CN102573290A - 布线板单元以及用于制造布线板单元的方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了布线板单元以及用于制造布线板单元的方法。该布线板单元包括：具有多个端子的连接器；以及其上安装有所述连接器的布线板。所述布线板包括：第一布线图案，所述第一布线图案被设置在第一布线层上；第二布线图案，所述第二布线图案被设置在第二布线层上，所述第二布线层处于比所述第一布线层浅的位置；第一过孔，所述第一过孔形成在具有第一深度的第一凹部中，所述第一过孔与所述第一布线图案接触；以及第二过孔，所述第二过孔形成在具有比所述第一深度小的第二深度的第二凹部中，所述第二过孔与所述第二布线图案接触。

Description

布线板单元以及用于制造布线板单元的方法

相关申请的交叉引用

本申请基于2010年10月27日提交的在先日本专利申请2010-240281并要求该在先申请的优先权，该在先申请的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及布线板单元、网络设备以及用于制造布线板单元的方法。

背景技术

在根据相关技术的包括多个布线层的多层印刷布线板的例子中，提供通孔以在各布线层之间传输信号，并且通过用导电材料电镀通孔的内表面来形成过孔。

高频信号受传输路径的布线长度的影响很大。因此，布线板上的布线长度被设计为使得信号不被过分影响。

由于镀层作为布线的一部分，所以优选减少电镀面积，以降低对信号的影响。

作为用于减少电镀面积的方法的例子，已知一种用钻头去除电镀过孔的非必要部分的方法(在下文中被称为反钻(back drilling)方法)。

在日本专利公开2003-521116、日本专利公开2002-198461、日本专利公开08-008538和日本专利公开2001-217540中公开了相关技术。

反钻方法具有低处理精度，并且可能会在过孔处产生电镀毛刺。

图6示出通过反钻方法形成的布线板的例子。

布线板90是多层布线板，并且包括布置在不同布线层上的布线图案91和布线图案92。

在布线板90中钻出孔93。通过电镀孔93的内表面来形成过孔94。该镀层电连接到布线图案91。过孔94的下部被钻头去除。这种钻孔处理的结果是在镀层的一部分上形成电镀毛刺95。

图6还示出布置在布线板90下面的布线板96。包括多个端子98的半导体集成电路97被布置在布线板96上。

例如当电镀毛刺95脱落时，电镀毛刺95作为导电外来物。如果该导电外来物与端子98接触，则端子98将会短路，这导致半导体集成电路97故障。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种布线板单元包括：具有多个端子的连接器；以及其上安装有所述连接器的布线板。所述布线板包括：第一布线图案，其被设置在第一布线层上；第二布线图案，其被设置在第二布线层上，所述第二布线层处于比所述第一布线层浅的位置；第一过孔，其形成在具有第一深度的第一凹部中，所述第一过孔与所述第一布线图案接触；以及第二过孔，其形成在具有比所述第一深度小的第二深度的第二凹部中，所述第二过孔与所述第二布线图案接触。

通过权利要求中具体给出的元件和组合将实现和获得本发明的目的和优点。

应该理解，上述一般描述和以下详细描述都是示例性的和说明性的，而不是对所要求的本发明的限制。

附图说明

图1示出根据实施例的网络设备；

图2是压接连接器的例子的透视图；

图3是根据该实施例的布线板单元的截面侧视图；

图4是根据该实施例的布线板单元的分解透视图；

图5A至图5E示出用于制造布线板单元的方法；以及

图6示出通过反钻方法形成的布线板的例子。

具体实施方式

将参考附图详细描述实施例。图1示出根据该实施例的网络设备10。网络设备10是路由器，并且包括多个10/100/1000BASE-T端口11。局域网(LAN)线缆12的一端插入到端口11中的一个，并且线缆12的另一端插入到HUB(集线器)13。这样，网络设备10连接到HUB 13。

网络设备10包括外壳10a和布置在外壳10a中的布线板单元1。布线板单元1包括印刷布线板2。压接连接器3、中央处理单元(CPU)4和存储器5安装在印刷布线板2上。

