CN1150808C - 电子线路系统中的装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在印刷电路板上用于获得印刷电路板(11)的预定区域(10)中传导导体的良好传导特性的装置和方法。用于信号传导的独立组件(1)包括导体(5)。在印刷电路板的需要有良好传导特性区域(10)内将组件(1)安装成所述导体朝向印刷电路板(11)，从而，可在导体(5)与印刷电路板(11)之间获得一气隙(L)。焊接接点(21)将组件(1)的导体(5)的外部部分(7a、7b)中的每一个均连接于印刷电路板(11)上的相应图形导体(17a、17b)。焊接连接部的厚度与图形导体的厚度构成了导体(5)与印刷电路板(11)之间的气隙(L)。在本发明的另一个实施例中，在印刷电路板(11)上导体(5)的下方磨出一凹槽(23)，以便获得导体(5)与印刷电路板(11)之间的增大了的气隙。

Description

电子线路系统中的装置与方法
技术领域
本发明涉及供电子线路系统使用的印刷电路板上的装置与方法。
发明背景
已有技术的简单印刷电路板包括多个层，其中，最下面的一层在下文中称为支承层。该支承层由适当的导电材料例如黄铜、铜或铝制成。在印刷电路板的导电图形层上蚀刻出以下称为导体的传导导体，其中，一层电介质材料将导电图形层与支承层分隔开。所述导体可按需将印刷电路板上的组件彼此电连接起来。
在印刷电路板的导体与支承层之间会以周知的方式出现电磁场，其中，在电介质中会损失一部分电磁场。这特别与在1GHz以上的高频下使用的印刷电路板组件有关，因为，能量损失是显著的，并且，在导体中会释放出大量的热。
在电介质中有损失的上述问题的实例是在导体中长时间地传送高频信号以及在称为MCM(多芯片模块)的模块之间进行通讯。按高频独立工作的模块安装在一共用的所谓母板上。这种母板是由较便宜的材料制成的，因为，这种母板上的电子线路是按低频工作的。
用于使出现在印刷电路板组件中的损失达到最小的一种周知方法是使用有良好高频特性的电介质。
这种方法的缺点是这种电介质在印刷电路板组件中使用起来很昂贵。
已有技术的另一种方法是在位于导体与支承层之间的电介质中磨出一带有气体的凹槽。然后，来自所述导体的介电场会穿过上述气槽，这意味着与实心的电介质相比有显著降低的导体损失。
这种方法的缺点是太复杂并且执行起来需要较长的时间。
Us-A-3904997公开了一种与电介质材料相连的导体。包括一通路的导电研磨平面与电介质相接触，因此，可按与研磨平面有气隙的方式将导体包封在上述通路内。
在Us-A-2800634中，公开了一种用于使例如按高频运转的印刷电路板组件上的波导管的损失达到最小的方法。因此，在研磨平面与波导管之间使用了一气隙，其中，印刷电路板的一层电介质材料被设置在研磨平面上并形成研磨平面与导体之间的气隙。
发明内容
本发明所解决的一个问题是在特别是在高频下使用的印刷电路板的预定区域内以不昂贵的方式获得导体的良好传导特性。
因此，本发明的目的是在印刷电路板的预定区域内以不昂贵的方式获得传导导体的良好传导特性。
为了解决上述问题，本发明安装一独立组件，所述组件用于在需要有印刷电路板上的良好传导特性的预定区域中进行信号传导。上述组件朝向印刷电路板的区域包括一导体，其中，在所述导体与印刷电路板之间有一气隙。所形成的具有组件的印刷电路板具有一气隙，它可很好地用于前述导体。
具体地说，按下述方式来解决上述问题。所述组件包括一层电介质材料，其上镀有导电层，并且，在这种导电层中蚀刻出所说的导体。
所述印刷电路板包括由导电材料制成的支承层，其中，一层电介质与支承层相连。在镀有导电图形层的电介质层上蚀刻出导体图形。印刷电路板位于一预定区域内，该区域需要有良好的传导特性且配备有用于前述组件的安装表面。
此后，在使导体朝向印刷电路板的情况下将所说的组件安装到印刷电路板的安装表面上。以下称为连接接点的导电连接接点例如焊接接点或导电粘合剂连接接点将导体的外部部分的每一个部分均与印刷电路板上的相应图形导体连接起来。连接接头的厚度可形成导体与印刷电路板之间的气隙。
