專利名稱：一種可改善信號完整度的創(chuàng)新穿孔結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種有關(guān)可降低串音干擾與EMC輻射問題并提高信號質(zhì)量的 穿孔(via)結(jié)構(gòu)，且特別是有關(guān)電路板、封裝電路或是IC積體電路結(jié)構(gòu)，該 電路板、封裝電路或是IC積體電路信號線的穿孔結(jié)構(gòu)經(jīng)過電源平面或接地平 面時(shí)，在電源平面或接地平面之間一定距離的周圍設(shè)置與信號穿孔相同形狀或 任意形狀的金屬面，用以提供信號經(jīng)過穿孔結(jié)構(gòu)時(shí)有一個(gè)電壓參考平面或電 流回流路徑，如此可以減少信號在經(jīng)過穿孔結(jié)構(gòu)時(shí)的阻抗不連續(xù)效應(yīng),并減少 信號的回波損庫毛(return loss),進(jìn)而降低穿孔間的串音干擾與電路的EMC問 題并提高信號質(zhì)量。
背景技術(shù)：
隨著電子科技的突飛猛進(jìn)，各種電子產(chǎn)品已日益普及地應(yīng)用于我們的工 作及生活當(dāng)中，尤其是目前最為常見的資訊及家電等電子產(chǎn)品。為了讓這些 電子產(chǎn)品產(chǎn)生特殊的功能，電子產(chǎn)品幾乎都具有一主積^反，IC封裝電路，與 IC電路，其主要是由許多電子元件及與傳輸線所構(gòu)成，其中這些電子元件組 裝至電路板，并經(jīng)由印刷電路板的線路來做彼此電性的連接。
隨著電子產(chǎn)品功能特性增強(qiáng)的同時(shí)，對電子元件的體積微型化要求也不 斷提升并且信號的工作頻率也不斷地提高，因而導(dǎo)致信號之間的干擾日益嚴(yán) 重，而信號之間的干擾雜信通常來自于線路元件之間的連接， 一般干擾雜信 的種類有串音干擾、阻抗不連續(xù)所產(chǎn)生的反射、熱干擾、互調(diào)式干擾等，串 音干擾的出現(xiàn)是非常普遍的，串音干擾會(huì)出現(xiàn)在晶片，PCB板，連接器，封 裝，與連接器的電纜。此外，當(dāng)技術(shù)和客戶需求推動(dòng)越來越小且越來越快的 產(chǎn)品的時(shí)候，數(shù)位系統(tǒng)中串音干擾的量會(huì)大大地增加，串音干擾是指當(dāng)給定 頻率的電信號施于一對導(dǎo)體時(shí)，各導(dǎo)體會(huì)將信號能的不等部分傳送給鄰近導(dǎo) 體對的各導(dǎo)體， 一對導(dǎo)體中的第一導(dǎo)體與其相鄰導(dǎo)體間的電容與電感耦合，
如果與該對導(dǎo)體的第二導(dǎo)體與其相鄰導(dǎo)體間的電容與電感耦合不同時(shí)，即會(huì) 產(chǎn)生串音現(xiàn)象，同時(shí)如果傳輸距離增加、導(dǎo)體對過于接近或信號強(qiáng)度增加時(shí)， 串音干擾發(fā)生的可能性也相對增加，從而會(huì)令信號變形而影響信息傳輸?shù)木?確度。阻抗不連續(xù)是指傳輸線在電路連接處的阻抗不連續(xù)。阻抗不連續(xù)可能 是一段具有不同特征阻抗的傳輸線，或是一個(gè)終端電阻，或是輸入阻抗與晶 片內(nèi)的緩沖器之間的阻抗不連續(xù)。
請參閱圖1所示，是目前一般多層電路基板1上的穿孔結(jié)構(gòu)的立體示意
圖，電源平面(或接地平面)7和8之間缺乏電源穿孔(或接地穿孔)做連接， 因此，當(dāng)信號穿孔3貫穿電源平面(或接地平面)7和8的時(shí)候，信號在電源 平面(或接地平面)7和8之間會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，并且以此信號穿孔3為中心 向外擴(kuò)散，此電磁輻射會(huì)在電源平面和接地平面上造成電壓擾動(dòng)而降低信號 完整度，而且信號線2和9與信號穿孔3之間的阻抗是不連續(xù)的，所以信號 在流經(jīng)信號穿孔3時(shí)，會(huì)造成反射現(xiàn)象而影響信號質(zhì)量。圖5和圖7的虛線 為圖1的信號線分別在PCB尺寸與IC封裝尺寸的穿孔結(jié)構(gòu)所測試的插入損耗 (insertion loss),較小的插入損耗(insertion loss)代表有較多的能量損耗在 信號路徑上，而這些能量損耗可能來自于電磁輻射、阻抗不連續(xù)或是介電損 失等。
再來請參閱圖3所示，為目前另外一種一般電路基板22上的穿孔結(jié)構(gòu)的 立體示意圖，電源平面(或接地平面)28和29之間缺乏電源穿孔(或接地穿 孔)做連接，因此，當(dāng)信號穿孔24連接第三層與第五層的信號線的時(shí)候，信 號很容易在電源平面(或接地平面)28和29之間會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，并且以此 信號穿孔24為中心向外擴(kuò)散，此電磁輻射會(huì)在電源平面和接地平面上造成電 壓擾動(dòng)而降低信號完整度，而且信號線23和30與信號穿孔24之間的阻抗是 不連續(xù)的，所以信號在流經(jīng)信號穿孔24時(shí)，會(huì)造成反射現(xiàn)象而影響信號質(zhì)量。 