一種印製板組件及其加工方法
2024-01-20 04:58:15 2
專利名稱：一種印製板組件及其加工方法
技術領域：
本發明涉及電路板，尤其涉及一種應用於高頻、大功率電路中的具備散
背景技術：
業界為解決電子元件電氣連接的問題，現在普遍採用印製電路板(PCB 板)的方式來實現眾多的電子元件的電氣連接與固定。對於一般功率和信號 頻率的元件來說，採用FR4 (FlameRetardant4,阻燃等級4 )板材作為印製電 路板的板材就已經可以滿足要求了。但是隨著業界對於高頻、大功率的功能 的實現要求，就必須使用一些高頻、大功率的器件。而這些器件如果採用常 用的印製電路板材(如FR4板材)，則無法承受大功率的負荷，而且存在高頻 效應。這時，必須採用性能更高的高頻板材如PTFE ( Polytetrafluoraethylene， 聚四氟乙烯)板材，以解決高頻、大功率的功率管的匹配、損耗和散熱的問 題。
目前用以高頻以及功率放大功能的印製電路板即功率放大印製板的單板 頻率可達到2G甚至更高，單個功率管的功率達到IOOW以上。而對於低頻、 小功率元器件則採用常規的印製板，來設計實現低頻、小功率元器件的電氣 連接與固定。
此外，對於大功率電路在進行功率放大的工作條件下，還要為電路板或 元器件提供充分的散熱條件，以保證電路板本身、板上其他元器件、以及大 功率元器件工作在額定安全工作溫度之下，常用的方法是為這裡這類印製電 路連接一個金屬件作為散熱片。由於印製電路的熱量主要來自大功率元件， 為滿足大功率元件的散熱， 一般大功率元件直接焊接或者用導電導熱膠粘接 到一種專門為大功率器件散熱的襯底上，這種襯底一般為金屬襯底，具有良好的導熱導電性能。通過這種襯底為大功率器件進4亍散熱。當然，對於一些 功率非常大，通過電流很大，發熱量很多的器件，僅僅是襯底也不足以及時 散熱，這時還要採取其它的散熱措施。例如，在襯底上再連接大的外部散熱 器。這種大的散熱器具有很大的面積與體積，以保證散熱面足夠大。而且這 種散熱器往往還具有專門的散熱結構，比如多槽形結構，以增加散熱面積， 甚至還可以為這種散熱器安裝電扇，通風散熱等等散熱方法。此外，村底以 及散熱片一般為金屬件，可以形成有效的電連接，因此除了能有效傳導熱量 外，還可以為印製電^各板提供接地，這一要求在高頻、射頻電路應用中尤為 重要，印製電路板接地通常的做法是將印製電路板的底面局部設計必需的走 線，其餘部分做大面積鋪銅設計，通過印製電路板底面銅層與散熱片的連接， 提供大功率器件的地迴路。
顯然，對於具有一部分高頻、大功率的電路進行印製板設計有著特殊的 要求。但是如果對於整個電路都採用高頻板材以及散熱裝置，會大大增加印 制電路板的生產成本。所以，通常節約的做法是為高頻、大功率的這部分電 路採用高頻板材以及散熱裝置，設計出專門的高頻、大功率電路的印製板，
此處簡稱功率放大印製板；對於功率不是很大，頻率也不是很高的電路則採
用常規的印製電路板材來設計常規印製板。
這樣，在具有高頻、大功率的電路中需要設計兩個電路印製板。 一個是
常規印製板(常規PCB板)，用以連接、放置低頻、功率不大的器件； 一個是 功率放大印製板(功率放大印製板，功率放大PCB板)，用以連接、放置高頻、 大功率器件。
圖la為當前主要功率放大印製板及其連接方式示意圖，其中包括功率 管IOI、高頻板材102、襯底105、散熱器106以及焊料104。
在高頻板材102中有專門為高頻、大功率電路設計的電路連接。 功率管101穿過高頻板材102,其引腳103焊接到高頻板材102上，用以 提供功率管101的電氣連接以及固定作用。高頻板材102與襯底105通過焊料104焊接。該襯底105 —般為金屬襯底。
襯底105與散熱器106連接，用以散熱。
在現有技術中為了簡化電路印製板的設計， 一般都將功率放大印製板模 塊化，形成功率放大印製板模塊。功率放大印製板模塊集成了功率放大印製 板，以及焊接在其上的大功率器件，以及大功率器件連接的襯底或者散熱器。
