KR20230026268A - Pcb 집중 파라미터 비가역 자성 소자용 고열전도성 회로기판 구조 - Google Patents

Pcb 집중 파라미터 비가역 자성 소자용 고열전도성 회로기판 구조 Download PDF

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친 양
이빈 후
화펑 장
난쉬엔 펑
춘메이 자오
지아후이 쥬
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더 나인쓰 리서치 인스티튜트 오브 차이나 일렉트로닉스 테크놀로지 그룹 코퍼레이션
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Abstract

본 발명은 PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자용 고열전도성 회로기판 구조를 개시하며, 함께 접합된 양면 구리 피복판, 단면 구리 피복판을 포함하고, 양면 구리 피복판은 내림차순으로 설치된 상부 구리 피복층, 중간 유전층, 하부 구리 피복층을 포함하며, 상부 구리 피복층에는 상부 표면 회로가 설치되고 상부 표면 회로는 중심 도체 모듈을 장착하는 주 장착 위치, 정합 회로를 장착하는 보조 장착 위치를 형성하되, 주 장착 위치에는 제1 열전도 채널이 설치되고 보조 장착 위치에는 제2 열전도 채널이 설치되며, 중간 유전층 두께가 상이함에 따라 상이한 방법을 선택하여 제1 열전도 채널을 가공하고, 하부 구리 피복층을 두껍게 하며, 본 발명은 소자의 통과 전력 허용 경우를 향상시켜 소자가 125℃의 환경에서 5W ~ 15W의 연속파 통과 전력을 견딜 수 있도록 하고; 저주파 고전력에서 PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자의 고온 고전력 하의 손실이 0.5dB ~ 1.5dB 사이로 작게 증가되는 것을 구현한다.

Description

PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자용 고열전도성 회로기판 구조 {HIGH-THERMAL-CONDUCTIVITY CIRCUIT SUBSTRATE STRUCTURE FOR PCB LUMPED PARAMETER NON-RECIPROCAL MAGNETIC DEVICE}
본 발명은 마이크로파 부품의 기판 구조에 관한 것으로, 특히 PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자용 고열전도성 회로기판 구조에 관한 것이다.
현재 통신 분야의 발전은 600MHz ~ 803MHz 저주파 분야로 확장되었으며, 저주파 통신은 전파 거리가 멀고 침투 기능이 강하여 각 국의 통신 운영업체의 관심을 받고 있으며, 통신 기기는 시스템 중의 집중 파라미터 비가역 자성 소자의 전력 허용과 소형화에 더 높은 요구를 제안하였다.
현재, 종래의 PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자의 회로기판 구조는 양면 구리 피복판 및 단면 구리 피복판으로 구성되고, 여기서 양면 구리 피복판은 상부 표면 회로, 중간 유전층 및 하부 표면 회로로 이루어지며; 단면 구리 피복판은 핀 유전층 및 핀 구리 피복층으로 구성되고, 핀 구리 피복층에 핀 하부 표면 회로를 제조하며; 기판은 양면 구리 피복판 및 단면 구리 피복판이 에폭시 수지에 의해 접합되어 형성된 것이다. (1) 상부 표면 회로는 전송 회로 및 접지 회로로 이루어지고, 상부 표면 회로 중간에 원형 회로 접지 영역이 있는데, 이는 집중 파라미터 비가역 자성 소자 중심 도체 모듈의 장착 위치이며, 상기 위치는 소자 열원 집중 위치이고; (2) 중간 유전층은 열원 전송 채널, 절연층, 신호 전송 채널, 접지 전송 채널이며; (3) 하부 표면 회로는 접지층과 신호 전송층이고; (4) 핀 유전층은 신호 전송 채널과 접지 전송 채널이며; (5) 핀 하부 표면 회로는 전송 회로와 접지 회로로 이루어진다. 상기 회로기판 구조는 집중 파라미터 비가역 자성 소자의 회로 LC 정합 용접 캐리어 및 회로 전송 기능을 구현한다.
그러나 종래의 PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자의 회로기판 구조는 다음과 같은 단점이 존재한다.
(1) 집중 파라미터 비가역 자성 소자가 종래의 회로기판을 사용할 경우, 상온 고전력의 상태에서 소자에는 전력 손실 및 소신호 테스트 손실이 비정상적으로 증가되는 현상이 존재한다.
(2) 집중 파라미터 비가역 자성 소자가 종래의 회로기판을 사용할 경우, 고온 125℃의 연속파 10W의 상태에서 소자 내부의 페라이트에서 발생하는 열량이 원활하게 발산되지 않아 소자의 성능 저하 손실이 비정상적으로 3 ~ 4dB 증가된다.
(3) 종래의 회로기판은 바닥층 구리 두께가 비교적 얇아 제품 테스트 중에 쉽게 변형된다.
