專利名稱：印刷電路板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及印刷電路板和制造方法，具體涉及一種適于承載具有非常高數(shù)據(jù)速率的信號的印刷電路板。
本領(lǐng)域公知的是，印刷電路板用于在電路板表面上安裝的電氣部件之間耦合數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是通過設(shè)置在電路板中各個層上的信號導體耦合的。電路板還承載參考電位，例如接地和部件電源電壓。為了提供各個層中信號導體之間的隔離，在各信號導體層之間布置參考電位導電平面。
本領(lǐng)域公知的是，為了連接到各部件，提供了導電通孔，導電通孔從電路板表面穿透到其內(nèi)部區(qū)域以連接到信號導體。這些通孔形成所謂的“信號發(fā)出點”。此外，在很多情況下，需要將一個印刷電路板上的部件電連接到另一個印刷電路板上的部件。這通常是利用電連接器組合件完成的。連接器組合件具有兩個部分，每個部分安裝在一個對應(yīng)的印刷電路板上。因此，當希望將一個電路板連接到另一個電路板時，將上述連接器兩部分相互插接在一起。
此外，本領(lǐng)域公知的是，通過印刷電路板傳播的信號的數(shù)據(jù)速率在不斷增長。隨著這種數(shù)據(jù)速率的增長，有必要改善通過一個印刷電路板到另一個印刷電路板的數(shù)據(jù)的電耦合效率。更具體地說，信號導體、參考電位平面或?qū)?、和二者之間的電介質(zhì)板部分形成了具有預定阻抗(通常是50歐姆)的傳輸線。通孔的作用產(chǎn)生了與傳輸線的阻抗的阻抗失配。一種用于補償這種阻抗失配的技術(shù)是在連接器中提供補償元件。對于其阻抗低于電路板中信號軌跡的阻抗的通孔，將某些連接器設(shè)計成具有較高阻抗，使得互連件的平均阻抗與電路板中的阻抗相同。但是，限制互連件性能的信號反射取決于阻抗的變化。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種印刷電路板，具有從電介質(zhì)的一個表面穿透到電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域的導電通孔。參考電位層與該表面平行地設(shè)置在電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域中。信號導體與參考電位層平行地設(shè)置在電介質(zhì)中，以提供具有預定阻抗的傳輸線。導電通孔被設(shè)計成，向傳輸線提供與傳輸線阻抗實質(zhì)上匹配的阻抗。
利用這種設(shè)置，在印刷電路板內(nèi)部提供阻抗匹配，從而在減小由通過連接器發(fā)出點的阻抗失配引起的反射的情況下實現(xiàn)從這個電路板到另一個電路板的連接。我們認識到，互連件的平均阻抗與電路板阻抗的匹配會限制互連件的性能，尤其是對于高頻信號。我們認識到，具有與印刷電路板阻抗更相似的阻抗的通孔是有益的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，提供一種印刷電路板，具有從電介質(zhì)的一個表面穿透到電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域的導電通孔。導電通孔在電介質(zhì)的表面區(qū)域比在電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域具有更寬的區(qū)域。參考電位層設(shè)置在電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域中。信號導體與參考電位層平行地設(shè)置在電介質(zhì)中，以提供具有預定阻抗的傳輸線。信號導體被連接到導電通孔。導電通孔被設(shè)計成，向傳輸線提供與傳輸線阻抗實質(zhì)上匹配的阻抗。更具體地說，選擇該中空導電通孔的較寬的表面部分來容納連接器的端子管腳，而選擇導電通孔較窄的的內(nèi)部部分用于阻抗匹配。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，提供一種印刷電路板，具有從電介質(zhì)的一個表面穿透到電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域的導電通孔。導電通孔在電介質(zhì)的表面區(qū)域比在電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域具有更寬的區(qū)域。與該表面平行地在電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域中設(shè)置多個不同層的參考電位層。該多個層的邊沿在距導電通孔有不同距離處終止。