Un método de fabricación de una tarjeta de circuito impreso, que comprende las etapas que consisten en cablear (A1) líneas de señales por áreas funcionales a nivel de capas interiores (20,

30) adyacentes a capas superficiales exteriores (10, 40), estado dicho método caracterizado porque comprende, además, las etapas que consisten en: disponer (A2) las capas superficiales exteriores (10, 40) sin cablearlas e interconectar las capas superficiales exteriores (10, 40) mediante vías pasantes (70), de modo que las capas superficiales exteriores (10, 40) desempeñen la función de una masa primaria y establecer (A3) parámetros de un ancho de línea y de una altura de capa para controlar un valor de impedancia objetivo; en donde la distancia intercapa entre las dos capas interiores (20, 30) adyacentes a las capas superficiales exteriores, es al menos el doble de la distancia desde cada una de las capas interiores a una capa superficial exterior más próxima a la capa interior

Tarjeta de circuito impreso, su método de fabricación y la tarjeta madre de producto terminal

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a tecnologías de Tarjetas de Circuito Impreso (PCB) y en particular, a una tarjeta de circuito impreso multicapa y a su método de fabricación. La invención se refiere también a una tarjeta madre de un producto terminal que utiliza dicha tarjeta de circuito impreso.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Una tarjeta de circuito impreso es un elemento estructural constituido por materiales aislados junto con cableados de conductores y se aplica a diversos dispositivos electrónicos y de comunicaciones. Las tecnologías de tarjetas de circuito impreso se desarrollaron continuamente, permitiendo a una tarjeta de una sola cara inicial evolucionar hacia una tarjeta de doble cara y posteriormente, a una tarjeta multicapa. Actualmente, la tarjeta de cuatro capas y la tarjeta de seis capas son dominantes en una amplia gama de aplicaciones. La tendencia de desarrollo de la tarjeta de circuito impreso es la tecnología de Interconexión de Alta Densidad (HDI) , en donde la interconexión de alta densidad se consigue principalmente disponiendo microvías junto con líneas finas con el uso de la tecnología de microvías conductoras, de modo que se mejora la relación de utilización del espacio. En condiciones normales, en la tecnología de microvías, se puede utilizar las tecnologías de ablación por láser, grabado químico de plasma o fotoestampado.

Actualmente, una estructura de una tarjeta HDI de seis capas, incluyendo una tarjeta HDI de una estructura de seis capas y un solo nivel 1+4+1, o una tarjeta HDI de una estructura de seis capas y dos niveles 1+1+2+1+1, se suele adoptar para una tarjeta madre de circuito impreso, PCB, a modo de terminal. A medida que mejora el nivel de integración de dispositivos, disminuye continuamente el coste de fabricación de la tarjeta de circuito impreso, PCB. El coste de la PCB de tarjeta madre está en proporción creciente del coste de fabricación de una máquina completa y la calidad de la señal en la PCB tiene también una influencia directa sobre el rendimiento del dispositivo completo. Por lo tanto, la PCB de tarjeta madre es un importante factor que tiene una gran influencia sobre el rendimiento y el precio de un producto terminal.

Sin embargo, la tarjeta HDI de seis capas existente presenta un coste relativamente alto debido a procesos de fabricación excesivos, un ciclo de proceso largo y numerosas capas de material de la tarjeta. Además, la tarjeta HDI de seis capas no se puede fabricar fácilmente en una forma delgada debido a que la resistencia de aislamiento entre cada dos de las numerosas capas habrá de garantizarse necesariamente y que una capa de dieléctrico entre las capas de señales respectivas no será demasiado delgada porque una capa de dieléctrico interior excesivamente delgada puede dar lugar directamente a una tasa calificada inferior. Actualmente, una capa de dieléctrico no practicada por láser por la mayoría de los fabricantes de tarjetas PCB suele tener una dimensión superior a 4 milésimas de pulgada debido a limitaciones del nivel tecnológico y por lo tanto, la tarjeta HDI de seis capas y un solo nivel existente presenta un espesor típico de 0, 8 mm o superior y el coste de fabricación aumentará en proporción a un espesor inferior a 0, 8 mm.

