體涉及具有相對(duì)于印刷電路板和封裝中的電路層表面傾斜地形成的傾斜通孔以便最小化高頻損耗的印刷電路板和封裝。
背景技術(shù)：
通孔指多層印刷電路板(PCB)和封裝中的層之間的電信號(hào)的連接通路，基本用來連接雙面PCB的頂面和底面上形成的電路。通常，通過形成孔和電鍍孔的內(nèi)壁的方式形成這種通孔，以通過孔連接PCB的頂面和底面。
以前使用機(jī)械鉆形成孔，但是最近使用激光鉆形成孔。
這種通孔可以分為以下類型完全穿透和連接所有的電鍍穿孔(PTH)型通孔、穿透和連接內(nèi)層的空隙通孔(IVH)型通孔以及其中一部分被堵塞的掩埋通孔或封閉通孔。
此外，存在直徑小于100μm的微小通孔、具有用銅填充通孔的銅填充通孔以及具有依次垂直地層疊的多個(gè)通孔的層疊通孔。
常規(guī)集成電路(IC)封裝或PCB中使用的通孔結(jié)構(gòu)垂直于電路層的表面，與通孔種類無關(guān)。
由此，電源或信號(hào)的通路由以直角彎曲幾次的導(dǎo)電線和一個(gè)或多個(gè)通孔形成，以在PCB或IC封裝中將電源或信號(hào)從一個(gè)點(diǎn)傳送到其它點(diǎn)。


圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)安裝在PCB主板100上的、用于高性能產(chǎn)品如中央處理器(CPU)或圖形芯片組的倒裝芯片接合封裝120的視圖。
參考圖1，電源和地線包括在PCB主板100中，倒裝芯片接合封裝120的基底通過球接合110連接到PCB主板100，芯片140通過焊料凸塊接合130安裝在倒裝芯片接合封裝120的基底上。
圖1還包括微通孔160、具有用于電源或信號(hào)流動(dòng)的階梯式通路的交錯(cuò)通孔170、具有一個(gè)在另一個(gè)上層疊的多個(gè)微通孔的層疊通孔180。
如圖1所示，為了從芯片140傳送電源或信號(hào)到PCB主板100，電源或信號(hào)的通路由以直角彎曲幾次的導(dǎo)電線和通孔的組合形成。
電源或信號(hào)的通路由以直角彎曲幾次的導(dǎo)電線和通孔的組合形成以將電源或信號(hào)從芯片140傳送到PCB母板100的原因主要是常規(guī)通孔結(jié)構(gòu)垂直于信號(hào)線而與通孔的類型無關(guān)。
由此，電源或信號(hào)的通路由以直角彎曲幾次的導(dǎo)電線和通孔的結(jié)合形成，以將電源或信號(hào)從芯片140傳送到PCB母板100，以致產(chǎn)生由數(shù)字信號(hào)的高速產(chǎn)生的高頻損耗。
高頻損耗是高頻通過電路或器件時(shí)產(chǎn)生的損耗(例如，插入損耗)。損耗隨電子器件的工作頻率變得更高而增加，這使信號(hào)的傳輸特性變壞。
由此，為了在IC封裝或PCB中以高頻適當(dāng)?shù)貍魉碗娫椿蛐盘?hào)，必須最大限度地減小高頻損耗。例如，目前使用的CPU在2至3GHz的頻帶范圍工作。但是，在將來，CPU的工作頻率將增加到10至20GHz或更多，以有效地執(zhí)行其功能。
當(dāng)工作頻率增加時(shí)，由于高頻損耗，常規(guī)通孔結(jié)構(gòu)限制IC封裝或PCB的工作頻率范圍。
而且，在將來，使用高頻的電子產(chǎn)品將增加并且減小通孔中的高頻損耗的需求也將增加。
在附圖中，圖2a和3a示出了常規(guī)通孔結(jié)構(gòu)，圖4a示出了常規(guī)通孔結(jié)構(gòu)中的電場(chǎng)分布。
此外，圖5使用散射參數(shù)(S-parameters)示出了頻帶范圍從0至10GHz的常規(guī)通孔的損耗值。圖5示出了當(dāng)對(duì)數(shù)標(biāo)度的散射參數(shù)數(shù)值(db)減小時(shí)，高頻損耗減小。
