CN104270886A - 多层印制板结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多层印制板结构，多层印制板从上至下依次层叠设置有：第一电路信号层组、第一机械屏蔽层、接地层、功率层组、电路电源层、第二机械屏蔽层、第二电路信号层组；第一电路信号层组和第二电路信号层组分别叠设有若干电路信号层；功率层组层叠设有若干功率层；多层印制板设有机械安装孔，该机械安装孔设为金属化孔，机械安装孔与第一机械屏蔽层和第二机械屏蔽层电性连接，并以单点共地的方式连接接地层；第一电路信号层组、功率层组、第二电路信号层组中需进行电路连接的层通过若干过孔电性互连。本发明功率层可通过电流高，节省功率层之间互连的电缆；信号绝缘好，功率散热快，多层电路传输信号抗干扰、互不电磁干扰。

Description

多层印制板结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种印制板设计技术领域，具体涉及一种多层印制板结构及其制备方法。
背景技术
多层印制板一般用于高频、数字信号传输等领域，但在低频、大电流领域一般采用将控制信号与功率信号分别设计，而后将控制信号与功率信号、功率信号与功率信号间的电气连接通过导线或接插件连接。
目前，多层印制板间基材厚度为4mil～8mil，耐压为1000V以上，中间层铺铜铜厚可在18um～140um之间，按照10A/mm2电流密度设计，通过100A电流的105um厚的铜皮所需铜皮宽度为95.2mm；孔径为20mil的过孔可在层与层之间通过电流为1A，100A的电流需100个过孔。CN201947528U公开了一种多层印制板设计方法，该方法设计的多层印制电路板共8层，主要由电路信号层、接地层、电路电源层等组成。具有的优点是：厚度薄只有1毫米，绝缘好散热快，多层电路传输信号快、互不电磁干扰。但该方法适用于高频信号传输，不适用于低频大电流载流设计。
发明内容
本发明提供一种多层印制板结构及其制备方法，功率层可通过电流高，节省功率层之间互连的电缆；信号绝缘好，功率散热快，多层电路传输信号抗干扰、互不电磁干扰。
为实现上述目的，本发明提供一种多层印制板结构，其特点是，上述多层印制板从上至下依次层叠设置有：第一电路信号层组、第一机械屏蔽层、接地层、功率层组、电路电源层、第二机械屏蔽层、第二电路信号层组；
上述第一电路信号层组和第二电路信号层组分别叠设有若干电路信号层；上述功率层组层叠设有若干功率层；
上述多层印制板设有机械安装孔，该机械安装孔设为金属化孔，机械安装孔与第一机械屏蔽层和第二机械屏蔽层电性连接，并以单点共地的方式连接接地层；
上述第一电路信号层组、功率层组、第二电路信号层组中需进行电路连接的层通过若干过孔电性互连。
上述多层印制板中，接地层以单点共地的方式，通过机械安装孔连接第一机械屏蔽层和第二机械屏蔽层。
上述第一电路信号层组和第二电路信号层组分别包含有两层层叠设置的电路信号层。
上述功率层组包含有六层层叠设置的功率层。
上述过孔与第一电路信号层组、功率层组、第二电路信号层组中需进行电路连接的层的铜皮相连，实现电气连接；上述过孔还通过铜皮避让与需绝缘的层之间实现不连接。
上述电路信号层、功率层的铜皮厚度为0.01毫米，载流量为10安培每平方毫米。
上述电路信号层上相邻的布线呈垂直状。
上述功率层上布线整体呈片状。
一种上述多层印制板结构的制备方法，其特点是，该方法包含：
多层印制板从上至下依次层叠设置为：第一电路信号层组、第一机械屏蔽层、接地层、功率层组、电路电源层、第二机械屏蔽层、第二电路信号层组；其中第一电路信号层组和和第二电路信号层组分别叠设有两层电路信号层；所述功率层组层叠设有六层功率层；
多层印制板的机械安装孔设置为金属化孔，将机械安装孔与第一机械屏蔽层和第二机械屏蔽层电性连接；
各电路信号层、功率层中具有电气属性的铜皮之间通过若干过孔互连；
接地层与多层印制板的机械安装孔通过单点共地的方式相连。
