CN111225493B - 一种电路板的布线结构及电路板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电路板的布线结构及电路板，涉及电路板设计技术领域，为解决现有技术中单面板PDN的阻抗较大的问题而发明。本发明一种电路板的布线结构，所述电路板的一侧表面设有处理器和电容，所述布线结构包括第一连接结构和第二连接结构，所述第一连接结构和所述第二连接结构均位于所述电路板内，所述第一连接结构用于连接所述处理器的电源端与所述电容的电源端，所述第二连接结构用于连接所述处理器的接地端与所述电容的接地端，所述第一连接结构和所述第二连接结构在与所述电路板垂直的第一平面上的投影可形成至少两个环形区，且其中两个所述环形区的磁场方向相同。本发明一种电路板的布线结构用于连接处理器和电容。

Description

一种电路板的布线结构及电路板

技术领域

本发明涉及电路板设计技术领域，尤其涉及一种电路板的布线结构及电路板。

背景技术

现有电路板分为双面板和单面板，双面板可在电路板的两面均设置电子器件，通常将CPU设置在电路板的一侧，滤波电容设置在电路板的另一侧，且滤波电容与CPU相对；而单面板仅可将电子器件设置在电路板的一侧，电路板上的电子器件较多，使得滤波电容与CPU的距离较远。

现有单面板在设计时，采用走线较短原则，CPU和电容的走线方式有两种，如图1～2所示。图1为现有技术中单面板的第一种布线方式的示意图，单面板01设有电源层011和位于电源层011下方的接地层012，单面板01上设有CPU(Central Processing Unit，中央处理器)02和电容03，CPU02的电源端021靠近电容03的电源端031设置，CPU02的电源端021与电容03的电源端031电连接，CPU02的接地端022与电容03的接地端032电连接；图2为现有技术中单面板的第二种布线方式的示意图，该单面板的结构与上图类似，区别在于：CPU02的接地端022靠近电容03的接地端032设置，单面板01的电源层011位于接地层012的下方。

在上述两种单面板中，电流均在垂直于单面板的截面上形成环形或近似环形(图中箭头为电流的走向)，图1的布线方式在环形区域的磁通量或图2的布线方式在环形区域的磁通量都是非正即负，且环形区域的面积均较大，使得磁通量较大，所以电感量也较大，从而PDN(Power Distribution Network，电源分布网络)的阻抗较大，主控芯片的噪声较多，容易导致波纹较大，严重的甚至影响系统的稳定性，造成死机问题。

发明内容

本发明的实施例提供一种电路板的布线结构及电路板，可解决现有技术中单面板PDN的阻抗较大的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种电路板的布线结构，所述电路板的一侧表面设有处理器和电容，所述布线结构包括第一连接结构和第二连接结构，所述第一连接结构和所述第二连接结构均位于所述电路板内，所述第一连接结构用于连接所述处理器的电源端与所述电容的电源端，所述第二连接结构用于连接所述处理器的接地端与所述电容的接地端，所述第一连接结构和所述第二连接结构在与所述电路板垂直的第一平面上的投影可形成至少两个环形区，且其中两个所述环形区的磁场方向相同。

可选地，所述第一连接结构包括第一连接线、以及与所述第一连接线电连接的两个第一过孔，两个所述第一过孔分别与所述处理器的电源端、所述电容的电源端电连接；所述第二连接结构包括第二连接线、以及与所述第二连接线电连接的两个第二过孔，两个所述第二过孔分别与所述处理器的接地端、所述电容的接地端电连接；在所述第一平面上，所述电容的电源端靠近所述处理器的电源端设置，两个所述第一过孔均位于两个所述第二过孔之间。

可选地，所述电路板包括第一导电层、以及位于所述第一导电层下方的第二导电层，所述第一连接线位于所述第二导电层上，所述第二连接线位于所述第一导电层上。

可选地，所述电路板包括第一导电层，所述第一连接线和所述第二连接线均位于所述第一导电层上。

可选地，所述第一连接结构还包括第三连接线，所述第一过孔通过所述第三连接线与所述电容的电源端引线连接，所述第三连接线的延伸方向与所述电容的电源端引线的延伸方向相同。