CPU 4控制整个网络设备10。存储器5存储至少一部分要由CPU 4执行的程序。在本实施例中，将路由器作为其上安装有布线板单元1的网络设备的例子进行说明。然而，其上可以安装有布线板单元1的产品不局限于路由器。布线板单元1可以改为安装在其它服务器系统或网络系统装置上，如开关或无线LAN。

图2是压接连接器的例子的透视图。

压接连接器3包括连接器体31和多个连接器插针32。连接器体31包括平坦部分31a，并且由树脂等形成。连接器插针32由连接器体31的平坦部分31a支撑，并且被布置为垂直于平坦部分31a的前表面(图2中的上表面)和后表面(图2中的下表面)延伸。

图3是根据该实施例的布线板单元1的截面侧视图。

印刷布线板2是多层板，并且包括图3中的布线层21至24。布线层21至24的厚度例如为大约0.1mm至0.15mm。印刷布线板2的厚度例如为大约6mm。在图3中，没有示出布线层21至24以外的层。

在布线层21至24上设置布线图案41至45，通过布线图案41至45传输信号。在印刷布线板2中形成空心部分21a(第一凹部)和空心部分22a(第二凹部)，空心部分21a和22a每个都有底部。空心部分21a和22a是第一空心部分的例子。例如用铜(Cu)电镀空心部分21a和22a的内表面，从而形成过孔(第一过孔)51和过孔(第二过孔)52。过孔51贯通布线层21和22延伸。过孔52贯通布线层21延伸。

过孔51的深度h1是印刷布线板2的表面和过孔51的最深点之间的距离，并且深度h1例如为大约0.2mm至0.44mm。过孔52的深度h2是印刷布线板2的表面和过孔52的最深点之间的距离，并且深度h2例如为大约0.1mm至0.29mm。

过孔51和52中具有最大半径的部分具有相同的宽度W3，宽度W3例如为大约1.0mm。过孔51和布线图案43(第一布线图案)相互电连接。过孔52和布线图案42(第二布线图案)相互电连接。

在过孔51和52中分别形成空心部分51a和52a，使得空心部分51a和52a延伸到同一布线层(本实施例中的布线层22)。在本实施例中，空心部分51a和52a具有相同的深度。空心部分51a(第三凹部)和空心部分52a(第四凹部)是第二空心部分的例子。空心部分51a和52a中半径最大的部分的宽度W4是由连接器插针32的宽度确定的，并且例如被设为大约0.55mm。

在连接器插针32与空心部分51a和52a的底部之间的提供一定的间隙。各布线层与空心部分51a和52a之间的位置关系如下。

即，在过孔51中形成的空心部分51a的侧部和在过孔52中形成的空心部分52a的侧部位于布线层21中。分别由过孔51和52中的空心部分51a和52a来界定的空隙空间形成了导通孔。

在过孔51中形成的空心部分51a的侧部和在过孔52中形成的空心部分52a的侧部和底部位于布线层22中。在过孔51中形成的空心部分51a的侧部和底部位于布线层23中。

连接器插针32在其一端的端部压接到空心部分51a和52a。连接器插针32在其另一端的端部连接到连接器的端子。连接器插针32压接到空心部分51a和52a，使得空心部分51a和52a的侧部与连接器插针32接触，从而支撑连接器插针32。因此，在图3中，左连接器插针32通过过孔51电连接到布线图案43。类似地，右连接器插针32通过过孔52电连接到布线图案42。

由于该压接处理，连接器插针32被电连接到过孔51和52而不使用焊料。因此，可以高速传输信号。在布线板单元1中，过孔51和52在印刷布线板2的底部不敞开。因此，例如，防止了在通过切割处理形成空心部分51a和52a时所产生的残余碎片从印刷布线板2脱落。因此，当布线板单元1安装在另一布线板上时，可以防止其上安装有布线板单元1的布线板短路。因此，可以提高包括布线板单元的整个系统的可靠性。

图4是根据该实施例的布线板单元1的分解透视图。

图4示出布线层21至23。如图4中所示，在布线板单元1中，布线层23中位于每个空心部分52a下方的部分未被切割。因此，可以将布线图案43布置在每个空心部分52a的下方，并且将布线图案43形成为使得布线图案43不绕过每个空心部分52a下方的区域。这样，可以减小由过孔51和52导致的对布线的限制，并且可以增加设计自由度。