發(fā)明概述由此，本發(fā)明著眼于常規(guī)技術(shù)中出現(xiàn)的上述問題，且本發(fā)明的目的是提供一種最小化高頻損耗的通孔結(jié)構(gòu)。
為了完成上述目的，本發(fā)明提供一種PCB或IC封裝，包括絕緣層、多個(gè)電路層以及相對(duì)于電路層傾斜地形成且相對(duì)于信號(hào)和電源傳送方向具有鈍角度的一個(gè)或多個(gè)通孔。
此外，本發(fā)明提供一種PCB或IC封裝，包括傾斜地形成以相對(duì)于信號(hào)和電源傳送方向具有鈍角度的一個(gè)或多個(gè)通孔。
附圖簡(jiǎn)述從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說明將更清楚地理解本發(fā)明的上述及其他目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1示出了根據(jù)常規(guī)技術(shù)安裝在PCB主板上的用于高性能產(chǎn)品如中央處理器(CPU)或圖形芯片組的倒裝芯片接合封裝的視圖。
圖2a示出了常規(guī)通孔結(jié)構(gòu)的視圖；圖2b示出了根據(jù)本發(fā)明的傾斜通孔結(jié)構(gòu)的視圖；圖3a示出了常規(guī)層疊的通孔結(jié)構(gòu)的視圖；圖3b示出了根據(jù)本發(fā)明的層疊的通孔結(jié)構(gòu)的視圖；圖4a示出了包括常規(guī)傾斜通孔的部分PCB或封裝的電場(chǎng)分布的視圖；圖4b示出了包括根據(jù)本實(shí)施例的傾斜通孔的部分PCB或封裝中的電場(chǎng)分布的視圖；圖5示出了根據(jù)包括本發(fā)明的傾斜通孔的部分PCB或封裝中的頻率的S-參數(shù)的視圖；圖6示出了包括本發(fā)明的傾斜通孔的PCB或封裝的剖面圖；圖7a示出了安裝在PCB主板上用于高性能產(chǎn)品如CPU或圖形芯片的倒裝芯片接合封裝的視圖，包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的傾斜交錯(cuò)通孔；圖7b示出了安裝在PCB主板上用于高性能產(chǎn)品如CPU或圖形芯片的倒裝芯片接合封裝的視圖，包括根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的傾斜通孔；圖7c示出了安裝在PCB主板上用于高性能產(chǎn)品如CPU或圖形芯片的倒裝芯片接合封裝的視圖，包括根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的傾斜層疊通孔。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考附圖，其中在所有不同的附圖中使用的相同的參考數(shù)字指相同的或相似的元件。
下面參考圖2a至7c詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖2a至2b分別示出了通孔210a和210b的結(jié)構(gòu)，將在PCB的上表面上形成的信號(hào)線200a和200b分別連接到在PCB的底面上形成的信號(hào)線220a和220b。
圖2a示出了垂直地連接信號(hào)線200a和220a的常規(guī)通孔結(jié)構(gòu)。如相關(guān)技術(shù)中所述常規(guī)通孔結(jié)構(gòu)是高頻損耗的主要原因。
亦即，信號(hào)和電源的傳輸路徑的突然彎曲在突然彎曲發(fā)生處引起電磁噪聲并阻礙信號(hào)和電源的傳送。具體，當(dāng)頻率變得更高時(shí)上述問題變得更嚴(yán)重。在本觀點(diǎn)中，圖2b示出了根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)通孔結(jié)構(gòu)。