可选地，所述第一连接结构包括第一连接线、以及与所述第一连接线电连接的两个第一过孔，两个所述第一过孔分别与所述处理器的电源端、所述电容的电源端电连接；所述第二连接结构包括第二连接线、以及与所述第二连接线电连接的两个第二过孔，两个所述第二过孔分别与所述处理器的接地端、所述电容的接地端电连接；在所述第一平面上，所述电容的接地端靠近所述处理器设置，两个所述第二过孔均位于两个所述第一过孔之间。

可选地，所述电路板包括第一导电层、以及位于所述第一导电层下方的第二导电层，所述第一连接线位于所述第一导电层上，所述第二连接线位于所述第二导电层上。

可选地，所述电路板包括第一导电层，所述第一连接线和所述第二连接线均位于所述第一导电层上。

可选地，所述第二连接结构还包括第四连接线，所述第二过孔通过所述第四连接线与所述电容的接地端引线连接，所述第四连接线的延伸方向与所述电容的接地端引线的延伸方向相同。

可选地，所述第一连接线和两个所述第一过孔的所在平面与所述第二连接线和两个所述第二过孔的所在平面相同。

可选地，所述第一导电层包括电源线区和地线区，所述第一连接线位于所述电源线区，所述第二连接线位于所述地线区。

可选地，所述第一连接线与所述第二连接线平行、且所述第一连接线与所述第二连接线的间距为0.06mm。

本发明实施例还公开了一种电路板，采用上述实施例所述的电路板的布线结构。

本发明实施例提供的电路板的布线结构及电路板，由于处理器和电容通过电路板内的两个连接结构电连接，其中，第一连接结构将处理器的电源端与电容的电源端电连接，第二连接结构将处理器的接地端和电容的接地端电连接，第一连接结构和第二连接结构在垂直于电路板的第一平面上的投影可形成至少两个环形区，其中两个环形区的磁场方向相同，即这两个环形区的磁通量均为正或均为负，一个环形区外的磁场方向与另一个环形区内的磁场方向相反，使得这两个环形区可相互作用，降低环形区内的磁场强度，从而降低了电感，故而降低了PDN(Power Distribution Network，电源分布网络)的阻抗，减少外界噪声干扰耦合到主控芯片内，电源的波纹较小，系统的稳定性较好。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中单面板的一种布线方式的示意图；

图2为现有技术中单面板的另一种布线方式的示意图；

图3为实施例1布线结构的连接示意图；

图4为实施例1布线结构中的第一连接结构和第二连接结构位于相同平面的结构示意图；

图5为实施例1布线结构中的第一连接结构和第二连接结构位于不同平面的结构示意图；

图6为实施例2布线结构的连接示意图；

图7为实施例2布线结构中第一导电层包括地线区和电源线区的结构示意图；

图8为实施例2布线结构中的第一连接结构和第二连接结构位于相同平面的结构示意图；

图9为实施例2布线结构中的第一连接结构和第二连接结构位于不同平面的结构示意图；

图10为实施例3布线结构的连接示意图；

图11为实施例3布线结构中的第一连接结构和第二连接结构位于相同平面的结构示意图；

图12为实施例3布线结构中的第一连接结构和第二连接结构位于不同平面的结构示意图；

图13为实施例4布线结构的连接示意图；

图14为实施例4布线结构中的第一连接结构和第二连接结构位于相同平面的结构示意图；

图15为实施例4布线结构中的第一连接结构和第二连接结构位于不同平面的结构示意图；

图16为电路板采用两种现有技术布线方式的电路板、以及实施例5采用实施例1布线方式的电路板的仿真结果对比图；

图17为电路板采用两种现有技术布线方式的电路板、以及实施例5采用实施例2布线方式的电路板的仿真结果对比图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图3和图6，在电路板1的一侧表面设有处理器2和电容3，本发明实施例的电路板的布线结构包括第一连接结构4和第二连接结构5，第一连接结构4和第二连接结构5均位于电路板1内，第一连接结构4用于连接处理器2的电源端21与电容3的电源端31，第二连接结构5用于连接处理器2的接地端22与电容3的接地端32，第一连接结构4和第二连接结构5在与电路板1垂直的第一平面P上的投影可形成至少两个环形区6a和6b，且其中两个环形区6a和6b的磁场方向相同。

