CN105682345A - 印制板组件及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种应用于高频、大功率电路中的印制板组件及其加工方法。本发明的印制板组件包括常规印制板、高频印制板、衬底、以及功率器件，其中所述衬底嵌入在所述常规印制板的开窗内；所述高频印制板的一部分通过表贴式焊端固定在所述常规印制板上，所述高频印制板的另一部分固定在所述衬底上；所述功率器件通过所述高频印制板的开窗与所述衬底接触；所述功率器件的功率器件引脚焊接于所述高频印制板。

Description

印制板组件及其加工方法
技术领域
本发明涉及电路板，尤其涉及一种应用于高频、大功率电路中的印制板组件及其加工方法。
背景技术
在本领域中，通常采用印制电路板(PCB)的方式来实现电子元件的电气连接和固定。对于一般功率和信号频率的电子元件而言，采用诸如FR4(阻燃等级4)板材的常规印制电路板板材作为印制电路板的板材即可满足要求。但是对于通信基站产品而言，由于其要求实现高频、大功率的功能，因此必须使用一些高频、大功率器件。这些器件如果采用如上所述的常规印制电路板板材，则无法承受大功率的负荷，同时存在高频效应。在此情况下，业界通常的解决方案是采用高频板材，如PTFE(聚四氟乙烯)板材，以解决高频、大功率电路匹配、损耗以及散热的问题。同时，还要考虑印制板组件整体的小型化、低成本、轻重量、可加工性、可靠性。
图1a示意性示出了现有技术一的应用于高频、大功率电路中的印制板组件的第一种例子(一板集成式方案)。如图1a所示，印制板组件100主要包括常规印制板101、高频印制板102、功率器件105、金属块构成的衬底107。常规印制板101和高频印制板102例如通过整板混压或者局部混压等特殊加工工艺压合在一起，从而集成为一板，其中如本领域技术人员所熟知的，上述整板混压或者局部混压的压合工艺使得集成为一板的常规印制板101和高频印制板102之间实现连接。高频印制板102中设置有专门为高频、大功率电路设计的电路连接，诸如功率管的功率器件105通过其功率器件引脚106经由焊料104焊接到高频印制板102，以提供功率器件105的电气连接和固定。其他常规器件则连接于常规印制板101。此外，散热器103连接于衬底107用以散热。
在如图1a所示的现有技术一的第一种例子中，由于常规印制板和高频印制板集成为一板，高频、大功率器件与其他常规器件分别连接到集成的常规印制板和高频印制板，因此这种一板集成式方案加工工艺简单，无需板间连接器，装配简单。一板集成情况下器件与器件之间连接信号处理容易。理论上对单板面积消耗也最小。但是，在上述一板集成式方案中，由于高频、大功率器件与常规器件集成在一个印制板上，例如存在以下缺点：(1)高频、大功率器件与常规器件一板集成，需要多层板实现，为了满足高频、大功率器件要求，必须使用高性能板材，一般会采用整板混压或者局部混压等特殊加工工艺间高性能板材与常规板材压合在一起，加工复杂、成本较高；(2)需要采用背铜、嵌铜或者局部衬底等方案解决功率器件散热问题，解决散热问题的成本较高；(3)集成度提高必然采用多层印制板方案，格外增加改善多层印制板高频、大功率器件信号回流路径成本；(4)高频、大功率电路开发周期相比于常规电路长很多，一板集成将高频、大功率器件与常规器件集成在一起，影响整体开发周期。
图1b示意性示出了现有技术一的应用于高频、大功率电路中的印制板组件的第二种例子(另一种一板集成式方案)。如图1b所示，所有印制板板材全部采用高频板材，高频、大功率器件与其他常规器件一板集成到高频板材。详细而言，印制板组件100′主要包括高频印制板102′、功率器件105′、金属块构成的衬底107′。高频印制板102′中设置有专门为高频、大功率电路设计的电路连接，诸如功率管的功率器件105′穿过高频印制板102′，功率器件引脚106′经由焊料104′焊接到高频印制板102′，以提供功率器件105′的电气连接和固定。其他常规器件也类似地连接于高频印制板102′。此外，散热器103′连接于衬底107′用以散热。
