專利名稱：八層電路板壓合方法及其成品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電路板壓合方法及其成品，尤其涉及一種能使電路板內(nèi)外層阻抗匹配，并且能降低高速信號反射及電磁干擾的八層電路板壓合方法及其成品。
一般的八層電路板，其各層的排列方式如

圖1所示，電路板1的第一、三、四、六及第八層為信號走線層S1、S2、S3、S4及S5，第二及第七層為接地層GND，第五層為電源層PWR，該第一層及第八層面向空氣介質(zhì)的一面可用于布設(shè)零件(圖未示)，該第四層S3與第五層PWR之間壓合有一8mil(1mil=0.00254cm)厚的第一絕緣層10，該第四層S3與第三層S2及第五層PWR與第六層S4之間分別壓合有一5mil厚的第二絕緣層11，該第三層與第二層及第五層與第六層之間分別壓合有一8mil厚的第三絕緣層12，及該第二與第一層之間及第七層與第八層之間分別夾設(shè)有一9.5mil厚的第四絕緣層13，而且，該第一絕緣層10與第三絕緣層12的材質(zhì)目前是以紙質(zhì)、玻璃纖維之類的基材壓合成型，該第二及第四絕緣層11、13的材質(zhì)則為聚酯膠片(prepreg)，而在真實布線(Layout)時，常會有信號線要穿層的需要，而如上述的各層板間壓合后的結(jié)構(gòu)，會使得該第一層板S1對第二層板GND的阻抗值Rs1和第八層板S5對第七層板GND的阻抗值Rs5均為76.4歐姆，而該第三層板S2對第二層板GND及第五層板PWR的阻抗值Rs2，該第四層板S3對第二層板GND及第五層板PWR的阻抗值Rs3則為51歐姆，而現(xiàn)有技術(shù)的壓合構(gòu)造有下列缺點(1)高速信號反射嚴(yán)重。當(dāng)電路板在走高速信號時，其傳輸線路的阻抗值設(shè)計，也就是層與層之間的阻抗值，依照英特爾Intel設(shè)規(guī)格理論值，應(yīng)在55Ω±10％最好，也就是在49.5Ω~60.5Ω之間，由此我們可以看出，如果定義第一層板S1及第八層板S5為外層板，且第三層板S2及第四層板S3為內(nèi)層板時，則該第一層板(外層板)S1及第八層板(外層板)S5的阻抗值S1及S5的阻抗值Rs1=76.4Ω分別與該第三層板(內(nèi)層板)S2及第四層板(內(nèi)層板)S3的阻抗值Rs2=51Ω相差25.4歐姆，而此一內(nèi)外層板阻抗的差距會因阻抗差距過大而造成阻抗不匹配的狀況，導(dǎo)致在真實的布線(layout)過程中，當(dāng)一高速信號在此一電路板中傳輸時，該高速信號從外層(如第一層S1或第八層S5)穿層至內(nèi)層(如第三層板S2或第四層板S3)時，會使該高速信號的信號反射，在這里我們可以算出該高速信號的反射系數(shù)為ρ=Zl-ZoZl+Zo=Rs1-Rs2Rs1+Rs2=0.2,]]>因此當(dāng)該高速信號穿層時反射嚴(yán)重，導(dǎo)致波形嚴(yán)重變差，造成信號品質(zhì)不良，而依照該高速線路設(shè)計要求的阻抗，其外層的阻抗值也超出了此一范圍，所以不適于走高速信號。
(2)磁通抵消變差。由于該高速信號的反射會產(chǎn)生駐波，并且該駐波會使高速信號的電磁波輻射增強(qiáng)，使其磁通抵消作用變差，從而造成過高的電磁波干擾。
由上述說明可知，高速信號在電路板上傳輸時，會造成高速信號的信號反射及電磁波干擾的原因，主要是因為電路板的內(nèi)外層阻抗不匹配所導(dǎo)致。
