專利名稱：使用接地和信號(hào)pth反鉆進(jìn)行信號(hào)整形的孔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用接地和信號(hào)PTH反鉆(back-drilling)進(jìn)行信號(hào)整形 (signal shaping ) 的孑L 。
背景技術(shù)：
近年來的系統(tǒng)設(shè)計(jì)情況已經(jīng)驅(qū)使專用工具和實(shí)踐的需求來確保高速信 號(hào)質(zhì)量，特別是對(duì)于背板(backplane)和連接器過孔陣列。工業(yè)中所用信號(hào)的速度以每?jī)赡陜杀兜钠骄俾试黾印Ｓ纱?，背板?其他印刷電路板(PCB)所用信號(hào)的上升時(shí)間也減小，并且點(diǎn)對(duì)點(diǎn)發(fā)送這 些信號(hào)所需的帶寬增加(每?jī)赡昃图颖??，F(xiàn)在板對(duì)板(board-to-board) 應(yīng)用場(chǎng)合中3.125G比特/秒(Gbps)的傳輸數(shù)據(jù)率己經(jīng)是平常的事。隨著 數(shù)據(jù)率向5、 6.25或10Gbps增加，必須對(duì)信道的每個(gè)部分進(jìn)行檢查以提高 性能。信道包括鍍通孔(plated through holes, PTH)，鍍通孔也稱為過孔， 其如圖1所示將信號(hào)傳輸?shù)蕉鄬覲CB的內(nèi)部層中。PTH對(duì)于許多器件封裝 很常見，這些封裝例如球柵陣列(BGA)和其他連接器類型。通常，在背 板系統(tǒng)中，發(fā)送器與接收器之間的信道包括若干個(gè)過孔或PTH。PTH是通過穿透多層PCB鉆孔來制造的。如本領(lǐng)域所知，多層PCB 包括由電介質(zhì)層分隔開的導(dǎo)電跡線。孔由導(dǎo)體(例如銅)覆蓋，并形成有 焊盤以將PTH連接到導(dǎo)電跡線中特定的跡線。如圖1所示，PTH 10可以 用于將信號(hào)從接觸焊盤(capture pad) 12傳導(dǎo)到內(nèi)部跡線16，所述接觸焊 盤12安裝在PCB的表面14上。在此情況下，PTH在表面上帶有用于與接 觸焊盤連接的焊盤，以及與所選內(nèi)部跡線連接的另一焊盤。PTH與所有其 他跡線絕緣。在高頻下，將表面焊盤接合到內(nèi)部跡線的PTH會(huì)影響信號(hào)整形。取決
于信號(hào)頻率以及PTH的尺寸，信號(hào)能量可能從PTH反射或者被轉(zhuǎn)換成輻 射，從而造成信號(hào)功率損耗以及其他不良的副作用。眾所周知，PTH作為濾波器時(shí)所在的頻率是由孔的未用部分確定的， 所述未用部分稱為諧振截線(resonant stub)。在圖1中，延伸超過所選跡 線層的PTH部分是諧振截線18。用于對(duì)截線的影響進(jìn)行控制的一種技術(shù) 是利用稱為"反鉆"的改變其尺寸的技術(shù)，在該技術(shù)中，如圖2所示，通 過從PCB的反面鉆孔來除去PTH未用部分的鍍層。反鉆必須在制造成本 與電性能之間進(jìn)行權(quán)衡。其效果會(huì)受到鉆孔深度精確性以及多深度鉆孔的 成本增大這些因素的影響。但是，這些簡(jiǎn)單的反鉆技術(shù)(用于減小截線影響)在某些情況下不適 于保證2Gbps和更高速度下的高質(zhì)量信號(hào)。還有其他已知技術(shù)采用更加奇異的技術(shù)(例如在PCB中嵌入無(wú)源或有 源濾波器)來減小反射并進(jìn)行信號(hào)整形。但是，這些技術(shù)較昂貴，并且在 多數(shù)情況下不適于PCB的大量生產(chǎn)。隨著對(duì)于具有更高簡(jiǎn)便性和更低成本的更多、更好技術(shù)的需要，高頻 傳輸領(lǐng)域中的挑戰(zhàn)在繼續(xù)增大。因此需要一種新的系統(tǒng)和方法來控制PTH 造成的反射和信號(hào)整形。發(fā)明內(nèi)容在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，采用標(biāo)準(zhǔn)反鉆技術(shù)來除去經(jīng)反鉆的信號(hào) PTH附近接地PTH的諧振截線，從而進(jìn)行信號(hào)整形并減小反射。在本發(fā)明的另一種實(shí)施例中，改變接地PTH的截線長(zhǎng)度，從而對(duì)選定 信號(hào)頻率處的信號(hào)整形進(jìn)行控制。根據(jù)下面的詳細(xì)說明以及附圖，可以更加了解本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖l是鍍通孔的立體剖視圖；圖2包括圖示了反鉆處理的截面圖3是信號(hào)PTH和接地PTH的布局俯視圖；圖4是圖3中布局的側(cè)視圖；圖5是本發(fā)明一種實(shí)施例的立體剖視圖；圖6是圖示了本發(fā)明 一種實(shí)施例操作的曲線圖；圖7是描述本發(fā)明一種實(shí)施例所執(zhí)行的步驟的流程圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的各種實(shí)施例。