CN101422089A - 电路模块以及电力线通信装置 - Google Patents

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Abstract

一种电路模块，安装有调制和解调多载波信号的IC。电路模块具有层压板和IC，其中层压板在内部配备有之间具有绝缘层的多个层压的导电层，且IC配备有接地的多个接地端子。在多个导电层中，最接近于IC提供的导电层配置电连接到多个接地端子的接地层。

Description

电路模块以及电力线通信装置
技术领域
本发明涉及一种电路模块(即，基板)，具体地涉及一种用在诸如高速电力线通信(PLC)等难于进行噪声控制的环境中的半导体IC的安装结构。
背景技术
随着对紧凑型电子组件的需求，许多IC芯片以及IC组件需要安装在具有半导体IC和IC组件的电路模块上。因而对布线以及安装空间的有效使用的需求不断增加。具体地，调制和解调信号的调制/解调IC在狭窄的节距(pitch)设置有许多的接地端子(焊点)，其中各个连接到安装板上。用作安装板的是层压板，其包括在之间具有绝缘层的多个层压的布线层(例如，日本专利No.3,375,555和日本专利特许公开No.2000-031329)。为了最小化互连布线且降低布线本身所有的阻抗，在布线层中包括的电力线和接地线通常具有平面的形状，且分别作为电力片和接地片安装在层压板中。
当这样的传统的电力片或者接地片作为内部层安装在层压板中时，确定特定的安装位置作为一设计主题而被处理。当如图19中所示的，远离调制/解调IC 2100地提供配置接地层2200的接地片时，例如，需要提供预定深度的通路(via)用于在接地端子和接地片之间的电连接。处理穿透整个层压板1000的通路孔(via hole)(下文中称作贯通通路(through-via))H是容易的。然而，这样的深贯通通路需要大的平面空间以及在后侧的空间，因而浪费了安装和布线空间。此外，不能忽视垂直距离，且由层压板的厚度增加引起的电感的增加不是小问题。
提供仅到中间的通路以保证安装空间是可能的。然而，存在的问题是离调制/解调IC 2100的接地端子越远地提供接地层，处理精度下降的越多。另外，如上所述，由层压板的厚度增加引起的电感的增加远不是小问题。
发明内容
提供本发明来解决上面描述的问题。本发明的目的是提供一种几乎不受噪声影响且具有高可靠性的紧凑的电路模块。本发明的另一目的是提供紧凑的、低噪声的且高速的电力线通信装置。
被提供来解决上面描述的问题的本发明的第一方面提供了一种包括层压板(10)和IC(210)的电路模块；所述层压板具有第一绝缘层(例如，17)、层压在第一绝缘层上的第一导电层(例如，12)、层压在第一导电层上的第二绝缘层(17)、以及层压在第二绝缘层上的第二导电层(13)；所述IC安装在第一绝缘层上且具有多个接地端子。第一导电层电连接到多个接地端子。上面描述的结构在接地端子和接地层之间提供了最小距离，且在不需要穿透层压板的通路孔且保持处理精度的同时连接接地端子和接地层。由此，在层压板的后表面上没有降低安装空间，所述后表面是没有安装IC的表面。此外，最小化了由于层压板的厚度增加而引起的电感的增加。除了作为在层压板表面上的连接焊点配置布线图的导电层，在这里最接近于IC提供的导电层为最接近层。
被提供来解决上面描述的问题的本发明的第二方面提供了根据本发明的第一方面的电路模块，其中IC(210)处理通信信号。上面描述的结构在接地端子和接地层之间提供了最小距离，且在不需要穿透层压板的通路孔且保持处理精度的同时连接接地端子和接地层。由此，可以在不降低在层压板的后表面上的安装空间的前提下安装处理通信信号的IC，所述后表面是没有安装IC的表面。此外，最小化了由于层压板的厚度增加而引起的电感的增加。被提供来解决上面描述的问题的本发明的第三方面提供了根据本发明的第二方面的电路模块，其中通信信号为多载波信号。上面描述的结构在接地端子和接地层之间提供了最小距离，且在不需要穿透层压板的通路孔且保持处理精度的同时连接接地端子和接地层。由此，可以在不降低在层压板的后表面上的安装空间的前提下安装处理多载波信号的IC，所述后表面是没有安装IC的表面。此外，最小化了由于层压板的厚度增加而引起的电感的增加。被提供来解决上面描述的问题的本发明的第四方面提供了根据本发明的第三方面的电路模块，其中IC(210)执行多载波信号的调制和解调中的至少一个。该IC既可执行调制又可执行解调。
被提供来解决上面描述的问题的本发明的第五方面提供了根据本发明的第四方面的电路模块，其中多载波信号为经由电力线(900)传送的电力线通信信号。电路模块进一步包括安装在电路模块的表面上且屏蔽电力线通信信号的预定的频率范围的滤波器(260)，该滤波器安装在与层压板的第一绝缘层(17)不同的表面上。上面描述的结构提供了在层压板的不同表面上的IC和滤波器，并且由此IC和滤波器通过层压板彼此屏蔽。因而，防止来自IC的噪声到达滤波器。此外，接地端子和接地层可以不使用贯通通路进行连接，因而即使当IC或者滤波器的安装空间由于多载波信号处理变大的时候，仍允许作为安装空间的层压板的两个表面的有效使用，从而实现电路模块的大小降低。被提供来解决上面描述的问题的本发明的第六方面提供了根据本发明的第五方面的电路模块，其中多载波信号是经由具有一对线的电力线(900)来传送的。电力线可以具有三根或者四根线。
被提供来解决上面描述的问题的本发明的第七方面提供了根据本发明的第六方面的电路模块，其中滤波器(260)具有来自该对线(900)的基本上相等的阻抗。上面描述的结构在面向IC芯片的表面上安装平衡滤波器，由此降低了对平衡滤波器的噪声影响。平衡滤波器通常与诸如片式电感器、片式电容器等的芯片组件一起安装，因而其安装空间趋于变大。然而，即使当电力线通信的平衡滤波器的安装空间变大时，上面描述的结构仍可以降低电路模块的大小。
