专利名称：具有嵌入式电路元件的印刷电路板的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种包括印刷电路板的电子装置，更具体地说，
涉及具有电阻性过孔(via)、电容性过孔和/或电阻性和电容性过孔形式 的嵌入式电路元件的印刷电路板。
背景技术：
许多电子装置(例如移动电话、计算机、游戏机等)都包括印刷电 路板。印刷电路板也可以称为印刷线路板。印刷电路板可以保持一个或 更多个有源电路元件(例如，集成电路封装)，并可以建立到电路元件的 触点的连接。例如，印刷电路板可以包括将电路元件连接到电源和/或地 的导电电气通路。另外，印刷电路板可以包括将电路元件连接到在印刷 电路板上安装的其他有源元件(例如，其他集成电路封装)或位于印刷 电路板外的其他有源元件的导电电气通路，以使得在该电路元件和其他 元件之间交换信号。
一个有源元件和其他有源元件、电源和/或地之间的通路可以包括无 源元件(例如，同样安装在印刷电路板上的电阻器和/或电容器)。另外， 通路自身可通过安装在印刷电路板上的电阻器和/或电容器耦接到电源或 地。
参照图1，示意地示出了典型的多层印刷电路板100。印刷电路板 IOO安装了具有球栅阵列(BGA: ball grid array)的形制(form factor) 的两个集成电路封装102。焊料球104用于将集成电路封装102的触点耦 接到印刷电路板100的导电焊盘106 (有时也称为焊垫)。导电焊盘106 连接到表面安装和/或埋置的、从集成电路封装102扇出的导电导线 (trace) 108上，以建立到其它位置的电连接。导电过孔110用于建立印 刷电路板100的外层和印刷电路板100的内层之间的电连接。将一个或更多个无源元件112 (例如，电阻器和/或电容器)安装在
印刷电路板100的表面上。导线108和/或过孔110用于将无源元件112 并入集成电路封装102和其它节点(例如电源、地或诸如其它集成电路 封装102之类的其它有源元件)之间的通路中。
无源元件占据了印刷电路板上的空间。另外，由于各无源元件增加 了印刷电路板结合的导线和/或过孔的数量，因此无源元件增加了印刷电 路板的设计复杂度。
发明内容
为了改善印刷电路板，现有技术中需要一种减少表面安装的元件的 数量、减少过孔和导线的数量和域更有效地利用过孔占据的空间的印刷 电路板。
根据本发明的一个方面， 一种印刷电路板，包括多个绝缘层，穿
透这些绝缘层中的一些层而形成孔，以及电阻性插塞，该电阻性插塞至 少部分地填充所述孔，并且在所述电阻性插塞的各端部与相应的导电元 件接触以形成部分地贯穿所述印刷电路板的电阻性过孔。
根据印刷电路板的一个实施方式，所述电阻性过孔是盲孔，即，所 述电阻性插塞在其一端未被任何绝缘层覆盖，而在该电阻性插塞的另一 端被至少一个绝缘层覆盖。
根据印刷电路板的一个实施方式，位于电阻性插塞的端部的未被绝 缘层覆盖的导电层用作用于安装到所述印刷电路板的电子元件的焊垫。
根据印刷电路板的一个实施方式，所述电阻性过孔是埋孔，即，所 述电阻性插塞的每一端均被至少一个绝缘层覆盖。
根据一个实施方式，所述印刷电路板还包括安装到印刷电路板的电 子元件，所述电子元件利用所述电阻性过孔电耦接到其它电子元件、电 源或地的其中一个上。
根据一个实施方式，所述印刷电路板还包括用于将信号从一个节点 运送到另一节点的导电导线，所述导电导线利用电阻性过孔电耦接到电
源或地。根据一个实施方式，所述印刷电路板还包括电容性过孔，该电容性 过孔由位于贯穿至少一些绝缘层的第二孔内的电介质插塞形成。
根据一个实施方式，所述印刷电路板还包括第二电阻性插塞和电介 质插塞，该第二电阻性插塞和电介质插塞结合以形成用于形成RC电路的 电阻性和电容性过孔。