依照本发明的另一个实施例，在上述印刷电路板的电介质层上磨出一凹槽，其中，将所述凹槽设置在导体的下方，从而获得导体与印刷电路板之间的增大了的气隙。
如果需要印刷电路板的一定区域的更好的传导特性，则所述组件的电介质层应由具有良好高频特性的电介质构成。
本发明的一个优点是使用起来简单且不昂贵，这是因为，可使用周知的标准材料。如果需要的话，只有所说的组件必须由具有良好高特性的更昂贵材料制成。
本发明的另一个优点是可很容易地在印刷电路板的预定局部位置或区域处获得良好的传导特性。
以下参照附图用本发明的最佳实施例详细地说明本发明。
附图简述
图1示出了从本发明包括导体的组件的下方来看的概略图；
图2示出了从本发明印刷电路板的上方来看的概略图；
图3a示出了从安装在本发明印刷电路板上的组件的上方来看的概略图；
图3b示出了在将所述组件安装到本发明印刷电路板上时从另一个实施例的上方来看的概略图；
图4示出了沿图3a的A-A线的安装在本发明印刷电路板上的组件的剖面图；
图5示出了沿图3a的A-A线的安装在本发明另一实施例的印刷电路板上的组件的剖面图；
图6示出了本发明镀有导电层的电介质层的概略剖面图；以及
图7示出了本发明印刷电路板的概略剖面图。
对最佳实施例的详细说明
在以下的实例中，将参照图1-4详细说明本发明。
图1示出了从本发明组件1的下方来看的图。组件1包括电介质层3、导体5和两个机械连接接点7。
电介质层3由不导电材料例如玻璃环氧树脂FR4制成。电介质层3通常用与下述印刷电路板的中间层相同的材料制成。
在例如由铜构成的开始时盖住了整个电介质层3的导电层中于组件1的第一侧面上蚀刻出导体5和连接接点7。
依照本实施例，导体5设置在组件第一侧面的中部，如图1所示，但也可以有其它的结构。同样，导体5不一定是平直的，而可以是倾斜的或具有更复杂的形状。
本实施例的导体5在组件1的第一边缘k1与组件1的相反的第二边缘k2之间延伸。导体5的外部由与第一边缘k1相邻的第一连接接表面7a和与组件1的第二边缘k2相邻的第二连接表面构成。它们在图1中作了显示。
图1示出了组件的第一侧面上的连接接点7的结构的实例，其中，连接接点7以对称的方式设置在导体5周围。连接接点7的数量并不局限于如本例所公开的两个，而是可以使用更多或更少的连接接点7。
图2示出了从本发明印刷电路板11的局部区域10的上方来看的图，局部区域10需要良好的传导特性。这种局部区域的一个实例是位于两个高频MCM(多芯片模块)之间，而所述MCM则安装在由较便宜的材料制成的共用母板上。
为清楚起见，如在所有附图中那样，图2仅示出了印刷电路板11的一部分。
印刷电路板11包括支承层13(图4所示)、中间层15、两个图形导体17a、17b以及两个连接表面19。
所述支承层由导电材料例如黄铜、铜或铝制成。
中间层15由电介质材料例如玻璃环氧树脂FR4制成。
在由诸如铜之类的导电材料制成的在开始时覆盖了整个中间层15的导电图形层中于印刷电路板11的第一侧面上蚀刻出图形导体17a、17b。
在本例中，可在印刷电路板11的局部区域10中获得良好的传导特性，其中，蚀刻印刷电路板11上的图形导体17a、17b，因此，它们与局部区域10相邻。
组件1具有这样的尺寸即：在将其设置在印刷电路板11的局部区域10上时，导体的第一连接表面7a和第二连接表面7b应覆盖与印刷电路板11的图形导体17a、17b的端部相邻的局部区域。
因此，印刷电路板11上的在附图中用a1表示的图形导体的端部之间的距离小于本例的组件1的导体的长度。
图2示出了印刷电路板的第一侧面上的图形导体17a、17b和连接表面19的结构的实例。图形导体17a、17b和连接表面19的数量并不局限于图中所示的数量。
图3中示出了从组件1的上方来看的图，组件1上安装有导体5，它在印刷电路板11的局部区域10上朝向印刷电路板11。
