JP2022545023A

JP2022545023A - 回路板

Info

Publication number: JP2022545023A
Application number: JP2022511343A
Authority: JP
Inventors: 尹昌剛; 易畢; 魏仲民
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2019-09-16
Filing date: 2020-09-15
Publication date: 2022-10-24
Anticipated expiration: 2040-09-15
Also published as: EP4009752A4; EP4009752A1; WO2021052327A1; US11696399B2; CN112512208A; US20220304152A1; JP7353467B2

Abstract

回路板であって、回路板本体と、回路板本体に設けられた少なくとも１つのビア装置とを含み、該ビア装置は、回路板本体に形成されるビア（１０１）と、ビアを取り囲んでビアと離れて設置されるビアパッド（２０１）と、ビアパッド（２０１）とビア（１０１）を電気接続する導電体（３０１）とを含む。【選択図】図２

Description

本願は、２０１９年９月１６日に中国特許庁に提出された出願番号２０１９１０８７２６６３．５の中国特許出願の優先権を主張しており、該出願の全内容は引用によって本願に組み込まれている。

本発明の実施例は、電子・電力の技術分野に関するが、それに限定されていなく、具体的には、回路板に関するが、それに限定されていない。

現在、高速製品は、レートが既に２５Ｇｂｐｓ以上に達し、それは、高速相互接続チャネルの信号の完全性に対して非常に大きな挑戦である。この挑戦に直面するために、高速相互接続チャネルを構成する受動部材を入念に最適化して設計する必要がある。ビアは、高速相互接続チャネルの決定的な受動部材として、その性能優劣が、直接的に高速チャネル全体の信号の完全性の性能優劣に関係している。ビアにとって、その信号の完全性に影響する主な要素は、そのインピーダンスが伝送線に比べて低く、それによりインピーダンスが連続しないということである。ビアのインピーダンスに影響する要素は、孔径、パッドの径、アンチパッドの径及び媒体誘電率などがある。板材及び孔径は、一般的に、変更できないため、アンチパッドの最適化に限界があり、ビアパッドは、穴加工の位置合わせのために一般的に孔径よりも１０ｍｉｌ大きくする必要があり、縮小できないため、その容量性が比較的に大きくなり、容量性が大きいと、インピーダンスが低くなり、従って、孔全体のインピーダンスが比較的低くなり、信号の完全性に影響する。

本発明の実施例に係る回路板は、従来の回路板における、ビアのインピーダンスが信号線のインピーダンスよりも低くてインピーダンスが連続しないことにより信号の完全性に影響すること、及び回路板における差動ビアが蛇行して配線されることにより配線密度の向上に影響するという問題を少なくともある程度解決することを目的としている。

上記事情に鑑みて、本発明の実施例は、回路板本体と、前記回路板本体に設けられた少なくとも１つのビア装置とを含み、前記ビア装置は、前記回路板本体に形成されるビアと、前記ビアを取り囲んで前記ビアと離れて設置されるビアパッドと、前記ビアパッドと前記ビアを電気接続する導電体とを含む、回路板を提供する。

本発明の他の特徴及び相応する有益な効果は、明細書の以下の部分に説明され、少なくとも一部の有益な効果は、本発明の明細書における記載から明らかになる。

ビア装置の斜視模式図である。本発明の第１実施例に係るビア装置の構成模式図である。本発明の第１実施例に係る別のビア装置の構成模式図である。本発明の第１実施例に係る別のビア装置の構成模式図である。本発明の第１実施例に係る別のビア装置の構成模式図である。本発明の第１実施例に係る別のビア装置の構成模式図である。本発明の第２実施例に係る差動ビア装置の構成模式図である。本発明の第２実施例に係る別の差動ビア装置の構成模式図である。本発明の第２実施例に係る本発明を採用する前後のＢＧＡ差動ビアのインピーダンスのシミュレーションの結果図である。本発明の第２実施例に係る本発明を採用する前後のＢＧＡ差動ビアの挿入損失のシミュレーションの結果図である。本発明の第３実施例に係る本発明を採用しない差動ビアの構成模式図である。本発明の第３実施例に係る本発明を採用しない別の差動ビアの構成模式図である。本発明の第３実施例に係る電流経路対比模式図である。本発明の第３実施例に係る差動ビアの構成模式図である。

以下、本発明の目的、技術案及びメリットをよりはっきり、明瞭にするために、具体的な実施形態により、図面を参照しながら本発明の実施例をさらに詳しく説明する。ここで説明する具体的な実施例は、本発明を解釈するためのもののみであり、本発明を限定するものではないと理解すべきである。

第１実施例
回路板のビアのインピーダンスを向上させ、ビア及びシステムチャネルの信号の完全性を改善するために、本発明の実施例は、回路板を提供する。図１は、ビア装置の斜視模式図である。図２は、本発明の実施例に係る回路板の本体におけるビア装置の構成模式図である。