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，提供一種印刷電路板組合件，其具有一對印刷電路板。每個電路板具有從電介質(zhì)的一個表面穿透到電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域的導電通孔。每個印刷電路板具有設(shè)置在其電介質(zhì)中的參考電位層和信號導體，信號導體與參考電位層平行，以提供具有預定阻抗的傳輸線。每個電路板的信號導體連接到其導電通孔。每個電路板中的導電通孔被設(shè)計成，向其傳輸線提供與傳輸線阻抗實質(zhì)上匹配的阻抗。提供第一電連接器，其具有連接到一個電路板的導電通孔的信號觸點，并提供第二電連接器，其具有連接到另一個電路板的導電通孔的信號觸點。第一電導體的第一信號觸點適于電連接第二電連接器的第二觸點。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，一對印刷電路板通過一電連接器電氣互連。每個印刷電路板具有從電介質(zhì)的一個表面穿透到電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域的導電通孔。參考電位層與該表面平行地設(shè)置在電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域中。信號導體與參考電位層平行地設(shè)置在電介質(zhì)中，以提供具有預定阻抗的傳輸線。導電通孔被設(shè)計成，向傳輸線提供與傳輸線阻抗實質(zhì)上匹配的阻抗。從一個電路板通過電連接器到另一個電路板的阻抗實質(zhì)上是恒定的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，提供一種制造印刷電路板的方法。該方法包括確定印刷電路板中的傳輸線的阻抗，該傳輸線具有利用一部分電介質(zhì)與參考電位層隔離的信號導體；以及確定在電介質(zhì)中的、從電介質(zhì)的一個表面穿透到電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域、并連接到信號導體的導電通孔的結(jié)構(gòu)，以向傳輸線提供與傳輸線阻抗實質(zhì)上匹配的端接阻抗。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，提供一種制造印刷電路板的方法。該方法包括確定印刷電路板中的傳輸線的阻抗，該傳輸線具有利用一部分電介質(zhì)與參考電位層隔離的信號導體；以及確定在電介質(zhì)的表面區(qū)域比在電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域具有更寬區(qū)域的、并連接到信號導體的導電通孔的結(jié)構(gòu)，以向傳輸線提供與傳輸線阻抗實質(zhì)上匹配的端接阻抗。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，提供一種制造印刷電路板的方法。該方法包括確定印刷電路板中的傳輸線的阻抗，該傳輸線具有利用一部分電介質(zhì)與參考電位層隔離的信號導體；確定在電介質(zhì)中的、從電介質(zhì)的一個表面穿透到電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域、并連接到信號導體的導電通孔與參考電位層的邊沿之間的距離，以向傳輸線提供與傳輸線阻抗實質(zhì)上匹配的端接阻抗。
從下面結(jié)合附圖的詳細說明中可以對本發(fā)明的這些和其它特征以及發(fā)明本身有更清楚的了解，在附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的印刷電路板組合件的分解橫截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的圖1的印刷電路板組合件的裝配橫截面圖；圖3是圖2的組合件的一部分的放大圖，該部分在圖2中由圓3-3包圍；圖4是圖2的組合件的另一個部分的放大圖，該部分在圖2中由圓4-4包圍；圖5是用于理解根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計印刷電路板的方法的曲線圖。
現(xiàn)在參考圖1和2，顯示了印刷電路板組合件10。該組合件包括一對多層印刷電路板12，14；一個通常是底板印刷電路板12，另一個是子卡(daughtercard)印刷電路板14。每個電路板12，14包括電介質(zhì)16，電介質(zhì)16在其內(nèi)部區(qū)域17中具有設(shè)置在電路板的各個層中的多個導電體18，圖3和4中詳細顯示這種多層信號導體18的一個示例。設(shè)置在導電體18的各層之間的是參考電位層，或?qū)щ姴牧系谋?0。這些參考電位層20用于向印刷電路板12，14的表面上安裝的電氣部件(未示出)提供地電位或參考電壓。導電通孔22(顯示了其一個示例)從電介質(zhì)16的表面24穿透到電介質(zhì)16的內(nèi)部區(qū)域17。如圖所示，導電體18連接到導電通孔22。
