專利名稱：實現(xiàn)多信號傳輸?shù)耐捉Y構及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種PCB基板的通孔結構及其制造方法，尤其涉及一種可以實現(xiàn)多信號傳輸?shù)腜CB基板的通孔結構及其制造方法。
背景技術：
隨著電子產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展和電子產(chǎn)品的廣泛普及，電子產(chǎn)品的多功能和便攜性越來越受到重視，用戶希望電子產(chǎn)品盡可能小。而在如今多功能電子產(chǎn)品中存在一個重要問題，即，電子線路越來越復雜。為了將復雜的電子線路設置在印刷電路板中，在空間配置上必然受到限制。在印刷電路板中存在許多過孔，過孔也稱金屬化孔，在雙面板和多層板中，過孔用于連通各層之間的印制導線，其設置在各層需要連通的導線的交匯處。圖IA是示出雙層印刷電路板利用傳統(tǒng)過孔進行信號連接的電路圖，在圖IA的雙層PCB板中，電信號從PCB板上層芯片1經(jīng)鍵合線2、鍵合手指3、銅線路4和過孔5傳輸?shù)絇CB板另一層的銅線路6和焊球7。在工藝上，過孔的孔壁圓柱面上用化學沉積的方法鍍上一層金屬，用以連通中間各層需要連通的銅箔，而過孔的上下兩面做成圓形焊盤形狀，過孔的參數(shù)主要有孔的外徑、深度和位置。圖IB示出了傳統(tǒng)過孔的結構圖。過孔具有三種，分別為通孔(Through Via)、盲孔 (Blind Via)和埋孔(Buried Via)，其中，通孔是穿通PCB板的所有敷銅層的過孔，盲孔是連接PCB板的表層和內(nèi)層而不貫通整個板的過孔，而埋孔從表面無法看到。如圖IB所示， PCB板具有通孔9和盲孔8。在現(xiàn)有技術中，會專門設置一個通孔(或盲孔等)來為每一個信號實現(xiàn)信號的傳輸，每個通孔都是為一個信號所專用的，彼此之間不能通用。但是如果為每一個信號專門設計一個通孔，則對于復雜的信號連接需要在PCB板上鉆許多孔，這種設計方式對于PCB板的空間的利用效率不高，同時還會增加制造成本。由此可知，傳統(tǒng)的過孔很難達到使電子產(chǎn)品滿足進一步小型化的要求。另外，如果通過使用切割技術將過孔的孔壁金屬層分開成互不導通的多個部分， 則這樣首先會增加加工難度，因為過孔的直徑本身就已經(jīng)很小，再將孔壁金屬層分成多個部分顯然需要很精細的加工；其次，這幾部分之間的絕緣性難以保證；此外，如果孔壁金屬層被分成多個部分，則導電金屬面積變小，接觸電阻就會增大，從而使得PCB板的功耗增加。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種線路板上的通孔結構，其中， 通孔結構包括多個導電材料層以及至少一個絕緣材料層，在通孔內(nèi)壁上交替設置有導電材料層和絕緣材料層，導電材料層和絕緣材料層互相層疊，相鄰兩個導電材料層通過它們之間的絕緣材料層來實現(xiàn)電隔離。其中，每個導電材料層分別與線路板上的不同的導線連接，每個導電材料層傳輸一路信號。其中，與通孔內(nèi)壁直接接觸的是導電材料層，距通孔內(nèi)壁最遠的是導電材料層。其中，每個導電材料層與每個絕緣材料層在通孔中的部分沿垂直于通孔的軸的方向截得的截面的形狀與通孔的截面形狀相同或者相近。其中，每個導電材料層與每個絕緣材料層在通孔中的部分被沿垂直于通孔的軸的方向截得的截面的形狀為封閉形狀。其中，導電材料層的數(shù)量為兩個，絕緣材料層的數(shù)量為一個。其中，導電材料層的數(shù)量為三個，絕緣材料層的數(shù)量為兩個。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造PCB上的通孔結構的方法，所述方法包括以下步驟對PCB基板鉆孔以后，在通孔側壁上生長第一導電材料層；去除PCB基板上、 下表面的位于該通孔的第一方向上的一個區(qū)域內(nèi)的第一導電材料，形成空白區(qū)域，使PCB 基板在第一方向上的表面導電材料與通孔的第一導電材料層隔離開來；在第一導電材料層的表面生長第一絕緣材料層，并且使得第一絕緣材料層將上一步驟中產(chǎn)生的空白區(qū)域覆蓋；在第一絕緣材料層的表面生長第二導電材料層，并且使得第二導電材料層連接到基板在第一方向上的與第一導電材料層隔離開的表面導電材料。