专利名称：一种印制板组件及其加工方法
技术领域：
本发明涉及电路板，尤其涉及一种应用于高频、大功率电路中的具备散
背景技术：
业界为解决电子元件电气连接的问题，现在普遍采用印制电路板(PCB 板)的方式来实现众多的电子元件的电气连接与固定。对于一般功率和信号 频率的元件来说，采用FR4 (FlameRetardant4,阻燃等级4 )板材作为印制电 路板的板材就已经可以满足要求了。但是随着业界对于高频、大功率的功能 的实现要求，就必须使用一些高频、大功率的器件。而这些器件如果采用常 用的印制电路板材(如FR4板材)，则无法承受大功率的负荷，而且存在高频 效应。这时，必须采用性能更高的高频板材如PTFE ( Polytetrafluoraethylene， 聚四氟乙烯)板材，以解决高频、大功率的功率管的匹配、损耗和散热的问 题。
目前用以高频以及功率放大功能的印制电路板即功率放大印制板的单板 频率可达到2G甚至更高，单个功率管的功率达到IOOW以上。而对于低频、 小功率元器件则采用常规的印制板，来设计实现低频、小功率元器件的电气 连接与固定。
此外，对于大功率电路在进行功率放大的工作条件下，还要为电路板或 元器件提供充分的散热条件，以保证电路板本身、板上其他元器件、以及大 功率元器件工作在额定安全工作温度之下，常用的方法是为这里这类印制电 路连接一个金属件作为散热片。由于印制电路的热量主要来自大功率元件， 为满足大功率元件的散热， 一般大功率元件直接焊接或者用导电导热胶粘接 到一种专门为大功率器件散热的衬底上，这种衬底一般为金属衬底，具有良好的导热导电性能。通过这种衬底为大功率器件进4亍散热。当然，对于一些 功率非常大，通过电流很大，发热量很多的器件，仅仅是衬底也不足以及时 散热，这时还要采取其它的散热措施。例如，在衬底上再连接大的外部散热 器。这种大的散热器具有很大的面积与体积，以保证散热面足够大。而且这 种散热器往往还具有专门的散热结构，比如多槽形结构，以增加散热面积， 甚至还可以为这种散热器安装电扇，通风散热等等散热方法。此外，村底以 及散热片一般为金属件，可以形成有效的电连接，因此除了能有效传导热量 外，还可以为印制电^各板提供接地，这一要求在高频、射频电路应用中尤为 重要，印制电路板接地通常的做法是将印制电路板的底面局部设计必需的走 线，其余部分做大面积铺铜设计，通过印制电路板底面铜层与散热片的连接， 提供大功率器件的地回路。
显然，对于具有一部分高频、大功率的电路进行印制板设计有着特殊的 要求。但是如果对于整个电路都采用高频板材以及散热装置，会大大增加印 制电路板的生产成本。所以，通常节约的做法是为高频、大功率的这部分电 路采用高频板材以及散热装置，设计出专门的高频、大功率电路的印制板，
此处简称功率放大印制板；对于功率不是很大，频率也不是很高的电路则采
用常规的印制电路板材来设计常规印制板。
这样，在具有高频、大功率的电路中需要设计两个电路印制板。 一个是
常规印制板(常规PCB板)，用以连接、放置低频、功率不大的器件； 一个是 功率放大印制板(功率放大印制板，功率放大PCB板)，用以连接、放置高频、 大功率器件。
图la为当前主要功率放大印制板及其连接方式示意图，其中包括功率 管IOI、高频板材102、衬底105、散热器106以及焊料104。
在高频板材102中有专门为高频、大功率电路设计的电路连接。 功率管101穿过高频板材102,其引脚103焊接到高频板材102上，用以 提供功率管101的电气连接以及固定作用。高频板材102与衬底105通过焊料104焊接。该衬底105 —般为金属衬底。
衬底105与散热器106连接，用以散热。
在现有技术中为了简化电路印制板的设计， 一般都将功率放大印制板模 块化，形成功率放大印制板模块。功率放大印制板模块集成了功率放大印制 板，以及焊接在其上的大功率器件，以及大功率器件连接的衬底或者散热器。