在整體電路設計中，利用功率放大印製板模塊，就可以節省對大功率部 分電路的重複設計，直接將功率放大印製板模塊嵌到常規印製板中進一步提 高了系統的集成設計和歸一化設計。
如圖lb所示，顯示了嵌入式功率放大印製板模塊嵌入到常規印製板中的 設計示意圖，其中包括常規印製板121、功率放大印製板122、散熱器123、 焊料124、功率管125、功率管引腳126、襯底127、跳線128。
功率管125穿過功率放大印製板122的開窗與襯底127接觸，用以散熱， 所述襯底127—般為金屬襯底，實現功率管的散熱、接地等功能。
功率管引腳126與功率放大印製板122焊接，實現功率管125與功率放 大印製板122的電氣連接。
上述的功率管125、功率放大印製板122以及襯底127形成一個整體，功 率放大印製板模塊。將該功率放大印製板模塊在一次設計成型以後，就模塊 化，以後將避免重複設計，對於類似的應用場合，就可以將該模塊視為一個 元件來進行使用。站在常規印製板的角度來看，該功率放大印製板模塊就相 當於一個連接其上的 一個大的電氣元件。
在常規印製板121上開窗，將該功率放大印製板模塊整個放入到常規印 制板121的窗口中。
放入窗口中的功率放大印製板122通過跳線128與常規印製板121連接， 實現功率放大印製板122與常規印製板121的電氣連接。
功率放大印製板122與襯底127連接形成一個整體穿過常規印製板121的開窗與散熱器123接觸，功率放大印製板122、功率管125以及襯底127都 嵌入在常規印製板121所開的窗口中。
常規印製板121與散熱器123通過焊料124焊接。
從以上技術可以看出，嵌入式的功率放大印製板模塊的確節省了設計功 率放大印製板電路的步驟，但是嵌入式的功率放大印製板模塊在與常規印製 板進行連接的時候是採用跳線進行連接的。
在實際生產過程中，對於跳線的焊接是不能採用自動焊接工序的，而必 須人工準備跳線，然後一一將這些跳線焊接到功率放大印製板與常規印製板 上。這樣使得焊接工序複雜，而且導致整板的生產效率低下。同時，由於焊 接採用手工，其焊接質量不能完全保證，而且焊接的一致性也無法保證。
發明內容
本發明實施例提供一種印製板組件及其連接方法，以實現功率放大印製 板與常規印製板之間的更高效率、更可靠的電氣連接。 一種印製板組件，包括
第一印製板和第二印製板，所述第二印製板為第一印製板的連接高頻、 大功率器件的印製板，其通過側端的表貼式焊端與第一印製板焊接固定；
功率管和散熱器，所述功率管穿過所述第一印製板和第二印製板的開窗 與所述散熱器連接；
所述功率管的引腳與所述第二印製板相焊接；
所述散熱器與所述第一印製板的下表面相連接。
一種印製板組件的加工方法，包括
將第二印製板側端的表貼式焊端焊接到第 一 印製板上，所述第二印製板 為第一印製板的連接高頻、大功率器件的印製板；
在放置功率管的位置處將所述第一印製板和第二印製板開窗； 將所述功率管穿過所述開窗，並將功率管的引腳焊接到所述第二印製板上；
將所述功率管與散熱器相連； 將所述散熱器與所述第一印製板的下表面相連接。
的表貼連接，表貼化組裝效率遠遠高於手工焊接降低了組裝成本，具有高組 裝效率，並保證了加工的一致性。
圖la為現有技術的功率放大印製板及其連接方式意圖lb為現有技術的嵌入式功率放大印製板的設計示意圖2為本發明實施例的表貼式功率放大印製板的設計示意圖3a為本發明實施例一的印製板組件結構示意圖3b為本發明實施例一的印製板組件的加工方法流程圖4a為本發明實施例二的印製板組件結構示意圖4b為本發明實施例二的功率放大印製板組件的加工方法流程圖。
具體實施例方式
本發明實施例提供了 一種模塊化的表貼式功率放大印製板，該表貼式的 功率放大印製板與功率管以及襯底或散熱器 一起應用形成表貼式功率放大印 制板模塊，實現了低成本、高組裝效率的高頻、大功率器件的連接方法。實 施例一為帶有襯底的印製板組件的結構及其加工方法；實施例二為不帶有村 底的印製板組件的結構及其加工方法。
