CN1344132A - 适用高速信号的六层电路板的压合方法及其成品 - Google Patents

Abstract

一种适用高速信号的六层电路板的压合方法及其成品,该电路板包括一位于该电路板的第三及四层之间的第一绝缘层、两分别位于该电路板的第二及三层与该电路板的第四及五层之间的第二绝缘层及两分别位于该电路板的第一及二层与该电路板的第五与六层之间的第三绝缘层,而该电路板的第一及三层是信号布线层及该电路板的第二层为接地层,其特征在于:在该电路板的第四、五及六层中,两相邻层的一层为电源层而另一层为接地层。

Description

适用高速信号的六层电路板的压合方法及其成品

本发明涉及一种六层电路板的压合方法及其成品，特别是涉及一种降低高速信号的反射及电磁波干扰、增加一耦合电容与适用于高速信号的六层电路板。

传统六层电路板，其各层的排列方式是如图1所示，该电路板的第一、三、四及六层为信号布线层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元件布设层。该第三层与第四层之间是压合有一厚度为5.56mil(1mil＝1milli-inch＝0.00254cm)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厚度为16mil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厚度为10mil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)。而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78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69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9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，造成信号传输质量不高。在这里我们可以算出该高速信号的反射系数为ρ $=\frac{\mathrm{Zl}-\mathrm{Zo}}{\mathrm{Zl}+\mathrm{Zo}}=\frac{\mathrm{Rs}1-\mathrm{Rs}2}{\mathrm{Rs}1+\mathrm{Rs}2}=0.0612$ 。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、四及六层为信号布线层S1、S2、S3及S4的相对阻抗值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。

再者，一般而言，信号布线层愈接近接地层磁通抵消愈佳，但是一般电路板中位于第四、六层的信号布线层S3、S4因无法靠近接地层GND，所以磁通抵消效果较差，且信号布线层S3、S4相较于信号布线层S1、S2离接地层GND较远，所以信号回路较大，而使信号反射愈多因而影响信号品质。又，在一般电路板位于第一层或第六层的信号布线层若布设电容时，一电容布线占去三条布线的空间，而一电路板上往往需布设多个电容，使占去信号布线层的极大的空间，所以若能利用位于电路板第四、六层信号品质差的信号布线层S3、S4设计成一耦合电容，可减少电路板上电容数及电容布设空间，进而达到降低成本、增加布线空间的效果。

另外，此种电路板在传输高速信号时，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％，也就是最好在49.5Ω~60.5Ω之间(或至少邻近此范围)，但是由一般电路板所算出的外层阻抗值Rs1(Rs4)＝78Ω，内层阻抗值Rs2(Rs3)＝69Ω，皆远超出了此一范围，实际不适合传输高速信号，所以若使电路板的第一、三、四及六层为信号布线层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。

本发明的目的在于提供一种可达到各层信号布线层阻抗匹配及增加一耦合电容，进而达到降低高速信号的反射及电磁波干扰、增加布线空间与适用于高速信号功效的适用高速信号的六层电路板的压合方法及其成品。

本发明的目的是这样实现的：

一种六层电路板，该电路板包括一位于该电路板的第三及四层之间的第一绝缘层、两分别位于该电路板的第二及三层与该电路板的第四及五层之间的第二绝缘层及两分别位于该电路板的第一及二层与该电路板的第五及六层之间的第三绝缘层，而该电路板的第一及三层为信号布线层及该电路板的第二层为接地层，其特征在于：在该电路板的第四、五及六层中，两相邻层的一层为电源层而另一层为接地层。

本发明的特征在于该电路板的第四、五及六层中，两相邻层的一层为电源层而另一层为接地层，使得各层信号布线层阻抗匹配及增加一耦合电容，进而达到降低高速信号的反射及电磁波干扰、增加布线空间与适用于高速信号的效果。

