專利名稱：具有改良過孔的印刷電路板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種印刷電路板(Printed Circuit Board，以下簡稱PCB)，特別涉及一種具有改良過孔的高速數(shù)字印刷電路板。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代通訊系統(tǒng)中，信號的傳輸速率越來越高，從過去的50M、100M到現(xiàn)在的2.5G、3.125G，并將向5G、10G發(fā)展。
隨著實際應(yīng)用中對數(shù)字信號處理系統(tǒng)要求的日益提高，信號傳輸特性的提高已經(jīng)成為高速數(shù)字印刷電路板設(shè)計者必須關(guān)心的問題。信號完整性是指電路傳輸信號時對信號波形的保真程度。良好的信號完整性指信號通過傳輸電路后，信號接收端的波形與信號發(fā)送端的波形在容許的誤差范圍內(nèi)保持一致，并且空間鄰近的傳輸信號間的相互影響也要在誤差容許的范圍之內(nèi)。信號完整性處理的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)能否正常工作。由于信號的延遲、反射、串?dāng)_等信號傳輸所帶來的問題會致使信號品質(zhì)變壞，嚴(yán)重時會導(dǎo)致信號邏輯錯誤，因此保證信號傳輸線特性阻抗的匹配和一致連續(xù)性，以保證接收端的一定的信號質(zhì)量，是高速數(shù)字印刷電路板設(shè)計的關(guān)鍵。而理論和實踐都證明，高速信號線需要通過過孔來實現(xiàn)印刷電路板層與層間的信號連接是導(dǎo)致信號傳輸線阻抗不連續(xù)、信號完整性失真的一個重要因素。
高速信號印刷電路板上信號密度不斷增大，為了保證信號傳遞和更有效的布局總線，需要更多的信號傳輸層，于是通過過孔實現(xiàn)層間信號傳輸是不可避免的。過孔按作用可分為兩類一是用作各層間的電氣連接；二是用作器件的固定和定位。按工藝類型過孔可分為三類，即盲孔、埋孔和通孔。盲孔位于印刷電路板頂層和底層表面，用于表層線路和內(nèi)層線路的連接；埋孔位于印刷電路板內(nèi)層；通孔貫穿整個電路板，可實現(xiàn)內(nèi)部電氣互連或作為器件的粘著定位孔。
如圖1所示，過孔主要由中間的鉆孔11、鉆孔周圍的焊盤13及非連接層的反焊盤15三部分組成，這三部分的尺寸大小決定了過孔的大小。圖2示出的是過孔的電路參數(shù)模型，該模型由兩個電容C0、C1和一個電感L構(gòu)成，電容的大小主要受焊盤、反焊盤的尺寸影響。過孔焊盤的近似容值可以用下式來評估和計算C=1.41ϵrD1TD2-D1]]>其中，εr為印刷電路板的介電常數(shù)，T為過孔所連接的印刷電路板的板厚，D1為過孔的焊盤直徑，D2為過孔在非連接層的反焊盤的直徑。在實際電路中，由于等效電容的作用遠(yuǎn)大于電感L的作用，因此過孔集中參數(shù)可簡化成一電容，該電容值為過孔兩個焊盤的電容值之和，如圖1所示現(xiàn)有技術(shù)中D’0＝D’1，所以整個過孔(圖未標(biāo)號)的阻抗為C′via=C′0+C′1=2×C′1=2×1.41ϵrD′1TD′2-D′1]]>在涉及高速、高密度的印刷電路板設(shè)計時，設(shè)計者總是希望過孔越小越好，這樣其自身的寄生電容就越小，從而更適合高速電路。