如上所述，在電介質(zhì)16中、在信號導體18之間、并且與信號導體18平行地設(shè)置多個參考電位層20。這些參考電位層20還在設(shè)置在一對參考電位層20之間的信號導體18之間提供電屏蔽。應(yīng)注意，參考電位層20、下面的信號導體18和二者之間的一部分電介質(zhì)16提供了具有預定阻抗(例如50歐姆)的微帶傳輸線25。還應(yīng)注意，信號導體18連接到導電通孔22。此處，導電通孔22被設(shè)計成，向微帶傳輸線25提供與微帶傳輸線25的阻抗實質(zhì)上匹配的端接阻抗。更具體地說，對導電通孔22的形狀和導電通孔22與參考電位層20的邊沿28之間的隔離進行選擇，以將由導電薄層20、導體18和二者之間的一部分電介質(zhì)16形成的微帶傳輸線25端接到一匹配負載，即端接到與微帶傳輸線25的阻抗實質(zhì)上匹配的端接阻抗，從而使信號導體18上的數(shù)據(jù)到導電通孔22的傳送效率最大。示例使用圖4的結(jié)構(gòu)構(gòu)造了一個測試電路板。該電路板的厚度為0.222英寸。通孔22的較寬部分29的直徑為0.026英寸，在孔的表面上施加了導電層后的內(nèi)部直徑是0.022英寸?？妆恍纬蔀?.025英寸深。通孔22的較窄部分31的直徑為0.014英寸。距離S2和S1分別被設(shè)置為0.13英寸和0.0215英寸。對具有100psec的上升時間的信號測量通孔的阻抗。所測得的阻抗是45.3歐姆，與目標值50歐姆的差異在10％以內(nèi)。作為比較，在電路板上制造一個單獨通孔，其具有恒定直徑并且與地平面均勻縮進0.13英寸。該通孔的測量阻抗是35歐姆。
組合件10(圖1和2)包括電連接器組合件30，其具有一對電連接器32，34。電連接器32具有連接到一對電路板之一(此處是底板印刷電路板12)的導電通孔22的多個信號觸點36。電連接器34具有連接到另一個電路板(此處是子卡印刷電路板14)的導電通孔22的信號觸點38。如圖所示，電連接器32的信號導體36適用于與電連接器34的觸點38的常規(guī)方式電連接，以使印刷電路板12，14電互連。
更具體地說，分別更詳細地參照圖3和4中的印刷電路板12，14，并分別考慮每個電路板12，14中的導電通孔22的一個示例，該導電通孔22從電介質(zhì)16的表面24穿透到電介質(zhì)16的內(nèi)部區(qū)域17。導電通孔22是中空的，具有比下內(nèi)部部分31寬的上表面部分29。選擇上部29的寬度以接收連接器32的端子管腳40。此處，顯示了兩種類型的端子管腳40。用于底板印刷電路板12(圖3)中的通孔22的端子管腳40是有回彈力的端子管腳，具有在其中形成的中空區(qū)域41以使端子管腳40在被推入通孔22的較寬表面部分29時能稍微壓縮。用于子卡印刷電路板14(圖4)中的通孔22的端子管腳40是管腳40，當其插入通孔22的較寬表面部分29后，再用焊料43填充該通孔22的較寬表面部分29。信號導體18和連接器32，34的端子管腳40之間的連接被稱為信號發(fā)出點。
如上所述，在電介質(zhì)16的內(nèi)部區(qū)域17中與表面24平行地設(shè)置多個參考電位層20。層20的邊沿48在與導電通孔22相鄰處終止。印刷電路板制造商通常將邊沿48和導電通孔22的側(cè)壁之間的距離S1選擇為某一最小距離，以提供一定程度的容差，這將防止導電通孔22和參考電位層20之間的意外短路。因此，通常沿著電介質(zhì)16的整個內(nèi)部17的深度使用同樣的最小距離S1。例如，此處的距離S1是0.013”英寸。但是，如上所述，此處對參考電位層20的邊沿48和導電通孔22的側(cè)壁之間的距離S2進行選擇，以將由導電薄層20、導體18和二者之間的一部分電介質(zhì)16形成的微帶傳輸線25端接到一匹配負載，即端接到與微帶傳輸線25的阻抗匹配的端接阻抗，從而使信號導體18上的數(shù)據(jù)到導電通孔22的傳送效率最大。更具體地說，應(yīng)注意，多個參考電位層20的邊沿48在距導電通孔22不同預定距離S1，S2處終止。更具體地說，鄰近電介質(zhì)16的較低內(nèi)部區(qū)域31的參考電位層20的邊沿48與導電通孔22間隔距離S2，該距離大于鄰近導電通孔22的較寬表面區(qū)域29的參考電位層20的最小許可間隙距離S1。選擇距離S2以減小參考電位層20的邊沿48與導電通孔22之間的電容。但是，S2不能任意大，因為設(shè)置在參考電位層20兩側(cè)的一對信號導體18之間的屏蔽會損失。
