CN113973421A - 玻璃布、芯板和印制电路板 - Google Patents

玻璃布、芯板和印制电路板 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种玻璃布，所述玻璃布包括多条沿第一方向延伸的经向玻纤和多条沿第二方向延伸的纬向玻纤，所述第一方向与所述第二方向交叉且不垂直，以使得多条所述经向玻纤与多条所述纬向玻纤编织成所述玻璃布。本公开还提供一种芯板和一种印制电路板，所述印制电路板中的差分信号对内时延较小。

Description

玻璃布、芯板和印制电路板
技术领域
本公开涉及印制电路板领域，具体地，涉及一种用于印制电路板的玻璃布、一种包括该玻璃布的芯板和一种包括该玻璃布的制电路板。
背景技术
印制电路板包括基板、设置在基板中和设置在背离基板一侧的表面的走线，其中，所述玻璃布的主要功能是强化印制电路板的结构。基板包括基体和嵌入所述基体中的玻璃布。具体地，在制备基板时，将玻璃布浸入树脂中，然后将携带有树脂的玻璃布固化，从而使得所述树脂形成所述基体。
玻璃布包括经向玻纤和纬向玻纤，印制电路板上的所述走线可能会落在经向玻纤上，也可能落在纬向玻纤上、也可能落在经向玻纤和纬向玻纤之间的基体上。
由于玻璃布的介电常数不同于基体的介电常数，这会导致走线中正负信号的传播速度产生差异，这种现象被称之为玻纤效应。
例如，图1中所示的是相关技术中，印制电路板中的目前的玻璃布的中，经向玻纤110与纬向玻纤120互相垂直。这就导致差分对中的一条走线320非常有可能与经向玻纤完110全重叠、差分对中的另一条走线310会经过经向玻纤110和纬向玻纤120交叉形成的窗口，由于窗口中全是树脂材料，因此，这种情况造成的差分对内时延(Skew)最大。
如何降低印制电路板的玻纤效应成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本公开的目的在于提供一种玻璃布、一种包括该玻璃布的芯板和一种包括该玻璃布的印制电路板。
作为本公开的一个方面，提供一种玻璃布，其中，所述玻璃布包括多条沿第一方向延伸的经向玻纤和多条沿第二方向延伸的纬向玻纤，所述第一方向与所述第二方向交叉且不垂直，以使得多条所述经向玻纤与多条所述纬向玻纤编织成所述玻璃布。
可选地，所述玻璃布的卷绕方向与第一方向平行。
可选地，所述第一方向和所述第二方向之间的顺时针角度满足以下关系：
60°≤α＜90°，
其中，α为所述第一方向和所述第二方向之间的顺时针角度。
可选地，所述第二方向垂直于所述玻璃布的卷绕方向。
可选地，所述第二方向与所述第一方向之间的逆时针角度满足以下关系：
90°＜β≤105°，其中，β为所述第二方向与所述第一方向之间的角度。
可选地，所述第一方向与所述玻璃布的卷绕方向之间的逆时针角度满足以下关系：
0°＜γ1≤15°；
所述第二方向与所述玻璃布的卷绕方向之间的顺时针角度满足以下关系：
0°＜γ2≤15°；其中，
γ1为所述第一方向与所述玻璃布的卷绕方向之间的逆时针角度；
γ2为所述第二方向与所述玻璃布的卷绕方向之间的顺时针角度。
作为本公开的第二个方面，提供一种芯板，所述芯板包括基板和形成在所述基板的表面上的至少一个差分对，所述基板包括基体和嵌入在所述基体中的至少一层玻璃布，其特征在于，所述玻璃布为本公开第一个方面所提供的玻璃布。
作为本公开的第三个方面，提供一种印制电路板，所述印制电路板包括多个芯板、多层半固化片和多层导电金属层，其中，所述芯板为本公开第二个方面所提供给的芯板，所述芯板的两侧均设置有所述半固化片，且所述半固化片背离所述芯板的表面上形成有所述导电金属层。
可选地，所述差分对中走线的延伸方向与所述玻璃布的卷绕方向一致
可选地，所述差分对中走线的延伸方向与所述玻璃布的卷绕方向垂直。
可选地，所述半固化片包括第二树脂基体和嵌入所述第二树脂基体中的至少一层所述玻璃布。
并且，在本公开所提供的玻璃布中，经向玻纤和纬向玻纤均为直线纤维，不需要做成“Z”字形等非直线纤维，从而不会过度增加经向玻纤和纬向玻纤的长度，从而不会引起包括该玻璃布的印制电路板中高速通道插损的增加。