下面结合附图及实施例对本发明进行说明：

图1是传统六层电路板的示意图。

图2是根据本发明提出的适用高速信号的六层电路板的压合方法及其成品的一较佳实施例的各层间的压合及厚度示意图。

图3是根据本发明提出的适用高速信号的六层电路板的压合方法及其成品的另一较佳实施例的各层间的压合及厚度示意图。

如图2所示，这是本发明的一六层电路板的较佳实施例。在本实施例中，该电路板的第二及五层为接地层GND，第四及六层为电源层POWER，及第一、三层为信号布线层S1、S2，而该电路板的第一层S1也供电子元件布设，且信号布线层S1、S2多利用铜铂，电源层POWER及接地层GND为一整片的铜铂，而在此实施例中，电路板的第四、五、六层依次为电源层POWER、接地层GND及电源层POWER，使电路板的第四及五层与第六及五层形成一耦合电容，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，电路板的该信号布线层S1、S2中的各布线层的相对阻抗值最好相等或相近，且最好在由英特尔(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，本发明人发现可通过改变各绝缘层的厚度而使各该信号布线层S1、S2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，接着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压合后，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，通过下列的公式来大致说明本发明的研发过程：

首先，电路板外层的相对阻抗值，即为第一信号布线层S1相对于接地层GND的阻抗值R1，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：

其中：ER＝介电系数＝4.5H3＝第三绝缘层的厚度W＝线宽＝6milT1＝第一信号布线层S1的厚度＝0.7mil又，在本实施例中，电路板各层的厚度除外层(即为第一信号布线层S1及位于电路板的第六层的电源层)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布线层S2相对于接地层GND与电源层POWER的相对阻抗R2，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，利用下列公式2求出阻抗值R2：

其中：ER＝介电值系数＝4.5

H2＝第二绝缘层厚度

Hi＝第一绝缘层厚度

T2＝第二信号布线层的厚度＝1.4mil

W＝线宽＝6mil

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22.8-25.2mil范围内，在此以H1＝24mil为佳、第二绝缘层厚度H2在4.75-5.25mil范围内，以H2＝5mil为佳，及第三绝缘层厚度H3在5.7-6.3mil范围内，以H3＝6mil为佳时，第一信号布线层S1相对于接地层GND的阻抗值R1＝62.9欧姆，而第二信号布线层S2相对于接地层GND与电源层POWER的相对阻抗R2＝58.5欧姆，使该高速信号的反射系数为ρ $=\frac{\mathrm{Zl}-\mathrm{Zo}}{\mathrm{Zl}+\mathrm{Zo}}=\frac{\mathrm{Rs}1-\mathrm{Rs}2}{\mathrm{Rs}1+\mathrm{Rs}2}=0.036$ ，小于一般电路板高速信号的反射系数。

综上所述，本发明有下列的优点：

1.降低高速信号的反射：因本实施例中反射系数为0.036趋近为0，使该高速信号不会反射，更适于高速信号传输。

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，且由于信号布线层S1、S2接近接地层GND，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，进而使高速信号传输不会产生问题，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.增加布线空间：因电路板的第四、五、六层依次为电源层POWER、接地层GND及电源层POWER，使电路板的第四及五层与第六及五层形成一耦合电容，使减少设置在电路板的第一信号布线层的电容数，进而达到降低成本及增加布线空间的优点。

5.提高布局的时效性：由于利用上述的压合方法使信号布线层的相对阻抗固定，所以不需改变布线线宽仍可达到阻抗控制的优点，进而达到提高布局的时效性的效果。

此外，如图3，是本发明的另一实施例，电路板的第一、三层为信号布线层S1、S2，电路板的第二、四及六层为接地层GND，而电路板的第五层为电源层POWER，而第一绝缘层的厚度H1＝22.8-25.2mil，第二绝缘层的厚度H2＝4.75-5.25mil及第三绝缘层的厚度H3＝5.7-6.3mil，所以第一信号布线层S1相对于接地层GND的阻抗值R1＝62.9欧姆，而第二信号布线层S2相对于接地层GND与电源层POWER的相对阻抗R2＝58.5欧姆，且电路板的第四、五及六层依次为接地层、电源层、接地层，而两相邻的电源层与接地层即可形成一耦合电容，使电路板的第五及四层与第五及六层也形成一耦合电容，所以本实施例也具有前述的实施例的降低高速信号的反射、降低电磁波干扰、适用于高速信号、增加布线空间及提高布局时效性的优点。