El documento US-A-4 801 489 da a conocer una tarjeta de circuito impreso capaz de impedir la interferencia electromagnética que comprende una placa base constituida por un material aislante, en donde sobre la superficie principal de la placa base, una primera capa conductora eléctrica está formada mediante hoja de cobre químicamente grabada, que incluye una parte de electrodo de señal y una parte de electrodo de masa. Sobre la primera capa conductora eléctrica, se establece una capa aislante exceptuado para una zona de la parte de electrodo de masa y sobre esta capa, se establece una segunda capa conductora eléctrica mediante impresión serigráfica de una tinta de cobre con el fin de cubrir la casi totalidad de la primera capa conductora eléctrica.

El documento US-B1-6 437 991 se refiere a una invención, cuya parte esencial es que, en una unidad electrónica que comprende una tarjeta de circuito impreso multicapa, los conductores previstos para el serigrafiado del conductor de señal de enlace correspondiente están dispuestos en sus ambas superficies exteriores y están conectadas con los planos de masa por medio de vías metalizadas de conexiones de interfaces realizadas al menos al principio y final de cada alambre de hilo de serigrafiado para constituir un circuito eléctrico cerrado.

El documento US-A-4 658 334 se refiere a sistemas electrónicos que proporcionan un aislamiento de RF, esencialmente total, de segmentos separados de un sistema, exceptuado para la transmisión de señales deseadas entre segmentos diferentes, aun cuando los diversos segmentos se fabriquen sobre una placa de circuito común. Una configuración especial de tarjeta de circuito multicapa hace factible este aislamiento. Circuitos de almacenamiento intermedio conectados para excitar señales en, y recibir señales de, conductores que se extienden entre compartimientos aislados impidan la comunicación de señales parásitas a lo largo de dichos conductores.

El documento USA-6 103 977 se refiere a un conjunto de tarjetas de circuito impreso que incluye una primera tarjeta de circuito impreso y un primer componente. La primera tarjeta de circuito impreso incluye una primera capa no reforzada curada y una primera capa no reforzada, no curada, secada. El primer componente incluye una segunda capa no reforzada, no curada y secada. La primera y segunda capas no reforzadas, no curadas y secadas se ponen en contacto

antes del curado. Durante el curado, las capas no reforzadas, no curadas y secadas constituyen una capa curada unitaria que une y soporta el conjunto de PCB sin la necesidad de una capa de resina reforzada con fibra. La eliminación de la capa reforzada con fibra proporciona una reducción en el espesor total del conjunto de tarjetas PCB.

El documento US-A-5 334 800 se refiere a una tarjeta de circuito flexible que proporciona las dobles ventajas de flexibilidad y de blindaje contra una radiación imprevista. La tarjeta de circuito blindada flexible incluye varios conductores eléctricos dispuestos en un substrato, prácticamente paralelo a las superficies opuestas del substrato. Capas de blindaje eléctrico, en la forma de una malla o rejilla, están dispuestas sobre las superficies del substrato y están preferentemente constituidas por la impresión serográfica de una capa conductora sobre cada lado del substrato. Un modelo repetitivo de conductores blindados, vértices de conductores blindados y huecos en la capa de blindaje a través de los cuales el substrato está expuesto, se crea, de este modo, a uno u otro lado del substrato.

El documento US-A-4 904 968 se refiere a una configuración de tarjeta de circuito para dispositivos de entrada/salida (I/O) y dispositivos lógicos, en donde los dispositivos de I/O presentan niveles de corrientes esencialmente más altos que los niveles de corriente asociados con los dispositivos lógicos. Los dispositivos de I/O están agrupados adyacentes a un conector y un plano de retorno de masa que rodea a los dispositivos de I/O que se acoplan a los terminales de masa de los dispositivos de I/O (entrada/salida) a los terminales de masa del conector. Los dispositivos lógicos están espaciados en una distancia respecto al conector, en donde los terminales de masa de los dispositivos lógicos están conectados a través de vías pasantes a una placa de masa. El plano de retorno de masa, que forma una línea de banda con el plano de masa, es efectivo para aislar los dispositivos de I/O y reducir la distorsión de las señales en la tarjeta.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Un objetivo de las formas de realización de la invención es dar a conocer una tarjeta de circuito impreso y su método de fabricación, de modo que se pueda reducir el coste de fabricación y se pueda mejorar la fiabilidad de una tarjeta de circuito impreso, mientras que se mantienen los rendimientos esenciales de las tarjetas de circuito impreso multicapa originales mediante el diseño por reducción de capa.

