CN104597324A - 一种电路板上过孔参数和过孔阻抗值的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种电路板上过孔参数和过孔阻抗值的确定方法，以解决目前无法将过孔的设计对电路板的影响进行定量分析，当电路板设计测试发现问题时，需要多次改版才能解决问题，开发周期长，成本很高的问题。本发明实施例通过获得待测试过孔的参数与待测试过孔阻抗值的对应关系，对待测试过孔参数对待测试过孔阻抗值的影响进行定量分析，并且根据待测试过孔的参数与待测试过孔阻抗值的对应关系，确定满足所需电路板的阻抗值的过孔参数，缩短了开发周期，减少了因为过孔设计不合理导致的改版的次数，降低了成本。

Description

一种电路板上过孔参数和过孔阻抗值的确定方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种电路板上过孔参数和过孔阻抗值的确定方法。

背景技术

随着数字信号处理理论的发展和数字电路的出现,广泛使用数字电路来实现各种功能。数字化产品中,使用“0”、“1”构成的二进制码流来传递信息,二进制代码“0”和“1”通过高低电平来表示,这种方式极大地提高了产品的抗噪声性能。但随着电路工作频率不断提高,“0”、“1”码流能否被准确无误地传输到接收端,接收端是否能准确无误地判断出来却成为一个新的问题。

“0”、“1”码是通过电压或电流波形来传递的,尽管信息是数字的,但是承载这些信息的电压或电流波形却是模拟的。当电压或电流波形发生畸变，并且畸变严重到一定程度,接收器就可能错误判断发送器输出的“0”、“1”码,造成信号完整性问题。而过孔的设计是影响电压或电流波形的一个重要因素。

传统的电路设计方法通常先进行电路调试,调试过程中通过测试发现问题,然后重新改版再次加工调试,即所谓“试错”方式。这种方法是将整个电路作为研究和测试的对象，无法将过孔的设计对电路板的影响进行定量分析，当测试发现问题时，对整个电路的各个电子元件和参数进行修改，需要多次改版才能解决问题，开发周期长,成本很高。

发明内容

本发明实施例提供一种电路板上过孔参数和过孔阻抗值的确定方法，以解决目前无法将过孔的设计对电路板的影响进行定量分析，当电路板设计测试发现问题时，需要多次改版才能解决问题，开发周期长,成本很高的问题。

本发明实施例提供了一种电路板上过孔阻抗值的确定方法，该方法包括：

确定电路板上一个信号层的第一阻抗值，以及待测试过孔的参数，根据所述待测试过孔的参数在所述电路板上制作至少一个所述待测试过孔；

测试所述待测试过孔所在的第一层信号层与待测试过孔所在的最后一层信号层之间的第二阻抗值；

根据所述第一阻抗值和所述第二阻抗值确定所述待测试过孔的阻抗值。

上述实施例中根据待测试过孔的参数在电路板上制作该参数的待测试过孔，能够确定该参数的过孔对应的阻抗值，对待测试过孔参数对待测试过孔阻抗值的影响进行定量分析。

本发明实施例中确定电路板上一个信号层的第一阻抗值，具体包括：待测试过孔为通孔，将电路板的表层信号层的阻抗值作为第一阻抗值；待测试过孔为埋孔，将电路板除表层信号层的任一信号层的阻抗值作为第一阻抗值。

由于通孔需要在电路板的表层走线，表层走线的阻抗值较小，因此将电路板的表层信号层的阻抗值作为第一阻抗值对确定过孔的阻抗值的影响较小；埋孔为内层走线，内层走线的阻抗值相对较大，因此将电路板除表层信号层的任一信号层的阻抗值作为第一阻抗值对确定过孔的阻抗值的影响较小。

