專(zhuān)利名稱(chēng)：多層印刷布線板和測(cè)量特性阻抗的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及其上安裝有電子電路元件的多層印刷布線板(wiringboard)，以及測(cè)量形成于多層印刷布線板上的信號(hào)布線的特性阻抗的方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于利用TDR(時(shí)域反射計(jì))方法測(cè)量多層印刷布線板的信號(hào)布線的特性阻抗的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著對(duì)印刷布線板密度要求的提高，已經(jīng)使用了通過(guò)將其上分別形成有布線圖形(pattern)的多個(gè)布線板壓制成包括表面布線板層在內(nèi)的三層或更多層而形成的多層印刷布線板。此外，安裝在多層印刷布線板上的電子電路元件的工作速度也越來(lái)越高。在高速工作的電子電路元件中，由于阻抗不匹配所引起的反射波成為電子電路元件的工作發(fā)生問(wèn)題的原因。因此，需要生產(chǎn)一種多層印刷布線板，其中形成在各個(gè)信號(hào)布線層上的布線圖形的阻抗(所謂的圖形阻抗)被設(shè)置在指定的取值范圍內(nèi)。為了判斷由于制作多層印刷布線板時(shí)的變化所引起的圖形阻抗值的變化性質(zhì)，傳統(tǒng)上是在每個(gè)信號(hào)布線層上與布線圖形相分離地設(shè)置專(zhuān)用于阻抗測(cè)量的試樣(test coupon)。因而，通過(guò)測(cè)量試樣，只有具有所希望的阻抗值的多層印刷布線板被選擇，并且被當(dāng)作產(chǎn)品來(lái)使用。
在傳統(tǒng)的多層印刷布線板中，如圖6中所示的測(cè)量試樣被設(shè)置在信號(hào)布線層的布線板上的自由區(qū)域中，或者形成專(zhuān)用的試樣板。尤其是近來(lái)，針對(duì)每種信號(hào)存在各種阻抗值，因此試樣一般被形成為對(duì)應(yīng)于每個(gè)信號(hào)布線層，并且被形成為包括具有測(cè)量所必需的長(zhǎng)度的線狀部分。但是，在形成如圖6中所示的試樣的情況下，試樣所占面積變得很大，常常導(dǎo)致在布線板上不能確保有試樣所需要的面積的情況。
在日本專(zhuān)利早期公開(kāi)No.8-46306中，描述了L形的試樣61被布置在印刷布線板60的四個(gè)拐角處，如圖7中所示。描述了在該專(zhuān)利文檔中所描述的技術(shù)使得可以很容易地通過(guò)測(cè)量設(shè)置在四個(gè)拐角處的L形試樣的板端面上出現(xiàn)的測(cè)試圖形的截面尺寸來(lái)計(jì)算試樣61的特性阻抗。
在上述專(zhuān)利文檔中所描述的技術(shù)中，通過(guò)在印刷布線板的四個(gè)拐角處形成L形的試樣減少了試樣所需要的區(qū)域的面積。但是，在這個(gè)技術(shù)中，通過(guò)測(cè)量被形成為試樣的布線的橫截面形狀來(lái)計(jì)算印刷板上的信號(hào)布線的特性阻抗，因此很難準(zhǔn)確地測(cè)量特性阻抗。為了從電氣上準(zhǔn)確地測(cè)量特性阻抗，需要具有圖6中所示的形狀的試樣，因此試樣所占的面積增大了。
此外，在利用如圖6中所示的傳統(tǒng)試樣測(cè)量特性阻抗時(shí)，需要利用TDR(時(shí)域反射計(jì))方法分別測(cè)量各個(gè)信號(hào)布線層的特性阻抗，因而要花很長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)進(jìn)行測(cè)量。因此，需要一種能夠高效地進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量特性阻抗的方法。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)量特性阻抗的方法，該方法可以減少形成試樣所需要的面積并且準(zhǔn)確高效地測(cè)量特性阻抗，并且本發(fā)明的目的還在于提供一種其上形成有這種試樣的多層印刷布線板。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明第一方面的多層印刷布線板具有多個(gè)信號(hào)布線層和至少一個(gè)接地層，其特征在于包括形成于每個(gè)信號(hào)布線層上的用于測(cè)量阻抗的試樣，串聯(lián)地連接各個(gè)信號(hào)布線層的試樣的通孔，被連接到串聯(lián)連接的試樣的一端的測(cè)量極板(pad)以及被連接到接地層的另一測(cè)量極板。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面的多層印刷布線板具有形成于每個(gè)信號(hào)布線層上的試樣，其特征在于試樣由彼此平行延伸的多個(gè)線狀部分和相互連接多個(gè)線狀部分的折回部分構(gòu)成。