在整体电路设计中，利用功率放大印制板模块，就可以节省对大功率部 分电路的重复设计，直接将功率放大印制板模块嵌到常规印制板中进一步提 高了系统的集成设计和归一化设计。
如图lb所示，显示了嵌入式功率放大印制板模块嵌入到常规印制板中的 设计示意图，其中包括常规印制板121、功率放大印制板122、散热器123、 焊料124、功率管125、功率管引脚126、衬底127、跳线128。
功率管125穿过功率放大印制板122的开窗与衬底127接触，用以散热， 所述衬底127—般为金属衬底，实现功率管的散热、接地等功能。
功率管引脚126与功率放大印制板122焊接，实现功率管125与功率放 大印制板122的电气连接。
上述的功率管125、功率放大印制板122以及衬底127形成一个整体，功 率放大印制板模块。将该功率放大印制板模块在一次设计成型以后，就模块 化，以后将避免重复设计，对于类似的应用场合，就可以将该模块视为一个 元件来进行使用。站在常规印制板的角度来看，该功率放大印制板模块就相 当于一个连接其上的 一个大的电气元件。
在常规印制板121上开窗，将该功率放大印制板模块整个放入到常规印 制板121的窗口中。
放入窗口中的功率放大印制板122通过跳线128与常规印制板121连接， 实现功率放大印制板122与常规印制板121的电气连接。
功率放大印制板122与衬底127连接形成一个整体穿过常规印制板121的开窗与散热器123接触，功率放大印制板122、功率管125以及衬底127都 嵌入在常规印制板121所开的窗口中。
常规印制板121与散热器123通过焊料124焊接。
从以上技术可以看出，嵌入式的功率放大印制板模块的确节省了设计功 率放大印制板电路的步骤，但是嵌入式的功率放大印制板模块在与常规印制 板进行连接的时候是采用跳线进行连接的。
在实际生产过程中，对于跳线的焊接是不能采用自动焊接工序的，而必 须人工准备跳线，然后一一将这些跳线焊接到功率放大印制板与常规印制板 上。这样使得焊接工序复杂，而且导致整板的生产效率低下。同时，由于焊 接采用手工，其焊接质量不能完全保证，而且焊接的一致性也无法保证。
发明内容
本发明实施例提供一种印制板组件及其连接方法，以实现功率放大印制 板与常规印制板之间的更高效率、更可靠的电气连接。 一种印制板组件，包括
第一印制板和第二印制板，所述第二印制板为第一印制板的连接高频、 大功率器件的印制板，其通过侧端的表贴式焊端与第一印制板焊接固定；
功率管和散热器，所述功率管穿过所述第一印制板和第二印制板的开窗 与所述散热器连接；
所述功率管的引脚与所述第二印制板相焊接；
所述散热器与所述第一印制板的下表面相连接。
一种印制板组件的加工方法，包括
将第二印制板侧端的表贴式焊端焊接到第 一 印制板上，所述第二印制板 为第一印制板的连接高频、大功率器件的印制板；
在放置功率管的位置处将所述第一印制板和第二印制板开窗； 将所述功率管穿过所述开窗，并将功率管的引脚焊接到所述第二印制板上；
将所述功率管与散热器相连； 将所述散热器与所述第一印制板的下表面相连接。
的表贴连接，表贴化组装效率远远高于手工焊接降低了组装成本，具有高组 装效率，并保证了加工的一致性。
图la为现有技术的功率放大印制板及其连接方式意图lb为现有技术的嵌入式功率放大印制板的设计示意图2为本发明实施例的表贴式功率放大印制板的设计示意图3a为本发明实施例一的印制板组件结构示意图3b为本发明实施例一的印制板组件的加工方法流程图4a为本发明实施例二的印制板组件结构示意图4b为本发明实施例二的功率放大印制板组件的加工方法流程图。
具体实施例方式
本发明实施例提供了 一种模块化的表贴式功率放大印制板，该表贴式的 功率放大印制板与功率管以及衬底或散热器 一起应用形成表贴式功率放大印 制板模块，实现了低成本、高组装效率的高频、大功率器件的连接方法。实 施例一为带有衬底的印制板组件的结构及其加工方法；实施例二为不带有村 底的印制板组件的结构及其加工方法。
