一種pcb板過(guò)孔阻抗控制的方法及結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種PCB板過(guò)孔阻抗控制的方法及結(jié)構(gòu)。通過(guò)重新利用被業(yè)界舍棄的PCB板上的非功能焊盤，在與過(guò)孔連接的出線層外的其他層設(shè)置非功能焊盤，以調(diào)節(jié)過(guò)孔傳輸路徑上金屬焊盤的均衡性，從而改善單位長(zhǎng)度分布電容的一致性。通過(guò)本發(fā)明，可以大幅度改善目前現(xiàn)有過(guò)孔阻抗控制技術(shù)的缺陷，從而達(dá)到改善PCB板整體網(wǎng)絡(luò)通信信號(hào)質(zhì)量的目的。
【專利說(shuō)明】一種PCB板過(guò)孔阻抗控制的方法及結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種PCB板過(guò)孔阻抗控制的方法及結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]PCB (Printed Circuit Board)板是通信設(shè)備內(nèi)重要的部件,是電子元器件的支撐體和電氣連接的提供者。隨著PCB板承載通信的電子信號(hào)速率越來(lái)越高，PCB板上的電子線路需要進(jìn)行阻抗控制以保證電子信號(hào)質(zhì)量。通過(guò)調(diào)整PCB板各層的層疊設(shè)計(jì)和走線線寬，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PCB板走線不同阻抗值的精確控制。目前業(yè)界常見(jiàn)的做法是按照單端走線50 Ω、差分走線100 Ω進(jìn)行控制。PCB板走線的阻抗控制技術(shù)已經(jīng)非常成熟。PCB板不同層的走線借由過(guò)孔連接成為彼此連通的通信網(wǎng)絡(luò)(如圖1所示)。過(guò)孔作為PCB通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，本身具有和PCB走線一樣的分布阻抗特性。并且通常過(guò)孔才是PCB線路網(wǎng)絡(luò)中阻抗最大不連續(xù)點(diǎn)所在。隨著PCB板通信速率進(jìn)入GHz時(shí)代，過(guò)孔阻抗控制技術(shù)日益成為保證PCB板通信信號(hào)質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]業(yè)界最常見(jiàn)的過(guò)孔阻抗控制技術(shù)如圖2所示，通過(guò)控制反焊盤尺寸大小來(lái)改善整體過(guò)孔電氣特性。通過(guò)3D電磁場(chǎng)仿真我們可以確定最佳的反焊盤尺寸大小。然而，如圖3所示，仿真顯示過(guò)孔阻抗并非均勻一致，而是呈現(xiàn)分布式的阻值變化。在最佳反焊盤設(shè)計(jì)情況下過(guò)孔阻抗偏離50 Ω的目標(biāo)值仍然有正負(fù)2.5歐姆的偏差，該偏差是現(xiàn)有阻抗控制方法固有的誤差，無(wú)法繼續(xù)提升阻抗控制精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明在目前業(yè)界常規(guī)過(guò)孔阻抗控制技術(shù)基礎(chǔ)之上，提出一種新穎的過(guò)孔阻抗控制技術(shù)，可以大幅度改善現(xiàn)有過(guò)孔阻抗控制技術(shù)的缺陷，從而達(dá)到改善整體網(wǎng)絡(luò)通信信號(hào)質(zhì)量的目的。
[0005]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方案具體如下:
[0006]一種PCB板過(guò)孔阻抗控制的方法，用于對(duì)PCB板上的過(guò)孔阻抗進(jìn)行精確控制，其中，在與過(guò)孔連接的出線層之外的其他層設(shè)置有非功能焊盤，以調(diào)節(jié)過(guò)孔傳輸路徑上金屬焊盤的均衡性，從而改善單位長(zhǎng)度分布電容的一致性。
[0007]進(jìn)一步地，所述PCB板過(guò)孔上還包括有表層普通焊盤、出線層普通焊盤以及反焊盤。
[0008]進(jìn)一步地，所述PCB板過(guò)孔上的表層普通焊盤、出線層普通焊盤、非功能焊盤、反焊盤尺寸的大小以及表層普通焊盤、出線層普通焊盤、非功能焊盤和反焊盤尺寸大小之間的關(guān)系，是通過(guò)采用3D電磁場(chǎng)仿真計(jì)算得出。
