CN101203088A - 具有选择性表面粗糙度的电路板及制备方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种电路板以及用于制备电路板的方法。该电路板包括：包含有第一表面和第二表面的电介质芯，以及包含有第一表面和第二表面的导电层。把导电层的第一表面连接到电介质芯的第二表面。导电层的第二表面的第一区域是平滑的，而导电层的第二表面的第二区域是粗糙的。导电层的第二表面的第一区域可操作以支持高速信号传递，而导电层的第二表面的第二区域可操作以支持非高速信号传递。

Description

具有选择性表面粗糙度的电路板及制备方法
技术领域
本发明一般涉及电路板。
背景技术
可以把诸如处理器、控制器和其它半导体器件的电子元件安装到包含有用于互连电子元件的轨迹(也叫做迹线)的电路板上。电路板，有时叫做印刷电路板(PCB)或印刷布线板(PWB)，包括用绝缘材料(如玻璃纤维环氧树脂)进行隔离和支撑的一层或多层导电材料(如铜)。
为了增进电路板内的导电层和绝缘层之间的附着力，往往使导电层变粗糙，以确保附着力满足生产和可靠性要求。然而，粗糙的导电层导致高速信号传递期间更高的损耗。因此，要求更平滑的导电层以降低高速信号传递损耗和要求更粗糙的导电层以确保导电层和绝缘层之间有充足的附着力二者间存在矛盾。
发明内容
提供一种电路板以及用于制备电路板的方法。该电路板包括：包含有第一表面和第二表面的电介质芯，以及包含有第一表面和第二表面的导电层。把该导电层的该第一表面连接到该电介质芯的该第二表面。该导电层的该第二表面的第一区域是平滑的，而该导电层的该第二表面的第二区域是粗糙的。该导电层的该第二表面的该第一区域可操作以支持高速信号传递，而该导电层的该第二表面的该第二区域可操作以支持非高速信号传递。
该方法包括：提供包含有第一表面和第二表面的电介质芯，提供包含有第一表面和第二表面的导电层，该导电层的该第二表面是平滑的，把该导电层的该第一表面连接到该电介质芯的该第二表面，对该导电层的该第二表面的第一区域进行掩模，以及使该导电层的该第二表面的第二区域变粗糙，其中该导电层的该第二表面的该第一区域保持平滑，该导电层的该第二表面的该第一区域可操作以支持高速信号传递，而该导电层的该第二表面的该第二区域可操作以支持非高速信号传递。
附图说明
图1描绘一个示例电路板；
图2是根据本发明某一实现而制备电路板的方法的流程图；
图3表示图1描绘的示例电路板的修改版本；
图4说明根据本发明某一实现的电路板的自顶向下的视图；
图5-图6说明根据本发明不同实现的电路板的透视图；
图7描绘根据本发明某一实现的制备电路板的方法的流程图；
图8A-图8F是根据本发明某一实现的生产期间的不同阶段的电路板的横截面视图；以及
图9表示根据本发明某一实现的电路板的不同层的横截面视图。
具体实施方式
本发明一般涉及电路板。提供以下描述的目的是为了使本领域的一般技术人员实现并使用本发明，并且以下描述是在专利申请及其要求的上下文中提供的。本发明不限于所示实现，而是被赋予了与此处描述的原理和功能特征一致的最广的范围。
电路板被用于机械支撑和电互连诸如处理器、控制器和其它半导体器件的多个电子元件。可以是刚性或柔性的电路板包括用绝缘材料进行隔离的一层或多层导电材料。为了互连电子元件，通过例如化学蚀刻或激光烧蚀在导电层上形成轨迹(也叫做迹线，线路或网)。
导电材料层和绝缘材料层通常是通过例如层叠连接起来的(即，利用热、压力和/或真空粘起来的)。为了确保导电层和绝缘层之间的附着力满足生产、组装和使用要求，该要求通常以抗剥强度(即，把导电层和绝缘层分开所需的力量)为单位进行测量，可以使用例如化学或激光处理使要连接到绝缘层的表面的导电层的表面变粗糙。
图1描绘的是示例电路板100。在图1中，使示例电路板100上的所有迹线一致地变粗糙，这些迹线被描绘为黑线。尽管一致的表面粗糙度在导电层和绝缘层之间提供更好的附着力，但是随着电路板中的信号传递的速度(即，频率)的增加，也会导致更大的损耗量。因此，需要在具有足够的附着力和不妨碍电性能之间进行平衡。
