CN117082723A - 电路板、电子设备及板制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施方式提供一种电路板、电子设备及板制作方法,通过将转接板设置为信号导孔和多个环绕信号导孔的接地导电臂,每个接地导电臂沿信号导孔长度方向延伸至与信号导孔齐平的位置,从而一方面相比于目前将多个地孔包围信号孔的方案而言,可以减小板上过孔的占用面积,且由于是多个接地导电臂组成,每个接地导电臂之间的间距等均可以自由调节,从而实现阻抗和散射参数可调控的目的,且由于接地导电臂之间形成间隙,相当于削减了外环孔壁的环周面积,从而减小了电容,可以改善阻抗匹配以及散射参数。
Description
技术领域
本申请涉及电路领域,具体涉及一种电路板、电子设备及板制作方法。
背景技术
随着电子终端产品的快速发展,消费者对于超长续航和通信能力的需求日益剧烈,但电子设备目前广泛受制于电池储能密度无法提升的困境,因此终端产品对于印刷电路板组装(Printed Circuit Board Assembly,简称PCBA)小型化要求越来越高,高密PCBA布局和三维PCBA立体堆叠能够为终端产品提供强有力的竞争力。但是PCBA小型化会给高频高速信号传输带来巨大困难,因此如何保证小型化的同时实现更优异的电性能指标至关重要,目前PCBA小型化的方案无法同时兼顾优异的电性能指标,因此存在诸多不足。
发明内容
为了解决目前PCBA小型化的方案无法同时兼顾优异的电性能指标的问题,本申请实施方式提供一种电路板、电子设备及板制作方法,具有可以减小板上过孔的占用面积、实现阻抗和S参数(散射参数)可调控的目的、减小了电容,可以改善阻抗匹配以及S参数的效果。
本申请第一方面实施方式提供一种电路板,所述电路板包括至少一个筒形结构,所述筒形结构包括:信号导孔和多个接地导电臂,所述多个接地导电臂环绕所述信号导孔设置;每个接地导电臂和所述信号导孔齐平设置,且相邻两个接地导电臂之间以及每个接地导电臂与所述信号导孔之间形成间隙。
本申请提供的电路板,通过将电路板设置为信号导孔和多个环绕信号导孔的接地导电臂,每个接地导电臂沿信号导孔长度方向延伸至与信号导孔齐平的位置,由于接地导电臂是板状结构,从而一方面相比于目前将多个地孔包围信号孔的方案而言,可以减小板上过孔的占用面积,且由于是多个接地导电臂组成,每个接地导电臂之间的间距等均可以自由调节,从而实现阻抗和S参数可调控的目的,同时由于接地导电臂之间形成间隙,相当于削减了外环孔壁的环周面积,从而减小了电容,可以改善阻抗匹配以及S参数。
本申请实施方式中,每个接地导电臂沿信号导孔长度方向延伸至与信号导孔齐平的位置,这样在径向方向上形成接地导电功能,且需要理解的是,本申请发明人发现,本申请的接地导电壁需要满足在径向上覆盖信号导孔,这样才能实现射频信号的包地,而对于外环的导电结构并未延伸至径向覆盖信号导孔时,此时无法实现射频信号的包地,或者射频信号包地效果较差,无法满足实际需求。
同时本申请发明人发现在对射频信号包地的方案中,可以通过相邻两个接地导电臂之间形成间隙的方式,减小接地导电臂的板体面积,而目前对于将信号导孔在径向方向裸露的功能和作用尚不得知,主要原因在于裸露部分对于信号导孔中射频信号的包地是否可以实现不得而知,因此作为替代射频信号采用周围六个或更多的地孔进行包地,高速信号采用周围8个及以上的地孔进行包地的方案,为了缩小interposer板上信号孔和地孔的占用面积以及信号孔的高频S参数,可以通过设计同轴过孔来替代信号孔加周围地孔的结构,实现interposer板上过孔占用面积减少30%-40%,而且插入损耗在5GHz降低0.03dB,10GHz降低0.04dB,20GHz降低0.06dB,且屏蔽效果更好,鉴于目前对于将信号导孔在径向方向裸露的功能和作用尚不得知,该方案已经是目前的优化极限。
本申请发明人突破性地基于电容产生原理,通过将目前筒形的外环接地大孔配置为多个环绕成筒形且间隔设置的接地导电臂,该接地导电臂由于间隔设置,彼此之间形成镂空,从而减小了目前筒形的外环接地大孔的面积,同时非镂空部分在径向方向上包覆住内环的信号孔(信号导孔),从而径向方向上实现了射频信号的包地,也即本申请突破了目前设计的极限,由于接地导电臂为板状结构,即可以减小占用面积,还可以减小同轴孔的电容来实现其阻抗的提升,以来改善阻抗匹配以及S参数。
在一些实施方式中,所述电路板为单层印刷板,相邻两个接地导电臂之间形成的间隙贯穿至所述电路板的顶面和所述电路板的底面。这样一来由于间隙同样也是贯穿至所述电路板的顶面和所述电路板的底面,因此在径向方向上形成的镂空是一体的,从而减小的电容在径向方向上较为平衡。
在一些实施方式中,为了实现在径向方向上更为平衡的电容减小,所述接地导电臂和相邻两个接地导电臂之间的间隙均为矩形条状。这样一来在同一径向直线上接地导电臂和间隙对电容大小的影响相同,从而在径向方向上电容均匀,过孔的阻抗匹配和S参数更加均一。
在一些实施方式中,为了实现更加均一的S参数和阻抗,所述信号导孔的数量为一个,所述筒形结构和所述信号导孔同轴设置。这样一来通过同轴设置使得接地导电臂在周向方向上的分布较为对称,形成的电容分布均匀,过孔的阻抗匹配和S参数更加均一。
在一些实施方式中,信号导孔的横截面可以为圆形,这样相配合的接地导电臂可以设置为与信号导孔的中心等距离设置,从而信号导孔的侧壁与接地导电臂的距离相等,则形成的电容分布也相同,从而保证了周向方向上的电容分布。
在一些实施方式中,所述筒形结构的横截面为圆形、矩形或者跑道形,这样一来信号导孔的数量可以为多个,从而使得每个信号导孔与近端的接地导电臂之间的距离相等或近似,每个信号导孔与远端的接地导电臂之间的距离相等或近似,从而在信号导孔的数量为多个时仍然可以保证针对每个信号导孔形成的电容分布均匀,过孔的阻抗匹配和S参数均一。
在一些实施方式中,所述信号导孔的数量为1-4个,这样一来一方面考虑到电路板尺寸,另一方面设置多个信号孔实现更多射频信号传输,此外,1-4个信号孔的配置可以使得每个信号导孔与近端的接地导电臂之间的距离相等或近似,每个信号导孔与远端的接地导电臂之间的距离相等或近似,从而在信号导孔的数量为1-4个时仍然可以保证针对每个信号导孔形成的电容分布均匀,过孔的阻抗匹配和S参数均一。
在一些实施方式中,所述信号导孔中配置有内层线路,所述信号导孔的顶端和底端各自固定有导电焊盘,且所述导电焊盘固定有信号引出件。这样一来可以通过内层的信号孔中布设导线线路,从而实现内层线路的高频信号传输至电路板上的特定接点或者传输至外接的电子器件上,实现高频信号的定点传输。
在一些实施方式中,每个接地导电臂与所述信号导孔的中轴线之间的距离相同或不同。 这样一来,接地导电臂与信号导孔之间的距离各自独立地配置,从而一方面在制作时给予了一定的制作容差,另一方面可以根据需要调节阻抗和S参数(散射参数),实现阻抗和S参数(散射参数)可调控的目的。