被提供来解决上面描述的问题的本发明的第八方面提供了一种执行电力线通信的电力线通信装置。所述电力线通信装置包括：根据本发明的第六方面的电路模块；以及耦合器(270)，该耦合器将从电路模块输出的电力线通信信号叠加在向电力线(900)传送的AC电压上，且从经由电力线传送的AC电压中分离电力线通信信号以向电路模块输出信号。上面描述的结构可以提供能够高速通信且获得低噪声和高可靠性的电力线通信装置。
被提供来解决上面描述的问题的本发明的第九方面提供了根据本发明的第一方面的电路模块。电路模块进一步包括：第二层压板(30)，其具有在之间具有绝缘层(35)的多个层压导电层(31、32、33以及34)，且该第二层压板不同于第一层压板(10)；安装在第二层压板的表面上的电路元件(例如，37)；以及绝缘薄片(20)，其具有提供在第一和第二层压板之间的导电路径并且电连接IC和电路元件。上面描述的结构可提供紧凑的且低噪声的IC。
被提供来解决上面描述的问题的本发明的第十方面提供了根据本发明的第九方面的电路模块。电路模块进一步包括被提供给绝缘薄片(20)且安装在电路模块中的内部电路元件(260)，其中内部电路元件被导电路径(Q)环绕。上面描述的结构提供了使用导电胶等的导电路径，因而以简单的结构来允许可靠的屏蔽。可使用铜箔来覆盖。
被提供来解决上面描述的问题的本发明的第十一方面提供了根据本发明的第九方面的电路模块，其中第一和第二层压板(10和30)具有相同的厚度。上面描述的结构提供了具有相同厚度的板，因而当由于温度变化(诸如热撞击)导致板的热膨胀不同时，防止两个层压板和具有导电路径的绝缘薄片的分离。由此，可提高连接两个层压板的导电路径的连接可靠性。
被提供来解决上面描述的问题的本发明的第十二方面提供了根据本发明的第九方面的电路模块。电路模块包括被提供给绝缘薄片(20)且安装在电路模块中的至少一个内部电路元件(260)。内部电路元件安装在第一和第二层压板(10和30)的较厚的层压板上。即使当板薄时上面描述的结构仅仅在较厚的板上安装电路组件，由此当板与具有导电路径的绝缘薄片或者复合薄片层压时，防止薄板弯曲且提高了连接两个层压板的导电路径的连接可靠性。
被提供来解决上面描述的问题的本发明的第十三方面提供了根据本发明的第九方面的电路模块。电路模块进一步包括被提供给第一和第二层压板(10和30)中的至少一个的散热片(40)。上面描述的结构增加了散热空间，因而从两个表面有效地散热且提高了可靠性。
被提供来解决上面描述的问题的本发明的第十四方面提供了根据本发明的第九方面的电路模块，其中绝缘薄片(20)包括无机填料和热固性树脂。上面描述的结构可通过选择无机填料来控制热膨胀率、介电常数以及导热能力，因而提高连接两个层压板的导电路径的连接可靠性，且增加了散热。
被提供来解决上面描述的问题的本发明的第十五方面提供了根据本发明的第十四方面的电路模块，其中包括在绝缘薄片(20)中的无机填料具有大约70％到大约95％的重量百分比范围。上面描述的结构提供了与两个层压板的热膨胀率相同的热膨胀率，因而防止由于绝缘薄片和两个层压板的热膨胀的差异引起的诸如热撞击等的温度变化而导致的两个层压板和具有导电路径的绝缘薄片的分离。由此，可提高连接两个层压板的导电路径的连接可靠性。此外，该结构降低了当绝缘薄片和两个层压板被层压时，施加到安装在接触绝缘薄片的表面上的电路组件的压力，由此防止对电路组件的损害。层压板在以预定图案提供的导电层之间具有绝缘层。还可以以相似的方式使用无机填料和热固性树脂来配置绝缘层。当绝缘薄片具有比包括在层压板中的绝缘层的硬化温度低的硬化温度的热固性树脂时，防止了层压板的绝缘层当在之间具有绝缘薄片的层压板被固定地附着时由于热处理引起的退化。
被提供来解决上面描述的问题的本发明的第十六方面提供了根据本发明的第一方面的电路模块。电路模块包括：第二层压板(30)，其具有在之间具有绝缘层(20)的多个层压导电层(例如，31、32、33以及34)且不同于第一层压板(10)；以及安装在第二层压板的表面上的电路元件(例如，18和37)。电路元件提供在第一和第二层压板之间且支持第一和第二层压板。上面描述的结构简化了构造且不需要诸如绝缘薄片的构件而允许降低成本。
被提供来解决上面描述的问题的本发明的第十七方面提供了一种包括层压板(10)和IC(210)的电路模块；所述层压板具有第一绝缘层(例如，17)、层压在第一绝缘层上的第一导电层(例如，12)、层压在第一导电层上的第二绝缘层(17)、以及层压在第二绝缘层上的第二导电层(13)；所述IC具有多个接地端子且处理高频信号。IC安装在第一绝缘层上，且多个接地端子电连接到第一导电层。上面描述的结构在接地端子和接地层之间提供了最小距离，且在不需要穿透层压板的通路孔且维持处理精度的同时连接接地端子和接地层。由此，在层压板的后表面上的安装空间没有降低，所述后表面是没有安装IC的表面。此外，最小化了由层压板的厚度增加引起的电感的增加，由此防止由IC处理的高频信号的衰减。除了作为在层压板表面上的连接焊点配置布线图的导电层，在这里与IC最接近地提供的导电层为最接近层。
被提供来解决上面描述的问题的本发明的第十八方面提供了根据本发明的第十七方面的电路模块，其中高频信号为经由电力线(900)传送的电力线通信信号。电路模块进一步包括安装在电路模块的表面上且屏蔽电力线通信信号的预定的频率范围的滤波器(260)，该滤波器安装在与层压板的第一绝缘层(17)不同的表面上。上面描述的结构提供了在层压板的不同的表面上的IC和滤波器，且由此IC和滤波器被层压板彼此屏蔽。因而，防止了来自IC的噪声到达滤波器。此外，接地端子和接地层可以不使用贯通通路来连接，因而即使当IC或者滤波器的安装空间由于多载波信号处理而变大时，允许作为安装空间的层压板的两个表面的有效使用，从而使电路模块的大小降低。