现在将描述制造布线板单元1的方法。图5A至图5E示出制造布线板单元1的方法。

第一孔形成步骤

制备印刷布线板50，在印刷布线板50中，布线图案41至45布置在各布线层上。

之后，如图5A中所示，在制备的印刷布线板50中对应于各布线层上的布线图案的位置处钻出大约1mm直径的空心部分21a(第一凹部)和空心部分22a(第二凹部)。由此形成印刷布线板2。根据各布线层上的布线图案的位置，调整空心部分21a和22a的深度。

电镀步骤

如图5B中所示，进行电镀处理，以通过非电镀铜电镀和电解铜电镀来用铜填充空心部分21a和22a的底部和侧部。之后，形成通孔电镀部分63和64，使得完全填充空心部分21a和22a。由此形成所谓的盖覆电镀(cap-plating)结构，在该结构中，空心部分21a和22a被电镀材料完全填充。

第二孔形成步骤

形成空心部分51a和52a。更具体地，如图5C中所示，使用钻头71和72部分地去除分别为填充空心部分21a和22a而形成的通孔电镀部分63和64，钻头71和72具有比第一孔形成步骤中用于形成空心部分21a和22a的钻头直径小的直径(例如，0.55mm)。这样，分别在通孔电镀部分63和64中形成空心部分51a(第三凹部)和空心部分52a(第四凹部)。在该步骤中，空心部分51a和52a的深度被设置为使得空心部分51a和52a的底部不比通孔电镀部分63和64的底部深，但是比连接器插针32的底部(连接器插针32的长度)要处的位置深。图5D示出这样形成的空心部分51a和52a。

由于如上所述设置空心部分51a和52a的深度，所以当连接器插针32被压接到空心部分51a和52a中时，防止了连接器插针32接触电镀部分的底表面并防止了连接器插针32弯曲。当压接连接器3中设置有多个连接器插针32时，空心部分51a和52a优选位于焊接区域的中心。

例如通过如下定位方法将空心部分51a和52a形成在期望位置处。即，在印刷布线板2上形成作为定位基准的焊盘标记或非通孔。

基于该定位基准来测量压接连接器3上每个连接器插针32的尺寸和位置。将具有电荷耦合器件(CCD)照相机等的钻孔机用于该测量。在通过CCD照相机进行的尺寸测量而确定的位置处设置通孔电镀部分63和64的焊接区域。确定焊接区域的形状，并计算焊接区域的中心。之后，进行孔形成处理。

连接器安装步骤

如图5E中所示，压接连接器3上的连接器插针32被压接到空心部分51a和52a中。这样，压接连接器3被固定到印刷布线板2。结果，空心部分51a和52a的侧部接触连接器插针32，从而支撑连接器插针32。因此，布线图案通过通孔电镀部分63和64电连接到连接器插针32。

在期望步骤中安装CPU 4和存储器5。

通过上述步骤制造布线板单元1。如上所述，根据本实施例的制造方法，通过在通孔电镀部分63和64中钻孔而分别形成空心部分51a和52a。因此，可以以高加工精度形成空心部分51a和52a。因此，可以提供改进了空心部分51a和52a之间的阻抗匹配的印刷布线板2。

特别地，为了抑制噪声，用于传输高频信号的连接器(如压接连接器)优选具有直径小的短连接器插针。因此，减小连接器插针长度和直径已经是一种趋势，并且根据这种趋势，希望增加容纳连接器插针的过孔的精确性。例如当形成通孔电镀部分之前空心部分的深度与孔的直径之比(长宽比)超过10时，可能难以形成形状一致的通孔，或者甚至连形成通孔都可能变得困难。例如，当印刷布线板的厚度为6mm或6mm以上而钻头直径为0.5mm或0.5mm以下时，安装有压接连接器的通孔的长宽比为12或12以上。

根据本实施例的制造方法，可以增加产量，并且可以形成具有一致形状的空心部分51a和52a。因此，当替换压接连接器3时，空心部分51a和52a不容易受损，并且不容易产生电镀毛刺。

另外，与反钻方法相比，印刷布线板2被切割的部分的面积减小了。因此，不会显著减小布线面积和设计自由度。换句话说，由于在通孔电镀部分63和64下面的布线层中不形成过孔，所以可以在这些布线层上布置信号图案。结果，可以增加布线能力。