還應(yīng)注意，對底板印刷電路板12和子卡印刷電路板14中的通孔22進行選擇，使得每個電路板12，14中的微帶傳輸線25都以與微帶傳輸線25匹配的阻抗端接。因此，通過將電連接器組合件構(gòu)造成具有與每個印刷電路板12，14中的微帶傳輸線25的阻抗匹配的阻抗的傳輸線，如果將連接器設(shè)計成具有與印刷電路板中的信號軌跡的阻抗緊密匹配的阻抗，那么信號導體18上的數(shù)據(jù)通過連接器組合件30在印刷電路板12，14之間的傳送具有最大效率。因此，從該對電路板之一通過電連接器到另一個電路板的阻抗是實質(zhì)上恒定的。
因此，選擇中空導電通孔的較寬的、表面部分29來容納端子管腳40，而選擇導電通孔的較窄的、內(nèi)部部分31用于微帶傳輸線25的阻抗匹配端接。
用于設(shè)計導電通孔22的方法包括例如利用常規(guī)的時域反射計確定印刷電路板12，14中的傳輸線25的阻抗。如上所述，傳輸線25具有利用一部分電介質(zhì)16與參考電位層20隔離的信號導體18。然后，考慮參考電位層20的邊沿48和導電通孔之間的距離S2造成的任何屏蔽損失，與距離S2一起選擇導電通孔22的結(jié)構(gòu)(即較寬表面部分29的寬度，較寬表面部分29的深度，和較窄內(nèi)部部分31的寬度)，以向傳輸線提供與傳輸線25的阻抗實質(zhì)上匹配的端接阻抗。對另一個印刷電路板執(zhí)行類似的程序。
例如，此處由通孔提供的阻抗與具有該通孔的印刷電路板的阻抗相差10％以內(nèi)。通過連接器的阻抗與連接該連接器的通孔的阻抗相差10％以內(nèi)。
可以理解，此處給出的數(shù)字是示意性的。用于地平面和通孔之間的縮進的確切尺寸取決于幾個因素。電路板的厚度會影響S1和S2的尺寸。對于較厚的電路板，需要較大的縮進。
本發(fā)明特別適用于厚電路板。具有小于0.125英寸厚度的電路板可以提供與希望值相差10％以內(nèi)的阻抗，而無需具有減小厚度的部分，并且無需改變與地平面的標準縮進。對于具有大于0.200英寸厚度的電路板，本發(fā)明將特別有益。
而且，S1和S2的尺寸取決于電路板的操作頻率。頻率經(jīng)常被表示為電路板所要承載的最快信號的上升時間。在慢于300psec的上升時間操作的電路板可能不需要有差別的縮進來獲得在10％以內(nèi)變化的通孔阻抗。但是，本發(fā)明對于在低于300psec的上升時間操作的電路板特別有用，對于在低于200psec的上升時間操作的電路板尤其有用。
如上所述，可以理解，尺寸S1和S2將根據(jù)電路板的厚度和操作速度改變?？梢灶A期，設(shè)計印刷電路板的人將基于以下方法在幾個因素上選擇S1和S2的尺寸直徑D2通常由印刷電路板制造商可以在電路板上可靠地制造的最小孔決定。尺寸S1還將通常還是印刷電路板制造工藝中的一個標準參數(shù)。
印刷電路板設(shè)計者將根據(jù)所要插入孔中的連接器類型來選擇直徑D1和高度H。
在建立這些參數(shù)后，可以在各種S2值下進行阻抗計算，以確定整個信號發(fā)出點的阻抗。這種類型的阻抗計算通常是使用為阻抗計算開發(fā)的商業(yè)軟件包進行的。然后選擇產(chǎn)生希望阻抗的S2值，以制造電路板。
圖5表示一種可以便利于印刷電路板的制造方法的方式。圖5表示印刷電路板制造商準備的用于具有特定深度和直徑的表面孔的曲線圖。S2的每個值將產(chǎn)生一個具有用于電路板厚度和操作頻率的某種組合的希望阻抗的信號發(fā)出點。圖5表示可以為S2的各種值繪出這些參數(shù)值，其中S2的值顯示為Sa，Sb，Sc和Sd。
為了使用該曲線圖，設(shè)計印刷電路板的人識別電路板厚度和操作頻率。該人從這些信息可以找到S2的最接近值。圖5表示了一個電路板厚度為B1，頻率為F1的點。該點最接近Sc值的曲線。因此，將選擇Sc作為S2的尺寸。應(yīng)該理解，有一個與Sc相關(guān)聯(lián)的實際數(shù)字值，該值從一阻抗計算中導出。
將為每個電路板上的每個孔尺寸重復選擇S2的過程。為了使用該選擇S2值的圖形方法，每個孔尺寸可能需要一個不同的曲線圖。
其它實施例屬于所附權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)。
例如，描述了只是通過改變尺寸S2來實現(xiàn)阻抗控制。也可以通過改變尺寸S1來實現(xiàn)阻抗控制。但是，增加S1不是理想的，因為電路板上可用于信號軌跡布線的面積將減小。作為一種經(jīng)驗法則，信號軌跡的布線與相鄰地平面的邊沿的距離應(yīng)該不小于信號軌跡與地平面之間的垂直間隔的兩倍。但是，為了獲得具有希望阻抗的信號發(fā)出點，需要使S2較大，以使得鄰近通孔22的地平面與鄰近表面孔29的地平面相比更遠離通孔22中心，優(yōu)選地是增加尺寸S1。在這種情況下，優(yōu)選將S1和S2設(shè)置為，使得鄰近通孔22和孔29的地平面與通孔22的中心相距相同距離。
