專利名稱：電子線路系統(tǒng)中的裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供電子線路系統(tǒng)使用的印刷電路板上的裝置與方法。
背景技術(shù)：
已有技術(shù)的簡(jiǎn)單印刷電路板包括多個(gè)層，其中，最下面的一層在下文中稱為支承層。該支承層由適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料例如黃銅、銅或鋁制成。在印刷電路板的導(dǎo)電圖形層上蝕刻出以下稱為導(dǎo)體的傳導(dǎo)導(dǎo)體，其中，一層電介質(zhì)材料將導(dǎo)電圖形層與支承層分隔開(kāi)。所述導(dǎo)體可按需將印刷電路板上的組件彼此電連接起來(lái)。
在印刷電路板的導(dǎo)體與支承層之間會(huì)以周知的方式出現(xiàn)電磁場(chǎng)，其中，在電介質(zhì)中會(huì)損失一部分電磁場(chǎng)。這特別與在1GHz以上的高頻下使用的印刷電路板組件有關(guān)，因?yàn)?，能量損失是顯著的，并且，在導(dǎo)體中會(huì)釋放出大量的熱。
在電介質(zhì)中有損失的上述問(wèn)題的實(shí)例是在導(dǎo)體中長(zhǎng)時(shí)間地傳送高頻信號(hào)以及在稱為MCM(多芯片模塊)的模塊之間進(jìn)行通訊。按高頻獨(dú)立工作的模塊安裝在一共用的所謂母板上。這種母板是由較便宜的材料制成的，因?yàn)?，這種母板上的電子線路是按低頻工作的。
用于使出現(xiàn)在印刷電路板組件中的損失達(dá)到最小的一種周知方法是使用有良好高頻特性的電介質(zhì)。
這種方法的缺點(diǎn)是這種電介質(zhì)在印刷電路板組件中使用起來(lái)很昂貴。
已有技術(shù)的另一種方法是在位于導(dǎo)體與支承層之間的電介質(zhì)中磨出一帶有氣體的凹槽。然后，來(lái)自所述導(dǎo)體的介電場(chǎng)會(huì)穿過(guò)上述氣槽，這意味著與實(shí)心的電介質(zhì)相比有顯著降低的導(dǎo)體損失。
這種方法的缺點(diǎn)是太復(fù)雜并且執(zhí)行起來(lái)需要較長(zhǎng)的時(shí)間。
US-A-3904997公開(kāi)了一種與電介質(zhì)材料相連的導(dǎo)體。包括一通路的導(dǎo)電研磨平面與電介質(zhì)相接觸，因此，可按與研磨平面有氣隙的方式將導(dǎo)體包封在上述通路內(nèi)。
在US-A-2800634中，公開(kāi)了一種用于使例如按高頻運(yùn)轉(zhuǎn)的印刷電路板組件上的波導(dǎo)管的損失達(dá)到最小的方法。因此，在研磨平面與波導(dǎo)管之間使用了一氣隙，其中，印刷電路板的一層電介質(zhì)材料被設(shè)置在研磨平面上并形成研磨平面與導(dǎo)體之間的氣隙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的一個(gè)問(wèn)題是在特別是在高頻下使用的印刷電路板的預(yù)定區(qū)域內(nèi)以不昂貴的方式獲得導(dǎo)體的良好傳導(dǎo)特性。
因此，本發(fā)明的目的是在印刷電路板的預(yù)定區(qū)域內(nèi)以不昂貴的方式獲得傳導(dǎo)導(dǎo)體的良好傳導(dǎo)特性。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明安裝一獨(dú)立組件，所述組件用于在需要有印刷電路板上的良好傳導(dǎo)特性的預(yù)定區(qū)域中進(jìn)行信號(hào)傳導(dǎo)。上述組件朝向印刷電路板的區(qū)域包括一導(dǎo)體，其中，在所述導(dǎo)體與印刷電路板之間有一氣隙。所形成的具有組件的印刷電路板具有一氣隙，它可很好地用于前述導(dǎo)體。
