專利名稱：阻抗匹配的電路板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及電路板，尤其是涉及阻抗匹配的電路板。
背景技術(shù)：
一般地，為了與高頻同軸連接器連接以便在諸如微波等高頻條件下向形成于電路板上的微帶線傳輸信號，會使用在微帶線周圍和電路板的后側(cè)安排有接地層的電路結(jié)構(gòu)。這可以在日本實用新型申請公開
號5-82111的專利文獻(xiàn)中看到。
圖4顯示了一種電路結(jié)構(gòu)，其形成于傳統(tǒng)電路板的一表面上，并且圖5也顯示了一種電路結(jié)構(gòu)，其形成于該傳統(tǒng)電路板的另一表面上。
在圖4和圖5中，801表示由金屬薄膜形成并且形成于由絕緣材料制成的電路板的 一表面上的第 一接地層，802表示由金屬薄膜形成并且形成于電路板的另一表面上的第二接地層。另外，803表示穿透電路板的第一穿孔或者第一通孔；在第一穿孔803的周圍形成有圓形的第一釋放部件808和圓形的第二釋放部件809，第一接地層801和第二接地層802從這兩個釋放部件處以預(yù)定的半徑移除。804表示穿透電路板的第二穿孔，并且多個這樣的穿孔804被排列成馬蹄形狀以環(huán)繞在第一穿孔803的外圍。進(jìn)一步地，在第一穿孔803和第二穿孔804的內(nèi)圓周面上涂覆有導(dǎo)電金屬鍍層。
另外，焊接部件806形成于電路板的一個表面的第一通孔803上，并且由金屬薄膜制成的微帶線807的端部連接至第一穿孔803。然后，高頻同軸連接器的中心導(dǎo)體(未圖示)通過焊接部件806連接至第一通孔803。進(jìn)一步地，高頻同軸連接器的外部導(dǎo)體連接至第二接地層802。
這里，第一接地層801通過第二通孔804連接至第二接地層802，
3這樣高頻同軸連接器的外部導(dǎo)體、通孔804、第一接地層801以及第二接地層802都具有相同的電勢。因此，高頻同軸連接器的中心導(dǎo)體、第一通孔803以及連接至這個中心導(dǎo)體的微帶線807由具有相同電勢的高頻同軸連接器的外部導(dǎo)體、第二通孔804、第一接地層801和第二接地層802環(huán)繞，因此，在高頻同軸連接器和電路板之間提供一種穩(wěn)定電性能的電連接的連接部分是有可能的。
然而，根據(jù)傳統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)，由于第一接地層801和第二接地層802都形成于第一通孔803和第二通孔804周圍，因此，必須提供用來形成微帶線807的第三層。
另外，分別形成于第一接地層801和第二接地層802上的第一開口 808和第二開口 809位于多個第二通孔804內(nèi)側(cè)，造成了第一開口808和第二開口 809實質(zhì)上具有相同的形狀和尺寸。因此，不能實現(xiàn)合適的電阻4元的匹配。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到現(xiàn)有技術(shù)所遇到的前述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種電路板，所述電路板的結(jié)構(gòu)使得基準(zhǔn)電勢層的凸起部分形成于穿孔或者通孔周圍的釋放部分的區(qū)域中，所述凸起部分形成于其上形成有作為微帶線的細(xì)信號線的表面的相對側(cè)以對應(yīng)細(xì)信號線，因此在使電阻抗容易地和合適地完成匹配的同時，簡化了高頻同軸連接器的連接部分的結(jié)構(gòu)。
