專利名稱：雙向非固態(tài)阻抗受控的參考平面的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明一般涉及柔性電纜和印刷電路板傳輸線，尤其涉及用于控制在柔性電纜和印刷電路板中的信號線的阻抗的裝置和方法。
本發(fā)明涉及在扁的柔性電纜和印刷電路板中的數(shù)據(jù)傳輸線或其它類型的傳輸線的阻抗控制，在所述柔性電纜和印刷電路板中具有多個靠近地參考平面的導體。
微帶和帶狀線被廣泛地用于互連數(shù)字計算機中的高速邏輯電路，因為它們可以利用自動化技術(shù)制造并可以提供阻抗受控的信號通路。然而，微帶結(jié)構(gòu)帶來大量的電磁輻射?？梢允褂脦罹€結(jié)構(gòu)，以便大大減少不希望的電磁輻射。然而，增加第二參考或地層使得在信號導體和參考平面之間的電容耦合增加，因而大大減少信號導體的阻抗。為了維持所需的較高阻抗，在傳統(tǒng)的帶狀線結(jié)構(gòu)中，參考層和信號導體之間的距離必須比微帶結(jié)構(gòu)中的大。這一增加的厚度極大地減少了電纜能夠承受多次彎曲的能力，或者，當用于印刷電路板中時，使印刷電路板的總厚度增加。
一般地說，導體被形成在柔性電纜或印刷電路板的平面中。地平面或其它參考電壓平面位于平行于導體平面中，以便控制信號導體的阻抗，并阻擋來自傳輸高頻信號例如在數(shù)字計算機中的時鐘信號和高速數(shù)據(jù)信號的導體的電磁輻射的傳播。在印刷電路板或其類似物中，一般使用固態(tài)的地平面。然而，固態(tài)地平面沒有柔性，除非被作得非常薄，因而不適用于保護要被頻繁彎曲的電纜中的信號導體，例如在筆記本計算機的主體和可移動的顯示屏之間的柔性電纜中的信號導體。此外，因為在接近信號導體處形成的固態(tài)地平面的大的電容，信號導體的阻抗可能會低于所需的值。在另一方面，如果地平面遠離信號導體以便減少電容而增加阻抗，柔性電纜將變得較厚，因而其柔性減少，在重復地彎曲時易于折斷。類似地，印刷電路板也會變得較厚，因而增加重量和制造成本。
具有在網(wǎng)格中形成的導電部分的參考平面已被用于微帶設計中以便增加阻抗并提供柔性。然而，因為網(wǎng)格不像固態(tài)參考平面那樣是連續(xù)的，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，要控制由帶有網(wǎng)格的參考平面保護的信號導體的阻抗是十分困難的，這是因為不能控制被信號導體交叉的導電的網(wǎng)格部分的面積，因而不能控制信號導體相對于屏蔽網(wǎng)格的阻抗。因而，本發(fā)明的目的在于，提供一種柔性電纜和電路板，它們提供有效的屏蔽并具有可控的特性阻抗。
在傳統(tǒng)上，微帶和帶狀線結(jié)構(gòu)的阻抗由信號導體的寬度、信號導體離開一個或幾個參考平面的距離、信號導體周圍的電介質(zhì)以及，在較小程度上，信號導體的厚度確定。
然而，這種確定帶狀線和微帶的阻抗的傳統(tǒng)方法對設計者施加了太多的限制。例如，在某種應用中，如在最新的臺式計算機和服務器系統(tǒng)中的外圍部件的互連便需要在印刷電路板上的非常高的阻抗。使用現(xiàn)有技術(shù)獲得這種高阻抗的一種方法是增加信號導體和參考平面之間的距離。然而，這需要使用非標準厚度的昂貴的印刷電路板。這種非標準的印刷電路板不僅制造成本高，而且由于其笨重而使得在許多應用中是不適用的。因而，本發(fā)明的目的在于，提供一種電路板，其提供高的阻抗而不增加電路板的厚度。
另外，微帶設計者可以采取通過增加信號導體和參考平面之間的距離并減少信號導體的寬度而增加信號導體的阻抗。然而，在實施后一種處理中設計者面臨兩種限制。第一，信號導體的最小寬度被目前的技術(shù)限制為大約4密耳(1密耳=0.0001英寸)。第二，當導體寬度在6密耳以下時，制造電路板的成本將顯著增加。
和傳統(tǒng)的微帶結(jié)構(gòu)有關(guān)的另一個缺點是產(chǎn)生正向和反向交擾，這會嚴重地損害信號質(zhì)量。交擾是一個信道的信號耦合進入另一個信道的結(jié)果。交擾可以由若干原因產(chǎn)生，其中之一是電纜參數(shù)的不平衡。具體地說，交擾可以由導體的電容和電感之間的不平衡引起。由于這種不平衡，可以產(chǎn)生一個導體的信號在另一個導體中的凈耦合。一般當導體被暴露在非均勻介質(zhì)中時，這種不平衡加重，例如在傳統(tǒng)的微帶結(jié)構(gòu)的情況下。本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種電路板，其呈現(xiàn)較小的交擾，同時提供增加的阻抗。
除去上述限制之外，在傳統(tǒng)的微帶結(jié)構(gòu)中的表面導體放射高的電磁輻射，對周圍電子電路的工作帶來干擾。反過來說，過大的輻射還可以影響平面導體的工作。在傳統(tǒng)的微帶結(jié)構(gòu)中，不可能提供足夠的屏蔽，這是因為，信號導體的表面可以自由地輻射進入安裝電路板的系統(tǒng)的空腔內(nèi)。這種輻射污染要求信號導體使帶狀線結(jié)構(gòu)構(gòu)成。然而，帶狀線結(jié)構(gòu)的高阻抗導體要求參考平面和導體之間的距離大大增加才能達到所需的高阻抗。然而，增加厚度在需要薄的或標準厚度的電路板的應用中是不希望的。因此，本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種電路板，其提供有效的屏蔽，同時提供增加的阻抗。
傳統(tǒng)的方法對于增加柔性電纜和印刷電路板傳輸線的阻抗并控制其阻抗范圍的局限性在Edward D.Suski申請的并已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給ASTResearch,Inc．的專利US 5,300,89中說明了。此處該專利被全文引為參考。該專利中說明的技術(shù)利用基本相同的第一和第二導電的屏蔽網(wǎng)格，其中第二個導電網(wǎng)格位于相對于第一網(wǎng)格一個預定的偏移處，并且其中導線位于相對于網(wǎng)格一預定的位置的網(wǎng)格之間。通過使用導電的屏蔽網(wǎng)格，和固態(tài)導電平面相反，能夠使參考平面具有較大的柔性。此外，在導線和參考網(wǎng)格之間的電容小于在導線和固態(tài)參考平面之間的電容。而且，借助于使導線位于相對于網(wǎng)格一個預定的位置處，每個導線和相鄰的導線分開一個預定距離，便可以確保相對于屏蔽網(wǎng)格的電容，因而也是阻抗被控制。
然而，上述的專利S300899所述的技術(shù)使導線位于相對于網(wǎng)格的預定的位置處，并且每個導線和相鄰的導線分開一個預定的距離。這些條件對導線的位置附加了限制，因而使得放線更加困難。此外，在給定面積內(nèi)可以設置的導線數(shù)量受到限制。
因而，在本領域中需要提供一種具有柔性參考平面的柔性電纜，這種電纜在設計成帶狀線時能夠承受數(shù)以千計的彎曲，并能得到所需的阻抗，其能夠傳輸信號而不需把信號導體置于預定的位置，并且不會使信號質(zhì)量變劣，同時提供可接受的屏蔽能力。
在本領域中還需要提供一種電路板，其具有增加的信號線阻抗而不增加電路板的厚度，或減少導體寬度或?qū)w厚度，或使用非均勻的或非標準的介電材料來得到所需的增加的阻抗，從而能夠傳輸信號而不使信號質(zhì)量變劣或損失信號強度，并且不需要使信號導體處于預定的位置，同時提供可接受的屏蔽能力。
本發(fā)明是一種用于增加在柔性電纜或包括多個信號導體的印刷電路板中的信號導體的阻抗范圍的裝置與方法。電纜和電路板還包括具有由導電材料制成的圖形的網(wǎng)格。網(wǎng)格圖形被這樣構(gòu)成，使得信號導體的方向平行于第一軸線。信號導體覆蓋導電材料的基本上恒定的面積，而與信號導體的位置無關(guān)。
