CN102802351A

CN102802351A - 一种用于pcb设计的过孔削减焊盘及其方法

Info

Publication number: CN102802351A
Application number: CN2012102866461A
Authority: CN
Inventors: 黄伟玲
Original assignee: Shenzhen Infinova Ltd
Current assignee: Shenzhen Infinova Ltd
Priority date: 2012-08-13
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2012-11-28

Abstract

本发明提供一种用于PCB设计的过孔削减焊盘方法，按照PCB设计中的布线换层的通孔种类，将多层板的内层孔周围的焊盘区宽度削减至0.05mm；方法能使得在1.0mm间距的BGA封装器件下的管脚从第三排起能够引出一对线，能够很好满足差分对布线的基本特征要求：即平行、等间距、对称及等长。本发明可以加大有效布线空间，改善电源平面层和地线平面层的完整性及负载能力，提升高速信号的质量，减少板层数，节约制造成本。

Description

一种用于PCB设计的过孔削减焊盘及其方法

技术领域：

本发明属于PCB设计领域，具体涉及一种采用过孔削减焊盘来实现高密度差分信号的布线、减少布线层数、改善信号质量的一种创新的方法。

背景技术：

随着大规模集成电路的应用普及，高密度PCB设计越来越普遍。如何节约电路板设计空间、减少布线层数、提升信号质量、节约制造成本、缩短产品上市时间、提高产品竞争优势，成为产品设计中必须考虑的因素，在影响PCB设计空间的诸多因素中，过孔（在线路板中，一条线路从板的一面跳到另一面，连接两条连线的孔也叫过孔）占据了宝贵的布线空间，如何减小过孔占据的空间，是一个值得探索的方向。在这种情况下，过孔削焊盘设计被提了出来。

在实际的案例应用中，采用的主芯片为1156Pin BGA封装，大小为35×35mm，34×34行列，管脚间距为1.0mm的设计中，由于该芯片在封装的外8排实现288对3Gbs差分信号线，基于芯片管脚间距为1.0mm的条件下，按传统的布线方法，因过孔的外焊盘在所有层都占据较大的布线空间，难以满足“等间距、平行”的差分布线要求（差分线的布线基本特征是：1）平行；2）等间距；3）对称；4）等长），从而导致芯片管脚端到封装外面将有一段差分线的阻抗不连续，从而影响信号的完整性。如果外8排的管脚全部引出走线，则至少需要9层布线层和5层参考平面层，共需要14层布线层才能完成布线，且这种叠层结构不能保证每层的信号层都有参考平面层，只是一种折衷的设计方案。如果需要满足更高的信号质量，则需要再增加4层参考平面层。芯片的规模越大，管脚的利用率越高，则需要更多的布线层数才能实现。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：为了解决上述问题，本发明采用过孔削减焊盘以减少外焊盘占用的空间，使得差分信号线可以从BGA器件封装内部到器件外面都能以“成对、等间距、平行”方式走线，满足高速差分信号特性的要求。

本发明采用的技术方案是：本发明提供一种用于PCB设计的过孔削减焊盘方法，按照PCB设计中的布线换层的通孔种类，将多层板的内层孔周围的焊盘区宽度削减至0.05mm。

进一步地，该方法能使得在1.0mm间距的BGA封装器件下的管脚从第三排起能够引出一对线，能够很好满足差分对布线的基本特征要求：即平行、等间距、对称及等长。

进一步地，所述过孔的内径不变。

进一步地，所述过孔的外焊盘在当前的走线层中按常规设计。

进一步地，所述常规设计是过孔的外焊盘取钻孔直径的2倍。

进一步地，所述方法可用于0.5mm、0.6mm、0.62mm、0.65mm、0.8mm、1.0mm、1.27mm等间距的集成电路中。

本发明还提供一种PCB板，包括多层，该PCB板是采用上述方法设计的。

在实施例中，该PCB板为8层。

进一步地，该板的所有内层之一或者其中几个或者所有内层采用过孔削减焊盘。

按照本发明可以加大有效布线空间，改善电源平面层和地线平面层的完整性及负载能力，提升高速信号的质量，减少板层数，节约制造成本。

附图说明：

图1为本发明中过孔削减焊盘的示意图；

图2为本发明中一对差分信号经过两个削减焊盘过孔的示意图；

图3为本发明中采用了过孔削焊盘方法后的布线图；

图4为具体实施例中8层板的第3层采用了过孔削减焊盘的示意图；

图5为具体实施例中8层板的第3，6层采用了过孔削减焊盘的示意图；

图6为具体实施例中8层板的所有内层采用了过孔削减焊盘的示意图。

具体实施方式：

在BGA封装管脚间距为1.0mm的条件下，管脚焊盘取值为0.5～0.6mm，BGA器件封装的外两排管脚直接引线出来，宽度取值为0.127～0.152mm，走线到焊盘的安全距离为0.127～0.152mm。

从图1中可以看到传统的设计方法中过孔外焊盘一般取钻孔直径的2倍，则是图1的D2（0.5mm），采用过孔削减焊盘后为D1（0.3mm），每个过孔经过削减焊盘后能节约空间为（D2-D1）/2=0.1mm，保留的过孔焊盘区宽度为D1-d=0.05mm。这样，两个过孔间的空间就增加了D2-D1。节约的空间能多走一根信号线，而这样的两根平行走线恰好符合差分信号布线要求的“平行、等间距”特性，这样信号质量有了可靠的保证，同时还能节约布线所需要的布线层。

