多层pwb和用于生产多层pwb的方法

专利名称：多层pwb和用于生产多层pwb的方法
技术领域：
本发明涉及一种印刷线路板(PWB)和用于生产这种印刷线路板的 方法。更具体地，本发明涉及一种多层PWB,其具有第一主表面和相对 的第二主表面，其中该多层PWB的高度由从第一主表面到相对的第二主 表面的距离定义。这两个表面和高度一起定义了该多层PWB的体积或厚 度。该多层PWB包括参考地平面、通过第一介电层与参考地平面隔开的 微带导体以及与微带导体连接并且又通过第二介电层与参考地平面隔 开的带状线导体。
背景技术：
二十世纪80年代末，市场上引入了最初的商用的有吸引力的移动 电话或终端。此后，移动通信产业在服务质量和传输能力以及用于生成 高级通信终端的技术方面都得到了巨大发展。在来自电子部件的小型化 的大力帮助下，已经在制造更小且更薄的终端方面做出了大量努力。然 而，仍然朝着甚至更小且更薄的终端的方向而努力。因此，为了能够生 产尽可能小且/或薄的移动终端，移动电话制造商和其他人连续不断地 考虑所有可能的方面。
一种减小或限制移动终端的尺寸的可能方法是，将重点放在PWB的 尺寸上。 一种构造PWB的常见方法被称为多层技术，其意思是PWB由多 个层组成，其中这些层包括由导电材料制成的图案(pattern),且被 布置在介电材料层上。某些导电材料层也可以旨在用作地平面，在这种 情况下，在现有技术中该层通常被设计为矩形板。为了PWB的运行，可 能必需的是，在期望具有电接触的点处使某些各个层相互连接。实现这 一点的已知方法是利用一般被称为通孔的东西。通孔是在要被连接的点 之间的被钻的或以另一种方式在PWB中垂直地制造的孔。
图1示出用于移动终端(例如移动电话)的目前技术发展水平的 PWB100的简化的横截面一见图。PWB100旨在用于移动电话运行所在的射 频(RF)范围。PWB100包括两个将被连接的导电层，在所示的实例中为 微带导体110和带状线导体120。微带导体110和带状线导体120分别被布置在参考地平面130的两侧，每侧一个。而且，在PWB100的一些 层中，可以存在其他导体140。图1中的PWB100的可能的应用领域包括 所谓的集成电子学。带状线导体可以形成所谓的分配网络 (distribution network)的一部分以便使PWB的各个层互连。微带导
体可被用于连接电子部件。
PWB100中的微带导体可以包括导体110本身、参考地130和介电材 料层150。微带导体110可以由薄导电层制成。导电体110通过介电层 150与参考地平面130隔开。 一般地，微带导体^f皮用在PWB设计中，其 中需要以高效率和最小的信号损失将高频信号从PWB组件的 一个部分发 送到另一个部分。它们属于一类被称为传输线的导电体，其具有特定的 电属性，这些电属性由导体的宽度和电阻率、与地平面130的间距以及 绝缘层的介电属性确定。
PWB100中的带状线导体可以包括该导体UO本身、介电材料层l60、 161 (导电层120的每一侧上各一个)和两个地平面130、 170 (其又位 于介电材料层160、 161的两侧上，每侧一个)。因此带状线导体可以 被说成利用平带的导电层120,其夹在两个平行的地平面130、 17 0之间。 带状线导体120的宽度、层160、 161的厚度和层160、 161的相对介电 常数可以确定带120的特性阻抗，该带1M是传输线。带状线导体120 无需等间隔地处于地平面130、 170之间。 一般来说，介电材料160可 以不同于介电材料161。因此，介电材料160、 161在带状线导体120上 面和下面可以不同。以带状线导体120为形式的带状线传输线与微带导 体110相似，除了樣i带导体110未被夹在中间之外；它在表面层上，位 于地平面130之上。
在图1所示的现有技术的PWB的结构中，导体IIO、 120通常匹配 为50欧姆的特性阻抗。如图1所示，通常PWB使用微带导体110和带 状线导体120的组合。微带导体110通过通孔170连接到带状线导体 120。当信号电流从微带导体传输到带状线导体时，使用图1中由130 表示的同一地平面作为微带导体和带状线导体二者的一个单一的和完 整的参考地平面，反之亦然。也就是说，图1中用130表示的参考地平 面是微带导体和带状线导体二者所共有的。换句话说，预定义的参考地 平面130被配置为充当微带导体和带状线导体二者的参考地平面。在已 知的现有技术中，图1中的参考地平面130也被定位在多层PWB的一个
