專利名稱：降低由印刷電路板輻射的電磁噪音的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種承載包括晶體管、集成電路(IC)、大規(guī)模集成(LSI)電路等電路器件的印刷電路板。
承載包括晶體管、IC、LSI電路等電路器件的印刷電路板遭受著由高頻電流所造成的電磁噪音的傳導(dǎo)或輻射，這些高頻電流是由電路器件以及流經(jīng)印刷電路板上電路所含寄生電容和寄生互感的稱為共模信號(hào)的環(huán)流所產(chǎn)生的。當(dāng)產(chǎn)生電磁噪音時(shí)，往往會(huì)在與這種印刷電路板或其它電子部件組合的電子部件中引起差錯(cuò)。
為了解決上述問(wèn)題，有一種常規(guī)印刷電路板采用了附圖的

圖1所示的電路互連。如圖1中所示，常規(guī)印刷電路板承載著產(chǎn)生數(shù)量互不相同的高頻電流的電路器件101、102、103，電路器件101、102、103相互并列地連接在一根電源線104和一根地線105之間。電路器件101產(chǎn)生數(shù)量最大的高頻電流，電路器件102產(chǎn)生數(shù)量居第二位的高頻電流，而電路器件103則產(chǎn)生數(shù)量居第三位的高頻電流。電源線104形成在印刷電路板的電源層(未示出)中，而地線105則形成在印刷電路板的地線層(未示出)中。電源層設(shè)置成一平面層，它包括形成在整個(gè)印刷電路板表面上的一層導(dǎo)電層。
印刷電路板由一電源提供電能，電源與電源線104的供電端104a以及地線105的電源接地端105A相連。在電源線104和地線105之間靠近電源供電端104a和電源接地端105A處連接一個(gè)隔離電容器106。
隔離電容器107a、107b、107c分別具有與相應(yīng)電路器件101、102、103所產(chǎn)生的高頻電流數(shù)量相當(dāng)?shù)碾娙?，它們分別在電路器件101、102、103的供電端101a、102a、103a和接地端101b、102b、103b之間分別跨在電路器件101、102、103上。隔離電容器107a有數(shù)量最大的靜電電容，隔離電容器107b有數(shù)量居第二位的靜電電容，而隔離電容器107c則有數(shù)量居第三位的靜電電容。由于隔離電容器107a、107b、107c的阻抗與它們的靜電電容的數(shù)量成反比，隔離電容器107c有數(shù)量最大的阻抗，隔離電容器107b有數(shù)量居第二位的阻抗，而隔離電容器107a則有數(shù)量居第三位的阻抗。
由電路器件101、102、103產(chǎn)生的高頻電流分別經(jīng)隔離電容器107a、107b、107c流至地線105，使在電路器件101、102、103的供電端101a、102a、103a的電壓避免了變動(dòng)。
由于印刷電路板的電源層是在整個(gè)印刷電路板的表面上形成的一層平面層，所以電源線104的電阻，即阻抗很小。從而，即使當(dāng)有高頻電流流入電源線104時(shí)，也能使電源層的電壓避免變動(dòng)。
電源層的阻抗小于隔離電容器107a、107b、107c的阻抗。因而，由電路器件101、102、103產(chǎn)生的高頻電流可以不經(jīng)隔離電容器107a、107b、107c而經(jīng)電源層流入其它電路器件或有更小阻抗或更大靜電電容的隔離電容器。
由于流經(jīng)隔離電容器107a、107b、107c的高頻電流很復(fù)雜，難以精確掌握為隔離電容器107a、107b、107c分別需求的靜電電容。此外，即使隔離電容器屬于同一類型，它們也有依賴于靜電電容的不同的阻抗隨頻率變動(dòng)的特性。例如，在頻率高于一定的頻率時(shí)，具有較小靜電電容的隔離電容器的阻抗往往要比具有較大靜電電容的隔離電容器的阻抗小。從而，在一寬頻帶內(nèi)的高頻電流流入和流出隔離電容器。由于這一原因，印刷電路板需配備許多電容器，其靜電電容遠(yuǎn)大于理論所需求的靜電電容值。
當(dāng)有高頻電流流入平面電源層時(shí)，高頻電流可能作為在電源層中的環(huán)路電流，或者可能作為共模高頻電流流入與印刷電路板相連的一條電纜內(nèi)，造成電磁噪音輻射。若是由一電路器件產(chǎn)生的高頻電流未流入跨接于其上的隔離電容器，而是流向另一途徑，則此途徑的阻抗增加了，引起另一電路器件中的大的電壓變動(dòng)，將會(huì)對(duì)其穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。
