专利名称：具嵌入式锁相回路的载板模块、整合型系统,及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种整合型系统，尤指一种使用内部嵌入锁相回路
(Embedded phase-locked loop)的载板模块的整合型系统，及其相关的 制造方法。
背景技术：
参考振荡讯号为数字逻辑运作的基础。晶体振荡器输出讯号的频 率稳定度虽优于LC振荡器，然其频率却不易改变，而使用锁相回路 (Phase-locked loop)所制作的振荡电路则兼具振荡频率范围广阔，及 频率稳定度高等优异性能，因而被诸多电子系统所釆用。
请参阅图1，该图为一典型的锁相回路的系统架构示意图，显示 锁相回路10的基本架构，用以简述其动作原理。如图1所示，锁相回 路10主要包括有一基准频率振荡器101、相位频率比较器103、压控 振荡器105及环路滤波器107。基准频率振荡器101输出频率为fr的振 荡讯号，压控振荡器105则输出频率为fo的振荡讯号。相位频率比较 器103比较fr与fo，从而输出误差讯号PD以正负脉冲来表示fr与fo 大小关系。环路滤波器107再将误差讯号PD转换为直流电压讯号Vr， 输出控制压控振荡器105的输出频率fo，通过此回授架构便能控制fo 与fr达到一致，使得压控振荡器105的输出频率与基准频率振荡器101 同步稳定。
运用除频器来改变锁相回路回馈路径的参数，便能得到各种不同 的输出频率，可应用为计算机系统的时脉产生器。通讯系统中，设于 各种有线及无线收发装置前端的频率合成器，亦是利用锁相回路来产 生精准的本地振荡频率讯号，以达到对射频讯号升频与降频功能。此
4外，许多控制系统(例如光驱控制系统)也利用锁相回路技术来达 成精密控制。因此，锁相回路渐为许多电子系统的必备单元。
由于制造工艺持续精进，结合半导体制程技术、芯片封装技术以 及印刷电路板制造技术，电子系统便可整合为小型化的模块产品，成 为后端产品的零元件之一，直接配设于电路板上，而达到降低后端产 品设计复杂度的功效。为了配合电子产品多功能整合及小型化的趋势， 模块产品也面临持续整合化与小型化的需求。以射频模块为例，整合 多个通讯系统，或整合通讯系统与应用系统于单一模块内部便是目前 的主要发展方向。然如此一来，模块内部的电路便会相对增加。
本发明人有鉴于锁相回路的零件线路往往占据着一定的构装面 积，使得剩余可用区域有限，将造成整合功能单元面临困难，从而提 出本发明以改善此缺陷。
发明内容
因此，本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种
具嵌入式锁相回路(Phase-locked loop)的载板模块，及其应用的整合 型系统与相关的制造方法，其通过将锁相回路整合内嵌于载板模块， 可减少整合型系统的表面元件及线路，从而降低构装面积，提升构装 密度，并可縮短讯号传输路径，从而提升载板模块及相关整合型系统 性能与可靠度。
为达上述目的，本发明提供一种具嵌入式锁相回路的载板模块， 此载板模块包括一基板、 一多层板结构、 一内埋电路单元及一外部电 路单元。多层板结构形成于基板之内，内埋电路单元整合于多层板结 构内部，外部电路单元设置于基板的上表面，并电性耦接于内埋电路 单元，以与其共同组成一锁相回路。
为达上述目的，本发明再提供一种制造方法，适用于制作所述的具嵌入式锁相回路的载板模块，此制造方法的步骤包括首先，提供 基板；其次，整合内埋电路单元形成多层板结构于基板之内；最后， 设置外部电路单元于基板的上表面，使外部电路单元电性耦接于内埋 电路单元。
为达上述目的，本发明另提供一种整合型系统，其具有所述的具 嵌入式锁相回路的载板模块及至少一功能单元，此功能单元搭载于基 板的上表面，并电性耦接于锁相回路。