5预定义层处。发明人已经认识到,
缺点在于PWB变得不必要地厚。 的PWB100的厚度不必要地厚。
目前技术发展水平的上述PWB结构的 也就是说，如图1中的高度h所定义

发明内容
考虑上面和下面的描述，本发明的一些实施例的一个方面是提供一 种改进的PWB,其设法单个地或以任何组合方式减轻、减緩或消除现有 技术的上述一个或多个缺陷和缺点。
本发明的一个方面涉及具有第一主表面和相对的笫二主表面的多 层印刷线路板，多层PWB,该PWB的高度由从第一主表面到相对的第二 主表面的距离定义，所述两个表面和高度一起定义PWB的厚度，其中PWB 包括参考地平面、通过第一介电层与该参考地平面隔开的微带导体以及
与微带导体连接并通过第二介电层与参考地平面隔开的带状线导体；其 中
所述参考地平面由位于多层PWB的不同层处的至少两个不同的部分 参考地平面构成，当信号电流从微带导体过渡到带状线导体时，所述参 考地平面可以从第 一部分参考地平面移动到第二部分参考地平面，反之亦然。
在一个实施例中，处于多层PWB的不同层处的至少两个部分参考地 平面借助于至少一个通孔彼此互连。
在一个实施例中，所述至少两个部分的参考地平面通过所述通孔互 连，使得当信号电流从微带导体过渡到带状线导体时，参考地平面中的 返回电流可以在所述至少两个部分参考地平面之间移动以跟随穿过多 层PWB的信号电流，反之亦然。
本发明的另一方面涉及一种包括上述多层PWB的电子设备。
该电子设备可以是来自下面的组的设备，该组包括便携式无线电 通信装置、移动无线终端、移动电话、蜂窝电话、寻呼机、发报机、电 子管理器、智能电话、照相机设备、媒体播放器等等。
本发明的又一方面涉及制造多层印刷线路板，多层PWB的方法，所 述PWB具有第一主表面和相对的第二主表面，该PWB的高度由从第一主 表面到相对的第二主表面的距离定义，所述两个表面和高度一起定义了 PWB的厚度，该方法包括设置参考地平面，
设置微带导体，使得该微带导体通过第一介电层与参考地平面隔
开，
设置带状线导体，使得该带状线导体通过第二介电层与参考地平面
隔开；以及
连接微带导体与带状线导体； 该方法还包括
在多层PWB的不同层处设置至少两个不同的部分参考地平面，以用 于由此以下面的方式形成参考地平面使得当信号电流从微带导体过渡
到带状线导体时，所述参考地平面变得可以从第一部分参考地平面移动 到第二部分参考地平面，反之亦然。
在一个实施例中，所述方法还包括
借助于至少一个通孔互连处于多层PWB的不同层处的所述至少两个 部分参考地平面。
在一个实施例中，所述方法还包括
借助于至少 一个通孔互连处于多层PWB的不同层处的所述至少两个 部分参考地平面，使得当信号电流从微带导体过渡到带状线导体时，参
考地平面中的返回电流变得可以在所述至少两个部分参考地平面之间 移动，由此用于跟随穿过多层PWB的信号电流，反之亦然。
与现有技术的多层PWB相比，本发明的 一些实施例为多层PWB提供 了减少的厚度。本发明的一些实施例的优点在于，它们实现了一种可以 制得比现有技术的PWB更薄的PWB,因为这又可以导致生产多层PWB的 制造成本减少。本发明的一些实施例的优点还有它们可以使得包括这 样的多层PWB的移动终端(例如移动电话)进一步小型化。


根据下面对本发明的详细描述，本发明的其他目的、特征和优点将 显现，其中将参考附图更详细地描述本发明的实施例，在附图中 图1是目前技术发展水平的多层PWB的侧视横截面图； 图2A是根据本发明的实施例的多层PWB的俯视平面图； 图2B以从箭头d的方向看去沿着线IV-IV的横截面示出图2A的
PWB;图3A是根据本发明的另 一个实施例的多层PWB的俯视平面图3B以从箭头d的方向看去沿着线VI-VI的横截面示出图3A的
PWB;