包括所述玻璃布的芯板用于制成包括所述玻璃布的印刷电路板，在包括所述玻璃布的所述印制电路板中，通过改变经向玻纤与纬向玻纤之间的交叉角度，即可差分对中两条走线与玻璃布中经向玻纤的重叠面积和与玻璃布中纬向纤维的重叠面积类似，不需要在制作走线图形的过程中旋转基板或者光刻掩膜板，从而可以提高基板的利用率、降低制造成本。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是相关技术中玻璃布与差分对的相对位置关系示意图；
图2是本公开所提供的玻璃布的一种实施方式的示意图；
图3是本公开所提供的玻璃布的另一种实施方式的示意图；
图4是本公开所提供的玻璃布的还一种实施方式的示意图；
图5是本公开所提供的印制电路板的一种实施方式的示意图；
图6是本公开所提供的印制电路板的另一种实施方式的示意图；
图7是本公开所提供的印制电路板的还一种实施方式的示意图；
图8是实施例1的冲击响应方法测试结果分布图；
图9是对比例1的冲击响应方法测试结果分布图；
图10是实施例2的冲击响应方法测试结果分布图；
图11是对比例2的冲击响应方法测试结果分布图；
图12是本公开所提供的芯板的一种实施方式的剖视结构图；
图13是本公开所提供的印制电路板的另一种实施方式的剖视结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
有鉴于此，作为本公开的第一个方面，提供一种玻璃布，其中，如图2至图4中所示，所述玻璃布包括多条沿第一方向L1延伸的经向玻纤110和多条沿第二方向L2延伸的纬向玻纤120，第一方向L1与第二方向L2交叉且不垂直，以使得多条经向玻纤110与多条纬向玻纤120编织成所述玻璃布。
当所述玻璃布应用于印制电路板中时，如图5至图7所示，由于经向玻纤110和纬向玻纤120不垂直，这就允许差分对中的两条走线(分别为走线310和走线320)与经向玻纤120重叠的面积、以及与纬向玻纤120的重叠面积是类似的，也就是两条走线感受到的介电常数类似，从而可以减小差分对内延时差。
并且，在本公开中，经向玻纤110和纬向玻纤120均为直线纤维，不需要做成“Z”字形等非直线纤维，从而不会过度增加经向玻纤110和纬向玻纤120的长度，也不会引起包括所述玻璃布的印制电路板中高速通道插损的增加。
如图5至图7、以及图12和图13中所示，玻璃布(在图12和图13中以附图标记100表示)与第一树脂基体200组合形成基板，为了使得差分对中两条走线(图中分别用走线310和走线320表示)与玻璃布中经向玻纤110和纬向玻纤120的重叠面积类似，不需要在形成走线图形的光刻工艺中旋转光刻掩膜板，也不需要旋转基板，从而可以提高基板的利用率、降低制造成本。
在本公开中，对玻璃布中经向玻纤110和纬向玻纤120之间的具体角度不做特殊的限定，作为一种可选实施方式，如图1所示，所述玻璃布的卷绕方向D与第一方向L1平行。
为了降低制造成本，作为一种可选实施方式，第一方向L1和第二方向L2之间的顺时针角度α满足以下关系：
60°≤α＜90°。
进一步可选地，α＝75°。
需要解释的是，“逆时针角度”是指，基准方向(此处为第一方向L1)沿逆顺时针旋转过的角度。
作为本公开的另一种可选实施方式，如图3所示，第二方向L2垂直于所述玻璃布的卷绕方向D。
为了降低制造成本，可选地，第二方向L2与第一方向L1之间的逆时针角度β满足以下关系：
90°＜β≤105°。
在这种实施方式中，基准方向为第二方向L2。
作为本公开的还一种实施方式，如图4所示，第一方向L1与所述玻璃布的卷绕方向D之间的顺时针角度γ1(以第一方向L1为基准方向，顺时针旋转过的角度)满足以下关系：
0°＜γ1≤15°。
第二方向L2与所述玻璃布的卷绕方向D之间的逆时针角度γ2(以第二方向L2为基准方向，顺时针旋转过的角度)满足以下关系：
0°＜γ2≤15°。
在本公开中，多经向玻纤110和纬向玻纤120的具体材质不做特殊的限定，例如，经向玻纤110和纬向玻纤120均可以选自以下型号的玻纤：1080、2116、3313、1035、1078、1067、1506、1027。
作为本公开的第二个方面，提供一种芯板，如图12所示，该芯板包括基板和形成在基板的表面上的走线对，所述基板包括第一基体200和嵌入在第一基体200中的至少一层玻璃布100，所述玻璃布为本公开所提供的上述玻璃布。
