CN110719689A - 线路板及其布线方法 - Google Patents

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CN110719689A
CN110719689A CN201910978507.7A CN201910978507A CN110719689A CN 110719689 A CN110719689 A CN 110719689A CN 201910978507 A CN201910978507 A CN 201910978507A CN 110719689 A CN110719689 A CN 110719689A
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朱志峰
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Abstract

本发明公开了一种线路板及其布线方法，涉及印刷电路板技术领域，线路板包括布线基板和金属布线层；沿垂直于布线基板的方向，布线基板的至少一表面设置有金属布线层，金属布线层包括高速信号线和包地线；在垂直于布线基板的方向上，包地线的高度大于高速信号线的高度；线路板包括第一布线区和围绕第一布线区的第二布线区，至少部分高速信号线和至少部分包地线位于第一布线区；在第一布线区内，包地线位于至少部分相邻的两个高速信号线之间。通过对线路板导体进行局部加厚或减薄的方式，有利于保证单位线宽的载流能力，并使得高速信号线之间的串扰以及线路板与外界电子产品之间的干扰降低甚至消除。

Description

线路板及其布线方法
技术领域
本发明涉及印刷电路板技术领域，更具体地，涉及一种线路板及其布线方法。
背景技术
随着工艺及产品的快速发展，PCB(Printed Circuit Board)/FPC(FlexiblePrinted Circuit board)线路板上的布局及走线密集程度越来越高，导体厚度越来越薄；走线密集的线路板工作时，高速信号线之间引发的串扰问题及线路板与外界电子产品之间的干扰问题较为突出；导体厚度越薄，单位线宽载电流能力下降越多，电源线路占用较大面积空间，则需要更大面积的PCB/FPC线路板，如此会导致线路板的制作成本上升；且超薄型PCB/FPC线路板的差分阻抗控制偏低，与导体厚度、线宽成反比，制程能力及产品可靠性受到挑战；因此，亟待一种新型线路板以解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种线路板及其布线方法，通过对线路板导体进行局部加厚或减薄的方式，有利于保证单位线宽的载流能力，并有利于降低高速信号线之间的串扰以及线路板与外界电子产品之间的干扰，且通过对线路板导体布线情况进行调整，能够有效控制线路板的面积和厚度，进而降低线路板的制作成本。
第一方面，本申请提供一种线路板，包括布线基板和金属布线层；
沿垂直于所述布线基板的方向，所述布线基板的至少一表面设置有所述金属布线层，所述金属布线层包括高速信号线和包地线；在垂直于所述布线基板的方向上，所述包地线的高度大于所述高速信号线的高度；
所述线路板包括第一布线区和围绕第一布线区的第二布线区，至少部分所述高速信号线和至少部分所述包地线位于所述第一布线区；在所述第一布线区内，所述包地线位于至少部分相邻的两个所述高速信号线之间。
第二方面，本申请提供一种线路板的布线方法，包括：
选取用于制作线路板的布线基板；
沿垂直于所述布线基板的方向，在所述布线基板的第一表面制作第一金属布线层，所述第一金属布线层包括高速信号线和包地线；在垂直于所述布线基板的方向上，所述包地线的高度大于所述高速信号线的高度；
所述线路板包括第一布线区和围绕第一布线区的第二布线区，至少部分所述高速信号线和至少部分所述包地线位于所述第一布线区；在所述第一布线区内，所述包地线位于至少部分相邻的两个所述高速信号线之间。
与现有技术相比，本发明提供的一种线路板及其布线方法，至少实现了如下的有益效果：
(1)通过在线路板上的高速信号线之间设置包地线，并限定包地线的高度大于高速信号线的高度，有利于降低甚至消除线路板工作时高速信号线之间的串扰。
(2)当线路板的第二布线区设置包地线，且限定包地线的高度大于高速信号线的高度时，此时包地线能够屏蔽高速信号线和线路板外界电子产品之间的磁场干扰，有利于保障线路板的正常工作。
(3)通过调整线路板上导体(包地线、高速信号线、电源线等)的厚度和宽度，能够有效控制线路板的面积和厚度，以达到降低制作成本的目的。