圖6和圖8的虛線為圖3的信號線分別在PCB尺寸與IC封裝尺寸的穿孔結(jié)構(gòu) 所測試的插入損庫毛(insertion loss),專交小的插入損井毛(insertion loss)代J^有 較多的能量損耗在信號路徑上，而這些能量損耗可能來自于電磁輻射、阻抗 不連續(xù)或是介電損失等。 鑒于此，確實(shí)有必要提供一種可降低串音干擾與EMC輻射問題并提高 信號質(zhì)量的穿孔(via)結(jié)構(gòu)，以降低電子器件所傳輸信號經(jīng)過穿孔時(shí)，在穿 孔之間產(chǎn)生串音干擾，或是提供信號經(jīng)過穿孔時(shí)有一個(gè)電壓參考平面或電流 回流路徑，并降低阻抗的不連續(xù)所造成的信號反射雜信，進(jìn)而保持信號傳輸 的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是提供一種可改善信號完整度的創(chuàng)新穿孔結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有技術(shù) 中傳輸信號之間的串音干擾，阻抗的不連續(xù)效應(yīng)等問題。
因此，本發(fā)明的目的就是在于提供一種可降低串音干擾與EMC輻射問題 并提高信號質(zhì)量的穿孔(via)，以降低穿孔(via)所傳輸信號之間的串音干 擾，與減少阻抗的不連續(xù)效應(yīng)，從而提高信號傳輸?shù)馁|(zhì)量。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明為一個(gè)可P條低串音干擾與EMC輻射問題并提高 信號質(zhì)量的穿孔(via)結(jié)構(gòu)，在此以單一穿孔結(jié)構(gòu)來做說明。有一電子電路 基板，而該電子電路基板具有一個(gè)穿孔(via)，該電路結(jié)樹包括一IF反，內(nèi) 設(shè)有信號線路層、介電層、電源層(或接地層)與一個(gè)穿孔(vias)。信號穿 孔(via)貫穿于該基板的兩個(gè)信號層，遂使該信號穿孔將該信號線路層做電 性連接；及另一電源穿孔(power vias)或接地穿孔(ground via),形成在信 號穿孔的外圍(參考圖2)或內(nèi)圍(參考圖4)，若是形成于信號穿孔的外圍 可使信號穿孔彼此隔開獨(dú)立并提供信號完整的電壓參考面或電流回流路徑, 若是形成于信號穿孔的內(nèi)圍也可提供信號穿孔一個(gè)完整的電壓參考面或電流 回流路徑。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明通過在電路板的信號穿孔外圍或內(nèi)圍設(shè)有電源 穿孑L (power via)或接地穿孔(ground via )，該電源穿孑L (power via)或接地 穿孔(ground via)的厚度大于對應(yīng)信號穿孔所傳輸信號的集膚效應(yīng)的厚度， 如此每一信號穿孔所輻射的電^f茲波無法穿透外圍的電源穿孔(power via)或 接地穿孔(ground via),進(jìn)而避免信號傳遞時(shí)信號穿孔之間的相互干擾，并且 提供最近的電流回流路徑與減少阻抗的不連續(xù)效應(yīng)，從而減小每一信號穿孔
的回波損耗(returnloss)以提高信號傳輸?shù)馁|(zhì)量。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明可以減少信號在經(jīng)過 穿孔結(jié)構(gòu)時(shí)的阻抗不連續(xù)效應(yīng)，并減少信號的回波損耗，進(jìn)而降低穿 孔間的串音干擾與電路的EMC問題并提高信號質(zhì)量。


圖l是一般類似微帶線電路與信號穿孔的立體示意圖2是實(shí)施本發(fā)明的類似微帶線電路與信號穿孔和電源穿孔(或接地穿 孔)的立體示意圖3是一般類似帶線電路與信號穿孔的立體示意圖4是實(shí)施本發(fā)明的類似帶線電路與信號穿孔和電源穿孔(或接地穿孑U 的立體示意圖5是插入損耗對頻率的響應(yīng)此圖是針對圖1 (未設(shè)置電源穿孔或接地穿孔)和圖2 (有設(shè)置電源穿孔 或接地穿孔)對于主機(jī)板尺寸的類似微帶線穿孔所做的測試結(jié)果比較圖； 圖6是插入損松葉頻率的響應(yīng)此圖是針對圖3 (未設(shè)置電源穿孔或接地穿孔)和圖4(有設(shè)置電源穿孔 或接地穿孔)對于主機(jī)板尺寸的類似帶線穿孔所做的的測試結(jié)果比較圖； 圖7是插入損耗對頻率的響應(yīng)此圖是針對圖1 (未設(shè)置電源穿孔或接地穿孔)和圖2 (有設(shè)置電源穿孔 或接地穿孔)對于IC封裝尺寸的類似微帶線穿孔所做的測試結(jié)果比較圖； 圖8是插入損耗對頻率的響應(yīng)此圖是針對圖3 (未設(shè)置電源穿孔或接地穿孔)和圖4 (有設(shè)置電源穿孔 或接地穿孔)對于IC封裝尺寸的類似帶線穿孔所做的測試結(jié)果比較圖； 圖9a到圖9k用來說明制造圖2所示的穿孔結(jié)構(gòu)的步驟； 圖10a到圖10k用來說明制造圖4所示的穿孔結(jié)構(gòu)的步驟。 主要元件符號說明如下
1電路板(PCB)或基板(Substrate)或晶圓(wafer)
2 第一層信號線 3 信號穿孔結(jié)構(gòu)
4 第二層介電層 5 第四層介電層
