用於產生無焊盤互連的pcb方法和裝置的製作方法
2023-07-07 10:30:36 2
專利名稱：用於產生無焊盤互連的pcb方法和裝置的製作方法
背景技術：
發明領域本發明通常涉及印刷電路板而且涉及印刷電路板的製造。
相關領域的討論計算機通常具有包括印刷電路板(PCB)和安裝到該PCB的處理器晶片的電子組件。該PCB的不同層上的電氣組件通過通常為圓柱形的稱為通孔的開口連接，該通孔通過PCB的一層或多層形成。每個開口的內部利用銅或其他導電材料做襯裡(interior)。在PCB的一層或多層上形成的金屬焊盤(land)與通孔的導電襯裡接觸，並通過金屬焊盤與電氣組件之間延伸的金屬跡線被連接到PCB的電氣組件。沒有金屬焊盤，很困難(如果不是不可能)形成必需的電連接。
上述的傳統的方法是不利的，因為形成通孔消耗PCB內的空間。例如，在通孔穿過多個PCB層而延伸的地方，在PCB層上形成的並沒有連接到通孔的跡線必須被布線在該通孔周圍。因此，PCB的區域變得擁擠。包括PCB上的金屬焊盤明顯增加每個通孔的直徑並進一步使得擁擠問題複雜化。另外，形成金屬焊盤消耗時間而且費用大。
附圖簡述本發明的各種方面藉助附圖的圖形中的實例、但不限制於該實例來闡明，其中
圖1是根據本發明的一個實施例具有多個在其中形成的無焊盤通孔的印刷電路板(PCB)的透視圖；圖2是沿線A-A』的圖1的PCB部分的橫截面的側視圖；圖3A-3D是示出用於在PCB中形成無焊盤通孔方法的一個實施例的圖；圖4是根據本發明的一個實施例的圖2的PCB部分的透視圖；圖5是PCB部分的橫截面的側視圖，示出在PCB中形成的無焊盤通孔之下的多個位於PCB內的電氣組件；圖6是可以在本發明的一個或多個實施例中使用的計算機的圖；圖7是根據本發明的另一個實施例，具有兩個在其中形成的無焊盤通孔的PCB部分的橫截面的側視圖；圖8-10是說明用於形成PCB內的無焊盤通孔的雷射切割處理的一個實施例的圖；以及圖11-13是說明用於形成PCB內的無焊盤通孔的雷射切割處理的第二實施例的圖。
詳細說明參考圖1和2，電子組件10包括PCB12，計算機處理器14，計算機處理器封裝體16，多個開口18、18A、和18B，至少一個電氣組件33，一個卡邊緣連接器34，和多條跡線20、32、36、38和42。
如圖2中所示，PCB12是由電介質材料形成的多層襯底。襯底包括上層部分26和下層部分28。第一跡線32在下層部分28的上表面上形成，並由上層部分26覆蓋。開口18穿過上層部分26的上表面21形成並延伸到第一跡線32，以使得第一跡線32的部分暴露。第二伸長跡線20在上層部分26的上表面21上形成。第二伸長跡線20的部分位於開口18內以穿過開口18接觸第一伸長跡線32的暴露部分，由此形成第一伸長跡線32與第二伸長跡線20之間的電互連46。
跡線20、32、36、38、和42由諸如銅的導電材料通過使用公知的電鍍和成像技術形成。第一伸長跡線32被連接到圖1中所示的通孔22A和22B。如圖2中所示，示例性通孔22是穿過PCB12形成的開口並從PCB12的上表面21延伸到PCB12的下表面40。通孔22的內部利用銅形式的導電材料31做襯裡。銅31與PCB12的上表面21上形成的第一金屬焊盤24接觸。銅襯裡31也與在PCB12的下表面40上形成的第二金屬焊盤30接觸。儘管未在圖1或2中示出，但第一伸長跡線32的兩端與位於PCB12內的金屬焊盤接觸，該金屬焊盤連接到每個通孔22A和22B的內部的導電材料襯裡。
再次參考圖2，第二伸長跡線20在PCB12的上表面21上形成。其一端被連接到計算機處理器封裝體16(在下文中為封裝體16)。另一端被連接到通孔22(如前所述)，以致電信號通過跡線20可在通孔22與封裝體16之間傳遞。如圖1和2中所示，跡線20的中間部分也穿過開口18直接接觸第一跡線32。
