CN112996220B - 印制电路板及印制电路板的制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种印制电路板PCB，其特征在于，包括：第一通孔结构、第一信号层、第一接地层；所述第一通孔结构包括第一导电结构和第二导电结构，所述第二导电结构用于传输所述第一信号层中的信号；所述第一接地层中的导体与所述第一导电结构连接。通过在用于传输第一信号层中信号的通孔结构中，设置与第一接地层连接的第一导电结构，使得第一接地层不需要避让通孔，第一接地层能够屏蔽第一接地层两侧的信号层之间的串扰。

Description

印制电路板及印制电路板的制备方法

技术领域

本申请涉及印制电路板领域，尤其涉及一种印制电路板及印制电路板的制备方法。

背景技术

印制电路板(printed circuit board，PCB)是电信号传输的物理载体。在PCB上设置通孔，可以在通孔内进行电镀，PCB多个信号层中内层导线传输的信号可以通过通孔传输。PCB包括接地层，位于两个信号层之间，形成信号屏蔽，降低层间干扰。通孔穿过接地层，在接地层上的导体需要避让通孔。接地层中，避让通孔的区域内无导体。由于存在工艺误差，避让通孔的区域的半径大于通孔的半径。避让通孔的区域无法形成有效的屏蔽，导致层间干扰仍然存在。

发明内容

本申请提供一种印制电路板PCB，在用于传输信号的通孔中，设置导电结构与接地层连接，从而使得接地层无需避让通孔，减小了层间串扰。

第一方面，本申请实施例提供一种印制电路板PCB，包括：第一通孔结构、第一信号层、第一接地层；所述第一通孔结构包括第一导电结构和第二导电结构，所述第二导电结构用于传输所述第一信号层中的信号，所述通孔结构包括第一导电结构；所述第一接地层中的导体与所述第一导电结构连接。

通过在用于传输第一信号层中信号的通孔结构中，设置与第一接地层连接的第一导电结构，使得第一接地层不需要避让通孔的无导体区域，第一接地层能够屏蔽第一接地层两侧的信号层之间的串扰。

可选地，所述第一导电结构对应的第一通孔部分的直径小于直径预设值。

通孔部分的直径较小，可以增加走线区域的空间，增加走线密度。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述PCB还包括第二接地层，第二信号层；所述第二接地层是与所述第一接地层相邻的接地层，所述第二接地层中的导体与所述第一导电结构连接；所述第二信号层位于所述第一接地层与所述第二接地层之间。

通过将相邻的两个接地层与通孔结构中的第一导电结构连接，可以对该两个接地层之间的信号层形成屏蔽，避免层间干扰。

可选地，所述第二信号层中的导线与所述第一导电结构之间的距离小于距离预设值。

接地层之间的导线与通孔结构之间的距离，对层间串扰几乎不会产生影响。减小接地层之间的导线与通孔结构之间的距离，可以增加走线空间，提高走线密度。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述第二信号层是与所述第一接地层相邻的信号层，且所述第二信号层是与所述第二接地层相邻的信号层。

第一接地层与第二接地层之间除第二信号层之外不存在其他信号层，避免第二信号层受到层间干扰。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述PCB还包括第二通孔结构，所述第二通孔结构与所述第一通孔结构分别位于所述第二信号层中的导线两侧，所述第二通孔结构包括第三导电结构，所述第三导电结构与所述第一接地层连接。

第一接地层与分别位于第二信号层的导电两侧两个通孔结构中的导电结构连接，电磁屏蔽的效果更好，使得第二信号层中的导线受到的层间串扰进一步减小。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述第一导电结构对应的第一通孔部分的直径小于所述第二导电结构对应的第二通孔部分的直径，所述通孔结构包括沿所述通孔结构的轴心方向的所述第一通孔部分和所述第二通孔部分。

第一通孔部分的直径小于第二通孔部分的直径，可以在整体上增加走线密度。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述通孔结构包括绝缘结构，所述绝缘结构用于使得所述第二导电结构与所述第一导电结构绝缘，所述绝缘结构是钻断所述第一通孔部分和所述第二通孔部分之间的导电材料层形成的，所述导电材料层的厚度小于10微米。

通过钻断第一通孔部分和第二通孔部分之间的导电材料层的方式，形成第一导电结构与第二导电结构之间的结缘部分。减小导电材料层的厚度，可以降低工艺的难度。通过金属化孔(plating through hole，PTH)、黑孔、黑影等工艺生成的金属孔壁厚度大于10微米。通过DMSE工艺可以生成导电材料层的厚度较小，小于10微米，例如可以达到2微米、1微米，甚至更小。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述第一导电结构对应的第一通孔部分和所述第二导电结构对应的第二通孔部分中，直径较小的通孔部分的直径为小孔直径，直径较大的通孔部分是在直径为小孔直径的小孔通孔的基础上形成的，所述小孔通孔包括所述直径较小的通孔部分。

在设置通孔结构时，先以直径较小的通孔部分的直径设置通孔，再设置半径较大的通孔部分。以直径较小的通孔部分的直径设置的通孔，能够为引导半径较大的通孔部分的设置，从而降低两个通孔部分轴心之间的偏差，提高通孔结构中导电结构和绝缘结构的质量。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，直径较大的通孔部分是使用电荷耦合器件CCD钻机形成的。

CCD是一种用耦合方式传输信号的探测元件。采用CCD钻机，可以根据钻头周围的图像，调整钻孔的位置。钻头以旋转的方式进行钻孔，开始进行钻孔时，由于受力不均匀可能导致孔的轴心偏移。采用CCD钻机可以优化钻头旋转对孔的轴心的影响。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述第一导电结构是所述第一导电结构对应的第一通孔部分的金属化孔壁。

