TWI252065B - Printed circuit board for connection with an external connector - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於印刷電路板，尤其是關於供與外部連接 裔連結之多層印刷電路板。 【先前技術】 為了符合電子產品輕且小的要求，多層印刷電路板的 厚度變得愈來愈薄。要減少印刷電路板厚度，可藉由減少 在傳導平面間之絕緣層之厚度。然而，減少絕緣層之厚度 會影響印刷電路板上訊號線之特性阻抗。訊號線之特性阻 抗z，係由[(D_?7)/S]所決定，其中D為訊號線與最接 近傳導平面間之距離，為一常數，而S為訊號線的寬 度。因此’訊號線之特性阻抗隨者D而增加。而當S增 加時，特性阻抗則減少。 圖1A與圖1B顯示習知技藝之印刷電路板1〇〇。在圖 1A中，印刷電路板1〇〇含有一訊號線1〇2、一第一傳導 參考平面104、一絕緣層106、與一第二傳導參考平面 108。絕緣層1 〇6提供訊號線102與第一傳導參考平面，〇4 間之絕緣。對於訊號線102而言，第一傳導參考平面1〇4 為最近之傳導平面，因此訊號線102具有對應於第一傳導 參考平面104之訊號線特性阻抗。如上所述，此訊號線特 性阻抗乃根據訊號線102之寬度以及訊號線1 〇2與第一傳 導參考平面104間之距離而定。舉例來說，當訊號線1 〇2 之見度為8·5 mil而訊號線102與第一傳導參考平面1〇4 4VIA/04003TW, VIT04-0173 5 則此訊號 間之距離為4_3mil時，而介電常數ε「為4 3 線特性阻抗大約為50歐姆。 印刷電路板100係連結一外部連接器，此外部連 具有一訊號插腳150與一外部導體152。原本，此吒二 腳150具有對應於此外科體152之一訊號特性阻抗^ 而，如圖1Β所示，當此訊號插腳15〇連結訊號線 此外部導體152連結第二傳導參考平面1〇8時，此訊號 性阻抗係由此第-傳導參考平面倾所決定，而非外部匕導 二傳導參考平面108 ° 一般而言’訊號插腳 150的見度大於訊號線1〇2的寬度。舉例來說，當訊 腳150的寬度為31 mil，而訊號插腳15〇與第一傳導^ 平面104 ^之距離為4·3 mil時，訊號特性阻抗為歐 因此’當一 RF訊號從訊號插腳15〇傳送至訊號線102 %，會明議產生雛阻抗不匹_縣，而產生損失。 【發明内容】 本發明提出一種印刷電路板，供與傳送高頻之RF或 類比訊號之外別連接器連結。當此外部連接器固接至此印 :’ =特性阻抗兀件減緩此外部連接器與訊號線 的特性阻抗不匹配的現象，例如藉由選擇在此特性阻 几元件與其隶近傳導平面間一適當間隔距離。 〜本發明之-優點在於可藉由傳統多層印刷電路板而 ，。特性阻抗元件可利用傳導平_分布而形成，而不 而要改變傳導平面間每一絕緣層之厚度。 4VIA/04003TW, VIT04-0173 1252065 在一實施例中，揭示一種供與外部連接器連結之多層 P刷電路板。此外部連接器具有一訊號插腳與一外部導 笛此=電Ϊ板具有—第—傳導參考平面、-訊號線、 ，一傳導麥考平面、一特性阻抗元件、與一第三傳導參 考平面。此訊號線具有對應於此第一傳導參考平面之一 =寺性阻抗。此躲阻抗元件供連減訊麟與此訊號插 J，且if對應於此第二傳導參考平面之一第二特性阻 # 抗。此第二傳導麥考平面係電性連結此外部導體。在此印 刷電路板中，此第一傳導參考平面、此第二傳導參考平 面、與此第二傳導參考平面彼此間在垂直方向具有間隔。 