一種表貼式的功率放大印製板如圖2所示，在功率放大印製板的側端有 表貼式焊端。城堡式焊端為一種典型的表貼式焊端。城堡式焊端的結構包括 三部分，分別為設置在功率放大印製板200上表面邊沿的焊盤201、下表面邊 沿的焊盤203、以及電性連接該焊盤201和焊盤203的鍍有金屬膜的凹槽202。形成金屬膜凹槽202的方法有
在功率放大印製板200側面鑽加工出連接上下兩個焊盤的凹槽，凹槽的 結構可以多樣化，橫截面可以根據加工工藝選擇為加工為半圓形、方形或三 角形或其它形狀的凹槽，然後對該凹槽內壁進行電鍍處理，形成金屬膜。
該焊端除了直接用於與常規印製板焊接固定外，還可以根據需要承擔一 定的電氣連接作用，例如接地、回流等，所以焊端的位置和數目根據電路板 以及常規印製板上電路的具體功能而定。
連接以及固定的功能。
顯然，為了達到便於表貼焊接的目的，表貼式的功率放大印製板還可以 採用其它類型的便於表貼的焊端。比如可以採用過孔式焊端。所述過孔式的 焊端，包括在功率放大印製板200上表面邊沿的焊盤、下表面邊沿的焊盤、 貫穿上表面邊沿焊盤和下表面邊沿焊盤的過孔，以及鍍在過孔上的金屬膜。 通過鍍有金屬膜的過孔，實現上表面邊沿焊盤與下表面邊沿焊盤的電氣連接。
功率放大印製板可以通過這種過孔表貼焊接到常規印製板上。
顯然上述的表貼式功率放大印製板也可以模塊化，在設計好一次某種類 型的高頻、大功率電路的印製板後，將其模塊化。
實施例一
如圖3a所示，本發明實施例的印製板組件包括常規印製板301、表貼 式功率放大印製板302、散熱器303、焊料304、功率管305、功率管引腳306、 襯底307、表貼式焊端308。
功率放大印製板302通過側端的表貼式焊端308與常規印製板301焊接。 功率放大印製板302通過焊接在常規印製板301上的多個焊端實現與常規印 制板301的電氣連接，比如常規印製板301上的電源，射頻信號通過功率放 大印製板302上的表貼式焊端308與常規印製板301上的焊盤焊接後傳遞到 功率放大印製板302上。並且功率放大印製板302可以十分牢固的固定在常規印製板301上。
在功率管305需要放置的位置上，常規印製板301以及功率放大印製板 302開有窗口；功率管305穿過常規印製板301以及功率放大印製板302的開 窗，其引腳焊接在功率放大印製板302上，實現功率管305與功率放大印製 板302上的阻容器件的電氣連接，組成了一個功率放大模塊。射頻信號通過 功率放大印製板302上的走線後經功率管305放大變成大功率信號，再次通 過表貼式焊端308從功率放大印製板302傳到常規印製板301上。功率放大 印製板302相比常規印製板301對射頻信號的損耗要小得多，以保證射頻信 號的高質量。
功率管305穿過窗口的另一端與襯底307連接，接觸散熱；所述襯底307 一般為金屬襯底，實現功率管的散熱、接地等功能。功率管305與村底307 之間的連接可以是通過焊料焊接，也可以是通過導電導熱膠粘接。
襯底307與散熱器303連接，接觸散熱，實現功率管更好的散熱。襯底 307與散熱器303之間的連接可以是通過焊料焊接，也可以是通過導電導熱膠 粘接。
常規印製板301的下表面與散熱器303連接，實現PCB板的散熱、固定 等作用。在常規印製板301的下表面一般具有大面積鋪銅，這些鋪銅與散熱 器303的連接可以是通過焊料焊接，也可以是通過導電導熱膠粘接。
上述實施例一的印製板組件的加工方法，如圖3b所示，具體包括如下步
驟
步驟S321:在功率放大印製板以及常規印製板上開窗。 在功率放大印製板以及常規印製板放置功率管305的位置上開窗。開窗
的窗口大小應該與要連接的功率管305的大小相適應，其尺寸應該比功率管
