CN108347826A - 一种抑制传输线编织效应的pcb板及设计方法 - Google Patents

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Abstract

一种抑制传输线编织效应的PCB板及设计方法，所述PCB板包括传输介质层，传输介质层上设有传输线，传输介质层包括玻璃纤维片和粘接片材料，玻璃纤维片由玻璃纤维纱经过编织制成，玻璃纤维纱的编织密度为长度X和宽度Y，嵌设在玻璃纤维纱之间的粘接片材料窗口规格为长度A和宽度B，所述传输线中一对差分线P、N间距包括平行方向的间距和垂直方向的间距，平行方向的间距为A+X值、垂直方向的间距为B+Y值，用于保证差分线的P、N的阻抗匹配。本发明根据传输介质玻璃纤维纱的编织密度来设计阻抗线宽，可以解决现有PCB板传输线设计难度，同时能很好的抑制编织效应，保证高速信号传输的完整性和信号传播质量。

Description

一种抑制传输线编织效应的PCB板及设计方法
技术领域
本发明涉及一种PCB板，尤其涉及一种抑制传输线编织效应的PCB板及设计方法。
背景技术
随着系统架构越来越复杂，信号速率越来越高，高速总线的信号完整性就显得更更重要，如何保证PCB板设计对高速信号的信号完整性影响最小，优化PCB板是研发设计时首要考虑的问题，PCB板上传输线的布线设计是优化的重中之重。
常见的PCB板上传输线是被蚀刻的铜导线，传输线下面是传输介质。不同的传输介质可以用相对介电常数来表征。而传输线周围的相对介电常数决定了信号在PCB板上的传输延迟，介电常数越高，信号的传播速度就越慢。
高速信号在PCB设计时通常是以差分对P和N的形式呈现，通常设计时要保证P和N的走线环境要尽量一致，包括线宽间距的一致性、走线长度的匹配等，P和N周围的相对介电常数也要保持一致，如果不一致会导致差分对之间传播速度有差异，产生时间延迟和接收端的模转换，降低误码率性能，增加EMI辐射。一般传输介质是由玻璃纤维纱编织后再浸润环氧树脂而加工形成，其中玻璃纤维纱和环氧树脂的相对介电常数值是不同的，所以如果一对差分线如果分别走在玻璃纤维纱上和走在环氧树脂上，他们的相对介电常数值是不同的，从而带来时延等一系列信号完整性问题，这就是传输线编织效应。
目前为了抑制传输线编织效应，通常采用的方法是将传输线与编织方向成一定的角度，使得一对差分线的P和N在它们的走线路径上不总是走在玻璃纤维上或者是环氧树脂上，编织效应对两个线的影响是近似相等的，从而抑制其带来的信号完整性问题。
实现上述方法的措施有两种，一种是在PCB板设计时做成一定角度的走线设计，另一种是旋转PCB设计加工文件，使得整个PCB板卡上的信号与传输介质成一定角度。前一种方式无设计成本的增加，但是增加了设计难度，后一种方式则增加了设计成本。
如中国专利(授权公告号CN104244598B)公开了“一种控制PCB上传输线的阻抗连续性的方法和装置”，包括对于PCB上一个由传输线宽部分和传输线窄部分构成的传输线，根据预先确定的传输线相应的阻抗标准，确定传输线所在PCB层和第一参考层之间第一绝缘层的厚度；根据阻抗标准、预先确定的阻抗偏差标准、和第一绝缘层的厚度，确定第一参考层和第二参考层之间第二绝缘层的厚度；将传输线宽部分在第一参考层上的垂直投影对应的第一参考层的部分设置为挖空区域。该发明通过在传输线的线宽变化的情况下调整传输线窄部分和宽部分的阻抗满足阻抗偏差标准，用以避免了传输线阻抗突变，仍然属于传统的PCB传输线设置模式，对传输线编织效应的抑制没有改善。
发明内容
本发明提出一种抑制传输线编织效应的PCB板及设计方法，用于解决为了抑制传输线编织效应，现有的PCB板传输线设置较为复杂的问题。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种抑制传输线编织效应的PCB板，所述PCB板包括传输介质层，传输介质层上设有传输线，所述传输介质层包括玻璃纤维片和粘接片材料，玻璃纤维片由玻璃纤维纱经过编织制成，玻璃纤维纱的编织密度为长度X和宽度Y，嵌设在玻璃纤维纱之间的粘接片材料窗口规格为长度A和宽度B，所述传输线中一对差分线P、N间距包括平行方向的间距和垂直方向的间距，平行方向的间距为A+X值、垂直方向的间距为B+Y值，用于保证差分线的P、N的阻抗匹配。
如上所述的一种抑制传输线编织效应的PCB板，所述传输线为铜导线，铜导线通过蚀刻设置在传输介质层上。
如上所述的一种抑制传输线编织效应的PCB板，所述粘接片材料为环氧树脂。
如上所述的一种抑制传输线编织效应的PCB板，所述PCB板为双层板或多层板。
本发明还提供了一种抑制传输线编织效应的PCB板设计方法，包括以下步骤：
一、确定PCB板由玻璃纤维片和粘接片材料构成的传输介质型号；
二、获取玻璃纤维片和粘接片材料参数，包括玻璃纤维纱编织密度的长度X和宽度Y，嵌设在玻璃纤维纱之间粘接片材料窗口规格的长度A和宽度B；
