TW462213B - Pressing method and product of six-layer circuit board ideal for high speed signal - Google Patents

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-¾¾.部-£-JA^;r/;Jh-T消费合竹衫卬妒 4 6 22 13 A7 I--— B7 "· »1 - —. ____ 五、發明説明（！） ' 本發明係提供一種六層電路板之壓合方法及其成品， 特別是指一種降低高速訊號之反射及電磁波干擾、增加一 耦合電容與適用於高速訊號之六層電路板者。 按，一般傳統之六層電路板，其各層之排列方式係如 5 第一圖所示，該電路板之第一、三、四及六層為訊號走線 層si、S2、S3及S4，第二層為接地層GND及第五層為電源 層Power，且第一層及第六層亦為零件佈設層；其中，該 第三層與第四層之間係壓合有一厚度為5. 56mjl之第一絕 緣層’該第三層與第二層及第四層與第五層之間分別壓合 10有一厚度為16mil之第二絕緣層，且該第二層與第一層及 第五層與第六層之間分別壓合有一厚度為之第三絕 緣層，而且，該第一絕緣層與第三絕緣層之材質係為一聚 輯膠片（P.P·)，該第二絕緣層之材質係為一紙質、玻璃纖 維之類的基材（core);而如上所述之各層板間的壓合方式 15會使得第一層板S1對第二層板GND之阻抗值RS卜第六層 板S4對第五層板power之阻抗值RS4 = 78歐姆，第三層板 S2對第二層板GND及第五層板Power之阻抗值Rs2=第四層 板S3對第二層板GND及第五層板Power之阻抗值Rs3与69 歐姆，由此我們可以看出，第一層板S1 (外層板）及第六層 20板S4(外層板）之阻抗值Rsl及Rs4分別與第三層板S2(内 層板）及第四層板S3(内層板）之阻抗值RS2及RS3相差9歐 姆’而此一内外層板阻抗之差距會造成阻抗不匹配，以致 當一高速訊號在此一電路板中傳輸時，該高速訊號從外層， 亦即零件佈設層（如第一層或第六層）穿層至内層（如第三層 __ 第4頁 本紙張尺度適州十國國家標率（CNS ) Λ4規格（2ι〇χ297公釐 (諳先閱讀背面之"意事項再績寫本頁}

,1T 泉 4 6 22 13 A7 B7 五、發明説明（2 ) 板或第四層板）時，會導致該高速訊號之訊號反射，造成訊 號傳輸品質不良；在這裡我們可以算出該高速訊號的反射係 數係為p ^-=0. 0612 ;而且，因為該高速訊號