被提供来解决上面描述的问题的本发明的第十九方面提供了根据本发明的第十八方面的电路模块，其中高频信号为经由具有一对线的电力线(900)传送的高频信号。电力线可具有三根或者四根线。
被提供来解决上面描述的问题的本发明的第二十方面提供了根据本发明的第十九方面的电路模块，其中高频信号是经由具有该对线的电力线传送的，且滤波器(260)为具有来自该对线(900)的基本上相等的阻抗的平衡滤波器。上面描述的结构在面向IC芯片的表面上安装平衡滤波器，由此降低对平衡滤波器的噪声影响。平衡滤波器通常与诸如片式电感器、片式电容器等的芯片组件一起安装，因而其安装空间趋于变大。然而，即使当用于电力线通信的平衡滤波器的安装空间变大时，上面描述的结构仍可以降低电路模块的大小。
根据本发明的IC不需要是诸如主IC的调制/解调IC。该IC可应用于安装具有许多接地端子的IC，诸如AFE IC。
附图说明
图1为示出了根据第一实施例的使用IC安装板的电力线通信(PLC)电路模块的截面图；
图2为示出了根据第一实施例的PLC电路模块的立体图；
图3A和3B为示出了根据第一实施例的PLC调制解调器的外部视图；
图4为示出了根据第一实施例的PLC调制解调器的分解立体图；
图5为示出了根据第一实施例的PLC调制解调器的硬件示例的框图；
图6为示出了由根据第一实施例的PLC模块的主IC210提供的数字信号处理器的示例的通用功能框图；
图7A到图7C为示出了用在根据第一实施例的PLC电路模块中的平衡滤波器的等效电路示意图；
图8A和8B为用在根据第一实施例的PLC电路模块中的第二层压板的前和后视图；
图9A和9B为用在根据第一实施例的PLC电路模块中的第一层压板的前和后视图；
图10A到10F为示出了根据第一实施例的PLC模块的制造过程的实施例的立体图；
图11A到11F为示出了根据第一实施例的PLC模块的制造过程的实施例的截面图；
图12A到12F为示出了用在根据第一实施例的PLC模块中的第一层压板的制造过程的截面图；
图13示出了根据第二实施例的PLC电路模块；
图14示出了根据第二实施例的PLC电路模块；
图15示出了根据第三实施例的PLC电路模块；
图16示出了根据第四实施例的PLC电路模块；
图17示出了根据第五实施例的PLC电路模块；
图18示出了根据第六实施例的PLC电路模块；以及
图19示出了传统的PLC模块；
具体实施方式
下面参考上面描述的附图来解释实施例。
(第一实施例)
在第一实施例中解释的是作为IC安装板的PLC调制解调器100，其在外壳101中存储用于高速电力线通信(PLC)的PLC板。PLC调制解调器100为PLC装置的示例，其可以是其中具有PLC调制解调器的电子装置。
在第一实施例中，PLC电路模块200包括如图1和2所示的两个IC安装板。更具体地，在第一层压板10中，其为配置安装在PLC调制解调器100中的PLC电路模块200的两个IC安装板中的一个，第一金属层12为最接近于作为IC的调制/解调IC 210而提供的导电层，且电连接到调制/解调IC 210的接地端子。
如在图1和2中所示的(图1为图2的截面A-A的截面图)，在第一实施例中，第一层压板10固定地附着到第二层压板30，在其之间具有作为绝缘薄片的复合薄片20。第一层压板10安装有调制/解调IC 210，其为调制以及解调多载波信号的IC。在两个层压板的第一层压板10中，第一到第四金属层12到15中的每个层被层压且在之间具有绝缘层17地固定地附着。布线图11以及16配置在层压板的前以及后表面上的布线。布线图以相似的方式提供给第一到第四金属层，且用作连接的焊点。最接近层为第一金属层12。在第二层压板30中，配置布线图的第一和第二金属层32和33中的每个层被层压且在之间具有绝缘层35地固定地附着。布线图31和34配置在层压板的前以及后表面上的布线。布线图以相似的方式提供给第一和第二金属层，且用作连接的焊点。以相似的方式提供给第一层压层10的第二层压板30在其表面上安装有AFE IC(模拟前端IC)和平衡滤波器251(260)。在下文中将描述包括调制/解调IC 210的PLC电路模块200的电路结构。
如在图1和图2中所示的，配备有两个IC安装板且存储在PLC调制解调器100中的PLC电路模块200，具有第一层压板10和第二层压板30，其被固定地附着且被层压，在其之间具有绝缘薄片20。调制/解调IC 210安装在第一层压板10的后表面上。AFE IC 220以及作为平衡滤波器的低通滤波器251和带通滤波器260安装在第二层压板30的前表面上。第一层压板10包括：布线层11和16，布线层11和16包括在前和后表面上的焊点；以及层压金属层12、13、14以及15，在之间具有绝缘层17。在四个金属层中，第一金属层12在后表面上被提供为最接近于调制/解调IC的接地层。第一金属层12连接到布线图11贯通通路孔H1的焊点B，且然后连接到调制/解调IC 210。
如上所述，第一和第二层压板10和30用作提供在PLC电路模块200中的IC安装板。更具体地，安装有作为用于调制和解调多载波信号的IC的调制/解调IC 210的第一层压板10固定地附着到第二层压板30，同时在之间具有作为绝缘薄片的复合薄片20。在第二层压板30中，多个金属层32和33中的每一个被层压且固定地附着，在之间具有绝缘层35。在前和后表面上，第二层压板30也提供有金属层31和34，其配置焊点(参考图1)。
上面的结构最小化了作为调制/解调IC 210的接地端子的焊接焊点(bonding pad)(在附图中未示出)以及配置接地层的第一金属层12之间的距离。因而该结构允许接地端子和接地层通过穿透仅仅表面绝缘层17的浅内部通路H1相连接，而不需要将通路来提供为穿透层压板。由此该结构能在连接接地端子和接地层的同时保持处理精度。因此，即使提供了多个接地端子管脚，贯通通路也不降低在其上没有安装IC的层压板的后表面上的安装空间。此外，最小化了由层压板的厚度增加引起的电感的增加。