三、确定传输线高速信号的一对差分线P、N间距，差分线P、N平行方向的间距为A+X值，差分线P、N垂直方向的间距为B+Y值，用于保证差分线的P、N的阻抗匹配。
如上所述的一种抑制传输线编织效应的PCB板设计方法，所述传输线为铜导线，铜导线通过蚀刻设置在传输介质层上。
如上所述的一种抑制传输线编织效应的PCB板，所述粘接片材料为环氧树脂。
如上所述的一种抑制传输线编织效应的PCB板，所述PCB板为双层板或多层板。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、本发明根据传输介质玻璃纤维纱的编织密度来设计阻抗线宽，可以克服现有PCB板要10度走线带来的设计难度，也无需额外的成本增加，同时又能很好的抑制编织效应。
2、本发明便于研发、设计和使用，能较好的满足P和N的走线环境、间距的一致性，保证高速信号传输的完整性和信号传播质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。
图1是本发明所述PCB板的结构示意图；
图2是图1中所述传输介质层的内部结构示意图；
图3是现有的PCB板上传输线与传输介质成走线示意图；
图4是本发明所述PCB板上差分线P、N的走向示意图。
附图标记：1-传输介质层，2-传输线，3铜面层，4-环氧树脂，5-玻璃纤维纱。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，本实施例公开的一种抑制传输线编织效应的PCB板，PCB板包括传输介质层1，传输介质层1上设有传输线2，传输介质层包括玻璃纤维片和粘接片材料，玻璃纤维片由玻璃纤维纱经过编织制成，玻璃纤维纱的编织密度为长度X和宽度Y，嵌设在玻璃纤维纱之间的粘接片材料窗口规格为长度A和宽度B，所述传输线中一对差分线P、N间距包括平行方向的间距和垂直方向的间距，平行方向的间距为A+X值、垂直方向的间距为B+Y值，用于保证差分线的P、N的阻抗匹配。
具体而言，本实施例公开的PCB板在保证一对差分线在平行于传输介质编织方向的前提下，P和N的行程路径上经过的环氧树脂和玻璃纤维纱的路程是同时等距的，因此可以保证P和N的走线环境一致，包括线宽间距的一致性、走线长度的匹配等，P和N周围的相对介电常数保持一致。PCB板的传输介质有不同规格型号的，不同的规格型号对应的玻璃纤维纱编织密度是不同的，X和Y表示玻璃纤维纱的长宽，A和B表示编织窗格即浸润的环氧树脂区域的大小。上述X、Y以及A、B的参数可以从PCB板的规范性文件中查到。在PCB板设计以及计算传输线的阻抗线宽时，根据选取的介质型号将高速信号线的差分线间距分别设置成A+X和B+Y的值，而线宽则随间距的调整而调整，保证阻抗的匹配，这样不论是平行方向走线或是垂直方向走线，一对差分线的P和N就能保持始终一致的介质环境。
进一步的，如图2-4所示，本实施例中的传输线2为铜导线，铜导线通过蚀刻设置在传输介质层上，粘接片材料为环氧树脂4，所述PCB板为双层板或多层板，在相对于传输线的另一侧传输介质层上设有铜面层3。
本发明还提供了一种抑制传输线编织效应的PCB板设计方法，包括以下步骤：
一、确定PCB板由玻璃纤维片和粘接片材料构成的传输介质型号；
二、获取玻璃纤维片和粘接片材料参数，包括玻璃纤维纱编织密度的长度X和宽度Y，嵌设在玻璃纤维纱之间粘接片材料窗口规格的长度A和宽度B；
三、确定传输线高速信号的一对差分线P、N间距，差分线P、N平行方向的间距为A+X值，差分线P、N垂直方向的间距为B+Y值，用于保证差分线的P、N的阻抗匹配。
具体而言，本涉及方法在保证了PCB上一对差分线在平行于传输介质编织方向的前提下，P和N的行程路径上经过的环氧树脂和玻璃纤维纱的路程是同时等距的，因此可以保证P和N的走线环境一致，包括线宽间距的一致性、走线长度的匹配等，P和N周围的相对介电常数保持一致，因此方便进行PCB板的传输线设计和生产，且能很好的压制编制效应。
PCB板的传输介质有不同规格型号的，不同的规格型号对应的玻璃纤维纱编织密度是不同的，X和Y表示玻璃纤维纱的长宽，A和B表示编织窗格即浸润的环氧树脂区域的大小。上述X、Y以及A、B的参数可以从PCB板的规范性文件中查到。在PCB板设计以及计算传输线的阻抗线宽时，根据选取的介质型号将高速信号线的差分线间距分别设置成A+X和B+Y的值，而线宽则随间距的调整而调整，保证阻抗的匹配，这样不论是平行方向走线或是垂直方向走线，一对差分线的P和N就能保持始终一致的介质环境。
本发明根据传输介质玻璃纤维纱的编织密度来设计阻抗线宽，可以克服现有PCB板要10度走线带来的设计难度，也无需额外的成本增加，同时又能很好的抑制编织效应。本发明便于研发、设计和使用，能较好的满足P和N的走线环境、间距的一致性，保证高速信号传输的完整性和信号传播质量。
本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (8)