需要指出的是，芯板是用于制作印制电路板的半成本。对导电金属层B进行图形化，可以获得金属走线(该金属走线可以是差分对)。
在本公开中，对如何制得基板并不做特殊的限定。例如，可以将至少一层玻璃布浸入树脂中，然后将携带了树脂的玻璃布固化，树脂固化后可以形成为所述基体200，并最终获得所述基板。
本公开所提供的芯板用于制作印制电路板。上文中已经对所述印制电路板的有益效果进行了详细描述，这里不再赘述。
在图12中所示的具体实施方式中，芯板的基板包括两层玻璃布100，但是，本公开并不限于此，所述芯板还可以包括一层玻璃布100，也可以包括两层以上的玻璃布。
作为本公开的第三个方面，提供一种印制电路板，如图13中所示，所述印制电路板包括多个芯板、多层半固化片A和多层导电金属层B，其中，所述芯板为本公开第二个方面所提供的芯板，所述芯板的两侧均设置有半固化片A，且半固化片A背离所述芯板的表面上形成有导电金属层B。
如上文中所述，由于经向玻纤110和纬向玻纤120不垂直，这就允许差分对中的两条走线(分别为走线310和走线320)与经向玻纤120重叠的面积、以及与纬向玻纤120的重叠面积是类似的，也就是两条走线感受到的介电常数类似，从而可以减小差分对内延时差。
在本公开中，对差分对中两条走线的具体延伸方向没有特殊的限定，只要能够确保同一个差分对中两条走线与玻璃布的重叠面积大致相同即可。
作为一种可选实施方式，印制电路板包括偶数个芯板。
可选地，所述差分对中走线的延伸方向与所述玻璃布的卷绕方向一致，或者，所述差分对中走线的延伸方向与所述玻璃布的卷绕方向垂直。
在图5中所示的印制电路板的实施方式中，玻璃布为图2中所示的玻璃布，差分对中走线310和走线320的延伸方向与玻璃布的卷绕方向D垂直。
图6中所示的印制电路板的实施方式中，玻璃布为图3中所示的玻璃布，差分对中走线310和走线320的延伸方向与玻璃布的卷绕方向D平行。
在图7中所示的印制电路板的实施方式中，玻璃布为图4中所示的玻璃布，差分对中走线310和走线320的延伸方向与玻璃布的卷绕方向D垂直。
为了提高材料的利用率，基板200为矩形板，相应地，基板200包括沿第三方向延伸的一对第一侧壁和沿第四方向延伸的一对第二侧壁，所述第三方向与所述第四方向垂直，且所述第三方向和所述第四方向中的一者平行于所述卷绕方向。
在本公开中，对印制电路板的具体结构不做特殊的限定。例如，印制电路板可以包括单不限于普通板材(例如，FR4)、中等损耗板材(例如，IT170GT、TU862HF、Megtron2等)、高速板材(例如，Megtron6、Megtron6G、Megtron7、Megtron7GN、IT968、IT988GSE等)、高频板材等。
在本公开中，对导电金属层B的材料不做特殊的限定，作为一种可选实施方式，导电金属层B可以为铜箔。导电金属层B在印制电路板中的作用主要是用作参考层(例如，接地层)、提供参考电压，或者导电金属层B还可以用作印制电路板中的电源平面层。
半固化片A包括第二树脂基体和嵌入所述第二树脂基体中的至少一层所述玻璃布，可以起到粘结不同的芯板的作用。在图13中所示的实施方式中，半固化片中设置了一层玻璃布，当然，本公开并不限于此，例如，也可以在半固化片中设置多层玻璃布。
实施例
实施例1
图5中所示的印制电路板，基板200采用高速单板，尺寸为860mm*260mm，经向玻纤110的延伸方向L1与卷绕方向D一致，经向玻纤110形成的经纱束的周期为15.2mil(即，相邻两根经向玻纤之间的距离为15.2mil)，纬向玻纤120形成的纬纱束的周期为14.7mil(即，相邻两根纬向玻纤之间的距离为14.7mil)，纬向玻纤120的延伸方向L2与卷绕方向D之间的角度为88°，差分对中的走线310、走线320的延伸方向与卷绕方向垂直。经向玻纤、纬向玻纤的型号均为1035玻纤。
实施例2
图6中所示的印制电路板，基板200采用高速单板，尺寸为430mm*420mm，经向玻纤110的延伸方向L1与卷绕方向D之间的逆时针角度为纬2°，纬向玻纤120的延伸方向L2与卷绕方向垂直。经向玻纤110形成的经向纱束的周期为16.4mil(即，相邻两根经向玻纤之间的距离为16.4mil)，纬向玻纤120形成的纬向纱束的周期为17.2mil(即，相邻两根纬向玻纤之间的距离为17.2mil)。差分对中走线310、走线320的延伸方向与卷绕方向D一致。经向玻纤、纬向玻纤的型号为2116。