Zl + Zo Rsl + Rs2 之反射會產生駐波，且該駐波會加強該高速訊號之電磁波 5 輻射，使其磁通抵消作用變差，而造成過高之電磁波干擾， 故若能使電路板之第一、三、四及六層為訊號走線層S1、 S2、S3及S4相對阻抗值Rsl、Rs2、Rs3、Rs4較接近或相 同，將可降低反射係數，進而使電磁波干擾減少。 再者，一般而言，信號走線層愈接近接地層磁通抵消 ίο 愈佳，但傳統電路板中位於第四、六層之訊號走線層S3、 S4因無法靠近接地層GND，故磁通抵消效果較差，且訊號 走線層S3、S4相較於訊號走線層SI、S2離接地層GND較 遠，故信號迴路較大，而使訊號反射愈多因而影響訊號品 質；又，在傳統電路板位於第一層或第六層之訊號走線層 15 若佈設電容時，一電容走線佔去三條走線的空間，而一電 路板上往往需佈設多數個電容，使佔去訊號走線層的極大 的空間，故若能利用位於電路板第四、六層訊號品質差之 訊號走線層S3、S4設計成一耦合電容，可減少電路板上電 容數及電容佈設空間，進而達到降低成本、增加走線空間 20 之效果。 另外，此種電路板在走高速訊號時，其傳輸線路之阻 抗值設計，亦就是層與層之間之阻抗值’依照Intel設定 之規格理論值最好應在55Ω 土 10%最好’也就是最好在49_ 5 第5頁 本紙張尺度適州中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） {請先閱讀背面之注意事項再項碎本頁} 4 6 2 2 13 10 15 20 B7 五、發明説明（3 ) Ω〜60.5Ω之間（或至少鄰近此範圍），但由傳統電路板所 算出之外層阻抗值rs1(rs4)=78Q，内層阻抗值Rs2(Rs3)=69 Ω ’皆遠超出了此一範圍，實不適於走高速訊號，故若使 電路板之之第一、三、四及六層為訊號走線層S1、S2、S3 5 及S4的相對阻抗值rs1、rs2、RS3、RS4在此範圍或接近 此範圍將更適用於高速線路，進而提高產品之利用價值。 有鑑於此，是以，本發明人累積多年從事該行業之經 驗，積極從事研究，終有本創作『適用高速铒號之六層電 路板之壓合方法及其成品』之產生β 本發明之主要目的，係提供一種適用高速訊號之六層 電路板之壓合方法及其成品，使達各層訊號走線層阻抗匹 配及增加一耦合電容，進而達到降低高速訊號之反射及電 磁波干擾、增加走線空間與適用於高速訊號的效果。 而，本發明之主要特徵，係在該電路板之第四、五及 六層中，兩相鄰層之一層係為電源層而另一層係為接地層 ，使達各層訊號走線層阻抗匹配及增加一叙合電容，進而 達到降低南速訊號之反射及電磁波干擾、增加走線空間與 適用於高速訊號的效果。 爰是，為達到上述之目的，本發明係一種適用高速訊 號之六層電路板，係包括一位於該電路板之第三及四層之 間的第一絕緣層、兩分別位於該電路板之第二及三層與該 電路板之第四及五層之間的第二絕緣層及兩分別位於該電 路板之第一及一層與該電路板之第五及六層之間的第三絕 緣層，而該電路板之第一及三層係為訊號走線層及該電路 第6頁 f.-裳-------1T------J.A (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) t紙張尺度剌巾ϋ家料（CNS ) ⑺0><297公趁- 462213 A7 ——------------__ 五、發明説明（4 ) ~-- 板之第二層係為接地層，其特徵在於：在該電路板之第四、 五及六層中，兩相鄰層之一層係為電源層而另一層係為接 地層。 有關本發明為達上述目的、特徵所採用的技術手段及 5其功效’茲例舉較佳實施例並配合圖式說明如下： 第一圖係習知六層電路板之示意圖； 第二圖係本發明一較佳實施例之示意圖；及 第二圖係本發明另一較佳實施例之示意圖。 圖號對照表： 10 GND接地層 Power·電源層 SI、S2訊號走線層 ΙΠ、H2、H3絕緣層之厚度 首先，本發明係為一六層電路板，請參考第二囷所示 ，在本實施例中’該電路板之第二及五層係為接地層gND 15 ，第四及六層係為電源層Power，及第一、三層係為訊號 走線層S1、S2，而該電路板之第一層亦供電子零件佈 設，且訊號走線層SI、S2多利用銅鉑，電源層power及接 地層GND係為一整片的銅銘，而在此實例中，電路板之第 四層五、六層依次為電源層power、接地層GND及電源層 20 power，使電路板之第四及五層與第六及五層形成一耦合電 容’此外，一位於該電路板之第三層及第四層之間的第— 絕緣層，兩係分別位於該電路板之第二層及第三層與第四 層及第五層之間的第二絕緣層，及兩分別位於該電路板之 第一層及第二層與第五層及第六層之間的第三絕緣層，該 ___J75_ 本紙ϋ度適用中國國家標準（CNS ) A4規格_( 210X297公釐)" — ~ --- (請先閱讀背面之注意事項再硪寫本頁} 裝. 訂 旅 4 6 22 1 3 A7 B7 五、發明説明（5 ) 第一絕緣層與第三絕緣層之材質係為一聚醋腾片，該第二 絕緣層之材質係為一紙質、玻璃纖維之類的基材β 如前述所提及’電路板之各該訊號走線層SI、S2之相 對阻抗值最好相等或相近’且最好在於Intel規定之高速 5線路理論阻抗值49. 5~59· 5歐姆或鄰近此範圍，本發明人 發現可藉由改變各絕緣層之厚度而使各該訊號走線層S1、 S2之相對阻抗值隨之改變，進而達到各層阻抗匹配之目的 ，又因六層電路板的壓合方法’首先為第三屬與第四層之 間夾置第一絕緣層壓合’接著第二層及第三層與第四層及 ίο第五層之間分別夾置第二絕緣層後壓合，最後在第一層及 第二層與第五層及第六層之間分別壓合後，構成六層電路 板，故若使兩第二絕緣層的厚度相同及兩第三絕緣層之厚 度亦相同不僅製造上較為方便’亦較符合現今的製造方式 ，為使本發明更加容易明瞭’故藉由下列之公式來大致說 15 明本發明之研發過程： 首先，電路板外層之相對阻抗值即為第f訊號走線層 S1相對於接地層GND之阻抗值R1可先設定第三絕緣層之 適當厚度H3再利用下列公式1求出阻抗值R1: P1_ 87 J 5.98H3 | ,