因此，本發(fā)明的電路板包括用于信號傳輸?shù)耐?，所述通孔與高頻同軸連接器的中心導(dǎo)體相連接；用于基準(zhǔn)電勢的通孔(即接地通孔)，其設(shè)置在信號通孔的周圍，并且允許高頻同軸連接器的用于屏蔽的端子連接至該接地通孔；第一基準(zhǔn)電勢(即接地)層，其由布置在電路板的一個表面上的導(dǎo)電薄膜形成；細(xì)信號線，其連接至所述一個表面上的信號通孔，所述細(xì)信號線由導(dǎo)電帶形成，并且用作微帶線；以及第二基準(zhǔn)電勢(即接地)層，所述第二基準(zhǔn)電勢層由位于電路板
的另一表面上的導(dǎo)電薄膜形成；其中，第一接地層具有第一開口，在第一開口中一部分導(dǎo)電薄膜被移除，以便環(huán)繞在信號通孔的周圍；以及其中第二接地層具有第二開口部分，在第二開口部分中一部分導(dǎo)電 薄膜被移除，以便環(huán)繞在信號通孔的周圍，并且第二接地層具有在第 二開口中對應(yīng)細(xì)信號線的區(qū)域處設(shè)置為向信號通孔凸伸出的凸起部分。
在根據(jù)本發(fā)明的另外一種電路板中，進(jìn)一步地，凹入部分的寬度 至少為所述細(xì)信號線的寬度的七倍。
在根據(jù)本發(fā)明的再一種電路板中，進(jìn)一步地，所述凹入部分的前 端遠(yuǎn)離所述信號通孔的距離取決于所指定的絕緣電壓。
在根據(jù)本發(fā)明的再一種電路板中，第一接地層進(jìn)一步包括第一輔 助開口，導(dǎo)電薄膜從第一輔助開口中移除，這樣第一輔助開口在細(xì)信 號線的相對兩側(cè)的寬度分別至少為細(xì)信號線寬度的三倍。
在根據(jù)本發(fā)明的再一種電路板中，第 一開口在其周長內(nèi)容置信號 通孔和所有的接地通孔，第一開口連接至第一輔助開口 ，第二開口在 其周長內(nèi)容置信號通孔，而接地通孔除外。
根據(jù)本發(fā)明，電路板具有第二接地層的凸起部分，所述凸起部分 形成于與穿孔周圍的開口中的細(xì)信號線相應(yīng)的區(qū)域，且形成于其上形 成有作為微帶線的細(xì)信號線的電路板的相對表面上。因此，高頻同軸 連接器的連接部分在它的結(jié)構(gòu)上被簡化了 ，同時使之容易地和適當(dāng)?shù)?完成電^各板的電阻抗的匹配。


圖1A為根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的電路板的頂部平面圖1B為根據(jù)本發(fā)明一實施方式的圖1A的電路板的底部平面圖2為沿著圖1A中A-A線的截面圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明該實施
方式的微帶線和第 一接地層之間的距離關(guān)系；
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明該實施方式的第二接地層的凸起部分的
改進(jìn)實施例；
圖4顯示了形成于傳統(tǒng)電路板的一個表面上的電路結(jié)構(gòu)；以及 圖5顯示了形成于該傳統(tǒng)電路板的另一個表面上的電路結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。圖l顯示了根
據(jù)本發(fā)明一個實施方式的電路板。進(jìn)一步地，圖1A顯示了一個其上 形成有微帶線的表面，圖IB顯示了與之相對的一個表面。
在圖1A和IB中，電路板31用于一種使用高頻波的電子器件， 例如通信器件或者測量器件之類。然后，作為舉例，諸如SMA(超 小型A)連接器(未圖示)的高頻同軸連接器被連接至電路板31。在 這個實施方式中，用來解釋電路板31各部件的結(jié)構(gòu)或者移動之類的 方向的指代諸如上、下、左、右、前和后之類都不是絕對的，而是相
對的。當(dāng)電路板31的各部件都位于如圖所示的位置時，這些指代是 合適的。然而，如果電路板31的位置發(fā)生改變，那么假定這些指代 也會根據(jù)電路板31的位置改變而發(fā)生改變。
