專利名稱：可抑制電磁干擾的電路板及其壓合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可抑制電磁干擾的電路板及其壓合方法，特別是涉及一種利用玻璃纖維強(qiáng)化聚酰亞胺來(lái)降低電磁干擾，并使其適用于高速信號(hào)的電路板及其壓合方法。
如

圖1所示，是已有技術(shù)中四層電路板，其第一及四層為信號(hào)走線層S1、S2，第二層為電源層POWER及第三層為接地層GND，且該電路板具有一位于該電路板的第二及三層之間的第一絕緣層I1，及兩分別位于該電路板的第一及二層與第三及四層之間的第二絕緣層I2，第一絕緣層I1為基材(thincore)，第二絕緣層I2為聚酯膠片(prepreg)，第一絕緣層I1的厚度H1是47mil(1mil=0.00254cm)，第二絕緣層I2的厚度H2是5mil，且該第二絕緣層I2是以介電系數(shù)為4.5的玻璃纖維強(qiáng)化環(huán)氧樹(shù)脂制成，因此，該信號(hào)走線層S1對(duì)于電源層POWER的相對(duì)阻抗值RS1=信號(hào)走線層S2對(duì)于接地層GND的阻抗值RS2=60歐姆(Ω)，但是，由于電路板上的信號(hào)頻率日漸提高(由33MHZ提升至133MHZ)，而且，以下列的公式1所求得的結(jié)果顯示，電磁波干擾的磁場(chǎng)強(qiáng)度與頻率平方成正比，所以使電磁波干擾也隨著頻率的增加而上升。公式1|E|=1.32×1014f2AdI]]>其中|E|電磁波干擾的磁場(chǎng)強(qiáng)度f(wàn)信號(hào)頻率I信號(hào)電流大小A信號(hào)流過(guò)的面積d與輻射源的距離首先，上列公式1應(yīng)用在電路板時(shí)，信號(hào)流過(guò)的面積A為信號(hào)流過(guò)的走線長(zhǎng)度L×信號(hào)走線層S2與接地層GND之間的距離(也就是第二絕緣層I2的厚度H2，所以也是信號(hào)走線層S1與電源層POWER之間的距離H2)，如圖2所示，為歐洲地區(qū)在與輻射源的距離d為10m(公尺)下，所能容許電磁波干擾的標(biāo)準(zhǔn)值，而以往電路板在信號(hào)的頻率為100MHZ、與輻射源的距離d=10m、信號(hào)流過(guò)走線長(zhǎng)度L為100mil(1mil=0.00254cm)及電流值I=20mA的情況下，利用上列公式1所計(jì)算出電磁波干擾的磁場(chǎng)強(qiáng)度為34dBμV，高于歐洲規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值30dBμV，因此，以往電路板并不符合標(biāo)準(zhǔn)，而根據(jù)上列的公式1，如果能使信號(hào)流過(guò)的面積A縮小，將能讓電磁波干擾的磁場(chǎng)強(qiáng)度隨著縮小，因此，使第二絕緣層I2的H2厚度縮小，例如厚度縮小為3mil，就可使電磁波干擾的磁場(chǎng)強(qiáng)度下降至符合標(biāo)準(zhǔn)，電磁波干擾的磁場(chǎng)強(qiáng)度為29.56dBμV。但是第二絕緣層I2的厚度H2縮小時(shí)會(huì)造成下列缺點(diǎn)1．電路板總厚度不符合標(biāo)準(zhǔn)由于此種四層電路板工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的總厚度是固定值，但是第二絕緣層I2的厚度H2縮小時(shí)，會(huì)使總厚度縮小而不符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
2．相對(duì)阻抗不符合高速信號(hào)的阻抗標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)?shù)诙^緣層I2的厚度H2為3mil時(shí)，信號(hào)走線層S1對(duì)于電源層POWER的阻抗值RS1=信號(hào)走線層S2對(duì)于接地層GND的阻抗值RS=37Ω，而此種電路板在走高速信號(hào)時(shí)，其傳輸線路的阻抗值，等于層與層之間的阻抗值，依照Intel設(shè)定的規(guī)格理論值是在55Ω±10％之間最好，也就是在49.5Ω~60.5Ω之間，而37Ω并不符合高速信號(hào)的阻抗標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