CN1200010A - 带集成双绞导线的印刷电路板 - Google Patents

Abstract

集成双绞导线多层印刷电路板,第一和第二板层设有两个分段的导线轨迹彼此交叉,及多个通路孔。第一板层的两分段导线轨迹通过通路孔与第二板层的两分段导线迹线连接。双绞导线通过在导线轨迹两侧增设接地轨迹、在接地轨迹上下方增设接地平面屏蔽。导线轨迹还可以通过多个通路孔按适当间距配置使单位长度的转折数达到特定值调整到特定的电气特性。连续导线轨迹还可通过采用特定厚度电介质和将导线轨迹设计成特定尺寸加以调整。

Description

带集成双绞导线的印刷电路板

本发明总的说来涉及印刷电路板。更具体地说，本发明涉及一种包含具有传输线性能的集成双绞导线的多层印刷电路板。

近来，印刷电路板通常设计成带有将信号从电路板后端传送到另一端的线路导线。例如，颁发给Mullen的5,278,524号专利公开了带同轴电缆似的传输线的印刷电路板的制造方法。传输线有一个导电狭带为四个恒压导体所环抱。导体与导电带用介电层隔开。授予Currie的4,310,811号专利公开了一种带外部备用(rework)线的印刷电路板。这些备用线为专用备用层的一部分。专用备用层由备用基准层和被覆导线网组成，前者固定在印刷电路板上，后者半永久地固定在备用基准层上，以便于各元件的重新接线或克服埋置的信号层中的缺陷。然而，虽然这些专利公开了带线路导线的印刷电路板的制造过程，但还没有一个是公开带集成双绞线的印刷电路板的制造过程的。

在传输线路的领域中大家都知道，双绞导线(信号线和回线绞在一起形成的双绞导线)是减少互连两电路的电缆中电磁干扰的简单方法。就是说，导线绞合在一起可以使外来的信号(例如噪声信号)不容易与所需要的信号耦合在一起。此外，大家还知道，双胶导线易于消除传输线路收集到的外来信号。举例说，由于信号线和回线互相盘绕，其中一根导线收集到的外来信号也为另一根导线所收集。这样就可以在双绞线的收信端用差分收信机滤除两导线共有的信号(即收集到的外来信号)。此外，大家还知道，减小双绞导线的信号线和回线所形成的环路区可以大大减小传输线路上的磁耦合。

过去，每当要在印刷电路板上用双绞导线连接两个芯片时，总是彩外部双绞导线电缆。电缆纤焊到印刷电路板上引到待连接芯片特定插脚的轨迹导线(trace conductors)上。印刷电路板上的导线轨迹非常细，而且间距极小，因而这种工序无论在劳动强度和时间上付出的代价都是不小的。此外，双绞线电缆的成本加到整个系统的造价时，装有带互连芯片的印刷电路板的电元件系统，其成本必然提高。

另外，同一印刷电路板上采用模拟和数字电气元件时，这些元件总是配置成使所有数字元件位于电路板的一端，所有模拟元件位于另一端的。这种结构用来最大限度地减少不需要的信号因数字元件的切换而引入模拟线路中的机会。此外，往往是用两个印刷电路板来最大限度地减小这些噪声信号引入系统的可能性的：一个印刷电路板供模拟元件用，另一个印刷电路板供数字元件用。这种安排，由于采用两个而不是一个印刷电路板，因而提高了装有这些印刷电路板的电气元件系统的价格。

因此，长期以来本技术领域中都感到需要有一种包含电连接两电气元件用的双绞导线的印刷电路板。

本发明就是要满足本技术领域的上述要求。本发明提供一种埋置在多层印刷电路板中的双绞导线系统。在一个最佳实施例中，本发明印刷电路板的第一和第二层上有两个分段彼此交叉的导线轨迹，和多个要不然叫做通路孔的镀敷通孔。第一层上的两分段导体轨迹通过通路孔与第二层上的两分段导线轨迹相连接，形成两个连续的导体迹线。双绞导线可通过在导体轨迹的任一侧增设接地轨迹和在导体轨迹的上下方增设接地平面加以屏蔽。导体轨迹还可以通过按适当的间距配置多个通路孔使其达到每单位长度特定的转折数调整成特定的电气特性。连续的导线轨迹还可以通过使介电层具有一定的厚度和使导体轨迹设计成具有特定的尺寸而进一步加以调整。