(4) 종래의 회로기판 구조는 기본적으로 상온 환경에서 5W의 소자 통과 전력만 달성할 수 있다.
(5) 종래의 회로기판 구조의 소자는 고온 125℃ 연속파에서 10W 통과 전력을 통과할 때 회로기판 유전체가 연소되는 현상이 발생한다.
본 발명의 목적은 현재 PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자 전력 방열 문제를 해결하여, 방열 경로를 변경하고 방열 효율을 증가시키며 상기 유형의 집중 파라미터 비가역 자성 소자의 통과 전력을 향상시키고 집중 파라미터 비가역 소자의 전력 손실의 비정상적 증가 문제를 해결하는 PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자용 고열전도성 회로기판 구조를 제공하는 것이다.
상기 목적을 구현하고자, 본 발명은 다음과 같은 기술적 해결수단을 사용한다. 즉 PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자용 고열전도성 회로기판 구조는, 내림차순으로 설치된 양면 구리 피복판 및 단면 구리 피복판을 포함하고, 이 둘은 고열전도성 에폭시 수지를 사용하여 접착되며, 상기 양면 구리 피복판은 내림차순으로 설치된 상부 구리 피복층, 중간 유전층, 하부 구리 피복층을 포함하고, 상부 구리 피복층에는 상부 표면 회로가 설치되며 하부 구리 피복층에는 하부 표면 회로가 설치되며;
상기 상부 표면 회로는 중심 도체 모듈을 장착하는 주 장착 위치, 정합 회로를 장착하는 보조 장착 위치 및 중심 도체 모듈 회로와 정합 회로의 접지 채널을 형성하되, 상기 주 장착 위치는 상부 구리 피복층 중심에 위치하고 원형이며, 상기 보조 장착 위치는 주 장착 주위에 분포되어 정합 회로 중의 회로 소자를 장착하고 각 회로 소자가 분산되게 분포되도록 하며;
상기 중간 유전층은 FR-4 재료 또는 고주파 탄화수소 재료로 이루어지고 두께는 0.1mm ~ 0.254mm이며; 중간 유전층에서 주 장착 위치에 대응하는 위치에 복수의 제1 열전도 채널이 설치되고 보조 장착 위치에 대응하는 위치에 복수의 제2 열전도 채널이 설치되며, 제1 열전도 채널, 제2 열전도 채널은 모두 상부 구리 피복층 및 중간 유전층을 관통하고;
상기 제1 열전도 채널은 상부 구리 피복층 및 중간 유전층을 관통하는 관통 구멍이며, 관통 구멍 내부는 구리 또는 은으로 충진되고, 상기 제2 열전도 채널은 중간 유전층 및 상부 구리 피복층을 관통하는 금속화 관통 구멍이며;
상기 하부 구리 피복층의 하부 표면에는 전기도금된 구리층이 더 설치되고, 하부 구리 피복층 및 전기도금된 구리층 전체는 두꺼운 구리층을 형성하며, 상기 하부 표면 회로는 두꺼운 구리층에 설치된다.
바람직하게는, 상기 양면 구리 피복판의 상부 표면에는 솔더 레지스트 잉크층이 더 설치된다.
바람직하게는, 상기 두꺼운 구리층의 두께는 60 ~ 80 미크론이다.
바람직하게는, 상기 FR-4 재료의 TG값은 180℃ ~ 210℃이고 상기 고주파 탄화수소 재료의 열팽창 계수는 30℃ ~ 260℃ 범위 내에서 45ppm/℃보다 작으며 주파수는 DC-10GHz이다. 여기서, TG값이 180℃ ~ 210℃인 FR-4 재료는 높은 TG값 재료이다.
바람직하게는, 상기 단면 구리 피복판은 내림차순으로 핀 유전층 및 핀 구리 피복층을 포함하고, 상기 핀 유전층 재질은 중간 유전층과 동일하며 두께는 0.1mm ~ 0.168mm이다. 여기서, 30 ~ 260℃ 범위에서 45ppm/℃보다 작은 것은 낮은 열팽창 계수이고, DC-10GHz는 고주파이다.
바람직하게는, 상기 제1 열전도 채널의 가공 방법은,
중간 유전층 두께가 0.1mm ~ 0.127mm일 경우, 장착 위치에 φ0.2mm의 관통 구멍을 13 ~ 25개 설치하고, 상기 관통 구멍은 상부 구리 피복층 및 중간 유전층을 관통하며 전기도금으로 구멍을 충진하는 방식을 사용하여 관통 구멍을 충진하여 제1 열전도 채널을 형성하며;
중간 유전층 두께가 0.127mm ~ 0.254mm일 경우, 장착 위치에 φ0.2mm의 관통 구멍을 13 ~ 25개 설치하고, 상기 관통 구멍은 상부 구리 피복층 및 중간 유전층을 관통하며 먼저 구리 페이스트 또는 은 페이스트로 구멍을 충진한 다음 관통 구멍에 대해 전기도금을 수행하여 제1 열전도 채널을 형성하는 것이다.