明的目的在于提供一種利用玻璃纖維強(qiáng)化聚酰亞胺來(lái)抑制電磁干擾，以在高速信號(hào)時(shí)降低電磁波干擾的可抑制電磁干擾的電路板及其壓合方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種可抑制電磁干擾的電路板壓合方法，該電路板是四層電路板，包括第一、四層的信號(hào)走線層、第二層的電源層，及第三層的接地層，第二及三層之間具有一第一絕緣層，該電路板的第一及二層與第三及四層之間分別具有一第二絕緣層，其特點(diǎn)是，該方法包括以下的步驟一、將該電路板的電源層隔著第一絕緣層與接地層壓合；二、將已壓合的電源層及接地層的兩表面，分別隔著一由玻璃纖維強(qiáng)化聚酰亞胺(Polyimide)所制成的第二絕緣層，而與各信號(hào)走線層壓合，且第二絕緣層的介電系數(shù)低于第一絕緣層的介電系數(shù)。
一種上述方法所制成的可抑制電磁干擾的電路板，該電路板是四層電路板，包括第一、四層的信號(hào)走線層、第二層的電源層，及第三層的接地層，第二及三層之間具有一第一絕緣層，該電路板的第一及二層與第三及四層之間分別具有一第二絕緣層，其特點(diǎn)是，所述的第二絕緣層的材質(zhì)是玻璃纖維強(qiáng)化聚酰亞胺，且第一絕緣層的介電系數(shù)大于各第二絕緣層的介電系數(shù)。
由于本發(fā)明采用了以上的技術(shù)方案，可使電路板的厚度符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，適用于高速信號(hào)的傳輸，而且降低電磁波干擾的磁場(chǎng)強(qiáng)度，經(jīng)濟(jì)效益好。
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明圖1是已有技術(shù)中四層電路板的示意截面圖。
圖2是歐洲的電磁波干擾的標(biāo)準(zhǔn)值圖表。
圖3是本發(fā)明較佳實(shí)施例的示意截面圖。
圖4是本發(fā)明較佳實(shí)施例的局部放大示意圖。
如圖3所示，是本發(fā)明的可抑制電磁干擾的電路板的較佳實(shí)施例，該電路板為四層電路板，包括第一、四層的信號(hào)走線層S1、S2，該電路板的第二層的電源層POWER，及第三層的接地層GND，各信號(hào)走線層S1、S2可供電子零件布設(shè)，另外，該電路板具有一位于第二及三層之間的第一絕緣層I1及兩分別位于該電路板的第一及二與第三及四層之間的第二絕緣層I2，一般廠商將第一絕緣層I1稱為基材(thincore)，而第二絕緣層I2稱為膠片(prepreg)。
由于電路板的各信號(hào)走線層S1、S2的相對(duì)阻抗值，最好是在Intel規(guī)定的高速線路理論阻抗值49.5~60.5歐姆范圍內(nèi)，而第二絕緣層I2厚度H2縮小時(shí)，會(huì)使電磁波干擾的輻射強(qiáng)度值下降，但是信號(hào)走線層S1、S2的相對(duì)阻抗值同時(shí)也會(huì)下降。在本發(fā)明中，該第二絕緣層I2是利用介電系數(shù)較低的材質(zhì)制成，以使其各信號(hào)走線層S1、S2的相對(duì)阻抗值落在于Intel規(guī)定的高速線路理論阻抗值49.5~60.5歐姆范圍內(nèi)。而以往廠商所應(yīng)用在絕緣層I1、I2的材質(zhì)是介電系數(shù)為4.5的玻璃纖維強(qiáng)化環(huán)氧樹(shù)脂，所以本發(fā)明尋找介電系數(shù)低于4.5的材質(zhì)來(lái)制造第二絕緣層，此外，一般而言，為了方便對(duì)稱性壓合，廠商設(shè)計(jì)大都使兩第二絕緣層I2的厚度H2相同，但制造上較方便，也較符合現(xiàn)今的制造方式，所以本發(fā)明人依據(jù)上述的考量來(lái)進(jìn)行對(duì)絕緣層的材質(zhì)及板厚進(jìn)行改良。
為使對(duì)本發(fā)明更加明了，現(xiàn)通過(guò)下列公式來(lái)大致說(shuō)明本發(fā)明的研制過(guò)程，但應(yīng)注意的是，下列說(shuō)明是針對(duì)四層電路板的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的板厚為1.6mm來(lái)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施應(yīng)不限制在板厚1.6mm的四層電路板。
