CN1596485B - 在印刷电路板中形成波导的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在印刷电路板上形成波导的方法。该方法包括：在印刷电路板上形成沟槽；沿该沟槽形成至少一个金属化表面。金属化覆盖表面可设置在沟槽上面以形成该波导结构。
Description
技术领域
本发明涉及印刷电路板领域。具体地，本发明涉及印刷电路板(或集成电路组件)中用于光学(和/或RF)传输的波导。
背景技术
印刷电路板(PCB)由具有外部和内部导线的有机和无机材料构成，该导线使电子元件被机械的支承和电连接。PCB可具有夹在金属层之间的多个绝缘层。典型的PCB具有至少一个金属层，该金属层被构成图案以在电子元件之间传送信号；一个电源平面，用于在整个PCB上分配电压；和一个接地平面。
屏蔽传输线可用于确保高速信号和射频(RF)信号不被其它信号干扰或破坏地传输、并能保证这些信号不出现不需要的电子发射。隔离或保护这些信号的一个方法是使用屏蔽电缆，屏蔽电缆包括处在塑料介电材料内的中心导体，塑料介电材料被金属编织导体围绕。虽然这种结构在远距离传送信号时极为有效，但是这种结构需要烦琐的相互连接、并且不能用于超短距离例如印刷电路板上的信号传输。许多方法已经被用于在印刷电路板上产生屏蔽信号路径。
一种选择方案是将PCB内的信号导体夹在两个外接地平面之间。遗憾地是，这种结构只能保护上下侧的信号导体、不能保护两横向侧上的信号导体。另外，这个方案在PCB表面上的占用面积较大并可显著增加叠层板厚度。
光波导是传输信号的另一方式。波导通过空腔或填充通道(filledchannel)(如在玻璃或纤维光缆的塑料纤维中)发射光或电磁能量。波导上可涂覆高反射涂层，该涂层使信号从波导的一侧全反射到另一侧。波导可用于在除了光频率之外的所有电磁波谱频率、诸如在射频和雷达频率下传送信号。因此，需要在印刷电路板内形成波导、以避免其它传输装置所产生的问题、并享受光传输的益处。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种方法，其步骤包括：在印刷电路板基底中形成沟槽；沿所述沟槽提供至少一个金属化表面；和将具有金属化覆盖表面的连接表面施加到所述基底，使得所述金属化覆盖表面位于具有所述至少一个金属化表面的所述沟槽的上面；在所述印刷电路板基底的顶部邻接所述沟槽开口的位置形成金属轨迹，从而所述金属化覆盖表面覆盖所述金属轨迹。
本发明的另一个目的在于提供一种方法，包括：在印刷电路板基底上形成沟槽，所述沟槽具有第一侧表面、第二侧表面和下表面；在所述沟槽的所述第一侧表面、第二侧表面和下表面上形成至少一个表面；在所述印刷电路板基底上配置具有金属化覆盖表面的连接表面，从而所述金属化覆盖表面在具有所述至少一个表面的所述沟槽上面形成上表面；在所述印刷电路板基底的顶部邻接所述沟槽开口的位置形成金属轨迹，从而所述金属化覆盖表面覆盖所述金属轨迹。
本发明的另一个目的在于提供一种方法，包括：在印刷电路板上形成沟槽；和在所述印刷电路板的所述沟槽上施加具有金属化覆盖表面的连接表面来形成波导结构，所述波导结构具有至少一个金属化表面，其中所述金属化覆盖表面位于所述沟槽上面；在所述印刷电路板基底的上表面邻接所述沟槽开口的位置形成金属轨迹，从而所述金属化覆盖表面覆盖所述金属轨迹。
本发明的另一个目的在于提供一种结构，它包括：印刷电路板，包括形成在所述印刷电路板内的沟槽；连接材料，它设置在所述印刷电路板的至少一个表面上；位于所述印刷电路板的顶部邻接所述沟槽开口的金属轨迹；其中，所述连接材料具有金属化覆盖表面，所述金属化覆盖表面位于所述沟槽上并覆盖所述金属轨迹，以形成所述印刷电路板中的波导结构。
本发明的技术效果是，在印刷电路板内形成波导、以避免其它传输装置所产生的问题、并享受光传输的益处。
附图说明
