CN112672517A - 电路板阻抗优化方法及阻抗优化电路板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电路板阻抗优化方法及阻抗优化电路板，该电路板的走线包括阻抗不一致的第一部分以及第二部分，所述第一部分的阻抗比第二部分的阻抗大，包括涂覆在第一部分上的、使所述第一部分与第二部分阻抗相同的涂层，所述涂层的介电常数高于所述走线的介电常数。先比现有技术，本发明通过在所述第一部分上涂覆所述宽度的涂层，以使所述第一部分与第二部分的阻抗相同，大大提高了高速信号传输的稳定性，解决现有的电路板存在部分区域的走线阻抗与其他区域走线阻抗不一致所导致的高速信号传输异常。
Description
技术领域
本发明涉及电路板制造领域，尤其涉及电路板阻抗优化方法及阻抗优化电路板。
背景技术
光纤陀螺仪的控制板设计过程中会使用到集成度较高的IC器件，部分器件采用BGA封装。对于PCB走线来说，阻抗控制主要通过层间间距以及走线宽度进行，BGA芯片在扇出过程中，由于球间距小，只能减小走线宽度，造成阻抗变高影响高速信号的信号完整性。信号完整性差会导致高速信号反射，影响正常通讯。
特性阻抗，又称“特征阻抗”，它不是直流电阻。在高频范围内，信号传输过程中，信号沿到达的地方，信号线和参考平面(电源或地平面)间由于电场的建立，会产生一个瞬间电流，只要信号在传输，就始终存在一个电流I，而如果信号的输出电平为V，在信号传输过程中，传输线就会等效成一个电阻，大小为V/I，把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗Z。信号在传输的过程中，如果传输路径上的特性阻抗发生变化，信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。
传统的PCB设计方案，为保证走线能从焊球中间正常出线，需要将这部分走线变细。如图1所示，其中，图1A区域线宽为WA，B区域内线宽为WB，若在A段不采用宽度减小的设计会导致走线与焊球干涉的情况出现，甚至出现干涉。而WB为满足设计阻抗需求必须要达到的线宽，因此，在设计时，WA宽度必然小于WB，因此二值宽度不一致，根据以下阻抗的计算公式，WA段阻抗必然会比WB高，而阻抗变化会引起信号反射导致高速信号传输异常。
因此，现有的电路板存在部分区域的走线阻抗与其他区域走线阻抗不一致所导致的高速信号传输异常已成为本技术领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了电路板阻抗优化方法及阻抗优化电路板，用于解决现有的电路板存在部分区域的走线阻抗与其他区域走线阻抗不一致所导致的高速信号传输异常的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种电路板阻抗优化方法，电路板的走线包括阻抗不一致的第一部分以及第二部分，第一部分的阻抗比第二部分的阻抗大，包括以下步骤：
获取待涂覆的涂层的介电常数、第一部分以及第二部分的阻抗，其中，涂层的介电常数高于走线的介电常数；
基于涂层的介电常数、第一部分以及第二部分的阻抗计算使第一部分与第二部分阻抗相同所需的涂层的宽度；
在第一部分上涂覆宽度的涂层，以使第一部分与第二部分的阻抗相同。
优选的，涂层为局部涂覆。
优选的，涂层为偏移涂覆。
优选的，涂层为相对介电常数2以上的绿油或可固化胶水。
一种阻抗优化电路板，电路板的走线包括阻抗不一致的第一部分以及第二部分，第一部分的阻抗比第二部分的阻抗大，包括涂覆在第一部分上的、使第一部分与第二部分阻抗相同的涂层，涂层的介电常数高于走线的介电常数。
优选的，涂层的宽度基于涂层的介电常数、第一部分以及第二部分的阻抗计算得到。