对比例1
基板采用高速单板，尺寸为860mm*260mm，经向玻纤与纬向玻纤垂直，且经向玻纤的延伸方向与卷绕方向一致，走线图形在基板上偏转过的角度为3°，经向玻纤、纬向玻纤的型号均为1035玻纤。
对比例2
基板采用高速单板，尺寸为430mm*420mm。经向玻纤与纬向玻纤垂直，且经向玻纤的延伸方向与卷绕方向一致，走线图形在基板上偏转过的1.5°。经向玻纤、纬向玻纤的型号为2116
利用冲击响应方法对实施例1、实施例2、对比例1、对比例2中的47个对测试差分对内延时差，测试结果如图7至10、以及下表1所示。
图8中所示的是实施例1的测试结果图，其中，横坐标表示差分对的序号，纵坐标表示差分对内延时差，可以看出，不同的差分对的差分对内时延差最大值为2ps；图9中所示的是对比例1的测试结果图，其中，横坐标表示差分对的序号，纵坐标表示差分对内延时差，可以看出，不同的差分对的差分对内时延差最大值为3ps；图10中所示的是实施例2的测试结果图，其中，横坐标表示差分对的序号，纵坐标表示差分对内延时差，可以看出，不同的差分对的差分对内时延差最大值为4ps；图11中所示的是对比例1的测试结果图，其中，横坐标表示差分对的序号，纵坐标表示差分对内延时差，可以看出，不同的差分对的差分对内时延差最大值为12ps。
表1
编号 实施例1 对比例1 实施例2 对比例2
差分对内延时差 ＜2ps ＜3ps ＜4ps ＜12ps
材料利用率 82％ 40％ 100％
通过分析可知，本公开所提供的印制电路板中，差分对内时延差更小。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于印制电路板的玻璃布，其特征在于，所述玻璃布包括多条沿第一方向延伸的经向玻纤和多条沿第二方向延伸的纬向玻纤，所述第一方向与所述第二方向交叉且不垂直，以使得多条所述经向玻纤与多条所述纬向玻纤编织成所述玻璃布。
2.根据权利要求1所述的玻璃布，其特征在于，所述玻璃布的卷绕方向与第一方向平行。
3.根据权利要求2所述的玻璃布，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向之间的顺时针角度满足以下关系：
60°≤α＜90°，
其中，α为所述第一方向和所述第二方向之间的顺时针角度。
4.根据权利要求1所述的玻璃布，其特征在于，所述第二方向垂直于所述玻璃布的卷绕方向。
5.根据权利要求4所述的玻璃布，其特征在于，所述第二方向与所述第一方向之间的逆时针角度满足以下关系：
90°＜β≤105°，
其中，β为所述第二方向与所述第一方向之间的角度。
6.根据权利要求1所述的玻璃布，其特征在于，所述第一方向与所述玻璃布的卷绕方向之间的逆时针角度满足以下关系：
0°＜γ1≤15°；
所述第二方向与所述玻璃布的卷绕方向之间的顺时针角度满足以下关系：
0°＜γ2≤15°；其中，
γ1为所述第一方向与所述玻璃布的卷绕方向之间的逆时针角度；
γ2为所述第二方向与所述玻璃布的卷绕方向之间的顺时针角度。
7.一种芯板，所述芯板包括基板和形成在所述基板的表面上的至少一个差分对，所述基板包括第一树脂基体和嵌入在所述第一树脂基体中的至少一层玻璃布，其特征在于，所述玻璃布为权利要求1至6中任意一项所述的玻璃布。
8.一种印制电路板，所述印制电路板包括多个芯板、多层半固化片和多层导电金属层，其特征在于，所述芯板为权利要求7所述的芯板，所述芯板的两侧均设置有所述半固化片，且所述半固化片背离所述芯板的表面上形成有所述导电金属层。
9.根据权利要求8所述的印制电路板，其特征在于，所述差分对中走线的延伸方向与所述玻璃布的卷绕方向一致；或者，所述差分对中走线的延伸方向与所述玻璃布的卷绕方向垂直。
10.根据权利要求8或9所述的印制电路板，其特征在于，所述半固化片包括第二树脂基体和嵌入所述第二树脂基体中的至少一层所述玻璃布。
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