CN102948266A - 具有空腔的印制电路板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种印制电路板多层结构，具有由多个上下叠置的电绝缘的和/或导电的层(1,7)构成的叠层和在叠层内部的空腔(8)，该空腔(8)在侧向上仅在所述叠层的面积范围的部分区域中延伸，通过设置在所述叠层中的开口承受包围所述印制电路板多层结构的压力并且密封防止液体进入。此外，本发明涉及一种适合制造这种印制电路板多层结构的方法。

Description

具有空腔的印制电路板
技术领域
本发明涉及一种具有空腔的印制电路板多层结构以及一种用于制造这种印制电路板多层结构的方法。
背景技术
印制电路板多层结构一般包括由多个上下叠置的电绝缘或介电层板，例如由预浸树脂材料组成的叠层，该印制电路板多层结构具有位于中间的电导体结构平面。该叠层一般在使用介电预浸树脂层板的情况下通过层压和/或压合制成，其中，上下叠置的层板的至少一部分的一侧或两侧配设有导电层，该导电层在上下叠置成叠层之前构成期望的走线图。
由公开文本DE102007006462A1已知一种具有第一和第二印制电路板的电路装置，其中，第一印制电路板具有凹部，第二印制电路板这样贴靠在第一印制电路板上，使得第二印制电路板的至少一个电子部件由第一印制电路板的凹部容纳。通过这种布置，电路装置实现了总体上更小的结构高度。
从公开文本WO2009/036478A3中已知一种具有至少一个柔性印制电路板部分和至少一个刚性印制电路板件的印制电路板部分，该刚性印制电路板部分具有一个结构元件，其中，该结构元件安设在空腔中并且以光发射或接收件突伸出空腔的边缘，其中，柔性印制电路板部分具有由可光聚合的光学材料制成的柔性层，在该柔性层中对准光电结构元件的光发射或接收件地通过照射使光波导体结构化。
US2009/0242251A1同样记载一种印制电路板装置，其包括其中设有空腔的层，在该空腔中嵌有芯片。为了将芯片定位在空腔以内，设置填料。
US2009/0194831A1记载了一种集成的压力传感器装置，其包括具有多个部件的印刷的印制电路板装置。压力传感器在此安装在印制电路板装置的一个楔形部上。印制电路板装置还包括至少一个压力传递通道和一个电传递通道。
US2009/0071705A1记载一种具有集成的结构元件的印制电路板装置，其中，印制电路板装置包括具有一侧构造有空腔的介电层。一个部件引入该空腔中，以便该部件的电极与介电层的一侧对置。第二部件这样地布设到第一构件的一侧上，使得第二部件的电极与第一部件的电极指向相同。由此，可以制造其中可以嵌入多个具有不同厚度的部件的印制电路板装置。
由美国专利文献US2009/0040704A1已知一种印制电路板，该印制电路板包括芯层、在芯层上的绝缘层和设计在部分绝缘层上的空腔，其中，导体结构设计在绝缘层上，导体结构具有一个或多个在空腔上方的外部接头。空腔设计用于给予用于连接外部器件的外部接头一定的柔性和弹性。
从美国专利文献US2008/0296056A1中同样已知一种具有空腔的印制电路板装置，其中，在空腔的内部设置多个隆起，这些隆起用作电连接装置，并且通过绝缘材料相互屏蔽。
US2008/0052906A1和US2008/0102410A1同样公开一种具有空腔的印制电路板装置，其中，空腔用于容纳印制电路板装置的结构元件，以便由此可以形成尽可能薄的印制电路板结构。
但从现有技术中不知道，在这种空腔设置在印制电路板装置中时，有针对性地考虑该处存在的压力或利用空腔，创造允许特定地使用印制电路板结构的压力比，例如将压力传感器节省空间地设置在空腔的内部或构造有效并且廉价的高频耦合结构。
发明内容
概念印制电路板多层结构在本发明的范围内理解为任何类型的具有走线图结构的至少一个平面的两层或多层结构。在此，例如装备或未装备的印制电路板或印制电路板件包括多层结构和所谓的中介片，以便在预制的多层印制电路板结构中用作部件载体。
本发明提供一种印制电路板多层结构，其具有由多个上下相叠布置的，电绝缘的和/或导电的层构成的叠层和在叠层内部的空腔，其中，空腔在侧向上仅在叠层的面积范围的部分区域中延伸，通过设置在叠层中的开口承受包围印制电路板多层结构的压力并且密封以防液体进入。