在如图1b所示的现有技术一的第二种例子中，由于所有印制板板材全部采用高频板材，高频、大功率器件与其他常规器件一板集成到高频板材，因此这种一板集成式方案加工工艺简单，装配简单。一板集成情况下器件与器件之间连接信号处理容易。理论上对单板面积消耗也最小。但是，在上述一板集成式方案中，由于高频、大功率器件与常规器件集成到一个高频板材上，例如存在以下缺点：(1)高频、大功率器件与常规器件一板集成，为了满足高频、大功率器件要求，必须全部使用高性能板材，因而成本较高；(2)需要采用背铜、嵌铜或者局部衬底等方案解决功率器件散热问题，解决散热问题的成本较高；(3)高频、大功率电路开发周期相比于常规电路长很多，一板集成将高频、大功率器件与常规器件集成在一起，影响整体开发周期。
图2示意性示出了现有技术二的应用于高频、大功率电路中的印制板组件(嵌入式方案)。如图2所示，印制板组件200主要包括常规印制板201、高频印制板202、功率器件205、金属块构成的衬底207。高频印制板202中设置有专门为高频、大功率电路设计的电路连接，诸如功率管的功率器件205穿过高频印制板202，功率器件引脚206经由焊料204焊接到高频印制板202，以提供功率器件205的电气连接和固定。其他常规器件则连接于常规印制板201。此外，散热器203连接于衬底207用以散热。功率器件205、高频印制板202以及衬底207形成一个整体，称之为高频印制板模块。该高频印制板模块在一次设计成型以后就模块化，以后将避免重复设计，对于类似的应用场合，就可以将该模块视为一个元件来进行使用。在常规印制板201上开窗，将该高频印制板模块整个嵌入到常规印制板201的窗口中。嵌入窗口中的高频印制板202通过跳线连接器208与常规印制板201连接，实现高频印制板202与常规印制板201的电气连接。
在如图2所示的作为现有技术二的这种嵌入式方案中，高频、大功率器件独立连接于高频印制板，常规器件连接于常规印制板，然后通过跳线连接器实现高频印制板和常规印制板的电连接。在这种嵌入式方案中，将高频、大功率器件与常规器件分开，减低了高性能板材成本，同时，高频、大功率器件散热、回流、损耗等问题都得到了解决。但是，在上述嵌入式方案中还例如存在如下缺点：(1)高频印制板与常规印制板之间通过跳线连接器相连，跳线连接器占用印制板面积，不利于小型化，同时跳线连接器增加了整体物料成本；(2)由于跳线的焊接不能采取自动焊接工序，因此增加手工焊接跳线环节，使得焊接工序复杂，装配效率降低，焊接质量难以保证；(3)高频印制板与常规印制板之间的固有缝隙影响多通道功率放大电路之间的隔离度；(4)由于跳线连接器的存在，导致回流路径长，带来跳线连接器高频性能以及模块电磁辐射问题。
图3示意性示出了现有技术三的应用于高频、大功率电路中的印制板组件(城堡式方案)。如图3所示，印制板组件300主要包括常规印制板301、高频印制板302、功率器件305、金属块构成的衬底307。高频印制板302中设置有专门为高频、大功率电路设计的电路连接，诸如功率管的功率器件305通过其功率器件引脚306经焊料304焊接到高频印制板302，以提供功率器件305的电气连接和固定。其他常规器件则连接于常规印制板301。高频印制板302与常规印制板301经由焊料304焊接在一起。此外，散热器303连接于衬底307用以散热。如图3所示，功率器件305插入到形成在高频印制板302与常规印制板301上的开窗内，通过其法兰盘连接于衬底307的凸台。
在如图3所示的作为现有技术三的这种城堡式方案中，将高频印制板焊接在常规印制板上，功率器件通过高频印制板与常规印制板的开窗与连接在常规印制板板背面的衬底相连散热，既提升了高频、大功率器件损耗、回流、散热性能，又解决了嵌入式方案跳线带来的成本、装配、回流、电磁辐射、多通道功率放大电路隔离度等问题。但是随着功率等级不断提升，器件规模不断增加，这种现有城堡式方案其缺点不断暴露出来，例如，(1)常规器件焊接于常规印制板，高频、大功率器件焊接于高频印制板，高频印制板与常规印制板焊接在一起，常规印制板与衬底焊接在一起，焊接过程固定工装夹具，整体物料重量是全部物料总和。随着单板规模增加，整体物料重量超出贴片机负荷；(2)散热能力不足，在此方案中，高频、大功率器件的法兰盘只与衬底的凸台相连，不能适用较大功率等级场合的散热；(3)高频、大功率器件的回流路径为：高频印制板与常规印制板连接面—常规印制板板开窗电镀膜—衬底—高频、大功率器件法兰盘，因此回流路径较长。
发明内容