本发明实施例提供的电路板的布线结构，由于处理器2和电容3通过电路板1内的两个连接结构电连接，其中，第一连接结构4将处理器2的电源端21与电容3的电源端31电连接，第二连接结构5将处理器2的接地端22和电容3的接地端32电连接，第一连接结构4和第二连接结构5在垂直于电路板1的第一平面P上的投影可形成至少两个环形区6a和6b，其中这两个环形区的磁通量均为正或均为负，一个环形区外的磁场方向与另一个环形区内的磁场方向相反，使得两个环形区可相互作用，降低环形区内的磁场强度，从而降低了电感，故而降低了PDN(Power Distribution Network，电源分布网络)的阻抗，减少外界噪声干扰耦合到主控芯片内，电源的波纹较小，系统的稳定性较好。

以下以具体的实施例对本发明进行进一步说明。

实施例1

本实施例为一种电路板的布线结构，该布线结构包括第一连接结构4和第二连接结构5，其中，上述的第一连接结构4包括第一连接线41、以及与第一连接线41电连接的两个第一过孔42，两个第一过孔42分别与处理器2的电源端21、电容3的电源端31电连接，第二连接结构5包括第二连接线51、以及与第二连接线51电连接的两个第二过孔52，两个第二过孔52分别与处理器2的接地端22、电容3的接地端32电连接，在第一平面P上，电容3的电源端31靠近处理器2的电源端21设置，两个第一过孔42均位于两个第二过孔52之间，如图3～5所示。

基于上述实施例，本发明实施例中的布线结构可应用于单面布线多层板上，电路板1包括第一导电层11和第二导电层12，第二导电层12位于第一导电层11的下方，第一连接线41位于第二导电层12上，第二连接线51位于第一导线层上，即第一连接结构4和第二连接结构5在第一平面P上的投影可形成3个环形区6a、6b、6c，其中，环形区6a和6b的磁场方向相同，环形区6a和6b的磁通量之和较小，且3个环形区6a、6b、6c的面积小于现有技术环形区的面积，故采用该布线结构的电路板的总磁通量降低。

可选地，上述的第一连接结构4还包括第三连接线43，第一过孔42通过第三连接线43与电容3的电源端31引线连接，第三连接线43的延伸方向与电容3的电源端31引线的延伸方向相同。可根据不同的电路板需要，调整第三连接线43的长度、以及与其连接的第一过孔42的开设位置，从而调整环形区6b的大小，以使环形区6a和6b的总磁通量较小，并尽量减小环形区6c的大小，使得环形区6c的面积小于环形区6a和6b中任一个的面积。

需要说明的是：第一导电层11为地线层，第二导电层12为电源层。当然，电路板1还可包括其他导电层，如信号层。

可选地，第一连接线41和两个第一过孔42的所在平面与第二连接线51和两个第二过孔52的所在平面相同，如图4所示。若第二连接线51位于第一导电层11，当两个第一过孔42在穿过第一导电层11与第一连接线41连接时，会在第一导电层11与第二连接线51具有交叉点，为了避免出现交叉，第二连接线51在该处设置避让弧线，从而使布线设计较简洁，处理器2与电容3的连接结构所形成环形区较封闭，感应磁场较稳定。

可选地，第一连接线41和两个第一过孔42的所在平面与第二连接线51和两个第二过孔52的所在平面不同，如图5所示。例如，将(整条或部分)第二连接线51错开第一过孔42，但第一过孔42与第一导电层11的交叉处与第二连接线51的距离很小，使得第一连接线41、第二连接线51、第一过孔42、第二过孔52、处理器2和电容3的整个连接电路仍然能够形成近似封闭的环形区。

