CN101389184B - 印刷电路板的组合式贯孔结构 - Google Patents

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Abstract

一种印刷电路板的组合式贯孔结构，应用于至少具有第一、第二信号线、及多衬底的印刷电路板上，该组合式贯孔结构具有分别对应该第一及第二信号线贯穿于该多衬底且彼此间隔一预定距离的第一及第二贯孔、以及设于该第一贯孔及该第二贯孔周边且贯穿于该多衬底的绝缘区域，该绝缘区域至少包括由该第一贯孔的外缘向外延伸第一安全距离的圆环、该第二贯孔的外缘向外延伸第二安全距离的圆环、以及该第一贯孔与该第二贯孔间的上述两个圆环两外侧切线相连接线的内部区域，通过该绝缘区域可避免现有的在该第一及第二贯孔之间走线所造成阻抗不相匹配及电磁干扰的弊端。

Description

印刷电路板的组合式贯孔结构
技术领域
本发明涉及一种印刷电路板的组合式贯孔结构，特别涉及一种应用于至少具有第一、第二信号线、及多衬底的印刷电路板(PCB)上的印刷电路板的组合式贯孔结构。
背景技术
随着电子科技的不断研发与精进，印刷电路板的设计也在不断发现问题与解决问题的过程中向高性能、好质量的共同目标发展。因此，在印刷电路板相关设计中，任何一项改进，只要有益于使用者使用、提高产品质量及性能、改善功能等实质性的功效增进，均为具有产业利用价值的创作，也符合专利法鼓励、保护与利用创作的精神。
目前，印刷电路板的设计过程中，会遇到许许多多的贯孔，这些贯孔通常是用以将由多层面组成的电路板中的某些层面进行电性连通(通过该些贯孔内缘铺设的导电材质)，或是当某些层面的信号线需要走向其它层面时，即可通过该些贯孔进行换层。而对于某些成对的信号线，如差分信号线，不仅是最为常用信号线，出现频率很高(如目前大多主板上的CLK、LAN、USB等都是差分信号线)，而且由于是成对出现且有阻抗匹配的要求(若在走线路径的某个地方不满足阻抗匹配要求将导致传输出错、系统不稳定或传输数据错误等问题)，所以对该差分信号线布线走线路径的要求比较高，例如布设两差分信号线时，需要适当靠近且尽量保持平行，以满足其阻抗匹配的要求。
尽管能够按照上述要求对这类信号线进行布线，但是，要将上述两信号线进行阻抗匹配仍然不容易。例如，差分信号线在电路板中需要进行上述换层或是与其它电子组件连接时，电路板上的相关贯孔就会对两信号线阻抗匹配产生干扰，甚至出现电磁干扰(EMI)的状况，如图1，是一立体示意图，其显示差分信号线换层时通过贯孔区域的立体示意图，如图所示，图中所示由第一信号线1及第二信号线2组成差分信号线，分别经由电路板的第一贯孔10及第二贯孔20贯穿电源层(power)41和接地层(ground)43。
由于两差分信号线对应的两贯孔(即第一贯孔10及第二贯孔20)之间的区域存在贯孔间隙3，而在此贯孔间隙3中具有导电材质会对该差分信号线(即第一信号线1及第二信号线2)产生干扰，例如，该贯孔间隙3处的电源层41或接地层43中具有导电材质，抑或是其间走线层(图中未示)具有其它信号线，那么对于贯穿于该电源层41或该接地层43的差分信号线，极易受到该电源层41或该接地层43的贯孔间隙3上的导电材质干扰，使得该贯孔区域内的差分信号线的阻抗与其它区域内的差分信号线的阻抗有所不同。为更清晰呈现该贯孔区域，如图2，是一平面示意图，其显示贯孔的截面示意图。如图所示，该贯孔(即第一贯孔10及第二贯孔20)区域中，该第一信号线1与第二信号线2之间存在贯孔间隙3，而该贯孔间隙3中的导电材质会使得该差分信号线的阻抗与其它区域内的差分信号线的阻抗不匹配。且，由于上述贯孔区域的导电材质与该差分信号线能够产生电磁干扰(EMI)，从而影响该差分信号线的传输质量，使得原本布线走线路径的要求较高的差分信号线在进行布线时变得更加困难。
因此，如何提供一种印刷电路板的组合式贯孔结构，以消除该贯孔间的间隙上的导电材质对差分信号线所产生的干扰，进而可避免该差分信号线在走线过程中产生阻抗不相匹配及电磁干扰的弊端，实为此领域中亟待解决的问题。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种印刷电路板的组合式贯孔结构，以消除该贯孔之间存在的导电材质对差分信号线产生的干扰，进而可避免该差分信号线在走线过程中产生阻抗不相匹配及电磁干扰的弊端。
为达上述目的以及其它目的，本发明提供一种印刷电路板的组合式贯孔结构，应用于至少具有第一、第二信号线、及多衬底的印刷电路板(PCB)上，多衬底至少包括电源层、接地层、及走线层，该印刷电路板的组合式贯孔结构则至少包括：第一贯孔，贯穿该多衬底，以供穿设该第一信号线；第二贯孔，与该第一贯孔间隔一预定距离，并贯穿该多衬底，用以供穿设该第二信号线；以及绝缘区域，设于该第一贯孔及该第二贯孔周边且贯穿于该多衬底，并至少涵盖由该第一贯孔的外缘向外延伸第一安全距离的圆环、该第二贯孔的外缘向外延伸第二安全距离的圆环、以及该第一贯孔与该第二贯孔间的上述两个圆环两外侧切线相连接线的内部区域。
其中，该第一信号线与该第二信号线为组成差分信号线对的两信号线，该第一贯孔与该第二贯孔则为差分对的贯孔。该第一贯孔半径与该第二贯孔半径相等；该预定距离大于该第一安全距离与第二安全距离；该第一安全距离是该第一信号线与其它信号线之间不会发生信号干扰的距离；该第二安全距离是该第二信号线与其它信号线之间不会发生信号干扰的距离；该第一安全距离与该第二安全距离相等；其中，该第一贯孔的半径与该第一安全距离相加的长度为第一安全半径，该第二贯孔的半径与该第二安全距离相加的长度为第二安全半径，且该第一安全半径与该第二安全半径相等。在该电源层及接地层的该绝缘区域为绝缘材质；在该走线层中的该绝缘区域则不布设导线。
相比于现有技术，本发明的印刷电路板的组合式贯孔结构，主要是在对应差分信号线对的差分对贯孔周边设有一绝缘区域，由该绝缘区域保护组合式的差分贯孔结构，从而可消除现有技术中由于贯孔之间存在的导电材质对差分信号线对产生的干扰，进而避免该差分信号线对在走线过程中产生阻抗不相匹配及电磁干扰的弊端。