配置第一层压板10的接地层的第一金属层12使用铜箔来构图样，以具有板表面的80％或者更大的空间。在第一金属层12的上层侧(远离调制/解调IC 210的侧)提供的是第二金属层13，其类似地使用铜箔构图且配置电源层。通过内部通路将第二金属层13连接到调制/解调IC210的电源端子(附图中未示出)、存储器240等。
第一和第二层压板10和30提供有：绝缘层17和35；金属层12、13、14、15、32和33；以及布线图11、16、31和34。绝缘层将配置图案的金属层夹入其间，所述金属层包括接地层、电源层、布线层等。布线图配置在前和后表面上的连接焊点。通过在绝缘层17中提供的通路孔来电连接层与图。可以通过例如激光处理、钻孔、或者模具加工来提供通路孔。由于激光处理方法在细微的节距提供通路孔且不产生削屑，所以激光处理是优选的。当使用二氧化碳激光器或者准分子激光器时，容易执行激光处理。对于电连接，可以执行非电解电镀或者可以填充导电物质。
此外，对配置布线图、接地层、以及电源层的金属层11、12、13、14、15以及16(31、32、33以及34)使用铜箔。然而，可以使用任何导电物质，诸如导电树脂合成物等。当铜箔用于布线图，例如，可以应用具有大约12μm到35μm的厚度的电解电镀铜箔。为了提高铜箔对绝缘层17和35的粘附，优选的是使接触绝缘层17和35的表面变粗糙。也可以使用以耦合剂处理或者以锡、锌或者镍电镀其表面的铜箔，以提高粘附以及耐酸性能。对于金属层，可使用引线框，其为被蚀刻的或者冲孔的金属片。由于通过印刷等每单位分割以及提供的绿色薄片被固定地附着到引线框上，所以使用引线框允许容易地形成；按照需要安装组件；层压下一绝缘层；层压下一金属层；随后以相似的方式层压层；且最后引线框被分割成单位的层压板。
第一和第二层压板10和30固定地附着的、作为绝缘薄片20的复合薄片，具有包括无机填料以及热固性树脂的且通常称作绿色薄片的混合物。没有硬化的薄片被层压，其中按需要提供用于电路组件或者用于导电路径的孔。然后在其中具有电路组件或者导电路径时，薄片在大约200摄氏度的温度下被加热以及干燥，且被层压。可以通过例如激光处理、钻孔、或者模具加工来提供用于电路组件或者导电路径的孔。由于激光处理方法在细微的节距提供贯通孔(through-hole)且不产生削屑，所以激光处理是优选的。当使用二氧化碳激光器或者准分子激光器，容易执行激光处理。可以在使用混合物形成绿色薄片的同时提供孔。作为无机填料，例如可以使用Al2O3、MgO、BN、AlN、SiO2等。优选的是，无机填料具有对混合物70％到95％的重量百分比。优选的是无机填料具有0.1μm到100μm或者更少的平均粒度大小。优选的热固性树脂为例如高耐热性环氧树脂、酚醛树脂或者氰酸盐树脂。由于环氧树脂耐热性是尤其高的，所以环氧树脂是特别优选的。混合物可包括分散剂、着色剂、耦合剂或者脱模剂。
由于无机填料和热固性树脂的混合物用作绝缘薄片20的材料，所以不象陶瓷板，薄片不需要在高温烘烤，且可以通过在大约200摄氏度的温度干燥来提供。因而，制造是容易的。
此外，绝缘薄片20的线性膨胀系数、导热性能、以及介电常数可以容易地通过选择用于绝缘薄片20的无机填料来控制。基本上使绝缘薄片20和半导体元件的线性膨胀系数相等可防止由温度变化引起的破裂等，因而提供高度可靠的IC安装板。即使当电路组件以高密度安装时，提高绝缘薄片20的导热系数提供了高度可靠的IC安装板。
平面绝缘薄片20可以在低于热固性树脂的硬化温度的温度进行热处理。热处理移除了粘附，同时保持绝缘薄片20的挠性，因而允许之后的处理容易。此外，热处理其中以溶剂溶解的热固性树脂的混合物，部分地移除了溶剂。
在绝缘薄片20中提供的导电路径P具有例如热固性导电物质。作为热固性导电物质，例如，可以使用金属粒子与热固性树脂的导电树脂合成混合物。作为金属粒子，可以使用金、银、铜或者镍。由于其高导电性，金、银、铜或者镍是优选的导电物质。由于其高的导电性和有限的迁移，所以铜是特别优选的。作为热固性树脂，例如，可以使用环氧树脂、酚醛树脂或者氰酸盐树脂。由于其高的耐热性，环氧树脂是特别优选的。
在绝缘薄片20中提供的电路组件18和37可以是有源组件或者无源组件。用作有源组件的是半导体元件，诸如晶体管、IC、LSI等。半导体元件可以是半导体裸芯片或者树脂密封的半导体元件。用作无源组件的是片式电阻、片式电容器、片式电感等。电路组件不必要包括有源组件。
此外，使用绝缘薄片20使内部提供的电路组件18和37对外部空气屏蔽，因而防止由湿度影响的可靠性的下降。
下面描述的是采用作为用作高速电力线通信的模块的IC安装板的第一层压板(和第二层压板)的PLC调制解调器的细节。如在图3A、3B以及4中所示的，PLC调制解调器100具有包括上外壳101a和下外壳101b的外壳101。如图3A中所示，在外壳101的前表面上提供了包括LED(发光二极管)等的显示器105。如在图3B中所示的，在外壳101的后表面上提供了电力连接器102；用于LAN(局域网)的模块插孔103，诸如RJ-45；以及用于转换操作模式的开关104。电力线缆106连接到电力连接器102。LAN线缆(附图中未示出)连接到模块插孔103。PLC调制解调器100可以提供有用于D-sub线缆连接的D-sub连接器。
如在图5中所示的，PLC调制解调器100具有PLC电路模块200和开关调节器300。开关调节器300向PLC电路模块200提供多种电压(例如，+1.2V、+3.3V，以及+10.5V)。开关调节器包括例如开关变压器以及DC-DC转换器(附图中都未示出)。
PLC电路模块200提供有作为调制/解调IC的主IC 210、AFE(模拟前端)IC 220、存储器240、低通滤波器251、驱动器IC 252，以及带通滤波器260。开关调节器300以及耦合器270连接到电力连接器102，然后经由电力线缆600、电力插头400以及出口500连接到电力线900。