6 第六層介電層
7 第三層金屬平面層(銅)電源層(或接地層)
8 第五層金屬平面層(銅)電源層(或接地層)
9 第七層信號線 10抗墊片結(jié)構(gòu)(Antipad) 11 電路板(PCB )或基板(Substrate )或晶圓(wafer)
12第一層信號線 13信號穿孔結(jié)構(gòu)
14電源穿孔或接地穿孔結(jié)構(gòu) 15第二層介電層
16 第四層介電層 17 第六層介電層
18第三層金屬平面層(銅)電源層(或接地層)
19第五層金屬平面層(銅)電源層(或接地層)
20第七層信號線 21 抗墊片結(jié)構(gòu)(Antipad)
22 電路板(PCB )或基板(Substrate)或晶圓(wafer)
23第一層信號線 24信號穿孔結(jié)構(gòu)
25 第二層介電層 26 第四層介電層
27 第六層介電層
28第三層金屬平面層(銅)電源層(或接地層) 29第五層金屬平面層(銅)電源層(或接地層) 30第七層信號線
31 電路板(PCB )或基板(Substrate)或晶圓(wafer)
32第一層金屬平面層(銅)電源層(或接地層)
33信號穿孔結(jié)構(gòu) 34 電源穿孔或接地穿孔結(jié)構(gòu)
35 第二層介電層 36 第四層介電層
37第六層介電層 38第三層信號線
39第五層信號線
40第七層金屬平面層(銅)電源層(或接地層)
41 抗墊片結(jié)構(gòu)(Antipad)
具體實(shí)施例方式
以下以四個(gè)電路板的結(jié)構(gòu)(參閱圖1到圖4)為例說明本發(fā)明的構(gòu)思，每 一個(gè)電路板都具有信號層、介電層、電源層(或接地層)與穿孔結(jié)構(gòu)，熟悉 該項(xiàng)技術(shù)的人可知本發(fā)明的構(gòu)思也可應(yīng)用在IC封裝電路與IC內(nèi)部積體電3各 的穿孔結(jié)構(gòu)上或其他積體電路的穿孔結(jié)構(gòu)上。
首先，請參閱圖1所示，為目前一般多層電路基板1上的穿孔結(jié)構(gòu)的立 體示意圖，電源平面(或接地平面)7和8之間缺乏電源穿孔(或接地穿孔) 做連接，因此，當(dāng)信號穿孔3貫穿電源平面(或接地平面)7和8的時(shí)候，信 號在電源平面(或接地平面)7和8之間會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，并且以此信號穿孔 3為中心向外擴(kuò)散，此電磁輻射會(huì)在電源平面和接地平面上造成電壓擾動(dòng)而降 低信號完整度，而且信號線2和9與信號穿孔3之間的阻抗是不連續(xù)的，所 以信號在流經(jīng)信號穿孔3時(shí)，會(huì)造成反射現(xiàn)象而影響信號質(zhì)量。
接著，請參閱圖2所示，為實(shí)施本發(fā)明的型態(tài)A的電路板與穿孔結(jié)構(gòu)的 立體示意圖，此穿孔結(jié)構(gòu)可以降低一些影響信號完整度的因素，例如穿孔 與穿孔間的耦合、阻抗不連續(xù)或是電磁輻射等。實(shí)施本發(fā)明的電路板包括一 基板ll，該基板ll內(nèi)設(shè)有兩層信號線路層12和20與兩層電源平面層(或兩 層接地層)18和19,而該基板11上設(shè)有一個(gè)信號穿孔結(jié)構(gòu)13和一個(gè)電源穿 孔(或接地穿孔)結(jié)構(gòu)14,該等電路基板11內(nèi)的信號線路層12和20通過信 號穿孔結(jié)構(gòu)13做電性連接，如此達(dá)成各信號層的電性連接，而該信號穿孔13 的外圍則用電源穿孔(或接地穿孔)結(jié)構(gòu)14將電源平面(或接地平面)連接 起來，以達(dá)成該電源穿孔(或接地穿孔)14成為信號穿孔13上信號完整的電 壓參考面或最短的電流回流路徑，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)信號穿孔與電源穿孔之間 的距離(抗墊片antipad)，可以控制信號穿孔阻抗來減少信號線與信號穿孔的 阻抗不連續(xù)效應(yīng)，并且可以將信號穿孔13所產(chǎn)生的電磁波隔離起來而不影響 基板上其它穿孔(未圖示)的信號。
該電路基板11上以鐳射或機(jī)械的方式進(jìn)行鉆孔(Drilling),鉆孔所形成 的開孔可以是盲孔(Blind hole)或貫孔(Through hole),在本實(shí)施例中以貫孔形式13和盲孔形式14進(jìn)行介紹，在鉆孔之前便在該貫孔13外圍做成一電 源盲孔(或接地盲孔)14將電源平面(或接地平面)連接，該電源盲孔(或 接地盲孔)14材質(zhì)有，例如錫(Sn)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)或其 他合金導(dǎo)電材質(zhì)。最后，第一層信號層12通過信號穿孔13與第七層信號層 20做電性連接，而所有穿孔的形成方式可采用例如鑄模、電鍍、無電鍍等方 式。
