CN106028622B - 一种可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于印刷电路板生产技术领域，提供了一种可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板及其生产方法。其中，印刷电路板上至少有一个导电层上设有传输线，印刷电路板开设有穿过传输线的机械孔，机械孔内壁上具有与传输线电连接的导电壁。靠近导电壁端部的导电层为过孔临层，与导电壁端部相隔一个导电层的导电层为过孔隔层。过孔临层对应于导电壁端部位置的导电介质挖空，并且传输线参考过孔隔层上的参考地。由于传输线参考过孔隔层上的参考地，所以增加了传输线所在回路的长度，增大了传输线的阻抗。该部分增大的阻抗恰好能平衡传输线于机械孔处减少的阻抗，从而提高了传输线阻抗的连续性。

Description

一种可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板及其生产方法

技术领域

本发明属于印刷电路板生产技术领域，尤其涉及一种可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板及其生产方法。

背景技术

在高频范围内，信号传输过程中，信号线和参考平面(电源或地平面)间由于电场的建立，会产生一个瞬间电流，如果传输线是各向同性的，那么只要信号在传输，就始终存在一个电流I，而如果信号的输出电平为V，在信号传输过程中，传输线就会等效成一个电阻，大小为V/I，把这个等效的电阻称为传输线的阻抗Z。信号在传输的过程中，如果传输路径上的阻抗发生变化，信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。影响阻抗的因素有介电常数、介质厚度、线宽、铜箔厚度以及PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)上的过孔等。

过孔是镀在电路板顶层与底层之间的通孔外的金属圆柱体。信号过孔连接不同层上的传输线。过孔残桩是过孔上未使用的部分。过孔焊盘是圆环状垫片，它们将过孔连接至顶部或内部传输线。若经过严格的物理理论推导和近似分析，可以把过孔的等效电路模型为一个电感两端各串联一个接地电容。从等效电路模型可知，过孔本身存在对地的寄生电容，假设过孔反焊盘直径为D2，过孔焊盘的直径为D1，PCB板的厚度为T，板基材介电常数为ε，则过孔的寄生电容大小近似于：

过孔的寄生电容可以导致信号上升时间延长，传输速度减慢，从而恶化信号质量。同样，过孔同时也存在寄生电感，在高速数字PCB中，寄生电感带来的危害往往大于寄生电容。它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献，从而减弱整个电源系统的滤波效用。假设L为过孔的电感，h为过孔的长度，d为中心钻孔的直径。过孔近似的寄生电感大小近似于：

过孔是引起RF通道上阻抗不连续性的重要因素之一，如果信号频率大于 1GHz，就要考虑过孔的影响。提高过孔阻抗连续性的常用方法有：采用无盘工艺、选择出线方式、优化反焊盘直径等。

优化反焊盘直径是一种最常用的提高阻抗连续性的方法。由于过孔特性与孔径、焊盘、反焊盘、层叠结构、出线方式等结构尺寸相关，每次设计时都要根据具体情况用HFSS和Optimetrics进行优化仿真。并且，在审查时，还需要 PCB设计人员提供相应的仿真文档。可见该方法应用起来较麻烦，并且，反焊盘直径优化程度有限，对提高PCB上的传输线的阻抗连续性的效果不佳。

为此，需要寻求一种能有效地提高PCB上的传输线阻抗连续性的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板及其生产方法，旨在解决现有技术中的PCB中的传输线在经过过孔时由于宽度变大，而影响传输线阻抗连续性的问题。

本发明是这样实现的，一种可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板，所述印刷电路板由多层导电层通过绝缘基板及粘合材料叠置而成，所述导电层为覆盖于绝缘基板上的导电介质，所述的多层导电层中，至少有一个导电层上设置有传输线，相邻的两个导电层称为彼此的临层，相隔有一个导电层的两个导电层称为彼此的隔层；所述印刷电路板沿厚度方向开设有机械孔，所述机械孔穿过所述传输线，所述机械孔的内壁上具有一层导电壁，所述导电壁与所述传输线电连接；靠近所述导电壁端部的导电层为过孔临层，与所述导电壁端部相隔一个导电层的导电层为过孔隔层，所述过孔临层以及过孔隔层上均设有参考地；所述过孔临层对应于导电壁端部位置的导电介质挖空，并且所述传输线参考所述过孔隔层上的参考地。