本發(fā)明的一個方面是一種具有第一軸線的電路板(或電纜)。電路板還包括具有由第一網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)構(gòu)成的第一圖形的第一網(wǎng)格。電路板還包括和第一網(wǎng)格基本上平行的第二網(wǎng)格，并具有相對于第一網(wǎng)格的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)以一個預定的偏移對準的第二網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)。第二網(wǎng)格具有由第二網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)構(gòu)成的第二網(wǎng)格。第一和第二網(wǎng)孔被這樣設計，使得被設置在第一網(wǎng)格和第二網(wǎng)格之間的并和第一軸線平行的信號導體具有基本上恒定的電容，而與信號導體的位置無關(guān)。在最佳實施例中，第二圖形基本上和第一圖形相同，并且第一網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)基本上和第二網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)相同。
在一個特別有利的實施例中，屏蔽系統(tǒng)包括在第一平面內(nèi)的第一導電網(wǎng)格。第一導電網(wǎng)格具有第一軸線和第二軸線。第二軸線垂直于第一平面內(nèi)的第一軸線。信號導體被基本上和第一平面平行地設置在第二平面中。信號導體被和第一與第二軸線之一平行地設置。信號導體相對于第一導電網(wǎng)格具有基本上恒定的電容，而與信號導體在第二平面內(nèi)的位置無關(guān)。在一個最佳實施例中，屏蔽系統(tǒng)還包括基本上和第一導電網(wǎng)格平行的第二導電網(wǎng)格，使信號導體設置在第一導電網(wǎng)格和第二導電網(wǎng)格之間。第一和第二導電網(wǎng)格的面積被改變，以便提供相對于信號導體的恒定的電容。
本發(fā)明的另一個方面是一種電路板，其包括具有第一軸線的導電材料制成的網(wǎng)格。該電路板還包括以和網(wǎng)格相對恒定的距離設置的信號導體。信號導體跨越導電材料的基本上恒定的面積，而與導體的位置無關(guān)。
本發(fā)明還有一個方面是一種電路板，其包括具有第一軸線的導電材料制成的網(wǎng)格。網(wǎng)格還具有垂直于第一軸線的第二軸線。該電路板還包括和第一軸線平行地設置的信號導體。信號導體相對于網(wǎng)格具有基本上恒定的電容，而與信號導體沿著第二軸線的位置無關(guān)。在最佳實施例中，電路板還包括由導電材料制成的以和第一網(wǎng)格沿第一軸線一個預定的偏移對準的第二網(wǎng)格。第二網(wǎng)格還沿著第三軸線離開第一網(wǎng)格一個預定的偏移被設置。第三軸線垂直于第一軸線和第二軸線。導電信號位于第一和第二網(wǎng)格之間。第一網(wǎng)格的導電材料的面積和第二網(wǎng)格的導電材料的面積在第一網(wǎng)格和第二網(wǎng)格沿著第三軸線重疊處被減少，從而在信號導體中承受基本上恒定的阻抗。
本發(fā)明的另一個方面是一種用于增加電路板中的信號導體的阻抗的方法，包括在信號導體的一側(cè)上設置具有第一軸線的第一形成圖形的屏蔽網(wǎng)格的步驟。所述形成圖形的屏蔽網(wǎng)格包括導電部分的多個交叉。該方法還包括如此設置信號導體使得其和第一軸線平行的步驟。該方法還包括如此設計導電部分和交叉的步驟，使得和信號導體形成的平均電容基本上保持恒定而與信號導體沿著第二軸線的位置無關(guān)。在一個最佳實施例中，該方法還包括在信號導體的相對側(cè)設置第二形成圖形的屏蔽網(wǎng)格的步驟，第二網(wǎng)格沿第一軸線與第一網(wǎng)格具有一個偏移。該方法還包括如此設計第一網(wǎng)格和第二網(wǎng)格，使得電容基本上保持恒定的步驟。
本發(fā)明還有一個實施例是一種具有第一軸線的電路板。該電路板還包括第一信號導體和第二信號導體。第一和第二信號導體的方向和第一軸線平行。該電路板還包括第一組導電部分，其以和第一、第二信號導體離開一個距離而被設置在第一平面內(nèi)。第二組導電部分被設置在第一平面內(nèi)，和第一組導電部分垂直。第一組導電部分和第二組導電部分形成重復的網(wǎng)孔圖形。每個網(wǎng)孔具有第一和第二頂角。第一頂角和第二頂角呈對角線相對。在第一頂角內(nèi)設置一個倒角，在第二頂角內(nèi)設置一個倒角，使得每個信號導體覆蓋一個導電部分和倒角的基本上恒定的面積。在一個最佳實施例中，每個網(wǎng)孔具有第三和第四頂角，在第三頂角內(nèi)設置一個倒角，在第四頂角能設置一個倒角。在本發(fā)明的另一個最佳實施例中，電路板還包括其方向和第一軸線垂直的第三信號導體。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中形成網(wǎng)格的參考平面的平面圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中形成網(wǎng)格的參考平面的平面圖，其中信號導體被分開不同的間隔；圖3a表示按照本發(fā)明的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的第一個最佳實施例；圖3b表示按照本發(fā)明的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的第二個最佳實施例；圖4是按照本發(fā)明的屏蔽柔性電纜的第一實施例的平面圖；圖5表示圖4中沿5-5的放大的截面圖；圖6沿著圖5的線6-6取的本發(fā)明的縱剖面圖7是按照本發(fā)明的電路板傳輸線的第二個最佳實施例的平面圖；圖8是沿著圖7的線8-8取的本發(fā)明的縱剖面圖；圖9是按照本發(fā)明的電路板傳輸線的第三個最佳實施例的平面圖；圖10是沿著圖9的線10-10取的本發(fā)明平面圖的的縱剖面圖；圖11表示使一根信號導體扭轉(zhuǎn)90度的最佳方法的平面圖；圖12是按照本發(fā)明的電路板傳輸線的第四個最佳實施例的平面圖；圖13是沿著圖12的線13-13取的本發(fā)明的電路板的一個實施例的縱剖面圖；圖14是本發(fā)明的電路板的一個實施例的縱剖面圖。
圖1說明在美國專利5,300,899中所述的現(xiàn)有技術(shù)中的網(wǎng)格化的參考平面系統(tǒng)。通過使用導電屏蔽網(wǎng)格，和固態(tài)導電平面相比，可以使參考平面具有較大的柔性。此外，如下所述，導線和固態(tài)參考網(wǎng)格之間的電容小于導線和參考平面的電容。
上述美國專利5,300,899中說明的參考網(wǎng)格系統(tǒng)包括屏蔽網(wǎng)格18，網(wǎng)格18又包括一組導電部分6,8，和多個信號導體1,2,4，它們都在預定位置相互對準，如下所述。
如圖1所示，屏蔽網(wǎng)格18具有由構(gòu)成網(wǎng)格18的導電部分6,8構(gòu)成的重復的方格圖形。如圖所示，網(wǎng)格18的部分6和部分8垂直。
如下所述，當信號導體1,2,4跨越網(wǎng)格18時，信號導體1,2,4的電容受附近的屏蔽18的導電面積的影響。具體地說，因為下述的原因，方格相對于信號導體1,2,4的長度方向呈45度，使得導電部分6,8相對于信號導體1,2,4網(wǎng)狀。