將包含多個(gè)這種印刷電路板的電子部件封裝在一個(gè)金屬盒內(nèi)以避免電磁噪音的泄漏。與此電子部件連接并伸出盒外的電纜裝配有共模線圈和磁心以抑制電磁噪音的傳導(dǎo)。然而，由于要在盒中開(kāi)孔容納電子部件的控制旋鈕與開(kāi)關(guān)，因而難以完全制止電磁噪音從盒中泄漏。
在日本專利公報(bào)No.300593/88、25497/89、273699/91以及293416/96中公開(kāi)了在印刷電路板上印制互連線形成印刷電路板上的電感器。
具體情況是，日本專利公報(bào)No.300593/88公開(kāi)了將磁層分層為線圈圖形以形成電感器用于提高電感。按照日本專利公報(bào)No.25497/89，在第一導(dǎo)電層上設(shè)置一磁層，并覆蓋上一層第二導(dǎo)電層，制成一個(gè)電感器件。
日本專利公報(bào)No.273699/91和293416/96示出通過(guò)在兩層重疊的導(dǎo)電層上經(jīng)通孔連續(xù)連接印刷的互聯(lián)線形成線圈狀的電感器。
所有上述公開(kāi)的常規(guī)設(shè)計(jì)都在印刷電路板上采用了印刷的互聯(lián)線形成一種印刷電路板上的電感器。在所公開(kāi)的印刷電路板中均未提到降低由具有圖1所描繪的隔離電路的印刷電路板所輻射的電磁噪音。
本發(fā)明的一項(xiàng)目的是要提供一種將會(huì)降低電磁噪音輻射的印刷電路板。
按照本發(fā)明，一塊印刷電路板至少有包括一層電源層和一層地線層的兩層導(dǎo)電層，并有一個(gè)螺旋線圈電感器設(shè)在導(dǎo)電層之一的對(duì)面。螺旋線圈電感器有一端與電源層的電源線相連，而另一端則與設(shè)在導(dǎo)電層之一上面的一器件電源端相連并要和電路器件的一電源端以及一個(gè)隔離電容器的一端相連。這一設(shè)計(jì)增加了電源線和電路器件之間的阻抗。器件接地端設(shè)在導(dǎo)電層之一的上面并要和電路器件的接地端以及隔離電容器的另一端相連，器件接地端連接到接地層的接地線上。由電路器件產(chǎn)生的高頻電流經(jīng)隔離電容器流至接地層。結(jié)果使得由印刷電路板輻射的電磁噪音得到降低。
螺旋線圈電感器可以包括一種喇叭口狀的螺線圈電感器，即使只有在一有限區(qū)域內(nèi)才能安裝這種螺旋線圈電感器，也能用以提高電源線和電路器件之間的阻抗。
導(dǎo)電層之一的對(duì)面可以分別包括電源層和接地層。由于螺旋線圈電感器的導(dǎo)線是由在導(dǎo)電層中的框狀切槽形成的，導(dǎo)線與導(dǎo)電層絕緣并與其無(wú)電氣關(guān)聯(lián)。因此，螺旋線圈電感器可設(shè)在任意兩層相對(duì)導(dǎo)電層之間。即若導(dǎo)電層只包括電源和接地層，無(wú)需為設(shè)置螺旋線圈電感器增加另外的導(dǎo)電層。
導(dǎo)電層可以包括兩層相對(duì)的電源層以及分別設(shè)置在兩層相對(duì)的電源層表面上的兩層接地層，并且螺旋線圈電感器導(dǎo)線可以設(shè)在兩層相對(duì)的電源層上。設(shè)在電源層之間的螺旋線圈電感器是夾在接地層之間，因此提供穩(wěn)定的特性。接地層用作為降低由信號(hào)層上的喇叭口狀螺旋線圈所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)影響的一道屏蔽。
導(dǎo)電層還可以包括分別設(shè)置在接地層表面上的兩層信號(hào)層，穿孔或通孔包括經(jīng)電源層和接地層伸展并與信號(hào)層連接的穿孔或通孔以及經(jīng)電源層伸展并與接地層連接的穿孔或通孔，穿孔或通孔相互緊挨地設(shè)置，降低信號(hào)層和接地層之間的阻抗。降低了信號(hào)層和接地層之間的阻抗就減少了由流經(jīng)穿孔或通孔的信號(hào)電流所引起的電磁噪音并縮小了信號(hào)波形的畸變。
最好印刷電路板還包括一層設(shè)置在相對(duì)的導(dǎo)電層之間的絕緣層，該絕緣層含有一種磁性材料。絕緣層與磁性材料混合起著螺旋線圈的磁芯的作用，使螺旋線圈電感器的電感增加。
絕緣層可以設(shè)置在至少由螺旋線圈電感器的導(dǎo)線和穿孔或通孔內(nèi)繞的一線圈內(nèi)。與磁性材料混合的絕緣層還起著螺旋線圈電感器的磁芯的作用。