本发明实施例中通过测试装置测试所述待测试过孔对应的第二阻抗值，所述待测试过孔在电路板上的位置远离待测试装置的测试接口。

上述实施例中由于测试装置的测试接口与与电路板的阻抗可能不匹配，容易造成孔阻抗波形失真，因此选择远离测试接口的位置制作待测试过孔。

本发明实施例中根据所述第一阻抗值和所述第二阻抗值确定所述待测试过孔的阻抗值，具体包括：将第一阻抗值与第二阻抗值的差值作为待测试过孔的阻抗值。

上述实施例中由于获得的第一阻抗值与获得的第二阻抗值之间的差值是由待测试过孔导致的，因此，第一阻抗值与第二阻抗值的差值可以近似认为是待测试过孔的阻抗值。

本发明实施例中待测试过孔的参数包括下列参数中的至少一种：过孔孔径，焊盘尺寸，反焊盘大小，孔铜厚度，过孔旁设置的接地孔的数量，接地孔与过孔之间的距离，过孔的深度。

本发明实施例中该方法还包括：修改所述待测试过孔的至少一个参数，根据修改后的待测试过孔的参数在所述电路板上制作至少一个所述修改后的待测试过孔；测试修改参数后的待测试过孔所在的第一层信号层与修改参数后的待测试过孔所在的最后一个信号层之间的修改后的第二阻抗值；根据所述第一阻抗值和所述修改后的第二阻抗值确定所述修改参数后的待测试过孔的阻抗值。

上述实施例中通过修改待测试过孔中的参数，从而定量分析修改的参数对待测试过孔的阻抗值的影响。

本发明实施例中该方法还包括：记录不同的待测试过孔参数对应的待测试过孔阻抗值。

上述实施例中由于建立了待测试过孔参数与待测试过孔阻抗值的对应关系，方便寻找所需过孔参数对应的过孔阻抗值，也方便根据过孔阻抗值确定对应的过孔参数，为电路板的涉及提供依据。

本发明实施例中确定待测试过孔的参数，具体包括：电路板上含有多个待测试过孔，每个待测试过孔的参数相同；或电路板上含有多个待测试过孔，每个待测试过孔的参数部分相同；或电路板上含有多个待测试过孔，每个待测试过孔的参数不同。

上述实施例中电路板上含有多个待测试过孔时，确定不同情况下待测试过孔之间的阻抗干扰。

本发明实施例提供了一种电路板上过孔参数的确定方法，该方法包括：

确定所需电路板的阻抗值，确定本发明实施例中任一方法确定的过孔的阻抗值中满足电路板的阻抗值的过孔的参数。

上述实施例中根据本发明实施例中任一方法确定的过孔的阻抗值中满足电路板的阻抗值的过孔的参数，缩短了开发周期，减少了因为过孔设计不合理导致的改版的次数，降低了成本。

本发明实施例提供了一种电路板上过孔参数和过孔阻抗值的确定方法，通过确定电路板上一个信号层的第一阻抗值，以及待测试过孔的参数，根据待测试过孔的参数在电路板上制作至少一个待测试过孔；测试待测试过孔所在的第一层信号层与待测试过孔所在的最后一层信号层之间的第二阻抗值；根据第一阻抗值和第二阻抗值确定待测试过孔的阻抗值。由于根据待测试过孔的参数与待测试过孔阻抗值的对应关系，能够对待测试过孔参数对待测试过孔阻抗值的影响进行定量分析，并且根据待测试过孔的参数与待测试过孔阻抗值的对应关系，确定满足所需电路板的阻抗值的过孔参数，缩短了开发周期，减少了因为过孔设计不合理导致的改版的次数，降低了成本。

附图说明

图1为本发明实施例中一种电路板上过孔阻抗值的确定的流程示意图；

图2为本发明实施例中电路板的走线示意图；

图3为本发明实施例中一种16层电路板的示意图；

图4为本发明实施例中测量第一阻抗值的走线示意图；

图5为本发明实施例中第一阻抗值的波形的示意图；

图6为本发明实施例中一种通孔的第二阻抗值测量示意图；

图7为本发明实施例中一种通孔的第二阻抗值的波形的示意图；

图8为本发明实施例中测试接口与电路板失配形成的第二阻抗值的波形的示意图；

图9为本发明实施例中修改待测试过孔的数量后第二阻抗值测量示意图；

图10为本发明实施例中修改待测试过孔的数量后的第二阻抗值的波形的示意图；

图11为本发明实施例中修改待测试过孔的深度后第二阻抗值测量示意图；

图12为本发明实施例中一种电路板上过孔阻抗值的具体确定方法的流程示意图；

图13为本发明实施例中一种电路板上过孔参数的确定方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种电路板上过孔参数和过孔阻抗值的确定方法，确定不同的过孔参数对应的过孔的阻抗值，对参数对过孔的阻抗值的影响进行定量分析，根据所需电路的阻抗值，确定过孔阻抗值满足所需电路的阻抗值的过孔的参数，减少因过孔阻抗值导致的电路设计改版的次数，缩短开发周期，降低成本。