在一些实施方式中,所述筒形结构与所述信号导孔之间填充有绝缘介质。该实施方式中,在每个接地导电臂与信号导孔之间配置绝缘介质,且对应接地导电臂之间的间隙处同样设置绝缘介质,即在筒形结构与信号导孔之间配置绝缘介质,绝缘介质为环形的一个整体,可以起到电气绝缘的效果。
在一些实施方式中,所述信号导孔的顶端端面和底端端面固定有导电焊盘。这样一来在使用时可以将射频信号通过焊盘传输到电路板上,从而实现了射频信号的高效传输。
在一些实施方式中,所述信号导孔的中心与每个接地导电臂的距离处于0.25-0.35mm 。而目前手机终端产品中3D PCBA(三明治结构)已经得到广泛的应用,其包括主板、interposer和子板,子板上的高频高速信号通过interposer上的孔传输到主板,射频信号一般采用周围六个或更多的地孔进行包地,高速信号采用周围8个及以上的地孔进行包地,因为信号孔和接地孔之间需要保证一定的距离,此时信号孔中心与接地孔中心距离0.25-0.35mm,此外,一般两个筒形结构的信号导孔的中心距离大于等于1.32mm,信号pin和地pin会占用较大面积,而如若将多个接地导电臂变换为一个接地过孔32的封闭孔形,则占用面积减少30%-40%,而且插入损耗在5GHz降低0.03dB,10GHz降低0.04dB,20GHz降低0.06dB,但是从实际制备的同轴过孔来看,为了控制同轴孔的阻抗,外环孔的直径需要与内孔直径相匹配,这就造成需要外环孔直径很大才能达到50Ohm的过孔阻抗,这相对于目前interposer的信号孔加地孔方案占用面积减小有限。为了实现更小的占用面积,外孔尺寸需要缩小,这会造成同轴过孔的阻抗降低,进而影响过孔的阻抗匹配和S参数,通过仿真论证本申请信号导孔的中心与每个接地导电臂的距离处于0.25-0.35mm 具有较佳效果。
本申请的所述信号导孔的中心与每个接地导电臂的距离处于0.25-0.35mm。该距离经过测算为最佳距离,可以实现相比于同尺寸同轴孔的方案阻抗提升大约1Ohm,S21在5GHz减小0.01dB,10GHz减小0.02dB,20GHz减小0.05dB,S11在5GHz减小1.39dB,10GHz减小1.44dB,20GHz减小1.69dB。同时,其相对于现有interposer板上信号过孔加地孔的方案信号之间的隔离度也有所提升。本申请小面积同轴过孔方案进一步优化了信号的电学性能指标,为高性能PCBA小型化提供了具有竞争力的解决方案。
在一些实施方式中,所述信号导孔的端部延伸至多层板的底面和顶面,所述接地导电臂的端部层压至所述电路板内部。这样一来可以将信号导孔的端部固定半固化片,之后固定在多层板中相邻的两个印刷板上,同时接地导电臂的高度低于信号导孔的高度,接地导电臂层压在电路板内,从而本申请进一步可适用于多层板,提高了应用范围。
在一些实施方式中,所述电路板包括基板,所述基板钻孔形成外层接地过孔,每个所述接地导电臂通过导电金属电镀间隔形成在所述外层接地过孔的孔壁上。该实施方式给出了接地导电臂的形成工艺,接地导电臂时通过导体电镀的方式沉积在外层接地过孔的孔壁上,可以,从而接合钻孔的方式形成接地导电臂,且接地导电臂呈一定的弧形,这样的话接地导电臂的任何一个位置与信号孔中心点的距离均相等,从而保证了微观层面的均一性,与此同时通过电镀的方式形成接地导电臂,工艺简单,仅需通过钻孔、填充绝缘介质等工艺即可实现,实现难度低,制作成本低。
本申请第二方面实施方式提供一种电子设备,包括外壳以及置于所述外壳内的电路板,所述电路板如上所示。本申请的电子设备包括上述任一实施例中所述的电路板,具有与上述电路板相同的技术效果,不再赘述。电子设备例如还可以是手机、可穿戴设备、车载设备、增强现实(augmentedreality,AR)/虚拟现实(virtual reality,VR)设备、超级移动个人计算机(ultra-mobilepersonal computer,UMPC)、上网本、个人数字助理(personaldigital assistant,PDA)等移动终端,或者,也可以是数码相机、单反相机/微单相机、运动摄像机、云台相机、无人机等专业的拍摄设备,本方案不做具体限制。
本申请第四方面实施方式提供一种如上电路板的制作方法,包括:
在一基板钻孔形成外层接地过孔;
在所述外层接地过孔的孔壁上形成多个所述接地导电臂;
在所述外层接地过孔内形成所述信号导孔;其中,相邻两个接地导电臂之间以及每个接地导电臂与所述信号导孔之间形成间隙。
本申请实施方式中,通过钻孔后在孔壁上形成接电导电臂,之后在所述外层接地过孔内形成所述信号导孔,从而形成了信号导孔和多个环绕信号导孔的接地导电臂,由于接地导电臂是板状结构,从而一方面相比于目前将多个地孔包围信号孔的方案而言,可以减小板上过孔的占用面积,且由于是多个接地导电臂组成,每个接地导电臂之间的间距等均可以自由调节,从而实现阻抗和S参数可调控的目的,同时由于接地导电臂之间形成间隙,相当于削减了外环孔壁的环周面积,从而减小了电容,可以改善阻抗匹配以及S参数。
在一些实施方式中,在所述外层接地过孔的孔壁上形成多个所述接地导电臂之前,所述制作方法还包括:
在所述外层接地过孔的孔壁、所述基板的表面沉积导电材料;
在所述沉积导电材料之后的所述外层接地过孔内填充绝缘介质;
所述在所述外层接地过孔的孔壁上形成多个所述接地导电臂,包括:
在所述基板和所述绝缘介质相互靠近的区域上,沿所述外层接地过孔的周向,钻孔形成间隔的镂空;
在相邻两个接地导电臂之间的间隙内填充绝缘介质,其中未钻孔的区域对应的所述外层接地过孔的孔壁上形成所述接地导电臂。
这样一来,本实施方式具体给出了一种利用多次钻孔和填充绝缘介质的方式形成接地导电臂,其中接地导电臂内设置有绝缘介质,相比于利用空气绝缘时绝缘效果更好,且通过本工艺制作时,绝缘介质的填充更加便利。
在一些实施方式中,在所述沉积导电材料之后的所述外层接地过孔内填充绝缘介质之后,所述制作方法还包括:
在所述绝缘介质中钻孔,得到信号过孔;
在所述信号过孔的内壁和所述绝缘介质表面沉积导电材料;
在沉积导电材料后的信号过孔内填充所述绝缘介质,所述信号过孔的内壁上形成所述信号导孔。
本实施方式提供了信号导孔的制备步骤,首先通过在绝缘介质中钻孔,之后在信号过孔内沉积导电材料,从而形成信号导孔。
在一些实施方式中,还包括:在所述信号导孔的顶端和底端沉积信号引出件。这样一来可以通过信号引出件将射频信号传导到电路板上的信号接点上。
在一些实施方式中,在所述外层接地过孔内形成所述信号导孔之后,还包括:
在所述基板上制作信号导孔和所述接地导电臂的导电焊盘,和/或,在所述基板上制作信号导孔内制作内部线路。
具体的,在所述基板上制作信号导孔和所述接地导电臂的导电焊盘,从而可以将射频信号通过焊盘传导至电路板上的电子元器件。
此外本申请可以将线路制作在信号导孔内可以减少信号传输的干扰和损耗,提高信号的传输质量和稳定性。导孔可以提供更好的屏蔽和隔离效果,减少外部电磁干扰对信号的影响,此外有效保护线路免受外部环境的物理损坏和电磁干扰,延长线路的使用寿命和可靠性。
