TWI399138B - 印刷電路板 - Google Patents

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Yung Chieh Chen
Hsien Chuan Liang
Wenlaing Tseng
Shen Chun Li
Chia Nan Pai
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Hon Hai Prec Ind Co Ltd
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Description

印刷電路板
本發明系關於一種印刷電路板。
為了連接不同層之間的走線，印刷電路板各層之間通常會設置過孔，目前設計在兩層之間的過孔均是與各層垂直的，但這種過孔設計並不一定是最佳的，因為若過孔與各層之間形成一角度的話，則會使訊號傳輸距離縮短，有可能會降低訊號傳輸的損耗，如此，對過孔來說仍有一定的設計空間來改善訊號的傳輸品質。
鑒於上述內容，有必要提供一種具有較佳過孔設計的印刷電路板。
一種印刷電路板，包括設於兩不同層上的訊號傳輸線，且該兩訊號線透過一過孔電性相連，該過孔的中心線與該兩層的垂直線之間成一銳角，且該銳角小於等於cos-1[(Lv2-Lt2)/(Lv2+Lt2)]，其中Lt為單位長度的訊號傳輸線的損耗，Lv為單位長度的過孔的損耗。
上述的印刷電路板透過將該過孔設計成傾斜的結構，從而使 訊號傳輸的損耗大大降低，進而提高了訊號的傳輸品質。
100‧‧‧印刷電路板
10‧‧‧第一訊號層
30‧‧‧第二訊號層
20‧‧‧介質層
12‧‧‧第一訊號傳輸線
32‧‧‧第二訊號傳輸線
40‧‧‧過孔
圖1係本發明印刷電路板較佳實施方式的截面示意圖。
圖2-4係圖1印刷電路板三種不同過孔設計的簡易圖。
請參考圖1，本發明印刷電路板100的較佳實施方式包括第一訊號層10、第二訊號層30及設置與該第一與第二訊號層10與30之間的介質層20。該第一訊號層10上設有第一訊號傳輸線12，該第二訊號層30上設有第二訊號傳輸線32，該第一訊號傳輸線12透過過孔40與該第二訊號傳輸線32電性相連，以實現訊號的傳輸，該過孔40的中心線42與印刷電路板100的垂直線110之間成一銳角θ，以下段落將對該銳角θ的具體設計進行詳細說明。本實施方式僅以三層板為例舉例說明，本發明也可應用於多層板。
請參考圖2，設AC段為第一訊號傳輸線12，其長度為1/2；設BD段為第二訊號傳輸線32，其長度為1/2；設CD段為過孔40，其長度為h。其中，CD段與AC及BD段均垂直(即過孔是垂直設置方式)，設單位長度的過孔的損耗(loss)為Lv，單位長度的訊號傳輸線的損耗為Lt，則由A至B的路徑(ACDB)的總的損耗α 1=Lt*1+Lv*h。
請參考圖3，將圖2中的過孔作最大範圍的傾斜設計，即將AB段直接作為過孔40。則AB段沿垂直方向上的傾斜角度為θ，則由A至B的路徑(AB)的總的損耗α 2=Lv*h*sec θ。
請參考圖4，將圖2中的過孔作部份的傾斜設計，即設AF段為第一訊號傳輸線12，FG段為過孔40，GB段為第二訊號傳輸線32。設FG段沿垂直方向上的傾斜角度為θ c，且θ c為損耗最小的角度(θ的最佳值)，由於Lv>Lt，故可計算出θ c，設損耗差為α(θ)，則有：α(θ)=α 1-α 2=(Lt*1+Lv*h)-Lv*h*sec θ=Lv*h*(1-sec θ)+Lt*h*tan θ
若要滿足α(θ)最大，則對α(θ)求導後使其等於0，有：α(θ)′=0-Lt*h*sec2 θ+Lv*h*sec θ*tan θ=0
Lt/Lv=sin θ
θ c=sin-1(Lt/Lv)
實際設計時，由於布線工藝的要求，有時不能完全按上述公式得出的最佳θ c進行設計過孔，例如會在+/-5度範圍內進行微調，但最大不能超過某一值θ e(θ的最大值)。該θ e即為α(θ)=0時計算出來的角度，因為如果角度大於θ e，則傾斜設計的過孔反而比垂直設計的過孔的損耗還要大，θ e計算公式如下：α(θ)=α 1-α 2=0
(Lt*1+Lv*h)-Lv*h*sec θ=0
θ e=cos-1[(Lv2-Lt2)/(Lv2+Lt2)]
其中，Lt及Lv可使用公式計算，或以量測的方式得到，其公式如下：
Lv=0.11(R/Zv+G*Zv)
其中，DF為損耗正切(loss tangent)，f為訊號頻率，W為訊號傳輸線的寬度，Z0為訊號傳輸線的特徵阻抗，Zv為過孔的特徵阻抗，R為過孔等效電路單位長度的電阻值，G為過孔等效電路單位長度的電導值，εeff為訊號傳輸線等效介電常數。
本發明印刷電路板100在具體設計時，若布線工藝的要求允許的話，則過孔40中心線42與印刷電路板100的垂直線110的傾斜角度θ等於sin-1(Lt/Lv)，如此，該第一訊號傳輸線12與第二訊號傳輸線32上訊號的損耗最小，若布線工藝的要求不允許的話，則將該傾斜角度θ在小於cos-1[(Lv2-Lt2)/(Lv2+Lt2)]的範圍內進行微調，此時雖然不能達到訊號的損耗最小，但也能在一定程度上減小損耗，印刷電路板100上的其他布線也可根據此來進行設計，如此一來可大大提高了印刷電路板的訊號傳輸品質。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請 。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
100‧‧‧印刷電路板
10‧‧‧第一訊號層
30‧‧‧第二訊號層
20‧‧‧介質層
12‧‧‧第一訊號傳輸線
32‧‧‧第二訊號傳輸線
40‧‧‧過孔

Claims (2)

  1. 一種印刷電路板，包括設於兩不同層上的訊號傳輸線，且該兩訊號線透過一過孔電性相連，其改良在於：該過孔的中心線與該兩層的垂直線之間成一銳角，且該銳角小於等於cos-1[(Lv2-Lt2)/(Lv2+Lt2)]，其中Lt為單位長度的訊號傳輸線的損耗，Lv為單位長度的過孔的損耗，其中Lt與Lv的計算公式為：Lv=0.11(R/Zv+G*Zv)，其中，DF為損耗正切，f為訊號頻率，W為訊號傳輸線的寬度，Z0為訊號傳輸線的特徵阻抗，Zv為過孔的特徵阻抗，R為過孔等效電路單位長度的電阻值，G為過孔等效電路單位長度的電導值，εeff為訊號傳輸線等效介電常數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板，其中該銳角等於sin-1(Lt/Lv)。
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