중심체 모듈의 경우, PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자 중 중심 도체에 의해 함께 포장된 각 부재를 의미하며, 중심 도체, 페라이트 서브스트레이트, PI 절연필름을 포함한다. 이러한 부재는 중심 도체 모듈을 구성하며, PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자에 장착되고, PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자의 입력단, 출력단, 아이솔레이션 단부에 중심 도체 모듈에 대해 임피던스 정합을 수행하는 정합 회로를 더 설치해야 한다.
종래의 기술에 비해, 본 발명의 장점은 다음과 같다.
(1) 상부 표면 회로의 분포 방식을 개선하여 정합 회로의 각 회로 소자가 분산되게 분포될 수 있도록 하며, 중심 도체 모듈의 장착 위치 사이즈를 φ2.1mm에서 φ2.3mm로 증가시키고 방열 면적을 증가시키며; 중심 도체 모듈에 장착된 원형 회로를 고열전도성 배치로 설계하고 φ0.15 ~ 0.2mm의 열전도 구멍으로 설계하였으며, 상기 크기의 직경을 갖는 구멍은 가공 및 전기도금 충진 또는 플러그 홀 처리에 유리하다.
(2) 중간 유전층을 개선하여 두께가 0.1mm ~ 0.254mm인 유전체를 선택하였으며, 상기 범위 내의 중간 유전층은 방열 설계와 열전도 채널의 가공에 유리하다. 다음, 중심 도체 모듈의 장착 위치는 실제로 소자의 열원 집중 위치이므로, 장착 위치에 목표성을 가진 방열을 위한 열전도 채널을 설치하고, 열전도 채널은 중간 유전층의 두께가 상이함에 따라 제조와 가공 방법도 상이하여, 최종적으로 고열전도성의 열전도 채널을 형성한다.
(3) 양면 구리 피복판의 하부 표면 회로에 대응되는 하부 구리 피복층에 대해 두께가 60 ~ 80μm인 두꺼운 구리층으로 설계하여, 중간 유전층 하부 표면 회로 구리의 두께를 증가시키고 소자의 기판 강도를 증가시켜 테스트 중에 쉽게 변형되지 않고 높은 방열판의 작용을 한다.
종합해보면, 본 발명은 종래의 회로기판 구조에 비해, 소자의 통과 전력 허용 경우를 향상시켜 소자가 125℃의 환경에서 5W ~ 15W의 연속파 통과 전력을 견딜 수 있도록 하고; 저주파 고전력에서 PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자의 고온 고전력 하의 손실이 0.5dB ~ 1.5dB 사이로 작게 증가되는 것을 구현한다.
도 1은 종래의 PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자용 회로기판의 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A 단면도이다.
도 3은 종래의 PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자용 회로기판 중 양면 구리 피복판의 배면도이다.
도 4는 도 1 중 회로기판 정합의 솔더 레지스트 잉크층이다.
도 5는 종래의 PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자용 회로기판 중 단면 구리 피복판의 배면도이다.
도 6은 본 발명의 적층 구조 사시도이다.
도 7은 도 6 중 솔더 레지스트 잉크층의 평면도이다.
도 8은 본 발명에서 양면 구리 피복판의 평면도이다.
도 9는 도 8의 B-B 단면도이다.
도 10은 본 발명의 양면 구리 피복판의 배면도이다.
도 11은 본 발명을 적용한 758 ~ 803MHz 집중 파라미터 아이솔레이터의 구조 분해도이다.
도 12는 본 발명을 적용한 758 ~ 803MHz 집중 파라미터 아이솔레이터 포트 정상파 전기 성능 시뮬레이션 결과이다.
도 13은 본 발명을 적용한 758 ~ 803MHz 집중 파라미터 아이솔레이터의 아이솔레이션 성능 시뮬레이션 결과이다.
도 14는 본 발명을 적용한 758 ~ 803MHz 집중 파라미터 아이솔레이터의 손실 시뮬레이션 결과이다.
이하에서는 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 대해 추가로 설명한다.
실시예 1: 도 1 내지 도 5를 참조하면, 종래의 PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자용 회로기판 구조이다.
종래의 회로기판 구조도 내림차순으로 설치된 양면 구리 피복판 및 단면 구리 피복판을 포함하고, 이 둘은 고열전도성 에폭시 수지에 의해 하나의 전체로 접합되어 있다.
양면 구리 피복판은 내림차순으로 솔더 레지스트 잉크층(10), 상부 구리 피복층(5), 중간 유전층(6), 하부 구리 피복층(7)으로 구성된다. 단면 구리 피복판은 내림차순으로 핀 유전층(11), 핀 구리 피복층(12)으로 구성된다.
