CN107949151B - 一种高频混压背板制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高频混压背板制作方法，该方法包括如下步骤：S101、设计高频混压背板层叠结构，确定板厚及允许公差；S102、采用正反钻进行背板钻孔；S103、分别在高频层与FR‑4层布线相同长度差分信号；S104、利用仿真软件分别对高频层与FR‑4层信号搭建链路，并评估信号完整性；S105、分别在高频层与FR‑4层设计若干组差分信号；S106、在FR‑4层绘制高速差分线，利用高速差分线测试通道符号间干扰。本发明使用高频层与FR‑4进行混压，将关键高频信号与非关键信号对应布线高频层与FR‑4层，相对使用纯高频板材背板，降低了背板成本。
Description
技术领域
本发明涉及电子信息技术领域，尤其涉及一种高频混压背板制作方法。
背景技术
为实现高频通信传输信号低损耗、高性能要求，必须选用低Dk、低Df、耐高温性的高频板材，但是，如果将所有信号都应用于高频基材层，相对高频信号，将会造成高频基材的空间浪费，增加背板设计成本。而且传统背板普遍存在通道信号传输不稳定，易出现翘曲、爆板分层、孔金属化等不良问题。
发明内容
本发明的目的在于通过一种高频混压背板制作方法，来解决以上背景技术部分提到的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种高频混压背板制作方法，该方法包括如下步骤：
S101、设计高频混压背板层叠结构，确定板厚及允许公差；
S102、采用正反钻进行背板钻孔；
S103、分别在高频层与FR-4层布线相同长度差分信号；
S104、利用仿真软件分别对高频层与FR-4层信号搭建链路，并评估信号完整性；
S105、分别在高频层与FR-4层设计若干组差分信号；
S106、在FR-4层绘制高速差分线，利用高速差分线测试通道符号间干扰。
特别地，所述步骤S101中高频混压背板为16层结构，板厚为3.5mm，允许公差为
特别地，所述步骤S103具体包括：分别在高频层与FR-4层布线相同长度差分信号，根据麦克斯韦方程积分表述传输线分布电容矩阵、分布电感矩阵，构造传输线集总参数模型，确定背板传输线理论长度与损耗。
特别地，所述步骤S104具体包括：利用仿真软件分别对高频层与FR-4层信号搭建链路，并评估信号完整性：一、在不同频点观测通道损耗；二、赋予不同上升/下降沿激励，观测连接器处TDR阻抗；三、载入连接器S参数、子卡IBIS-AMI模型，仿真通道时域性能。
特别地，所述通道时域性能包括但不限于反射、串扰、抖动、时序以及误码率。
特别地，所述步骤S105具体包括：分别在高频层与FR-4层设计五组差分信号：一、射频与射频信号组；二、射频与数字信号组；高频层和FR-4层每组距离1/2/4/8倍间距，利用仿真软件赋予相关激励，模拟10GHz/15GHz/20GHz/25GHz隔离度与驻波。
特别地，所述步骤S106中采用反向频率均衡即在高频混压背板传输信号TX端传送均衡。
本发明提出的高频混压背板制作方法使用高频层与FR-4进行混压；通过绘制不同类型图形，仿真与实测系统稳定性能，确保该高频混压背板传输正确的指标速率甚至提升量级速率。本发明通过信号筛选，将关键高频信号绘制于高频基材层即高频层(如Rogers4350B、Rogers5880等)，非关键信号绘制于普通FR-4即FR-4层(如TU752、TU872等)。本发明应用于背板传输，在确保混压背板不出现翘曲、爆板分层、孔金属化等不良问题的情况下，实现背板有效、稳定的通道信号传输。本发明制作的高频混压背板，确保了背板通道信号完整性及成板可靠性，将关键高频信号与非关键信号对应布线高频层与FR-4层，与传统完全使用这高频板材的背板相比，降低了成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的高频混压背板制作方法流程图；
图2为本发明实施例提供的高频混压背板结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参照图1所示，图1为本发明实施例提供的高频混压背板制作方法流程图。本实施例中高频混压背板制作方法，该方法包括如下步骤：
S101、设计高频混压背板层叠结构，确定板厚及允许公差。
在本实施例中高频混压背板为16层结构，板厚为3.5mm，允许公差为
S102、采用正反钻进行背板钻孔。
若采用常规通孔钻法，会带来如下问题：孔壁状况不佳、有毛刺、孔屑残余等，因此在本实施例中采用正反钻进行背板钻孔，确保孔壁凹凸度符合国际行业标准(IPC标准)0.03mm。
S103、分别在高频层与FR-4层布线相同长度差分信号。
在本实施例中分别在高频层与FR-4层布线相同长度差分信号，根据麦克斯韦方程积分表述传输线分布电容矩阵、分布电感矩阵，构造传输线集总参数模型，确定背板传输线理论长度与损耗。
S104、利用仿真软件分别对高频层与FR-4层信号搭建链路，并评估信号完整性。