所述方法還包括去除基板上、下表面的位于該通孔的第二方向上的一個區(qū)域內(nèi)的導電材料，形成第二空白區(qū)域，使基板第二方向的表面導電材料與通孔的第二導電材料層和第一導電材料層均隔離開來；在第二導電材料層的表面生長第二絕緣材料層，并且使得第二絕緣材料層將第二空白區(qū)域覆蓋；在第二絕緣材料層的表面生長第三導電材料層， 并且使得第三導電材料層連接到基板在第二方向上的與第一導電材料層和第二導電材料層隔離開的表面導電材料。所述方法還包括重復上述過程，在更多的方向上實現(xiàn)電路連接。其中，去除的所述第二方向上的所述一個區(qū)域內(nèi)的導電材料是第一導電材料層的導電材料。其中，去除的所述第二方向上的所述一個區(qū)域內(nèi)的導電材料是第一導電材料層和第二導電材料層的導電材料。所述方法還包括進行PCB其他表面線路的刻蝕，最終完成PCB的電路布置。所述方法還包括利用化學刻蝕、機械磨蝕或者激光燒蝕的方法形成空白區(qū)域。使用本發(fā)明的過孔結構可以使一個通孔實現(xiàn)多個信號傳導，降低設計難度和提升空間使用效率。而且制造本發(fā)明的通孔結構的方法簡單，加工方法也簡單，不需要使用激光在孔壁內(nèi)將通孔精確地隔離成幾部分。根據(jù)本發(fā)明的實施例加工出來的過孔是在三維方向上進行分層設計，過孔的各部分之間絕緣性很好，且過孔的電阻很小。


通過下面結合示例性地示出一例的附圖進行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和特點將會變得更加清楚，其中圖IA是示出雙層印刷電路板利用傳統(tǒng)過孔進行信號連接的電路圖。圖IB示出了傳統(tǒng)過孔的結構圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的通孔結構的俯視圖。
圖3A到圖3E示出了制造根據(jù)本發(fā)明的實施例的通孔結構的方法。
具體實施例方式以下，參照附圖來詳細說明本發(fā)明的實施例。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的通孔結構的俯視圖。該通孔結構涂覆有兩層導電材料和一層絕緣材料，在通孔壁中由外到內(nèi)的方向(即沿著從緊貼通孔壁的位置到通孔內(nèi)距離通孔壁最遠的位置的方向)依次是第一金屬層11、絕緣材料層10、第二金屬層12。優(yōu)選的，第一金屬層和第二金屬層的材料為銅。第一金屬層11和第二金屬層12彼此通過絕緣材料層10來電隔離，第一金屬層11直接附著在通孔壁上，絕緣材料層10可以由環(huán)氧樹脂等絕緣材料形成。其中，每個金屬層與每個絕緣材料層在通孔中的部分沿垂直于通孔的軸的方向截得的截面的形狀與通孔的截面形狀相同或者相近。每個金屬層與每個絕緣材料層在通孔中的部分被沿垂直于通孔的軸的方向截得的截面的形狀為封閉形狀。其中，第一金屬層11與A側的導線連接，第二金屬層12與B側的導線連接。通過這樣的結構，電信號A可以從A側的導線通過第一金屬層11傳播到PCB板另一層的相應導線，而電信號B可以從B側的導線通過第二金屬層12傳播到PCB板另一層的相應導線，從而一個通孔就可以實現(xiàn)兩路電信號在PCB板的不同層之間的傳播。本發(fā)明不限于用一個通孔實現(xiàn)兩路電信號的傳播，實際上還可以設置三個以上的金屬層和多個絕緣材料層，相鄰的金屬層之間設置有絕緣材料層，從而沿多個方向實現(xiàn)多路信號在PCB板的不同層之間的傳播。 綜上，根據(jù)本發(fā)明的實施例的通孔結構包括多個導電材料層以及至少一個絕緣材料層，在通孔內(nèi)壁上交替設置有導電材料層和絕緣材料層，導電材料層和絕緣材料層互相層疊，相鄰兩個導電材料層通過它們之間的絕緣材料層來實現(xiàn)電隔離。下面參照圖3A到圖3E來具體描述制造根據(jù)本發(fā)明的實施例的通孔結構的方法。以包括上、下兩個金屬層的PCB基板為例來描述通孔的形成，如圖3A所示。