组件1的连接接点7通过例如焊接接点或导电粘合剂与印刷电路板11上的连接表面19相连。同样，导体的第一连接表面7a和第二连接表面7b通过焊接接点21与相应导体17a、17b的重叠端部相连。
图3b示出了上述实例的另一种形式。这里，在印刷电路板的第一侧面的导电图形中蚀刻出图形导体17a、17b，因此，图形导体17a、17b以与局部区域的边缘相平行的方式延伸。
组件1上安装有导体5，它在印刷电路板11的局部区域上朝向印刷电路板11，其中，导体的第一连接表面7a和第二连接表面7b覆盖了与图形导体17a、17b相邻的局部区域10的一部分。
相应地如上所述，第一连接表面7a和第二连接表面7b通过焊接接点21或其它的导电粘合剂与相应图形导体17a、17b的重叠部分相连。
图4示出了沿图3a中A-A线的安装成朝向印刷电路板11的组件1的剖面图。焊接接头21将组件1的导体5与印刷电路板11的相应图形导体17a、17b连接起来。正如图4所示那样，焊接接点的厚度和图形导体的厚度构成了导体朝向印刷电路板11的表面与印刷电路板11的中间层15的表面之间的气隙L。可通过改变焊接接点21的厚度而按需改变在图4中用h表示的气隙L的高度。
例如，如果各个焊接接点21具有100μm的厚度且图形导体具有45μm的厚度，则可获得145μm的气隙高度。
图4中用虚线表示的电磁场2以周知的方式出现在导体5与支承层13之间。导体5与中间层15之间的气隙L可使得在导体5与支承层13之间因上述电磁场而导致的损失减少。从而，本发明的导体5比实心电介质的导体有更好的传导特性。
气隙L还能使得释放自导体5的热量减少。本发明特别适用于在高频下使用的印刷电路板上的局部区域，因为，实心电介质中的能量损失是巨大的且在图形导体中会释放出大量的热。
在图4及所有附图中为清晰起见放大了组件1和印刷电路板11的多个层的不同厚度。
因此，正如以上和在图4中所公开的那样，组件1安装在印刷电路板11的局部区域10上，导体5通过焊接接点21与图形导体17a、17b相连。
在印刷电路板11的局部区域10中磨出穿过中间层15的凹槽23，其中，在附图中用H来表示凹槽2 3的高度。可按需改变凹槽23的高度H。
因此，依照本实施例，导体朝向凹槽23的表面与凹槽朝向导体5的表面之间的气隙L的高度h是凹槽高度H、焊接接头的厚度及图形导体的厚度之和。
所以，依照本实例，可在导体5与支承层13之间获得比先前实例更大的气层即气隙L以及更小的电介质层即中间层15。
在下述实例中，将参照上述实例和图6-7以及以上说明的图1、2、3和4来说明本发明的方法。
依照本发明的方法，如前所述那样形成组件1和预定局部区域10上的用于组件1的安装表面。此外，将组件1安装在印刷电路板11的局部区域10上，以使得局部区域10因组件1而有良好的传导特性。
以下参照图6和图1说明形成组件1的方法。
图6示出了板1b，它包括镀有导电层5b的电介质层3b。
电介质层3b由不导电材料例如玻璃环氧树脂FR4制成，电介质层3b如前所述通常用与上述印刷电路板11的中间层15相同的材料制成，以便使在组件1与印刷电路板11之间的延伸部上出现的问题达到最少。
所述方法始于用掩模和以上参照图1所述的板1b的导电层5b的连接接点7蚀刻出导体5。从而，可如图1所示那样获得导体1。
还可用其它方法蚀刻出导体5和连接接点7，诸如用光阻层或图形镀层来进行蚀刻。
依照本实例，导体5如前所述那样在组件1的第一边缘k1与第二边缘k2之间延伸，连接接点7设置在导体5的各个侧面上。
以下参照图7和图2说明用于在预定局部区域10上形成组件1的安装表面的方法。
以下参照图7和图2说明用于在预定局部区域10上形成组件1的安装表面的方法。
图7示出了上述印刷电路板11的剖面图，所述印刷电路板带有与支承层13相连的中间层15，其中，中间层15上镀有导电图形层17。图形层17例如可由铜构成。