在根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)通孔結(jié)構(gòu)中，傾斜地形成通孔，以允許待平穩(wěn)地執(zhí)行的高頻流動(dòng)，以便與常規(guī)通孔結(jié)構(gòu)相比減小高頻損耗。
圖3a至3b示出了層疊的多層PCB中的通孔結(jié)構(gòu)。
圖3a示出了常規(guī)多層PCB中的層疊通孔結(jié)構(gòu)，其中在單層PCB中垂直地形成通孔，然后排列多個(gè)通孔和依次層疊以將在PCB的上表面上形成的信號(hào)線300a連接到PCB的底面上形成的信號(hào)線330a。
具體，在圖3a示出的通孔結(jié)構(gòu)中，在多個(gè)層中垂直地形成通孔并以之字形方式彼此連接。該結(jié)構(gòu)具有不能減小高頻損耗的限制，因?yàn)橥资谴怪钡匦纬稍趯又小?br> 圖3b示出了在多個(gè)層上形成的連接在PCB的上表面上形成的信號(hào)線300b到在PCB的底面上形成的信號(hào)線330b的多層導(dǎo)電通孔結(jié)構(gòu)的視圖。
在圖3b所示的通孔結(jié)構(gòu)中，由于不同于垂直通孔的傾斜通孔是基本形成和依次層疊的，通孔結(jié)構(gòu)有效的減小高頻損耗。
圖4a至4b示出了電場(chǎng)分布的視圖。
圖4a示出了常規(guī)垂直通孔結(jié)構(gòu)中的電場(chǎng)分布。圖4b示出了本發(fā)明的傾斜通孔結(jié)構(gòu)中的電場(chǎng)分布。
參考附圖，本發(fā)明中提供的傾斜通孔結(jié)構(gòu)與常規(guī)通孔結(jié)構(gòu)相比減小了電場(chǎng)大小，且在由箭頭表示的部分中減小了電場(chǎng)離散。
圖5示出了根據(jù)頻率的散射參數(shù)的圖形，以證實(shí)高頻損耗減少。
沿X軸繪制了從0至10GHz的頻帶范圍，沿Y軸以對(duì)數(shù)標(biāo)度繪制了散射參數(shù)的值。本發(fā)明的通孔結(jié)構(gòu)與常規(guī)通孔結(jié)構(gòu)相比可以減小頻帶范圍從0至10GHz高頻損耗平均超過20分貝。
圖6至7c示出了其中傾斜通孔應(yīng)用于PCB的例子。
參考圖6，PCB包括在覆銅薄層壓板(CCL)601中傾斜地形成的傾斜通孔604以及形成在傾斜通孔604上以提供導(dǎo)電性的鍍銅層605。
圖7a示出了安裝在PCB主板上用于高性能產(chǎn)品如CPU或圖形芯片的倒裝芯片接合封裝的視圖，包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的傾斜交錯(cuò)通孔；圖7b示出了安裝在PCB主板上用于高性能產(chǎn)品如CPU或圖形芯片的倒裝芯片接合封裝的視圖，包括根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的傾斜通孔；圖7c示出了安裝在PCB主板上用于高性能產(chǎn)品如CPU或圖形芯片的倒裝芯片接合封裝的視圖，包括根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的傾斜層疊通孔。
在圖7a中，傾斜地形成交錯(cuò)通孔750，以相對(duì)于電源或信號(hào)的流動(dòng)具有鈍角度，以便防止高頻損耗。
當(dāng)電源或信號(hào)從芯片740流到PCB主板700時(shí)，交錯(cuò)通孔750允許電源或信號(hào)沿傾斜通路流動(dòng)，以便當(dāng)施加高頻時(shí)防止高頻損耗。
在圖7b中，傾斜地形成微通孔760，以相對(duì)于電源或信號(hào)的流動(dòng)具有鈍角度，以便防止高頻損耗。
在圖7c中，傾斜地形成層疊通孔770，以相對(duì)于電源或信號(hào)的流動(dòng)具有鈍角度，以便防止高頻損耗。
