CN108633167A - 一种电路板、信号传输线及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种信号传输线，其包括信号层、接地层和绝缘层，所述绝缘层连接在所述信号层与所述接地层之间，所述绝缘层上开设有开孔，所述信号层封堵在所述开孔的一端，所述接地层封堵在所述开孔的另一端，所述信号层与所述接地层相对的表面以及所述开孔的内壁形成空腔。本发明还公开一种电路板及信号传输线的制备方法。上述方案能解决目前的信号传输线存在信号衰减较为严重的问题。

Description

一种电路板、信号传输线及其制作方法

技术领域

本发明实施例涉及线缆设计技术领域，尤其涉及一种电路板、信号传输线及其制作方法。

背景技术

信号传输线是用于输送电磁能的线状结构件，信号传输线缆是电信系统的重要组成部分，用于把载有信息的电磁波，沿着信号传输线的延伸方向从一点输送至另一点。常用的信号传输线有同轴电缆、双绞线、光纤、带状线、微带线等。电子设备通常包含有电路板，电路板上同样需要信号传输线实现信号的传输。电路板通常采用同轴线、微带线和带状线三种。这三种信号传输线通常包括信号层、绝缘层和接地层，接地层和信号层均为金属层、且分设在绝缘层的两侧以由绝缘层绝缘隔离。

我们知道，高频高速信号沿着信号传输线传输的过程中会发生信号的衰减。经过分析可知，造成信号衰减的原因主要包括导体损耗和介质损耗。为了实现信号层与绝缘层的有效贴合，信号层上通常设置有类似于“狗牙”的凸起以增强结合力。信号层与绝缘层相贴合的表面还设置有增强结合力的合金层，合金层及信号层朝向绝缘层的表面的粗糙度较大会导致导体损耗增大。而绝缘层的介质损耗因数和介电常数与介质损耗成正比，绝缘层较大的介质损耗因数和介电常数也会导致信号的衰减较大。目前的信号传输线损耗较大。经过验证，导体损耗和介质损耗也与信号本身的频率成正相关。5G时代即将到来，信号的频率会越来越大，由此造成的信号衰减也会越来越大，这会更严重地影响高频高速信号的传输质量。

发明内容

本发明实施例公开一种电路板、信号传输线及其制作方法，以解决目前的信号传输线存在信号衰减较为严重的问题。

为了解决上述问题，本发明实施例采用下述技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种信号传输线，包括信号层、接地层和绝缘层，所述绝缘层连接在所述信号层与所述接地层之间，所述绝缘层上开设有开孔，所述信号层封堵在所述开孔的一端，所述接地层封堵在所述开孔的另一端，所述信号层与所述接地层相对的表面以及所述开孔的内壁形成空腔。

第二方面，本发明实施例提供了一种电路板，其包括上文任一项所述的信号传输线。

第三方面，本发明实施例提供了一种信号传输线的制作方法，包括：

采用蚀刻工艺将第一单面电路板上的第一金属层部分去除，以形成信号层，所述第一单面电路板包括第一绝缘层和与之固定贴合的所述第一金属层；

在第二绝缘层上设置开孔；

将所述第一单面电路板与所述第二绝缘层贴合以使得所述信号层封堵所述开孔的一端，以及将第二单面电路板的第二金属层与所述第二绝缘层贴合以使得所述第二金属层封堵所述开孔的另一端，所述第二金属层作为接地层，所述信号层、所述接地层和所述开孔的内壁形成空腔。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本发明公开的信号传输线中，绝缘层能够实现信号层与接地层之间的绝缘隔离，而且信号层与接地层以及开孔的内壁形成空腔，这使得信号层和接地层相对的两个表面并没有与绝缘层相连，空腔内的空气具有较小的介质损耗因数和介电常数，空气的介质损耗因数大约为0，而其介电常数大约为1，远小于其它绝缘材质的介质损耗因数和介电常数，这无疑会较大程度地减小信号在传输过程中的损耗。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例公开的信号传输线的横截面示意图；