以下结合附图对示例性实施例的具体说明和对权利要求书的阅读将使本发明变得更易于理解，以下的具体说明均构成本发明的部分。尽管上 下文和图示集中在本发明的示例性实施例，但是应当理解，图示和实例只是对同一情况的示例性说明，本发明并不限于此。
下面对附图进行简述，其中，相同标号表示相同元件，在附图中：
图1表示根据本发明实施例的印刷电路板中的波导；
图2表示具有导电轨迹(conductive traces)的基底；
图3表示形成在图2基底上的沟槽；
图4表示图3沟槽中的金属化表面；
图5A表示其上形成有金属化表面的连接基底；
图5B表示其上形成有金属化覆盖表面的图5A的结构；
图6A表示连接基底；
图6B表示图6A的连接基底上的金属化表面；
图6C表示由图6B的结构形成的金属化覆盖表面；
图7表示图4结构上的金属化覆盖表面和连接表面；
图8表示根据本发明实施例而形成在印刷电路板上的波导；和
图9是根据本发明实施例的方法的操作流程图。
具体实施方式
在以下的详细说明中，相同的符号可用于表示不同附图中的相同的、对应的或相似的部件。另外，在下面的具体说明中，示例性的实施例可被描述，尽管本发明不限于这些实施例。对具体细节的说明是为了描述本发明的示例性实施例，显然，本领域的技术人员在没有这些具体细节或改变这些具体细节的情况下均可实现本发明。
本发明的实施例可对具有上下表面的基底进行说明。本领域的技术人员可以理解，有关上表面和下表面的任何描述仅仅是基于纸页方位的附图的示例性说明。即，附图中的上表面与实际应用中的上表面可以不对应。就其本意而言，术语“上”和“下”只是对附图的一个参照。
本发明的实施例可在印刷电路板或集成电路组件上提供波导(或波导结构)。这包括在印刷电路板(PCB)叠层材料或固化的多层PCB内形成金属化沟槽/通道。本发明的实施例也可在层压/连接之前，在连接/粘结材料上设置/形成波导表面(即，波导的上壁)。在该连接材料上的波导表面的设置可借助粘性连接(tack bonding)进行，例如 将金属部件/带粘性连接到树脂编码铜(RCC)箔片的b级侧。该粘性连接工艺可作为一种将b级环氧树脂连接至其它材料的方法以确保电路板层之间的对准。也可通过蚀刻预先粘附到b级/c级组合物的铜箔而在该连接材料上设置波导表面。因此，本发明的实施例可提供在印刷电路板上形成波导结构的方法。该方法包括：在基底(诸如印刷电路板或印刷电路板的层)上形成沟槽；沿该沟槽设置至少一个金属化表面；将具有金属化覆盖表面的连接表面施加到基底上，以使金属覆盖表面配置在具有至少一个金属化表面的沟槽上，从而形成波导结构。
更具体地，沟槽/通道可形成在介电材料中。即，沟槽/通道可利用多种已熟知的技术，例如激光、光显影、等离子或机械方法选择性地除去或转移该介电材料而制成。该沟槽或通道可沿要求的波导路径而形成。之后使该沟槽/通道金属化以提供所需波导的导电壁。
而后，可在连接材料上设置金属化覆盖表面。这个覆盖表面可通过从连接材料上选择性地除去金属层、或选择性地将金属/导电表面附加/配置在该连接材料上。
该介电材料(具有金属化通道)和连接材料(具有金属化覆盖表面)可被连接在一起而形成所需的波导。这可通过将金属化连接材料和金属化通道配置在一起而实现，以便使波导表面对准而形成所需的波导结构。可通过在该连接材料的所需连接周期中处理对准的元件而制成该波导结构。
更具体地，图1表示根据本发明实施例的印刷电路板中的波导结构。其它实施例和结构也在本发明的范围内。更具体地，图1表示其上安装有第二基底20的第一基底10。波导(或波导结构)30设置在第一基底10内。在这个实施例中，波导30包括侧壁32、34和上壁36、下壁38。壁32、34、36和38可以是反射表面、以便能引导穿过波导30的信号。这些表面也可以是导电的。波导30还包括内部区35，内部区35中可填充与形成壁32、34、36和38所用材料不同的任何材料(诸如树脂)，或者内部区35可含有空气(即，不填充的内部区)。图1还示出了设置在基底10上下表面的金属或导电轨迹42、44、46。其它金属轨迹未标记。再有，壁32、34可只穿过材料10而部分地伸展，壁38可与轨迹44的表面物理地分离。
