CN112040637B - 一种具有差分线的pcb板、制造方法和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有差分线的PCB板、制造方法和电子设备。所述PCB板包括：第一传输介质层，包括编织成网格状的玻璃纤维片和嵌在网格中的粘接材料，且第一传输介质层表面开设第一传输线；第二传输介质层，编织成网格状的玻璃纤维片和嵌在网格中的粘接材料，第二传输介质层的网格与第一传输介质层的网格平行且相对设置，且第二传输介质层靠近第一传输介质层的表面开设与第一传输线对称的第二传输线，第一传输线和第二传输线的宽度相同并构成差分对；半固化片，半固化片粘接第一传输介质层和第二传输介质层的相对表面。本发明的方案，能够达到减小或消除差分线的玻纤效应，有效的保证差分信号传输的质量及差分信号传输的完整性。

Description

一种具有差分线的PCB板、制造方法和电子设备

技术领域

本发明涉及PCB板领域，尤其涉及一种具有差分线的PCB板、制造方法和电子设备。

背景技术

随着存储服务器高速高密需求的增加，PCB板上的高速线经常使用差分线，即用两条平行的、等长的走线传输相位差180度的同一信号，从而达到减小甚至消除共模干扰的目的；差分线以差分对P和N的形式呈现，通常设计时要保证P线和N的线布线环境要尽量一致，包括线宽间距的一致性、走线长度的匹配等，P线和N线周围的相对介电常数也要保持一致。

目前，现有技术中PCB板内布设差分线主要是在相同传输层中平行方式P线和N线；例如图1A示出了现有技术中PCB板上差分线的布线微观图，该PCB板的传输层由玻璃纤维片100和环氧树脂200构成，玻纤布工艺及玻璃纤维片的经纬纱线的宽度及其间距大小不一样，纱线之间存在缝隙纱线之间存在缝隙，缝隙中间由环氧树脂填充；差分线300由传P线310和N线320构成，此时P线310和N线320分别走在玻璃纤维上和环氧树脂上，由于玻璃纤维和环氧树脂的介电常数差异较大，两条线的传输阻抗及时延都不一致、影响信号质量，这就是传输线玻纤效应。进一步地，图1B示出现有技术中PCB板上差分线倾斜布线微观图，与图1A的区别是P线310和N线320在放置时与玻璃纤维片的纱线呈一定角度，从而尽量减少差分线两条线间的走线环境差异，然而这种方法并不能完全消除玻纤效应，并且会增加设计成本或加工成本。

发明内容

有鉴于此，有必要针对以上技术问题，提出一种消除、抑制玻纤效应的具有差分线的PCB板和电子设备。

根据本发明的一方面，提供了一种具有差分线的PCB板，所述PCB板包括：

第一传输介质层，所述第一传输介质层包括编织成网格状的玻璃纤维片和嵌在网格中的粘接材料，且所述第一传输介质层表面开设第一传输线；

第二传输介质层，所述第二传输介质包括编织成网格状的玻璃纤维片和嵌在网格中的粘接材料，第二传输介质层的网格与第一传输介质层的网格相对设置，且第二传输介质层靠近所述第一传输介质层的表面开设与所述第一传输线对称的第二传输线，所述第一传输线和所述第二传输线的宽度相同并构成差分对；

半固化片，所述半固化片粘接所述第一传输介质层和第二传输介质层的相对表面。

在其中一个实施例中，所述半固化片包括网格状的玻璃纤维片，且网格状的玻璃纤维片浸渍树脂胶液。

在其中一个实施例中，所述第一传输线和所述第二传输线均包括铜材质，且所述第一传输线和所述第二传输线均通过蚀刻方式开设。

在其中一个实施例中，所述第一传输介质层和所述第二传输介质层的玻璃纤维片中的纤维均沿长度或宽度方向延伸，所述第一传输线和所述第二传输线均与长度方向或宽度方向平行。

在其中一个实施例中，所述第一传输介质层和第二传输介质层的玻璃纤维的规格包括7637型、7630型、7628型、7615型、1506型、1652型、2116型、2113型和3313型中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述第一传输介质层和所述第二传输介质层远离所述半固化片的表面均设置铜箔。

在其中一个实施例中，构成所述半固化片的玻璃纤维的规格包括：7637型、7630型、7628型、7615型、1506型、1652型、2116型、2113型、3313型、1080型和106型中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述第一传输介质层和所述第一传输介质层的玻璃纤维片均为多层，多层玻璃纤维片均平行放置，且多层玻璃纤维片的网格均相对设置。

