CN115003011B - Pcb布线结构、pcb板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PCB布线结构、PCB板及其制造方法，PCB包括由PCB表面依次向内设置的第一绝缘层、第一铜箔层、第二绝缘层、第二铜箔层，所述结构包括：微带线导体带、微带线接地层、空腔以及信号传输层；其中，所述微带线导体带排布于所述第一绝缘层外表面；所述微带线接地层设置于所述第一铜箔层；所述第一绝缘层内设置有与所述微带线导体带对应的空腔；所述信号传输层设置于所述第二铜箔层；通过在内层板层内设置空腔、改变空腔的厚度调节条状电容大小，以实现SMT焊盘下方的布线结构特征阻抗匹配，不用挖空SMT焊盘下方的铜箔层，有效增加布线面积、减少布线层数，进而满足特定产品更精巧化的诉求。

Description

PCB布线结构、PCB板及其制造方法

技术领域

本发明涉及电子元器件领域，具体涉及一种PCB布线结构、PCB板及其制造方法。

背景技术

随着移动通信技术和产业将迈入第五代移动通信的发展阶段，人们对于高速的数据传输与巨量带宽的需求也越来越高，应用半导体元件产品的高速信号设计愈来愈为重要。除了对PCB（Printed Circuit Board印制电路板）材质损耗的要求，讯号传输过程的阻抗连续的重要性也越来越高。阻抗匹配是指为了使信号功率从信号源到负载端得到最有效地传递，让信号在传递过程中尽可能不发生反射现象。如果阻抗不匹配发生反射，会发生能量与信号无法完整传递，以及辐射干扰等不良影响。对于服务器架构而言，PCB的布线相当复杂，为了减少信号的串音干扰跟偶和干扰，适当的信号线距是必须要考虑进去的，有时为了降低耦合线间的串音，可在相互干扰的耦合微带线间插入一列以接地连通柱(via)形成之导线结构来提供信号保护能力以防备非预期串音干扰，此结构称之为防护线(guardtrace)。

以电子连接器而言，在PCIE Gen5 (32GT/s)，DDR5(3200 to 6400 MT/s) 等相关设计规范的架构下，SMT焊盘连接器已成了趋势。SMT焊盘相对大于走线宽度，所以在信号焊盘下方需要空隙减少过多的电容以达到阻抗匹配，目前采用的方法如图一所示，在 SMT焊盘下方挖槽挖到第二层铜箔的平面。这意味着在焊盘下方的L3不能走信号，对于大規模采用SMT焊盘连接器的产品而言，走线空间受到更多的威胁与考验。

发明内容

本发明目的是：提供一种能实现使用SMT焊盘的PCB阻抗匹配的同时增加内部走线空间的PCB布线结构、PCB板及其制造方法。

本发明的技术方案是：第一方面，本发明提供一种PCB布线结构，所述PCB包括由PCB表面依次向内设置的第一绝缘层、第一铜箔层、第二绝缘层和第二铜箔层，所述结构包括：微带线导体带、微带线接地层、空腔以及信号传输层；

其中，所述微带线导体带排布于所述第一绝缘层外表面；

所述微带线接地层设置于所述第一铜箔层；

所述第一绝缘层内设置有与所述微带线导体带对应的空腔；

所述信号传输层设置于所述第二铜箔层。

在一种较佳的实施方式中，所述第一绝缘层、第二绝缘层均为经树脂黏合的纤维材料层。

在一种较佳的实施方式中，所述第一绝缘层包括第一内层板层与第二内层板层；

所述第一内层板层与所述微带线接地层分别设置于所述第二内层板层两侧。

在一种较佳的实施方式中，所述空腔设置于所述第二内层板层内，且所述空腔与所述第一铜箔层、所述第一内层板层相接。

在一种较佳的实施方式中，所述微带线导体带上方连接有SMT焊盘，所述空腔位于所述微带线导体带下方且与所述SMT焊盘对应；

所述空腔内填充有空气。

在一种较佳的实施方式中，所述第一内层板层厚度为2.5mil，所述第二内层板层厚度为1.5mil；所述微带线导体带有两条且互相平行，所述SMT焊盘的两端针脚分别与两条所述微带线导体带连接；

