CN2741319Y

CN2741319Y - 线路基板

Info

Publication number: CN2741319Y
Application number: CN 200420118556
Authority: CN
Inventors: 许志行; 徐鑫洲
Original assignee: Via Technologies Inc
Current assignee: Via Technologies Inc
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2014-10-12

Abstract

本实用新型是关于一种线路基板，具有一种讯号传输结构，适用于一多层线路板，此多层线路板具有一核心层以及至少一介电层，此核心层具有一上表面、一下表面以及至少一贯孔，且贯孔连通于上表面与下表面之间。此讯号传输结构主要包括一第一着陆垫以及一参考平面。第一着陆垫配置于核心层的上表面，并覆盖于贯孔的一端，且介电层覆盖于第一着陆垫与核心层的上表面。此外，第一参考平面位于此介电层上，此第一参考平面具有一第一开口，其位于贯孔的一端的上方，其中此第一参考平面投影在核心层的上表面的区域与第一着陆垫投影在核心层的上表面的区域不重叠。

Description

线路基板

技术领域

本实用新型涉及一种讯号传输结构(signal transmission structure)，特别是涉及一种可降低讯号传输过程中的阻抗不匹配(impedancemismatch)的讯号传输结构的线路基板。

背景技术

常见的线路基板(circuit substrate)是由多层图案化线路层(circuitlayer)以及多层介电层(dielectric layer)交替叠合所构成。其中，图案化线路层例如由铜箔层(copper foil)经过微影蚀刻定义形成，而部分未蚀刻的铜箔可做为线路基板的一电源参考平面(power reference plane)或一接地参考平面(ground reference plane)，而介电层是配置于图案化线路层或参考平面之间，用以隔离相叠的图案化线路层或参考平面。此外，这些相叠的图案化线路层之间是通过镀通孔(P1ating Through Hole，PTH)或导电孔道(via)而彼此电性连接。

在这些线路层的联机制程方面，形成导电孔道的方式例如利用多道微影(photolithography)制程依序形成开孔于介电层之上，并填入导电物质于开孔中而成为一导电孔道，用以电性连接至少两图案化线路层。此外，形成镀通孔的方式例如以机械钻孔的方式贯穿堆栈之后的线路层以及介电层或单一介电芯层(dielectric core)，再以电镀的方式形成一电镀层于贯孔的内壁上，用以电性连接至少两图案化线路层。

请参阅图1所示，是现有习知一种线路基板的剖面示意图。以六层相叠合的线路层为例，线路基板100具有一叠合层110，其包括一上层线路结构120、一核心层130以及一下层线路结构140。其中，上层线路结构120的二着陆垫(via land)124、126之间藉由一导电孔道125而彼此电性连接，且一参考平面128形成于着陆垫126上方的一介电层127之上，以作为上层讯号传输的电压参考位准。下层线路结构140的二着陆垫144、146之间同样藉由一导电孔道145而彼此电性连接，且一参考平面148形成于着陆垫146上方的一介电层147之上，以作为下层讯号传输的电压参考位准。另外，核心层130具有多数个贯孔132，其连通于核心层130的上表面130a与下表面130b，且每一贯孔132的内壁面上覆盖一导电壁134，以将上层线路结构120的着陆垫126电性连接至下层线路结构140的着陆垫146。再者，可填入一介电材质150于贯孔132与导电壁134的中空部分。

同样请参阅图1，二着陆垫126、146分别配置于例如以介电材质所形成的核心层130的上表面130a与下表面130b，并覆盖于一贯孔132的两端所在的位置，且这些着陆垫126、146分别藉由一导电壁134而彼此电性连接。因此，上层线路结构120的一讯号线路上的讯号可依序藉由连接垫122、导电孔123、125与着陆垫124、126向下传递并通过切割参考平面128所形成的一开口128a内，并且通过核心层130的贯孔132内的导电壁134以后，再依序藉由下层线路结构140中的着陆垫146、144、导电孔道145、143与连接垫142向下传递并通过切割参考平面148所形成的一开口148a内，最后将讯号传到外界，使上述的这些导电结构将可构成二组件或二端点(图中未示)之间的讯号传输路径。

值得注意的是，在现有习知技术中，用以电性连接二组件或二端点之间的讯号导线，其线宽均需保持一致，意即讯号导线的各部分的电性阻抗均需保持一致，以使电子讯号在讯号导线之间传递时，讯号导线的特性阻抗(characteristic impedance)能保持不变。尤其是在高速及高频的讯号传递上，两端点之间的讯号传输路径更需要藉由良好的阻抗匹配(impedance matching)设计，用以降低讯号传输路径的阻抗不匹配所造成的反射，意即降低讯号传递时的介入损耗(insertion loss)，且相对提高讯号传递时所降低的返回损耗(return loss)，以避免影响讯号传递的质量。然而，现有习知二着陆垫126、146与邻近的参考平面128、148之间具有一部分重叠区域(如虚线所示)，也就是说，参考平面128、148各别投影在着陆垫126、146所在平面的区域与着陆垫126、146之间必然有部分区域是相互重叠的。因此，当讯号在传递过程中，尤其是通过二着陆垫126、146时，受到参考平面128、148的电容耦合效应，会造成阻抗的变异效应，使得讯号传输的阻抗不匹配(impedance mismatch)的情况趋于严重。