本发明实施例提供一种印制板组件及其加工方法，以降低焊接时整体物料的重量，提高衬底散热能力从而适用不同功率等级应用场合。
根据本发明的一个方面，一种印制板组件包括常规印制板、高频印制板、衬底、以及功率器件，其中：所述衬底嵌入在所述常规印制板的开窗内；所述高频印制板的一部分通过表贴式焊端固定在所述常规印制板上，所述高频印制板的另一部分固定在所述衬底上；所述功率器件通过所述高频印制板的开窗与所述衬底接触；所述功率器件的功率器件引脚焊接于所述高频印制板。
根据本发明的另一方面，一种印制板组件加工方法包括：在高频印制板与常规印制板上分别开窗，其中，所述高频印制板在对应于放置功率器件的位置处开窗，所述常规印制板在对应于衬底嵌入位置之处开窗；将衬底嵌入到所述常规印制板的开窗内，形成相互结合在一起的整体；将所述高频印制板焊接于嵌有所述衬底的所述常规印制板上，使得所述高频印制板的一部分通过表贴式焊端固定在所述常规印制板上，并且所述高频印制板的另一部分固定在所述衬底上；将功率器件穿过所述高频印制板的开窗与所述衬底接触，并将所述功率器件的功率器件引脚焊接于所述高频印制板。
本发明的有益效果例如包括：由于衬底嵌入常规印制板内，二者形成相互结合在一起的整体，并且高频印制板焊接于嵌有衬底的常规印制板上，因此工装设计较现有技术方案简单，整体物料重量大大减轻。此外，由于功率器件通过高频印制板的开窗与衬底接触，从而衬底与功率器件的功率器件法兰盘之间的接触面积增加，提升了散热能力，从而可以适用更多功率等级的应用场景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a示意性示出了现有技术一的应用于高频、大功率电路中的印制板组件的第一种例子。
图1b示意性示出了现有技术一的应用于高频、大功率电路中的印制板组件的第二种例子。
图2示意性示出了现有技术二的应用于高频、大功率电路中的印制板组件。
图3示意性示出了现有技术三的应用于高频、大功率电路中的印制板组件。
图4示意性示出了根据本发明实施例一的应用于高频、大功率电路中的印制板组件。
图5示意性示出了如图4所示的印制板组件中的过孔表贴式焊端的结构，其中左图示出印制板组件中的高频印制板的部分立体图，右图示出沿左图中箭头所示方向剖切高频印制板所得的剖视图。
图6a示意性示出了根据本发明实施例一的应用于高频、大功率电路中的印制板组件的加工方法实施例流程图。
图6b示意性示出了根据本发明实施例一的应用于高频、大功率电路中的印制板组件的加工方法变型实施例流程图。
图7示意性示出了根据本发明实施例二的应用于高频、大功率电路中的印制板组件。
图8示意性示出了如图7所示的印制板组件中的侧端表贴式焊端的结构。
图9示意性示出了根据本发明实施例三的应用于高频、大功率电路中的印制板组件。
图10a示意性示出了根据本发明实施例三的应用于高频、大功率电路中的印制板组件的加工方法实施例流程图。
图10b示意性示出了根据本发明实施例三的应用于高频、大功率电路中的印制板组件的加工方法变型实施例流程图。
图11示意性示出了根据本发明实施例四的应用于高频、大功率电路中的印制板组件。
具体实施方式
以下将结合附图通过具体的实施例来清楚、完整地描述本发明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域技术人员可以通过本发明所公开的内容了解本发明的其它特征和效果。
首先对本说明书中所使用的如下技术术语做出定义。“功率器件”：诸如功率放大器、功放管等的高频、大功率器件，其可以对输入小信号放大，同时由于其转换效率不可能是100％，工作时对外散发一定比率的热量，因而需要关注其散热以及回流路径；“回流路径”：对于电信号来说，信号在传输印制电路板(PCB)传输线上传输时，在PCB传输线的参考地上会有一个反方向回流信号，回流信号的传输途径称为回流路径；“常规印制板”：如FR4板材，指不能承受大功率负荷，存在高频效应的板材，一般不适合应用在高频、大功率的场景；“高频印制板”：如PTFE板材，可以承受大功率负荷，高频特性好，可以解决高频、大功率功能电路匹配、损耗以及散热的问题的板材；“功率器件法兰盘”：这里是指功率器件封装上芯片下面的金属盘，起到内部管芯支撑、接地、向外散热的载体作用；“衬底”：位于功率器件法兰盘与散热器之间，用于功率器件法兰盘与散热器之间的热量传导，同时支撑功率器件，在本发明中其具体形式例如为预制金属块。
