CN101124858A - 带有包括树脂填充通道的导电约束芯的印刷线路板 - Google Patents

Abstract

公开了印刷线路板和制造印刷线路板的方法。在本发明的一个方面中，印刷线路板包括含有至少一个树脂填充的通道的导电约束芯。树脂填充的通道执行可以与电绝缘和提高制造成品率有关的各种功能。

Description

带有包括树脂填充通道的导电约束芯的印刷线路板

技术领域

本发明一般涉及印刷线路板和它们的制造，尤其涉及包括导电约束芯的印刷线路板。

背景技术

人们在构建热管理的印刷线路板方面已经取得相当大的进步。特别有前途的技术是将碳层并入印刷线路板中。碳层可以用于降低印刷线路板的热膨胀系数和提高印刷线路板的热传导特性。在授权给Jensen的美国专利第4,318,954号，授权给Leibowitz的美国专利第4,591,659号，授权给Leibowitz的美国专利第4,689,110号，授权给Leibowitz的美国专利第4,812,792号，授权给Zweben等人的美国专利第4,888,247号，授权给Ozaki的美国专利第6,013,588号，授权给Vasoya等人的美国专利第6,869,664号和授权给Vasoya的2004年8月27日提出的发明名称为“Printed wiring boards possessing regionwith different coefficients of thermal expansion”的美国临时专利申请第60/604,857号中，描述了包括碳层的各种印刷线路板。

除了利用碳层来提高PWB的热特性之外，授权给Vasoya等人的美国专利第6,869,664号还教导了可以构造将碳层用作功能层的印刷线路板。功能层是形成印刷线路板的一部分电路的层。授权给Vasoya的2004年8月27日提出的发明名称为“Printed wiring boardspossessing region with different coefficients of thermal expansion”的美国临时专利申请第60/604,857号还教导了用插入材料取代碳层区域来创建拥有与印刷线路板的其它区域不同的物理属性的局部区域。

发明内容

本发明的实施例使用树脂填充通道来电绝缘导电约束芯的区域。在本发明的一个方面中，树脂填充通道用于使金属化通孔与导电约束芯电绝缘。在本发明的另一个方面中，树脂填充通道可以用于创建分离面。在本发明的进一步方面中，树脂填充通道可以电绝缘沿导电约束芯的外露边缘的长度。

本发明的一个实施例包含包括树脂填充通道的导电约束芯。本发明的另一个实施例包含包括用介电常数在1MHz上小于或等于6.0的材料填充的通道的导电约束芯。本发明的进一步实施例还包括多个金属化通孔。多个金属化通孔的至少两个穿过树脂填充通道。

并且，在另一个实施例中，导电约束芯包括边缘，以及树脂填充通道使导电约束芯与只在沿边缘长度的点上与导电约束芯接触的物体电绝缘。

在更进一步实施例中，通道将导电约束芯分成各电绝缘区域。

在又一个实施例中，通道限定导电约束芯内的区域，以及通道所限定的区域的材料具有与导电约束芯的至少一个其它区域不同的物理属性。

本发明方法的实施例包括：形成导电约束芯基体材料，在导电约束芯基体材料中形成至少一个通道，层压包括导电约束芯基体材料的叠层，使树脂能够流入至少一个通道中，钻出穿过层压的叠层的孔并用导电材料镀钻孔的内层。