另外，在讯号传输结构之间传输的差动讯号(differential signal)也因行经导电壁134、138时，两导电壁134、138之间的电磁场耦合将会改变电流回流路径与电场，其差动电气的特征阻抗亦随之改变，因此当讯号传递至二贯孔132、136时会因两导电壁134、138所造成的不连续的阻抗，因而造成讯号的反射与损耗现象，进而影响到讯号传递的质量。

由此可见，上述现有的线路基板仍存在有诸多的缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决线路基板存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。

有鉴于上述现有的线路基板存在的缺陷，本设计人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的线路基板，能够改进一般现有的线路基板，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。

发明内容

本实用新型的目的在于，克服现有的线路基板存在的缺陷，而提供一种新的线路基板，所要解决的技术问题是使其具有较佳的阻抗匹配，以便于改善讯号的传输质量，从而更加适于实用。

本实用新型的另一目的在于，提供一种线路基板，所要解决的技术问题是使其可使讯号通过二着陆垫时，受到参考平面的电容耦合效应的影响降低，以改善阻抗不匹配的情况，从而更加适于实用。

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种线路基板，其包括：一上层线路结构，依序具有一第一着陆垫、一第一介电层以及一第一参考平面，且该第一参考平面具有一第一开口，其位于该第一着陆垫之上；一下层线路结构；以及一核心层，位于该上层与下层线路结构之间，该核心层具有一上表面、一下表面以及至少一贯孔，该贯孔连通于该上表面与该下表面之间，而该第一着陆垫位于该上表面，且覆盖于该贯孔的一端，其中该第一参考平面投影在该核心层的该上表面的区域与该第一着陆垫投影在该核心层的该上表面的区域不重叠。

本实用新型的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的线路基板，其中所述的第一参考平面是为一电源平面或一接地平面。

前述的线路基板，其中所述的下层线路结构依序具有一第二着陆垫、一第二介电层以及一第二参考平面，且该第二参考平面具有一第二开口，其位于该第二着陆垫之上。

前述的线路基板，其中所述的第二着陆垫位于该核心层的该下表面，且覆盖于该贯孔的另一端。

前述的线路基板，其中所述的第二参考平面投影在该核心层的该下表面的区域与该第二着陆垫投影在该核心层的该下表面的区域不重叠。

前述的线路基板，其中所述的第二参考平面是为一电源平面或一接地平面。

前述的线路基板，其还包括一导电壁，位于该贯孔的内壁上，且该导电壁的一端与该第一着陆垫电性连接。

前述的线路基板，其还包括一导电壁，位于该贯孔的内壁上，且该导电壁的两端分别与该第一、第二着陆垫电性连接。

前述的线路基板，其还包括一第一导电孔道，连接于该第一着陆垫，且贯通该第一介电层。

前述的线路基板，其还包括一第二导电孔道，连接于该第二着陆垫，且贯通该第二介电层。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，为了达到前述发明目的，本实用新型的主要技术内容如下：

本实用新型提出一种线路基板，包括一上层线路结构、一下层线路结构以及一核心层。此上层线路结构依序具有一第一着陆垫、一第一介电层以及一第一参考平面，且第一参考平面具有一第一开口，其位于第一着陆垫之上。此外，此下层线路结构依序具有一第二着陆垫、一第二介电层以及一第二参考平面，且第一参考平面具有一第一开口，其位于第二着陆垫之上。另外，此核心层位于上层与下层线路结构之间，此核心层具有一上表面、一下表面以及至少一贯孔，贯孔连通于上表面与下表面之间，而第一与第二着陆垫分别位于上表面与下表面，且覆盖于贯孔的两端，其中第一参考平面投影在核心层的上表面的区域与第一着陆垫投影在核心层的上表面的区域不重叠，且第二参考平面投影在核心层的下表面的区域与第二着陆垫投影在核心层的上表面的区域不重叠。

本实用新型的着陆垫与邻近的参考平面之间因着陆垫所在的位置完全包含于切割参考平面所形成的开口的投影区域内，也就是说非完整参考平面投影在着陆垫所在平面的区域与着陆垫不会重叠。因此，当讯号通过非完整参考平面时，可具有较为连续的阻抗，进而改善讯号传输过程中因讯号传输路径的阻抗不匹配所造成讯号反射的问题，以便于提高讯号的传输质量。