電路板31優(yōu)選地為平板部件，并且由諸如聚酰亞胺之類的絕緣 材料制成。如圖1A所示，電路板31的一個表面被作為第一基準(zhǔn)電勢 層的第一接地層56所覆蓋，并且如圖1B所示，電路板31的另外一 個表面也被作為第二基準(zhǔn)電勢層的第二接地層57所覆蓋。第一接地 層56和第二接地層57都是導(dǎo)電薄膜，分別由具有低導(dǎo)電電阻的金屬 例如銅制成。這些接地層在電路板31的表面上分層。進(jìn)一步地，第 一接地層56和第二接地層57可被用來作為電源層，以向?qū)⒁惭b于 電路板31上的不同種類的電子元件例如IC(未圖示)供應(yīng)電源電流。 然而，在微弱的干擾(thin deception)中，它們將只被解釋為是用來 4妻地的4妻地層。
在電路板31上，穿孔或者通孔61穿過電路板31的厚度，用于 信號傳輸。進(jìn)一步地，在信號通孔61的周圍環(huán)繞有多個用于接地的 穿孔或者通孔51,例如形成有四個接地通孔來作為用于基準(zhǔn)電勢的 通孔，以在厚度方向上傳輸通過電路板31。優(yōu)選地，這些接地通孔 51環(huán)繞在信號通孔61的周圍大致形成一個圓形，并且位于優(yōu)選地將 圓形等分的位置。
另外，假定所有的接地通孔51都具有相同的尺寸。例如，它們 具有大約1.6mm的直徑，并且相鄰?fù)字g的距離(即間距)為5.0mm。在另一方面，信號通孔61可以具有不同于接地通孔51的尺 寸。這里的說明假定信號通孔61具有與接地通孔51相同的尺寸。
接地通孔51和信號通孔61的內(nèi)周緣表面包含由低導(dǎo)電電阻金屬 例如銅制成的涂層薄膜(由電鍍或者類似的技術(shù)形成)。電路板31 具有以環(huán)狀延伸的保護(hù)裝置(guard)的形式形成于其上的連接盤 (land),從而環(huán)繞接地通孔51和信號通孔61的相對端部的外圍。 這個連接盤是一層由低導(dǎo)電電阻的金屬制成的涂層或者薄膜，其與覆 蓋接地通孔51和信號通孔61的內(nèi)周緣表面的薄膜整體地形成。例如， 每一個連接盤的外部直徑是大約2.0mm。
然后，高頻同軸連接器的中心導(dǎo)體(未圖示)連接至信號通孔 61。這個中心導(dǎo)體同樣也是由低導(dǎo)電電阻的金屬例如銅制成，并且連 接至由高頻同軸連接器所端接的高頻同軸電纜的中心導(dǎo)體上，以此來 傳輸高頻信號。因此，高頻信號被傳輸至信號通孔61。另外，相同 高頻同軸連接器的用于屏蔽的端子被連接至接地通孔51。這個端子 由導(dǎo)電金屬制成，以被連接到高頻同軸電纜的屏蔽線上，所述高頻同 軸電纜端接至高頻同軸連接器。
如圖1A所示，電路板31的上表面具有第一釋放部分，或者第一 開口 32a，在其中，移除了第一接地層56的導(dǎo)電薄膜。這個第一開口 32a由圓形的第一圖形線33a所形成，所述第一圖形線33a指示出了 與上表面接地層56相抵接的邊緣。這個第一圖形線33a為一個圓心 位于信號通孔61中心的圓形，并且假定第一圖形線33a具有能夠包 含信號通孔61和接地通孔51的尺寸大小，例如直徑為112.0mm。參 考標(biāo)記91代表了一條虛線，所述虛線指示出了連接到電路板31上的 前述同軸連接器的輪廓或者邊緣。
在第一開口 32a處，第一接地層56被移除并且電路板31的絕緣 材料被暴露在外面，以在第一開口 32a這部分中包含信號通孔61和 所有的接地通孔51。這個第一開口 32a比起同軸連接器的輪廓91稍 大一些。連接盤形成于接地通孔51和信號通孔61的端部并環(huán)繞各自 的外圍。這些連接盤也被包含在第一開口部分32a中。因此，所有信 號通孔61的連接盤都沒有連接至第一接地層56。各個信號通孔61的連接盤都相互地保持著未連接的狀態(tài)，并且接地通孔51的連接盤
和信號通孔61的連接盤彼此也都未連接。
