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印刷电路板的制造方法和印刷电路板结构专利

专利号:201110290053.8

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专利名称:印刷电路板的制造方法和印刷电路板结构

技术领域:印刷电路/元件组件

IPC主分类号:H05K3/40

申请号:CN201110290053.8

公开日:2015-08-05

说明书

一种印刷电路板的制造方法和一种印刷电路板结构

技术领域

[0001] 本发明涉及一种印刷电路板机制,尤其涉及一种印刷电路板的制造方法和一种印刷电路板结构。

背景技术

[0002] 印刷电路板配置电子元件即为印刷电路组合。换言之,印刷电路包含基板与电子元件,其中电子元件系为主动元件、被动元件、传输线路等。关于传输线路的制造方式,可蚀刻非导体基板上的铜箔,藉以形成传输线路。此传输线路可作为导电路径,电性连接主动元件与(或)被动元件。基板可用来承载电子元件。
[0003] 在现在的高端服务器系统设计中,高速信号数据传输频带宽已经超过10GT/s,对传输线路的阻抗的连续性有着很高的要求。
[0004] 然而,很少的电路设计去考虑到信号通过贯孔(VIA)的瞬间阻抗改变,造成了高速信号在通过贯孔的瞬间,传输线路、贯孔的环状焊垫(Ring PAD),以及贯穿孔壁的阻抗皆不相同,因而产生阻抗不连续的状况,且必须提供一种机制来解决这样的问题。
[0005] 有鉴于此,如何设计出一种印刷电路板的制造方法和一种印刷电路板结构,以解决阻抗不连续的问题,是业内技术人员亟需解决的一项课题。

发明内容

[0006] 针对现有技术中存在的阻抗不连续的问题,本发明提供了一种印刷电路板的制造方法和一种印刷电路板结构。
[0007] 根据本发明的一个方面提供一种印刷电路板的制造方法,包括:提供一电路板,形成一贯孔的一通孔贯穿电路板,形成贯孔的一环状焊垫于电路板的一表面且环绕于通孔的一端;于电路板上的表面印刷一传输线,传输线经过环状焊垫连接到通孔;除去环状焊垫的部分区域,使环状焊垫的最小宽度与传输线的宽度差小于传输线宽度的20%;以及除去通孔孔壁上部分的铜,使得通孔的最小宽度与传输线的宽度差小于传输线宽度的20%。
[0008] 优选地,此方法更包含下列步骤:形成贯孔的另一环状焊垫于电路板的另一表面且环绕于通孔的另一端,于电路板的此另一表面印刷另一传输线,另一传输线经过另一环状焊垫连接到通孔,以及除去此另一环状焊垫的部分区域,使得此另一环状焊垫最小宽度与此另一传输线的宽度差小于另一传输线宽度的20%。
[0009] 优选地,除去另一环状焊垫的部分区域的步骤包含:于通孔的此另一端的相对两侧形成两板孔以移除此另一环状焊垫的部分区域。
[0010] 优选地,传输线与另一传输线沿伸进入贯孔的方向是一致的。
[0011] 优选地,除去环状焊垫的部分区域的步骤包含下列步骤:于通孔的该端的相对两侧形成两板孔以移除环状焊垫的部分区域。
[0012] 优选地,除去环状焊垫的部分区域是利用机械钻孔法来除去。
[0013] 根据本发明的又一个方面提供一种印刷电路板结构,包括电路板、传输线以及贯孔。贯孔包含通孔以及环状焊垫。通孔贯穿电路板,通孔孔壁上的部分铜被除去使得通孔的最小宽度与传输线的宽度差小于传输线宽度的20%;环状焊垫在电路板的一表面并环绕通孔的该端,环状焊垫上的部分区域被除去,使得环状焊垫最小宽度与传输线的宽度差小于传输线的宽度20%。传输线经过环状焊垫连接到通孔。
[0014] 优选地,通孔的该端的相对两侧具有两板孔,这些板孔在环状焊垫的两部分之间。
[0015] 优选地,印刷电路板结构更包括另一传输线,贯孔更包含另一环状焊垫,另一环状焊垫于电路板的另一表面且环绕于通孔的另一端,此另一环状焊垫上的部分区域被除去,使得此另一环状焊垫最小宽度与此另一传输线的宽度差小于此另一传输线宽度的20%,此另一传输线经过此另一环状焊垫连接到通孔。
[0016] 优选地,传输线与此另一传输线沿伸进入贯孔的方向是一致的。
[0017] 采用本发明具有诸多优点:1.可以使信号经过贯孔的环状焊垫以及贯穿孔壁的时候,阻抗仍能保持连续;2.可以使信号在贯孔上传输时不失真,保持信号完整;3.可以提高产品的质量。

