CN1248553C - 六层电路板的压合方法及其成品 - Google Patents

Abstract

一种六层电路板的压合方法及其成品，该电路板的板厚为1.0毫米(mm)，该电路板的第二层为接地层，第五层为电源层，而第一、三、四及六层为信号走线层，其特征在于：该电路板中位于第三层及第四层之间的一第一绝缘层的厚度在3.8-4.2mil范围内，分别位于第二层及第三层与第四层及第五层之间的两第二绝缘层的厚度在7.6-8.4mil范围内，分别位于第一层及第二层与第五层及第六层之间的两第三绝缘层的厚度在5.225-5.775mil范围内。

Description

六层电路板的压合方法及其成品

技术领域

本发明涉及一种六层电路板的压合方法及其成品，特别是涉及一种能降低高速信号的反射及电磁波干扰并适用于高速信号的六层电路板的压合方法及其成品。

背景技术

一般板厚为1.0mm的六层电路板，其各层的排列方式如图1所示，该电路板的第一、三、四及六层为信号走线层S1、S2、S3及S4，第二层为接地层GND及第五层为电源层POWER，且第一层及第六层也为零件布设层。该第三层与第四层之间是压合有一2.8mil(1mil＝1mill-inch＝0.00254cm＝0.0254mm)厚的第一绝缘层，该第三层与第二层及第四层与第五层之间分别压合有一14mil厚的第二绝缘层，且该第二层与第一层及第五层与第六层之间分别压合有一2.8mil厚的第三绝缘层，而且，该第一绝缘层与第三绝缘层的材质为一聚酯胶片(P.P.)，该第二绝缘层的材质为一纸质、玻璃纤维之类的基材(core)。如上所述的各层板间的压合方式会使得第一层板S1对第二层板GND的阻抗值Rs1＝第六层板S4对第五层板POWER的阻抗值Rs442欧姆，第三层板S2对第二层板GND及第五层板POWER的阻抗值Rs2＝第四层板S3对第二层板GND及第五层板POWER的阻抗值Rs364欧姆，由此我们可以看出，第一层板S1(外层板)及第六层板S4(外层板)的阻抗值Rs1及Rs4分别与第三层板S2(内层板)及第四层板S3(内层板)的阻抗值Rs2及Rs3相差22欧姆，而此一内外层板阻抗的差距会造成阻抗不匹配，以致当一高速信号在此一电路板中传输时，该高速信号从外层，即由元件布设层(如第一层或第六层)穿层至内层(如第三层板或第四层板)时，会导致该高速信号的信号反射，造成信号传输品质不良。在这里我们可以算出该高速信号的反射系数是 $\mathrm{\ρ}=\frac{\mathrm{Zl}-\mathrm{Zo}}{\mathrm{Zl}+\mathrm{Zo}}=\frac{\mathrm{Rs}1-\mathrm{Rs}2}{\mathrm{Rs}1+\mathrm{Rs}2}=0.208.$ 而且，因为该高速信号的反射会产生驻波，且该驻波会加强该高速信号的电磁波辐射，使其磁通抵消作用变差，而造成过高的电磁波干扰，所以若能使电路板的第一、三、四及六层为信号走线层S1、S2、S3及S4相对阻抗值Rs1、Rs2、Rs3、Rs4较接近或相同，将可降低反射系数，进而使电磁波干扰减少。

另外，此种电路板在走高速信号时，其传输线路的阻抗值设计，也就是层与层之间的阻抗值，依照英特尔Intel设定的规格理论值最好应在55Ω±10％最好，也就是最好在49.5Ω-60.5Ω之间(或至少邻近此范围)，但由以往电路板所算出的外层阻抗值Rs1(Rs4)＝42Ω，内层阻抗值Rs2(Rs3)＝64Ω，皆远超出了此一范围，实不适于走高速信号，所以若使电路板的第一、三、四及六层为信号走线层S1、S2、S3及S4的相对阻抗值Rs1、Rs2、Rs3、Rs4在此范围或接近此范围将更适用于高速线路，进而提高产品的利用价值，使布局时，由于阻抗已控制，所以当走线穿至不同层，而不需改变走线线宽，提高布局的时效性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可达到各层信号走线层阻抗匹配，进而达到降低高速信号的反射及电磁波干扰及适用于高速信号的效果的六层电路板的压合方法及其成品。