图2说明根据本发明某一实现的制备电路板的处理200。在202中，提供包含有第一表面和第二表面的电介质芯。电介质芯可以是玻璃纤维环氧树脂，特富龙，铝，聚酰亚胺或其它适合材料。使用的材料依赖于电路板的功能，因为在某些环境下(如温度和湿度)，某些材料的性能要优于其它材料的性能，某些材料更适合于特定加工工艺(如打孔)，并且在考虑电性能(如介电常数)时选择其它材料。在一个实现中，第一表面与第二表面相对。
在204中提供包含有第一表面和第二表面的导电层。导电层的第二表面是平滑的。在一个实现中，导电层为铜箔层。在206中，把导电层的第一表面连接到电介质芯的第二表面。在208中，对导电层的第二表面的第一区域进行掩模，在210中，使导电层的第二表面的第二区域变粗糙。作为掩模的结果，导电层的第二表面的第一区域保持平滑。
导电层的第二表面的第一区域可操作以支持高速信号传递，导电层的第二表面的第二区域可操作以支持非高速信号传递。在一个实现中，高速信号传递是以500兆赫(MHz)或更高的频率传递信号。
通过根据高速信号迹线的位置选择性地使电路板中的导电层变粗糙，可以在不损害电性能的情况下实现足够的附着力。由于高速网络通常是在彼此临近的位置安排路线的，所以隔离高速信号传递区域或区应该不会很难。另外，对于多层电路板，并非所有导电层都是信号传递层(如接地层)，并且并非所有信号传递层都包括高速网。同样地，与变粗糙的区域或区相比，保持平滑的导电材料的区域或区是小范围的。
图3所示是图1描绘的示例电路板100的修改版本。经过修改的示例电路板100′具有选择性的表面粗糙度。在图3中，用较粗的线表示的高速信号迹线是平滑的，用较浅的灰线表示的剩余迹线是粗糙的。
图4描绘根据本发明某一实现的电路板400的自顶向下的视图。将不同的元件安放到电路板400上，包括处理器402、存储控制器404、输入/输出(IO)控制器集线器406、图形处理器408、存储模块410、外围元件互连(PCI)器件412、通用串行总线(USB)器件414、低管脚数(LPC)器件416、串行高级技术连接(ATA)器件418、千兆字节(GB)以太网设备420和两个附加高速设备连接器422。在图4中，不同的元件是经由电路板400的迹线424互连起来的。利用较粗的线描绘该实现中的高速迹线424a，而利用较浅的线描绘非高速迹线424b。
图5所示是根据本发明某一实现的电路板500。电路板500包括电介质芯502和导电层504。在该实现中，电介质芯502包括在该实现的底部上的第一表面502a和在导电层504下的第二表面502b。同样，在该实现中，导电层504包括与电介质芯5 02的第二表面502b连接的第一表面504a，以及位于该实现的顶上的第二表面504b。
在一个实现中，导电层504是一层铜箔。导电层504的第二表面504b的第一区域506是平滑的，包含第一区域506之外的区的导电层504的第二表面504b的第二区域508是粗糙的。在图5中，用灰色阴影区表示第二区域508。在该实现中，导电层504的第二表面504b的第一区域506可操作以支持高速信号传递(如500MHz或以上)，并且导电层504的第二表面504b的第二区域508可操作以支持非高速信号传递。
图6表示根据本发明某一实现的电路板600。电路板600包括带有第一表面602a和第二表面602b的电介质芯602，以及带有第一表面604a和第二表面604b的导电层604。通过例如层叠把导电层604的第一表面604a连接到电介质芯602的第二表面602b。例如，可以把导电层604平铺或电沉积到施加在电介质芯602的第二表面602b上的粘合剂上。
可操作以支持高速信号传递的导电层604的第二表面604b的第一区域606和第三区域610是平滑的，而可操作以支持非高速信号传递的导电层604的第二表面604b的第二区域608是粗糙的。与5相似，在图6中用灰色阴影区表示粗糙区域。
图7所示是根据本发明某一实现的制备电路板的处理700。在702中，提供电介质芯。在704中提供导电层。在706中，把导电层的第一表面连接到电介质芯的表面。在708中，对导电层的第二表面的第一区域进行掩模。在710中，对导电层的第二表面的第二区域进行化学处理。作为掩模的结果，导电层的第二表面的第一区域保持平滑，而作为化学处理的结果，导电层的第二表面的第二区域是粗糙的。