所述微带线导体带的间距为9mil；

所述微带线导体带宽度为14mil，所述微带线导体带的厚度为2mil。

在一种较佳的实施方式中，所述第一内层板层的介电常数为4.2，所述第二内层板层的介电常数为1.0。

第二方面，本发明还提供一种PCB板，所述PCB板包括如第一方面中任意一项所述的PCB布线结构以及SMT焊盘，所述SMT焊盘设置于所述PCB布线结构表面。

第三方面，本发明还提供一种PCB板的制造方法，所述方法包括：

按预设尺寸裁切第一绝缘层、第一铜箔层、第二绝缘层和第二铜箔层；

对所述第一绝缘层进行挖槽处理获得预处理第一绝缘层；

对裁切好的第一铜箔层和第二铜箔层进行内层线路蚀刻以获得预处理第一铜箔层和预处理第二铜箔层；

将所述预处理第一绝缘层、预处理第一铜箔层、第二绝缘层和预处理第二铜箔层通过半固化胶片依次组装并进行热压合获得覆铜板；

根据待焊接的SMT焊盘形状和尺寸在所述覆铜板表面印刷微带线导体带并进行钻孔获得钻孔覆铜板；

将所述待焊接的SMT焊盘与所述钻孔覆铜板进行对应焊接处理获得预处理PCB板。

在一种较佳的实施方式中，所述第一绝缘层包括贴合连接的第一内层板层与第二内层板层；

所述对所述第一绝缘层进行挖槽处理获得预处理第一绝缘层包括：

对所述第二内层板层进行挖空处理获得预处理的第二内层板层，所述第一内层板层与所述第二内层板层贴合组装组成所述第一绝缘层。

本发明的优点是：提供一种PCB布线结构、PCB板及其制造方法，PCB包括由PCB表面依次向内设置的第一绝缘层、第一铜箔层、第二绝缘层和第二铜箔层，该结构包括：微带线导体带、微带线接地层、空腔以及信号传输层；其中，微带线导体带排布于第一绝缘层外表面；微带线接地层设置于第一铜箔层；第一绝缘层内设置有与微带线导体带对应的空腔；信号传输层设置于第二铜箔层；通过在内层板层内设置空腔、改变空腔的厚度调节条状电容大小，以实现SMT焊盘下方的布线结构特征阻抗匹配，不用挖空SMT焊盘下方的铜箔层，有效增加布线面积、减少布线层数，进而满足特定产品更精巧化的诉求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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附图。

图1为现有技术中采用SMT焊盘的PCB剖面示意图；

图2为本发明所提供的PCB布线结构剖面示意图;

图3为本发明所提供的PCB布线结构中第一绝缘层与第一铜箔层部分的剖面示意图；

图4为实施例三所提供的PCB的制造方法流程图。

其中：1、第一绝缘层；11、第一内层板层；12、第二内层板层；2、第一铜箔层；3、第二绝缘层；4、第二铜箔层；5、微带线导体带；6、空腔。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如背景技术中所述，当前的PCB板普遍使用SMT焊盘连接器，SMT焊盘的宽度大于PCB板上的走线宽度，所以在SMT焊盘下方需要空隙减少过多的电容以达到阻抗匹配，目前为满足阻抗匹配的需求，采用的方案参照图1所示，在SMT焊盘连接器下方的PCB板向下挖空至铜箔层，即从表面开始向下挖空绝缘层并挖空部分铜箔层才能满足阻抗匹配需求，因此PCB内走线空间小，难以满足信号扭曲和串音，信号终止限制，电缆和连接器的反射等并行技术的走线需求。

为解决上述问题，本申请创造性地提出了一种PCB布线结构、PCB板及其制造方法，通过在第一绝缘层内设置空腔满足SMT焊盘下方的特征阻抗匹配，不用挖空SMT焊盘下方的铜箔层，有效增加布线面积、减少布线层数，进而满足特定产品更精巧化的诉求。下面将结合具体实施例对本申请所提出的PCB布线结构、PCB板及其制造方法进行介绍。

实施例一：本实施例提供一种PCB布线结构，参照图2所示，PCB包括由PCB表面依次向内设置的第一绝缘层1、第一铜箔层2、第二绝缘层3和第二铜箔层4，该结构包括：微带线导体带5、微带线接地层、空腔6以及信号传输层；其中，微带线导体带5排布于第一绝缘层1外表面；微带线接地层设置于第一铜箔层2；第一绝缘层1内设置有与微带线导体带5对应的空腔；信号传输层设置于第二铜箔层4。具体的，绝缘层与铜箔层的数量可以相等，也可以不相等；绝缘层与铜箔层可以是一一交错排列，也可以是铜箔层有两层以上且每两层铜箔层之间排列多层（至少两层）绝缘层，当铜箔层之间排列多层绝缘层时，铜箔层之间排列的绝缘层数量可以相等也可以不等，本实施例对此不作限制。