上述多层印制板的接地层采用单点共地的方式与第一机械屏蔽层和第二机械屏蔽层相连。
本发明多层印制板结构及其制备方法和现有技术的电路印刷版技术相比，其优点在于，本发明印制板包含控制信号及功率信号，控制信号主要完成控制反馈、功率调整的实现；功率信号主要完成不同网络载流的走向。控制信号分布在印刷印制板的电路信号层、功率信号分布在印刷电路的功率层；
功率层上布线整体呈片状，有利于大电流的传输，功率层可通过电流达100安培，采用过孔连接，节省功率层之间互连的电缆；
本发明机械安装孔连接机械屏蔽层，功率信号层产生的热通过金属的安装孔传递到机械结构上，散热速度快，减少热积累；
本发明电路信号层上相邻的布线呈垂直状，有利于减少相互间的电磁干扰。
附图说明
图1为本发明多层印制板的结构示意图；
图2为电路信号层的局部布线图；
图3为功率层的局部布线图；
图4为过孔结构示意图；
图5为多层印制板的热分布图。
具体实施方式
以下结合附图，进一步说明本发明的具体实施例。
如图1所示，本发明公开了一种多层印制板结构，其中多层印制板从上至下依次层叠设置有：第一电路信号层组、第一机械屏蔽层3、接地层4、功率层组、电路电源层11、第二机械屏蔽层12、第二电路信号层组。其中，第一电路信号层组包含有层叠设置的第一电路信号层1和第二电路信号层2，功率层组包含有层叠设置的第一功率层5、第二功率层6、第三功率层7、第四功率层8、第五功率层9、第六功率层10，第二电路信号层组包含有层叠设置的第三电路信号层13和第四电路信号层14。
即多层印制板为14层印制板，从上至下依次层叠设置有：第一电路信号层1、第二电路信号层2、第一机械屏蔽层3、接地层4、第一功率层5、第二功率层6、第三功率层7、第四功率层8、第五功率层9、第六功率层10、电路电源层11、第二机械屏蔽层12、第三电路信号层13和第四电路信号层14。
如图2所示，为多层印制板的相邻电路信号层的局部布线图，电路信号层中相邻的布线呈垂直状，有利于减少相互间的电磁干扰。
如图3所示，为多层印制板的功率层的布线图，从图中可以看出功率层的布线整体呈片状，有利于大电流的传输。
如图4所示，多层印制板中各电路信号层与功率层，即第一电路信号层1、第二电路信号层2、第一功率层5、第二功率层6、第三功率层7、第四功率层8、第五功率层9、第六功率层10、第三电路信号层13和第四电路信号层14，有电气属性的铜皮之间采用若干过孔互连。过孔孔径为20密耳（mil，千分之一英寸）过孔根据需要设置在两层交接处，过孔本身具有导电性，该过孔与不同层的铜皮相连，即可实现电气连接。过孔与其余层（即需绝缘的层），通过铜皮避让即可实现不连接。图4中过孔的通过电流1A，传输100A电流共需100个过孔。
功率层的铜皮一般为3盎司，即0.01mm，此外，根据印制板设计规范，铜的载流量为10安培每平方毫米（A/mm2），再由实际电流大小即可确定铜皮的宽度。其中，载流量为10A/mm2是一个指标，功率层的铜皮的厚度一般是0.035mm或者0.01mm，根据铜皮的宽度乘以铜皮的厚度即为铜皮的横截面积，该面积值乘以10A/mm2即为通过的电流。反之，根据电流大小、铜皮厚度及10A/mm2，即可确定铜皮宽度。
本发明公开的多层印制板上根据工艺需要分布有若干机械安装孔，通常可采取将机械安装孔平均分布于整个印制板。本发明中该机械安装孔设为金属化孔，并且机械安装孔分别与第一机械屏蔽层3和第二机械屏蔽层12电性连接。
机械安装孔还以单点共地的方式连接接地层，同时接地层也以单点共地的方式，通过机械安装孔连接第一机械屏蔽层3和第二机械屏蔽层12。
单点共地表示：电路中，接头焊片与导线的一段通过焊锡焊接相连，组成互联导线，该互联导线的接头焊片与安装孔通过螺钉或其他固定形式进行连接；该互联导线的另外导线端与接地层任意一个连接点通过焊锡焊接相连。而该多层印制板的机械安装孔与机械屏蔽层相连，从而机械屏蔽层与接地层的电气连接，保证接地层与机械屏蔽层单点共地，如此使得功率层在功率传输时造成的对外干扰得到抑制，减少对电路信号层的电路信号干扰。