在第一通孔部分形成金属化孔壁作为第一导电结构，容易实现，降低工艺成本。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述第一导电结构是所述第一导电结构对应的第一通孔部分的金属化孔壁。

以第一通孔部分的金属化孔壁作为第一导电结构，实现较为容易。

第二方面，提供一种印制电路板PCB的制备方法，包括：在PCB上形成通孔结构，所述通孔结构包括沿所述通孔结构的轴向方向的至少两个通孔部分，以及位于每两个相邻的所述通孔部分之间的台阶部分，沿所述轴向方向，所述至少两个通孔部分的孔径依次增大；在所述通孔结构的孔壁上形成导电材料层；去除至少一个所述台阶部分的所述导电材料层，所述PCB中的第一接地层的导体与一个所述通孔部分的导电材料层连接。

使得PCB中的第一接地层的导体与位于一个通孔部分孔壁的导电材料层连接，第一接地层不需要避让通孔的无导体区域，第一接地层能够屏蔽第一接地层两侧的信号层之间的串扰。

结合第二方面，在一些可能的实现方式中，所述导电材料层的厚度小于10微米。

减小导电材料层的厚度，可以降低工艺的难度。通过金属化孔(plating throughhole，PTH)、黑孔、黑影等工艺生成的金属孔壁厚度大于10微米。通过DMSE工艺可以生成导电材料层的厚度较小，小于10微米，例如可以达到2微米、1微米，甚至更小。

结合第二方面，在一些可能的实现方式中，所述在PCB上形成通孔结构，包括：形成小孔通孔；在所述小孔通孔的基础上形成至少一个大孔通孔部分，所述小孔通孔的直径小于所述至少一个大孔通孔部分中每个大孔通孔部分的直径。

在设置通孔结构时，先以直径较小的通孔部分的直径设置小孔通孔，再设置半径较大的通孔部分。以直径较小的通孔部分的直径设置的通孔，能够为引导半径较大的通孔部分的设置，从而降低两个通孔部分轴心之间的偏差，提高通孔结构中导电结构和绝缘结构的质量。

结合第二方面，在一些可能的实现方式中，所述至少一个大孔通孔部分中每个大孔通孔部分是使用电荷耦合器件CCD钻机形成的。

CCD是一种用耦合方式传输信号的探测元件。采用CCD钻机，可以根据钻头周围的图像，调整钻孔的位置。钻头以旋转的方式进行钻孔，开始进行钻孔时，由于受力不均匀可能导致孔的轴心偏移。采用CCD钻机可以优化钻头旋转对孔的轴心的影响。

结合第二方面，在一些可能的实现方式中，所述方法还包括：在所述至少两个通孔部分的导电材料层上形成电镀层。

通过电镀形成电镀层，通孔结构中的导电结构由导电材料层和电镀层共同构成，使得孔壁表面的导电层的厚度增加，从而使得通孔中导电结构能够承受较大的电流。

第三方面，提供一种电子设备，包括第一方面所述的PCB。

附图说明

图1是PCB的截面示意图。

图2是相邻层的导线之间的串扰随导线中信号频率的变化示意图。

图3是本申请实施例提供的一种PCB的示意性结构图。

图4是本申请实施例提供的另一种PCB的示意性结构图。

图5是本申请实施例提供的一种PCB制作工艺的示意性流程图。

图6是本申请实施例提供的一种PCB制作过程中的示意性结构图。

图7是本申请实施例提供的一种PCB中一个信号层的示意性结构图。

图8是本申请实施例提供的PCB的串扰情况示意图。

图9是本申请实施例提供的一种PCB制备方法的示意性流程图。

图10是本申请实施例提供的又一种PCB的示意性结构图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

印制电路板(printed circuit board，PCB)，又称印刷线路板，是电信号传输的物理载体。PCB上承载的导体图形形成的信号传输通路，可以传输各类电信号。

串扰是两条信号线之间的耦合、信号线之间的互感和互容引起线上的噪声。PCB上各个信号传输通路之间的串扰是PCB上多路高速传输线之间固有的特性。随着信号速率的提升，PCB布线密度的增加，串扰逐渐成为影响系统性能的关键因素。

图1是PCB的截面示意图。图1中所示的导线连接方案也可以称为背板应用连接器方案。

导线121至导线126均为PCB板中的导线。其中导线121与导线122中传输的信号为一对差分信号，导线123与导线124中传输的信号为另一对差分信号。导线121至导线124传输的信号流方向垂直于图1所示的平面。

导线125与PCB通孔中的金属层132连接，导线126与PCB板通孔中的金属层131连接。金属层也可以称为金属孔壁或金属化孔壁，位于通孔的孔壁，可以通过电镀等方式形成。通过通孔中的金属层，可以将PCB表面的导线中传输的信号输入PCB内层的导线中，或者，也可以将信号从PCB内层的导线输出至PCB表面的导线。

在PCB上设置通孔后，可以在通孔内进行电镀，PCB多个信号层中内层导线传输的信号可以通过通孔中的金属层传输。

导电层111至导电层113均与地电位连接，也可以称为接地导电层或接地层。导电层111和导电层112分别位于导线121(和导线122)的上下两侧，导电层112和导电层113分别位于导线123(和导线124)的上下两侧，形成屏蔽隔离。