根据印刷电路板的一个实施方式，所述印刷电路板是电子装置的一 部分。
根据印刷电路板的一个实施方式，所述电子装置是移动无线终端。
根据本发明的另一方面， 一种印刷电路板包括多个绝缘层，穿透这 些绝缘层中的至少一些层而形成孔，以及电介质插塞，该电介质插塞至 少部分地填充所述孔，在所述电介质插塞的各端部与相应的导电元件接 触以形成至少部分地贯穿所述印刷电路板的电容性过孔。
根据印刷电路板的一个实施方式，所述电容性过孔是通孔，其在电 介质插塞的两端均不被任何绝缘层覆盖。
根据印刷电路板的一个实施方式，所述电容性过孔是盲孔，即，所 述电介质插塞在其一端未被任何绝缘层覆盖，而在该电介质插塞的另一 端被至少一个绝缘层覆盖。
根据印刷电路板的一个实施方式，位于所述电介质插塞的端部的未 被绝缘层覆盖的导电层用作用于安装到印刷电路板的电子元件的焊垫。
根据印刷电路板的一个实施方式，所述电容性过孔是埋孔，即，所 述电介质插塞的每一端均被至少一个绝缘层覆盖。
根据一个实施方式，所述印刷电路板还包括安装到印刷电路板的电 子元件，所述电子元件利用电容性过孔电耦接到其它电子元件、电源、 或地的其中一个上。
根据一个实施方式，所述印刷电路板还包括导电导线，该导电导线 用于将信号从一个节点运送到另一节点，并且所述导电导线利用电容性 过孔电耦接到电源或地。
根据印刷电路板的一个实施方式，所述印刷电路板是电子装置的一 部分。根据印刷电路板的一个实施方式，所述电子装置是移动无线终端。 根据本发明的又一方面， 一种印刷电路板包括多个绝缘层，穿透这 些绝缘层中的至少一些层而形成孔，以及在所述孔内串联设置的电阻性 插塞和电介质插塞，所述电阻性插塞和电介质插塞形成至少部分地穿透 所述印刷电路板的电阻性和电容性过孔。
根据一个实施方式，所述印刷电路板还包括夹在电阻性插塞和电介
质插塞之间的导电部件。
根据本发明的再一方面， 一种印刷电路板，包括多个绝缘层，以及 按各插塞贯穿一个或更多个所述绝缘层的方式彼此相邻地设置的电阻性 插塞和电介质插塞，并且其中所述插塞的第一端与第一导电部件接触， 所述插塞的第二端与第二导电部件接触，以使得所述插塞并联地设置并 且形成至少部分地贯穿所述印刷电路板的电阻性和电容性过孔。
根据所述印刷电路板的一个实施方式，所述电阻性插塞和电介质插 塞用绝缘材料分离。
参照下面的描述和附图，本发明的上述和进一步特征将更明显。在 这些描述和附图中，作为可以实施本发明的原理的一些途径，详细地公 开了本发明的具体实施方式
，但应该理解的是，本发明并非由此在范围 上受到限制。相反，本发明包括落入所附的权利要求的精神和范围内的 全部修改例、变型例以及等同物。
对于一个实施方式描述和/或例示的特征可以通过相同或相似的方 式在一个或更多个其它实施方式中使用，和/或接合或替代其它实施方式 的特征使用。
应该强调的是本说明书中使用的措辞"包括(comprises)"和"包含 (comprising)"用于指示所陈述的特征、整件、步骤或元件的存在，但 不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整件、步骤、元件或其组合。
图1是现有的多层印刷电路板的示意图2是包括根据本发明的一个实施方式的印刷电路板的电子装置的示意图3是包括根据本发明的各个实施方式的过孔的印刷电路板的一部 分的示意图4是包括根据本发明的各个实施方式的过孔的印刷电路板的一部 分的示意图5是包括根据本发明的一个实施方式的串联电阻性和电容性过孔 的印刷电路板的一部分的示意图；以及
图6是包括根据本发明的一个实施方式的并联电阻性和电容性过孔 的印刷电路板的一部分的示意图。
具体实施例方式
