專利名稱：印刷電路板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及印刷電路板設(shè)計(jì)技術(shù)，更具體地說，涉及一種設(shè)在傳輸高速信號(hào)的電路板上的過孔結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代通信系統(tǒng)正朝著寬帶化、小型化的方向發(fā)展，體現(xiàn)在印制電路板上就是總線速率越來越高，芯片管腳密度越來越大。在目前的印刷電路板(單板)上，信號(hào)速率已經(jīng)達(dá)到10Gbps，甚至更高的40Gbps，許多在低速情況下不需考慮的信號(hào)完整性問題已經(jīng)成為制約信號(hào)不斷上升的瓶頸。
印制電路板常見的信號(hào)完整性問題包括反射、串?dāng)_、過沖、欠沖、時(shí)序緊張、傳輸損耗、電源地噪聲以及EMC/EMI等。伴隨著信號(hào)速率的提高，這些問題將會(huì)變得越來越嚴(yán)重。
目前，多層電路板(單板)通常包括上絕緣層、下絕緣層、以及設(shè)置在上絕緣層和下絕緣層之間的布線層和平面層。在所述布線層內(nèi)設(shè)置連接各個(gè)元器件進(jìn)行傳輸?shù)淖呔€；而平面層通常為整塊銅箔，為各個(gè)元器件提供參考平面(如地平面)或電源等。在雙層或多層印制電路板上，為了保證元器件可以與不同的布線層連接，必須設(shè)置信號(hào)過孔來保證信號(hào)的傳輸。
如圖1所示，以一個(gè)六層板為例，第一層為上絕緣層a、第二、四、五層為平面層b、第三層為布線層c、第六層為下絕緣層d。并且在各層之間填充有絕緣介質(zhì)。在電路板上設(shè)置兩個(gè)信號(hào)過孔，信號(hào)過孔按照50mil(千分之一寸)的中心間距進(jìn)行布置。每一信號(hào)過孔包括鉆孔11，焊盤12和反焊盤13等要素組成。信號(hào)過孔在布線層c通過焊盤12與走線(圖未示)相連接，在平面層b通過反焊盤13與平面層b的銅箔隔開。反焊盤13只存在于平面層b。信號(hào)過孔的電路模型是一個(gè)由電阻、電容和電感組成的電路網(wǎng)絡(luò)，因此，相鄰兩個(gè)信號(hào)過孔之間必然存在互容和互感，也就會(huì)一定存在串?dāng)_，在低速信號(hào)電路中這種效應(yīng)影響很小，但對(duì)于高速信號(hào)電路，則會(huì)變得很明顯。
在印刷電路板中的串?dāng)_問題，主要是由印制電路板上各種結(jié)構(gòu)諸如傳輸線、連接器以及過孔等等之間的信號(hào)相互耦合引起的。在信號(hào)速率不是很高的情況下，一般只考慮傳輸線之間和連接器不同管腳之間的串?dāng)_。但是在信號(hào)速率高到一定的程度時(shí)，比如信號(hào)上升時(shí)間為0.5ns，過孔之間的串?dāng)_也非?？捎^，因此相鄰過孔間的串?dāng)_是一個(gè)不可忽略的問題。
以一塊十二層單板為例單板的厚度為2mm，第一層和第十二層是與信號(hào)線連接的層數(shù)，線寬是6mil，信號(hào)過孔的孔徑為10mil，焊盤大小為22mil，反焊盤大小為32mil，兩個(gè)信號(hào)過孔的中心之間的間距為50mil。在HFSS(HighFrequency Structure simulation，一個(gè)三維電磁場(chǎng)仿真軟件)中搭建模型。仿真結(jié)果中需要的參數(shù)是SA2A1和SB2B1，這兩個(gè)參數(shù)是頻域中代表信號(hào)耦合的量，分別表示后向串?dāng)_和前向串?dāng)_，HFSS可以輸出包含這兩個(gè)參數(shù)的S4P文件，將所得到的S4P文件導(dǎo)入ADS(安捷倫公司的一種電路仿真軟件)中，搭建模型進(jìn)行仿真得到時(shí)域中的串?dāng)_值。
圖2、圖3分別是SA2A1和SB2B1參數(shù)的曲線圖，可以從頻域上看信號(hào)在不同頻率下的耦合度，隨著頻率的升高，信號(hào)的耦合度越來越大，這就反應(yīng)其相互之間的串?dāng)_越來越嚴(yán)重。