图4是示出根据本发明的实施例的制造多层PWB的方法的流程以及
图5是示出图4所示的方法的一些步骤的流程图。
具体实施例方式
本发明的实施例涉及PWB领域，更具体地涉及用于射频应用的多层 PWB领域。优选实施例涉及适合在便携式通信设备(比如移动电话)中 实现的多层PWB。然而，应当理解，本发明同样适用于不包括任何无线 电通信能力的电子设备。然而，为了清楚和简化起见，本说明书中所概 述的大多数实施例与移动电话有关。
下面将参照示出了本发明的实施例的附图更全面地描述本发明的 实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式体现，并且不应当被解释 为限于本文所叙述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开详尽和 完整，并且这些实施例将充分将本发明的范围传达给本领域技术人员。 通篇中，相似的附图标记表示相似的元件。
图2A示出根据本发明的印刷线路板(PWB200 )的实施例的俯视平 面图。可以看出，PWB具有第一主表面201,其形状大致为矩形，尽管 该形状可以在本发明的范围内改变。
图2B是从图2A中由箭头d指示的方向看去沿着线IV-IV的PWB200 的侧视图。在该图中可以看出，PWB200还包括第二主表面202。该PWB 是包括多个层的多层PWB。 PWB200可以包括第一支撑层压材料层(适合 地但非必要地为FR4),其与第一导电材料层(例如铜或铝)交织。除 了这些材料层之外，PWB还可以包括所谓的"预浸渍料"层。在本说明 书中一贯地被称为"预浸渍料，，的材料被用作粘合材料以固定刚性层压 板并填充它们(例如PWB内的层)之间的空间或腔，使得气穴一皮基本消 除。预浸渍料具有半固化的化学性质，并且因此可以在热、压力和真空 的某些预定义的组合下形成。 一旦预浸渍料完全固化，它被固定在并将 停留在这种形状中。作为预浸渍料的可替代的方案，所谓的粘合薄膜可 以用于将不同的材料层固定到彼此并且填充多层PWB内部的材料层之间
8的腔。粘合薄膜可以例如通过热、压力和真空形成。上述材料(即层压 材料、导电材料和预浸渍料)具有各自的介电常数S和损耗因子，损耗 因子 一般也被称为材料的耗散因子。
在图2B中，示意性示出了多层PWB200的子区域200'(参见2A )的 简化的横截面视图。PWB200可以适当地但非必要地在移动终端(例如移 动电话)中实现。同样，PWB200旨在用在所述移动电话运行所处的无线 电RF范围中。图2A和2B中的PWB200的可能的应用领域包括一般被称 为集成电子学的领域。带状线导体可以形成所谓的分配网络的一部分， 以便互连PWB的各个层。微带导体可以被用于连接电子部件。
图2所示的PWB200包括通过通孔270连接的两个导体。在所示的 实例中，这两个导体分别是微带导体210和带状线导体220。 PWB2 00中 的微带导体可以包括导体210本身、部分参考地平面230，和介电材料层 250。微带导体21Q可以由薄导电层制成。导电体210通过介电层260 与部分参考地平面230，隔开。PWB200中的带状线导体可以包括导体220 本身、两个介电材料层260、 261 (分别处于导电层220的两侧，每侧一 个)以及两个地平面230"、 270 (其又分别位于介电材料层260、 261 两侧上，每侧一个)。因此带状线导体利用平带的导电层220,其夹在 两个平行的地平面230"、 270之间。带状线导体220的宽度、层260、 261的厚度和层260、 261的相对介电常数可以确定作为传输线的带220 的特性阻抗。带状线导体220不必等间隔地处于地平面230"、 270之间。 一般来说，介电材料260可以不同于介电材料261。因此，介电材料26 0、 261在带状线导体220上面和下面可以不同。以带状线导体220为形式 的带状线传输线与微带导体210相似，除了微带导体210未被夹在中间 之外；在所示的实例中，它在表面层上，位于部分地平面230，之上。
