印制板組件及其加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電路板，尤其涉及一種應(yīng)用于高頻、大功率電路中的印制板組件及其加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在本領(lǐng)域中，通常采用印制電路板(PCB)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)電子元件的電氣連接和固定。對(duì)于一般功率和信號(hào)頻率的電子元件而言，采用諸如FR4(阻燃等級(jí)4)板材的常規(guī)印制電路板板材作為印制電路板的板材即可滿足要求。但是對(duì)于通信基站產(chǎn)品而言，由于其要求實(shí)現(xiàn)高頻、大功率的功能，因此必須使用一些高頻、大功率器件。這些器件如果采用如上所述的常規(guī)印制電路板板材，則無(wú)法承受大功率的負(fù)荷，同時(shí)存在高頻效應(yīng)。在此情況下，業(yè)界通常的解決方案是采用高頻板材，如PTFE(聚四氟乙烯)板材，以解決高頻、大功率電路匹配、損耗以及散熱的問(wèn)題。同時(shí)，還要考慮印制板組件整體的小型化、低成本、輕重量、可加工性、可靠性。
[0003]圖1a示意性示出了現(xiàn)有技術(shù)一的應(yīng)用于高頻、大功率電路中的印制板組件的第一種例子(一板集成式方案)。如圖1a所示，印制板組件100主要包括常規(guī)印制板101、高頻印制板102、功率器件105、金屬塊構(gòu)成的襯底107。常規(guī)印制板101和高頻印制板102例如通過(guò)整板混壓或者局部混壓等特殊加工工藝壓合在一起，從而集成為一板，其中如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，上述整板混壓或者局部混壓的壓合工藝使得集成為一板的常規(guī)印制板101和高頻印制板102之間實(shí)現(xiàn)連接。高頻印制板102中設(shè)置有專(zhuān)門(mén)為高頻、大功率電路設(shè)計(jì)的電路連接，諸如功率管的功率器件105通過(guò)其功率器件弓I腳106經(jīng)由焊料104焊接到高頻印制板102，以提供功率器件105的電氣連接和固定。其他常規(guī)器件則連接于常規(guī)印制板101。此外，散熱器103連接于襯底107用以散熱。
[0004]在如圖1a所示的現(xiàn)有技術(shù)一的第一種例子中，由于常規(guī)印制板和高頻印制板集成為一板，高頻、大功率器件與其他常規(guī)器件分別連接到集成的常規(guī)印制板和高頻印制板，因此這種一板集成式方案加工工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需板間連接器，裝配簡(jiǎn)單。一板集成情況下器件與器件之間連接信號(hào)處理容易。理論上對(duì)單板面積消耗也最小。但是，在上述一板集成式方案中，由于高頻、大功率器件與常規(guī)器件集成在一個(gè)印制板上，例如存在以下缺點(diǎn):(I)高頻、大功率器件與常規(guī)器件一板集成，需要多層板實(shí)現(xiàn)，為了滿足高頻、大功率器件要求，必須使用高性能板材，一般會(huì)采用整板混壓或者局部混壓等特殊加工工藝間高性能板材與常規(guī)板材壓合在一起，加工復(fù)雜、成本較高；(2)需要采用背銅、嵌銅或者局部襯底等方案解決功率器件散熱問(wèn)題，解決散熱問(wèn)題的成本較高；(3)集成度提高必然采用多層印制板方案，格外增加改善多層印制板高頻、大功率器件信號(hào)回流路徑成本；(4)高頻、大功率電路開(kāi)發(fā)周期相比于常規(guī)電路長(zhǎng)很多，一板集成將高頻、大功率器件與常規(guī)器件集成在一起，影響整體開(kāi)發(fā)周期。