在一些实施方式中,在所述沉积导电材料之后的所述外层接地过孔内填充绝缘介质之后,所述制作方法还包括:
在所述基板上制作所述接地导电臂的导电焊盘;
将所述基板压合至一层压板内,形成多层板结构;
在所述绝缘介质限定区域上,对所述多层板结构钻孔,得到信号过孔;
在所述信号过孔的内壁和所述多层板结构表面沉积导电材料;
在沉积导电材料后的信号过孔内填充所述绝缘介质,所述信号过孔的内壁上形成所述信号导孔;
在所述多层板结构表面制作所述信号导孔的导电焊盘。
本实施方式提供了将电路板层压至多层板中的制备方案,提高了本申请提供的电路板的应用范围,可以将本申请的电路板层压至多层板中,从而在多层板中实现高频信号的传输。
附图说明
图1为目前外层接地通过多个信号孔进行包地的电路板结构示意图;
图2为电路板为转接板时的应用结构示意图;
图3为目前外层接地通过多个信号孔进行包地的立体结构示意图;
图4a至图4c为信号导孔和接地导电臂的立体结构的仿真结果示意图;
图5为本申请实施方式中电路板的俯视示意图;
图6为本申请实施方式中信号导孔和接地导电臂的立体结构示意图之一;
图7为本申请实施方式中信号导孔和接地导电臂的立体结构示意图之二;
图8为本申请实施方式中信号导孔和接地导电臂的立体结构示意图之三;
图9为本申请实施方式提供的电路板的制作方法流程示意图;
图10为本申请实施方式提供的信号导孔和接地导电臂的俯视示意图;
图11a至图11h为本申请实施方式提供的电路板的制作过程之一的详细工艺的各个工艺步骤示意图;
图12为本申请实施方式提供的电路板的制作过程之二的详细工艺示意图;
图13a至图13g为本申请实施方式提供的电路板的制作过程之三的详细工艺的各个工艺步骤示意图;
图14为本申请实施方式提供的电子设备的立体图。
附图标记:02-电路板,021-信号孔,022-地孔,2-本申请的电路板,11-子板、12-主板,13-转接板,21-信号导孔,22-接地导电臂,23-绝缘介质,24-导电焊盘,25-信号引出件,26-半固化片,31-基板,32-接地过孔,33-基板表面的电镀层,34-信号过孔,35-形成接地导电臂的电镀层,36-形成信号导孔的电镀层,37-镂空,38-在绝缘介质和基板上形成且与信号导孔电连接的电镀层, 10-电子设备。
具体实施方式
为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施方式中的附图,对本申请的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施方式用于说明本申请,但不用来限制本申请的范围。
图1示出了目前外层接地通过多个信号孔021进行包地的电路板结构示意图,图2为电路板为转接板时的应用结构示意图,图3为目前外层接地通过多个信号孔021进行包地的立体结构示意图,目前手机终端产品中3D PCBA(三明治结构)已经得到广泛的应用,如图2所示,其包括主板12、转接板13(interposer)和子板11,子板11上的高频高速信号通过转接板13上的孔传输到主板12,如图1和图3所示,射频信号一般采用周围六个或更多的地孔022进行包地,高速信号采用周围8个及以上的地孔022进行包地,因为信号引脚之间需要保证一定的距离,导致信号引脚和接地引脚会占用较大的面积,为了缩小interposer板上信号孔021和地孔022的占用面积以及信号孔021的高频S参数,可以通过设计同轴过孔来替代信号孔021加周围地孔022的结构,实现interposer板上过孔占用面积减少30%-40%,而且插入损耗在5GHz降低0.03dB,10GHz降低0.04dB,20GHz降低0.06dB,且屏蔽效果更好。
本申请发明人发现,本申请的接地导电壁需要满足至少在径向上覆盖信号导孔21绝大部分或者全覆盖,即两者齐平设置,或者在至少满足接地导电臂22在径向上覆盖信号导孔21长度的一半以上,这样才能实现射频信号的包地,而对于外环的导电结构并未延伸至径向覆盖信号导孔21时,此时无法实现射频信号的包地,或者射频信号包地效果较差,无法满足实际需求。
同时本申请发明人发现在对射频信号包地的方案中,可以通过相邻两个接地导电臂22之间形成间隙的方式,减小接地导电臂22的板体面积,而目前对于将信号导孔21在径向方向裸露的功能和作用尚不得知,主要原因在于裸露部分对于信号导孔21中射频信号的包地是否可以实现不得而知,因此作为替代射频信号采用周围六个或更多的地孔022进行包地,高速信号采用周围8个及以上的地孔022进行包地的方案,为了缩小interposer板上信号孔021和地孔022的占用面积以及信号孔021的高频S参数,可以通过设计同轴过孔来替代信号孔021加周围地孔022的结构,实现interposer板上过孔占用面积减少30%-40%,而且插入损耗在5GHz降低0.03dB,10GHz降低0.04dB,20GHz降低0.06dB,且屏蔽效果更好,鉴于目前对对于将信号导孔21在径向方向裸露的功能和作用尚不得知,该方案已经是目前的优化极限。
基于本申请发明人的上述发现,本申请发明人突破性地基于电容产生原理,通过将目前筒形的外环接地大孔配置为多个环绕成筒形且间隔设置的接地导电臂22,如图5所示,该接地导电臂22由于间隔设置,彼此之间形成镂空,从而减小了目前筒形的外环接地大孔的面积,同时非镂空部分在径向方向上包覆住内环的信号孔021(信号导孔21),从而径向方向上实现了射频信号的包地,也即本申请突破了目前设计的极限,由于接地导电臂22为板状结构,即可以减小占用面积,还可以减小同轴孔的电容来实现其阻抗的提升,以来改善阻抗匹配以及S参数。
需要理解的是,本申请的核心构思可以用于常规单层电路板上的射频信号传输,即将电路板下方电子器件的射频信号传输至电路板上方电子器件中,或者也可以用于多层电路板的相邻两层子板上的射频信号传输,还可以用于专用于转接电子器件的转接板(interposer),本申请对此不做限制,且本申请下述部分实施例以转接板为重点举例对象进行说明,在此不做赘述。
图2为本申请的电路板为转接板的结构示意图,可以理解本申请的电路板可以为转接板、常规电路板以及多层电路板等,本申请对此不做限制。
图5为本申请实施方式中转接板与电路板的俯视示意图,图6为本申请实施方式中信号导孔21和接地导电臂22的立体结构示意图之一,本申请提供的转接板设于电路板的所述电路板的顶面和所述电路板的底面之间,且具体包括:信号导孔21和多个接地导电臂22,所述多个接地导电臂22形成环绕所述信号导孔21的筒形结构;每个接地导电臂22的一端连接至所述电路板的顶面,另一端连接至所述电路板的底面,且相邻两个接地导电臂22之间以及每个接地导电臂22与所述信号导孔21之间形成间隙。
本申请实施方式中,电路板包括所述电路板的顶面和所述电路板的底面,通过本申请的信号导孔21和接地导电臂22形成的结构传输射频信号,具体的,筒形结构可以将电路板顶面上的电子元器件的射频信号通过信号导孔21传导到电路板底面上的电子元器件中,或者将电路板底面上的电子元器件的射频信号通过信号导孔21传导到电路板顶面上的电子元器件中,本申请对此不做限制。