在本发明方法的进一步实施例中，至少一个通道形成于这样的位置，使得至少两个钻孔贯穿所述通道。

在本发明方法的另一个实施例中，至少一个通道形成于这样的位置，使得至少导电约束芯基体材料的一个边缘长度与只在沿该边缘长度的位置与层压的叠层接触的物体电绝缘。

在本发明方法的更进一步实施例中，至少一个通道被定位成使导电约束芯基体材料的一个部分与另一个部分电绝缘。

本发明方法的又一个实施例包括：获取Gerber数据，生成钻孔数据，为导电约束芯生成预制数据，其中，钻孔数据包括至少一个通道，以及为导电约束芯生成布线图。

本发明方法的另一个进一步实施例包括：在导电约束芯中钻出多个间隙孔，间隙孔的数量多于与导电约束芯电绝缘的金属化通孔的预定数量。

本发明方法的另一个附加实施例还包括：层压包括钻有间隙孔的导电约束芯的叠层，以及穿过层压的叠层钻出与导电约束芯电绝缘的金属化通孔。

本发明方法的另一个进一步附加实施例还包括：钻出与导电约束芯电连接的金属化通孔。

附图说明

图1是按照本发明实施例构造的包括两个导电约束芯的印刷线路板的示意性剖面图；

图2a是按照本发明实施例的两侧被覆盖的导电约束芯的实施例；

图2b是未覆盖的导电约束芯的另一个实施例；

图2c是一侧被覆盖的导电约束芯的进一步实施例；

图3是示出按照本发明方法的实施例，构造印刷线路板的过程的流程图；

图4是示出按照本发明方法的实施例，钻出加工孔的过程的流程图；

图5是按照本发明的实施例，包括加工孔的面板的各向同性图；

图6a是按照本发明一个实施例的印刷线路板中的一对金属化通孔的示意性顶视图；

图6b是在导电约束芯中钻出的一对间隙孔的示意性顶视图；

图6c是示出导电约束芯中的树脂填充间隙孔的层压叠层的示意剖面图；

图6d是示出导电约束芯中穿过树脂填充间隙孔钻出的一对孔的层压叠层的示意剖面图；

图7a是按照本发明一个实施例的印刷线路板中的一对金属化通孔的示意性顶视图；

图7b是在导电约束芯中钻出的通道的示意性顶视图；

图7c是示出导电约束芯中的树脂填充通道的层压叠层的示意剖面图；

图7d是示出导电约束芯中穿过树脂填充通道钻出的一对孔的层压叠层的示意剖面图；

图8a是按照本发明一个实施例的印刷线路板中的一对金属化通孔的示意性顶视图；

图8b是在导电约束芯中钻出的通道槽的示意性顶视图；

图8c是示出导电约束芯中的树脂填充通道的层压叠层的示意剖面图；

图8d是示出穿过导电约束芯中的树脂填充通道钻出的一对孔的层压叠层的示意剖面图；

图9a是按照本发明一个实施例的印刷线路板中的一对金属化通孔的示意性顶视图；

图9b是在导电约束芯中钻出的一对间隙孔的示意性顶视图；

图9c是示出导电约束芯中的树脂填充间隙孔的层压叠层的示意剖面图；

图9d是示出穿过导电约束芯中的树脂填充间隙孔钻出的一对孔的层压叠层的示意剖面图；

图10a是按照本发明一个实施例的印刷线路板中的一对金属化通孔的示意性顶视图；

图10b是在导电约束芯中钻出的通道的示意性顶视图；

图10c是示出导电约束芯中的树脂填充通道的层压叠层的示意剖面图；

图10d是示出穿过导电约束芯中的树脂填充通道钻出的一对孔的层压叠层的示意剖面图；

图11a是按照本发明一个实施例的印刷线路板中的一对金属化通孔的示意性顶视图；

图11b是在导电约束芯中钻出的通道槽的示意性顶视图；

图11c是示出导电约束芯中的树脂填充通道的层压叠层的示意剖面图；

图11d是示出穿过导电约束芯中的树脂填充通道钻出的一对孔的层压叠层的示意剖面图；

图12a是示出被分成分离面并在两边电绝缘的导电约束芯的按照本发明的印刷线路板的示意性剖面图；

图12b是在制造期间导电约束芯基体材料的面板的示意性顶视图，示出了开辟在面板中的通道的位置；

图13a是按照本发明的印刷线路板的示意性剖面图，示出了已经被切掉一个区域的导电约束芯；

图13b是在制造期间导电约束芯基体材料的面板的示意性顶视图，示出了准备切掉一个区域的开辟在面板中的通道的位置；

图14a是按照本发明的印刷线路板的示意性剖面图，示出了存在拥有局部物理属性的区域的导电约束芯；

图14b是在制造期间导电约束芯基体材料的面板的示意性顶视图，示出了准备切掉一个区域的开辟在面板中的通道的位置；

图14c是将插入材料放入切掉区域中的导电约束芯基体材料的面板的示意性顶视图；

图15是示出按照本发明，利用Gerber数据为至少一个导电约束芯生成钻孔数据、布线图和预制数据的过程的流程图；

图16a是分离面的Gerber数据的布线图的图形表示；

图16b是钻出金属化通孔以实现如图16a所示的分离面的位置的图形表示；

图16c是从图16a和16b生成的间隙孔钻孔数据的图形表示；

图16d是按照本发明方法的一个实施例，涉及用钻有槽的通道来取代间隙孔的图16c所示的钻孔数据的变体的图形表示；

图16e是包括与利用图16a所示的布线图按照本发明一个实施例生成的导电约束芯的电绝缘有关的附加开辟通道的预制数据的图形表示；

图16f是按照本发明方法的一个实施例，从如图16e所示的钻孔数据生成的布线图的图形表示；以及

图16g是可以用于按照本发明方法的一个实施例来制造许多导电约束芯印刷线路板的导电约束芯面板的示意性顶视图。

具体实施方式

现在转到附图，这些图形示出了印刷线路板的实施例和构造印刷线路板的方法。在许多实施例中，印刷线路板都包括导电约束芯。在许多情况中，处理导电约束芯的方式会降低在板内和在板与外部设备之间出现不想要的电连接的可能性。在几个实施例中，印刷线路板包括通过介电材料的连续通道与导电约束芯电绝缘的金属化通孔。在几个实施例中，通过以导致连续通道的方式钻出许多孔来形成所述通道。在其它一些实施例中，开槽工具被用于通过在导电约束芯中开辟缝槽来创建通道。在每种情况下，通过筛选或层压期间的回流将树脂填入通道中。在许多实施例中，开槽工具被用于创建分离面以及用于电绝缘沿着导电约束芯的边缘的长度。另外，还讨论了在制造期间提高成品率的工艺。

按照本发明一个实施例的印刷线路板显示在图1中。印刷线路板100由不同材料的层构成，以及电子器件102通过互连部件104安装在它上面。用于构造印刷线路板的各层包括两个导电约束芯106、金属或其它导电材料层108和介电材料层110。介电材料层被安排在金属层和导电约束芯之间，以便禁止不想要的电连接。

利用金属化通孔112或通路在层与层之间建立所需电连接。在许多实施例(包括例示的实施例)中，导电约束芯106用作印刷线路板内的功能层。除非金属化通孔与导电约束芯电绝缘，可以在导电约束芯和金属化通孔之间形成电连接。

许多金属化通孔不与一个或两个导电约束芯电连接。在几种情况下，金属化通孔通过树脂填充的间隙孔114与一个(或两个)导电约束芯电绝缘。在其它一些情况下，几个金属化通孔通过导电约束芯内的树脂填充通道116与导电约束芯电绝缘。

在例示的实施例中，树脂填充通道118从板的一侧延伸到另一侧。正如上面讨论的那样，示例性印刷线路板100的导电约束芯是功能层。具体地说，它们形成分离地和电源面。树脂填充通道118用于使分离面的一侧与另一侧电绝缘。

示例性实施例的一个附加特征是，印刷线路板的右边缘120是电绝缘的。金属或导电材料层108不是一直延伸到印刷线路板100的右边缘120，而在导电约束芯和印刷线路板的边缘120之间插入了介电材料阻挡层122，它禁止了导电约束芯和与印刷线路板的右边缘120接触的物体之间的不想要的电连接。

在一个实施例中，介电材料层可以由可以用于构造印刷线路板的任何介电材料构成。在授权给Vasoya等人的美国专利第6,869,664号中公开了适用材料的许多例子。类似地，金属或其它导电材料层可以由可以用于构造印刷线路板的任何导电材料构成。在几个实施例中，使用的金属是铜。在授权给Vasoya等人的美国专利第6,869,664号中也提供了适用材料的其它例子。

