CN219577353U - 一种印制电路板结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种印制电路板结构，涉及PCB封装技术领域，包括：金属参考层；第一绝缘介质层，设置在金属参考层上；金属布线层，设置在第一绝缘介质层上，包括宽度不同的信号线；其中，信号线的宽度和信号线的厚度呈反比，第一绝缘介质层的厚度与信号线的厚度呈反比。通过上述方式，本实用新型的印制电路板结构通过调整金属布线层中信号线的厚度以及第一绝缘介质层的厚度，实现了电路板中的阻抗补偿，保持了阻抗的连续性；并且，还通过设置第一绝缘介质层的厚度与信号线的厚度呈反比，使得第一绝缘介质层和金属布线层的叠加厚度不超过预设数值，满足印制电路板结构的参数要求。

Description

一种印制电路板结构

技术领域

本实用新型涉及PCB封装技术领域，尤其涉及一种印制电路板结构。

背景技术

世界电子工业领域发生的技术革命和产业结构变化，为印制电路的发展带来了新机遇和挑战。印制电路随着电子设备的小型化、数字化、高频化等发展，PCB(PrintedCircuit Board，印制电路板)中的金属导线起了信号传输线的作用。

传输线的阻抗匹配是PCB的重要指标之一。然而由于小型化的需求，且PCB中的引脚、通孔、盲孔或者埋孔，导致金属导线中不能维持同样的宽度。受限于目前行业的工艺水平，而不同宽度的金属导线将无法实现阻抗控制。

若金属导线的阻抗没有达到匹配，可能会导致信号反射、反弹，损耗，原本良好的信号波形变形(上冲、下冲、振铃现象)，其将直接影响电路的性能甚至功能。

实用新型内容

本实用新型提供一种印制电路板结构，用以解决现有技术中由于金属导线宽度不同而导致阻抗不匹配的缺陷。

本实用新型提供一种印制电路板结构，包括：金属参考层；第一绝缘介质层，设置在金属参考层上；金属布线层，设置在第一绝缘介质层上，包括宽度不同的信号线；其中，信号线的宽度和信号线的厚度呈反比，第一绝缘介质层的厚度与信号线的厚度呈反比。

根据本实用新型提供的一种印制电路板结构，信号线包括第一信号线和第二信号线，第一信号线的宽度小于第二信号线的宽度，第一信号线的厚度大于第二信号线的厚度；第一绝缘介质层包括第一厚度介质层和第二厚度介质层，第一厚度介质层的厚度小于第二厚度介质层的厚度，第一信号线设置在第一厚度介质层上，第二信号线设置在第二厚度介质层上；其中，第一厚度介质层的相对介电常数和第二厚度介质层的相对介电常数相同。

根据本实用新型提供的一种印制电路板结构，信号线还包括第三信号线，第三信号线的两端分别连接第一信号线和第二信号线；其中，第三信号线的第一端的厚度与第一信号线的厚度相同；第三信号线的第二端的厚度与第二信号线的厚度相同；第一绝缘介质层还包括第三厚度介质层，第三厚度介质层的两端分别连接第一厚度介质层和第二厚度介质层；其中，第三厚度介质层的第一端的厚度与第一厚度介质层的厚度相同；第三厚度介质层的第二端的厚度与第二厚度介质层的厚度相同；第三信号线的第一端设置在第三厚度介质层的第一端上，第三信号线的第二端设置在第三厚度介质层的第二端上。

根据本实用新型提供的一种印制电路板结构，第一信号线的厚度T1的取值范围和第二信号线的厚度T2的取值范围为：0.5oz≤T2<T1<2oz。

根据本实用新型提供的一种印制电路板结构，第一信号线的宽度取值范围W1和第二信号线的宽度W2的取值范围为：2mil≤W1<W2。

根据本实用新型提供的一种印制电路板结构，第一厚度介质层的厚度H1的取值范围和第二厚度介质层的厚度H2的取值范围为：2mil≤H1<H2≤5mil。

根据本实用新型提供的一种印制电路板结构，还包括：第二绝缘介质层，设置在金属布线层上；第一金属层，设置在第二绝缘介质层上；其中，第二绝缘介质层的厚度分布相同。

根据本实用新型提供的一种印制电路板结构，第二绝缘介质层的厚度大于三倍的第一厚度介质层的厚度；第二绝缘介质层的厚度大于三倍的第二厚度介质层的厚度。

根据本实用新型提供的一种印制电路板结构，第一信号线的厚度和第一厚度介质层的厚度之和为第一数值，第二信号线的厚度和第二厚度介质层的厚度之和为第二数值，第一数值和第二数值相等。