在另一貫施例中，揭示一種處理無線訊號之電子裝 置，此電子裝置包含一印刷電路板以連結一盔線訊梦車 器，此無線訊號連接器具有-訊號插腳與 印刷電路板具有一第一傳導參考平面、一微帶線、一第二 傳導^考平面、-襟片、與—第三傳導參考平面。此微帶 線^寬度小於此訊號插腳的寬度，且此微帶線具有對應於 此第一傳導參考平面之一第一特性阻抗。此襟片供連接此 微帶巧與此訊號插腳，且具有對應於此第二傳導參考平面 之一第二特性阻。此第三傳導參考平面係電性連結此外 部導體。 在又一實施例中，揭示一種供測試一電子元件之印刷 電路板，此電子元間係設置於此印刷電路板，此印刷電路 板連接一外部連接為以傳送一測試訊號，此外部連接器具 有一訊號插腳與一外部導體，此印刷電路板具有一第專 4VIA/04003TW, VIT04-0173 1252065 導參f平面、一微帶線、一第二傳導參考平面、一襟片、 與一i第三傳導參考平面。此微帶線連接此電子元件以傳送 號至此電子元件，或從此電子元件接收此測試訊 唬，且具有對應於此第一傳導參考平面之一第一特性阻 抗三此襟片供連接此微帶線與此訊號插腳，且具有對應於 此第了傳導茶考平面之一第二特性阻抗。此第三傳導參考 係電性連結此外部導體。此訊號_卩具有對應於此外 部¥體之—訊號特性阻抗，而此第—雜阻抗與此訊號特 性阻抗實質上相等。 在額外一貫施例中，揭示一種連接外部訊號之多層印 ，路板’此多層印刷電路板具有一特性阻抗元件、一訊 ，線、：第-傳導參考平面、與—第二傳導參考平面。此 ^阻抗％件藉以連接外部訊號。此峨線與特性阻抗元 =電性連接，藉以傳輸外部訊號。此第一傳導參考平面具 於峨線之第―聘，則彡成外雜麟輸線路之 弟二寺Ϊ阻抗。此第二傳導參考平面具有對應於特性阻抗 • 二回路’電性連接於該第i路，以形成外部訊 Ϊ傳f線路之第二舰阻抗。其中，此第-特性阻抗與此 弟二特性阻抗實質上相互匹配。 【實施方式】 此。^ M至圖2C分別係本發明一實施例中之印刷電路 沾m之剖面·?、俯視圖、與剖面圖。此印刷電路板200 、查έ士;:可，用馬分子材料、塑膠、或樹脂。印刷電路板200 、、、口夕部連接杰’此外部連接器具有一訊號插腳250 4VIA/04003TW, VIT04-0173 1252065 與一外部導轉。 An i 252之間隔為一預定又來說’訊號編P 250與外部導體 值。此外部連接器可為、之^^性阻抗 刚 C〇nnect〇r)、F =限疋為 BNC 連接 MBayonet 較佳地，連接斋、或其他RF訊號連接器。 connector、：随接器為—SMA 連接器(Sub Miniature A connector)，並供傳送RF訊號。 =電路;^ck)含有_訊號線21Q，—第—傳導 22n第一= 且if牛220、一第二傳導參考平面 212、第'二tmf 230。第一傳導參考平面 + t專考千面222、與第三傳導參考平面230 Ϊίι〇 ^連結。f—傳導參考平面212具有對應於訊號 Ϊ2 2 — 使訊號線21G具有對應於此第一傳導 丨赍々12之一第一特性阻抗值，並可用於連結固接在 一加Ϊ路？D200上之電子元件(未顯示)。舉例來說，對於 =般電子訊號傳輸，此第一特性阻抗值大約為5〇歐 $麟210具有最小尺寸，例如為-微帶線。如圖2B 所不，汛唬線210之寬度小於此訊號插腳25〇之寬度。特 性阻抗το件220供連接訊號線210與訊號插腳250。