配合圖4所示，來(lái)計(jì)算第一信號(hào)走線層S1相對(duì)于電源層POWER的阻抗值R1(也可為第二信號(hào)走線層S2相對(duì)于接地層GND的阻抗值R2)，假設(shè)第二絕緣層H2是利用介電系數(shù)大約為3.0~3.5的玻璃纖維強(qiáng)化聚酰亞胺(polyimide)制成，在本計(jì)算過(guò)程中，為計(jì)算方便，以介電系數(shù)3.2來(lái)運(yùn)算，及第二絕緣層H2的適當(dāng)厚度，再利用下列公式2求出阻抗值R1(或R2，因在本實(shí)施例中，兩第二絕緣層I2厚度相同，所以R1=R2)。公式2R1=87ER+1.41ln{5.98H20.8W+T1}]]>其中ER=介電系數(shù)=3.2H2=第二絕緣層的厚度W=線寬=可在2~8mil范圍內(nèi)，在本實(shí)施例中是5milT1=第一信號(hào)走線層S1的厚度公式31H1+2H2+2T1+2T21.6mm一般而言，電路板的外層是第一、二信號(hào)走線層S1、S2，厚度T1是0.7mil，而內(nèi)層是電源層POWER及接地層GND，厚度T2是1.4mil，且電路板的總厚度必須符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1.6mm(如上列的公式3所示)，以前述的條件及概念，利用上列公式及多次實(shí)驗(yàn)，求出本發(fā)明的較佳實(shí)施例，即第一絕緣層I1的厚度H1在38.25~63.75mil范圍內(nèi)時(shí)，厚度H1以51mil為最隹、第二絕緣層厚度H2在0.5-5.5mil范圍內(nèi)時(shí)，厚度H以23mil為最隹，而該第一絕緣層I1利用以往介電系數(shù)為4.5的玻璃纖維強(qiáng)化環(huán)氧樹(shù)脂，且第二絕緣層I2是利用介電系數(shù)約為3.0~3.5的玻璃纖維強(qiáng)化聚酰亞胺(如KAPTON)來(lái)制成，在此情況下，第一信號(hào)走線層S1相對(duì)于電源層POWER的阻抗值R1=第二信號(hào)走線層S2相對(duì)于接地層GND的阻抗值R2=56歐姆，符合2H2+1H1+2T1+2T2=2×3mil+1×51mil+2×0.7mil+2×1.4mil=61.2mil1.55mm及各阻抗值在Intel規(guī)定的高速線路理論阻抗值49.5~60.5歐姆范圍內(nèi)，且電磁波干擾的輻射強(qiáng)度值下降。
綜上所述，本發(fā)明具有下列的優(yōu)點(diǎn)1．電路板的厚度符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)由于在本實(shí)施例中，可將電路板的總厚度調(diào)整為1.6mm，使本發(fā)明的電路板總厚度符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
2．適用于高速信號(hào)本發(fā)明的電路板阻抗值R1、R2在Intel規(guī)定的高速線路理論阻抗值49.5~60.5范圍內(nèi)，可適用于高速信號(hào)，符合現(xiàn)今往高速信號(hào)發(fā)展的趨勢(shì)，使產(chǎn)品的利用價(jià)值及競(jìng)爭(zhēng)力可提高。
3．降低電磁波干擾的磁場(chǎng)強(qiáng)度由于第二絕緣層H2的厚度相較于由5mil降至3mil，使本發(fā)明的第二絕緣層H2厚度只有以往第二絕緣層厚度的五分之三，因此，本實(shí)施例的電磁波干擾的磁場(chǎng)強(qiáng)度較以往電路板減少五分之二，大約降到29.56dbμV，低于歐洲地區(qū)規(guī)定安全值，所以可達(dá)到降低電磁波干擾的磁場(chǎng)強(qiáng)度的功效。
4．符合經(jīng)濟(jì)效應(yīng)由于只需改變?nèi)缃^緣層的厚度及材質(zhì)等壓合條件，就可達(dá)到高速信號(hào)所要求的磁場(chǎng)強(qiáng)度及阻抗值，而不需花費(fèi)大量人力、物力，來(lái)修改電路板上布局，因而可大幅降低修改所花費(fèi)的人力及物力，達(dá)到符合經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。
權(quán)利要求
