TWI510157B - 維持訊號完整性的傳輸裝置 - Google Patents

Description

維持訊號完整性的傳輸裝置

本發明係關於一種維持訊號完整性的傳輸裝置，特別係關於一種在多層電路板中維持訊號完整性的傳輸裝置。

近年來隨著高速數位化通訊時代的來臨，高頻化電子產品、電腦高速訊號硬體和軟體的快速發展以及工作頻率增加與頻寬要求變高與積體電路快速發展，因此對於訊號的工作頻率與頻寬要求越來越高。當電信問題受到傳輸速度的提升伴隨而來，加上互連元件產品如連接器、線纜或印刷電路板縮小化使電路的佈局越來越緊密，造成訊號完整性(Signal Integrity,SI)、電磁干擾(Electromagnetic Interference,EMI)、電磁相容(Electromagnetic Compatibility,EMC)或是電源完整性(Power Integrity,PI)的設計優劣足以決定傳輸訊號品質優劣，因此這樣的議題逐漸被重視。然而在以上種種問題中又以訊號完整性的問題最為嚴重，因此在訊號傳遞的元件中訊號完整性的設計也成為一個亟需解決的問題。

因此，業界需要一種能夠維持訊號完整性的傳輸裝置，尤其使訊號在多層電路板中經由連通柱被傳遞時，訊號不被 任何的連通柱殘斷破壞，進而有效的改善訊號的完整性。

本發明提出一種維持訊號完整性的傳輸裝置能應用在多層電路板中，利用第一連通槽與第二連通槽貫穿介質基板，分別地設置於在兩接地連通柱之間且訊號傳輸層的異側，以降低介電係數，減少訊號連通柱的電容性，提高其阻抗，使得訊號不被訊號連通柱殘斷破壞，進而有效地改善訊號完整性。

本發明提供一種維持訊號完整性的傳輸裝置具有第一金屬層、第二金屬層、一個訊號連通柱、訊號傳輸層、多個接地連通柱、第一連通槽以及第二連通槽，以上所述的元件都設置於介質基板中。其中，第一金屬層具有第一貫孔，第二金屬層具有第二貫孔。又，訊號連通柱設置於第一貫孔與第二貫孔之中，連接於訊號傳輸層，用以將傳輸裝置中的訊號傳送至訊號傳輸層上。又，訊號傳輸層設置於第一金屬上方，用以傳輸訊號到一個外部電極上。多個接地連通柱，平行於訊號連通柱地，電性連接一接地端。第一連通槽，設置於兩接地連通柱之間，於訊號傳輸層的一側。第二連通槽，設置於兩接地連通柱之間，於訊號傳輸層的另一側。

綜上所述，本發明所提供的一種能夠維持訊號完整性的傳輸裝置，尤其應用在多層電路板中，當訊號經由訊號連通柱傳遞時，訊號容易經由的連通柱殘斷破壞，然而，第一連通槽與第二連通槽有助於改善訊號不被連通柱殘斷破壞，以維持訊號 的完整性。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

1‧‧‧維持訊號完整性的傳輸裝置

10‧‧‧介質基板

12‧‧‧第一金屬層

120‧‧‧第一貫孔

14‧‧‧第二金屬層

140‧‧‧第二貫孔

16‧‧‧訊號連通柱

18‧‧‧訊號傳輸層

20‧‧‧多個接地連通柱

22a‧‧‧第一連通槽

22b‧‧‧第二連通槽

24‧‧‧金屬墊

S1‧‧‧訊號連通柱與接地連通柱之間的距離

T1‧‧‧第一厚度

D1‧‧‧第一層間距離

D2‧‧‧第二層間距離

D3‧‧‧第三層間距離

L1‧‧‧第一長度

H1‧‧‧第一高度

W1‧‧‧第一寬度

R1‧‧‧第一直徑

R2‧‧‧第二直徑

R3‧‧‧第三直徑

R4‧‧‧第四直徑

R5‧‧‧第五直徑

第1圖係繪示依據本發明一實施例之維持訊號完整性的傳輸裝置之結構俯視圖。

第2圖係繪示依據第1圖中2-2位置的剖面圖。

第3圖係繪示依據本發明一實施例之一連通槽之示意圖。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請參考第1圖，第1圖係繪示依據本發明一實施例之維持訊號完整性的傳輸裝置之結構俯視圖，請一併參考第2圖係繪示依據第1圖中2-2位置的剖面圖，以更能清楚的表達維持訊號完整性的傳輸裝置的結構。