进一步地，所述传输线上方的所有导电介质均挖空或者不设置导电层，并且，所述过孔临层对应于导电壁底端位置的导电介质挖空，并且所述传输线参考位于其下方的过孔隔层上的参考地。

进一步地，所述传输线下方的所有导电介质均挖空或者不设置导电层，并且，所述过孔临层对应于导电壁顶端位置的导电介质挖空，并且所述传输线参考位于其上方的过孔隔层上的参考地。

进一步地，所述导电壁通过电镀或填充的方式固定于机械孔的内壁上。

本发明为解决上述技术问题，还提供了上述可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板的产生方法，包括以下的步骤：

S11、将需要钻所述机械孔的导电层以及绝缘基板叠置后通过粘合材料粘合，形成一体；

S12、穿过所述传输线，钻机械孔，并于机械孔内电镀或填充金属材料，形成所述导电壁，制得第一阶电路板；

S13、将覆盖在绝缘基板上的导电层对应机械孔位置的导电介质挖空，制得所述的过孔临层；

S14、采用导电的板材作为所述的过孔隔层；

S15、将覆盖有过孔临层的所述绝缘基板以及过孔隔层通过粘合材料粘合，形成一体，制得第二阶电路板；

S16、将制得的所述第二阶电路板通过粘合材料粘附在所述第一阶电路板的顶面和/或底面，制得所述的可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明的印刷电路板，将传输线的过孔临层对应于机械孔导电壁端部位置的导电介质挖空，并且传输线参考过孔隔层上的参考地，因此，增加了传输线所在回路的长度，增大了传输线的阻抗。由于传输线经过机械孔时机械孔导电壁的宽度比传输线的宽度大，从而导致了阻抗减少，而该部分增大的阻抗恰好能平衡传输线于机械孔处减少的阻抗，从而提高了传输线阻抗的连续性。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板中导电层的纵向剖视示意图。

图2是本发明实施例二提供的一种可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板中导电层的纵向剖视示意图。

图3是本发明实施例三提供的一种可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板中导电层的纵向剖视示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，为本发明的实施例一，一种可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板，该印刷电路板由多层导电层通过绝缘基板(图中未示出)及粘合材料叠置而成，导电层为覆盖于绝缘基板上的导电介质。

上述的多层导电层中，至少有一个导电层上设置有传输线1，相邻的两个导电层称为彼此的临层，相隔有一个导电层的两个导电层称为彼此的隔层。印刷电路板沿厚度方向开设有机械孔2，机械孔2穿过传输线1，机械孔2的内壁上具有一层导电壁21，导电壁21与传输线1电连接。

分别靠近导电壁21顶端211、底端212的两个导电层为过孔临层3a、过 孔临层3b，分别与导电壁21顶端211、底端212相隔一个导电层的两个导电层为过孔隔层4a、过孔隔层4b。所述过孔临层3a、过孔临层3b、过孔隔层4a以及过孔隔层4b上均设有参考地，过孔临层3a对应于导电壁21顶端211位置的导电介质挖空，过孔临层3b对应于导电壁21底端212位置的导电介质挖空，并且传输线1参考过孔隔层4a以及过孔隔层4b上的参考地。

生产上述的可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板的步骤如下：

S11、将需要钻机械孔2的导电层以及绝缘基板叠置后通过粘合材料粘合，形成一体；

S12、穿过传输线1，钻机械孔2，并于机械孔2内电镀或填充金属材料，形成导电壁21，制得第一阶电路板；

S13、将覆盖在一块绝缘基板上的导电层对应机械孔2位置的导电介质挖空，制得过孔临层3a，用同样的方法制得过孔临层3b；

S14、分别采用两块导电的板材作为过孔隔层4a以及过孔隔层4b；

S15、将覆盖有过孔临层3a的绝缘基板以及过孔隔层4a通过粘合材料粘合，形成一体，制得一块第二阶电路板，将覆盖有过孔临层3b的绝缘基板以及过孔隔层4b通过粘合材料粘合，形成一体，制得另一块第二阶电路板；