進(jìn)一步地，在電路板31的上表面上，設(shè)有細(xì)信號線66來作為微 帶線。根據(jù)所示的實施例，這個細(xì)信號線66的一端連接至信號通孔 61,并且在設(shè)置于右側(cè)的兩個接地通孔51之間沿向右的方向延伸(如 圖所示)。這種情況下，在第一開口 32a的外側(cè)周圍，細(xì)信號線66 的每一個相對側(cè)面上都形成有第一輔助開口 32b，同時此開口處第一 接地層56的導(dǎo)電薄膜被移除。第一輔助開口 32b為由平行于細(xì)信號 線66的第二圖形線33b所形成的部分，第二圖形線33b指示出了第 一接地層56的邊界，并且在第一輔助開口 32b處電路板31的絕緣材 料也由于第一接地層56的移除而被暴露出來。此外，因為第一輔助 開口 32b被連接至第一開口 32a,第一圖形線33a沒有形成為一個完 整的圓形，而是形成了 一個 一 部分圓形被切割以連接至第二圖形線 33b的形狀。當(dāng)?shù)谝婚_口 32a和32b結(jié)合時展現(xiàn)為勺子樣的形狀(如 圖1A所示)。
細(xì)信號線66是一種由具有低導(dǎo)電電阻的金屬(例如銅)制成的 薄片或者薄膜所形成的窄線。例如，細(xì)信號線66能夠由第一接地層 56通過諸如蝕刻、激光加工等圖形化方法形成。然而，細(xì)信號線66 也可以由其他各種方法來形成。進(jìn)一步地，細(xì)信號線66連接至信號 通孔61的連接盤。所述細(xì)信號線66沒有連接至接地通孔51的連接 盤上。
如圖1B所示，在電路板31的另一底表面上形成有第二開口 35a, 此處第二接地層57的導(dǎo)電薄膜已經(jīng)被移除。這個第二開口 35a由圓 形的第三圖形線36a所形成，所述第三圖形線36a在第二接地層57 中形成了一個邊界。這個第三圖形線36a是一個以信號通孔61為軸 心的圓形，并且其尺寸大小能將信號通孔61包含于其中。此外，接 地通孔51位于第三圖形線36a的外側(cè)，這樣所有的接地通孔51都被 連接至第二接地層57。
優(yōu)選地，第二開口部分35a在一定的范圍內(nèi)盡可能地大，^f旦不包 括接地用的接地通孔51。優(yōu)選地，第三圖形線36a被形成為具有允許與每一個接地通孔51相接觸的尺寸大小，例如直徑大約為5.2mm。
考慮到合適地達(dá)到阻抗匹配，即減少阻抗的不匹配，第二接地層 57需要能夠在細(xì)信號線66的縱向方向上的整個范圍內(nèi)延伸。因此， 與兩個接地通孔51之間細(xì)信號線66在電路板31的上表面上延伸通 過的中間區(qū)域相應(yīng)的第二接地層57的一部分上形成有凸起部分57a, 以向信號通孔61凸伸出。這樣，與這個凸起部分57a相對的第二釋 放部分35a形成于第二輔助開口 35b中作為一個較小直徑的開口 。
如圖1B所示，在凸起部分57a和第二輔助開口 35b之間形成了 一個邊界的第四圖形線36b是一個圓弧。然后，為了減少阻抗的不匹 配，凸起部分57a優(yōu)選盡可能地靠近信號通孔61。因此，第四圖形線 36b的半徑為例如大約1.3mm。第四圖形線36b的半徑被確定為比起 前述信號通孔61的連接盤的4侖廓(大約2.0mm)的一半略大一些， 為的是使凸起部分57a不接觸連接盤，但也不與連接盤離開太遠(yuǎn)。進(jìn) 一步地，從信號通孔61的連接盤到凸起部分57a的前端部的距離"p" 的數(shù)值優(yōu)選為盡可能小，以處于使連接盤和凸起部分57a之間的絕緣 性不被破壞的范圍內(nèi)。換句話說，優(yōu)選地，距離"p"的數(shù)值被預(yù)設(shè)為 一范圍內(nèi)的最短值，使得能夠根據(jù)連接盤和凸起部分57a之間的絕緣 電阻，即連接盤和凸起部分57a之間的耐受電壓特性承受耐受電壓。 另外，根據(jù)圖1B所示的例子，圓弧的第四圖形線36b的中心角度"a" 的數(shù)值為90。