接著， 如圖:3B所示，對PCB基板(銅箔基板CCL，銅箔遍布板的整個表面)進行鉆孔以后，在通孔側壁上通過化學鍍等方法生長第一金屬層11。接著如圖3C所示，刻蝕基板上、下表面位于通孔一側(B側，也即相對于通孔的第一方向上)的金屬，形成被蝕刻的空白區(qū)域E，使基板B側的表面金屬與通孔的第一金屬層 11隔離開來。當然，也可以通過其他機械方法(例如，機械磨蝕)或者激光燒蝕來使基板B 側的表面金屬與通孔的第一金屬層11隔離開來，從而形成空白區(qū)域E。B側與A側不一定是完全相對成180度角的，B側與A側可以成任意角度。接著如圖3D所示，在第一金屬層11的表面通過化學鍍等方法生長絕緣材料層，并且將上一步驟中產(chǎn)生的被蝕刻的空白區(qū)域E覆蓋。接著如圖3E所示，在絕緣材料層的表面通過例如化學鍍等方法生長第二金屬層 12，并且第二金屬層12連接到以前隔離開的基板B側上的表面金屬。最后進行其他表面線路的刻蝕，例如形成A側和B側的長條形狀的導線，這些與傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式相同，從而最終完成印刷電路板的制造。本發(fā)明不限于制造一個通孔傳輸兩路電信號的結構的方法，實際上還可以設置三個以上的金屬層和多個絕緣材料層，相鄰的金屬層之間具有絕緣材料層，從而沿多個方向實現(xiàn)多路信號的傳播。例如，對于一個通孔實現(xiàn)三路以上信號傳輸?shù)那闆r，只需要去除基板上、下表面的位于該通孔的第二方向(第二方向與第一方向(B側)和A側的方向不同)上的一個區(qū)域內(nèi)的導電材料，形成第二空白區(qū)域，使基板第二方向的表面導電材料與通孔的第二導電材料層和第一導電材料層均隔離開來。其中，如果第二導電材料層在通孔之外的基板表面上的寬度較窄(即，空白區(qū)域E較窄，第二空白區(qū)域不是疊置在空白區(qū)域E上的)，則所去除的第二方向上的導電材料是第一導電材料層的導電材料；如果第二導電材料層在通孔之外的基板表面上的寬度較寬(即，空白區(qū)域E較寬，第二空白區(qū)域疊置在空白區(qū)域E上)，則需要去除第一導電材料層和第二導電材料層中的一部分導電材料。在第二導電材料層的表面生長第二絕緣材料層，并且第二絕緣材料層將第二空白區(qū)域覆蓋；在第二絕緣材料層的表面鍍覆生長第三導電材料層，并且第三導電材料層連接到基板在第二方向上的與第一導電材料層和第二導電材料層隔離開的表面導電材料。最后，就可以實現(xiàn)一個通孔傳輸三路電信號的結構。重復上述過程，就能在更多的方向上實現(xiàn)電路連接。由于根據(jù)本發(fā)明的實施例的制造通孔結構的方法刻蝕的區(qū)域是在板的表面而非在通孔的內(nèi)壁中，因此可以實現(xiàn)精確的加工。雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實施例具體示出并描述了根據(jù)本發(fā)明的通孔結構及其制造方法，但是本領域普通技術人員將理解的是，在不脫離如所附權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在這里做出形式和細節(jié)上的各種改變。還應該注意的是，在一些可選擇的實施方式中，標示出的功能/動作/步驟可以不按照具體實施方式
中示出的順序發(fā)生。例如，根據(jù)所涉及的功能/動作/步驟，某些連續(xù)示出的功能/動作/步驟實際上可以基本同時地執(zhí)行，或者有時可以按照相反的順序來執(zhí)行。 另外，有些功能/動作/步驟不一定是必需的。
權利要求
1.一種線路板上的通孔結構，其中，通孔結構包括多個導電材料層以及至少一個絕緣材料層，在通孔內(nèi)壁上交替設置有導電材料層和絕緣材料層，導電材料層和絕緣材料層互相層疊，相鄰兩個導電材料層通過它們之間的絕緣材料層來實現(xiàn)電隔離。
2.根據(jù)權利要求1所述的通孔結構，其中，每個導電材料層分別與線路板上的不同的導線連接，每個導電材料層傳輸一路信號。
3.根據(jù)權利要求1所述的通孔結構，其中，與通孔內(nèi)壁直接接觸的是導電材料層，距通孔內(nèi)壁最遠的是導電材料層。