通孔穿过接地层，在接地层上的导体需要避让通孔。接地层的导体对通孔进行避让而形成的无导体的区域可以称为反焊盘。由于工艺误差，为了避免接地层与通孔中的金属层电连接，反焊盘的半径大于通孔的半径，从而使得避让通孔的区域内无法形成有效的屏蔽，导致层间干扰仍然存在。因此，不同层的导线之间存在串扰。

图2是相邻层的导线之间的串扰随导线中信号频率的变化示意图。如图2所示的笛卡尔坐标系，横轴为导线中传输的信号的工作频率，单位为吉赫(giga Hertz，GHz)；纵轴为信噪比，单位为分贝(decibel，dB)。

信号的频率越高，识别信号的容错率越低。随着信号速率的提升，传输线间的串扰对信号的影响增加。

一种降低PCB中层间串扰的方式，是增加导线121和导线123与接地层112的反焊盘之间的距离，从而减小反焊盘区域的电磁泄漏，有效控制导线121和导线123之间的层间串扰。

但是，增加导线与反焊盘边缘的距离，会导致信号层中导线数量减少，即信号层中走线的密度下降。增加导线121、导线123与接地层112的反焊盘之间的距离，而通孔132与通孔131之间的距离不变，通孔132与通孔131之间能够设置的导线数量减少，空间走线的密度下降，单位面积可设置的信号通道数量的平均值减少。

为了解决PCB中用于信号传输的通孔引起的层间串扰，本申请实施例提供了一种PCB。

图3是本申请实施例提供的一种PCB的示意性结构图。

PCB 300包括第一通孔结构320、第一信号层331、第一接地层311。

第一通孔结构320用于传输第一信号层331中的信号，第一通孔结构320包括第一导电结构321。

第一接地层311中的导体与第一导电结构321连接。

第一导电结构321可以是金属化孔壁，也可以是第一通孔结构320中填充的导电介质。PCB中的接地层、信号层中导体的材料可以是铜或者其他金属。信号层中导体通常为导线的形式，用于传输信号。

PCB由多层PCB单板压合而成。也就是说，PCB可以包括多个层。

接地层可以是导体层，可以通过在PCB单层板的表面附着金属形成。例如，接地层可以是PCB单板表面附着的铜层。

信号层中设置有导线，导线用于传输信号。第一信号层331可以是PCB的表层或内层。PCB的表层可以是PCB的顶层(top层)或底层(bottom层)。第一通孔结构320用于传输第一信号层331中的信号，即第一通孔结构320可以将第一信号层331的导线中传输的信号传输至其他信号层。例如，第一信号层331是PCB内层，第一通孔结构320可以用于将第一信号层331中的信号传输至PCB的顶层(top层)。

第一通孔结构320用于传输第一信号层331中的信号。通过在第一通孔结构320中，设置与第一接地层311连接的第一导电结构321，能够屏蔽第一接地层311两侧的信号层之间的串扰。通过将接地层与第一通孔结构320中的第一导电结构连接，减小了信号间的干扰。

第一通孔结构320还包括第二导电结构322。第二导电结构322与第一导电结构321绝缘。第二导电结构322用于传输第一信号层331中的信号。

第二导电结构322可以与用于传输第一信号层331的信号。第二导线结构可以与第一信号层331中的导线连接，传输第一信号层331的导线中的信号。

第二导电结构322可以是金属化孔壁，也可以是第一通孔结构320中填充的导电介质。

PCB中可以仅包括第一接地层311，也可以包括多层接地层。

可选地，PCB还可以包括第二接地层，第二信号层。

第二接地层是与第一接地层311相邻的接地层。也就是说，第二接地层与第一接地层311之间不存在其他接地层。

第二接地层中的导体与第一导电结构321连接。第二信号层位于第一接地层311与第二接地层之间。

第二信号层位于第一接地层311与第二接地层之间，且第一接地层311中的导体与第二接地层中的导体均与第一通孔结构320中的第一导电结构321连接，从而对第二信号层形成屏蔽，减小第二信号层受到的电磁干扰。

第二信号层可以是第一接地层311与第二接地层之间唯一的信号层。或者说，第二信号层与第一接地层311是相邻的层，且第二信号层与第二接地层是相邻的层。第一接地层311与第二接地层之间不存在其他信号层，避免第二信号层受到层间干扰。

第二信号层中的导体与第一通孔结构320之间的距离可以小于第一预设值。可以减小第二信号层中的导体与第一通孔结构320之间的距离，减小串扰的同时，增加布线密度。

第二信号层中的导体与第一通孔结构320之间的距离可以根据工艺误差确定。或者说，第一预设值可以根据工艺误差确定。

第一导电结构321与第一通孔部分相对应。第二导电结构322与第二通孔部分相对应。第一通孔结构320包括沿轴线方向设置的第一通孔部分和第二通孔部分。

第一通孔部分的直径与第二通孔部分的直径可以相等或不相等。图5示出了一种生成不同直径的第一通孔部分和第二通孔部分的方法。

对另一种设置第一通孔部分和第二通孔部分的方法进行说明。在PCB上设置小孔通孔，并在小孔通孔的孔壁上附着惰性材料。然后在PCB的正反两面位于通孔的位置分别设置两个大孔盲孔，两个大孔盲孔之间通过小孔通孔连接。两个大孔盲孔的直径均大于小孔通孔的直径。在该通孔的位置进行电镀，以使得通孔的孔壁未附着惰性材料的部分，即两个大孔盲孔的孔壁形成导电结构。两个大孔盲孔孔壁的导电材料可以分别作为第一导电部分和第二导电部分。两个大孔盲孔的直径可以相同或不同，因此，第一通孔部分的直径与第二通孔备份的直径可以相同或不同。

