CN101986769A - 处理印刷电路板上高速信号线的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种处理印刷电路板上高速信号线的方法和装置，涉及电路板生产制造领域；能够降低高速信号线的导线损耗，所述方法，包括：在蚀刻后的高速信号线的表面进行化金或化银处理，并在化金或化银处理后的高速信号线表面刷绿油层。本发明提供的技术方案可应用于生产印刷电路板上的高速信号线。

Description

处理印刷电路板上高速信号线的方法和装置

技术领域

本发明涉及电路板生产制造领域，尤其涉及一种处理印刷电路板上高速信号线的方法和装置。

背景技术

随着信号比特率的提高，信号完整性因素已经越来越成为影响或者决定产品性能的关键因素。确定和解决信号完整性问题已经随着信号速率的提升变得越来越关键，产品设计中必须采取有效的设计和精良的工艺来减弱或消除这些问题。也只有通过运用新设计方法，新技术，新分析工具以及新材料才能解决高速信号下的信号完整性问题。

在服务器及存储的应用中，高速SAS信号线通常会经过一段非常长的PCB走线才能够到达最终的终端。在这段走线上高速信号的衰减非常严重，直接会导致设计的失败。尤其是对高速信号的上升沿来说，边沿快速变化的信号经过一段长传输线之后，信号上升边会变长，由传输线损耗引起的上升边退化将会引起符号间干扰(ISI)和眼图塌陷。其中我们所说的传输线损耗实际上主要由两部分组成：导线损耗和介质损耗，且两者都随频率升高而增大。对于所有基频高于1GHz，传输长度超过10inches的信号，传输线损耗是重要的信号完整性问题。传输线越长，损耗越大，而现实系统往往多板级联，更加大了信号线的长度，损耗已经是必须要考量的信号完整性问题。如何降低传输线损耗已成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供的处理印刷电路板上高速信号线的方法和装置，能够降低高速信号线的导线损耗。

为解决现有技术中的问题，本发明提供如下技术方案：

一种处理印刷电路板上高速信号线的方法，其特征在于，包括：

在蚀刻后的高速信号线的表面进行化金或化银处理，并在化金或化银处理后的高速信号线表面刷绿油层。

进一步的，所述方法还具有如下特点：在蚀刻后的高速信号线的表面进行化金或化银处理，包括：

通过化银处理在蚀刻后的高速信号线的表面沉积一层光滑的厚度为5到20微米的银层；或者，

通过化金处理在蚀刻后的高速信号线的表面沉积一层光滑的厚度大于或等于3微米的金层。

一种处理印刷电路板上高速信号线的装置，包括：

处理模块，用于在蚀刻后的高速信号线的表面进行化金或化银处理；

刷油模块，用于在化金或化银处理后的高速信号线表面刷绿油层。

进一步的，所述装置还具有如下特点：所述处理模块用于：

通过化银处理在蚀刻后的高速信号线的表面沉积一层光滑的厚度为5到20微米的银层；或者，

通过化金处理在蚀刻后的高速信号线的表面沉积一层光滑的厚度大于或等于3微米的金层。

本发明提供的多个实施例，通过在蚀刻后的高速信号线上表面先进行化金或化银处理，使得高速信号线表面的粗糙度得到改善，从而降低了高速信号线的导线损耗；同时，由于通过在化金或化银处理后该高速信号线表面沉积了一层金属，相等于原有的高速信号线的电阻并联了一个新电阻，使得化金或化银后的高速信号线的表面电阻减小，达到降低高速信号线的导线损耗的目的。