S16、将制得两块第二阶电路板通过粘合材料分别粘附在第一阶电路板的上顶面以及下底面，制得可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板。

本实施例的印刷电路板，将传输线1的过孔临层3a、过孔临层3b分别对应导电壁21顶端211及底端212位置的导电介质挖空，并且传输线1参考过孔隔层4a、过孔隔层4b上的参考地，因此，增加了传输线1所在回路的长度，增大了传输线1的阻抗。由于传输线1经过机械孔2时机械孔2导电壁21的宽度比传输线1的宽度大，从而导致了阻抗减少，而该部分增大的阻抗恰好能平衡传输线1于机械孔处减少的阻抗，从而提高了传输线阻抗的连续性。

上面实施例一中的印刷电路板为一块8层2阶板，机械孔穿孔范围为3～6 层，传输线为带状线。本发明并不限制印刷电路板的层数以及机械孔的机械孔穿孔范围。在结构上，本发明可作多种变形，下面的实施例二及三分别举列两种微带线，以对作为本发明的其他实现结构作进一步的说明。

请参见图2，为本发明的实施方式二，一种可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板，该印刷电路板由多层导电层通过绝缘基板(图中未示出)及粘合材料叠置而成，导电层为覆盖于绝缘基板上的导电介质。

上述的多层导电层中，至少有一个导电层上设置有传输线1，相邻的两个导电层称为彼此的临层，相隔有一个导电层的两个导电层称为彼此的隔层。印刷电路板沿厚度方向开设有机械孔2，机械孔2穿过传输线1，机械孔2的内壁上具有一层导电壁21，导电壁21与传输线1电连接。

传输线1上方的不设置导电层。靠近导电壁21顶端211的导电层为过孔临层3a，与导电壁21顶端211相隔一个导电层的导电层为过孔隔层4a。所述过孔临层3a以及过孔隔层4a上均设有参考地，过孔临层3a对应于导电壁21顶端211位置的导电介质挖空，并且传输线1参考过孔隔层4a上的参考地。

生产上述的可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板的步骤如下：

S11、将需要钻机械孔2的导电层以及绝缘基板叠置后通过粘合材料粘合，形成一体；

S12、穿过传输线1，钻机械孔2，并于机械孔2内电镀或填充金属材料，形成导电壁21，制得第一阶电路板；

S13、将覆盖在一块绝缘基板上的导电层对应机械孔2位置的导电介质挖空，制得过孔临层3a；

S14、采用一块导电的板材作为过孔隔层4a；

S15、将覆盖有过孔临层3a的绝缘基板以及过孔隔层4a通过粘合材料粘合，形成一体，制得一块第二阶电路板；

S16、将制得的第二阶电路板通过粘合材料粘附在第一阶电路板的顶面，制得可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板。

本实施例的印刷电路板，将传输线1的过孔临层3a对应导电壁21顶端211 位置的导电介质挖空，并且传输线1参考过孔隔层4a上的参考地，因此，增加了传输线1所在回路的长度，增大了传输线1的阻抗。由于传输线1经过机械孔2时机械孔2导电壁21的宽度比传输线1的宽度大，从而导致了阻抗减少，而该部分增大的阻抗恰好能平衡传输线1于机械孔处减少的阻抗，从而提高了传输线阻抗的连续性。

请参见图3，为本发明的实施方式三，一种可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板，该印刷电路板由多层导电层通过绝缘基板(图中未示出)及粘合材料叠置而成，导电层为覆盖于绝缘基板上的导电介质。

上述的多层导电层中，至少有一个导电层上设置有传输线1，相邻的两个导电层称为彼此的临层，相隔有一个导电层的两个导电层称为彼此的隔层。印刷电路板沿厚度方向开设有机械孔2，机械孔2穿过传输线1，机械孔2的内壁上具有一层导电壁21，导电壁21与传输线1电连接。