本發(fā)明的目的在于提供一種能達(dá)到電路板內(nèi)外層阻抗匹配，以降低高速信號反射及電磁干擾的八層電路板壓合方法及其成品。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種八層電路板壓合方法，該電路板的第二層為接地層，第五層為電源層，第七層為接地層，而第一、三、四、六、八層為信號走線層，其特點是該方法包括下列步驟a．該電路板的第四層以相距該電路板的第五層在3mil-9mil范圍內(nèi)用絕緣材質(zhì)壓合；b．步驟a中已壓合的該電路板兩表面分別以相距于該電路板的第三、六層在9mil-23mil范圍內(nèi)用絕緣材質(zhì)壓合；c．步驟b中已壓合的該電路板兩表面分別以相距于該電路板的第二、七層在3mil-9mil范圍內(nèi)用絕緣材質(zhì)壓合；d．步驟c中已壓合的該電路板兩表面分別以相距于該電路板的第一、八層在2.5-6.5mil范圍內(nèi)用絕緣材質(zhì)壓合。
一種用上述方法制造的八層電路板，該電路板的第一、三、四及六層為信號走線層，第二層為接地層，第五層為電源層，且該電路板的第四層與第五層夾設(shè)有一第一絕緣層，該電路板的第四層與第三層之間及第五層與第六層之間分別夾設(shè)有一第二絕緣層，該電路板的第三與第二層之間及第六層與第七層之間分別夾設(shè)有一第三絕緣層，及在該電路板的第二與第一層之間及第七層與第八層之間分別夾設(shè)有一第四絕緣層，其特點是所述的第一絕緣層厚度為3-9mil；所述的第二絕緣層厚度為9-23mil；所述的第三絕緣層厚度為3-9mil；所述的第四絕緣層厚度為2.5-6.5mil。
本發(fā)明八層電路板壓合方法及其成品由于通過改變各該絕緣層的厚度，使得該電路板的內(nèi)外層間的阻抗能匹配，從而降低傳輸信號的信號反射及電磁波干擾；同時，由于內(nèi)外層阻抗匹配，使高速信號的信號反射量(駐波)大幅減少，不僅信號品質(zhì)得到很大的改善；另外，在線路布局時，由于壓以控制，所以不需改變線寬，就可達(dá)到阻抗控制的優(yōu)點，提高布局的時效性。
通過以下對本發(fā)明八層電路板壓合方法及其成品的一實施例結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解本發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點。其中，附圖為圖1是現(xiàn)有技術(shù)八層電路板的各層間的壓合及厚度示意圖；圖2是依據(jù)本發(fā)明提出的八層電路板壓合方法及其成品的各層間的壓合及厚度示意圖；圖3是本發(fā)明八層電路板壓合方法及其成品的部分放大示意圖(一)；圖4是本發(fā)明八層電路板壓合方法及其成品的部分放大示意圖(二)；圖5是本發(fā)明八層電路板壓合方法及其成品的部分放大示意圖(三)。
如圖2所示，這是本發(fā)明一板厚為1.6mm的八層電路板的較佳實施例，該電路板的第一、三、四、六及第八層為信號走線層S6、S7、S8、S9及S10，而該第二及第七層為接地層GND，而第五層則為電源層PWR，該電路板第一層S6及第八層S10面向空氣介質(zhì)的一面可布設(shè)有零件(圖未示)。
該電路板的第四層S8與第五層PWR之間壓合有一第一絕緣層20，該第四層S8第三層S7及第五層PWR與第六層S9之間壓合有一第二絕緣層21，且該第三層S7與第二層GND及第六層S9與第七層GND之間壓合有一第三絕緣層22，該第二層GND與第一層S6及該第七層GND與第八層S10壓合有一第四絕緣層23。
該第一層板S6對第二層板GND的阻抗值為Rs5，該第八層板S9對第七層板GND的阻抗值為Rs6，該第三、四層板S6、S7對第二層板GND及第五層板PWR的阻抗值為Rs7、Rs8，該第六層板S8對第五層板PWR及第七層板GND的阻抗值為Rs9。