Otro objetivo de las formas de realización de la invención es dar a conocer una placa madre de un producto terminal, de modo que se pueda reducir el coste de fabricación y se pueda mejorar el rendimiento y la fiabilidad de la placa... [Seguir leyendo]

1. Un método de fabricación de una tarjeta de circuito impreso, que comprende las etapas que consisten en cablear (A1) líneas de señales por áreas funcionales a nivel de capas interiores (20, 30) adyacentes a capas superficiales exteriores (10, 40) , estado dicho método caracterizado porque comprende, además, las etapas que consisten en:

disponer (A2) las capas superficiales exteriores (10, 40) sin cablearlas e interconectar las capas superficiales exteriores (10, 40) mediante vías pasantes (70) , de modo que las capas superficiales exteriores (10, 40) desempeñen la función de una masa primaria y establecer (A3) parámetros de un ancho de línea y de una altura de capa para controlar un valor de impedancia objetivo;

en donde la distancia intercapa entre las dos capas interiores (20, 30) adyacentes a las capas superficiales exteriores, es al menos el doble de la distancia desde cada una de las capas interiores a una capa superficial exterior más próxima a la capa interior.

2. El método de fabricación de una tarjeta de circuito impreso, según la reivindicación 1, en donde:

una de las capas superficiales exteriores (10, 40) es un lado de adaptación del teclado y líneas de señales de radiofrecuencias, líneas de señales de alimentación, líneas de señales de reloj y líneas de señales de audio están dispuestas al nivel de la capa interior adyacente a la capa superficial exterior.

3. El método de fabricación de una tarjeta de circuito de impreso, según la reivindicación 1, en donde:

una de las capas superficiales exteriores (10, 40) es un lado de adaptación del dispositivo y líneas de señales de radiofrecuencias, buses de datos y líneas de señales multimedia están dispuestas en la capa interior adyacente a la capa superficial exterior.

4. El método de fabricación de una tarjeta de circuito impreso, según la reivindicación 3, en donde: los buses de datos y las líneas de señales multimedia se reagrupan por categorías y se cablean por grupos.

5. El método de fabricación de una tarjeta de circuito impreso, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde:

el número de las capas interiores (20, 30) en la tarjeta de circuito impreso es dos.

6. Una tarjeta de circuito impreso, que comprende capas superficiales exteriores (10, 40) y al menos dos capas interiores entre las capas superficiales exteriores (10, 40) estando dicha tarjeta de circuito impreso caracterizada porque:

las capas interiores (20, 30) adyacentes a las capas superficiales exteriores (10, 40) se utilizan para acondicionar líneas de señales y las líneas de señales están cableadas, por áreas funcionales, al nivel de las capas interiores y las capas superficiales exteriores (10, 40) están dispuestas sin ser cableadas y están interconectadas por vías pasantes (70) de modo que desempeñen la función de una masa primaria;

en donde la distancia intercapa entre las dos capas interiores (20, 30) adyacentes a las capas superficiales exteriores es al menos el doble de la distancia de cada una de las capas interiores a una capa superficial exterior más próxima a la capa interior.

7. La tarjeta de circuito impreso, según la reivindicación 6, en donde:

una de las capas superficiales exteriores (10, 40) es un lado de adaptación de teclado y la capa interior adyacente a la capa superficial exterior se utilizan para la disposición de las líneas de señales de radiofrecuencias, las líneas de señales de alimentación, las líneas de señales de reloj y las líneas de señales de audio.

8. La tarjeta de circuito impreso, según la reivindicación 6, en donde:

una de las capas superficiales exteriores (10, 40) es un lado de adaptación de dispositivo y la capa interior adyacente a la capa superficial exterior se utiliza para la disposición de líneas de señales de radiofrecuencias, buses de datos y líneas de señales multimedia.