，然而這個角度可以作適當(dāng)?shù)馗淖儭?br> 然后，高頻同軸連接器連接至電路板31的一個表面上，如圖1A 所示。進(jìn)一步地，用于屏蔽高頻同軸連接器的一個端子連接至接地通 孔51，并且用于傳輸高頻信號的高頻同軸連接器的中心導(dǎo)體連接至 信號通孔61。在這種情況下，第一開口 32a和第一輔助開口 32b都形 成得比較大，并且第一接地層56遠(yuǎn)離細(xì)信號線66，這樣第一接地層 56不會對細(xì)信號線66的電阻抗產(chǎn)生影響。進(jìn)一步地，接地通孔51 位于第一開口部分32a內(nèi)連接至第二接地層57的位置。然而，接地 通孔51的連接盤的面積很小，并且接地通孔51不會對細(xì)信號線66 的電阻抗產(chǎn)生影響。另外，在如圖1B所示的電路板31的底表面，第 二釋放部分35a形成得較大，這樣就有可能減少第二接地層57所帶來的對電阻抗的任何不利影響。
結(jié)果，細(xì)信號線66的阻抗僅根據(jù)其與第二接地層57的耦合來確 定。另外，細(xì)信號線66的阻抗沒有受到信號通孔61的影響。因而， 在電路板31的底表面上，只有通過位于對應(yīng)細(xì)信號線66位置處的第 二接地層57的匹配，才能夠達(dá)到細(xì)信號線66的電阻抗的匹配。換句 話說，阻抗能夠被匹配。進(jìn)一步地，第二接地層57只在凹入部分57a 處靠近信號通孔61,這有可能減少阻抗的不匹配。
接下來，將描述一個第二接地層57的凹入部分57a的改進(jìn)實施例。
圖2是沿著圖1A中A-A線的截面圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明該實施 方式的微帶線和第一接地層的距離關(guān)系，而圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明該 實施方式的第二接地層的凸起部分的改進(jìn)實施例。
通常地，在由帶狀金屬材料所制成的細(xì)信號線的寬度被形成為 "W"的情形下，如果在細(xì)信號線的相對兩端移除金屬層的部分的寬度 被設(shè)置在3W到5W之間，甚至在設(shè)有接地層的共面結(jié)構(gòu)情況下，細(xì) 信號線能夠被看做是微帶線。因此，根據(jù)本實施方式，如圖2所示， 如果細(xì)信號線66的寬度被形成為"W"，那么位于細(xì)信號線66兩側(cè)的 第一輔助釋放部分32b的寬度分別被設(shè)為3W或者更多。
然后，根據(jù)如圖3所示的實施例，第二接地層57的凸起部分57a 被形成為近似矩形的形狀。在這種情況下，這個凸起部分57a的寬度 被預(yù)設(shè)為 一 個通過在寬度為W的細(xì)信號線6 6的兩側(cè)增加第 一 輔助開 口 32b的寬度而獲得的數(shù)值，即不少于7W的數(shù)值。進(jìn)一步地，從信 號通孔61的連接盤到凸起部分57a的前端的距離優(yōu)選為在一范圍內(nèi) 盡可能地短，從而防止連接盤和凸起部分57a之間的電絕緣被破壞， 這與如圖1B所示的實施方式類似。
在這種情況下，當(dāng)寬度至少為7W的凸起部分57a形成的時候， 具有足夠大寬度的第二接地層57被設(shè)置在細(xì)信號線66上面相對信號 通孔61更近的位置，這樣，由于第二接地層57的匹配，細(xì)信號線 66的阻抗能夠^皮成功地匹配，并因此可減少阻抗的不匹配。
因此，根據(jù)本實施方式，第一接地層56具有移除了導(dǎo)電薄膜的第一開口 32a，以此由第一開口 32a來環(huán)繞信號通孔61的外圍，并且 第二接地層57具有移除了導(dǎo)電薄膜的第二開口 35a,以此由用于信號 傳輸?shù)牡诙_口 35a來環(huán)繞信號通孔61的外圍，在第二開口 35a中 對應(yīng)于細(xì)信號線66的區(qū)域還設(shè)有用于信號傳輸?shù)南虼┛?1凸伸出的 凹入部分57a。