為使達(dá)到阻抗匹配的目的，可通過由下列的公式，約略算出各絕緣層的厚度公式一(外層阻抗Rs5及Rs6的計算公式)Zol=87ER+1.41ln{5.98H0.8W+T}]]>其中，請配合參見圖3所示(其是以該第一層板S6對第二層板GND做一代表)ER=4.5，為介電常數(shù)；H，為介電厚度，也就是該第一層S6與第二層GND間，該第七層GND與第八層S10間的第四絕緣層23的厚度；W=5mil，為走線線寬(2-8mil均可，以5mil為最佳)；T=1.4mil，為走線厚度；公式二(內(nèi)層阻抗Rs7及Rs8的計算公式)Zo2=[1-(A4(A+D+T))]ERln{1.9(2A+T)0.8W+T}]]>其中，請配合參見圖4所示ER=4.5，為介電常數(shù)；A，為介電厚度，也就是該第三層S7與第二層GND之間的第三絕緣層23的厚度及第四層S8與第五層PWR之間的第一絕緣層20厚度；D1，為介電厚度，也就是信號第三層S7與第四層S8之間的第二絕緣層21；T=0.7mil，為走線厚度；公式三(內(nèi)層阻抗Rs8的計算公式)Zo3=60ERln{4B0.67πW(0.8+TW)}]]>T=1.017×ER]]>其中，請配合參見圖5所示ER=4.5，為介電常數(shù)；D2，為介電厚度，也就是該第六層S9與第五層PWR間的第二絕緣層21；E，為介電厚度，也就是該第六層S9與第七層GND間的第三絕緣層22的厚度；T=0.7mil，為走線厚度；首先，Zo1、Zo2及Zo3的值必須落在49.5Ω~60.5Ω之間才能符合設(shè)計要求，所以可先從公式一中，分別代入Zo1=49.5Ω及Zo1=60.5Ω，而求得H的值介于一范圍中，而H即為該第四絕緣層23的厚度，如圖2所示，再以公式二帶入，并以上述方法算出A及D1的大小，其中D1即為該第二絕緣層21的厚度，而A則為該第一及第三絕緣層20、22的厚度，再經(jīng)與公式三(對應(yīng)至圖3所示)算出D2及E的大小，而其中該D2因為與該D1同為第二絕緣層21，因此該D1的厚度與D2相同，即該D1=D2，而該E因為與該A同為第三絕緣層22，因此該E的厚度也應(yīng)與A相同，即該E=A，算出并與公式二相互比較后，利用如同前述的方法，來調(diào)整每一絕緣層的厚度大小，就能求出Zo1、Zo2及Zo3最接近的值，并且兩者的值均在55±10％Ω(49.5Ω~60.5Ω)之間，且H、A及D1的最適當(dāng)厚度因而確定，使得3A+2H+2D+各層板厚(7mil)≈電路板的板厚=1.6mm。
通過由上述的公式及求解過程，再經(jīng)測試找出最佳值，可求得當(dāng)H=4.5mil，E=A=6mil及D1=D2=16mil時，Zo1=60Ω、Zo2=55Ω及Zo3=60Ω，均在55±10％Ω(49.5Ω~60.5Ω)之內(nèi)，而且3A+2H+2D+各層板厚和(7mil)1.6mm(或在其允許的范圍之內(nèi))。
綜上所述，本發(fā)明八層電路板壓合方法及其成品由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的優(yōu)點和積極效果(1)降低高速信號的反射。本發(fā)明當(dāng)高速信號在此電路板中傳輸時，由于內(nèi)外層阻抗匹配，該高速信號的信號反射量(駐波)大幅減少，并且符合Intel設(shè)定其層與層之間的阻抗值規(guī)格在55Ω±10％的規(guī)格理論值，信號品質(zhì)得到很大的改善。
(2)磁通抵消變佳。本發(fā)明由于內(nèi)外層阻抗匹配，因而信號反射量變小，所以因此自然降低了電磁波的干擾。
(3)提高布局時效性。在線路布局(LayOut)時，雖然走線穿至不同層，因為壓以控制，所以不需改變線寬，而仍可達(dá)到阻抗控制的優(yōu)點，可達(dá)到layout的時效性。