將得到的S4P文件調(diào)入ADS的S4P模塊42進(jìn)行搭建模型，仿真參數(shù)設(shè)置如下激勵(lì)源41為一個(gè)周期信號(hào)，周期為10ns，上升時(shí)間和下降時(shí)間均為0.5ns，高電平持續(xù)時(shí)間為4ns，低電平持續(xù)時(shí)間為5ns，高電平的電壓值為2.5V，低電平的電壓值為0V。S4P模塊42的兩輸出分別連接電阻R1、R2，其阻值均為50歐姆，如圖4所示。圖4中的V1和V2分別表示前向串?dāng)_和后向串?dāng)_，從上述參數(shù)得到的V1和V2分別為65.55mV和59.58mV。從而可以知道，2.5V的電平信號(hào)能夠引起幾十mV量級(jí)的串?dāng)_，對(duì)一對(duì)信號(hào)過孔來說，其串?dāng)_不算很嚴(yán)重，但是如果一個(gè)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)上有多個(gè)信號(hào)過孔，其引起的串?dāng)_之和就不可忽視了。
而目前的技術(shù)還沒有涉及到如何減小過孔之間的串?dāng)_。另外，業(yè)界通常通過改變過孔焊盤、反焊盤的大小來優(yōu)化印刷電路板的過孔結(jié)構(gòu)；這種技術(shù)只關(guān)注過孔的傳輸性能，也就是關(guān)注單個(gè)過孔的信號(hào)衰減問題，也沒有考慮過孔間的串?dāng)_。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述在高速信號(hào)傳輸時(shí)信號(hào)過孔之間存在的串?dāng)_問題的缺陷，提供一種大大減少信號(hào)過孔之間的串?dāng)_、提高信號(hào)完整性的印刷電路板。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種印刷電路板，包括布線層、平面層、以及包裹并填充在所述布線層和平面層之間的絕緣介質(zhì)；在所述印刷電路板設(shè)有至少兩個(gè)用于傳遞信號(hào)的信號(hào)過孔；所述印刷電路板還設(shè)置有至少一個(gè)地過孔，所述地過孔與所述平面層導(dǎo)電連接，并且與所述布線層上的布線相絕緣；所述地過孔與所述每一信號(hào)過孔的距離小于所述信號(hào)過孔與距離該信號(hào)過孔最近的另一信號(hào)過孔的距離。
本實(shí)用新型的印刷電路板中，所述地過孔開設(shè)在兩個(gè)所述信號(hào)過孔的中心連線的中間位置。
本實(shí)用新型的印刷電路板中，所述地過孔設(shè)置在兩相鄰所述信號(hào)過孔的中心連線的垂直平分線上。
本實(shí)用新型的印刷電路板中，所述信號(hào)過孔為多個(gè)，距離最近的兩個(gè)所述信號(hào)過孔的中心連線的中點(diǎn)上設(shè)有一個(gè)所述地過孔。
本實(shí)用新型的印刷電路板中，所述信號(hào)過孔為多個(gè)，所述地過孔到所述多個(gè)信號(hào)過孔中的每個(gè)信號(hào)過孔間距離均小于兩兩信號(hào)過孔間的距離。
本實(shí)用新型的印刷電路板中，所述信號(hào)過孔為三個(gè)，所述地過孔為一個(gè)。所述地過孔的中心位于所述三個(gè)信號(hào)過孔的中心連結(jié)成的三角形的外心位置。
本實(shí)用新型的印刷電路板中，所述信號(hào)過孔為多個(gè)，所述地過孔中心位于所述信號(hào)過孔形成的多邊形的中心位置。
本實(shí)用新型的印刷電路板中，所述平面層為電源平面層或地平面層。
本實(shí)用新型的印刷電路板中，所述地過孔與所述布線層上的布線相錯(cuò)開排列。
本實(shí)用新型的印刷電路板中，所述信號(hào)過孔在所述布線層上設(shè)有與布線電連接的焊盤。