当PCB与SMT焊盘（图未示）进行组装时，SMT焊盘的两端针脚分别与两条微带线导体带5的上方连接，第一绝缘层1内开设有位于微带线导体带5下方的空腔6，空腔6与SMT焊盘以及微带线导体带5对应，具体的，空腔6的宽度大于SMT焊盘的宽度且SMT焊盘与空腔6的中心轴位于同一平面。开设空腔6以改变微带线导体带5下方的对应位置的介电常数，让信号的特征阻抗在经过SMT焊盘时维持在与现有技术中铜箔挖空后的特征阻抗持平，不会因为SMT焊盘宽度造成过大的阻抗不匹配，造成讯号的反射失真，并且不必挖空PCB至第二层铜箔面处，有效增加了走线空间。

本实施例提供一种PCB布线结构，PCB包括由PCB表面依次向内设置的第一绝缘层、第一铜箔层、第二绝缘层和第二铜箔层，该结构包括：微带线导体带、微带线接地层、空腔以及信号传输层；其中，微带线导体带排布于第一绝缘层外表面；微带线接地层设置于第一铜箔层；第一绝缘层内设置有与微带线导体带对应的空腔；信号传输层设置于第二铜箔层；通过在内层板层内设置空腔、改变空腔的厚度调节条状电容大小，以实现SMT焊盘下方的布线结构特征阻抗匹配，不用挖空SMT焊盘下方的铜箔层，有效增加布线面积、减少布线层数，进而满足特定产品更精巧化的诉求。

实施例二：本实施例提供一种PCB布线结构，参照图3所示，PCB包括由PCB表面依次向内设置的第一绝缘层1、第一铜箔层2、第二绝缘层3和第二铜箔层4，该结构包括：微带线导体带5、微带线接地层、空腔6以及信号传输层；其中，微带线导体带5排布于第一绝缘层1外表面；微带线接地层设置于第一铜箔层2；第一绝缘层1内设置有与微带线导体带5对应的空腔6；在一种实施方式中，第一绝缘层1、第二绝缘层3均为经树脂黏合的纤维材料层。

在一种实施方式中，第一绝缘层1包括第一内层板层11与第二内层板层12，第一内层板层11与微带线接地层分别设置于第二内层板层12两侧。

具体的，如图3所示，第一内层板层11位于最顶部，下方依次排列第二内层板层12、第一铜箔层2、第二绝缘层3和第二铜箔层4，当然下方还可以继续排列其他绝缘层和铜箔层，本实施例并不进行限定。

优选的，空腔6设置于第二内层板层12内，且空腔6与第一铜箔层2、第一内层板层11相接。采用第一内层板层11与第二内层板层12组合组成第一绝缘层1，在设置空腔6时掏空第二内层板层12即可，可以根据空腔6厚度（垂直于第一绝缘层1方向）选择不同厚度的第二内层板层12即可，简化工序，便于制造。。

在一种实施方式中，微带线导体带5上方连接有SMT焊盘，空腔6位于微带线导体带5下方且与SMT焊盘对应；空腔内填充有空气。空气的介电常数稳定，并且制造时无需特地的工序，无需成本。优选的，第一内层板层11厚度为2.5mil，第二内层板层12厚度为1.5mil；微带线导体带5有两条且互相平行， SMT焊盘的两端针脚分别与两条所述微带线导体带5连接；微带线导体带5的间距为9mil；微带线导体带5宽度为14mil，微带线导体带5的厚度为2mil。

优选的，所述第一内层板层21的介电常数为4.2，所述第二内层板层22的介电常数为1.0。

具体的，参照图1与图3所示，现有技术中采用多层绝缘层和多层铜箔层一一交错排列，将绝缘层之间的铜箔层挖空，其中，如图1所示第二绝缘层3厚度H1=4 mil、第一绝缘层1的厚度H2=4.2mil、第二绝缘层3的介电常数Er1=4.2、第一绝缘层1的介电常数Er2=4.2、微带线导体带5的宽度W1=14mil、微带线导体带5的顶面宽度W2=14mil、微带线导体带5的间距S1=9mil、微带线导体带5的铜厚T1=2mil，基于SI9000仿真软件和公式（1）进行阻抗试算：

Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] （1）

其中：Er为绝缘层介电常数，H为绝缘层的厚度，W为微带线导体带宽度，T为微带线导体带的铜厚。

计算出采用现有技术的图1结构带状线差动阻抗为85.36Ω。

而将本实施例所提供的PCB布线结构微带线导体带5的间距为9mil、所述微带线微带线导体带5的宽度为14mil、所述微带线导体带5顶面宽度为14mil，所述微带线导体带5的厚度为2mil、所述第一内层板层11的介电常数为4.2，所述第二内层板层12的介电常数为1.0。计算得出本实施例所提供的PCB布线结构微带线差动阻抗为85.76Ω。

因此，本实施例所提供的PCB布线结构，两条微带线导体带5上方分别与SMT焊盘的两端连接，下方与第二内层板层12内开设的空腔6对应，开设空腔6并在空腔6内填充空气降低微带线导体带5下方的介电常数，让信号的特征阻抗在经过SMT焊盘时维持在与现有技术中铜箔挖空后的特征阻抗持平，不会因为SMT焊盘宽度造成过大的阻抗不匹配，造成讯号的反射失真，并且不必挖空PCB至第二层铜箔面处，有效增加了走线空间。

实施例三：与上述实施例一与实施例二相对应的，本发明提供一种PCB板，所述PCB板包括如实施例一或实施例二所述的PCB布线结构以及SMT焊盘，所述SMT焊盘焊接于所述PCB布线结构表面。

具体的，SMT焊盘包括相连的焊盘主体和引脚，引脚与PCB布线结构中的微带线焊接连接，焊盘主体平行于PCB布线结构表面，且与PCB布线结构中的空腔以微带线为轴对应排布。

实施例四：与上述实施例三相对应的，本实施例提供一种PCB板的制造方法，参照图4所示，所述方法包括：

S410、按预设尺寸裁切第一绝缘层、第一铜箔层、第二绝缘层和第二铜箔层。

S420、对第一绝缘层进行挖槽处理获得预处理第一绝缘层。

具体的，对裁切好的第一绝缘层进行挖槽处理以获得空腔，后续粘合后即可形成填充有空气的空腔。

优选的，所述第一绝缘层包括贴合连接的第一内层板层与第二内层板层；

所述对所述第一绝缘层进行挖槽处理获得预处理第一绝缘层包括：

对所述第二内层板层进行挖空处理获得预处理的第二内层板层，所述第一内层板层与所述第二内层板层贴合组装组成所述第一绝缘层。在设置空腔6时掏空第二内层板层12即可，可以根据空腔6厚度（垂直于第一绝缘层1方向）选择不同厚度的第二内层板层11即可，简化工序，便于制造。

S430、对裁切好的第一铜箔层和第二铜箔层进行内层线路蚀刻以获得预处理第一铜箔层和预处理第二铜箔层。

具体的，在第一铜箔层、第二铜箔层表面贴上感光膜，感光膜具有遇光固化的特性，对贴好感光膜的第一铜箔层、第二铜箔层进行部分曝光，透光的部分为线路图形，透光部分的感光膜遇光固化在在第一铜箔层、第二铜箔层上形成一道保护膜，然后进行显影，褪掉不透光部分未遇光固化的感光膜，此时第一铜箔层、第二铜箔层表面贴有线路图形感光膜，将贴有线路图形感光膜的第一铜箔层、第二铜箔层进行蚀刻，再经过退膜处理褪掉表面固化的感光膜，获得线路图形铜箔即预处理第一铜箔层和预处理第二铜箔层。

在贴感光膜之前，还可以对第一铜箔层、第二铜箔层表面进行打磨，以增加其表面粗糙度，以提高第一铜箔层、第二铜箔层和感光膜的贴合紧密度，以及后续和绝缘层的连接紧密度。

优选的，在S440之前，该方法还包括：

对预处理第一铜箔层和预处理第二铜箔层进行棕化处理以使其表面受控粗化，从而增强其与半固化片之间压板后的粘合强度。

S440、将预处理第一绝缘层、预处理第一铜箔层、第二绝缘层和预处理第二铜箔层通过半固化胶片依次组装并进行热压合获得覆铜板。

具体的，借助于半固化片的粘合性把预处理第一绝缘层、预处理第一铜箔层、第二绝缘层和预处理第二铜箔层粘结成整体。将预处理第一绝缘层、预处理第一铜箔层、第二绝缘层和预处理第二铜箔层按需叠合后层压。