图2为图1的局部放大示意图；

图3为本发明实施例公开的经过蚀刻工艺后第一单面电路板的结构示意图；

图4为设置有开孔的第二绝缘层的结构示意图；

图5为第二单面电路板的结构示意图；

图6为本发明实施例公开的另一种信号传输线的横截面示意图。

附图标记说明：

100-信号层、110-凸起、120-合金层、200-接地层、300-绝缘层、310-开孔、311-内壁、400-空腔、500-第一绝缘盖膜、510-焊盘开孔、600-第二绝缘盖膜、A-第一单面电路板、A1-信号层、A2-第一绝缘层、B-第二绝缘层、B1-开孔、C-第二单面电路板、C1-第二金属层、C2-第三绝缘层、D-空腔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。

请参考图1，本发明实施例公开一种信号传输线，所公开的信号传输线包括信号层100、接地层200和绝缘层300。

绝缘层300连接在信号层100与接地层200之间，以绝缘隔离信号层100和接地层200。信号层100和接地层200均为金属层，通常情况下，信号层100和接地层200均为铜层。一种具体的实施方式中，绝缘层300、信号层100和接地层200呈层状分布结构，绝缘层300至少部分隔离在信号层100和接地层200之间。具体的，绝缘层300与信号层100可以固定相连，绝缘层300与接地层200也可以固定相连。

绝缘层300上设置有开孔310。开孔310为通孔，通常沿绝缘层300的厚度方向贯通。信号层100封堵在开孔310的一端，接地层200封堵在开孔310的另一端。信号层100与接地层200相对的表面以及开孔310的内壁311形成空腔400。

本发明实施例公开的信号传输线中，绝缘层300能够实现信号层100与接地层200之间的绝缘隔离，而且信号层100与接地层200以及开孔310的内壁311形成空腔400，这使得信号层100和接地层200相对的两个表面并没有与绝缘层300相连，空腔400内的空气具有较小的介质损耗因数和介电常数，空气的介质损耗因数大约为0，而其介电常数大约为1，远小于其它绝缘材质的介质损耗因数和介电常数，这无疑会较大程度地减小信号在传输过程中的损耗。

与此同时，由于空腔400的存在，也就使得信号层100和接地层200相对的表面无需像现有技术那样与绝缘层相连，此种情况下，无需在信号层100上与接地层200相对的表面设置凸起或铺设合金层，很显然，这又会进一步降低信号在传输过程中的损耗。无需设置凸起，则能够进一步降低信号层100上朝向接地层200的表面的粗糙度，经过检测，信号层100上与接地层200相对的表面的粗糙度可以小于0.5μm，相比于目前的粗糙度(至少为1.5μm)而言，能够降低在3倍以上。

现有技术中所述的绝缘介质即便采用低介电常数和低介质损耗因数的材料，也无法低于空气的介电常数和介质损耗因数，例如绝缘介质采用的液晶高分子聚合物的介质损耗因数大约为2.9，介电常数大约为0.002；再例如，绝缘介质采用的改性PI(Polyimide，聚酰亚胺)的介质损耗因数大约为3.2，介电常数大约为0.003。

在研发本发明创造的过程中，信号层100的信号集中在其朝向接地层200的表面上，因此使得信号层100朝向接地层200的表面作为空腔400的内壁即可。当然，信号层100除了上述表面之外，其它的表面也可以作为空腔400的内壁来形成空腔400。

如上文所述，信号层100、接地层200和绝缘层300形成叠置的多层结构。为了进一步减小信号传输线的尺寸，优选的方案中，信号层100内置于开孔310的一端端口中。此种情况下，信号层100会与开孔310一端的部分空间重合，能够实现两者更为紧凑地连接。

通常情况下，接地层200可能对应多个信号层100，也就是说，多个信号层100均可能通过共用一个接地层200实现接地，此种情况下，接地层200的面积较大，如图1所示，接地层200的宽度较大。为了较好地使得接地层200实现共用的多个信号层100的接地功能，绝缘层300上开孔310的另一端的端面所在的表面与接地层200相贴。接地层200封盖在开孔310的另一端的端口上。也就是说，接地层200可以铺设在绝缘层300上，且封盖在开孔310的另一端内的端口。此种方式更有利于接地层200铺设较大的面积。

