专利名称：印刷电路板中混合pcb材料的使用的制作方法
印刷电路板中混合PCB材料的使用
背景技术：
实际上每个电子装置均包含一种或者多种印刷电路板(“PCB”)(也称为印刷线路 板或者“PWB”)。PCB是相对薄的、层状的基板，在该基板上安装有集成的电路和其它电子组 件。印刷电路板典型地包含以类似夹层形式布置的多个导电层和绝缘层。传导层通常具 有传导路径或者迹线，所述传导路径或者迹线是从大块传导层化学地或者机械地蚀刻出来 的，因此它们通过绝缘材料与彼此隔离且在平面内予以布线。这些迹线通常被设计成电气 接触安装在PCB上的电子组件的传导部分，这形成了电气互连。绝缘层使传导层与彼此电 气隔离。绝缘材料的传导迹线和层的原理结构还被用在具有类似PCB的封装基板的经封装 微芯片之内的较小规模上。绝缘层典型地由预浸渍的(预浸料坯)材料制成，所述材料诸如FR-2 (酚醛棉纸)、 FR-3 (棉纸和环氧)和FR-4 (玻璃布和环氧)。由于FR-4吸收较少湿气的能力、其强度和 硬度以及其耐火性的原因，FR-4是在构建用于高端工业、消费者、和军事的电子设备中的 PCB时选择的材料。众多种类的FR-4可在市场上获得，诸如FR-408和Polyclad (宝利德) 370HR。FR-408具有在高频率下低于许多其它材料的耗散因数，这使得它用在要求使用高速 信号的PCB中是令人满意的。然而，FR-408和在高频率下具有低耗散因数的其它绝缘材料 具有较高的成本。将希望的是，在保持诸如FR-408之类的材料的能力的同时以较低的成本 制造PCB。
为了对发明的示例性实施例进行详细描述，现在将参考附图，其中 图1图示了依据此发明的实施例的电子装置；
图2图示了依据此发明的实施例的示例性印刷电路板层的分解图； 图3图示了依据此发明的实施例的示例性印刷电路板的分解图； 图4图示了依据此发明的实施例的方法。符号和命名法
在整个下述说明书和权利要求中，一定的术语被用来指特定的系统组件。如本领域技 术人员将意识到的那样，计算机公司可以通过不同名字来指一个组件。本文并不旨在对在 名字方面而非功能方面不同的组件之间进行区分。在下列论述中以及在权利要求中，术语 “包含”和“包括”是以开放式的方式予以使用的，并因此应该被解释成意味着“包含，但不限 于…”。再者，术语“耦合”或者“耦联”旨在意味着间接的、直接的、光学的或者无线的电气 连接。因此，如果第一装置耦合到第二装置，那么该连接可以是通过直接的电气连接、通过 经由其它装置和连接的间接的电气连接、通过光学的电气连接或者通过无线的电气连接。
具体实施例方式下列论述针对此发明的各种实施例。虽然这些实施例中的一个或者多个可能是优 选的，但是所公开的实施例不应该被解释为或者以其它方式被用作对包括权利要求在内的本公开的范围的限制。另外，本领域技术人员将理解，下列说明具有广泛的应用，且对任何 实施例的论述仅意味着是该实施例的示范，并不旨在暗示包括权利要求在内的本公开的范 围被限制到该实施例。图1图示了依据此发明的实施例的电子装置100。如图1中所示出的，电子装置 100包括机箱102、显示器104和输入装置106。机箱102耦合到显示器104和输入装置 106，以使用户能够与电子装置100交互。显示器104和输入装置106可以一起运作作为用 户接口。显示器104被示为视频监视器，但是其可以采用许多替代形式，诸如打印机、扬声 器或者用于向用户传送信息的其它装置。输入装置106被示为键盘，但是其可以类似地采 用许多替代形式，诸如按钮、鼠标、小键盘、拨号盘(dial)、运动传感器、照相机、麦克风或者 用于从用户接收信息的其它装置。显示器104和输入装置106 二者可以被集成到机箱102 中。机箱102可以包括耦合到印刷电路板(“PCB”)108的信息存储装置、存储器和处理 器。PCB 108提供用于使半导体组件、输入/输出连接器和/或其它电子组件互连的基础， 且其可以表示母板。电子装置100里面的电子组件中的至少一些被焊接到PCB 108。机箱 102还可以包括允许系统100经由有线或者无线的网络接收信息的网络接口(未示出)。尽管电子装置100表示台式计算机，但是可选实施例可以关于尺寸、形状、计算能 力和/或特征而变化。这样的电子装置的示例包含但不限于膝上型计算机、DVD播放器、 ⑶播放器、游戏系统、个人数字助理(“PDA”)、蜂窝电话、智能电话、GPS装置、用户输入装置 (鼠标、键盘)或者具有PCB的其它电子装置。图2图示了依据此发明的实施例的PCB 108的示例性PCB子组件200的分解图。 PCB子组件200包含传导层210和围绕传导层210的绝缘层220。尽管为了便于论述而描 绘了单个传导和绝缘层，但是应该意识到，众多的层是可能的。传导层210通常由具有高电导率的金属制成，所述金属诸如铜(Cu)和钨(W)。这 些金属的传导层被用来为PCB子组件200提供电源平面和地平面，或者可替换地，它们被形 成图案以形成诸如迹线202之类的传导路径和焊盘205A-B，其使得信号能够从PCB子组件 200的一个点流动到另一个点。