按照本发明实施例的导电约束芯可以用各种方式构成。导电约束芯的许多实施例例示在图2a-2c中。但是，用于构造在上面标识的参考文献(参见背景技术)中讲述的导电约束芯的材料的任何组合也可以用于构造按照本发明的导电约束芯。

按照本发明的导电约束芯的一个实施例的剖面图显示在图2a中。导电约束芯106′包括夹在第一金属或其它导电材料层152和第二金属或其它导电材料层154之间的导电材料层150。如图2b和2c所示的导电约束芯相类似，除了如图2b所示的导电约束芯106″未用金属层覆盖，以及如图2c所示的导电约束芯106只有一侧被覆盖。

在一个实施例中，导电材料层150可以利用灌入树脂的纤维材料构成。所述纤维材料可以是碳、石墨纤维，譬如日本Nippon GraphiteFiber公司制造的CNG-90、CN-80、CN-60、CN-50、YS-90、YS-80、YS-60和YS-50，日本Mitsubishi Chemical公司制造的K63B12、K13C2U、K13C1U、K13D2U、D13A1L或美国Cytec Carbon FibersLLC公司(Cytee Carbon Fibers LLC of Green-ville，South Carolina)制造的T300-3k、T300-1k。在其它实施例中，纤维材料可以涂有金属和灌有树脂。可以涂有金属的纤维的例子包括碳、石墨、E类玻璃、S类玻璃、芳香尼龙、凯夫拉尔(Kevlar)、石英或这些纤维的任何组合。在另一些实施例中，导电材料层150可以利用美国StarfireSystems公司(Starfire Systems Inc.of Malta，New York)制造的C-SiC(碳-碳化硅)构成。可以排列纤维材料的结构包括编织、单向或非编织垫子。在几个实施例中，编织材料可以具有平纹编织、斜纹编织、2×2斜纹、方平编织、纱罗编织、缎纹编织、缝合编织或3D(三维)编织的形式。在几个实施例中，非编织材料可以具有单带或垫子的形式。在许多实施例中，像分别由美国Advanced Fiber NonWovens公司(Advanced Fiber Non Wovens，East Walpole，Massachusetts)制造的等级号为8000040或8000047、2oz和3oz的碳垫用于构造导电约束芯。纤维可以是连续或不连续的。在使用不连续纤维的实施例中，纤维可以是像美国Toho Carbon Fibers公司(Toho Carbon Fibers Inc.ofRoekwood，Tennessee)制造的零件号为X0219的旋断或拉断纤维。在其它实施例中，可以使用纤维材料和树脂的任何组合，从而得到在1MHz具有大于6.0的介电常数的导电约束芯。在其它实施例中，导电约束芯在1MHz具有大于10.0的介电常数。

在其它实施例中，导电材料层150可以由PAN(硝酸过氧化乙酰)、Pitch(松脂)或两种纤维的组合构成。在进一步的实施例中，导电材料层150可以由固体碳板构成。在一个实施例中，碳板可以利用压缩碳粉制成。在其它实施例中，碳板可以利用碳片或碎碳纤维制成。

在另一个实施例中，导电材料层不局限于碳合成物。可以使用导致导电约束芯的介电常数在1MHz大于6.0和需要在后面的描述中所述的新方法来构造导电约束芯的任何材料。

在一个实施例中，用于构造导电材料层150的树脂可以是环氧树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺三嗪环氧(BT)树脂、Cynate酯树脂和/或聚酰亚胺树脂。在其它实施例中，树脂包括诸如热解碳粉、碳粉、碳粒、金刚石粉、氮化硼、氧化铝、陶瓷颗粒和酚醛颗粒的填料，以提高导电材料层150的电和/或物理属性。在其它实施例中，包括任何导电树脂的树脂都可以用于构造导电材料层150。

从上述材料中可以看出，可以从用于构造所述层的衬底或加强材料和/或构造所述层所使用的树脂导出导电材料层的导电特性。用于构造导电材料层的材料的选择通常取决于热传导、热胀系数和成品印刷线路板所需的硬度。

按照本发明的方法来构造印刷线路板的过程例示在图3中。过程(200)包括在导电约束芯中打出或钻出(202)层压加工孔。该过程(200)还包括在导电约束芯中钻出(204)间隙孔和通道。导电约束芯的表面上的任何导电材料层可以被构图。在例示的实施例中，通过利用适当布线图来印刷(206)和蚀刻(208)约束芯来执行构图。约束芯可以经历(210)预制处理，该预制处理包括在印刷线路板内创建在随后层压期间用树脂填充的通道。在制造成品印刷线路板之前，氧化(212)包括金属覆层的约束芯。

为了完成印刷线路板，利用导电约束芯和已经被构图以实现印刷线路板的其它功能层的其它半固化片和/或层压板来创建层叠组件。层压(214)所述层叠组件，并在层压的层叠组件中打出或钻出(218)层压后加工孔。然后可以完成印刷线路板(220)。

按照本发明方法的一个实施例的在约束芯中钻出加工孔的过程例示在图4中。过程240包括准备(242)一张导电约束芯基体材料以形成面板。然后，对齐(244)所述面板，以便可以在面板中切出、打出或钻出加工孔。通常，这种对齐保证了加工孔的中心线与面板的边缘平行。

在导电约束芯包括诸如编织碳纤维的编织材料的实施例中，加工孔与面板边缘的精确对齐可以提供加工孔和纤维编织方向之间的精确对齐。当按照本发明的方法来组合多个导电约束芯以形成印刷线路板时，纤维编织方向的精确对齐可用于防止扭曲。一旦已经对齐面板，就可以创建加工孔(246)。包括加工孔262的面板260例示在图5中。加工孔的中心线264与面板的边缘266对齐。

回头参照图1，多个金属化通孔通过树脂填充间隙孔与一个或两个导电约束芯电绝缘。实现电绝缘是因为树脂是不良电导体。通常，按照本发明用于填充间隙孔的树脂在1MHz具有小于等于6.0的介电常数。可以通过穿过导电约束芯钻出直径比想要绝缘的金属化通孔大的孔来形成树脂填充的间隙孔。在层压期间用树脂填充钻出的孔，以及穿过树脂填充的间隙孔钻出的孔与导电约束芯电绝缘。