Ver+Lu 1〇.8w+tiJ 其中：ER =介電係數=4.5 2〇 H3 =第三絕緣層之厚度 W =線寬=6mil T1 =第一信號走線層S1的厚度=〇.7mil 又，在本實施例中，電路板各層的厚度除外層（即為 第8頁 本紙張尺度適用中园囤家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐> 《請1閲讀背面之注意事項再功寫本頁) $ -Λ··7

I 462213 A7 B7 五、發明説明（6 ) 第一訊號走線層S1及位於電路板之第六層之電源層）的厚 度為0. 7mil ’此外各層的厚度皆為i_ 4mil，而電路板之内 層之相對阻抗即為第二訊號走線層S2相對於接地層^仙與 電源層Power之相對阻抗R2，同樣的亦可先假設第二絕緣 5層之厚度H2及第一絕緣層之厚度H1，利用下列公式2求 出阻抗值R2: R2：

Ver

In 4(H1 + H2) 0.67tcW 0·8+ T2 W~ 対浐部中夾4Τ·^·而，h-T消贤合作私卬s? 其中：ER=介電值係數=4.5 H2=第二絕緣層厚度 Hl =第一絕緣層厚度 T2=第二訊號走線層之厚度=1.4mil W =線寬=6mi 1 本發明人利用上列之方式經多次反複嘗試再經測試， 求出本發明之一較佳實施例，即當第一絕緣層的厚度H1在 22.8-25.2mil範圍内，在此以Hl = 24mil為佳、第二絕緣層 厚度H2在4. 75-5· 25mi 1範圍内，以H2=5mi 1為佳，及第 三絕緣層厚度H3於5.7-6.3tnil範圍内，以H3=6inil為佳 時’第一訊號走線層S1相對於接地層GND之阻抗值Rl = 62. 9 歐姆，而第二訊號走線層S2相對於接地層GND與電源層 Power之相對阻抗R2=58. 5歐姆，使該高速訊號的反射係數 2〇 係為p 036，小於傳統電路板高速訊號之 Z! + Zo Rsl + Rs2 ' 10 15 第9頁 本紙張尺度，通用中囤囤家標隼（CNS ) A*規格（21〇><297公釐）