使用各种方法对迹线202和焊盘205A-B进行组织或形成图案。例如，通过化学汽 相沉积(“CVD”)的方式，通过一系列的蚀刻步骤，或者通过使用喷墨打印机印制金属墨层来 实现图案形成。一些焊盘耦合到迹线202而其它焊盘不这样。例如，焊盘205A耦合到迹线202。 因此焊盘205A把该迹线耦合到它附连到的其它传导层。优选地在传导层210周围放置绝缘层220以围绕迹线202和焊盘205A-B，这防止 了迹线和焊盘与彼此进行接触。诸如绝缘层220之类的绝缘层通常由诸如氧化铝之类的陶 瓷或者诸如TEFLON (由Du Pont)或者FR-4 (广泛用在PCB制作中的玻璃环氧树脂)之类 的其它介电材料制成。合适的FR-4供货商包括Isola(前Polyclad)、Nelco、Arlon、Allied Signal 禾口 Gore。存在可以用来制作依据各种实施例的FR-4绝缘层220的各种各样的特定材料。 例如，FR-408是用于高级电路应用的高性能FR-4环氧树脂。FR-408具有低的介电常数(近 似3. 65)和低的耗散因数(近似0. 012)，这使得它是用于要求较快的信号速度或改进的信号完整性的电路设计的理想材料。另一种FR-4是Polyclad 370HR。Polyclad 370HR具有 低的介电常数(近似4. 04)，类似于FR-408的介电常数；然而，Polyclad 370HR具有高于 FR-408的耗散因数的耗散因数(近似0. 021)。因此，对于要求快信号速度的电路设计来说， Polyclad 370HR不如FR-408。然而，Polyclad 370HR比FR-408便宜得多，且是用于制作 用于包含电源平面的电路设计或者要求较慢的信号的设计的绝缘层220的满意材料。本领 域技术人员将理解的是，其它FR-4材料也可以用来构成绝缘层220，诸如Polyclad 250HR、 Polyclad 254、FR-402、FR-406、IS 400 及其它。图3图示了依据此发明的实施例的示例性PCB 108的分解图。PCB 108包括结合 在一起的PCB子组件200、310、320和330。尽管在图3中示出了四个PCB子组件，但是PCB 108可以包含更多或更少的PCB子组件。如上所解释的，PCB子组件200包含用于为PCB 108提供电源和地平面的传导层210和绝缘层220，或者可替换地，传导层210被形成图案 以形成使得信号能够从PCB 108的一个点流动到另一个点的传导路径。传导层210在包 含上面和下面在内的所有面上被绝缘材料包围。PCB子组件310、320和330也以与PCB子 组件200类似的方式包含绝缘层340、350和360以及传导层315、325和335。PCB子组件 310,320和330具有能够被用来为PCB 108提供电源和地平面的传导层315、325和335，或 者可替换地，被形成图案以形成使得信号能够从PCB 108的一个点流动到另一个点的传导 路径。在一些实施例中，两种不同的材料组成了 PCB 108的绝缘层(例如，来自图2的绝 缘层220和来自图3的绝缘层340、350和360)。然而，每个PCB子组件200、310、320和330 的每个绝缘层220、340、350和360可以仅包括一种材料。例如，PCB子组件200的绝缘层 220可以包括FR-408，而PCB子组件310的绝缘层340可以包括Polyclad 370HR。因此， PCB 108是混合PCB (由多于一种材料组成)。如上所陈述的，优选的是诸如FR-408之类的具有低介电常数和低耗散因数的材 料组成被设计成要求快信号速度或者改进的信号完整性的任何PCB子组件220、310、320 或者330的绝缘层(例如，来自图2的绝缘层220和来自图3的绝缘层340、350和360)。 PCB 108的其它绝缘层220、340、350或者360可以由较低成本的材料组成，所述材料诸如 Polyclad 370HR，只要较低成本的材料具有类似于较高成本、低介电常数、低耗散因数的材 料的介电常数即可。如果这两种材料具有显著不同的介电常数，那么该实施例和电气优点 保持相同；然而，由于因材料的改变而引起电阻抗的改变，所以需要更多地关注对垂直连接 性进行调节。这些实践对于本领域技术人员是公知的，或者可以从当前技术推知。因此，生 产PCB 108比完全用低介电常数、低耗散因数的材料(诸如FR-408)制造的PCB要便宜。因 此，与如果完全用较低成本、低介电的、高耗散因数的材料(诸如Polyclad 370HR)制造而成 相比，由FR-408和Polyclad 370HR的组合来制作的PCB 108提供了增强的性能，尤其对于 临界高速信号层来说更是如此。图4图示了依据此发明的实施例实现的方法400的示例性流程图。该方法开始于 块402，其中制造第一 PCB子组件(例如，来自图2的PCB子组件200)，其中，绝缘层220由 诸如FR-408之类的具有低介电常数和低耗散因数的材料构成。