具體地說(shuō)，按下述方式來(lái)解決上述問(wèn)題。所述組件包括一層電介質(zhì)材料，其上鍍有導(dǎo)電層，并且，在這種導(dǎo)電層中蝕刻出所說(shuō)的導(dǎo)體。
所述印刷電路板包括由導(dǎo)電材料制成的支承層，其中，一層電介質(zhì)與支承層相連。在鍍有導(dǎo)電圖形層的電介質(zhì)層上蝕刻出導(dǎo)體圖形。印刷電路板位于一預(yù)定區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域需要有良好的傳導(dǎo)特性且配備有用于前述組件的安裝表面。
此后，在使導(dǎo)體朝向印刷電路板的情況下將所說(shuō)的組件安裝到印刷電路板的安裝表面上。以下稱為連接接點(diǎn)的導(dǎo)電連接接點(diǎn)例如焊接接點(diǎn)或?qū)щ娬澈蟿┻B接接點(diǎn)將導(dǎo)體的外部部分的每一個(gè)部分均與印刷電路板上的相應(yīng)圖形導(dǎo)體連接起來(lái)。連接接頭的厚度可形成導(dǎo)體與印刷電路板之間的氣隙。
依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，在上述印刷電路板的電介質(zhì)層上磨出一凹槽，其中，將所述凹槽設(shè)置在導(dǎo)體的下方，從而獲得導(dǎo)體與印刷電路板之間的增大了的氣隙。
如果需要印刷電路板的一定區(qū)域的更好的傳導(dǎo)特性，則所述組件的電介質(zhì)層應(yīng)由具有良好高頻特性的電介質(zhì)構(gòu)成。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是使用起來(lái)簡(jiǎn)單且不昂貴，這是因?yàn)椋墒褂弥苤臉?biāo)準(zhǔn)材料。如果需要的話，只有所說(shuō)的組件必須由具有良好高頻特性的更昂貴材料制成。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可很容易地在印刷電路板的預(yù)定局部位置或區(qū)域處獲得良好的傳導(dǎo)特性。
以下參照附圖用本發(fā)明的最佳實(shí)施例詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
附圖簡(jiǎn)述

圖1示出了從本發(fā)明包括導(dǎo)體的組件的下方來(lái)看的概略圖；圖2示出了從本發(fā)明印刷電路板的上方來(lái)看的概略圖；圖3a示出了從安裝在本發(fā)明印刷電路板上的組件的上方來(lái)看的概略圖；圖3b示出了在將所述組件安裝到本發(fā)明印刷電路板上時(shí)從另一個(gè)實(shí)施例的上方來(lái)看的概略圖；圖4示出了沿圖3a的A-A線的安裝在本發(fā)明印刷電路板上的組件的剖面圖；圖5示出了沿圖3a的A-A線的安裝在本發(fā)明另一實(shí)施例的印刷電路板上的組件的剖面圖；圖6示出了本發(fā)明導(dǎo)鍍有電層的電介質(zhì)層的概略剖面圖；以及圖7示出了本發(fā)明印刷電路板的概略剖面圖；對(duì)最佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明在以下的實(shí)例中，將參照?qǐng)D1-4詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
圖1示出了從本發(fā)明組件1的下方來(lái)看的圖。組件1包括電介質(zhì)層3、導(dǎo)體5和兩個(gè)機(jī)械連接接點(diǎn)7。
電介質(zhì)層3由不導(dǎo)電材料例如玻璃環(huán)氧樹脂F(xiàn)R4制成。電介質(zhì)層3通常用與下述印刷電路板的中間層相同的材料制成。