根据本发明的又一方面，提供了一种具有差分线的PCB板制造方法，所述方法包括：

提供第一传输介质层，所述第一传输介质层包括编织成网格状的玻璃纤维片和嵌在网格中的粘接材料，且所述第一传输介质层表面开设第一传输线；

提供第二传输介质层，所述第二传输介质包括编织成网格状的玻璃纤维片和嵌在网格中的粘接材料，第二传输介质层的网格与第一传输介质层的网格平行且相对设置，且第二传输介质层靠近所述第一传输介质层的表面开设与所述第一传输线对称的第二传输线，所述第一传输线和所述第二传输线的宽度相同并构成差分对；

利用半固化片粘接所述第一传输介质层和第二传输介质层的相对表面，以得到PCB板。

根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备采用以上所述第一传输线和第二传输线传输差分信号。

上述一种具有差分线的PCB板、制造方法和电子设备，通过将差分线分别的布设在两个第一传输介质层和第二传输介质层，并使第一传输介质层和第二传输层的玻璃纤维和粘接材料分别相对，较好的满足差分线的P线和N线走线环境、间距的一致性，能够减小或消除P线和N线走线环境差异产生的玻纤效应，有效的保证差分信号传输的质量及差分信号传输的完整性。

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实施例。

图1A为现有技术中PCB板上差分线的布线微观图；

图1B现有技术中PCB板上差分线倾斜布线微观图；

图2为本发明一个实施例中一种具有差分线的PCB板的纵切面示意图；

图3为本发明另一个实施例中第一传输介质层和第二传输介质层偏差检查示意图；

图4为本发明另一个实施例中第一传输线和第二传输线的线宽检查示意图。

【附图标记说明】

10：第一传输介质层；11：第一传输线；

20：第二传输介质层；21：第二传输线；

30：半固化片。

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明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

在一个实施例中，请参照图2示出的PCB板的纵切面示意图，本发明提供了一种具有差分线的PCB板，该PCB板具体包括：

第一传输介质层10，所述第一传输介质层10包括编织成网格状的玻璃纤维片和嵌在网格中的粘接材料，且所述第一传输介质层表面开设第一传输线11；优选地，所述粘接材料为环氧树脂。

例如图2中示出PCB纵切面图，椭圆形状部分即为纤维片的某一沿纵向延伸的纤维，为了便于理解本发明的技术方案，除纵向以外的纤维未示出，图2中椭圆形状周围空白区域即为填充缝隙的环氧树脂，纤维片上缝隙的最大宽度小于80微米为宜。

第二传输介质层20，所述第二传输介质20包括编织成网格状的玻璃纤维片和嵌在网格中的粘接材料，第二传输介质层20的网格与第一传输介质层20的网格平行且相对设置，且第二传输介质层靠近所述第一传输介质层的表面开设与所述第一传输线11对称的第二传输线21，所述第一传输线和所述第二传输线的宽度相同，并由所述第一传输线和所述二传输线构成差分对；

网格平行且相对设置是指第一传输层和第二传输层的纤维片相互平行，并且构成网格边的纤维部分相对，网格中间即缝隙部分相对。差分对是指两条平行的、等长的走线传输相位差180度的同一信号，例如图2中P1和N1构成一组差分对，P2和N2构成另一组差分对，可以理解的是第一传输线和第二传输线具体哪一个为P或N线仅用于举例说明，不应理解为对发明的限制。

半固化片30，所述半固化片粘接所述第一传输介质层和第二传输介质层的相对表面。

上述一种具有差分线的PCB板，通过将差分线分别的布设在两个第一传输介质层和第二传输介质层，并使第一传输介质层和第二传输层的玻璃纤维和粘接材料分别相对，能够较好的满足差分线的P线和N线走线环境、间距的一致性，能够可达到减小或消除P线和N线走线环境差异产生的玻纤效应，有效的保证差分信号传输的质量及差分信号传输的完整性。

在又一个实施例中，请继续参照图2所示，所述半固化片30包括网格状的玻璃纤维片，且网格状的玻璃纤维片浸渍树脂胶液；在具体实施过程中半固化片放置在第一传输介质层和第二传输介质层之间，通过加热加压处理将两个传输层粘接。优选地，构成所述半固化片的玻璃纤维的规格包括：7637型、7630型、7628型、7615型、1506型、1652型、2116型、2113型、3313型、1080型和106型中的至少一种。

