CN113660775A - 信号传输结构及电路结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种信号传输结构及电路结构，该信号传输结构用于传输电路中的高速信号，其包括信号传输部、绝缘部和信号回流部，所述信号传输部用于传输驱动信号，所述绝缘部包覆于所述信号传输部的外表面，所述信号回流部设置于所述绝缘部的外表面，用于传输回流信号，且所述信号回流部的信号传输方向与所述信号传输部的信号传输方向平行且相反。本申请在传输高速信号时，使驱动信号能够经信号传输部在两电路层间流通，使回流信号能够经信号回流部尽快回流到信号的下方，避免了高速信号换层传输带来的阻抗突变问题，且无需开设地孔，减少了基板面积的占用，降低了生产成本。

Description

信号传输结构及电路结构

技术领域

本申请涉及电路中的高速信号传输技术领域，具体涉及一种用于传输电路中的高速信号的信号传输结构及具有该信号传输结构的电路结构。

背景技术

芯片(集成电路)生产完成后，需要将相应的管脚引出到印制电路板中，通过印制电路板连接到其他芯片、接口或者无源器件等，做成模块、系统或者产品，以便于被应用。

随着模块、系统或者产品的功能越来越强大，电路板(芯片基板或印制电路板)的结构也越来越复杂，沿电路板的厚度方向，电路板中通常设置有多个电路层，为了实现各电路层间的电连接，通常在电路板上设置有金属通孔，需要电连接的各电路层可以通过金属通孔实现电连接。

电信号在电路板中传输时，信号的流向是从驱动器出发，沿着电路板上的走线，流动到负载；再从负载端沿着地平面，通过最短路径或阻抗最小的路径回到驱动端，对于高速信号，最短路径(阻抗最小)往往就是在传输线正下方的参考地，因此，为了让回流路径尽快回到信号的下方，现有技术通常是在信号换层的附近增加有地孔，地孔的增设使得占用电路板的面积较大，生成成本高。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本申请的主要目的在于提供一种占用基板面积少、生产成本低的信号传输结构。

为了实现上述目的，本申请具体采用以下以技术方案：

本申请提供了一种信号传输结构，用于传输电路中的高速信号，该信号传输结构包括：

信号传输部，所述信号传输部用于传输驱动信号；

绝缘部，所述绝缘部包覆于所述信号传输部的外表面；

信号回流部，所述信号回流部设置于所述绝缘部的外表面，用于传输回流信号，且所述信号回流部的信号传输方向与所述信号传输部的信号传输方向相反。

在一种具体的实施方式中，所述信号回流部的横截面呈环形结构，所述信号回流部套设于所述绝缘部外侧。

在一种具体的实施方式中，所述绝缘部的材质为印制电路板介质。

在一种具体的实施方式中，所述信号传输部采用金属制成或按照印制电路板电路工艺制成。

在一种具体的实施方式中，所述信号回流部采用金属制成或按照印制电路板电路工艺制成。

在一种具体的实施方式中，所述绝缘体通过粘接的方式连接于所述信号传输部的外表面，所述信号回流部通过粘接的方式连接于所述绝缘部的外表面。

相应地，本申请还提供了一种电路结构，该电路结构包括基板及上述实施例所述的信号传输结构，所述基板设有过孔和至少两个电路层，所述信号传输结构设置于所述过孔内，且所述信号传输结构的长度延伸方向与所述过孔的长度延伸方向相同，用于传输高速信号的各所述电路层经所述信号传输结构实现电连接。

在一种具体的实施方式中，所述信号传输结构的横截面的大小、形状与所述过孔的大小、形状对应设置。

在一种具体的实施方式中，所述信号回流部的外表面通过粘接的方式连接于所述过孔的孔壁。

在一种具体的实施方式中，所述至少两个电路层中有两层所述电路层用于传输高速信号，用于传输所述高速信号的两层所述电路层经所述信号传输结构实现电连接，且所述信号传输结构的长度与用于传输高速信号的两层所述电路层的间距相同。

相比于现有技术，本申请的信号传输结构包括信号传输部、绝缘部和信号回流部，所述信号传输部用于传输驱动信号，所述绝缘部包覆于所述信号传输部的外表面，所述信号回流部设置于所述绝缘部的外表面，用于传输回流信号，且所述信号回流部的信号传输方向与所述信号传输部的信号传输方向平行且相反，在传输高速信号时，使驱动信号能够经信号传输部在两电路层间流通，使回流信号能够经信号回流部尽快回流到信号的下方，避免了高速信号换层传输带来的阻抗突变问题，且无需开设地孔，减少了基板面积的占用，降低了生产成本。

附图说明

图1为现有技术的过孔信号传输结构的截面图。

图2(a)、图2(b)为现有技术的用于传输高速信号的信号传输结构的俯视图。

图3为本申请实施例提供的信号传输结构的截面图。

图4为图3中的信号传输结构的另一视角截面图。

图5为本申请实施例提供的电路结构的截面图。

附图标识：

1、信号传输结构；11、信号传输部；12、绝缘部；13、信号回流部；2、基板；21、过孔；22、电路层。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