当然，实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1所示为本申请实施例提供的线路板的一种截面图；
图2所示为本申请实施例提供的线路板的另一种截面图；
图3所示为本申请实施例提供的线路板的再一种截面图；
图4所示为本申请实施例提供的线路板的一种俯视图；
图5所示为本申请实施例提供的一种双层线路板的截面图；
图6所示为本申请实施例提供的线路板的另一种俯视图；
图7所示为本申请实施例提供的线路板的一种布线方法。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
随着工艺及产品的快速发展，PCB/FPC线路板上的布局及走线密集程度越来越高，导体厚度越来越薄；走线密集的线路板工作时，高速信号线之间引发的串扰问题及线路板与外界电子产品之间的干扰问题较为突出；导体厚度越薄，单位线宽载电流能力下降越多，电源线路占用较大面积空间，则需要更大面积的PCB/FPC线路板，如此会导致线路板的制作成本上升；且超薄型PCB/FPC线路板的差分阻抗控制偏低，与导体厚度、线宽成反比，制程能力及产品可靠性受到挑战；因此，亟待一种新型线路板以解决上述问题。
有鉴于此，本发明提供了一种线路板及其布线方法，通过对线路板导体进行局部加厚或减薄的方式，有利于保证单位线宽的载流能力，并有利于降低高速信号线之间的串扰以及线路板与外界电子产品之间的干扰，且通过对线路板导体布线情况进行调整，能够有效控制线路板的面积和厚度，进而降低线路板的制作成本。
图1所示为本申请实施例提供的线路板的一种截面图；图2所示为本申请实施例提供的线路板的另一种截面图；图3所示为本申请实施例提供的线路板的再一种截面图；图4所示为本申请实施例提供的线路板的一种俯视图；请参照图1-图4，本申请提供了一种线路板100，包括布线基板10和金属布线层20；
沿垂直于布线基板10的方向，布线基板10的至少一表面设置有金属布线层20，金属布线层20包括高速信号线30和包地线40；在垂直于布线基板10的方向上，包地线40的高度H1大于高速信号线30的高度H2；
线路板100包括第一布线区50和围绕第一布线区50的第二布线区60，至少部分高速信号线30和至少部分包地线40位于第一布线区50；在第一布线区50内，包地线40位于至少部分相邻的两个高速信号线30之间。
具体地，请继续参照图1和图2，本申请提供的线路板100可包括硬性线路板、柔性线路板和软硬结合板，例如PCB/FPC线路板；线路板100包括布线基板10和金属布线层20，布线基板10一般选用绝缘材料进行制作，沿垂直于绝缘性布线基板10的方向，布线基板10的一个表面上设置有金属布线层20，金属布线层20即线路板100上的导体，金属布线层20包括高速信号线30、包地线40以及其他低速信号线和电源线等(需要说明的是，本申请的附图中并未示出低速信号线和电源线)，此处的高速信号线30包括但不限于高速差分线和时钟信号线；本申请提供的线路板100包括第一布线区50和围绕第一布线区50的第二布线区60，即第二布线区60为边缘布线区，第一布线区50内包括若干条高速信号线30和若干包地线40，优选地，在垂直于布线基板10的方向上，每条包地线40的高度H1均大于同层设置的高速信号线30的高度H2，通过较高的包地线40来阻挡高速信号线30之间的磁场串扰，降低甚至消除线路板100在通电工作时高速信号线30间的串扰对线路板100使用造成的负面影响。
需要说明的是，本申请并不限定同一金属布线层20中高速信号线30和包地线40的高度H1，为了便于信息化生产，优选同一金属布线层20所有高速信号线30的高度H2均相同，且同一金属布线层20包地线40的高度H1均相同；本申请对于包地线40与高速信号线30的高度H2差并不做特有限定，只要包地线40能够阻挡高速信号线30之间的磁场干扰即可，因此金属布线层20中的包地线40与高速信号线30的高度H2可以根据实际情况进行相应调整；同一金属布线层20中的低速信号线在通电工作时，不会对线路板100造成影响，因此本申请主要考虑在高速信号线30中间设置可屏蔽串扰现象的包地线40。
请参照图4，图4仅示例性以布线基板10为规则矩形，金属布线层20的导体线路为直线走线进行说明；需要说明的是，本申请对于布线基板10的形状并不做具体限定，除图4所示的矩形外还可以为圆形、菱形、三角形或其它形状，金属布线层20的导体也可以为弯曲走线，导体的排布方式以及布线基板10形状均根据实际生产需求进行选择即可。