為了能夠清楚說明本發明的一種用以維持訊號完整 性的傳輸裝置，如第1圖與第2圖所示，此傳輸裝置1具有介質基板10、第一金屬層12、第二金屬層14、一個訊號連通柱16、訊號傳輸層18、多個接地連通柱20、第一連通槽22a以及第二連通槽22b。傳輸裝置1主要是利用第一連通槽22a以及第二連通槽22b，設置於訊號傳輸層18連接訊號連通柱16的兩側，用以降低訊號連通柱16的電容性，並提高其電阻，使得訊號不會經由訊號連通柱16的殘斷產生破壞，因而維持訊號完整性。

介質基板10是由一個介電材料所組成，具有一個介電常數，介質材料之設計可針對產品應用上之功能以及需求不同而使用不同的介質材料，於所屬技術領域具有通常知識者應可自行設計介質基板10的材料，本發明於此不予以贅述。第一金屬層12，位於介質基板10中，具有一個第一貫孔120。這個貫孔120將第一金屬層12分割成兩部分。第二金屬層14，位於介質基板10中，並且平行地設置於第一金屬層12下方，具有第二貫孔140設置於第一貫孔120正下方。這個第二貫孔140將第二金屬層14分割成兩部分。

訊號連通柱16，位於介質基板10中，垂直地設置於第一貫孔120與第二貫孔140中。又，訊號傳輸層18平行地設置於第一金屬層12上方，以介質基板10隔開訊號傳輸層18與第一金屬層12，連接於訊號連通柱16，用以傳輸訊號至外部電極上。當訊號連通柱16貫穿介質基板10，一端連接於訊號傳輸層18，另一端連接至介質基板10的底部。用以傳輸訊號從傳輸裝置1 內至訊號傳輸層18。

多個接地連通柱20，位於介質基板10中，平行地設置訊號連通柱16，電性連接接地端，這些接地連通柱20圍繞出一個連通柱空間(未繪示於圖示)。舉例來說，四個接地連通柱20圍繞出一個連通柱空間，這個連通柱空間成為一個四方形柱體，四個接地連通柱20在這四方形柱體的角落，而訊號連通柱16在這個連通柱空間內。

第一連通槽22a設置於兩個接地連通柱20之間，於訊號傳輸層18的一側，貫穿介質基板10。第二連通槽22b設置於兩個接地連通柱20之間，於訊號傳輸層18的另一側，貫穿介質基板10。於本發明的一個實施例中，第一連通槽22a與第二連通槽22b是由兩個圓柱交疊而成。舉例來說，第一連通槽22a與第二連通槽22b用以降低訊號連通柱16周圍的介質基板10的介電常數變小，進而讓訊號連通柱16的電容值變小，所以，訊號連通柱16的阻抗增加，則訊號會經由其他低阻抗的訊號傳輸層(未繪示於圖示)傳輸，訊號傳輸層用以兩個連接訊號連通柱，並且傳遞訊號。最後，傳輸裝置1達到維持訊號完整性的目的。

本發明的另一實施例中，維持訊號完整性的傳輸裝置1，第一金屬層12、第二金屬層14以及訊號傳輸層18都具有第一厚度T1。舉例來說，第一厚度T1可以是1.4mil，本發明中使用的工程單位1密耳(mil)等於0.0254毫米(mm)。第一金屬層12與第二金屬14之間的距離視為第一層間距離D1，又，第一金 屬層12與訊號傳輸層18之間的距離視為第二層間距離D2。其中第一層間距離D1大於第二層間距離D2，第一厚度T1皆小於第一層間距離D1與第二層間距離D2。舉例來說，當第一厚度T1可以是1.4mil時，第一層間距離D1可以為20mil，第二層間距離D2可以為4mil。於所屬技術領域具有通常知識者應可自行設計第一厚度T1、第一層間距離D1以及第二層間距離D2的大小，本發明於此不予以限制。