絕緣層可以包括一種混合有作為磁性材料的Ni-Zn鐵氧體細(xì)粒的絕緣溶劑，或者一種混合有作為磁性材料的Mn-Zn鐵氧體細(xì)粒的絕緣溶劑，或者一種混合有作為磁性材料的Li鐵氧體細(xì)粒的絕緣溶劑，或者一種混合有作為磁性材料的鋁硅鐵粉細(xì)粒的絕緣溶劑，或者一種混合有作為磁性材料的無(wú)定形材料細(xì)粒的絕緣溶劑，或者一種混合有作為磁性材料的坡莫合金細(xì)粒的絕緣溶劑。絕緣層還可以包括一種在相對(duì)表面各鍍有一層絕緣鍍層的無(wú)定形材料箔。
按照本發(fā)明的一種印刷電路板，此外還包括至少兩層導(dǎo)電層以及一個(gè)喇叭口狀螺旋線圈電感器，這一電感器包含多條由在相對(duì)導(dǎo)電層中切劃的框狀槽所確定的導(dǎo)線以及連接導(dǎo)線的穿孔或通孔。由于喇叭口狀的螺旋線圈電感器比螺旋線圈電感器有更長(zhǎng)的線圈平均磁路，它增加了印刷電路板上電感器的電感。
從以下參照繪示本發(fā)明的示例的附圖所進(jìn)行的描述中將會(huì)明顯了解到本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1為一常規(guī)印刷電路板的等效電路圖；圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例印刷電路板的局部平面圖；圖3為沿著圖2III-III線所取的放大的剖面圖；圖4為圖2中所示印刷電路板的分解透視圖，它繪示了相互分離的一層電源層、一層絕絕層以及一層接地層；圖5為第一實(shí)施例印刷電路板的等效電路圖；圖6為圖5中所示印刷電路板的隔離電路之一的連接結(jié)構(gòu)的透視圖；圖7為帶有非喇叭口螺旋線圈電感器的印刷電路板的局部平面圖；圖8為圖2至6中所示印刷電路板的第一種修改的剖視圖；圖9為圖2至6中所示印刷電路板的第二種修改的剖視圖；圖10為圖2至6中所示印刷電路板的第三種修改的剖視圖；圖11為本發(fā)明第二實(shí)施例印刷電路板的剖視圖；圖12為圖11中所示印刷電路板的一種修改的剖視圖；圖13為本發(fā)明第三實(shí)施例印刷電路板的剖視圖；圖14為圖13中所示印刷電路板的一種修改的剖視圖；以及圖15為圖11至14中所示修改的印刷電路板中喇叭口狀螺旋線圈電感器的局部剖視圖。
如圖3和4中所示，本發(fā)明第一實(shí)施例的印刷電路板1有一層設(shè)置在絕緣層2的上表面上的電源層3和一層設(shè)置在絕緣層2的下表面上的接地層4。電源層3和接地層4分別用作一層導(dǎo)體層并且用銅箔或類似的導(dǎo)電材料制成。
電源層3包括一條電源線9，它有與電源(未示出)連接的一供電端；接地層4包括一條地線13，它有與電源連接的一電源接地端(未示出)。電路器件(未示出)包括晶體管、IC、LSI電路等，它們裝在印刷電路板1上并各有一個(gè)電源端(未示出)和一接地端(未示出)。電路器件的電源端要與電源層3的器件電源端3a(見(jiàn)圖5)相連，而電路器件的接地端則要與接地層4的器件接地端4a(見(jiàn)圖5)相連。器件接地端4a與地線13相連。隔離電容器(未示出)要連接在器件電源端3a和器件接地端4a之間。還有一個(gè)隔離電容器也連接在電源線9和地線13之間的接近供電端和電源接地端的地方。
有電源層3中劃定框狀溝槽，在電源層3中留有多條導(dǎo)線5。如圖2所示，導(dǎo)線5圍繞著一中心點(diǎn)以相等的角度間距按輻射狀圖形設(shè)置。在圖4中，為了繪示的目的將導(dǎo)線5表示成相互平行的。每條導(dǎo)線5分別沿其徑向的內(nèi)端和外端5a和5b確定有穿孔6a和6b，穿孔6a和6b伸展并連接到接地層4上(見(jiàn)圖3)。在圖2中，省略去對(duì)電源線9和接地線13的繪示。
如圖3和4中所示，在接地層4中劃定框狀溝槽，在接地層4中留下與導(dǎo)線5的數(shù)量相同的導(dǎo)線7。如圖2中所示，每條導(dǎo)線7有一徑向的內(nèi)端7a與定在導(dǎo)線5中的一條的徑向內(nèi)端5a的穿孔6a相連，而其徑向外端7b則與導(dǎo)線5中鄰近的一條的徑向外端5b相連。導(dǎo)線5中的一條有一徑向外端5b’與電源層3的供電端相連(見(jiàn)圖3)，而導(dǎo)線7中的一條有一徑向外端7b’與電源層3的器件電源端之一相連。在徑向外端5b’與徑向外端7b’之間未確定穿孔。
導(dǎo)線5、7以及穿孔6a、6b連接成一喇叭口狀螺旋線圈電感器8a(見(jiàn)圖2)，設(shè)置在電源層3和接地層4之間，即在印刷電路板1當(dāng)中。
