1287958 九、發明說明： : 【發明所屬之技術領域】 : 本發明係關於一種印刷電路板，尤指一種具有改良過孔可 提高信號傳輸特性之印刷電路板。 【先前技術】 在現代通訊系統中，信號之傳輸速率愈來愈高，從過去之 50M、100M到現在之2.5G、3.125G，並將向5G、l〇G發展。 實際應用中對數位信號處理系統要求日益提高，故信號傳 輸特性之提高已成爲高速數位印刷電路板設計者必須關心之 問題。信號完整性係電路傳輸信號時對信號波形之保真程度。 良好之信號完整性係指信號經過傳輸電路後，信號接收端之波 形與信號發送端之波形在容許之誤差範圍内保持一致，且空間 鄰近傳輸信號間之相互影響亦要在誤差容許之範圍内。信號完 整性處理之好壞直接關係到系統能否正常工作。由信號之延 遲、反射、串擾等信號傳輸所帶來之問題會致使信號品質變 .壞，嚴重時會導致信號邏輯錯誤，故保證信號傳輸線特性阻抗 之匹配及一致連續性，以保證接收端之信號質量，係高速數位 印刷電路板設計之關鍵。而理論及實踐均證明，高速信號線需 鲁要透過過孔以實現印刷電路板層間之信號連接係導致信號傳 輸線阻抗不連續、信號完整性失真之一重要原因。 局速#5虎印刷電路板上信號密度不斷增大，爲了保證信號 傳輸及更有效之佈局匯流排，需要更多之信號傳輸層，故透過 過孔以實現層間信號傳輸係不可避免的。過孔按作用可分爲兩 類·一疋用作各層間之電氣連接；二是用作器件之固定及定 位。過孔按工藝類型可分爲三類，即盲孔、埋孔及通孔。盲孔 位於印刷電路板頂層及底層表面，用於表層線路及内層線路之 連接；埋孔位於印刷電路板内層；通孔貫穿整個電路板，以實 現内部電氣互連或作爲器件之粘著定位孔。 如第一圖所示，過孔主要由中間之鑽孔u、鑽孔周圍之焊 1287958 盤13及非連接層之反焊盤15三部分組成，這三部分之尺寸大 - 小決疋了過孔之大小。第一圖係過孔之電路參數模型，該模型 :· 由兩個電容C〇、q及一個電感L構成，該c〇、Cl分別係過孔上 下兩焊盤之電容，該電容之大小主要受焊盤、反焊盤之尺寸影 響。過孔焊盤之近似容值可以用下式來計算·· μ
C = 1A1 ^rD.T ^ 2 - Dx 其中，係印刷電路板之介電常數，T係過孔所連接之印 刷電路板之板厚，Di係過孔之焊盤直徑，〇2係過孔在非連接 層之反焊盤之直控。在實際電路中，由於等效電容之作用寺 • 於電感L之作用，故過孔集中參數可簡化為一電容，該^ ^
過孔兩個焊盤之電容值之和，如第—圖所示f知技^ ，故整個過孔（圖未標號）之阻抗爲： ^^=C^+C· =2xC-=2x^^L 在涉及兩速、尚密度之印刷電路板設計時，設計者總是 $過孔越小越好，這樣其自身之寄生電容就越小，從而g適合 高速電路。 當有輸入信號從一信號層由信號傳輸線透過過孔之一焊 ^傳輸信號至另一信號層時，若與輸入信號線相連之焊盤直徑 較大，則其電容較大，阻抗較小，一般視爲短路，而信號傳輸 線恒有卩且抗，故信號在傳輸過程中傳輸線阻抗不連續，信號之 7G整性X到影響。請參閱第五圖中之曲線y，該曲線爲現有技 術中輸入信號之反射曲線，由圖可知，當信號傳輸線在有過孔 ^印刷電路板上由一信號層透過過孔傳輸信號至另一信號層 ，，由於過孔阻抗與輸入信號傳輸線阻抗不相匹配程度較大， 導致輸入信號在透過過孔焊盤時產生較大反射，影響信號之 輸質量。習知技術-般在工藝允許之範圍内同時減小所有焊盤 ^直控，雖然減小了焊盤之容值，減少了輸入信號之反射，但 輸出信號線連接之焊盤直徑減小，其直接導致輸出信號 反射減小，使得輸出信號誤差較大，從而影響了輸出信號進一 7 1287958 步傳輸^完整性，不能呈現較好之效果。 - 因疋’實有必要對習知之印刷電路板上之過孔加以改進， ； 以消除上述缺失。 【發明内容】 雲於以上内容，有必要提供一種具有改良過孔之印刷電路 板’以利於印刷電路板上之信號傳輸，藉由減小輸入信號透過 過孔時之反射，提高信號之傳輸質量。 々二種具有改$過孔之印刷電路板，所述印刷電路板包括一 第號層、一第二信號層、一過孔、複數位於該第一信號層 # 之信號引入線及複數位於該第二信號層之信號引出線。