本発明の実施例における回路板は、回路板本体と、回路板本体に形成される少なくとも１つのビア装置とを含み、図２に示すように、該ビア装置は、ビア１０１と、ビア１０１を取り囲んでビア１０１と離れて設置されるビアパッド２０１と、ビア１０１とビアパッド２０１を電気接続する導電体３０１と、信号線４０１とを含む。

なお、幾つかの実施例において、回路板におけるビア装置は、いずれも本発明のビア装置構造であってもよく、その一部が本発明のビア装置構造であり、一部がほかのビア装置構造であってもよい。

ビアの寄生容量は、数式（１）に示される。

ただし、ε_ｒがＰＣＢ媒体誘電率であり、Ｄ１がビアパッドの直径であり、Ｄ２がビアアンチパッドの直径である。

数式１によれば、ビアパッドの直径Ｄ１が大きいほど、ビアの寄生容量が大きくなる。

さらに、インピーダンスの数式（２）によれば、寄生インダクタンスが一定である場合には、寄生容量が大きいほど、ビアのインピーダンスが低くなる。

本発明の実施例に係るビア装置の構成は、図２に示される。本発明の実施例において採用されるビアパッドは、円環形のビアパッドであり、円環の外周のサイズは、既存のパッドの設計サイズと一致し、図２に示すように、ビアとパッドとの間は導電体により接続され、このようにして、パッドの容量性を大幅に低減させることができ、それによりビア全体のインピーダンスを向上させ、伝送線とのインピーダンスをより一致させる。

本発明の幾つかの実施例において、図３に示すように、ビアパッドは、閉じない環状パッドである。

本発明の幾つかの実施例において、図４に示すように、ビアとビアパッドとの間の導電体は、扇形である。なお、導電体の形状は、任意の形状であってもよい。

本発明の幾つかの実施例において、図５に示すように、ビアパッドは、異形の円環パッドである。

本発明の幾つかの実施例において、図６に示すように、ビアは、異形のビアである。

有益な効果
本発明の実施例に係る回路板は、回路板本体と、回路板本体に設けられた少なくとも１つのビア装置とを含み、ビア装置は、前記回路板本体に形成されるビアと、ビアを取り囲んでビアと離れて設置されるビアパッドと、ビアパッドとビアを電気接続する導電体とを含み、円環パッドを使用することにより、パッドの容量性を大幅に低減させる。幾つかの実施過程において、ビアのインピーダンスを向上させ、伝送線とのインピーダンスをより整合させ、それによりビアとシステムチャネルの信号の完全性を改善することができるが、それに限定されていない。

第２実施例
回路板のビアのインピーダンスを向上させ、ビア及びシステムチャネルの信号の完全性を改善するために、本発明の実施例は、回路板を提供する。図７は、本発明の実施例に係る回路板内層の差動ビア装置の構成模式図である。図８は、本発明の実施例に係る回路板表層の差動ビア装置の構成模式図である。

本発明の実施例における回路板は、間隔１．０ｍｍのＢＧＡチップの差動ビア構造であり、孔の深さが３ｍｍである。回路板は、回路板本体と、回路板内層の差動ビア装置と、回路板表層の差動ビア装置とを含む。回路板内層の差動ビア装置は、図７に示すように、該差動ビア装置は、ビア１０１と、ビア１０２と、ビア１０１を取り囲んでビア１０１と離れて設置されるビアパッド２０１と、ビア１０２を取り囲んでビア１０２と離れて設置されるビアパッド２０２と、ビア１０１とビアパッド２０１を電気接続する導電体３０１と、ビア１０２とビアパッド２０２を電気接続する導電体３０２と、信号線４０１と、信号線４０２とを含む。回路板表層の差動ビア装置は、図８に示すように、該差動ビア装置は、ビア１０３と、ビア１０４と、ビア１０３を取り囲んでビア１０３と離れて設置されるビアパッド２０３と、ビア１０４を取り囲んでビア１０４と離れて設置されるビアパッド２０４と、ビア１０３とビアパッド２０３を電気接続する導電体３０３と、ビア１０４とビアパッド２０４を電気接続する導電体３０４と、信号線４０３と、信号線４０４と、ＢＧＡチップ溶接パッド７０１と、ＢＧＡチップ溶接パッド７０２とを含む。本発明の実施例において、ビアパッドは、いずれも円環形パッドである。ビア１０１、ビア１０２、ビア１０３、ビア１０４の孔径は、いずれも０．２ｍｍである。ビアパッド２０１、ビアパッド２０２、ビアパッド２０３、ビアパッド２０４は、外径がいずれも０．４ｍｍであり、環の幅がいずれも２ｍｉｌである。導電体３０１、導電体３０２、導電体３０３、導電体３０４は、いずもれストリップ状であり、幅が２ｍｉｌである。