現在參考圖1，跡線42將電氣組件33連接到封裝體16。類似地，跡線36將封裝體16連接到通孔22B，而跡線38將封裝體16連接到卡邊緣連接器34。卡邊緣連接器34沿著PCB12的一端的邊緣形成。當PCB12的一端在相應的插座(未示出)內可移動地插入時，卡邊緣連接器14在計算機處理器14與電子組件10的其他組件之間發送信號，該電子組件10的其他組件被連接到插座。
計算機處理器14通過多個電源引線連接到封裝體16，該電源引線可滑動地與相應的在封裝體16中形成的多個電源插座適合或配套。封裝體16依次被連接到PCB12中和PCB12上形成的跡線20、32、36、38、和42。如此，功率和數據信號在計算機處理器14與各種被連接到PCB12的電氣組件之間傳輸。計算機處理器可包括由加利福尼亞的聖克拉拉的英特爾公司製造的奔騰處理器或類似的計算機處理器。
仍參考圖1和2，開口18通常為圓柱形，具有大於其底部直徑的頂部直徑，並形成無焊盤通孔。如在此使用的，術語「無焊盤通孔」指的是在PCB襯底的表面中形成的開口，該PCB襯底沒有金屬焊盤連接到開口，或連接到開口的任何部分、諸如連接到開口內部的導電材料襯裡。
圖3A-3D是根據本發明的一個實施例說明在PCB12中形成無焊盤通孔18的一種方法的圖。在這些圖中，為了使得本發明簡明，沒有示出製造裝置諸如固定設備、機器人、和其他機械。
在圖3A中，使用對於本領域的普通技術人員公知的電鍍和成像技術來提供PCB的下層部分28，並且在其上形成第一伸長跡線32。示例性的，下層部分28由電介質材料製成。跡線32由諸如銅的導電材料形成。
在圖3B中，利用第二層電介質材料覆蓋跡線32，該第二層電介質材料形成PCB12的上層部分26。
在圖3C中，雷射器42位於上層部分26的上方並在一段預定時間內啟動。雷射器輻射44撞擊上層部分26並燒蝕其中的開口18，該開口延伸到第一伸長跡線32以使得跡線32的部分暴露。開口18基本上是圓錐形的，具有在尺寸上比其底部直徑大的頂部直徑。該基本上為圓錐形的形狀是雷射器製造過程的副產品，並是當上層部分26的上表面21附近的材料在繼續採用雷射器輻射44來穿孔上層部分26、並使得跡線32的部分暴露期間被燒蝕的結果。雷射器輻射不燒蝕跡線32。
雷射器42是本領域公知類型的固態或氣體雷射器，該雷射器發射可見光、紫外光或紅外光。示例性的，使用摻釹釔、鋁石榴石(ND∶YAG)雷射器或紅寶石雷射器。可替換地，使用氦氖(HeNe)雷射器或CO2雷射器。
在圖3D中，第二伸長跡線20在上層部分26的上表面21上形成。第二伸長跡線的部分位於開口(例如，無焊盤通孔)18中並穿過該開口接觸第一伸長跡線32以形成電互連46。跡線20和32相互垂直。跡線20和32被電鍍在一起而不使用粘合劑。
圖4是圖2中所示的電子組件10和PCB12部分的分解透視圖。PCB12包括上層部分26和下層部分28，如前所述。第一伸長跡線32在下層部分28的上表面上形成並由上層部分26覆蓋，以致虛擬地隱藏在PCB12內。開口18在上層部分26的上表面21中形成並延伸到第一伸長跡線32以使得跡線32的部分暴露。第一頂部直徑56大於第二底部直徑48，而開口18有傾斜的側壁58，該側壁具有從頂部直徑56向底部直徑48的下降角度。
第二伸長跡線20在上表面21上形成並穿過開口18與第一伸長跡線32的所暴露的部分接觸。電互連46在第一伸長跡線32與第二伸長跡線20之間形成。在本實例中，跡線20被示出定位成與第一伸長跡線32橫切。跡線32橫切跡線20的優點在於，跡線32和20保證相互接觸。然而在另一實施例中，跡線20可這樣被定位，以致其縱軸基本上平行於第一跡線32的縱軸。跡線20承載計算機處理器14(圖1)與連接到跡線32的設備之間的電信號。