在块404中，制造第二 PCB 子组件(例如，来自图3的PCB子组件310)，其中绝缘层340由具有与第一绝缘层220的材 料的介电常数类似的介电常数但是具有比第一绝缘层220的材料高的耗散因数的材料构成，诸如Polyclad 370HR。在块406中，针对绝缘层350，使用与绝缘层220相同的材料(例 如，FR-408)来制造第三PCB子组件(例如，来自图3的PCB子组件320)。针对绝缘层360， 该方法使用与用在绝缘层；340的制造中的相同材料(例如，Polyclad 370HR)来继续进行第 四PCB子组件(例如，来自图3的PCB子组件330)的制造。如上所陈述的，包括由低介电常数、低耗散因数的材料(例如，FR-408)制成的绝缘 层220和350的PCB子组件200和320被设计成用于高速信号。然而，包括由低介电常数、 高耗散因数的材料(例如，Polyclad 370HR)制成的绝缘层340和360的PCB子组件310和 330被设计成用于电源平面和地平面以及用于慢速信号。在块406中，把在块402、404、406 和408中制造的PCB子组件结合在一起以制成PCB 108。上面的论述意味着是对本发明的原理和各种实施例的解说。一旦完全理解上述公 开，对于本领域技术人员来说，众多变体和修改将变得显而易见。目的是下列权利要求被解 释成包括所有这样的变体和修改。
权利要求
1.一种设备，包括印刷电路板(“PCB”)，其包括第一绝缘层和第二绝缘层，其中所述第一绝缘层由第一材料制成，而所述第二绝缘层由第二材料制成；其中所述第一材料具有比所述第二材料低的耗散因数；以及其中所述第一材料和第二材料具有基本类似的介电常数。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一材料是FR-408。
3.如权利要求1所述的设备，其中，所述第二材料是Polyclad370HR。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述PCB还包括第三绝缘层，其中所述第三绝缘层 由所述第一材料制成。
5.如权利要求4所述的设备，其中，所述PCB还包括第四绝缘层，其中所述第四绝缘层 由所述第二材料制成。
6.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一绝缘层包含载送高速信号的传导层。
7.如权利要求1所述的设备，其中，所述第二绝缘层包括一个或多个电源平面或地平
8.如权利要求1所述的设备，其中，所述第二绝缘层包含载送低速信号的传导层。
9.如权利要求1所述的设备，还包括 安装到所述PCB的处理器。
10.一种方法，包括由第一材料制造第一印刷电路板(“PCB”)绝缘层； 由第二材料制造第二 PCB绝缘层；以及把所述第一 PCB绝缘层结合到所述第二 PCB绝缘层以形成PCB ； 其中所述第一材料具有比所述第二材料低的耗散因数；和 其中所述第一材料和第二材料具有基本类似的介电常数。
11.如权利要求9所述的方法，还包括 制造由所述第一材料制成的第三PCB绝缘层； 制造由所述第二材料制成的第四绝缘PCB层；和把所述第三PCB绝缘层和第四PCB绝缘层结合到所述PCB。
12.—种系统，包括第一印刷电路板(“PCB”)子组件，其包括第一绝缘层和第一传导层；和第二 PCB子组件，其包括第二绝缘层和第二传导层；其中所述第一绝缘层由第一材料制成，而所述第二绝缘层由第二材料制成；其中所述第一材料具有比所述第二材料低的耗散因数；和其中所述第一材料和第二材料具有基本类似的介电常数。
13.如权利要求12所述的系统，其中，所述第一材料是FR-408。
14.如权利要求12所述的系统，其中，所述第二材料是Polyclad370HR。
15.如权利要求12所述的系统，还包括第三PCB子组件，其包括第三绝缘层和第三传导其中所述第三绝缘层由所述第一材料制成。
16.如权利要求15所述的系统，还包括第四PCB子组件，其包括第四绝缘层和第四传导其中所述第四绝缘层由所述第二材料制成。
17.如权利要求12所述的系统，其中，所述第一传导层载送高速信号。
18.如权利要求12所述的系统，其中，所述第二传导层包括一个或多个电源平面或地平面。
19.如权利要求12所述的系统，其中，所述第二传导层载送低速信号。
全文摘要
一种包括印刷电路板(‘PCB’)的设备。该PCB包括第一绝缘层和第二绝缘层。该第一绝缘层由第一材料制成，而该第二绝缘层由第二材料制成。第一材料具有比第二材料低的耗散因数。第一材料和第二材料具有基本类似的介电常数。
文档编号H05K3/00GK102138369SQ200880130894
公开日2011年7月27日 申请日期2008年8月30日 优先权日2008年8月30日
发明者J. 博伊斯 K., R. 坎帕 R. 申请人:惠普开发有限公司