CN103533749A - 功率放大器电路板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种功率放大器电路板及其制造方法，所述电路板包括：衬底，具有开槽，衬底的上表面具有经过粗化处理的表面处理层；绝缘介质层，设置于开槽内，并覆盖于表面处理层之上；印刷电路板，包括至少一层芯板，每层芯板的两侧具有导电层；印刷电路板设置于绝缘介质层之上，通过印刷电路板的底层芯板以及底层芯板的下侧导电层与绝缘介质层相接合；盲孔，设置于顶层导电层与衬底或者与印刷电路板中除顶层导电层外的其他导电层之间，盲孔的内壁上具有导电材料，印刷电路板的顶层导电层与衬底或者与其他导电层之间通过盲孔进行信号连接；下沉式凹槽，设置于印刷电路板的顶层导电层与衬底之间，下沉式凹槽的底部位于衬底之内。

Description

功率放大器电路板及其制造方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种功率放大器电路板及其制造方法。

背景技术

无线电基站（RBS）被广泛应用于各种移动通信领域，为了增大基站的覆盖范围，因此需要具有高输出功率的无线电基站。而高的输出功率将导致功率放大器（PA）产生较高的温度，因此，功率放大器具有良好的散热性能是至关重要的。此外，市场化的大规模生产也对制造成本和制造工艺的简化提出了要求。

在现有技术中，功率放大器电路板的衬底与印刷电路板（PCB）是分开制作的，通过焊锡或导电胶或非导电胶将衬底与PCB连接,衬底主要起散热作用。

此方案的缺点在于，可能影响到对地阻抗，从而影响到信号传输的性能。此外，需要将衬底与PCB进行连接，如果是焊接，则有可能因为存在空洞而影响功放效率及散热；如果是采用导电胶或非导电胶粘结，则PCB厂家需要增加一次压合及测试，流程复杂，报废率相对较高，同时也增加了成本。

发明内容

本发明实施例提供了一种功率放大器电路板及其制造方法，采用PCB和衬底的一体化结构，利用衬底作为信号回流路径并同时用于散热，在缩短了信号的回流路径的同时，也兼顾了良好的散热性能，降低损耗。

第一方面，本发明实施例提供了一种功率放大器电路板，包括：

衬底，所述衬底具有开槽，所述衬底的上表面具有经过粗化处理的表面处理层；

绝缘介质层，设置于所述衬底的开槽内，并覆盖于所述衬底的表面处理层之上；

印刷电路板，包括至少一层芯板每一层所述芯板的两侧具有导电层；所述印刷电路板设置于所述绝缘介质层之上，通过所述印刷电路板的底层芯板以及所述底层芯板的下侧导电层分别与所述绝缘介质层相接合；

盲孔，设置于所述印刷电路板的顶层导电层与衬底之间，或者所述顶层导电层与所述印刷电路板中除顶层导电层之外的其他导电层之间，所述盲孔的内壁上具有导电材料，所述顶层导电层与所述衬底，或者所述顶层导电层与所述其他导电层之间通过所述盲孔进行信号连接；

下沉式凹槽，设置于所述印刷电路板的顶层导电层与所述衬底之间，所述下沉式凹槽的底部位于所述衬底之内。

在第一种可能的实现方式中，所述绝缘介质层由半固化片材料构成。

在第二种可能的实现方式中，所述衬底的材质为铜或铝。

第二方面，本发明实施例提供了一种功率放大器电路板，包括：

衬底，所述衬底具有开槽，所述衬底的上表面具有经过粗化处理的表面处理层；

绝缘介质层，设置于所述衬底的开槽内的表面处理层之上；

印刷电路板，包括至少一层芯板，每一层所述芯板的两侧具有导电层；所述印刷电路板设置于所述开槽内的绝缘介质层之上，通过所述印刷电路板的底层芯板以及所述底层芯板的下侧导电层分别与所述绝缘介质层相接合；

盲孔，设置于所述印刷电路板的顶层导电层与衬底之间，或者所述顶层导电层与所述印刷电路板中除顶层导电层之外的其他导电层之间，所述盲孔的内壁上具有导电材料，所述顶层导电层与所述衬底，或者所述顶层导电层与所述其他导电层之间通过所述盲孔进行信号连接。