主IC210包括CPU(中央处理单元)211、PLC MAC(电力线通信媒体接入控制层)块212、以及PLC PHY(电力线通信物理层)块213。CPU 211安装有32位RISC(精简指令集计算机)处理器。PLC MAC块212控制传送以及接收的信号的MAC层；PLC PHY块213控制传送以及接收的信号的PHY层。AFE IC 220包括DA转换器(DAC)221、AD转换器(ADC)222以及可变增益放大器(VGA)223。耦合器270包括线圈变压器271和耦合电容器272a和272b。此外，CPU 211使用存储在存储器240中的数据，以控制在PLC MAC块212和PLC PHY块213中的操作且控制整个PLC调制解调器100。
PLC调制解调器100执行在使用多个子载波的OFDM系统等中的传输。在主IC 210，特别地在PLC PHY块213中执行用于这样的传输的数字信号处理。
图6为示出了用于使用小波变换的OFDM传输的主IC 210的数字信号处理器的示例的通用功能框图。图6的数字信号处理器包括控制器2110、符号映射器2111、串并转换器(S/P转换器)2112、小波逆变换器2113、小波变换器2114、并串转换器(P/S转换器)2115以及解映射器2116。
符号映射器2111将将要传送的比特数据转换成为符号数据，且根据每个符号数据执行符号映射(例如，PAM调制)。S/P转换器2112将所映射的串行数据转换成为并行数据。小波逆变换器2113执行并行数据的小波逆变换，使其成为时间标度的数据，并且产生代表传输符号的一系列采样值。数据被传递到AFE IC 220的DA转换器(DAC)221。
小波变换器2114执行所接收的数字数据(以与传送相同的速率采样的一系列采样值)的离散小波变换，使其成为频率标度的数据，该所接收的数字数据是从AFE IC 220的AD转换器(ADC)222获得的。P/S转换器2115将频率标度的并行数据转化成为串行数据。解映射器2116计算每个子载波的幅度值，以确定所接收的信号且获得所接收的数据。
由PLC调制解调器100执行的通信的概述如下。当接收从模块插孔103输入的数据时，经由以太网PHY IC 230，将数据传递到主IC 210。由AFE IC 220的DA转换器(DAC)221将通过数字信号处理产生的传送数字信号转换为模拟信号。然后经由低通滤波器251、驱动器IC 252、耦合器270、电力连接器102、电力线缆600、电力插座400以及出口500，向电力线900输出模拟信号。
当从电力线900接收到信号时，经由耦合器270将信号传递到带通滤波器260。在AFE IC 220的可变增益放大器(VGA)223中调节增益之后，在AD转换器(ADC)222将信号转换成数字信号。然后将信号传递到主IC 210，并且通过数字信号处理转换成为数字信号。然后，经由以太网PHY IC 230从模块插孔103输出数据。
如图7A和7B示出的其等效电路示意图，在这里提供在传送侧的低通滤波器251包括许多电容器和线圈。如图7C示出的其等效电路示意图，提供在接收侧的带通滤波器260也包括许多电容器和线圈。
如在图7A中所示的，低通滤波器251a具有连接在一对线601和602之间的两个电容器251a1和251a2。CL并联电路251a3和251a4分别串联连接到这对线601和602，以被夹入两个电容器251a1和251a2中间。如在图7B中所示的，低通滤波器251b具有连接在一对线601和602之间的一个电容器251b1。两个电感器251b2和251b3串联连接到线601，以使电容器251b1夹在中间。两个电感器251b4和251b5串联连接到线602，以使电容器251b1夹在中间。
如在图5中所示的，线601和602经由电力线缆600连接到具有一对线的电力线900。当CL并联电路251a3和251a4的电路常数相等时，低通滤波器251a具有来自电力线900的这对线中的每一个的相等的阻抗。因而，低通滤波器251a配置平衡滤波器。此外，当电感器251b2和251b3以及电感器251b4和251b5的电路常数相等时，低通滤波器251b具有来自电力线900的这对线中的每一个的相等的阻抗。因而，类似于低通滤波器251a，低通滤波器251b配置平衡滤波器。上面的结构因而允许平衡电力线的这对线。由此，在第一线上传送的噪声可抵消在第二线上传送的噪声，因而抑制了噪声。
如在图7C中所示的，带通滤波器260具有串联连接到线601和602的在图7A中示出的低通滤波器251a和高通滤波器251c。高通滤波器251c具有连接在这对线601和602之间的一个电感器251c1。两个电容器251c2和251c3串联连接到线601，以使电感器251c1夹在中间。两个电容器251c4和251c5串联连接到线602，以使电感器251c1夹在中间。
如在图7C中所示的，当电容器251c2和251c3以及电容器251c4和251c5的电路常数相等时，带通滤波器260具有来自电力线900的这对线中的每一个的相等的阻抗。因而，带通滤波器260配置平衡滤波器。上面的结构因而允许平衡电力线的这对线。由此，在第一线上传送的噪声可抵消在第二线上传送的噪声，因而抑制了噪声。
在图7A到7C中示出的滤波器具有来自电力线900的对线中的每一个的相等的阻抗。然而，阻抗不需要完全相等，而是可以在噪声抑制的效力的范围内基本上相等。例如，来自每根线±5％的阻抗差可以获得噪声抑制的效力。