附圖中圖示了這些實(shí)施例的示 例。盡管將結(jié)合這些實(shí)施例來說明本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)明白，不應(yīng)將本發(fā)明 限制在任何實(shí)施例。相反，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為覆蓋了由權(quán)利要求限定的本發(fā)明精神 和范圍內(nèi)可以包括的那些變更、修改和等同形式。在下面的說明中，闡述 了大量具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)各種實(shí)施例的詳盡理解。但是，在不采用這些具 體細(xì)節(jié)中的一些或全部的情況下，也可以實(shí)施本發(fā)明。在其他情況下，并 未對(duì)公知處理操作進(jìn)行詳細(xì)描述，以免不必要地使本發(fā)明模糊不清。圖3和圖4圖示了印刷電路板上的PTH布局。如本領(lǐng)域所知，信號(hào) PTH通常置于接地PTH之間，以減小信號(hào)間的串?dāng)_。在圖3中，信號(hào) PTH30被置于第一、第二、第三和第四接地PTH 32(1) - 32(4)之間。圖4 是圖示了信號(hào)PTH 30的側(cè)視圖，所述信號(hào)PTH 30已受到過反鉆以減小諧 振截線的尺寸，并被四個(gè)接地PTH 32(1) - 32(4)圍繞。發(fā)明人己經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過采用標(biāo)準(zhǔn)反鉆技術(shù)來減小圍繞信號(hào)PTH的接地 PTH的諧振截線長(zhǎng)度，可以使信道的信號(hào)質(zhì)量以及經(jīng)過各種板厚傳輸高頻 信號(hào)的能力提高。圖5圖示了本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例，其中，接地PTH 32(1) - 32 (4) 己受到過反鉆，所以這些接地PTH的諧振截線的尺寸已減小。圖6是圖示了各種頻率下信號(hào)衰減的曲線圖。點(diǎn)線表示了 15GHz下信 號(hào)衰減的顯著增大。如虛線所示，在接地PTH受到反鉆之后，這種信號(hào)衰 減的顯著程度大大降低。該曲線圖所示接地PTH反鉆的效果使得信道更加 "平坦"，即，信道的諧振和反射大大減少。這對(duì)信道/過孔結(jié)構(gòu)的輸出信 號(hào)質(zhì)量有直接影響。
在上述實(shí)施例中采用了標(biāo)準(zhǔn)反鉆技術(shù)?？梢栽谙嗤闹圃爝^程中對(duì)信號(hào)PTH和接地PTH進(jìn)行反鉆，而不會(huì)顯著增加PCB制造的成本或復(fù)雜 性。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)背板中的接地PTH進(jìn)行反鉆，但也可以對(duì)用 于形成高頻信號(hào)傳輸信道的任何板使用這種技術(shù)。在本發(fā)明的另一種實(shí)施例中，可以改變信號(hào)PTH和接地PTH的諧振 截線長(zhǎng)度，以根據(jù)信道需求對(duì)所傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行整形。在本發(fā)明的這種實(shí)施例中，將信號(hào)PTH反鉆與接地PTH反鉆相結(jié)合 來對(duì)信號(hào)產(chǎn)生濾波器效果。如圖7的流程圖所示，通過調(diào)節(jié)信號(hào)PTH的反 鉆深度并將接地PTH反鉆到相同或不同的深度，來改變?yōu)V波公式。使用建模工具(例如Ansoft出品的HFSS)，可以針對(duì)每個(gè)反鉆深度 解算信道的變換公式，并可以設(shè)置所需的信號(hào)濾波或整形。這樣，可以根 據(jù)PTH結(jié)構(gòu)的變換公式對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行控制、濾波和整形，并可以通過改 變反鉆深度來調(diào)節(jié)輸出信號(hào)。已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明。但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想 到替換和替代形式。例如，這些示意示了由四個(gè)接地PTH圍繞的信號(hào) PTH，但是本發(fā)明不限于任何PTH的具體數(shù)目或構(gòu)造。此外，也可以采用 本領(lǐng)域技術(shù)人員所知除了 HFSS之外的建模程序。因此，除了權(quán)利要求規(guī) 定的那些之外，不應(yīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。
