CN100337515C - 供与外部连接器连接的印刷电路板 - Google Patents

Abstract

一种供连接一外部连接器的多层印刷电路板。此外部连接器具有一信号插脚(pin)与一外部导体。此印刷电路板包括一第一传导参考平面、一信号线、一第二传导参考平面、一特性阻抗组件、与一第三传导参考平面。此特性阻抗组件连接此信号线与此信号插脚。此第三传导参考平面电性连接此外部导体。其中在此印刷电路板中，此第一传导参考平面、此第二传导参考平面、与此第三传导参考平面彼此间在垂直方向具有间隔。

Description

供与外部连接器连接的印刷电路板

技术领域

本发明关于印刷电路板，尤其是关于供与外部连接器连接的多层印刷电路板。

背景技术

为了符合电子产品轻且小的要求，多层印刷电路板的厚度变得愈来愈薄。要减少印刷电路板厚度，可借由减少在传导平面间的绝缘层的厚度。然而，减少绝缘层的厚度会影响印刷电路板上信号线的特性阻抗。信号线的特性阻抗Z，由[(D·η)/S]所决定，其中D为信号线与最接近传导平面间的距离，η为一常数，而S为信号线的宽度。因此，信号线的特性阻抗随着D而增加。而当S增加时，特性阻抗则减少。

图1A与图1B显示传统技术的印刷电路板100。在图1A中，印刷电路板100包括一信号线102、一第一传导参考平面104、一绝缘层106、与一第二传导参考平面108。绝缘层106提供信号线102与第一传导参考平面104间的绝缘。对于信号线102而言，第一传导参考平面104为最近的传导平面，因此信号线102具有对应于第一传导参考平面104的信号线特性阻抗。如上所述，此信号线特性阻抗是根据信号线102的宽度以及信号线102与第一传导参考平面104间的距离而定。举例来说，当信号线102的宽度为0.216mm(8.5mil)而信号线102与第一传导参考平面104间的距离为0.109mm(4.3mil)时，而介电常数εr为4.3，则此信号线特性阻抗大约为50欧姆。

印刷电路板100连接一外部连接器，此外部连接器具有一信号插脚150与一外部导体152。原本，此信号插脚150具有对应于此外部导体152的一信号特性阻抗。然而，如图1B所示，当此信号插脚150连接信号线102且此外部导体152连接第二传导参考平面108时，此信号特性阻抗由此第一传导参考平面104所决定，而非外部导体152或第二传导参考平面108。一般而言，信号插脚150的宽度大于信号线102的宽度。举例来说，当信号插脚150的宽度为0.787mm(31mil)，而信号插脚150与第一传导参考平面104间的距离为0.109mm(4.3mil)时，则信号特性阻抗为20欧姆。因此，当一RF信号从信号插脚150传送至信号线102时，会明显地产生特性阻抗不匹配的现象，而产生损失。

发明内容

本发明提出一种印刷电路板，供与传送高频的RF或模拟信号之外的其他连接器连接。当此外部连接器固接至此印刷电路板时，一特性阻抗组件减缓此外部连接器与信号线之间的特性阻抗不匹配的现象，例如借由选择在此特性阻抗组件与其最近传导平面间一适当间隔距离。

本发明的一优点在于可借由传统多层印刷电路板而实施。特性阻抗组件可利用传导平面的分布而形成，而不需要改变传导平面间每一绝缘层的厚度。

在一实施例中，公开一种供与外部连接器连接的多层印刷电路板。此外部连接器具有一信号插脚与一外部导体，此印刷电路板具有一第一传导参考平面、一信号线、一第二传导参考平面、一特性阻抗组件、与一第三传导参考平面。此信号线具有对应于此第一传导参考平面的一第一特性阻抗。此特性阻抗组件供连接此信号线与此信号插脚，且具有对应于此第二传导参考平面的一第二特性阻抗。此第三传导参考平面电性连接此外部导体。在此印刷电路板中，此第一传导参考平面、此第二传导参考平面、与此第三传导参考平面彼此间在垂直方向具有间隔。