一种表贴式的功率放大印制板如图2所示，在功率放大印制板的侧端有 表贴式焊端。城堡式焊端为一种典型的表贴式焊端。城堡式焊端的结构包括 三部分，分别为设置在功率放大印制板200上表面边沿的焊盘201、下表面边 沿的焊盘203、以及电性连接该焊盘201和焊盘203的镀有金属膜的凹槽202。形成金属膜凹槽202的方法有
在功率放大印制板200侧面钻加工出连接上下两个焊盘的凹槽，凹槽的 结构可以多样化，横截面可以根据加工工艺选择为加工为半圆形、方形或三 角形或其它形状的凹槽，然后对该凹槽内壁进行电镀处理，形成金属膜。
该焊端除了直接用于与常规印制板焊接固定外，还可以根据需要承担一 定的电气连接作用，例如接地、回流等，所以焊端的位置和数目根据电路板 以及常规印制板上电路的具体功能而定。
连接以及固定的功能。
显然，为了达到便于表贴焊接的目的，表贴式的功率放大印制板还可以 采用其它类型的便于表贴的焊端。比如可以采用过孔式焊端。所述过孔式的 焊端，包括在功率放大印制板200上表面边沿的焊盘、下表面边沿的焊盘、 贯穿上表面边沿焊盘和下表面边沿焊盘的过孔，以及镀在过孔上的金属膜。 通过镀有金属膜的过孔，实现上表面边沿焊盘与下表面边沿焊盘的电气连接。
功率放大印制板可以通过这种过孔表贴焊接到常规印制板上。
显然上述的表贴式功率放大印制板也可以模块化，在设计好一次某种类 型的高频、大功率电路的印制板后，将其模块化。
实施例一
如图3a所示，本发明实施例的印制板组件包括常规印制板301、表贴 式功率放大印制板302、散热器303、焊料304、功率管305、功率管引脚306、 衬底307、表贴式焊端308。
功率放大印制板302通过侧端的表贴式焊端308与常规印制板301焊接。 功率放大印制板302通过焊接在常规印制板301上的多个焊端实现与常规印 制板301的电气连接，比如常规印制板301上的电源，射频信号通过功率放 大印制板302上的表贴式焊端308与常规印制板301上的焊盘焊接后传递到 功率放大印制板302上。并且功率放大印制板302可以十分牢固的固定在常规印制板301上。
在功率管305需要放置的位置上，常规印制板301以及功率放大印制板 302开有窗口；功率管305穿过常规印制板301以及功率放大印制板302的开 窗，其引脚焊接在功率放大印制板302上，实现功率管305与功率放大印制 板302上的阻容器件的电气连接，组成了一个功率放大模块。射频信号通过 功率放大印制板302上的走线后经功率管305放大变成大功率信号，再次通 过表贴式焊端308从功率放大印制板302传到常规印制板301上。功率放大 印制板302相比常规印制板301对射频信号的损耗要小得多，以保证射频信 号的高质量。
功率管305穿过窗口的另一端与衬底307连接，接触散热；所述衬底307 一般为金属衬底，实现功率管的散热、接地等功能。功率管305与村底307 之间的连接可以是通过焊料焊接，也可以是通过导电导热胶粘接。
衬底307与散热器303连接，接触散热，实现功率管更好的散热。衬底 307与散热器303之间的连接可以是通过焊料焊接，也可以是通过导电导热胶 粘接。
常规印制板301的下表面与散热器303连接，实现PCB板的散热、固定 等作用。在常规印制板301的下表面一般具有大面积铺铜，这些铺铜与散热 器303的连接可以是通过焊料焊接，也可以是通过导电导热胶粘接。
上述实施例一的印制板组件的加工方法，如图3b所示，具体包括如下步
骤
步骤S321:在功率放大印制板以及常规印制板上开窗。 在功率放大印制板以及常规印制板放置功率管305的位置上开窗。开窗
的窗口大小应该与要连接的功率管305的大小相适应，其尺寸应该比功率管
305稍微大一些，可以使功率管305穿过其窗口。