도 1을 참조하면, 상부 구리 피복층(5)은 상부 표면 회로를 설치하는 데 사용되고, 상기 상부 표면 회로는 회로 소자 장착 위치 및 회로 소자의 접지 채널을 구성하며; 장착 위치는 중심 도체 모듈(8) 및 정합 회로의 커패시터 저항을 장착하는데 사용되고, 도 1로부터 알 수 있듯이 상부 표면 회로는 입력단 회로(1), 출력단 회로(2), 아이솔레이션 단부 회로(3) 및 페라이트 장착 위치(4)를 포함하며, 입력단 회로(1), 출력단 회로(2), 아이솔레이션 단부 회로(3)에는 모두 신호 전송을 위한 금속화 관통 구멍이 설치된다.
중간 유전층(6)은 일반적으로 속이 찬 구조이며 도 2를 참조한다.
하부 구리 피복층(7)은, 하부 표면 회로를 설치하는 데 사용되고, 하부 표면 회로는 주요하게 입력 출력 전송 회로와 접지면 회로를 형성하는 데 사용되며, 도 3을 참조한다.
솔더 레지스트 잉크층(10)은, 상부 구리 피복층(5)의 비소자 장착 영역에 대해 솔더 레지스트 분리를 수행하는 데 사용되고, 도 4를 참조하면, 도 4에서 경사 영역은 용접 영역이고, 나머지 흰색 영역은 솔더 레지스터 잉크로 피복된 영역이다. 이의 솔더 레지스터 잉크로 피복된 영역은 실제 상부 표면 회로가 상이함에 따라 다소 변화가 있다.
상기 구조로부터 보면 다음과 같은 문제가 존재한다.
(1) 중심 도체 모듈(8)의 장착 위치는 실제로 소자 열원의 집중 위치이지만, 상부 구리 피복층(5)이던지 중간 유전층(6)의 대응 영역이던지 모두 합리적인 방열 설계가 없다.
(2) 상부 표면 회로에서, 회로 소자 장착 위치는 중심 도체 모듈(8)의 장착 위치에 가깝고 분포가 불합리적이며 비교적 밀집되어 방열에 불리하다.
(3) 일반 양면 구리 피복판을 사용하면 구리층 두께가 불충분하여 기판 강도가 불충분하므로 쉽게 변형되고 높은 방열판의 작용을 할 수 없다.
실시예 2: 도 6 내지 도 10을 참조하면, PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자용 고열전도성 회로기판 구조는 내림차순으로 설치된 양면 구리 피복판 및 단면 구리 피복판을 포함하고, 이 둘은 고열전도성 에폭시 수지에 의해 접합되며, 상기 양면 구리 피복판은 내림차순으로 설치된 상부 구리 피복층(5), 중간 유전층(6), 하부 구리 피복층(7)을 포함하고, 상부 구리 피복층(5)에는 상부 표면 회로가 설치되며 하부 구리 피복층(7)에는 하부 표면 회로가 설치되고;
상기 상부 표면 회로는 중심 도체 모듈(8)을 장착하는 주 장착 위치(16), 정합 회로를 장착하는 보조 장착 위치(17) 및 중심 도체 모듈(8)과 정합 회로의 접지 채널을 형성하며, 상기 주 장착 위치(16)는 상부 구리 피복층(5) 중심에 위치하고 원형이며, 상기 보조 장착 위치(17)는 주 장착 주위에 분포되어 정합 회로 중의 회로 소자를 장착하고 각 회로 소자가 분산되게 분포되도록 하며;
상기 중간 유전층(6)은 FR-4 재료 또는 고주파 탄화수소 재료로 이루어지고 두께는 0.1mm ~ 0.254mm이며; 중간 유전층(6)에서 주 장착 위치(16)에 대응하는 위치에 복수의 제1 열전도 채널(13)이 설치되고 보조 장착 위치(17)에 대응하는 위치에 복수의 제2 열전도 채널(14)이 설치되며, 제1 열전도 채널(13), 제2 열전도 채널(14)은 모두 상부 구리 피복층(5) 및 중간 유전층(6)을 관통하고;
상기 제1 열전도 채널(13)은 상부 구리 피복층(5) 및 중간 유전층(6)을 관통하는 관통 구멍이며, 관통 구멍 내부는 구리 또는 은으로 충진되고, 상기 제2 열전도 채널(14)은 중간 유전층(6) 및 상부 구리 피복층(5)을 관통하는 금속화 관통 구멍이며;
상기 하부 구리 피복층(7) 하부 표면에는 전기도금된 구리층이 더 설치되고, 하부 구리 피복층(7) 및 전기도금된 구리층 전체는 두꺼운 구리층을 형성하며, 상기 하부 표면 회로는 두꺼운 구리층에 설치된다.
상기 양면 구리 피복판의 상부 표면에는 솔더 레지스트 잉크층(10)이 더 설치된다.