优选的，涂层为局部涂覆。
优选的，涂层为偏移涂覆。
优选的，涂层为相对介电常数2以上的绿油或可固化胶水。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明中的电路板阻抗优化方法及阻抗优化电路板，通过在所述第一部分上涂覆所述宽度的涂层，以使所述第一部分与第二部分的阻抗相同，大大提高了高速信号传输的稳定性，解决现有的电路板存在部分区域的走线阻抗与其他区域走线阻抗不一致所导致的高速信号传输异常。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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是现有技术中电路板在焊球区域的走线结构图；
图2是本发明优选实施例中的绿油涂覆的阻抗优化电路板的结构图；
图3是本发明优选实施例中的绿油涂覆的阻抗优化电路板的局部涂覆方式的流程图；
图4是本发明优选实施例中的绿油涂覆的阻抗优化电路板的偏移涂覆方式的流程图；
图5是本发明优选实施例中的点胶涂覆的阻抗优化电路板的涂覆流程图；
图6是本发明的电路板阻抗优化方法流程图；
图7是本发明优选实施例中的阻抗优化电路板制备的第一步示意图；
图8是本发明优选实施例中的阻抗优化电路板制备的第一步示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例一：
如图6所示，本实施例中公开了一种电路板阻抗优化方法，电路板的走线包括阻抗不一致的第一部分以及第二部分，第一部分的阻抗比第二部分的阻抗大，包括以下步骤：
获取待涂覆的涂层的介电常数、第一部分以及第二部分的阻抗，其中，涂层的介电常数高于走线的介电常数；
基于涂层的介电常数、第一部分以及第二部分的阻抗计算使第一部分与第二部分阻抗相同所需的涂层的宽度；
其中，宽度的计算可以利用阻抗计算公式仿真得到，即根据涂层涂覆在所述第一部部分的结果得到宽度，其中，涂层涂覆在所述第一部部分的整体阻抗与第二部分的阻抗相等时，所对应的涂层宽度即为所求宽度。
此外，在本实施例中，还公开了一种阻抗优化电路板，电路板的走线包括阻抗不一致的第一部分以及第二部分，第一部分的阻抗比第二部分的阻抗大，包括涂覆在第一部分上的、使第一部分与第二部分阻抗相同的涂层，涂层的介电常数高于走线的介电常数。
本发明中的电路板阻抗优化方法及阻抗优化电路板，通过在所述第一部分上涂覆所述宽度的涂层，以使所述第一部分与第二部分的阻抗相同，大大提高了高速信号传输的稳定性，解决现有的电路板存在部分区域的走线阻抗与其他区域走线阻抗不一致所导致的高速信号传输异常。
实施例二：
在本实施例中，公开了采用相对介电常数在2以上的绿油涂覆的电路板阻抗优化方法，具体包括以下步骤：
如图2所示，走线包括第一部分以及第二部分，其中，第一部分为横截面较细，阻抗较高的A区域，第二部分为横截面较粗，阻抗较低的B区域,针对横截面较细的A区域,在走线上方增加高介电常数涂层的涂覆，要求绿油的相对介电常数在2以上。
由于在不同电路板上，走线的A区域的宽度WA相对B区域的宽度WB变化并不相同，而涂层的介电常数比较固定。因此在涂层涂覆时按照需求进行局部涂覆，可以在走线上面部分增加涂覆部分，也可在走线的下面部分增加涂覆部分，也可在走线的侧面部分增加涂覆部分，在本实施例中，如图3所示，在走线的下面部分增加涂覆部分，而走线上面部分未涂覆，涂覆的宽度依照阻抗计算公式进行计算。
此外，在某些对阻抗有要求的特定区域中，如果全部凃覆涂层会导致该区域的阻抗低于该区域的阻抗要求，因此，针对这种特定区域，涂层涂覆过程中也可以采用偏移的方式，在涂层宽度不变的情况下，调整涂层与走线的重合程度(也就涂层与走线之间的接触面积)进行阻抗的调整，接触面积越大，整体阻抗越低，如图4所示，在特定区域，在涂覆过程中，涂层可以逐渐向下移动。