9. La tarjeta de circuito impreso, según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en donde:

el número de la capa interior (20, 30) en la tarjeta de circuito impreso es dos, estando al menos un dispositivo empaquetado en BGA montado en la tarjeta de circuito impreso, una vía ciega (55) realizado en la tarjeta de circuito

impreso siendo una vía ciega practicada por láser, una vía enterrada (60) y una vía pasante (70) siendo vías obtenidos por medios mecánicos, la vía ciega practicada por láser en un área de empaquetado BGA dispuesto bajo un soporte de conexión del dispositivo bajo empaquetado BGA y una hoja de masa de cobre de una superficie importante en el área de empaquetado BGA es una hoja de malla de cobre.

10. La tarjeta de circuito impreso según la reivindicación 6, en donde la tarjeta de circuito impreso es una tarjeta madre de un dispositivo terminal, que comprende un circuito integrado de núcleo de un módulo de banda de base o módulo de radiofrecuencias, estando la tarjeta de circuito impreso caracterizada porque:

la tarjeta madre del producto terminal es una tarjeta de circuito impreso de cuatro capas, que comprende capas superficiales y dos capas interiores (20, 30) entre las capas superficiales (10, 40) ;

las capas superficiales (10, 40) comprenden una capa superior (10) y una capa inferior (40) que constituyen, respectivamente, una capa de masa de referencia primaria compuesta por una hoja de masa de cobre con un área importante y las hojas de masa de cobre, con un área importante, de la capa superior y de la capa inferior están interconectadas mediante vías pasantes (70) y las capas interiores (20, 30) son capas de cableado primarias, en donde las áreas de cableado están divididas por funciones;

una distancia entre las capas interiores (20, 30) es superior o igual al doble de una distancia entre cada una de las capas superficiales (10, 40) y las capas interiores (20, 30) adyacentes a la capa superficial y el área de cableado, al nivel de cada una de las capas interiores (20, 30) , corresponde al área de las hojas de masa de cobre de una superficie importante al nivel de una capa adyacente a la capa interior o a líneas de propagación verticalmente dispuestas en la capa adyacente a la capa interior.

11. La tarjeta de circuito impreso según la reivindicación 10, en donde un área virgen al nivel de las capas interiores (20, 30) distinta a las áreas de cableado está puesta a masa.

12. La tarjeta de circuito impreso según la reivindicación 11, en donde dispositivos internos a cada módulo funcional están dispuestos en una dirección de propagación de una señal de circuito y un área de radiofrecuencias y un área digital están dispuestas, respectivamente, dentro de una estructura de blindaje.

13. La tarjeta de circuito impreso según la reivindicación 12, en donde para impedancia de un cableado de radiofrecuencia, la uniformidad de un ancho de línea, de una distancia intercapa, de un valor dieléctrico DK y/o de un espesor de cobre se controlan con el fin de regular indirectamente la continuidad de la impedancia del cableado de radiofrecuencias.

14. La tarjeta de circuito impreso según la reivindicación 11, en donde las capas superficiales (10, 40) de la placa madre del producto terminal están dispuestas con cableados establecidos dentro de una estructura de blindaje.

15. La tarjeta de circuito impreso, según la reivindicación 11, en donde líneas de alimentación principales están dispuestas en las capas interiores (20, 30) , cableadas a lo largo de un borde de la tarjeta y aisladas del borde de la tarjeta por una línea de masa.

16. La tarjeta de circuito impreso según la reivindicación 11, en donde la capa superior está dispuesta como un lado de adaptación del teclado del producto terminal y la capa inferior está dispuesta como un lado de adaptación del dispositivo primario del producto terminal.

17. La tarjeta de circuito impreso según la reivindicación 16, en donde líneas de audio están dispuestas al nivel de la capa interior adyacente a la capa superior y corresponden al lado de adaptación del teclado y se mantienen separadas de un soporte de conexión del teclado.

18. La tarjeta de circuito impreso según la reivindicación 16, en donde líneas de audio están dispuestas en la capa interior adyacente a la capa inferior y se mantienen separadas de los soportes de conexión de terminales del dispositivo de señales de alta velocidad y señales de alimentación en el lado de adaptación del dispositivo primario.