在本實(shí)施例中，該電源穿孔或接地穿孔為銅金屬或銅鍍層，呈圓環(huán)狀(或 多邊形狀)，并與該信號穿孔13同心設(shè)置。然而，這些穿孔不必非要圓環(huán)狀 或同心設(shè)置，例如信號穿孔可為圓柱狀且不與電源穿孔或接地穿孔同心設(shè)置。 并且該信號穿孔13與電源穿孔(或接地穿孔)14相隔一段距離，即二者之間 不連接，并且該電源穿孔(或接地穿孔)14的厚度最好必須大于對應(yīng)信號穿 孔13上所傳輸信號在工作頻率下的集膚深度(Skin depth),其中所謂的集膚 深度(Skind印th),是指導(dǎo)體在傳輸信號時(shí)，當(dāng)信號頻率提高時(shí)，流動(dòng)電荷會(huì) 漸漸向傳輸線的邊緣靠近，令導(dǎo)體表面的電流強(qiáng)度增加，甚至導(dǎo)體中間沒有 電流通過，而集膚深度Ss-(2/a)jacj) A (1/2),其中co為信號的頻率，p為鍍 層金屬的導(dǎo)磁系數(shù)，o為鍍層金屬的導(dǎo)電系數(shù)，如此該信號穿孔13所傳輸信 號輻射的電磁波無法穿透該電源穿孔(或接地穿孔)14,從而降低該信號穿 孔13所造成的插入損耗(insertion loss)，即增加信號的透射率，進(jìn)而降低各 信號穿孔(未圖示)之間傳輸信號的相互干擾，從而保證信號質(zhì)量的完整性 與有效性。
再來請參閱圖3所示，為目前另外一種一般電路基板22上的穿孔結(jié)構(gòu)的 立體示意圖，電源平面(或接地平面)28和29之間缺乏電源穿孔(或接地穿 孔)做連接，因此，當(dāng)信號穿孔24連接第三層與第五層的信號線的時(shí)候，信 號很容易在電源平面(或接地平面)28和29之間會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，并且以此 信號穿孔24為中心向外擴(kuò)散，此電磁輻射會(huì)在電源平面和接地平面上造成電 壓擾動(dòng)而降低信號完整度，而且信號線23和30與信號穿孔24之間的阻抗是 不連續(xù)的，所以信號在流經(jīng)信號穿孔24時(shí)，會(huì)造成反射現(xiàn)象而影響信號質(zhì)量。
最后，請參閱圖4所示，為實(shí)施本發(fā)明的型態(tài)B的另外一種電路板與穿孔結(jié)構(gòu)的立體示意圖，此穿孔結(jié)構(gòu)可以降低一些影響信號完整度的因素，例
如穿孔與穿孔間的耦合、阻抗不連續(xù)或是電磁輻射等。實(shí)施本發(fā)明的電路 板包括一基板31,該基板31內(nèi)設(shè)有兩層信號線路層38和39與電源平面層(或 接地層)32和40,而該基板31上設(shè)有一個(gè)信號穿孔結(jié)構(gòu)33和一個(gè)電源穿孔
(或接地穿孔)結(jié)構(gòu)34，該電路基板31內(nèi)的信號線路層38和39通過信號穿 孔結(jié)構(gòu)33做電性連接，如此達(dá)成各信號層的電性連接，本發(fā)明主要是利用信 號穿孔方式將基板31內(nèi)的信號線路層38和39做電性連接的電子電路，如本 實(shí)施例中的信號穿孔結(jié)構(gòu)33,而該信號穿孔33的內(nèi)圍則用電源穿孔(或接地 穿孔)結(jié)構(gòu)34將電源平面(或接地平面)連接起來，以達(dá)成該電源穿孔(或 接地穿孔)34成為信號穿孔33的電壓參考面或電流回流路徑，如此可減少阻 抗的不連續(xù)效應(yīng)，而且，由于電磁場會(huì)集中在信號穿孔33與電源穿孔(或接 地穿孔)34之間，所以信號穿孔33所產(chǎn)生的電磁波比較不會(huì)藕合到基板上其 它穿孔(未圖示)的信號。
該電路基板31上以鐳射或機(jī)械的方式進(jìn)行鉆孔(Drilling),鉆孔所形成 的開孔可以是盲孔(Blind hole)或貫孔(Through hole),在本實(shí)施例中以盲 孔形式33和貫孔形式34進(jìn)行介紹，在鉆盲孔之后，第三層信號層38通過信 號穿孔33與第五層信號層39做電性連接，而信號穿孔33的形成方式例如是 采用鑄模、電鍍、無電鍍等方式。之后，在該信號盲孔33內(nèi)圍做成一電源貫 孔(或接地盲孔)34將電源平面(或接地平面)32, 40做連接，該電源貫孔
(或接地貫孔)34材質(zhì)例如為錫(Sn)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)或其 他合金導(dǎo)電材質(zhì)。電源貫孔(或接地貫孔)34可以是電鍍成圓環(huán)狀或澆鑄為 實(shí)心圓柱狀。
在本實(shí)施例中，該電源穿孔(或接地穿孔)為銅金屬或銅鍍層，呈圓環(huán) 狀(或多邊形狀)，并與該信號穿孔33同心設(shè)置。然而，這些穿孔不必非要 圓環(huán)狀或同心設(shè)置，例如電源穿孔(或接地穿孔)34可為圓環(huán)狀、實(shí)心圓柱 狀、多邊形環(huán)狀或不與信號穿孔33同心設(shè)置。并且該信號穿孔33與電源穿 孔(或接地穿孔)34相隔一段距離(抗墊片anti-pad),即二者之間不連接， 并且該電源穿孔(或接地穿孔)34的厚度最好必須大于對應(yīng)信號穿孔33上所
傳輸信號在工作頻率下的集膚深度(Skin depth )。因此，大部分的回路電流(由 信號穿孔33所感應(yīng)出來)會(huì)走在電源穿孔(或接地穿孔)34上，而不致于一 部分走在電源穿孔(或接地穿孔)34, —部分走在介電質(zhì)材料中(未圖示)。 如此該電源穿孔(或接地穿孔)34所產(chǎn)生金屬損失會(huì)減少而降低該信號穿孔 33的插入損耗(insertion loss),即增加信號的透射率，進(jìn)而降低各信號穿孔 (未圖示)之間傳輸信號的相互干擾，從而保證信號質(zhì)量的完整性與有效性。