如圖5中所示，第一實(shí)施例的印刷電路板有多個(gè)喇叭口狀螺旋線圈電感器8a、8b、8c，它們各與圖2中所示的喇叭口狀螺旋線圈電感器8a相同，連接在電源線9和電源層3的相應(yīng)器件電源端3a之間(見(jiàn)圖3)。電路器件10、11、12有相應(yīng)的供電端10a、10b、10c分別與器件電源端3a相連，而相應(yīng)的接地端10b、11b、12b則與地線13的器件接地端4a分別相連(見(jiàn)圖3)。隔離電容器15a、15b、15c跨接在電源端3a和器件接地端4a之間的相應(yīng)電路器件10、11、12上，如此建立起與電路器件10、11、12分別結(jié)合的隔離電路。包含一個(gè)喇叭口狀螺旋線圈電感器的高頻濾波器16連接在電路器件10、11之間。喇叭口狀螺旋線圈電感器8a、8b、8c按照電路器件10、11、12分別產(chǎn)生的高頻電流的數(shù)量具有相應(yīng)的電容。
電源線9有一供電端9a，而地線13則有一電源接地端13a。隔離電容器14要連接在電源線9和地線13之間與供電端9a和電源接地端13a相近處。電源(未示出)要與供電端9a和電源接地端13a連接。供電端9a、電源接地端13a、隔離電容器14、以及電源與圖1中所示常規(guī)印刷電路板中相應(yīng)描述的相同，在后面將不予詳細(xì)描述。按照第一實(shí)施例的印刷電路板可以承載所需數(shù)量的電路器件，并非如所繪示的正好是三個(gè)電路器件，而且那些電路器件都與相應(yīng)的隔離電路相結(jié)合。作為高頻濾波器16的喇叭口狀螺旋線圈電感器和連接在電路器件10、11之間一樣，還可以連接在其它電路器件之間。有關(guān)以后描述到的穿孔6a、6b以及其它穿孔可能用通孔來(lái)取代。
圖6示出圖5中所示印刷電路板的隔離電路之一的連接結(jié)構(gòu)的透視圖。喇叭口狀螺旋線圈電感器8a有一端與電源層3的電源線9相連而另一端則與電路器件10的供電端相連。隔離電容器15a有一端與供電端10a相連而另一端則與接地層4的地線13相連。電路器件10的接地端10b與地線13相連。
采用上述的常規(guī)印刷電路板，由于電源層的阻抗小于隔離電容器的阻抗，電路器件所產(chǎn)生的高頻電流可能不流徑隔離電容器，而有可能經(jīng)電源層流入其它的電路器件或隔離電容器。
然而，按照本發(fā)明，喇叭口狀螺旋線圈電感器8a、8b、8c在電源線9和電路器件10、11、12之間提供了大的阻抗。因而，由電路器件10、11、12產(chǎn)生的高頻電流不流經(jīng)電源線9，而是經(jīng)隔離電容器15a、15b、15c流向地線13。從而，由電路器件10、11、12產(chǎn)生的高頻電流不太可能經(jīng)電源層3流入電路器件10、11、12和隔離電容器15a、15b、15c。
由于隔離電容器15a、15b、15c僅僅施加了由緊靠隔離電容器15a、15b、15c的電路器件10、11、12所產(chǎn)生的高頻電流，高頻電流的數(shù)量就有可能被掌握，這就有可能精確地確定隔離電容器15a、15b、15c的靜電電容。由于流入電源層3的高頻電流受到抑制，在電源層3中產(chǎn)生不了可觀的環(huán)路電流，這使得不會(huì)輻射電磁噪音并避免了對(duì)抗噪音度的減弱。由于避免了由電路器件10、11、12產(chǎn)生的高頻電流流入其它的電路器件10、11、12，使得電路器件10、11、12中的電壓變動(dòng)受到抑制，因而電路器件10、11、12便能更穩(wěn)定地工作。
如圖4中所示，設(shè)置電源線9的電源層3除導(dǎo)線5之外均形成為一層平面層，電源線9有較小的電阻，因而抑制了在電源線9中的電壓變動(dòng)。當(dāng)對(duì)喇叭口狀螺旋線圈電感器8a、8b、8c的導(dǎo)線5、7的長(zhǎng)度與寬度進(jìn)行選擇使喇叭口狀螺旋線圈電感器8a、8b、8c的電阻降至最低時(shí)，就能使在電路器件10、11、12中的任何電壓變動(dòng)降至最低。
如圖5中所示，喇叭口狀螺旋線圈電感器作為一個(gè)高頻濾波器16連接在電路器件10、11之間，往往降低了在電路器件10、11中的矩形波信號(hào)的上升和下降的速率，即若在電路器件10、11中包含有高速處理的IC或LSI電路也是如此。因而只要在電路器件10、11中矩形波的信號(hào)上升或下降太快印刷電路板就很少受到電磁噪音的傳導(dǎo)和輻射，否則就會(huì)發(fā)生。