一旦创建了加工孔，就可以在导电约束芯中钻出间隙孔。如果导电粒子被捕获在间隙孔内的树脂内，则对于导电粒子来说存在一个电位，从而在金属化通孔与导电约束芯之间形成电路径。在制造期间减少游离导电粒子可以使生产成品率提高。如下的讨论阐述了可以用通道来取代间隙孔，以便降低碎屑引起不想要的电连接的可能性。

通常，多个金属化通孔彼此接近。包括导电约束芯的印刷线路板中彼此接近的一对金属化通孔300显示在图6a中。所述金属化通孔与导电约束芯电绝缘。

可以通过在导电约束芯基体材料中钻出两个间隙孔来构成包括如图6a所示的两个金属化通孔的印刷线路板。每个间隙孔的中心位置对应于每个金属化通孔的中心位置。正如上面讨论的那样，间隙孔的直径大于它想要绝缘的金属化通孔的直径。两个间隙孔在导电约束芯中的位置显示在图6b中。图中例示了第一间隙孔302和第二间隙孔304的位置。金属化通孔的预定位置用虚线300表示。在例示的实施例中，第一间隙孔302与第二间隙孔304相交。导电约束芯基体材料伸出到通过钻出间隙孔而形成的空间中的部分306在层压期间易折断。

导电约束芯基体材料可以与其它材料层压在一起而形成印刷线路板。在层压之后，通过钻出间隙孔而形成的空间被树脂填充。树脂填充的间隙孔例示在图6c中。可以通过穿过树脂填充的间隙孔钻出孔，然后给孔镀上金属来完成如图6a所示的金属化通孔。穿过树脂填充的间隙孔钻出的孔例示在图6d中。

正如上面讨论的那样，导电约束芯伸出到通过钻出间隙孔而形成的空间中的部分306易折断。如果一部分折断并悬在填充间隙孔的树脂内，则这个部分就可以在金属化通孔之一与导电约束层之间形成不想要的电连接。按照本发明的方法，通过利用树脂填充的通道将数组金属化通孔与导电约束芯绝缘，可以降低导电约束芯的一部分折断并在印刷线路板内形成不想要的电连接的可能性。

按照本发明构造树脂填充通道的过程的实施例可以参照图7a-7d来理解。与例示在图6a中的金属化通孔300类似的一对金属化通孔例示在图7a中。如图7a所示的金属化通孔300′穿过位于印刷线路板内的导电约束芯并与导电约束芯电绝缘。为了制造包括如图7a所示的金属化通孔的印刷线路板，可以在导电约束芯基体材料中切出一条通道。在导电约束芯基体材料中切出的通道显示在图7b中。通过在导电约束芯基体材料中钻出数量比金属化通孔多的孔来形成该通道。可以利用立铣刀或槽钻刀来创建这些孔。在例示的实施例中，在一条直线上钻出三个小孔302′。金属化通孔的预定位置300′用虚线示出。导电约束芯伸出到通道中的部分306′与如图6b所示的部分306相比显著减少了。尽管在图6b中示出了三个孔，但在其它实施例中，可以使用更多的孔，使通道的边缘更平滑。另外，所述孔无需位于一条直线上，也不需要孔与如图6b所示的间隙孔的位置相对应。用树脂填充通道以及穿过树脂填充通道钻出孔并给孔镀上金属例示在图7c和7d中。

按照本发明方法的一个实施例的创建树脂填充通道的另一个过程可以参照图8a-8d来理解。与图6a和7a一样，图8a示出了贯穿包括与金属化通孔绝缘的导电约束芯的印刷线路板的一对金属化通孔。与图7b一样，通过除去钻出间隙孔之后留下的至少一部分材料，在导电约束芯中创建一条通道。通过利用槽钻在导电约束芯中钻出一个槽，可以除去如图6a中的306所示的几乎所有材料。按照本发明的槽302″的实施例显示在图8b中。用树脂填充该槽以及穿过树脂填充的槽钻出孔并给孔镀上金属例示在图8c和8d中。

在几个实施例中，相交程度很高的间隙孔由于钻出孔之后剩下的伸出材料数量非常少，可以仍然是间隙孔。例如，当两个相邻间隙孔的中心之间的距离小于20mil时，不需要用通道来替代直径为25mil(密耳)的孔。在其它实施例中，当25mil间隙孔的中心之间的距离小于15mil时，可以不予替代。

上面的讨论可以应付两个金属化通孔位于足够近，使得与它们相关的任何间隙孔也彼此非常接近的情况。一对金属化通孔显示在图9a中，金属化通孔320贯穿至少包括一个导电约束芯的印刷线路板。可以通过在导电约束芯基体材料中钻出间隙孔来构成包括如图9a所示的金属化通孔的印刷线路板。导电约束芯中第一间隙孔322和第二间隙孔324的位置显示在图9b中。金属化通孔的预定位置320用虚线表示。在两个钻出的间隙孔之间存在导电材料的一个区域326。层压期间的压力可以导致导电材料从这个区域折断。用树脂填充间隙孔显示在图9c中，和穿过间隙孔钻出孔并给孔镀上金属显示在图9d中。

区域326中的材料部分脱离导电约束芯的潜在性增加了在成品印刷线路板中存在不想要的电连接的可能性。作为一种替代手段，可以用树脂填充通道来取代间隙孔，使金属化通孔与导电约束芯电绝缘。正如上面讨论的那样，可以通过钻出附加孔或利用开槽工具来创建通道，其结果是，至少除去了在钻出间隙孔之后剩下的一些材料。按照本发明方法的一个实施例，通过在导电约束芯基体材料中钻出附加孔来创建通道的过程可以参照图10a-10d来理解。如图10b所示的孔322′不导致与如图9a所示的区域326相似的区域。