图2所示的PWB200的所^提出的PWB结构不同于结合图1所描述的 现有技术的方案，尤其在于它设想使用位于多层PWB200的不同层处的 两个或更多不同的部分或局部布置的参考地平面230，、 230"。当信号电 流在从微带导体21 0到带状线导体220的方向上经过时，参考地平面2 30 可以从笫一部分或局部布置的参考地平面230，移动到第二部分或局部 布置的参考地平面230",反之亦然。通过当信号电流从微带导体210 流动到带状线导体220 (反之亦然)时在位于PWB200的不同的部分参考 地平面230，、 230"之间移动参考地平面230,多层PWB200中所使用的
9层的总数可以减少。因此，与现有技术的PWB100的结构相比，PWB200 的总厚度可以减少。本发明的思想是，让部分地平面230，、 230，，中的返 回电流跟随穿过PWB200的信号电流/这两个或更多部分参考地平面 230，、 230，，可以借助于围绕过渡点(transition point )的通孔(未示 出)互连，过渡点被设置为接近信号电流被配置为在PWB200的不同层 之间经过的位置。因此，参考地平面230可以被说成被配置为通过利用 不同的部分或局部布置的参考地平面230，、 230"来在PWB200的层之间 跳跃或移动以维持导体210、 220的恰当的阻抗。这样，这两个或更多 部分参考地平面230，、 230"相对于彼此被设置成使得这些部分地平面被 相互设置在距主表面201、 202之一不同的距离处，这些部分参考地平 面一起形成单个的实际参考平面230。基于上述讨论，本发明的思想可 以被说成提供一种具有跳跃或移动参考地平面230的PWB200。
结果是，可能有利的是，提供具有部分或局部布置的地平面230'、 230，，的PWB200,其宽度在两侧上都是对应的4鼓带导体210或带状线导 体220的宽度的10倍(或更多)。作为一个起码的实例，如果微带导 体21Q宽0. lmm,部分地平面230，应当为至少2mm宽，即在每一侧上近 似10倍宽。
图3 A示出根据本发明的印刷线3各板PWB 3 0 0的另 一 个实施例的俯祸L 平面图。PWB300具有第一主表面301，其形状基本为矩形，尽管该形状 可以在本发明的范围内改变。图3B是从图3A中由箭头d指示的方向看 去沿着线VI-VI的PWB300的侧视图，从该图中可以看出，PWB300还包 括第二主表面302。 PWB是包括多个层的多层PWB并且与结合图2A和2B 描述的实施例相似。在图3B中，示意性示出多层PWB300的子区域300， (参见图3A)的简化的横截面视图。PWB300可以适当地^旦非必需地实 施在移动终端(例如移动电话)中。同样，PWB300旨在用于所述移动电 话运行的RF范围中。与先前结合图2A和2B描述的实施例相似，PWB300 包括两个通过通孔370连接的导体。所述导体分别是微带导体310和带 状线导体320。 PWB300中的樣i带导体可以包括导体310本身、部分参考 地平面330，和介电材料层35 0。微带导体310可以由薄导电层制成。导 电体310通过介电层360与部分参考地平面330，隔开。PWB300中的带状 线导体可以包括导体320本身、介电材料层360、 361(分别处于导电层 320的两侧，每侧一个)和两个地平面330"、 370 (其又分别位于介电材料层360、 361两侧上，每侧一个)。因此，带状线导体被说成利用 夹在两个平行的地平面330"、 370之间的导电层320的平带。
与结合图2A和2B描述的实施例相似，图3所示的PWB300的所提 出的PWB结构不同于现有技术方案，尤其在于它设想使用位于多层 PWB300的不同层处的两个或更多不同的部分或局部布置的参考地平面 330，、 330"。当信号电流在从微带导体310到带状线导体320的方向上 经过时，参考地平面330可以从第一部分或局部布置的参考地平面330， 移动到第二部分或局部布置的参考地平面330",反之亦然。因此，与 先前描述的实施例相似，参考地平面330可以被说成移动或跟随从微带 导体310过渡到带状线导体320的信号电流，或从带状线导体320过渡 到微带导体310的信号电流。