根据本实用新型提供的一种印制电路板结构，金属参考层的厚度分布相同。

本实用新型提供的印制电路板结构，包括：金属参考层；第一绝缘介质层，设置在金属参考层上；金属布线层，设置在第一绝缘介质层上，包括宽度不同的信号线；其中，信号线的宽度和信号线的厚度呈反比，第一绝缘介质层的厚度与信号线的厚度呈反比。通过上述方式，本实用新型的印制电路板结构通过调整金属布线层中信号线的厚度以及第一绝缘介质层的厚度，实现了电路板中的阻抗补偿，保持了阻抗的连续性；并且，还通过设置第一绝缘介质层的厚度与信号线的厚度呈反比，使得第一绝缘介质层和金属布线层的叠加厚度不超过预设数值，满足印制电路板结构的参数要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型印制电路板结构一实施例的结构示意图；其中图1(a)所示为金属布线层中信号线的俯视示意图；图1(b)所示为印制电路板结构的侧视示意图；

图2是本实用新型印制电路板结构另一实施例的结构示意图；其中图2(a)所示为金属布线层中信号线的俯视示意图；图2(b)所示为印制电路板结构的侧视示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种印制电路板结构，请参阅图1，图1是本实用新型印制电路板结构一实施例的结构示意图。

图1(a)所示为金属布线层中信号线的俯视示意图；图1(b)所示为印制电路板结构的侧视示意图。

BGA(Ball Grid Array)封装，即球栅阵列封装，它是在封装体基板的底部制作阵列焊球作为电路的I/O端与印制线路板互接。BGA封装器件尺寸由I/O数和焊球间距决定。由于BGA封装的焊球是以阵列形式排布在封装基板下面，因而可极大地提高器件的I/O数，缩小封装体尺寸，节省组装的占位空间。

为了配合BGA封装，印制电路板结构中设置有连接端，例如图1(a)中引脚端140。且由于BGA封装区域中存在多个引脚端140，导致信号线经过BGA封装区域时宽度必然变小，从而影响了信号线的阻抗。

需要说明的是，除了BGA封装之外，印制电路板结构中还可能存在其他类似的结构导致信号线的宽度必然变小，例如通孔、盲孔等。

基于信号线宽度变化的问题，在本实施例中，印制电路板结构包括依次层叠的金属参考层110、第一绝缘介质层120和金属布线层130。

可选地，金属参考层110和金属布线层130的材料可以为导电金属，例如铜。

第一绝缘介质层120设置在金属参考层110上；金属布线层130设置在第一绝缘介质层120上。金属布线层130包括宽度不同的信号线；其中，信号线的宽度和信号线的厚度呈反比，第一绝缘介质层的厚度与信号线的厚度呈反比，使得第一绝缘介质层120和金属布线层130的叠加厚度不超过预设数值，满足印制电路板结构的参数要求。

本实施例的印制电路板结构中的信号线可以理解为微带线，微带线特性阻抗由导线的厚度、宽度、基材厚度及相对介电常数决定。主要用于双层和多层板。

在本实施例中，信号线的宽度和信号线的厚度呈反比，即信号线的宽度越大，则对应的厚度越小。第一绝缘介质层120的厚度与信号线的厚度呈反比，即信号线的厚度越大，则对应第一绝缘介质层120的厚度越小。信号线的厚度和第一绝缘介质层120的厚度随着信号线的宽度的改变而改变，从而保证电路板中阻抗的连续性，并且也使得第一绝缘介质层120和金属布线层130的叠加厚度满足参数要求。

可选地，信号线包括第一信号线131和第二信号线132，第一信号线131的宽度小于第二信号线132的宽度，第一信号线131的厚度大于第二信号线132的厚度；第一绝缘介质层120包括第一厚度介质层121和第二厚度介质层122，第一厚度介质层121的厚度小于第二厚度介质层122的厚度，第一信号线131设置在第一厚度介质层121上，第二信号线132设置在第二厚度介质层122上。

其中，第一厚度介质层121的相对介电常数和第二厚度介质层122的相对介电常数相同。优选地，第一厚度介质层121的材料和所述第二厚度介质层122的材料相同。

可选地，第一信号线的厚度T1和第一厚度介质层的厚度H1之和为第一数值，第二信号线的厚度T2和第二厚度介质层的厚度H2之和为第二数值，第一数值和第二数值相等，即：T1+H1＝T2+H2。

综上，本实施例提供一种印制电路板结构。包括：金属参考层；第一绝缘介质层，设置在金属参考层上；金属布线层，设置在第一绝缘介质层上，包括宽度不同的信号线；其中，信号线的宽度和信号线的厚度呈反比，第一绝缘介质层的厚度与信号线的厚度呈反比。通过上述方式，本实施例的印制电路板结构通过调整金属布线层中信号线的厚度以及第一绝缘介质层的厚度，实现了电路板中的阻抗补偿，保持了阻抗的连续性；并且，还通过设置第一绝缘介质层的厚度与信号线的厚度呈反比，使得第一绝缘介质层和金属布线层的叠加厚度不超过预设数值，满足印制电路板结构的参数要求。