传输线1下方的不设置导电层。靠近导电壁21底端212的导电层为过孔临层3b，与导电壁21底端212相隔一个导电层的导电层为过孔隔层4b。所述过孔临层3b以及过孔隔层4b上均设有参考地，过孔临层3b对应于导电壁21底端212位置的导电介质挖空，并且传输线1参考过孔隔层4b上的参考地。

生产上述的可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板的步骤如下：

S11、将需要钻机械孔2的导电层以及绝缘基板叠置后通过粘合材料粘合，形成一体；

S12、穿过传输线1，钻机械孔2，并于机械孔2内电镀或填充金属材料，形成导电壁21，制得第一阶电路板；

S13、将覆盖在一块绝缘基板上的导电层对应机械孔2位置的导电介质挖空，制得过孔临层3b；

S14、采用一块导电的板材作为过孔隔层4b；

S15、将覆盖有过孔临层3b的绝缘基板以及过孔隔层4b通过粘合材料粘合，形成一体，制得一块第二阶电路板；

S16、将制得的第二阶电路板通过粘合材料粘附在第一阶电路板的底面，制得可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板。

本实施例的印刷电路板，将传输线1的过孔临层3a对应导电壁21顶端211 位置的导电介质挖空，并且传输线1参考过孔隔层4b上的参考地，因此，增加了传输线1所在回路的长度，增大了传输线1的阻抗。由于传输线1经过机械孔2时机械孔2导电壁21的宽度比传输线1的宽度大，从而导致了阻抗减少，而该部分增大的阻抗恰好能平衡传输线1于机械孔处减少的阻抗，从而提高了传输线阻抗的连续性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板，所述印刷电路板由多层导电层通过绝缘基板及粘合材料叠置而成，所述导电层为覆盖于绝缘基板上的导电介质，所述的多层导电层中，至少有一个导电层上设置有传输线，相邻的两个导电层称为彼此的临层，相隔有一个导电层的两个导电层称为彼此的隔层；所述印刷电路板沿厚度方向开设有机械孔，所述机械孔穿过所述传输线，所述机械孔的内壁上具有一层导电壁，所述导电壁与所述传输线电连接；靠近所述导电壁端部的导电层为过孔临层，与所述导电壁端部相隔一个导电层的导电层为过孔隔层，所述过孔临层以及过孔隔层上均设有参考地；其特征在于，所述过孔临层对应于导电壁端部位置的导电介质挖空，并且所述传输线参考所述过孔隔层上的参考地。

2.如权利要求1所述的可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板，其特征在于，所述传输线上方的所有导电介质均挖空或者不设置导电层，并且，所述过孔临层对应于导电壁底端位置的导电介质挖空，并且所述传输线参考位于其下方的过孔隔层上的参考地。

3.如权利要求1所述的可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板，其特征在于，所述传输线下方的所有导电介质均挖空或者不设置导电层，并且，所述过孔临层对应于导电壁顶端位置的导电介质挖空，并且所述传输线参考位于其上方的过孔隔层上的参考地。

4.如权利要求1所述的可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板，其特征在于，所述导电壁通过电镀或填充的方式固定于机械孔的内壁上。

5.一种如权利要求1至4中任意一项所述的可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板的产生方法，其特征在于，包括以下的步骤：

S11、将需要钻所述机械孔的导电层以及绝缘基板叠置后通过粘合材料粘合，形成一体；

S12、穿过所述传输线，钻机械孔，并于机械孔内电镀或填充金属材料，形成所述导电壁，制得第一阶电路板；

S13、将覆盖在绝缘基板上的导电层对应机械孔位置的导电介质挖空，制得所述的过孔临层；

S14、采用导电的板材作为所述的过孔隔层；

S15、将覆盖有过孔临层的所述绝缘基板以及过孔隔层通过粘合材料粘合，形成一体，制得第二阶电路板；

S16、将制得的所述第二阶电路板通过粘合材料粘附在所述第一阶电路板的顶面和/或底面，制得所述的可提高传输线阻抗连续性的印刷电路板。