为达上述目的，本发明再提供一种整合型系统的制造方法，其步 骤包括首先，提供所述的具嵌入式锁相回路的载板模块；以及，搭 载至少一功能单元于基板的上表面，使功能单元电性耦接于锁相回路。
以上的概述与接下来的详细说明及附图，皆是为了能进一步说明 本发明为达成预定目的所采取的方式、手段及功效。而有关本发明的 其它目的及优点，将在后续的说明及附图中加以阐述。
图1为一典型的锁相回路的系统架构示意图； 图2为本发明的整合型系统的系统架构示意图； 图3为本发明的锁相回路的元件架构示意图； 图4为本发明的具嵌入式锁相回路的载板模块暨整合型系统的结 构示意图5为本发明的具嵌入式锁相回路的载板模块暨整合型系统的第 一实施例的结构示意图6为本发明的具嵌入式锁相回路的载板模块暨整合型系统的第 二实施例的结构示意图7为本发明的具嵌入式锁相回路的载板模块的制造方法的步骤 流程图8为本发朋的整合型系统的制造方法的步骤流程图。图中符号说明
10、 200、 300、 400锁相回路
101、 201基准频率振荡器
103相位频率比较器
105压控振荡器
107环路滤波器
20、 30、 40整合型系统
203主要电路芯片
205外围被动元件单元
21、 31、 41基板
33、 43多层板结构
25、 35、 45载板模块
220、 320、 420外部电路单元
225、 325、 425内埋电路单元
250功能单元
PD、 Vr讯号
fr、 fo频率
S100 S202各个步骤流程
具体实施例方式
本发明将锁相回路内嵌于载板模块的内部，从而达到提高整合形
系统的表面构装区域的功效。请参阅图2，该图为本发明的整合型系统 的系统架构示意图。如图2所示，整合型系统20包括有一锁相回路200 及一功能单元250，功能单元250电性耦接于锁相回路200，以与其共 同运作。
所述的整合型系统20为利用半导体成型、封装制程技术及印刷电 路板制造技术所制成的模块系统产品，而功能单元250则是泛指须与 锁相回路200协同运作的电子系统。于一具体实施例，功能单元250为一逻辑运算系统(例如 一计算机系统)，而锁相回路200作为此
系统的时脉产生源(Clock source)，可产生至少一工作时脉讯号输出 至功能单元250。
于另一具体实施例，功能单元250为一通信前端射频讯号处理系 统，而锁相回路200作为此系统的频率合成器(Frequency synthesizer), 用以产生至少一本地震荡讯号输出至功能单元250的混波器，支持射 频讯号处理；或由功能单元250将射频讯号输出至锁相回路200，利用 锁相回路200对射频讯号作升、降频等调频处理后，再将经调整的射 频讯号传回功能单元250。
于再一实施例，功能单元250为一同步光通讯系统，利用锁相回 路200对资料讯号作时脉回复处理(Clock data recovery)。
除了上述实例之外，功能单元250亦可为任一控制系统，利用锁 相回路200来达成精密控制，或产生工作时脉讯号。上述实例的锁相 回路200的应用电路架构为现有技术，因此在此便不再作赘述。
再者，整合型系统20内部可包括一或多个锁相回路及功能单元， 图中以单一锁相回路200与功能单元250作为图例，然其并非用以限
定本发明的范围。
接着，请参阅图3，该图为本发明的锁相回路200的元件架构示 意图。锁相回路200的主要电路已可被整合为集成电路芯片以便于应 用，因此，如图3所示，锁相回路200的零元件大体包括有至少一基 准频率振荡器201、一主要电路芯片203及一外围被动元件单元205， 基准频率振荡器201与外围被动元件单元205耦接于主要电路芯片 203，以共同达成电路机能。