下面将参照附图描述本发明的实施方式，其中在整个附图中使用相 同的标号来代表类似的要素。应该理解的是附图并非按比例绘制。
在本申请中，本发明主要针对移动电话的印刷电路板的情况进行描
述。然而，应该理解的是，本发明不希望限于移动电话的情况，而是可 以涉及用于任何类型的电子设备的印刷电路板。其它类型的电子设备的 非限制性示例包括媒体播放器、游戏装置、计算机、视频监视器以及家 用电器。另外，可互换的术语"电子设备"和"电子装置"包括便携式 无线通信设备。术语"便携式无线通信设备"(在下文被称为"移动无线 终端")包括诸如移动电话、寻呼机、通信器、电子记事本、个人数字助 理(PDA : personal digital assistant)、小灵通、便携式通信装置等之类的 所有设备。
参照图2，其示出了包括印刷电路板12的电子装置10。电子装置 10可以是具有安装到印刷电路板12上的电子元件的任何类型的装置。示 例性电子装置10是包括呼叫电路、控制电路、处理器、存储器、音频电 路、视频电路等的移动电话。可以将实现这些电路和装置的元件安装在 印刷电路板12上。
在所示的示例中，安装到印刷电路板12上的电子元件是集成电路封 装14a和14b。集成电路封装14可以被配置为利用焊料球16电气和机械
8地耦接到印刷电路板上的球栅阵列(BGA)上。可以存在安装到印刷电
路板12上的电子元件的其它形制。所示的实施方式的焊料球16连接到 也可称为焊垫18的导电焊盘18上。导电导线20和/或导电过孔22可以 用于建立从一个焊垫18到另一焊垫18、从一个焊垫18到电源或地、或 从一个焊垫18到一个连接器(未示出)的电力通路，位于印刷电路板12 之外的电子元件通过该通路与安装到印刷电路板12上的元件相接合。
印刷电路板12可以是多层印刷电路板。如所理解的，多层电路板可 以通过逐层层压或层叠绝缘片或绝缘层而构造得到。导电线路和/或导电 结构可以形成在被选择的层的顶部和/或底部以形成导电导线20和(例 如，用于建立电源平面和/或接地平面的)导电平面。由此，导电导线20 和/或导电平面可以埋置在印刷电路板12的层之间以及位于印刷电路板 12的外表面上。
导电过孔22可以穿透一个或更多个层以在包括焊垫18、导线20、 电源平面以及接地平面的导电部件之间建立连接。可以通过对各个层进 行钻孔(例如，激光钻孔)或蚀刻，接着对产生的孔进行填充来形成导 电过孔。在一种构造方法中，可以在各个层被层叠之前在单独的层内形 成孔。在被堆叠之后，对先前形成的孔进行对准，并利用导电材料(例 如，铜)来填充或装衬所产生的空间。在另一种构造方法中，可以先对 层进行层叠，接着可以通过钻孔或蚀刻一个或更多个层来形成过孔22的 孔。
过孔22可以包括从印刷电路板12的上表面贯穿到印刷电路板12的 下表面的通孔。过孔22还可以包括穿透一个或更多个层但未到达印刷电 路板12的任何表面的埋孔。例如，埋孔的两端可以被印刷电路板12的 一个或更多个绝缘层覆盖。过孔22还可以包括穿透一个或更多个层并且 到达印刷电路板12的一个表面而不到达印刷电路板12的另一个表面的 盲孔。盲孔可以包括充当焊垫18的导电盖层。
继续参照图2，另外参照图3和图4，印刷电路板12除了包括导电 过孔22之外还可以包括电阻性过孔24和/或电容性过孔26。电阻性过孔 24可以按与导电过孔22类似地方式形成，但是利用形成电阻性插塞28的电阻性材料填充和/或装衬穿过印刷电路板12的一个或更多个绝缘层 26的孔。电阻性材料例如可以是电阻膏、电阻墨水、电阻填料或电阻薄