可选地，所述第一导电结构321对应的第一通孔部分的直径小于所述第二导电结构322对应的第二通孔部分的直径。

第二导电结构322与第一信号层331中的导体连接。第一导电结构321、第二导电结构322均与第二信号层中的导体绝缘。第一导电结构321与第二信号层中的导体之间存在一定距离。例如，在图3所示的垂直方向上，第一导电结构321未连接至第二信号层，第二导电结构322可以连接至第二信号层，但未与第二信号层中的导体连接。第一导电结构321与第一通孔部分相对应，第二导电结构322与第二通孔部分相对应。因此，第一通孔部分的直径小于第二通孔部分的直径，可以在整体上增加走线密度。

可选地，所述第一导电结构321对应的第一通孔部分的直径小于直径预设值。

尽可能减小第一通孔部分的直径，可以增加走线空间，提高走线密度。

PCB 300还可以包括第二通孔结构。第一通孔结构320与第二通孔结构分别位于第二信号层中的导线两侧。所述第二通孔结构包括第三导电结构，所述第三导电结构与所述第一接地层连接。

通过将第一接地层中的导体与第一通孔结构中的导电结构，以及第二通孔结构中的导电结构连接，可以进一步减小第二信号层中的导线受到位于第一接地层另一侧的导线的干扰。

第二接地层可以与第三导电结构连接。由于第二信号层位于第一接地层与第二接地层之间，第一接地层、第二接地层、第一导电解耦股、第三导电结构对第二信号层中的导线形成屏蔽，有效减小层间串扰。

第二通孔结构可以是接地通孔，即第二通孔结构中可以仅有第三导电结构，用于为接地层提供稳定的地电位。第二通孔结构也可以包括与第三导电结构绝缘的至少一个其他导电结构，该至少一个其他导电结构可以用于传输信号。

可选地，所述第一通孔结构320包括绝缘结构，所述绝缘结构用于使得所述第二导电结构322与所述第一导电结构321绝缘，所述绝缘结构是去除位于所述第一通孔部分和所述第二通孔部分之间的导电材料层形成的，所述导电材料层的厚度小于厚度预设值。

去除位于第一通孔部分和所述第二通孔部分之间的导电材料层，可以采用激光烧蚀处理、控深钻钻孔处理、蚀刻处理等机加工的方式。以控深钻钻孔处理的方式去除位于第一通孔部分和所述第二通孔部分之间的导电材料层时，可以在第一通孔结构320的孔壁上形成导电材料层，采用钻断第一通孔部分和所述第二通孔部分之间的导电材料层的方式，使得第一导电结构321与第二导电结构322绝缘。尽可能减小导电材料层的厚度，可以增加钻断所述第一通孔部分和所述第二通孔部分之间的导电材料层的直径裕度和轴心偏差裕度，减小工艺难度。

厚度预设值例如可以是10微米。也就是说，导电材料层的厚度可以小于或等于10微米。通过金属化孔(plating through hole，PTH)、黑孔、黑影等工艺生成的金属孔壁厚度的最小值约为10微米。通过直接电镀(direct metalization，DMSE)工艺可以生成导电材料层的厚度较小，小于10微米，例如可以达到2微米、1微米，甚至更小。

可选地，所述第一导电结构321对应的第一通孔部分和所述第二导电结构322对应的第二通孔部分中，直径较小的通孔部分的直径为小孔直径，直径较大的通孔部分是在直径为小孔直径的小孔通孔的基础上形成的，所述小孔通孔包括所述直径较小的通孔部分。

在设置第一通孔结构320时，先以直径较小的通孔部分的直径设置通孔，再设置半径较大的通孔部分。以直径较小的通孔部分的直径设置的通孔，能够为引导半径较大的通孔部分的设置，从而降低两个通孔部分轴心之间的偏差，提高第一通孔结构320中导电结构和绝缘结构的质量。

可选地，直径较大的通孔部分是使用电磁耦合器件(charge-coupled device，CCD)钻机形成的。CCD是一种用耦合方式传输信号的探测元件。采用CCD钻机，可以根据钻头周围的图像，调整钻孔的位置。钻头以旋转的方式进行钻孔，开始进行钻孔时，由于受力不均匀可能导致孔的轴心偏移。采用CCD钻机可以优化钻头旋转对孔的轴心的影响。

本申请实施例对PCB结构进行了改进，用于信号传输的通孔包括导电结构，通过将接地层与导电结构连接，能够避免接地层两侧的信号线产生串扰，减小了层间串扰。另外，由于该结构可以减小层间串扰，因此可以将信号线设置在与通孔距离更近的位置，从而有效增加可以走线的空间，提高走线密度。

本申请实施例提供的PCB可以应用于电信、终端等涉及高速、高密PCB的设计场景。应用本申请实施例提供的PCB，实现高速、高密度的PCB的互连设计，能够解决不同层间走线的串扰问题。

图4是本申请实施例提供的一种PCB的示意性结构图。

PCB上可以设置多个通孔。在同一通孔中，可以设置至少两个导电结构，且该至少两个导电结构之间绝缘，不存在电连接。每个导电结构可以是沿通孔轴心方向的一段金属化孔壁。

PCB设计时，在一个通孔中，导电结构421定义为“地”属性，也就是说导电结构421为地电位。导电结构421和接地层311、接地层312、接地层313连接。

在另一个通孔中，导电结构422定义为“地”属性，导电结构422和接地层311、接地层312、接地层313连接。从而使得导电结构421、接地层311、导电结构422、接地层312形成封闭腔体。导线121、导线122作为高速信号线从“封闭腔体”内穿过，封闭腔体形成屏蔽，解决了层间串扰问题。