在本实施例中利用仿真软件分别对高频层与FR-4层信号搭建链路，并评估信号完整性：一、在不同频点观测通道损耗；二、赋予不同上升/下降沿激励，观测连接器处TDR阻抗；三、载入连接器S参数、子卡IBIS-AMI模型，仿真通道时域性能。其中，所述仿真软件采用ANSYS SIwave与ANSYS Electronics Desktop仿真软件，两种软件均是ANSYS公司用于信号完整性分析的EDA工具；SIwave：PCB板和封装信号完整性/电源完整性和EMC/EMI的设计仿真工具，采用有限元法可直接仿真复杂的PCB结构；ANSYS Electronics Desktop：高速系统设计和仿真环境，可以动态连接和直接调用三维电磁场仿真、PCB电磁场仿真、电路仿真及测试数据，进行高速信号通道和PCB工作特性仿真。
TDR(Time Domain Reflector)：时域反射计；S参数：作为描述线性无源互连结构的一种行为模型，这种结构不考虑互连结构的具体形式，把互连结构当成“黑盒子”，仅仅通过在端口处的参量就能完全描述互连结构的全部行为特征；子卡是相对于背板而言；IBIS-AMI模型：IBIS(I/O Buffer Information Specification)模型是一种基于V/I曲线对I/OBuffer快速建模的方法，是反映芯片驱动和接收电气特性的一种国际标准；AMI(Algorithmic Model)：算法模型；该模型是在IBIS模型的基础上，添加了预加重/去加重/均衡等功能，以更好的在接收端将高速通道信号恢复出来。
S105、分别在高频层与FR-4层设计若干组差分信号。
在本实施例中分别在高频层与FR-4层设计五组差分信号：一、射频与射频信号组；二、射频与数字信号组；高频层和FR-4层每组距离1/2/4/8倍间距，利用仿真软件赋予相关激励，模拟10GHz/15GHz/20GHz/25GHz隔离度与驻波。如此一来，在背板上不同基材的隔离度与驻波实现了参数化与具体化。
S106、在FR-4层绘制高速差分线，利用高速差分线测试通道符号间干扰(ISI)。通道链路存在的一种显著效应是相邻码型引起的ISI单位元响应扩展，考虑频域，通道插损呈现类似低通滤波曲线，此时高频表现为逐渐衰减，低频信号不受影响。为降低ISI，在本实施例中采用反向频率均衡，即在背板传输信号TX端传送均衡，以有效提升信噪比(SNR)。
如图2所示，图2为本发明实施例提供的高频混压背板结构示意图，图中L1至L16指高频混压背板的层数，Rogers4350B均指高频基材层即高频层，TU752指普通FR-4层即FR-4层，非关键信号绘制在普通FR-4层，高频PP(prepreg)指高频半固化片；2116R/C54.5％106R/C74％中2116R或106R是PP的型号，其中百分比是相对应半固化片的含量，此处是采用两种半固化片压合。
本发明的技术方案使用高频层与FR-4进行混压；通过绘制不同类型图形，仿真与实测系统稳定性能，确保该高频混压背板传输正确的指标速率甚至提升量级速率。本发明通过信号筛选，将关键高频信号绘制于高频基材层即高频层(如Rogers4350B、Rogers5880等)，非关键信号绘制于普通FR-4即FR-4层(如TU752、TU872等)。本发明应用于背板传输，在确保混压背板不出现翘曲、爆板分层、孔金属化等不良问题的情况下，实现背板有效、稳定的通道信号传输。其中，Rogers4350B、Rogers5880是罗杰斯板材的两种型号，主要针对高频信号使用。TU752、TU872SLK是台耀板材的两种型号，主要针对普通信号或高速信号使用。本发明制作的高频混压背板，确保了背板通道信号完整性及成板可靠性，将关键高频信号与非关键信号对应布线高频层与FR-4层，与传统完全使用这高频板材的背板相比，降低了成本。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (6)
1.一种高频混压背板制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101、设计高频混压背板层叠结构，确定板厚及允许公差；
S102、采用正反钻进行背板钻孔；
S103、分别在高频层与FR-4层布线相同长度差分信号；
S104、利用仿真软件分别对高频层与FR-4层信号搭建链路，并评估信号完整性；
S105、分别在高频层与FR-4层设计若干组差分信号；
S106、在FR-4层绘制高速差分线，利用高速差分线测试通道符号间干扰。
2.根据权利要求1所述的高频混压背板制作方法，其特征在于，所述步骤S101中高频混压背板为16层结构，板厚为3.5mm，允许公差为
3.根据权利要求2所述的高频混压背板制作方法，其特征在于，所述步骤S103具体包括：分别在高频层与FR-4层布线相同长度差分信号，根据麦克斯韦方程积分表述传输线分布电容矩阵、分布电感矩阵，构造传输线集总参数模型，确定背板传输线理论长度与损耗。
4.根据权利要求3所述的高频混压背板制作方法，其特征在于，所述步骤S104具体包括：利用仿真软件分别对高频层与FR-4层信号搭建链路，并评估信号完整性：一、在不同频点观测通道损耗；二、赋予不同上升/下降沿激励，观测连接器处TDR阻抗；三、载入连接器S参数、子卡IBIS-AMI模型，仿真通道时域性能。
5.根据权利要求4所述的高频混压背板制作方法，其特征在于，所述通道时域性能包括但不限于反射、串扰、抖动、时序以及误码率。
6.根据权利要求1至5之一所述的高频混压背板制作方法，其特征在于，所述步骤S106中采用反向频率均衡即在高频混压背板传输信号TX端传送均衡。
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