專利名稱：電子組件、使寄生電容最小的方法及制造電路板結構的方法
技術領域：
在此公開的電路板組件大致涉及電路板技術，以及更具體地涉及使信號通道上的 電容耦合最小的基底結構。
背景技術：
現(xiàn)代的印刷電路板技術一般采用多層方法，以有效地分配大批的信號通道。例如，參考圖1，電子組件10通常包括倒裝芯片(flip-chip)聯(lián)結的半導體器件12，該半導體器件12安裝在球柵陣列(BGA)封裝14之內(nèi)，該球柵陣列封裝14又與PCB組件16相連接。雖然在尺寸和規(guī)模方面不同，但是該封裝和PCB組件都使用多層電路板技術。不管大的PCB或小的微型板，為了有效的信號通路，多層電路板一般利用多個疊層20。如圖2A所示，層20通常各包括平的絕緣基底22和薄的導體24。該導體提供接地面/電源面，并且通常沉積在基底上。以相對精度把這些層層壓成疊置結構，以保持嚴格的平面度規(guī)格。橫向于基底和導體部分形成的過孔26允許層間的信號通路。過孔通過填有絕緣體且未金屬化的區(qū)域與導電面電隔離，其中填有絕緣體區(qū)域和未金屬化的區(qū)域通常作為阻焊盤28為人所熟知。一般地，根據(jù)適合于特定工藝的設計規(guī)則制造整個結構。為給定工藝偏離標準設計規(guī)則通常導致額外的費用和/或意想不到的問題。在努力試圖最小化阻焊盤(圖2B中的虛線所示)區(qū)域內(nèi)的松垂或非平面度中，支配阻焊盤形成的設計規(guī)則限制阻焊盤的直徑。我們發(fā)現(xiàn)擴大阻焊盤可增強高速信號的性能。令人遺憾地，通過超出常規(guī)設計規(guī)則的設計以常規(guī)地擴大阻焊盤通常會增加過多的成本。需要的是以及迄今為止無法獲得的是，在不違反標準制造設計規(guī)則的情況下允許擴大阻焊盤的電路板結構。在此描述的電路板結構滿足這種需要。

發(fā)明內(nèi)容
在此描述的電路板結構提供一種獨特的方法，以便在最小限度地影響整體電路板的平面度的情況下擴大阻焊盤結構。這能夠顯著地降低信號通道和電源面/接地面之間的電容耦合。因而為高帶寬應用獲得最優(yōu)的信號性能和保真度。為了實現(xiàn)上述優(yōu)點，公開了一種電路板結構。該電路板結構包括平基底和導體，其中該平基底具有相對布置的平坦表面。該導體形成在至少一個平坦表面上并限定導體面。該結構還包括穿過基底層和導體層形成的直徑加大的阻焊盤。該阻焊盤還包括形成為基本上與導體層共面的間隔物。
在另一形式中，該電路板結構使用在用于對多個信號通道進行布線的多層電路板組件中。多層電路板組件包括多個層，每個層包括具有相對布置的平坦表面的平基底和形成在至少一個平坦表面上的導體。導體確定導體面。直徑加大的阻焊盤穿過基底和導體形成，并包括定向為橫向于基底和導體層的導電過孔。該阻焊盤還包括布置成基本上與導體面共面的間隔物。在又一形式中，該電路板結構使用在用于容納至少一個半導體器件的球柵陣列封裝中。該封裝具有適合于連接至電路板的接觸接口，該接觸接口包括越過接口層布置的焊球陣列。該封裝還包括連接至接觸接口的電路板組件，該電路板組件包括具有相對布置的平坦表面的平基底和 成在至少一個平坦表面上的導體。該導體限定導體面。直徑加大的阻焊盤穿過基底和導體形成，并包括布置成基本上與導體面共面的間隔物。在又一形式中，在此描述了制造電路板結構的方法。該方法包括以下步驟形成具有相對布置的平坦表面的平基底核心；在基底上沉積導體以形成導體面，并對應于與導體面共面的電隔離的間隔物來對導體面的一部分進行掩模；蝕刻部分導體層以限定間隔物；在被蝕刻層上方沉積額外的絕緣體；形成橫向于平坦表面的穿過基底的開口 ；以及利用絕緣體填充該開口以形成具有外徑的阻焊盤。當結合附圖閱讀時，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將從以下的詳細說明中變得明顯。


參考以下的更詳細的說明和附圖將更好地了解在此所描述的電路板結構，其中圖I為安裝至印刷電路板組件的球柵陣列封裝的不按比例的高層次圖；圖2A為傳統(tǒng)的電路板層的局部橫截面圖；圖2B為與圖2A相似的視圖，其表示與具有過大直徑的傳統(tǒng)阻焊盤有關的非平面松垂；圖3為改進的電路板結構的局部橫截面圖；圖4為表示制造圖3的電路板結構的方法的流程圖；圖5為應用于具有信號過孔的印刷電路板的圖3的電路板結構的局部透視圖。