與此同時(shí)，在用一般方法制造PCB的情況下，在銅板上實(shí)現(xiàn)電路的圖形，因此形成PCB的內(nèi)層和外層。但是，最近，以使用聚合體和玻璃纖維的光波導(dǎo)插入PCB中，以接收和傳送光形式的信號(hào)。PCB稱為電光電路板(EOCB)。
本發(fā)明的通孔可以應(yīng)用于一般通孔和用于EOCB的光學(xué)通孔。
此外，現(xiàn)在的移動(dòng)通信終端必須小型化和輕便化以支持高速、大容量通訊和便于攜帶。
因此，已經(jīng)出現(xiàn)用于移動(dòng)通信終端的元件，以便實(shí)現(xiàn)極端微型化和復(fù)雜的功能，相關(guān)的元件發(fā)展很快，以便與移動(dòng)通信終端的發(fā)展一致實(shí)現(xiàn)用于將多個(gè)裸芯片安裝在低溫共燒陶瓷(LTCC)上的多芯片模塊(MCM)。
通過在約800至1000℃的低溫下使用共燒陶瓷和金屬的方法形成基底制造LTCC。通過具有低熔點(diǎn)的玻璃和陶瓷混合以形成具有合適的介電常數(shù)生片的方式形成基底，在生片上印刷導(dǎo)電膏和一個(gè)在另一個(gè)之上地依次層疊印刷有導(dǎo)電膏的生片。本發(fā)明的傾斜通孔結(jié)構(gòu)可用于使用LTCC的基底。
如上所述，傾斜通孔結(jié)構(gòu)可用于具有垂直通孔結(jié)構(gòu)的基底和PCB，以減小高頻損耗。
本發(fā)明在克服高頻的信號(hào)干擾方面是有效的，高頻是由于數(shù)字信號(hào)的高速度產(chǎn)生的。
而且，本發(fā)明在減小在采用通孔結(jié)構(gòu)的IC封裝或PCB的通孔中產(chǎn)生的高頻損耗是有效的，因此改進(jìn)高頻帶中的信號(hào)傳輸性能。
盡管為了說明性目的已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是在不脫離的權(quán)利要求中所公開的本發(fā)明的范圍和精神的條件下，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將可以進(jìn)行各種修改、添加和替換。
權(quán)利要求
1.一種印刷電路板(PCB)包括絕緣層；多個(gè)電路層；以及相對(duì)于電路層傾斜地形成且構(gòu)成為相對(duì)于信號(hào)和電源傳送方向具有鈍角度的一個(gè)或多個(gè)通孔。
2.一種集成電路(IC)封裝包括絕緣層；多個(gè)電路層；以及相對(duì)于電路層傾斜地形成且構(gòu)成為相對(duì)于信號(hào)和電源傳送方向具有鈍角度的一個(gè)或多個(gè)通孔。
3.一種印刷電路板，包括傾斜地形成以相對(duì)于信號(hào)和電源傳送方向具有鈍角度的一個(gè)或多個(gè)通孔。
4.一種IC封裝，包括傾斜地形成以相對(duì)于信號(hào)和電源傳送方向具有鈍角度的一個(gè)或多個(gè)通孔。
全文摘要
在此公開的是最小化高頻損耗的通孔結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的PCB或IC封裝包括絕緣層、多個(gè)電路層，以及相對(duì)于電路層傾斜地形成且構(gòu)成為相對(duì)于信號(hào)和電源傳送方向具有鈍角度的一個(gè)或多個(gè)通孔。
文檔編號(hào)H05K7/06GK1638611SQ20041003196
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月24日
發(fā)明者金漢 , 崔鳳圭, 徐大喆, 金興圭, 樸相甲 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社