[0005]圖1b示意性示出了現(xiàn)有技術(shù)一的應(yīng)用于高頻、大功率電路中的印制板組件的第二種例子(另一種一板集成式方案)。如圖1b所示，所有印制板板材全部采用高頻板材，高頻、大功率器件與其他常規(guī)器件一板集成到高頻板材。詳細(xì)而言，印制板組件10(Τ主要包括高頻印制板102,、功率器件105,、金屬塊構(gòu)成的襯底107,。高頻印制板102,中設(shè)置有專(zhuān)門(mén)為高頻、大功率電路設(shè)計(jì)的電路連接，諸如功率管的功率器件105,穿過(guò)高頻印制板102,，功率器件引腳106,經(jīng)由焊料1f焊接到高頻印制板102,，以提供功率器件105,的電氣連接和固定。其他常規(guī)器件也類(lèi)似地連接于高頻印制板102'。此外，散熱器103'連接于襯底107'用以散熱。
[0006]在如圖1b所示的現(xiàn)有技術(shù)一的第二種例子中，由于所有印制板板材全部采用高頻板材，高頻、大功率器件與其他常規(guī)器件一板集成到高頻板材，因此這種一板集成式方案加工工藝簡(jiǎn)單，裝配簡(jiǎn)單。一板集成情況下器件與器件之間連接信號(hào)處理容易。理論上對(duì)單板面積消耗也最小。但是，在上述一板集成式方案中，由于高頻、大功率器件與常規(guī)器件集成到一個(gè)高頻板材上，例如存在以下缺點(diǎn):(I)高頻、大功率器件與常規(guī)器件一板集成，為了滿足高頻、大功率器件要求，必須全部使用高性能板材，因而成本較高；(2)需要采用背銅、嵌銅或者局部襯底等方案解決功率器件散熱問(wèn)題，解決散熱問(wèn)題的成本較高；(3)高頻、大功率電路開(kāi)發(fā)周期相比于常規(guī)電路長(zhǎng)很多，一板集成將高頻、大功率器件與常規(guī)器件集成在一起，影響整體開(kāi)發(fā)周期。
[0007]圖2示意性示出了現(xiàn)有技術(shù)二的應(yīng)用于高頻、大功率電路中的印制板組件(嵌入式方案)。如圖2所示，印制板組件200主要包括常規(guī)印制板201、高頻印制板202、功率器件205、金屬塊構(gòu)成的襯底207 ο高頻印制板202中設(shè)置有專(zhuān)門(mén)為高頻、大功率電路設(shè)計(jì)的電路連接，諸如功率管的功率器件205穿過(guò)高頻印制板202，功率器件引腳206經(jīng)由焊料204焊接到高頻印制板202，以提供功率器件205的電氣連接和固定。其他常規(guī)器件則連接于常規(guī)印制板201。此外，散熱器203連接于襯底207用以散熱。功率器件205、高頻印制板202以及襯底207形成一個(gè)整體，稱(chēng)之為高頻印制板模塊。該高頻印制板模塊在一次設(shè)計(jì)成型以后就模塊化，以后將避免重復(fù)設(shè)計(jì)，對(duì)于類(lèi)似的應(yīng)用場(chǎng)合，就可以將該模塊視為一個(gè)元件來(lái)進(jìn)行使用。在常規(guī)印制板201上開(kāi)窗，將該高頻印制板模塊整個(gè)嵌入到常規(guī)印制板201的窗口中。嵌入窗口中的高頻印制板202通過(guò)跳線連接器208與常規(guī)印制板201連接，實(shí)現(xiàn)高頻印制板202與常規(guī)印制板201的電氣連接。
[0008]在如圖2所示的作為現(xiàn)有技術(shù)二的這種嵌入式方案中，高頻、大功率器件獨(dú)立連接于高頻印制板，常規(guī)器件連接于常規(guī)印制板，然后通過(guò)跳線連接器實(shí)現(xiàn)高頻印制板和常規(guī)印制板的電連接。在這種嵌入式方案中，將高頻、大功率器件與常規(guī)器件分開(kāi)，減低了高性能板材成本，同時(shí)，高頻、大功率器件散熱、回流、損耗等問(wèn)題都得到了解決。但是，在上述嵌入式方案中還例如存在如下缺點(diǎn):(I)高頻印制板與常規(guī)印制板之間通過(guò)跳線連接器相連，跳線連接器占用印制板面積，不利于小型化，同時(shí)跳線連接器增加了整體物料成本；(2)由于跳線的焊接不能采取自動(dòng)焊接工序，因此增加手工焊接跳線環(huán)節(jié)，使得焊接工序復(fù)雜，裝配效率降低，焊接質(zhì)量難以保證；(3)高頻印制板與常規(guī)印制板之間的固有縫隙影響多通道功率放大電路之間的隔離度；(4)由于跳線連接器的存在，導(dǎo)致回流路徑長(zhǎng)，帶來(lái)跳線連接器高頻性能以及模塊電磁輻射問(wèn)題。