例如在通过不同于上述方法的蚀刻来形成非通孔的空心部分的情况下，在电镀空心部分的内表面的处理之后，通常用作处理液的硫酸、过氧化氢、水混合物有可能作为残余物留在孔的底部。如果硫酸、过氧化氢、水混合物作为残余物残留，则电镀部分将有可能被硫酸、过氧化氢、水混合物腐蚀，并且通孔将有可能断开，这会导致失效。相反，根据上述方法，不使用蚀刻处理形成空心部分51a和52a。因此，可以减少通孔断开的出现。

另外，根据上述制造方法，由于不进行反钻，所以在形成空心部分51a和52a时不产生电镀毛刺。

本文中陈述的所有例子和条件式语言均旨在用于教导性目的，以便帮助读者理解本发明以及发明人为促进技术而提出的各种概念，而不应被解读为对这些具体陈述的例子和条件的限制，并且，本说明书中的这些例子的组织也不涉及演示本发明的优劣。尽管已经详细描述了本发明的实施例，但是应该理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种变化、替换和更改。

Claims (5)

1.一种布线板单元，包括：

具有多个端子的连接器；以及

其上安装有所述连接器的布线板，

其中，所述布线板包括：

第一布线图案，其设置在第一布线层上，

第二布线图案，其设置在第二布线层上，所述第二布线层处于比所述第一布线层浅的位置，

第一过孔，其形成在具有第一深度的第一凹部中，所述第一过孔与所述第一布线图案接触，以及

第二过孔，其形成在具有比所述第一深度小的第二深度的第二凹部中，所述第二过孔与所述第二布线图案接触，

其中，所述第一过孔被设置有具有第三凹部的导电部件，所述第三凹部延伸到比所述第二深度浅的位置处的布线层，

其中，所述第二过孔被设置有具有第四凹部的导电部件，所述第四凹部延伸到与所述第三凹部所延伸到的布线层相同的布线层，并且

其中，所述端子电连接到所述第三凹部的侧部和所述第四凹部的侧部。

2.根据权利要求1所述的布线板单元，

其中，所述第一凹部的第一深度对应于所述第一布线图案的位置，以及

其中，所述第二凹部的第二深度对应于所述第二布线图案的位置。

3.根据权利要求1所述的布线板单元，

其中，所述端子与所述第三凹部的底部和所述第四凹部的底部分离。

4.一种网络设备，包括：

布线板单元，包括具有多个端子的连接器和其上安装有所述连接器的布线板；以及

外壳，用于容纳所述布线板单元，

其中，所述布线板包括：

第一布线图案，其被设置在第一布线层上，

第二布线图案，其被设置在第二布线层上，所述第二布线层处于比所述第一布线层浅的位置处，

第一过孔，其形成在具有第一深度的第一凹部中，所述第一过孔与所述第一布线图案接触，以及

第二过孔，其形成在具有比所述第一深度小的第二深度的第二凹部中，所述第二过孔与所述第二布线图案接触，

其中，所述第一过孔被设置有具有第三凹部的导电部件，所述第三凹延伸到比所述第二深度浅的位置处的布线层，

其中，所述第二过孔被设置有具有第四凹部的导电部件，所述第四凹部延伸到与所述第三凹部所延伸到的布线层相同的布线层，以及

其中，所述端子电连接到所述第三凹部的侧部和所述第四凹部的侧部。

5.一种用于制造安装有连接器的布线板单元的方法，所述方法包括：

在布线板中形成第一凹部和第二凹部，在所述布线板中堆叠有第一布线层和第二布线层，所述第一布线层上形成有第一布线图案而所述第二布线层上形成有第二布线图案，所述第一凹部与所述第一布线图案接触，并且所述第二凹部比所述第一凹部浅并与所述第二布线图案接触；

用导电部件填充所述第一凹部和所述第二凹部；

在填充所述第一凹部和所述第二凹部的导电部件中，分别形成第三凹部和第四凹部，所述第三凹部和所述第四凹部延伸到同一布线层；以及

将所述连接器的端子插入到所述第三凹部和所述第四凹部。

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