305稍微大一些，可以使功率管305穿過其窗口。
步驟S322:將功率放大印製板側端的表貼式焊端焊接到常規印製板上。 在功率放大印製板302的側端具有表貼式的焊端，其一種典型的表貼式焊端為城堡式焊端。該焊端便於進行自動表貼式焊接，利用這種焊端，可以
高效、可靠的將功率放大印製板302焊接並固定到常規印製板301上。
步驟S323:將功率管穿過窗口與襯底相連，並將功率管引腳焊接到功率 放大印製板上。
將功率管305穿過上述所開的窗口，並將該功率管305的引腳焊接到功 率放大印製板302上，實現功率管305的電氣連接以及固定。
在功率管305穿過窗口的另一端，與襯底307相連，用以給功率管305 散熱。其連接方式既可以是通過焊料焊接，也可以是通過導電導熱膠粘接。
步驟S324:將襯底與散熱器相連。
為實現功率管305更好的散熱，還可將襯底307與散熱器303相連。其 連接方式既可以是通過焊料焊接，也可以是通過導電導熱膠粘接。 步驟S325:將散熱器與常規印製板下表面相連。
為了固定散熱器303，同時為整個印製板組件更好的散熱，將散熱器303 與常規印製板301的下表面相連。在常規印製板301的下表面一般都有接地、 以及散熱的大面積鋪銅，散熱器303與這些鋪銅相連形成更好的接地迴路， 並散熱。其連接方式既可以是通過焊料焊接，也可以是通過導電導熱膠粘接。
由於本發明實施例採用了表貼式功率放大印製板通過側端的表貼焊端與 常規印製板進行焊接的方法，省去了現有技術中焊接跳線的步驟，達到了更 高組裝效率、高組裝質量的效果。
實施例二
如圖4a所示，本發明實施例的印製板組件包括常規印製板401、表貼 式功率放大印製板402、散熱器403、焊料404、功率管405、功率管引腳406、 表貼式焊端408。
功率放大印製板402通過側端的表貼式焊端408與常規印製板401焊接。 功率放大印製板402通過焊接在常規印製板401上的多個焊端實現與常規印 制板401的電氣連接，並十分牢固的固定在常規印製板401上。在功率管405需要放置的位置上，常規印製板401以及功率放大印製板 402開有窗口；功率管405穿過常規印製板401以及功率放大印製板402的開 窗，其引腳焊接在功率放大印製板402上，實現功率管405與功率放大印製 板402的電氣連接。
功率管405穿過窗口的另一端與散熱器403連接，接觸散熱。功率管405 與散熱器403的連接可以是通過焊料焊接，也可以是通過導電導熱膠粘接。
常規印製板401的下表面與散熱器403連接，實現PCB板的散熱、固定 等作用。在常規印製板401的下表面一般具有大面積鋪銅，這些鋪銅與散熱 器403的連接可以是通過焊料焊接，也可以是通過導電導熱膠粘接。
上述實施例二的印製板組件的加工方法，如圖4b所示，具體包括如下步
驟
步驟S421:在功率放大印製板以及常規印製板上開窗。 在功率放大印製板402以及常規印製板401放置功率管405的位置上開 窗。開窗的窗口大小應該與要連接的功率管405的大小相適應，其尺寸應該 比功率管405稍孩t大一些，可以使功率管405穿過其窗口 。
步驟S422:將功率放大印製板側端的表貼式焊端焊接到常規印製板上。 在功率放大印製板402的側端具有表貼式的焊端，其一種典型的表貼式 焊端為城堡式焊端。該焊端便於進行表貼式焊接，利用這種焊端，可以高效、 可靠的將功率放大印製板402焊接並固定到常規印製板401上。
步驟S423:將功率管穿過窗口與散熱器相連，並將功率管引腳焊接到功 率放大印製板上。
將功率管405穿過上述所開的窗口，並將該功率管405的引腳焊接到功 率放大印製板402上，實現功率管405的電氣連接以及固定。
為實現功率管405更好的散熱，可將率管405與散熱器403相連。其連 接方式既可以是通過焊料焊接，也可以是通過導電導熱膠粘接。