每個方格具有由兩個導電部分6,8的交點構(gòu)成的4個頂角。如圖1所示，信號導體1,2,4最好如此設置，使得信號導體1,2,4從由網(wǎng)格18的導電部分限定的方格的頂角到頂角延伸，對于按這種方式設置的信號導體1,2,4，其通過網(wǎng)格18的頂角的上方，并且每個信號導體覆蓋網(wǎng)格的導電材料的相同面積。
電容和由信號導體覆蓋的導電材料的面積之間的關(guān)系由下式表示C=ϵ0ϵrah---(1)]]>其中ε0是自由空間的電容率；εr是導體和參考平面之間的介電常數(shù)；h是信號導體和參考平面之間的距離；以及a是由信號導體覆蓋的網(wǎng)格的導電材料的面積。因而，如圖1所示，每個信號導體1,2,4覆蓋其跨越的每個網(wǎng)孔的導電材料的基本上相同的面積。由式(1)可見，信號導體1,2,4只要其相互偏移尺寸D1的整數(shù)倍，并因而使其每個覆蓋網(wǎng)格18的導電材料的相同的面積，則其電容耦合將基本相同。
參見式(1)，信號導體1,2,4的阻抗是電容，電感，電阻和電導的函數(shù)Z0=R+jωLG+jωC----2]]>其中Z0是信號導體的特征阻抗，R是電阻，G是電導，ω是單位為弧度(即2πf)的頻率，j是-1的方根，L是電感，C是信號導體的電容。
在高頻下，阻抗主要由電容和電感決定，因而(2)式變?yōu)閆0=LC----3]]>因而，通過減少導體對參考平面的電容耦合，式(3)中的分母中的C值減少，因而特征阻抗增加(即阻抗和每單位長度的導體的電容成反比)。這和使參考平面遠離導體而增加信號導體的特征阻抗具有相同的效果。因此，通過使用網(wǎng)格參考平面代替實心參考平面，減少信號導體1,2,4的電容，并通過保持平均電容基本恒定，可以使信號導體的阻抗被精確而恒定地保持足夠高的值，以便和電子系統(tǒng)例如筆記本計算機等中的其它電路通路的特征阻抗匹配。例如，通常需要提供50歐姆的特征阻抗，這是在高頻時鐘電路中通常使用的阻抗。
然而，如果信號導體1,2,4相互之間不偏移尺寸D1的整數(shù)倍，而是彼此之間的間距被隨機地設置，如圖2所示，則信號導體1,2,4不再覆蓋網(wǎng)格2的導電材料的相同的面積。這樣，例如，如果信號導體1,2,4的寬度W1為1個單位寬，并且如果導電部分6,8每個的寬度W2為2.1個單位，則信號導體1覆蓋3.5個單位面積，信號導體2覆蓋5個單位面積，信號導體4覆蓋6個單位面積。這樣，參見式1，信號導體1,2,4相對于網(wǎng)格18的相對電容耦合將從3.5改變?yōu)樾盘枌w1、2為5，信號導體4為6。這樣，在最壞的情況下，從信號導體1到信號導體6電容的改變大約為71％。電容改變的百分比對于不同寬度的信號導體1,2,4和不同寬度的導電部分6,8可以不同。因為信號線的阻抗和電容的平方根成反比，如式3所示，信號導體1,2,4的阻抗的最大改變大約為31％，如果忽略從信號導體1到信號導體4的電感的任何改變的話。因而，雖然在所述美國專利5,300,899中公開的發(fā)明使用非固態(tài)參考平面增加線路阻抗，但是該專利要求信號導體對信號導體的排列相對地固定，以便使信號線保持恒定的阻抗。即，如圖1所示，所有的信號導體都和網(wǎng)格的交點對準。另外，如上述專利所述，信號導體的位置可以離開交點一個預定的偏移。因而，這種方法限制了可用于放線的信號平面面積，因而減少放線密度，并且使放線更加困難。
圖4和圖5表示按照本發(fā)明的電路板10。如圖5所示，該電路板包括由一組導電部分構(gòu)成的導電屏蔽網(wǎng)格20，和多個信號導體60,62,64。
屏蔽網(wǎng)格20具有由導電部分22,24構(gòu)成的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的重復的圖形。如圖3a所示，在本發(fā)明的一種最佳實施例中，網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)是這樣形成的在現(xiàn)有技術(shù)的網(wǎng)格狀的參考平面18中使用的每個方格的4個頂角中的兩個相對的頂角76,78中增加一個倒角，從而形成導電部分22,24的具有一定形狀的交點75。所得的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)是眼形的，具有第一和第二拐角72,74。參見圖5，在本發(fā)明的這個最佳實施例中，導電部分22和導電部分24垂直。在本發(fā)明的一個最佳實施例中，導電部分22,24的具有一定形狀的交點75被彼此相對地設置，其跨過眼形結(jié)構(gòu)，并由距離D分開。具有一定形狀的交點75當其方位如圖5所示時，其位于垂直相鄰的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)之間?？梢岳斫?，圖3a和圖5說明的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)只是一種例子，可以使用大量的其它合適的構(gòu)型。
最好是，網(wǎng)格20由印刷電路板刻蝕技術(shù)形成，從印刷電路板坯料上除去銅或其它導電材料，使得在刻蝕之后剩下的導電材料形成導電部分22,24。
在第一拐角72和第二拐角74之間的距離D形成在任何兩個導電部分之間的最大的開口，并被稱為開口尺寸。如電信號屏蔽技術(shù)中所熟知的，如果開口尺寸小于在任何信號導體60,62,64中傳播的最高信號頻率的半個波長，則形成對于信號導體60,62,64發(fā)射的電磁波能量的有效的阻擋層。應該理解，信號例如具有100Mhz的頻率的時鐘信號，具有該頻率的多次諧波。當確定屏蔽網(wǎng)格20的網(wǎng)格部分之間的最大可允許距離時，最高信號頻率的諧波被考慮。在最佳實施例中，選擇距離D小于通過信號導體60,62,64傳輸?shù)娜魏涡盘柕淖疃填A期波長的1/20，以便確保足夠的屏蔽。例如，如果某個最高次諧波具有2GHz的頻率(相應的波長為0.15米)，則最大所需距離D為0.75cm。
如圖6所示，信號導體60,62,64和網(wǎng)格20離開一個基本上恒定的距離被平行地設置，并且信號導體60,62,64和網(wǎng)格20之間由絕緣層50絕緣。網(wǎng)格20的底面層疊有絕緣層56。在掩蓋的微帶的情況下，信號導體60,62,64的上表面層疊有絕緣層54。這些層被夾在一起，并利用本領域中熟知的合適的黏合劑固定。
為了更充分地理解下面的說明，在附圖中建立X,Y,Z坐標系統(tǒng)是有幫助的。X,Y軸位于圖5所示的水平平面內(nèi)。網(wǎng)格20在和水平平面平行的平面內(nèi)。類似地，信號導體60,62,64位于和網(wǎng)格20的平面平行的平面內(nèi)。信號導體60,62,64的長度方向和Y軸平行，如圖5所示。Z軸和X,Y軸垂直，如圖6所示。
如圖5所示，具有一定形狀的交點75的第一端和第二端之間的尺寸L2是沿Y軸方向跨過導電部分24尺寸L1的兩倍。這樣，信號導體60,62,64覆蓋構(gòu)成網(wǎng)格20的導電材料的基本相同的面積。在距離A中，信號導體60相當于跨過3個交點(兩個完整的交點和兩個半交點)，信號導體62跨過6個導電部分，信號導體64跨過和信號導體60相同數(shù)量的交點，和信號導體64相同數(shù)量的導電部分。因而，不管信號導體沿X軸位于何處，將覆蓋基本相同的構(gòu)成網(wǎng)格20的導電材料的面積。