另外，高速信号线与通孔中定义为地电位的导电结构的距离可以压缩至最小，提升布线密度。

通孔中其他导电结构，例如导电结构423、导电结构424可以根据PCB中信号传输的需求，定义信号属性，即可以与任意信号层中的导线连接。

在通孔的孔壁上形成金属薄膜作为导电结构，即在通孔中形成金属化孔壁，金属薄膜厚度相同的情况下，通孔的直径越大，导电结构能够承受的电流越大。可以通过一个或多个通孔中的导电结构传输同一信号。多个导电结构传输相同的信号，从而增加对该信号的电流的承受能力。

采用本申请实施例提供的PCB，将所有的接地层与用于传输信号的通孔中的导电结构连接，形成“地”网络封闭腔体，类似屏蔽结构。在该封闭“腔体”内的走线不受层偏导致的串扰影响，导线到通孔距离可以压缩至极限，最大限度增加走线密度。

图5是本申请实施例提供的一种PCB制作工艺的示意性流程图。

在步骤S501，在PCB上钻小孔611，如图6(a)所示。小孔611是一个通孔。

在步骤S502，在PCB的正面与小孔相同轴心的位置钻大孔621，大孔621是一个盲孔，如图6(b)所示。大孔621与小孔611的轴心相同，也可以理解为大孔621与小孔611的孔位相同。大孔621的半径大于小孔611的半径。大孔621的半径与小孔611的半径的差值可以大于4密耳(mil，千分之一英寸，即1mil＝0.0254mm)。

在步骤S503，在孔壁上形成一层薄的导电材料层631，如图6(c)所示。

可以在经过表面沾污去除(desmear)或等离子体(plasma，又叫做电浆)工艺等前处理后，使用化学或物理方法在孔壁形成一层薄的导电材料层，导电材料层具备导电能力。化学或物理方法处理包括表面化学反应处理、浸润处理、喷涂处理、溅射处理或吸附处理。

还可以通过电镀工艺在所述导电材料层上形成预电镀层，该预电镀层的材料可以为铜，这样可以增加对导电材料层631的保护，避免在后续504步骤对通孔部分孔壁上导电材料层631的破坏，同时增加后续电镀的电镀能力，避免成品的导电不良。

可选的，步骤503还可以包括通过电镀工艺在所述预电镀层上形成保护层，该保护层可以为锡，这样可以增加孔壁的硬度，更好的在后续加工中对通孔部分孔壁上导电材料层631进行保护。

在步骤S504，在与小孔611轴心相同的位置钻中孔641，以断开第一通孔结构320中直径不同的大孔621和小孔611两部分之间的台阶部分孔壁上的导电材料层，以形成两个半径不同且相互绝缘的导电结构643和导电结构444，如图6(d)所示。步骤S504，通过控深钻钻孔处理的方式，去除了位于第一通孔部分和第二通孔部分之间的导电材料层，导电结构642位于第一通孔部分的孔壁表面，电结构643位于第二通孔部分的孔壁表面。

通过加工中孔，使得导电结构642和导电结构643相互绝缘，从而使得一个通孔可以传输两种信号。中孔的半径大于小孔的半径，小于大孔的半径。中孔的半径与小孔的半径的差值可以大于2mil。

也可以采用其他机加工的方式，去除小孔611和大孔621之间台阶部分孔壁上的导电材料层。例如，可以采用激光烧蚀处理、蚀刻处理。

在步骤S503中形成的结构还包括预电镀层时，该步骤S504包括去除台阶部分孔壁上的导电材料层和预电镀层。在步骤S503中形成的结构还包括保护层时，该步骤S504包括去除台阶部分孔壁上的导电材料、预电镀层及保护层。

在步骤S505，增加导电结构642和导电结构643的厚度，以使得孔壁表面的金属层厚度达到预设厚度，如图6(e)所示。该预设厚度与金属的材料以及流经该通孔部分的电流最大值有关，该预设厚度能够满足电信号传输的要求。

由于导电结构642和导电结构643具备导电能力，通过电镀工艺可以形成电镀层，以增加导电结构642和导电结构643的厚度。而中孔641的孔壁不具有导电能力，不能进行电镀加工，即通过电镀工艺不能形成金属化孔壁。步骤S505形成的电镀层的材料可以为铜。

经过步骤S504或步骤S505之后，导电结构642对应的通孔部分的长度可以称为小孔长度lx。

对本申请实施例提供的PCB的加工质量进行验证。PCB和PCB加工工艺的参数可以见表1。

表1

序号	类别	参数
			1	板厚(单层)	5mil
2	层数	20层
			3	PCB总厚度	5mm
4	最小孔径(直径)	6mil(成孔)
			5	最小压接孔经(大孔孔径)	12mil(成孔)
6	小孔长度lx	1-4mil
			7	板尺寸	480mm×430mm
8	导线到通孔的距离	5mil
			9	过孔残留(stub)	12mil

根据表1提供的PCB和PCB加工工艺的参数，对不同的小孔长度以及小孔、中孔、大孔的不同孔径进行验证。

由于电路板在钻孔等制造环节上存在误差，需要充分评估工艺制程的风险以确定设计参数。

PCB厚度为5mm，小孔直径8mil，钻孔厚径比约为25:1，断刀、孔位精度、孔粗风险增加。

如果先钻大孔再钻小孔，排屑难度大，更容易烧孔，同时对位精度也会差。反之，如果先钻小孔，排屑难度相对较低，小孔对大孔有引导作用，可进一步提升精度。因此，可以采用图5所示的方案，先钻小孔，形成通孔，然后再钻大孔。