在又一个实施例中，所述第一传输线和所述第二传输线均包括铜材质，且所述第一传输线和所述第二传输线均通过蚀刻方式开设。较佳的，所述第一传输介质层和所述第二传输介质层远离所述半固化片的表面均设置铜箔。在具体实施过程时，第一传输介质层和第二传输介质层可均采用现有的相同型号的双面覆铜板（CORE），为了使两层覆铜板的玻璃纤维网格对齐，可采用磨边的方式对齐，即两层覆铜板均将当前边缘部分的磨掉，直至边缘刚露出玻璃纤维，在两层覆铜距离磨边相同距离的位置通过酸刻蚀的方式在覆铜板的一侧蚀刻出铜线。

优选地，所述第一传输介质层和所述第二传输介质层的玻璃纤维片中的纤维均沿长度或宽度方向延伸，所述第一传输线和所述第二传输线均与长度方向或宽度方向平行。

在又一个实施例中，传输介质层的编织间隙应尽量小，第一传输介质层和第二传输介质层的玻璃纤维片可以是单层也可是多层，当采用单层玻璃纤维编织时避免使用1080型和106型，优选地，所述第一传输介质层和第二传输介质层的玻璃纤维的规格包括7637型、7630型、7628型、7615型、1506型、1652型、2116型、2113型和3313型中的至少一种。较佳的，当第一传输介质层和第二传输介质层均采用多层玻纤为编织时多层玻璃纤维片均平行放置，且多层玻璃纤维片的网格均相对设置。

根据本发明的又一方面，提供了一种具有差分线的PCB板制造方法，所述方法包括：

S1、提供第一传输介质层，所述第一传输介质层包括编织成网格状的玻璃纤维片和嵌在网格中的粘接材料，且所述第一传输介质层表面开设第一传输线；

S2、提供第二传输介质层，所述第二传输介质包括编织成网格状的玻璃纤维片和嵌在网格中的粘接材料，第二传输介质层的网格与第一传输介质层的网格平行且相对设置，且第二传输介质层靠近所述第一传输介质层的表面开设与所述第一传输线对称的第二传输线，所述第一传输线和所述第二传输线的宽度相同并构成差分对；

S3、利用半固化片粘接所述第一传输介质层和第二传输介质层的相对表面，以得到PCB板。

在又一个实施例中，下面以现有的相同型号的两层覆铜板分别作第一传输介质层和第二传输介质层举例说明，本发明PCB板生产流程具体包括以下步骤：

步骤1，通过阻抗计算工具确定双面覆铜板的型号、半固化片（Prepreg）的型号、差分线P线、N线的线宽和线间距；

步骤2，选择两个型号相同的双面覆铜板，尽量编织间隙小的玻璃纤维布型号，避免使用单张1080、106等薄布；

步骤3，在满足阻抗需求的调节下，尽量将线宽设计的较宽，以减少玻纤效应。

步骤4，分别在两层双面覆铜板上蚀刻两条铜线，线宽保持相同，两条线正对布线，并保持两层覆铜板上的铜线相对于半固化片对称，通过半固化片将两层覆铜板开设铜线的一侧通过半固化片粘接，由此制得具有差分线的PCB板。

步骤5，设计传输介质层玻璃纤维的时延偏差检验模块，验证PCB板玻璃纤维对P线和N线延的影响是否满足设计要求；如不满足，可尝试调整对齐玻璃纤维布的位置；

在具体实施过程中，请参照图3所示，图3示出了第一传输介质层和第二传输介质层偏差检查示意图，由于两个完全一样的覆铜板也无法保证玻璃纤维的路径是绝对重合，差分线的P线和N线在双面覆铜板的参考部分仍然会有微小的差异；制版前需要设计双面覆铜板的玻璃纤维的偏差影响检验模块；如图3所示差分对1，2，3分别设计一定的位置偏差，如差分对1的P线和N线的偏差为0mil，差分对2的P线和N线的偏差1mil，差分对3的P线和N线的偏差2mil，由于常用玻璃纤维编织缝隙一般为3mil以下，设置到P线和N线偏差3mil即可，当然为了保证验证的精度差分对的数量可以增加，不同差分对的偏移步长可以缩小；制版后分别测试每一组差分对P线和N线的时延差异；记录时延差异判断是否满足设计要求。

