印刷电路板布置和用于形成印刷电路板处的电连接的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及印刷电路板。更具体地，本发明涉及印刷电路板布置以及用于形成印刷电路板处的电连接的方法。
【背景技术】
[0002]功率转换技术在减小的同时正朝向更高电流密度和更高功率发展。因此，在主机板和设备之间的互连通道被缩减以匹配小型化产品要求。
[0003]向成本有效和更为紧密的电子封装的趋势要求关于板上部件布置(例如，双侧)、来自半导体的电流分布和优化热完整性、铜迹线、下至主机板的焊点的灵活性。
[0004]恶劣的应用环境(户外机柜或具有限制的受迫对流的应用)需要在功率分布中的优化的热学设计完整性/最小损失。
[0005]US6913187描述在印刷电路板上提供热过孔的方法。一个或者多个孔洞被提供在印刷电路板中。金属球被插入每个孔洞并且受到压力以便使球变形并且抵靠孔洞的壁紧密地固定得到的嵌块(slug)。固定在孔洞中的变形的球或嵌块用作在印刷电路板的金属化顶侧和底侧之间传导热和/或电。
[0006]通常使用球栅阵列(BGA)连接技术将诸如集成电路芯片之类的电子设备附连到具有球连接器的衬底或印刷电路卡。使用球栅阵列通常涉及使用单独焊点将位于电子设备的下侧上的球阵列附连到位于衬底表面上的相应的接触电极阵列。
[0007]本领域中已知的是在例如球栅阵列或3D封装应用中使用镀铜和/或镀聚合物和/或无铅焊料球。置于主机板和设备的信号/功率源之间的焊料铜球提供有效的/低的欧姆互连通道。
[0008]US6252779公开了用于将诸如集成电路之类的电子设备连接到衬底中的过孔的方法。该方法涉及提供其中具有导通开口的衬底以及将导电构件安全地放置在导电开口内以塞住导电开口。
【发明内容】
[0009]本发明的一个目的是改善关于印刷电路板的层之间的电流传送的现有技术。
[0010]在一个选项中，这已经借助于印刷电路板布置实现。印刷电路板布置包括具有第一侧和第二侧的印刷电路板以及电连接印刷电路板的第一导电层和第二导电层的电连接。电连接包括从印刷电路板的侧之一中的开口延伸穿过第一层和第二层之间的印刷电路板的通道。导电材料被形成于通道的壁上。导电材料形成将第一导电层与第二导电层电连接的第一路径。至少一个第一球由通道围入。至少一个第一球是导电的并且具有等于或小于通道长度和直径的直径。至少一个第一球形成印刷电路板的第一导电层和第二导电层之间的第二电路径的一部分。第二电路径具有比第一路径更低的电阻。
[0011]本发明的一个优点是电连接提供印刷电路板的层之间的加强的电流传送。在印刷电路板层之间传送的电流可以随着保持的或增加的封装大小增加。可以借助于印刷电路板的导电层之间的通道的壁传送的电流中的现有的限制由穿过至少一个第一球的第二路径补救。
[0012]在层之间的电连接是低欧姆的。这提供低功率损失并且因此用于耗散来自连接的热的需要少于在层之间的传统连接中。因此，可以实现层之间的电传送，同时将由于温度限制导致的压力保持在可接受水平内。用于第二路径的至少一个第一球的使用是成本有效的。用于生成具有高电导率的球的成本是低的。包括至少一个第一球的电连接的安装是低复杂度的并且因此是成本有效的。
[0013]在一个选项中，至少一个第一球具有在20°C的高于3X107S/m的电导率σ。至少一个第一球的高电导率确保第二路径的低电阻率。在一个示例中，第一球包括铜或铜合金。
[0014]在一个选项中，在壁上形成的导电材料具有与至少一个第一球的表面的低欧姆的或低电阻接触。由此，在壁和至少一个第一球之间的电路径形成印刷电路板的第一导电层和第二导电层之间的第二电路径的一部分。
[0015]在一个选项中，通道由铜填充或者部分地填充。焊料在壁和至少一个第一球之间提供低欧姆或低电阻接触。
