一种球栅阵列封装PCB基板的制作方法

专利2022-06-28  105


本实用新型涉及印刷电路板,尤其涉及一种球栅阵列封装的印刷电路板。



背景技术:

现在电路集成度越来越高,sip(系统封装)技术被广泛应用,在微波、毫米波的领域采用垂直互联技术,实现基板与基板之间的信号传输,

微波、毫米波垂直互联技术包括毛纽扣技术、bga(球栅阵列封装)技术等等。毛纽扣技术是一种将镀金弹性金属丝按一定方法编织而成,沿轴向压缩,依靠弹力接触进行信号传输的技术;bga(球栅阵列封装)技术是一种将某个表面以格状排列的方式覆满(或部分覆满)引脚的封装法,将信号从一层基板传输到另一层基板的技术,实现信号在多层基板之间的传输。

采用bga技术的pcb板(printedcircuitboard,中文名称为印制电路板)由微带线、焊球、类同轴、绝缘板等构成,其中类同轴包括内导体、外导体、接地层、部分绝缘层等构成,通常采用回流焊技术利用焊球将多层基板连接起来。但是,利用bga技术进行系统封装时,上层基板内导体轴心线和下层基板内导体轴心线不可避免的存在一定错位,导致了焊接质量降低和阻抗失配这两个问题的出现;

在微波、毫米波基板进行系统封装时,上层基板内导体轴心线和下层基板内导体轴心线存在装配误差,导致焊接质量降低和阻抗失配,不利于提高电路集成系统封装的整体性能。因此,如何提高保证焊接质量,并在提高焊接质量的基础上实现微波电路匹配,已经成为了电路集成系统封装亟待解决的问题。



技术实现要素:

为解决上述问题,本实用新型提供一种球栅阵列封装的印刷电路板,所述pcb基板包括:上层基板和下层基板;

所述上层基板包括,微带线、内导体、外导体、焊球、接地层、绝缘板,所述微带线附着在绝缘板表面,其一端与微带线相连,另一端与焊球相连;所述外导体嵌入绝缘板,其一端与接地层相连,另一端与焊球相连,所述焊球焊接在内导体与外导体一端,所述接地层嵌入两层绝缘板之间;

所述下层基板包括,微带线、内导体、外导体、内导体焊盘、外导体焊盘、接地层、绝缘板,所述微带线附着在绝缘板表面,其一端与内导体相连,所述内导体嵌入绝缘板,其一端与微带线相连,另一端与内导体焊盘相连,所述外导体嵌入绝缘板,其一端与接地层相连,另有单与外导体焊盘相连,所述内导体焊盘焊接在内导体一端,所述外导体焊盘焊接在外导体一端。所述接地层嵌入两层绝缘板之间;

所述内导体焊盘面积增大为设计面积的1倍~2倍。

所述的一种球栅阵列封装pcb基板,所述pcb基板的上层基板的内导体径向尺寸和下层基板的内导体整体径向尺寸不同或者部分径向尺寸不同。

所述的一种球栅阵列封装pcb基板,所述pcb基板的内导体径向尺寸和外导体径向尺寸不同。

所述的一种球栅阵列封装pcb基板,所述pcb基板的下层基板的内导体部分径向尺寸比所述pcb基板的上层基板的内导体径向尺寸小。

所述的一种球栅阵列封装pcb基板,所述pcb基板的下层基板的内导体整体径向尺寸比所述pcb基板的上层基板的内导体径向尺寸小。

所述的一种球栅阵列封装pcb基板,所述pcb基板的内导体径向尺寸比外导体径向尺寸小。

现在从理论上进行分析,同轴传输线特性阻抗的一般公式:

上式中:

—特性阻抗,欧姆

r—每单位长度上导体的内部电阻,欧姆/米

g—每单位长度上介质的电导,西门子/米

l—每单位长度的电感,享/米

c—每单位长度的电容,法/米

ω=2πf

f—频率,赫

当r=g=0时,上式简化为:

在微波频率,导体的内部电感是很小的,每单位长度上的电感很接近于每单位长度上的外部电感:

上式中:

l—每单位长度的外部电感,享/米

μі—介质的导磁率,享/米

d—外导体的内径

d—内导体的外径

单位长度的电容可按下计算:

上式中:

c—每单位长度电容,法/米

—介质的介电常数,法/米

对于普通同轴线

对于类同轴传输线,与同轴传输线具有类似的结构,可以直接借用同轴传输线的上述理论进行分析。

在微波、毫米波基板进行系统封装时,上层基板内导体轴心线和下层基板内导体轴心线存在轴心线装配误差,该装配误差类似于在错位的位置内导体内径增大。而内导体增大,则电感减小,电容增大,即类同轴的电容效应增强(感性效应减弱)和阻抗幅值减小。