訊號 線=10與特性阻抗元件22〇之材料可為低電阻的金屬^ 如圖2A所示，特性阻抗元件22〇投影在第一傳導參 考平面212之區域係於印刷電路板2〇〇製作時移除，而^ —傳導參考平面222具有對應於特性阻抗元件220之第二 回路，使特性阻抗元件220具有對應於此第二傳導參考f 4VIA/04003TW, VIT04-0173 9 1252065 面222之一第二特性阻抗值。如圖2B所示，一般來說， 為了有效地接觸訊號插腳250，特性阻抗元件22〇的寬度 不小於訊號插腳250之寬度。舉例來說，特性阻抗元^ 220為一銅襟片，且具有與訊號插腳25〇相同的寬度。 第二傳導參考平面230係電性連結此外部導體252。 在此印刷電路板200中’此第一傳導參考平面212、此第 二傳導參考平面222、與此第三傳導參考平面23〇彼此間 •在垂直方向具有間隔。 如圖2A所示，訊號線210與特性阻抗元件220皆形 成在印刷電路板200之外側。在其他實施例中，訊號線 210與特性阻抗元件220皆形成在印刷電路板2〇〇之中。 一第一絕緣層214位於訊號線210與第一傳導參考平面 212間以形成間隔，而訊號線21〇即形成在第一傳導來考 ^面212上方。相似地，一第二絕緣層224位於特性阻抗 元件220與第二傳導參考平面222間以形成間隔，而特性 阻抗元件220即形成在第二傳導參考平面222上方。一般 • 來說，絕緣層2彳4與224的材料為非傳導性材料，例如^ 準的FR4玻璃纖維。 特性阻抗元件220與第二傳導參考平面222間之間隔 距離D2係不同於訊丨虎線21〇與第一傳導參考平面212間 之間隔距離D1。值得一提的是，整個第二特性阻抗值係 一個D2與特性阻抗元件220之寬度之函數。在一實施例 中5整個弟一特性阻抗值實質上與第一特性阻抗值以及訊 號特性阻抗值相互匹配，·大約為5〇歐姆，可供一般電子 4VIA/04003TW, VIT04-0173 10 1252065 ?此’對於訊號線210與訊號插腳250 200提供較平順的特性阻抗轉 之寬产的、的是’任何D2與特性阻抗元件22〇 菽者,本發明所欲涵蓋的範圍之内。熟此技 fft可遥擇適當的D2與特性阻抗元件220之寬 -’以減>、各個特性阻抗間的不匹配，進而降低損耗。 交4:3例：’第一傳導參考平面212、此第二傳導 二杏施㈣二與此第三傳導參考平面230係接地。在另 22(、η’弟一 f導參考平面212、第二傳導參考平面 一〜7 ϋ導參考平面230係提供一相同電壓。在又 而Sit： ’弟一傳導參考平面212與此第二傳導參考平 面22為印刷電路板2〇〇之不同導電層。 盘-mf g更包含包含—第—通孔-h〇ie)24〇 ㈣通孔24◦穿過印刷電路板200 承11^此傳導參考平面Μ2與此第二傳導參考 =222，進而電性連結該第一回路與此第二回路；此第 ▲ ^孔242牙過此印刷電路板2QQ而電性連結此第二傳導 荟考平面222與此第三料參考平面23Q，進而使該第二 =路電性連結此第三傳導參考平面23Q與此外料體。較 =也走第-通孔240位於訊號線21〇與特性阻抗元件22〇 父接處之下方，而第二通孔242位於訊號插腳25〇與特性 阻，兀件220之接觸處之下方。值得注意的是，使用複數 ，，一通孔240連結此第一傳導參考平面2彳2與此第二傳 導參考平面222 ’或使用複數個第二通孔242連結此第二 4VIA/04003TW，VIT04-0173 11 1252065 傳導參考平面222與此第三傳導參考平面23〇之實施 亦在本發明所欲涵蓋之範圍。除了使用通孔，其他以均 的方式以連接平面212與平面222,或是連接平面222與 平面23G的手段，應為熟此技藝者所習知，因此在此省略。 