CN207733057U - 一种三明治型高速叠层结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三明治型高速叠层结构，包括三层芯板和两层粘结层，每一粘结层位于两层芯板之间，所述芯板为挠性覆铜板FCCL，所述粘结层为高速半固化片，其中，位于外层的FCCl由朝向外侧的、起覆盖保护作用的介质层和朝向内侧的、起信号屏蔽作用的铜层构成，位于中间的FCCl由介质层及其至少一侧表面附着的、作为高速信号层的铜层构成。本实用新型实施例的结构，加工简单，可满足三维组装，可靠性好；同时可保证高速信号的完整性，产品柔韧性好，可满足小弯折半径的设计需求。

Description

一种三明治型高速叠层结构

技术领域

本实用新型涉及PCB技术领域，具体涉及一种三明治型高速叠层结构。

背景技术

随着通讯系统、服务器等的日益扩展，电子设计技术的不断进步，要求更高速率信号的互连。电子产品对印制电路板（ Printed Circuit Board ，PCB）的高速设计、传输低损耗也在不断地提高要求。

通常认为如果数字逻辑电路的频率达到或超过45MHZ-50MHZ，而且工作在这个频率之上的电路或者信号占整个电路的系统达到一定的分量，如1/3以上，那么会称该电路为高速电路，相关的信号为高速信号。高速信号对于信号完整性和传输损耗有较高的要求。信号完整性指的是电路系统中信号的质量，如果在要求的时间内，信号不失真的从源端传输到接收端，称该信号是完整的。传输损耗指的是输出功率与输入功率之比值，指在传输过程中因传输介质等因素引起的能力损失。

如图1所示，是一种传统高速软板或高速刚挠板结构的叠层结构的示意图，其由两层芯板（Core）10和中间的高速纯胶材料11压合而成。芯板为挠性覆铜板（Flexible CopperClad Laminate，FCCL），包括中间的介质层101和两面的图层（Layer，即铜层），其中，朝向内侧的铜层为信号层，用于传输高速信号，可称为高速信号层102，朝向外侧的铜层起信号屏蔽作用，可称为信号屏蔽层103。信号屏蔽层103表面设置覆盖膜（Coverlay，CVL）12作为保护层。

如图2所示，是另一种高速软板或高速刚挠板结构的叠层结构的示意图，其采用半挠板+ CVL设计，由两层FCCL芯板（Core）20和中间的半固化片（PP，Perperg）压合而成，PP为高速PP 21。其中一FCCL芯板包括介质层201和两面的铜层，其朝向内侧的铜层为高速信号层202，朝向外侧的铜层为信号屏蔽层203；另一FCCL芯板为半挠板，只包括介质层201和一面的铜层，该铜层位于外侧作为信号屏蔽层203，另一面的铜层被蚀刻去除。信号屏蔽层表面设置CVL 22作为保护层。

上述两种结构可用于挠性线路板（Flexible Printed Circuit ，FPC）和刚挠结合板（R-F PCB）。但实践发现，上述两种现有结构都存在缺陷：

如图1所示的结构，其信号传输损耗大，其内层整面贴合的高速纯胶材料例如环氧类树脂，具有耐热性能差的问题，热冲击容易分层爆板；同时，纯胶材料钻孔去钻污咬蚀大，导致通孔加工难度大。

如图2所示的结构，虽可以满足产品高速信号传输及高可靠性要求，但产品的柔韧较差，不能满足小弯折半径的需求。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种三明治型高速叠层结构，用于改善现有高速软板或高速刚挠板结构的缺陷，提高信号传输性能、耐热性能、可加工性能以及弯折性能等。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种三明治型高速叠层结构，包括三层芯板和两层粘结层，每一粘结层位于两层芯板之间，所述芯板为挠性覆铜板FCCL，所述粘结层为高速半固化片，其中，位于外层的FCCl由朝向外侧的、起覆盖保护作用的介质层和朝向内侧的、起信号屏蔽作用的铜层构成，位于中间的FCCl由介质层及其至少一侧表面附着的、作为高速信号层的铜层构成。