为减小进行钻孔工艺所需的时间，可以采用对接钻方案。可以先在PCB板的一侧钻大孔，然后在另一侧钻小孔，或者在大孔的内部钻小孔，以形成通孔。或者，可以先在PCB板的一侧钻小孔，钻孔深度为小孔深度，然后在另一侧钻大孔，以形成通孔。

如果小孔长度较大，如小孔长度为4mm，小孔孔径(直径)为8mil，则在孔壁上形成金属薄膜时，厚径比约为20:1，孔内无金属风险增加。

高厚径比的通孔电镀，可以采用小电流长时间电镀。通过控制电镀层的生长速度，降低孔内无金属风险。以铜作为导体为例，可以采用将PCB放置在高酸低铜的硫酸铜溶液中，采用小电流进行长时间电镀以形成满足厚度要求的电镀层。

为避免钻中孔时，损伤大孔的孔壁，避免大孔与小孔的断开处金属薄膜残留，需要尽可能使得大孔、中孔、小孔的轴心相同，大孔、中孔、小孔两两之间的轴心偏差不超过±2mil。极限情况下，大孔、中孔、小孔两两之间的轴心偏差不超过1.5mil。

在进行钻孔时，可以考虑涨缩规律的影响。在不同的温度下，PCB的体积发生变化，导致孔径变化。在钻孔时，由于钻头与PCB的摩擦，孔周围的温度升高。可以根据涨缩规律，合理设置钻孔时的孔径。

为了减小大孔、中孔、小孔两两之间的轴心偏差，可以使用电磁耦合器件(charge-coupled device，CCD)钻机。CCD是一种用耦合方式传输信号的探测元件。采用CCD钻机，可以根据钻头周围的图像，调整钻孔的位置。钻头以旋转的方式进行钻孔，开始进行钻孔时，由于受力不均匀可能导致孔的轴心偏移。采用CCD钻机可以优化钻头旋转对孔的轴心的影响。

为避免钻中孔时，损伤大孔的孔壁，可以使得金属薄膜的厚度小于预设值。通过金属化孔(plating through hole，PTH)、黑孔、黑影等工艺生成的金属孔壁厚度约为10微米。DMSE生成的导电膜只有微米级的厚度，可以采用DMSE工艺，以降低金属薄膜的厚度。对于相同的孔径的情况，金属薄膜的厚度越小，中孔的半径裕度越大。

本申请实施例提供的PCB对钻孔深度控制(也可以称为深控或控深)要求高。如果控深精度较低，则存在钻断信号层的风险。大孔、小孔表面的金属层是通过钻中孔断开的。大孔中的导电结构用于信号层中的信号线连接，小孔用于与接地层中的导体连。根据PCB中的电路设计，需要严格控制大孔和中孔的深度。

如果大孔的深度过大，可能导致大孔对应的导电结构与其它层的信号线连接，信号传输错误。如果大孔的深度过小，可能导致大孔对应的导电结构无法与特定层的信号线连接，也会产生信号传输错误的问题。

如果中孔深度过小，可能钻中孔时不能断开大孔与小孔之间的导电材料层，大孔对应的导电结构与小孔对应的导电结构电连接，导致信号传输错误。如果中孔深度过大，接地层无法与小孔对应的导电结构连接，无法消除层间串扰，甚至可能钻断信号层中的导线，导致信号传输错误。

因此，对钻大孔和钻中孔的控深精度要求很高，控制不好，就会导致PCB中的导线开路或短路，使得信号传输错误，影响PCB的功能。

钻孔时可以以PCB上表面作为控深起始。也就是说，可以以PCB的表面为深控的参考平面。钻中孔时，也可以接触小孔后开始控深。

根据现有工艺，以PCB的表面为深控的参考平面，大孔的深度与中孔深度差值要求大于或等于20mil。

PCB由多层单板压合得到。为做到孔间最大走线密度，钻孔到金属(drill tometal，D2M)需要做到5mil以内，因此层偏控制需要在5mil之内。

可以通过一次或多次层压。可以采用pinlam工艺或多层板压合(mass lam)工艺等进行层压。Pinlam工艺使用专用的钢板，可以实现更精准的控制，降低层偏。

图7是本申请实施例提供的一种PCB中一个信号层的示意性结构图。

一个通孔701可以称为一个连接器，用于传输信号层中的信号。如图7所示的信号层不与通孔连接，即图7中所示的通孔不与导线连接。导线702和导线703分别用于传输两个差分信号对。

采用本申请实施例提供的方案，可以减小导线702与通孔701之间的距离，而不会对层间串扰产生影响，从而使得一对连接器之间的布线空间增加。在一些情况下，布线密度可以提高一倍。

图8是本申请实施例提供的PCB的串扰情况示意图。

连接器成对设置，一对连接器中的两个连接器分别位于信号线的两侧。每对连接器的连线与信号线垂直(也可以理解为近似垂直)。信号线经过5对连接器情况下收到的干扰的情况如图8所示。连接器的间距为1.9mm。

曲线81至曲线85表示如图1所示接地层113中设置反焊盘的情况下，导线121受到的层间串扰的情况。曲线81至曲线85表示导线121(以及导线123)与通孔孔壁的导电结构132之间的距离分别为8mil、9mil、10mil、11mil、12mil时，导线121受到的干扰。反焊盘边缘与通孔孔壁之间的距离为8mil。也就是说，曲线81至曲线85示出了导线与反焊盘边缘的距离为1至5mil情况下受到的干扰。