而且，描述了一種圖形技術(shù)，印刷電路板制造商可以使用該技術(shù)為設(shè)計者提供設(shè)計印刷電路板所需的信息。應(yīng)該理解，可以將該信息和幫助作為計算機程序提供。該計算機程序可以接受電路板厚度和操作頻率作為輸入。電路板厚度可以被規(guī)定為英寸，毫米，電路板中的層數(shù)，或者其它任何方便的單位。該計算機程序還可以要求一個對上表面孔尺寸的指示作為輸入。該數(shù)據(jù)可以給規(guī)定為長度單位，或者可以按照所要連接到孔中的器件類型來規(guī)定。
這種計算機程序可以計算S2的所需尺寸，如果需要，還可以計算S1的尺寸。可以通過執(zhí)行結(jié)合圖5所示的操作來實現(xiàn)該計算機程序。或者，可以對該計算機程序編程以使用數(shù)學技術(shù)解出所需尺寸。
權(quán)利要求
1.一種印刷電路板，包括(a)具有表面的電介質(zhì)；(b)從該表面穿透到電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域的導電通孔；(c)設(shè)置在電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域中的參考電位層；(d)設(shè)置在電介質(zhì)中的、在參考電位層之間且與參考電位層平行的信號導體，以提供具有預定阻抗的傳輸線，該信號導體連接到導電通孔；(e)其中導電通孔被設(shè)計成，向傳輸線提供與傳輸線的阻抗實質(zhì)上匹配的阻抗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的印刷電路板，其中通孔的阻抗被匹配在與傳輸線的阻抗相差10％的范圍內(nèi)。
3.一種印刷電路板，包括(a)具有表面的電介質(zhì)；(b)從該表面穿透到電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域的導電通孔，該導電通孔在電介質(zhì)的表面區(qū)域比在電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域具有更寬的區(qū)域；(c)設(shè)置在電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域中的且與該表面平行的多個不同層的參考電位層；(d)設(shè)置在電介質(zhì)中的、位于參考電位層之間并與參考電位層平行的信號導體，以提供具有預定阻抗的傳輸線，該信號導體連接到導電通孔；(e)其中導電通孔被設(shè)計成，向傳輸線提供與傳輸線的阻抗實質(zhì)上匹配的阻抗。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的印刷電路板，其中導電通孔的較寬區(qū)域中是中空的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的印刷電路板，其中提供給傳輸線的阻抗被匹配在與傳輸線的阻抗相差10％的范圍內(nèi)。
6.一種印刷電路板，包括(a)具有表面的電介質(zhì)；(b)從該表面穿透到電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域的導電通孔；(c)設(shè)置在電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域中的且與該表面平行的參考電位層；(d)設(shè)置在電介質(zhì)中的、與參考電位層平行的信號導體，以提供具有預定阻抗的傳輸線，該信號導體連接到導電通孔；以及(e)其中參考電位層的邊沿與導電通孔間隔一選定距離，以向傳輸線提供與傳輸線的阻抗實質(zhì)上匹配的阻抗。
7.一種印刷電路板，包括(a)具有表面的電介質(zhì)；(b)從該表面穿透到電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域的導電通孔，該導電通孔在電介質(zhì)的表面區(qū)域比在電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域具有更寬的區(qū)域；(c)設(shè)置在電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域中的且與該表面平行的多個不同層的參考電位層，該多個層的邊沿在距導電通孔不同的預定距離處終止；(d)設(shè)置在電介質(zhì)中的、位于參考電位層之間的、并與參考電位層平行的信號導體，該信號導體連接到導電通孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的印刷電路板，其中第一導電通孔的較寬區(qū)域是中空的。