下面将结合图2-8说明在印刷电路板上形成波导30的方法。即， 图2-8表示根据本发明的实施例而形成波导30的各种操作。其它的操作和实施例也在本发明的范围之内。
图2表示第一基底10，其上可形成金属轨迹42、44、46(在图1标出)和金属轨迹43和45(未在图1标出)。基底10例如可以是叠层的印刷电路板。即，基底10可对应于PCB叠层芯。
图3表示形成在基底10中的沟槽50(或通道)。沟槽50可利用诸如机械的(即，造模铣切、钻或冲压)、化学的(即，干或湿蚀刻)或机电的(即，激光或等离子)等任何已知方法来形成。如图3所示，金属轨迹43和45可形成在基底10的上表面的邻接沟槽50上部开口的位置。如下所述，金属轨迹43和45可支撑波导30的壁或表面。
图4表示沟槽50内的三个表面(或壁)的金属化。即，图4示出了金属化侧壁32、金属化侧壁34和金属化下壁38。可使用例如无电的、电解的和溅射的任何已知方法进行壁的金属化。本领域的技术人员可以理解，虽然图4示出了沟槽50的三个壁，但是这些壁实际上只能与波导30的一个表面相对应、或者它们能与波导30的多个表面相对应。即，沟槽50的表面可被金属化而形成三个壁(图4所示)、或可被金属化而形成一个金属化壁或许多个金属化壁。即，一个或多个壁或表面可形成波导。这些实施例处在本发明的范围之内。
图5A-5B中所示的操作表示可配置在沟槽50顶部的金属化覆盖表面的形成(图4所示)、以便形成波导30的上壁36。图6A-6C中所示的操作表示另一个可设在沟槽50顶部的金属化覆盖表面的形成(图4所示)、以便形成波导30的上壁36。图5A-5B中所示的操作和/或图6A-6C中所示的操作均处在本发明的范围内。形成金属化覆盖表面的其它操作也处在本发明的范围内。
图5A表示连接材料上的波导表面(即，上壁36)的形成。这可包括提供基底20，基底20可以是诸如粘结剂、环氧树脂、FEP、RCC或B级环氧树脂的连接材料。金属基底(或表面)60可被设置在基底20的一个表面(这里是顶面)上。图5B表示金属化表面37的形成(对应于波导30的上壁36)。金属化表面37是金属化覆盖表面，它可在制成波导30时在沟槽50的顶部被对准。金属化表面37可借助粘性连接、镀覆或任何其它已知方法被配置在该连接材料(即，基底20)上。基底20、基底60和金属化表面37可如下所述地设置在图4所示的波导 结构上。图6A-6C表示在连接材料上形成金属化覆盖表面的其它操作。例如，图6A表示诸如粘结剂、环氧树脂、FEP、RCC或B级环氧树脂的连接材料。图6B表示可施加到基底20的一个表面(这里是底面)的金属涂层70。金属涂层70可通过镀覆或粘结而施加到基底20上。图6C表示金属化表面37(与波导的上壁36对应)的形成。金属化表面37是金属化覆盖表面，它可在制成波导30时在沟槽50的顶部被对准。更具体地，图6C表示金属涂层70的部分已经被选择性地除去，因而只剩下金属化表面37。
图7表示与形成在基底10上的金属化沟槽对准的金属化表面37。通过在基底10上配置和对准基底20，金属化表面37形成波导30的上壁36。如图7所示，上壁36覆盖金属轨迹43和45，金属轨迹43和45设置在基底10的顶部并且正好邻接沟槽50的开口。在基底10上对准基底20和金属化表面37之前，如果需要，可在波导结构的内部区35中填充树脂。图7还示出了打开区82和84，在连接材料的任何回流之前、它们可处在基底10与基底20之间。