鉴于现有技术将模块电路搭载于载板模块的表面，对模块表面的可用区域造成限制，导致功能整合面临困难的缺陷，故本发明运用元
件埋入构装技术，将锁相回路200嵌入载板模块内部。请同时参阅图3 及图4，图4为本发明的具嵌入式锁相回路的载板组暨整合型系统的结 构示意图。其中将锁相回路200的基准频率振荡器201、主要电路芯片 203及外围被动元件205，按元件类别与线路关系，区分为一内埋电路 单元225及一外部电路单元220。
图4中，具嵌入式锁相回路的载板模块25包括有一基板21、 一 多层板结构(图未示)、 一内埋电路单元225及一外部电路单元220。多 层板结构形成于基板21之内，内埋电路单元225则是以半导体制程技 术或印刷电路板增层技术整合于多层板结构内部，外部电路单元220 设置于基板21的上表面，并电性耦接于内埋电路单元225，以与其共 同组成锁相回路20。功能单元250同样是搭载于基板21的上表面，并 电性耦接于锁相回路20。
请参阅图5及图6，该二图为本发明的具嵌入式锁相回路的载板 模块暨整合型系统的二实施例的结构示意图。
图5的整合型系统30中，内埋电路单元325主要为被动元件，而 基准频率振荡器201、主要电路芯片203与部份不适合埋入的元件，分 布于外部电路单元320。
基板31中的多层板结构33与内埋电路单元325的整合方法大致 包括两种
第一种方法是以硅芯片材料经由半导体制程技术，按照电路特性， 釆用特定介电系数及电阻基板材料、有机玻璃纤维基板，来进行被动 元件的堆叠整合，形成内埋电容、电阻与传输线，进而形成多层板结 构33;
第二种方法则是运用印刷电路板增层技术，利用金属导线或与薄
层金属电阻薄膜元件于介电材料上，来形成多层板结构33。基板31中的多层板结构33形成后，便可接着形成其表面的线路 及焊垫，以供搭载外部电路单元320元件与功能单元250。而外部电路 单元320的元件可与功能单元250同时以SMT制程黏着于基板31的 表面；或将全部或部分的外部电路单元320零件黏着于基板31，形成 次模块。
图6的整合型系统40中，内埋电路单元425除了被动元件之外， 尚包括主要电路芯片203。多层板结构43可釆用印刷电路板增层结构 来形成，整合金属导线与薄层金属电阻薄膜元件于介电材料上，过程 中并将主要电路芯片203埋藏于其中。此实施例中，主要电路芯片203 应选用厚度较薄的芯片较佳。基板41中的多层板结构43形成后，再 形成其表面线路及焊垫，以搭载外部电路单元420元件与功能单元250， 完成整合型系统40。
埋入式零件线路将使得传输距离縮短，进而可让模块的电性与可 靠度更为优化；而采用此制程，可利用导热柱连接至基板31、 41的底 层，帮助主要电路芯片203散热。另外附带一提的是，上述多层板结 构33、 43内部整合的内埋电路单元325、 425可预先经由电路仿真软 件，参照基板材料介电参数等特性，来配置被动元件与传输线结构， 使得电气特性最佳化。
以下提出所述的具嵌入式锁相回路的载板模块与整合型系统的制 造方法。请参阅图7，该图为本发明的具嵌入式锁相回路的载板模块的 制造方法的步骤流程图。其中相关的结构请同时参阅图4。如图7所示， 此制造方法包括有下列步骤
首先，提供基板21 (步骤SIOO);
其次，整合内埋电路单元225形成多层板结构于基板21之内(步 骤S102);及
最后，设置外部电路单元220于基板21的上表面，使外部电路单
10元220电性耦接于内埋电路单元225，以与其共同组成一锁相回路200 (步骤S104)。
多层板结构可经由半导体制程技术或印刷电路板增层技术来形成。
接着，请参阅图8，该图为本发明的整合型系统的制造方法的步 骤流程图。其中相关的结构亦请同时参照图4。如图8所示，该制造方 法包括下列步骤