實(shí)施本實(shí)用新型的印刷電路板，具有以下有益效果通過在兩個(gè)信號(hào)過孔之間設(shè)置地過孔，提供了串?dāng)_信號(hào)的回流路徑，在電路板上進(jìn)行高速信號(hào)傳輸時(shí)，可以大大的降低了信號(hào)過孔之間的串?dāng)_，保證了信號(hào)的完整性，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、信號(hào)傳輸效果好的優(yōu)點(diǎn)。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，附圖中圖1是現(xiàn)有印刷電路板的相鄰兩個(gè)信號(hào)過孔的剖視示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的仿真參數(shù)SA2A1的曲線示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中的仿真參數(shù)SB2B1的曲線示意圖；圖4是利用現(xiàn)有技術(shù)的ADS搭建的模型的仿真框圖；圖5是本實(shí)用新型印刷電路板的剖視示意圖；圖6是本實(shí)用新型的印刷電路板的地過孔位于兩信號(hào)過孔的中心連線的垂直平分線上的俯視示意圖；圖7是本實(shí)用新型印刷電路板的俯視示意圖；圖8是根據(jù)本實(shí)用新型的印刷電路板利用HFSS搭建的模型的仿真參數(shù)SA2A1和SB2B1的曲線示意圖。
圖9是本實(shí)用新型的印刷電路板的第二實(shí)施例的俯視示意圖。
圖10是本實(shí)用新型的印刷電路板的第三實(shí)施例的俯視示意圖。
圖11是本實(shí)用新型的印刷電路板的地過孔位于三個(gè)信號(hào)過孔的中心位置的俯視示意圖；圖12是本實(shí)用新型的印刷電路板的第四實(shí)施例的俯視示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖5所示，在本實(shí)用新型的印刷電路板的第一實(shí)施例中，該印刷電路板為六層印刷電路板；當(dāng)然，電路板的層數(shù)可以根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)置。所述電路板的第一層為上絕緣層a、第二、四、五層為平面層b、第三層為布線層c、第六層為下絕緣層d；所述上絕緣層a和下絕緣層d均為絕緣介質(zhì)做成，并且在各層之間填充有絕緣介質(zhì)。當(dāng)然，平面層和布線層的排列層次可以根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。平面層為整塊銅箔，可以為電源平面層或地平面層，作為地平面或電源平面。所述布線層c上排布信號(hào)布線(圖未示)。
所述印刷電路板包括至少兩個(gè)貫穿所述電路板的信號(hào)過孔51，以及在兩個(gè)信號(hào)過孔之間設(shè)置的地過孔52。所述信號(hào)過孔51包括鉆孔511、焊盤512、以及反焊盤513。所述焊盤512設(shè)置在布線層c，從而與布線電連接，以通過鉆孔傳輸信號(hào)。所述反焊盤513設(shè)在平面層b，從而使得鉆孔511與平面層b絕緣連接。
所述地過孔52貫穿所述電路板，其包括鉆孔521。在布線層上進(jìn)行布線設(shè)計(jì)時(shí)，使得布線不與鉆孔521相錯(cuò)開，從而使得地過孔52與所述布線層c相絕緣。所述鉆孔521直接與平面層b導(dǎo)電連接，從而使得地過孔52與平面層形成同一電位，也就是說形成一個(gè)地平面，利于串?dāng)_信號(hào)的回流。
在本實(shí)施例中，所述地過孔52設(shè)置在兩個(gè)所述信號(hào)過孔51的中心連線的中間位置，使得兩個(gè)信號(hào)過孔51與地過孔52的距離相等，并且所述地過孔52分別到兩個(gè)所述信號(hào)過孔51的距離均小于所述兩信號(hào)過孔51的距離，從而使得信號(hào)過孔51產(chǎn)生的串?dāng)_信號(hào)直接從地過孔52中傳輸，也就是說，所述地過孔52提供了串?dāng)_信號(hào)的回流路徑，在電路板上進(jìn)行高速信號(hào)傳輸時(shí)，可以大大的降低了信號(hào)過孔51之間的串?dāng)_，保證了信號(hào)的完整性。可以理解的，如圖6所示，所述地過孔62可以設(shè)置在所述兩信號(hào)過孔61的中心連線的垂直平分線上、并且地過孔62分別與兩個(gè)所述信號(hào)過孔61的距離均小于所述兩信號(hào)過孔61的距離的位置上。如圖7所示，信號(hào)過孔51可以通過垂直的引線與元器件連接，或者通過水平引線與元器件連接。