借由上述技术方案，本实用新型线路基板至少具有下列优点：

1、单一讯号或差动讯号通过非完整参考平面时，可具有较为连续的阻抗，进而改善讯号传输过程中因讯号传输路径的阻抗不匹配所造成讯号反射的问题，以便于提高讯号的传输质量。

2、由于讯号通过非完整参考平面时，具有较为连续的阻抗，故能改善讯号穿越贯孔时所降低的返回损耗。

3、由于讯号通过非完整参考平面时，具有较为连续的阻抗，因此可降低高频讯号的介入损耗，以降低高频讯号的能量损耗，进而使高频讯号能够较完整地传递出去。

4、本实用新型的讯号传输结构可广泛地应用在大型印刷电路板、封装基板等讯号传输的设计上。

综上所述，本实用新型特殊结构的线路基板，其能够使讯号通过二着陆垫时，受到参考平面的电容耦合效应的影响降低，从而具有较佳的阻抗匹配，改善了讯号的传输质量，其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的结构设计公开发表或使用而确属创新，其不论在结构上或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的线路基板具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1是现有习知一种线路基板的剖面示意图。

图2是本实用新型一较佳实施例的一种线路基板的剖面示意图。

100：线路基板 110：叠合层

120：上层线路结构 122：连接垫

124、126：着陆垫 123、125：导电孔道

127：介电层 128、148：参考平面

128a、148a：开口 130：核心层

130a、130b：上表面、下表面 132、136：贯孔

134、138：导电壁 140：下层线路结构

142：连接垫 144、146：着陆垫

143、145：导电孔道 150：介电材质

200：线路基板 210：叠合层

220：上层线路结构 222：连接垫

224、226：着陆垫 223、225：导电孔道

227：介电层 228、248：参考平面

228a、248a：开口 230：核心层

230a、230b：上表面、下表面 232、236：贯孔

234：导电壁 240：下层线路结构

242：连接垫 244、246：着陆垫

243、245：导电孔道 250：介电材质

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的线路基板其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图2所示，是本实用新型一较佳实施例的一种线路基板的剖面示意图。以六层相叠合的图案化线路层为例，线路基板200具有一叠合层210，其依序包括一上层线路结构220、一核心层230以及一下层线路结构240。其中，上层线路结构220的二着陆垫(via land)224、226之间藉由一导电孔道225而彼此电性连接，且一参考平面228形成于着陆垫226上方的一介电层227之上，以作为上层讯号传输的电压参考位准。此外，下层线路结构240的二着陆垫244、246之间同样藉由一导电孔道245而彼此电性连接，且一参考平面248形成于着陆垫246上方的一介电层247之上，以作为下层讯号传输的电压参考位准。另外，核心层230具有多数个贯孔232，其连通于核心层230的上表面230a与下表面230b，且每一贯孔232的内壁上覆盖一导电壁234，以将上层线路结构220电性连接至下层线路结构240。再者，可填入一介电材质250于贯孔232与导电壁234的中空部分。

同样请参阅图2所示，二着陆垫226、246分别配置于例如以介电材质所形成的核心层230的上表面230a与下表面230b，并覆盖于一贯孔232的两端所在的位置，且这些着陆垫226、246分别藉由一导电壁234而彼此电性连接。因此，上层线路结构220的一讯号线路上的讯号可依序藉由连接垫222、导电孔223、225与着陆垫224、226向下传递并通过切割参考平面228所形成的一开口228a内且通过核心层230的贯孔232内的导电壁234以后，再依序藉由下层线路结构240中的着陆垫246、244、导电孔道245、243与连接垫242向下传递并通过切割参考平面248所形成的一开口248a内，最后将讯号传到外界，使上述的这些导电结构将可构成二组件或二端点(图中未示)之间的讯号传输路径。

在本实施例中，二参考平面228、248例如为一电源平面或一接地平面，且部分参考平面228、248因钻孔或切割而造成一非参考区域，例如上述的开口228a、248a。值得注意的是，为避免讯号在传递过程中，尤其是通过二着陆垫226、246时不易受到邻近的参考平面228、248的电容耦合效应，特别设计将参考平面228、248的开口228a、248a的轮廓线投影在着陆垫226、246所在平面时，其投影的区域完全包含着陆垫226、246的轮廓线，即开口228a、248a的轮廓线的投影不会与着陆垫226、246的轮廓线有部分重叠或交叉的现象。反过来说，非完整参考平面228投影在核心层230的上表面230a的区域与上着陆垫226投影在核心层230的上表面230a的区域是完全不重叠，且另一非完整参考平面248投影在核心层230的下表面230b的区域与下着陆垫246投影在核心层230的下表面230b的区域亦完全不重叠。