[0009]圖3示意性示出了現(xiàn)有技術(shù)三的應(yīng)用于高頻、大功率電路中的印制板組件(城堡式方案)。如圖3所示，印制板組件300主要包括常規(guī)印制板301、高頻印制板302、功率器件305、金屬塊構(gòu)成的襯底307 ο高頻印制板302中設(shè)置有專(zhuān)門(mén)為高頻、大功率電路設(shè)計(jì)的電路連接，諸如功率管的功率器件305通過(guò)其功率器件引腳306經(jīng)焊料304焊接到高頻印制板302，以提供功率器件305的電氣連接和固定。其他常規(guī)器件則連接于常規(guī)印制板301。高頻印制板302與常規(guī)印制板301經(jīng)由焊料304焊接在一起。此外，散熱器303連接于襯底307用以散熱。如圖3所示，功率器件305插入到形成在高頻印制板302與常規(guī)印制板301上的開(kāi)窗內(nèi)，通過(guò)其法蘭盤(pán)連接于襯底307的凸臺(tái)。
[0010]在如圖3所示的作為現(xiàn)有技術(shù)三的這種城堡式方案中，將高頻印制板焊接在常規(guī)印制板上，功率器件通過(guò)高頻印制板與常規(guī)印制板的開(kāi)窗與連接在常規(guī)印制板板背面的襯底相連散熱，既提升了高頻、大功率器件損耗、回流、散熱性能，又解決了嵌入式方案跳線帶來(lái)的成本、裝配、回流、電磁輻射、多通道功率放大電路隔離度等問(wèn)題。但是隨著功率等級(jí)不斷提升，器件規(guī)模不斷增加，這種現(xiàn)有城堡式方案其缺點(diǎn)不斷暴露出來(lái)，例如，(I)常規(guī)器件焊接于常規(guī)印制板，高頻、大功率器件焊接于高頻印制板，高頻印制板與常規(guī)印制板焊接在一起，常規(guī)印制板與襯底焊接在一起，焊接過(guò)程固定工裝夾具，整體物料重量是全部物料總和。隨著單板規(guī)模增加，整體物料重量超出貼片機(jī)負(fù)荷；(2)散熱能力不足，在此方案中，高頻、大功率器件的法蘭盤(pán)只與襯底的凸臺(tái)相連，不能適用較大功率等級(jí)場(chǎng)合的散熱；(3)高頻、大功率器件的回流路徑為:高頻印制板與常規(guī)印制板連接面一常規(guī)印制板板開(kāi)窗電鍍膜一襯底一高頻、大功率器件法蘭盤(pán)，因此回流路徑較長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明實(shí)施例提供一種印制板組件及其加工方法，以降低焊接時(shí)整體物料的重量，提高襯底散熱能力從而適用不同功率等級(jí)應(yīng)用場(chǎng)合。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種印制板組件包括常規(guī)印制板、高頻印制板、襯底、以及功率器件，其中:所述襯底嵌入在所述常規(guī)印制板的開(kāi)窗內(nèi)；所述高頻印制板的一部分通過(guò)表貼式焊端固定在所述常規(guī)印制板上，所述高頻印制板的另一部分固定在所述襯底上；所述功率器件通過(guò)所述高頻印制板的開(kāi)窗與所述襯底接觸;所述功率器件的功率器件引腳焊接于所述高頻印制板。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種印制板組件加工方法包括:在高頻印制板與常規(guī)印制板上分別開(kāi)窗，其中，所述高頻印制板在對(duì)應(yīng)于放置功率器件的位置處開(kāi)窗，所述常規(guī)印制板在對(duì)應(yīng)于襯底嵌入位置之處開(kāi)窗；將襯底嵌入到所述常規(guī)印制板的開(kāi)窗內(nèi)，