通过利用槽钻在导电约束芯基体材料中创建槽而创建消除了区域326的通道例示在图11a-11d中。与通过钻出附加孔来创建通道一样，图11b示出了利用槽钻创建的不包括与如图9a所示的区域326相似的区域的通道322″。

一旦在导电约束芯中钻出间隙孔和通道，就可以印刷和蚀刻导电约束芯上的覆层。通过将上下屏蔽布线图与在导电约束芯中钻出的孔和通道对齐来进行印刷。可以利用加工孔或对准目标来简化所述对齐。在几个实施例中，创建布线图是为了利用蚀刻工艺从导电约束芯中的通道中除去碎屑。蚀刻化学品的高压可以从通道中除去松散纤维，以及这些化学品可以蚀刻掉任何松散的金属微粒。在导电约束芯没有覆层的实施例中，高压水或空气可以用于从通道中除去碎屑。

在许多实施例中，布线图覆盖不形成通道部分的钻出的间隙孔。屏蔽这些孔增加了覆层材料延伸到孔边缘的可能性。当作为钻出通孔的过程的一部分，使用X射线来检查导电约束芯以获得对准时，除了覆层材料之外的所有其它东西通常对于X射线都是透明的。因此，通过防止蚀刻化学品从间隙孔的边缘蚀刻掉覆层材料，可以更好地对准间隙孔的位置。

一旦完成蚀刻过程，就可以执行预制过程。预制过程包括在板中创建长通道。可以在钻出间隙孔和通道的同时创建这些通道。然而，在预制印刷线路板期间在印刷线路板中创建的较长通道可以显著地降低它的强度。因此，通过在蚀刻之后执行预制过程可以提高成品率。通常，用开槽工具切出通道，然后，作为层压期间回流的结果使通道充满树脂。在其它实施例中，可以在层压之前将液相或粉状树脂筛选到通道中。

正如上面讨论的那样，按照发明的印刷线路板的实施例可以包括被配置为组合的电源和接地面，和/或被构造成使得从印刷线路板的一小段到整个边缘的长度被电绝缘的导电约束芯。被配置为分离的电源和接地面的导电约束芯例示在图12a中。导电约束芯被树脂填充通道356划分成第一区域352和第二区域354。导电约束芯的两个边缘被沿约束芯的整个边缘的树脂条358电绝缘。

可以用于构造如图12a所示导电约束芯的预制制造过程可以参照图12b来理解，图12b示出了在预制期间开辟了三条通道的导电约束芯基体材料的面板。在许多实施例中，通过在适当材料的面板中钻孔和开辟通道，然后在面板当中裁出各个导电约束芯来制造一个或多个导电约束芯。在图12b中，要在面板当中裁出的导电约束芯的轮廓用虚线370表示。沿着导电约束芯的预定边缘开辟第一通道372。第一通道372长于导电约束芯的预定边缘，以保证填充通道的树脂可以延伸导电约束芯边缘的整个长度。

沿着将预定导电约束芯的第一区域352与预定导电约束芯的第二区域354分开的线开辟第二通道374。当用树脂填充第二通道和在面板中裁出导电约束芯时，第二通道使第一区域与第二区域电绝缘。与第一通道一样，第二通道延伸超出预定导电约束芯的边界，以保证可以用树脂填充通道的整个长度。第三通道与第一通道类似。当用树脂填充第三通道和从面板中裁出导电约束芯时，第三通道电绝缘导电约束芯的第二边缘。在用至少一层金属或类似导电材料覆盖导电约束芯的情况下，电绝缘要求金属或其它材料通常不应该延伸到导电约束层的绝缘边缘。这个要求可以作为上述印刷和蚀刻进程的一部分来实现。

按照本发明的印刷线路板的许多实施例包括切掉一些区域。诸如按照本发明的印刷线路板的例子显示在图13a中。图13a例示了包括切掉区域392的印刷线路板390的导电约束芯。区域394沿着切口边缘是电绝缘的。在例示的实施例中，由树脂来提供电绝缘。

可以在构造与如图13a所示的约束芯类似的按照本发明方法实施例的导电约束芯期间执行的预制过程可以参数图13b来理解。正如上面讨论的那样，导电约束芯通常由适当材料的面板构成。这样的面板例示在图13b中。从面板当中裁出的导电约束芯的预定边界用虚线398例示。通过开辟第一通道400和第二通道402来准备切出区域。两个通道形成电绝缘的区域。通道之间的空隙404提供使得树脂能够填充通道的层压期间的稳定性。通过沿着虚线406切除来完成切除。

树脂填充的通道向至少一段导电约束芯提供电绝缘。在完成切除之后，可以通过应用环氧树脂或任何介质人造橡胶来电绝缘导电约束芯未电绝缘的边缘长度。在用至少一层金属或类似导电材料来覆盖导电约束芯的情况下，电绝缘通常要求金属或其它材料不应该延伸到导电约束层的绝缘边缘。这个要求可以作为上述印刷和蚀刻过程的一部分来实现。

正如上面讨论的那样，按照本发明的印刷线路板可以被构造成带有具有不同物理属性的局部区域。拥有不同热胀系数的区域的构成印刷线路板的导电约束芯的实施例例示在图14a中。导电约束芯420由与上述任何导电约束芯基体材料类似的第一材料和热胀系数与导电约束芯基体材料不同的第二插入材料构成。在其它实施例中，两种材料具有其它的不同物理属性。在几个实施例中，插入材料具有与导电约束芯材料相同的热胀系数。导电约束芯材料和插入材料通过树脂带424电绝缘。

可以用于构造按照本发明方法实施例的与如图14a所示的那个类似的导电约束芯的预制过程可以参照图14b和14c来理解。正如上面讨论的那样，导电约束芯可以由适当材料的面板构成。可以用于构造导电约束芯的面板例示在图14b中。导电约束芯的预定边缘用虚线430示出。为了容纳一片插入材料，在面板中创建一条通道以除去比插入材料稍大的导电约束芯区域。除去一块区域以容纳插入材料的面板例示在图14b中。然后，将插入材料放入通过除去一块导电约束芯基体材料区域而创建的空间中，一片插入材料434被适当地放入除去一块导电约束芯基体材料区域而创建的空间中的面板显示在图14c中。在层压期间，树脂流入导电约束芯基体材料与插入材料之间的空隙中。