图4a至图4c示出了本申请上述实施例中所述信号导孔21的中心与每个接地导电臂22的距离处于0.35mm与将筒形结构整体的侧壁设置为全导体结构(即没有间隙存在,筒形结构为一个孔形侧壁)的S11和S21仿真结果对比。在一些实施方式中,请同时结合图5,所述信号导孔21的中心与每个接地导电臂22的距离处于0.25-0.35mm。本申请中信号导孔21的中心与每个接地导电臂22的距离处于0.25-0.35mm,而目前手机终端产品中3D PCBA(三明治结构)已经得到广泛的应用,其包括主板、interposer和子板,子板上的高频高速信号通过interposer上的孔传输到主板,射频信号一般采用周围六个或更多的地孔022进行包地,高速信号采用周围8个及以上的地孔022进行包地,因为信号孔021和接地孔022之间需要保证一定的距离,此时信号孔021中心与接地孔022中心距离大于0.35mm,一般两个信号孔021的中心距离大于等于1.32mm,信号pin和地pin会占用较大面积,而如若将多个接地导电臂22变换为一个接地过孔32的封闭孔形,则占用面积减少30%-40%,而且插入损耗在5GHz降低0.03dB,10GHz降低0.04dB,20GHz降低0.06dB,但是从实际制备的同轴过孔来看,为了控制同轴孔的阻抗,外环孔的直径需要与内孔直径相匹配,这就造成需要外环孔直径很大才能达到50Ohm的过孔阻抗,这相对于目前interposer的信号孔021加地孔022方案占用面积减小有限。为了实现更小的占用面积,外孔尺寸需要缩小,这会造成同轴过孔的阻抗降低,进而影响过孔的阻抗匹配和S参数,通过仿真论证本申请信号导孔21的中心与每个接地导电臂22的距离处于0.25-0.35mm具有较佳效果。
在一些实施方式中,所述信号导孔21的中心与每个接地导电臂22的距离处于0.25-0.35mm。该距离经过测算为最佳距离,可以实现相比于同尺寸同轴孔的方案阻抗提升大约1Ohm,S21在5GHz减小0.01dB,10GHz减小0.02dB,20GHz减小0.05dB,S11在5GHz减小1.39dB,10GHz减小1.44dB,20GHz减小1.69dB。同时,其相对于现有interposer板上信号过孔34加地孔022的方案信号之间的隔离度也有所提升。本申请小面积同轴过孔方案进一步优化了信号的电学性能指标,为高性能PCBA小型化提供了具有竞争力的解决方案。
图4a中虚线为本发明信号导孔21的插入损耗(S21)随频率的变化曲线,实线为筒形结构整体的侧壁设置为全导体结构情况下信号导孔21的插入损耗(S21)随频率的变化曲线,图4b中虚线为本发明信号导孔21的回波损耗(S11)随频率的变化曲线,实线为筒形结构整体的侧壁设置为全导体结构情况下信号导孔21的回波损耗(S11)随频率的变化曲线。通过仿真对比结果可直观看到本发明相比于侧壁设置为全导体的结构对于信号导孔21的电性能优化,S21在5GHz减小0.01dB,10GHz减小0.02dB,20GHz减小0.05dB,S11在5GHz减小1.39dB,10GHz减小1.44dB,20GHz减小1.69dB。图4c示出了本发明同轴过孔结构与现有多过孔方案(图3)的隔离度(S31)对比结果,其中验证隔离度的两信号导孔21的距离都为1.32mm,虚线为本发明中信号导孔21的隔离度随频率变化的曲线,实线为图3现有多过孔方案的信号导孔21隔离度随频率变化的曲线。通过仿真对比结果可直观看到本发明中信号导孔21隔离度明显优于现有多过孔方案。本发明不会因为导电臂厚度小于多过孔方案中地孔022铜厚而造成隔离度恶化,反而在各频率下隔离度都得到优化提升。
在一些实施方式中,请参见图6,所述电路板的顶面和所述电路板的底面可以设置有电子元器件,筒形结构通过导电焊盘24与所述电路板的顶面和所述电路板的底面上的接点焊接,从而可以传输射频信号。
需要理解的是,本申请实施方式中,如图10所示,信号导孔21的数量可以为一个或多个,一个信号导孔21可以实现单一方向的射频信号传输,即可以将电路板顶面上的电子元器件的射频信号通过信号导孔21传导到电路板底面上的电子元器件中,或者将电路板底面上的电子元器件的射频信号通过信号导孔21传导到电路板顶面上的电子元器件中,当信号导孔21的数量为多个时,每个信号导孔21各自独立地进行射频信号的传输,因此可以实现双向射频信号传输,即:通过其中一个信号导孔21将电路板顶面上的电子元器件的射频信号传导到电路板底面上的电子元器件中,且通过另一个信号导孔21将电路板底面上的电子元器件的射频信号传导到电路板顶面上的电子元器件中,两者可同步或者异步传输,本申请对此不做限制。
本申请提供的电路板,通过将筒形结构设置为信号导孔21和多个环绕信号导孔21的接地导电臂22,每个接地导电臂22沿信号导孔21长度方向延伸至与信号导孔21齐平的位置,由于接地导电臂22是板状结构,从而一方面相比于目前将多个地孔022包围信号孔021的方案而言,可以减小板上过孔的占用面积,且由于是多个接地导电臂22组成,每个接地导电臂22之间的间距等均可以自由调节,从而实现阻抗和S参数可调控的目的,同时由于接地导电臂22之间形成间隙,相当于削减了外环孔壁的环周面积,从而减小了电容,可以改善阻抗匹配以及S参数。
在一些实施方式中,请继续结合图5至图7所示,相邻两个接地导电臂22之间形成的间隙贯穿至所述电路板的顶面和所述电路板的底面。这样一来由于间隙同样也是贯穿至所述电路板的顶面和所述电路板的底面,因此在径向方向上形成的镂空37是一体的,从而减小的电容在径向方向上较为平衡。
需要说明的是,本申请的相邻两个接地导电臂22之间形成的间隙的等效宽度可以调节,这样可以调节接地导电臂22与整个筒形结构的面积比(整个筒形结构的面积为接地导电臂22的面积加上间隙的面积),从而电容可以根据间隙的等效宽度调节。
此外,在本申请实施方式中,筒形结构具体包括环绕的多个接地导电臂22组成的实体部分,也包括相邻两个接地导电臂22之间形成的间隙组成的虚体部分,实体部分和虚体部分共同构成了筒形结构的形状。
在一些实施方式中,为了实现在径向方向上更为平衡的电容减小,所述接地导电臂22和相邻两个接地导电臂22之间的间隙优选为矩形条状。这样一来在同一径向直线上接地导电臂22和间隙对电容大小的影响相同,从而在径向方向上电容均匀,过孔的阻抗匹配和S参数更加均一。
需要理解的是,本申请的接地导电臂22需要完整地在径向方向上覆盖信号导孔21,以此实现信号包地的作用。
在一些实施方式中,为了实现更加均一的S参数和阻抗,所述信号导孔21的数量为一个,所述筒形结构和所述信号导孔21同轴设置。这样一来通过同轴设置使得接地导电臂22在周向方向上的分布较为对称,形成的电容分布均匀,过孔的阻抗匹配和S参数更加均一。
