CN203120286U - 阻抗受控、低损耗的单端过孔结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种阻抗受控、低损耗的单端过孔结构,设置于在绝缘介质层上、下面覆盖有传输线的多层板上,该单端过孔结构包括一个信号过孔和两个接地参考孔,绝缘介质层中具有两个参考层,两参考层上均设有反焊盘,信号过孔与接地参考孔均上下贯穿绝缘介质层,信号过孔位于所述反焊盘的中心,且信号过孔连接绝缘介质层上的传输线,每个接地参考孔均连接两参考层,两接地参考孔以信号过孔为中心呈对称设置,且两接地参考孔孔壁间距大于反焊盘的直径。通过调节信号过孔孔径、接地参考孔孔壁间距,可实现对过孔阻抗的控制,并有效降低单端过孔信号损耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种过孔结构,特别是涉及一种阻抗受控、低损耗的单端过孔结构。
背景技术
目前,改善单端过孔阻抗连续性的方法主要有两种:第一,采用大孔套小孔的方法,中国专利号ZL200780019783.6,公开日为2009年6月10日,公开了一种屏蔽式过孔,制作时先钻接地参考孔,然后经塞孔、二次压合再制作信号过孔;第二,在过孔旁增加辅助孔,中国专利号ZL03267943.2,授权公告日为2004年8月18日,公开了一种高速信号的过孔结构。
以上两种方式存在问题是:第一,大孔套小孔方法制作流程复杂、成本高,且容易出现可靠性问题;第二,辅助孔数量过多,影响布线,且辅助孔与内层参考层间没有连接,不能形成完整的信号回流路径;第三,未研究阻抗受控过孔的损耗改善效果;第四,有关过孔阻抗研究是通过软件仿真进行,仿真结果与实际存在较大差异,难以直接应用于生产。
实用新型内容
基于此,针对上述问题,本实用新型提出一种阻抗受控、低损耗的单端过孔结构,能够很好地解决过孔阻抗不连续、损耗大的问题。
本实用新型的技术方案是:一种阻抗受控、低损耗的单端过孔结构,设置于在绝缘介质层上、下面覆盖有传输线的多层板上,该单端过孔结构包括一个信号过孔和两个接地参考孔,绝缘介质层中具有两个参考层,两参考层上均设有反焊盘,信号过孔与接地参考孔均上下贯穿绝缘介质层,信号过孔位于所述反焊盘的中心,且信号过孔连接绝缘介质层上的传输线,每个接地参考孔均连接两参考层,两接地参考孔以信号过孔为中心呈对称设置,且两接地参考孔孔壁间距大于反焊盘的直径。
本技术方案中,两个接地参考孔可以为过孔信号提供返回路径,并能减小辐射、串扰。通过调节信号过孔孔径、接地参考孔孔壁间距,可实现对过孔阻抗的控制。
在优选的实施例中,所述反焊盘单边环宽为0.15mm—0.5mm。
在优选的实施例中,两接地参考孔的中轴线与信号过孔的中轴线位于同一平面,且两接地参考孔和信号过孔的孔径相同。两接地参考孔的中轴线和信号过孔的中轴线位于同一平面,是起到对称屏蔽作用;要求两接地参考孔和信号过孔的孔径相同,是因为孔径小了屏蔽效果不佳,而孔径大占空间大,影响布线,所以选择相同孔径的效果最佳。
在优选的实施例中,单端过孔的阻抗Z0与信号过孔孔径d、接地参考孔孔壁间距D满足以下关系:
其中,ε为绝缘介质层的介电常数。
在优选的实施例中,信号过孔孔径d为0.1mm—0.5mm,接地参考孔孔壁间距D为0.5mm—3mm。
本实用新型的有益效果是:
(1)过孔制作工艺简单,不会出现可靠性问题;
(2)能够精确设计、控制单端过孔阻抗,使其与传输线阻抗相匹配;
(3)过孔具有非常低的损耗,能够满足高频、高速需要。
附图说明
图1是本实用新型实施例所述单端过孔结构的结构示意图;
图2是图1的纵向剖视图;
图3是单端过孔的TDR曲线图;
图4是单端过孔的插入损耗S21情况示意图;
附图标记说明:
10-绝缘介质层,20-传输线,30-参考层,40-反焊盘,50-信号过孔,60-接地参考孔。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
如图1、图2所示,一种阻抗受控、低损耗的单端过孔结构,设置于在绝缘介质层10上、下面覆盖有传输线20的多层板上。该单端过孔结构包括一个信号过孔50和两个接地参考孔60。绝缘介质层10中具有两个参考层30,两参考层30上均设有反焊盘40。信号过孔50与接地参考孔60均上下贯穿绝缘介质层10,信号过孔50位于所述反焊盘40的中心,且信号过孔50连接绝缘介质层10上的传输线20。每个接地参考孔60均连接两参考层30,两接地参考孔60以信号过孔50为中心呈对称设置,且两接地参考孔60孔壁间距大于反焊盘40的直径。