這樣，如式(1)所示，信號導體的電容C和由導體覆蓋的網(wǎng)格的導電材料的面積a成正比。因此，電容C正比于a的減少而減少。當使用按照本發(fā)明的導電參考網(wǎng)格時，覆蓋并平行于信號導體的導電材料的面積小于在使用固態(tài)導電參考平面的系統(tǒng)中的覆蓋并平行于信號導體的導電材料的面積。因而，在本發(fā)明中的信號導體的電容小于傳統(tǒng)系統(tǒng)中的電容。此外，因為信號導體60,62,64相對于導電網(wǎng)格20的的電容正比于導體覆蓋的導電材料的面積，即使網(wǎng)格和導體之間并非一致地對準，或信號導體和信號導體之間沿X軸不是一致地排列，信號導體60,62,64具有和導電網(wǎng)格20形成的基本相同的平均電容。
信號導體60,62,64的阻抗是電容、電感、電阻和電導的函數(shù)，如式(2)所示。信號導體60,62,64的電感的變化是不大的，因此在以下的說明中可被忽略。參見式(3)，通過如此設計網(wǎng)孔，使得信號導體60,62,64相對于網(wǎng)格20的平均電容的變化最小。信號導體60,62,64的阻抗變化同樣被減到最小，在本發(fā)明中信號導體60,62,64的阻抗的最小改變好于前述的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明使用簡單的畫有交叉陰影線的網(wǎng)格而不固定導體相對于網(wǎng)格的位置，在現(xiàn)有技術(shù)中由第一導體覆蓋的面積與第二個平行導體覆蓋的面積之差可達71％之多。在這種現(xiàn)有技術(shù)的實現(xiàn)中，由式(1)和式(3)顯然可見，和第二導體的電容相當?shù)牡谝粚w的電容同樣可以相差71％之多。因而，忽略電感的任何變化，和電容的倒數(shù)的平方根成正比的電容可以相差31％之多。
如上所述，本發(fā)明克服了和提高并控制阻抗的傳統(tǒng)方法，例如增加信號導體和參考平面之間的距離，相關(guān)的限制和缺點。傳統(tǒng)方法具有增加電路板的厚度、重量和成本的相反的效果。
另一種用于增加信號導體的阻抗的傳統(tǒng)技術(shù)是減少信號導體的寬度或厚度而減少由信號導體覆蓋的參考平面的面積，借以減少信號導體和參考平面之間的電容耦合。這種方法也具有不希望的效果，因為較薄的信號導體制造困難，并具有有限的電流承載能力。
另外一種用于增加阻抗的傳統(tǒng)方法是在信號導體和參考平面之間使用具有較低介電常數(shù)的絕緣層。然而，具有較低介電常數(shù)的非標準的絕緣層比標準的絕緣層貴得多。因而，使用較低的介電常數(shù)的絕緣層使電路板的成本大大增加。本發(fā)明具有提供較高的可控阻抗而不增加厚度重量或成本的優(yōu)點。
增加線路阻抗的另一種方法是使用非固態(tài)參考平面和使信號導體與網(wǎng)格對準。然而，這種方法限制了可用于放線(routing)的信號平面面積，因而減少了放線密度，并且使放線更加困難。
因而，上述的本發(fā)明提供了一種印刷電路板屏蔽系統(tǒng)，其支持微帶線的高密度放線，同時提供可控的恒定的高阻抗，而不需要控制網(wǎng)格對網(wǎng)格的相對排列或信號導體對信號導體的相對排列，并且不導致和用于增加阻抗的傳統(tǒng)方法有關(guān)的代價。
在本領域中還需要不用具有上述的附加的缺點的傳統(tǒng)方法，并且不需要導體與網(wǎng)格之間的對準或信號導體對信號導體對準而提供一種印刷電路板或電纜，其帶狀線信號導體具有被控的增加的阻抗。這些目的可以由下述的本發(fā)明的最佳實施例實現(xiàn)。
圖7是本發(fā)明的三層中心帶狀線電路板結(jié)構(gòu)。電路板100包括由一組導電部分構(gòu)成的上部屏蔽網(wǎng)格120，由相同的一組導電部分構(gòu)成的下部屏蔽網(wǎng)格140，和多個信號導體160,162,164。
如圖7所示，每個屏蔽網(wǎng)格120,140具有均勻的重復的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的圖形。網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)分別由導電部分122,124和142,144構(gòu)成。在最佳實施例中，導電部分122和導電部分124垂直，導電部分142和導電部分144垂直。在本發(fā)明的一個最佳實施例中，具有一定形狀的交點175在導電部分122,124或142,144的交點形成，使得由導電部分122,124或142,144形成的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)是眼形的，并具有第一和第二拐角172,174。
如圖8所示，信號導體160,162,164位于網(wǎng)格120,140之間，其方向與網(wǎng)格120,140平行。信號導體160,162,164通過絕緣層150和上網(wǎng)格120絕緣，通過絕緣層152和下網(wǎng)格140絕緣。上網(wǎng)格120的上表面層疊有絕緣層154，下網(wǎng)格140的底表面層疊有絕緣層156。
為了更充分地理解下面的說明，在附圖中再次建立X,Y,Z坐標系統(tǒng)是有幫助的。X,Y軸位于圖7所示的水平平面內(nèi)。每個網(wǎng)格120,140在和水平平面平行的平面內(nèi)。類似地，信號導體160,162,164位于兩個網(wǎng)格120,140之間并在和網(wǎng)格120,140的平面平行的平面內(nèi)。信號導體160,162,164的長度方向和Y軸平行，如圖7所示。Z軸和X,Y軸垂直，如圖8所示。
參見圖7和圖8，上網(wǎng)格120和下網(wǎng)格140相互如此偏移，使得一個網(wǎng)格的交點175的腰部在另一個網(wǎng)格的眼形網(wǎng)孔190的中心。雖然也可以使腰部不在中心，但是使腰部在中心在本發(fā)明中可以提供阻抗的最佳控制。具體地說，可以看出，覆蓋下網(wǎng)格140的上網(wǎng)格120的導電材料的面積被減到最小，借以使兩個網(wǎng)格120,140之間的電容，以及網(wǎng)格120,140和設置在其間的信號導體160,162,164之間的電容減到最小。因而網(wǎng)格120,140最好如此偏移，使得不覆蓋網(wǎng)格交點180，并使得網(wǎng)格導電部分122和142以及網(wǎng)格導電部分124和144的覆蓋面積最小。
如圖7進一步所示，兩個網(wǎng)格120,140的導電部分122,124,142,144和具有一定形狀的交點175的尺寸這樣選擇，使得信號導體160,162,164相對于網(wǎng)格120,140都具有基本相同的平均電容，而與信號導體沿X軸的位置無關(guān)。這通過使導電部分122,124,142,144呈錐形，使得導電部分122,124,142,144在交點175之間的中點最窄來實現(xiàn)。這里使用的術(shù)語導電部分122,124,142,144的“中點”是指各個部分離開相鄰的交點基本上等距離的位置?？梢钥闯?，上網(wǎng)格120和下網(wǎng)格140在其各自的中點重疊。重疊使得在重疊之間通過的信號導體的阻抗和在埋入的微帶實現(xiàn)中的信號導體的阻抗相比減少1/3。這一阻抗減少由頸縮導電部分122,124,142,144，使得其在交點175之間的總面積大約減少1/3來補償，從而恢復阻抗。因而，信號導體160,162,164相對于網(wǎng)格120,140具有基本相同的電容。在距離A中，信號導體160跨過3個交點，信號導體162被設置在導電部分122,142或124,144的6個重疊之間，信號導體164跨過3個交點175的一部分和6個導電部分122,124,142,144的一部分。因而，不管信號導體沿X軸位于何處，其相對于網(wǎng)格120,140具有基本相同的電容。