在第一种可能的实现方式中，所述绝缘介质层由半固化片材料构成。

在第二种可能的实现方式中，所述衬底的材质为铜或铝。

在第三方面，本发明实施例提供了一种功率放大器电路板的制造方法，包括：

对衬底进行开槽加工，形成衬底上的开槽；

对开槽后的衬底进行表面粗化处理，形成表面处理层；

将绝缘介质填入所述开槽中，并覆盖于所述表面处理层之上，将印刷电路板放置于所述绝缘介质之上，之后一并进行压合处理，通过所述绝缘介质将所述印刷电路板和所述衬底相接合；

由压合处理后的印刷电路板表面向下钻孔和敷铜，形成多个盲孔，用于所述印刷电路板的顶层导电层与所述衬底，或者所述印刷电路板的顶层导电层与除所述顶层导电层外的其它导电层中的一层之间的信号连接；

由压合处理后的印刷电路板向下开槽至衬底内，形成下沉式凹槽。

在第一种可能的实现方式中，所述将绝缘介质填入所述开槽中之前，所述方法还包括，将线路板填入所述开槽中。

在第四方面，本发明实施例提供了一种功率放大器电路板的制造方法，包括：

对衬底进行开槽加工，形成衬底上的开槽；

对开槽后的衬底进行表面粗化处理，形成表面处理层；

将绝缘介质和所述印刷电路板依次填入所述开槽中，之后一并进行压合处理，通过所述绝缘介质将所述印刷电路板和所述衬底相接合；

由压合处理后的印刷电路板表面向下钻孔和敷铜，形成多个盲孔，用于所述印刷电路板的顶层导电层与所述衬底，或者所述印刷电路板的顶层导电层与除所述顶层导电层外的其它导电层中的一层之间的信号连接。

在第一种可能的实现方式中，所述将绝缘介质填入所述开槽中之前，所述方法还包括，将线路板填入所述开槽中。

本发明实施例的功率放大器电路板及其制造方法，采用PCB和衬底的一体化结构，利用衬底作为信号回流路径并同时用于散热，在缩短了信号的回流路径的同时，也兼顾了良好的散热性能，降低损耗。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种功率放大器电路板示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种功率放大器电路板示意图；

图3为本发明实施例三提供的一种功率放大器电路板的制造方法流程图；

图4为本发明实施例三提供的一种功率放大器电路板的分步示意图；

图5为本发明实施例四提供的一种功率放大器电路板的制造方法流程图；

图6为本发明实施例四提供的一种功率放大器电路板的分步示意图。

下面通过附图和实施例，对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述。

具体实施方式

本发明实施例提供的功率放大器电路板，可以应用于无线电基站或高速传输线如光模块。通过采用PCB和衬底的一体化结构，利用衬底作为信号回流路径并同时用于散热，在缩短了信号的回流路径的同时，也兼顾了良好的散热性能，降低损耗。

图1为本发明实施例一提供的一种功率放大器电路板示意图。如图所示，功率放大器电路板包括：衬底1、绝缘介质层2、印刷电路板3、盲孔4和下沉式凹槽5。

衬底1具有开槽11，具体的，可以通过蚀刻或者机械加工的方式形成深度不同的开槽11。衬底1的上表面通过采用棕化处理等粗化方式形成表面处理层（图中未示出），用于增强与有机材料的结合力。优选的，衬底1的材料可以包括紫铜、黄铜或铝等金属材料。

绝缘介质层2，粘接于衬底1的开槽11内，并粘接覆盖于衬底1的开槽11之外的表面处理层之上，其中绝缘介质层2填入开槽11内的部分的厚度与开槽11的深度一致。优选的，绝缘介质层2由半固化片材料构成。

印刷电路板3，包括至少一层芯板31，每层芯板31的两侧都压印有导电层32；印刷电路板3设置于绝缘介质层2之上，通过印刷电路板3中底层芯板31的下表面以及底层芯板31下侧的导电层32分别与绝缘介质层2相粘接。

盲孔4，设置于印刷电路板3的顶层芯板31的上侧导电层32与衬底1之间，或者设置于顶层导电层32与其他导电层32之间；盲孔4的内壁上具有导电材料，印刷电路板3的顶层芯板31的上侧导电层32与衬底1，或者印刷电路板3的顶层芯板31的上侧导电层32与印刷电路板3中除顶层芯板31的上侧导电层32之外的其他导电层32之间通过盲孔4进行信号连接；