可选地，请参照图1，在第一布线区50内，包地线40位于任意相邻的两个高速信号线30之间，即在线路板100同一金属布线层20中每两个相邻设置的高速信号线30之间均设置包地线40，通过在垂直于布线基板10方向Y上，高度较高的包地线40来屏蔽线路板100通电工作时高速信号线30之间产生的串扰磁场，进一步保障了线路板100的正常工作。
可选地，请参照图1，在平行于布线基板10的方向X上，设置于相邻两条高速信号线30之间的包地线40和与其相邻两条高速信号线30之间的距离相等。
具体地，当相邻设置的两条高速信号线30的高度H2相同时，对于通电工作的线路板100来说，此时相邻两条高速信号线30之间串扰磁场的最高点位于此处的两条高速信号线30中间的位置，限定包地线40与其相邻两条高速信号线30之间的距离相等，能够使得包地线40在垂直于布线基板10方向Y上的高度最低，实现了线路板100整体的薄型化设计，有利于减小线路板100的整体厚度。且将包地线40和与其相邻两条高速信号线30之间的距离设置为相等，既可以通过将包地线40和高速信号线30在同一金属布线层20对称设置的方式来进行制作，有利于简化生产工艺，提高线路板100的生产效率。
需要说明的是，上述将包地线40设置于相邻两条高速信号线30中间位置的方法只是本申请提供的一种优选方式，本申请并不限定包地线40与其相邻设置的两条高速信号线30之间的距离，只要包地线40能够降低或消除相邻两条高速信号线30之间的串扰现象即可。
可选地，请参照图2和图3，至少部分包地线40位于第二布线区60。
具体地，本申请通过在第二布线区60设置包地线40，使用线路板100边缘区域设置的包地线40来阻挡线路板100上的高速信号线30与线路板100外部其它电子产品之间出现的磁场干扰现象，有利于保障线路板100的正常工作；且本申请直接使用包地线40来达到屏蔽外界干扰的效果，免去了添加屏蔽胶带等屏蔽设备的过程，也有利于简化线路板100的生产工艺。
需要说明的是，图2示例性体现出线路板100上仅在第二布线区60设置包地线40的情况；图3示例性体现出了包地线40即设置于第二布线区60来屏蔽高速信号线30与线路板100外部其它电子产品之间的磁场干扰，又设置于第一布线区50内减弱甚至消除线路板100内部相邻高速信号线30之间的串扰；本申请对于包地线40在线路板100第一布线区50和第二布线区60的设置并不做具体限定，制作线路板100时根据实际需求进行相应调整即可。
可选地，图5所示为本申请实施例提供的一种双层线路板的截面图，图6所示为本申请实施例提供的线路板的另一种俯视图，请参照图4-图6，沿垂直于布线基板10的方向，布线基板10的两个表面均设置有金属布线层20。
具体地，本申请还提供的一种双层线路板100，即在布线基板10的两个相对表面均设置金属布线层20，可选地，金属布线层20包括第一金属布线层21和第二金属布线层22，第一金属布线层21和第二金属布线层22设置于布线基板10相对的两个表面；第一金属布线层21的高速信号线30的延伸方向与第二金属布线层22的高速信号线30的延伸方向相交。即本申请提供的双层线路板100中，第一金属布线层21和第二金属布线层22的走线呈十字交叉形的方式进行排布，即当第一金属布线层21的导体走线的延伸方向为图4所示纵向延伸时，第二金属布线层22的导体走线方向为图6所示的横向延伸，以此减小两层金属布线层20之间的电场耦合作用，提高线路板100的工作效果。
需要说明的是，本申请仅以双层线路板100作为示例说明，基于本申请改进的三层线路板100、多层线路板100等均在本申请的保护范围内。
可选地，本申请提供了一种通用优选型的示例，将布线基板10相对表面中每一层包地线40的高度H1设置为同层高速信号线30的高度H2的2倍及以上时，能够确保包地线40起到屏蔽相邻高速信号线30之间磁场串扰的作用；但本申请对于包地线40与高速信号线30的高度差并不做特有限定，只要包地线40能够阻挡高速信号线30之间的磁场干扰即可，因此金属布线层20中的包地线40与高速信号线30的高度可以根据实际情况进行相应调整。
当包地线40的高度H1增加时，可通过等比例调整包地线40的线宽，从而保证高度变化后包地线40的载流能力不变；也可以说是通过调整包地线40在垂直于布线基板10方向Y上截面的宽长比，保证包地线40的截面面积不变，从而确保高度变化后包地线40的载流能力不变化。通过提高包地线40的宽度，缩小包地线40的宽度，有利于使得与包地线40同层设置的所有线路的布线密度增加。
需要说明的是，上述对于包地线40高度的增加，仅是为了区别同一金属布线层20中包地线40的高度H1大于高速信号线30的高度H2；此处也可以降低高速信号线40的高度进行描述，无论何种方式描述均需要保证线路板100能够在通电时正常工作即可。