图1是采用本发明的印刷电路板。

图2是本发明的示意图。

图3是双绞导线制造的过程的流程图。

图4是屏蔽双绞导线的示意图。

本发明可应用在许多种制造方法制成的印刷电路板中。下面举例说明印刷电路板的两种制造方法。

第一种制造方法叫做层压法。先是将两片铜箔连同夹在两者之间对两者起绝缘和粘接作用的环氧树脂玻璃网压接在一起，形成底心。接着在至少其中一个铜箔上蚀刻出特定的线路。然后将多个经蚀刻的底心层压在一起形成层压成品，各底心之间夹着绝缘的环氧树脂玻璃网，起绝缘和粘接作用。但外底心的外铜箔层通常是不经过蚀刻的。

接着在层压成品的选定位置上钻许多孔。这些孔是用来提供互连各铜箔层之间的通路孔。然后用除屑用具清除钻了孔的层压件上的钻屑。接着在层压件电镀上铜，使钻孔中导电，并电镀外表面。接下去用减腐蚀法从表面蚀除不想要的铜。其余的铜就作为轨迹和焊接区残留在通路孔和所选取的位置上。当印刷电路板在以后阶段用以装配各种器件时，就可以把插脚式器件钎焊入通路孔中，表面安装式器件钎焊到焊接区上。

在器件装配工序之前，先在层压件的外表面敷上保护性光敏电介质。这种光敏电介质经常叫做钎焊防护膜，可以是Ciba-Geigy公司出品的Probimer52防护膜，或工业上用的介电或光敏性能合乎要求的其它化学品。接着用准直光源透过一个防护膜照射纤焊防护膜，使受照射的部位产生聚合作用。接下去，冲洗经曝光的层压件以除去所有未经曝光的纤焊防护膜。未经曝光的纤焊防护膜如此一除去，就可以触及焊接区和穿过电路板的通路孔。接着用加热的方法干燥和处理得出的钎焊防护膜。这时就可以用环氧树脂墨法印刷出诸如待设置在印刷电路板上的器件的简介之类的信息。最后一道工序是往印刷电路板的外表面喷上薄薄的一层防腐剂，例如Enthone公司出品的Entek(三唑铜)防腐剂。接着就可以修整印刷电路板操作和与各器件装配并焊接用的外边缘。

另一种制造印刷电路板更新颖的方法叫做表面层状布线法。这种方法是先蚀刻绝缘环氧树脂玻璃网周围的铜箔片底心，在至少其中一个铜表面上形成特定的线路。接着往蚀刻过的铜上敷上象Probimer52之类的光敏电介质。光敏电介质于是经曝光之后冲洗，以除去未曝光的电介质。未曝光的部分经常用来设置通往下层铜线路的通路孔。接着将经曝光的电介质表面搞得粗糙以便可以使铜粘附在其上。这个表面粗化的工序可以用浮石膏机械磨擦电介质表面，并用溶剂使电介质表面肿胀，两者结合起来进行。接着往经粗化、曝光的电介质表面和通往下面的电路层的通路孔中电镀另一层铜层，接下去在该铜层上蚀刻，形成第二线路层和通到下层的通路孔。这道添加光敏电介质和铜的工序可以重复若干次以形成多层线路。