经由实验数据证明，当讯号通过上述设计的非完整参考平面228、248的开口时，因二着陆垫226、246与邻近的参考平面228、248的电容耦合效应降低，使讯号传输线路具有较为连续的阻抗，进而改善讯号传输过程中因讯号传输路径的阻抗不匹配所造成讯号反射的问题，以便于提高讯号的传输质量。

承上所述，当差动讯号分别穿过两相邻的第一贯孔234与第二贯孔238内的导电壁时，差动讯号的特征阻抗的等效近似公式为

Z = \sqrt{\frac{L_{s} - L_{m}}{C_{s} + C_{m}}}

Z：差动讯号的特征阻抗，

L_s：讯号传输导线的等效电感，

C_s：相对接地端的电容，

L_m：差动讯号之间的电感性耦合，

C_m：差动讯号之间的电容性耦合。

在差动讯号行经此对讯号传输路径时，由于着陆垫226、246与邻近非完整参考平面228、248的电容耦合效应降低，且邻近贯孔232、236附近的传输导线的等效电感获得补偿，因此差动讯号的特征阻抗Z随之提高，进而降低差动讯号因阻抗不匹配所造成的讯号反射及损耗，以便于达成阻抗匹配的目的。因此，在高速及高频的讯号传递上，特性阻抗可趋近于原先设计的阻抗值，而差动对讯号传输结构的返回损耗也比传统设计的差动对改善约10dB左右。同时，高频下可用的工作频宽范围增加，亦能维持在较佳的讯号传输质量。

上述实施例中，虽以贯穿单一介电材质所形成的核心层230的贯孔232为例，然亦可以贯穿至少一介电层与多层图案化线路层的贯孔(图中未示)取代之，意即核心层230可仅包括单一介电层，或可包括多层图案化线路层及至少一配置于这些图案化线路层之间的介电层。此外，上述实施例中，上层线路结构220亦可为单一层图案化线路层，且下层线路结构240亦可为单一层图案化线路层，用以电性连接外部电子装置，例如是芯片或印刷电路板。

由以上说明可知，本实用新型的着陆垫与邻近的参考平面之间因着陆垫所在的位置完全包含于切割参考平面所形成的开口的投影区域内，也就是说非完整参考平面投影在着陆点所在平面的区域与着陆垫不会重叠。因此，当讯号通过非完整参考平面时，可具有较为连续的阻抗，进而改善讯号传输过程中因讯号传输路径的阻抗不匹配所造成讯号反射的问题，以便于提高讯号的传输质量。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上的实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims

1、一种线路基板，其特征在于包括：

一上层线路结构，依序具有一第一着陆垫、一第一介电层以及一第一参考平面，且该第一参考平面具有一第一开口，其位于该第一着陆垫之上；

一下层线路结构；以及

一核心层，位于该上层与下层线路结构之间，该核心层具有一上表面、一下表面以及至少一贯孔，该贯孔连通于该上表面与该下表面之间，而该第一着陆垫位于该上表面，且覆盖于该贯孔的一端，

其中该第一参考平面投影在该核心层的该上表面的区域与该第一着陆垫投影在该核心层的该上表面的区域不重叠。

2、根据权利要求1所述的线路基板，其特征在于其中所述的第一参考平面是为一电源平面或一接地平面。

3、根据权利要求1所述的线路基板，其特征在于其中所述的下层线路结构依序具有一第二着陆垫、一第二介电层以及一第二参考平面，且该第二参考平面具有一第二开口，其位于该第二着陆垫之上。

4、根据权利要求3所述的线路基板，其特征在于其中所述的第二着陆垫位于该核心层的该下表面，且覆盖于该贯孔的另一端。

5、根据权利要求3所述的线路基板，其特征在于其中所述的第二参考平面投影在该核心层的该下表面的区域与该第二着陆垫投影在该核心层的该下表面的区域不重叠。

6、根据权利要求1所述的线路基板，其特征在于其中所述的第二参考平面是为一电源平面或一接地平面。

7、根据权利要求1所述的线路基板，其特征在于其还包括一导电壁，位于该贯孔的内壁上，且该导电壁的一端与该第一着陆垫电性连接。

8、根据权利要求3所述的线路基板，其特征在于其还包括一导电壁，位于该贯孔的内壁上，且该导电壁的两端分别与该第一、第二着陆垫电性连接。

9、根据权利要求1所述的线路基板，其特征在于其还包括一第一导电孔道，连接于该第一着陆垫，且贯通该第一介电层。

10、根据权利要求3所述的线路基板，其特征在于其还包括一第二导电孔道，连接于该第二着陆垫，且贯通该第二介电层。