下沉式凹槽5，设置于印刷电路板3的顶层芯板31的上侧导电层32与衬底1之间，从顶层导电层32向下贯通印刷电路板3、绝缘介质层2，并且下沉式凹槽5的底部位于所述衬底1之内，下沉式凹槽5内容置有功率放大器晶体管6，功率放大器晶体管6的信号通过衬底1进行信号回流。回流路径如图3中黑色粗线所示。

因为下沉式凹槽5是在衬底1、绝缘介质层2和印刷电路板3压合之后一次形成的，从而减小了信号回流路径，保证了信号传输的性能。

同时，该功率放大器电路板能够将下沉式功率管直接焊接在衬底上，在利用衬底进行信号回流的同时兼顾了良好散热性能，有利于提升微带线功率容量。

进一步的，本发明提供的功率放大器电路板，其衬底厚度可以根据需要进行调整，甚至可以减薄至2mm以下；绝缘介质层的厚度也可以根据需要进行调整，以实现传输线阻抗匹配的要求。

此外，开槽11内不限于填入半固化片，也可以填入已经制作好的线路板，或者预填充其他介质。填充线路板主要目的是便于走线；预填充其他介质可用于增加走线宽度，从而减少损耗，实现阻抗匹配。

图2为本发明实施例二提供的一种功率放大器电路板示意图。如图所示，功率放大器电路板包括：衬底1、绝缘介质层2、印刷电路板3和盲孔4。

衬底1具有开槽11，具体的，可以通过蚀刻或者机械加工的方式形成深度不同的开槽11。衬底1的上表面通过采用棕化处理等粗花方式形成表面处理层（图中未示出），用于增强与有机材料的结合力。优选的，衬底1的材料可以包括紫铜、黄铜或铝等金属材料。

绝缘介质层2，粘接于衬底1的开槽11内的表面处理层之上；其中绝缘介质层2填入开槽11内的部分的厚度小于开槽11的深度。

印刷电路板3，包括至少一层芯板31，每层芯板31的两侧都压印有导电层32；印刷电路板3设置于开槽11内的绝缘介质层2之上，通过印刷电路板3中底层芯板31的下表面以及底层芯板31下侧的导电层32分别与所述绝缘介质层2相粘接。

印刷电路板3、绝缘介质层2与衬底1经压合后，印刷电路板3与绝缘介质层2的叠加厚度与开槽11的深度相同。也就是说，本实施例的功率放大器电路板的上表面的衬底1和印刷电路板3所在的区域是在同一平面上的。

盲孔4，设置于印刷电路板3的顶层芯板31的上侧导电层32与衬底1之间，或者设置于顶层导电层32与其他导电层32之间；盲孔4的内壁上具有导电材料，印刷电路板3的顶层芯板31的上侧导电层32与衬底1，或者印刷电路板3的顶层芯板31的上侧导电层32与印刷电路板3中除顶层芯板31的上侧导电层32之外的其他导电层32之间通过盲孔4进行信号连接；

表贴式功率放大器晶体管6贴装于顶层导电层32之间露出的衬底1的表面处理层上，使功率放大器晶体管6的信号经过衬底1进行信号回流。回流路径如图4中黑色粗线所示。

本实施例提供的功率放大器电路板能够将表贴式功率放大器直接焊接在衬底上，信号回流路径更短，并且保证了良好的散热性能，有利于提升微带线功率容量。

进一步的，本发明提供的功率放大器电路板，其衬底厚度可以根据需要进行调整，甚至可以减薄至2mm以下；绝缘介质层的厚度也可以根据需要进行调整，以实现传输线阻抗匹配的要求。

此外，开槽11内不限于填入半固化片，也可以填入已经制作好的线路板，或者预填充其他绝缘介质，

相应的，本发明还提供了一种制造方法的实施例，用于制造上述实施例一中的功率放大器电路板。下面结合图3、图4对本实施例进行说明。

如图3所示，本发明的功率放大器电路板的制造方法包括如下步骤：

步骤310，对衬底进行开槽加工，形成衬底上的开槽；

具体的，根据开槽的深度不同可以选择蚀刻或者机械加工的方式进行开槽的加工，开槽如图4a所示。衬底材料可以包括紫铜、黄铜或铝等金属材料。

步骤320，对开槽后的衬底进行表面粗化处理，形成表面处理层；

具体的，对衬底表面的粗化处理优选为棕化，用以增强衬底与有机材料的结合力。

步骤330，将绝缘介质填入所述开槽中，并覆盖于所述表面处理层之上，将印刷电路板放置于所述绝缘介质之上，之后一并进行压合处理，通过所述绝缘介质将所述印刷电路板和所述衬底相接合；

