一种印制电路板布局布线结构制造技术

一种印制电路板的布局布线结构，涉及通信和电子技术领域，以克服发热芯片热量主要向ＰＣＢ方向传递，不能有效控制热流方向的缺陷。本发明专利技术包括发热芯片焊盘和金属屏蔽盒焊盘，该发热芯片焊盘和金属屏蔽盒焊盘之间用铜皮直接相连，且发热芯片焊盘下的热过孔或热埋孔或热盲孔等热孔的数量和密度小，并使发热芯片焊盘下的对靠近发热芯片的ＰＣＢ顶层以外的ＰＣＢ层的铺铜少。采用本发明专利技术，发热芯片的热量主要通过铜皮由金属屏蔽盒发散，能够控制热流传递方向，减小向ＰＣＢ的导热，又可以对发热芯片进行良好散热；而且，本发明专利技术安装和焊接工艺实施方便可靠，成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信和电子
，尤其是涉及一种印制电路板布局布线结构。
技术介绍
随着无线通信和芯片封装技术的发展，越来越多的功能被集成到手机里。手机的功耗也相应地出现明显增加，尤其是在第三代手机中表现更为突出。第三代手机采用CDMA2000(Code-Division Multiple Access，码分多址)或WCDMA(Wideband CDMA，宽带码分多址)技术，该技术中使用的PA(Power Amplifier，功放)芯片效率远低于采用GSM(GlobalSystem for Mobile Communications，全球移动通信系统)技术的第二代手机PA芯片。在最大功率发射时，第三代手机热耗比第二代手机增加50％以上，此时第三代手机PA芯片发热量大约为1W左右，占手机总发热量的50-60％。而常见的第三代手机PA芯片几何尺寸大约在3mm×3mm×1mm到6mm×6mm×1mm之间，因此具有很高的单位体积热流密度和温升，会影响到周围的器件和表面，尤其会引起手机表面局部温升过高。同时，因为手机的内部空间有限，无法采用风扇、散热器、热管等散热技术，所以手机PA芯片的散热管理是现在要急于解决的问题。目前，常见的第三代手机PA芯片采用QFN(Quad Flat No-lead，方形扁平无引脚)封装。QFN封装的仰视图如图1所示，该封装的内部结构如图2所示。参照图1和图2，QFN封装是一种无引脚封装，呈正方形或矩形，封装底部中央位置有一个大面积的热焊盘12用来导热，围绕大焊盘的封装四周有实现电气连接的导电焊盘11。该封装主要包括导电焊盘21、热焊盘22、mold(模)23和die(裸片)24四部分，其中导电焊盘和热焊盘为金属材料，mold为FR4(环氧树脂和玻璃纤维合成板材)材料，die是芯片的核心部分，工作时会产生热量。而从材料特性看，铜的导热系数为333W/m-K，FR4的导热系数为0.285W/m-K。由于金属和FR4导热系数相差通常在100倍以上，所以金属材料是导热的主要途径。PA芯片的封装结构和材料特性决定Die产生的热量主要通过封装底部的热焊盘传导出去。现在，在手机生产时主要采用三种散热结构对PA芯片进行散热。一种散热结构如图3，图4所示，图3为PCB的器件表层布局布线，图4为内层某一层的布线，其中图中阴影区为PCB层的铺铜区。参照图3和图4，在PA芯片的热焊盘下的PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)上设有焊盘31，该焊盘上开设有一定数量的热孔41，该热孔为热过孔或热埋孔或热盲孔，该热孔的数量为PA芯片的厂家推荐值，PA芯片的四周布有电容或电阻33，32为金属屏蔽盒焊盘，42为金属屏蔽盒在此层上投影的位置。使用时将PA芯片的热焊盘直接焊接在PCB的焊盘31上，并且热孔41可以将主要热量扩散到铜接地板中。如果手机的PCB双面布器件，无法开设直通的热过孔，则通过PCB的底层和顶层的热盲孔和中间层的热埋孔来实现，尽可能地把PA芯片的热量以最小热阻从热焊盘传至PCB。采用该散热结构对控制局部功放温升起到很大的作用，但从系统热设计角度，该散热结构存在明显的缺点。下面对折叠式手机和直板式手机分别进行说明，折叠式手机的结构如图5所示，该手机包括手机上盖51、手机下盖52、按键53、PCB54、金属屏蔽盒55、PA芯片56和电池57。如果采用该散热结构的手机是折叠式手机，由于手机空间的限制，PA芯片56和PCB54离按键53表面距离很短，PA芯片56的主要热量经过PCB54直接传到按键53面，造成手机表面温度过高。