圖6是可使用本發明實施例的計算機系統75的圖。計算機系統75包括其上安裝處理器14和主存儲器68的PCB12。計算機系統75還包括總線76、數據存儲設備70、和輸入設備71、光標控制設備72、顯示設備73、和外圍設備74。如前所述，PCB12包括連接到處理器14、以及穿過PCB12的上表面中形成的無焊盤開口還連接到第二跡線32的跡線20。
總線76將處理器14連接到主存儲器68。主存儲器68存儲計算機可執行的指令，當處理器14執行該指令時，引起處理器14執行各種預定任務。在一個實施例中，主存儲器68是隨機存取存儲器(RAM)。總線76還將計算機處理器14和主存儲器68連接到數據存儲設備70、輸入設備71、光標控制設備72、顯示設備73、以及外圍設備74，前述設備中的一個或多個並沒有位於PCB12上。
數據存儲設備70是諸如軟盤、CD-ROM、或DVD-ROM的只該存儲設備，並存儲表示文檔、照片、以及其他由處理器14發送的計算機可執行指令。輸入設備71是鍵盤、觸摸板、語音激活控制器、或類似的用於輸入命令給處理器14的設備，該命令引起處理器14檢索和執行存儲在主存儲器68中和/或數據存儲設備70中的計算機可執行指令。光標控制設備72是滑鼠、觸摸板、或其他用於控制出現在顯示設備73上的光標運動的設備，該顯示設備73被連接到計算機系統75。顯示設備73是平板顯示器或顯示圖形用戶界面給用戶的其他類型的顯示器。圖形用戶界面使得用戶能夠通過操作出現在顯示屏上的對象或通過敲擊鍵盤、輸入語音、或輸入其他命令與計算機系統75相互作用。外圍設備74是諸如平板(Flatbed)掃描儀、數位照相機、或雷射印表機的獨立設備，該獨立設備可移動地連接到計算機系統75以提供增加的功能。每個數據存儲設備70、輸入設備71、光標控制設備72、顯示設備73、和外圍設備74可包括具有一個或多個在其中形成的無焊盤通孔的PCB，如前所述。
使用中，(參考圖1)，分別通過跡線42、38、和20，電信號在計算機處理器14與電氣組件33、卡邊緣連接器34、和通孔22之間傳遞。另外的電信號通過埋在PCB12內的跡線32，可在計算機處理器、通孔22A、電氣組件33、通孔22、和邊緣連接器34之間傳遞。示例性的，通過在跡線36上傳送信號給通孔22B、經過通孔22B向下傳送給跡線32、並經過跡線32傳送給跡線38、20、和42，使得來自處理器14的信號被同時虛擬地傳遞給組件22A、33、34、和22中的每個。在通孔18A處，信號遷移到跡線38並傳播到卡邊緣連接器34。在通孔18處，信號遷移到跡線20並傳播到通孔22。在通孔18B處，信號遷移到通孔42並傳播到電氣組件33。類似的信號路徑被用於將信號從組件22A、33、34、和22返回到處理器14。
本發明的一個優點在於，製造時間和費用降低，這是因為電互連可在PCB的不同層上形成而不使用金屬焊盤。另一個優點在於，PCB內的有價值的空間通過形成淺的無焊盤通孔而保持。在無焊盤通孔以下的空間內，可安裝另外的電氣組件或跡線。雖然在此描述為使用雷射器處理來形成，但是開口18和88也可使用攝影成像(photo-imageable)處理來形成。如在此所使用的，術語「伸長」表示長度大於其寬度的跡線。
圖5是根據本發明的另一個實施例的圖4的電子組件10和PCB12的橫截面的側視圖。在該實施例中，PCB12是由層壓在一起的電介質材料26、28A、28B、28C、和28D部分組成的多層襯底。跡線62C在底部部分28D的上表面上形成。類似的跡線64在底部部分28D的下表面66上形成。第一中間部分28C被放在底部部分28D的上表面上並覆蓋跡線62C。另一條跡線62B在第一中間部分28C的上表面上形成，並由第二中間層28B覆蓋。第三跡線62A在第二中間層28B的上表面上形成並由第三中間層28A覆蓋。