由于信号导孔21的数量为一个,因此一个筒形结构可以实现单方向的射频信号传输,此外,筒形结构和信号导孔21同轴设置,此时筒形结构的横截面为圆形,信号导孔21中心的距离与每个接地导电臂22的臂面距离相等,从而每个接地导电臂22形成的电容相同,从而在周向方向上,阻抗以及S参数均一。
在一些实施方式中信号导孔21的数量为一个和多个的方案,请继续参见图10,为了实现双向射频信号传输,本申请实施方式中信号导孔21的数量为多个,例如2-4个,这样一来其中一部分信号导孔21实现从电路板顶面到电路板底面的射频信号传输,另一部分信号导孔21实现从电路板底面到电路板顶面的射频信号传输。
优选的是,由于多个信号导孔21时存在多个信号导孔21的中心,因此无法实现严格的同轴设置,但是可以通过将靠近的一部分接地导电臂22设置为与信号导孔21同轴设置。
此外,信号导孔21的横截面可以为圆形,这样相配合的接地导电臂22可以设置为与信号导孔21的中心等距离设置,从而信号导孔21的侧壁与接地导电臂22的距离相等,则形成的电容分布也相同,从而保证了周向方向上的电容分布。
而当信号导孔21为多个时,所述筒形结构的横截面为矩形或者跑道形,这样一来信号导孔21的数量可以为多个,从而使得每个信号导孔21与近端的接地导电臂22之间的距离相等或近似,每个信号导孔21与远端的接地导电臂22之间的距离相等或近似,从而在信号导孔21的数量为多个时仍然可以保证针对每个信号导孔21形成的电容分布均匀,过孔的阻抗匹配和S参数均一。
也即虽然多个信号导孔21的实施方式中无法实现严格意义上的同轴设置,但是可以设置为每个信号导孔21与近端的接地导电臂22之间的距离相等或近似,每个信号导孔21与远端的接地导电臂22之间的距离相等或近似,从而形成了“等效同轴设置”,从而有利于阻抗匹配和S参数的均一。
从上述实施方式可知,本申请优选的所述信号导孔21的数量为1-4个,这样一来一方面考虑到筒形结构尺寸,另一方面设置多个信号孔021实现更多射频信号传输,此外,1-4个信号孔021的配置可以使得每个信号导孔21与近端的接地导电臂22之间的距离相等或近似,每个信号导孔21与远端的接地导电臂22之间的距离相等或近似,从而在信号导孔21的数量为1-4个时仍然可以保证针对每个信号导孔21形成的电容分布均匀,过孔的阻抗匹配和S参数均一。
当然,本申请的筒形结构也可以不采用同轴设置的方式配置接地导电臂22,也即在一些实施方式中,每个接地导电臂22与所述信号导孔21的中轴线之间的距离相同或不同。 这样一来,接地导电臂22与信号导孔21之间的距离各自独立地配置,从而一方面在制作时给予了一定的制作容差,另一方面可以根据需要调节阻抗和S参数(散射参数),实现阻抗和S参数(散射参数)可调控的目的。
为了便于理解,图6至图8采用圆形代替相邻两个接地导电臂22之间的间隙进行展示,需要理解的是,根据本申请的技术方案,接地导电臂22为具有弧度的扇形,该扇形的弧边为筒形结构的圆边,从图10中可以看出,在信号导孔21的数量为一个时,接地导电臂22的数量可以为3-6个,对应现有技术中6个以内地孔022的方案。从图10中进一步可以看出,当信号导孔21的数量大于1时,例如图10中的2个和4个,则一方面接地导电臂22的数量可以为6个和8个,另一方面接地导电臂22的宽度有所不同,具体的,在跑道型的腰部,接地导电臂22为长条形,而在跑道型的边部,接地导电臂22为圆弧形。
需要理解的是,上述实施方式中信号导孔21的配置方式为平铺状,也可以将信号导孔21设置为多行阵列状排布,本申请对此不做限制。
在一些实施方式中,所述筒形结构与所述信号导孔21之间填充有绝缘介质23。该实施方式中,首先可以在每个接地导电臂22与信号导孔21之间配置绝缘介质23,也即对应接地导电臂22之间的间隙处并未设置绝缘介质23,这样一来一方面相较于空气的绝缘效果更好,另一方面对应接地导电臂22设置绝缘介质23可以节约绝缘介质23的用量。而在筒形结构与信号导孔21之间配置绝缘介质23的方案中,绝缘介质23为环形的一个整体,从而可以优化制作工艺,无需多次钻孔。
在一些实施方式中,所述信号导孔21的顶端端面和底端端面固定有导电焊盘24。这样一来在使用时可以将射频信号通过焊盘传输到电路板上,从而实现了射频信号的高效传输。
在一些实施方式中,所述电路板包括基板31,所述基板31钻孔形成外层接地过孔32,每个所述接地导电臂22通过导电金属电镀间隔形成在所述外层接地过孔32的孔壁上。该实施方式给出了接地导电臂22的形成工艺,接地导电臂22时通过导体电镀的方式沉积在外层接地过孔32的孔壁上,可以,从而接合钻孔的方式形成接地导电臂22,且接地导电臂22呈一定的弧形,这样的话接地导电臂22的任何一个位置与信号孔021中心点的距离均相等,从而保证了微观层面的均一性,与此同时通过电镀的方式形成接地导电臂22,工艺简单,仅需通过钻孔、填充绝缘介质23等工艺即可实现,实现难度低,制作成本低。
综上,本申请通过钻孔的方法将同轴过孔接地过孔32的孔壁部分挖空,实现孔壁面积的缩小,从而减小了同轴过孔电容,增大了其阻抗。小面积同轴过孔通过此方法可改善过孔的阻抗匹配,从而改善过孔的S参数。同时,其相对于现有interposer板上信号过孔34加地孔022的方案信号之间的隔离度也有所提升。本发明小面积同轴过孔方案可进一步优化信号的电学性能指标,为高性能PCBA小型化提供具有竞争力的解决方案。
进一步的,本申请还可以基于上述实施方式进行进一步改进,具体的,图7示出了本申请信号导孔21中配置内层线路的电路板结构示意图,如图7所示,在一些实施方式中,所述信号导孔21中配置有内层线路,所述信号导孔21的顶端和底端各自固定有导电焊盘24,且所述导电焊盘24固定有信号引出件25。这样一来可以通过内层的信号孔021中布设导线线路,从而实现内层线路的高频信号传输至电路板上的特定接点或者传输至外接的电子器件上,实现高频信号的定点传输。
下面对本申请另一使用场景进行详细说明,上述实施方式中提及了电路板可以包括所述电路板的顶面和所述电路板的底面,而在另一个实施方式中,筒形结构也可以连接一多层板中的其中两层,从而实现上下两层射频信号传输。
图8示出了本申请多层板的结构示意图,如图8所示,所述信号导孔21的端部延伸至所述电路板的顶面和所述电路板的底面,所述接地导电臂22的端部层压至所述电路板内部。这样一来可以将信号导孔21的端部固定半固化片26,之后固定在所述电路板的顶面和所述电路板的底面上,同时接地导电臂22的高度低于信号导孔21的高度,接地导电臂22层压在电路板内,从而本申请进一步可适用于多层板,提高了应用范围。
下面对本申请的上述电路板的制作方法进行详细说明。
图9示出了本申请实施方式中一种如上未配置内部导电线路的实施方式中电路板的制作方法,包括:
S1:在一基板31钻孔形成外层接地过孔32。
具体的,请参见图11a,首先在基板31上通过机械钻孔的方式钻取接地过孔32,然后进行除胶除渣处理,得到表面干净的接地过孔32,该接地过孔32即外层接地过孔32。
S2:在所述外层接地过孔32的孔壁上形成多个所述接地导电臂22。