상기 두꺼운 구리층의 두께는 60 ~ 80 미크론이다.
상기 FR-4 재료의 TG값은 180℃ ~ 210℃이고 상기 고주파 탄화수소 재료의 열팽창 계수는 30℃ ~ 260℃ 범위 내에서 45ppm/℃보다 작으며 주파수는 DC-10GHz이다.
상기 단면 구리 피복판은 내림차순으로 핀 유전층(11) 및 핀 구리 피복층(12)을 포함하고, 핀 유전층(11) 재질은 중간 유전층(6)과 동일하며 두께는 0.1mm ~ 0.168mm이다.
상기 제1 열전도 채널(13)의 가공 방법은,
중간 유전층(6) 두께가 0.1mm ~ 0.127mm일 경우, 장착 위치에 φ0.2mm의 관통 구멍을 13 ~ 25개 설치하고, 상기 관통 구멍은 상부 구리 피복층(5) 및 중간 유전층(6)을 관통하며 전기도금으로 구멍을 충진하는 방식을 사용하여 관통 구멍을 충진하여 제1 열전도 채널(13)을 형성하며;
중간 유전층(6) 두께가 0.127mm ~ 0.254mm일 경우, 장착 위치에 φ0.2mm의 관통 구멍을 13 ~ 25개 설치하고, 상기 관통 구멍은 상부 구리 피복층(5) 및 중간 유전층(6)을 관통하며 먼저 구리 페이스트 또는 은 페이스트로 구멍을 채운 다음 관통 구멍에 대해 전기도금을 수행하여 제1 열전도 채널(13)을 형성하는 것이다.
도 6으로부터 본 발명의 구성을 알 수 있으며, 이의 다층 구조는 내림차순으로 솔더 레지스트 잉크층(10), 상부 구리 피복층(5), 중간 유전층(6), 하부 구리 피복층(7), 고열전도성 접착층(15), 핀 유전층(11), 핀 구리 피복층(12)이다. 여기서, 제1층에서 제4층까지 양면 구리 피복판의 구조이고, 제5층은 접착제로 구성되며, 제6층에서 제7층까지 단면 구리 피복판의 구조이고 구체적으로 다음과 같다.
제1층은 솔더 레지스트 잉크층(10)이고, 도 7을 참조하면 사선 영역은 용접 영역이며 나머지 흰색 영역은 솔더 레지스트 잉크로 피복된 영역이다. 이의 솔더 레지스트 잉크로 피복된 영역은 실제 상부 표면 회로가 상이함에 따라 다소 변화가 있다.
제2층은 상부 구리 피복층(5)이고, 도 8을 참조하면 상부 표면 회로는 상기 층에 설치되는데, 그 목적은 중심 도체 모듈(8)을 장착하는 주 장착 위치(16), 정합 회로를 장착하는 보조 장착 위치(17) 및 중심 도체 모듈(8)과 정합 회로의 접지 채널을 형성하기 위한 것이며, 실제 요구에 따라 설계할 수 있고 도 8은 구체적인 설계 방식을 보여주며 주 장착 위치(16)는 중심에 위치하고 원형으로, 중심 도체 모듈(8) 회로를 장착하기 위한 것이며 보조 장착 위치(17)는 여러 부분을 포함하는데, 각각 다음과 같다.
주 장착 위치(16) 좌측 상단 모서리에 있는 불규칙적인 회로 블록은 본 발명의 제품의 신호 입력단이고, 상기 영역의 흰색 원은 신호 입력을 위한 금속화 관통 구멍이며, 상기 영역에는 입력단이 중심 도체 모듈(8)에 연결된 전송 라인 용접 영역 및 입력단 정합 커패시터 용접 영역이 설치되고, 도면에서 C1은 입력단 정합 커패시터이며;
주 장착 위치(16) 우측 상단 모서리에 있는 불규칙적인 회로 블록은 본 발명의 제품의 신호 출력단이고, 상기 영역의 흰색 원은 신호 출력을 위한 금속화 관통 구멍이며, 상기 영역에는 출력단이 중심 도체 모듈(8)에 연결된 전송 라인 용접 영역 및 출력단 정합 커패시터 용접 영역이 설치되고, 도면에서 C2는 출력단 정합 커패시터이며;
신호 입력단과 신호 출력단 중간의 긴 스트립 영역은 입력 및 출력 회로 소자의 공통 접지 장착 위치이고 그 위에 있는 원형의 구멍은 제2 열전도 채널(14)이며;
주 장착 위치(16) 좌측 직사각형 영역은 입력단 정합 커패시터(C1)의 접지 회로이고, 그 위에 있는 흰색 원은 접지 금속화 관통 구멍이며;
주 장착 위치(16) 우측 직사각형 영역은 출력단 정합 커패시터(C2)의 접지 회로이고, 그 위에 있는 흰색 원은 접지 금속화 관통 구멍이며;
주 장착 위치(16) 아래의 원호형 회로 블록은 중심 도체 모듈(8)의 아이솔레이션 단부의 전송 라인 용접 영역 및 아이솔레이션 단부 정합 커패시터 및 저항 용접 영역이고, 도면에서 C3은 아이솔레이션 단부 정합 커패시터이며 R은 아이솔레이션 단부 정합 저항이고;
주 장착 위치(16) 가장 아래 영역은 아이솔레이션 단부 정합 커패시터(C3)의 접지 회로 및 저항 접지 회로이며, 그 위에 있는 흰색 원은 접지 금속화 관통 구멍이다.