使用一般的PCB制程技術(shù)就可以做出圖2和圖4所示的創(chuàng)新穿孔結(jié)構(gòu)， 圖9a到圖9k用來說明制造圖2所示的穿孔結(jié)構(gòu)的步驟，而圖10a到圖10j用 來說明制造圖4所示的穿孔結(jié)構(gòu)的步驟。
圖9a顯示一個(gè)兩面都鍍有導(dǎo)電金屬平面51， 53的介電基板52。此兩個(gè) 導(dǎo)電金屬平面51， 53用來當(dāng)做電源平面或是接地平面。 一般PCB板用FR4 為材料，而任何適合的介質(zhì)材料都可用來當(dāng)做PCB的基板，例如低溫共燒 陶瓷(LTCC )或是Rogers Duroid等。
圖9b顯示一個(gè)貫孔54。此貫孔54可以用機(jī)械鉆孔或雷射鉆孔來達(dá)成。 圖9c顯示貫孔58被鍍上導(dǎo)電金屬57來將金屬平面55和56做電性連接。 圖9d顯示圖9c中的貫孔58被填滿介電材料61。可以適當(dāng)?shù)剡x擇此介電 材料61來達(dá)到控制信號穿孔阻抗的目的?；瘜W(xué)氣相沉積可以用來填充此貫孔 58，許多其它的技術(shù)也可以用來填充此貫孔58，在此并不詳述。
圖9e顯示兩片介電材料62和63被粘貼到基板的兩面，粘貼的過程需要 加熱與硬化處理。
圖9f顯示基板的頂層和底層被鍍上導(dǎo)電金屬64和65?；瘜W(xué)氣相沉積或 是其它現(xiàn)有的技術(shù)都可以用來鍍上此導(dǎo)電金屬64和65。
圖9g說明貫孔66是被如何做出來的，此貫孔66可以用機(jī)械鉆孔或雷射 鉆孔來達(dá)成。介于貫孔66和鍍上金屬的穿孔68之間之間隙67可以^皮適當(dāng)?shù)?設(shè)計(jì)來達(dá)到控制信號穿孔的阻抗的目的。
圖9h顯示圖9g中的貫孔66被鍍上導(dǎo)電金屬71來連接頂層和底層的導(dǎo) 電金屬69和70。我們也可以用圖9i所示的方式，就是將圖9g中的貫孔66 填滿成為導(dǎo)電金屬74來連接頂層和底層的導(dǎo)電金屬72和73。
圖9j顯示圖9h中的導(dǎo)電金屬69和70被做成信號線75和76。信號線75 和76可以用一般的PCB制程做出來，最后，信號線75和76通過導(dǎo)電金屬 77做電性連接。同樣地，圖9k顯示圖9i中的導(dǎo)電金屬72和73 ^皮做成信號 線78和79。信號線78和79也可以用一般的PCB制程做出來，最后，信號 線78和79通過導(dǎo)電金屬80做電性連接。
圖10a到圖10d顯示的制程和圖9a到圖9d的制程一樣。
圖10e顯示圖10d中的導(dǎo)電金屬101和102被做成信號線105和106。信 號線105和106可以用一般的PCB制程做出來，最后，信號線105和106通 過導(dǎo)電金屬107做電性連接。
圖10f顯示兩片介電材料108和109被粘貼到基板的兩面，粘貼的過程需 要加熱與硬化處理。
圖10g顯示基板的頂層和底層被鍍上導(dǎo)電金屬110和111?；瘜W(xué)氣相沉積 或是其它現(xiàn)有的技術(shù)都可以用來鍍上此導(dǎo)電金屬64和65。
圖10h顯示說明貫孔112是被如何做出來的，此貫孔112可以用機(jī)械鉆 孔或雷射鉆孔來達(dá)成。介于貫孔112和鍍上金屬的穿孔113之間之間隙114 可以被適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)來達(dá)到控制信號穿孔的阻抗的目的。
圖10i顯示圖10h中的貫孔112被鍍上導(dǎo)電金屬118來連接頂層和底層的 導(dǎo)電金屬115和116。然而，我們也可以用圖10j所示的方式，就是將圖10h 中的貫孔112填滿成為導(dǎo)電金屬123來連接頂層和底層的導(dǎo)電金屬120和121。
本測試依照穿孔(via)的幾何大小來區(qū)分,分別有目前常用的主機(jī)板和IC 封裝電路尺寸的穿孔大??；而穿孔又分為兩種型態(tài)型態(tài)A(參考圖2)類似 微帶線穿孔，與型態(tài)B (參考圖4)類似帶線穿孔。主機(jī)板的穿孔測試分析部 份，請一同參閱圖5和圖6,其中圖5為針對主機(jī)板的類似微帶線穿孔傳輸信 號的插入損耗(insertion loss)測試結(jié)果圖，其中該類似微帶線穿孔在穿越電 源平面或接地平面時(shí)，分別有兩種情況a.未在外圍設(shè)置電源穿孔(或接地穿 孔)(參考圖l),與b.有在外圍設(shè)置電源穿孔(或接地穿孔)(參考圖2)。由 圖5可以看出，當(dāng)類似微帶線穿孔傳輸頻率低于大約1.07GHz的信號時(shí)，有 設(shè)置電源穿孔(或接地穿孔)(參閱圖2)與未設(shè)電源穿孔(或接地穿孔)(參
閱圖1)的插入損耗的對比，信號輸入端與輸出端之間的插入損耗(insertion loss)在設(shè)置電源穿孔(或接地穿孔)之后，插入損耗(insertion loss)均有所 增加，也就是該類似微帶線穿孔所傳輸信號的透射率增加，進(jìn)而降低了類似 微帶線穿孔與主機(jī)板上其它穿孔之間的干擾，從而可確保類似微帶線穿孔所 傳輸信號的完整性與有效性。