該過孔 包括一鑽孔及兩個焊盤，其中一焊盤與該等信號引入線電連 接，另一焊盤與該等信號引出線電連接，其中與該等信號引入 線電連接之焊盤之直徑小於與該等信號引出線電連接之焊盤 之直徑。該過孔類型係通孔、盲孔或埋孔。 •相較習知技術，該種具有改良過孔之印刷電路板上與信號 輸入端相連之焊盤之直徑小於與信號輸出端相連之焊盤之直 徑，從而使得輸入信號經過過孔時反射減小，同時透過過孔後 之輸出信號反射不受影響，進一步提高了信號之傳輸質量。 【實施方式】 請參閱第二至第五圖。第三圖係本發明較佳實施方式之具 有改良過孔之印刷電路板，該印刷電路板包括一第一信號層 16、一第二信號層17、—過孔no、—信號引入線12及一信號 引出線14。所述過孔110包括一鑽孔116、一與所述信號引入線 12電連接之焊盤Π2及一與所述信號引出線14電連接之焊盤 114。由於在信號傳輸時，要求輸入信號之反射要儘量減小， 而輸出信號同時也要有較好之完整性。故該設計在習知過孔之 基礎上，使得與所述信號引入線12電連接之焊盤112之直徑d0 小於與所述信號引出線14電連接之焊盤114之直徑Di，即 DfDi。與現有技術相比，該過孔no反焊盤之直徑D2不發生 1287958 =化’即DfD，2，所述焊盤114之直徑與習知技術相比亦無變 ’即Di 。知本發明中之過孔11()之電容為··
C 广丄广r _ 1.41grZ)〇r 丄 1.41心/)^ 1〇 十 ll 一 2¾ -Dn 十飞一D1— via 六上式中C〇代表該焊盤；Q2之電容，Q代表該焊盤;Q4之電 由於過孔焊盤之電容與過孔焊盤之直徑成正比，與習知技 ，相比’對於與所述信號引入線12電連接之焊盤112來說，因 盤112直徑Do減小，故該焊盤112之電容C()減小，而與所 述k號引出線14電連接之焊盤114之電容C:不變。由上述分析 正個過孔110之電容c via較現有技術過孔之電容c，也減 少，^於電阻與電容成反比，故該整個過孔之電阻增大，^該 輸入信號傳輸線之阻抗更爲匹配，即透過減小所述焊盤112之 ^徑D。使得信麓至該過孔時反射減小。其具體效果^參閱 ^四圖及第五圖，其中第四圖係信號傳輸線在具有改良過孔之 P刷電路板與習知印刷電路板上傳輸信號時之阻抗仿直波形 對比結果®，由該仿真職之波形知，信號傳輸線在具^改良 過孔之印刷電路板上傳輸信號時，其阻抗曲線i與其透過具有 普透過孔之印刷電路板上傳輸信號時之阻抗曲線i，相比，沒有 ?過過孔之區域兩條曲線完全重合，當信號傳輸至過孔時，阻
抗曲線1較阻抗曲線1’平緩，即傳輸線在具有改良過孔之印刷 電路板上阻抗匹配程度更好。 第五圖係信號傳輸線在具有改良過孔之印刷電路板與習 知印刷電路板上傳輸信號時之反射仿真波形圖，從仿真測^之 波形來看，沒有透過過孔之區域兩條曲線亦完全重合，當信號 傳輸至過㈣，透過改㈣糾之輸人錢之反㈣ 號傳^透過普通過孔時之賴曲線2，相比，透^所述改進^ 孔，輸入信號反射減小，輸出信號之反射不變，對於傳輸信號 整體而言’提高了其傳輸之完整性，改善了信號之傳輸特性。 二综上所述’本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申 凊。惟，以上所述者僅係本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案 9 1287958 技Ϊ之人士 ’在纽本發嶋神所狀等效修飾紐化，皆應 涵盍於以下之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 f一圖，習知技術之具有過孔之印刷電路板。 第二圖係過孔之電路參數模型。 第三圖係本發明較佳實施方式之具有改良過孔之印刷電 路板。 第四圖係信號傳輸線在本發明具有改良過孔之印刷電路 板與習知印刷電路板上傳輸信號時之阻抗仿真波 會 形圖。 第五圖係信號傳輸線在本發明具有改良過孔之印刷電路 板與習知印刷電路板上傳輸信號時之反射仿真波 _ 形圖。 、 【主要元件符號說明】 〔習知〕 焊盤 13 信號引出線14 第二信號層17 焊盤 112、114 鑽孔 11 反焊盤 15 _ 〔本發明〕 信號引入線 12 第一信號層 16 過孔 110 辦L H6 10