[0009]進(jìn)一步地，所述方法還包括:優(yōu)化PCB層疊結(jié)構(gòu)，使各層之間的間距一致，從而達(dá)到過(guò)孔傳輸路徑上的普通焊盤和非功能焊盤均勻分布。
[0010]進(jìn)一步地，所述方法還包括:在所述PCB板過(guò)孔的周圍進(jìn)一步設(shè)置控制信號(hào)回流的地過(guò)孔，通過(guò)地過(guò)孔的通孔結(jié)構(gòu)改變PCB板過(guò)孔和地過(guò)孔間的電磁場(chǎng)分布，從而達(dá)到改善信號(hào)過(guò)孔阻抗控制精度的目的。
[0011]本發(fā)明同時(shí)提供一種PCB板過(guò)孔阻抗控制的結(jié)構(gòu)，用于改善PCB板過(guò)孔的阻抗控制精度，其中，所述PCB板過(guò)孔結(jié)構(gòu)包括有:非功能焊盤，分布于與過(guò)孔連接的出線層外的其他層，以調(diào)節(jié)所述過(guò)孔傳輸路徑上金屬焊盤的均衡性，從而改善單位長(zhǎng)度分布電容的一致性。
[0012]進(jìn)一步地，所述PCB板過(guò)孔結(jié)構(gòu)上還包括有表層普通焊盤、出線層普通焊盤以及反焊盤。
[0013]進(jìn)一步地，所述PCB板過(guò)孔結(jié)構(gòu)上的表層普通焊盤、出線層普通焊盤、非功能焊盤、反焊盤尺寸的大小以及表層普通焊盤、出線層普通焊盤、非功能焊盤和反焊盤尺寸大小之間的關(guān)系，是通過(guò)采用3D電磁場(chǎng)仿真計(jì)算得出。
[0014]進(jìn)一步地，通過(guò)優(yōu)化PCB層疊結(jié)構(gòu)，使各層之間的間距一致，從而使得過(guò)孔傳輸路徑上的普通焊盤和非功能焊盤等間距均勻分布。
[0015]進(jìn)一步地，在所述PCB過(guò)孔結(jié)構(gòu)的周圍進(jìn)一步設(shè)置有控制信號(hào)回流的地過(guò)孔，通過(guò)地過(guò)孔的通孔結(jié)構(gòu)改變信號(hào)過(guò)孔和地孔之間的電磁場(chǎng)分布，從而達(dá)到改善信號(hào)過(guò)孔阻抗控制精度的目的。
[0016]與現(xiàn)有的技術(shù)方案相比，本發(fā)明可以將過(guò)孔的分布電容設(shè)計(jì)和制作的更加均勻，從而實(shí)現(xiàn)極高精度的過(guò)孔分布阻抗控制，從而改善單板通信信號(hào)質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是現(xiàn)有方案多層PCB板過(guò)孔的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是現(xiàn)有方案通過(guò)反焊盤控制過(guò)孔阻抗的多層PCB板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是現(xiàn)有方案通過(guò)仿真顯示不同反焊盤尺寸過(guò)孔阻抗控制效果圖。
[0020]圖4是現(xiàn)有方案PCB板常規(guī)過(guò)孔制作工藝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖5是本發(fā)明PCB板過(guò)孔帶有均勻分布的非功能焊盤結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖6是本發(fā)明PCB板回流地過(guò)孔均勻分布在信號(hào)過(guò)孔周圍以輔助阻抗控制的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖7是本發(fā)明通過(guò)仿真顯示不同反焊盤尺寸過(guò)孔阻抗控制效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]仍以圖2所示的PCB板為例，PCB板的信號(hào)過(guò)孔的制作，一般包括如下控制指標(biāo):
[0025]1、鉆孔孔徑(Drill Diamater)
[0026]2、電鍍厚度(Plated)
[0027]3、普通焊盤(Regular Pad)
[0028]4、散熱焊盤(Thermal Relief)
[0029]5、反焊盤(Anti Pad)
[0030]其中普通焊盤主要應(yīng)用在PCB板的出線層和表層，出線層的普通焊盤可以增強(qiáng)PCB走線和金屬過(guò)孔間的機(jī)械連接性能，有利于PCB機(jī)械加工制作。除表層和出線層之外的其他層普通焊盤稱為非功能焊盤。根據(jù)信號(hào)完整性理論，非功能焊盤作為通信鏈路的樁線(Stub)，會(huì)影響信號(hào)的有效傳輸。業(yè)界多年的標(biāo)準(zhǔn)做法是刪除PCB板各層間的非功能焊盤以改善信號(hào)過(guò)孔的電氣性能。