S450、根据待焊接的SMT焊盘形状和尺寸在覆铜板表面印刷微带线导体带并进行钻孔获得钻孔覆铜板。

具体的，钻孔使各层间产生通孔，达到连通层间的目的。SMT焊盘两端针脚与两条微带线导体带上的钻孔焊接。

优选的，在S460之前，对钻孔覆铜板进行覆铜处理，包括：将钻孔覆铜板置于沉铜缸内发生氧化还原反应，形成铜层从而对孔进行孔金属化,使原来绝缘的基材表面沉积上铜,达到层间电性相通。使刚沉铜出来的钻孔覆铜板进行板面、孔内铜加厚到5-8um，防止在图形电镀前孔内薄铜被氧化、微蚀掉而漏基材。另外，还包括将孔和线路铜层加镀到一定的厚度（20-25um），以满足最终PCB板成品铜厚的要求。并将板面没有用的铜蚀刻掉，露出有用的线路图形。

还涂覆防焊绿漆处理包括：通过丝网印刷在钻孔覆铜板表面涂覆阻焊油墨，在钻孔覆铜板板面涂上一层阻焊绿漆，通过曝光显影，露出要焊接的盘与孔，其它地方盖上阻焊层，防止焊接时短路。

S460、将待焊接的SMT焊盘与钻孔覆铜板进行对应焊接处理获得预处理PCB板。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其与结构实施例对应，所以描述得比较简单，相关之处参见结构实施例的部分说明即可。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

另外需要说明的是：本申请中术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种PCB布线结构，所述PCB包括由PCB表面依次向内设置的第一绝缘层、第一铜箔层、第二绝缘层和第二铜箔层；其特征在于，所述结构包括：微带线导体带、微带线接地层、空腔以及信号传输层；

所述第一绝缘层包括第一内层板层与第二内层板层；所述第一内层板层与所述微带线接地层分别设置于所述第二内层板层两侧; 所述空腔设置于所述第二内层板层内，且所述空腔与所述第一铜箔层、所述第一内层板层相接;

所述微带线导体带上方连接有SMT焊盘，所述空腔位于所述微带线导体带下方且与所述SMT焊盘对应；所述空腔内填充有空气;

其中，所述微带线导体带排布于所述第一绝缘层外表面；

所述微带线接地层设置于所述第一铜箔层；

所述第一绝缘层内设置有与所述微带线导体带对应的空腔；

所述信号传输层设置于所述第二铜箔层。

2.根据权利要求1所述的PCB布线结构，其特征在于，所述第一绝缘层、第二绝缘层均为经树脂黏合的纤维材料层。

3.根据权利要求1所述的PCB布线结构，其特征在于，所述第一内层板层厚度为2.5mil，所述第二内层板层厚度为1.5mil；所述微带线导体带有两条且互相平行，所述SMT焊盘的两端针脚分别与两条所述微带线导体带连接；

所述微带线导体带的间距为9mil；

所述微带线导体带宽度为14mil，所述微带线导体带的厚度为2mil。

4.根据权利要求3所述的PCB布线结构，其特征在于，所述第一内层板层的介电常数为4.2，所述第二内层板层的介电常数为1.0。

5.一种PCB板，其特征在于，所述PCB板包括如权利要求1-4任意一项所述的PCB布线结构以及SMT焊盘，所述SMT焊盘设置于所述PCB布线结构表面。

6.一种PCB板的制造方法，其特征在于，应用了如权利要求1所述的PCB布线结构，所述方法包括：

按预设尺寸裁切第一绝缘层、第一铜箔层、第二绝缘层和第二铜箔层；

对所述第一绝缘层进行挖槽处理获得预处理第一绝缘层；

对裁切好的第一铜箔层和第二铜箔层进行内层线路蚀刻以获得预处理第一铜箔层和预处理第二铜箔层；

将所述预处理第一绝缘层、预处理第一铜箔层、第二绝缘层和预处理第二铜箔层通过半固化胶片依次组装并进行热压合获得覆铜板；

根据待焊接的SMT焊盘形状和尺寸在所述覆铜板表面印刷微带线导体带并进行钻孔获得钻孔覆铜板；

将所述待焊接的SMT焊盘与所述钻孔覆铜板进行对应焊接处理获得预处理PCB板。

7.根据权利要求6所述的PCB板的制造方法，其特征在于，所述第一绝缘层包括贴合连接的第一内层板层与第二内层板层；

所述对所述第一绝缘层进行挖槽处理获得预处理第一绝缘层包括：

对所述第二内层板层进行挖空处理获得预处理的第二内层板层，所述第一内层板层与所述第二内层板层贴合组装组成所述第一绝缘层。