这时可以在印刷电路板上钻孔以形成通到下面线路的另一些通路孔。再将表面粗化，并镀铜以便在钻出的孔中形成导电通路孔并电镀外表面。接着用减腐蚀法蚀除表面上不想要的铜。其余的铜就作为轨迹和焊接区残留在通路孔和所选择的位置上。接着如上所述往层压件的外表面敷上保护性光敏电介质，再进行曝光和冲洗，以便可以触及整个电路板的焊接区和穿过电路板的通路孔。这时通常用加热的方法干燥和处理得出的电路板，再用环氧树脂墨汁印制出象待装设到印刷电路板上的各器件的简介之类的信息。接下去往印刷电路板的外表面洒上薄薄的一层象Entek之类的防腐剂。

参阅图1，图中示出了应用本发明的印刷电路板10。印刷电路板可以有许多板层，如图中板层12所示。印刷电路板10可装有集成芯片22和24，用双绞导线26互连起来。芯片22可以是前置放大器，供放大来自话筒34的低电平可闻声音，芯片24可以是数/模和模/数转换器(DAC/ADC)。双绞导线26可以敷设在印刷电路板任何不同板层或顶层处。芯片24可以接输入/输出线路28，线路28则又与外部声频装置20连接。印刷电路板10上可装图形数据子系统30和具有集成系统存储器的中央处理单元(CPU)32。

从图1中可以看到，来自话筒34的可闻声音可由前置放大器24加以放大，来自前置放大器的模拟信号可能过双绞导线26传送给外部声频装置20。经放大的模拟信号也可由DAC/ADC22转换成数字信号，传送给CPU32的数字信号记录在系统存储器中。要不然，来自系统存储器的预记录数字信号也可由DAC/ADC22转换成模拟信号，再经双绞导线26传送给芯片24。应该指出的是，在此情况下，芯片24可以是再与扬声器连接的放大器。模拟信号中可能含有双绞导线从图形数据子系统30或CPU32收集来的某些不想要的信号。因此，可以在双绞导线的任一端或两端用差分收信机27滤除不想要的信号。

图2是本发明双绞导线的示意图。双绞导线26由轨迹导线52和54组成。轨迹导线52和54的起点可以在电介质的同一侧或不同侧。在本发明的最佳实施例中，轨迹导线52和54的起点在电介质60的同一侧。轨迹导线52和54交替着从电介质60的介质层56敷设到介质层58。就是说，当轨迹导线52是在电介质的上层56时，轨迹导线54在下层58。两轨迹导线52和54从电介质的一个介质层到另一个介质层是穿过通路孔62走线的。两轨迹导线还彼此交叉着以便达到绞合的效果。虽然图中看到的轨迹导线是在两个毗邻层之间交替配置的，但不言而喻这些轨迹也可以在多层电路板任何数目的板层之间交替配置的。

轨迹导线的尺寸、双绞导线中采用的每英寸转折数以及各层之间的间距都可加以控制以获取不同的电气特性(例如频率响应特性)。应该指出的是，每英寸的转折数可以通过改变各通路孔之间的间距获取(即各通路孔可以彼此以大间距或以小间距配置)。

图3是制作双绞导线26的过程流程图。为举例说明，采用了上述第一种方法。此外，这里说的是两层印刷电路板的制造情况。在工序300，将电介质层压在铜箔的两侧。上面说过，这是通过将两片铜箔薄片连同夹在两薄片之间使铜片彼此绝缘和粘接起来的绝缘环氧树脂玻璃网(或任何其它类型的电介质)压制在一起达到的。接着在工序310，在层压件成品选定的位置上钻许多孔。这些孔用来提供电介质上层与下层之间的互连通路孔。这时可以用除屑工具清除钻过孔的层压件上的钻屑。在工序320，于是将铜电镀到层压件上，使钻出的孔具有导电性并电镀铜表面。在工序330。将铜表面蚀刻成双绞导线的特定线路。

如图4中所示，双绞导线还可加以屏蔽。举例说，在上述工序330，还可将铜表面再蚀刻，在双绞线两侧形成接地轨迹70。此外，还可在电介质的上层和下层加接地平面72。接地平面72与双绞导线层之间用电介质隔离开来。

