TW201351780A - 印刷電路多層基片中短路槽孔線之實施方法及其印刷電路 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種印刷電路多層基片中短路槽孔線之實施方法，此多層基片包括至少第一導電層、介質層和第二導電層，本方法包括如下步驟：在第一導電層中蝕刻槽孔線(2)，具有電長度L；在第一導電層中繞槽孔線蝕刻第一帶之第一部份(5a)，具有電長度L1≦L；在第一導電層中繞槽孔線蝕刻第一帶之第二部份(5b)，具有電長度L2≦L；在第二導電層中蝕刻第二帶(7)，呈環路形式，具有電長度L3；第二帶之一端(8a)係連接至第一帶之第一部份，而第二帶之另一端(8b)係連接至第一帶之第二部份，以形成導電環路。本方法特別用於實施絕緣槽孔線和槽孔天線。

Description

印刷電路多層基片中短路槽孔線之實施方法及其印刷電路

本發明一般係關於無線系統所用印刷電路板。尤指多層基片中槽孔線之實施方法，以及包括按照該方法所實施至少一槽孔線之多層印刷電路，此槽孔線特別可用做絕緣槽孔或槽孔天線。

在無線通訊領域內，MIMO(多輸入輸出)電路使用日增，以增加傳輸通道容量，並改進全系統之操作。使用MIMO一般會導致增加同一板上實施之天線數。另方面，為方便電路整合，如今把天線直接到PCB(印刷電路板)上。然而，應用物理學定律，天線長度和絕緣元件長度視波長而定。因此，當使用短路槽孔來減少二個PIFA型天線間之彼此耦合時，槽孔波長(必須實質上等於λg/4，其中λg是在操作頻率之導波長)對於2.4GHz頻帶的WiFi操作，賦予實體長度在23mm左右。此長度對大量生產所用印刷電路板之成本和尺寸拘限，不可忽視。總之，印刷板最通常是由具有多層結構之基片所形成。

所以，本發明擬議使用印刷電路板之多層結構，以實現短路槽孔線，可用做絕緣線或槽孔天線，同時限制印刷電路板之尺寸。

因此，本發明係關於印刷電路多層基片中短路槽孔線之實現方法，印刷電路多層基片包括至少第一導電層、介質層和第二導電層，本方法包括如下步驟：在第一導電層中蝕刻槽孔線，具有電長度L；在第一導電層中沿槽孔線第一側，蝕刻第一導電帶之第一部份，具有電長度I1L； 在第一導電層中沿槽孔線第二側，蝕刻第一導電帶之第二部份，具有電長度L2L；在第二導電層中蝕刻第二導電帶，呈環路形式，具有電長度L3；第二導電帶之一端係連接至第一導電帶之第一部份，而第二導電帶之另一端係連接至第一導電帶之第二部份，以形成導電環路。