4.根據(jù)權利要求1所述的通孔結構，其中，每個導電材料層與每個絕緣材料層在通孔中的部分沿垂直于通孔的軸的方向截得的截面的形狀與通孔的截面形狀相同或者相近。
5.根據(jù)權利要求1所述的通孔結構，其中，每個導電材料層與每個絕緣材料層在通孔中的部分被沿垂直于通孔的軸的方向截得的截面的形狀為封閉形狀。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的通孔結構，其中，導電材料層的數(shù)量為兩個，絕緣材料層的數(shù)量為一個。
7.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的通孔結構，其中，導電材料層的數(shù)量為三個，絕緣材料層的數(shù)量為兩個。
8.一種制造PCB上的通孔結構的方法，包括以下步驟對PCB基板鉆孔以后，在通孔側壁上生長第一導電材料層；去除PCB基板上、下表面的位于該通孔的第一方向上的一個區(qū)域內(nèi)的第一導電材料， 形成空白區(qū)域，使PCB基板在第一方向上的表面導電材料與通孔的第一導電材料層隔離開來；在第一導電材料層的表面生長第一絕緣材料層，并且使得第一絕緣材料層將上一步驟中產(chǎn)生的空白區(qū)域覆蓋；在第一絕緣材料層的表面生長第二導電材料層，并且使得第二導電材料層連接到基板在第一方向上的與第一導電材料層隔離開的表面導電材料。
9.根據(jù)權利要求8所述的制造PCB上的通孔結構的方法，所述方法還包括去除基板上、下表面的位于該通孔的第二方向上的一個區(qū)域內(nèi)的導電材料，形成第二空白區(qū)域，使基板第二方向的表面導電材料與通孔的第二導電材料層和第一導電材料層均隔離開來；在第二導電材料層的表面生長第二絕緣材料層，并且使得第二絕緣材料層將第二空白區(qū)域覆蓋；在第二絕緣材料層的表面生長第三導電材料層，并且使得第三導電材料層連接到基板在第二方向上的與第一導電材料層和第二導電材料層隔離開的表面導電材料。
10.根據(jù)權利要求9所述的制造PCB上的通孔結構的方法，其中，去除的所述第二方向上的所述一個區(qū)域內(nèi)的導電材料是第一導電材料層的導電材料。
11.根據(jù)權利要求9所述的制造PCB上的通孔結構的方法，其中，去除的所述第二方向上的所述一個區(qū)域內(nèi)的導電材料是第一導電材料層和第二導電材料層的導電材料。
12.根據(jù)權利要求9所述的制造PCB上的通孔結構的方法，所述方法還包括重復上述過程，在更多的方向上實現(xiàn)電路連接。
13.根據(jù)權利要求8-12中任一項所述的制造PCB上的通孔結構的方法，所述方法還包括進行PCB其他表面線路的刻蝕，最終完成PCB的電路布置。
14.根據(jù)權利要求8-12中任一項所述的制造PCB上的通孔結構的方法，所述方法還包括利用化學刻蝕、機械磨蝕或者激光燒蝕的方法形成空白區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)多信號傳輸?shù)耐捉Y構及其制造方法，通孔結構包括多個導電材料層以及至少一個絕緣材料層，相鄰兩個導電材料層之間通過絕緣材料層來實現(xiàn)電隔離。制造通孔結構的方法包括在通孔側壁上生長第一導電材料層；刻蝕PCB基板上、下表面的位于該通孔的第一方向上的一個區(qū)域內(nèi)的導電材料；在第一導電材料層的表面生長第一絕緣材料層；在第一絕緣材料層的表面生長第二導電材料層，并且第二導電材料層連接到以前隔離開的基板表面導電材料。使用本發(fā)明的過孔結構可以使一個通孔實現(xiàn)多個信號傳導，提升了空間使用效率。而且本發(fā)明的過孔是在三維方向上進行分層設計，制造方法簡單，過孔的各部分之間絕緣性很好，且過孔的電阻很小。
文檔編號H05K1/11GK102300401SQ201110233800
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月12日 優(yōu)先權日2011年8月12日
發(fā)明者陳松 申請人:三星半導體(中國)研究開發(fā)有限公司, 三星電子株式會社