附图说明

图1为本发明提供的处理印刷电路板上高速信号线的方法实施例的流程示意图；

图2为现有技术中蚀刻后的铜导线表面的示意图；

图3为本发明提供的处理印刷电路板上高速信号线的装置实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

图1为本发明提供的处理印刷电路板上高速信号线的方法实施例的流程示意图。图1所示方法实施例，包括：

步骤101、在蚀刻后的高速信号线的表面进行化金或化银处理；

步骤102、在化金或化银处理后的高速信号线表面刷绿油层。

本发明提供的方法实施例，通过在蚀刻后的高速信号线上表面先进行化金或化银处理，使得高速信号线表面的粗糙度得到改善，从而降低了高速信号线的导线损耗；同时，由于通过在化金或化银处理后该高速信号线表面沉积了一层金属，相等于原有的高速信号线的电阻并联了一个新电阻，使得化金或化银后的高速信号线的表面电阻减小，达到降低高速信号线的导线损耗的目的。

下面对上述方法实施例作进一步说明：

高速信号线的导线损耗和介质损耗都随频率升高而增大。其中导线损耗是由传输线导体自身电阻引起的损耗，而高速信号线的电阻取决于导线传输电流的有效横截面积S，如公式(1)所示。

$R=\mathrm{\ρ}\×\frac{L}{S}$ 公式(1)

其中R为导线电阻，ρ为导线材料电阻率，L为导线电阻，S为导线横截面积。

由于趋肤效应的存在，导线中的电流频率越高，集肤深度就越小，如公式(2)所示。

${\mathrm{\δ}}_s=\sqrt{\frac{\mathrm{\ρ}}{\mathrm{\π}\×f\×\mathrm{\μ}}}$ 公式(2)

其中δ_s为集肤深度，ρ为导线材料电阻率，f为导线中电流的频率，μ为导线材料的磁导率。

当集肤深度小于导线的半径时，并不是所有的电流都是分布在横截面积S上的，电流通过高速信号线的有效横截面积将减小，导致电阻将变大，对应的导线损耗也就越大；反之，如果电阻越小，导线损耗也就越小。

通过实验发现，当高频信号的电流趋于导体表面流通时，导体表面的粗糙度就会影响导体的电阻值，从而当粗糙度和集肤深度可比的时候，即粗糙度和集肤深度两者的大小在相同数量级时，导体表面的粗糙度也就决定了导体电阻损耗的大小，具体体现为在集肤深度固定时，导体表面越粗糙，导体的导线损耗越大；反之，导体表面越光滑，导体的导线损耗越小。

在实际应用中，传统的印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)制作工艺下导体表面平整度较差，粗糙的导线表面在集肤效应下加大了高速信号线的导线损耗。因此本发明提出一种处理PCB上高速信号线的方法，能够降低高速信号线的导线损耗。下面作以说明：

为区别本发明的方法，首先对现有技术中的处理方法作以介绍：

现有技术中PCB上高速信号线的处理方法为在PCB表面处理工艺中蚀刻之后的信号线的表面刷绿油层，以防止铜线暴漏在空气中被氧化，然后再做化金或者化银处理以避免在做焊接元器件时焊盘或者过孔被氧化。

与现有技术不同的是，在蚀刻之后，在为高速信号线刷绿油层之前，先进行用于焊盘防氧化的工艺化金与化银处理，在高速信号线表面沉积一层5～20微米光滑的银层或者一层大于或等于3微米光滑的金层。其中如果采用化银或化金后高速信号线表面沉积的金属层的厚度越厚，高速信号线表面的平整度越好。

该方法能够达到三个作用，其一是对高速信号线做平整度的表面处理；其二是在高速信号线表面并联一个新电阻；其三即现有技术的作用，避免在做焊接元器件时焊盘或者过孔被氧化。

对于上述三个作用，此处只讨论第一和第二这两个作用：

针对第一个作用，通过在化银或化金处理后，高速信号线表面沉积一层光滑的金属层，使得高速信号线表面的粗糙程度得到了改善。而现有技术中是在蚀刻之后的信号线的表面刷绿油层，从而导体表面首先沉积的一层绿油，而绿油是具有高绝缘性的，在电流流经导体时，导线上沉积的绿油层无法传导电流，从而达不到改善导体表面粗糙度的目的。而本发明中将导电金属(金或银)涂在导体表面了，导线上沉积的导电金属层能够传导电流，从而达到改善导体表面粗糙度的目的。由于高速信号线的表面变平整了，其导线损耗也就变小了。