在另一实施例中，公开一种处理无线信号的电子装置，此电子装置包括一印刷电路板以连接一无线信号连接器，此无线信号连接器具有一信号插脚与一外部导体，此印刷电路板具有一第一传导参考平面、一微带线、一第二传导参考平面、一襟片、与一第三传导参考平面。此微带线的宽度小于此信号插脚的宽度，且此微带线具有对应于此第一传导参考平面的一第一特性阻抗。此襟片供连接此微带线与此信号插脚，且具有对应于此第二传导参考平面的一第二特性阻抗。此第三传导参考平面电性连接此外部导体。

在又一实施例中，公开一种供测试一电子组件的印刷电路板，此电子元间设置于此印刷电路板，此印刷电路板连接一外部连接器以传送一测试信号，此外部连接器具有一信号插脚与一外部导体，此印刷电路板具有一第一传导参考平面、一微带线、一第二传导参考平面、一襟片、与一第三传导参考平面。此微带线连接此电子组件以传送此测试信号至此电子组件，或从此电子组件接收此测试信号，且具有对应于此第一传导参考平面的一第一特性阻抗。此襟片供连接此微带线与此信号插脚，且具有对应于此第二传导参考平面的一第二特性阻抗。此第三传导参考平面电性连接此外部导体。此信号插脚具有对应于此外部导体的一信号特性阻抗，而此第一特性阻抗与此信号特性阻抗实质上相等。

在额外一实施例中，公开一种连接外部信号的多层印刷电路板，此多层印刷电路板具有一特性阻抗组件、一信号线、一第一传导参考平面、与一第二传导参考平面。此特性阻抗组件借以连接外部信号。此信号线与特性阻抗组件电性连接，借以传输外部信号。此第一传导参考平面具有对应于信号线的第一回路，以形成外部信号传输线路的第一特性阻抗。此第二传导参考平面具有对应于特性阻抗组件的第二回路，电性连接于该第一回路，以形成外部信号传输线路的第二特性阻抗。其中，此第一特性阻抗与此第二特性阻抗实质上相互匹配。

附图说明

图1A是显示传统技术的印刷电路板100；

图1B是显示传统技术的印刷电路板100的剖面图；

图2A是显示根据本发明一实施例，印刷电路板200的剖面图；

图2B是显示根据本发明一实施例，印刷电路板200的俯视图；

图2C是显示根据本发明另一实施例，印刷电路板200的剖面图；

图3是显示根据本发明一实施例，印刷电路板300的剖面图；

图4是显示根据本发明一实施例，电子装置400；以及

图5是显示根据本发明一实施例，印刷电路板500的俯视图。

主要组件符号说明

印刷电路板100、200、300、500

信号线102、210

传导参考平面104、108、212、222、230、262、322

绝缘层106、214、224

信号插脚150、250

外部导体152、252

特性阻抗组件220

通孔240、242、342

第二特性阻抗组件320

电子装置400

电子组件505

具体实施方式

图2A至图2C分别是本发明一实施例中的印刷电路板200的剖面图、俯视图、与剖面图。此印刷电路板200的材料可使用高分子材料、塑料、或树脂。印刷电路板200连接至一外部连接器，此外部连接器具有一信号插脚250与一外部导体252。一般来说，信号插脚250与外部导体252的间隔为一预定值，以维持一预设的信号特性阻抗值。此外部连接器可为、但非限定为BNC连接器(Bayonet Nut Connector)、F型连接器、或其它RF信号连接器。优选地，此外部连接器为一SMA连接器(Sub Miniature A connector)，并供传送RF信号。

印刷电路板200包括一信号线210，一第一传导参考平面212、一特性阻抗组件220、一第二传导参考平面222、与一第三传导参考平面230。第一传导参考平面212、第二传导参考平面222、与第三传导参考平面230彼此电性连接。第一传导参考平面212具有对应于信号线210的第一回路，使信号线210具有对应于此第一传导参考平面212的一第一特性阻抗值，并可用于连接固接在印刷电路板200上的电子组件(未显示)。举例来说，对于一般电子信号传输，此第一特性阻抗值大约为50欧姆。此信号线210具有最小尺寸，例如为一微带线。如图2B所示，信号线210的宽度小于此信号插脚250的宽度。特性阻抗组件220供连接信号线210与信号插脚250。信号线210与特性阻抗组件220的材料可为低电阻的金属，例如铜。