도 8에서, 표기된 C1, C2, C3, R은 모두 커패시터 저항의 장착 위치를 의미하고, 도 8로부터 알 수 있듯이, 입력단 정합 커패시터, 출력단 정합 커패시터, 아이솔레이션 단부 정합 커패시터는 모두 분산되게 분포되고, 커패시터의 접지 회로는 단독으로 설치되며 이도 분산되게 분포된다. 이러한 분포 방식은 주 장착 위치(16)의 공간을 증가시켜 중심 도체 모듈(8) 방열에 유리하다.
이 밖에, 도 8로부터 제1 열전도 채널(13) 및 제2 열전도 채널(14)의 설치를 알 수 있으며, 제1 열전도 채널(13)은 중심 도체 모듈(8) 영역에 위치하고, 고밀도로 주 장착 위치(16)에 집중되며, 더 목표성으로 방열되고 제1 열전도 채널(13)은 중간 유전층(6)의 두께가 상이함에 따라 제조와 가공 방법이 상이하여 최종적으로 고열전도성의 열전도 채널을 형성한다. 중심 도체 모듈(8)의 효과적인 방열을 보장한다. 제2 열전도 채널(14)은 보조 장착 위치(17) 위치에 분포되어 정합 회로의 방열에 사용된다.
제3층은 중간 유전층(6)으로, 도 9로부터 알 수 있듯이, 주요하게 상부 구리 피복층(5) 및 중간 유전층(6)을 관통하는 제1 열전도 채널(13) 및 제2 열전도 채널(14)이 분포된다. 이 밖에, 중간 유전층(6)이 상이함에 따라 상이한 제1 열전도 채널(13) 가공 공법을 선택한다.
제4층은 하부 구리 피복층(7)으로, 하부 표면 회로는 상기 층에 설치되고 종래의 하부 구리 피복층(7)은 단층 구리 필름으로, 두께, 강도가 모두 불충분하며, 본 발명은 전기도금된 구리층을 추가로 설치하여 하부 구리 피복층(7)의 두께를 증가시킴으로써 본 발명의 제품의 강도를 증가시킨다. 하부 표면 회로는 입력 및 출력 전송 회로 및 접지면 회로이다.
제5층은 고열전도성 접착층(15)이고, 양면 구리 피복판과 단면 구리 피복판이 고열전도성 에폭시 수지에 의해 접합되므로, 고열전도성 에폭시 수지가 경화되면 고열전도성 접착층(15)이 형성된다.
제6층은 핀 유전층(11)으로, TG값이 180 ~ 210℃인 FR-4 또는 낮은 열팽창 계수의 고주파 탄화수소 재료를 사용하며, 상기 낮은 열팽창 계수는 30 ~ 260℃ 범위에서 45ppm/℃보다 작은 것을 의미하고, 고주파는 주파수 범위가 DC-10GHz인 것을 의미한다. 유전층 두께는 0.1mm ~ 0.168mm이다.
제7층은 핀 구리 피복층(12)이고, 핀 하부 표면 회로는 상기 층에 설치되며 핀 하부 표면 회로는 접지 핀 및 신호 전송 핀을 구성한다.
본 발명의 제품의 제조 공정의 흐름은 다음과 같다.
(1) 양면 구리 피복판의 일면 구리 피복층에 대해 두꺼운 구리로 전기도금 처리를 수행하여 두꺼운 구리층을 형성한 다음 두꺼운 구리층에 하부 표면 회로 패턴을 만든다.
(2) 양면 구리 피복판에서, 주 장착 위치(16) 위치에 관통 구멍을 설치하고 중간 유전층(6)의 두께에 따라 대응하는 가공 방식을 선택하여 충진함으로써 제1 열전도 채널(13)을 형성하며; 관통 구멍은 양면 구리 피복판의 상부 구리 피복층(5) 및 중간 유전층(6)만 관통한다.
(3) 단면 구리 피복판과 양면 구리 피복판은 접합된다.
(4) 상부 표면 회로 금속화 비아홀은 하부 표면 회로의 두꺼운 구리층 위치까지 구멍을 뚫은 다음 블라인드 홀 금속화 처리를 수행한다.