一旦完成了任何预制处理，就准备层压导电约束芯。在本发明方法的几个实施例中，利用氧化处理为层压覆盖导电约束芯作好准备。在导电约束芯未覆盖的实施例中，可以利用等离子处理使导电约束芯的表面作好粘接准备。

利用通常用于准备半固化片和薄片以便层压的过程来准备印刷线路板的其它层。这些薄片被印刷、蚀刻以及如有需要，进行自动光学检查。如有必要，其它材料还可以经受氧化处理。当所有基体材料都准备好用于层压时，创建层叠组件，并可以对层叠中的每一种材料按照制造商推荐的层压周期进行层压。在层压之后，层压后对准目标用于将板精确对齐，以便钻出层压后加工孔，并且，可以完成印刷线路板。

为了按照本发明构造成品印刷线路板，可以将上述的许多技术组合在一起，以便适应印刷线路板中的导电约束芯。在本发明方法的一个实施例中，开发出一种初始印刷线路板设计，其不适应印刷线路板内的任何导电约束芯的导电特性。这样的设计可以根据各种商用CAM编辑软件包的任何一种来开发，例如美国Orbotech公司(Orbotech Inc.of Tustin，California)制作的Genesis 2000、美国WISE SoftwareSolutions公司(WISE Software Solutions，Inc.of Newberg，Oregon)制作的GerbTool V13、美国DownStream Technologies公司(DownStream Technologies of Bolton，Massachusetts)制作的CAM350 V8.0、或美国Pentalogix公司(Pentalogix of Walnut Creck，California)制作的CAM Master V8.4.50。也可以使用其它CAM编辑软件。然后，可以将初始设计修改成适应一个或多个导电约束芯的存在。以这种方式构造印刷线路板将参照图15作更详细的讨论。在其它实施例中，可以利用这里所述的发明原理来创建定制软件，以便以不涉及创建印刷线路板的设计、不说明印刷线路板中导电约束芯的存在的方式，来自动化包括导电约束芯的印刷线路板的设计。

按照本发明方法实施例来构造印刷线路板的过程例示在图15中。过程(450)包括利用传统设计软件来获取(452)用于基本印刷线路板设计的Gerber数据。Gerber数据通常包括与任何信号层、接地面层、电源面层、分离面层、任何参考面层和/或混合面的配置有关的信息。另外，Gerber数据可以包括制造图、钻孔数据、焊接掩膜层和丝网层。可以编辑(454)Gerber数据，这包括调整轨迹宽度、调整环孔的尺寸、调整间隙垫尺寸、为镀铜而补偿钻孔尺寸、检查设计违规以及调适制造设备精度。作为编辑过程的一部分，利用Gerber数据来识别间隙孔应当位于导电约束芯内的什么位置。如果导电约束芯不是功能层，则可以为每个金属化通孔分配一个间隙孔。对于导电约束芯作为印刷线路板的功能层的实施例，Gerber数据包括通过导电约束芯实现的功能层的布线图。布线图指示与功能层形成电连接的金属化通孔。间隙孔可以与不与功能层形成电连接的每个金属化通孔相关联。然后，间隙孔的位置用于生成(456)用于在导电约束芯中钻孔的间隙孔钻孔数据。

正如上面所讨论的，对间隙孔钻孔数据进行分析以识别间隙孔是否相交。如果间隙孔相交，则通过添加附加钻孔位置或通过利用开槽器来创建槽，将两个孔转变成一条通道。然后，将任何附加钻孔和/或开槽信息添加到(458)导电约束芯钻孔数据中。

类似地，通过钻出附加孔或开出槽，将被确定为彼此非常接近的相邻间隙孔转变成通道。在一个实施例中，当间隙孔具有25mil的直径时，使用1mil的阈值距离。在其它实施例中，对于类似尺寸的间隙孔，使用4mil、5mil或6mil的阈值。阈值常常依赖于孔的尺寸和所需的制造成品率。阈值也可以依赖于导电约束芯基体材料被覆盖还是没有被覆盖，因为覆层可以提供附加的支持。然后，将附加钻孔和/或开槽信息添加到(460)导电约束芯钻孔数据中。

如果板包括切口、插入材料、电绝缘边缘或电绝缘区域(诸如在分离面功能层中)，则可以生成(462)预制数据，以便协调实现这些特征所需的必要预制处理。上面已经讨论了可以用于实现这些特征的每一个的预制处理。

在完成了钻孔数据和预制数据的生成之后，可以生成(464)用于构图导电约束芯的覆层表面的布线图。在一个实施例中，通过屏蔽除了要钻孔或开槽以形成通道(包括作为预制过程的组成部分开辟的通道)的区域之外的所有导电约束芯，可以生成(466)布线图。将复制到布线图上的所有特征缩小(468)一定量，以减少远离开出的特征的边缘的覆层的蚀刻。在使用25mil钻孔的其它实施例中，常常使特征件缩小至少5mil。在其它实施例中，使特征缩小至少10mil，以及在进一步的实施例中，使特征缩小至少15mil。通常，当使用25mil钻孔时，将特征缩小8mil到12mil。一旦缩小了特征，就拍摄负片以生成布线图。除了特征之外，布线图可以包括围绕导电约束芯的边缘的边界，以蚀刻远离边缘的覆层。