按照本發明另一特徵，第一導電帶的第一和第二部份之電長度L1和L2一致。

按照本發明另一特徵，電長度L3實質上等於電長度L1加L2之和。

按照特別具體例，槽孔線是電長度L<90°之線，更好是槽孔線之電長度L=45°。

按照另一具體例，第一導電帶的第一和第二部份之電長度L1和L2，等於45°。

第一和第二導電帶之總共電長度等於180°。

本發明又關於一種多層印刷電路，其特徵為，包括按上述實現之至少一槽孔線。

按照一具體例，槽孔線為絕緣槽孔。

按照另一具體例，槽孔線為槽孔天線。在此情況下，為改進槽孔天線之操作，決定第一帶第一和第二部份之槽孔，利用開路槽孔延長。

本發明又涉及加設上述至少一印刷電路之終端機。

1‧‧‧基片

2‧‧‧槽孔線

2a‧‧‧短路部份

3‧‧‧激磁點

4‧‧‧槽孔

5a‧‧‧第一帶之第一部份

5b‧‧‧第一帶之第二部份

6a,6b‧‧‧第一帶兩端

7‧‧‧第二導電層

8a,8b‧‧‧第二導電層兩端

10‧‧‧短路槽孔線

20‧‧‧絕緣槽孔

100‧‧‧基片

101‧‧‧槽孔線

101a‧‧‧槽孔線一部份

102‧‧‧饋電線

102a‧‧‧金屬化洞孔

103a,103b‧‧‧導電帶

104‧‧‧槽孔

105‧‧‧開路槽孔

106‧‧‧導電帶

108a,108b‧‧‧導電貫穿孔

ANT1,ANT2‧‧‧天線

第1A和1B圖分別表示按照本發明實現方法實施絕緣槽孔之第一步驟，以及以該槽孔頻率為函數在輸入處賦有歸返的反射相位之曲線；第2A圖表示按照本發明方法實施絕緣槽孔之第二步驟，而第2B圖表示以第2A圖的絕緣槽孔頻率為函數在輸入處賦有歸返的反射相位之曲線；第3A和3B圖分別表示絕緣槽孔和第一導電帶之俯視圖，以及按照本發明方法實施的絕緣槽孔之俯視圖；第4圖表示按照本發明方法實施的絕緣槽孔之透視圖；第5圖是模擬諸如第4圖所示絕緣槽孔，以頻率為函數在輸入處賦有 歸返的反射相位之曲線；第6圖為以先前技術絕緣槽孔為特點的印刷電路板之示意俯視平面圖；第7圖為按照本發明方法所實施絕緣槽孔的印刷電路板和放大天線部份之示意俯視平面圖；第8A和8B圖分別表示模擬按照第6圖先前技術絕緣槽孔或按照第7圖本發明絕緣槽孔所得絕緣和適配曲線；第9圖為在第6圖絕緣槽孔和第7圖絕緣槽孔情況的二種天線間之絕緣曲線；第10圖為按照本發明方法實施的槽孔天線之示意透視圖；第11、12和13圖分別為第10圖所示天線以頻率、適配、產率和增益(以dB計)之曲線。

本發明其他特徵和優點，閱讀參照附圖所示不同具體例之說明即可明瞭。

先參見第1至5圖，說明按照本發明方法，在多層印刷電路上實現絕緣槽孔。

在此情況下，印刷電路之實施，是使用稱為FR4之基片，厚度為1mm。

如第1A圖所示，在基片1邊緣，蝕刻短路槽孔線2，包括激磁點3。

按照本發明，槽孔線2的電長度低於90°，最好是電長度選擇等於45°。在此特殊具體例中，槽孔線長度可藉槽孔反摺，一分為二，詳後。然而，亦可選擇其他電長度，視所要達成結果，或實施板之拘限而定。

諸如第1A圖所示之槽孔線，係使用HFSS 3D EM模擬器加以模擬。為模擬起見，如上所述，基片為FR4基片，而槽孔線2寬度1mm，長度10mm。

以上述參數，可得一曲線，以頻率為函數，在輸入3賦予所歸返之反射相位(以度計)，如第1B圖所示。可見在此情況下，對於電長度在45°左右之槽孔，在頻率2.45GHz所得相位接近90°，以m1點代表。

在第二步驟，詳見第2A圖，為在槽孔線周圍實施第一導電 帶之第一和第二部份，在槽孔線2周圍蝕刻槽孔4，圍繞槽孔線2。在模擬具體例中，此槽孔4寬度0.15mm，位於距離槽孔線2邊緣0.5mm。在基片1之導電層或上地面蝕刻。在此情況下，如第2B圖所示，曲線上m1點之相位值，類似第1B圖所示，意指槽孔線2周圍蝕刻之槽孔4，不會改變主槽孔之行為。

在次一步驟，短路部份2a開啟，如第2A圖所示，實施二導電部份5a和5b，分別形成具有電長度L1的第一導電帶之第一部份，和具有電長度L2的第一導電帶之第二部份，如第3A圖所示。

接續步驟如第3B圖所示，在與印刷電路導電層1對立之第二導電層，實施第二導電帶7，呈環路形式。導電層7兩端8a和8b係利用金屬化洞孔連接，或類似第一導電層所實施第一帶的第一和第二部份5a,5b之兩端6a,6b。

按照上述所述方法實施的絕緣槽孔線之完全透視圖，如第4圖所示，其中同樣參照號碼代表與參照第3A和3B圖所述元件之相同元件。

第4圖所示絕緣槽孔，可得在輸入埠口3之歸返相位，接近0°，一如短路四分之一波線的情況，其電長度大致二分。對第4圖所示之絕緣槽孔線而言，結果如第5圖適配曲線S11所示。在此情況下，WiFi帶的中心頻率在2.4GHz時，m1點表示模擬所得歸返相位接近0°。可解釋成事實上，在諸部份5a,7,5b形成的環路內，槽孔線周圍之表面電流，在回到輸入埠口之前，進行二個s電路，沿實質上等於180°之電長度行進。

在此具體例中，實現電長度等於45°之槽孔線。另方面，第一帶的第一部份5a和第二部份5b之電長度L1和L2，實際上一致，等於45°，而第二帶7之電長度L3實質上等於電長度L1+L2之和。然而亦可考慮90°以下之其他電長度。

如第6至9圖所示，比較為MIMO電路實現並且分別利用標準絕緣槽孔線或按照本發明方法實施的絕緣槽孔線，加以絕緣的二天線(ANT1,ANT2)之絕緣所得結果。

在第6圖中，二天線ANT1和ANT2是利用在單層基片的上層，於二天線間所蝕刻的短路槽孔線10加以絕緣。在此情況，槽孔線10長度等於λ/4，其中λ為操作頻率之波長。