附图说明
图1为一立体示意图，其显示差分信号线换层时通过现有贯孔结构的立体示意图；
图2为一平面示意图，其显示现有贯孔结构的横截面示意图；
图3为一平面示意图，其显示本发明的印刷电路板的组合式贯孔结构设计的横截面示意图；以及
图4为一立体示意图，其显示差分信号线换层时通过本发明的印刷电路板的组合式贯孔结构设计示意图。
符号说明
1   第一信号线      2   第二信号线
10  第一贯孔        20  第二贯孔
100 预定距离        3   贯孔间隙
4   衬底            41  电源层
43  接地层          5   绝缘区域
101 第一贯孔的半径  201 第二贯孔的半径
103 第一安全距离    203 第二安全距离
105 第一安全半径    205 第二安全半径
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明也可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
如图3，为一平面示意图，其显示本发明的印刷电路板的组合式贯孔结构应用于印刷电路板(PCB)的横截面示意图。如图所示，本发明的印刷电路板的组合式贯孔结构，供一印刷电路板的组合式信号线换层或是与其它电子组件连接所需，其中，该印刷电路板具有多衬底4。在本实施例中，该组合式信号线以第一信号线1及第二信号线2组成的差分信号线为例，加以说明，但不仅限于此。
本发明的印刷电路板的组合式贯孔结构，用以消除由于该第一及第二贯孔之间存在的导电材质对该差分信号线产生的干扰，其中，该第一信号线1与其它信号线之间不会发生信号干扰的距离为第一安全距离103；该第二信号线2与其它信号线之间不会发生信号干扰的距离为第二安全距离203，该印刷电路板的组合式贯孔结构至少包括：对应该第一信号线1且贯穿该衬底4而设置的第一贯孔10；对应该第二信号线2且贯穿该衬底4而设置的第二贯孔20；以及对应该第一贯孔10及该第二贯孔20而设置的绝缘区域5。
该第一贯孔10，对应该第一信号线1贯穿于该衬底4，以供该第一信号线1贯穿该衬底4后，换至其它衬底4进行走线或与其它电子组件连接。且该第一贯孔的半径101与该第一安全距离103相加的长度为第一安全半径105。
该第二贯孔20，与该第一贯孔间隔一预定距离100，对应该第二信号线2贯穿于该衬底4，以供该第二信号线2贯穿该衬底4后，换至其它衬底4进行走线或与其它电子组件连接，其中，该预定距离100大于该第一安全距离103与第二安全距离203。且该第二贯孔的半径201与该第二安全距离203相加的长度为第二安全半径205。
该绝缘区域5，对应该第一贯孔10及该第二贯孔20设置于该衬底4上，并至少涵盖三个区域：该第一贯孔10的外缘向外延伸第一安全距离103的区域、该第二贯孔20的外缘向外延伸第二安全距离203的区域以及该第一贯孔10与该第二贯孔20间的区域，在该绝缘区域5内禁止导体的布设。该绝缘区域5横截面外缘是一除去第一贯孔10及该第二贯孔20的封闭图形，该封闭图形包括：以该第一贯孔10的圆心及该第一安全半径105所对应圆形除去该第一贯孔10的圆环、以该第二贯孔20的圆心及该第二安全半径205对应另一圆形除去该第二贯孔20的圆环、以及上述两个圆环两外侧切线相连接线内部区域。即，本发明的印刷电路板的组合式贯孔结构依据该封闭图形贯穿于该衬底4，以形成该绝缘区域5。
如图4，是一立体示意图，其显示差分信号线换层时通过本发明的印刷电路板的组合式贯孔结构设计的实施例示意图。如图所示，由第一信号线1及第二信号线2组成差分信号线，分别经过由电源层41和接地层43两衬底上对应的第一贯孔10及第二贯孔20贯穿该电源层41和该接地层43。由于本发明的印刷电路板的组合式贯孔结构在该第一贯孔10与该第二贯孔20之间具有该绝缘区域5，而该绝缘区域5内为未布设导线，具体的，由于电路板具有多衬底4，其中至少具有电源层41、接地层43、及走线层(未图示)，而在该电源层41及接地层43中的该绝缘区域5为绝缘材质，其中该电源层41及接地层43一般来说即为本产业中所称的“负片层”；在走线层中的该绝缘区域5则不布设导线。也就是，该第一贯孔10及第二贯孔20周围的绝缘区域5仅在负片层，而其它走线层不会出现该形状的绝缘区域，仅表现为该区域内无走线穿过。
本发明的印刷电路板的组合式贯孔结构具有该绝缘区域5，达到在此处的差分信号线与其它位置的差分信号线阻抗相互匹配，也不会产生电磁干扰。需要说明的是，在本实施例中，该第一信号线1与该第二信号2线为组成差分信号线对的两信号线，该第一贯孔10与该第二贯孔20则为差分对的贯孔。所以，相对应的，该第一贯孔10与该第二贯孔20的尺寸与特性应相同；例如，该第一贯孔10半径与该第二贯孔20半径相等；上述第一安全距离103与第二安全距离203相等；上述第一安全半径105与第二安全半径205相等，以配合差分信号线对特有的属性。
最后，需要说明的是，本实施例中所示的是贯孔周围无电性连接垫(Pad)，而直接是绝缘区域的情况，因为在此层无需与其它零件电性连接而不具有该电性连接垫；当在其它实施例中，贯孔周围可具有相应的电性连接垫时，此时在本发明的印刷电路板的组合式贯孔结构中该第一贯孔10及该第二贯孔20的外围也可具有该电性连接垫(未图示)，相应的，该绝缘区域5则设于该电性连接垫外围。因此是所属技术领域中具有通常知识的技术人员可理解的，故不再另绘图示表示的。
综上所述，本发明的印刷电路板的组合式贯孔结构，主要通过在差分信号线对应的第一贯孔及第二贯孔周边以及该第一及第二贯孔之间的区域设计一绝缘区域，以禁止导体的布设，从而可消除现有技术中由于贯孔之间存在的导电材质对差分信号线产生的干扰，进而避免该差分信号线在走线过程中产生阻抗不相匹配及电磁干扰的弊端。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求所列。