具体的，进行压合排板，将绝缘介质，优选为低损耗半固化材料填入衬底上的开槽中，其中半固化片材料填入的厚度与开槽的深度相当；在填平的衬底上再覆盖一层半固化片材料，上面覆盖印刷电路板，最后一起压合。压合在高温高压条件下进行，从而通过半固化片将衬底与印刷电路板粘接为一体。如图4b所示。

步骤340，由压合处理后的印刷电路板表面向下钻孔和敷铜，形成多个盲孔，用于所述印刷电路板的顶层导电层与所述衬底，或者所述印刷电路板的顶层导电层与除所述顶层导电层外的其它导电层中的一层之间的信号连接；

步骤350，由压合处理后的印刷电路板向下开槽至衬底内，形成下沉式凹槽。

具体的，开槽由顶层导电层向下贯通印刷电路板、绝缘介质层直至衬底内，在下沉式凹槽中容置功率放大器晶体管。功率放大器晶体管直接焊接在衬底上，传输信号经过衬底进行信号回流。最终制备的功率放大器电路板如图4c所示。

此外，在步骤330之前还包括印刷电路板内层线路的制作步骤，具体如以下流程所示：前处理→贴膜→曝光→显影→酸性蚀刻→去膜→冲孔→检板（AOI）→内层氧化。

优选的，在步骤330之前还包括：将绝缘介质填入开槽中之前，将线路板填入开槽中或者预填充其他介质在开槽中。填充线路板主要目的是便于走线；预填充其他介质可用于增加走线宽度，从而减少损耗，实现阻抗匹配。

此外，除上述步骤330中提供的压合方式进行粘接之外，还可以在不采用低损耗半固化片的情况下，选择热键合(fusion bonding)工艺来实现衬底和印刷电路板之间的粘结。

本实施例提供的方法中，下沉式凹槽是在衬底、绝缘介质层和印刷电路板压合之后一次形成的，从而减小了信号回流路径，保证了信号传输的性能。

同时，该方法制造的功率放大器电路板能够支持将下沉式功率管直接焊接在衬底上，在利用衬底进行信号回流的同时兼顾了良好散热性能，信号回流路径更短，并有利于提升微带线功率容量。

相应的，本发明还提供了一种制造方法的实施例，用于制造上述实施例二中的功率放大器电路板。下面结合图5、图6对本实施例进行说明。

如图5所示，本发明的功率放大器电路板的制造方法包括如下步骤：

步骤510，对衬底进行开槽加工，形成衬底上的开槽；

具体的，根据开槽的深度不同可以选择蚀刻或者机械加工的方式进行开槽的加工，开槽如图6a所示。衬底材料可以包括紫铜、黄铜或铝等金属材料。

步骤520，对开槽后的衬底进行表面粗化处理，形成表面处理层；

具体的，对衬底表面的粗化处理优选为棕化，用以增强衬底与有机材料的结合力。

步骤530，将绝缘介质和所述印刷电路板依次填入所述开槽中，之后一并进行压合处理，通过所述绝缘介质将所述印刷电路板和所述衬底相接合；

具体的，进行压合排板，如图6b所示，将绝缘介质，优选为低损耗半固化材料填入衬底上的开槽中，其中半固化片材料填入的厚度小于开槽的深度；在半固化片材料上面覆盖印刷电路板，印刷电路板与绝缘介质层的叠加厚度与开槽的深度相同。最后一起压合。压合在高温高压条件下进行，从而通过半固化片将衬底与印刷电路板粘接为一体。压合后的功率放大器电路板如6c所示。

步骤540，由压合处理后的印刷电路板表面向下钻孔和敷铜，形成多个盲孔，用于所述印刷电路板的顶层导电层与所述衬底，或者所述印刷电路板的顶层导电层与除所述顶层导电层外的其它导电层中的一层之间的信号连接。如图6d所示，在上述步骤完成后，可以表贴式功率放大器晶体管直接贴装衬底的表面处理层上，使功率放大器晶体管的传输信号经过衬底进行信号回流。

此外，在步骤530之前还包括印刷电路板内层线路的制作步骤，具体如以下流程所示：前处理→贴膜→曝光→显影→酸性蚀刻→去膜→冲孔→检板（AOI）→内层氧化。

优选的，在步骤530之前还包括：将绝缘介质填入开槽中之前，将线路板填入开槽中或者预填充其他介质在开槽中。填充线路板主要目的是便于走线；预填充其他介质可用于增加走线宽度，从而减少损耗，实现阻抗匹配。