如图5所示，为多层印制板的热分布图，可以看出，该多层印制板热分布均匀，功率信号层产生的热通过金属的机械安装孔传递到机械结构（即机械屏蔽层）上，散热速度快，减少热积累。
本发明还公开了一种多层印制板结构的制备方法，该方法具体包含以下步骤：
步骤1、多层印制板从上至下依次层叠设置为：两层电路信号层、一层机械屏蔽层、一层接地层、六层功率层、一层电路电源层、一层机械屏蔽层、两层电路信号层。即从上至下依次层叠设置为：第一电路信号层1、第二电路信号层2、第一机械屏蔽层3、接地层4、第一功率层5、第二功率层6、第三功率层7、第四功率层8、第五功率层9、第六功率层10、电路电源层11、第二机械屏蔽层12、第三电路信号层13和第四电路信号层14。
步骤2、多层印制板的机械安装孔设置为金属化孔，将机械安装孔与机械屏蔽层电性连接，即电性连接第一机械屏蔽层3和第二机械屏蔽层12中任意一个或同时与第一机械屏蔽层3和第二机械屏蔽层12电性连接。
步骤3、各电路信号层、功率层中具有电气属性的铜皮之间通过若干过孔互连。
步骤4、接地层与多层印制板的机械安装孔通过单点共地的方式相连。同时，多层印制板的接地层采用单点共地的方式与第一机械屏蔽层3和/或第二机械屏蔽层12相连。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种多层印制板结构，其特征在于，所述多层印制板从上至下依次层叠设置有：第一电路信号层组、第一机械屏蔽层、接地层、功率层组、电路电源层、第二机械屏蔽层、第二电路信号层组；
所述第一电路信号层组和第二电路信号层组分别叠设有若干电路信号层；所述功率层组层叠设有若干功率层；
所述多层印制板设有机械安装孔，该机械安装孔设为金属化孔，机械安装孔与第一机械屏蔽层和第二机械屏蔽层电性连接，并以单点共地的方式连接接地层；
所述第一电路信号层组、功率层组、第二电路信号层组中需进行电路连接的层通过若干过孔电性互连。
2.如权利要求1所述的多层印制板结构，其特征在于，所述多层印制板中，接地层以单点共地的方式，通过机械安装孔连接第一机械屏蔽层和第二机械屏蔽层。
3.如权利要求1所述的多层印制板结构，其特征在于，所述第一电路信号层组和第二电路信号层组分别包含有两层层叠设置的电路信号层。
4.如权利要求1所述的多层印制板结构，其特征在于，所述功率层组包含有六层层叠设置的功率层。
5.如权利要求1所述的多层印制板结构，其特征在于，所述过孔与第一电路信号层组、功率层组、第二电路信号层组中需进行电路连接的层的铜皮相连，实现电气连接；所述过孔还通过铜皮避让与需绝缘的层之间实现不连接。
6.如权利要求1所述的多层印制板结构，其特征在于，所述电路信号层、功率层的铜皮厚度为0.01毫米，载流量为10安培每平方毫米。
7.如权利要求1所述的多层印制板结构，其特征在于，所述电路信号层上相邻的布线呈垂直状。
8.如权利要求1所述的多层印制板结构，其特征在于，所述功率层上布线整体呈片状。
9.一种如权利要求1至8中任意一项权利要求所述多层印制板结构的制备方法，其特征在于，该方法包含：
多层印制板从上至下依次层叠设置为：第一电路信号层组、第一机械屏蔽层、接地层、功率层组、电路电源层、第二机械屏蔽层、第二电路信号层组；其中第一电路信号层组和和第二电路信号层组分别叠设有两层电路信号层；所述功率层组层叠设有六层功率层；
多层印制板的机械安装孔设置为金属化孔，将机械安装孔与第一机械屏蔽层和第二机械屏蔽层电性连接；
各电路信号层、功率层中具有电气属性的铜皮之间通过若干过孔互连；
接地层与多层印制板的机械安装孔通过单点共地的方式相连。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述多层印制板的接地层采用单点共地的方式与第一机械屏蔽层和第二机械屏蔽层相连。
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