可选地，高速信号线30和包地线40的材质均为铜，布线基板10的材质为绝缘材料。
具体地，本申请高速信号线30和包地线40均可以铜作为制作材料，因此传统型PCB/FPC线路板100可以通过局部镀铜、局部减铜的方式实现同一金属布线层20中导体间的高度差异；对于液体金属打印方式制作的线路板100，可以通过局部重复打印或调整喷射量、喷射时间、喷射轨迹等方式实现同一金属布线层20导体间的高度差异；通过在线路板100上的高速信号线30之间设置包地线40，并限定包地线40的高度H1大于高速信号线30的高度H2，有利于降低甚至消除线路板100工作时高速信号线30之间的串扰。
图7所示为本申请实施例提供的线路板的一种布线方法，请参照图1-图3、图5和图7，基于同一发明构思，本申请还提供了一种线路板100的布线方法，包括：
步骤201、选取用于制作线路板100的布线基板10；
步骤202、沿垂直于布线基板10的方向，在布线基板10的第一表面制作第一金属布线层21，第一金属布线层21包括高速信号线30和包地线40；在垂直于布线基板10的方向上，包地线40的高度H1大于高速信号线30的高度H2；
线路板100包括第一布线区50和围绕第一布线区50的第二布线区60，至少部分高速信号线30和至少部分包地线40位于第一布线区50；在第一布线区50内，包地线40位于至少部分相邻的两个高速信号线30之间。
具体地，线路板100包括硬性线路板、柔性线路板和软硬结合板，例如PCB/FPC线路板100；步骤201中选取的用于制作线路板100的布线基板10的材质一般为绝缘材料，步骤202中在所选取布线基板10的第一表面制作第一金属布线层21，此处的第一表面为沿垂直于布线基板10所在方向的任一表面，在第一金属布线层21上制作高速信号线30、包地线40和电源线等线路，且控制沿垂直于布线基板10的方向上，所有包地线40的高度H1均大于高速信号线30的高度H2；电源线等线路的宽度和高度可根据用以设置电源线的空间大小决定，若布线基板10上留有用于电源线设置的宽度较大，可将电源线的高度设置较小，宽度设置较大，若用于电源线设置的宽度较小，可选择将电源线的高度设置为较高，宽度设置为较小；本申请对于电源线的设置高度和宽度并不做具体限定，只要保证电源线与布线基板10上的其他线路能够在通电时正常工作，保证其良好的载流面积即可。
优选地，在垂直于布线基板10的方向上，布线基板10上的所有导体线路的高度均小于包地线40的高度H1，如此有利于线路板100在与其他膜层配合组装时，保持到尽量薄的状态，既能够实现线路板100的薄型化设计，又有利于线路板100在薄型化装置中的使用。
本申请提供的线路板100包括第一布线区50和围绕第一布线区50的第二布线区60，即第二布线区60为边缘布线区，第一布线区50内包括若干条高速信号线30和若干包地线40，优选地，在第一布线区50内，包地线40位于任意相邻的两个高速信号线30之间，且使得在垂直于布线基板10的方向上，每条包地线40的高度H1均大于同层设置的高速信号线30的高度H2，通过较高的包地线40来阻挡高速信号线30之间的磁场串扰，降低甚至消除线路板100在通电工作时高速信号线30间的串扰对线路板100使用造成的负面影响。
可选地，请参照图1、图2和图4-图6，布线方法还包括：沿垂直于布线基板10的方向，在布线基板10的第二表面制作第二金属布线层22，第二表面和第一表面相对设置，第二金属布线层22包括高速信号线30和包地线40；在垂直于布线基板10的方向上，包地线40的高度H1大于高速信号线30的高度H2；
线路板100包括第一布线区50和围绕第一布线区50的第二布线区60，至少部分高速信号线30和至少部分包地线40位于第一布线区50；在第一布线区50内，包地线40位于至少部分相邻的两个高速信号线30之间。
具体地，本申请还提供了一种双层线路板100的布线方法，在布线基板10的两个表面均制作金属布线层20，位于布线基板10第一表面的为第一金属布线层21，位于第二表面的为第二金属布线层22，第一表面和第二表面为布线基板10相对的两个表面；第一金属布线层21和第二金属布线层22均至少包括高速信号线30和包地线40，且第二布线层中包地线40的高度H1也均大于高速信号线30的高度H2，以使得包地线40能够起到屏蔽高速信号线30之间串扰的作用，或同时起到屏蔽高速信号线30和线路板100外部其他电子设备间的干扰作用。