Claims (9)

1.一种印刷电路板的组合式贯孔结构，应用于至少具有第一、第二信号线、及多衬底的印刷电路板上，多衬底至少包括电源层、接地层、及走线层，该印刷电路板的组合式贯孔结构至少包括：
第一贯孔，贯穿该多衬底，用以供穿设该第一信号线；
第二贯孔，与该第一贯孔间隔一预定距离而贯穿该多衬底，用以供穿设该第二信号线；以及
绝缘区域，设于该第一贯孔及该第二贯孔周边且贯穿于该多衬底，并至少包括由该第一贯孔的外缘向外延伸第一安全距离的圆环、该第二贯孔的外缘向外延伸第二安全距离的圆环、以及上述两个圆环两外侧切线相连接线在该第一贯孔与该第二贯孔间的内部区域。
2.根据权利要求1所述的印刷电路板的组合式贯孔结构，其中，该第一信号线与该第二信号线为组成差分信号线对的两信号线，该第一贯孔与该第二贯孔则为差分对的贯孔。
3.根据权利要求1所述的印刷电路板的组合式贯孔结构，其中，该第一贯孔半径与该第二贯孔半径相等。
4.根据权利要求1所述的印刷电路板的组合式贯孔结构，其中，该预定距离大于该第一安全距离与第二安全距离。
5.根据权利要求1所述的印刷电路板的组合式贯孔结构，其中，该第一安全距离为该第一信号线与其它信号线之间不会发生信号干扰的距离。
6.根据权利要求1所述的印刷电路板的组合式贯孔结构，其中，该第二安全距离为该第二信号线与其它信号线之间不会发生信号干扰的距离。
7.根据权利要求1所述的印刷电路板的组合式贯孔结构，其中，该第一安全距离与该第二安全距离相等。
8.根据权利要求1所述的印刷电路板的组合式贯孔结构，其中，该第一贯孔的半径与该第一安全距离相加的长度为第一安全半径，该第二贯孔的半径与该第二安全距离相加的长度为第二安全半径，且该第一安全半径与该第二安全半径相等。
9.根据权利要求1所述的印刷电路板的组合式贯孔结构，其中，在该走线层的绝缘区域不布设导线。
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