[0031]在現(xiàn)有方案中，由于內(nèi)層非功能焊盤做為樁線一般被PCB板加工廠刪除，因此，信號(hào)過(guò)孔在垂直方向上的金屬焊盤分布并不均勻。以圖4所示的過(guò)孔結(jié)構(gòu)為例，PCB板兩出線層普通焊盤之間較長(zhǎng)一段過(guò)孔結(jié)構(gòu)沒(méi)有水平方向的普通金屬焊盤，導(dǎo)致過(guò)孔傳輸路徑上的金屬焊盤分布不均勻。根據(jù)電磁場(chǎng)理論，空間中相鄰的兩個(gè)金屬導(dǎo)體會(huì)存在電容效應(yīng)。單位長(zhǎng)度導(dǎo)體會(huì)存在分布電容和分布電感，兩者綜合作用形成分布阻抗。金屬焊盤的不均勻分布意味著過(guò)孔的分布電容無(wú)法保持均衡一致，導(dǎo)致分布阻抗也無(wú)法保證均衡一致。過(guò)孔阻抗必然存在不連續(xù)的情況。
[0032]而對(duì)于信號(hào)過(guò)孔，業(yè)界希望阻抗盡可能接近目標(biāo)控制值，同時(shí)也希望過(guò)孔傳輸路徑的阻抗值盡可能地保持一致。如果阻抗發(fā)生變化，也希望變化的幅度越小越好。因?yàn)檫^(guò)孔阻抗控制精度越高，則單板網(wǎng)絡(luò)的阻抗一致性越好，如此，信號(hào)能量損失越小，信號(hào)保真度越高，單板網(wǎng)絡(luò)信號(hào)質(zhì)量越好。
[0033]由于決定阻抗一致性的根本因素是單位長(zhǎng)度分布電容。為此，本發(fā)明采用的PCB板過(guò)孔阻抗控制的方法為:重新利用被業(yè)界舍棄的PCB板上的非功能焊盤，通過(guò)在與過(guò)孔連接的PCB出線層外的其他層設(shè)置非功能焊盤，以調(diào)節(jié)過(guò)孔傳輸路徑上金屬焊盤的均衡性，從而改善單位長(zhǎng)度分布電容的一致性。
[0034]為了獲得最佳的普通焊盤尺寸設(shè)計(jì)，確保過(guò)孔阻抗的控制效果。本發(fā)明中需要采用3D電磁場(chǎng)仿真計(jì)算出PCB板表層普通焊盤、出線層普通焊盤、非功能焊盤、反焊盤尺寸的大小以及PCB板表層普通焊盤、出線層普通焊盤、非功能焊盤和反焊盤尺寸大小之間的關(guān)系。依據(jù)本發(fā)明最終形成的PCB板過(guò)孔阻抗控制結(jié)構(gòu)如圖5所示。
[0035]進(jìn)一步地，為了便于PCB板出線層之外的其他層等間距地增加非功能焊盤，較佳地，本發(fā)明PCB板過(guò)孔阻抗控制的方法還包括:優(yōu)化PCB層疊結(jié)構(gòu)，使PCB板各層之間的間距一致，從而達(dá)到過(guò)孔傳輸路徑上的普通焊盤和非功能焊盤等間距均勻分布。
[0036]進(jìn)一步地，為了獲得最佳的過(guò)孔阻抗控制精度性能，如圖6所示，所述方法在PCB板周圍進(jìn)一步設(shè)置控制信號(hào)回流的地過(guò)孔，通過(guò)地過(guò)孔的通孔結(jié)構(gòu)改變信號(hào)過(guò)孔和地孔之間的電磁場(chǎng)分布，從而達(dá)到改善信號(hào)過(guò)孔阻抗控制精度的目的。
[0037]如圖7所示，通過(guò)本發(fā)明方法，對(duì)PCB板過(guò)孔優(yōu)化非功能焊盤的分布、尺寸，可以使得過(guò)孔阻抗的控制精度達(dá)到目標(biāo)阻抗正負(fù)0.75歐姆范圍以內(nèi)，相較于現(xiàn)有技術(shù)正負(fù)2.5歐姆的控制精度，控制精度有3倍的提升。
[0038]本發(fā)明同時(shí)提供一種PCB板過(guò)孔阻抗控制的結(jié)構(gòu)，用于改善PCB板過(guò)孔的阻抗控制精度。其中所述PCB板過(guò)孔結(jié)構(gòu)包括:
[0039]非功能焊盤，分布于PCB板出線層之外的其他層之間，以調(diào)節(jié)所述過(guò)孔傳輸路徑上金屬焊盤的均衡性，從而改善單位長(zhǎng)度分布電容的一致性。
[0040]進(jìn)一步地，所述PCB板過(guò)孔結(jié)構(gòu)上還包括有表層普通焊盤、出線層普通焊盤以及反焊盤。
[0041]進(jìn)一步地，所述PCB板過(guò)孔結(jié)構(gòu)上的表層普通焊盤、出線層普通焊盤、非功能焊盤、反焊盤尺寸的大小以及表層普通焊盤、出線層普通焊盤、非功能焊盤和反焊盤尺寸大小之間的關(guān)系，是通過(guò)采用3D電磁場(chǎng)仿真計(jì)算得出。