直板式手机的结构如图6所示，该手机包括LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示屏)61、按键62、金属屏蔽盒63、PA芯片64、电池65和PCB66。如果采用该散热结构的手机是直板式手机，PA芯片64和PCB66离按键62表面距离较折叠式手机长，表面温升较易控制，但此区是人体对温度敏感的耳朵接触区，要求有很严格的温升控制。同时，PA芯片64和PCB66离LCD61的表面距离很短，PA芯片64的主要热量经过PCB66直接传到LCD61，而LCD61是热敏感器件，PA芯片64的热量也会影响到LCD61的正常工作和长期使用的可靠性。另一种散热结构如图7所示，该散热结构在PA芯片的顶部敷设导热垫71。采用该散热结构可以把PA芯片的热量通过导热垫61导向手机背面，再从手机背面将热量散发出去。对于PA芯片的QFN封装结构，热量主要由Die下方的热焊盘传出去。芯片的顶部为mold部分，导热系数仅为0.7W/m-K，导热性能较差。同时，因为导热垫71需要容纳模具制造和装配的偏差，所以该导热垫应具有1-2mm左右的厚度，厚度较大，不易导热。而导热垫的导热系数也仅为1W/m-K左右，因此采用该散热结构对降低PA芯片的温度效率较低，而且普通金属屏蔽盒的厚度仅为0.2mm-0.3mm左右，并不能实现很好的降温效果。再一种散热结构如图8所示，该散热结构采用一体化铸铝屏蔽盒81。该屏蔽盒厚度常达到1mm左右，相当于在PA芯片上加一散热器，即使PA芯片与屏蔽盒间导热效率低也能保证很好的降温效果。但采用该散热结构成本远高于普通屏蔽盒，在中低端手机上很难采用。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是提供一种印制电路板布局布线结构，以克服发热芯片热量主要向PCB方向传递，不能有效控制热流方向的缺陷。本专利技术的实现原理是根据发热芯片底部具有热焊盘的封装结构，通过发热芯片焊盘、导热系数大的铜皮和金属屏蔽盒焊盘，将发热芯片的热量导向金属屏蔽盒，从而控制热流传递方向，减小向PCB的导热。而金属屏蔽盒厚度为0.2mm-2mm，扩展面积通常达到发热芯片的10倍以上，能够有效保证发热芯片的温升在设计许可范围之内，可以对发热芯片进行良好散热。为达到上述目的，本专利技术提供一种印制电路板布局布线结构，包括发热芯片焊盘和金属屏蔽盒焊盘，其中发热芯片焊盘和金属屏蔽盒焊盘之间用铜皮直接相连。按照本专利技术的一个方面，所述发热芯片采用QFN封装，也可以采用其它底部具有热焊盘的封装。按照本专利技术的另一个方面，所述铜皮的长度在2mm以内。按照本专利技术的再一个方面，所述发热芯片紧靠所述金属屏蔽盒布置，为实现热阻最小化，该发热芯片和金属屏蔽盒之间的间距在2mm以内。按照本专利技术的再一个方面，所述发热芯片和所述金属屏蔽盒之间无电容或电阻。按照本专利技术的再一个方面，所述发热芯片焊盘下布置有热孔，用于射频接地和隔离。按照本专利技术的再一个方面，所述热孔为热过孔、热埋孔或热盲孔。按照本专利技术的再一个方面，仅对靠近发热芯片的PCB顶层铺铜。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点采用本专利技术，发热芯片的热量主要通过铜皮和金属屏蔽盒发散，能够控制热流传递方向，减小向PCB的导热，从而对折叠式手机可以避免手机表面温度过高，对直板式手机可以避免发热芯片的热量影响热敏感器件的正常工作及长期使用的可靠性。进一步，采用本专利技术能够有效保证发热芯片的温升在设计许可范围之内，可以对发热芯片进行良好散热。另外，本专利技术安装和焊接工艺实施方便可靠，成本低。附图说明图1是QFN封装的仰视图；图2是QFN封装的内部结构图；图3是现有技术一种散热结构的器件PCB表层布线图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种印制电路板布局布线结构，包括发热芯片焊盘和金属屏蔽盒焊盘，其特征在于，所述发热芯片焊盘和金属屏蔽盒焊盘之间用铜皮直接相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：靳林芳，范勇，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]