当按照本发明的实施例同时制造多个印刷线路板时，可以使用面板化(470)。面板化简单地包括多次复制钻孔数据、预制数据和布线图，以反映由面板构成的印刷线路板的数量。

在面板化之后，可以将对准目标添加到(472)包括导电约束芯的布线图的印刷线路板的所有面板化层中。还可以将目标位置上的孔添加到(474)约束芯的钻孔数据中。

可以将定标因子应用于导电约束芯的布线图、钻孔数据和预制数据，以便适应在印刷线路板制造期间导电约束芯的膨胀或收缩。通常，定标因子依赖于用于构造导电约束芯的材料并可以受到制造导电约束芯的面板上的位置的影响。在导电约束芯由美国Cytec Carbon FibersLLC公司(Cytec Carbon Fiber LLC of Greenville，South Carolina)制造的PAN碳纤维T300-3k-199gsm平纹编织碳织物合成物构成的一个实施例中，在面板的短方向使用0.65mil/inch的定标因子，以及在面板的长方向使用0.90mil/inch的定标因子。在导电约束芯由日本Nippon Graphite公司(Nippon Graphite of Japan)制造的PITCH碳纤维CN80-1.5k-195gsm平纹织物合成物构成的另一个实施例中，可以使用相同的定标因子。通过在标准化制造过程中观察材料的膨胀或收缩，可以获得其它材料的适当定标因子。

在一个实施例中，除了不定标对准目标之外，定标(476)布线图层。另外，也可以通过定标因子来修改导电约束芯的钻孔数据和预制数据。并且，不定标对准孔的位置。

一旦完成构造导电约束芯所需的数据的生成，就可以将数据输出到用于印刷、蚀刻和钻孔印刷线路板的各种机器。然后，这些机器和数据可以用于按照本发明的几个方面来构造可被层压和钻孔以形成成品印刷线路板的材料。

例示在图15中的过程可以参照图16a-16d来理解。印刷线路板的分离接地和电源面的Gerber数据用图形例示在图16a和16b中。印刷线路板的功能层的布线图的图形表示显示在图16a中。布线图490包括屏蔽区域491和暴露区域。暴露区域包括金属化通孔可以从中穿过、同时保持与功能层电绝缘的衬垫492。还暴露可以与与功能层连接的金属化通孔相联系构成的热图案493。另外，布线图暴露了划分面的区域494和最后形成切口的区域495。

图16b示出了Gerber通孔钻孔数据的图形表示。Gerber数据500表示与分离面电绝缘的许多不同尺寸金属化通孔502的位置。打算电连接到分离面的金属化通孔用方块504表示。虚线506划定分离面的接地和电源面之间的边界。图中也表示了切掉区域508。

从Gerber数据中可以获得钻孔数据和布线图，以便能够在导电约束芯上实现分离的接地和电源面设计。可以按照上述方法来生成导电约束芯的钻孔数据。从如图16a和16b所示的Gerber数据中生成的钻孔数据用图形表示在图16c中。通过将间隙孔放置在不打算与分离面电连接的每个金属化通孔的位置中，来最初生成导电约束芯的钻孔数据。正如上面讨论的，间隙孔通常放置在与金属化通孔相同的位置上，间隙孔的直径大于金属化通孔的直径。通常定标间隙孔的直径以便在导电约束芯与金属化通孔之间形成充分的电绝缘。直径的尺寸可以受到树脂的类型和工作时印刷线路板内的信号的影响。

一旦生成间隙孔数据，就对间隙孔数据进行检查，以识别相交或彼此位于预定距离内的相邻间隙孔。一对间隙孔514相交。因此，修改钻孔数据以便用通道来取代这些间隙孔。正如上面讨论的，可以利用附加钻孔或通过开槽来生成通道。三重间隙孔516也相交。还修改钻孔数据以便用通道来取代这三个孔。另外一个三重孔518位于最小距离阈值内，因此，可以修改钻孔数据以便用通道来取代这些孔。另外，一大群间隙孔520彼此相交。与其它相交间隙孔一样，修改钻孔数据以便用适当通道来取代这些间隙孔。

示出通过修改如图16c所示的钻孔数据以便用通道来取代相交间隙孔和违背最小距离阈值的间隙孔而得出的钻孔数据的图形表示显示在图16d中。在例示的实施例中，利用槽钻工具来生成每条通道。一对间隙孔514被槽514′取代。三重间隙孔516和518分别被槽516′和518′取代。一大群间隙孔520被槽520′取代。在每种情况下，用箭头表示创建槽的槽钻所描绘的路径。

与导电约束芯的预制相关联的包括通道的预制数据用图形例示在图16e中。预制数据540包括几条通道。第一通道542是沿着划定分离面的接地面部分和电源面部分的边界的槽。一对通道544包括在预制数据中。通道544电绝缘除去切掉区域之后暴露的导电约束芯的大部分边缘。保留小口546。如上所述，这些小口保证了要被切掉的区域在层压期间保持原位。预制数据包括另一通道548。该通道被设计成使导电约束芯的边缘电绝缘。通道542和548延伸到用虚线550表示的导电约束芯的边界以外。正如上面讨论的，将通道延伸超过导电约束芯边界的距离保证了树脂可以沿被电绝缘的边缘的整个长度延伸。

正如上面讨论的，可以通过从钻孔数据和预制数据中复制树脂填充通道，缩小这些特征并创建负片，来生成导电约束芯的布线图。通常还将暴露的周边加到布线图中。从图16d所示的钻孔数据和图16e所示的预制数据生成的包括暴露的周边的布线图图形表示在图16f中。布线图560包括沿着划分导电约束芯的电源和接地面的线的暴露通道562。布线图还包括与电绝缘金属化通孔的通道相对应的暴露区域564。另外，布线图包括与制造印刷线路板期间将从导电约束芯切除的区域相对应的暴露区域570。如前所述，布线图还暴露了导电约束芯的边缘572。

钻孔和布线图数据的面板化可以参照图16g来理解，图16g示出了许多导电约束芯在面板上的位置。面板600包括与要钻孔、印刷和蚀刻各个导电约束芯的区域相对应的16个区域602。在面板处理期间，面板中的材料可以在从面板中心608辐射的方向606上膨胀和/或收缩。因此，可以根据面板的材料和面板内的特定约束芯位置来定标与面板上的每个导电约束芯相关联的钻孔数据、预制数据和布线图。