本発明の実施例におけるパッド２０１～２０４は、従来技術のように全体が円形ではなく、円環構造であるため、面積を大幅に減少し、表層及び内層パッドの容量性を低減し、また、パッド環の幅と導電体の接続構成の幅が２ｍｉｌだけであるため、円形パッドに比べてインダクタンスが増加し、公式２によれば、インダクタンスＬが増加し、キャパシタンスＣが減少し、インピーダンスが増加し、それによりビア全体のインピーダンスを向上させ、ビアとシステムチャネルの信号の完全性を改善する。

本発明を採用する前後のＢＧＡ差動ビアのインピーダンス及び挿入損失のシミュレーションの結果は、図９及び図１０に示される。図に示すように、本発明を採用すると、表層パッド及び内層パッドにおけるインピーダンスは、それぞれ４．３ｏｈｍ及び８ｏｈｍ向上し、向上効果が非常に明らかであり、挿入損失が従来の設計と比べて、２８％低下し、差動ビアの挿入損失が大きい問題を改善する。

本発明の幾つかの実施例において、回路板には、間隔１．２ｍｍの高速圧着コネクタが設けられ、孔の深さが２ｍｍである。圧着コネクタは、圧着方式を採用して取り付けられるので、表層には信号線が存在しないが、同様に表層パッド及び内層パッドが存在する。圧着ビアのインピーダンスに影響する主な要素は、内層パッドであり、同様に本発明に係る円環パッドを使用でき、ビアパッドのインピーダンスを増加させ、それによりビア全体のインピーダンスを向上させ、ビアとシステムチャネルの信号の完全性を改善する。

有益な効果
本発明の実施例に係る回路板は、回路板本体と、回路板本体に設けられた差動ビア装置とを含み、差動ビア装置は、回路板本体に形成されるビアと、ビアを取り囲んでビアと離れて設置されるビアパッドと、ビアパッドとビアを電気接続する導電体とを含み、円環パッドを使用することにより、パッドの容量性を大幅に低減させる。幾つかの実施過程において、ビアのインピーダンスを向上させ、伝送線とのインピーダンスをより整合させ、それによりビアとシステムチャネルの信号の完全性を改善すると共に、差動ビアの挿入損失が大きい問題を改善したが、それに限定されていない。

第３実施例
回路板のビアのインピーダンスを向上させ、ビア及びシステムチャネルの信号の完全性を改善するとともに、信号線の配線密度を増加させるために、本発明の実施例は、回路板を提供する。図１４は、本発明の実施例に係る差動ビア装置の構成模式図である。

本発明の実施例は、回路板を提供し、回路板には、間隔１．０ｍｍのＢＧＡチップのファンアウト差動ビア構造が設けられ、回路板表層の差動ビア装置が図１１に示され、該差動ビア装置は、ビア１０７と、ビア１０８と、ビアパッド２０７と、ビアパッド２０８と、信号線４０７と、信号線４０９と、ＢＧＡチップ溶接パッド７０５と、ＢＧＡチップ溶接パッド７０６とを含む。回路板内層の差動ビア装置は、図１２に示され、該差動ビア装置は、ビア１０７と、ビア１０８と、ビアパッド２０９と、ビアパッド２１０と、信号線４０８と、信号線４１０とを含む。信号線４１０が直線状に配線されると、信号線４１０の長さは、明らかに信号線４０８よりも短くなるため、幾つの場合には、電流が流れる長さの違いで電流の位相が異なることを回避するために、信号線４１０は、図１２に示される蛇行した配線を採用し、それは大きな配線空間を占め、配線密度の向上を影響し、製品の単一板のサイズを縮小することに不利である。

本発明の実施例において、ビアパッドは、円環パッドを採用し、導電体の位置を変更することにより、電流が流れる経路を改変する。図１３は、本発明の実施例に係る電流経路対比模式図である。図１３に示すように、（ａ）には、電流が信号線からパッドに流れ込んだ後に、円環のすべての長さを流れ、（ｂ）には、電流が信号線からパッドに流れ込んだ後に、すぐ導体バーを介してビアに進入する。同じ信号を入力した場合には、導電体の位置を改変し、電流が信号線を通過し、導電体に到達し、さらにビアパッドに到達するように経路を改変することにより、最終にビアに進入した信号は、明らかな位相差を有する。差動信号は、この技術を利用して配線の屈曲による位相差を調節することができ、蛇行して配線する必要がなく、それにより、配線密度を向上させ、製品の競争力を向上させることができる。