实施例一
图4示意性示出了根据本发明实施例一的应用于高频、大功率电路中的印制板组件。如图4所示，本发明实施例一的应用于高频、大功率电路中的印制板组件400包括：常规印制板401、高频印制板402、衬底407以及功率器件405。衬底407嵌入在常规印制板401的开窗内。高频印制板402的一部分通过表贴式焊端408固定在常规印制板401上，高频印制板402的另一部分固定在衬底407上。功率器件405通过高频印制板402的开窗与衬底407接触，并且功率器件405的功率器件引脚406通过焊料404焊接于高频印制板402。
衬底407采用预制金属块的形式，其嵌在常规印制板401内从而形成相互结合在一起的整体。具体而言，在常规印制板401内对应于衬底407嵌入位置之处设有开窗，预制金属块形式的衬底407嵌入开窗内，并且例如通过侧壁咬合的方式与常规印制板401结合在一起形成一个整体。不言而喻，衬底407也可以通过导热导电胶粘合于常规印制板401，从而与常规印制板401结合在一起形成一个整体。此外，优选地，衬底407的厚度与常规印制板401的厚度一致。
高频印制板402通过设置在其内的多个表贴式焊端408焊接于常规印制板401。高频印制板402下表面的一部分与常规印制板401相连，另一部分例如通过焊料焊接或者导热导电胶粘接与衬底407相连。因此，高频印制板402通过上述多个表贴式焊端408实现与常规印制板401的电气连接，例如常规印制板401上的射频、电源、控制等信号经由表贴式焊端408传递到高频印制板402。
高频印制板402在对应于需要放置功率器件405的位置处设有开窗。功率器件405穿过高频印制板402的开窗与衬底407接触，实现功率器件405的固定。功率器件405与衬底407之间的连接可以是焊料焊接，也可以是导电导热胶粘接。同时，功率器件405的功率器件引脚406经由焊料404焊接在高频印制板402上，实现功率器件405与高频印制板402之间的电气连接。小功率射频信号通过上述过孔表贴式焊端408从常规印制板401传输到高频印制板402上的传输线，然后经过功率器件405放大成大功率信号。相比于常规印制板401，高频印制板402对射频信号的损耗要小很多，这保证了射频信号的高质量，同时还确保了优异的批量一致性能。此外，如上所述，功率器件405的底部(即功率器件法兰盘)连接于衬底407，与衬底407接触散热，从而衬底407实现功率器件405的接地、散热等功能。
优选地，为了最佳地实现功率器件405在高频印制板402上的固定以及功率器件405与高频印制板402之间的电气连接，在嵌入到常规印制板401内的衬底407的对应于高频印制板402的开窗的位置处设置有凹槽。功率器件405穿过高频印制板402的开窗，固定安置在衬底407的凹槽内。功率器件405在衬底407的凹槽内的安置例如可以通过导热导电胶粘接实现。由此，功率器件405的底部(即功率器件法兰盘)安置在衬底407的凹槽内，与衬底407接触散热，从而衬底407实现功率器件405的接地、散热等功能。
如前所述，高频印制板402通过设置在其内的多个表贴式焊端408焊接于常规印制板401。在本发明实施例一中，上述表贴式焊端408为过孔表贴式焊端。图5示意性示出了如图4所示的印制板组件中的过孔表贴式焊端的结构，其中左图示出印制板组件中的高频印制板的部分立体图，右图示出沿左图中箭头所示方向剖切高频印制板所得的剖视图。如图5所示，在高频印制板402内设置有多个过孔表贴式焊端，所述过孔表贴式焊端包括：形成在高频印制板402上表面上的顶面焊盘501、形成在高频印制板402下表面上的底面焊盘503、以及贯穿顶面焊盘501和底面焊盘503而形成在高频印制板402内的过孔502。在过孔502的内周面上镀有金属膜。因此，上述过孔表贴式焊端除了用于将高频印制板402焊接于常规印制板401从而实现高频印制板402的固定外，还可以通过镀有金属膜的过孔502实现顶面焊盘501与底面焊盘502的电气连接并进而实现高频印制板402与常规印制板401的电气连接。不言而喻，上述过孔表贴式焊端的位置和数目可以根据高频印制板402与常规印制板401上电路的具体功能而定。