喇叭口狀螺旋線圈電感器8a、8b、8c、8d設(shè)置在印刷電路板1當(dāng)中的電源層3和接地層4之間。由于無(wú)需在印刷電路板1上隔離安裝電感器，印刷電路板在其上提供了寬廣的連接區(qū)。即使喇叭口狀螺旋線圈電感器8a、8b、8c在其中裝配的間距受到限制，喇叭口狀螺旋線圈電感器8a、8b、8c還是有效地提高了電源線9和電路器件10、11、12之間的阻抗。
在圖6所示的隔離電路中，最好要盡可能將從供電端10a經(jīng)隔離電容器15a至地線13的路程縮短。由于這樣有效地降低了通過(guò)隔離電容器15a的電阻，使由電路器件10產(chǎn)生的高頻電流得到它更易于流經(jīng)隔離電容器15a。
下面將對(duì)圖2中所示的喇叭口狀螺旋線圈電感器進(jìn)行描述。
為了與喇叭口狀螺旋線圈電感器進(jìn)行比較，下面將對(duì)非喇叭口狀螺旋線圈電感器進(jìn)行描述。
如圖7中所示，電源層的多條導(dǎo)線25和地線層的多條導(dǎo)線27在印刷電路板21中重疊設(shè)置成鋸齒圖形。導(dǎo)線25、27有由穿孔26連接的末端。導(dǎo)線25、27和穿孔26在印刷電路板21的電源層和地線層之間連接設(shè)置成一個(gè)非喇叭口狀螺旋線圈電感器28。
在一般情況下，螺旋線圈電感器的電感L表示為L(zhǎng)＝μoμsn2S/l(H)其中μo代表空中的導(dǎo)磁率(4π×10-7)，μs為相對(duì)導(dǎo)磁率比，n為螺旋線圈的圈數(shù)，S為螺旋線圈的截面積(m2)，而l則為螺旋線圈的平均磁道的長(zhǎng)度(m)。
如從上式所能看到的，螺旋線圈電感器的電感正比于螺旋線圈的圈數(shù)，并當(dāng)平均磁道長(zhǎng)度增大時(shí)它也增大。
如圖7中所示，非喇叭口狀螺旋線圈電感器28的平均磁道長(zhǎng)度用伸展在螺旋線圈的徑向內(nèi)外端之間的一封閉曲線28a表示。然而，在靠近螺旋線圈徑向外端伸展的封閉曲線28a可以不必是長(zhǎng)度均勻而且最短的。另一方面，在圖2中所示的喇叭口狀螺旋線圈電感器8a則有一由封閉曲線8’表示的平均磁道長(zhǎng)度，它的長(zhǎng)度均勻而且最短。因而，喇叭口狀螺旋線圈電感器提供了更大的電感。
圖8示出圖2至6中所示印刷電路板的第一修改的剖面。如圖8中所示，按照第一修改的印刷電路板31有設(shè)在第一絕緣層32a的上表面上的一層電源層33和設(shè)在第一絕緣層32a的下表面上的一層接地層34。在電源層33和接地層34的外表面上分別設(shè)有第二絕緣層32b。信號(hào)層35有傳送信號(hào)的互連端，它們分別設(shè)置在第二絕緣層32b的外表面上。喇叭口狀螺旋線圈電感器(未示出)設(shè)置在電源層33和接地層34之間。
喇叭口狀螺旋線圈電感器的導(dǎo)線和穿孔(未示出)、電源層33、接地層34、要與印刷電路板31相連的電路器件(未示出)、以及隔離電容器(未示出)均與圖2至5中所示印刷電路板中的相同，以后將不對(duì)它們作詳細(xì)描述。在圖2至5所示的印刷電路板中，器件電源端設(shè)在電源層上，而器件接地端則設(shè)在接地層上。然而，器件電源端和器件接地端可以設(shè)在這些導(dǎo)電層的任一層上。
如上所述，喇叭口狀螺旋線圈電感器設(shè)置在電源層33和接地層34之間，即印刷電路板31當(dāng)中。因而，喇叭口狀螺旋線圈電感器就可以設(shè)置成印刷電路，有如圖8中所示的兩層或多層導(dǎo)體層。由于喇叭口狀螺旋線圈電感器的導(dǎo)線是由導(dǎo)體層中確定的框狀溝槽形成的，導(dǎo)線與導(dǎo)體層絕緣并無(wú)電氣關(guān)聯(lián)。于是，導(dǎo)線就可以不必形成在電源層33和接地層34中，而是可以形成在信號(hào)層35中。從而，喇叭口狀螺旋線圈電感器就可以設(shè)置在任何兩層相對(duì)的導(dǎo)體層之間，例如，在電源層33和對(duì)面的信號(hào)層35之間或是在地線3 4和對(duì)面的信號(hào)層35之間。
圖9示出圖2中所示印刷電路板的第二修改的剖面。如圖9中所示，第二修改的印刷電路板41有分別設(shè)在第一絕緣層42a表面上的兩層電源層43、分別設(shè)在電源層43外表面上的兩層第二絕緣層42b、以及分別設(shè)在第二絕緣層42b外表面上的兩層接地層44。在接地層44的外表面上分別設(shè)置第三絕緣層42c，并且在第三絕緣層42c的外表面上分別設(shè)置信號(hào)層45。喇叭口狀螺旋線圈電感器(未示出)設(shè)置在兩層電源層43之間。