针对第二个作用，高速信号线表面沉积一层光滑的金属层覆盖在高速信号线原本的导体上，相当于在原本的导体上并联了一个新电阻，根据并联电阻的特性，并联后的电阻小于高速信号线上原本的导体，降低了高速信号线的电阻值，而其自身阻值的减小也使高速信号线的导线损耗减小了。如果采用的是化银处理，银在所有金属中具有最高的导电率和最低的接触电阻，这样在高频信号中可以大大减少信号的导线损耗。

图2为现有技术中蚀刻后的铜导线表面的示意图。由图可以看出，该高速信号线的表面凹凸不平，粗糙度较大；且按照现有技术中高速信号线的处理流程为蚀刻-绿油-化银，在该高速信号线传输信号时信号实际流经的是蚀刻后的铜导线。与此对应的，在本发明中对蚀刻后的铜导线进行化银处理后，高速信号线表面沉积了一层银，使得高速信号原来的凹凸点明显减少，平整度明显提高；且按照本发明中高速信号线的处理流程为蚀刻-化银-绿油，在该高速信号线传输信号时信号实际流经的是蚀刻后的铜导线和银层。

图3为本发明提供的处理印刷电路板上高速信号线的装置实施例的结果示意图。结合图1所示的方法，所述装置，包括：

处理模块301，用于在蚀刻后的高速信号线的表面进行化金或化银处理；

刷油模块302，用于在化金或化银处理后的高速信号线表面刷绿油层。

进一步的，所述装置还具有如下特点：所述处理模块401用于：

通过化银处理在蚀刻后的高速信号线的表面沉积一层光滑的厚度为5到20微米的银层；或者，

通过化金处理在蚀刻后的高速信号线的表面沉积一层光滑的厚度大于或等于3微米的金层。

本发明提供的装置实施例，通过在蚀刻后的高速信号线上表面先进行化金或化银处理，使得高速信号线表面的粗糙度得到改善，从而降低了高速信号线的导线损耗；同时，由于通过在化金或化银处理后该高速信号线表面沉积了一层金属，相等于原有的高速信号线的电阻并联了一个新电阻，使得化金或化银后的高速信号线的表面电阻减小，达到降低高速信号线的导线损耗的目的。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的全部或部分步骤可以使用计算机程序流程来实现，所述计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中，所述计算机程序在相应的硬件平台上(如系统、设备、装置、器件等)执行，在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用集成电路来实现，这些步骤可以被分别制作成一个个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

上述实施例中的各装置/功能模块/功能单元可以采用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，也可以分布在多个计算装置所组成的网络上。

上述实施例中的各装置/功能模块/功能单元以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的计算机可读取存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种处理印刷电路板上高速信号线的方法，其特征在于，包括：

在蚀刻后的高速信号线的表面进行化金或化银处理，并在化金或化银处理后的高速信号线表面刷绿油层。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在蚀刻后的高速信号线的表面进行化金或化银处理，包括：

通过化银处理在蚀刻后的高速信号线的表面沉积一层光滑的厚度为5到20微米的银层；或者，

通过化金处理在蚀刻后的高速信号线的表面沉积一层光滑的厚度大于或等于3微米的金层。

3.一种处理印刷电路板上高速信号线的装置，其特征在于，包括：

处理模块，用于在蚀刻后的高速信号线的表面进行化金或化银处理；

刷油模块，用于在化金或化银处理后的高速信号线表面刷绿油层。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述处理模块用于：

通过化银处理在蚀刻后的高速信号线的表面沉积一层光滑的厚度为5到20微米的银层；或者，

通过化金处理在蚀刻后的高速信号线的表面沉积一层光滑的厚度大于或等于3微米的金层。

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