現(xiàn)有技術(shù)在工藝允許的范圍內(nèi)一般是同時減小所有焊盤的直徑，雖然減小了焊盤的容值，減少了輸入信號的反射，但由于與輸出信號線連接的焊盤直徑減小，其直接導(dǎo)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(jìn)一步傳輸時的完整性，大多不能呈現(xiàn)較好的效果。當(dāng)有輸入信號從一信號層由信號傳輸線通過過孔的一焊盤傳輸信號至另外一信號層時，與輸入信號線相連的焊盤電容較大，阻抗較小，一般視為短路，而信號傳輸線恒有阻抗，故傳輸過程中傳輸線阻抗不連續(xù)，信號的完整性受到一定程度的影響。請參考圖3中的曲線2’，該曲線為現(xiàn)有技術(shù)中輸入信號的反射曲線，由圖可知，當(dāng)信號傳輸線在有過孔的印刷電路板上由一信號層通過過孔傳輸信號至另一信號層時，由于過孔阻抗與輸入信號傳輸線阻抗不相匹配程度較大，導(dǎo)致輸入信號在通過過孔焊盤時發(fā)生較大的反射，影響信號的傳輸質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種具有改良過孔的印刷電路板，以利于印刷電路板上的信號傳輸，通過減小輸入信號通過過孔時的反射，提高信號的傳輸質(zhì)量。
一種具有改良過孔的印刷電路板，所述印刷電路板包括兩信號層、一過孔、若干信號引入線和若干信號引出線，所述過孔及信號引入線和信號引出線用于所述印刷電路板層間的電氣連接。所述過孔包括一鉆孔及兩個焊盤，其中一焊盤與所述信號引入線電連接并處于同一信號層，另一焊盤與所述信號引出線電連接并同處于另一信號層，其中與所述信號引入線電連接的焊盤的直徑小于與所述信號引出線電連接的焊盤的直徑。所述過孔類型可以是通孔、盲孔或埋孔。
相較現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的過孔中與信號輸入端相連的焊盤的直徑小于與信號輸出端相連的焊盤的直徑，從而使得輸入信號經(jīng)過過孔時反射減小，同時通過過孔后的輸出信號反射不受影響，進(jìn)一步提高了信號的傳輸質(zhì)量。

下面結(jié)合附圖及較佳實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述圖1是現(xiàn)有技術(shù)具有過孔的印刷電路板示意圖。
圖2是過孔的電路參數(shù)模型。
圖3是本發(fā)明具有改良過孔的印刷電路板的較佳實施方式示意圖。
圖4是信號傳輸線在本發(fā)明具有改良過孔的印刷電路板與現(xiàn)有印刷電路板上傳輸信號時的阻抗仿真波形圖，可以對比顯示本發(fā)明效果。
圖5是信號傳輸線在本發(fā)明具有改良過孔的印刷電路板與現(xiàn)有印刷電路板上傳輸信號時的反射仿真波形圖，可以對比顯示本發(fā)明效果。
具體實施方式圖3為本發(fā)明較佳實施方式的具有改良過孔的印刷電路板，所述印刷電路板包括兩信號層(圖未標(biāo)號)、一過孔(圖未標(biāo)號)、一信號引入線12及一信號引出線14。所述過孔包括一鉆孔110、一與所述信號引入線12電連接的焊盤112及一與所述信號引出線14電連接的焊盤114。，所述信號引入線12及焊盤112同處于所述印刷電路板的一信號層，所述信號引出線14及焊盤114同處于所述印刷電路板的另一信號層。由于在信號傳輸時，要求輸入信號的反射要盡量減小，而輸出信號同時也要有較好的完整性。所以該設(shè)計在現(xiàn)有過孔的基礎(chǔ)上，使得與所述信號引入線12電連接的焊盤112的直徑D0小于與所述信號引出線14電連接的焊盤114的直徑D1，即D0＜D1。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該過孔反焊盤的直徑D2不發(fā)生變化，即D2＝D’2，所述焊盤114的直徑與現(xiàn)有技術(shù)相比亦沒有變化，即D1＝D’1。知本發(fā)明中的過孔電容Dvia=C0+C1=1.41ϵrD0TD2-D0+1.41ϵrD1TD2-D1]]>上式中C0代表焊盤112的電容，C1代表焊盤114的電容。由于過孔焊盤的電容與過孔焊盤的直徑成正比，與現(xiàn)有技術(shù)相比，對于與所述信號引入線12電連接的焊盤112來說，由于所述焊盤112直徑D0減小，所以該焊盤112的電容C0減小，與所述信號引出線14電連接的焊盤114的電容C1不變。