本发明实施例中，绝缘层300优选采用介质损耗因数和介电常数较小的绝缘材料制成。一种具体的实施方式中，绝缘层300可以为胶层。

由于接地层200均为金属层，为了避免被氧化。优选的方案中，信号传输线还可以包括第一绝缘盖膜500，第一绝缘盖膜500覆盖在接地层200上背离所述绝缘层300的一侧表面上。第一绝缘盖膜500能够较好地起到隔离空气的作用。

如上文所述接地层200可以实现接地功能，能够实现电路板上的电子元器件接地。为了方便电子元器件接地，优选的方案中，第一绝缘盖膜500开设有焊盘开孔510，接地层200封堵在焊盘开孔510的内侧端口上，所谓的内侧端口指的是焊盘开孔510靠近绝缘层300一端的端口。焊盘开孔510为焊盘的布设提供空间，焊盘能够电连接电子元器件与接地层200，进而实现电子元器件的接地。

同理，本发明实施例公开的信号传输线还可以包括第二绝缘盖膜600，第二绝缘覆膜600覆盖在信号层100上背离接地层200的一侧表面上。第二绝缘盖膜600能够较好地起到隔离空气的作用。

为了实现第二绝缘盖膜600与信号层100之间的连接，请参考图2，优选的方案中，信号层100朝向第二绝缘盖膜600的表面设置有多个凸起110，第二绝缘盖膜600贴合在信号层100上设置凸起110的表面上。通常情况下，多个凸起110呈阵列分布。

为了进一步提高信号层100与第二绝缘盖膜600固定连接的稳定性，进一步优化的方案中，信号层100设置有凸起110的表面可以铺设有合金层120，合金层120能够提高连接的稳定性。

本发明实施例公开的信号传输线中，信号层100、接地层200和绝缘层300中，固定相连的两部分之间可以采用胶粘接，也可以采用固定连接件实现固定连接。本发明实施例不限制上述部分之间的具体固定方式。

通常情况下，本发明实施例公开的信号传输线可以采用线路板为原材料制成，为了方便信号层100和接地层200的成型，优选的方案中，第一绝缘盖膜500可以为感光绝缘层，第二绝缘盖膜600也可以为感光绝缘层。感光绝缘层能够使得线路板可以通过曝光、显影、蚀刻等一系列流程来形成所需要的线路(例如信号层100、接地层200等)，方便信号传输线的制作。当然，第一绝缘盖膜500和第二绝缘盖膜600还可以采用其它种类的绝缘层。

基于本发明实施例公开的信号传输线，本发明实施例还公开一种电路板，电路板可以是PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)板，也可以是FPC(Flexible PrintedCircuit，柔性电路板)板。所公开的电路板包括上文实施例所述的信号传输线。

本发明实施例还公开一种信号传输线的制作方法，请一并参考图1和图3-图6，所公开的制作方法，包括以下步骤：

步骤一、采用蚀刻工艺将第一单面电路板A上的第一金属层部分去除，以形成信号层A1。

本步骤中，第一单面电路板A可以包括第一绝缘层A2和与之固定贴合的第一金属层。第一金属层经过蚀刻工艺后部分被去除，剩下的部分形成信号层A1，等同于上文实施例所述的信号层100，如图3所示。

步骤二、在第二绝缘层B上设置开孔B1。

第二绝缘层B为独立于第一单面电路板A和下文所述的第二单面电路板C的绝缘层，用于为信号层A1和后文的第二金属层C1提供固定基础，同时起到绝缘隔离的作用。该第二绝缘层B等同于上文实施例所述的绝缘层300。第二绝缘层B设置开孔B1后，如图4所示。