图8表示图7中被对准的元件在连接/层压之后的结构。即，图8表示在区域82和84中该连接材料(它形成基底20)的回流结果。连接材料围绕波导覆盖表面边缘的粘结(即，上壁36)可确保波导结构的保持、并使两个元件被连接/层压在一起。本领域的技术人员可知，图8可表示多层印刷电路板的一层(和连接材料)、或可表示印刷电路板的多层。即，图8不能表示整个印刷电路板，因为其它层也可被形成并适当地叠置在一起。
图9示出了表示本发明实施例的操作的流程图100。其它实施例、操作和操作顺序也处在本发明的范围内。更具体地，在程序块102中得到初始基底(例如，介电材料)。在程序块104中，沟槽可形成在该基底上。这可与图2和3所示的结构对应。之后，在程序块106中，一个或多个金属，表面要形成在该沟槽中，这可与图4所示的侧壁和下壁的金属化相对应。在程序块108中，可产生用于形成波导结构上壁的金属化覆盖表面，这可与图5A-5B所示的操作或图6A-6C所示的操作相对应。在程序块110中，金属化覆盖表面可在初始基底和沟槽上面被对准，这可对应图7所示的结构。接着，在程序块112中，连接材料可被加热以便将该连接材料固定到该基底，这可对应图8所示 的结构。于是，流程图100所示的方法在印刷电路板的基底内形成至少一个波导。
因此，本发明的实施例可提供在印刷电路板上形成波导的方法。这可包括在基底上形成沟槽、和沿沟槽形成至少一个金属化表面。金属化覆盖表面设置(或对准)在该沟槽上、以形成波导结构。
在另一个实施例中，波导的壁可以不是金属，但应当是具有所传送波的反射表面的材料。
说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的含意是与该实施例相关的具体特征、结构或性能包含在本发明至少一个实施例中。这种用语在说明书中不同地方的出现不必均指同一实施例。另外，在结合任何实施例描述具体特征、结构或性能时，应当认为，在本领域技术人员的知识范围内，可结合其它的一个实施例实现这些特征、结构或性能。此外，为简便起见，某些方法步骤已经被描述成分开的步骤；但是这些分开的步骤将不构成它们的特性所必须依赖的指令。即，某些步骤可同时在其它指令下执行。
虽然已经结合许多图示实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本领域的技术人员可作出许多处于本发明原理的构思和范围之内的其它改进和实施例。更具体地，在不脱离本发明构思的上述说明书、附图和所附权利要求书的范围内，在部件和/或主题组合配置的设置中可进行合理的变化和改进。除了部件和/或设置的变化和改进之外，其它应用对于本领域的技术人员而言也是显而易见的。
Claims (29)
1.一种用于在印刷电路板形成沟槽的方法，其步骤包括：
在印刷电路板基底中形成沟槽；
沿所述沟槽提供至少一个金属化表面；和
将具有金属化覆盖表面的连接表面施加到所述基底，使得所述金属化覆盖表面位于具有所述至少一个金属化表面的所述沟槽的上面；
在所述印刷电路板基底的顶部邻接所述沟槽开口的位置形成金属轨迹，从而所述金属化覆盖表面覆盖所述金属轨迹。
2.如权利要求1的方法，其特征在于，所述基底包括介电材料。
3.如权利要求2的方法，其特征在于，通过选择性地除去所述介电材料的部分而形成所述沟槽。
4.如权利要求1的方法，其特征在于，所述至少一个金属化表面包括所述波导结构的侧壁表面和下表面。
5.如权利要求1的方法，其特征在于，通过在所述连接表面上施加金属涂层，并选择性地除去所述金属涂层的部分而使所述金属化覆盖表面保留在所述连接表面上，从而在所述连接表面上形成所述金属化覆盖表面。
6.如权利要求1的方法，其特征在于，通过提供所述连接表面、并选择性地在所述连接表面上设置所述金属化覆盖表面而在所述连接表面上形成所述金属化覆盖表面。
7.如权利要求1的方法，还包括：用一材料填充所述沟槽。
8.如权利要求1的方法，其特征在于，所述连接表面围绕所述金属化覆盖表面的边缘与所述印刷电路板基底连接在一起。
9.一种用于在印刷电路板中形成沟槽的方法，包括：