Claims (20)

1.一种适用高速信号的六层电路板的压合方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

a.所述电路板位于第三层的信号布线层是以第一绝缘层与位于第四层的电源层压合；

b.步骤a中已压合的电路板的两表面是分别以第二绝缘层与位于第二、五层的两接地层压合；及

c.步骤b中已压合的电路板的两表面是分别以第三绝缘层与位于第一层的信号布线层及第六层的电源层压合。

2.如权利要求1所述的适用高速信号的六层电路板的压合方法，其特征在于：

所述第一绝缘层的厚度是在22.8-25.2mil范围内。

3.如权利要求1所述的适用高速信号的六层电路板的压合方法，其特征在于：

所述第二绝缘层的厚度是在4.75-5.25mil范围内。

4.如权利要求1所述的适用高速信号的六层电路板的压合方法，其特征在于：

所述第三绝缘层的厚度是在5.7-6.3mil范围内。

5.如权利要求1所述的适用高速信号的六层电路板的压合方法，其特征在于：

所述第一、三绝缘层的材质为聚酯胶片。

6.如权力要求1所述的适用高速信号的六层电路板的压合方法，其特征在于：

所述第二绝缘层的材质为基材。

7.一种适用高速信号的六层电路板的压合方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

a.所述电路板位于第三层的信号布线层是以第一绝缘层与位于第四层的接地层压合；

b.步骤a中已压合的电路板的两表面是分别以第二绝缘层与位于第二层的接地层及第五层的电源层压合；及

c.步骤b中已压合的电路板的两表面是分别以第三绝缘层与位于第一层的信号布线层及第六层的接地层压合。

8.如权利要求7所述的适用高速信号的六层电路板的压合方法，其特征在于：

所述第一绝缘层的厚度是在22.8-25.2mil范围内。

9.如权利要求7所述的适用高速信号的六层电路板的压合方法，其特征在于：

所述第二绝缘层的厚度是在4.75-5.25mil范围内。

10.如权利要求7所述的适用高速信号的六层电路板的压合方法，其特征在于：

所述第三绝缘层的厚度是在5.7-6.3mil范围内。

11.如权利要求7所述的适用高速信号的六层电路板的压合方法，其特征在于：

所述第一、三绝缘层的材质为聚酯胶片。

12.如权利要求7所述的适用高速信号的六层电路板的压合方法，其特征在于：

所述第二绝缘层的材质为基材。

13.一种适用高速信号的六层电路板，所述电路板包括一位于所述电路板的第三及四层之间的第一绝缘层、两分别位于所述电路板的第二及三层与所述电路板的第四及五层之间的第二绝缘层及两分别位于所述电路板的第一及二层与所述电路板的第五及六层之间的第三绝缘层，而所述电路板的第一及三层为信号布线层及所述电路板的第二层为接地层，其特征在于：

在所述电路板的第四、五及六层中，两相邻层的一层为电源层而另一层为接地层。

14.如权利要求13所述的适用高速信号的六层电路板，其特征在于：

所述电路板的第四及六层为电源层，及所述电路板的第五层为接地层。

15.如权利要求13所述的适用高速信号的六层电路板，其特征在于：

所述电路板的第四及六层为接地层，及所述电路板的第五层为电源层。

16.如权利要求13所述的适用高速信号的六层电路板，其特征在于：

所述第一绝缘层的厚度是在22.8-25.2mil范围内。

17.如权利要求13所述的适用高速信号的六层电路板，其特征在于：

所述第二绝缘层的厚度是在4.75-5.25mil范围内。

18.如权利要求13所述的适用高速信号的六层电路板，其特征在于：

所述第三绝缘层的厚度是在5.7-6.3mil范围内。

19.如权利要求13所述的适用高速信号的六层电路板，其特征在于：

所述第一、三绝缘层的材质为聚酯胶片。

20.如权利要求13所述的适用高速信号的六层电路板，其特征在于：

所述第二绝缘层的材质为基材。

Images