实施例2

本实施例为一种电路板的布线结构，该布线结构与实施例1的结构类似，不同之处在于：第一连接线41和所述第二连接线51均位于第一导电层11上，因在第一平面P上两个第一过孔42均位于两个第二过孔52之间，则在第一平面P上第一连接线41均位于第二连接线51上，在第一平面P上形成两个环形区6a和6b，如图6～9所示。为了形成两个环形区，需第一连接线41与第二连接线51尽量靠近。

在一些实施例中，上述的第一导电层11包括电源线区111和地线区112，第一连接线41位于电源线区111，第二连接线51位于地线区112，即电路板1上的其他电子器件的电源接线均可设计在第一导电层11的电源线区111，电路板1上的其他电子器件的接地线均可设计在第二导电层12的地线区112。可选地，在第一导电层11上各电子器件的电源接线和接地线交错设计。优选地，采用前者的方案，可在地线区112可直接铺一个铜层，工艺上更好实现。因第一连接线41和第二连接线51的间距要尽可能靠近，因此，第一连接线41应位于电源线区111上与地线区112的交界处，如图7所示。

可选地，在一些实施例中，第一连接线41和两个第一过孔42的所在平面与第二连接线51和两个第二过孔52的所在平面相同。例如，第二连接线51包括两个第一直线段511和第二直线段512，第二直线段512的两端分别与两个第一直线段511连接，两个第一直线段511与第一连接线41在第一平面P上的投影位于同一直线上，且第二直线段512与第一连接线41在第一平面P上的投影重合，如图8所示。需要说明的是：两个第一直线段411与第二直线段512的连接可通过避让圆弧连接，且第二直线段512与第一连接线41平行，避免第一直线段411与第一连接线41接触。

可选地，在另一些实施例中，第一连接线41和两个第一过孔42的所在平面与第二连接线51和两个第二过孔52的所在平面不相同，例如，将第一连接线41和第二连接线51平行设置，但两者距离较近，如图9所示。

可选地，在一些实施例中，第一连接线41与第二连接线51(或第二直线段512)平行，且第一连接线41与第二连接线51(或第二直线段512)的间距d为0.06mm，如图8～9所示，使得第一连接线41与第二连接线51可形成两个环形区。

实施例3

本实施例的结构为一种电路板的布线结构，该布线结构与实施例1的结构类似，其区别在于：在第一平面P上，处理器2的接地端22靠近电容3的接地端32设置，两个第二过孔52均位于两个第一过孔42之间，如图10～12所示。

基于上述实施例，本实施例中的第一连接线41位于第一导电层11上，第二连接线51位于第二导线层上，即第一连接结构4和第二连接结构5在第一平面P上的投影可形成3个环形区6a、6b、6c，其中，6a和6b的磁场方向相同。第一导电层11为电源层，第二导电层12为地线层。

可选地，上述的第一连接结构4还包括第四连接线53，第二过孔52通过第四连接线53与电容3的接地端32引线连接，第四连接线53的延伸方向与电容3的接地端32引线的延伸方向相同。可根据不同的电路板需要，调整第四连接线53的长度、以及与其连接的第二过孔52的开设位置，从而调整环形区6b的大小，以使环形区6a和6b的总磁通量较小，并尽量减小环形区6c的大小，环形区6c的面积小于环形区6a和6b中任一个的面积。

可选地，第一连接线41和两个第一过孔42的所在平面与第二连接线51和两个第二过孔52的所在平面相同，如图11所示。若第一连接线41位于第一导电层11，当两个第二过孔52在穿过第一导电层11与第二连接线51连接时，会在第一导电层11与第一连接线41具有交叉点，为了避免出现交叉，第一连接线41在该处设置避让弧线，从而使布线设计较简洁，处理器2与电容3的连接结构所形成环形区较封闭，感应磁场较稳定。