在印刷电路板基底上形成沟槽，所述沟槽具有第一侧表面、第二侧表面和下表面；
在所述沟槽的所述第一侧表面、第二侧表面和下表面上形成至少一个表面；
在所述印刷电路板基底上配置具有金属化覆盖表面的连接表面，从而所述金属化覆盖表面在具有所述至少一个表面的所述沟槽上面形成上表面；
在所述印刷电路板基底的顶部邻接所述沟槽开口的位置形成金属轨迹，从而所述金属化覆盖表面覆盖所述金属轨迹。
10.如权利要求9的方法，其特征在于，所述至少一个表面包括至少一个金属化表面，所述上表面包括金属化上表面。
11.如权利要求9的方法，其特征在于，所述基底包括介电材料。
12.如权利要求9的方法，其特征在于，通过选择性地除去所述印刷电路板基底的部分而形成所述沟槽。
13.如权利要求9的方法，其特征在于，在所述沟槽上面形成所述金属化上表面的步骤包括：将具有金属化覆盖表面的连接表面固定到所述印刷电路板基底。
14.如权利要求13的方法，其特征在于，通过将金属涂层施加在所述连接表面并选择性地除去所述金属涂层部分而使所述金属化上表面保留在所述连接表面上、从而在所述连接表面上形成所述金属化上表面。
15.如权利要求13的方法，其特征在于，通过设置所述连接表面，并选择性地使所述金属化上表面在所述连接表面上对准，从而在所述连接表面上形成所述金属化上表面。
16.如权利要求9的方法，还包括：用一材料填充所述沟槽。
17.如权利要求13的方法，其特征在于，所述连接表面围绕所述金属化覆盖表面的边缘与所述印刷电路板基底连接在一起。
18.一种用于形成波导结构的方法，包括：
在印刷电路板上形成沟槽；和
在所述印刷电路板的所述沟槽上施加具有金属化覆盖表面的连接表面来形成波导结构，所述波导结构具有至少一个金属化表面，其中所述金属化覆盖表面位于所述沟槽上面；
在所述印刷电路板基底的上表面邻接所述沟槽开口的位置形成金属轨迹，从而所述金属化覆盖表面覆盖所述金属轨迹。
19.如权利要求18的方法，其特征在于，所述沟槽包括第一侧壁、第二侧壁和下壁。
20.如权利要求19的方法，其特征在于，所述波导结构包括位于所述第一侧壁、第二侧壁和下壁上的至少一个金属表面，其中位于所述沟槽上面的金属化覆盖表面用于形成所述波导结构的上壁。
21.如权利要求18的方法，其特征在于，通过沿所述沟槽设置至少一个金属化表面并将具有金属化覆盖表面的连接表面连接到所述印刷电路板、以使所述金属化覆盖表面位于具有所述至少一个金属化表面的所述沟槽的上面、从而形成所述波导结构。
22.如权利要求18的方法，其特征在于，所述连接表面围绕所述金属化覆盖表面的边缘与所述印刷电路板基底连接在一起。
23.如权利要求18的方法，还包括：用一材料填充所述沟槽。
24.一种印刷电路板结构，它包括：
印刷电路板，包括形成在所述印刷电路板内的沟槽；
连接材料，它设置在所述印刷电路板的至少一个表面上；
位于所述印刷电路板的顶部邻接所述沟槽开口的金属轨迹；
其中，所述连接材料具有金属化覆盖表面，所述金属化覆盖表面位于所述沟槽上并覆盖所述金属轨迹，以形成所述印刷电路板中的波导结构。
25.如权利要求24的印刷电路板结构，其特征在于，该沟槽处在所述印刷电路板的上下表面之间。
26.如权利要求24的印刷电路板结构，其特征在于，所述沟槽包括第一侧壁、第二侧壁和下壁。
27.如权利要求26的印刷电路板结构，其特征在于，所述波导结构包括位于所述第一侧壁、第二侧壁和下壁上的至少一个金属化表面，和位于所述沟槽上并与所述连接材料邻接的所述金属化覆盖表面。
28.如权利要求24的印刷电路板结构，其特征在于，用一材料填充所述沟槽。
30.如权利要求24的印刷电路板结构，其特征在于，所述连接表面围绕所述金属化覆盖表面的边缘与所述印刷电路板基底连接在一起。
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