通过当信号电流从微带导体310流动到带 状线导体320 (反之亦然)时移动参考地平面330,与已知的现有技术 相比可以明显减少PWB300中所使用的总层数。此外，本发明的思想是， 让部分地平面330，、 330"中的返回电流跟随穿过PWB300的信号电流。 所述至少两个部分参考地平面330，、 330，，可以通过围绕过渡点的通孔 (未示出)互连，过渡点被设置为接近信号电流一皮配置为在PWB300的 不同层之间过渡的位置。因此，参考地平面330可以被说成被配置为通 过利用用于形成完整的实际参考地平面330的各种部分参考地平面 330，、 330,，来在PWB300的层之间跳3夭或移动,例如以维持导体310、 320 的恰当的阻抗。
图4是示出了根据本发明的实施例的生产或制造PWB200、 300的一 些主要步骤的流程图。图4所示的方法是一种制造多层PWB200、 300的 方法，其中多层PWB200、 300具有第一主表面201、 301和相对的第二 主表面202、 302, PWB200、 300的高度h由从第一主表面201 、 301到 相对的第二主表面202、 302的距离来定义，其中所述两个表面和高度 一起定义了 PWB200、 300的厚度。该方法包括在步骤401中，设置参 考地平面230、 330;在步骤402中，设置微带导体210、 310,使得微 带导体210、 310通过第一介电层与参考地平面230、 330隔开；在步骤 403中，设置带状线导体220、 320，使得带状线导体220、 320通过第 二介电层与参考地平面230、 330隔开；以及在步骤404中，例如通过 通孔连接微带导体210、 310与带状线导体220、 320。
图5示出在PWB200、 300中设置参考地平面230、 330的一些主要
ii子步骤。在步骤501中，至少两个不同的部分参考地平面230，、 230，，， 330，、 330，，被设置在多层PWB200、 300的不同层处，由此用于形成参考 地平面230、 330使得当信号电流从微带210、 310导体过渡到带状线导 体220、 320时，该参考地平面230、 330变得可以从第 一部分参考地平 面230，、 330"移动到第二部分参考地平面230"、 330",反之亦然。而 且，该方法可以包括步骤502:借助于至少一个通孔互连多层PWB的不 同层处的所述至少两个部分参考地平面。互连的步骤(即步骤502 )可 以包括借助于至少一个通孔将多层PWB200、 300的不同层处的所述至少 两个部分参考地平面230，、 230"， 330，、 330，，互连，使得当信号电流从 微带导体过渡到带状线导体时，参考地平面230、 330中的返回电流可 以在所述至少两个部分参考地平面230，、 230", 330，、 330"之间移动， 由此用于跟随穿过多层PWB200、 300的信号电流，反之亦然。
基于本发明的各个实施例的上述公开，应当理解，与现有技术的 PWB100的结构相比，本发明的一些实施例提供了厚度减少的多层 PWB200、 300。本发明的一些实施例的优点在于，它们实现了可以制造 得更薄的PWB。而这又可以导致用于生产多层PWB的制造成本降低。本 发明的各个实施例的优点还在于，它们允许合并了这样的多层PWB的移 动终端(比如移动电话)进一步小型化。
本文所使用的术语目的仅仅是描述具体实施例，而不旨在限制本发 明。本文所使用的单数形式"一"和"该"旨在也包括复数形式，除非 上下文另外地清楚指示。应当进一步理解，本文所使用的术语"包括" 指定了所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但 是不排除一个或多个其他的特征、整体、步骤、元件、部件和/或其组 合的存在或添加。
除非另外定义，本文所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具 有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。应当 进一步理解，本文所使用的术语应当被解释为具有与本说明书的上下文 和相关技术中的意思一致的意思，并且不应当-皮解释为理想化或过于正 式的意义，除非本文如此明确地定义。