增大内导体焊盘面积,提高类同轴的焊接质量,这将导致类同轴的电容效应进一步增强(感性效应进一步减弱)和阻抗幅值进一步减小。

轴心线装配误差和增大内导体焊盘,都将引起电容效应增强(感性效应减弱)和阻抗幅值减小,导致微波电路阻抗失配。

微波电路阻抗公式为

其中为阻抗实部(或者电阻),为阻抗虚部(或者电抗),z为阻抗幅值,为阻抗相位角。阻抗失配,即阻抗的实部,或者虚部改变(也可以表述为阻抗的幅值,或者相位角改变)。类同轴的电容效应增强(感性效应减弱)和阻抗幅值减小,为了让类同轴阻抗重新匹配,需要电容效应减弱(感性效应增强)和阻抗幅值增大。可以通过减小上、下层基板内导体径向尺寸(内导体部分区域径向尺寸,或者上/下内导体整体径向尺寸,或者上、下内导体整体径向尺寸),根据上式,即实现了电容效应减小(感性效应增强)和阻抗幅值增大。

本实用新型通过增大内导体焊盘面积提高上、下基板的焊接质量,减小上、下层基板内导体径向尺寸(内导体部分径向尺寸,或者上/下内导体整体径向尺寸,或者上、下内导体整体径向尺寸),将微波、毫米波基板进行系统封装时轴心线装配误差引起的电容效应增强(感性效应减弱)和阻抗幅值减小,利用电容效应增强(电感效应增强)和阻抗幅值增大,改善类同轴与微波电路阻抗匹配,降低微波电路驻波(或者参数s11,或者回波损耗)。,重新实现微波电路匹配。本实用新型具有结构简单、工艺要求低、易于实现工业化大规模生产的的特点,同时具有限幅功率大小在线调试的特点;在保证微波电路驻波(或者参数s11,或者回波损耗)不增大的前提下,增大轴心线装配误差平均值为的容忍程度,间接降低了类同轴封装的工艺难度。

附图说明

图1上、下层基板对准的pcb基板结构示意图;

图2上、下层基板错位的pcb基板结构示意图;

图3实施例一下层基板内导体部分径向尺寸比上层基板内导体径向尺寸小的pcb基板结构示意图;

图4实施例二下层基板内导体整体径向尺寸比上层基板内导体径向尺寸小的pcb基板;

图5实施例三上、下层基板的内导体径向尺寸比外导体径向尺寸小的pcb基板。

1、下层基板;2、上层基板;3、内导体;4、外导体;5、外导体焊盘;6微带线;7、焊球;8、内导体焊盘。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式说明本实用新型的技术方案:

实施例一

本实施例一提供一种球栅阵列封装的印刷电路板,具体见图3,所述pcb基板包括:上层基板和下层基板;所述上层基板包括,微带线、内导体、外导体、焊球、接地层、绝缘板,所述微带线附着在绝缘板表面,其一端与微带线相连,另一端与焊球相连;所述外导体嵌入绝缘板,其一端与接地层相连,另一端与焊球相连,所述焊球焊接在内导体与外导体一端,所述接地层嵌入两层绝缘板之间;所述下层基板包括,微带线、内导体、外导体、内导体焊盘、外导体焊盘、接地层、绝缘板,所述微带线附着在绝缘板表面,其一端与内导体相连,所述内导体嵌入绝缘板,其一端与微带线相连,另一端与内导体焊盘相连,所述外导体嵌入绝缘板,其一端与接地层相连,另有单与外导体焊盘相连,所述内导体焊盘焊接在内导体一端,所述外导体焊盘焊接在外导体一端。所述接地层嵌入两层绝缘板之间;所述内导体焊盘面积增大为设计面积的1倍;所述pcb基板的下层基板的内导体部分径向尺寸比所述pcb基板的上层基板的内导体径向尺寸小。

实施例二

本实施例二提供一种球栅阵列封装的印刷电路板,具体见图4,所述pcb基板包括:上层基板和下层基板;所述上层基板包括,微带线、内导体、外导体、焊球、接地层、绝缘板,所述微带线附着在绝缘板表面,其一端与微带线相连,另一端与焊球相连;所述外导体嵌入绝缘板,其一端与接地层相连,另一端与焊球相连,所述焊球焊接在内导体与外导体一端,所述接地层嵌入两层绝缘板之间;所述下层基板包括,微带线、内导体、外导体、内导体焊盘、外导体焊盘、接地层、绝缘板,所述微带线附着在绝缘板表面,其一端与内导体相连,所述内导体嵌入绝缘板,其一端与微带线相连,另一端与内导体焊盘相连,所述外导体嵌入绝缘板,其一端与接地层相连,另有单与外导体焊盘相连,所述内导体焊盘焊接在内导体一端,所述外导体焊盘焊接在外导体一端。所述接地层嵌入两层绝缘板之间;所述内导体焊盘面积增大为设计面积的1.5倍;所述pcb基板的下层基板的内导体整体径向尺寸比所述pcb基板的上层基板的内导体径向尺寸小。