[0042]進(jìn)一步地，通過(guò)優(yōu)化PCB層疊結(jié)構(gòu)，使各層之間的間距一致，從而使得過(guò)孔傳輸路徑上的普通焊盤和非功能焊盤等間距均勻分布。
[0043]進(jìn)一步地，在所述PCB過(guò)孔結(jié)構(gòu)的周圍進(jìn)一步設(shè)置有控制信號(hào)回流的地過(guò)孔，通過(guò)地過(guò)孔的通孔結(jié)構(gòu)改變信號(hào)過(guò)孔和地孔之間的電磁場(chǎng)分布，從而達(dá)到改善信號(hào)過(guò)孔阻抗控制精度的目的。
[0044]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種PCB板過(guò)孔阻抗控制的方法，用于對(duì)PCB板上的過(guò)孔阻抗進(jìn)行精確控制，其特征在于，該方法包括:在與過(guò)孔連接的出線層之外的其他層設(shè)置非功能焊盤，以調(diào)節(jié)過(guò)孔傳輸路徑上金屬焊盤的均衡性，從而改善單位長(zhǎng)度分布電容的一致性。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述PCB板過(guò)孔上還包括有表層普通焊盤、出線層普通焊盤以及反焊盤。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述PCB板過(guò)孔上的表層普通焊盤、出線層普通焊盤、非功能焊盤、反焊盤尺寸的大小以及表層普通焊盤、出線層普通焊盤、非功能焊盤和反焊盤尺寸大小之間的關(guān)系，是通過(guò)采用3D電磁場(chǎng)仿真計(jì)算得出。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括:優(yōu)化PCB層疊結(jié)構(gòu)，使各層之間的間距一致，從而達(dá)到過(guò)孔傳輸路徑上的普通焊盤和非功能焊盤均勻分布。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法還包括:在所述PCB板過(guò)孔的周圍進(jìn)一步設(shè)置控制信號(hào)回流的地過(guò)孔，通過(guò)地過(guò)孔的通孔結(jié)構(gòu)改變PCB板過(guò)孔和地過(guò)孔間的電磁場(chǎng)分布，從而達(dá)到改善信號(hào)過(guò)孔阻抗控制精度的目的。
6.一種PCB板過(guò)孔阻抗控制的結(jié)構(gòu)，用于改善PCB板過(guò)孔的阻抗控制精度，其特征在于，所述PCB板過(guò)孔結(jié)構(gòu)包括有: 非功能焊盤，分布于與過(guò)孔連接的出線層外的其他層，以調(diào)節(jié)所述過(guò)孔傳輸路徑上金屬焊盤的均衡性，從而改善單位長(zhǎng)度分布電容的一致性。
7.如權(quán)利要求6所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述PCB板過(guò)孔上還包括有表層普通焊盤、出線層普通焊盤以及反焊盤。
8.如權(quán)利要求7所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述PCB板過(guò)孔上的表層普通焊盤、出線層普通焊盤、非功能焊盤、反焊盤尺寸的大小以及表層普通焊盤、出線層普通焊盤、非功能焊盤和反焊盤尺寸大小之間的關(guān)系，是通過(guò)采用3D電磁場(chǎng)仿真計(jì)算得出。
9.如權(quán)利要求6、7或8所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，通過(guò)優(yōu)化PCB層疊結(jié)構(gòu)，使各層之間的間距一致，從而使得過(guò)孔傳輸路徑上的普通焊盤和非功能焊盤等間距均勻分布。
10.如權(quán)利要求9所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述PCB過(guò)孔結(jié)構(gòu)的周圍進(jìn)一步設(shè)置有控制信號(hào)回流的地過(guò)孔，通過(guò)地過(guò)孔的通孔結(jié)構(gòu)改變信號(hào)過(guò)孔和地孔之間的電磁場(chǎng)分布，從而達(dá)到改善信號(hào)過(guò)孔阻抗控制精度的目的。
【文檔編號(hào)】H05K3/40GK103717012SQ201210371871
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月28日
【發(fā)明者】李孝群 申請(qǐng)人:杭州華三通信技術(shù)有限公司