可选地，第一连接线41和两个第一过孔42的所在平面与第二连接线51和两个第二过孔52的所在平面不同，如图12所示。例如，将(整条或部分)第一连接线41错开第二过孔52，但第二过孔52与第一导电层11的交叉处与第一连接线41的距离很小，使得第一连接线41、第二连接线51、第一过孔42、第二过孔52、处理器2和电容3的整个连接电路仍然能够形成近似封闭的环形区。

实施例4

本实施例的结构为一种电路板的布线结构，该布线结构与实施例3的结构类似，其区别在于：第一连接线41和所述第二连接线51均位于第一导电层11上，因在第一平面P上两个第二过孔52均位于两个第一过孔42之间，则在第一平面P上第二连接线51均位于第一连接线41上，在第一平面P上形成两个环形区6a和6b，如图13～15所示。为了形成两个环形区，需第一连接线41与第二连接线51尽量靠近。

在一些实施例中，上述的第一导电层11包括电源线区111和地线区112，第一连接线41位于电源线区111，第二连接线51位于地线区112，即电路板1上的其他电子器件的电源接线均可设计在第一导电层11的电源线区111，电路板1上的其他电子器件的接地线均可设计在第二导电层12的地线区112。可选地，在第一导电层11上各电子器件的电源接线和接地线交错设计。优选地，采用前者的方案，可在地线区112可直接铺一个铜层，工艺上更好实现。因第一连接线41和第二连接线51的间距要尽可能靠近，因此，第一连接线41应位于电源线区111上与地线区112的交界处，如图7所示。

可选地，在一些实施例中，第一连接线41和两个第一过孔42的所在平面与第二连接线51和两个第二过孔52的所在平面相同。例如，第一连接线41包括两个第三直线段411和第四直线段412，第四直线段412的两端分别与两个第三直线段411连接，两个第三直线段411与第二连接线51位于同一直线上，第四直线段412的长度与第二连接线51的长度相等、且第四直线段412与第二连接线51在第一平面P上重合，如图14所示。需要说明的是：两个第三直线段411与第四直线段412可通过避让圆弧连接，且第四直线段412与第二连接线51平行，避免第三直线段411与第二连接线51接触。

可选地，在另一些实施例中，第一连接线41和两个第一过孔42的所在平面与第二连接线51和两个第二过孔52的所在平面不相同，例如，将第一连接线41和第二连接线51平行设置，但两者距离较近，如图15所示。

可选地，在一些实施例中，第二连接线51与第一连接线41(或第四直线段412)平行，且第一连接线41(或第四直线段412)与第二连接线51的间距d为0.06mm，如图14～15所示，使得第一连接线41与第二连接线51可形成两个环形区。

实施例5

本实施例为一种电路板，该电路板1上采用了上述实施例1～4中任一种所述的电路板的布线结构。由于在本实施例的电路板上采用上述的电路板的布线结构与上述布线结构的各实施例中提供的布线方式相同，因此二者能够解决相同的技术问题，并达到相同的预期效果。

以该电路板1为电视电路板为例，搭建试验平台，对采用现有技术中的两种布线方式的电路板、采用实施例1的布线方式的电路板以及采用实施例2(补充1)的布线方式的电路板进行仿真试验，结果图16～17所示，图中的横坐标为频率，纵坐标为阻抗。图16和图17中a均指的是现有技术图1的布线方式的频率-电源阻抗的变化曲线，图16和图17中b均指的是现有技术图2的布线方式的频率-电源阻抗的变化曲线，图16中c指采用实施例1的布线方式的电路板的频率-电源阻抗的变化曲线，图17中c指采用实施例2的布线方式的电路板的频率-电源阻抗的变化曲线。