上面已经描述了本发明原理、实施例和操作沖莫式。然而，本发明应 当被认为是说明性的而非限制性的，并且没有被限于上面所讨论的具体 实施例。本发明的各个实施例的不同特征可以以不同于明确描述的其他组合方式进行组合。因此，应当理解，在不脱离所附权利要求限定的本 发明的范围的情况下，本领域技术人员可以对这些实施例进行变型。
权利要求
1.一种具有第一主表面和相对的第二主表面的多层印刷线路板，即多层PWB，该PWB的高度由从所述第一主表面到相对的第二主表面的距离定义，所述两个表面和高度一起定义PWB的厚度，其中PWB包括参考地平面、通过第一介电层与该参考地平面隔开的微带导体以及与微带导体连接并通过第二介电层与参考地平面隔开的带状线导体；其中所述参考地平面由多层PWB的不同层处的至少两个不同的部分参考地平面构成，当信号电流从微带导体过渡到带状线导体时，所述参考地平面可以从第一部分参考地平面移动到第二部分参考地平面，反之亦然。
2. 如权利要求1所述的多层PWB,其中多层PWB的不同层处的所述 至少两个部分参考地平面借助于至少一个通孔彼此互连。
3. 如权利要求2所述的多层PWB，其中所述至少两个部分参考地平 面通过所述通孔互连，使得当信号电流从微带导体过渡到带状线导体 时，参考地平面中的返回电流可以在所述至少两个部分参考地平面之间 移动以跟随穿过多层PWB的信号电流，反之亦然。
4. 一种电子设备，包括如权利要求1、 2或3中任一项所述的PWB。
5. 根据权利要求4的电子设备，其中该电子设备是来自下面的组 的设备，该组包括便携式无线电通信装置、移动无线电终端、移动电 话、蜂窝电话、寻呼机、发报机、电子管理器、智能电话、照相机设备、 媒体播放器。
6. —种制造多层印刷线路板即多层PWB的方法，所述PWB具有第一 主表面和相对的第二主表面，该PWB的高度由从第一主表面到相对的第 二主表面的距离定义，所述两个表面和高度一起定义了 PWB的厚度，该 方法包4舌-设置参考地平面，-设置微带导体，使得该微带导体通过第一介电层与参考地平面隔 开，以及-设置带状线导体，使得该带状线导体通过第二介电层与参考地平 面隔开；-连接微带导体与带状线导体； 该方法还包4舌-在多层PWB的不同层处设置至少两个不同部分参考地平面，由此 用于以下面的方式形成参考地平面使得当信号电流从微带导体过渡到 带状线导体时，所述参考地平面变得可以从第一部分参考地平面移动到 第二部分参考地平面，反之亦然。
7. 如权利要求6所述的方法，还包括借助于至少 一个通孔互连多层PWB的不同层处的所述至少两个部分 参考地平面。
8. 如权利要求7所述的方法，其中所述互连包括 借助于至少一个通孔互连多层PWB的不同层处的所述至少两个部分参考地平面，使得当信号电流从微带导体过渡到带状线导体时，所述参 考地平面中的返回电流变得可以在所述至少两个部分参考地平面之间 移动，由此用于跟随穿过多层PWB的信号电流，反之亦然。
全文摘要
一种多层的印刷线路板，多层PWB，和一种用于制造这种多层PWB的方法。该多层PWB包括第一主表面(201)和相对的第二主表面(202)，其中该多层PWB的高度(h)由从第一主表面到相对的第二主表面的距离定义。这两个表面和所述高度一起定义了该多层PWB的厚度。该多层PWB包括参考地平面、通过第一介电层(250)与参考地平面(230’)隔开的微带导体(210)以及与该微带导体连接并通过第二介电层(260)与参考地平面(230”)隔开的带状线导体(220)。所述参考地平面由位于多层PWB的不同层处的两个或更多不同的部分参考(230’，230”)地平面构成。而且，当信号电流从所述微带导体过渡到带状线导体时，该参考地平面可从第一部分参考地平面移动到第二部分参考地平面，反之亦然。
文档编号H01P3/08GK101690421SQ200780053628
公开日2010年3月31日 申请日期2007年11月23日 优先权日2007年7月3日
发明者P·伦德尔, S·埃斯基尔森, T·阿尔伯格 申请人:索尼爱立信移动通讯股份有限公司