在712中，对导电层进行选择性蚀刻以形成多条电路迹线。在714中，通过例如层叠把聚酯胶片材料的表面连接到导电层的第二表面。聚酯胶片可以是没有经过处理的玻璃纤维环氧树脂，并且可以采取不同类型，其树脂和玻璃纤维的量各不相同。这允许生产商控制各个层之间的厚度以及电路板的厚度。
尽管处理700是参照处理行为的特定排序进行描述的，但是可以改变该排序而并不影响本发明的范围或操作。例如，在另一个实现中，导电层的第二表面的第二区域的化学处理是在导电层的蚀刻处理之后发生的。
图8A-图8F说明根据本发明某一实现的生产期间的不同阶段的电路板800的横截面视图。正如图8A所示，提供电介质层802并将导电层804连接到电介质层802。然后将导电层804的选择区蚀刻掉，以形成图8B中的电路迹线。在图8C中，对导电层804的某一区域施加掩模806。在该实现中，该区域可操作以支持高速信号传递。
在图8D中，使已掩模区域之外的导电层804的表面变粗糙。使其变粗糙或处理导电层的表面的一种方式是在导电层表面上面形成树枝状晶体。另一种使表面变粗糙的处理是在导电层的表面上沉积节结。也可以给导电层表面涂覆上锌或黄铜以提高附着力。
在图8E中，去除掩模806。在图8F中，把一层聚酯胶片材料808连接到导电层804。可以通过层叠实现导电层804和聚酯胶片材料808之间的连接。例如，电介质芯802、导电层804和聚酯胶片材料808可以在盘之间形成夹层结构，然后在热的水压机(例如，175℃，3000kg压力)中放置一段时间(例如，2小时)。
使导电层804的表面变粗糙的程度依赖于所用的聚酯胶片材料808的种类。一旦获得所需的抗剥强度，进一步使表面变粗糙就没有任何意义了。另外，进一步使表面变粗糙将会增加生产成本。因此，不应该在所需之外进一步使导电层804的表面变粗糙。
可以采取其它步骤来制备电路板800，尽管并未在图8A-图8F中说明这些步骤。可能采取的其它步骤的一些例子包括，对电介质芯802进行涂覆处理以备连接到导电层804，经由机械或化学处理对电介质芯802进行清洁处理以去除表面杂质，以及在导电层804上放置光致抗蚀剂层。
图9所示是根据本发明某一实现的电路板900的不同层的横截面视图。电路板900包括8个导电层902A-902H、3个电介质芯904A-904C和4层聚酯胶片材料906A-906D。在该实现中，相对于垂直轴的中心，电路板900的不同层的层叠是对称的，以避免板内的机械应力。
正如图9所示，导电层902D和902E是信号层，亦即，其中的电路迹线是通过例如蚀刻形成的。在分别将导电层902A和902H连接到聚酯胶片材料906A和906D之后再对其进行蚀刻，以将导电层902A和902H转换为信号层。导电层902B、902C、902F和902G为专用电源层，也叫做接地层。
在该实现中，只是选择性地使表面导电层902D变粗糙，其原因在于，正如前面描述的那样，并非电路板内的所有导电层都是信号层，并非所有信号层都包括用于高速信号传递的迹线。一致地使不包含任何高速网的信号层902E以及接地层902B-902C和902F-902G变粗糙。另外，一致地使面对聚酯胶片材料906A的导电层902A的表面和面对聚酯胶片材料906D的导电层902H的表面变粗糙，因为不会使用这些表面来发信号。
电路板900还包括电源平面908A和908B，电源平面908A和908B具有较薄的电介质芯904A和904C，以使平面之间的电容达到最大。因为相同的理由，接地平面(未示出)也具有较薄的电介质芯。可以使用较厚的导电层902B-902C和902F-902G来减少电阻。电源平面908A和908B为各种信号提供稳定的参考电压，为所有器件供电，并控制信号之间的串扰。
尽管描述了不同的电路板实现和用于制备电路板的各种实现，但是本发明的技术范围并不限于此。本领域的熟练技术人员懂得，可以为上述实现附加不同的修改或改进。根据所附权利要求书可以明显看到，此类修改或改进实现均属于本发明的技术范围。

Claims (18)

1.一种电路板，包括：
包含有第一表面和第二表面的电介质芯，以及
包含有第一表面和第二表面的第一导电层，把该第一导电层的该第一表面连接到该电介质芯的该第二表面，
其中该第一导电层的该第二表面的第一区域是平滑的，而该第一导电层的该第二表面的第二区域是粗糙的，