具體實施例方式在此描述的電路板組件提供用于使電容耦合最小的高性能的方案，該電容耦合由于不希望的小的阻焊盤直徑而作用于信號通路。通過在阻焊盤中使用間隔物實現(xiàn)上述方案，從而擴大直徑以及使由于松垂所導致的整體平面度的偏差最小。參考圖3，改進的電路板組件包括基底核心層32和沉積在基底上的導體層34，其中改進的電路板結構總體表示為30?；缀诵膬?yōu)選采用諸如FR-4的絕緣材料的形式。銅箔提供可接受的導體層。未金屬化并用絕緣體填充的圓柱形區(qū)域橫向于基底層和導體層形成，以限定阻焊盤36。該阻焊盤的直徑相對于預定的工藝設計規(guī)則尺寸加大。對于上述的一般結構，設計規(guī)則一般將限制阻焊盤的尺寸。我們發(fā)現(xiàn)擴大的阻焊盤提供增強的信號傳播性能的若干應用。我們也發(fā)現(xiàn)在擴大阻焊盤的有效直徑的同時使松垂最小的方法，從而能夠達到我們的高性能目標。為此，以及進一步參考圖3，阻焊盤36補充有電隔離的間隔物38。該間隔物優(yōu)選地采用環(huán)的形式，或者布置在阻焊盤的一個軸向端的多個同心環(huán)(未示出)，該間隔物基本上與導體層34共面，并且由與導體層的導電材料相似的導電材料制成。絕緣體填充在與間隔物有關的任何間隙以及相對于導電面定位使得保持平的平坦表面。制造這種結構是簡單的工藝，該工藝與通常的做法幾乎沒有差別。通常，如圖4所示，首先在步驟50中，形成合適的基底核心。然后，在步驟52，沉積金屬化或者導電層。沉積工藝還包括對應于期望的間隔物結構來對導體層的某些部分進行掩模。在步驟54，蝕刻部分導體層，并與先前的掩模步驟一致的方式形成間隔物。然后，在步驟56，在被蝕刻的導體層之上設置絕緣體。然后，在步驟58，通過機械打孔工藝形成穿過基底的開口，以限定阻焊盤開口。然后在步驟60，用絕緣體填充開口。在以上所述的該基本方法中可根據(jù)應用執(zhí)行進一步的步驟，諸如過孔形成。根據(jù)所要求的層數(shù)可重復執(zhí)行該工藝若干次。在操作中，間隔物38提供剛性結構以配合所述絕緣體以及防止直徑加大的阻焊盤36的松垂。然而，由于該間隔物包括與導體層的導電材料相配的導電材料，故通過直徑尺寸“d” (圖3)滿足設計規(guī)則的直徑，同時使由尺寸“d”限定的用于高性能目的的有效直徑最大。上述基本結構的一個具體的應用是用于芯片/多芯片模塊(MCM)或者印刷電路板(PCB)的多個層，或印刷電路板(PCBs)。圖5表示該應用，其中導電過孔70穿過由開口限定的阻焊盤72形成，并且與導體層74與同心的多個間隔物76和78電隔離。在常規(guī)的設計規(guī)則下，阻焊盤直徑與過孔直徑的比值大約為三(3)。如上所述，此限制的主要目的之一是使松垂(由于擴大的阻焊盤)最小，該松垂將導致層間的平面度問題。然而，雖然過孔70接近阻焊盤72有助于減少松垂，但是也有助于寄生電容耦合，該寄生電容耦合使信號性能降低。我們發(fā)現(xiàn)通過擴大阻焊盤直徑以及使用上述的間隔物結構，極大地降低作用于與導體層74 (電源面或接地面)耦合的信號過孔70的寄生電容。此外，通過使阻焊盤直徑與過孔直徑的比值在五(5)至八(8)的范圍內(nèi)，過孔結構的阻抗接近五十(50)歐姆，這將是非常合意的。圖6表示涉及球柵陣列(BGA)接口連接的上述的通常電路板結構的另外的應用。BGA和MicroBGA封裝使在封裝的半導體器件和PCB之間能夠產(chǎn)生有效的電連接。該封裝包括焊球盤80，該焊球盤80通過多個焊球84連接至BGA封裝電路板82，該多個焊球84與布置在支承PCB組件88上的相對面對的焊球盤86精確地對準。BGA封裝電路板和PCB組件都具有相應的電源面90和接地面92。傳統(tǒng)的BGA接口方案所面對的問題之一涉及焊球盤80和相鄰的電源面/接地面82之間的寄生平行板電容。該問題在BGA封裝電路板和PCB組件88中都可能會自身表露出來。我們發(fā)現(xiàn)通過使用上述電路板結構，對于BGA封裝和PCB，使得焊球盤80，86和相應的電源面90和接地面92之間的平行板電容最小化。上述的完成是通過在焊球盤位置94和96的附近形成阻焊盤，從而移去平行板電容器的一側。為了使阻焊盤中的所有松垂最小，使用與上述示例中所描述的間隔物相似的環(huán)狀間隔物100。因此，通過BGA封裝傳播以及通過PCB向外傳播的信號保持高保真度。更進一步，在此公開的電路板結構最佳地提高若干層布線上的信號保真度。