附图说明

[0018] 读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后,将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中,
[0019] 图1A示出了依据本发明的一实施例中一种印刷电路板结构的上表面的结构图;
[0020] 图1B示出了依据本发明的一实施例中一种印刷电路板结构的下表面的结构图。
[0021] 图2示出了依据本发明的一种印刷电路板的制造方法的流程图。
[0022] 【主要元件符号说明】
[0023] 100:印刷电路板结构 110:电路板
[0024] 112:表面 114:表面
[0025] 120:贯孔 121:通孔
[0026] 122:通孔的一端 123:通孔的另一端
[0027] 124:环状焊垫 126:板孔
[0028] 128:板孔 129:铜
[0029] 130:传输线 142:环状焊垫
[0030] 146:板孔 148:板孔
[0031] 149:铜 150:传输线
[0032] 160:贯孔 170:传输线
[0033] 180:传输线 190:电子元件
[0034] 192:电子元件 200:制造方法
[0035] 210~260:步骤

具体实施方式

[0036] 下面参照附图,对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。但是,此实施方式可为各种发明概念的应用,可被具体实施在各种不同特定的范围内。特定的实施方式是仅以说明为目的,且实施方式不受限于揭露的范围。
[0037] 一般来说,贯孔是由在外层的环状焊垫和与环状焊垫垂直的孔壁所组成。当一对差分信号通过贯孔并从上层传输换到下层时,信号线的宽度会经过了多次的改变。举例来说,传输线的线宽为5密尔(mil),高速信号通过上层的环状焊垫时,线宽变为40密尔,通过孔壁时的线宽变为24密尔,通过下层的环状焊垫时,线宽再次变为40密尔,最后传到下层的传输线时,又回到线宽为5密尔的情况。由此可知信号线通过贯孔后到下层的过程中的线宽一直都在变化。
[0038] 从阻抗的计算公式可知传输线的阻抗和线宽是息息相关的,在习知的8层迭架构来看,单根5密尔的传输线的阻抗约46奥姆,在环状焊垫的阻抗大约是11奥姆,在孔壁上的阻抗大约是17奥姆。所以信号传输时,阻抗是不连续的。若是差分线的情况,阻抗则分别是85奥姆、22奥姆和34奥姆。阻抗不连续会引起信号的反射,从而影响信号的质量。
[0039] 因此,为了解决阻抗不连续的问题,而提出从布局设计来解决的方法,通过除去多余的环状焊垫与孔壁,以增加环状焊垫与孔壁的阻抗。这样的结构,请参照图1A与图1B,图1A示出依据本发明的一实施例中一种印刷电路板结构100的上表面的结构图,图1B示出依据本发明的一实施例中一种印刷电路板结构100的下表面的结构图,印刷电路板结构可应用于印刷电路板或相关的技术环节。
[0040] 在图1A中,印刷电路板结构100包含电路板110、贯孔120以及传输线130。贯孔120包含通孔121以及环状焊垫124。通孔121贯穿电路板110,通孔121孔壁的一部分上具有铜129,通孔121孔壁上的部分铜129被除去使得通孔121的最小宽度与传输线130的宽度差小于传输线130宽度的20%,环状焊垫124在电路板110的表面112并环绕通孔
121的一端122,环状焊垫124上的部分区域被除去,使得环状焊垫124最小宽度与传输线
130的宽度差小于传输线130宽度的20%,传输线130经过环状焊垫124连接到通孔121。
[0041] 值得注意的是,环状焊垫124上的部分区域被除去,使得环状焊垫124最小宽度与传输线130的宽度差小于传输线130宽度的20%,是环状焊垫124宽度变小使阻抗较大,并使得环状焊垫124与传输线130的线宽大小尽量接近,传输线130经过环状焊垫124连接到通孔121,当信号传送时,仅经过与传输线130阻抗匹配的环状焊垫124,藉此,解决阻抗不连续的问题。