在第7圖內表示按照本發明方法實現之絕緣槽孔線20，如第7圖放大部份所示。此槽孔20與第6圖所示槽孔線10相較，尺寸減小。

第8A,8B和9圖上曲線可使第7圖內的天線性能，與第6圖內電能進行比較。第8A圖表示適配曲線S11和S22，以及第6圖所示電路之傳輸曲線S21，而第8B圖賦予第7圖所示電路之響應S11,S22,S21。此等曲線表示天線之響應S11和S22是同一位準，無論所用何種絕緣槽孔線，對於二種槽孔線而言，所得絕緣位準在17dB左右。另方面，第9圖所示曲線賦予傳輸響應S21，分別以第6圖電路和第7圖電路之頻率為函數，確認二種槽孔線之絕緣位準相似。

茲參照第10至13圖說明使用本發明方法，實施槽孔天線。

第10圖所示為按照上述本發明方法所得槽孔天線之透視圖。槽孔天線實施在形成印刷電路板一組件之多層基片上，在基片100的第一導電層上實施槽孔線101，利用一部份101a延伸，以獲得天線利用電磁耦合饋電。在此情況下，如第10圖所示，在基片對立側實施微導波線102，經金屬化洞孔102a與導電層互相連接。組件102和101a長度按已知方式決定，以獲得槽孔天線101之饋電。

如第10圖所示，按照本發明方法，在槽孔線101各側實現第一導電帶之二部位103a和103b，係繞槽孔線101蝕刻寬度狹窄的槽孔104，並在饋電線102對立的槽孔線101末端，消除槽孔104和槽孔線101間之短路。另方面，在導電層對立層100，實施第二導電帶106，形成環路，如第10圖所示。結果，導電帶106兩端分別利用導電貫穿孔108a,108b，連接至導電帶103a,103b之末端，以形成導電環路，總電長度L'。另方面，為改進第10圖所示天線之操作，在第一層100，於槽孔104末端和該層100邊緣之間，實施開路槽孔105。此槽孔105有利於槽孔天線操作帶之加寬，並提高其輻射效率。

如第6圖所示，模擬天線以便在DECT帶(即包括1880-1930MHz間之頻帶)內操作。為了模擬，使用尺寸230×306mm²之板，在稱為FR4具有厚度1.2mm之介質材料內實施。天線位於板之一邊緣。為了模擬，槽孔實體長度選擇在21mm左右。

所得結果列於第11至13圖，其中第11圖表示以dB計之 適配響應S11，以頻率為函數，顯示在DECT帶內損失少於-12dB。

第12圖表示以頻率為函數之天線產率，顯示在DECT帶之產率大於80%。

第13圖表示以頻率為函數之峰值增益，以dB計，顯示在DECT帶之增益大於6dBi。

如此結構與槽孔天線相較，可使地面所佔空間減少二倍。槽孔摺疊結果，釋出的空間可開拓供定置電子組件。其精巧性得以更容易置於電子板內，又能關注機械性和實施之拘限物，此外又能提供MIMO系統所需輻射形態。

技術專家均知，上述具體例僅供舉例說明。

1‧‧‧基片

2‧‧‧槽孔線

3‧‧‧激磁點

4‧‧‧槽孔

5a‧‧‧第一帶之第一部份

5b‧‧‧第一帶之第二部份

6a,6b‧‧‧第一帶兩端

7‧‧‧第二導電層

8a,8b‧‧‧第二導電層兩端

Claims (11)

1. 一種印刷電路多層基片中短路槽孔線之實施方法，該多層基片包括至少第一導電層、介質層和第二導電層，該方法包括如下步驟：在第一導電層中蝕刻槽孔線(2,101)，具有電長度L；在第一導電層中沿槽孔線之一側，蝕刻第一導電帶之第一部份(5a,103a)，具有電長度L1L；在第一導電層中沿槽孔線之另一側，蝕刻第一導電帶之第二部份(5b,103b)，具有電長度L2L；在第二導電層中蝕刻第二導電帶(7,106)，呈環路形式，具有電長度L3；第二導電帶之一端(8a,108a)係連接至第一導電帶之第一部份，而第二導電帶之另一端(8b,108b)係連接至第一導電帶之第二部份，以形成導電環路者。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中槽孔線為電長度L<90°之線者。
3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中槽孔線之電長度L=45°者。
4. 如前述申請專利範圍任一項之方法，其中第一導電帶的第一和第二部份之電長度L1和L2一致者。
5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中第一導電帶的第一和第二部份之電長度等於45°者。
6. 如前述申請專利範圍任一項之方法，其中第二導電帶之電長度L3實質上等於第一導電帶第一和第二部份的電長度L1和L2合計者。
7. 如前述申請專利範圍任一項之方法，其中電長度L3+L1+L2合計實質上等於180°者。
8. 一種多層印刷電路，其特徵為，包括按照前述申請專利範圍任一項實施之至少一槽孔線者。
9. 如申請專利範圍第8項之印刷電路，其中槽孔線為絕緣槽孔(20)者。
10. 如申請專利範圍第8項之印刷電路，其中槽孔線形成槽孔天線(101)，槽孔線在利用終端為開路的槽孔線(105)饋電側之對立側延伸者。
11. 一種終端器，加設如申請專利範圍第8至10項任一項之多層印刷電路者。