以下详细说明上述实施例一的印制板组件的加工方法。图6a示意性示出了根据本发明实施例一的应用于高频、大功率电路中的印制板组件400的加工方法实施例的流程图。如图6a所示，根据本发明实施例一的应用于高频、大功率电路中的印制板组件的加工方法包括如下步骤：步骤S601：在高频印制板与常规印制板上分别开窗，其中，高频印制板在对应于放置功率器件的位置处开窗，常规印制板在对应于衬底嵌入位置之处开窗；步骤S602：将衬底嵌入到常规印制板的开窗内，形成相互结合在一起的整体；步骤S603：将高频印制板焊接于嵌有衬底的常规印制板上，使得高频印制板的一部分通过表贴式焊端固定在常规印制板上，并且高频印制板的另一部分固定在衬底上；以及步骤S604：将功率器件穿过高频印制板的开窗与衬底接触，并将功率器件的功率器件引脚焊接于高频印制板。
在步骤S601中，高频印制板402在对应于需要放置功率器件405的位置处开窗，高频印制板402上的开窗大小与功率器件405的功率器件法兰盘大小相适应，例如，高频印制板402上的开窗大小应该比功率器件405的功率器件法兰盘大小稍微大一些，以使得功率器件405可以穿过高频印制板402上的开窗。常规印制板401在对应于衬底407嵌入位置之处开窗，常规印制板401上的开窗要与将要嵌入的衬底407紧密配合，例如，常规印制板401上的开窗大小可以稍微小于将要嵌入的衬底407的大小，以使得衬底407能够与常规印制板401的侧壁咬合在一起。
在步骤S602中，将预制金属块形式的衬底407嵌入到常规印制板401上的开窗内，从而形成相互结合在一起的整体。嵌入到常规印制板401的开窗内的衬底407通过侧壁咬合的方式与常规印制板401结合在一起形成一个整体，或者可以通过导热导电胶粘合于常规印制板401以与常规印制板401结合在一起形成一个整体。
在步骤S603中，高频印制板402的一部分通过表贴式焊端408固定在常规印制板401上，并且高频印制板402的另一部分固定在衬底407上。如前所述，通过设置在高频印制板402内的过孔表贴式焊端将高频印制板焊接于常规印制板401。过孔表贴式焊端便于表贴焊接，利用这种焊端，可以高效、可靠地将高频印制板402焊接在常规印制板401上。可以通过以下方法在高频印制板402内形成过孔表贴式焊端：在高频印制板402上表面上形成顶面焊盘501、在高频印制板402下表面上形成底面焊盘503、贯穿顶面焊盘501和底面焊盘503钻制在高频印制板402内的过孔502、以及在过孔502的内周面上镀上金属膜。利用过孔表贴式焊端，除了可以将高频印制板402焊接于常规印制板401从而实现高频印制板402的固定外，还可以通过镀有金属膜的过孔502实现顶面焊盘501与底面焊盘502的电气连接并进而实现高频印制板402与常规印制板401的电气连接。
在步骤S604中，功率器件405穿过高频印制板402的开窗与衬底407接触，并且功率器件引脚406焊接在高频印制板402上，实现功率器件405的电气连接以及固定。
优选地或者附加地，如在示意性示出根据本发明实施例一的应用于高频、大功率电路中的印制板组件400的加工方法变型实施例的流程图的图6b中所示，为了最佳地实现功率器件405在高频印制板402上的固定以及功率器件405与高频印制板402之间的电气连接，在步骤S602之前，还可以包括在衬底407的对应于高频印制板402的开窗的位置处设置凹槽的步骤，即步骤S602′：在衬底上设置凹槽。凹槽长度和宽度与功率器件405的功率器件法兰盘的尺寸相适应，且稍微大于功率器件405的功率器件法兰盘为宜，以确保功率器件405可以通过高频印制板402放置在此凹槽内。同时，凹槽深度要考虑功率器件405的功率器件法兰盘的厚度，确保凹槽深度与高频印制板402厚度之和稍微大于功率器件405的功率器件法兰盘的厚度。
实施例二
图7示意性示出了根据本发明实施例二的应用于高频、大功率电路中的印制板组件。如图7所示，本发明实施例二的应用于高频、大功率电路中的印制板组件400′包括：常规印制板401、高频印制板402、衬底407以及功率器件405。衬底407嵌入在常规印制板401的开窗内。高频印制板402的一部分通过表贴式焊端408′固定在常规印制板401上，高频印制板402的另一部分固定在衬底407上。功率器件405通过高频印制板402的开窗与衬底407接触，并且功率器件405的功率器件引脚406通过焊料404焊接于高频印制板402。