实施例三

本实施例三提供一种球栅阵列封装的印刷电路板,具体见图4,所述pcb基板包括:上层基板和下层基板;所述上层基板包括,微带线、内导体、外导体、焊球、接地层、绝缘板,所述微带线附着在绝缘板表面,其一端与微带线相连,另一端与焊球相连;所述外导体嵌入绝缘板,其一端与接地层相连,另一端与焊球相连,所述焊球焊接在内导体与外导体一端,所述接地层嵌入两层绝缘板之间;所述下层基板包括,微带线、内导体、外导体、内导体焊盘、外导体焊盘、接地层、绝缘板,所述微带线附着在绝缘板表面,其一端与内导体相连,所述内导体嵌入绝缘板,其一端与微带线相连,另一端与内导体焊盘相连,所述外导体嵌入绝缘板,其一端与接地层相连,另有单与外导体焊盘相连,所述内导体焊盘焊接在内导体一端,所述外导体焊盘焊接在外导体一端。所述接地层嵌入两层绝缘板之间;所述内导体焊盘面积增大为设计面积的2倍;所述pcb基板的内导体径向尺寸比外导体径向尺寸小。

以上实施例只是阐述了本实用新型的基本原理和特性,本实用新型不受上述实施例限制,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还有各种变化和改变,这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内,本实用新型要求保护范围由权利要求书结合其说明书阐述的范围进行界定。


技术特征:

1.一种球栅阵列封装pcb基板,其特征在于,所述pcb基板包括:上层基板和下层基板;

所述上层基板包括,微带线、内导体、外导体、焊球、接地层、绝缘板,所述微带线附着在绝缘板表面,其一端与微带线相连,另一端与焊球相连;所述外导体嵌入绝缘板,其一端与接地层相连,另一端与焊球相连,所述焊球焊接在内导体与外导体一端,所述接地层嵌入两层绝缘板之间;

所述下层基板包括,微带线、内导体、外导体、内导体焊盘、外导体焊盘、接地层、绝缘板,所述微带线附着在绝缘板表面,其一端与内导体相连,所述内导体嵌入绝缘板,其一端与微带线相连,另一端与内导体焊盘相连,所述外导体嵌入绝缘板,其一端与接地层相连,另有单与外导体焊盘相连,所述内导体焊盘焊接在内导体一端,所述外导体焊盘焊接在外导体一端;

所述接地层嵌入两层绝缘板之间;

所述内导体焊盘面积增大为设计面积的1倍~2倍。

2.如权利要求1所述的一种球栅阵列封装pcb基板,其特征在于,所述pcb基板的上层基板的内导体径向尺寸和下层基板的内导体整体径向尺寸不同或者部分径向尺寸不同。

3.如权利要求1所述的一种球栅阵列封装pcb基板,其特征在于,所述pcb基板的内导体径向尺寸和外导体径向尺寸不同。

4.如权利要求2所述的一种球栅阵列封装pcb基板,其特征在于,所述pcb基板的下层基板的内导体部分径向尺寸比所述pcb基板的上层基板的内导体径向尺寸小。

5.如权利要求2所述的一种球栅阵列封装pcb基板,其特征在于,所述pcb基板的下层基板的内导体整体径向尺寸比所述pcb基板的上层基板的内导体径向尺寸小。

6.如权利要求3所述的一种球栅阵列封装pcb基板,其特征在于,所述pcb基板的内导体径向尺寸比外导体径向尺寸小。

技术总结
本实用新型公开了一种球栅阵列封装PCB基板,所述PCB基板包括:上层基板和下层基板;所述上层基板包括,微带线、内导体、外导体、焊球、接地层、绝缘板;所述下层基板包括,微带线、内导体、外导体、内导体焊盘、外导体焊盘、接地层、绝缘板,所述内导体焊盘面积增大为设计面积的1倍~2倍,本实用新型具有结构简单、工艺要求低、易于实现工业化大规模生产的的特点,同时具有限幅功率大小在线调试的特点;在保证微波电路驻波(或者参数S11,或者回波损耗)不增大的前提下,增大轴心线装配误差平均值为的容忍程度,间接降低了类同轴封装的工艺难度。

技术研发人员:方勇;刘强;魏学;牟聪;盛浩轩;郭勇
受保护的技术使用者:成都理工大学
技术研发日:2020.01.02
技术公布日:2020.06.09

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