按一种可行的实施形式规定，在空腔中设有传感器，尤其是压力传感器。在获得在环境与印制电路板多层结构的内部之间的压力平衡时，这仅通过在叠层中设置一个提供了在包围印制电路板多层结构的外部区域与形成的空腔之间的压力平衡的开口实现，该压力传感器可以仅测量环境压力。在此要注意的是，仅印制电路板多层结构的内部中提供的孔不满足对设置在其中的压力传感器的特定要求，因为印制电路板多层结构一般必须在拆成单个之后形成或也部分地在装配之后形成，其中，液体会渗透到由简单的孔形成的空腔中，然后，该液体不再能移除。由于此，按本发明规定，密封所形成的空腔以防液体进入。
按本发明印制电路板多层结构的一种可行的实施形式，空腔由此产生，通过对内层或多层芯部的铣削或冲压产生缺口或孔并且通过与其它内层、预浸树脂层板或多层芯部的压合而在一侧封闭缺口或在两侧封闭孔，除了留出要配设的开口。
在此，还可行的是，在形成空腔时，首先设计通孔或深铣口。然后，在设计通孔时，需要两侧覆盖，而在设计深铣口时仅需要一侧覆盖，以便密封这样形成的空腔防止液体进入。在使用中介片时，可以通过中介片封闭通孔的一侧。
为了密封防止液体进入还可以考虑，借助至少一个液体不能渗透过的薄膜至少在一侧覆盖空腔。
在此，薄膜可以例如整个面地在叠层的面积范围上引入印制电路板多层结构的叠层中，以便它几乎作为附加的、但连贯的“层”覆盖空腔。
但作为备选方案，也可以将用于密封的薄膜仅局部地引入印制电路板多层结构中。这意味着，在此至少一个薄膜仅局部地在叠层的面积范围上引入印制电路板多层结构的叠层中，其中，薄膜至少在叠层的面积范围上延伸到可以通过它密封空腔而防止液体进入的程度。
薄膜例如可以通过在所谓的不流动预浸树脂层之间层压实现或它可以紧密地或强力粘附到内层，例如外部的覆盖层上。
用于密封的薄膜例如可以由微多孔的聚四氟乙烯，尤其是Goretex组成，它允许气体扩散，但排除液体进入的可能性。作为备选，薄膜也可以由聚醚醚铜树脂或聚酰亚胺或所述材料的混合物组成。用于薄膜的材料选择为，使得能够它强力地粘附或层压并且持续地耐受所使用的介质或加工温度。
通过改变所使用的薄膜的大小和厚度，在压力传感器设置在空腔内部时可以缓慢或快速地测量存在的压力。薄的薄膜一般表现为弹性的，并且在压力快速变换时不需要扩散。与此相对，在厚的、无弹性的薄膜中，首先借助由扩散决定的延迟调节压力平衡。
在另一种实施形式中，按本发明设计的印制电路板多层结构可以设计成高频耦合结构。按本发明预设的、具有空腔的印制电路板多层结构很适合配备给具有一些部件的印制电路板或应用在高频技术中。因为预设的空腔基本上包含具有特定于材料的、几乎为1的相对介电常数的空气，所以空腔允许例如高频低损耗地从一层耦合或传递到另一层。在此，一般可以为印制电路板的整体结构节省昂贵的高频材料并且可以通过使用FR-4标准实现廉价的混合结构。
此外，在按本发明的印制电路板多层结构的另一种实施形式中，可以规定，在空腔中使用声表面波（SAW）滤波器，以便空腔几乎用作声表面波滤波器的外壳，并因此声表面波滤波器不与周围树脂材料物理接触，以便它可以最佳地起到滤波器的作用。声表面波滤波器基于不同运行时间的信号的干扰，这通过压电效应实现。声表面波滤波器也称作表面声波滤波器并且相应于用于具有几兆赫兹的小带宽的电信号的带通滤波器。
此外，本发明包括用于制造按本发明的印制电路板多层结构的方法。该方法在此包括至少下列步骤：
-提供内层或多层芯部，
-在内层或多层芯部中制造缺口，
-在配设有缺口的内层或配设缺口的多层芯部下方和/或上方设置叠层的其它层，由此在叠层的内部形成空腔，该空腔在侧向上仅在叠层的面积范围的部分区域内延伸，
-层压和/或压合这样获得的多层装置，
-在形成叠层的这些层的一个或多个层中分别设置至少一个开口，以便形成的空腔承受包围印制电路板多层结构的压力，并且
-密封所形成的空腔防止液体进入。
在此可以考虑，相应的一层或相应的一些层已在其布置成叠层之前分别配设有开口。此外，可行的是，分别设置多个必要时紧密地并排布置的开口。