图7所示的实施例二与图4所示的实施例一除了表贴式焊端的结构不同以外，其它方面均与图4所示实施例一相同，因此以下仅针对表贴式焊端及相关的结构进行描述，而其他相同内容则不再赘述。
如图7所示，高频印制板402的一部分通过表贴式焊端408′固定在常规印制板401上。在本发明实施例二中，上述表贴式焊端408′为侧端表贴式焊端，该侧端表贴式焊端位于高频印制板402外侧边沿，而不是如本发明实施例一中那样位于高频印制板402内。图8示意性示出了如图7所示的印制板组件中的侧端表贴式焊端的结构。如图8所示，侧端表贴式焊端包括：形成在高频印制板402上表面边沿的上表面边沿焊盘801、形成在高频印制板402下表面边沿的下表面边沿焊盘803、以及贯穿上表面边沿焊盘801和下表面边沿焊盘803而形成在高频印制板外侧边沿的凹槽802，其中在凹槽802的内周面上镀有金属膜。上述侧端表贴式焊端除了用于将高频印制板402焊接于常规印制板401从而实现高频印制板402的固定外，还可以通过镀有金属膜的凹槽802实现上表面边沿焊盘801和下表面边沿焊盘803的电气连接并进而实现高频印制板402与常规印制板401的电气连接。形成凹槽802的方法例如：在高频印制板402外侧边沿处钻制加工出连接上表面边沿焊盘801和下表面边沿焊盘803的凹槽，凹槽802的结构可以多样化，其横截面可以根据加工工艺选择为半圆形、方形或三角形或者其它形状。
上述实施例二的印制板组件的加工方法与结合图6a和6b所描述的实施例一的印制板组件的加工方法的不同之处仅在于：在实施例一的印制板组件的加工方法中，通过设置在高频印制板402内的过孔表贴式焊端将高频印制板402焊接于常规印制板401；而在实施例二的印制板组件的加工方法中，通过设置在高频印制板402外侧边沿的侧端表贴式焊端将高频印制板402焊接于常规印制板401。为此，在实施例二的印制板组件的加工方法中，取代实施例一的印制板组件的加工方法中的在高频印制板402内形成过孔表贴式焊端，而是在高频印制板402上表面边沿形成上表面边沿焊盘801、在高频印制板402下表面边沿形成下表面边沿焊盘803、贯穿上表面边沿焊盘801和下表面边沿焊盘803而在高频印制板外侧边沿形成凹槽802、以及在凹槽802的内周面上镀上金属膜。由于上述实施例二的印制板组件的加工方法除了以上区别之外类似于实施例一的印制板组件的加工方法，因此重复内容将不再赘述。
实施例三
图9示意性示出了根据本发明实施例三的应用于高频、大功率电路中的印制板组件。如图9所示，本发明实施例三的应用于高频、大功率电路中的印制板组件400″包括：常规印制板401、高频印制板402、衬底407以及功率器件405。衬底407嵌入在常规印制板401的开窗内。高频印制板402的一部分通过表贴式焊端408固定在常规印制板401上，高频印制板402的另一部分固定在衬底407上。功率器件405通过高频印制板402的开窗与衬底407接触，并且功率器件405的功率器件引脚406通过焊料404焊接于高频印制板402。
图9所示的实施例三与图4所示的实施例一相比，除了增加设置有散热器403以外，其它方面均与图4所示实施例一相同，因此以下仅针对散热器403及相关的结构进行描述，而其他相同内容则不再赘述。
在本发明实施例三的印制板组件400″中，为了固定整个印制板组件，同时为了保证整个印制板组件的散热性能，衬底407的下表面以及嵌有衬底407的常规印制板401的下表面与散热器403接触。常规印制板401的下表面一般为大面积的接地散热铜皮，这些铜皮与嵌入在常规印制板401内的衬底无缝连接在一起，散热器403与这些铜皮以及衬底407的下表面接触，保证整个印制板组件的接地与散热。散热器403与衬底407及常规印制板401的下表面的接触可以通过焊料焊接而实现，也可以通过导电导热垫粘接来实现。