而圖6為針對主機(jī)板的類似帶線穿孔傳輸信號的插入損耗(insertion loss ) 測試結(jié)果圖，其中該類似帶線穿孔也分別有兩種情況a.未在內(nèi)圍設(shè)置電源穿 孔(或接地穿孔)(參考圖3 )，與b.有在內(nèi)圍設(shè)置電源穿孔(或接地穿孔)(參 考圖4)。由圖6可以看出，當(dāng)類似帶線穿孔傳輸頻率低于大約1.07GHz的信 號時(shí)，實(shí)線代表有設(shè)置電源穿孔(或接地穿孔)(參考圖4)，而虛線代表未設(shè) 電源穿孔(或接地穿孔)(參考圖3)的插入損耗的對比，信號輸入端與輸出 端之間的插入損耗(insertion loss )在設(shè)置電源穿孔(或接地穿孔)之后，插 入損耗(insertion loss )均有所增加，由此該類似帶線穿孔所傳輸信號的透射 率增加，進(jìn)而降低了類似帶線穿孔與主機(jī)板上其它穿孔之間的千擾，從而確 保類似帶線穿孔所傳輸信號的完整性與有效性。
同理，IC封裝的穿孔測試分析部份，請一同參閱圖7和圖8,其中圖7 為針對IC封裝尺寸的類似微帶線穿孔所做的插入損耗測試結(jié)果圖，而圖8為 針對IC封裝尺寸的類似帶線穿孔所做的插入損耗測試結(jié)果圖。圖7為針對IC 封裝尺寸的類似微帶線穿孔(參考圖1圖和2 )傳輸信號的插入損耗(insertion loss)測試結(jié)果圖。由圖7可以看出，當(dāng)類似微帶線穿孔傳輸頻率低于大約 20GHz的信號時(shí)，實(shí)線代表有設(shè)置電源穿孔(或接地穿孔)(參閱圖2)，而虛 線代表未設(shè)置電源穿孔(或接地穿孔)(參閱圖1)的插入損耗的對比，信號 輸入端與輸出端之間的插入損耗(insertion loss)在設(shè)置電源穿孔(或接地穿 孔)之后，插入損耗(insertion loss)均有所增加，也就是該類似微帶線穿孔 所傳輸信號的透射率增加，進(jìn)而降低了類似微帶線穿孔與主機(jī)板上其它穿孔 之間的千擾，從而可確保類似微帶線穿孔所傳輸信號的完整性與有效性。
而圖8為針對IC封裝尺寸的類似帶線穿孔傳輸信號的插入損耗(insertion loss)測試結(jié)果圖。由圖8可以看出，當(dāng)類似帶線穿孔(參考圖3和圖4)傳輸頻率低于大約20GHz的信號時(shí)，有設(shè)置電源穿孔(或接地穿孔)(參閱圖4) 與未設(shè)電源穿孔(或接地穿孔)(參閱圖3)的插入損耗的對比，信號輸入端 與輸出端之間的插入損耗(insertion loss)在設(shè)置電源穿孔(或接地穿孔)之 后，插入損耗(insertion loss)均有所增加，由此該類似帶線穿孔所傳輸信號 的透射率增加，進(jìn)而降低了類似帶線穿孔與主機(jī)板上其它穿孔之間的干擾， 從而確保類似帶線穿孔所傳輸信號的完整性與有效性。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過在信號穿孔的外圍或內(nèi)圍設(shè)有電源穿孔(或 接地穿孔)，并且該電源穿孔(或接地穿孔)的厚度大于該信號穿孔的信號工 作頻率所產(chǎn)生的集膚效應(yīng)厚度，如此信號穿孔所輻射的電^f茲波無法穿透該電 源穿孔(或接地穿孔)，從而增加信號穿孔的插入損耗，也就是增加信號穿孔 的透射率；又由于電磁波會(huì)集中在信號穿孔與電源穿孔(或接地穿孔)之間， 所以可以避免信號穿孔在傳輸信號時(shí)干擾其它信號穿孔上的信號而影響信號 的質(zhì)量，并且提供最近的電流回流路徑以及減少阻抗的不連續(xù)效應(yīng)來提高信 號傳輸?shù)馁|(zhì)量。
以上公開的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，但是，本發(fā)明并非局限于此， 任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思的的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種在多層電路板中的穿孔結(jié)構(gòu)，可用來降低串音干擾與EMC輻射問題并提高信號質(zhì)量，其特征在于，該穿孔結(jié)構(gòu)包括一基板，內(nèi)設(shè)有信號線路層、介電層、電源層、接地層和多個(gè)穿孔結(jié)構(gòu)。該多層電路板從上層到下層依序如下第一層的第一信號層；第二層的第一介電層；第三層的第一電源層或第一接地層；第四層的第二介電層；第五層的第二電源層或第二接地層；第六層的第三介電層；第七層的第二信號層；第一信號層通過信號穿孔與第二信號層連接；一個(gè)抗墊片位于信號穿孔與電源穿孔或接地穿孔之間；第一電源層或第一接地層通過電源穿孔或接地穿孔與第二電源層或第二接地層連接；此電源穿孔或接地穿孔位于信號穿孔的外圍。
2、 如權(quán)利要求l所述穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，第三層的第一電源層或第 一接地層和第五層的第二電源層或第二接地層必須有相同的電位。
3、 如權(quán)利要求1所述穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，信號穿孔可以是實(shí)心圓柱 狀或是空心圓環(huán)狀且信號穿孔與電源穿孔或接地穿孔為同心設(shè)置。