下面结合说明书附图对本发明实施例进行进一步描述。

如图1所示，为本发明实施例中一种电路板上过孔阻抗值的确定方法，该方法包括：

步骤101：确定电路板上一个信号层的第一阻抗值，以及待测试过孔的参数，根据待测试过孔的参数在电路板上制作至少一个待测试过孔；

步骤102：测试待测试过孔所在的第一层信号层与待测试过孔所在的最后一个信号层之间的第二阻抗值；

步骤103：根据第一阻抗值和所述第二阻抗值确定待测试过孔的阻抗值。

其中，步骤101中确定电路板上一个信号层的第一阻抗值，具体包括：当待检测过孔为通孔时，将电路板的表层信号层的阻抗值作为第一阻抗值；即待检测过孔的信号走线在电路板的表层进入，在电路板中其他信号层输出；待检测过孔的信号走线或在电路板中其他信号层进入，在电路板中其他信号层输出时，将电路板的表层信号层的阻抗值作为第一阻抗值。

当待测试过孔为埋孔时，将电路板除表层信号层的任一信号层的阻抗值作为第一阻抗值；即即待检测过孔的信号走线在中除表层信号层的其他信号层进入，在电路板中除表层信号层的其他信号层输出，将电路板中除表层信号层的其他信号层的阻抗值作为第一阻抗值。

电路板的信号走线包括表层走线和内层走线，表层走线是指电路板的上表面和下表面的信号层，通常表层走线为微带线，微带线的一面接触电路板的基板，另一面接触空气，信号传输的速度较快，阻抗值较小，走线时延也小，1英寸微带线的走线时延通常为140ps；电路板的内层走线是指除电路板的上表面和下表面的信号层的其他信号层的走线，内层走线通常为带状线，带状线的两面接触的通常为信号层，信号参考层等，对信号的屏蔽性能较好，但信号传输速度相对较慢，1英寸内层走线的走线时延通常为170ps。如图2所示为电路板的走线示意图，其中201为微带线，202为过孔，203为信号层。

以16层电路板为例，采用矢量网络分析仪VNA测定阻抗值，如图3所示，设定电路板的第1层(L1)，第3层(L3)，第5层(L5)，第7层(L7)，第10层(L10)，第12层(L12)，第14层(L14)，第16层(L16)为信号层，其余层为信号参考层。待测试过孔为第一层信号层到第三层信号层的通孔，如图4所示，将矢量网络分析仪的第一端口VNA1连接到第一层信号层的一侧，将矢量网络分析仪的第二端口VNA2连接到第一层信号层的另一侧，测量第一信号层上一条微带线的阻抗值，并将第一层信号层上一条微带线的阻抗值作为第一阻抗值；如图5所示，为一条8英寸的微带线的第一阻抗值测量结果示意图，从图中可以看出，不含有过孔的第一层信号层上的微带线的阻抗值几乎不发生改变。当过孔为埋孔时，采用同样的测量方法，测量除第一层信号层和第16层信号层的任一信号层的带状线阻抗值，这是由于电路板上组成信号层的材料相同，因此除第一层信号层和第16层信号层的任一信号层的带状线阻抗值基本相同；如测量第3层信号层的带状线的阻抗值，并将第3层或第2层、第4层等某一信号层的带状线的阻抗值作为第一阻抗值。若电路板上组成各信号层的材料不同，则测量过孔所在信号层不含有过孔时带状线的阻抗值，并将过孔所在信号层不含有过孔时带状线的阻抗值作为第一阻抗值。

步骤101中待测试过孔的参数包括但不限于以下参数中的至少一种：过孔孔径，焊盘尺寸，反焊盘大小，孔铜厚度，过孔旁设置的接地孔的数量，接地孔与过孔之间的距离，过孔的深度，过孔的数量。