以下说明上述实施例三的印制板组件的加工方法。图10a示意性示出了根据本发明实施例三的应用于高频、大功率电路中的印制板组件400″的加工方法实施例的流程图。如图10a所示，根据本发明实施例三的应用于高频、大功率电路中的印制板组件的加工方法包括如下步骤：步骤S601：在高频印制板与常规印制板上分别开窗，其中，高频印制板在对应于放置功率器件的位置处开窗，常规印制板在对应于衬底嵌入位置之处开窗；步骤S602：将衬底嵌入到常规印制板的开窗内，形成相互结合在一起的整体；步骤S603：将高频印制板焊接于嵌有衬底的常规印制板上，使得高频印制板的一部分通过表贴式焊端固定在常规印制板上，并且高频印制板的另一部分固定在衬底上；步骤S604：将功率器件穿过高频印制板的开窗与衬底接触，并将功率器件的功率器件引脚焊接于高频印制板。此外，与实施例一的印制板组件的加工方法不同之处在于，为了固定整个印制板组件，同时为了保证整个印制板组件的散热性能，在步骤S604之后还包括步骤S605：将散热器与衬底的下表面及嵌有衬底的常规印制板的下表面相连。常规印制板401的下表面一般为大面积的接地散热铜皮，这些铜皮与嵌入在常规印制板401内的衬底无缝连接在一起，散热器403与这些铜皮以及衬底407的下表面接触，保证整个印制板组件的接地与散热。散热器403与衬底407的下表面及常规印制板401的下表面的接触可以通过焊料焊接而实现，也可以通过导电导热垫粘接来实现。
优选地或者附加地，如在示意性示出根据本发明实施例三的应用于高频、大功率电路中的印制板组件400″的加工方法变型实施例的流程图的图10b中所示，为了最佳地实现功率器件405在高频印制板402上的固定以及功率器件405与高频印制板402之间的电气连接，在步骤S602之前，还可以包括在衬底407的对应于高频印制板402的开窗的位置处设置凹槽的步骤，即步骤S602′：在衬底上设置凹槽。凹槽长度和宽度与功率器件405的功率器件法兰盘的尺寸相适应，且稍微大于功率器件405的功率器件法兰盘为宜，以确保功率器件405可以通过高频印制板402放置在此凹槽内。同时，凹槽深度要考虑功率器件405的功率器件法兰盘的厚度，确保凹槽深度与高频印制板402厚度之和稍微大于功率器件405的功率器件法兰盘的厚度。
实施例四
图11示意性示出了根据本发明实施例四的应用于高频、大功率电路中的印制板组件。如图11所示，本发明实施例四的应用于高频、大功率电路中的印制板组件400″′包括：常规印制板401、高频印制板402、衬底407以及功率器件405。衬底407嵌入在常规印制板401的开窗内。高频印制板402的一部分通过表贴式焊端408′固定在常规印制板401上，高频印制板402的另一部分固定在衬底407上。功率器件405通过高频印制板402的开窗与衬底407接触，并且功率器件405的功率器件引脚406通过焊料404焊接于高频印制板402。
图11所示的实施例四与图9所示的实施例三除了表贴式焊端的结构不同以外，其它方面均与图9所示实施例三相同，因此相同内容则不再赘述。在本发明实施例四的印制板组件400″′中，高频印制板402的一部分通过表贴式焊端408′固定在常规印制板401上。上述表贴式焊端408′为侧端表贴式焊端，该侧端表贴式焊端位于高频印制板402外侧边沿，而不是如本发明实施例三中那样位于高频印制板402内。有关侧端表贴式焊端的结构，请参见以上结合图8描述的本发明实施例二中的侧端表贴式焊端，这里不再重复详述。
上述实施例四的印制板组件的加工方法与结合图10a和10b所描述的实施例三的印制板组件的加工方法的不同之处仅在于：在实施例三的印制板组件的加工方法中，通过设置在高频印制板402内的过孔表贴式焊端将高频印制板402焊接于常规印制板401；而在实施例四的印制板组件的加工方法中，通过设置在高频印制板402外侧边沿的侧端表贴式焊端将高频印制板402焊接于常规印制板401。为此，在实施例四的印制板组件的加工方法中，取代实施例三的印制板组件的加工方法中的在高频印制板402内形成过孔表贴式焊端，而是在高频印制板402上表面边沿形成上表面边沿焊盘801、在高频印制板402下表面边沿形成下表面边沿焊盘803、贯穿上表面边沿焊盘801和下表面边沿焊盘803而在高频印制板外侧边沿形成凹槽802、以及在凹槽802的内周面上镀上金属膜。由于上述实施例四的印制板组件的加工方法除了以上区别之外类似于实施例三的印制板组件的加工方法，因此其详细内容将不再赘述。
综上所述，根据本发明实施例所提供的印制板组件及其加工方法，衬底嵌入常规印制板内，二者形成相互结合在一起的很难分开的整体，并且高频印制板焊接在嵌有衬底的常规印制板上面，因此工装设计较现有技术方案简单，整体物料重量大大减轻。此外，由于功率器件通过高频印制板的开窗与衬底接触，从而衬底与功率器件的功率器件法兰盘之间的接触面积增加，提升了散热能力，从而可以适用更多功率等级的应用场景。而且，在本发明中，高频印制板下表面在功率器件周围与衬底焊接在一起，因此功率器件的回流路径等同于两层印制板，使得回流路径最短。