为达到上述目的，本发明提供的六层电路板的压合方法，所述六层电路板的厚度为1.0毫米，所述电路板的第二层为接地层，第五层为电源层，而第一、三、四、六层为信号走线层，其特征在于该方法包括下列步骤：

a.上述电路板的第三层是以相距上述电路板的第四层于3.8-4.2mil范围内以绝缘材质压合；

b.步骤a中已压合的电路板的两表面是分别以相距于上述电路板的第二、五层于7.6-8.4mil范围内以绝缘材质压合；及，

c.步骤b中已压合的电路板的两表面是分别以相距于上述电路板的第一、六层于5.225-5.775mil范围内以绝缘材质压合。

为达到上述目的，本发明的一种六层电路板，该电路板的板厚为1.0毫米，该电路板的第二层为接地层，第五层为电源层，而第一、三、四、六层为信号走线层，该电路板包括一第一绝缘层、两第二绝缘层及两第三绝缘层，其特征在于：该第一绝缘层位于上述电路板的第三层及第四层之间，及其厚度是于3.8-4.2mil范围内，各第二绝缘层是分别位于上述电路板的第二层及第三层与第四层及第五层之间，及其厚度是于7.6-8.4mil范围内，及各第三绝缘层是分别位于上述电路板的第一层及第二层与第五层及第六层之间，及其厚度于5.225-5.775mil范围内。

利用本发明的六层电路板压合方法制成的六层电路板，由于其第一绝缘层的厚度于3.8-4.2mil范围内，各第二绝缘层厚度是于7.6-8.4mil范围内，各第三绝缘层的厚度于5.225-5.775mil范围内，因此能达到使这些信号走线层阻抗匹配，进而达到降低高速信号的反射及电磁波干扰并适用于高速信号的效果。

附图说明

图1是以往六层电路板的各层间的压合及厚度示意图。

图2是根据本发明的一较佳实施例的各层间的压合及厚度示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

本发明为一板厚1.0mm的六层电路板。图2是本发明较佳实施例的示意图。该电路板的第二层为接地层GND，第五层为电源层POWER，及第一、三、四、六层为信号走线层S1、S2、S3、S4，而该电路板的第一层S1及第六层S4也供电子零件布设，且信号走线层S1、S2、S3、S4多利用铜铂，此外，一位于该电路板的第三层及第四层之间的第一绝缘层，两是分别位于该电路板的第二层及第三层与第四层及第五层之间的第二绝缘层，及两分别位于该电路板的第一层及第二层与第五层及第六层之间的第三绝缘层，该第一绝缘层与第三绝缘层的材质为一聚酯胶片，该第二绝缘层的材质为一纸质、玻璃纤维之类的基材。

如前述所提及，电路板的各该信号走线层S1、S2、S3、S4的相对阻抗值最好相等或相近，且最好在于英特尔Intel规定的高速线路理论阻抗值49.5-59.5欧姆或邻近此范围，本发明人发现可借助改变各绝缘层的厚度而使各该信号走线层S1、S2、S3、S4的相对阻抗值随之改变，进而达到各层阻抗匹配的目的，又因六层电路板的压合方法，首先为第三层与第四层之间夹置第一绝缘层压合，接著第二层及第三层与第四层及第五层之间分别夹置第二绝缘层后压合，最后在第一层及第二层与第五层及第六层之间分别夹置第三绝缘层后压合，构成六层电路板，所以若使两第二绝缘层的厚度相同及两第三绝缘层的厚度也相同不但制造上较为方便，也较符合现今的制造方式，为使本发明更加容易明了，所以借助下列的公式来大致说明本发明的研究开发过程：

首先，电路板外层的相对阻抗值即为第一信号走线层S1相对于接地层GND的阻抗值R1(也可为第四信号走线层S4相对于电源层POWER的阻抗值R4)可先设定第三绝缘层的适当厚度H3再利用下列公式1求出阻抗值R1(或R4，因两第三绝缘层厚度相同，所以R1＝R4)：

$\mathrm{Rl}=\frac{87}{\sqrt{\mathrm{ER}+1.41}}\ln \left\{\frac{5.98H3}{0.8W+T1}\right\}$ …公式1

其中：ER＝介电系数＝4.5

H3＝第三绝缘层的厚度

W＝线宽＝6mil

T1＝第一信号走线层S1的厚度＝0.7mil

又，在本实施例中，电路板各层的厚度除外层(即为第一信号走线层S1及第四信号走线层S4)的厚度为0.7mil，此外各层的厚度皆为1.4mil，而电路板的内层的相对阻抗即为第二信号走线层S2相对于接地层GND与电源层POWER的相对阻抗R2(也可为第三信号走线层S3相对于电源层POWER与接地层GND的相对阻抗R3)，同样的也可先假设第二绝缘层的厚度H2及第一绝缘层的厚度H1，在利用下列公式2及公式3求出阻抗值R2(或R3，因两第二绝缘层的厚度H2相同，所以R2＝R3)：