所述方法始于例如用掩模蚀刻出以上参照图2所述的图形层17的图形导体17a、17b和连接表面19。将图形导体17a、17b蚀刻成与局部区域10相邻。见图2。
以下参照图4和图5说明将组件11安装到印刷电路板11的局部区域10上的方法。
所述方法始于将焊油涂到机械连接接点7、组件1的第一连接表面7a和第二连接表面7b上。随后，将组件1设置成导体5在印刷电路板11的局部区域10上朝向印刷电路板11。
通过加热，可将组件1的连接接点7牢固地焊在印刷电路板11的连接表面19上。正如图4所示的那样，还将第一连接表面7a与第二连接表面7b如前所述那样牢固地焊在印刷电路板11的相应图形导体17a、17b的重叠端上。
在第一连接区7a与相应图形导体17之间以及在第二连接表面7b与相应图形导体17b之间焊接所形成的焊接接点21可按与前述相类似的方式将组件1的导体5连接于印刷电路板11的相应图形导体17a、17b。
从而，正如参照图4所述那样，在导体朝向印刷电路板11的表面与印刷电路板11的局部区域10之间形成有气隙L。
依照本发明的方法，还可在印刷电路板11的局部区域10上磨出经过中间层15的参照图5所述的凹槽23，以获得有较高高度h的气隙L。在这种情况下，在将组件1安装到印刷电路板11上之前磨出凹槽23。

Claims (8)

1、一种电子线路系统中的装置，该装置包括印刷电路板(11)和组件(1)，其中，所述印刷电路板(11)包括：一支承层(13)，带有一电介质层(15)；图形导体(17a、17b)，设置在电介质层(15)上；以及，局部区域(10)；局部区域(10)需要有良好的传导特性并设置在电介质层(15)上，所述装置的特征在于，图形导体(17a、17b)与印刷电路板(11)上的局部区域(10)相邻，组件(1)包括导体(5)，位于组件(1)的第一侧面上，并且，组件(1)安装在印刷电路板(11)的局部区域(10)上，该组件的第一侧面朝向局部区域(10)，其中，导体(5)与印刷电路板(11)上的图形导体(17a、17b)相连，导体(5)与局部区域(10)之间有一气隙(L)。
2、如权利要求1的装置，其特征在于，导体(5)通过导体的外部部分(7a、7b)与印刷电路板(11)上的图形导体(17a、17b)相连，而所说的外部部分则通过导电连接接点与印刷电路板(11)上的图形导体(17a、17b)的相应端部相连，所说的端部与局部区域(10)相邻。
3、如权利要求1或2的装置，其特征在于，电介质层(15)包括一凹槽(23)，位于导体(5)下方的局部区域(10)内。
4、如权利要求1或2的装置，其特征在于，支承层(13)由导电材料制成。
5、如权利要求2的装置，其特征在于，连接接点由焊接接点或导电粘合剂接点构成。
6、一种用于获得印刷电路板(11)上的局部区域(10)的良好传导特性的方法，所述印刷电路板(11)包括一支承层(13)，带有一电介质层(15)，其中，所述局部区域(10)设置在电介质层(15)上，所述方法包括下列步骤：
在组件(1)的第一侧面上蚀刻出导体，所述第一侧面包括一个导电层(5b)；
蚀刻电介质层(15)上的图形导体(17a、17b)，因此，图形导体(17a、17b)与局部区域(10)相邻；以及
将组件(1)安装到印刷电路板(11)的局部区域(10)上，使该组件的第一侧面朝向局部区域(10)，其中，导体(5)通过导电连接接头与印刷电路板(11)上的图形导体(17a、17b)的相连，从而在导体(5)与局部区域(10)之间形成一气隙(L)。
7、如权利要求6的方法，其特征在于，所述方法还包括下列步骤：使导体的外部部分(7a、7b)与印刷电路板(11)上的图形导体(17a、17b)的相应端部相连，所说的端部与局部区域(10)相邻。
8、如权利要求6或7的方法，其特征在于，所述方法还包括下列步骤：在局部区域(10)中的电介质层(15)上磨出凹槽(23)。
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