在例如由銅構(gòu)成的開(kāi)始時(shí)蓋住了整個(gè)電介質(zhì)層3的導(dǎo)電層中于組件1的第一側(cè)面上蝕刻出導(dǎo)體5和連接接點(diǎn)7。
依照本實(shí)施例，導(dǎo)體5設(shè)置在組件第一側(cè)面的中部，如圖1所示，但也可以有其它的結(jié)構(gòu)。同樣，導(dǎo)體5不一定是平直的，而可以是傾斜的或具有更復(fù)雜的形狀。
本實(shí)施例的導(dǎo)體5在組件1的第一邊緣k1與組件1的相反的第二邊緣k2之間延伸。導(dǎo)體5的外部由與第一邊緣k1相鄰的第一連接表面7a和與組件1的第二邊緣k2相鄰的第二連接表面構(gòu)成。它們?cè)趫D1中作了顯示。
圖1示出了組件的第一側(cè)面上的連接接點(diǎn)7的結(jié)構(gòu)的實(shí)例，其中，連接接點(diǎn)7以對(duì)稱的方式設(shè)置在導(dǎo)體5周圍。連接接點(diǎn)7的數(shù)量并不局限于如本例所公開(kāi)的兩個(gè)，而是可以使用更多或更少的連接接點(diǎn)7。
圖2示出了從本發(fā)明印刷電路板11的局部區(qū)域10的上方來(lái)看的圖，局部區(qū)域10需要良好的傳導(dǎo)特性。這種局部區(qū)域的一個(gè)實(shí)例是位于兩個(gè)高頻MCM(多芯片模塊)之間，而所述MCM則安裝在由較便宜的材料制成的共用母板上。
為清楚起見(jiàn)，如在所有附圖中那樣，圖2僅示出了印刷電路板11的一部分。
印刷電路板11包括支承層13(圖4所示)、中間層15、兩個(gè)圖形導(dǎo)體17a、17b以及兩個(gè)連接表面19。
所述支承層由導(dǎo)電材料例如黃銅、銅或鋁制成。
中間層15由電介質(zhì)材料例如玻璃環(huán)氧樹脂F(xiàn)R4制成。
在由諸如銅之類的導(dǎo)電材料制成的在開(kāi)始時(shí)覆蓋了整個(gè)中間層15的導(dǎo)電圖形層中于印刷電路板11的第一側(cè)面上蝕刻出圖形導(dǎo)體17a、17b。
在本例中，可在印刷電路板11的局部區(qū)域10中獲得良好的傳導(dǎo)特性，其中，蝕刻印刷電路板11上的圖形導(dǎo)體17a、17b，因此，它們與局部區(qū)域10相鄰。
組件1具有這樣的尺寸即在將其設(shè)置在印刷電路板11的局部區(qū)域10上時(shí)，導(dǎo)體的第一連接表面7a和第二連接表面7b應(yīng)覆蓋與印刷電路板11的圖形導(dǎo)體17a、17b的端部相鄰的局部區(qū)域。
因此，印刷電路板11上的在附圖中用a1表示的圖形導(dǎo)體的端部之間的距離小于本例的組件1的導(dǎo)體的長(zhǎng)度。
圖2示出了印刷電路板的第一側(cè)面上的圖形導(dǎo)體17a、17b和連接表面19的結(jié)構(gòu)的實(shí)例。圖形導(dǎo)體17a、17b和連接表面19的數(shù)量并不局限于圖中所示的數(shù)量。
圖3中示出了從組件1的上方來(lái)看的圖，組件1上安裝有導(dǎo)體5，它在印刷電路板11的局部區(qū)域10上朝向印刷電路板11。
組件1的連接接點(diǎn)7通過(guò)例如焊接接點(diǎn)或?qū)щ娬澈蟿┡c印刷電路板11上的連接表面19相連。同樣，導(dǎo)體的第一連接表面7a和第二連接表面7b通過(guò)焊接接點(diǎn)21與相應(yīng)導(dǎo)體17a、17b的重疊端部相連。
圖3b示出了上述實(shí)例的另一種形式。這里，在印刷電路板的第一側(cè)面的導(dǎo)電圖形中蝕刻出圖形導(dǎo)體17a、17b，因此，圖形導(dǎo)體17a、17b以與局部區(qū)域的邊緣相平行的方式延伸。
組件1上安裝有導(dǎo)體5，它在印刷電路板11的局部區(qū)域上朝向印刷電路板11，其中，導(dǎo)體的第一連接表面7a和第二連接表面7b覆蓋了與圖形導(dǎo)體17a、17b相鄰的局部區(qū)域10的一部分。