4、 如權(quán)利要求1所述穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，該穿孔結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于任何 電子電路基板如主機(jī)板、IC封裝基板或是低溫共燒陶瓷基板內(nèi)部的穿孔結(jié)構(gòu)。
5、 如權(quán)利要求1所述穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，電源平面或接地平面在積 體電路晶片中變?yōu)殡娫淳W(wǎng)格或接地網(wǎng)格。
6、 一種在多層電路板中的穿孔結(jié)構(gòu)，包括一信號線通過信號穿孔切換到另一信號線，其中信號穿孔沿著同一軸線 經(jīng)過多個(gè)電源平面、接地平面和介電層；一個(gè)電源穿孔或接地穿孔連接多個(gè)電源平面或多個(gè)接地平面； 一個(gè)電源穿孔或"J姿地穿孔環(huán)繞在信號穿孔的外圍。
7、 如權(quán)利要求6所述穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，信號穿孔與電源穿孔或接 地穿孔為同心設(shè)置且信號穿孔和電源穿孔或接地穿孔之間的距離與介電材料 可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)選擇來控制信號穿孔的阻抗。
8、 如權(quán)利要求6所述穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，信號穿孔和電源穿孔或接 地穿孔垂直于電路板的電源平面或接地平面。
9、 一種在多層電路板中的穿孔結(jié)構(gòu)，可用來降低串音干擾與EMC輻射 問題并提高信號質(zhì)量，其特征在于，該穿孔結(jié)構(gòu)包括 一基板，內(nèi)設(shè)有信號 線路層、介電層、電源層、接地層和多個(gè)穿孔結(jié)構(gòu)。該多層電路板從上層到 下層依序如下第一層的第一電源層或第一接地層； 第二層的第一介電層； 第三層的第一信號層； 第四層的第二介電層； 第五層的第二信號層； 第六層的第三介電層； 第七層的第二電源層或第一接地層； 第 一信號層通過信號穿孔與第二信號層連接； 一個(gè)抗墊片位于信號穿孔與電源穿孔或接地穿孔之間； 第一電源層或第一接地層通過電源穿孔或接地穿孔與第二電源層或第二 接地層連接；此電源穿孔或接地穿孔位于信號穿孔的內(nèi)圍。
10、 如權(quán)利要求9所述穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，第一層的第一電源層或 第一接地層和第七層的第二電源層或第二接地層必須有相同的電位。
11、 如權(quán)利要求9所述穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，電源穿孔或接地穿孔可 以是實(shí)心圓柱狀或是空心圓環(huán)狀且信號穿孔與電源穿孔或接地穿孔為同心設(shè) 置。
12、 如權(quán)利要求9所述穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，該穿孔結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于任 何電子電路基板如主機(jī)板、IC封裝基板或是低溫共燒陶乾基板內(nèi)部的穿孔結(jié)
13、 如權(quán)利要求9所述穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中電源平面或接地平 面在積體電路晶片中變形為電源網(wǎng)格或接地網(wǎng)格。
14、 一種在多層電路板中的穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 一個(gè)電源平面或接地平面通過電源穿孔或接地穿孔與另一個(gè)電源平面或接地平面連接；其中電源穿孔或接地穿孔沿著同 一軸線經(jīng)過多個(gè)電源平面、 接地平面和介電層；一個(gè)電源穿孔或接地穿孔可以連接所有具有相同電位的電源平面或接地 平面；一個(gè)電源穿孔或接地穿孔位于信號穿孔的內(nèi)圍。
15、 如權(quán)利要求14所述穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，信號穿孔與電源穿孔或 接地穿孔為同心設(shè)置且信號穿孔和電源穿孔或接地穿孔之間的距離與介電材 料可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)選擇來控制信號穿孔的阻抗。
16、 如權(quán)利要求14所述穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，信號穿孔和電源穿孔或 接地穿孔垂直于電路板的電源平面或接地平面。