如上所述，PLC电路模块200包括第一层压板10和第二层压板30，在其之间具有复合薄片20。如图9A和9B示出的第一层压板10的前和后表面，该板提供有作为内部层的四个金属层11、12、13以及14，且在前表面侧安装有相对小的组件，以及在后表面侧安装有调制/解调IC210、存储器240等。如图8A和8B示出的第二层压板30的前和后表面，该板提供有作为内部层的两个金属层32和33，且在后表面侧安装有相对小的组件，以及在前表面侧安装有平衡滤波器251和260以及AFE IC220。
下面解释的是PLC电路模块200的制造方法。图10A到10F为示出了PLC模块的制造过程的实施例的立体图。图11A到11F提供了截面图。图12A到12F为示出了作为包括在PLC模块中的IC安装板的第一层压板的制造过程的截面图。在解释PLC模块的制造过程之前，首先描述第一层压板的制造过程。
如图12A中所示的，首先提供充满热固性树脂的玻璃织物的未硬化的绝缘层17，然后将铜箔粘在其两侧作为金属层11和12。近似地准备将铜箔粘在其两侧作为金属层13和14的绝缘层17，以及将铜箔粘在其两侧作为金属层15和16的绝缘层17。板的两侧在被加热的同时被按压以硬化绝缘层的树脂。芳纶非纺织物或无机填料可以用作绝缘层的材料。环氧树脂用作热固性树脂，但是也可以使用酚醛树脂等。
其后，如图12B中所示的，使用光刻法来对每个金属层构图，以提供布线图。然后，如图12C中所示的，被称作预浸料坯(prepreg)的绝缘层17P在被加热的同时被插入且被按压。被安置的且被层压的层被按压以提供平面体。然后，加热平面体，以硬化绝缘层17和17P中的热固性树脂且提供具有六个金属层11、12、13、14、15以及16的层压体。以等于或者高于绝缘层17和17P中的热固性树脂的硬化温度(例如，150摄氏度到270摄氏度)执行加热，以将未硬化的层转变为绝缘层17。当在未硬化的绝缘层中的热固性树脂被加热进行硬化时，在加热树脂的同时施加10kg/cm2到200kg/cm2的压力提高了电路组件模块的机械强度。
其后，如图12D中所示的，使用激光来向接地层15提供孔H。如前面所描述的，可通过激光处理、钻孔或者模具加工来提供孔H。
然后，如图12E中所示的，提供贯通孔H以穿透层压板10。此外，如图12F中所示的，电镀贯通孔H的内表面，以电连接作为焊点工作的金属层16、接地层15等。在这里贯通孔H可以填充有导电树脂合成物。如上所述来提供第一层压板。
在本实施例中，配置最外层的布线图11和16也被构图、层压并且最后提供有贯通孔H，其内部被电镀。然而，为了连接贯通孔和布线图11，可以再次执行选择性的电镀，以提供作为焊点的从贯通孔的内表面到布线图16的电镀层。就最外层而言，有可能最后粘贴铜箔且执行构图(patterning)，以提供贯通孔上的焊盘。
类似地，提供第二层压板30。虽然安装不同的电路组件，但是第二层压板以与第一层压板类似的过程来制造。
如图10A和11A所示，对于PLC模块的安装，首先将电路组件18安装在第一层压板10的上表面上。
然后，如图10B和11B所示，将电路组件37安装在第二层压板30的下表面上。
其后，如图10C和11C所示，提供复合薄片20，且为组件或者通路(导电路径)提供贯通孔H。复合薄片20由包括无机填料和热固性树脂的混合物形成以具有平面形状。平面复合薄片20在将无机填料和未硬化的热固性树脂混合以提供可塑胶(kneaded paste)的过程中获得，其然后成形以具有一致的厚度。然后，在平面复合薄片20的预定位置提供用于通路(导电路径)的贯通孔H，且由此提供具有贯通孔H的平面体。例如可以通过激光处理、钻孔或者模具加工来提供贯通孔H。在这个过程中，也可以在平面复合薄片20由可塑胶形成的同时提供贯通孔H。
随后，如图10D和11D所示，向贯通孔H填充导电树脂合成物以提供导电路径P。
然后，如图10E和11E所示，安置第一和第二层压板，在其之间具有复合薄片20。按压层压板以提供其中具有电路组件18和37的平面体，且然后对其加热以硬化绝缘薄片20以及导电树脂合成物中的热固性树脂。由此，在第一层压板10和第二层压板30之间提供具有电路组件18和37的层压体。以等于或者高于复合薄片20和导电树脂合成物中的热固性树脂的硬化温度的温度(例如，150摄氏度到260摄氏度)执行加热，以硬化未硬化的复合薄片20。当加热未硬化的复合薄片进行硬化时，在加热薄片的同时施加10kg/cm2到200kg/cm2的压力，提高了PLC电路模块的机械强度。
其后，如在图10F中所示的，调制/解调IC 210、存储器240等安装在第一层压板10的下表面上；且AFE IC 220以及平衡滤波器251和260安装在第二层压板30的上表面上，因而完成根据本实施例的PLC模块。
如上提供的PLC模块存储在图4所示的外壳101a和101b中，且由此完成如图4所示的PLC调制解调器。
根据本实施例的PLC模块在层压板的不同表面上提供有调制/解调IC和平衡滤波器，由此降低噪声的影响且因而提供具有良好特性的紧凑的和可负担得起的模块。
下面解释本发明的特定实施例，即，包括在根据本发明的PLC模块中的IC安装板的制造方法的示例。
为了制造平面复合薄片，首先将具有预定合成物的预定数量的胶混合物滴到脱模薄膜上。胶混合物由在混合器中混合约10分钟的无机填料和液态热固性树脂制成。由于无机填料和液态热固性树脂放置在具有预定容量的容器中且然后容器本身被旋转，所以即使当混合物的粘性相对高时，所使用的混合器也能够提供足够的分散。用作脱模薄膜的是具有75μm厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate)薄膜，其表面用硅进行的脱离处理。
随后，将脱模薄膜进一步放置在脱模薄膜上的胶混合物上。然后，按压材料以具有500μm的厚度，且由此获得平面混合物。然后，夹在脱模薄膜中间的平面混合物与薄膜一起加热，且在从平面混合物中移除粘附的条件下进行热处理。在120摄氏度的温度执行热处理持续15分钟的时间。热处理从平面混合物中移除粘附，因而允许脱模薄膜的容易移除。由于用在该实施例中的液态环氧树脂具有130摄氏度的硬化温度，所以树脂在热处理条件下是未硬化的(B阶段)。