如式(2)所示，信號導體160,162,164的阻抗是電容，電感，電阻和電導的函數(shù)。因而，通過以相容的方式減少信號導體160,162,164的電容，信號導體160,162,164的阻抗可被精確地一致地保持足夠高，以便和電子系統(tǒng)例如筆記本計算機等中的其它電路通路的特征阻抗匹配。因而，上述的本發(fā)明提供了一種印刷電路板屏蔽系統(tǒng)，其支持帶狀線信號導體的高密度放線，同時提供可控的恒定的高阻抗，而不需要控制信號導體對網(wǎng)格的相對排列，不需要控制信號導體對信號導體的相對排列，并且不導致和用于增加阻抗的傳統(tǒng)方法有關(guān)的代價。
上述的以及圖7圖8所示的本發(fā)明提供一種柔性扁電纜或具有柔性參考平面的電路板，在帶狀線設計中，其可以承受數(shù)以千計彎曲，并能達到所需的阻抗，從而使得能夠傳輸信號時不使信號質(zhì)量變劣，同時提供可接受的屏蔽能力。這種設計基于一對對稱的偏移的參考平面，同時使帶狀線導體設置在網(wǎng)格之間。在一些應用中，例如需要大約5密耳的柔性電路的情況下，這特別有用。
本領域中還需要提供一種電路板，其具有增加的被控阻抗的多個信號層，并且不使用具有上述附加缺點的傳統(tǒng)方法制造。這目的可以通過以下說明的本發(fā)明的最佳實施例來實現(xiàn)。
圖9是本發(fā)明的4層非中心帶狀線的最佳實施例的平面圖。如圖所示，電路板200包括第一導電屏蔽網(wǎng)格220，第一組信號導體260,262,264，第二組信號導體280,282,284，和第二導電屏蔽網(wǎng)格240。
如圖9所示，每個屏蔽網(wǎng)格220,240具有網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的重復圖形。網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)分別由導電部分222,224，和242,244構(gòu)成。在最佳實施例中，導電部分222垂直于導電部分224，導電部分242垂直于導電部分244。在本發(fā)明的一個最佳實施例中，在導電部分222,224的交點或?qū)щ姴糠?42,244的交點處形成具有一定形狀的交點275。由導電部分222,224和242,244形成的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)是眼形的，并具有第一和第二拐角272,274。
如圖10所示，信號導體260,262,264形成第一信號層270，并位于網(wǎng)格220和240之間，其方向和網(wǎng)格平行。信號導體260,262,264靠近上網(wǎng)格220。類似地，信號導體280,282,284形成第二信號層272，并位于網(wǎng)格220,240之間，其方向和網(wǎng)格平行。信號導體280,282,284靠近下網(wǎng)格240。信號導體260,262,264利用絕緣層250和上網(wǎng)格220在電氣上絕緣，并利用絕緣層252和信號導體280,282,284在電氣上絕緣。信號導體280,282,284利用絕緣層258和下網(wǎng)格240在電氣上絕緣，上網(wǎng)格220的頂面層疊有絕緣層254，下網(wǎng)格240的底面層疊有絕緣層256。
為了更充分地理解下面的說明，在附圖中再次建立X,Y,Z坐標系統(tǒng)是有幫助的。X,Y軸位于圖9所示的水平平面內(nèi)。每個網(wǎng)格220,240在和水平平面平行的平面內(nèi)。下網(wǎng)格240相對于上網(wǎng)格220沿X-Y平面轉(zhuǎn)動90度。信號導體260,262,264位于兩個網(wǎng)格220,240的平面之間的平面中并和網(wǎng)格的平面平行。信號導體260,262,264靠近上網(wǎng)格220。類似地，信號導體280,282,284位于兩個網(wǎng)格220,240的平面之間的平面中并和網(wǎng)格的平面平行。信號導體260,262,264靠近下網(wǎng)格240。信號導體260,262,264的長度方向和Y軸平行，而信號導體280,282,284的長度方向和X軸平行，如圖9所示。Z軸和X,Y軸垂直，如圖10所示。
參見圖9和圖10，兩個網(wǎng)格220,240彼此相對偏移并轉(zhuǎn)動，使得網(wǎng)格240的交點275的腰部垂直于網(wǎng)格220的交點275的腰部。網(wǎng)格240的交點的腰部位于網(wǎng)格220的眼形網(wǎng)孔290的X軸和Y軸的中心。雖然也可以通過偏移使腰部不在中心，但是使腰部位于中心在本發(fā)明中提供了阻抗的最佳控制。具體地說，可以看出，這使得覆蓋下網(wǎng)格240的導電材料的上網(wǎng)格220的導電材料的面積減到最小，借以使網(wǎng)格220,240之間的電容減到最小，并且使網(wǎng)格220,240和設置在其間的信號導體260,262,264之間的電容減到最小。因而，網(wǎng)格220,240被如此偏移，使得不和網(wǎng)格交點275重疊，因而只有網(wǎng)格導電部分222,242和網(wǎng)格導電部分224,244的最小的重疊。信號導體280,282,284和信號導體260,262,264垂直以便使兩個信號層之間的交擾最小。
參見式(1)，電容與信號導體和參考平面之間的距離成反比。因而，正如本領域技術(shù)人員所理解的，當信號平面270沿Z軸和上網(wǎng)格220的距離是和下網(wǎng)格240的距離的一半時，信號導體260,262,264相對于下網(wǎng)格240的電容耦合和信號導體260,262,264對靠近的上網(wǎng)格220的電容耦合相比是最小的。類似地，當信號平面272沿Z軸和下網(wǎng)格240的距離是和上網(wǎng)格220的距離的一半時，信號導體280,282,284相對于下網(wǎng)格220的電容耦合和信號導體280,282,284對靠近的下網(wǎng)格240的電容耦合相比是最小的。因而，上述的實施例提供了兩層可控高阻抗信號導體，在信號層270和272之間具有減少的交擾。上述實施例是以舉例的方式給出的，本領域的技術(shù)人員應該理解，本發(fā)明可以應用于兩個以上的信號層與/或兩個以上的參考平面。
附帶說明，由于種種原因，例如，為了適應于設計方案，或為了在沿平行于Y軸的線路沒有對準的端口之間進行連接，信號導體260,262,264或信號導體280,282,284必須改線。在這種情況下，信號導體260,262,264或信號導體280,282,284必須改變方向，以便進行這種連接。如圖11所示，這種方向的改變可以在保持信號導體的阻抗斷續(xù)性為最小的條件下進行。為了使方向改變90度，信號導體260被首先被定向于和Y軸平行的方向。通過包括第一信號導體260和第二導體280的電路板鉆一小孔(即引線孔)234。使第二導體280相對于第一導體260成90度，并和X軸平行。第一導體260和第二導體280通過通孔234電氣相連，通孔中充滿有焊料，這在本領域中是熟知的。用這種方式，信號導體可以改線，同時保持斷續(xù)性為最小。
本領域中還需要提供一種印刷電路板或電纜，其對于帶狀線和微帶信號導體具有受控的增加的阻抗，其中信號導體的方向可以和第一軸平行，或者和第二軸平行，第二軸和第一軸垂直，而不采用具有上述附加缺點的傳統(tǒng)方法，也不需要導體對網(wǎng)格的排列。這一目的由下面說明的實施例實現(xiàn)了。