同样地，双层线路板100也包括第一布线区50和围绕第一布线区50的第二布线区60，即第二布线区60为边缘布线区，第一布线区50内包括若干条高速信号线30和若干包地线40，优选地，在第一布线区50内，包地线40位于任意相邻的两个高速信号线30之间，且使得在垂直于布线基板10的方向上，每条包地线40的高度H1均大于同层设置的高速信号线30的高度H2，通过较高的包地线40来阻挡高速信号线30之间的磁场串扰，降低甚至消除线路板100在通电工作时高速信号线30间的串扰对线路板100使用造成的负面影响。
可选地，请参照图4-图6，第一金属布线层21的高速信号线30的延伸方向与第二金属布线层22的高速信号线30的延伸方向相交。
具体地，第一金属布线层21的高速信号线30的延伸方向与第二金属布线层22的高速信号线30的延伸方向相交。即本申请提供的双层线路板100中，第一金属布线层21和第二金属布线层22的走线呈十字交叉形的方式进行排布，即当第一金属布线层21的导体走线的延伸方向为图4所示纵向延伸时，第二金属布线层22的导体走线方向为图6所示的横向延伸，以此减小两层金属布线层20之间的电场耦合作用，提高线路板100的工作效果。
通过上述实施例可知，本发明提供的线路板及其布线方法，至少实现了如下的有益效果：
(1)通过在线路板上的高速信号线之间设置包地线，并限定包地线的高度大于高速信号线的高度，有利于降低甚至消除线路板工作时高速信号线之间的串扰。
(2)当线路板的第二布线区设置包地线，且限定包地线的高度大于高速信号线的高度时，此时包地线能够屏蔽高速信号线和线路板外界电子产品之间的磁场干扰，有利于保障线路板的正常工作。
(3)通过调整线路板上导体(包地线、高速信号线、电源线等)的厚度和宽度，能够有效控制线路板的面积和厚度，以达到降低制作成本的目的。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种线路板，其特征在于，包括布线基板和金属布线层；
沿垂直于所述布线基板的方向，所述布线基板的至少一表面设置有所述金属布线层，所述金属布线层包括高速信号线和包地线；在垂直于所述布线基板的方向上，所述包地线的高度大于所述高速信号线的高度；
所述线路板包括第一布线区和围绕第一布线区的第二布线区，至少部分所述高速信号线和至少部分所述包地线位于所述第一布线区；在所述第一布线区内，所述包地线位于至少部分相邻的两个所述高速信号线之间。
2.根据权利要求1所述的线路板，其特征在于，在所述第一布线区内，所述包地线位于任意相邻的两个所述高速信号线之间。
3.根据权利要求1所述的线路板，其特征在于，在平行于所述布线基板的方向上，设置于相邻两条所述高速信号线之间的所述包地线和与其相邻两条所述高速信号线之间的距离相等。
4.根据权利要求1所述的线路板，其特征在于，至少部分所述包地线位于所述第二布线区。
5.根据权利要求1所述的线路板，其特征在于，沿垂直于所述布线基板的方向，所述布线基板的两个表面均设置有所述金属布线层。
6.根据权利要求5所述的线路板，其特征在于，所述金属布线层包括第一金属布线层和第二金属布线层，所述第一金属布线层和所述第二金属布线层设置于所述布线基板相对的两个表面；
所述第一金属布线层的所述高速信号线的延伸方向与所述第二金属布线层的所述高速信号线的延伸方向相交。
7.根据权利要求1所述的线路板，其特征在于，所述高速信号线和所述包地线的材质均为铜，所述布线基板的材质为绝缘材料。
8.一种如权利要求1至7之任一所述的线路板的布线方法，其特征在于，包括：
选取用于制作线路板的布线基板；
沿垂直于所述布线基板的方向，在所述布线基板的第一表面制作第一金属布线层，所述第一金属布线层包括高速信号线和包地线；在垂直于所述布线基板的方向上，所述包地线的高度大于所述高速信号线的高度；
所述线路板包括第一布线区和围绕第一布线区的第二布线区，至少部分所述高速信号线和至少部分所述包地线位于所述第一布线区；在所述第一布线区内，所述包地线位于至少部分相邻的两个所述高速信号线之间。
9.根据权利要求8所述的线路板的布线方法，其特征在于，还包括：沿垂直于所述布线基板的方向，在所述布线基板的第二表面制作第二金属布线层，所述第二表面和所述第一表面相对设置，所述第二金属布线层包括所述高速信号线和所述包地线；在垂直于所述布线基板的方向上，所述包地线的高度大于所述高速信号线的高度；
所述线路板包括第一布线区和围绕第一布线区的第二布线区，至少部分所述高速信号线和至少部分所述包地线位于所述第一布线区；在所述第一布线区内，所述包地线位于至少部分相邻的两个所述高速信号线之间。
10.根据权利要求9所述的线路板的布线方法，其特征在于，所述第一金属布线层的所述高速信号线的延伸方向与所述第二金属布线层的所述高速信号线的延伸方向相交。
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