因此，只能夠通過匹配第二接地層57來匹配細(xì)信號線66的阻抗。 另外，由于第二接地層57只在凹入部分57a靠近信號通孔61，有可 能減少阻抗的任何不匹配。
另外，凹入部分57a的寬度至少為細(xì)信號線66的寬度的七倍。
在這種情況下，由于在細(xì)信號線66中，具有足夠大寬度的第二接地
層57與靠近信號通孔61的位置相應(yīng)，能夠減少阻抗的不匹配。
本發(fā)明不限于上述的實施方式，基于本發(fā)明的要旨能夠以各種方 式作出各種變化，這些變化并不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。
ii
權(quán)利要求
1、一種具有相對表面的電路板，包括(a)導(dǎo)電信號通孔，其延伸穿過電路板的厚度，高頻同軸連接器的中心導(dǎo)體連接于該信號通孔；(b)多個用于基準(zhǔn)電勢的導(dǎo)電接地通孔，其延伸穿過所述電路板的厚度并且設(shè)置在所述信號通孔的外圍，使得高頻同軸連接器的用于屏蔽的端子連接至該接地通孔；(c)第一接地層，其由導(dǎo)電薄膜形成，位于電路板的一個表面上；(d)細(xì)信號線，其連接至所述信號通孔，并且作為電路板的所述表面上的微帶線；以及(e)第二接地層，其由導(dǎo)電薄膜形成，位于所述電路板的另一個表面上；其特征在于，(f)所述第一接地層具有第一開口，其中導(dǎo)電薄膜被移除，以形成環(huán)繞著所述信號通孔的第一開口；以及(g)所述第二接地層具有第二開口，其中導(dǎo)電薄膜被移除，以形成環(huán)繞著所信號通孔的外圍的第二開口，所述第二開口包括凸起部分，所述凸起部分在所述第二開口的釋放部分中對應(yīng)所述細(xì)信號線的區(qū)域內(nèi)向所述信號通孔凸伸出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路板，其特征在于，所述凸起部分的寬度至少為所述細(xì)信號線的寬度的七倍。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路板，其特征在于，所述凸起部分的前端遠(yuǎn)離所述信號通孔的距離根據(jù)絕緣耐受電壓來確定。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路板，其特征在于，所述第一接地層包括第一開口，其中所述導(dǎo)電薄膜被移除，從而在所述細(xì)信號線的兩側(cè)的寬度分別至少為所述細(xì)信號線的寬度的三倍。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路板，其特征在于，(a) 第一開口在其中包含所述信號通孔，并且所有的所述接地通孔連接至該第一開口；以及(b) 第二開口在其中包含信號通孔而不包含任何接地通孔。
全文摘要
一種利用一系列通孔來進(jìn)行阻抗匹配的電路板，被四個接地通孔圍繞的一個信號通孔利用同軸信號傳輸線來影響阻抗匹配。所述通孔被電鍍并延伸通過電路板的厚度。電路板的兩個相對表面都具有導(dǎo)電接地層，并且每一個這樣的導(dǎo)電接地層都具有形成于其上的開口以環(huán)繞一個或者多個通孔。在頂部表面上，所述開口圍繞著信號通孔和接地通孔，而在底部表面上，所述開口僅部分地圍繞著信號通孔，并且所述開口包括形成于其中的凸起部分。
文檔編號H01P5/08GK101529650SQ200780038890
公開日2009年9月9日 申請日期2007年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月22日
發(fā)明者梶原真司, 牧野公保 申請人:莫列斯公司