如图2A所示，特性阻抗组件220投影在第一传导参考平面212的区域在印刷电路板200制作时移除，而第二传导参考平面222具有对应于特性阻抗组件220的第二回路，使特性阻抗组件220具有对应于此第二传导参考平面222的一第二特性阻抗值。如图2B所示，一般来说，为了有效地接触信号插脚250，特性阻抗组件220的宽度不小于信号插脚250的宽度。举例来说，特性阻抗组件220为一铜襟片，且具有与信号插脚250相同的宽度。

第三传导参考平面230电性连接此外部导体252。在此印刷电路板200中，此第一传导参考平面212、此第二传导参考平面222、与此第三传导参考平面230彼此间在垂直方向具有间隔。

如图2A所示，信号线210与特性阻抗组件220均形成在印刷电路板200的外侧。在其它实施例中，信号线210与特性阻抗组件220均形成在印刷电路板200之中。一第一绝缘层214位于信号线210与第一传导参考平面212间以形成间隔，而信号线210即形成在第一传导参考平面212上方。相似地，一第二绝缘层224位于特性阻抗组件220与第二传导参考平面222间以形成间隔，而特性阻抗组件220即形成在第二传导参考平面222上方。一般来说，绝缘层214与224的材料为非传导性材料，例如标准的FR4玻璃纤维。

特性阻抗组件220与第二传导参考平面222间的间隔距离D2不同于信号线210与第一传导参考平面212间的间隔距离D1。值得一提的是，整个第二特性阻抗值是一个D2与特性阻抗组件220的宽度的函数。在一实施例中，整个第二特性阻抗值实质上与第一特性阻抗值以及信号特性阻抗值相互匹配，大约为50欧姆，可供一般电子信号传输使用。因此，对于信号线210与信号插脚250间的信号传输，印刷电路板200提供较平顺的特性阻抗转换。此外，值得一提的是，任何D2与特性阻抗组件220的宽度的选择，均在本发明所欲涵盖的范围之内。业内人士应知如何选择适当的D2与特性阻抗组件220的宽度，以减少各个特性阻抗间的不匹配，进而降低损耗。

在一实施例中，第一传导参考平面212、此第二传导参考平面222、与此第三传导参考平面230接地。在另一实施例中，第一传导参考平面212、第二传导参考平面222、与第三传导参考平面230提供一相同电压。在又一实施例中，第一传导参考平面212与此第二传导参考平面222为印刷电路板200的不同导电层。

印刷电路板200还包括包括一第一通孔(via hole)240与一第二通孔242，此第一通孔240穿过印刷电路板200而电性连接此第一传导参考平面212与此第二传导参考平面222，进而电性连接该第一回路与此第二回路；此第二通孔242穿过此印刷电路板200而电性连接此第二传导参考平面222与此第三传导参考平面230，进而使该第二回路电性连接此第三传导参考平面230与此外部导体。优选地，第一通孔240位于信号线210与特性阻抗组件220交接处的下方，而第二通孔242位于信号插脚250与特性阻抗组件220的接触处的下方。值得注意的是，使用多个第一通孔240连接此第一传导参考平面212与此第二传导参考平面222，或使用多个第二通孔242连接此第二传导参考平面222与此第三传导参考平面230的实施例，亦在本发明所欲涵盖的范围。除了使用通孔，其它以均等的方式以连接平面212与平面222，或是连接平面222与平面230的手段，应为业内人士所熟知，因此在此省略。

如图2C所示，印刷电路板200还包括一传导参考平面262，此传导参考平面262与第二传导参考平面222一般水平地设置于印刷电路板200之中。在一实施例中，此传导参考平面262与第二传导参考平面222电性连接。在另一实施例中，传导参考平面262与第二传导参考平面222电性绝缘，而此传导参考平面262接地或是提供电压予在印刷电路板200上的电子组件。

业内人士可知，印刷电路板200可利用一传统多层印刷电路板结构而实施。在一实施例中，D1为0.109mm(4.3mil)、D2为0.516mm(20.3mil)或0.922mm(36.3mil)、信号插脚250与外部导体252间的间隔距离为1.438mm(56.6mil)。此外，信号线210的宽度为0.216mm(8.5mil)，而第一特性阻抗值约为50欧姆。当D2为0.516mm(20.3mil)时，特性阻抗组件220的宽度约为0.965mm(38mil)，或当D2为0.922mm(36.3mil)时，特性阻抗组件220的宽度约为1.778mm(70mil)；在此两种情况下，第二特性阻抗值约为50欧姆。