^^^^1 ^in >n^·. —1^^«^ imr t (請先閲讀背面之注意事項再靖寫本頁；I

.、1T w 部中也"^^h-7消於合"ϊι印來 4 62 2 13 A7 —— __________B7___ 五、發明説明（7 ) 反射係數。 綜上所述，本發明有下列之優點： 1. 降低高速訊號之反射：因本實施例中反射係數為 0. 036趨近為0，使該高速訊 5 號不會反射，更適於高速訊號 行走。 2. 降低電磁波干擾··因高速訊號不會反射，故亦不會產 生駐波，且由於偉號走線層S1 » 、S2接近接地層GND，使其磁 10 通抵消作用極佳，符合現今社 會要求EMI之標準。 3. 適用於高速訊號：因降低高速訊號之反射即降低電磁 波干擾，進而使高速訊號行走 不會產生問題，符合現今製造 15 業往高速訊號發展的趨勢，使 產品的利用償值及競爭力可提 高。 4. 增加走線空間：因電路板之第四層五、六層依次為電 源層Power、接地層GND及電 20 源層Power，使電路板之第四 及五層與第六及五層形成一耦 合電容，使減少設置於電路板 之第一訊號走線層之電容數， 進而達到降低成本及增加走線 第10頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4^格（2丨0X297公釐） --------裝----.--訂------岸 ί f {誚先閱讀背面之注意事項再峨荇本頁} 4 6 221 3 好米部中^^4'-^:JiT·消*;合作；5,印妒 A7 B7 '' " 1 —i· I I MU I - I. I ,| I , ‘ · —........... I II I—五、發明説明（8 ) 空間之優點。 5.提高佈局之時效性：由於利用上述之壓合方法使訊號 走線層之相對阻抗之固定，故 不需改變走線線寬仍可達到阻 抗控制的優點，進而達到提高 佈局之時效性之效果。 此外，請參照第三圖，係本發明之另一實施例，電路 板之第一、三層係為訊號走線層SI、S2，電路板之第二、 四及六層係為接地層GND，而電路板之第五層係為電源層 Power，而第一絕緣層之厚度Hl=22,8-25.2mil，第二絕緣 層之厚度H2=4_75-5.25mil及第三絕緣層之厚度H3=5. 7-6. 3mil，故第一訊號走線層S1相對於接地層GND之阻抗值 Rl=62· 9歐姆，而第二訊號走線層S2相對於接地層GND與 電源層Power之相對阻抗R2=58.5歐姆，且電路板之第四 、五及六層依次為接地層、電源層、接地層，而兩相鄰之 電源層與接地層即可形成一耦合電容，使電路板之第五及 四層與第五及六層亦形成一輕合電容，故本實施例亦具有 前述之實施例之降低高速訊號之反射、降低電磁波干擾、 適用於高速訊號、增加走線空間及提高佈局之時效性的優 5 10 15 20 综上所述’本發明之f適用高速訊號之六層電路板之廣 合方法及其成品』，確能藉上述所揭露之構造、裝置，達到 預期之目的與功效’且申請前未見於刊物亦未公開使用，箱 合發明專利之新穎、進步等要件。 第11頁 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公着） <对先閱讀背面之注意事項再填朽本頁> 裝- 4 6221 3 A7 B7 五、發明説明（9 ) 惟’上述所揭之圖式及說明，僅為本發明之實施例而已 ’非為限定本發明之實施；大凡熟悉該項技藝之人仕，其所 依本發明之特徵範疇，所作之其他等效變化或修飾，皆應涵 蓋在以下本案之申請專利範圍内。 5

{讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁J -¾ 訂 ，泉 第12頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 462213 A8 B8 C8 D8 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印St 六、申請專利範園 1._種適用高速訊號之六層電路板，係包括一位於該電路 板之第三及四層之間的第一絕緣層、兩分別位於該電路 板之第二及三層與該電路板之第四及五層之間的第二絕 緣層及兩分別位於該電路板之第一及二層與該電路板之 5 第五及六層之間的第三絕緣層，而該電路板之第一及三 層係為訊號走線層及該電路板之第二層係為接地層，其 特徵在於： 在該電路板之第四、五及六層中，兩相鄰層之一層係為 電源層而另一層係為接地層。 10 2.如申請專利範圍第1項所述之適用高速訊號之六層電路 板’其中該電路板之第四及六層係為電源層，及該電路 板之第五層係為接地層。 3. 如申請專利範圍第1項所述之適用高速訊號之六層電路 板’其中該電路板之第四及六層係為接地層，及該電路 15 板之第五層係為電源層。 4. 如申請專利範圍第1項所述之適用高速訊號之六層電路 板’其中該第一絕緣層之厚度係於22.8-25. 2mil範圍内 〇 5，&申請專利範圍第1項所述之適用高速訊號之六層電路 20 板’其中該第二絕緣層之厚度係於4.75-5.25mil範圍内 〇 6·如申請專利範圍第1項所述之適用高速訊號之六層電路 板’其中該第三絕緣層之厚度係於5,7-6.3roil範圍内》 7.如_請專利範圍第1項所述之適用高速訊號之六層電路 ) A4iMS- ( 210X297/>* ) -----------一裝---rl——訂------1 (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 462213 經濟部中央揉率局負工消費合作社印裝 A8 BS C8 D8 六、申請專利範圍 板’其中該第一、三絕緣層之材質係為聚酯膠片（prepreg )0 8·如申請專利範圍第1項所述之適用高速訊號之六層電路 板’其中該第二絕緣層之材質係為基材（core)e 5 9. 一種適用高速訊號之六層電路板之壓合方法，係包括有 a_上述電路板位於第三層之訊號走線層係以第一絕緣層 與位於第四層之電源層壓合； b. 步驟a中已壓合之電路板之兩表面係分別以第二絕緣 10 層與位於第二、五層之兩接地層壓合；及 c. 步驟b中已壓合之電路板之兩表面係分別以第三絕緣 廣與位於第一層之訊號走線層及第六層之電源層壓合 〇 10.如申請專利範圍第9項所述之適用高速訊號之六層電路 15 板之壓合方法，其中該第一絕緣層之厚度係於22. 8-2mi 1範圍内。 11_如申請專利範圍第9項所述之適用高速訊號之六層電路 板之壓合方法，其中該第二絕緣層之厚度係於4.75-5· 25mi 1範圍内。 20 12·如申請專利範圍第9項所述之適用高速訊號之六層電路 板之壓合方法，其中該第三絕緣層之厚度係於5. 7-6. 3mil 範圍内。 13.如申請專利範圍第9項所述之適用高速訊號之六層電路 板之壓合方法，其中該第一、三絕緣層之材質係為聚酯 ___ 第14頁 ( CNS ) ( 210X297/>A ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -β 462213 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 "" 勝片（prepreg)。 14·如申請專利範圍第9項所述之適用高速訊號之六層電路 板之壓合方法，其中該第二絕緣層之材質係為基材（c〇re ^ )e f ) 先 閲 5 15_一種適用高速訊號之六層電路板之壓合方法，係包括有 f : 之 注 a. 上述電路板位於第三層之訊號走線層係以第一絕緣廣 t 與位於第四層之接地層壓合； | b. 步驟a中已壓合之電路板之兩表面係分別以第二絕緣 $ 10 層與位於第二層之接地層及第五層之電源層壓合，·及 c. 步驟b中已壓合之電路板之兩表面係分別以第三絕緣 層與位於第一層之訊號走線層及第六層之接地層壓合 〇 16. 如申請專利範圍第15項所述之適用高速訊號之六層電 15 路板之廢合方法，其中該第一絕緣層之厚度係於22,8-25e2mil範圍内。 17. 如申請專利範圍第15項所述之適用高速訊號之六層電 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 路板之壓合方法，其中該第二絕緣層之厚度係於4.75-5· 1範圍内。 20 18.如申請專利範圍第15項所述之適用高速訊號之六層電 路板之壓合方法，其中該第三絕緣層之厚度係於5 7_ 6_3mil範圍内。 19.如申請專利範圍第π項所述之適用高速訊號之六層電 路板之壓合方法，其中該第一 、三絕緣層之材質係為聚 F紙張細用- 8 8 8 8 ABCD 462213 六、申請專利範圍 酯膠片（prepreg)。 20·如申請專利範圍第15項所述之適用高速訊號之六層電 路板之壓合方法，其中該第二絕緣層之材質係為基材（ core) ° fn ft^i ^^^1 ^^^1 11^1 ' 4 —^ia— -Ml^i ^^^1 },J 一 言 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印袈 第16頁 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X297公釐）