図１４は、本発明の実施例に係る差動ビアの構成である。図１４に示すように、該差動ビア構造は、ビア１０５と、ビア１０６と、ビア１０５を取り囲んでビア１０５と離れて設置されるビアパッド２１１と、ビア１０６を取り囲んでビア１０６と離れて設置されるビアパッド２１２と、ビア１０５とビアパッド２０５を電気接続する導電体３０７と、ビア１０６とビアパッド２０６を電気接続する導電体３０８と、ビアパッド２１１に接続される信号線４１１と、ビアパッド２１２に接続される信号線４１２とを含む。ビア１０５、ビア１０６の孔径は、共に０．２ｍｍであり、ビアパッド２１１、ビアパッド２１２は、外径が共に０．４ｍｍであり、環の幅が１．５ｍｉｌである。導電体３０７及び導電体３０８は、ストリップ状であり、幅が２ｍｉｌである。導電体３０７及び導電体３０８の位置を調整し、具体的には、電流が信号線４１１を通過し、ビアパッド２１１に到達し、さらに、導電体３０７に到達し、さらにビア１０５に到達する最短距離を、電流が信号線４１２を通過し、ビアパッド２１２に到達し、さらに導電体３０８に到達し、さらにビア１０６に到達する最短距離と等しくする。それにより、信号線４１１及び信号線４１２の長さ差は、ビアパッド及び導電体において補償され、蛇行して配線する必要がなく、配線の占める空間を減少した。

有益な効果
本発明の実施例に係る回路板は、回路板本体と、回路板本体に設けられた差動ビア装置とを含み、差動ビア装置は、回路板本体に形成されるビアと、ビアを取り囲んでビアと離れて設置されるビアパッドと、及びビアパッドとビアを電気接続する導電体とを含み、円環パッドを使用することにより、パッドの容量性を大幅に低減させ、導電体の位置を変更することにより、信号線の長さ差を補償する。幾つかの実施過程において、ビアのインピーダンスを向上させ、伝送線とのインピーダンスをより整合させ、それによりビアとシステムチャネルの信号の完全性を改善することができ、差動ビアの挿入損失が大きい問題を改善すると共に、蛇行して配線する必要がなく、配線の占める空間を減少し、最終的に製品の競争力を向上させるが、それに限定されていない。

以上の内容は、具体的な実施形態を組み合わせて本発明の実施例をさらに詳しく説明したが、本発明の具体的な実施形態は、これらの説明に限定されていない。当業者にとって、本発明の構成を逸脱しない前提で、幾つかの簡単的な推論又は置換を行うことができ、いずれも本発明の保護範囲に含まれる。

Claims

回路板本体と、前記回路板本体に設けられた少なくとも１つのビア装置とを含み、
前記ビア装置は、前記回路板本体に形成されるビアと、前記ビアを取り囲んで前記ビアと離れて設置されるビアパッドと、前記ビアパッドと前記ビアを電気接続する導電体とを含む
回路板。
前記ビアパッドは、前記ビアを取り囲んで設置される環状パッドである
請求項１に記載の回路板。
前記環状パッドは、円環パッドである
請求項２に記載の回路板。
前記環状パッドは、閉じた環状パッドである
請求項２に記載の回路板。
前記回路板本体に設けられたビア装置は、第１ビア装置と第２ビア装置とを含み、
前記第１ビア装置は、第１ビアと、前記第１ビアを取り囲んで前記第１ビアと離れて設置される第１ビアパッドと、前記第１ビアパッドと前記第１ビアを電気接続する第１導電体とを含み、
前記第２ビア装置は、第２ビアと、前記第２ビアを取り囲んで前記第２ビアと離れて設置される第２ビアパッドと、前記第２ビアパッドと前記第２ビアを電気接続する第２導電体とを含む
請求項１～４のいずれか一項に記載の回路板。
前記回路板本体には、前記第１ビアパッドに接続される第１信号線と、前記第２ビアパッドに接続される第２信号線とが設けられ、電流が前記第１ビアパッドを通過して前記第１導電体に到達し、さらに前記第１ビアに到達する最短距離は第１距離であり、電流が前記第２ビアパッドを通過して前記第２導電体に到達し、さらに前記第２ビアに到達する最短距離は第２距離である
請求項５に記載の回路板。
前記第１信号線の長さは、前記第２信号線の長さよりも大きく、前記第１距離は、前記第２距離よりも小さい
請求項６に記載の回路板。
前記第１信号線の長さは、前記第２信号線の長さと等しく、前記第１距離は、前記第２距離と等しい
請求項６に記載の回路板。
前記第１信号線及び前記第２信号線の配線方式では、蛇行して配線されない
請求項６～８のいずれか一項に記載の回路板。
前記ビアは、円形ビアである
請求項１～９のいずれか一項に記載の回路板。