權(quán)利要求
1.一種方法，用于制造印刷電路板，所述印刷電路板具有由電介質(zhì)層分隔的多個(gè)內(nèi)部導(dǎo)電層，并采用鍍通孔將所述印刷電路板表面上的焊盤連接到具體的內(nèi)部導(dǎo)電層，延伸超過所述具體內(nèi)部導(dǎo)電層的鍍通孔部分稱為所述鍍通孔的諧振截線，所述方法包括提供印刷電路板，所述印刷電路板具有信號(hào)鍍通孔和多個(gè)接地鍍通孔，所述信號(hào)鍍通孔將表面連接器耦合到第一內(nèi)部導(dǎo)電層，所述多個(gè)接地鍍通孔布置成圍繞所述信號(hào)鍍通孔以防止信號(hào)串?dāng)_，每個(gè)接地鍍通孔具有諧振截線；對(duì)所述多個(gè)接地鍍通孔中的第一接地鍍通孔進(jìn)行反鉆，以除去所述第一接地鍍通孔的諧振截線的至少一部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括下列歩驟將所述第一接地鍍通孔的所述諧振截線除去指定長(zhǎng)度，以改善選定高 頻下的信號(hào)傳輸。
3. —種印刷電路板，包括 多個(gè)內(nèi)部導(dǎo)電層，由電介質(zhì)層分隔；多個(gè)鍍通孔，每個(gè)鍍通孔將所述印刷電路板表面上的焊盤連接到具休 的內(nèi)部導(dǎo)電層，延伸超過所述具體內(nèi)部導(dǎo)電層的鍍通孔部分稱為所述鍍通 孔的諧振截線；所述多個(gè)鍍通孔中的第一鍍通孔是信號(hào)鍍通孔，所述信號(hào)鍍通孔將表 面連接器耦合到第一內(nèi)部導(dǎo)電層，所述信號(hào)鍍通孔具有受到反鉆的諧振截 線，以使選定頻率或頻帶上的信號(hào)傳輸?shù)玫礁纳疲灰约八龆鄠€(gè)鍍通孔中的第二鍍通孔是接地鍍通孔，所述接地鍍通孔具有 受到反鉆的諧振截線，以使所述選定頻率或頻帶上的信號(hào)傳輸?shù)玫竭M(jìn)一步 改善。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的印刷電路板，其中所述第一接地鍍通孔的所述諧振截線具有選定的長(zhǎng)度，以使所述選定 頻率或頻帶上的信號(hào)傳輸?shù)玫礁纳啤?br> 5. —種根據(jù)選定頻率或頻段的傳輸需求對(duì)信號(hào)進(jìn)行整形的方法，所述 方法包括針對(duì)諧振截線長(zhǎng)度的不同組合，對(duì)印刷電路板的信號(hào)鍍通孔和接地鍍 通孔的具體構(gòu)造形式的信號(hào)傳輸特性進(jìn)行計(jì)算機(jī)建模；選擇諧振截線長(zhǎng)度的優(yōu)選組合，所述諧振截線長(zhǎng)度的優(yōu)選組合具有適 于所選頻率或頻段傳輸?shù)男盘?hào)特性；提供印刷電路板，所述印刷電路板具有所述具體構(gòu)造形式的信號(hào)鍍通 孔和接地鍍通孔；對(duì)所述具體構(gòu)造形式的印刷電路板中的鍍通孔進(jìn)行反鉆，使所述印刷 電路板上的每個(gè)鍍通孔具有的諧振截線長(zhǎng)度等于由計(jì)算機(jī)建模確定的所述 諧振截線長(zhǎng)度優(yōu)選組合中的相應(yīng)諧振截線長(zhǎng)度。
6. —種根據(jù)選定頻率或頻段的傳輸需求對(duì)信號(hào)進(jìn)行整形的系統(tǒng)，所述 系統(tǒng)包括用于計(jì)算機(jī)建模的裝置，針對(duì)諧振截線長(zhǎng)度的不同組合，對(duì)印刷電路 板的信號(hào)鍍通孔和接地鍍通孔的具體構(gòu)造形式的信號(hào)傳輸特性進(jìn)行計(jì)算機(jī) 建模，以便選擇諧振截線長(zhǎng)度的優(yōu)選組合，所述諧振截線長(zhǎng)度的優(yōu)選組合 具有適于所選頻率或頻段傳輸?shù)男盘?hào)特性；以及用于對(duì)所述印刷電路板中的鍍通孔進(jìn)行反鉆的裝置，使所述印刷電路 板上的每個(gè)鍍通孔具有的諧振截線長(zhǎng)度等于由計(jì)算機(jī)建模確定的所述諧振 截線長(zhǎng)度優(yōu)選組合中的相應(yīng)諧振截線長(zhǎng)度，所述印刷電路板具有所述具體 構(gòu)造形式的信號(hào)鍍通孔和接地鍍通孔。
全文摘要
一種方法和裝置，用于采用標(biāo)準(zhǔn)反鉆技術(shù)對(duì)經(jīng)過鍍通孔(PTH)傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行整形，以減小經(jīng)反鉆的信號(hào)PTH附近的接地PTH的諧振截線長(zhǎng)度。
文檔編號(hào)H05K1/03GK101151945SQ200680010015
公開日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2006年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月2日
發(fā)明者邁克爾·戈波曼, 雨瓦爾·巴史耳 申請(qǐng)人:思科技術(shù)公司