步骤S322:将功率放大印制板侧端的表贴式焊端焊接到常规印制板上。 在功率放大印制板302的侧端具有表贴式的焊端，其一种典型的表贴式焊端为城堡式焊端。该焊端便于进行自动表贴式焊接，利用这种焊端，可以
高效、可靠的将功率放大印制板302焊接并固定到常规印制板301上。
步骤S323:将功率管穿过窗口与衬底相连，并将功率管引脚焊接到功率 放大印制板上。
将功率管305穿过上述所开的窗口，并将该功率管305的引脚焊接到功 率放大印制板302上，实现功率管305的电气连接以及固定。
在功率管305穿过窗口的另一端，与衬底307相连，用以给功率管305 散热。其连接方式既可以是通过焊料焊接，也可以是通过导电导热胶粘接。
步骤S324:将衬底与散热器相连。
为实现功率管305更好的散热，还可将衬底307与散热器303相连。其 连接方式既可以是通过焊料焊接，也可以是通过导电导热胶粘接。 步骤S325:将散热器与常规印制板下表面相连。
为了固定散热器303，同时为整个印制板组件更好的散热，将散热器303 与常规印制板301的下表面相连。在常规印制板301的下表面一般都有接地、 以及散热的大面积铺铜，散热器303与这些铺铜相连形成更好的接地回路， 并散热。其连接方式既可以是通过焊料焊接，也可以是通过导电导热胶粘接。
由于本发明实施例采用了表贴式功率放大印制板通过侧端的表贴焊端与 常规印制板进行焊接的方法，省去了现有技术中焊接跳线的步骤，达到了更 高组装效率、高组装质量的效果。
实施例二
如图4a所示，本发明实施例的印制板组件包括常规印制板401、表贴 式功率放大印制板402、散热器403、焊料404、功率管405、功率管引脚406、 表贴式焊端408。
功率放大印制板402通过侧端的表贴式焊端408与常规印制板401焊接。 功率放大印制板402通过焊接在常规印制板401上的多个焊端实现与常规印 制板401的电气连接，并十分牢固的固定在常规印制板401上。在功率管405需要放置的位置上，常规印制板401以及功率放大印制板 402开有窗口；功率管405穿过常规印制板401以及功率放大印制板402的开 窗，其引脚焊接在功率放大印制板402上，实现功率管405与功率放大印制 板402的电气连接。
功率管405穿过窗口的另一端与散热器403连接，接触散热。功率管405 与散热器403的连接可以是通过焊料焊接，也可以是通过导电导热胶粘接。
常规印制板401的下表面与散热器403连接，实现PCB板的散热、固定 等作用。在常规印制板401的下表面一般具有大面积铺铜，这些铺铜与散热 器403的连接可以是通过焊料焊接，也可以是通过导电导热胶粘接。
上述实施例二的印制板组件的加工方法，如图4b所示，具体包括如下步
骤
步骤S421:在功率放大印制板以及常规印制板上开窗。 在功率放大印制板402以及常规印制板401放置功率管405的位置上开 窗。开窗的窗口大小应该与要连接的功率管405的大小相适应，其尺寸应该 比功率管405稍孩t大一些，可以使功率管405穿过其窗口 。
步骤S422:将功率放大印制板侧端的表贴式焊端焊接到常规印制板上。 在功率放大印制板402的侧端具有表贴式的焊端，其一种典型的表贴式 焊端为城堡式焊端。该焊端便于进行表贴式焊接，利用这种焊端，可以高效、 可靠的将功率放大印制板402焊接并固定到常规印制板401上。
步骤S423:将功率管穿过窗口与散热器相连，并将功率管引脚焊接到功 率放大印制板上。
将功率管405穿过上述所开的窗口，并将该功率管405的引脚焊接到功 率放大印制板402上，实现功率管405的电气连接以及固定。
为实现功率管405更好的散热，可将率管405与散热器403相连。其连 接方式既可以是通过焊料焊接，也可以是通过导电导热胶粘接。