相應(yīng)地如上所述，第一連接表面7a和第二連接表面7b通過(guò)焊接接點(diǎn)21或其它的導(dǎo)電粘合劑與相應(yīng)圖形導(dǎo)體17a、17b的重疊部分相連。
圖4示出了沿圖3a中A-A線的安裝成朝向印刷電路板11的組件1的剖面圖。焊接接頭21將組件1的導(dǎo)體5與印刷電路板11的相應(yīng)圖形導(dǎo)體17a、17b連接起來(lái)。正如圖4所示那樣，焊接接點(diǎn)的厚度和圖形導(dǎo)體的厚度構(gòu)成了導(dǎo)體朝向印刷電路板11的表面與印刷電路板11的中間層15的表面之間的氣隙L?？赏ㄟ^(guò)改變焊接接點(diǎn)21的厚度而按需改變?cè)趫D4中用h表示的氣隙L的高度。
例如，如果各個(gè)焊接接點(diǎn)21具有100μm的厚度且圖形導(dǎo)體具有45μm的厚度，則可獲得145μm的氣隙高度。
圖4中用虛線表示的電磁場(chǎng)2以周知的方式出現(xiàn)在導(dǎo)體5與支承層13之間。導(dǎo)體5與中間層15之間的氣隙L可使得在導(dǎo)體5與支承層13之間因上述電磁場(chǎng)而導(dǎo)致的損失減少。從而，本發(fā)明的導(dǎo)體5比實(shí)心電介質(zhì)的導(dǎo)體有更好的傳導(dǎo)特性。
氣隙L還能使得釋放自導(dǎo)體5的熱量減少。本發(fā)明特別適用于在高頻下使用的印刷電路板上的局部區(qū)域，因?yàn)?，?shí)心電介質(zhì)中的能量損失是巨大的且在圖形導(dǎo)體中會(huì)釋放出大量的熱。
在圖4及所有附圖中為清晰起見(jiàn)放大了組件1和印刷電路板11的多個(gè)層的不同厚度。
圖5示出了本發(fā)明先前實(shí)例的另一種實(shí)施例，其中，用印刷電路板11的中間層15上的凹槽23來(lái)獲得氣隙L的較大高度h。
因此，正如以上和在圖4中所公開(kāi)的那樣，組件1安裝在印刷電路板11的局部區(qū)域10上，導(dǎo)體5通過(guò)焊接接點(diǎn)21與圖形導(dǎo)體17a、17b相連。
在印刷電路板11的局部區(qū)域10中磨出穿過(guò)中間層15的凹槽23，其中，在附圖中用H來(lái)表示凹槽23的高度。可按需改變凹槽23的高度H。
因此，依照本實(shí)施例，導(dǎo)體朝向凹槽23的表面與凹槽朝向?qū)w5的表面之間的氣隙L的高度h是凹槽高度H、焊接接頭的厚度及圖形導(dǎo)體的厚度之和。
所以，依照本實(shí)例，可在導(dǎo)體5與支承層13之間獲得比先前實(shí)例更大的氣層即氣隙L以及更小的電介質(zhì)層即中間層15。
在下述實(shí)例中，將參照上述實(shí)例和圖6-7以及以上說(shuō)明的圖1、2、3和4來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的方法。
依照本發(fā)明的方法，如前所述那樣形成組件1和預(yù)定局部區(qū)域10上的用于組件1的安裝表面。此外，將組件1安裝在印刷電路板11的局部區(qū)域10上，以使得局部區(qū)域10因組件1而有良好的傳導(dǎo)特性。
以下參照?qǐng)D6和圖1說(shuō)明形成組件1的方法。
圖6示出了電路板1b，它包括鍍有導(dǎo)電層5b的電介質(zhì)層3b。
電介質(zhì)層3b由不導(dǎo)電材料例如玻璃環(huán)氧樹脂F(xiàn)R4制成，電介質(zhì)層3b如前所述通常用與上述印刷電路板11的中間層15相同的材料制成，以便使在組件1與印刷電路板11之間的延伸部上出現(xiàn)的問(wèn)題達(dá)到最少。
所述方法始于用掩模和以上參照?qǐng)D1所述的電路板1b的導(dǎo)電層5b的連接接點(diǎn)7蝕刻出導(dǎo)體5。從而，可如圖1所示那樣獲得導(dǎo)體1。