17、 一種建立穿孔的方法，其特征在于，包括 建立一個(gè)穿孔結(jié)構(gòu)；把一個(gè)連接相同電位平面的導(dǎo)電穿孔設(shè)置在 一個(gè)連接信號線的穿孔的內(nèi)圍；把一個(gè)連接信號線的穿孔^:置在一個(gè)連接相同電位平面的導(dǎo)電穿孔的內(nèi)圍；分別在一個(gè)連接信號線的穿孔的內(nèi)圍與外圍設(shè)置兩個(gè)分別連接相同電位 平面的導(dǎo)電穿孔。
18、 如權(quán)利要求17所述建立穿孔的方法，其特征在于，連接信號線的穿孔與連接相同電位平面的導(dǎo)電穿孔為同心設(shè)置。
19、 如權(quán)利要求17所述穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，連接信號線的穿孔和連 接相同電位平面的導(dǎo)電穿孔垂直于電路板的電源平面或接地平面。
20、 一種在多層電路板中的穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，該多層電路板從上 層到下層依序如下第一層的第一電源平面或第一接地平面；第二層的第一介電層；第三層的第一接地平面或第一電源平面；第四層的第二介電層；第五層的第二接地平面或第二電源平面；第六層的第三介電層；第七層的第二電源平面或第二接地平面；第一電源平面或第一接地平面通過電源穿孔或接地穿孔與第二電源平面 或第二接地平面連接；第 一接地平面或第一電源平面通過接地穿孔或電源穿孔與第二接地平面 或第二電源平面連接；其中電源穿孔或接地穿孔的外圍設(shè)置一個(gè)接地穿孔或電源穿孔，因此電 路板的堆迭架構(gòu)可以是電源平面 一接地平面一接地平面 一 電源平面或是接 地平面一電源平面一電源平面一接地平面。
21、 如權(quán)利要求20所述穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，第一層的第一電源平面 或第一接地平面與第七層的第二電源平面或第二接地平面連接起來而且具有 相同電位。
22、 如權(quán)利要求20所述穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，電源穿孔或接地穿孔為 圓環(huán)狀或圓柱狀。
23、 如權(quán)利要求20所述穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，該穿孔結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于任 何電子電路基板如主機(jī)板、IC封裝基板或是低溫共燒陶資基板內(nèi)部的穿孔結(jié) 構(gòu)。
24、 如權(quán)利要求20所述穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，電源平面或接地平面在 積體電路晶片中變?yōu)殡娫淳W(wǎng)格或接地網(wǎng)格。
25、 一種在多層電路板中的穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 一個(gè)電源平面或接地平面通過一個(gè)電源穿孔或接地穿孔與其它多個(gè)電源平面或多個(gè)接地平面連接，其中電源穿孔或接地穿孔沿著同 一軸線經(jīng)過多個(gè) 電源平面、接地平面和介電層；一個(gè)電源穿孔和一個(gè)接地穿孔分別連接其它的電源平面和接地平面； 一個(gè)電源穿孔或接地穿孔設(shè)置于接地穿孔或電源穿孔的外圍。
26、 如權(quán)利要求25所述穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，電源穿孔或接地穿孔與 接地穿孔或電源穿孔為同心設(shè)置且電源穿孔與接地穿孔之間的距離與介電材 料可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)選擇來控制電容的值。
27、 如權(quán)利要求25所述穿孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，電源穿孔與接地穿孔垂 直于電路板的電源平面和接地平面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可改善電磁相容問題并提高信號質(zhì)量的穿孔結(jié)構(gòu)，任何電路都會(huì)應(yīng)用到穿孔結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例以四層電路結(jié)構(gòu)來說明，而可應(yīng)用到任意多層數(shù)的電路結(jié)構(gòu)中；該四層電路結(jié)構(gòu)包括三種型態(tài)型態(tài)A(參考圖2)在信號穿孔外圍，做接地穿孔或電源穿孔。型態(tài)B(參考圖4)在信號穿孔內(nèi)圍，做接地穿孔或電源穿孔。型態(tài)C(參考圖2或圖4)參考型態(tài)A或型態(tài)B。用電源層或接地層取代信號層，則此接地穿孔與電源穿孔結(jié)構(gòu)變成「電容」。
文檔編號H01L23/498GK101346039SQ20071019848
公開日2009年1月14日 申請日期2007年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月10日
發(fā)明者李察·華德·魯考斯基, 許軒儒 申請人:李察·華德·魯考斯基;許軒儒