从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：

1. 该三明治型高速叠层结构，包括三层铜层，其内层铜层作为高速信号层可实现信号高速传输，外层铜层作为信号屏蔽层可有效屏蔽外部信号影响；

2. 该三明治型高速叠层结构的粘结层采用高速半固化片，与传统结构中的纯胶材料的粘结层相比，有助于减少高速信号传输损耗，提高信号传输性能；

3. 该三明治型高速叠层结构，其高速半固化片材料的粘结层，与FCCL层的结合力更好，耐热性更好，热冲击不容易分层爆板；

4. 高速半固化片与纯胶材料相比，可加工性大大提高，钻孔去钻污咬蚀小，钻孔加工更加简单，可靠性更好；

5. 该三明治型高速叠层结构，采用介质层起覆盖保护作用，代替CVL，使产品的柔韧性增强，弯折性能更好，可实现立体组装。

综上，本实用新型实施例的结构，加工简单，可满足三维组装，可靠性好；同时可保证高速信号的完整性，产品柔韧性好，可满足小弯折半径的设计需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例和现有技术描述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实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1是一种传统高速软板或高速刚挠板结构的叠层结构的示意图；

图2是另一种传统高速软板或高速刚挠板结构的叠层结构的示意图；

图3是本实用新型实施例提供的三明治型高速叠层结构的示意图；

图4是挠性覆铜板FCCL的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的包括三明治型高速叠层结构的高速刚挠板的结构示意图；

图6a、6b、6c分别是下料的Core2、Core3、Core4且经过加工处理的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面通过具体实施例，分别进行详细的说明。

请参考图3，本实用新型提供一种高柔韧性的三明治型高速叠层结构。该结构可包括三层芯板30和两层粘结层31，每一粘结层31位于两层芯板30之间，所述芯板30为挠性覆铜板（FCCL），所述粘结层31为高速半固化片，其中，位于外层的FCCl由朝向外侧的、起覆盖保护作用的介质层301和朝向内侧的、起信号屏蔽作用的铜层302构成，位于中间的FCCl由介质层301及其至少一侧表面附着的、作为高速信号层的铜层303构成。

其中，中间的FCCl可以只包括一层高速信号层303，附着在介质层301的一面，如图3所示；也可以包括两层高速信号层302，分别附着在介质层301的两面。

本文中，所述的高速信号层是指传输高速信号的信号层。通常认为如果数字逻辑电路的频率达到或超过45MHZ-50MHZ，而且工作在这个频率之上的电路或者信号占整个电路的系统达到一定的分量，如1/3以上，那么会称该电路为高速电路，相关的信号为高速信号。用于承载该高速电路，包括有高速信号层的PCB的叠层结构可称为高速叠层结构。

本文中，所述的高速半固化片是指用于实现信号高速传输的PCB的半固化片。可选的，所述高速半固化片的介电常数Dk(@1GHz)为3.2-3.5，由1GHz提高至10GHz的变化＜0.15；损耗因子Df(@1GHz)为0.002-0.004，由1GHz提高至10GHz的变化≤0.002。此处列举现有量产高速PP性能参数，将来Dk、Df可进一步减小。所述的高速半固化片例如可以是松下M6、M7等类型的高速半固化片。

如上，本实用新型的三明治型高速软板结构，其芯板（core）采用FCCL芯板，其粘结层采用高速半固化片（PP）。其中，高速半固化可选用松下M6、M7等高速半固化片，保证产品高速低损耗的需求。FCCL芯板的介质层可采用PI（聚酰亚胺）介质层，保证高柔韧性和弯折性能。可选的，FCCL的介质层厚度不大于0.1mm或4mil。可选的，作为粘接层的高速半固化片厚度不大于0.1mm或4mil。1mil=0.0254mm。

如图4所示，采购的FCCL芯板40可包括中间的介质层401和两面的铜层402。本实施例中，对FCCL芯板进行加工后，和粘结层一起叠板压合，制得三明治型高速软板结构。其中，可在一张FCCL芯板的两面铜区域进行蚀刻的方法，做出设计的内层图形——高速信号层及一面PI介质层，另一面的铜层可以全部蚀刻去除，当然也可以制作成高速信号层；再将另外两张FCCL芯板的一面铜完全蚀刻去除，露出PI介质层作为信号屏蔽层的保护层用来替代覆盖膜CVL，保留另外一面全铜层，作为信号屏蔽层。芯板与芯板之间采用高速PP压合的方式进行层压。可选的，还可以打通孔连接整个叠层结构，在叠层结构上形成贯穿导通孔。

本实用新型实施例的结构，加工简单，可满足三维组装，可靠性好；同时可保证高速信号的完整性，产品柔韧性好，可满足小弯折半径的设计需求。本实用新型技术方案，可解决如图1所示的传统高速软板四层结构存在的如下问题：高速信号传输损耗大，整面使用高速纯胶材料的耐热性能差，热冲击分层爆板，纯胶钻孔去钻污咬蚀大，通孔可靠性差，可加工性差等。另外，本实用新型采用芯板PI介质层替代覆盖膜，可使产品的柔韧性增强，加工流程简化。