步骤三、将第一单面电路板A与第二绝缘层B贴合以使得信号层A1封堵开孔B1的一端。

步骤四、将第二单面电路板C的第二金属层C1与第二绝缘层B贴合以使得第二金属层C1封堵开孔B1的另一端，第二金属层C1作为接地层，信号层A1、接地层和开孔B1的内壁形成空腔D。

步骤四通常采用压合工艺实现。一种具体的实施方式中，采用压合机将经过步骤一处理后的第一单面电路板A、经过步骤二处理的第二绝缘层B以及第二单面电路板C压合成一个整体，具体的，压合温度可以是170±10℃，压力可以是30-40kg/cm²，压合时间可以为至少60min。

请参考图5，图5为第二单面电路板C的结构示意图，第二单面电路板C可以包括第二金属层C1和第三绝缘层C2。步骤四完成后形成的结构如图6所示。当然，考虑到信号传输线缆应用在电路板上，电路板上的电子元器件有可能需要与接地层衔接，可以在第二单面电路板C的第三绝缘层C2开设焊盘接口，焊盘接口开设后形成如图1所示结构的信号传输线。

上述实施过程中，步骤一和步骤二可以同时进行，当然步骤二也可先于步骤一实施。同理，步骤三和步骤四可以同时进行，当然，步骤四也可先于步骤三实施。本发明实施例不限制步骤一与步骤二、步骤三与步骤四之间的先后顺序。

上述第一金属层和第二金属层C1通常为铜层。第一单面电路板A和第二单面电路板C可以是单面板电路板基材。

本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (13)

1.一种信号传输线，其特征在于，包括信号层、接地层和绝缘层，所述绝缘层连接在所述信号层与所述接地层之间，所述绝缘层上开设有开孔，所述信号层封堵在所述开孔的一端，所述接地层封堵在所述开孔的另一端，所述信号层与所述接地层相对的表面以及所述开孔的内壁形成空腔。

2.根据权利要求1所述的信号传输线，其特征在于，所述信号层内置于所述开孔的一端端口中。

3.根据权利要求2所述的信号传输线，其特征在于，所述绝缘层上所述开孔的另一端的端面所在的表面与所述接地层相贴，所述接地层封盖在所述开孔的另一端的端口上。

4.根据权利要求1所述的信号传输线，其特征在于，所述绝缘层为胶层。

5.根据权利要求1所述的信号传输线，还包括覆盖在所述接地层背离所述绝缘层的一侧表面上的第一绝缘盖膜。

6.根据权利要求5所述的信号传输线，其特征在于，所述第一绝缘盖膜开设有焊盘开孔，所述接地层封堵在所述焊盘开孔的内侧端口上。

7.根据权利要求5所述的信号传输线，其特征在于，所述第一绝缘盖膜为感光绝缘层。

8.根据权利要求1所述的信号传输线，其特征在于，还包括覆盖在所述信号层背离所述接地层的一侧表面上的第二绝缘盖膜。

9.根据权利要求8所述的信号传输线，其特征在于，所述信号层朝向所述第二绝缘盖膜的表面设置有阵列分布的凸起，所述第二绝缘盖膜贴合在设置有所述凸起的所述信号层的表面上。

10.根据权利要求9所述的信号传输线，其特征在于，所述信号层设置所述凸起的表面铺设有合金层。

11.根据权利要求8所述的信号传输线，其特征在于，所述第二绝缘盖膜为感光绝缘层。

12.一种电路板，其特征在于，包括权利要求1-11中任一项所述的信号传输线。

13.一种信号传输线的制作方法，其特征在于，包括：

采用蚀刻工艺将第一单面电路板上的第一金属层部分去除，以形成信号层，所述第一单面电路板包括第一绝缘层和与之固定贴合的所述第一金属层；

在第二绝缘层上设置开孔；

将所述第一单面电路板与所述第二绝缘层贴合以使得所述信号层封堵所述开孔的一端，以及将第二单面电路板的第二金属层与所述第二绝缘层贴合以使得所述第二金属层封堵所述开孔的另一端，所述第二金属层作为接地层，所述信号层、所述接地层和所述开孔的内壁形成空腔。