喇叭口狀螺旋線圈電感器的導(dǎo)線與穿孔(未示出)、電源層43、接地層44、器件電源端(未示出)、器件接地端(未示出)、要與印刷電路板41連接的電路器件(未示出)、以及隔離電容器(未示出)均與圖2至5中所示印刷電路板中的相同，以后將不對(duì)它們作詳細(xì)說(shuō)明。在圖2至圖5所示印刷電路板中，器件電源端設(shè)在電源層上，而器件接地端設(shè)置在接地層上。然而，器件電源端和器件接地端是可以設(shè)在這些導(dǎo)體層的任意層上的。
喇叭口狀螺旋線圈電感器設(shè)在電源層43之間是由接地層44夾在其中的，并因此提供了穩(wěn)定的特性。接地層44用作一道屏蔽，以降低由信號(hào)層45上的喇叭口狀螺旋線圈電感器所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響。
采用由接地層44夾入的喇叭口狀螺旋線圈電感器，使電源層43的導(dǎo)線和面對(duì)這些導(dǎo)線的接地層44靜電耦合成降低了喇叭口狀螺旋線圈電感器的阻抗。
在第二修改中喇叭口狀螺旋線圈電感器的阻抗Zo表示為Zo=(L/C)---(Ω)]]>
其中L表示喇叭口狀螺旋線圈電感器的電感(H)，而C則為電源層的導(dǎo)線與越過(guò)一層介電絕緣層相互面對(duì)的接地層之間的靜電電容(F)。
由于靜電電容C與互相面對(duì)的導(dǎo)體面積成正比，只要導(dǎo)線的寬度恒定，靜電電容C與導(dǎo)線的長(zhǎng)度成正比地增加。因而，阻抗Zo隨導(dǎo)線長(zhǎng)度的增加而下降，并因此而使其免于增大。然而，電感L隨螺旋線圈的圈數(shù)的平方成正比地增大。由于當(dāng)螺旋線圈的圈數(shù)增加時(shí)全部導(dǎo)線的長(zhǎng)度也增加，阻抗Zo隨著導(dǎo)線長(zhǎng)度的平方成正比地增大。
從而，即使采用了由接地層44夾入的喇叭口狀螺旋線圈電感器，只要喇叭口狀螺旋線圈電感器的導(dǎo)線長(zhǎng)度增加使螺旋線圈的圈數(shù)增加，電感L就比靜電電容C增加得更多。因而，即使由于靜電電容C的作用使阻抗Zo免于增大，但阻抗Zo仍能是一較大數(shù)值。
以上式能夠了解到阻抗Zo與所加電壓的頻率無(wú)關(guān)。
圖10示出圖2至6中所示印刷電路板的第三修改的剖面。
如圖10中所示，第三修改的印刷電路板51有分別設(shè)在第一絕緣層52a表面上的兩層電源層53、分別設(shè)在電源層53的外表面上的兩層第二絕緣層52b、以及分別設(shè)在第二絕緣層52b的外表面上的兩層接地層54。第三絕緣層52c分別設(shè)置在接地層54的外表面上，而信號(hào)層55則分別設(shè)置在第三絕緣層52c的外表面上。喇叭口狀螺旋線圈電感器(未示出)設(shè)置在兩層電源層53之間。
印刷電路板51還有經(jīng)電源層53和接地層54伸展并連接信號(hào)層55的第一穿孔56、以及經(jīng)電源層53伸展并連接接地層54的第二穿孔57。第一穿孔56和第二穿孔57是相互緊挨地設(shè)置的。
喇叭口狀螺旋線圈電感器的導(dǎo)線和穿孔(未示出)、電源層53a、接地層54、器件電源端(未示出)、器件接地端(未示出)要與印刷電路板51連接的電路器件(未示出)以及隔離電容器(未示出)均與圖2至5所示印刷電路板中的相同，以后將不對(duì)它們作詳細(xì)說(shuō)明。在圖2至5所示印刷電路板中，器件的電源端設(shè)在電源層上，而器件的接地端則設(shè)在接地層上。然而，器件的電源端和器件的接地端是可以設(shè)在這些導(dǎo)體層的任意層上的。
與信號(hào)層55互連的第一穿孔56以及與接地層54互連的第二穿孔57相互緊挨地設(shè)置，降低信號(hào)層55與接地層54之間的阻抗。降低了信號(hào)層55與接地層54之間的阻抗就減少了由經(jīng)第一穿孔56流過(guò)的信號(hào)電流所引起的電磁噪音并使信號(hào)波形的畸變減至最小。
圖11示出本發(fā)明第二實(shí)施例印刷電路板61的剖面。如圖11中所示，印刷電路板61有設(shè)在第一絕緣層62a的上表面的電源層63和設(shè)在第一絕緣層62a的下表面的接地層64。第二絕緣層62b分別設(shè)在電源層63和接地層64的外表面上。信號(hào)層65分別設(shè)在第二絕緣層62b的外表面上。喇叭口狀螺旋線圈電感器(未示出)設(shè)在電源層63和接地層64之間。