步骤101中根据测试过孔的参数在电路板上制作至少一个待测试过孔，具体包括：在电路板上设置一个待测试过孔；或在电路板上设置多个待测试过孔，当在电路板上设置多个待测试过孔时，每个待测试过孔的参数可以完全相同，每个待测试过孔的参数也可以部分相同，每个待测试过孔的参数也可以完全不同。

步骤102中测试待测试过孔所在的第一层信号层与待测试过孔所在的最后一层信号层之间的第二阻抗值，具体包括：以16层电路板为例，在第一层信号层至第三层信号层上制作一个通孔，如图6所示为该通孔的第二阻抗值测量示意图，第二阻抗值包括该过孔信号输入部分的微带线的实际阻抗值，信号传输部分的通孔的实际阻抗值，和信号输出部分的带状线的实际阻抗值，其中601为微带线，602为带状线，603为通孔；获得的阻抗值曲线如图7所示，其中701为该通孔对应的阻抗值的波形。

测试装置采用矢量网络分析仪VNA，VNA包括两个测试接口，一个测试接口VNA1用于信号输入，一个测试接口VNA2用于接收信号，根据两个测试接口之间的传输信号参数，确定两个信号接口之间的阻抗值。为了避免矢量网络分析仪的两个测试接口处与电路板的阻抗不匹配，造成过孔阻抗波形失真，通常选择远离测试接口的位置制作过孔，例如在电路板的信号层的居中位置制作过孔；否则容易造成测试接口与电路板失配，形成如图8所示的待测试孔的第二阻抗值的波形，其中801为待测试过孔处的阻抗波形，802为测试接口与电路板失配形成的阻抗波形，导致最终测量获得的第二阻抗值不准确。

步骤103中，根据第一阻抗值和第二阻抗值确定待测试过孔的阻抗值，具体包括：将第一阻抗值和第二阻抗值的差值作为待测试过孔的阻抗值。

较佳地，本发明实施例中确定待测试过孔的参数后，如图6所示，在电路板上制作一个该待测试过孔603，并测量该待测试过孔的阻抗值，获得的阻抗值曲线；然后修改该待测试过孔的一个参数，确定修改参数后待测试过孔的阻抗值。如修改该待测试过孔的数量，如图9所示制作三个该参数的待测试过孔903，测量含有三个该参数的待测试过孔的电路板的第二阻抗值，获得的含有三个该参数的待测试过孔的电路板的第二阻抗值的波形如图10所示，其中1001为三个该参数的待测试过孔对应的阻抗值的波形。或如图11所示，修改该待测试过孔的深度，使修改后的待测试过孔从第一层信号层贯通至第五层信号层，1101为微带线，1102为带状线，1103为修改后的待测试过孔；对待测量过孔参数的修改以此类推，在此不再一一赘述。

本发明实施例进一步包括：记录不同的待测试过孔参数对应的待测试过孔阻抗值，形成待测试过孔参数与待测试过孔阻抗值列表，方便查询不同参数的过孔对应的阻抗值。对待测试过孔参数对阻抗值的影响形成定量分析。

如图12所示，为本发明实施例中一种电路板上过孔阻抗值的具体确定方法，该方法包括：

步骤1201：确定电路板上一个信号层的第一阻抗值，以及待测试过孔的参数；

步骤1202：根据待测试过孔的参数在电路板上制作至少一个该待测试过孔；

步骤1203：测试待测试过孔所在的第一层信号层与待测试过孔所在的最后一层信号层之间的第二阻抗值；

步骤1204：根据第一阻抗值和第二阻抗值确定待测试过孔的阻抗值；

步骤1205：记录待测试过孔参数对应的待测试过孔阻抗值；

步骤1206：判断是否需要测量其他参数的待测试过孔的阻抗值，若需要，则返回步骤1201，否则结束本流程。

本发明实施例中以对16层电路板采用矢量网络分析仪测量阻抗值为例，但其它层数的印制电路板，和其他种类的电路板的阻抗值测量方法与之类似，其他测量电路板的阻抗值的方法也适用于本发明实施例，本领域技术人员在得知本发明的实施方法后，对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围的方法，也包含在本发明保护范围内。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种电路板上过孔参数的确定方法，由于该方法解决问题的原理与本发明实施例一种电路板上过孔参数的确定方法相似，因此该电路板上过孔参数的确定方法的实施可以参见电路板上过孔参数的确定方法的实施，重复之处不再赘述。