在按本发明方法的一种可行的结构方案中，缺口通过对内层或多层芯部的铣削或冲压产生，并且通过与其它的内层、预浸树脂层板或多层芯部压合而除了要设置的开口之外封闭一侧或两侧以便形成空腔。
铣削在此可以设计成通孔或深铣口。在通孔的情况下，为了密封防止液体进入，需要两侧覆盖，而在设置深铣口时只需单侧覆盖。
此外可以考虑，所形成的空腔借助至少一个液体不能渗透过的薄膜密封防止液体进入，其中，至少一个薄膜可以整个面地在叠层的面积范围上引入叠层中或仅局部地在叠层的面积范围上引入叠层中。
按本发明方法的另一种实施形式，至少一个薄膜在层板之间，尤其是在不流动预浸树脂层板之间层压。此外，同样可行的是，至少一个薄膜紧密地或强力地粘附在内层上。
按本发明同样可行的是，在空腔中设置传感器（尤其是压力传感器）或滤波器（尤其是声表面波滤波器）。
根据本发明，可以非常简单地通过在印制电路板多层结构的内部在按本发明设计的空腔中设置压力传感器，测量多层结构内部的压力，其中，为之所需的压力传感器可以节省空间地且可靠地测量存在的压力。
此外，配设有空腔的印制电路板多层结构可以有效地使用在高频技术中，因为通过空腔的设置，高频可以低损耗或地从一层耦合或传递到另一层，此外，在相应印制电路板的整个结构中可以节省昂贵的高频材料，并且可以使用廉价的混合结构。
本发明的其它优点和结构方案从附图的描述中获得。
不言而喻的是，前面所述的并且后面还要阐述的特点不仅可以以所述的各组合形式，而且可以以其它组合形式或单独形式使用，只要不背离本发明的范围。
附图说明
根据实施例简略示出并且下列参照附图详细描述本发明。附图中：
图1简略示出按本发明的印制电路板多层结构的一种可行的实施形式的部分截面图，
图2简略示出按本发明的印制电路板多层结构的另一种可行的实施形式的部分截面图。
具体实施方式
图1示出按本发明的印制电路板多层结构的一种可行的实施形式的示意侧视图。在此总共示出七个层板。该层板1、4和7在此分别是内层，其中，可以在层板1和7上分别相应地布设其它的、在此未示出的层板。层板4也可以是多层芯部。用倾斜的阴影线表示的层板2，3，5和6例如是所谓的不流动预浸树脂层板或预浸树脂层板。层板1至5分别设有缺口，以便通过这些层面相互上下叠置，如图1中所示，在印制电路板多层结构的内部获得一个空腔8，该空腔借助薄膜9密封防止液体可能的进入。若在层板1上如前面所描述地布设其它的层板(在此未示出)，则它们同样分别具有与层板1至5相应的缺口。通过由在层板1和2中分别预设的缺口形成的开口10可以获得一个在印制电路板多层结构的周围环境与空腔8之间的压力平衡。薄膜9在此处所示的实施形式中仅局部地在叠层的面积范围上引入叠层中。但同样也可行的是，薄膜整个面地在叠层的面积范围上设置在叠层中。在此处所示的实施形式中，薄膜9还层压在两个不流动预浸树脂层板，即，层板2和3之间。也可行的是，薄膜紧密地粘在内层上。
预设的薄膜9例如可以由微多孔的聚四氟乙烯，尤其是由Gortex组成，它允许气体扩散，但排除液体进入的可能性。但薄膜9可以由另一种材料制成，其中，要注意，薄膜9要使用的材料可以强力地粘附或层压并且持续地抵抗所用的介质和加工温度。此外，液体也不可能通过薄膜进入。其它可行的材料例如是聚醚醚铜树脂或聚酰亚胺。
此外，也可以必要时使用所述材料的混合物。
在空腔8中，在此处所示的、按本发明印制电路板多层结构的实施形式中设置压力传感器11，借助该压力传感器11可以测量压力。通过薄膜9大小和厚度的变化，在此能够更缓慢或更迅速地测量。通过设置较薄的、弹性的薄膜使得在快速压力变换时不需要扩散。而在厚的、无弹性的薄膜中，才借助取决于扩散的延迟调节压力平衡。
在此处所示的实施形式中，通过在层板1至5中的各缺口产生的通孔沿在叠层中位于下方的层板6的方向由中介片12覆盖。