膜。电阻性材料的示例包括DuPont Intera、 Ohmega-ply、 MacDermid M-Pass、聚合物厚膜(PTF: polymer thick film)、 Shipley Insite、镍磷(NiP: nickel phosphorus,)、以及六硼化镧(lanthanum hexaboride, LaB6)。电阻 性材料可以具有大于导电过孔22、导电平面、焊垫18和/或导线22的电 阻。例如，电阻性过孔22可以具有约10欧姆到约1M欧姆的电阻。在 一个实施方式中，电阻是约10欧姆到10000欧姆，而在一个实施方式中， 电阻是约100000欧姆到约1M欧姆。电阻性过孔24可以包括与电阻性 插塞28的上端接触的导电盖30，和域与电阻性插塞28的下端接触的导 电盖30。
在图3的实施方式中，电阻性过孔24被设置为盲孔，并且导电盖 30还用作安装在电路板10上的电子元件(例如，集成电路封装14)的 焊垫18。在所示的示例中，集成电路封装14通过其中一个焊料球16连 接到上盖30。位于电阻性插塞28的另一端的下盖30与导线20接触。在 其它实施方式中，可以省去上盖30和/或下盖30，电阻性插塞28直接与 平面、导线20或焊垫18进行电接触。例如，在图4所示的实施方式中， 电阻性过孔24被设置为埋孔，并且导线20与电阻性过孔24的电阻性插 塞28的下端接触。在其它实施方式中，电阻性过孔24可以是通孔。
如果设置下盖30，则可以通过利用导电材料(例如，铜)部分地填 充或装衬电阻性过孔24的孔来形成该下盖。接着可以通过将电阻性材料 插入孔中而在下盖30上方形成导电插塞28。如果要形成上盖30，则可 以保持位于孔的顶部的一些量未用电阻性材料填满从而容纳用于上盖30 的额外导电材料(例如，铜)。或者，可以通过蚀刻或钻孔来移除部分电 阻性材料，接着利用导电材料填充或装衬所得到的空间以形成上盖30。 在又一实施方式中，可以利用通常用于形成导电平面、导线20和/或焊垫 18的技术(例如，印刷或丝印)来形成盖30。在其它实施方式中，盖30 可以形成围绕电阻性插塞38的相应端部的完全或部分环圈。盖30和/或 电阻性插塞28可以具有任何适合的厚度和/或截面积。继续参照图3和图4，可以按类似于形成导电过孔22和/或电阻性过 孔24的方式形成电容性过孔26。对于电容性过孔26，利用具有相对高 的介电常数的材料填充和/或装衬穿透印刷电路板12的一个或更多个绝 缘层26的孔以形成电介质插塞32。介电材料例如可以是钛酸钡(BaTi03: barium titanate，)(具有约10000到约15000的介电常数)、钛酸锶(SrTi03: strontium titanate，)、镧掺杂的锆钛酸铅(PZT)(具有约10000的介电常 数)、2级陶瓷电介质或任何其它合适的材料。电容性过孔26可以包括与 电介质插塞32的上端接触的导电盖34和/或与电介质插塞32的下端接触 的导电盖34。
在图4的实施方式中，电容性过孔26被设置为盲孔，并且导电盖 34还用作安装到电路板10上的电子元件(例如，集成电路封装14)的 焊垫18。在所示的示例中，集成电路封装14通过其中一个焊料球16连 接到盖34。位于电介质插塞32的另一端的下盖34与导线20接触。在其 它实施方式中，可以省去上盖34和/或下盖34，电介质插塞32直接与平 面、导线20或焊垫18进行电接触。例如，在图3的实施方式中，电容 性过孔26被设置为埋孔，并且导线20与电容性过孔26的电介质插塞32 的下端接触。在其他实施方式中，电容性过孔26可以是通孔。