[0042] 在一实施例中,提出了在通孔121的一端122的相对两侧形成两板孔126及板孔128,且板孔126及板孔128在环状焊垫124的两部分之间,这样作可以移除环状焊垫124的部分区域,另外,板孔126及板孔128两者的中心与贯孔120的中心共线,即三者的X轴坐标相同,而板孔126及板孔128两者的中心相距6密耳且直径皆为9密尔。
[0043] 另一方面,关于通孔121上的部分铜129被除去使得通孔121的最小宽度与传输线130的宽度差小于传输线130宽度的20%。其实,原本通孔121的孔壁上皆具有铜129,但是铜129多余的部分(即板孔126及板孔128与铜129重迭的位置)被除去而使的通孔121孔壁仅留下与传输线的宽度阻抗匹配的铜129。这么做的目的是使贯孔120在表面112的线宽较小,以达到阻抗变大的效果,解决了阻抗不连续的问题。另外,铜可通过电镀的方式镀上去。
[0044] 在一实施例中,印刷电路板结构100可更包含贯孔160与传输线170,传输线130与传输线170为差分线路,且传输线170类似于传输线130,贯孔160与贯孔120类似。
[0045] 在另一实施例中,除去多余的环状焊垫124和孔铜129后,环状焊垫124与通孔121的截面宽度与上层传输线130宽度的越接近越好,且其公差的规格要求是环状焊垫124与通孔121的截面宽度可调整在传输线130宽度的+15%至-15%之间,并且不超过传输线
130宽度的+2密耳与-2密耳,以达到阻抗控制要求。另外,环状焊垫124与通孔121对阻抗的公差要求,当传输线130为差分线路时公差为10%,当传输线130为单一阻抗时公差为
10%。
[0046] 另一方面,在图1B中,印刷电路板结构100的下表面的结构类似于上表面,故同样的部分不作赘述。印刷电路板结构100更包含另一传输线150,贯孔120更包含另一环状焊垫142,此另一环状焊垫142于电路板110的另一表面114且环绕于通孔121的另一端123,此另一环状焊垫142亦为了解决阻抗不连续的问题,此另一环状焊垫142上的部分区域被除去,使得此另一环状焊142垫最小宽度与此另一传输线150的宽度差小于此另一传输线150宽度的20%,通孔121的此另一端123的孔壁上具有铜149,通孔121孔壁上的部分铜149被除去使得通孔121的最小宽度与此另一传输线150的宽度差小于此另一传输线
150宽度的20%。然后,此另一传输线150经过此另一环状焊垫142连接到通孔121。
[0047] 另一环状焊垫142分离的方式类似于环状焊垫124,可在通孔121的另一端123的相对两侧形成两板孔146及148以移除环状焊垫124的部分区域,板孔146及148与板孔126及128类似,故不在此赘述。
[0048] 关于通孔121之另一端123的孔壁上具有铜149,铜149类似于铜129,即原先孔壁上的铜149多余的部分(板孔146与板孔148两者与铜149重迭的位置)被除去,剩下的铜149的最小宽度与此另一传输线150的宽度差小于此另一传输线150宽度的20%,使得通孔121的此另一端123与此另一传输线150的线宽大小尽量接近,藉由另一传输线150连接于具有铜149的孔壁,同样可以解决阻抗问题,而保持信号传输时的完整性。
[0049] 另外,传输线130与另一传输线150两者会进入贯孔120,传输线130与另一传输线150沿伸进入贯孔的方向是一致的,因而不会造成信号的开路。
[0050] 在一实施例中,印刷电路板结构100可更包含贯孔160与传输线180,传输线150则与传输线180为差分线路,且贯孔160与贯孔120类似,印刷电路板结构100还可包含电子元件190与电子元件192,传输线150与传输线180分别与电子元件190以及电子元件192连接,所提电子元件的数量仅为例示,然不以此为限,另外,电子元件的详细功能为熟习此技艺者可轻易获得与了解,在此不赘述。
[0051] 关于印刷电路板结构100的制造方法,请参考图2,图2是绘示依照本发明的一种印刷电路板100的制造方法200的流程图,这样的制造方法可用于制造印刷电路板或应用在相关的技术环节。