其后，脱模薄膜从平面混合物中移除。平面混合物然后夹在抗热脱模薄膜(PPS或者聚苯硫醚；75μm厚度)中间，且在以170摄氏度的温度加热的同时以50kg/cm2的压力按压，以被硬化。
随后，抗热脱模薄膜从硬化的平面混合物中移除，且由此获得绝缘层。绝缘层被处理以具有预定的尺寸，然后被测量导热性能、线性膨胀系数等。导热性能是通过将被切出以具有10mm正方形的样品的表面接触到加热器来加热，且对来自其相对的表面上的温度升高执行计算来获得的。线性膨胀系数是通过当温度从室温升到140摄氏度时测量绝缘层的尺寸的变化，且然后计算尺寸变化的平均值来获得的。介电强度电压是通过当将AC电压施加在绝缘层的厚度方向时测量介电强度电压，且然后计算每单位厚度的介电强度电压来获得的。在这里绝缘层意味着电绝缘的板。
以上面描述的方法制造的且具有Al2O3作为无机填料的绝缘层具有传统的玻璃环氧板(0.2w/mK到0.3w/mK的导热性能)的大约10倍或更高的导热系数。当Al2O3的数量为85％的重量百分比或者更高时，获得2.8w/mK或者更高的导热性能。此外，Al2O3是有成本优势的。
当将AlN或者MgO用作无机填料时，获得与Al2O3的导热系数相等或者更高的导热性能。此外，当将非晶SiO2用作无机填料时，线性膨胀系数更接近于硅半导体的线性膨胀系数(3×10-6/℃的线性膨胀系数)。因而，对于直接安装有半导体的倒装芯片(flip-chip)板，优选的是使用具有非晶SiO2作为无机填料的绝缘层。
当将SiO2用作无机填料时，绝缘层具有低介电常数。此外，SiO2有低比重的优势。
当将BN用作无机填料时，绝缘层具有高的导热性能和低的线性膨胀系数。除了将具有60％的重量百分比的Al2O3用作无机填料的情况，绝缘层具有10kV/mm或者更高的介电强度电压。绝缘层的介电强度电压是在作为绝缘层的材料的无机填料与热固性树脂之间的粘附的指示。更具体地，当在无机填料与热固性树脂之间的粘附差时，在材料之间形成细裂纹，因而减小了介电强度电压。这样的细裂纹最终导致其中具有电路组件的模块的可靠性的下降。当介电强度电压为10kV/mm或者更高时，一般确定在无机填料与热固性树脂之间的粘附是好的。因而，优选的是无机填料的量为70％或者更高的重量百分比。
由于当包含低数量的热固性树脂时绝缘层的强度下降，所以优选的是热固性树脂具有4.8％或者更高的重量百分比。
在本实施例中，由Nippon Pelnox Corporation(WE-2025；包括酸酐硬化剂)制造的环氧树脂用作液态环氧树脂。作为酚醛树脂，使用由Dainippon Ink and Chemicals，Inc(Phenolite VH4150)制造的酚醛树脂。作为氰酸盐树脂，使用由Asahi-Ciba，Limited(AcroCy M-30)制造的氰酸盐树脂。在本实施例中，加入炭黑或者分散剂作为添加剂。在第一层压板10和第二层压板30之间夹入复合薄片且按压和加热材料提供了根据本发明的实施例的IC安装板。第一实施例可应用于下面描述的实施例。
(第二实施例)
下面解释第二实施例。如在图13中的截面图和图14中的立体图中所示的，作为根据第二实施例的IC安装板的层压板10在接触两个层压板之间的复合薄片的表面上安装有平衡滤波器260。平衡滤波器260被具有导电胶且提供导电路径的导电柱Q沿其周围环绕。由于在图10C和10D的PLC模块的制造过程的过程中执行相似的处理，所以可最小化工时。其后，以类似于图1中所示的IC安装板的方式提供IC安装板。
在本实施例中，平衡滤波器260安装在绝缘薄片20中，且被具有铜箔和导电胶的导电柱Q环绕。由此，可最小化噪声的影响且可提供不受安装环境影响的紧凑的和可负担得起的模块。
随着信号速度的增加引起的噪声使得以平衡滤波器表示的发送/接收模拟电路上的信号失真，因而显著地恶化了特性。已经观察到在其中安装模块的环境(即，噪声是高或者低)影响模块的特性的问题。特别地，高速电力线通信(PLC)使用具有4MHz到28MHz的低频率和宽范围的频段，因而提供在滤波器电路中的电路元件是大的。因此，噪声不可避免地传到滤波器电路中，且由此特定的恶化是特别显著的。本实施例解决了上面描述的问题且提供了紧凑的和可负担得起的模块。
通过利用铁素体粒子等代替在上面描述的实施例中的导电胶中包含的金属粒子，也可以进一步提高屏蔽效果。
(第三实施例)
下面解释第三实施例。在第三实施例中，PLC模块具有下述结构：其中将散热金属层40和41层压到在上面描述的第一实施例中获得的PLC模块的上以及下表面上，如图15所示，在之间分别具有复合薄片42和43，因而作为模块允许有效的散热。以类似于根据图1所示的第一实施例的PLC模块的方式提供其它组件。相同的附图标记提供给相同的组件。即使当电路密度增加时，在上以及下表面上都具有散热片的上面的结构使散热空间扩大，且提供紧凑的和可负担得起的模块。这里描述的是其中存在两个散热金属片的情况，但是可以使用一个金属片。例如，仅仅向具有经由复合薄片产生最大热量的IC(例如，主IC)提供金属片，可扩大散热表面。
(第四实施例)
下面解释第四实施例。如在图16中所示的，在第四实施例中，电路组件18安装在接触由两个层压板夹入中间的绝缘薄片的表面上，且集成在较厚的层压板侧。
在第四实施例中，安装在接触绝缘薄片的表面上的电路组件18集成在较厚的层压板侧，因而阻止薄板弯曲，且当板与复合薄片20一起层压时，提高了连接两个层压板的导电路径的连接可靠性。
(第五实施例)
下面解释第五实施例。如在图17中所示的，在第五实施例中，与其中包括组件的一侧相对的两个层压板，具有相同的厚度。
在第五实施例中，对两个层压板10和30提供相同的厚度，降低了由板的热膨胀的差异引起的切应力，从而当板与复合薄片20一起层压时，提高了导电路径的连接可靠性。