1．一種可抑制電磁干擾的電路板壓合方法，該電路板是四層電路板，包括第一、四層的信號(hào)走線層、第二層的電源層，及第三層的接地層，第二及三層之間具有一第一絕緣層，該電路板的第一及二層與第三及四層之間分別具有一第二絕緣層，其特征在于，該方法包括以下的步驟一、將該電路板的電源層隔著第一絕緣層與接地層壓合；二、將已壓合的電源層及接地層的兩表面，分別隔著一由玻璃纖維強(qiáng)化聚酰亞胺所制成的第二絕緣層，而與各信號(hào)走線層壓合，且第二絕緣層的介電系數(shù)低于第一絕緣層的介電系數(shù)。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟一中的第一絕緣層的介電系數(shù)是4.5。
3．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟二中的第二絕緣層的介電系數(shù)是在3.0~3.5范圍內(nèi)。
4．如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述步驟二中的第二絕緣層的厚度是在0.5mil~5.5mil范圍內(nèi)。
5．如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述步驟一中的第一絕緣層的厚度是在38.25~63.75mil范圍內(nèi)。
6．如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述步驟二中的第二絕緣層的厚度是3mil。
7．如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述步驟一中的第一絕緣層的厚度是51mil。
8．如權(quán)利要求1或2項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述步驟一中的第一絕緣層的材質(zhì)是玻璃纖維強(qiáng)化環(huán)氧樹(shù)脂。
9．一種按權(quán)利要求1的方法所制成的可抑制電磁干擾的電路板，該電路板是四層電路板，包括第一、四層的信號(hào)走線層、第二層的電源層，及第三層的接地層，第二及三層之間具有一第一絕緣層，該電路板的第一及二層與第三及四層之間分別具有一第二絕緣層，其特征在于該第二絕緣層的材質(zhì)是玻璃纖維強(qiáng)化聚酰亞胺，且第一絕緣層的介電系數(shù)大于各第二絕緣層的介電系數(shù)。
10．如權(quán)利要求9所述的電路板，其特征在于所述第一絕緣層的介電系數(shù)是4.5。
11．如權(quán)利要求10所述的電路板，其特征在于所述各第二絕緣層的介電系數(shù)是在3.0~3.5范圍內(nèi)。
12．如權(quán)利要求11所述的電路板，其特征在于所述各第二絕緣層的厚度是在0.5~5.5mil范圍內(nèi)。
13．如權(quán)利要求12所述的電路板，其特征在于所述第一絕緣層的厚度是在38.25~63.75mil范圍內(nèi)。
14．如權(quán)利要求12所述的電路板，其特征在于所述各第二絕緣層的厚度是3mil。
15．如權(quán)利要求14所述的電路板，其特征在于所述第一絕緣層的厚度是51mil。
16．如權(quán)利要求9所述的電路板，其特征在于所述第一絕緣層的材質(zhì)是玻璃纖維強(qiáng)化環(huán)氧樹(shù)脂。
全文摘要
一種可抑制電磁干擾的電路板及其壓合方法,該電路板是四層電路板,包括第一及四層的信號(hào)走線層、第二層的電源層及第三層的接地層,電路板的第二及三層之間具有一第一絕緣層,第一、二層及第三、四層之間分別具有一第二絕緣層,其中,第二絕緣層的材質(zhì)是玻璃纖維強(qiáng)化聚酰亞胺,其介電系數(shù)小于第一絕緣層,可降低第二絕緣層的厚度,并使信號(hào)走線層的相對(duì)阻抗符合高速信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn),達(dá)到降低電磁干擾及適用于高速信號(hào)的效果。
文檔編號(hào)H05K1/02GK1295428SQ9912369
公開(kāi)日2001年5月16日 申請(qǐng)日期1999年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月4日
發(fā)明者鄭裕強(qiáng) 申請(qǐng)人:神達(dá)電腦股份有限公司