首先，提供具嵌入式锁相回路200的载板模块25 (步骤S200);
及
接着，搭载功能单元250于载板模块25的基板21的上表面，使 功能单元250电性耦接于锁相回路200 (步骤S202)。
通过以上实例详述，本发明的具嵌入式锁相回路的载板模块与整 合型系统及其相关的制造方法，将锁相回路整合于载板模块的基板内， 以减少锁相回路所占用的面积，从而使得功能线路的配置更具余裕； 将锁相回路嵌入基板并可縮短讯号传输路径，而提升载板模块与整个 整合型系统性能与可靠度。由此可见，本发明将锁相回路嵌入载板模 块的基板内部的技术，将可使得载板模块构装简化，降低相关制程成 本，也增加了其它线路的可用空间，降低载板模块整合更多功能单元 的难度，并使得载板模块的电气特性更佳，对制造端与后端应用者均 有所裨益。
以上所述，仅为本发明的具体实施例的详细说明及附图，并非用 以限制本发明，本发明的所有范围应以权利要求书的范围为准，任何 本领域技术人员在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵 盖在本发明的权利要求范围内。
权利要求
1. 一种具嵌入式锁相回路的载板模块，其特征在于，所述的载板模块包括一基板；一多层板结构，形成于该基板之内；一内埋电路单元，整合于该多层板结构内部；及一外部电路单元，设置于该基板的上表面，并电性耦接于该内埋电路单元，以与该内埋电路单元共同组成一锁相回路。
2. 如权利要求l所述的载板模块，其特征在于，所述的多层板结 构经由半导体制程技术或印刷电路板增层技术形成。
3. 如权利要求2所述的载板模块，其特征在于，所述的内埋电路 单元包括一主要电路芯片，经由印刷电路板增层技术整合于多层板结 构内部。
4. 一种整合型模块，其特征在于，具有如权利要求l所述的具嵌 入式锁相回路的载板模块及至少一功能单元，该功能单元搭载于该基 板的上表面，并电性耦接于该锁相回路。
5. 如权利要求4所述的整合型模块，其特征在于，所述的锁相回 路产生至少一工作时脉讯号输出至该功能单元。
6. 如权利要求4所述的整合型模块，其特征在于，所述的锁相回 路产生至少一本地震荡讯号输出至该功能单元。
7. 如权利要求4所述的整合型模块，其特征在于，所述的功能单 元输出一射频讯号至该锁相回路，该锁相回路依据该射频讯号作频率 调整后，再将该经调整的射频讯号传回该功能单元。
8. 如权利要求4所述的整合型模块，其特征在于，所述的功能单 元输出一资料讯号至该锁相回路，该锁相回路依据该资料讯号作时脉 回复处理后，再将该经处理的资料讯号传回该功能单元。
9. 一种制造方法，其特征在于，适用于制作如权利要求l所述的具嵌入式锁相回路的载板模块，该制造方法包括下列步骤 提供该基板；整合该内埋电路单元形成该多层板结构于该基板之内；及设置该外部电路单元于该基板的上表面，使该外部电路单元电性 耦接于该内埋电路单元。
10. —种整合型模块的制造方法，其特征在于，包括下列步骤 提供如权利要求l所述的具嵌入式锁相回路的载板模块；及搭载至少一功能单元于该基板的上表面，使该功能单元电性耦接 于该锁相回路。
全文摘要
本发明涉及一种具嵌入式锁相回路的载板模块，适用于搭载功能单元，以组成一整合型系统。此载板模块包括有一基板、一多层板结构、一内埋电路单元及一外部电路单元。内埋电路单元整合于多层板结构内部，多层板结构形成于基板之内，而外部电路单元设置于基板的上表面，并电性耦接于内埋电路单元，以与其共同组成一锁相回路，配合功能单元共同运作。
文档编号H01L25/00GK101452918SQ200710196140
公开日2009年6月10日 申请日期2007年11月28日 优先权日2007年11月28日
发明者陈男政, 黄忠谔 申请人:海华科技股份有限公司