[0052] 在图2中,印刷电路板的制造方法200包含步骤210~步骤260。在步骤210,提供电路板110。在步骤220,形成贯孔120的通孔121贯穿电路板110。在步骤230,形成贯孔120的环状焊垫124于电路板110的表面112,且环状焊垫124环绕于通孔121的一端122。在步骤240,于电路板110的表面112印刷一传输线130,传输线130经过环状焊垫
124连接到通孔121。在步骤250中,除去环状焊垫120的部分区域,使环状焊垫120的最小宽度与传输线130的宽度差小于传输线130宽度的20%,这样做的目的在于使环状焊垫
124的线宽与传输线130的线宽尽量接近,而改变阻抗,达到与传输线阻抗一致的效果。在步骤260中,除去通孔121孔壁上的部分的铜,使得通孔121的最小宽度与传输线130的宽度差小于传输线130宽度的20%,这样可以使通孔121最小的线宽与传输线130的宽度接近,达到通孔121的一端122与传输线130的阻抗匹配的效果。因此当信号在传递时,不会因为各部分线宽不相同,造成信号失真。
[0053] 在一实施例中,通孔121的孔壁上具有铜129,在步骤250中,为了减少线宽改变阻抗,除去通孔121孔壁上的部分铜129。通孔的孔壁可通过电镀或其它方法来镀上铜。
[0054] 然后,步骤250可更包含于通孔121的一端122的相对两侧形成两板孔126及128以移除环状焊垫124的部分区域。板孔的目的是在让环状焊垫变为两部分。
[0055] 另外,除去环状焊垫124的部分区域可藉由机械钻孔法来除去,同样的通孔121的孔壁上的部分铜亦可藉由机械钻孔法来除去。实务上,钻孔的方式很多,采用激光来除去环状焊垫及孔壁上的铜就是一种方法,但是激光除去法的成本会比较高。相对来说,机械钻孔法比较有效也较符合经济效益。
[0056] 在另一实施例中,两板孔126及128可以用9密尔的钻头将多余的环状焊垫和孔铜(孔壁上的铜)钻掉,因而产生直径为9密尔的两板孔。此两板孔的起钻点的X轴坐标(如图所标示)相同,并且与贯孔120中心点的X轴坐标相同。
[0057] 在完成制造电路板的一面之后,亦可以使用制造方法200来制作电路板的另一表面。在再一实施例中,首先,形成贯孔120的另一环状焊垫142于电路板110的另一表面114且环绕于通孔121的另一端123。然后,于电路板110的另一表面114印刷另一传输线
150,另一传输线150经过另一环状焊垫142连接到通孔121,并除去另一环状焊垫142的部分区域,使得此另一环状焊垫142最小宽度与此另一传输线150的宽度差小于另一传输线
150宽度的20%。以及,通孔120的另一端123的孔壁上具有铜149亦会造成阻抗的问题,必须作除去,因此除去通孔121孔壁上的部分的铜149,使得通孔121的此另一端123的最小宽度与此另一传输线150的宽度差小于此另一传输线150宽度的20%。
[0058] 其中除去此另一环状焊垫142的部分区域类似于环状焊垫124,可以在通孔121的此另一端123的相对两侧形成两板孔146、148,以移除此另一环状焊垫142的部分区域。
[0059] 值得注意的是,信号线布局的时候,传输线130及另一传输线150进入贯孔的方向必须要注意,不然会造成信号的开路,其中一做法是将传输线130从表面112进入贯孔的方向与另一传输线150从表面114进入贯孔的方向一致。
[0060] 综合上述,采用本发明具备诸多优点,信号经过贯孔的环状焊垫以及贯穿孔壁的时候,由于多余的环状焊垫及孔壁上孔铜已经遭到除去,使得信号传输时的阻抗能够保持连续,这样一来,信号在贯孔上传输时不失真,保持了信号的完整性,并且还可以提高产品的质量。而使用钻孔方法不需要高复杂技术即可完成,不需大量的花费以节省成本,达到更高的经济效益。
[0061] 上文中,参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是,本领域中的普通技术人员能够理解,在不偏离本发明的精神和范围的情况下,还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书限定的范围内。

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