下面以十二層電路板為例說明本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)單板的厚度為2mm，第一層和第十二層是與信號(hào)線連接的層數(shù)，線寬是6mil，信號(hào)過孔的孔徑為10mil，焊盤大小為22mil，反焊盤大小為32mil，兩個(gè)信號(hào)過孔的中心之間的間距為50mil；地過孔位于信號(hào)過孔的中心連線的中點(diǎn)，孔徑為10mil，直接與平面層(地平面)導(dǎo)電連接，在HFSS中搭建模型。當(dāng)然，上述尺寸可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。仿真結(jié)果中的參數(shù)是SA2A1和SB2B1的曲線圖如圖8所示，與現(xiàn)有技術(shù)的圖2、圖3的SA2A1和SB2B1參數(shù)相對(duì)比，兩個(gè)可以看出明顯下降了很多。將HFSS得到的S4P文件導(dǎo)入圖4所示的模型中，得到串?dāng)_值V1和V2分別為0.26mV和0.22mV，大大小于現(xiàn)有過孔的65.55mV和59.58mV?？梢悦黠@地看出，在兩信號(hào)過孔之間設(shè)置地過孔，使得串?dāng)_大大的減少，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、信號(hào)傳輸效果好。
如圖9所示，是本實(shí)用新型的印刷電路板的第二實(shí)施例，在本實(shí)施例中，所述印刷電路板上的過孔結(jié)構(gòu)包括三個(gè)信號(hào)過孔91以及三個(gè)地過孔92。每一所述地過孔92分別位于相鄰的兩個(gè)信號(hào)過孔91的中心連線的中點(diǎn)上，為每一信號(hào)過孔91均提供串?dāng)_信號(hào)回流路徑，從而減少信號(hào)過孔91之間的信號(hào)串?dāng)_，保證信號(hào)傳輸。
如圖10所示，是本實(shí)用新型的印刷電路板的第三實(shí)施例，在本實(shí)施例中，印刷電路板上的過孔結(jié)構(gòu)包括三個(gè)信號(hào)過孔101以及一個(gè)地過孔102。連結(jié)所述三個(gè)信號(hào)過孔的中心，形成一個(gè)三角形103；所述地過孔102的中心正好位于所述三角形的外心O位置，使得地過孔102到三個(gè)信號(hào)過孔101的距離相等，從而使得信號(hào)更加的平衡穩(wěn)定。當(dāng)然，所述地過孔也可以位于任意保證地過孔的中心到任意一個(gè)信號(hào)過孔的中心的距離均小于任意兩個(gè)相鄰信號(hào)過孔的距離的位置，例如圖11中所示的地過孔112位于三個(gè)信號(hào)過孔111的中心位置，從而保證形成串?dāng)_信號(hào)的回流路徑，避免信號(hào)過孔之間的信號(hào)串?dāng)_。
如圖12所示，使本實(shí)用新型的印刷電路板的第四實(shí)施例，在本實(shí)施例中，印刷電路板上包括五個(gè)信號(hào)過孔121以及一個(gè)地過孔122。所述地過孔122位于所述信號(hào)過孔121的中心位置，所述地過孔122距離每一信號(hào)過孔121的距離均小于相鄰的兩個(gè)信號(hào)過孔121的距離?？梢岳斫獾?，對(duì)于四個(gè)信號(hào)過孔、六個(gè)信號(hào)過孔或更多的信號(hào)過孔的情況，同樣可以根據(jù)地過孔的中心分別到任意相鄰兩個(gè)信號(hào)過孔的中心的距離均小于該兩個(gè)相鄰信號(hào)過孔的中心之間的距離的位置的原則進(jìn)行設(shè)置，容不贅述。