步骤S424:将散热器与常规印制板下表面相连。为了固定散热器403，同时为整个印制板组件更好的散热，将散热器403 与常规印制板401的下表面相连。在常规印制板401的下表面一般都有接地、 以及散热的大面积铺铜，散热器403与这些铺铜相连形成更好的接地回路， 并散热。其连接方式既可以是通过焊料焊接，也可以是通过导电导热胶粘接。
由于本发明实施例采用了表贴式功率放大印制板通过侧端的表贴焊端与 常规印制板进行焊接的方法，省去了现有技术中焊接跳线的步骤，达到了更 高组装效率、高组装质量的效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普 通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润 饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1、一种印制板组件，包括第一印制板和第二印制板，所述第二印制板通过侧端的表贴式焊端与第一印制板焊接固定；功率管和散热器，所述功率管穿过所述第一印制板和第二印制板的开窗与所述散热器连接；所述功率管的引脚与所述第二印制板相焊接；所述散热器与所述第一印制板的下表面相连接。
2、 如权利要求l所述的组件，其特征在于，还包括衬底，所述村底位于所述功率管与散热器之间，与功率管和散热器相连接。
3、 如权利要求l所述的组件，其特征在于，所述表贴式焊端包括城堡式 焊端。
4、 如权利要求3所述的组件，其特征在于，所述城堡式焊端包括 电性连接的第一焊盘(201)和第二焊盘(203 )，所述第一焊盘(201)和第二焊盘(203 )分别设置在所述第二印制板的上表面边沿和下表面边沿；镀有金属膜的凹槽(202)，所述镀有金属膜的凹槽(202)同时穿过第一 焊盘(201)和第二焊盘(203 )。
5、 如权利要求l所述的组件，其特征在于，所述功率管与所述散热器的 连接可以是焊接，也可以是导电导热胶粘接。
6、 如权利要求l所述的组件，其特征在于，所述散热器与所述第一印制 板的下表面的连接可以是焊接，也可以是导电导热胶粘接。
7、 一种印制板组件的加工方法，其特征在于，包括 在放置功率管的位置处将所述第一印制板和第二印制板开窗；将第二印制板侧端的表贴式焊端焊接到第 一印制板上，所述第二印制板为第 一 印制板的连接高频、大功率器件的印制板；将所述功率管穿过所述开窗与散热器相连，并将功率管的引脚焊接到所述第二印制板上；将所述散热器与所述第 一 印制板的下表面相连接。
8、 如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括将所述功率管通过 衬底连接散热器。
9、 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将所述功率管与散热器 相连的方法包括通过焊接相连；或者， 通过导电导热胶粘接相连。
10、 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将所述散热器与所述 第一印制板的下表面相连接的方法包括通过焊接相连；或者， 通过导电导热胶粘接相连。
全文摘要
本发明涉及电路板，尤其涉及一种应用于高频、大功率电路中的具备散热功能的大功率印制电路板组件及其实现功率放大器件连接的技术。一种印制板组件，包括第一印制板和第二印制板，所述第二印制板为第一印制板的连接高频、大功率器件的印制板，其通过侧端的表贴式焊端与第一印制板焊接并固定；功率管和散热器，所述功率管穿过所述第一印制板和第二印制板的开窗与所述散热器连接；所述功率管的引脚与所述第二印制板相焊接；所述散热器与所述第一印制板的下表面相连接。
文档编号H05K3/34GK101415297SQ20071016326
公开日2009年4月22日 申请日期2007年10月19日 优先权日2007年10月19日
发明者张希坤, 李松林, 李洪彩, 李继厚, 王传余, 黄雄飞 申请人:华为技术有限公司