此外，根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量特性阻抗的方法測(cè)量具有多個(gè)信號(hào)布線層和至少一個(gè)接地層的多層印刷布線板的信號(hào)布線的特性阻抗，該方法的特征在于包括在每個(gè)信號(hào)布線層中形成用于測(cè)量阻抗的試樣，串聯(lián)連接各個(gè)信號(hào)布線層的試樣，在被連接到串聯(lián)連接的試樣的一端的測(cè)量極板和被連接到接地層的另一測(cè)量極板之間施加階躍脈沖，以及測(cè)量來(lái)自串聯(lián)連接的試樣的反射波的電壓。
利用根據(jù)本發(fā)明第一方面的多層印刷布線板以及根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量特性阻抗的方法，用于測(cè)量各個(gè)信號(hào)布線層的特性阻抗的試樣經(jīng)由通孔被串聯(lián)地連接，使得可以同時(shí)向各個(gè)試樣施加階躍脈沖，從而高效地測(cè)量特性阻抗。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的多層印刷布線板中，試樣由彼此平行延伸的多個(gè)線狀部分和連接多個(gè)線狀部分的折回部分構(gòu)成，使得即使在很窄的占用面積內(nèi)也可以形成試樣，從而得到了能夠減少試樣占用面積的多層印刷布線板。


結(jié)合附圖根據(jù)下面的詳細(xì)描述，將清楚本發(fā)明的示例性特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖1是示出了形成于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多層印刷布線板中的每個(gè)信號(hào)布線層上的試樣的布線圖形的平面視圖；圖2是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多層印刷布線板的分解透視圖；圖3A是示出了圖1中所示的試樣的拐角部分的細(xì)節(jié)的平面視圖；圖3B是示出了圖1中所示的試樣的測(cè)量極板的細(xì)節(jié)的平面視圖；圖4示出了利用傳統(tǒng)的試樣采用TDR方法測(cè)量的示波器的觀察波形；圖5示出了利用根據(jù)本實(shí)施例的試樣采用TDR方法測(cè)量的示波器的觀察波形；圖6是示出了傳統(tǒng)的試樣的平面視圖；以及圖7是日本專(zhuān)利早期公開(kāi)NO.8-46306中所公開(kāi)的傳統(tǒng)試樣的透視圖。
具體實(shí)施例方式
下面，將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例。
圖1是示出了形成于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多層印刷布線板10中的每個(gè)信號(hào)布線層上的試樣的布線圖形的平面視圖。另外，圖2是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多層印刷布線板10的分解透視圖。
形成于多層印刷布線板10上的每個(gè)試樣由形成于每個(gè)信號(hào)布線層的布線板上的個(gè)體試樣(圖形布線部件)11以及互相連接各個(gè)信號(hào)布線層的圖形布線部件11的通孔15構(gòu)成。圖形布線部件11從與通孔15的連接部分中伸出來(lái)，并且由寬度為0.08mm到0.3mm長(zhǎng)度為大約50mm的六個(gè)線狀部分12和折回部分13構(gòu)成，六個(gè)線狀部分在折回部分13處折回以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的連接。就是說(shuō)，每個(gè)信號(hào)布線層的試樣的總長(zhǎng)度為大約300mm。兩個(gè)相鄰線狀部分12之間的間隔用它們的中心之間的距離來(lái)表示時(shí)為1.27mm。通過(guò)確保這個(gè)中心間的距離，實(shí)踐中可以忽略布線間粘連(stroke)的影響。
第一信號(hào)布線層(S1)的圖形布線部件11的一端經(jīng)由通孔被連接到最上層(表面布線板層)的測(cè)量極板14，在該測(cè)量極板14上，測(cè)量利用探針進(jìn)行。第一信號(hào)布線層的圖形布線部件11的另一端經(jīng)由通孔15被連接到第二信號(hào)布線層(S2)的圖形布線部件11的一端。從第二信號(hào)布線層到第六信號(hào)布線層的各個(gè)信號(hào)布線層(S2到S6)的圖形布線部件11被相繼地串聯(lián)連接，并且第六信號(hào)布線層的圖形布線部件11的末端開(kāi)放，以構(gòu)成開(kāi)放端17。所有的接地層通過(guò)通孔18被共同連接到測(cè)量極板16，每個(gè)接地層被夾在兩個(gè)相鄰的信號(hào)布線層之間。
構(gòu)成了第一信號(hào)布線層的圖形布線部件11的一端(即整個(gè)試樣的一端)的測(cè)量極板(探測(cè)極板)14和被連接到接地層的測(cè)量極板16被分別并排地暴露在最上層上，從而可以通過(guò)將探針連接到測(cè)量極板來(lái)利用TDR方法測(cè)量特性阻抗。