具体的,请继续参见图11a,本申请可以通过导电材料沉积的方式形成接地导电臂22,以导电材料为铜为例,通过沉铜电镀的方式,现在外层接地过孔32的孔壁上进行化学镀铜,然后电镀铜,进行接地过孔32的孔铜制作,保证孔内镀铜的厚度,制作了形成基板表面的电镀层33,同时制作了形成接地导电臂的电镀层35。
需要理解的是本申请也可以直接通过电镀的方式得到孔内镀铜,当然需要理解的是直接电镀需要的时间更长以及成本更高,本申请本身对镀铜工艺不做限制。
之后将绝缘介质23填充至外层接地过孔32内,然后可以通过再次钻取信号过孔34的方式,在需要形成接地导电臂22之间的间隙的位置出进行再次钻孔,而此时钻孔的位置是一部分在绝缘介质23表面,另一部分在镀铜后的基板31表面,即如图所示的位置,在该位置进行钻孔后将该孔壁的镀铜去除,从而接地导孔其他位置由于并未钻孔,从而保留了孔壁上的镀铜,从而形成了间隔设置的接地导电臂22,之后在钻孔的位置继续填充绝缘介质23,则在接地导电臂22与信号导孔21之间填充了绝缘介质23,提高绝缘效果。
S3:在所述外层接地过孔32内形成所述信号导孔21;其中,相邻两个接地导电臂22之间以及每个接地导电臂22与所述信号导孔21之间形成间隙。
需要理解的是,步骤S3中的部分步骤是与步骤S2同时进行,本申请对此不做赘述,下面对信号导孔21的形成进行详细说明。
请参见图11b至图11h,在上述S2中,在接地过孔32内的绝缘介质23上钻取信号过孔34形成间隙之前,本申请在工艺步骤中可以先对接地过孔32内的绝缘介质23的中央进行钻孔,该孔用于形成信号导孔21,也即本申请中步骤S2中的将绝缘介质23填充至外层接地过孔32内,然后可以通过再次钻取信号过孔34的步骤,与步骤S3中的对接地过孔32内的绝缘介质23的中央进行钻孔的步骤的先后顺序本申请对此不做限定,具体的,该两个步骤中哪个步骤先执行哪个步骤后执行,对于方案本身并无影响,因此本申请两种方式均可。
请继续结合图11b至图11h,以形成信号导孔21和接地导电臂22的材料为铜金属为例,在本申请对接地过孔32内的绝缘介质23的中央进行钻孔之后,本申请再次进行镀铜工艺,即在处于中央的内层信号过孔34的孔壁进行镀铜,镀铜之后,制作了形成信号导孔的电镀层36,对上述步骤S2中钻取的信号过孔34以及步骤S3中的内层信号过孔34进行绝缘介质23填充,这样即将电路板的整体架构形成。
之后对填充的绝缘介质23进行磨平处理,然后再次镀铜,这样在绝缘介质23的表面形成镀铜工艺,最后焊接导电焊盘24,从而形成了本申请的电路板。
本申请实施方式中,通过钻孔后在孔壁上形成接电导电臂,之后在所述外层接地过孔32内形成所述信号导孔21,从而形成了信号导孔21和多个环绕信号导孔21的接地导电臂22,由于接地导电臂22是板状结构,从而一方面相比于目前将多个地孔022包围信号孔021的方案而言,可以减小板上过孔的占用面积,且由于是多个接地导电臂22组成,每个接地导电臂22之间的间距等均可以自由调节,从而实现阻抗和S参数可调控的目的,同时由于接地导电臂22之间形成间隙,相当于削减了接地过孔32壁的环周面积,从而减小了电容,可以改善阻抗匹配以及S参数。
此外,需要理解的是,为保证本发明中同轴过孔的可加工性,避免外环信号过孔34钻孔过程中对于内层电镀孔的破坏,图10示出了不同形状的同轴孔俯视示意图以及不同孔的尺寸。其中,同轴孔外孔直径a,信号过孔34直径b(单侧导电焊盘24长度为d),外孔孔壁钻孔直径c(钻孔尺寸偏位公差为±e),为保证可加工性,需要满足以下尺寸要求:b/2+d+c/2+e<a/2(b+2d+c+2e<a)。
请继续参见图11a至图11h,上述附图示出了上述实施方式中详细步骤实例示意图,如图11a至图11h所示,在上述电路板制作步骤包括:
(1)开料,结合图11a所示;
(2)机械钻接地过孔32,钻完孔后对孔内进行除胶渣处理,结合图11a所示;
(3)沉铜电镀,先在孔壁化学镀铜,然后电镀铜,进行接地过孔32的孔铜制作,保证孔铜厚度,制作了形成基板表面的电镀层33,同时制作了形成接地导电臂的电镀层35,结合图11a所示;
(4)绝缘介质23塞孔,使用真空对步骤(3)完成电镀的孔进行塞孔,方便后续信号过孔34以及周围孔的加工,结合图11b所示;
(5)磨平,对于真空绝缘介质23塞孔完的板材进行表面磨平处理,结合图11a所示;
(6)钻信号过孔34,对于绝缘介质23塞孔完的位置进行二次钻孔,然后再进行除胶渣处理,结合图11c所示;
(7)沉铜电镀信号过孔34,先在信号过孔34进行化学镀铜,然后电镀铜,保证孔铜厚度,结合图11c所示;
(8)在接地过孔32壁位置钻信号过孔34,缩小接地过孔32孔壁面积,结合图11d所示;
(9)对于上述电镀通孔和外环信号过孔34进行真空绝缘介质23塞孔,结合图11e所示;
(10)塞孔绝缘介质23磨平,结合图11f所示;
(11)对板材表面进行沉铜电镀,形成表层铜,结合图11g所示;
(12)导电焊盘24制作,通过贴干膜-曝光显影-刻蚀-去干膜等工艺流程同时制备接地过孔32导电焊盘24和内层信号过孔34导电焊盘24,结合图11h所示。
本申请实施方式进一步提供信号过孔34有线路的电路板的制作方法,请参见图12对本申请进行详细说明,需要说明的时在信号过孔34有线路的电路板的制作方法中,与信号过孔34无线路的电路板的制作方法相比仅在于最后一步有所差异,具体而言,内层有线路PCB可适配更多场景,不限制于转接板,也不限于上下焊接的应用场景,可实现表层走线,PCB设计更灵活。且内层有线路PCB包括导电焊盘24和信号引出件25,本申请在此不做赘述。
S1:在一基板31钻孔形成外层接地过孔32。
请继续结合图11a,具体的,首先在基板31上通过机械钻孔的方式钻取接地过孔32,然后进行除胶除渣处理,得到表面干净的接地过孔32,该接地过孔32即外层接地过孔32。
S2:在所述外层接地过孔32的孔壁上形成多个所述接地导电臂22。
请继续结合图11a,具体的,本申请可以通过导电材料沉积的方式形成接地导电臂22,以导电材料为铜为例,通过沉铜电镀的方式,现在外层接地过孔32的孔壁上进行化学镀铜,然后电镀铜,进行接地过孔32的孔铜制作,保证孔内镀铜的厚度。
需要理解的是本申请也可以直接通过电镀的方式得到孔内镀铜,当然需要理解的是直接电镀需要的时间更长以及成本更高,本申请本身对镀铜工艺不做限制。
请继续参见图11b至图11g,之后将绝缘介质23填充至外层接地过孔32内,然后可以通过再次钻取信号过孔34的方式,在需要形成接地导电臂22之间的间隙的位置出进行再次钻孔,而此时钻孔的位置是一部分在绝缘介质23表面,另一部分在镀铜后的基板31表面,即如图所示的位置,在该位置进行钻孔后将该孔壁的镀铜去除,从而接地导孔其他位置由于并未钻孔,从而保留了孔壁上的镀铜,从而形成了间隔设置的接地导电臂22,之后在钻孔的位置继续填充绝缘介质23,则在接地导电臂22与信号导孔21之间填充了绝缘介质23,提高绝缘效果。