图3显示另一实施例中的印刷电路板300。相较于图2A所示的印刷电路板200，印刷电路板300更具有一第二特性阻抗组件320以及一第四传导参考平面322。第二特性阻抗组件320连接信号线210与特性阻抗组件220。值得注意的是，仅为了说明的目的，图3中第二特性阻抗组件320的厚度不同于信号线210的厚度与特性阻抗组件220的厚度。

此第二特性阻抗320具有相对于第四传导参考平面322的一第三特性阻抗值。值得一提的是，整个第二特性阻抗值是一个D3与第二特性阻抗组件320的宽度的函数。此外，任何D3与第二特性阻抗组件320的宽度的选择，均在本发明所欲涵盖的范围之内。业内人士应的如何选择适当的D3与第二特性阻抗组件320的宽度，以减少各个特性阻抗间的不匹配，进而降低损耗。相较于印刷电路板200，对于信号线210与信号插脚250间的信号传输，印刷电路板300提供更平顺的特性阻抗转换。在图3中，此第一通孔240电性连接此第一传导参考平面212与此第四传导参考平面322。印刷电路板300还包括一第三通孔342，此第三通孔342穿过此印刷电路板300而电性连接此第四传导参考平面322与此第二传导参考平面222。优选地，第三通孔342位于特性阻抗组件220与第二特性阻抗组件320交接处的下方。

业内人士应知，本发明可实施于一电子装置400，如图4所示。此电子装置400具有一印刷电路板200供处理一外部连接器(显示于图2A的信号插脚250与外部导体252)所输入的RF信号。此电子装置400可为一移动电话、一无线连接的个人数字助理等等。此外，如图5所示，本发明亦可实施为一印刷电路板500，此印刷电路板500供测试设置在其上的一电子组件505，主要是因为从信号插脚250所输入的测试信号不会因本发明中的特性阻抗转换而产生不良影响。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何业内人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (8)

1.一种供连接一外部连接器的印刷电路板，该外部连接器具有一信号插脚与一外部导体，该印刷电路板包括：

一第一传导参考平面；

一信号线，该信号线具有对应于该第一传导参考平面的一第一特性阻抗；

一第二传导参考平面；

一特性阻抗组件，供连接该信号线与该信号插脚，该特性阻抗组件具有对应于该第二传导参考平面的一第二特性阻抗；

一第三传导参考平面，电性连接该外部导体；

其中在该印刷电路板中，该第一传导参考平面、该第二传导参考平面、与该第三传导参考平面沿水平方向分布且彼此间在垂直方向具有间隔，且该第一传导参考平面与该第二传导参考平面电性连接至该第三传导参考平面，由此该第一特性阻抗与该第二特性阻抗实质上相等。

2.根据权利要求1的印刷电路板，其中该信号线的宽度小于该信号插脚的宽度。

3.根据权利要求1的印刷电路板，还包括一第一绝缘层与一第二绝缘层，该第一绝缘层设置于该信号线与该第一传导参考平面之间，该第二绝缘层设置于该特性阻抗组件与该第二传导参考平面之间，该第二绝缘层较该第一绝缘层厚，其中该信号线的宽度小于该特性阻抗组件的宽度。

4.根据权利要求1的印刷电路板，其中该第一传导参考平面、该第二传导参考平面与该第三传导参考平面接地。

5.根据权利要求1的印刷电路板，其中该第一传导参考平面、该第二传导参考平面与该第三传导参考平面提供一相同电压。

6.根据权利要求1的印刷电路板，其中还包括一第一通孔与一第二通孔，该第一通孔穿过该印刷电路板而电性连接该第一传导参考平面与该第二传导参考平面，该第二通孔穿过该印刷电路板而电性连接该第二传导参考平面与该第三传导参考平面。

7.根据权利要求1的印刷电路板，其中该信号插脚具有对应于该外部导体的一信号特性阻抗，而该第一特性阻抗值与该信号特性阻抗值实质上相等。

8.根据权利要求1的印刷电路板，其中该信号插脚具有对应于该外部导体的一信号特性阻抗，而该第二特性阻抗值与该信号特性阻抗值实质上相等。

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