虽然上面是就本发明的最佳实施例具体展示和说明本发明的。但本技术领域的技术人们都知道，在不脱离本发明的精神实质和范围的前提下是可以对上述实施例在形式和细节方面进行修改的。

Claims (20)

1.一种印刷电路板，具有第一板层和第二板层，其特征在于包括：

第一板层和第二板层上至少两个分段的导线轨迹，彼此交叉着；

多个通路孔，供将第一板层的至少两个分段导线轨迹与第二板层的至少两个分段轨迹连接起来，形成两个连续的导线轨迹。

2.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述多个通路孔彼此按预定的间距配置，使两导线轨迹呈第一预定的电气特性。

3.如权利要求2所述的印刷电路板，其特征在于，用特定厚度的电介质使两导线轨迹进一步呈第二预定的电气特性。

4.如权利要求3所述的印刷电路板，其特征在于，所述两导线轨迹取特定的尺寸从而进一步呈第三预定的电气特性。

5.如权利要求4所述的印刷电路板，其特征在于，它还包括接地轨迹供屏蔽所述两导线轨迹。

6.如权利要求5所述的印刷电路板，其特征在于，在第一板层上方有第一接地平面，在第二板层下方有第二接地平面，所述第一和第二接地平面与第一板层和第二板层之间分别用电介质隔开。

7.一种多层印刷电路板，供装设和互连第一和第二电子零部件用，其特征在于，它包括：

装设装置，供装设第一和第二电子零部件用；

互连装置，供互连第一和第二电子零部件用，所述互连装置包括：

第一板层和第二板层上的至少两个分段的导线轨迹彼此交叉；和

多个通路孔，供将第一板层上的至少两分段导线轨迹与第二板层上的至少两分段轨迹连接起来，形成两个连续的导线轨迹、

8.如权利要求7所述的多层印刷电路板，其特征在于，所述多个通路孔彼此按预定间距配置使两导线轨迹呈第一预定的电气特性。

9.如权利要求8所述的多层印刷电路板，其特征，要用特定厚度的电介质使两导线轨迹进一步呈第二预定的电气特性。

10.如权利要求9所述的印刷电路板，其特征在于，两导线轨迹取特定的尺寸从而进一步呈第三预定的电气特性。

11.如权利要求10所述的多层印刷电路板，其特征在于，它还有一个接地轨迹供屏蔽所述两导线轨迹用。

12.如权利要求11所述的多层印刷电路板，其特征在于，它还包括第一板层上方的第一接地平面和第二板层下方的第二接地平面，所述第一和第二接地平面与第一板层和第二板层之间用电介质隔离开来。

13.如权利要求12所述的多层印刷电路板，其特征在于，它还包括一个差分收信机耦合到两导线轨迹上并耦合到第一电子零部件上，以便滤除两导线轨迹收集到的噪声信号。

14.一种制造多层印刷电路板内的双绞导线的方法，其特征在于，它包括下列工序：

使印刷电路板第一和第二板层上的至少两个分段导线轨迹交叉；和

将第一板层上的至少两个分段导线轨迹与第二板层上的至少两个分段导线轨迹通过多个通路孔连接起来，形成两个连续的导线轨迹。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，它还包括这样的工序：令多个通路孔彼此按预定间距配置，使所述两导线轨迹呈第一预定的电气特性。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，它包括用特定厚度的电介质使所述两导线轨迹进一步呈第二预定的电气特性的工序。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，它还包括将两导线轨迹设计成具有特定的尺寸从而进一步呈第三预定的电气特性的工序。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，它还包括用接地轨迹屏蔽所述两导线轨迹的工序。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，它还包括这样的工序：在第一板层上方加第一接地平面，在第二板层下方加第二接地平面，所述第一和第二接地平面与第一板层和第二板层之间分别用电介质隔离开来。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，它还包括在导线轨迹的端部加设差分收信机以滤除噪声信号的工序。

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