圖12說明按照本發(fā)明的另一個方面的電路板，該電路板包括由一組導電部分322,324構(gòu)成的導電屏蔽網(wǎng)格300，和一組信號導體360,362。如圖12所示，屏蔽網(wǎng)格具有網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的重復圖形。網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)由導電部分322,324構(gòu)成。圖12中示出的信號導體360,362和導電部分322,324的相對寬度僅以舉例的方式給出。在最佳實施例中，除去頂角172,174具有倒角而形成具有一定形狀的交點之外，如圖3所示，網(wǎng)孔基本上和圖7所示的3層的最佳實施例中的網(wǎng)孔相同。應該理解，圖3b，圖12所示的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)只是例子而已，可以使用若干其它合適的構(gòu)型。
為了更充分地理解下面的說明，在附圖中再次建立X,Y,Z坐標系統(tǒng)是有幫助的。X,Y軸位于圖12所示的水平平面內(nèi)。網(wǎng)格320在和水平平面平行的平面內(nèi)。類似地，信號導體360,362位于和網(wǎng)格320的平面平行的平面內(nèi)。信號導體360的長度方向基本上和Y軸平行，而信號導體362的長度方向基本上和X軸平行，如圖12和13所示。Z軸和X,Y軸垂直，如圖13所示。
信號導體360,362通過絕緣層350和網(wǎng)格320電氣絕緣。在埋入微帶的情況下，信號導體360,362,364的上表面層疊有絕緣層354。這些層被夾在一起，并利用本領域中熟知的合適的粘結(jié)劑固定。
如圖12所示，導電部分322,324和交點375被這樣形成，使得由第一信號導體覆蓋的面積的最大改變相對于任何其它信號導體為最小，不論信號導體是平行于X軸還是平行于Y軸，這樣，正如本領域技術(shù)人員可以理解的，通過使由第一信號導體覆蓋的面積的改變相對于其它任何信號導體為最小，使得第一導體的阻抗的改變相對于其它任何信號導體也為最小。
本領域的技術(shù)人員應該理解，本發(fā)明的這一方面也可應用3層中心帶狀線結(jié)構(gòu)和許多其它的結(jié)構(gòu)中。
圖14是在6層電路板400內(nèi)實施的本發(fā)明的截面圖。圖14中的頂部3層402包括上信號導體360，參考網(wǎng)格320，和本發(fā)明的下信號導體380。信號導體360位于第一層404上；參考網(wǎng)格420位于第二層406上；下信號導體480,482,484位于第三層408上。下三層410代表常規(guī)微帶結(jié)構(gòu)的傳輸線和參考平面。這下三層410中的第一層412包括第一信號導體414。下三層410中的第二層416包括固態(tài)參考平面418。第三層420包括第二信號導體422。層404,406,408,412,416和428通過絕緣層相互電氣絕緣，并被夾在一起，利用本領域內(nèi)熟知的合適的粘結(jié)劑固定。
常規(guī)的微帶傳輸線的特征阻抗和導體與參考平面之間的距離的關(guān)系如下式所示Z0=119.92(ϵr+1)[ln{4hw+16[hw]2+2}-12[ϵr-1ϵr+1][lnπ2+1ϵrln4π]]----4]]>其中h是表面導體和參考平面之間的距離；w是導體的寬度；以及εr是在導體和參考平面之間的材料的介電常數(shù)。
常規(guī)的中心帶狀線的特征阻抗和導體與參考平面之間的距離的關(guān)系由下式確定Z0=η02.0πϵrln{1.0+4.0(b-t)πw′[8.0(b-t)πw′+[8.0(b-t)πw′]2+6.27]}Ω----5]]>其中w′=w+Δwtt]]>Δwt=1.0πln[e(12.0(b-t)t+1)2+(14πwt+1.1)m]]]>m=6.03.0+2.0t(b-t)]]>b是導體和固態(tài)參考平面之間的距離；t是導體的厚度；以及η0是自由空間的特征阻抗(120π歐姆)。
式(7)和(8)分別提供了微帶和帶狀線結(jié)構(gòu)的特征阻抗和導體與參考平面之間的關(guān)系的更精確的表示。
一般地說，電路板傳輸線的阻抗通過增加導體和參考平面之間的距離而增加。參見圖14，式(7)和(8)，通過使微帶層增加“h”，使帶狀線層增加“b”而達到阻抗的增加。結(jié)果，在這些層上的所有導體的阻抗都相應地增加。如果在和高阻抗層同樣的平面上也需要50-65歐姆的“普通”電路板阻抗，將需要增加導體的寬度(w)，以便保持在電路板上其它信號的主要為50和65歐姆的阻抗。
遺憾的是，所需的線路寬度必須分別從4或5密耳增加到27.3h和16.4密耳，才能維持這些阻抗。這些線路寬度不適合于設置在細間距器件的焊點之間，因此，必須沿集成電路芯片繞行。此外，從其它層繞行到高阻抗層上的“普通”阻抗的導體需要使其寬度從一層到另一層被調(diào)節(jié)，以便沿其整個長度保持匹配的阻抗。即使在試圖在細間距器件焊點之間穿行時沒有問題，增加的“h”或“b”將使信號密度減少大約2.7倍，這是因為，在同一層上可以設置的信號導體較少。此外，在中心帶狀線環(huán)境中，如果使用5密耳要求92歐姆量級的高阻抗，則帶狀線導體所需的“b”的增加將使電路板的厚度遠遠超過標準電路板62密耳的規(guī)格。
如上所述，本發(fā)明可以按照選擇的面積構(gòu)成信號導體，具有比傳統(tǒng)方法寬得多的阻抗范圍。這通過引入在傳統(tǒng)的微帶和帶狀線設計中沒有考慮過的新的變量來實現(xiàn)。該變量對導體的阻抗具有極大影響。這個新變量是在構(gòu)成參考平面時使用的百分比銅(percentcopper)。傳統(tǒng)的參考平面是固態(tài)的。為了方便地增加特征阻抗，信號導體和參考平面之間的距離必須被物理地增加。
本發(fā)明可以增加阻抗而不實際地增加信號導體和參考平面之間的距離。因而，可以增加阻抗而不增加電路板的厚度。此外，通過改變在構(gòu)成參考平面時使用的百分比銅，信號導體的阻抗可在寬的范圍內(nèi)改變。本發(fā)明還有效地消除了和傳統(tǒng)的微帶與帶狀線設計有關(guān)的問題，并且如上所述，不需要信號導體對網(wǎng)格對準或信號導體對信號導體對準。
雖然本發(fā)明具有增加信號導體和參考平面之間的距離的明顯效果，但是僅僅在應用本發(fā)明的面積中具有這一效果，并且只影響和參考平面直接相鄰的兩個信號層。因而，在其余的電路板中的傳輸線的特性沒有改變。因而，在圖14中，分別在層404和408中的信號導體360和380借助于網(wǎng)格320呈現(xiàn)高阻抗，而分別在層412和428中的信號導體414和422將不受存在網(wǎng)格320的影響，因而在普通阻抗下操作。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是，有效地消除了在網(wǎng)格320之下傳遞的信號的交擾，即前饋交擾。交擾是有關(guān)信道的信號耦合進入另一個信道的結(jié)果。交擾可以由多種源產(chǎn)生，其中之一是電纜參數(shù)的不平衡，具體地說，是導體之間的電容和電感的不平衡。由于這個不平衡，可以使一個導體的信號的凈耦合進入另一個導體中。
當導體被暴露在非均勻的介質(zhì)時，這種不平衡一般是嚴重的，例如利用傳統(tǒng)的微帶結(jié)構(gòu)的情況下。這是因為，前饋交擾是奇次和偶次跟蹤速度之間的不同引起的，如現(xiàn)有技術(shù)所知。在均勻介質(zhì)中，奇次和偶次跟蹤速度是相等的，因而相互抵銷，使得消除前饋交擾。在非均勻介質(zhì)中，這兩個速度不相等，產(chǎn)生非零系數(shù)，因而產(chǎn)生前饋交擾。在具有高阻抗的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，例如微帶結(jié)構(gòu)，導體至少和3種不同的電介質(zhì)接觸，一般是FR-4，焊料掩膜和空氣。這種非均勻的環(huán)境引起不同的偶次和奇次跟蹤速度，因而引起前饋交擾。