其中，采用本方案后单板PCB加工过程如下：
如图7所示，在电路板腐蚀及压合之后，首先在PCB表层涂覆保护油墨(所有PCB都按照此进行设计)，保护油墨用于保护PCB铜线，避免短路及腐蚀
如图8所示，针对走线变细导致阻抗不连续部分走线，增加涂覆一层高介电常数覆盖涂层(相对介电常数2以上)，覆盖涂层覆盖走线细的部分上
若走线变细部分完全涂覆高介电常数涂层后会导致涂覆区域阻抗低于目标特征阻抗值，则可用偏移涂覆的方式，偏移量按照特征阻抗计算公式进行计算。
其中，阻抗计算公式为：
其中，Z0为信号线的阻抗，ε为介电常数，H表示线和参考平面间的距离，W表示线宽。
在第一部分上涂覆宽度的涂层，以使第一部分与第二部分的阻抗相同。
实施例三：
在本实施例中，公开了采用相对介电常数在2以上的涂覆的电路板阻抗优化方法，具体包括以下步骤：
如图5所示，使用相对介电常数2以上的可固化胶水注射到芯片下方，提升芯片下方走线细的A区域的介电常数，降低特征阻抗，提升A、B两段区域的阻抗匹配程度，需要依照WA与WB宽度的不同，进行胶水相对介电常数的选择，依照A段区域的宽度进行胶水用量的选择，保证胶水覆盖到芯片下方及A段走线区域。
此外，在优选方案中，可以根据所述走线的不同区域的结构特征以及阻抗特征要求，在不同的结构特征/阻抗特征区域选取不同性质的涂层以不同涂覆方式涂覆在所述走线区域的不同地方以实现在满足不同区域阻抗特征要求的同时，快速且便捷的将涂层涂覆上去，实现不同区域的阻抗匹配。
综上所述，本发明中的电路板阻抗优化方法及阻抗优化电路板，通过在所述第一部分上涂覆所述宽度的涂层，以使所述第一部分与第二部分的阻抗相同，大大提高了高速信号传输的稳定性，解决现有的电路板存在部分区域的走线阻抗与其他区域走线阻抗不一致所导致的高速信号传输异常。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电路板阻抗优化方法，所述电路板的走线包括阻抗不一致的第一部分以及第二部分，所述第一部分的阻抗比第二部分的阻抗大，其特征在于，包括以下步骤：
获取待涂覆的涂层的介电常数、第一部分以及第二部分的阻抗，其中，所述涂层的介电常数高于所述走线的介电常数；
基于所述涂层的介电常数、第一部分以及第二部分的阻抗计算使所述第一部分与第二部分阻抗相同所需的涂层的宽度；
在所述第一部分上涂覆所述宽度的涂层，以使所述第一部分与第二部分的阻抗相同。
2.根据权利要求1所述的电路板阻抗优化方法，其特征在于，所述涂层为局部涂覆。
3.根据权利要求2所述的电路板阻抗优化方法，其特征在于，所述涂层为偏移涂覆。
4.根据权利要求3所述的电路板阻抗优化方法，其特征在于，所述涂层为相对介电常数2以上的绿油或可固化胶水。
5.一种阻抗优化电路板，所述电路板的走线包括阻抗不一致的第一部分以及第二部分，所述第一部分的阻抗比第二部分的阻抗大，其特征在于，还包括涂覆在第一部分上的、使所述第一部分与第二部分阻抗相同的涂层，所述涂层的介电常数高于所述走线的介电常数。
6.根据权利要求5所述的阻抗优化电路板，其特征在于，所述涂层的宽度基于所述涂层的介电常数、第一部分以及第二部分的阻抗计算得到。
7.根据权利要求6所述的阻抗优化电路板，其特征在于，所述涂层为局部涂覆。
8.根据权利要求7所述的阻抗优化电路板，其特征在于，所述涂层为偏移涂覆。
9.根据权利要求7所述的阻抗优化电路板，其特征在于，所述涂层为相对介电常数2以上的绿油或可固化胶水。
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