權(quán)利要求1.一種印刷電路板，包括布線層、平面層、以及包裹并填充在所述布線層和平面層之間的絕緣介質(zhì)；在所述印刷電路板設(shè)有至少兩個(gè)用于傳遞信號(hào)的信號(hào)過孔；其特征在于，所述印刷電路板還設(shè)置有至少一個(gè)地過孔，所述地過孔與所述平面層導(dǎo)電連接，并且與所述布線層上的布線相絕緣；所述地過孔與所述每一信號(hào)過孔的距離小于所述信號(hào)過孔與距離該信號(hào)過孔最近的另一信號(hào)過孔的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印刷電路板，其特征在于，所述地過孔開設(shè)在兩個(gè)相鄰所述信號(hào)過孔的中心連線的中間位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印刷電路板，其特征在于，所述地過孔設(shè)置在兩相鄰所述信號(hào)過孔的中心連線的垂直平分線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印刷電路板，其特征在于，所述信號(hào)過孔為多個(gè)，距離最近的兩個(gè)所述信號(hào)過孔的中心連線的中點(diǎn)上設(shè)有一個(gè)所述地過孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印刷電路板，其特征在于，所述信號(hào)過孔為多個(gè)，所述地過孔到所述多個(gè)信號(hào)過孔中的每個(gè)信號(hào)過孔間距離均小于兩兩信號(hào)過孔間的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印刷電路板，其特征在于，所述地過孔的中心位于所述三個(gè)信號(hào)過孔的中心連結(jié)成的三角形的外心位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印刷電路板，其特征在于，所述信號(hào)過孔為多個(gè)，所述地過孔中心位于所述信號(hào)過孔形成的多邊形的中心位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的過孔結(jié)構(gòu)印刷電路板，其特征在于，所述平面層為電源平面層或地平面層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的印刷電路板，其特征在于，所述地過孔與所述布線層上的布線相錯(cuò)開排列。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的印刷電路板，其特征在于，所述信號(hào)過孔在所述布線層上設(shè)有與布線電連接的焊盤。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種印刷電路板，所述電路板包括布線層、平面層、以及包裹并填充在所述布線層和平面層之間的絕緣介質(zhì)；在所述印刷電路板設(shè)有至少兩個(gè)貫穿的用于傳遞信號(hào)的信號(hào)過孔，所述印刷電路板還設(shè)置有至少一個(gè)地過孔，所述地過孔與所述平面層導(dǎo)電連接，并且與所述布線層上的布線相絕緣；所述地過孔與所述每一信號(hào)過孔的距離小于所述信號(hào)過孔與距離該信號(hào)過孔最近的另一信號(hào)過孔的距離。通過在兩個(gè)信號(hào)過孔之間設(shè)置地過孔，提供了串?dāng)_信號(hào)的回流路徑，在電路板上進(jìn)行高速信號(hào)傳輸時(shí)，可以大大的降低了信號(hào)過孔之間的串?dāng)_，保證了信號(hào)的完整性，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、信號(hào)傳輸效果好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H05K1/11GK2886982SQ200620013779
公開日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2006年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月26日
發(fā)明者程詩平, 何波, 袁振華, 雷紅林 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司