本实用新型的结构可应用于高速软板（FPC），如图3所示。

本实用新型的结构还可以用于高速刚挠板（R-F PCB），如图5所示。

请参考图5所示的结构，在图3所示结构的基础上，其位于外层的FCCl表面的局部区域还可以通过半固化片压合有硬板芯板。从而形成高速刚挠板。如图5所示，高速刚挠板包括两端的硬板结构51和中间的软板结构52，软板结构52的两端分别作为硬板结构51的部分层次被压合其中，中间软板结构52是如图3所示的三明治型高速叠层结构。该高速刚挠板还可包括导通孔53。

一个具体应用场景例中，以加工高速刚挠板为例，本实用新型三明治型高速叠层结构相应的加工流程可包括：

S1、下料挠性覆铜板芯板：FCCL Core2，要求介质层厚度≤0.1mm或4mil。该FCCLCore2包括中间的PI介质层和两面的铜层，其中一面作为假层，将假层蚀刻掉全部的铜，显露出PI介质层，形成类似覆盖膜的保护层，另一面的铜层保留作为内层高速信号层的信号屏蔽层Layer3，如图6a所示。

S2、下料挠性覆铜板芯板：FCCL Core3，要求介质层厚度≤0.1mm或4mil。该FCCLCore3包括中间的PI介质层和两面的铜层，其中一面作为假层，将假层蚀刻掉全部的铜，显露出PI介质层，另一面的铜层制作成高速信号层Layer4，如图6b所示。其它实施例中，也可以将两面的铜层都制作成高速信号层。

S3、下料挠性覆铜板芯板：FCCL Core4，要求介质层厚度≤0.1mm或4mil。该FCCLCore4包括中间的PI介质层和两面的铜层，其中一面作为假层，将假层蚀刻掉全部的铜，显露出PI介质层，形成类似覆盖膜的保护层，另一面的铜层保留作为内层高速信号层的信号屏蔽层Layer5，如图6c所示。

S4、下料刚性覆铜板芯板：Core1和Core5，可以分别是双面覆铜板。

S5、下料高速PP以及普通PP。

S6、压合：将高速刚性Core1、Core5和高速挠性Core2、Core3、Core4，按照Core1、Core2、Core3、Core4、Core5的顺序，通过PP压合在一起，形成刚挠结合板，如图5所示。其中，至少Core2、Core3之间和Core3、Core4之间的PP采用高速PP。各层通过打通孔形成的导通孔53导通，外层图形Layer1和Layer8分别作为顶层和底层，内层图形Layer3和Layer5作为内层高速信号层的信号屏蔽层，最中间的内层图形Layer4作为高速信号层。

S7、控深：最后通过控深揭盖的方式，将Core1、Core5中间区域控深铣去除，显露出软板区域的PI介质层，完成高速刚挠板的加工。

其中，需要说明的是，上述流程中，也可以不下料Core1和Core5，只是将高速挠性Core2、Core3、Core4，通过高速PP压合在一起，制成高速软板。

综上，本实用新型公开了一种三明治型高速叠层结构，可用于高速软板或高速刚挠结合PCB等产品。该三明治型高速软板结构的主要特点包括：

1、三明治结构，外层接地层作为信号屏蔽层，内层为信号层，实现信号高速传输，有效屏蔽外部信号影响；满足了客户高速信号传输、立体组装的需求，替代了传统高速PCB结构；

2、FCCL介质层厚度1-4mil，粘接层使用厚度1-4mil高速半固化片，表层采用FCCL芯板的PI介质层替代覆盖膜作为保护层，产品弯折性能更好，可实现立体组装；半固化片与FCCL结合力好，耐热性能好，可加工性好，可靠性稳定，且成本低。

需要说明的是，根据不同高速软板或刚挠板尺寸、叠构的需求，可以采用与上述不同高速PP和高速core类型、不同数量的芯板和半固化片来完成设计。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

上述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种三明治型高速叠层结构，其特征在于，包括三层芯板和两层粘结层，每一粘结层位于两层芯板之间，所述芯板为挠性覆铜板FCCL，所述粘结层为高速半固化片，其中，位于外层的FCCl由朝向外侧的、起覆盖保护作用的介质层和朝向内侧的、起信号屏蔽作用的铜层构成，位于中间的FCCl由介质层及其至少一侧表面附着的、作为高速信号层的铜层构成。

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述高速信号层为一层或两层。

3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，

所述FCCL的介质层厚度不大于0.1mm或4mil。

4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，

作为粘接层的所述高速半固化片厚度不大于0.1mm或4mil。

5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述介质层为聚酰亚胺PI介质层。

6.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，

位于外层的FCCl表面的局部区域还通过半固化片压合有硬板芯板。