(5) 상부 구리 피복층(5) 위치에 상부 표면 회로 패턴이 만들어지고 핀 회로 패턴이 만들어진다.
(6) 단면 구리 피복판 슬롯 처리로, 주요하게 중간의 슬롯을 열어 하부 금속 케이스(19) 조립 용접에 사용하며, 양면 구리 피복판의 하부 표면 회로의 두꺼운 구리층까지 슬롯 처리를 수행한다.
(7) 기판 금 처리를 수행한다.
(8) 상부 표면 회로에 솔더 레지스터 잉크가 피복되어 솔더 레지스트 잉크층(10)을 형성한다.
(9) 기판을 필요한 외형 사이즈로 절단한다.
(10) 기판의 온오프를 검출한다.
실시예 3: 도 11 내지 도 14를 참조하면 본 발명의 기판 메커니즘 및 가공 방법을 사용하여 758 ~ 803MHz 집중 파라미터 아이솔레이터를 제조하며, 상기 아이솔레이터 구조는 도 11에 도시된 바와 같고, 내림차순으로 상부 금속 케이스(18), 스트론튬 일정 자석(9)이며, 본 발명의 회로기판 구조, 하부 금속 케이스(19)에 있어서, 회로기판 구조에는 중심 도체 모듈과 커패시터 저항 소자가 장착된다. 상기 제품에 대해 전기 성능 시뮬레이션을 수행하며, 시뮬레이션 결과는 도 12, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같다. 3개의 도면은 각각 포트 정상파 전기 성능, 아이솔레이션 성능 시뮬레이션 및 손실 시뮬레이션이다. 시뮬레이션 결과, 소자의 758 ~ 803MHz 대역에서 정상파 S11 및 S22는 모두 -14dB 이하이고, 손실 S21은 0.44 ~ 0.71dB이며, 아이솔레이션 S12는 -17dB 이하이다. 소자의 실제 측정 데이터는 포트 정상파 S11 및 S22 대역에서 최악으로 -14dB이고, 손실 S21은 0.95 ~ 1dB이며, 아이솔레이션 S12는 -10dB 이하로, 종래의 회로기판에 의해 제조된 소자의 전기 성능 지표와 상당하다.
그러나 본 발명은 주요하게 고온에서 소자에 대해 전력 테스트를 진행할 때 비정상적 손실이 커지고 회로기판의 전력 허용성이 약한 문제를 해결한다.
종래의 회로기판에 의해 제조된 소자가 상온에서 10W 연속파를 통과하면 소자의 손실이 비정상적으로 증가하는 상황이 발생하는데, 소신호 하의 손실에 비해 1 ~ 2dB 증가한다. 125℃의 환경에서 소자가 10W 연속파를 통과할 때 소자가 연소되는 현상이 발생하고; 소자가 상온 상태에서 10W 연속파를 통과하여 125℃ 환경으로 전입될 때 손실이 급변하는 경우가 존재하며 출력 전력 및 입력 전력은 2 ~ 3dB의 차이값에서 3 ~ 4dB로 급증한다. 상기 소자는 실제 사용 환경에서 125℃에서 10W의 연속파 전력을 장시간 통과하기 때문에 종래의 PCB 소자의 고온 및 고전력에서 손실이 비정상적으로 증가하는 경우는 사용자의 요구 사항을 충족시킬 수 없다.
본 발명의 소자는 125℃에서 비교적 높은 연속파 통과 전력을 견딜 수 있어 소자의 사용 요구를 충족시키며 소자의 허용 전력을 향상시킬 수 있다. 구체적으로 다음과 같다.
소자의 주 장착 위치(16)에 13개의 제1 열전도 채널(13)이 설치될 경우, 소자가 상온에서 10W 연속파를 통과할 때의 전력 하의 손실은 신호에서의 손실에 비해 0.5 ~ 0.6dB 증가하고; 소자가 125℃의 환경에서 10W 연속파를 통과할 때의 전력 하의 손실은 상온 환경에서 전력 하의 손실에 비해 0.3 ~ 0.5dB 증가하며; 소자가 전력 하의 상온 환경에서 고온 환경으로 전입할 때 손실이 급변하는 경우가 존재하지 않고; 소자는 125℃에서 10W의 장시간 연속파 전력을 견딜 수 있어 회로기판이 연소되는 현상이 발생하지 않는다.
소자의 주 장착 위치(16)에 25개의 제1 열전도 채널(13)이 설치될 경우, 소자는 125℃에서 15W의 연속파 통과 전력을 견딜 수 있고, 상온 소신호 하의 손실에 비해 1 ~ 1.5dB 증가하였으며; 회로기판이 연소되는 현상이 발생하지 않는다.
이상 서술은 본 발명의 비교적 바람직한 실시예일 뿐 본 발명을 한정하지 않으며, 본 발명의 정신과 원칙 이내에서 이루어진 임의의 수정, 등가 교체 및 개선은 모두 본 발명의 보호 범위 이내에 포함되어야 한다.