19. La tarjeta de circuito impreso según la reivindicación 16, en donde líneas de audio están aisladas de las líneas de señales próximas al nivel de la misma capa por una línea de masa.

20. La tarjeta de circuito impreso según la reivindicación 16, en donde líneas de reloj están dispuestas en la capa interior adyacente a la capa inferior y se mantienen separadas de los soportes de conexión de terminales de dispositivo asociadas a señales de gran velocidad y a señales de alimentación en el lado de adaptación del dispositivo primario.

21. La tarjeta de circuito impreso según la reivindicación 16, en donde líneas de datos están dispuestas a nivel de la capa interior adyacente al lado de adaptación del dispositivo primario e incluyen, por categorías, líneas de datos LCD,

líneas de interfaz, líneas JTAG, líneas de puerto serie, líneas de tarjeta UIM y líneas de teclado, estando las líneas de datos reagrupadas por categorías y cableadas por grupos y estando los grupos aislados entre sí por una línea de masa.

22. La tarjeta de circuito impreso según la reivindicación 10 o 11, en donde la tarjeta madre, que posee una estructura

laminada de tipo 1+2+1 que incluye una tarjeta de doble cara intercalada, con dos de sus lados laminados, respectivamente, con un material preimpregnado, denominado prepreg, y una hoja de cobre, una vía ciega (55) realizado en la tarjeta madre siendo una vía ciega practicada por láser y una vía enterrada (60) y una vía pasante (70) siendo vías obtenidos por medios mecánicos.

23. La tarjeta de circuito impreso según la reivindicación 22, en donde la tarjeta madre del producto terminal está provista de al menos un dispositivo de empaquetado BGA cuyo paso de terminales se selecciona entre cualquiera o la combinación de valores de 1 mm, 0, 8 mm, 0, 65 mm, 0, 5 mm y 0, 4 mm.

24. La tarjeta de circuito impreso según la reivindicación 22, en donde los espesores entre las capas superficiales (10, 15 40) y las capas interiores (20, 30) adyacentes respectivas están comprendidos entre 60 μm y 80 μm.

25. La tarjeta de circuito impreso según la reivindicación 22, en donde un espesor de un dieléctrico entre las capas interiores (20, 30) es superior o igual a 0, 1 mm y el espesor total de la tarjeta madre es inferior o igual a 1, 6 mm.

26. La tarjeta de circuito impreso según la reivindicación 10 o 11, en donde la tarjeta madre presenta una estructura laminada de tipo 2+2 que incluye dos tarjetas de doble cara separadas por una capa de material preimpregnado, prepreg, una vía ciega (55) realizado en la tarjeta madre siendo una vía ciega practicada por medios mecánicos y una vía enterrada (60) y una vía pasante (70) siendo vías realizados también por medios mecánicos.

27. La tarjeta de circuito impreso según la reivindicación 26, en donde la tarjeta madre del producto terminal está provista de al menos un dispositivo de empaquetado BGA, estando la vía ciega practicada por láser en un área del empaquetado BGA que está dispuesta bajo un soporte de conexión del dispositivo de empaquetado BGA y una hoja de masa de cobre de un área importante colocada en un área de BGA siendo una hoja de malla de cobre.

28. La tarjeta de circuito impreso según la reivindicación 26, en donde la distancia entre las capas superficiales (10, 40) y las capas interiores (20, 30) adyacentes respectivas es superior o igual a 0, 1 mm.

29. La tarjeta de circuito impreso según la reivindicación 26, en donde el espesor total de la tarjeta madre es inferior o igual a 2 mm. 35

Cablear las líneas de señales sobre una base por área y disponer las líneas de señales en capas interiores adyacentes a capas superficiales exteriores

Las capas superficiales exteriores están dispuestas sin ningún cableado o con pocos cableados e interconectadas a través de vías pasantes para funcionar como masa primaria Establecer parámetros de ancho delínea y de altura de capa para controlar el valor de la impedancia objetivo Figura 1

Figura 2 Figura 3

Figura 4 Figura 5

Figura 6 Figura 8 Figura 9

Figura 10 Figura 11

Figura 12 Figura 14 Figura 15

Figura 16 Laminado Prepreg

Figura 17