喇叭口狀螺旋線圈電感器的導(dǎo)線和穿孔(未示出)、電源層63、接地層64、器件的電源端(未示出)、器件的接地端(未示出)、要與印刷電路板61連接的電路器件(未示出)、以及隔離電容器(未示出)均與圖2至5所示印刷電路板中的相同，以后將不對(duì)它們作詳細(xì)說(shuō)明。
第一絕緣層62a是用一種混合有磁性材料的環(huán)氧樹(shù)脂基體的絕緣溶劑制成的。磁性材料可以包括，例如，Ni-Zn(鎳-鋅)鐵氧體的細(xì)粒、Mn-Zn(錳-鋅)鐵氧體的細(xì)粒、Li(鋰)鐵氧體的細(xì)粒、鋁硅鐵粉的細(xì)粒、一種無(wú)定形材料的細(xì)粒、以及一種坡莫合金的細(xì)粒。
圖12示出一種具有一層第一絕緣層62a修改的印刷電路板61’，該第一絕緣層62a包括一種在其對(duì)面表面上均鍍有一層絕緣鍍膜66的無(wú)定形磁性箔67。修改的印刷電路板61’的其它細(xì)節(jié)與圖11中所示印刷電路板61的情況相同。
第一絕緣層62a混合有一種磁性材料起著設(shè)在電源層63和接地層64之間的喇叭口狀螺旋線圈電感器的磁芯的作用。因而，提高了喇叭口狀螺旋線圈電感器的電感。第一絕緣層62a能夠簡(jiǎn)單地通過(guò)使一種磁性材料與環(huán)氧樹(shù)脂為基體的絕緣溶劑混合形成。因而，制造印刷電路板的工藝不因采用第一絕緣層62a而受到很大影響。若是采用在其相對(duì)表面上均有絕緣鍍層66的無(wú)定形磁箔67，由于無(wú)需供環(huán)氧樹(shù)脂為基體的絕緣溶劑的固化時(shí)間，這時(shí)所需形成無(wú)定形磁箔67的時(shí)間較短。
在圖11和12的印刷電路板61和61’中，在絕緣層之外有包括電源層63、接地層64、以及兩層信號(hào)層65的四層。然而，如圖13和14所示，按照本發(fā)明第三實(shí)施例的印刷電路板71以及一種修改的印刷電路板71’，在第一、第二、和第三絕緣層72a、72b、72c之外有包括電源層73、接地層74、以及信號(hào)層75的六層。在印刷電路板71和71’中，第二絕緣層72b、第三絕緣層72c、電源電73、接地層74、信號(hào)層75、以及設(shè)置在電源層73之間的喇叭口狀螺旋線圈電感器(未示出)均與圖9所示印刷電路板41中的相應(yīng)數(shù)相同，以后將不對(duì)它們作詳細(xì)說(shuō)明。
在圖13所示的印刷電路板71中，第一絕緣層72a如圖11中所示的印刷電路板11那樣混合有一種絕緣的磁性材料。圖14中所示的印刷電路板71’有一層第一絕緣層，它如圖12中所示印刷電路板61’那樣包括有在其相對(duì)的表面上各鍍覆有一層絕緣鍍層76的無(wú)定形磁箔77。
圖15示出修改后的圖11至14所示印刷電路板中的喇叭口狀螺旋線圈電感器的局部剖面。
在圖11至14所示印刷電路板中，在整個(gè)第一絕緣層中都含有一種磁性材料。然而，磁性材料可以不在第一絕緣層的全部區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)。在圖15所示的印刷電路板81中，只在喇叭口狀螺旋線圈電感器的線圈內(nèi)部88才出現(xiàn)磁性材料，該喇叭口狀螺旋線圈電感器設(shè)置在第一絕緣層82a的一區(qū)域中，它受到電源層83和接地層84中的導(dǎo)線85和87以及使導(dǎo)線85和87互連的穿孔86的包圍，也就是形成在電源層83和接地層84之間。因而，在線圈內(nèi)部88中的第一絕緣層82a起著喇叭口狀螺旋線圈電感器的磁芯的作用，提高喇叭口狀螺旋線圈電感器的電感。
當(dāng)用專門(mén)的名詞對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例進(jìn)行描述的時(shí)候，這樣的描述只是為了說(shuō)明的目的，還要懂得對(duì)它所作的修改和變動(dòng)并不脫離所附權(quán)利要求的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種印刷電路板，在其上的一個(gè)電路器件有一電源端和一接地端，并且安裝著一個(gè)帶有一對(duì)線端的隔離電容器，所述印刷電路板的特征在于，它包括至少包括一層電源層和一層接地層的兩層導(dǎo)體層，所述電源層有一電源線，而所述接地層則有一地線；設(shè)在所述導(dǎo)體層之一的上面并要與電路器件的電源端以有隔離電容器的一個(gè)線端相連的一器件電源端；設(shè)在所述導(dǎo)體層之一的上面并要與電路器件的接地端以及隔離電容器的另一線端相連的一器件接地端，所述器件接地端與接地層的所述地線相連；以及一螺旋線圈電感器，它包括確定在所述導(dǎo)體層的相對(duì)層中由框狀溝槽所確定的多條導(dǎo)體線，以及使所述導(dǎo)體線互連的穿孔或通孔，所述螺旋線圈電感器有一端與所述電源層的所述電源線相連并有另一端與所述器件電源端相連。