1: 입력단 회로
2: 출력단 회로
3: 아이솔레이션 단부 회로
4: 페라이트 장착 위치
5: 상부 구리 피복층
6: 중간 유전층
7: 하부 구리 피복층
8: 중심 도체 모듈
9: 스트론튬 일정 자석
10: 솔더 레지스트 잉크층
11: 핀 유전층
12: 핀 구리 피복층
13: 제1 열전도 채널
14: 제2 열전도 채널
15: 고열전도성 접착층
16: 주 장착 위치
17: 보조 장착 위치
18: 상부 금속 케이스
19: 하부 금속 케이스

Claims (5)

  1. CB 집중 파라미터 비가역 자성 소자용 고열전도성 회로기판 구조에 있어서,
    내림차순으로 설치된 양면 구리 피복판 및 단면 구리 피복판을 포함하고, 이 둘은 고열전도성 에폭시 수지를 사용하여 접착되며, 상기 양면 구리 피복판은 내림차순으로 설치된 상부 구리 피복층, 중간 유전층, 하부 구리 피복층을 포함하고, 상부 구리 피복층에는 상부 표면 회로가 설치되며 하부 구리 피복층에는 하부 표면 회로가 설치되고,
    상기 상부 표면 회로는 중심 도체 모듈을 장착하는 주 장착 위치, 정합 회로를 장착하는 보조 장착 위치 및 중심 도체 모듈 회로와 정합 회로의 접지 채널을 형성하되, 상기 주 장착 위치는 상부 구리 피복층 중심에 위치하고 원형이며, 상기 보조 장착 위치는 주 장착 주위에 분포되어 정합 회로 중의 회로 소자를 장착하고 각 회로 소자가 분산되게 분포되도록 하며;
    상기 중간 유전층은 FR-4 재료 또는 고주파 탄화수소 재료로 이루어지고 두께는 0.1mm ~ 0.254mm이며; 중간 유전층에서 주 장착 위치에 대응하는 위치에 복수의 제1 열전도 채널이 설치되고 보조 장착 위치에 대응하는 위치에 복수의 제2 열전도 채널이 설치되며, 제1 열전도 채널, 제2 열전도 채널은 모두 상부 구리 피복층 및 중간 유전층을 관통하고;
    상기 제1 열전도 채널은 상부 구리 피복층 및 중간 유전층을 관통하는 관통 구멍이며, 관통 구멍 내부는 구리 또는 은으로 충진되고, 상기 제2 열전도 채널은 중간 유전층 및 상부 구리 피복층을 관통하는 금속화 관통 구멍이며;
    상기 하부 구리 피복층의 하부 표면에는 전기도금된 구리층이 더 설치되고 하부 구리 피복층 및 전기도금된 구리층 전체는 두꺼운 구리층을 형성하며, 상기 하부 표면 회로는 두꺼운 구리층에 설치되고, 상기 두꺼운 구리층의 두께는 60 ~ 80 미크론인 것을 특징으로 하는 PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자용 고열전도성 회로기판 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양면 구리 피복판의 상부 표면에는 솔더 레지스트 잉크층이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자용 고열전도성 회로기판 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 FR-4 재료의 TG값은 180℃ ~ 210℃이고, 상기 고주파 탄화수소 재료의 열팽창 계수는 30℃ ~ 260℃ 범위 내에서 45ppm/℃보다 작으며 주파수는 DC-10GHz인 것을 특징으로 하는 PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자용 고열전도성 회로기판 구조.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 단면 구리 피복판은 내림차순으로 핀 유전층 및 핀 구리 피복층을 포함하고, 상기 핀 유전층 재질은 중간 유전층과 동일하며 두께는 0.1mm ~ 0.168mm인 것을 특징으로 하는 PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자용 고열전도성 회로기판 구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 열전도 채널의 가공 방법은,
    중간 유전층 두께가 0.1mm ~ 0.127mm일 경우, 장착 위치에 φ0.2mm의 관통 구멍을 13 ~ 25개 설치하고, 상기 관통 구멍은 상부 구리 피복층 및 중간 유전층을 관통하며, 전기도금으로 구멍을 충진하는 방식을 사용하여 관통 구멍을 충진하여 제1 열전도 채널을 형성하며;
    중간 유전층 두께가 0.127mm ~ 0.254mm일 경우, 장착 위치에 φ0.2mm의 관통 구멍을 13 ~ 25개 설치하고, 상기 관통 구멍은 상부 구리 피복층 및 중간 유전층을 관통하며, 먼저 구리 페이스트 또는 은 페이스트로 구멍을 채운 다음 관통 구멍에 대해 전기도금을 수행하여 제1 열전도 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 PCB 집중 파라미터 비가역 자성 소자용 고열전도성 회로기판 구조.
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