CN102378485A - 印刷电路板 - Google Patents

Abstract

一种印刷电路板，包括设于两不同层上的信号传输线，且该两信号线通过一过孔电性相连，该过孔的中心线与该两层的垂直线之间成一锐角，且该锐角小于等于cos^-1[(Lv²-Lt²)/(Lv²+Lt²)]，其中Lt为单位长度的信号传输线的损耗，Lv为单位长度的过孔的损耗。该印刷电路板可提高信号的传输品质。

Description

印刷电路板

技术领域

本发明涉及一种印刷电路板。

背景技术

为了连接不同层之间的走线，印刷电路板各层之间通常会设置过孔，目前设计在两层之间的过孔均是与各层垂直的，但这种过孔设计并不一定是最佳的，因为若过孔与各层之间形成一角度的话，则会使信号传输距离缩短，有可能会降低信号传输的损耗，如此，对过孔来说仍有一定的设计空间来改善信号的传输品质。

发明内容

鉴于上述内容，有必要提供一种具有较佳过孔设计的印刷电路板。

一种印刷电路板，包括设于两不同层上的信号传输线，且该两信号线通过一过孔电性相连，该过孔的中心线与该两层的垂直线之间成一锐角，且该锐角小于等于cos^-1[(Lv²-Lt²)/(Lv²+Lt²)]，其中Lt为单位长度的信号传输线的损耗，Lv为单位长度的过孔的损耗。

上述的印刷电路板通过将该过孔设计成倾斜的结构，从而使信号传输的损耗大大降低，进而提高了信号的传输品质。

附图说明

下面参照附图结合较佳实施方式对本发明作进一步详细描述：

图1为本发明印刷电路板较佳实施方式的截面示意图。

图2-4为图1印刷电路板三种不同过孔设计的简易图。

主要元件符号说明

印刷电路板    100

第一信号层    10

第二信号层    30

介质层        20

第一信号传输线12

第二信号传输线32

过孔          40

具体实施方式

请参考图1，本发明印刷电路板100的较佳实施方式包括第一信号层10、第二信号层30及设置与该第一与第二信号层10与30之间的介质层20。该第一信号层10上设有第一信号传输线12，该第二信号层30上设有第二信号传输线32，该第一信号传输线12通过过孔40与该第二信号传输线32电性相连，以实现信号的传输，该过孔40的中心线42与印刷电路板100的垂直线110之间成一锐角θ，以下段落将对该锐角θ的具体设计进行详细说明。本实施方式仅以三层板为例举例说明，本发明也可应用于多层板。

请参考图2，设AC段为第一信号传输线12，其长度为1/2；设BD段为第二信号传输线32，其长度为1/2；设CD段为过孔40，其长度为h。其中，CD段与AC及BD段均垂直(即过孔是垂直设置方式)，设单位长度的过孔的损耗(loss)为Lv，单位长度的信号传输线的损耗为Lt，则由A至B的路径(ACDB)的总的损耗α1＝Lt*l+Lv*h。

请参考图3，将图2中的过孔作最大范围的倾斜设计，即将AB段直接作为过孔40。则AB段沿垂直方向上的倾斜角度为θ，则由A至B的路径(AB)的总的损耗α2＝Lv*h*secθ。

请参考图4，将图2中的过孔作部份的倾斜设计，即设AF段为第一信号传输线12，FG段为过孔40，GB段为第二信号传输线32。设FG段沿垂直方向上的倾斜角度为θc，且θc为损耗最小的角度(θ的最佳值)，由于Lv＞Lt，故可计算出θc，设损耗差为α(θ)，则有：

α(θ)＝α1-α2

＝(Lt*l+Lv*h)-Lv*h*secθ

＝Lv*h*(1-secθ)+Lt*h*tanθ

若要满足α(θ)最大，则对α(θ)求导后使其等于0，有：

α(θ)′＝0

-Lt*h*sec2θ+Lv*h*secθ*tanθ＝0

Lt/Lv＝sinθ

θc＝sin^-1(Lt/Lv)

实际设计时，由于布线工艺的要求，有时不能完全按上述公式得出的最佳θc进行设计过孔，例如会在+/-5度范围内进行微调，但最大不能超过某一值θe(θ的最大值)。该θe即为α(θ)＝0时计算出来的角度，因为如果角度大于θe，则倾斜设计的过孔反而比垂直设计的过孔的损耗还要大，θe计算公式如下：

α(θ)＝α1-α2＝0

(Lt*l+Lv*h)-Lv*h*secθ＝0

θe＝cos^-1[(Lv²-Lt²)/(Lv²+Lt²)]

其中，Lt及Lv可使用公式计算，或以量测的方式得到，其公式如下：

$\mathrm{Lt}=2.3f*\mathrm{DF}*\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{eff}}}+35.36\sqrt{f}/\left(Z0W\right)$

Lv＝0.11(R/Zv+G*Zv)

其中，DF为损耗正切(loss tangent)，f为信号频率，W为信号传输线的宽度，Z0为信号传输线的特征阻抗，Zv为过孔的特征阻抗，R为过孔等效电路单位长度的电阻值，G为过孔等效电路单位长度的电导值，ε_eff为信号传输线等效介电常数。

本发明印刷电路板100在具体设计时，若布线工艺的要求允许的话，则过孔40中心线42与印刷电路板100的垂直线110的倾斜角度θ等于sin^-1(Lt/Lv)，如此，该第一信号传输线12与第二信号传输线32上信号的损耗最小，若布线工艺的要求不允许的话，则将该倾斜角度θ在小于cos^-1[(Lv²-Lt²)/(Lv²+Lt²)]的范围内进行微调，此时虽然不能达到信号的损耗最小，但也能在一定程度上减小损耗，印刷电路板100上的其它布线也可根据此来进行设计，如此一来可大大提高了印刷电路板的信号传输品质。

Claims (3)

1.一种印刷电路板，包括设于两不同层上的信号传输线，且该两信号线通过一过孔电性相连，其特征在于：该过孔的中心线与该两层的垂直线之间成一锐角，且该锐角小于等于cos^-1[(Lv²-Lt²)/(Lv²+Lt²)]，其中Lt为单位长度的信号传输线的损耗，Lv为单位长度的过孔的损耗。

2.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于：该锐角等于sin^-1(Lt/Lv)。

3.如权利要求1或2所述的印刷电路板，其特征在于：Lt与Lv的计算公式为：

其中，DF为损耗正切，f为信号频率，W为信号传输线的宽度，Z0为信号传输线的特征阻抗，Zv为过孔的特征阻抗，R为过孔等效电路单位长度的电阻值，G为过孔等效电路单位长度的电导值，ε_eff为信号传输线等效介电常数。

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