如圖2C所示，印刷電路板2〇〇更含有一傳導參考平 面262’此傳導參考平面262與第二傳導參考平面222 — 般水平地設置於印刷電路板2〇〇之中。在一實施例中，此 • 傳導參考平面262與第二傳導參考平面222電性連結。在 另一實施例中，傳導參考平面262與第二傳導參考"平面 2胃22電性絕緣，而此傳導參考平面262係接地或是提供電 壓予在印刷電路板2〇〇上之電子元件。 熟此技藝者可知，印刷電路板2〇〇可利用一傳統多層 印刷電路板結構而實施。在一實施例中，D1為4·3 mn、 D2為20.3 mil或36·3 mil、訊號插腳250與外部導體252 間之間隔距離為56.6 mi卜此外，訊號線210的寬度為 8.5mil，而第一特性阻抗值約為5〇歐姆。當D2為2〇 3的丨 時，特性阻抗元件220的寬度約為38 mil，或當D2為36_3 mil日守’特性阻抗元件220的寬度約為70 mil ;在此兩種 情況下，第二特性阻抗值約為50歐姆。 圖3顯示另一實施例中之印刷電路板3〇〇。相較於圖 2A所示之印刷電路板2〇〇，印刷電路板3〇〇更具有一第 二特性阻抗元件320以及一第四傳導參考平面322。第二 4VIA/04003TW, VIT04-0173 12 1252065 特性阻抗元件320連結訊號線210與特性阻抗元件220。 值得注意的是，僅為了說明之目的，圖3中第二特性阻抗 το件320之厚度不同於訊號線21〇的厚度與特性阻抗元 220的厚度。 τ 此第^特性阻抗320具有相對於第四傳導參考平面 322之弟二特性阻抗值。值得一提的是，整個第二特性 阻抗值係一個D3與第二特性阻抗元件32〇之寬度之函 • 數。此外，任何D3與第二特性阻抗元件320之寬度的選 擇，皆在本發明所欲涵蓋的翻之内。熟此技藝者應之如 何選擇適當的D3與第二特性阻抗元件32〇之寬度，以減 少各個特性阻抗間的不匹配，進而降低損耗。相較於印刷 電路板200，對於訊號線210與訊號插腳25賴之訊號傳 輸，印刷電路板300提供更平順的特性阻抗轉換。在圖3 中，ί第一通孔240電性連結此第一傳導參考平面212 ，此第四傳導芩考平面322。印刷電路板3〇〇更包含一第 一通孔342，此第二通孔342穿過此印刷電路板300而電 性連結此第四傳導參考平面322與此第二傳導參考平面 222 ϋ地’第二通孔342位於特性阻抗元件220 *第 二特性阻抗元件320交接處之下方。 〃、弟 熟此技藝者應知，本發明可實施於一電子裝置4〇〇， 士口圖4所示。此電子裝置具有—印刷電路板供 處理-外部連接器(顯示於圖2Α之訊號插腳25〇與外部導 體252)所輸入之RF訊號。此電子裳置4〇〇可為一行動電 話、一無線連結之個人數位助理等等。此外，如圖5所示， 4VIA/04003TW, VIT04-0173 13 1252065 本發明亦可實施為一印刷電路板5〇〇，此印刷電路板5〇〇 ，測試設置在其上之-電子元件5()5，主要是因為從訊號 插腳250所輸入之測試訊號不會因本發明中之 轉換而產生不良影響。 