步驟S424:將散熱器與常規印製板下表面相連。為了固定散熱器403，同時為整個印製板組件更好的散熱，將散熱器403 與常規印製板401的下表面相連。在常規印製板401的下表面一般都有接地、 以及散熱的大面積鋪銅，散熱器403與這些鋪銅相連形成更好的接地迴路， 並散熱。其連接方式既可以是通過焊料焊接，也可以是通過導電導熱膠粘接。
由於本發明實施例採用了表貼式功率放大印製板通過側端的表貼焊端與 常規印製板進行焊接的方法，省去了現有技術中焊接跳線的步驟，達到了更 高組裝效率、高組裝質量的效果。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普 通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤 飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1、一種印製板組件，包括第一印製板和第二印製板，所述第二印製板通過側端的表貼式焊端與第一印製板焊接固定；功率管和散熱器，所述功率管穿過所述第一印製板和第二印製板的開窗與所述散熱器連接；所述功率管的引腳與所述第二印製板相焊接；所述散熱器與所述第一印製板的下表面相連接。
2、 如權利要求l所述的組件，其特徵在於，還包括襯底，所述村底位於所述功率管與散熱器之間，與功率管和散熱器相連接。
3、 如權利要求l所述的組件，其特徵在於，所述表貼式焊端包括城堡式 焊端。
4、 如權利要求3所述的組件，其特徵在於，所述城堡式焊端包括 電性連接的第一焊盤(201)和第二焊盤(203 )，所述第一焊盤(201)和第二焊盤(203 )分別設置在所述第二印製板的上表面邊沿和下表面邊沿；鍍有金屬膜的凹槽(202)，所述鍍有金屬膜的凹槽(202)同時穿過第一 焊盤(201)和第二焊盤(203 )。
5、 如權利要求l所述的組件，其特徵在於，所述功率管與所述散熱器的 連接可以是焊接，也可以是導電導熱膠粘接。
6、 如權利要求l所述的組件，其特徵在於，所述散熱器與所述第一印製 板的下表面的連接可以是焊接，也可以是導電導熱膠粘接。
7、 一種印製板組件的加工方法，其特徵在於，包括 在放置功率管的位置處將所述第一印製板和第二印製板開窗；將第二印製板側端的表貼式焊端焊接到第 一印製板上，所述第二印製板為第 一 印製板的連接高頻、大功率器件的印製板；將所述功率管穿過所述開窗與散熱器相連，並將功率管的引腳焊接到所述第二印製板上；將所述散熱器與所述第 一 印製板的下表面相連接。
8、 如權利要求7所述的方法，其特徵在於，還包括將所述功率管通過 襯底連接散熱器。
9、 如權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述將所述功率管與散熱器 相連的方法包括通過焊接相連；或者， 通過導電導熱膠粘接相連。
10、 如權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述將所述散熱器與所述 第一印製板的下表面相連接的方法包括通過焊接相連；或者， 通過導電導熱膠粘接相連。
全文摘要
本發明涉及電路板，尤其涉及一種應用於高頻、大功率電路中的具備散熱功能的大功率印製電路板組件及其實現功率放大器件連接的技術。一種印製板組件，包括第一印製板和第二印製板，所述第二印製板為第一印製板的連接高頻、大功率器件的印製板，其通過側端的表貼式焊端與第一印製板焊接並固定；功率管和散熱器，所述功率管穿過所述第一印製板和第二印製板的開窗與所述散熱器連接；所述功率管的引腳與所述第二印製板相焊接；所述散熱器與所述第一印製板的下表面相連接。
文檔編號H05K3/34GK101415297SQ20071016326
公開日2009年4月22日 申請日期2007年10月19日 優先權日2007年10月19日
發明者張希坤, 李松林, 李洪彩, 李繼厚, 王傳餘, 黃雄飛 申請人:華為技術有限公司