此外，除上述步骤530中提供的压合方式进行粘接之外，还可以在不采用低损耗半固化片的情况下，选择热键合(fusion bonding)工艺来实现衬底和印刷电路板之间的粘结。

该方法制造的功率放大器电路板能够支持将表贴式功率管直接焊接在衬底上，在利用衬底进行信号回流的同时兼顾了良好散热性能，信号回流路径更短，并且有利于提升微带线功率容量。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种功率放大器电路板，其特征在于，所述电路板包括：

衬底，所述衬底具有开槽，所述衬底的上表面具有经过粗化处理的表面处理层；

绝缘介质层，设置于所述衬底的开槽内，并覆盖于所述衬底的表面处理层之上；

印刷电路板，包括至少一层芯板，每一层所述芯板的两侧具有导电层；所述印刷电路板设置于所述绝缘介质层之上，通过所述印刷电路板的底层芯板以及所述底层芯板的下侧导电层分别与所述绝缘介质层相接合；

盲孔，设置于所述印刷电路板的顶层导电层与衬底之间，或者所述顶层导电层与所述印刷电路板中除顶层导电层之外的其他导电层之间，所述盲孔的内壁上具有导电材料，所述顶层导电层与所述衬底，或者所述顶层导电层与所述其他导电层之间通过所述盲孔进行信号连接；

下沉式凹槽，设置于所述印刷电路板的顶层导电层与所述衬底之间，所述下沉式凹槽的底部位于所述衬底之内。

2.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述绝缘介质层由半固化片材料构成。

3.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述衬底的材质为铜或铝。

4.一种功率放大器电路板，其特征在于，所述电路板包括：

衬底，所述衬底具有开槽，所述衬底的上表面具有经过粗化处理的表面处理层；

绝缘介质层，设置于所述衬底的开槽内的表面处理层之上；

印刷电路板，包括至少一层芯板，每一层所述芯板的两侧具有导电层；所述印刷电路板设置于所述开槽内的绝缘介质层之上，通过所述印刷电路板的底层芯板以及所述底层芯板的下侧导电层分别与所述绝缘介质层相接合；

盲孔，设置于所述印刷电路板的顶层导电层与衬底之间，或者所述顶层导电层与所述印刷电路板中除顶层导电层之外的其他导电层之间，所述盲孔的内壁上具有导电材料，所述顶层导电层与所述衬底，或者所述顶层导电层与所述其他导电层之间通过所述盲孔进行信号连接。

5.根据权利要求4所述的电路板，其特征在于，所述绝缘介质层由半固化片材料构成。

6.根据权利要求4所述的电路板，其特征在于，所述衬底的材质为铜或铝。

7.一种功率放大器电路板的制造方法，其特征在于，所述方法包括：

对衬底进行开槽加工，形成衬底上的开槽；

对开槽后的衬底进行表面粗化处理，形成表面处理层；

将绝缘介质填入所述开槽中，并覆盖于所述表面处理层之上，将印刷电路板放置于所述绝缘介质之上，之后一并进行压合处理，通过所述绝缘介质将所述印刷电路板和所述衬底相接合；

由压合处理后的印刷电路板表面向下钻孔和敷铜，形成多个盲孔，用于所述印刷电路板的顶层导电层与所述衬底，或者所述印刷电路板的顶层导电层与除所述顶层导电层外的其它导电层中的一层之间的信号连接；

由压合处理后的印刷电路板向下开槽至衬底内，形成下沉式凹槽。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将绝缘介质填入所述开槽中之前，所述方法还包括，将线路板填入所述开槽中。

9.一种功率放大器电路板的制造方法，其特征在于，所述方法包括：

对衬底进行开槽加工，形成衬底上的开槽；

对开槽后的衬底进行表面粗化处理，形成表面处理层；

将绝缘介质和所述印刷电路板依次填入所述开槽中，之后一并进行压合处理，通过所述绝缘介质将所述印刷电路板和所述衬底相接合；

由压合处理后的印刷电路板表面向下钻孔和敷铜，形成多个盲孔，用于所述印刷电路板的顶层导电层与所述衬底，或者所述印刷电路板的顶层导电层与除所述顶层导电层外的其它导电层中的一层之间的信号连接。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述将绝缘介质填入所述开槽中之前，所述方法还包括，将线路板填入所述开槽中。

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