在本發(fā)明中，信號可以在準帶狀線或埋入的帶狀線環(huán)境中通過網(wǎng)格320下方的信號導體380傳遞，特別是當需要使信號通過相互平行的導體在電氣上傳送長的距離時。“電氣上長”的距離是接近在發(fā)生最大耦合處的λ/4的距離。因為在層408上的導體380,382,384處于接近均勻的環(huán)境中，奇次和偶次跟蹤速度的差接近于0，因而前饋交擾接近于0。結(jié)果，本發(fā)明有效地消除了前饋交擾。
除去上述優(yōu)點之外，本發(fā)明提供了在參考網(wǎng)格下方設置的高阻抗線路的新的屏蔽方法，如上所述，該方法不需要信號導體和網(wǎng)格對準，或者信號導體和信號導體對準。因為本發(fā)明可以使高阻抗的導體設置在圖14中的層404(微帶或埋入的微帶)和408(帶狀線，或準帶狀線)上，所以可以使高阻抗信號只通過在一般6層板上的層408上的導體。此外，如果需要更高阻抗的導體，則在層416上可以使用網(wǎng)格形參考平面。在層412上的導體414將提供所需的附加高阻抗，同時在層416上的網(wǎng)格提供所需的屏蔽。
因而，本發(fā)明使得微帶和帶狀線設計者可以在比傳統(tǒng)設計寬得多的范圍內(nèi)選擇阻抗。在電路板的選擇的區(qū)域內(nèi)，提供非常高的阻抗的導體時，這種設計尤其有用，它不增加標準電路板的厚度，不減少信號導體的寬的或厚度，不使用非均勻的或非標準的電介質(zhì)。本發(fā)明還提供了高阻抗，同時保持高的信號密度，并提供了顯著的屏蔽效果，同時減少了高阻抗導體之間的交擾。
雖然本發(fā)明已經(jīng)按照最佳實施例進行了說明，但是對本領域的技術(shù)人員而言，其它的實施例顯然也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因而，本發(fā)明的范圍只由下面的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求書按照條約第19條的修改1一種高頻電路板，包括至少兩個信號導體，所述至少兩個信號導體具有相同的尺寸；以及具有由導電材料構(gòu)成的圖形的屏蔽網(wǎng)格，所述網(wǎng)格圖形被如此構(gòu)成，使得所述至少兩個信號導體的每個基本上和第一軸線平行，并覆蓋導電材料的基本相同的面積，而與每個所述信號導體的位置無關(guān)。
2如權(quán)利要求1所述的電路板，其中所述電路板是柔性的。
3一種用于傳輸高速信號的裝置，所述裝置包括第一軸線；信號導體；具有第一網(wǎng)孔圖形的第一導電屏蔽網(wǎng)格；以及和所述第一網(wǎng)格基本平行，并相對于所述第一網(wǎng)格以一個預定偏移對準的第二導電屏蔽網(wǎng)格，所述第一網(wǎng)格至少部分地由所述第二網(wǎng)格覆蓋，所述第二網(wǎng)格具有第二網(wǎng)孔圖形，所述信號導體設置在所述第一網(wǎng)格和所述第二網(wǎng)格之間，其方向和所述第一軸線平行，并且所述第一和第二網(wǎng)孔被如此構(gòu)成，使得信號導體相對于網(wǎng)格具有恒定的電容，而和所述信號導體的位置無關(guān)。
4如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述第二網(wǎng)孔圖形基本上和所述第一網(wǎng)孔圖形相同。
5一種屏蔽系統(tǒng)包括在第一平面內(nèi)的第一導電網(wǎng)格，具有第一軸線和第二軸線，所述第二軸線基本上垂直于在所述第一平面內(nèi)的第一軸線，以及設置在和所述第一平面基本上平行的第二平面內(nèi)的信號導體，所述信號導體的方位和所述第一、第二軸線之一平行，所述信號導體和所述第一導電網(wǎng)格之間具有恒定的電容，而與所述信號導體在所述第二平面中的位置無關(guān)。
6如權(quán)利要求5所述的屏蔽系統(tǒng)，還包括基本上和所述第一導電網(wǎng)格平行的第二導電網(wǎng)格，所述信號導體被設置在所述第一導電網(wǎng)格和所述第二導電網(wǎng)格之間，其中所述第一和第二導電網(wǎng)格的面積被改變，以便產(chǎn)生相對于所述信號導體的恒定的電容。
7一種高頻電路板，包括
具有第一軸線的導電材料的屏蔽網(wǎng)格；以及以離開所述屏蔽網(wǎng)格一個相對恒定的距離并平行于所述第一軸線設置的信號導體，所述屏蔽網(wǎng)格被如此構(gòu)成，使得所述信號導體覆蓋所述導電材料的基本恒定的面積，而與所述導體相對于所述屏蔽網(wǎng)格的位置無關(guān)。
8如權(quán)利要求7所述的電路板，其中所述電路板是柔性的。
9一種能夠傳輸高速信號的電路板，包括具有第一軸線并具有垂直于所述第一軸線的第二軸線的位于一個平面內(nèi)的導電材料的屏蔽網(wǎng)格，和所述第一軸線平行的信號導體，所述屏蔽網(wǎng)格具有一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使所述信號導體相對于所述屏蔽網(wǎng)格具有恒定的電容，而與所述信號導體沿著所述第二軸線的位置無關(guān)。
10如權(quán)利要求9所述的電路板，還包括以和所述第一網(wǎng)格沿所述第一軸線以一個預定偏移對準的導電材料的第二網(wǎng)格，所述第二網(wǎng)格的位置沿一個第三軸線和所述第一網(wǎng)格具有一個預定偏移，所述第三軸線垂直于所述第一和所述第二軸線，所述信號導體被設置在所述第一和所述第二網(wǎng)格之間，其中所述第一網(wǎng)格的導電材料的面積和所述第二網(wǎng)格的所述導電材料的面積，在所述第一網(wǎng)格和所述第二網(wǎng)格沿所述第三軸線重疊的位置被減少，以便當所述信號導體的位置接近于所述重疊時，在信號導體中產(chǎn)生恒定的阻抗。
11一種用于增加信號傳輸裝置中的信號導體阻抗的方法，包括以下步驟(a)在信號導體的一側(cè)上在第一平面內(nèi)設置具有第一軸線的第一圖形屏蔽網(wǎng)格，所述信號導體位于第二平面內(nèi)，所述圖形屏蔽網(wǎng)格包括多個導電部分的交點；(b)如此設置所述信號導體，使得它和所述第一軸線基本平行；(c)如此設計所述導電部分和所述交點，使得和所述信號導體形成的平均電容保持恒定，而與所述信號導體沿所述第二軸線的位置無關(guān)。
12如權(quán)利要求9所述的方法，還包括以下步驟(d)在第三平面內(nèi)在所述信號導體的相對側(cè)上設置第二圖形屏蔽網(wǎng)格，所述第二網(wǎng)格離開所述第一網(wǎng)格沿所述第一軸線偏移，所述第三平面基本上平行于所述第一平面；以及(e)如此設計所述第一和第二網(wǎng)格，使得所述電容保持恒定，而與所述信號導體沿所述第二軸線的位置無關(guān)。
13一種被設計用于傳輸高頻信號的電路板，包括第一軸線；和所述第一軸線平行的第一信號導體和第二信號導體；以及屏蔽網(wǎng)格，所述屏蔽網(wǎng)格包括在第一平面內(nèi)以離開所述第一和第二信號導體一個距離而設置的第一組導電部分；在所述第一平面內(nèi)設置的并和所述第一組導電部分垂直的第二組導電部分，所述第一組導電部分和所述第二組導電部分形成一個重復的網(wǎng)孔圖形，每個所述網(wǎng)孔具有第一和第二頂角，所述第一頂角和所述第二頂角以對角線相對，所述第一頂角和所述第二頂角的每一個中具有導電的倒角，每個所述信號導體重疊所述導電部分和倒角的基本上恒定的面積。
14如權(quán)利要求13限定的電路板，其中所述每個網(wǎng)孔具有第三和第四頂角，所述第三頂角和所述第四頂角中設置有導電的倒角。