還可用其它方法蝕刻出導(dǎo)體5和連接接點(diǎn)7，諸如用光阻層或圖形鍍層來(lái)進(jìn)行蝕刻。
依照本實(shí)例，導(dǎo)體5如前所述那樣在組件1的第一邊緣k1與第二邊緣k2之間延伸，連接接點(diǎn)7設(shè)置在導(dǎo)體5的各個(gè)側(cè)面上。
以下參照?qǐng)D7和圖2說(shuō)明用于在預(yù)定局部區(qū)域10上形成組件1的安裝表面的方法。
圖7示出了上述印刷電路板11的剖面圖，所述印刷電路板帶有與支承層13相連的中間層15，其中，中間層15上鍍有導(dǎo)電圖形層17。圖形層17例如可由銅構(gòu)成。
所述方法始于例如用掩模蝕刻出以上參照?qǐng)D2所述的圖形層17的圖形導(dǎo)體17a、17b和連接表面19。將圖形導(dǎo)體17a、17b蝕刻成與局部區(qū)域10相鄰。見(jiàn)圖2。
以下參照?qǐng)D4和圖5說(shuō)明將組件11安裝到印刷電路板11的局部區(qū)域10上的方法。
所述方法始于將焊油涂到機(jī)械連接接點(diǎn)7、組件1的第一連接表面7a和第二連接表面7b上。隨后，將組件1設(shè)置成導(dǎo)體5在印刷電路板11的局部區(qū)域10上朝向印刷電路板11。
通過(guò)加熱，可將組件1的連接接點(diǎn)7牢固地焊在印刷電路板11的連接表面19上。正如圖4所示的那樣，還將第一連接表面7a與第二連接表面7b如前所述那樣牢固地焊在印刷電路板11的相應(yīng)圖形導(dǎo)體17a、17b的重疊端上。
在第一連接區(qū)7a與相應(yīng)圖形導(dǎo)體17之間以及在第二連接表面7b與相應(yīng)圖形導(dǎo)體17b之間焊接所形成的焊接接點(diǎn)21可按與前述相類似的方式將組件1的導(dǎo)體5連接于印刷電路板11的相應(yīng)圖形導(dǎo)體17a、17b。
從而，正如參照?qǐng)D4所述那樣，在導(dǎo)體朝向印刷電路板11的表面與印刷電路板11的局部區(qū)域10之間形成有氣隙L。
依照本發(fā)明的方法，還可在印刷電路板11的局部區(qū)域10上磨出經(jīng)過(guò)中間層15的參照?qǐng)D5所述的凹槽23，以獲得有較高高度h的氣隙L。在這種情況下，在將組件1安裝到印刷電路板11上之前磨出凹槽23。
權(quán)利要求
1.電子線路系統(tǒng)中的裝置，該裝置包括印刷電路板(11)和組件(1)，其中，所述印刷電路板(11)包括一支承層(13)，它帶有一層電介質(zhì)材料(15)；圖形導(dǎo)體(17a、17b)，它們?cè)O(shè)置在電介質(zhì)層(15)上；以及，至少一個(gè)局部區(qū)域(10)；局部區(qū)域(10)需要有良好的傳導(dǎo)特性并設(shè)置在電介質(zhì)層(15)上，所述裝置的特征在于，圖形導(dǎo)體(17a、17b)與印刷電路板(11)上的局部區(qū)域(10)相鄰，組件(1)包括至少一個(gè)導(dǎo)體(5)，它位于組件(1)的第一側(cè)面上，并且，組件(1)安裝在印刷電路板(11)的局部區(qū)域(10)上，該組件的第一側(cè)面朝向局部區(qū)域(10)，其中，導(dǎo)體(5)與印刷電路板(11)上的圖形導(dǎo)體(17a、17b)相連，從而在導(dǎo)體(5)與局部區(qū)域(10)之間形成一氣隙(L)。
2.如權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，導(dǎo)體(5)通過(guò)導(dǎo)體(7a、7b)的外部部分與印刷電路板(11)上的圖形導(dǎo)體(17a、17b)相連，而所說(shuō)的外部部分則通過(guò)導(dǎo)電連接接點(diǎn)(21)與印刷電路板(11)上的圖形導(dǎo)體(17a、17b)的相應(yīng)端部相連，所說(shuō)的端部與局部區(qū)域(10)相鄰。