芯片在被使用时，需要将相应的管脚引出到印制电路板，通过印制电路板连接到其他芯片、接口或者无源器件，做成模块、系统或者产品等，以便于被用于各种场合中。

对于芯片，当前芯片集成度越来越高，制程越来越复杂，一颗芯片包含了很多种模块和功能，芯片管脚数量有时能达到数千个，因此，绝大多数芯片都无法从表层将所有管脚引出或者完成连接，而需要将部分管脚通过过孔，从内层或者底层引出，从而出现了信号换层传输；部分产品还会出现多次信号换层传输。

对于印制电路板，随着电路的功能越来越强大，印制电路板中通常也需要设置有多个电路层，各电路层间可能还需要实现电连接，因此，需要在印制电路板的基板中开设通孔，需要电连接的电路层可以通过通孔实现电连接，即，出现信号换层传输的状况。

当电信号在电路板上传输时，信号的流向是从驱动器出发，沿着印制电路板上的走线，流动到负载端；再从负载端沿着地平面，通过最短路径或阻抗最小的路径回到驱动端，而对于速率较高的信号(高速信号)，最短路径(阻抗最小)往往就是在传输线正下方的参考地上。

当电信号换层时，信号的回流路径、参考平面都发生了改变，就会出现阻抗突变，为了避免高速信号换层传输带来的阻抗突变问题，现有技术通常在基板的信号换层附近增加地孔，让回流路径尽快回到信号的下方，因此需要设置有地孔，占用基板面积大，生产成本高。

具体地，参照图1所示，图1为现有技术的过孔信号传输结构的截面图。为了便于连接基板2′中各电路层22′之间的印制导线，现在技术一般是在各电路层22′需要连接的导线的交汇处钻上一个过孔21′(信号孔)，并在过孔21′的孔壁211′上设置有连接导线3′(金属线)，而需要连接的电路层22′会延伸出一个焊盘221′，通过焊盘221′电连接于连接导线3′，进而使需要电连接的各电路层22′通过过孔21′实现相互间的电连接。而不需要连接的电路层22′与过孔21′的孔壁211′间需保持预设距离，具体的预设距离的大小根据实际需要设定。

对于高速信号的传输，一方面，为了让回流路径尽快回到信号的下方，现有技术一般在过孔21′的附近还设置有地孔，地孔的设置会占用基板较大的面积，不利于电路的小型化设计。另一方面，芯片驱动端都是有默认定值的输出阻抗，要求印制电路板上的走线也要保持同样的阻抗，因此地孔的位置不能随便放置，需要根据仿真来确定信号孔和地孔的距离，以及信号孔与信号孔的距离，参照图2(a)、图2(b)所示，图2(a)、图2(b)为现有技术的用于传输高速信号的信号传输结构的俯视图。

同时，现有技术的过孔，一般都是感性，因此需要调整过孔与地层的距离，增加过孔容性，让特征阻抗与驱动端输出阻抗一致。具体地，根据基板不同的叠层、不同的厚度、不同的板材、不同的阻抗要求等，都需要仿真，开发成本大，周期长。

参照图3、图4所示，图3为本申请实施例提供的信号传输结构的截面图，图4为图3中的信号传输结构的另一视角截面图。该信号传输结构1用于传输高速信号(高速信号是指传输速率比较高的数字信号)，其包括信号传输部11、绝缘部12和信号回流部13。信号传输部11用于传输驱动信号，绝缘部12包覆于信号传输部11的外表面，信号回流部13设置于信绝缘部12的外表面，用于传输回流信号，且信号回流部13的长度延伸方向与信号传输部11的长度延伸方向相同，信号回流部13的信号传输方向与信号传输部11的信号传输方向相反。

本申请使驱动信号能够经信号传输部11在基板的两电路层间流通，使回流信号能够经信号回流部13尽快回流到信号的下方，即，通过该信号传输结构1能够同时传输驱动信号及回流信号，避免了高速信号换层传输带来的阻抗突变问题，且无需开设地孔，减少了基板面积的占用，降低了生产成本。同时，由于无需设置地孔，也就无需通过仿真以确定信号孔和地孔的距离，提高了生产效率，降低了开发成本。

具体地，信号传输部11为长条形结构，其横截面呈圆形结构，信号回流部13也为长条形结构，其横截面呈圆环形结构。绝缘部12通过粘接的方式连接于信号传输部11的外表面，信号回流部13套设于绝缘部12的外侧且通过粘接的方式连接于绝缘部12的外表面。本申请将信号传输部11、绝缘部12和信号回流部13连接在一起做成一个用于传输高速信号的产品，以便于该信号传输结构1单独应用于不同的场合。同时本申王永胜通过绝缘部12分离信号传输部11和信号回流部13，避免信号传输部11和信号回流部13间的电流流通，保证信号传输部11和信号回流部13的正常工作。