如果设置下盖34，则可以通过利用导电材料(例如，铜)部分地填 充或装衬电容性过孔26的孔来形成该下盖。接着可以通过将电介质材料 插入孔中而在下盖34上方形成电介质插塞32。如果要形成上盖34，则 可以保持位于孔的顶部的一些量未用电介质性材料填满从而容纳用于上 盖34的额外导电材料(例如，铜)。或者，可以通过蚀刻或钻孔来移除 部分电介质性材料，接着可以利用导电材料来填充或装衬所得到的空间 以形成上盖34。在又一实施方式中，可以利用通常用于形成导电平面、 导线20和/或焊垫18的技术(例如，印刷或丝印)来形成盖34。在其它 实施方式中，盖34可以形成围绕电介质插塞32的相应端部的完全或部 分环圈。盖34和/或电介质插塞28可以具有任何适合的厚度和/或截面积。
另外参照图5，其示出了形成RC电路的电阻性和电容性过孔36。 电阻性和电容性过孔36被设置为盲孔，但可以被重配置为埋孔或通孔。
ii电阻性和电容性过孔36包括串联布置的电阻性元件和电容性元件。例如，
导电部件38 (例如导线、焊垫、盖或平面)可以与电阻性插塞28的上端 接触。电阻性插塞28的下端可以与另一导电部件40 (例如导线、焊垫、 盖或平面)接触，该另一导电部件接着与电介质插塞32的上端接触。电 介质插塞32的下端与第三导电部件42 (例如导线、焊垫、盖或平面)接 触。在所示的实施方式中，电阻性插塞28、导电部件40和电介质插塞 32被层叠在形成于印刷电路板12的一个或更多个层26的孔中。导电部 件38和/或导电部件42也可以完全或部分地布置在孔中。应理解的是， 电阻性插塞28可以与电介质插塞32相互调换和/或电阻性插塞28可以直 接与电介质插塞32接触。
另外参照图6，其示出了形成RC电路的电阻性和电容性过孔44的 另一实施方式。电阻性和电容性过孔44被设置为埋孔，但可以被重配置 为盲孔或通孔。电阻性和电容性过孔44包括并联设置的电阻性元件和电 容性元件。例如，单一的导电部件46 (例如导线、焊垫、盖或平面)可 以分别与电阻性插塞28的上端和电介质插塞32的上端接触。电阻性插 塞28的下端和电介质插塞32的下端分别与另一单一导电部件48 (例如 导线、焊垫、盖或平面)接触。在所示的示例中，电阻性插塞28和电介 质插塞32被绝缘材料(例如，来自层26的绝缘材料)分离的。例如， 可以在一个或更多个层26内形成相邻的孔，并且可以分别利用电阻性和 电介质材料来填充这些孔。导电部件46和/或导电部件48也可以被完全 或部分地置于孔内。在另一实施方式中，可以在形成于一个或更多个层 26内的单个孔内布置电阻材料、电介质材料以及用于分离电阻材料和电 介质材料的绝缘材料。如果适用，在这种孔内可以布置部件46和/或部件 48的导电材料。在另一实施方式，可以省去用于分离电阻材料和电介质 材料的绝缘材料，以使得电阻性插塞28的一侧与电介质插塞32的一侧 相互接触。
在图3到图6中，为方便对本发明的特征的说明，将导线30、焊垫 18、盖30以及盖34例示为与印刷电路板10的绝缘层26的厚度相同。 然而，应理解的是，这些导电元件不需要具有相同厚度，而可以被印刷或以其他方式形成在其中一层26的表面上，和/或填充位于一个或更多个
层26中的孔中。由此，将导电材料的厚度与绝缘材料的层26的厚度例 示为大小相当是出于描述目的，而非准确地代表根据本发明的一个或更 多个方面构造的印刷电路板的全部实施方式。
电阻性过孔24、电容性过孔26、串联电阻性和电容性过孔36和域 并联电阻性和电容性过孔44可以用于将电子元件电耦接到其它电子元 件、电源或地的其中一个上。或者，电阻性过孔24、电容性过孔26、串 联电阻性和电容性过孔36和/或并联电阻性和电容性过孔44可以用于将 导电导线(例如，将信号从一个节点运送到其它节点的线路)电耦接到 电源或地。
应该理解的是，这里描述的电阻性过孔、电容性过孔、电阻性和电 容性过孔可以使得减少安装到印刷电路板的表面的电阻器和域电容器元 件的使用。可以实现减少用于容纳安装到印刷电路板上的元件的空间。 结果，可以实现更小的印刷电路板和包括印刷电路板的更小的电子装置。 作为减少对表面安装的电阻器和/或电容器元件的依赖性的结果，还可以 实现成本降低。另外，与当前体验相比，用于特定应用的印刷电路板的 设计可以更容易并且花费更少的时间。