圖2是示意性地示出了上述各個(gè)圖形布線部件11經(jīng)由通孔串聯(lián)連接在相鄰的信號(hào)布線層之間的狀態(tài)的分解透視圖。
圖3A示出了構(gòu)成圖形布線部件11的折回部分13的拐角部分20，圖3B示出了測(cè)量極板14和16各自的構(gòu)成。拐角部分20在每個(gè)彎曲部分21具有小于或等于45°的彎曲角。在本示例中，彎曲部分被形成為在距離各個(gè)線狀部分的拐角0.3175mm的位置處具有45°的彎曲角。因此，為折回部分13提供了四個(gè)彎曲部分21(針對(duì)每個(gè)拐角部分有兩個(gè)彎曲部分)。夾在兩個(gè)彎曲部分21之間的部分的斜線22的長(zhǎng)度為大約0.449mm。
兩個(gè)測(cè)量極板14和16被并排布置，并且測(cè)量極板14和16都具有0.9524mm×2.54mm的矩形形狀。兩個(gè)測(cè)量極板之間相分離的距離為1.27mm，等于圖形布線部件11的線狀部分12的中心間距。
圖4示出了利用圖6中所示的傳統(tǒng)試樣采用TDR方法測(cè)量的示波器的觀察波形。示波器具有50Ω的內(nèi)部電阻，并且1V的階躍脈沖被用于測(cè)量。在該圖中，時(shí)間在水平軸上示出，電壓在垂直軸上示出。在TDR測(cè)量方法中，階躍脈沖從測(cè)量設(shè)備中輸出，并且被施加到圖形布線部件51的一端。然后，觀察從另一端返回的反射波，并且根據(jù)所觀察到的反射波，計(jì)算圖形布線部件51的阻抗。
在傳統(tǒng)試樣中，1V的階躍脈沖被施加到每一個(gè)圖形布線部件51，并且與階躍脈沖相對(duì)應(yīng)的反射波的電壓被測(cè)量。在圖4中，最先觀察到的反射波的波形30是測(cè)量設(shè)備的同軸電纜的反射波，隨后的反射波31是來(lái)自試樣的反射波。阻抗的計(jì)算公式如下。
Z0＝50×電壓/(1-電壓) (1)基于這個(gè)公式(1)，可以由圖形布線部件的反射時(shí)間域中的電壓值計(jì)算每個(gè)圖形布線部件51的阻抗。
圖5示出了利用根據(jù)本實(shí)施例的試樣采用TDR方法測(cè)量的示波器的觀察波形。在這個(gè)測(cè)量中，通過(guò)單次施加階躍脈沖來(lái)測(cè)量來(lái)自所有圖形布線部件11的反射波的電壓。在施加階躍脈沖之后觀察到的第一個(gè)反射波40是來(lái)自被連接到測(cè)量探針的測(cè)量設(shè)備的同軸電纜的反射波。隨后的反射波41是來(lái)自第一信號(hào)布線層的圖形布線部件11的反射波。在這個(gè)反射波之后，來(lái)自第二信號(hào)布線層到第六信號(hào)布線層的各個(gè)圖形布線部件11的相應(yīng)的波42到46被相繼地觀察到。
每個(gè)信號(hào)接線層的圖形布線部件11的傳播延遲時(shí)間可以預(yù)先通過(guò)理論計(jì)算來(lái)計(jì)算，因此來(lái)自每個(gè)圖形布線部件11的反射波可以被識(shí)別出來(lái)。因此，與傳統(tǒng)的試樣不同，可以利用階躍脈沖的單次施加來(lái)測(cè)量來(lái)自多層的每個(gè)圖形布線部件11的反射波的電壓。測(cè)量識(shí)別出的反射波的電壓值，并且利用公式(1)計(jì)算特性阻抗。
如上所述，各個(gè)信號(hào)布線層的圖形布線部件11被形成為Z字形布線，使得可以減少試樣所占的面積。具體地說(shuō)，具有小于或等于45°的彎曲角的彎曲部分被形成在布線圖形的拐角部分，使得可以防止在測(cè)量特性阻抗時(shí)出現(xiàn)在拐角部分的不希望的信號(hào)反射。因此，可以進(jìn)行準(zhǔn)確的阻抗測(cè)量。此外，布線間的間隙被設(shè)為1.27mm或更大以防止測(cè)量結(jié)果受到布線間相互作用的影響，因此可以獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。
此外，傳統(tǒng)上，每個(gè)信號(hào)布線層被形成為獨(dú)立的圖形布線部件，并且測(cè)量極板被形成于每個(gè)獨(dú)立的圖形布線部件上。在根據(jù)上述實(shí)施例的試樣中，測(cè)量極板被共用，并且各個(gè)信號(hào)布線層的布線經(jīng)由通孔一個(gè)一個(gè)地相互連接。這使得可以減少試樣所占的面積，并且高效地進(jìn)行阻抗測(cè)量。
在上述實(shí)施例中，提供了其中圖形布線部件由多個(gè)線狀部分和相互連接多個(gè)線狀部分的折回部分構(gòu)成的示例，但是本發(fā)明不局限于該示例，只要圖形面積可得以減小。此外，在上述實(shí)施例中，提供了其中當(dāng)多個(gè)圖形布線部件被串聯(lián)連接時(shí)使用通孔的示例，但是本發(fā)明不局限于該示例。
如上所述，基于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)其進(jìn)行了說(shuō)明，但是根據(jù)本發(fā)明的多層印刷布線板和特性阻抗的測(cè)量方法不僅僅局限于上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，并且上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的各種修改和變化也都包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