几 雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 ^發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範 ^二當可作各種之更動與潤飾’因此本發明之保護範圍 虽視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1A顯示習知技術之印刷電路板1〇〇 ; 圖1B顯示習知技術之印刷電路板100之剖面圖； 係根據本發明一實施例，顯示印刷電路板200之剖 面圚， =B;係根據本發明一實施例，顯示印刷電路板200之俯 係板據本發明另一實施例’顯示印刷電路板200之 ^係根據本發明-實施例，顯示印刷電路板3〇〇之剖面 發明一實施例’顯示電子装置400 ;以及 ^係根據本發明一實施例’顯示印刷電路板5〇〇之俯視 【主要元件符號說明】 4VIA/04003TW，VIT04-0173 14 1252065 印刷電路板100、200、300、500 訊號線102、210 傳導參考平面 104、108、212、222、230、262、322 絕緣層 106、214、224 訊號插腳150、250 外部導體152、252 特性阻抗元件220 通孔 240、242、342 第二特性阻抗元件320 電子裝置400 電子元件505

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Claims (1)

1252065 十、申請專利範圍： 1. 連結—外部連接器之印刷電路板(pcb)，料部連接 第該訊號線具有對應於該第—料參考平面之-一第二傳導參考平面； 阻尸：ϊϊϊί元件’供連接觀麟與親麵腳，該特性 二傳導參考平面之-第二特性阻= 弟一傳V苓考平面，係電性連結該外部導體； Ρϋ千古ne:、以弟—傳^麥考平面係沿水平方向分佈且彼此 ϋίίϊΐίϊ間隔該第—傳導參考平面與該第二傳導 多考千面係電性連結至該第三傳導參考平面。 剛路板’其中該訊號線後小於該訊 • 3·如請求項1之印刷電路板，更包含一第一絕緣層與—第一 ，緣層’該第-絕緣層設置於龍絲與該第—傳導^ :面，間，該第二絕緣層設置於該特性阻抗元件與該；： 傳導茶考平面之間’該第二絕緣層絲該第—絕緣層為厚。 4· 1口請f項^之印刷電路板，其中該第一傳導參考平面、該 弟一傳導苓考平面'與該第三傳導參考平面係接地。 5·如請求項1之印刷電路板，其中該第一傳導參考平面、該 4VIA/04003TW, VIT04-0173 16 1252065 第二傳導參考平面、與該第 電壓。 •傳導芩考平面係提供一相同 6· Γίί項1之印刷電路板’其巾更包含—第—通孔⑽hole) 二弟二通孔，該第-通孔穿過該印刷電路板而電性連社 該弟-傳導參考平面與該第二傳導參考平面， ^ 板而電性連結該第二傳導參考ΐ面二第 8.=ΐΐϊ 1之印刷電路板，其中該訊號插腳具有對岸於， 號特性阻抗值實質上相等。 值，、邊Λ 之印L電路板’其中該訊號插腳具有對應於該 號特，㈣：獅抗值與該訊 線減之電子裝置，該電子裝置包含—印刷電 腳與—转導體，該具 一第一傳導參考平面； 微帶;S座該微帶雜度小於該訊號插腳的寬度，且該 知線具有對應於該第—傳導參考平面之—第—特性阻抗； 4VIA/04003TW, VlT〇4-〇l73 1252065 二^二傳導參考平面； 對應於3)導in該微帶線與該訊號插腳，該襟片具有 一哲弟：，翏考平面之一第二特性阻抗； 1㈢ί導參考平面，係電性連結該外ΐ導體； 該且i以 =面與該第二僻 導參考傳導參考平面、該第二傳 問左番* * :^—傳％^考平面係沿水付向分佈且彼此