15如權(quán)利要求14所述的電路板，還包括和所述第一軸線平行的第三信號導體。
16一種能夠傳輸高速信號的裝置，包括信號導體；在第一平面中的屏蔽網(wǎng)格，所述信號導體在第二平面中其方位和所述屏蔽網(wǎng)格平行，所述屏蔽網(wǎng)格包括形成眼狀開口的重復圖形的導電材料，其使所述信號導體具有恒定阻抗，而與所述信號導體相對于所述屏蔽網(wǎng)格的位置無關(guān)。
17一種對位于第二平面內(nèi)的信號線路提供受控的阻抗的在第一平面內(nèi)的屏蔽網(wǎng)格，所述第一平面與所述第二平面平行，所述屏蔽網(wǎng)格包括設置在所述第一平面內(nèi)的第一組導電部分；設置在所述第一平面內(nèi)的第二組導電部分，其中所述第一組導電部分和所述第二組導電部分相交，借以形成網(wǎng)孔的重復的圖形，所述每個網(wǎng)孔具有第一和第二頂角，所述第一頂角和所述第二頂角呈對角線相對，所述第一頂角和所述第二頂角中設置有導電倒角。
18一種能夠傳輸高速信號的電路板，包括信號導體；在第一平面內(nèi)的屏蔽網(wǎng)格，所述屏蔽網(wǎng)格包括沿第一軸線方向形成具有一定形狀的開口的重復圖形的導電材料，所述信號導體位于和所述第一平面平行的第二平面中并和所述屏蔽網(wǎng)格平行，并覆蓋所述導電材料的基本上恒定的面積，而與所述信號導體沿垂直于所述第一軸線的第二軸線的位置無關(guān)。
權(quán)利要求
1一種電路板，包括一組信號導體；以及具有由導電材料構(gòu)成的圖形的網(wǎng)格，所述網(wǎng)格圖形被如此構(gòu)成，使得方向和第一軸線平行的每個所述信號導體覆蓋導電材料的基本相同的面積，而不管每個所述信號導體位于何處。
2一種電路板，包括第一軸線；具有由第一網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)構(gòu)成的圖形的第一網(wǎng)格；以及和所述第一網(wǎng)格基本平行，并相對于所述第一網(wǎng)格以一個預定偏移對準的第二網(wǎng)格，所述第二網(wǎng)格具有由第二網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)構(gòu)成的第二圖形，所述第一和所述第二網(wǎng)孔被如此構(gòu)成，使得設置在所述第一網(wǎng)格和所述第二網(wǎng)格之間的，方向和所述第一軸線平行的信號導體具有基本上恒定的電容，而不管信號導體位于何處。
3如權(quán)利要求2所述的電路板，其中所述第二圖形基本上和所述第一圖形相同，并且其中所述第二網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)基本上和所述第一網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)相同。
4一種屏蔽系統(tǒng)包括在第一平面內(nèi)的第一導電網(wǎng)格，具有第一軸線和第二軸線，所述第二軸線垂直于在所述第一平面內(nèi)的第一軸線，以及設置在和所述第一平面基本上平行的第二平面內(nèi)的信號導體，所述信號導體的方位和所述第一、第二軸線之一平行，所述信號導體和所述第一導電網(wǎng)格之間具有基本上恒定的電容，而與所述信號導體在所述第二平面中的位置無關(guān)。
5如權(quán)利要求4所述的屏蔽系統(tǒng)，還包括基本上和所述第一導電網(wǎng)格平行的第二導電網(wǎng)格，所述信號導體被設置在所述第一導電網(wǎng)格和所述第二導電網(wǎng)格之間，其中所述第一和第二導電網(wǎng)格的面積被改變，以便產(chǎn)生相對于所述信號導體的恒定的電容。
6一種電路板包括具有第一軸線的導電材料的網(wǎng)格；以及以離開所述網(wǎng)格一個相對恒定的距離并平行于所述第一軸線設置的信號導體，所述網(wǎng)格被如此構(gòu)成，使得所述信號導體覆蓋所述導電材料的基本恒定的面積，而與所述導體相對于所述網(wǎng)格的位置無關(guān)。
7一種電路板包括具有第一軸線并具有垂直于第一軸線的第二軸線的導電材料制成的網(wǎng)格，和所述第一軸線平行的信號導體，所述網(wǎng)格具有這樣選擇的結(jié)構(gòu)，使得所述信號導體相對于所述網(wǎng)格具有基本恒定的電容，而與所述信號導體沿著所述第二軸線的位置無關(guān)。
8如權(quán)利要求7所述的電路板，還包括以和所述第一網(wǎng)格沿所述第一軸線以一個預定偏移對準的導電材料的第二網(wǎng)格，所述第二網(wǎng)格的位置沿一個第三軸線和所述第一網(wǎng)格具有一個預定偏移，所述第三軸線垂直于所述第一和所述第二軸線，所述信號導體被設置在所述第一和所述第二網(wǎng)格之間，其中所述第一網(wǎng)格的導電材料的面積和所述第二網(wǎng)格的所述導電材料的面積，在所述第一網(wǎng)格和所述第二網(wǎng)格沿所述第三軸線重疊的位置被減少，以便當所述信號導體的位置接近于所述重疊時，在信號導體中產(chǎn)生恒定的阻抗。
9一種用于增加電路板中的信號導體阻抗的方法，包括以下步驟(a)在信號導體的一側(cè)上設置具有第一軸線的第一圖形屏蔽網(wǎng)格，所述圖形屏蔽網(wǎng)格包括多個導電部分的交點；(b)如此設置所述信號導體，使得它和所述第一軸線平行；(c)如此設計所述導電部分和所述交點，使得和所述信號導體形成的平均電容基本上保持恒定，而與所述信號導體沿所述第二軸線的位置無關(guān)。
10如權(quán)利要求9所述的方方法，還包括以下步驟(d)在所述信號導體的相對側(cè)上設置第二圖形屏蔽網(wǎng)格，所述第二網(wǎng)格離開所述第一網(wǎng)格沿所述第一軸線偏移；以及(e)如此設計所述第二網(wǎng)格，使得所述電容相對地保持恒定。
11一種電路板，包括第一軸線；和所述第一軸線平行的第一信號導體和第二信號導體；在第一平面內(nèi)以離開所述第一和第二信號導體一個距離設置的第一組導電部分；在所述第一平面內(nèi)設置的并和所述第一組導電部分垂直的第二組導電部分，所述第一組導電部分和所述第二組導電部分形成一個重復的網(wǎng)孔圖形，每個所述網(wǎng)孔具有第一和第二頂角，所述第一頂角和所述第二頂角以對角線相對，所述第一頂角和所述第二頂角的每一個中具有導電的倒角，借以使所述每個信號導體重疊所述導電部分和倒角的基本上恒定的面積。
12如權(quán)利要求11所述的電路板，其中所述每個網(wǎng)孔具有第三和第四頂角，所述第三頂角和所述第四頂角中均設置有導電的倒角。
13如權(quán)利要求12所述的電路板，還包括和所述第一軸線平行的第三信號導體。
全文摘要
一種電路板包括一組信號導體(60,62,64)和網(wǎng)格(20)。網(wǎng)格(20)具有沿第一軸線(Y)形成網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的導電材料的圖形。信號導體(60,62,64)的方位平行于第一軸線(Y),它們覆蓋導電材料的基本上恒定的面積,而與信號導體(60,62,64)的位置無關(guān)。信號導體(60,62,64)的電容從而被控制,使得信號導體(60,62,64)的阻抗可以被保持在高的值。
文檔編號H05K3/46GK1221517SQ97194744
公開日1999年6月30日 申請日期1997年3月5日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月25日
發(fā)明者E·D·蘇斯基 申請人:三星電子株式會社