S3:在所述外层接地过孔32内形成所述信号导孔21;其中,相邻两个接地导电臂22之间以及每个接地导电臂22与所述信号导孔21之间形成间隙。
需要理解的是,步骤S3中的部分步骤是与步骤S2同时进行,本申请对此不做赘述,下面对信号导孔21的形成进行详细说明。
在上述S2中,在接地过孔32内的绝缘介质23上钻取信号过孔34形成间隙之前,本申请在工艺步骤中可以先对接地过孔32内的绝缘介质23的中央进行钻孔,该孔用于形成信号导孔21,也即本申请中步骤S2中的将绝缘介质23填充至外层接地过孔32内,然后可以通过再次钻取信号过孔34的步骤,与步骤S3中的对接地过孔32内的绝缘介质23的中央进行钻孔的步骤的先后顺序本申请对此不做限定,具体的,该两个步骤中哪个步骤先执行哪个步骤后执行,对于方案本身并无影响,因此本申请两种方式均可。
在本申请对接地过孔32内的绝缘介质23的中央进行钻孔之后,本申请再次进行镀铜工艺,即在处于中央的内层信号过孔34的孔壁进行镀铜,镀铜之后,对上述步骤S2中钻取的信号过孔34以及步骤S3中的内层信号过孔34进行绝缘介质23填充,这样即将电路板的整体架构形成。
之后对填充的绝缘介质23进行磨平处理,然后再次镀铜,这样在绝缘介质23的表面形成镀铜工艺,最后焊接导电焊盘24和内层线路,从而形成了本申请的配置内层线路的电路板。
图11a至图11g,以及图12示出了上述实施方式中详细步骤实例示意图,如图11a至图11g,以及图12所示,在上述电路板制作步骤包括:
(1)开料,参见图11a;
(2)机械钻接地过孔32,钻完孔后对孔内进行除胶渣处理,参见图11a;
(3)沉铜电镀,先在孔壁化学镀铜,然后电镀铜,进行接地过孔32的孔铜制作,保证孔铜厚度,参见图11a;
(4)绝缘介质23塞孔,使用真空对步骤(3)完成电镀的孔进行塞孔,方便后续信号过孔34以及周围孔的加工,参见图11b;
(5)磨平,对于真空绝缘介质23塞孔完的板材进行表面磨平处理,参见图11b;
(6)钻信号过孔34,对于绝缘介质23塞孔完的位置进行二次钻孔,然后再进行除胶渣处理,参见图11c;
(7)沉铜电镀信号过孔34,先在信号过孔34进行化学镀铜,然后电镀铜,保证孔铜厚度,参见图11c;
(8)在接地过孔32壁位置钻信号过孔34,缩小接地过孔32孔壁面积,参见图11d;
(9)对于上述电镀通孔和外环信号过孔34进行真空绝缘介质23塞孔,参见图11e;
(10)塞孔绝缘介质23磨平,参见图11f;
(11)对板材表面进行沉铜电镀,形成表层铜,在绝缘介质和基板上形成且与信号导孔电连接的电镀层38,参见图11g;
(12)导电焊盘24和线路制作,通过贴干膜-曝光显影-刻蚀-去干膜等工艺流程同时制备接地过孔32、导电焊盘24、内层信号过孔34、导电焊盘24和信号过孔34线路,参见图12。
图11a、图11b、图13a至图13g示出了上述实施方式中制作多层板的详细步骤实例示意图,请继续参见图9,同时参见图11a、图11b、图13a至图13g,制作多层板的详细步骤包括:
S1:在一基板31钻孔形成外层接地过孔32。
具体的,首先在基板31上通过机械钻孔的方式钻取接地过孔32,然后进行除胶除渣处理,得到表面干净的接地过孔32,该接地过孔32即外层接地过孔32。
S2:在所述外层接地过孔32的孔壁上形成多个所述接地导电臂22。
具体的,本申请可以通过导电材料沉积的方式形成接地导电臂22,以导电材料为铜为例,通过沉铜电镀的方式,现在外层接地过孔32的孔壁上进行化学镀铜,然后电镀铜,进行接地过孔32的孔铜制作,保证孔内镀铜的厚度。
需要理解的是本申请也可以直接通过电镀的方式得到孔内镀铜,当然需要理解的是直接电镀需要的时间更长以及成本更高,本申请本身对镀铜工艺不做限制。
之后将绝缘介质23填充至外层接地过孔32内,然后可以通过再次钻取信号过孔34的方式,在需要形成接地导电臂22之间的间隙的位置出进行再次钻孔,而此时钻孔的位置是一部分在绝缘介质23表面,另一部分在镀铜后的基板31表面,即如图所示的位置,在该位置进行钻孔后将该孔壁的镀铜去除,从而接地导孔其他位置由于并未钻孔,从而保留了孔壁上的镀铜,从而形成了间隔设置的接地导电臂22,之后在钻孔的位置继续填充绝缘介质23,则在接地导电臂22与信号导孔21之间填充了绝缘介质23,提高绝缘效果。
S3:在所述外层接地过孔32内形成所述信号导孔21;其中,相邻两个接地导电臂22之间以及每个接地导电臂22与所述信号导孔21之间形成间隙。
需要理解的是,步骤S3中的部分步骤是与步骤S2同时进行,本申请对此不做赘述,下面对信号导孔21的形成进行详细说明。
在上述S2中,在所述沉积导电材料之后的所述外层接地过孔32内填充绝缘介质23之后,所述制作方法还包括:在所述基板31上制作所述接地导电臂22的导电焊盘24,之后将所述基板31压合至一层压板内,形成多层板结构,之后在所述绝缘介质23限定区域上,对所述多层板结构钻孔,得到信号过孔34,紧接着在所述信号过孔34的内壁和所述多层板结构表面沉积导电材料,紧接着在沉积导电材料后的信号过孔34内填充所述绝缘介质23,所述信号过孔34的内壁上形成所述信号导孔21,最后在所述多层板结构表面制作所述信号导孔21的导电焊盘24,从而形成了本申请的多层板中的电路板的结构。
图11a、图11b、图13a至图13g示出了上述实施方式中制作多层板的详细步骤实例示意图,如图11a、图11b、图13a至图13g所示,在上述转接板制作步骤包括:
(1)开料,参见图11a;
(2)机械钻接地过孔32,钻完孔后对孔内进行除胶渣处理,参见图11a;
(3)沉铜电镀,先在孔壁化学镀铜,然后电镀铜,进行接地过孔32的孔铜制作,保证孔铜厚度,参见图11a;
(4)绝缘介质23塞孔,使用真空对步骤(3)完成电镀的孔进行塞孔,方便后续信号过孔34以及周围孔的加工,参见图11b;
(5)磨平,对于真空绝缘介质23塞孔完的板材进行表面磨平处理,参见图11b;
(6)在接地过孔32壁位置钻信号过孔34,缩小接地过孔32孔壁面积,参见图13a;
(7)对于上述外环信号过孔34进行真空绝缘介质23塞孔和塞孔绝缘介质23磨平参见图13b;
(8)接地过孔32焊盘和线路制作,通过贴干膜-曝光显影-刻蚀-去干膜等工艺流程制备接地过孔32导电焊盘24和外层孔线路,参见图13c;
(9)对上述制作完接地过孔32焊盘和线路的板材层压PP,参见图13d;
(10)钻信号过孔34,对于层压完的板材进行二次钻孔,然后再进行除胶渣处理,参见图13e;
(11)沉铜电镀内层信号过孔34,先在信号过孔34进行化学镀铜,然后电镀铜,保证孔铜厚度,参见图13f;
(12)对内层电镀完的信号过孔34进行真空绝缘介质23塞孔,然后将塞孔绝缘介质23磨平,参见图13g;
(13)层压完板材表层信号过孔34焊盘和线路制作,通过贴干膜-曝光显影-刻蚀-去干膜等工艺流程制备外层PP导电焊盘24和线路,参见图13g。