(第六实施例)
下面解释第六实施例。在第一到第五实施例中，两个层压板之间具有复合薄片20地被层压。然而，在第六实施例中，与其中包括组件的一侧相对的两个层压板10和30，使用电路组件21连接，因而简化了结构。
如在图10C中所示的，上面的结构消除了冲孔过程等以在复合薄片上提供电路组件的部分或者以导电胶填充的部分，由此提供允许容易安装的可负担得起的模块。
在上面所描述的第一到第六实施例中，调制和解调多载波信号的主IC作为将多个接地端子连接到接地层的IC的示例而被解释。然而，这样的IC不限制于主IC。例如，当连接AFE IC的多个接地端子和接地层时，也可以获得相似的效果。
注意，提供前面的示例仅仅是为了解释的目的而决不是认为是限制本发明。虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应理解用在这里的文字是作为描述和说明的文字，而不是限制的文字。在不偏离本发明在其方面的范围和精神的前提下，按照目前所陈述的和所修正的，在所附权利要求的范围内，可作出改变。虽然在这里已经参考特殊的结构、材料以及实施例描述了本发明，但是本发明并不意于限制于这里所公开的细节；而是，本发明扩展到诸如在所附权利要求的范围内的所有在功能上等同的结构、方法以及用途。
本发明不限制于上面描述的实施例，且在不偏离本发明的范围的前提下，多种变形以及修改是可能的。在实施例中，描述了具有多个接地端子的电路模块，其中所有的接地端子连接到金属层12。然而，多个接地端子中的一部分可以连接到金属层13、14、15等，实质在本发明的效力的范围内。
工业适用性
根据上面描述的IC安装板被配置以抗热波动和噪声。因此，可以将IC安装板应用于包括高速电力线通信的多种技术。

Claims (21)

1.一种电路模块，包括：
层压板，其具有第一绝缘层、层压在所述第一绝缘层上的第一导电层、层压在所述第一导电层上的第二绝缘层以及层压在所述第二绝缘层上的第二导电层；以及
集成电路，其安装在所述第一绝缘层上且其具有多个接地端子；其中
所述第一导电层电连接到所述多个接地端子。
2.根据权利要求1所述的电路模块，其中所述集成电路处理通信信号。
3.根据权利要求2所述的电路模块，其中所述通信信号为多载波信号。
4.根据权利要求3所述的电路模块，其中所述集成电路执行所述多载波信号的调制和解调中的至少一个。
5.根据权利要求4所述的电路模块，其中所述多载波信号为经由电力线传送的电力线通信信号，所述电路模块进一步包括：
滤波器，其安装在所述电路模块的表面上并且屏蔽所述电力线通信信号的预定的频率范围，所述滤波器安装在不同于所述第一绝缘层的表面上。
6.根据权利要求5所述的电路模块，其中所述多载波信号经由具有一对线的电力线传送。
7.根据权利要求6所述的电路模块，其中所述滤波器为具有来自所述对线的基本相等的阻抗的平衡滤波器。
8.一种具有根据权利要求6所述的电路模块的电力线通信装置，进一步包括：
耦合器，其将从所述电路模块输出的电力线通信信号叠加到传送到所述电力线的AC电压上，以及其从经由所述电力线传送的AC电压中分离所述电力线通信信号以向所述电路模块输出所述信号。
9.根据权利要求1所述的电路模块，进一步包括：
第二层压板，其具有在之间具有绝缘层的多个层压的导电层，且不同于所述第一层压板；
电路元件，其安装在所述第二层压板的表面上；以及
绝缘薄片，其具有提供在所述第一和第二层压板之间的导电路径，且电连接所述集成电路和所述电路元件。
10.根据权利要求9所述的电路模块，进一步包括：
内部电路元件，其被提供给所述绝缘薄片且安装在所述电路模块中，其中
所述内部电路元件被所述导电路径环绕。
11.根据权利要求9所述的电路模块，其中所述第一和第二层压板具有相同的厚度。
12.根据权利要求9所述的电路模块，进一步包括：
至少一个内部电路元件，其被提供给所述绝缘薄片且安装在所述电路模块中，其中
所述内部电路元件安装在所述第一和第二层压板中的较厚的层压板上。
13.根据权利要求9所述的电路模块，进一步包括：
散热片，其被提供给所述第一和第二层压板中的至少一个。
14.根据权利要求9所述的电路模块，其中所述绝缘薄片包括无机填料和热固性树脂。
15.根据权利要求14所述的电路模块，其中包括在所述绝缘薄片中的所述无机填料具有大约70％到大约95％的重量百分比范围。
16.根据权利要求1所述的电路模块，进一步包括：
第二层压板，其具有在之间具有绝缘层的多个层压的导电层，且不同于所述第一层压板；以及
电路元件，其安装在所述第二层压板的表面上，所述电路元件提供在所述第一和第二层压板之间且支持所述第一和第二层压板。
17.一种电路模块，包括：
层压板，其具有第一绝缘层、层压在所述第一绝缘层上的第一导电层、层压在所述第一导电层上的第二绝缘层以及层压在所述第二绝缘层上的第二导电层；以及
集成电路，其具有多个接地端子且处理高频信号；其中
所述集成电路安装在所述第一绝缘层上；以及
所述多个接地端子电连接到所述第一导电层。
18.根据权利要求17所述的电路模块，其中所述高频信号为经由电力线传送的电力线通信信号，所述电路模块进一步包括：
滤波器，其安装在所述电路模块的表面上并且屏蔽所述电力线通信信号的预定的频率范围，所述滤波器安装在不同于所述第一绝缘层的表面上。
19.根据权利要求18所述的电路模块，其中所述高频信号为经由具有一对线的电力线传送的。
20.根据权利要求19所述的电路模块，其中
所述高频信号为经由具有所述对线的所述电力线传送的，且
所述滤波器为具有来自所述对线的基本相等的阻抗的平衡滤波器。
21.根据权利要求20所述的电路模块，其中所述高频信号具有1.705MHz到80.0MHz的频率范围。
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