相较于采用现有两种布线方式的电路板，采用实施例1的布线方式的电路板和采用实施例2的布线方式的电路板的磁通量均为较小，且仿真结果表明采用实施例1和实施例2的布线方式的电路板的PDN的阻抗也是较小的。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电路板的布线结构，所述电路板的一侧表面设有处理器和电容，其特征在于，所述布线结构包括第一连接结构和第二连接结构，所述第一连接结构和所述第二连接结构均位于所述电路板内，所述第一连接结构用于连接所述处理器的电源端与所述电容的电源端，所述第二连接结构用于连接所述处理器的接地端与所述电容的接地端，所述第一连接结构和所述第二连接结构在与所述电路板垂直的第一平面上的投影可形成至少两个环形区，且其中两个所述环形区的磁场方向相同；

所述第一连接结构包括第一连接线、以及与所述第一连接线电连接的两个第一过孔，两个所述第一过孔分别与所述处理器的电源端、所述电容的电源端电连接；

所述第二连接结构包括第二连接线、以及与所述第二连接线电连接的两个第二过孔，两个所述第二过孔分别与所述处理器的接地端、所述电容的接地端电连接；

在所述第一平面上，所述电容的电源端靠近所述处理器的电源端设置，两个所述第一过孔均位于两个所述第二过孔之间；

所述第一连接结构还包括第三连接线，所述第一过孔通过所述第三连接线与所述电容的电源端引线连接，所述第三连接线的延伸方向与所述电容的电源端引线的延伸方向相同。

2.根据权利要求1所述的电路板的布线结构，其特征在于，所述电路板包括第一导电层、以及位于所述第一导电层下方的第二导电层，所述第一连接线位于所述第二导电层上，所述第二连接线位于所述第一导电层上。

3.根据权利要求1所述的电路板的布线结构，其特征在于，所述电路板包括第一导电层，所述第一连接线和所述第二连接线均位于所述第一导电层上。

4.一种电路板的布线结构，所述电路板的一侧表面设有处理器和电容，其特征在于，所述布线结构包括第一连接结构和第二连接结构，所述第一连接结构和所述第二连接结构均位于所述电路板内，所述第一连接结构用于连接所述处理器的电源端与所述电容的电源端，所述第二连接结构用于连接所述处理器的接地端与所述电容的接地端，所述第一连接结构和所述第二连接结构在与所述电路板垂直的第一平面上的投影可形成至少两个环形区，且其中两个所述环形区的磁场方向相同；

所述第一连接结构包括第一连接线、以及与所述第一连接线电连接的两个第一过孔，两个所述第一过孔分别与所述处理器的电源端、所述电容的电源端电连接；

所述第二连接结构包括第二连接线、以及与所述第二连接线电连接的两个第二过孔，两个所述第二过孔分别与所述处理器的接地端、所述电容的接地端电连接；

在所述第一平面上，所述电容的接地端靠近所述处理器的接地端设置，两个所述第二过孔均位于两个所述第一过孔之间；

所述第二连接结构还包括第四连接线，所述第二过孔通过所述第四连接线与所述电容的接地端引线连接，所述第四连接线的延伸方向与所述电容的接地端引线的延伸方向相同。

5.根据权利要求4所述的电路板的布线结构，其特征在于，所述电路板包括第一导电层、以及位于所述第一导电层下方的第二导电层，所述第一连接线位于所述第一导电层上，所述第二连接线位于所述第二导电层上。

6.根据权利要求4所述的电路板的布线结构，其特征在于，所述电路板包括第一导电层，所述第一连接线和所述第二连接线均位于所述第一导电层上。

7.根据权利要求1或4所述的电路板的布线结构，其特征在于，所述第一连接线和两个所述第一过孔的所在平面与所述第二连接线和两个所述第二过孔的所在平面相同。

8.根据权利要求3或6所述的电路板的布线结构，其特征在于，所述第一导电层包括电源线区和地线区，所述第一连接线位于所述电源线区，所述第二连接线位于所述地线区。

9.根据权利要求3或6所述的电路板的布线结构，其特征在于，所述第一连接线与所述第二连接线平行、且所述第一连接线与所述第二连接线的间距为0.06mm。

10.一种电路板，其特征在于，采用上述权利要求1~9中任一项所述的电路板的布线结构。

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