在本实施例中，信号传输部11可以采用金属(例如铜材料)制成或按照印制电路板电路工艺制成，可以为实心的，也可以为空心的，信号回流部13也可以采用金属(例如铜材料)制成或按照印制电路板电路工艺制成，绝缘部12可以为印制电路板介质，也可以为树脂、橡胶等其他绝缘材料。

进一步地，信号回流部13与信号传输部11间的间距根据实际需要设定，在此不作限定。

相应地，本申请的实施例还公开了一种电路结构，参照图5所示，图5为本申请实施例提供的电路结构的截面图。该电路结构包括基板2和上述实施例所述的信号传输结构1，基板2开设有过孔21和多个电路层22，过孔21贯通于基板2的上下表面，多个电路层22沿基板2的厚度方向依次间隔设置。信号传输结构1设置于过孔21内，且信号传输结构1的长度延伸方向与过孔21的长度延伸方向相同，信号传输结构1与过孔21同轴设置(即，信号传输结构1的轴心线与过孔的中心线处于同一直线上)，用于传输高速信号的各电路层22通过该信号传输结构1实现电连接。

本申请将用于传输高速信号的信号孔与地孔结合起来，形成一种新的过孔，通过该过孔既能传输驱动信号，也能使回流信号尽快回流至驱动信号的下方，避免了高速信号换层带来的阻抗突变的问题的产生，同时在信号孔附近无需再另外开设有地孔跟随，节省了空间，也无需根据不同的印制电路板板材和叠层而进行多次仿真以确定地孔的位置，提高了开发效率，降低了开发成本。

具体地，过孔21为圆形结构，信号传输结构1的横截面的大小、形状与过孔21的大小、形状对应设置，使得信号传输结构1的外表面与过孔21的孔壁紧密接触。进一步地，信号回流部13的外表面通过粘接的方式连接于过孔21的孔壁。

对于高速信号，通常最多在两电路层间传输，因此，在该电路结构的多个电路层中，只有两个电路层是用于传输高速信号，而为了便于连接，信号传输结构1的长度与用于传输高速信号的两个电路层的间距相同，进而使信号传输结构1的两端部分别与用于传输高速信号的两个电路层电连接。

在本实施例中，用于传输高速信号的电路层为位于基板2上表面的电路层22和位于基板2下表面的电路层22，信号传输结构1的长度与过孔21长度相同，且信号传输结构1的两端部分别与基板2的上下表面平齐，位于基板2上表面的电路层22与信号传输结构1的上端部电连接，位于基板2下表面的电路层22与信号传输结构1的下端部电连接。

在其他实施例中，也可以设置信号传输结构1的长度大于用于传输高速信号的两个电路层间的间距。连接时，在信号传输结构1上可以设置有镂空，使用于传输高速信号的电路层22穿过镂空并与信号传输部11电连接。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种信号传输结构，用于传输电路中的高速信号；其特征在于，包括：

信号传输部，所述信号传输部用于传输驱动信号；

绝缘部，所述绝缘部包覆于所述信号传输部的外表面；

信号回流部，所述信号回流部设置于所述绝缘部的外表面，用于传输回流信号，且所述信号回流部的信号传输方向与所述信号传输部的信号传输方向相反。

2.根据权利要求1所述的信号传输结构，其特征在于，所述信号回流部的横截面呈环形结构，所述信号回流部套设于所述绝缘部外侧。

3.根据权利要求1所述的信号传输结构，其特征在于，所述绝缘部的材质为印制电路板介质。

4.根据权利要求1所述的信号传输结构，其特征在于，所述信号传输部采用金属制成或按照印制电路板电路工艺制成。

5.根据权利要求1所述的信号传输结构，其特征在于，所述信号回流部采用金属制成或按照印制电路板电路工艺制成。

6.根据权利要求1～5任一所述的信号传输结构，其特征在于，所述绝缘体通过粘接的方式连接于所述信号传输部的外表面，所述信号回流部通过粘接的方式连接于所述绝缘部的外表面。

7.一种电路结构，其特征在于，包括基板及如权利要求1～5任一所述的信号传输结构，所述基板设有过孔和至少两个电路层，所述信号传输结构设置于所述过孔内，且所述信号传输结构的长度延伸方向与所述过孔的长度延伸方向相同，用于传输高速信号的各所述电路层经所述信号传输结构实现电连接。

8.根据权利要求7所述的电路结构，其特征在于，所述信号传输结构的横截面的大小、形状与所述过孔的大小、形状对应设置。

9.根据权利要求8所述的电路结构，其特征在于，所述信号回流部的外表面通过粘接的方式连接于所述过孔的孔壁。

10.根据权利要求7所述的电路结构，其特征在于，所述至少两个电路层中有两层所述电路层用于传输高速信号，用于传输所述高速信号的两层所述电路层经所述信号传输结构实现电连接，且所述信号传输结构的长度与用于传输高速信号的两层所述电路层的间距相同。

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