按传统的未采用削减焊盘过孔的设计，两个管脚间只能引出一根信号线，造成信号线出线需要多出接近一倍的布线层才能走通。采用削减焊盘设计后，能够增加宝贵的出线空间，使得两焊盘间能够有足够空间同时引出两根信号线。

下面根据图2详细介绍一对差分信号经过两个削减焊盘过孔的情形：

根据PCB叠层结构和100欧姆差分阻抗的要求，采用0.1143/0.2159/0.1143mm（4.5/8.5/4.5mil）的走线宽度和走线间距。

由于信号线之间需要保持一定的安全间距，未经削减焊盘前，差分对经过两个焊盘后，走线离过孔外焊盘的距离为(P-D2-W)/2-L=(1-0.5-0.2159)/2-0.1143=0.02775mm，考虑现有加工能力和保证信号质量的要求，此间距都不能满足设计要求。

经过削减焊盘后，计算此间距为(P-D1-W)/2-L=（1-0.3-0.2159）/2-0.1143=0.12775mm，此结果是可以满足加工能力和保证信号质量的要求。

图3为采用了过孔削焊盘方法后的布线图。按照PCB设计中的布线换层的通孔种类，将多层板的内层孔周围的焊盘区削减至0.05mm，使得在1.0mm间距的BGA封装器件下的管脚从第三排起能够引出一对线，能够很好满足差分对布线的基本特征要求：“平行、等间距、对称、等长”，能够很好地满足信号的阻抗的连续性要求。按常规通孔的设计模式，保证过孔内径不变，过孔的外焊盘在当前的走线层中按常规设计，其它内层按需要削减小至0.05mm后，加大有效布线空间，改善电源平面层和地线平面层的完整性及负载能力，提升高速信号的质量。在大规模0.65mm小间距的集成电路的方案中，在PCB设计中也能采用低成本这种通孔式过孔内层任一层削减焊盘技术，表层的出线线宽能达到0.1mm或以上，内层的出线线宽都能达到0.127mm，能够很好满足低成本的加工要求，同时有效减少PCB板的层数。

在器件BGA封装下的第三排开始打通孔，该通孔内径不变，过孔的外焊盘在当前的走线层中按常规设计（则是一般按内径与外径倍数关系，如内径0.25mm，外径则要取0.5mm），其它层按需要削减至0.05mm。

【具体实施例1】从附图4-6中可以看到该实施例中为8层板，在第三层和第六层的过孔焊盘宽度被削减为D1-d=0.05mm后，可以走出一对线，有效节约布板层数一半。该过孔削减焊盘方法在多层板的任一内层削减，做到可按布线的需要来适应变化。

从图4中可以看到这是在8层板的第3层采用了过孔削减焊盘，其它层按正常。

从图5中可以看到这是在8层板第3层和第6层采用了过孔削减焊盘，其它层按正常。

从图6中可以看到这是在8层板的所有内层采用了过孔削减焊盘，表层按正常。

从上附图中可以看到该技术具有灵活性，可以做到内层任意变化，达到节约贵宝空间，同时也考虑了生产可实现能力兼顾低成本下可实现。从而达到节约板层数、提高信号质量、节约产品的整体成本。

本方法涉及PCB设计中的过孔内层削减任一焊盘，该方法适用于大规模、多PIN数、BGA、小间距、高密度、高速信号、差分信号、信号完整性、多层板、大功率负载、器件管脚利用率高、低成本设计方案等等这些应用场合。

本方法在大规模多Pin数，1.0mm管脚间距下，可以引出一对线，可以节约布线板层数，很好满足高速差分对的布线特性要求，同时板层数也同比引出单根线的减少一倍。特别适合低成本要求、特别适合高速差分信号的应用场合、特别适合背板总线的应用场合。

本方法在大规模多Pin数，0.8mm管脚间距下，可以引出两根线，可以节约布线板层数，满足高密集的布线特性要求，同时板层数也同比引出单根线的减少一倍。特别适合低成本要求。

本方法在大规模0.65mm小间距的集成电路的方案中，在PCB设计中也能采用低成本这种通孔式过孔内层任一层削减焊盘技术，表层的出线线宽能达到0.1mm或以上，内层的出线线宽都能达到0.127mm，能够很好满足低成本的加工要求，同时有效减少PCB板的层数。

本方法在大规模多Pin数，0.5mm、0.6mm、0.62mm、0.65mm、0.8mm、1.0mm、1.27mm等间距的集成电路方案中，在PCB设计中采用这种通孔式过孔内层任一层削减焊盘技术后，电源和地线层可以保证较完整，同时提高电源的负载能力，起了较完整的平面层作用。

Claims

1.一种用于PCB设计的过孔削减焊盘方法，其特征在于，按照PCB设计中的布线换层的通孔种类，将多层板的内层孔周围的焊盘区宽度削减至0.05mm。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法能使得在1.0mm间距的BGA封装器件下的管脚从第三排起能够引出一对线，能够很好满足差分对布线的基本特征要求：即平行、等间距、对称及等长。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过孔的内径不变。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过孔的外焊盘在当前的走线层中按常规设计。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述常规设计是过孔的外焊盘取钻孔直径的2倍。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法可用于0.5mm、0.6mm、0.62mm、0.65mm、0.8mm、1.0mm、1.27mm等间距的集成电路中。

7.一种PCB板，包括多层，其特征在于，该PCB板是采用权利要求1-6之一的方法设计的。

8.根据权利要求7所述的PCB板，其特征在于，该PCB板为8层。

9.根据权利要求7所述的PCB板，其特征在于，该板的所有内层之一或者其中几个或者所有内层采用过孔削减焊盘。