以上只是加工制作本实施例提供的电路板上信号导孔21和接地导电臂22的一种具体实现方式,还可以通过其他方式制作,本方案不做具体限制。比如,上述的金属化过孔等也可以在信号导孔21和接地导电臂22之前进行等。另外,电镀是一种易于形成信号导孔21和接地导电臂22的方式,但不限于此。
通过上述实施方式,可知本申请针对同轴过孔外层大孔都为完整铜皮的方案,发现了此种结构屏蔽效果好,但是为了保证过孔阻抗,外层大孔直径需要满足一定要求,这导致同轴孔占用面积较大,不利于PCBA小型化。为了实现同轴过孔面积减小,外层大孔直径需要缩小,但是这会使得同轴孔过孔阻抗降低,造成阻抗不匹配,进而影响S参数。基于本申请发明人的发现本申请通过钻孔的方法将同轴过孔接地过孔32的孔壁部分挖空,实现孔壁面积的缩小,从而减小了同轴过孔电容,增大了其阻抗。小面积同轴过孔通过此方法可改善过孔的阻抗匹配,从而改善过孔的S参数。同时,其相对于现有interposer板上信号过孔34加地孔022的方案信号之间的隔离度也有所提升。本发明小面积同轴过孔方案可进一步优化信号的电学性能指标,为高性能PCBA小型化提供具有竞争力的解决方案。
图14示出了本申请实施方式提供的一种电子设备10的结构示意图,包括外壳以及置于所述外壳内的电路板,所述电路板如上所示。本申请的电子设备10包括上述任一实施例中所述的电路板,具有与上述电路板相同的技术效果,不再赘述。电子设备10例如还可以是手机、可穿戴设备、车载设备、增强现实(augmentedreality,AR)/虚拟现实(virtualreality,VR)设备、超级移动个人计算机(ultra-mobilepersonal computer,UMPC)、上网本、个人数字助理(personal digital assistant,PDA)等移动终端,或者,也可以是数码相机、单反相机/微单相机、运动摄像机、云台相机、无人机等专业的拍摄设备,本方案不做具体限制。
本申请中应用了具体实施方式对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施方式的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (22)
1.一种电路板,其特征在于,所述电路板包括至少一个筒形结构,所述筒形结构包括:信号导孔和多个接地导电臂,所述多个接地导电臂环绕所述信号导孔设置;
每个接地导电臂和所述信号导孔齐平设置,且相邻两个接地导电臂之间以及每个接地导电臂与所述信号导孔之间形成间隙。
2.根据权利要求1所述的电路板,其特征在于,所述电路板为单层印刷板,相邻两个接地导电臂之间形成的间隙贯穿至所述电路板的顶面和所述电路板的底面。
3.根据权利要求1所述的电路板,其特征在于,所述接地导电臂和相邻两个接地导电臂之间的间隙均为矩形条状。
4.根据权利要求1所述的电路板,其特征在于,所述信号导孔的数量为一个,所述筒形结构和所述信号导孔同轴设置。
5.根据权利要求1所述的电路板,其特征在于,所述信号导孔的横截面为圆形,和/或,所述筒形结构的横截面为圆形、矩形或者跑道形。
6.根据权利要求1所述的电路板,其特征在于,所述信号导孔的数量为1-4个。
7.根据权利要求1所述的电路板,其特征在于,所述信号导孔中配置有内层线路,所述信号导孔的顶端和底端各自固定有导电焊盘,且所述导电焊盘固定有信号引出件。
8.根据权利要求1所述的电路板,其特征在于,每个接地导电臂与所述信号导孔的中轴线之间的距离相同或不同。
9.根据权利要求1所述的电路板,其特征在于,所述筒形结构与所述信号导孔之间填充有绝缘介质。
10.根据权利要求1所述的电路板,其特征在于,所述信号导孔的顶端端面和底端端面固定有导电焊盘。
11.根据权利要求1所述的电路板,其特征在于,所述信号导孔的中心与每个接地导电臂的距离处于0.25-0.35mm。
12.根据权利要求11所述的电路板,其特征在于,所述信号导孔的中心与其他信号导孔的中心距离为1.32mm。
13.根据权利要求1所述的电路板,其特征在于,所述信号导孔的端部延伸至所述电路板的顶面和所述电路板的底面,所述接地导电臂的端部层压至所述电路板内部。
14.根据权利要求1-13任一项所述的电路板,其特征在于,所述电路板包括基板,所述基板钻孔形成外层接地过孔,每个所述接地导电臂通过导电金属电镀间隔形成在所述外层接地过孔的孔壁上。
15.根据权利要求1-13任一项所述的电路板,其特征在于,所述电路板为转接板。
16.根据权利要求1-13任一项所述的电路板,其特征在于,所述电路板包括多层印刷板,所述信号导孔和所述接地导电臂布设在相邻的两层印刷板之间。
17.一种电子设备,其特征在于,包括外壳以及置于所述外壳内的电路板,所述电路板如权利要求1-16任一项所述。
18.一种如权利要求1所述的电路板的制作方法,其特征在于,包括:
在一基板钻孔形成外层接地过孔;
在所述外层接地过孔的孔壁上形成多个所述接地导电臂;
在所述外层接地过孔内形成所述信号导孔;其中,相邻两个接地导电臂之间以及每个接地导电臂与所述信号导孔之间形成间隙。
19.根据权利要求18所述的制作方法,其特征在于,在所述外层接地过孔的孔壁上形成多个所述接地导电臂之前,所述制作方法还包括:
在所述外层接地过孔的孔壁、所述基板的表面沉积导电材料;
在所述沉积导电材料之后的所述外层接地过孔内填充绝缘介质;
所述在所述外层接地过孔的孔壁上形成多个所述接地导电臂,包括:
在所述基板和所述绝缘介质相互靠近的区域上,沿所述外层接地过孔的周向,钻孔形成间隔的镂空;
在相邻两个接地导电臂之间的间隙内填充绝缘介质,其中未钻孔的区域对应的所述外层接地过孔的孔壁上形成所述接地导电臂。
20.根据权利要求19所述的制作方法,其特征在于,在所述沉积导电材料之后的所述外层接地过孔内填充绝缘介质之后,所述制作方法还包括:
在所述绝缘介质中钻孔,得到信号过孔;
在所述信号过孔的内壁和所述绝缘介质表面沉积导电材料;
在沉积导电材料后的信号过孔内填充所述绝缘介质,所述信号过孔的内壁上形成所述信号导孔。
21.根据权利要求20所述的制作方法,其特征在于,在所述外层接地过孔内形成所述信号导孔之后,还包括:
在所述基板上制作信号导孔和所述接地导电臂的导电焊盘,在所述信号导孔的顶端和底端沉积信号引出件,和/或,在所述基板上制作信号导孔内制作内部线路。
22.根据权利要求18所述的制作方法,其特征在于,在所述沉积导电材料之后的所述外层接地过孔内填充绝缘介质之后,所述制作方法还包括:
在所述基板上制作所述接地导电臂的导电焊盘;
将所述基板压合至一层压板内,形成多层板结构;
在所述绝缘介质限定区域上,对所述多层板结构钻孔,得到信号过孔;
在所述信号过孔的内壁和所述多层板结构表面沉积导电材料;
在沉积导电材料后的信号过孔内填充所述绝缘介质,所述信号过孔的内壁上形成所述信号导孔;
在所述多层板结构表面制作所述信号导孔的导电焊盘。
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