图2简略示出按本发明的印制电路板多层结构的另一个实施形式的侧视图。在此示出具有高频耦合结构13的印制电路板多层结构。在此，层板1和7是高频基础材料，而层板2，3和5，6是所谓的不流动预浸树脂层。其中设置有固有的空腔的层板在此可以是比高频基础材料层1和7更便宜的FR-4标准层。空腔8在此由在层板2至6中的各通孔形成。空腔8可以随意地通过此处布置（例如粘附）在层板1下方的薄膜9与周围环境密封。也可以考虑，在两个层板之间，例如不流动预浸树脂层2和3之间层压这种薄膜9。一般不需要用于耦合的薄膜，但例如出于加工的原因会是期望或甚至需要的。因为在基本上由空气填充的空腔8的内部的特定于材料的相对介电常数是1，所以获得从一层到另一层非常好的或低损耗的高频信号耦合或相应高频信号低损耗传输。由此，可以节省昂贵的用于相应印制电路板多层结构的整体结构的高频材料并且可以通过使用FR-4标准实现廉价的混合结构。该耦合结构13例如规定，在空腔8的上部区域内的发送结构布置在层板1的下方，在空腔8的下部区域内的接收结构例如直接地设置在封闭空腔8的层板7上。

Claims (17)

1.一种印制电路板多层结构，具有由多个上下叠置的电绝缘和/或导电的层(1,……,7)构成的叠层和在所述叠层内部的空腔(8)，该空腔(8)在侧向上仅在所述叠层的面积范围的部分区域中延伸，通过设置在所述叠层中的开口承受包围所述印制电路板多层结构的压力，并且被密封以防止液体进入。
2.按权利要求1所述的印制电路板多层结构，其中，所述空腔(8)通过内层或多层芯部的铣削或冲压产生并且通过与其它内层、预浸树脂层板或多层芯部压合而除了留出预设的所述开口之外在一侧或两侧封闭。
3.按权利要求2所述的印制电路板多层结构，其中，所述空腔(8)设计成通孔或深铣口。
4.按权利要求1至3之一所述的印制电路板多层结构，其中，所述空腔(8)借助至少一个液体不能渗透过的薄膜(9)密封以防液体进入。
5.按权利要求4所述的印制电路板多层结构，其中，所述至少一个薄膜(9)整个面地在所述叠层的面积范围上引入所述叠层中。
6.按权利要求4所述的印制电路板多层结构，其中，所述至少一个薄膜(9)仅局部地在所述叠层的面积范围上引入所述叠层中。
7.按权利要求4至6之一所述的印制电路板多层结构，其中，所述至少一个薄膜(9)由从微多孔的聚四氟乙烯，尤其是Goretex、聚醚醚铜树脂、聚酰亚胺或它们的混合物中选择出的材料制成。
8.按权利要求4至7之一所述的印制电路板多层结构，其中，所述至少一个薄膜(9)层压或紧密/强力粘附在层板之间，尤其是在不流动预浸树脂层板之间。
9.按前述权利要求之一所述的印制电路板多层结构，其中，在所述空腔(8)中设置传感器(11)，尤其是压力传感器。
10.按权利要求1至8之一所述的印制电路板多层结构，其中，在所述空腔中设置声表面波滤波器。
11.按前述权利要求之一所述的印制电路板多层结构，其中，所述印制电路板多层结构设计成高频耦合结构。
12.一种用于制造按权利要求1至11之一所述的印制电路板多层结构的方法，该方法具有至少下列步骤：
-提供内层或多层芯部，
-在所述内层或多层芯部中形成缺口，
-将所述叠层的其它层设置在配设有所述缺口的内层或配设所述缺口的多层芯部的下方和/或上方，由此在所述叠层内部形成在侧向上仅在所述叠层的面积范围的部分区域内延伸的空腔，
-将这样获得的多层装置层压和/或压合到一起，
-分别在形成所述叠层的这些层的一个或多个层中设置至少一个开口，以便形成的所述空腔承受包围所述印制电路板多层结构的压力，以及
-密封所述形成的空腔以防液体流入。
13.按权利要求12所述的方法，其中，所述缺口通过对所述内层或所述多层芯部的铣削或冲压产生并且通过与其它内层、预浸树脂层板或多层芯部的压合而除了要配设的开口之外在一侧或两侧封闭，从而形成所述空腔。
14.按权利要求12或13所述的方法，其中，所述缺口设计成通孔或深铣口。
15.按权利要求12至14之一所述的方法，其中，所述形成的空腔借助至少一个液体不能渗透过的薄膜密封以防液体进入，其中，所述至少一个薄膜整个面地在所述叠层的面积范围上引入所述叠层中或仅局部地在所述叠层的所述面积范围上引入所述叠层中。
16.按权利要求15所述的方法，其中，所述至少一个薄膜层压在层板之间，尤其是在不流动的预浸树脂层板之间或紧密/强力粘附在内层上。
17.按权利要求12至16之一所述的方法，其中，在所述空腔中设置传感器，尤其是压力传感器，或者设置滤波器，尤其是声表面波滤波器。
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