本实施例在满足了阻抗匹配的情况下，可以减少高速信号的插入损耗，保证信号传输的完整性，提高了信号传输质量；并且，为印制电路板的小型化提供了技术支持，解决了BGA封装区域中引脚间距过小，导致信号线变窄后的阻抗不匹配的问题。

在其他的一些实施例中，信号线还可以包括第三信号线133，第三信号线133的两端分别连接第一信号线131和第二信号线132；其中，第三信号线133的第一端的厚度与第一信号线131的厚度相同；第三信号线133的第二端的厚度与第二信号线132的厚度相同。

第一绝缘介质层120还可以包括第三厚度介质层123，第三厚度介质层123的两端分别连接第一厚度介质层121和第二厚度介质层122；其中，第三厚度介质层123的第一端的厚度与第一厚度介质层121的厚度相同；第三厚度介质层123的第二端的厚度与第二厚度介质层122的厚度相同；第三信号线133的第一端设置在第三厚度介质层123的第一端上，第三信号线133的第二端设置在第三厚度介质层123的第二端上。

在本实施例中，第一信号线131的厚度分布相同，第二信号线132的厚度分布相同，第三信号线133的厚度分布不相同。对应地，第一厚度介质层121的厚度分布相同，第二厚度介质层122的厚度分布相同，第三厚度介质层123的厚度分布不相同。

第一厚度介质层121的相对介电常数、第二厚度介质层122的相对介电常数和第三厚度介质层123的相对介电常数相同。

在一些实施例中，金属参考层110的厚度分布相同。

可选地，第一信号线的厚度T1的取值范围和第二信号线的厚度T2的取值范围为：0.5oz≤T2<T1<2oz。

可选地，第一信号线的宽度取值范围W1和第二信号线的宽度W2的取值范围为：2mil≤W1<W2。

可选地，第一厚度介质层的厚度H1的取值范围和第二厚度介质层的厚度H2的取值范围为：2mil≤H1<H2≤5mil。

需要说明的是，在本实施例中信号线的厚度单位是oz(盎司)，信号线的厚度单位是mil(密耳)。

在PCB行业中，盎司是PCB铜箔厚度单位。1oz的意思是重量1oz的铜均匀平铺在1平方英尺的面积上所达到的厚度。它是用单位面积的重量来表示铜箔的平均厚度，1oz代表PCB的铜箔厚度约为35um。

如图1所示的印制电路板结构的阻抗Z₁计算公式为：

Z₁＝{87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)]……(1)

其中，W为信号线的宽度，T为信号线的厚度，Er是第一绝缘介质层120的相对介电常数，H为金属布线层130到金属参考层110之间的距离(即第一绝缘介质层的厚度)。

此外，此公式必须在0.1<(W/H)<2.0及1<(Er)<15的情况才能应用。

根据公式(1)可知，图1所示的印制电路板结构中，Er相同、因此通过调整信号线的宽度W和厚度T，以及金属布线层130到金属参考层110之间的距离H，使得5.98H1/(0.8W1+T1)与5.98H2/(0.8W2+T2)相同，即可以实现电路板的阻抗补充，保持阻抗的连续性。

请参阅图2，图2是本实用新型印制电路板结构另一实施例的结构示意图。在本实施例中，印制电路板结构包括依次层叠的金属参考层210、第一绝缘介质层220、金属布线层230、第二绝缘介质层240和第一金属层250。

图2(a)所示为金属布线层中信号线的俯视示意图；图2(b)所示为印制电路板结构的侧视示意图。由于BGA封装区域中连接端260的存在，导致金属布线层中的信号线宽度变小，本实施例的印制电路板结构与上述实施例的印制电路板结构相比，还包括第二绝缘介质层240和第一金属层250。

其中，第二绝缘介质层240，设置在金属布线层230上；第一金属层250，设置在第二绝缘介质层240上。其中，第二绝缘介质层240的厚度分布相同。

可选地，第一绝缘介质层220可以包括第一厚度介质层221、第二厚度介质层222和第三厚度介质层223；金属布线层230的信号线可以包括第一信号线231、第二信号线232和第三信号线233。

本实施例的印制电路板结构中的信号线可以理解为带状线，带状线的特性阻抗由信号线的厚度、宽度、相对介电常数，及接地平面的距离有关。带状线两边都有电源或者底层，因此阻抗容易控制，同时屏蔽较好。

在一些实施例中，第二绝缘介质层的厚度H3大于三倍的第一厚度介质层的厚度H1；第二绝缘介质层的厚度H3大于三倍的第二厚度介质层的厚度H2，即H3>3H1，H3>3H2。