第一伸長跡線32(前面所述的)在第三中間部分28A的上表面上形成，並由上層部分26覆蓋。穿過上層部分26的上表面21形成的開口18延伸到第一伸長跡線32以使得跡線32的部分暴露。開口18有頂部直徑56、底部直徑48、和側壁58。第二伸長跡線20(前面所述的)在PCB12的上表面21上形成並穿過開口18與第一伸長跡線32接觸，以形成電互連46。如所示出的，開口18和第一伸長跡線32位於跡線62A、62B、和62C之上，該跡線被布線在無焊盤通孔18下的PCB12內。
圖7是根據本發明另一個實施例的PCB12B的橫截面的側視圖。PCB12B包括電介質材料84、26、28A、28B、和28C的部分。PCB還包括跡線20、32、80、82、和86。
第一伸長跡線32在中間部分28A的上表面上形成並由上層部分26覆蓋，如前所述。第二伸長跡線20在上層部分26的上表面上形成並穿過開口(例如，無焊盤通孔)18與第一伸長跡線32接觸，該開口18在上層部分26的上表面中形成。第二伸長跡線20由第二上層部分84覆蓋，而且形成第二上層部分84的一些材料填充開口18。
第二開口(例如，第二無焊盤通孔)穿過第二上層部分84的上表面形成並延伸到第二伸長跡線20以使得跡線20的部分暴露。第三伸長跡線86在上層部分84的上表面上形成並穿過開口88與第二伸長跡線20接觸。
第四跡線82在底部部分28C的上表面上形成並由中間部分28B覆蓋。第五跡線80在中間部分28B的上表面上形成並由中間部分28A覆蓋。如此，通孔88和18之下的有價值的空間被利用，而不用在通孔88和18周圍為跡線80和82進行布線。
圖8-10是說明雷射器切割處理100的一種方法的視圖。在圖8中，第一跡線32在內層28的上表面上形成，該內層28是由電介質材料製成的。內層28和跡線32由層壓的第二層26覆蓋，該第二層26由銅箔層19覆蓋。第二層26也由電介質材料製成。在圖9中，使用公知的攝影成像技術，在跡線32上的銅箔19中形成開口27。在圖10中，(前面所述類型的)雷射器42燒蝕覆蓋跡線32的部分電介質材料以形成一個開口15。雷射器輻射只燒蝕電介質材料而不燒蝕銅箔19或跡線32。緊跟雷射器處理，穿過該開口15電鍍第二跡線(未示出)，以與跡線32電接觸。
圖11-13是說明雷射器切割處理110的另一種方法的視圖。在圖11中，第一跡線32在內層28的上表面上形成，該內層28由電介質材料製成。內層28和跡線32由層壓的第二層26覆蓋，該第二層由銅箔層19覆蓋。第二層26也由電介質材料製成。在圖12中，雷射器42燒蝕在跡線32上的空間中的銅箔19。在切割穿過銅箔19之後，雷射器42燒蝕覆蓋跡線32的電介質材料，從而形成開口15(圖13)，但是不燒蝕跡線32。緊跟雷射器切割處理110，穿過開口15電鍍第二跡線，從而與跡線32電接觸。
雖然某些示例性實施例已經被描述並在附圖中示出，但是應理解，這樣的實施例僅僅是示例而不是本發明的限制，而且本發明不限於上文所示出的和所描述的特定結構和裝置，因為對於本領域的普通技術人員來講可以對它們進行修改。
權利要求
1.一種電子組件，包括下層部分；下層部分上的第一伸長跡線；覆蓋所述跡線的上層部分，穿過上層部分的上表面形成一個開口，而且該開口延伸到第一伸長跡線以使得第一伸長跡線的部分暴露；以及電子接觸，該電子接觸的部分定位在穿過上層部分的上表面形成的所述開口中、並穿過該開口與第一伸長跡線接觸，從而形成第一伸長跡線與第二伸長跡線之間的電互連。
2.如權利要求1所述的電子組件，其中第一伸長跡線被連接到電子組件中的電路。
3.如權利要求2所述的電子組件，還包括計算機處理器，其被連接到上層部分的上表面並進一步被連接到電子接觸。
4.如權利要求1所述的電子組件，其中下層部分和上層部分都是由電介質材料形成。
5.如權利要求1所述的電子組件，其中電子接觸是在上層部分上形成並定位在所述開口之下的第二跡線，該第二跡線與第一跡線通過形成上層部分的部分電介質材料隔開。