權(quán)利要求
1．一種八層電路板壓合方法，該電路板的第二層為接地層，第五層為電源層，第七層為接地層，而第一、三、四、六、八層為信號走線層，其特征在于該方法包括下列步驟a．該電路板的第四層以相距該電路板的第五層在3mil-9mil范圍內(nèi)用絕緣材質(zhì)壓合；b．步驟a中已壓合的該電路板兩表面分別以相距于該電路板的第三、六層在9mil-23mil范圍內(nèi)用絕緣材質(zhì)壓合；c．步驟b中已壓合的該電路板兩表面分別以相距于該電路板的第二、七層在3mil-9mil范圍內(nèi)用絕緣材質(zhì)壓合；d．步驟c中已壓合的該電路板兩表面分別以相距于該電路板的第一、八層在2.5-6.5mil范圍內(nèi)用絕緣材質(zhì)壓合。
2．如權(quán)利要求1所述的八層電路板的壓合方法，其特征在于所述的步驟b或d中絕緣材質(zhì)為聚酯膠片。
3．如權(quán)利要求1所述的八層電路板的壓合方法，其特征在于所述的步驟a或c中絕緣材質(zhì)為基材。
4．如權(quán)利要求1所述的八層電路板的壓合方法，其特征在于所述的八層電路板壓合的板厚在0.925-2.275mil的范圍內(nèi)，并且以1.6mm為最佳。
5．一種用權(quán)利要求1所述的八層電路板壓合方法制造的八層電路板，該電路板的第一、三、四及六層為信號走線層，第二層為接地層，第五層為電源層，且該電路板的第四層與第五層夾設(shè)有一第一絕緣層，該電路板的第四層與第三層之間及第五層與第六層之間分別夾設(shè)有一第二絕緣層，該電路板的第三與第二層之間及第六層與第七層之間分別夾設(shè)有一第三絕緣層，及在該電路板的第二與第一層之間及第七層與第八層之間分別夾設(shè)有一第四絕緣層，其特征在于所述的第一絕緣層厚度為3-9mil；所述的第二絕緣層厚度為9-23mil；所述的第三絕緣層厚度為3-9mil；所述的第四絕緣層厚度為2.5-6.5mil。
6．如權(quán)利要求5所述的八層電路板，其特征在于所述的第一絕緣層與第三絕緣層為基材。
7．如權(quán)利要求5所述的八層電路板，其特征在于所述的第二絕緣層及第四絕緣層為聚酯膠片。
8．如權(quán)利要求5所述的八層電路板，其特征在于所述的第一絕緣層的厚度為6mil。
9．如權(quán)利要求5所述的八層電路板，其特征在于所述的第二絕緣層的厚度為16mil。
10．如權(quán)利要求5所述的八層電路板，其特征在于所述的第三絕緣層的厚度為6mil。
11．如權(quán)利要求5所述的八層電路板，其特征在于所述的第四絕緣層的厚度為4.5mi。
12．如權(quán)利要求5所述的八層電路板，其特征在于所述的八層電路板的板厚在0.925-2.275mil的范圍內(nèi)，且以1.6mm為最佳。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種八層電路板壓合方法及其成品,電路板的第一、三、四及六層為信號走線層,第二層為接地層,第五層為電源層,第四層與第五層夾設(shè)一第一絕緣層,第四與第三層間及第五與第六層間分別夾設(shè)一第二絕緣層,第三與第二層間及第六與第七層間分別夾設(shè)一第三絕緣層,第二與第一層間及第七與第八層間分別夾設(shè)一第四絕緣層,通過改變各絕緣層的厚度,使電路板的內(nèi)外層間的阻抗能匹配,從而降低傳輸信號的信號反射及電磁波干擾。
文檔編號H05K1/02GK1295430SQ9912369
公開日2001年5月16日 申請日期1999年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月4日
發(fā)明者鄭裕強(qiáng) 申請人:神達(dá)電腦股份有限公司