於本發明的另一實施例中，當第二金屬14與介質基板10下方距離第三層間距離D3時，訊號連通柱16與接地連通柱20可以是貫穿整個介質基板10，其長度是等於2T1+D1+D2+D3。舉例來說，當第二層間距離D2為4mil，第三層間距離D3可以為13.1mil。本發明對於第三層間距離D3不進一步討論也不予以限制。

於本發明的另一實施例中，維持訊號完整性的傳輸裝置1中的第一貫孔120與第二貫孔140都具有第一直徑R1。貫穿第一貫孔120與第二貫孔140的訊號連通柱16可以是一個金屬材質的實心柱體，具有第二直徑R2。四個接地連通柱20都具有第三直徑R3。上述的各個直徑的關係是，第一直徑R1大於第三直徑R3，但第二直徑R2與第三直徑R3之間的關係，於本發明中並不限制。舉例來說，當第一直徑R1是71mil時，第三直徑R3可以是31.5mil，而訊號連通柱16只要能貫穿於第一貫孔120與第二貫孔140。於所屬技術領域具有通常知識者應可自行設計 第一直徑R1、第二直徑R2與第三直徑R3的大小，本發明於此不予以限制。

於本發明的另一實施例中，多個接地連通柱20是等距離地設置於訊號連通柱16，其中一個接地連通柱20與訊號連通柱16之間的距離為第一距離S1。然而，第一距離S1分別大於第一直徑R1、第二直徑R2與第三直徑R3。舉例來說，當第一直徑R1是71mil時，第一距離S1可以是85mil。請參考第3圖，第3圖係繪示依據本發明一實施例之一連通槽之示意圖，請參考第3圖，以下說明以第一連通槽22a為例，然而第二連通槽22b與第一連通槽22a具有相同特徵，不予以贅述。第一連通槽22a是由兩個具有第四直徑R4的圓交疊而成，因此，第一連通槽22a具有一個第一長度L1、第一寬度W1以及第一高度H1。這個第一長度L1大於第四直徑R4，小於兩倍的第四直徑(2R4)。而其第一寬度W1等同於第四直徑R4。舉例來說，當第四直徑R4是61mil時，第一長度L1可以是81mil，且第一寬度W1是61mil。然而，本發明並不限制第一連通槽22a的第一高度H1，其大小並不影響第一連通槽22a對於訊號連通柱16的電容值改變。也就是說，第一高度H1可以貫穿介質基板10，也可以相當於第二層間距離D2。舉例來說，當第二層間距離D2為4mil，其第一高度H1可以界於4mil與79.8mil。第一高度H1的大小於本發明中並不限制，於所屬技術領域具有通常知識者應可自行設計第四直徑、第一長度L1、第一寬度W1以及第一高度H1的大小，本發明於此 不予以限制。

維持訊號完整性的傳輸裝置1，更包含多個金屬墊，位於第一貫孔120的正上方以及第二貫孔140的正下方，用以連接訊號連通柱16。於本發明的再一實施例中，一個金屬墊24位於第一貫孔120的正上方，另一個金屬墊24’位於第二貫孔140的正下方。金屬墊24與第一金屬層12之間有介質基板10隔開，金屬墊24’與第二金屬層14之間有介質基板10隔開。金屬墊24以及金屬墊24’皆具有第五直徑R5，小於第一直徑R1，大於第三直徑R3。舉例來說，當第一直徑R1是71mil時，第五直徑R5可以是47mil。金屬墊24與第一金屬層12之間的距離為第二層間距離D2，金屬墊24’與第二金屬層14之間的距離為第三層間距離D3，當訊號連通柱16的一端連接金屬墊24，另一端連接金屬墊24’，且金屬墊24部分連接訊號傳輸層18。於所屬技術領域具有通常知識者應可自行選用決定第三層間距離D3的大小，本發明於此不予以限制。