尽管针对特定的优选实施方式来例示和描述本发明，但是应理解的 是，本领域技术人员在阅读和理解本说明书之后将会想到等同物或修改 例。本发明包括全部这些等同物和修改例，并且本发明仅由所附权利要 求的范围限制。
1权利要求
1. 一种印刷电路板(12)，该印刷电路板包括多个绝缘层(26)，穿透这些绝缘层中的一些层而形成孔，以及电阻性插塞(28)，该电阻性插塞至少部分地填充所述孔，并且在所述电阻性插塞的各端部与相应的导电元件(18、20、30)接触以形成部分地贯穿所述印刷电路板的电阻性过孔(24)。
2. 根据权利要求l所述的印刷电路板，其中所述电阻性过孔是盲孔 和埋孔中的一种。
3. 根据权利要求1或2所述的印刷电路板，该印刷电路板还包括电 容性过孔(26)，该电容性过孔由位于贯穿至少一些绝缘层的第二孔内的 电介质插塞(32)形成。
4. 根据权利要求1至3中的任意一项所述的印刷电路板，该印刷电 路板还包括第二电阻性插塞(28)和电介质插塞(32)，该第二电阻性插 塞和电介质插塞结合以形成用于形成RC电路的电阻性和电容性过孔(36、 44)。
5. 根据权利要求1至4中的任意一项所述的印刷电路板，其中所述 印刷电路板是电子装置(10)的一部分。
6. —种印刷电路板(12)，该印刷电路板包括多个绝缘层(26)，穿透这些绝缘层中的至少一些层而形成孔，以及 电介质插塞(32)，该电介质插塞至少部分地填充所述孔，在所述电介质插塞的各端部与相应的导电元件(18、 20、 34)接触以形成至少部分地贯穿所述印刷电路板的电容性过孔(26)。
7. 根据权利要求6所述的印刷电路板，其中所述电容性过孔是通孔、 盲孔和埋孔中的一种。
8. 根据权利要求7或8所述的印刷电路板，其中所述印刷电路板是 电子装置的一部分。
9. 一种印刷电路板(12),该印刷电路板包括多个绝缘层(26)，穿透这些绝缘层中的至少一些层而形成孔，以及在所述孔内串联设置的电阻性插塞(28)和电介质插塞(32)，所述电阻性插塞和电介质插塞形成至少部分地穿透所述印刷电路板的电阻性和电容性过孔(36)。
10. —种印刷电路板(12)，该印刷电路板包括 多个绝缘层(26)，以及按各插塞贯穿一个或更多个所述绝缘层的方式彼此相邻地设置的电 阻性插塞(28)和电介质插塞(32)，并且其中所述电阻性插塞和电介质 插塞的第一端与第一导电部件(46)接触，所述电阻性插塞和电介质插 塞的第二端与第二导电部件(48)接触，以使得所述电阻性插塞和电介 质插塞并联地设置并且形成至少部分地贯穿所述印刷电路板的电阻性和 电容性过孔(44)。
全文摘要
本发明提供了一种具有嵌入式电路元件的印刷电路板。在一个实施方式中，一种印刷电路板(12)包括多个绝缘层(26)，穿透这些绝缘层中的一些层而形成孔；电阻性插塞(28)该电阻性插塞至少部分地填充所述孔，并且在所述电阻性插塞的各端部与相应的导电元件(18、20、30)接触以形成部分地贯穿所述印刷电路板的电阻性过孔(24)。在另一实施方式，印刷电路板(12)包括多个绝缘层(26)，穿透这些绝缘层中的至少一些层而形成孔；电介质插塞(32)，该电介质插塞至少部分地填充所述孔，并且在所述电阻性插塞的各端部与相应的导电元件(18、20、34)接触以形成至少部分地贯穿所述印刷电路板的电容性过孔(26)。
文档编号H05K1/16GK101536618SQ200780042592
公开日2009年9月16日 申请日期2007年5月2日 优先权日2006年11月16日
发明者乌尔夫·G·卡尔森 申请人:索尼爱立信移动通讯有限公司