随着导线121(以及导线123)与通孔孔壁的导电结构132之间的距离减小，干扰明显增加。

曲线86表示本申请实施例提供的PCB中两个接地层之间的信号层中的导线受到的干扰。接地层中未设置反焊盘。信号层中的导线与通孔孔壁之间的距离为5mil。

本申请实施例提供的PCB中，两个接地层之间的信号线受到的干扰明显小于曲线81-85所示的干扰。两个接地层之间的信号线在15吉赫(giga Hertz，GHz)时，干扰的两级在-70dB左右，接近于底噪(测试仪器本身的噪声)。也就是说，层间串扰几乎可以忽略。在信号线与通孔孔壁的距离仅有5mil时，层间串扰依然能够得到优化。

图9是本申请实施例提供的一种PCB的制备方法。

PCB包括第一接地层。

在步骤1001，在PCB上形成第一通孔结构320，所述第一通孔结构320包括沿所述第一通孔结构320的轴向方向的至少两个通孔部分，以及位于每两个相邻的所述通孔部分之间的台阶部分，沿所述轴向方向，所述至少两个通孔部分的孔径依次增大。

可以通过多种方式形成该第一通孔结构320。

可以按照孔径从大到小的顺序在PCB一侧表面钻孔，以形成沿所述第一通孔结构320的轴向方向的至少两个通孔部分。

也可以先形成小孔通孔，并在所述小孔通孔的基础上形成至少一个大孔通孔部分，所述小孔通孔的直径小于所述至少一个大孔通孔部分中每个大孔通孔部分的直径。应当理解，在形成小孔通孔后，应当按照孔径从大到小的顺序在PCB一侧表面钻孔。

在设置第一通孔结构320时，先以直径较小的通孔部分的直径设置通孔，再设置半径较大的通孔部分。以直径较小的通孔部分的直径设置的通孔，能够为引导半径较大的通孔部分的设置，从而降低两个通孔部分轴心之间的偏差，提高第一通孔结构320中导电结构和绝缘结构的质量。

所述至少一个大孔通孔部分中每个大孔通孔部分是使用CCD钻机形成的。CCD是一种用耦合方式传输信号的探测元件。采用CCD钻机，可以根据钻头周围的图像，调整钻孔的位置。钻头以旋转的方式进行钻孔，开始进行钻孔时，由于受力不均匀可能导致孔的轴心偏移。采用CCD钻机可以优化钻头旋转对孔的轴心的影响。

在步骤1002，在所述第一通孔结构320的孔壁上形成导电材料层。

通过金属化孔(plating through hole，PTH)、黑孔、黑影等工艺生成的金属孔壁厚度大于10微米。通过DMSE工艺可以生成导电材料层的厚度较小，小于10微米，例如可以达到2微米、1微米，甚至更小。所述导电材料层的厚度小于10微米。通过钻断第一通孔部分和第二通孔部分之间的导电材料层的方式，形成第一导电结构与第二导电结构322之间的结缘部分。减小导电材料层的厚度，可以降低工艺的难度。

在步骤1003，去除至少一个所述台阶部分的所述导电材料层，第一接地层中的导体与一个所述通孔部分的导电材料层连接。

可以采用其他机加工的方式，去除台阶部分孔壁上的导电材料层。例如，可以采用激光烧蚀处理、蚀刻处理、钻孔处理等方式。

在步骤S1003之后，还可以在所述至少两个通孔部分的导电材料层上形成电镀层。通过电镀形成电镀层，第一通孔结构320中的导电层由导电材料层和电镀层共同构成，使得孔壁表面的导电层的厚度增加，从而使得通孔中导电层能够承受较大的电流。

因此，导电材料层也可以称为预电镀层、金属化孔壁、金属化薄膜等。

通过步骤S1001至步骤S1003，使得PCB中的第一接地层的导体与位于一个通孔部分孔壁的导电材料层连接，第一接地层不需要避让通孔的无导体区域，第一接地层能够屏蔽第一接地层两侧的信号层之间的串扰。

图10是本申请实施例提供的一种PCB的示意性结构图。

在PCB的top层通过焊球阵列封装(ball grid array，BGA)技术与其他器件或封装体基板902连接。PCB中，为了将内层导线中的信号输出至top层，在PCB中设置通孔，并在通孔中设置金属化孔壁。当内层与bottom层的距离较远时，通孔中的内层与bottom层之间金属化孔壁相当于天线，产生的回损对内层与top层之间传输的信号产生干扰。

为了减小回损对内层与top层之间传输的信号产生干扰，可以通过背钻的方式，在PCB的bottom层钻孔，以去除内层与bottom层之间金属化孔壁。

为了提高PCB的信号密度，本申请实施例提供了一种PCB。

PCB 901包括第一通孔结构320，第一信号层，第二信号层。

第一通孔结构320包括相互绝缘的第一导电结构和第二导线结构，其中，第一导电结构用于传输第一信号层的信号，第二导电结构用于传输第二信号层的信号。

第一导电结构为金属化孔壁。第二导电结构为金属化孔壁。

为了实现BGA技术，第一通孔结构320中填充有树脂。

第一导电结构可以用于与BGA器件902连接。也就是说，第一导电结构可以将PCB内层的信号传输至PCB的top层，从而传输至BGA器件中。第二导电结构可以与其他器件、芯片或PCB连接。