需要说明的是，在本实施例中，金属参考层210的厚度分布相同，第二绝缘介质层240的厚度分布相同，第一金属层250的厚度分布也相同。金属布线层230和第一绝缘介质层220相互配合，两者叠加时的厚度分布相同，因此整个印制电路板结构的厚度分布相同。

如图2所示的印制电路板结构的阻抗Z₂计算公式为：

Z₂＝[60/sqrt(Er)]ln{4(2H+T)/[0.67π(0.8W+T)]}……(2)

其中，W为信号线的宽度，T为信号线的厚度，Er是第一绝缘介质层220和第二绝缘介质层240的相对介电常数。

当金属布线层230位于金属参考层210和第一金属层250的中间时，H为金属布线层230与金属参考层210的距离或者金属布线层230与第一金属层250的距离。当金属布线层230不位于金属参考层210和第一金属层250的中间时，金属布线层230与金属参考层210的距离，以及金属布线层230与第一金属层250的距离存在相对的较小距离H和较大距离h，并且较小距离H和较大距离h之间需要满足h>3H。

此外，此公式必须在W/(H-T)<0.35及T/H<0.25的情况才能应用。

根据公式(2)可知，图2所示的印制电路板结构中，Er相同、因此通过调整信号线的宽度W和厚度T，以及距离H，使得(2H1+T1)/[0.67π(0.8W1+T1)]与(2H2+T2)/[0.67π(0.8W2+T2)]相同，即可以实现电路板的阻抗补充，保持阻抗的连续性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种印制电路板结构，其特征在于，包括：

金属参考层；

第一绝缘介质层，设置在所述金属参考层上；

金属布线层，设置在所述第一绝缘介质层上，包括宽度不同的信号线；其中，所述信号线的宽度和所述信号线的厚度呈反比，所述第一绝缘介质层的厚度与所述信号线的厚度呈反比。

2.根据权利要求1所述的印制电路板结构，其特征在于，

所述信号线包括第一信号线和第二信号线，所述第一信号线的宽度小于所述第二信号线的宽度，所述第一信号线的厚度大于所述第二信号线的厚度；

所述第一绝缘介质层包括第一厚度介质层和第二厚度介质层，所述第一厚度介质层的厚度小于所述第二厚度介质层的厚度，所述第一信号线设置在所述第一厚度介质层上，所述第二信号线设置在所述第二厚度介质层上；

其中，所述第一厚度介质层的相对介电常数和所述第二厚度介质层的相对介电常数相同。

3.根据权利要求2所述的印制电路板结构，其特征在于，

所述信号线还包括第三信号线，所述第三信号线的两端分别连接所述第一信号线和所述第二信号线；其中，所述第三信号线的第一端的厚度与所述第一信号线的厚度相同；所述第三信号线的第二端的厚度与所述第二信号线的厚度相同；

所述第一绝缘介质层还包括第三厚度介质层，所述第三厚度介质层的两端分别连接所述第一厚度介质层和所述第二厚度介质层；其中，所述第三厚度介质层的第一端的厚度与所述第一厚度介质层的厚度相同；所述第三厚度介质层的第二端的厚度与所述第二厚度介质层的厚度相同；

所述第三信号线的第一端设置在所述第三厚度介质层的第一端上，所述第三信号线的第二端设置在所述第三厚度介质层的第二端上。

4.根据权利要求2所述的印制电路板结构，其特征在于，

所述第一信号线的厚度T1的取值范围和所述第二信号线的厚度T2的取值范围为：0.5oz≤T2<T1<2oz。

5.根据权利要求2所述的印制电路板结构，其特征在于，

所述第一信号线的宽度取值范围W1和所述第二信号线的宽度W2的取值范围为：2mil≤W1<W2。

6.根据权利要求2所述的印制电路板结构，其特征在于，

所述第一厚度介质层的厚度H1的取值范围和所述第二厚度介质层的厚度H2的取值范围为：2mil≤H1<H2≤5mil。

7.根据权利要求2所述的印制电路板结构，其特征在于，还包括：

第二绝缘介质层，设置在所述金属布线层上；

第一金属层，设置在所述第二绝缘介质层上；

其中，所述第二绝缘介质层的厚度分布相同。

8.根据权利要求7所述的印制电路板结构，其特征在于，

所述第二绝缘介质层的厚度大于三倍的所述第一厚度介质层的厚度；所述第二绝缘介质层的厚度大于三倍的所述第二厚度介质层的厚度。

9.根据权利要求2所述的印制电路板结构，其特征在于，

所述第一信号线的厚度和所述第一厚度介质层的厚度之和为第一数值，所述第二信号线的厚度和所述第二厚度介质层的厚度之和为第二数值，所述第一数值和所述第二数值相等。

10.根据权利要求1所述的印制电路板结构，其特征在于，

所述金属参考层的厚度分布相同。