面板化还包括确定蚀刻后对准目标的位置。许多传统蚀刻后打孔机，譬如，美国Multiline Technologies公司(Multiline Technologies ofFar-mingdale，New York)制造的各种机器依靠介电材料的透明度来定位对准目标。基本上，这些机器都通过搜索特定区域内的阴影来定位对准目标。导电约束芯的材料通常不是光透明的。因此，钻出孔使得可以通过利用配置成搜索预定区域内的光的相似机器来定位对准目标。一旦定位了目标，就可以在面板中打出蚀刻后孔622。在许多实施例中，对准孔的直径在26mil和32mil之间。在其它实施例中，对准孔的直径可以是与目标垫相同的直径。

一旦最终定下导电约束芯的钻孔数据、预制数据和布线图，就可以将数据输出到适当的制造机器。然后，可以像上述那样处理导电约束芯基体材料的面板，并按照本发明的方法将它用于形成印刷线路板。

上面的技术可以应用于各种各样的设计。除了如上所述的预制过程之外，可以执行的其它预制过程的例子描述如下。可以对导电约束芯的电绝缘区域执行各种各样的预制步骤。用于创建可以电绝缘导电约束芯的角的通道的预制数据用图形表示在图17和18中。首先参照图17，图17示出了用于导电约束芯基体材料的面板700中的区域的预制数据。要从面板中制造的导电约束芯的边界被显示成虚线702。几对垂直通道704在导电约束芯的每个角上相交。每条通道的一部分706延伸超过通道相交的点以保证树脂可以在交点完全填充通道。

按照本发明的预制数据的另一个实施例用图形例示在图18中。图18示出了用于导电约束芯基体材料的面板750中的区域的预制数据。要从面板中制造的导电约束芯的边界被显示成虚线752。预制数据包括在导电约束芯的角上以小弧线开辟的通道754。另外的通道756沿导电约束芯的边缘长度。

如图17和18所示的预制数据可以用于构造按照本发明方法实施例的印刷线路板，该印刷线路板包括含有电绝缘角的导电约束芯。在其它实施例中，在预制过程中可以制造其它通道配置，以便电绝缘沿导电约束芯的边缘和/或角的长度。

尽管上文的实施例作为典型事例得到公开，但应该明白，可以对所公开的系统作各种各样的改变、替代和修改而不偏离本发明的范围。例如，可以执行几乎无限多种钻孔和预制开槽过程，以便提供任何配置方式的导电约束芯。另外，为了创建通道，上面已经描述了钻孔、槽钻和开槽，但是，机械打孔、高压喷水切割和激光切割也可以用于创建通道。另外，尽管上面的描述涉及印刷线路板的制造，但相同的技术也可以用于制造基底。因此，本发明的范围不应该由例示的实施例限定，而是由所附权利要求书和它的等效物限定。

Claims (18)

1.一种印刷线路板，包含包括树脂填充通道的导电约束芯。

2.根据权利要求1所述的印刷线路板，进一步包含：

多个金属化通孔；

其中，多个金属化通孔的至少两个穿过所述树脂填充通道。

3.根据权利要求2所述的印刷线路板，其中：

所述通道是用树脂填充的多个相交孔；和

相交孔的数量多于穿过所述通道的金属化通孔的数量。

4.根据权利要求1所述的印刷线路板，其中：

所述导电约束芯包括边缘；和

所述树脂填充通道使所述导电约束芯与只在沿所述边缘长度的点接触所述导电约束芯的物体电绝缘。

5.根据权利要求1所述的印刷线路板，其中，所述通道将所述导电约束芯划分成电绝缘的区域。

6.根据权利要求1所述的印刷线路板，其中：

所述通道限定所述导电约束芯内的区域；和

所述通道所限定的区域的材料具有与所述导电约束芯的至少一个其它区域不同的物理属性。

7.一种印刷线路板，包含包括通道的导电约束芯，所述通道用介电常数在1MHz小于或等于6.0的材料来填充。

8.根据权利要求1所述的印刷线路板，进一步包含：

多个金属化通孔；

其中，所述多个金属化通孔的至少两个穿过所述填充的通道。

9.根据权利要求2所述的印刷线路板，其中：

所述通道是用介电常数在1MHz小于或等于6.0的材料填充的多个相交孔；和

相交孔的数量多于穿过所述通道的金属化通孔的数量。

10.一种构造印刷线路板的方法，包含：

形成导电约束芯基体材料；

在所述导电约束芯基体材料中至少形成一个通道；

层压包括导电约束芯基体材料的叠层，使树脂流入所述至少一个通道中；

钻出穿过层压的叠层的孔；和

用导电材料镀钻出的孔的内层。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，在使得至少两个钻出的孔贯穿所述通道的位置形成至少一个通道。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，在使得至少所述导电约束芯基体材料的一个边缘长度与只在沿该边缘长度的位置接触层压的叠层的物体电绝缘的位置，形成至少一个通道。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，至少一个通道被定位成电绝缘导电约束芯基体材料的一个部分和另一个部分。

14.一种构造印刷线路板的方法，包含：

获得Gerber数据；

生成用于导电约束芯的钻孔数据，其中，所述钻孔数据包括至少一个通道；和

生成用于导电约束芯的布线图。

15.一种构建印刷线路板的方法，所述印刷线路板含有与所述印刷线路板内的导电约束芯电绝缘的预定数量金属化通孔，该方法包含在导电约束芯中钻出多个间隙孔，所述间隙孔的数量多于与所述导电约束芯电绝缘的金属化通孔的预定数量。

16.根据权利要求11所述的方法，进一步包含：

层压包括钻有间隙孔的导电约束芯的叠层；和

穿过层压的叠层钻出与所述导电约束芯电绝缘的金属化通孔。

17.根据权利要求12所述的方法，进一步包含：钻出与所述导电约束芯电连接的金属化通孔。

18.一种印刷线路板，包含：

彼此电绝缘的多个层；

用于约束印刷线路板的部件；

用于在多个层之间发送信号的部件；

用于将用于发送信号的部件的至少一部分与用于约束印刷线路板的部件电绝缘的部件。

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