6.如權利要求4所述的電子組件，其中所述開口不具有環繞開口的圓形金屬焊盤。
7.如權利要求6所述的電子組件，其中所述開口具有大於第二底部直徑的第一頂部直徑。
8.如權利要求5所述的電子組件，其中第二跡線和第一跡線被電鍍在一起。
9.如權利要求5所述的電子組件，其中第二伸長跡線橫向延伸到第一伸長跡線。
10.如權利要求5所述的電子組件，還包括覆蓋第二伸長跡線的第三部分，穿過第三部分的上表面形成一個第二開口而且該第二開口延伸到第二伸長跡線，以使得第二伸長跡線的部分暴露。
11.如權利要求10所述的電子組件，其中所述第二開口被定位在穿過上層部分的上表面形成的開口之上。
12.如權利要求11所述的電子組件，還包括第四伸長跡線，其被定位在第二開口中並穿過該開口接觸第二伸長跡線，以形成第四伸長跡線與第二伸長跡線之間的電互連。
13.如權利要求5所述的電子組件，其中第二跡線的長度被定位為基本上與第一跡線的長度互相垂直。
14.如權利要求5所述的電子組件，其中第二跡線的長度被定位為基本上與第一跡線的長度平行。
15.一種方法，包括在電子襯底的下層部分上形成第一伸長跡線；利用該襯底的上層部分覆蓋第一伸長跡線；以及穿過上層部分的上表面形成開口，該開口延伸到第一伸長跡線以使得第一伸長跡線的部分暴露。
16.如權利要求15所述的方法，還包括在上層部分的上表面形成第二伸長跡線，該第二伸長跡線延伸到無焊盤開口中以接觸第一伸長跡線的所暴露的部分。
17.如權利要求16所述的方法，其中所述開口在形成第一伸長跡線之後形成。
18.如權利要求16所述的方法，其中所述開口使得第一伸長跡線的部分暴露。
19.如權利要求16所述的方法，其中使用雷射器形成所述開口。
20.一種電子組件，包括下層部分；在下層部分上的第一跡線；覆蓋所述第一跡線的上層部分，穿過上層部分的上表面形成一個開口，並且該開口延伸到第一跡線，以使得第一跡線的部分暴露；連接到上層部分的上表面並且耦合到第二跡線的計算機處理器，該第二跡線具有定位在該開口內的部分，並穿過該開口與第一跡線接觸，從而形成第一跡線與第二跡線之間的電互連。
21.如權利要求20所述的電子組件，其中第一跡線被連接到電子組件中的電路。
22.如權利要求21所述的電子組件，其中所述開口不具有環繞所述開口的圓形金屬焊盤。
23.如權利要求21所述的電子組件，其中所述開口具有大於第二底部直徑的第一頂部直徑。
24.如權利要求21所述的電子組件，其中第二跡線和第一跡線被電鍍在一起。
25.如權利要求21所述的電子組件，其中所述開口基本上是圓形的。
26.如權利要求20所述的電子組件，其中第二跡線的長度被定位為基本上與第一跡線的長度互相垂直。
27.如權利要求20所述的電子組件，其中第二跡線的長度被定位為基本上與第一跡線的長度平行。
28.如權利要求20所述的電子組件，還包括連接到第二跡線的存儲器。
29.如權利要求20所述的電子組件，還包括連接到第二跡線的輸入/輸出設備。
全文摘要
公開一種電子組件(10)。該電子組件(10)包括下層部分(28)和在下層部分(28)的上表面上形成的第一伸長跡線(32)。該跡線(32)由上層部分(26)覆蓋，而穿過上層部分(26)的上表面形成的開口(18)延伸到跡線(32)以使得該跡線(32)的部分暴露。在上層部分(26)上形成第二伸長跡線(20)。定位在穿過上層部分(26)的上表面所形成開口(18)中的第二伸長跡線(20)的部分穿過開口(18)與第一伸長跡線(32)接觸，以形成第一跡線(32)與第二跡線(20)之間的電互連(46)。
文檔編號H05K3/46GK1729730SQ03813605
公開日2006年2月1日 申請日期2003年5月16日 優先權日2002年6月14日
發明者D·博格斯, D·薩託, J·敦甘, G·佩克 申請人:英特爾公司