綜上所述，本發明提出一種維持訊號完整性的傳輸裝置能應用在多層電路板中，當訊號經由訊號連通柱傳遞時，訊號容易經由訊號連通柱殘斷而被破壞，利用第一連通槽與第二連通槽貫穿介質基板，分別地設置於在兩接地連通柱之間且訊號傳輸層的異側，以降低訊號連通柱的電容性，提高其阻抗，使得訊號不被訊號連通柱殘斷破壞，進而有效地改善訊號完整性。

以上所舉實施例，僅用為方便說明本發明之用並非 加以限制，在不悖離本發明精神範疇，熟悉此一行業技藝人士依本發明申請專利範圍及發明說明所作之各種簡易變形與修飾，均仍應含括於以下申請專利範圍中。

1‧‧‧維持訊號完整性的傳輸裝置

10‧‧‧介質基板

120‧‧‧第一貫孔

16‧‧‧訊號連通柱

18‧‧‧訊號傳輸層

20‧‧‧多個接地連通柱

22a‧‧‧第一連通槽

22b‧‧‧第二連通槽

24‧‧‧金屬墊

R1‧‧‧第一直徑

R2‧‧‧第二直徑

R3‧‧‧第三直徑

R4‧‧‧第四直徑

R5‧‧‧第五直徑

S1‧‧‧訊號連通柱與接地連通柱之間的距離

Claims (11)

1. 一種維持訊號完整性的傳輸裝置，包含：一介質基板，係為一介電材料；一第一金屬層，位於該介質基板中，具有一第一貫孔；一第二金屬層，位於該介質基板中，平行的設置於該第一金屬層下方，具有一第二貫孔設置於該第一貫孔正下方；一訊號連通柱，位於該介質基板中，垂直地設置於該第一貫孔與該第二貫孔中；一訊號傳輸層，位於該介質基板的上方，平行地設置於該第一金屬層上方，連接於該訊號連通柱；多個接地連通柱，位於該介質基板中，平行地設置該訊號連通柱，與該訊號連通柱之間具有一第一距離，電性連接一接地端；一第一連通槽，設置於該些接地連通柱其中之二之間，於該訊號傳輸層的一側，貫穿該介質基板；以及一第二連通槽，設置於該些接地連通柱其中之二之間，於該訊號傳輸層的另一側，貫穿該介質基板。
2. 如請求項1所述的維持訊號完整性的傳輸裝置，其中該第一金屬層與該第二金屬層都具有一第一厚度，該第一金屬層與該第二金屬之間的距離係為一第一層間距離。
3. 如請求項2所述的維持訊號完整性的傳輸裝置，其中該訊號傳輸層具有該第一厚度，該第一金屬層與該訊號傳輸層間之 間的距離係為一第二層間距離，小於該第一層間距離。
4. 如請求項1所述的維持訊號完整性的傳輸裝置，其中該第一貫孔與該第二貫孔都具有一第一直徑。
5. 如請求項4所述的維持訊號完整性的傳輸裝置，其中該訊號連通柱為一實心柱體，具有一第二直徑。
6. 如請求項5所述的維持訊號完整性的傳輸裝置，其中該些接地連通柱，具有一第三直徑，小於該第一直徑。
7. 如請求項1所述的維持訊號完整性的傳輸裝置，其中該第一連通槽與該第二連通槽都由兩第四直徑交疊，具有一第一長度、一第一寬度以及一第一高度。
8. 如請求項7所述的維持訊號完整性的傳輸裝置，其中該第一長度大於該第四直徑，小於該兩第四直徑總和。
9. 如請求項7所述的維持訊號完整性的傳輸裝置，其中該第一寬度等於該第四直徑。
10. 如請求項6所述的維持訊號完整性的傳輸裝置，其中該第一距離大於該第一直徑、該第二直徑以及該第三直徑。
11. 如請求項1所述的維持訊號完整性的傳輸裝置，更包含多個金屬墊，分別位於該第一貫孔的正上方以及該第二貫孔的正下方，用以連接於該訊號連通柱。