该第一导电层的该第二表面的该第一区域可操作以支持高速信号传递，而该第一导电层的该第二表面的该第二区域可操作以支持非高速信号传递。
2.如权利要求1的电路板，其中高速信号传递为以500MHz或以上的频率传递信号。
3.如权利要求1的电路板，其中该第一导电层包括铜箔层。
4.如权利要求1的电路板，其中该第一导电层包括多条电路迹线。
5.如权利要求1的电路板，其中该第一导电层的该第二表面的第三区域是平滑的，该第一导电层的该第二表面的该第三区域可操作以支持高速信号传递。
6.如权利要求1的电路板，进一步包括：
包含有第一表面和第二表面的聚酯胶片材料，其中把该聚酯胶片材料的该第一表面连接到该第一导电层的该第二表面。
7.如权利要求6的电路板，进一步包括：
包含有第一表面和第二表面的第二导电层，其中把该第二导电层的该第一表面连接到该聚酯胶片材料的该第二表面。
8.如权利要求7的电路板，其中该第二导电层的该第二表面的第一区域是平滑的，而该第二导电层的该第二表面的第二区域是粗糙的，该第二导电层的该第二表面的该第一区域可操作以支持高速信号传递，而该第二导电层的该第二表面的该第二区域可操作以支持非高速信号传递。
9.如权利要求1的电路板，进一步包括：
包含有第一表面和第二表面的第三导电层，其中把该第三导电层的该第二表面连接到该电介质芯的该第一表面。
10.如权利要求9的电路板，其中该第三导电层的该第一表面的第一区域是平滑的，而该第三导电层的该第一表面的第二区域是粗糙的，该第三导电层的该第一表面的该第一区域可操作以支持高速信号传递，而该第三导电层的该第一表面的该第二区域可操作以支持非高速信号传递。
11.一种用于制备电路板的方法，该方法包括：
提供包含有第一表面和第二表面的电介质芯；
提供包含有第一表面和第二表面的第一导电层，该第一导电层的该第二表面是平滑的；
把该第一导电层的该第一表面连接到该电介质芯的该第二表面；
对该第一导电层的该第二表面的第一区域进行掩模；以及
使该第一导电层的该第二表面的第二区域变粗糙，
其中该第一导电层的该第二表面的该第一区域保持平滑，
该第一导电层的该第二表面的该第一区域可操作以支持高速信号传递，而该第一导电层的该第二表面的该第二区域可操作以支持非高速信号传递。
12.如权利要求11的方法，其中高速信号传递为以500MHz或以上的频率传递信号。
13.如权利要求11的方法，其中使该第一导电层的该第二表面的该第二区域变粗糙包括：
对该第一导电层的该第二表面的该第二区域进行化学处理。
14.如权利要求11的方法，进一步包括：
对该第一导电层进行选择性地蚀刻以形成多条电路迹线。
15.如权利要求11的方法，进一步包括：
对该第一导电层的该第二表面的第三区域进行掩模，
其中该第一导电层的该第二表面的该第三区域保持平滑，
该第一导电层的该第二表面的该第三区域可操作以支持高速信号传递。
16.如权利要求11的方法，进一步包括：
提供包含有第一表面和第二表面的聚酯胶片材料；以及
把该聚酯胶片材料的该第一表面连接到该第一导电层的该第二表面。
17.如权利要求16的方法，进一步包括：
提供包含有第一表面和第二表面的第二导电层，该第二导电层的该第二表面是平滑的；
把该第二导电层的该第一表面连接到该聚酯胶片材料的该第二表面；
对该第二导电层的该第二表面的第一区域进行掩模；以及
使该第二导电层的该第二表面的第二区域变粗糙，
其中该第二导电层的该第二表面的该第一区域保持平滑，
该第二导电层的该第二表面的该第一区域可操作以支持高速信号传递，而该第二导电层的该第二表面的该第二区域可操作以支持非高速信号传递。
18.如权利要求11的方法，进一步包括：
提供包含有第一表面和第二表面的第三导电层，该第三导电层的该第一表面是平滑的；
把该第三导电层的该第二表面连接到该电介质芯的该第一表面；
对该第三导电层的该第一表面的第一区域进行掩模；以及
使该第三导电层的该第一表面的第二区域变粗糙，
其中该第三导电层的该第一表面的该第一区域保持平滑，
该第三导电层的该第一表面的该第一区域可操作以支持高速信号传递，而该第三导电层的该第一表面的该第二区域可操作以支持非高速信号传递。
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