提供前面對(duì)實(shí)施例的描述是為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)和使用本發(fā)明。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將很容易明白本實(shí)施例的各種修改方式，并且這里所限定的一般原理和特定示例可以不需要?jiǎng)?chuàng)造性勞動(dòng)地被應(yīng)用于其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明不希望局限于這里所描述的實(shí)施例，而是希望包括權(quán)利要求書(shū)及其等同物所限定的最寬的范圍。
此外，要注意發(fā)明人的目的是希望禁止他人實(shí)施所要求保護(hù)的發(fā)明的所有等同物，即使在執(zhí)行期間對(duì)權(quán)利要求書(shū)進(jìn)行了修改。
權(quán)利要求
1.一種具有多個(gè)信號(hào)布線層和至少一個(gè)接地層的多層印刷布線板，包括用于測(cè)量阻抗的試樣，其被形成于所述多個(gè)信號(hào)布線層中的每一層上；通孔，其串聯(lián)地連接彼此相鄰的信號(hào)布線層的各個(gè)試樣；被連接到所述串聯(lián)連接的試樣的一端的測(cè)量極板；以及被連接到所述接地層的測(cè)量極板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層印刷布線板，其中所述多個(gè)信號(hào)布線層中的每一層的試樣由彼此平行延伸的多個(gè)線狀部分和相互連接所述多個(gè)線狀部分的折回部分構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多層印刷布線板，其中所述折回部分由多個(gè)彎曲部分構(gòu)成，并且所述多個(gè)彎曲部分中每一個(gè)的彎曲角度小于或等于45°。
4.一種測(cè)量多層印刷布線板的多個(gè)信號(hào)布線層的特性阻抗的方法，所述多層印刷布線板具有所述多個(gè)信號(hào)布線層和至少一個(gè)接地層，所述方法包括在所述多個(gè)信號(hào)布線層中的每一層上形成用于測(cè)量阻抗的試樣；串聯(lián)連接各個(gè)信號(hào)布線層的試樣；在被連接到所述串聯(lián)連接的試樣的一端的測(cè)量極板和被連接到所述接地層的測(cè)量極板之間施加階躍脈沖；以及測(cè)量來(lái)自所述串聯(lián)連接的試樣的反射波的電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的測(cè)量特性阻抗的方法，其中所述多個(gè)信號(hào)布線層中的每一層的試樣由彼此平行延伸的多個(gè)線狀部分和相互連接所述多個(gè)線狀部分的折回部分構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的測(cè)量特性阻抗的方法，其中所述折回部分由多個(gè)彎曲部分構(gòu)成，并且所述多個(gè)彎曲部分中每一個(gè)的彎曲角度小于或等于45°。
7.一種多層印刷布線板，其中試樣被形成于信號(hào)布線層中，其中所述試樣由彼此平行延伸的多個(gè)線狀部分和相互連接所述多個(gè)線狀部分的折回部分構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多層印刷布線板，其中所述折回部分由多個(gè)彎曲部分構(gòu)成，并且所述多個(gè)彎曲部分中每一個(gè)的彎曲角度小于或等于45°。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有形成于每個(gè)信號(hào)布線層上的小型試樣的多層印刷布線板，并且實(shí)現(xiàn)了用于每個(gè)信號(hào)布線層的特性阻抗測(cè)量的準(zhǔn)確且高效的方法。試樣由彼此平行延伸的多個(gè)線狀部分和相互連接所述多個(gè)線狀部分的折回部分構(gòu)成。提供了用于串聯(lián)地連接彼此相鄰的信號(hào)布線層的各個(gè)試樣的通孔。還提供了兩個(gè)測(cè)量極板，一個(gè)被連接到串聯(lián)連接的試樣的一端，而另一個(gè)被連接到接地層。通過(guò)在兩個(gè)測(cè)量極板之間施加階躍脈沖并且測(cè)量來(lái)自串聯(lián)連接的試樣的反射波的電壓來(lái)進(jìn)行測(cè)量。
文檔編號(hào)G01R27/00GK101043790SQ20071009005
公開(kāi)日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月23日
發(fā)明者江藤順 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社