第一导电结构对应的第一通孔部分的直径为第一直径，第二导电结构对应的第二通孔部分的直径为第二直径。第一直径与第二直径可以相等，也可以不相等。本申请实施例提供的PCB，在背钻形成的通孔部分中形成导电结构，用于信号的传输。

通过在通孔中设置相互绝缘的第一导电结构、第二导电结构，能够通过一个通孔为不同的信号层传输不同信号，提高了信号传输的密度，使得信号传输的方式更加灵活。第一导电结构、第二导电结构可以分别连接不同的器件。例如，在PCB 901的正面实现BGA技术。在PCB 901的背面设置其他器件，可不局限于阻容器件，实现正反高密布局，进一步提高布局密度。

第一通孔结构320的形成方式可以参见图5和图6的说明。PCB 901中与BGA器件902通过BGA技术连接的区域可以称为通流区。应当理解，在通孔的孔壁上形成金属薄膜作为导电结构，即在通孔中形成金属化孔壁，金属薄膜厚度相同的情况下，通孔的直径越大，导电结构能够承受的电流越大。

第二导电结构传输信号，可能承受较大的电流。在通流中，第一通孔结构320的第二导电结构对应的通孔部分可采用大孔，从而使得第二导电结构能够承受较大的电流。

可以通过一个或多个导电结构传输同一信号。多个导电结构传输相同的信号，从而增加对该信号的电流的承受能力。

第一导电结构对应的通孔部分采用小孔。第一导电结构可以实现信号的层间传输，即信号的换层。第一导电结构对应的通孔部分采用小孔，实现对第一信号层的信号的传输，可以增加出线空间，提高出线密度。

在PCB的正面实现BGA封装时，通过在第一通孔结构320中增加导电结构，使得PCB其他内层的信号可以进行传输，利用PCB的背面的空间，PCB的布局密度增加50％左右。

本申请实施例还提供一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括前文中的印制电路板PCB。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种印制电路板PCB，其特征在于，包括：第一通孔结构、第一信号层、第一接地层、第二接地层、第二信号层；

所述第一通孔结构包括相互绝缘的第一导电结构和第二导电结构，所述第二导电结构用于传输所述第一信号层中的信号；

所述第一接地层中的导体与所述第一导电结构连接；

所述第二接地层是与所述第一接地层相邻的接地层，所述第二接地层中的导体与所述第一导电结构连接；

所述第二信号层位于所述第一接地层与所述第二接地层之间，所述第二信号层是与所述第一接地层相邻的信号层，且所述第二信号层是与所述第二接地层相邻的信号层。

2.根据权利要求1所述的PCB，其特征在于，所述PCB还包括第二通孔结构，所述第二通孔结构与所述第一通孔结构分别位于所述第二信号层中的导线两侧，所述第二通孔结构包括第三导电结构，所述第三导电结构与所述第一接地层连接。

3.根据权利要求2所述的PCB，其特征在于，所述第一导电结构对应的第一通孔部分的直径小于所述第二导电结构对应的第二通孔部分的直径，所述第一通孔结构包括沿所述第一通孔结构的轴心方向的所述第一通孔部分和所述第二通孔部分。

4.根据权利要求3所述的PCB，其特征在于，所述第一通孔结构包括绝缘结构，所述绝缘结构用于使得所述第二导电结构与所述第一导电结构绝缘，所述绝缘结构是去除位于所述第一通孔部分和所述第二通孔部分之间的导电材料层形成的，所述导电材料层的厚度小于10微米。

5.根据权利要求2所述的PCB，其特征在于，所述第一导电结构对应的第一通孔部分和所述第二导电结构对应的第二通孔部分中，直径较小的通孔部分的直径为小孔直径，直径较大的通孔部分是在直径为所述小孔直径的小孔通孔的基础上形成的，所述小孔通孔包括所述直径较小的通孔部分。

6.根据权利要求5所述的PCB，其特征在于，直径较大的通孔部分是使用电荷耦合器件CCD钻机形成的。

7.根据权利要求1所述的PCB，其特征在于，所述第一导电结构是所述第一导电结构对应的第一通孔部分的金属化孔壁。

8.一种印制电路板PCB的制备方法，其特征在于，包括：

在PCB上形成通孔结构，所述通孔结构包括沿所述通孔结构的轴向方向的至少两个通孔部分，以及位于每两个相邻的所述通孔部分之间的台阶部分，沿所述轴向方向，所述至少两个通孔部分的孔径依次增大；

在所述通孔结构的孔壁上形成导电材料层；

去除至少一个所述台阶部分的所述导电材料层，所述PCB中的第一接地层的导体和第二接地层的导体与一个所述通孔部分的导电材料层连接，所述PCB中的第一信号层与另一个所述通孔部分的导电材料层连接，所述PCB的第二信号层位于所述第一接地层与所述第二接地层之间，所述第二信号层是与所述第一接地层相邻的信号层，且所述第二信号层是与所述第二接地层相邻的信号层，所述第二接地层是与所述第一接地层相邻的接地层。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述导电材料层的厚度小于10微米。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述在PCB上形成通孔结构，包括：

形成小孔通孔；

在所述小孔通孔的基础上形成至少一个大孔通孔部分，所述小孔通孔的直径小于所述至少一个大孔通孔部分中每个大孔通孔部分的直径。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一个大孔通孔部分中每个大孔通孔部分是使用电荷耦合器件CCD钻机形成的。

12.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述至少两个通孔部分的导电材料层上形成电镀层。

13.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的印制电路板PCB。

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