3.如權(quán)利要求1-2中任何一個(gè)的裝置，其特征在于，電介質(zhì)層(15)包括一凹槽(23)，它位于導(dǎo)體(5)下方的局部區(qū)域(10)內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1-3中任何一個(gè)的裝置，其特征在于，支承層(13)由導(dǎo)電材料制成。
5.如權(quán)利要求2的裝置，其特征在于，連接接點(diǎn)(21)由焊接接點(diǎn)(21)或?qū)щ娬澈蟿┙狱c(diǎn)構(gòu)成。
6.用于獲得印刷電路板(11)上的至少一個(gè)局部區(qū)域(10)的良好傳導(dǎo)特性的方法，所述印刷電路板(11)包括一支承層(13)，它帶有一層電介質(zhì)材料(15)，其中，所述局部區(qū)域(10)設(shè)置在電介質(zhì)層(15)上，所述方法包括下列步驟在組件(1)的第一側(cè)面上蝕刻出至少一個(gè)導(dǎo)體，所述第一側(cè)面包括一個(gè)導(dǎo)電層(5b)；蝕刻電介質(zhì)層(15)上的圖形導(dǎo)體(17a、17b)，因此，圖形導(dǎo)體(17a、17b)與局部區(qū)域(10)相鄰；以及將組件(1)安裝到印刷電路板(11)的局部區(qū)域(10)上，使該組件的第一側(cè)面朝向局部區(qū)域(10)，其中，導(dǎo)體(5)通過(guò)導(dǎo)電連接接頭(21)與印刷電路板(11)上的圖形導(dǎo)體(17a、17b)的相連，從而在導(dǎo)體(5)與局部區(qū)域(10)之間形成一氣隙(L)。
7.如權(quán)利要求6的方法，其特征在于，所述方法還包括下列步驟使導(dǎo)體(7a、7b)的外部部分與印刷電路板(11)上的圖形導(dǎo)體(17a、17b)的相應(yīng)端部相連，所說(shuō)的端部與局部區(qū)域(10)相鄰。
8.如權(quán)利要求6-7任何一個(gè)的方法，其特征在于，所述方法還包括下列步驟在局部區(qū)域(10)中的電介質(zhì)(15)上磨出凹槽(23)。
全文摘要
本發(fā)明涉及在印刷電路板上用于獲得印刷電路板(11)的預(yù)定區(qū)域(10)中傳導(dǎo)導(dǎo)體的良好傳導(dǎo)特性的裝置和方法。用于信號(hào)傳導(dǎo)的獨(dú)立組件(1)包括導(dǎo)體(5)。在印刷電路板的需要有良好傳導(dǎo)特性區(qū)域(10)內(nèi)將組件(1)安裝成所述導(dǎo)體朝向印刷電路板(11),從而,可在導(dǎo)體(5)與印刷電路板(11)之間獲得一氣隙(L)。焊接接點(diǎn)(21)將組件(1)的導(dǎo)體(5)的外部部分(7a、7b)中的每一個(gè)均連接于印刷電路板(11)上的相應(yīng)圖形導(dǎo)體(17a、17b)。焊接連接部的厚度與圖形導(dǎo)體的厚度構(gòu)成了導(dǎo)體(5)與印刷電路板(11)之間的氣隙(L)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,在印刷電路板(11)上導(dǎo)體(5)的下方磨出一凹槽(23),以便獲得導(dǎo)體(5)與印刷電路板(11)之間的增大了的氣隙。
文檔編號(hào)H05K3/34GK1263691SQ9880709
公開(kāi)日2000年8月16日 申請(qǐng)日期1998年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月11日
發(fā)明者L·R·貝里斯特德特, B·卡爾貝里 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司