2.按照權(quán)利要求1所述的印刷電路板，其特征在于，所述螺旋線圈電感器包括一種喇叭口狀螺旋線圈電感器。
3.按照權(quán)利要求1所述的印刷電路板，其特征在于，所述導(dǎo)體層的相對(duì)層分別包括所述的電源層和所述接地層。
4.按照權(quán)利要求1所述的印刷電路板，其特征在于，所述的導(dǎo)體層包括兩層相對(duì)的電源層以及分別設(shè)置在所述兩層相對(duì)的電源層的表面上的兩層接地層，所述螺旋線圈電感器的所述導(dǎo)體層設(shè)置在所述兩層相對(duì)的電源層上。
5.按照權(quán)利要求4所述的印刷電路板，其特征在于，所述導(dǎo)體層還包括分別設(shè)置在所述接地層的表面上的兩層信號(hào)層，所述穿孔或通孔包括經(jīng)所述電源層和所述接地層伸展并連接所述信號(hào)層的第一穿孔或通孔以及經(jīng)所述電源層伸展并連接所述接地層的第二穿孔或通孔，所述第一和第二穿孔或通孔相互緊挨地設(shè)置。
6.按照權(quán)利要求1所述的印刷電路板，其特征在于，它還包括設(shè)置在所述導(dǎo)體層的所述相對(duì)層之間的一層絕緣層，所述絕緣層含有一種磁性材料。
7.按照權(quán)利要求6所述的印刷電路板，其特征在于，所述絕緣層設(shè)置在至少由所述螺旋線圈電感器導(dǎo)線以及所述穿孔或通孔包圍的線圈內(nèi)部。
8.按照權(quán)利要求6所述的印刷電路板，其特征在于，所述絕緣層包括一種混合有作為所述磁性材料的Ni-Zn鐵氧體細(xì)粒的絕緣溶劑。
9.按照權(quán)利要求6所述的印刷電路板，其特征在于，所述絕緣層包括一種混合有作為所述磁性材料的Mn-Zn鐵氧體細(xì)粒的絕緣溶劑。
10.按照權(quán)利要求6所述的印刷電路板，其特征在于，所述絕緣層包括一種混合有作為所述磁性材料的Li鐵氧體細(xì)粒的絕緣溶劑。
11.按照權(quán)利要求6所述的印刷電路板，其特征在于，所述絕緣層包括一種混合有作為所述磁性材料的鋁硅鐵粉細(xì)粒的絕緣溶劑。
12.按照權(quán)利要求6所述的印刷電路板，其特征在于，所述絕緣層包括一種混合有作為所述磁性材料的無(wú)定形材料細(xì)粒的絕緣溶劑。
13.按照權(quán)利要求6所述的印刷電路板，其特征在于，所述絕緣層包括一種混合有作為所述磁性材料的坡莫合金細(xì)粒的絕緣溶劑。
14.按照權(quán)利要求6所述的印刷電路板，其特征在于，所述絕緣層包括一種在其相對(duì)表面上各鍍有一層絕緣鍍層的無(wú)定形材料箔。
15.一種印刷電路板，其特征在于，它包括至少兩層導(dǎo)體層；以及一喇叭口狀螺旋線圈電感器，包括由確定在所述導(dǎo)體層的相對(duì)層中的框狀溝槽所確定的多條導(dǎo)體線，以及與所述導(dǎo)體線連接的穿孔或通孔。
全文摘要
一種至少有兩層導(dǎo)體層的印刷電路板包括一層電源層和一層接地層,以及一個(gè)設(shè)在相對(duì)的導(dǎo)體層之間的螺旋線圈電感器。螺旋線圈電感器的一端與電源層的電源線相連,另一端與設(shè)在導(dǎo)體層之一上面的器件電源端相連并要和電路器件的供電端以及隔離電容器的一端相連。器件接地端設(shè)在導(dǎo)體層之一的上面并要和電路器件的接地端以及隔離電容器的另一端相連,器件接地端與接地層的地線相連。
文檔編號(hào)H05K1/02GK1201363SQ9810215
公開(kāi)日1998年12月9日 申請(qǐng)日期1998年5月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月19日
發(fā)明者遠(yuǎn)矢弘和, 吉田史郎 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社