以上所描述的实施例仅是示例性的。本领域技术人员可以在不脱离本发明的范围和主旨的情况下对上述的实施例进行各种修改和变型。应当清楚的是，本发明的保护范围应由权利要求来限定。

Claims (13)

1.一种印制板组件，其特征在于，包括常规印制板、高频印制板、衬底、以及功率器件，其中：
所述衬底嵌入在所述常规印制板的开窗内；
所述高频印制板的一部分通过表贴式焊端固定在所述常规印制板上，所述高频印制板的另一部分固定在所述衬底上；
所述功率器件通过所述高频印制板的开窗与所述衬底接触；
所述功率器件的功率器件引脚焊接于所述高频印制板。
2.如权利要求1所述的印制板组件，其特征在于，所述衬底通过侧壁咬合的方式与所述常规印制板结合形成一个整体，或者所述衬底通过导热导电胶粘合于所述常规印制板以结合形成一个整体。
3.如权利要求1所述的印制板组件，其特征在于，所述印制板组件还包括散热器，所述散热器与所述常规印制板的下表面以及所述衬底的下表面接触。
4.如权利要求3所述的印制板组件，其特征在于，所述散热器通过焊料焊接于所述常规印制板的下表面以及所述衬底的下表面，或者所述散热器通过导电导热垫粘接于所述常规印制板的下表面以及所述衬底的下表面。
5.如权利要求1所述的印制板组件，其特征在于，所述表贴式焊端是过孔表贴式焊端，所述过孔表贴式焊端包括：形成在所述高频印制板上表面上的顶面焊盘、形成在所述高频印制板下表面上的底面焊盘、以及贯穿所述顶面焊盘和底面焊盘而形成在所述高频印制板内的过孔，其中在所述过孔的内周面上镀有金属膜。
6.如权利要求1所述的印制板组件，其特征在于，所述表贴式焊端是侧端表贴式焊端，所述侧端表贴式焊端包括：形成在所述高频印制板上表面边沿的上表面边沿焊盘、形成在所述高频印制板下表面边沿的下表面边沿焊盘、以及贯穿所述上表面边沿焊盘和下表面边沿焊盘而形成在所述高频印制板外侧边沿的凹槽，其中在所述凹槽的内周面上镀有金属膜。
7.如权利要求1所述的印制板组件，其特征在于，所述衬底是预制金属块。
8.如权利要求1至7中任一项所述的印制板组件，其特征在于，所述衬底设置有凹槽，所述功率器件通过所述高频印制板的开窗固定安置在所述凹槽内。
9.一种印制板组件加工方法，其特征在于，包括：
在高频印制板与常规印制板上分别开窗，其中，所述高频印制板在对应于放置功率器件的位置处开窗，所述常规印制板在对应于衬底嵌入位置之处开窗；
将衬底嵌入到所述常规印制板的开窗内，形成相互结合在一起的整体；
将所述高频印制板焊接于嵌有所述衬底的所述常规印制板上，使得所述高频印制板的一部分通过表贴式焊端固定在所述常规印制板上，并且所述高频印制板的另一部分固定在所述衬底上；
将功率器件穿过所述高频印制板的开窗与所述衬底接触，并将所述功率器件的功率器件引脚焊接于所述高频印制板。
10.如权利要求9所述的印制板组件加工方法，其特征在于，所述表贴式焊端是过孔表贴式焊端，并且所述方法还包括：在高频印制板上表面上形成顶面焊盘、在高频印制板下表面上形成底面焊盘、贯穿顶面焊盘和底面焊盘在高频印制板内形成过孔、以及在过孔的内周面上镀上金属膜。
11.如权利要求9所述的印制板组件加工方法，其特征在于，所述表贴式焊端是侧端表贴式焊端，并且所述方法还包括：在高频印制板上表面边沿形成上表面边沿焊盘、在高频印制板下表面边沿形成下表面边沿焊盘、贯穿上表面边沿焊盘和下表面边沿焊盘在高频印制板外侧边沿形成凹槽、以及在凹槽的内周面上镀上金属膜。
12.如权利要求9所述的印制板组件加工方法，其特征在于，在所述将衬底嵌入到常规印制板开窗内的步骤之前，还包括在衬底的对应于高频印制板的开窗的位置处设置凹槽的步骤，其中所述功率器件通过所述高频印制板的开窗固定安置在所述凹槽内。
13.如权利要求9至12中任一项所述的印制板组件加工方法，还包括将散热器与常规印制板的下表面及衬底的下表面相连的步骤，其中散热器通过焊料焊接于常规印制板的下表面以及衬底的下表面，或者散热器通过导电导热垫粘接于常规印制板的下表面以及衬底的下表面。
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