1.一种抑制传输线编织效应的PCB板，所述PCB板包括传输介质层，传输介质层上设有传输线，其特征在于，所述传输介质层包括玻璃纤维片和粘接片材料，玻璃纤维片由玻璃纤维纱经过编织制成，玻璃纤维纱的编织密度为长度X和宽度Y，嵌设在玻璃纤维纱之间的粘接片材料窗口规格为长度A和宽度B，所述传输线中一对差分线P、N间距包括平行方向的间距和垂直方向的间距，平行方向的间距为A+X值、垂直方向的间距为B+Y值，用于保证差分线的P、N的阻抗匹配。
2.根据权利要求1所述的一种抑制传输线编织效应的PCB板，其特征在于，所述传输线为铜导线，铜导线通过蚀刻设置在传输介质层上。
3.根据权利要求1所述的一种抑制传输线编织效应的PCB板，其特征在于，所述粘接片材料为环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的一种抑制传输线编织效应的PCB板，其特征在于，所述PCB板为双层板或多层板。
5.一种抑制传输线编织效应的PCB板设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、确定PCB板由玻璃纤维片和粘接片材料构成的传输介质型号；
二、获取玻璃纤维片和粘接片材料参数，包括玻璃纤维纱编织密度的长度X和宽度Y，嵌设在玻璃纤维纱之间粘接片材料窗口规格的长度A和宽度B；
三、确定传输线高速信号的一对差分线P、N间距，差分线P、N平行方向的间距为A+X值，差分线P、N垂直方向的间距为B+Y值，用于保证差分线的P、N的阻抗匹配。
6.根据权利要求5所述的一种抑制传输线编织效应的PCB板设计方法，其特征在于，所述传输线为铜导线，铜导线通过蚀刻设置在传输介质层上。
7.根据权利要求5所述的一种抑制传输线编织效应的PCB板，其特征在于，所述粘接片材料为环氧树脂。
8.根据权利要求5所述的一种抑制传输线编织效应的PCB板，其特征在于，所述PCB板为双层板或多层板。
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