步骤6，设计传输介质层对传输线的线宽敏感度验证模块，验证所有传输线是否满足设计要求；如不满足，可尝试调整对齐玻璃纤维布的位置。

在具体实施过程中，请参照图4所示，图4示出了第一传输线和第二传输线的线宽检查示意图，由于PCB板有多种差分线线宽，制版前需要设计不同线宽对时延的敏感度验证模块，差分对1的P线和N线线宽设置为W1，差分对2的P线和N线线宽设置为W2等，差分对3的P线和N线线宽设置为W3，W1-W3的大小依次递增，制版测试不同线宽对应的P线和N线时延，记录结果判断是否满足设计要求。需要特别说明的是，验证线宽的差分对的数量不限于三个，可以增加差分对的数量，使不同的差分具有更小的线宽差距。

步骤7，制版后可对PCB板切片观察两个传输介质层，即在传输介质层上开始的传输线是否相对于固化片完全对称，如不对称需要调整加工参数，优化加工工艺，直到满足设计要求。

采用上述过程制得的PCB板，能够保证差分对的P线和N线分别在两个传输介质层具有相同的布线环境，从而达到减小、甚至消除差分对的P线和N线延时差异，极大的降低了PCB板设计对的传输差分信号完整性影响。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种电子设备，具体来说该电子设备采用以上所述第一传输线和第二传输线传输差分信号。

以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有差分线的PCB板，其特征在于，所述PCB板包括：

第一传输介质层，所述第一传输介质层包括编织成网格状的玻璃纤维片和嵌在网格中的粘接材料，且所述第一传输介质层表面开设第一传输线；

第二传输介质层，所述第二传输介质包括编织成网格状的玻璃纤维片和嵌在网格中的粘接材料，第二传输介质层的网格与第一传输介质层的网格平行且相对设置，且第二传输介质层靠近所述第一传输介质层的表面开设与所述第一传输线对称的第二传输线，所述第一传输线和所述第二传输线的宽度相同并构成差分对；

所述第一传输介质层和所述第二传输介质层的玻璃纤维片均为多层，多层玻璃纤维片均平行放置，且多层玻璃纤维片的网格均相对设置，所述第一传输介质层和所述第二传输介质层的玻璃纤维片中的纤维均沿长度或宽度方向延伸，所述第一传输线和所述第二传输线均与长度方向或宽度方向平行；

半固化片，所述半固化片粘接所述第一传输介质层和第二传输介质层的相对表面；

在所述第二传输线的宽度方向上，所述第二传输线与其对称的第一传输线偏差预定距离。

2.根据权利要求1所述的PCB板，其特征在于，所述半固化片包括网格状的玻璃纤维片，且网格状的玻璃纤维片浸渍树脂胶液。

3.根据权利要求1所述的PCB板，其特征在于，所述第一传输线和所述第二传输线均包括铜材质，且所述第一传输线和所述第二传输线均通过蚀刻方式开设。

4.根据权利要求1所述的PCB板，其特征在于，所述第一传输介质层和第二传输介质层的玻璃纤维的规格包括7637型、7630型、7628型、7615型、1506型、1652型、2116型、2113型和3313型中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的PCB板，其特征在于，所述第一传输介质层和所述第二传输介质层远离所述半固化片的表面均设置铜箔。

6.根据权利要求2所述的PCB板，其特征在于，构成所述半固化片的玻璃纤维的规格包括：7637型、7630型、7628型、7615型、1506型、1652型、2116型、2113型、3313型、1080型和106型中的至少一种。

7.一种具有差分线的PCB板制造方法，其特征在于，所述方法包括：

提供第一传输介质层，所述第一传输介质层包括编织成网格状的玻璃纤维片和嵌在网格中的粘接材料，且所述第一传输介质层表面开设第一传输线；

提供第二传输介质层，所述第二传输介质包括编织成网格状的玻璃纤维片和嵌在网格中的粘接材料，第二传输介质层的网格与第一传输介质层的网格平行且相对设置，且第二传输介质层靠近所述第一传输介质层的表面开设与所述第一传输线对称的第二传输线，所述第一传输线和所述第二传输线的宽度相同并构成差分对；

利用半固化片粘接所述第一传输介质层和第二传输介质层的相对表面，以得到PCB板；

在所述第二传输线的宽度方向上，将所述第二传输线与其对称的第一传输线偏差预定距离。

8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备采用如权利要求1-6任意一项所述的PCB板的所述第一传输线和第二传输线传输差分信号。

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