由上述分析知，整個過孔的電容Cvia較現(xiàn)有技術(shù)過孔的電容C’via減少，由于電阻和電容成反比，所以整個過孔的電阻增大，與輸入信號傳輸線的阻抗更為匹配，即通過減小所述焊盤112的直徑D0使得信號傳輸線在傳輸信號到所述過孔時的反射減小。其具體效果請參閱圖4和圖5，其中圖4為信號傳輸線在本發(fā)明具有改良過孔的印刷電路板與現(xiàn)有印刷電路板上傳輸信號時的阻抗仿真波形對比結(jié)果圖，從仿真測試的波形來看，信號傳輸線在具有改良過孔的印刷電路板上傳輸信號時，其阻抗曲線1與其在通過普通過孔的印刷電路板上傳輸信號時的阻抗曲線1’相比，沒有通過過孔的區(qū)域兩條曲線完全重合。當(dāng)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的印刷電路板上阻抗匹配程度更好。
請參閱圖5是信號傳輸線在本發(fā)明具有改良過孔的印刷電路板與現(xiàn)有印刷電路板上傳輸信號時的反射仿真波形圖，從仿真測試的波形來看，沒有通過過孔的區(qū)域兩條曲線亦完全重合。當(dāng)信號傳輸至過孔時，通過改進(jìn)過孔時的輸入信號的反射曲線2與信號傳輸經(jīng)過普通過孔時的反射曲線2’相比，所述改進(jìn)過孔在信號輸入時輸入信號的反射減小，輸出信號的反射與原來的相同，對于傳輸信號整體而言，提高了其傳輸?shù)耐暾裕纳屏诵盘柕膫鬏斕匦浴?br> 可以理解的是，本發(fā)明實施方式的技術(shù)方案對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可能做出各種等同的改變或替換，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明后附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有改良過孔的印刷電路板，所述印刷電路板包括兩信號層、一過孔、若干信號引入線及若干信號引出線，所述過孔、信號引入線及信號引出線用于所述印刷電路板層間的電氣連接；所述過孔包括一鉆孔及兩個焊盤，其中一焊盤與所述信號引入線電連接，另一焊盤與所述信號引出線電連接，其特征在于與所述信號引入線電連接的焊盤的直徑小于與所述信號引出線電連接的焊盤的直徑。
2.如權(quán)利要求1所述的具有改良過孔的印刷電路板，其特征在于所述過孔是通孔。
3.如權(quán)利要求1所述的具有改良過孔的印刷電路板，其特征在于所述過孔是盲孔。
4.如權(quán)利要求1所述的具有改良過孔的印刷電路板，其特征在于所述過孔是埋孔。
5.如權(quán)利要求2至4項中任一項所述的具有改良過孔的印刷電路板，其特征在于所述信號引入線及與其連接的焊盤在同一信號層。
6.如權(quán)利要求2至4項中任一項所述的具有改良過孔的印刷電路板，其特征在于所述信號引出線及與其連接的焊盤同在另一信號層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有改良過孔的印刷電路板，所述印刷電路板包括兩信號層、一過孔、若干信號引入線及若干信號引出線。所述過孔、信號引入線及信號引出線用于所述印刷電路板層間的電氣連接；所述過孔包括一鉆孔及兩個焊盤；其中一焊盤與所述信號引入線電連接，另一焊盤與所述信號引出線電連接，其中與所述信號引入線電連接的焊盤的直徑小于與所述信號引出線電連接的焊盤的直徑。通過上述設(shè)計，在不影響輸出信號的前提下，可以減少高速信號傳輸過程中輸入信號經(jīng)過過孔時的反射，從而改善了信號的傳輸質(zhì)量。
文檔編號H05K3/42GK1889810SQ20051003578
公開日2007年1月3日 申請日期2005年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月2日
發(fā)明者林有旭, 葉尚蒼, 黃肇振, 李傳兵 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司