9.一種印刷電路板，包括(a)具有表面的電介質(zhì)；(b)從該表面穿透到電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域的導電通孔；(c)設(shè)置在電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域中的、與該表面平行的參考電位層，該層的邊沿在鄰近導電通孔處終止；(d)設(shè)置在電介質(zhì)中的、與參考電位層平行的信號導體，以提供具有預定阻抗的傳輸線，該信號導體連接到導電通孔；(e)其中對導電通孔和參考電位層的邊沿進行選擇，以向傳輸線提供與傳輸線的阻抗實質(zhì)上匹配的阻抗。
10.一種用于制造印刷電路板的方法，包括(a)確定印刷電路板中的傳輸線的阻抗，該傳輸線具有利用一部分電介質(zhì)與一參考電位層隔離的一信號導體；(b)確定在電介質(zhì)中的、從電介質(zhì)的一個表面穿透到電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域、并連接到信號導體的導電通孔的結(jié)構(gòu)，以向傳輸線提供與傳輸線阻抗實質(zhì)上匹配的端接阻抗。
11.一種制造印刷電路板的方法，包括以下步驟(a)提供一設(shè)計工具；(b)選擇希望的電路板厚度和操作頻率；(c)使用該設(shè)計工具來確定印刷電路板內(nèi)的地平面與電路板中的通孔之間的間隔；(d)以確定的間隔制造印刷電路板。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中設(shè)計工具包括計算機程序，使用設(shè)計工具的步驟包括(b)向計算機程序輸入表示希望的電路板厚度和操作頻率的值；(c)執(zhí)行計算機程序以計算需要的間隔。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中選擇步驟還包括選擇一個孔的希望尺寸，以接受插入到通孔的上部中的接觸件。
14.一種印刷電路板組合件，包括(a)具有多個通孔的底板，這些通孔的下部具有第一直徑，其上部具有大于第一直徑的第二直徑，底板中具有多個參考平面，第一參考平面與通孔下部之間的間隔大于第二參考平面與通孔下部之間的間隔；(b)連接到底板的第一電連接器，該電連接器具有設(shè)置在該多個通孔的上部中的多個導電件；(c)具有多個通孔的子卡，這些通孔的下部具有第三直徑，其上部具有大于第三直徑的第四直徑，底板中具有多個參考平面，第三參考平面與通孔下部之間的間隔大于第四參考平面與通孔上部之間的間隔；(d)連接到子卡的、并定位以與第一電連接器緊密配合的第二電連接器，該電連接器具有設(shè)置在該多個通孔的上部中的多個導電件；以及(e)其中底板中的通孔與第一參考平面之間的間隔大于子卡中的通孔與第三參考平面之間的間隔。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的組合件，其中底板的厚度超過0.2英寸。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的組合件，其中子卡的厚度大于0.125英寸。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的組合件，其中底板上通孔的上部與第二參考平面之間的間隔等于子卡上通孔的上部與第四參考平面之間的間隔。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的組合件，其中底板具有多于20層。
19.根據(jù)權(quán)利要求14的組合件，其中底板和子卡都具有多于20層。
20.一種印刷電路板組合件，包括(a)第一印刷電路板，包括(ⅰ)具有表面的第一電介質(zhì)；(ⅱ)從該表面穿透到第一電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域的第一導電通孔；(ⅲ)設(shè)置在第一電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域中的、與該表面平行的第一參考電位層，該層的邊沿在鄰近導電通孔處終止；(ⅳ)設(shè)置在第一電介質(zhì)中的、位于第一參考電位層之間的、并與第一參考電位層平行的第一信號導體，以提供具有第一預定阻抗的第一傳輸線，該第一信號導體被連接到第一導電通孔；(ⅴ)其中對第一導電通孔和第一參考電位層的邊沿進行選擇，以向第一傳輸線提供與第一傳輸線的第一阻抗實質(zhì)上匹配的第一阻抗；(b)第二印刷電路板，包括(ⅰ)具有表面的第二電介質(zhì)；(ⅱ)從該表面穿透到第二電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域的第二導電通孔；(ⅲ)設(shè)置在第二電