[0016]在一个选项中，印刷电路板布置包括中心抵靠第一侧和/或第二侧处的通道的开口的第二球。每个第二球具有比通道的直径更大的直径，并且是导电的。由此，第二球可以用于数据的通信和/或用于印刷电路板和电连接到第二球的其它电设备之间的功率传送。进一步地，第二球还可以用于耗散来自印刷电路板的热。进一步地，第二球封闭通道的开口。在一个示例中，每个第二球被焊接到其相关联的表面。因此，通道的开口是借助于焊接封闭的。
[0017]在一个选项中，至少一个电设备借助于第二球被电连接到印刷电路板。其它电设备可以是主板或母板。第二球可以被集中在形成于其它电设备中的开口中以便提供与其它电设备的电接触。
[0018]在一个选项中，一种用于形成印刷电路板处的电连接的方法包括以下步骤:
[0019]提供在印刷电路板中的、从在印刷电路板的一侧中的开口延伸穿过印刷电路板的第一导电层和第二导电层之间的印刷电路板的至少一个通道，
[0020]提供具有导电材料的通道的壁以便借助于第一电路径电连接印刷电路板的第一导电层和第二导电层，
[0021]提供至少一个导电第一球，其具有等于或小于通道的长度和直径的直径，以及
[0022]在通道中填充至少一个第一球，由此提供用于电连接第一导电层和第二导电层的第二电路径，其中第二电路径具有比第一路径更低的电阻。
[0023]在一个选项中，其中提供了多个第一球，填充通道的步骤包括利用多个第一球填充通道，使得通道完全地围入第一球。由此第一球形成第二路径的实质部分。
[0024]在一个选项中，方法进一步包括如下步骤，提供具有比通道的直径更大的直径的导电第二球，和抵靠印刷电路板的第一侧处的通道开口自设定第二球的中心。
[0025]在一个选项中，通道由焊料至少部分地填充。
[0026]在一个选项中，方法进一步包括如下步骤，提供具有比通道的直径更大的直径的另一导电第二球，和抵靠印刷电路板的第二侧处的通道开口自设定第二球的中心。每个第二球可以例如借助于焊料被固定到相关联的表面。
[0027]邻近的球、第一球和/或第二球可以例如借助于焊料或刻蚀被固定到彼此。
[0028]在一个选项中，方法进一步包括提供在第二球和另一电设备的电导体之间的电接触的步骤。电接触的提供可以包括将第二球的中心设定在形成于电设备中的开口中。
[0029]在一个选项中，印刷电路板被加热。
【附图说明】
[0030]图1示意性图示根据一个示例的印刷电路板的部分的截面的侧视图。
[0031]图2示意性图示根据另一示例的印刷电路板的部分的截面的侧视图。
[0032]图3示意性图示用于印刷电路板中的电连接的侧视图。
[0033]图4示意性图示根据又一实施例的印刷电路板的部分的截面的侧视图。
[0034]图5是图示用于形成印刷电路板处的电连接的方法的一个示例的流程图。
[0035]图6是图示用于形成印刷电路板处的电连接的方法的另一示例的流程图。
【具体实施方式】
[0036]在图1中，印刷电路板布置100包括印刷电路板110。印刷电路板110具有第一侧111和第二侧112。电连接113电连接印刷电路板的第一导电层117和第二导电层117。
[0037]相应的第一层和第二层被布置用于传送功率和/或传输信号。相应的第一层和第二层还可以被布置用于传送热。层可以被形成为具有一个或者多个导电线和/或导电区域的导电图案。第一层和第二层在一个不例中被金属化。金属化的第一层和第二层在一个不例中包括铜或铜合金。
[0038]在该特定图示的示例中，第一层和第二层被分别形成在第一侧和第二侧上。
[0039]电连接113包括从在印刷电路板110的侧111、112之一中的开口 119延伸穿过第一层和第二层之间的印刷电路板的通道。在一个示例中，通道被形成为直或斜的柱体。在另一示例中，通道被形成为截顶锥体。柱体/椎体可以具有圆形截面。在一个示例中，通道垂直于印刷电路板侧延伸。在一个示例(未示出)中，通道116仅部分地穿透印刷电路板(盲孑L)。
[0040]在该特定图示的示例中，通道116在印刷电路板的每个相应侧中的开口之间延伸，从而形成通孔。
[0041]在通道的壁115上形成导电材