本实施例中,所述反焊盘40单边环宽为0.15mm—0.5mm。两接地参考孔60的中轴线与信号过孔50的中轴线位于同一平面,且两接地参考孔60和信号过孔50的孔径相同。两接地参考孔60的中轴线和信号过孔50的中轴线位于同一平面,是起到对称屏蔽作用;要求两接地参考孔60和信号过孔50的孔径相同,是因为孔径小了屏蔽效果不佳,而孔径大占空间大,影响布线,所以选择相同孔径的效果最佳。单端过孔的阻抗Z0与信号过孔50孔径d、接地参考孔60孔壁间距D满足以下关系:其中,ε为绝缘介质层10的介电常数。信号过孔50孔径d为0.1mm—0.5mm,接地参考孔60孔壁间距D为0.5mm—3mm。
本实施例所述阻抗受控、低损耗的单端过孔结构,所得阻抗受控、低损耗单端过孔的设计方法为:通过公式调整信号过孔50孔径d和接地参考孔60孔壁距离D,从而获得特定阻抗值过孔。微带线与过孔TDR曲线和插入损耗S21,采用网络分析仪测试(测试频率为20GHz,信号上升时间为22.3p s)。
在一个实施例中,绝缘介质层10的介电常数ε为4.2,信号过孔50的直径d为0.25mm,两接地参考孔60的孔壁间距D为1.40mm。通过公式计算出过孔阻抗Z0为50.5ohm。采用网络分析仪测试了微带线及过孔的TDR曲线和插入损耗(S21)。由图3中的A线可以看出,无接地参考孔60的情况下,TDR曲线在过孔处出现了严重阻抗不连续情况;而由图3中的B线可以看出,增加接地参考孔60后,TDR曲线在过孔处未出现阻抗不连续点,过孔阻抗为50.0ohm,与公式计算值一致。有、无接地参考孔60条件下的插入损耗S21情况见图4。由图4中的A曲线可以看出,无接地参考孔60时传输线20和过孔的插入损耗S21较大;由图4中的B曲线看可以看出,增加接地参考孔60后,插入损耗S21明显减小,频率为10GHz和15GHz时,增加接地孔后,单个过孔的插损可降低0.61dB和0.87dB。
在另外一个实施例中,绝缘介质层10的介电常数ε为4.2,信号过孔50直径d为0.25mm,两接地参考孔60孔壁间距D为1.05mm。通过公式计算出过孔阻抗为42.0ohm。采用网络分析仪测得过孔阻抗为42.4ohm,与公式计算结果一致。该结构单端过孔可用于40ohm-45ohm阻抗线转层。
综上所述,本实用新型所述的阻抗受控、低损耗的单端过孔结构,能够有效实现过孔与传输线20的阻抗匹配,并降低过孔的传输损耗。实现过孔与传输线20阻抗匹配,对提高布线效率及PCB小型化发展趋势具有重要意义。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种阻抗受控、低损耗的单端过孔结构,设置于在绝缘介质层上、下面覆盖有传输线的多层板上,其特征在于,该单端过孔结构包括一个信号过孔和两个接地参考孔,绝缘介质层中具有两个参考层,两参考层上均设有反焊盘,信号过孔与接地参考孔均上下贯穿绝缘介质层,信号过孔位于所述反焊盘的中心,且信号过孔连接绝缘介质层上的传输线,每个接地参考孔均连接两参考层,两接地参考孔以信号过孔为中心呈对称设置,且两接地参考孔孔壁间距大于反焊盘的直径。
2.根据权利要求1所述的阻抗受控、低损耗的单端过孔结构,其特征在于,所述反焊盘单边环宽为0.15mm—0.5mm。
3.根据权利要求1或2所述的阻抗受控、低损耗的单端过孔结构,其特征在于,两接地参考孔的中轴线与信号过孔的中轴线位于同一平面,且两接地参考孔和信号过孔的孔径相同。
4.根据权利要求3所述的阻抗受控、低损耗的单端过孔结构,其特征在于,单端过孔的阻抗Z0与信号过孔孔径d、接地参考孔孔壁间距D满足以下关系:
其中,ε为绝缘介质层的介电常数。
5.根据权利要求4所述的阻抗受控、低损耗的单端过孔结构,其特征在于,信号过孔孔径d为0.1mm—0.5mm,接地参考孔孔壁间距D为0.5mm—3mm。
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JP2018137382A (ja) * | 2017-02-23 | 2018-08-30 | 京セラ株式会社 | 配線基板、電子部品用パッケージおよび電子装置 |
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