$R2=\frac{2\mathrm{YZ}}{Y+Z}$ …公式2

$Y=\frac{60}{\sqrt{\mathrm{ER}}}\ln \left\{\frac{8H2}{0.67\mathrm{\πW}(0.8+\frac{T2}{W})}\right\}$

$Z=\frac{60}{\sqrt{\mathrm{ER}}}\ln \left\{\frac{8(H2+H1)}{0.67\mathrm{\πW}(0.8+\frac{T2}{W})}\right\}$ …公式3

其中：ER＝介电系数＝4.5

H2＝第二绝缘层厚度

H3＝第一绝缘层厚度

T2＝第二信号走线层的厚度＝1.4mil

W＝线宽＝6mil

$2H3+2H2+1H1+2T1+4T2\≅39.\mathrm{mil}$ …公式4

此外，电路板的总厚度必须为1.0mm(即为39mil)或在其误差范围内，也可说如公式4所表示，本发明人利用上列的方式经多次反复尝试再经测试，求出本发明的一较佳实施例，即当第一绝缘层的厚度H1在3.8-4.2mil范围内，在此以H1＝4mil为佳、第二绝缘层厚度H2在7.6-8.4mil范围内，以H2＝8mil为佳，及第三绝缘层厚度H3于7.6-8.4mil范围内，以H3＝5.5mil为佳时，第一信号走线层S1相对于接地层GND的阻抗值R1＝第四信号走线层S4相对于电源层POWER的阻抗值R4＝48欧姆，而第二信号走线层S2相对于接地层GND与电源层POWER的相对阻抗R2＝第三信号走线层S3相对于电源层POWER与接地层GND的相对阻抗R3＝48欧姆，且符合2H3+2H2+1H1+2T1+4T2＝2×5.5mil+2×8mil+1×4mil+2×0.7mil+4×1.4mil＝38mil1.0mm(在容许误差内)。

综上所述，本发明具有下列优点：

1.降低高速信号的反射：因本实施例中R1＝R2＝R3＝R4＝48欧姆，所以反射系数为0，使该高速信号不会反射，更适于高速信号行走。

2.降低电磁波干扰：因高速信号不会反射，所以也不会产生驻波，使其磁通抵消作用极佳，符合现今社会要求EMI的标准。

3.适用于高速信号：因降低高速信号的反射即降低电磁波干扰，进而使高速信号行走不会产生问题，符合现今制造业往高速信号发展的趋势，使产品的利用价值及竞争力可提高。

4.提高布局的时效性：布局时，在走线由外层穿至内层的情况下，因各绝缘层的厚度固定及内、外层的相对阻抗已经达到阻抗匹配，所以不需改变走线线宽，即可达到阻抗控制的效果，进而可达到布局的时效性。

Claims (8)

1.一种六层电路板的压合方法，所述六层电路板的厚度为1.0毫米，所述电路板的第二层为接地层，第五层为电源层，而第一、三、四、六层为信号走线层，其特征在于该方法包括下列步骤：

a.上述电路板的第三层是以相距上述电路板的第四层于3.8-4.2mil范围内以绝缘材质压合；

b.步骤a中已压合的电路板的两表面是分别以相距于上述电路板的第二、五层于7.6-8.4mil范围内以绝缘材质压合；及

c.步骤b中已压合的电路板的两表面是分别以相距于上述电路板的第一、六层于5.225-5.775mil范围内以绝缘材质压合。

2.如权利要求1所述的六层电路板的压合方法，其特征在于：所述步骤a或c中绝缘材质为聚酯胶片。

3.如权利要求1所述的六层电路板的压合方法，其特征在于：所述步骤b中绝缘材质为基材。

4.一种六层电路板，所述电路板的板厚为1.0毫米，所述电路板的第二层为接地层，第五层为电源层，而第一、三、四、六层为信号走线层，所述电路板的第三层及第四层之间设有一第一绝缘层，所述电路板的第二层及第三层与第四层及第五层之间分别设有一第二绝缘层，所述电路板的第一层及第二层与第五层及第六层之间分别设有一第三绝缘层，其特征在于：

所述第一绝缘层的厚度是于3.8-4.2mil范围内；各所述第二绝缘层的厚度是于7.6-8.4mil范围内；各所述第三绝缘层的厚度是于5.225-5.775mil范围内。

5.如权利要求4所述的六层电路板，其特征在于：所述第一及三层绝缘层的材质为聚酯胶片。

6.如权利要求5所述的六层电路板，其特征在于：各所述第二绝缘层的材质为基材。

7.如权利要求4所述的六层电路板，其特征在于：所述第二层绝缘层的厚度相同。

8.如权利要求4或7所述的六层电路板，其特征在于：所述第三层绝缘层的厚度相同。

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