如图13所示，为本发明实施例中一种电路板上过孔参数的确定方法，该方法包括：

步骤1301：确定所需电路板的阻抗值；

步骤1302：确定过孔的阻抗值满足电路板的阻抗值的过孔的参数，其中过孔的阻抗值可以根据本发明实施例中任意一种过孔阻抗值的确定方法进行确定。

较佳地，步骤1302中确定满足电路板的阻抗值的过孔的参数具体包括：根据本发明实施例中待测试过孔参数与待测试过孔阻抗值的对应关系，查找满足电路板的阻抗值的过孔的参数；当所需电路板的过孔的部分参数固定时，则在待测试过孔参数与待测试过孔阻抗值的对应关系中查找固定的部分参数的过孔中满足阻抗值的过孔，从中选择满足所需电路板的其他条件的过孔的参数。如所需电路板的阻抗值和过孔的孔深为确定值，则在待测试过孔参数与待测试过孔阻抗值的对应关系中找到满足确定孔深的过孔阻抗值集合，在过孔阻抗值集合中找到过孔阻抗值小于电路板的阻抗值的过孔阻抗值，若只有一个过孔阻抗值满足所需电路板的阻抗值，则将该过孔阻抗值对应的过孔参数作为所需电路板的过孔参数；若有多个过孔阻抗值满足所需电路板的阻抗值，则根据电路板的其他条件在满足所需电路板的阻抗值的过孔中最终选定过孔的参数。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种电路板上过孔阻抗值的确定方法，其特征在于，该方法包括：

确定电路板上一个信号层的第一阻抗值，以及待测试过孔的参数，根据所述待测试过孔的参数在所述电路板上制作至少一个所述待测试过孔；

测试所述待测试过孔所在的第一层信号层与待测试过孔所在的最后一层信号层之间的第二阻抗值；

根据所述第一阻抗值和所述第二阻抗值确定所述待测试过孔的阻抗值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定电路板上一个信号层的第一阻抗值，具体包括：

所述待测试过孔为通孔，将电路板的表层信号层的阻抗值作为第一阻抗值；

所述待测试过孔为埋孔，将电路板除表层信号层的任一信号层的阻抗值作为第一阻抗值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一阻抗值和所述第二阻抗值确定所述待测试过孔的阻抗值，具体包括：

将所述第一阻抗值与所述第二阻抗值的差值作为所述待测试过孔的阻抗值。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测试过孔的参数包括下列参数中的至少一种：

过孔孔径，焊盘尺寸，反焊盘大小，孔铜厚度，过孔旁设置的接地孔的数量，接地孔与过孔之间的距离，过孔的深度。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

修改所述待测试过孔的至少一个参数，根据修改后的待测试过孔的参数在所述电路板上制作至少一个所述修改后的待测试过孔；

测试修改参数后的待测试过孔所在的第一层信号层与修改参数后的待测试过孔所在的最后一个信号层之间的修改后的第二阻抗值；

根据所述第一阻抗值和所述修改后的第二阻抗值确定所述修改参数后的待测试过孔的阻抗值。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

记录不同的待测试过孔参数对应的待测试过孔阻抗值。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定待测试过孔的参数，具体包括：

电路板上含有多个待测试过孔，每个待测试过孔的参数相同；或

电路板上含有多个待测试过孔，每个待测试过孔的参数部分相同；或

电路板上含有多个待测试过孔，每个待测试过孔的参数不同。

8.如权利要求1～7任一所述的方法，其特征在于，通过测试装置测试所述待测试过孔对应的第二阻抗值，所述待测试过孔在电路板上的位置远离待测试装置的测试接口。

9.一种电路板上过孔参数的确定方法，其特征在于，该方法包括：

确定所需电路板的阻抗值，确定权利要求1～8任一方法确定的过孔的阻抗值中满足电路板的阻抗值的过孔的参数。