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域中的、與其表面平行的第二參考電位層，該第二層的邊沿在鄰近第二導電通孔處終止；(ⅳ)設(shè)置在第二電介質(zhì)中的、位于第二參考電位層之間的、并與第二參考電位層平行的第二信號導體，以提供具有第二預定阻抗的第二傳輸線，該第二信號導體被連接到第二導電通孔；(ⅴ)其中對第二導電通孔和第二參考電位層的邊沿進行選擇，以向第二傳輸線提供與第二傳輸線的第二阻抗實質(zhì)上匹配的第二阻抗；(c)第一電連接器，具有連接到第一導電通孔的第一信號觸點；(d)第二電連接器，具有連接到第二導電通孔的第二信號觸點；(e)其中第一電連接器的第一信號觸點適用于電連接到第二電連接器的第二觸點。
21.根據(jù)權(quán)利要求14的印刷電路板組合件，其中第一阻抗與第二阻抗相同。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的印刷電路板組合件，其中第一和第二印刷電路板具有不同的厚度和層結(jié)構(gòu)。
23.一種印刷電路板組合件，包括(a)一對印刷電路板，每個電路板包括從一電介質(zhì)的一個表面穿透到電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域的導電通孔；參考電位層；設(shè)置在電介質(zhì)中、位于參考電位層之間的、并與參考電位層平行的信號導體，以提供具有預定阻抗的傳輸線，該信號導體被連接到導電通孔；其中導電通孔被設(shè)計成，向傳輸線提供與傳輸線的阻抗實質(zhì)上匹配的阻抗；第一電連接器，具有連接到兩個電路板之一的導電通孔的信號觸點；第二電連接器，具有連接到另一個電路板的導電通孔的信號觸點；其中第一電連接器的第一信號觸點適用于電連接第二電連接器的第二觸點。
24.一種印刷電路板組合件，包括(a)一對印刷電路板，每個電路板包括從一電介質(zhì)的一個表面穿透到電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域的導電通孔；參考電位層；設(shè)置在電介質(zhì)中的、位于參考電位層之間的、并與參考電位層平行的信號導體，以提供具有預定阻抗的傳輸線，該信號導體被連接到導電通孔；其中參考電位層具有與導電通孔間隔一選定距離的邊沿，以向傳輸線提供與傳輸線的阻抗實質(zhì)上匹配的阻抗；第一電連接器，具有連接到兩個電路板之一的導電通孔的信號觸點；第二電連接器，具有連接到另一個電路板的導電通孔的信號觸點；其中第一電連接器的第一信號觸點適用于電連接第二電連接器的第二觸點。
25.一種印刷電路板組合件，包括(a)一對印刷電路板，每個電路板包括從一電介質(zhì)的一個表面穿透到電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域的導電通孔，該通孔在電介質(zhì)的表面區(qū)域比在電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域更寬；多個參考電位層；設(shè)置在電介質(zhì)中的、位于一對相鄰的參考電位層之間的、并與參考電位層平行的信號導體，該信號導體被連接到導電通孔；其中參考電位層的各邊沿與導電通孔的距離不同；第一電連接器，具有連接到電路板之一的導電通孔的信號觸點；第二電連接器，具有連接到另一個電路板的導電通孔的信號觸點；和其中第一電連接器的第一信號觸點適用于電連接第二電連接器的第二觸點。
26.根據(jù)權(quán)利要求6的印刷電路板，其中提供給傳輸線的阻抗被實質(zhì)上匹配在與傳輸線的阻抗相差10％的范圍內(nèi)。
27.根據(jù)權(quán)利要求9的印刷電路板，其中對導電通孔和參考電位層的邊沿進行選擇，以向傳輸線提供與傳輸線的阻抗相差10％范圍內(nèi)的阻抗。
28.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中確定步驟向傳輸線提供與傳輸線的阻抗相差10％范圍內(nèi)的端接阻抗。
29.一種印刷電路板組合件，包括(a)第一印刷電路板，包括(ⅰ)具有第一表面的第一電介質(zhì)；(ⅱ)從第一表面穿透到第一電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域的第一導電通孔，該第一導電通孔在第一電介質(zhì)的表面區(qū)域比在第一電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域具有更寬的區(qū)域；(ⅲ)設(shè)置在第一電介質(zhì)中的、位于第一參考電位層之間的、并與第一參考電位層平行的第一信號導體，以提供具有第一預定阻抗的第一傳輸線，該第一信號導體被連接到第一導電通孔；(ⅳ)設(shè)置在第一電