電子、組件通過在整個組件中一致地使用阻焊盤間隔物結構達到最佳性能，其中該電子組件包括安裝至印刷電路板(如圖4所示)的MCM/BGA封裝接口(如圖5所示)?？傮w組件由圖I中的示例大致地示出。本領域的技術人員將認識到在此所述的電路板結構所提供的許多益處和優(yōu)點。使用具有了獨特的間隔物結構的擴大的阻焊盤以使作用于通過電路板結構傳播的信號上的寄生電容最小而具有顯著的重要性。間隔物在使用尺寸加大的阻焊盤的情況下有助于保持平面度。雖然具體示出并參考本發(fā)明的優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但是本領域的技術人員應了解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可在形 式和細節(jié)上進行各種改變。例如，雖然詳細地描述了關于印刷電路板和BGA封裝方案的專門應用，但是在此所述的電路板結構可有利地應用于任何形式的電路板組件，不管是宏觀級別或者微觀級別。此外，雖然在此已經(jīng)描述了優(yōu)選的間隔物結構，但是可采用各式各樣的形狀和材料以提供上述益處和優(yōu)點。例如，可具有滿意結果地使用采用非圓形形狀，非連續(xù)形狀等等的間隔物。另外，間隔物可由剛性絕緣體而不是導電材料形成。
權利要求
1.一種電子組件包括 用于具有用于層間信號布線的過孔的多層電路板組件，該多層電路板組件包括多個層，每層包括 具有相對布置的平坦表面的第一平基底； 形成在至少一個所述平坦表面上的第一導體，導體層限定導體面； 穿過所述基底和所述導體形成的直徑加大的第一阻焊盤，所述阻焊盤還包括定向為橫向于所述基底和所述導體的導電過孔，所述過孔貫穿形成在所述阻焊盤中； 形成在所述阻焊盤中的第一間隔物，該間隔物布置成基本上與所述導體面共面；和用于容納至少一個半導體器件的球柵陣列封裝，該封裝具有連接至所述多層電路板組件的接觸接口，該接觸接口包括越過接口層布置的焊球盤陣列，該封裝還包括連接至所述接觸接口的電路板結構，該電路板結構包括 具有相對布置的平坦表面的第二平基底； 形成在至少一個所述平坦表面上的第二導體，導體層限定導體面； 穿過所述基底和所述導體形成的直徑加大的第二阻焊盤；和 形成在所述阻焊盤中的第二間隔物，所述間隔物布置成基本上與所述導體共面， 其中，所述第一間隔物和第二間隔物與所述過孔和所述導體電隔離。
2.一種使電路板結構中的寄生電容最小的方法，所述電路板結構用于具有用于層間信號布線的過孔的多層電路板組件，該方法包括以下步驟 在直徑加大的阻焊盤的附近提供信號通路，所述直徑加大的阻焊盤形成在所述基底和導體內(nèi)，并包括形成為基本上與所述導體共面的間隔物，所述過孔貫穿形成在所述阻焊盤中；和 沿所述信號通路發(fā)送信號， 其中，所述間隔物與所述過孔和所述導體電隔離。
3.如權利要求2所述的方法，其中，所述阻焊盤形成有所述信號過孔，所述信號沿所述信號過孔發(fā)送。
4.如權利要求2所述的方法，其中，所述阻焊盤形成在焊球盤的附近，所述信號通過所述焊球盤發(fā)送。
5.一種制造電路板結構的方法，所述電路板結構用于具有用于層間信號布線的過孔的多層電路板組件，該方法包括以下步驟 形成具有相對布置的平坦表面的平基底核心； 在基底上沉積導體以形成導體面，并對應于與導體面共面的電隔離的間隔物來對導體面的一部分進行掩模； 蝕刻部分導體層以限定間隔物； 在被蝕刻層的上方沉積額外的絕緣體； 形成橫向于所述平坦表面穿過所述基底的開口 ； 利用絕緣體填充所述開口，以形成具有外徑的直徑加大的阻焊盤，所述過孔貫穿形成在所述阻焊盤中， 其中，所述間隔物與所述過孔和所述導體電隔離。
全文摘要
本發(fā)明涉及電子組件、使寄生電容最小的方法及制造電路板結構的方法。公開了一種電路板結構。該結構包括平基底和導體，其中該平基底具有相對布置的平坦表面。該導體形成在至少一個平坦表面上并限定導電層。該結構還包括穿過基底層和導體層形成的直徑加大的阻焊盤。該阻焊盤還包括形成為基本上與導體面共面的間隔物。
文檔編號H05K1/11GK102638931SQ20121007409
公開日2012年8月15日 申請日期2005年7月27日 優(yōu)先權日2004年9月17日
發(fā)明者尹英洙, 尼古拉斯·J·特內(nèi)克基斯, 費爾南多·阿吉雷 申請人:泰拉丁公司