7子裝置，更包含—第―_與—第二 平t緣層設置於該微帶線與該第一傳導參考 承，〇弟二絕緣層設置於該襟片與該第二傳導來考 十曲之間，該第二絕緣層係較該第一絕緣層為厚。乂 1子裝置’其t該第—傳導參考平面、該 弟一傳V參考平面、與該第三傳導參考平面係接地。 13_,如請求項J。之電子裝置，其巾該第—傳導參考平面、該 第二傳導參考平面、與該第三傳導參考平面係提供一相同 電壓。 14·如請求項1〇之電子裝置，其中更包含一第一通孔與一第 二通，該第一通孔穿過該印刷電路板而電性連結該第一 傳導參考平面與該第二傳導參考平面，該第二通孔穿過該 印刷電路板而電性連結該第二傳導參考平面盥該第三傳導 參考平面。 一 一 4VIA/04003TW, VIT04-0173 18 1252065 15夕=貞1Q之電子裝置，其巾職_離有對應於該 上，體之—錢特性阻抗，_第—特性阻抗值與該訊 唬特性阻抗值實質上相等。 1^電子裝置，其中該第二特性阻抗值與該訊 號特性阻抗值貫質上相等。

種供測試一電子元件之印刷電路板(pCB)，該電子元件 係设〒於該印刷電路板，該印刷電路板連接一外部連接器 以，送-測試訊號，該外部連接器具有一訊號插腳與一^ 部‘體’該印刷電路板包含： 一第一傳導參考平面； 二。一微帶線，該微帶線連接該電子元件以傳送該測試訊號至 该電子兀件，或從該電子元件接收該測試訊號，該微帶線具 對應於該第一傳導參考平面之一第一特性阻抗； 一第二傳導參考平面； 一襟片，供連接該微帶線與該訊號插腳，該襟片具有 於该弟一傳導參考平面之一第二特性阻抗； 、 一苐二傳導參考平面，係電性連結該外部導體； 其中在該印刷電路板中，該第一傳導參考平面、該第二傳導參 考平面、與該第三傳導參考平面係沿水平方向分佈且彼此間^ 垂直方向具有間隔，且該第一傳導參考平面與該第二傳導參考 平面係電性連結至該第三傳導參考平面； ^ 其中該訊號插腳具有對應於該外部導體之一訊號特性阻抗，而 該第一特性阻抗值與該訊號特性阻抗值實質上相等。 18.如請求項17之印刷電路板，其中該微帶線之寬度小於該 4VIA/04003TW, VIT04-0173 19 1252065 訊號插腳之寬度。 ia如睛求項17之印刷電路板，其中該第一特性阻抗值、該 弟一特性阻抗值、與該訊號特性阻抗值實質上相等。 20. 種連接外部訊號之多層印刷電路板，包含·· 一特性阻抗元件，藉以連接外部訊號； -與·阻抗元件雜連接之峨線，藉以傳輸外部訊 號，

、/二第一傳導參考平面，其具有對應於訊號線之第一回路， 以幵y成外部訊號傳輸線路之第一特性阻抗； —第二傳導參考平面，其具有對應於特性阻抗元件之 ^特性^連接於該第—鹏，以形成外部訊號傳輸線路之第 其中，該第一特性阻抗與該第二特性阻抗實質上相互匹 配0

22.々如請求項20之連接外部訊號之多層印刷電路板， 料參柯㈣、柄印刷電职 23·，請求項2〇之連接外部訊號之多層印 弟-回路及該第二回路係以至少—導電通孔⑽ 4VIA/04003TW, VIT04-0173 20 1252065 接 目連接外部訊號之多層印刷電路板，其中該 外邱管ϊί—具有訊號插腳及外部導體之外部連接器與 观遷接，該訊號插腳係配接於該特性阻抗元件上， 而外部導體係電性連接於第二回路。 千 25Hi^24之連接外部訊號之多層印·路板，其中該 • 路板具有一第三傳導參考平面，該第三傳導參考平面係 通孔與該第二回路電性連接，且該外部導體 係配接於該第三傳導參考平面上。 如明求項20之連接外部訊號之多層印刷電路板，其中該 ，，阻抗元件之橫截面寬度大於訊號線之橫截面寬度，且 ，號線與苐一傳導參考平面間的距離小於特性阻抗元件與 弟一傳導參考平面間的距離。 如請求項26之連接外部訊號之多層印刷電路板，其中該 特性阻抗元件投影在第一傳導參考平面之區域係於印刷電 路板製作時移除。 4VIA/04003TW, VIT04-0173 21