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域中的、并與第一表面平行的第一組不同層的參考電位層；(ⅴ)其中第一導電通孔被設(shè)計成，向第一傳輸線提供與第一傳輸線的第一阻抗相差10％范圍內(nèi)的阻抗；(b)第二印刷電路板，包括(ⅰ)具有第二表面的第二電介質(zhì)；(ⅱ)從第二表面穿透到第二電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域的第二導電通孔，該第二導電通孔在第二電介質(zhì)的表面部分比在第二電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域具有更寬的區(qū)域；(ⅲ)設(shè)置在第二電介質(zhì)中的、位于第二參考電位層之間的、并與第二參考電位層平行的第二信號導體，以提供具有第二預定阻抗的第二傳輸線，該第二信號導體被連接到第二導電通孔；(ⅳ)設(shè)置在第二電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域中的、并與第二表面平行的第二組不同層的參考電位層；(ⅴ)其中第二導電通孔被設(shè)計成，向第二傳輸線提供與第二傳輸線的第一阻抗相差10％范圍內(nèi)的阻抗；(c)第一電連接器，具有連接到第一導電通孔的第一信號觸點；(d)第二電連接器，具有連接到第二導電通孔的第二信號觸點；(e)其中第一電連接器的第一信號觸點適用于電連接第二電連接器的第二觸點。
30.一種印刷電路板組合件，包括(a)第一印刷電路板，包括(ⅰ)具有表面的第一電介質(zhì)；(ⅱ)從該表面穿透到第一電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域的第一導電通孔；(ⅲ)設(shè)置在第一電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域中的、與該表面平行的第一參考電位層，該層的邊沿在鄰近導電通孔處終止；(ⅳ)設(shè)置在第一電介質(zhì)中的、位于第一參考電位層之間的、并與第一參考電位層平行的第一信號導體，以提供具有第一預定阻抗的第一傳輸線，該第一信號導體被連接到第一導電通孔；(ⅴ)其中對第一導電通孔和第一參考電位層的邊沿進行選擇，以向第一傳輸線提供與第一傳輸線的第一阻抗相差10％范圍內(nèi)的第一阻抗；(b)第二印刷電路板，包括(ⅰ)具有表面的第二電介質(zhì)；(ⅱ)從該表面穿透到第二電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域的第二導電通孔；(ⅲ)設(shè)置在第二電介質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域中的、與其表面平行的第二參考電位層，該第二層的邊沿在鄰近第二導電通孔處終止；(ⅳ)設(shè)置在第二電介質(zhì)中的、位于第二參考電位層之間的、并與第二參考電位層平行的第二信號導體，以提供具有第二預定阻抗的第二傳輸線，該第二信號導體被連接到第二導電通孔；(ⅴ)其中對第二導電通孔和第二參考電位層的邊沿進行選擇，以向第二傳輸線提供與第二傳輸線的第二阻抗相差10％范圍內(nèi)的第二阻抗；(c)第一電連接器，具有連接到第一導電通孔的第一信號觸點；(d)第二電連接器，具有連接到第二導電通孔的第二信號觸點；(e)其中第一電連接器的第一信號觸點適用于電連接第二電連接器的第二觸點。
全文摘要
印刷電路板組合件(10)具有一對印刷電路板(12,14)。每個印刷電路板(12,14)具有從電介質(zhì)(16)的一個表面穿透到電介質(zhì)(16)的內(nèi)部區(qū)域(17)的導電通孔(22)。每個印刷電路板(12,14)具有設(shè)置在電介質(zhì)(16)中的參考電位層(20)和信號導體(18),信號導體(18)與參考電位層(20)平行,以提供具有預定阻抗的傳輸線(25)。每個電路板的信號導體(18)連接到電路板的導電通孔(22)。每個電路板中的導電通孔(22)被設(shè)計成,向其傳輸線(25)提供與傳輸線(25)的阻抗實質(zhì)上匹配的阻抗。提供第一電連接器(32),其具有連接到電路板之一(12)的導電通孔(22)的信號觸點(36),并提供第二電連接器(34),其具有連接到另一個電路板(14)的導電通孔(22)的信號觸點(38)。第一電連接器(32)的第一信號觸點(36)適用于電連接第二電連接器(34)的第二觸點(38)。
文檔編號H05K1/11GK1329812SQ99813967
公開日2002年1月2日 申請日期1999年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月2日
發(fā)明者托馬斯·S·科恩, 馬克·W·蓋盧斯, 菲利普·P·斯托克 申請人:泰拉丁公司