專利名稱：電路板中絕緣墊口徑的測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電路板中信號傳遞路徑的阻抗匹配方法，特別是一種電路
板中絕緣墊口徑的測定(cal ibrat i on)方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今高速信號電路板設(shè)計中，通常以信號穿層連通柱連接不同信號層的電 氣信號，由于電路板的幾何結(jié)構(gòu)所形成的阻抗特性，往往與信號層信號線的特 征阻抗不相匹配，如此容易造成信號通過信號穿層連通柱時產(chǎn)生信號反射現(xiàn) 象，導(dǎo)致信號傳輸質(zhì)量降低。
中國臺灣專利公開號第200612803號專利申請案揭露了一種可實現(xiàn)阻抗 控制的兩層印刷電路板及方法，該兩層印刷電路板包括一介質(zhì)層和配置于該介 質(zhì)層上的多個高速信號傳輸線，該介質(zhì)層上還配置有與每一高速信號傳輸線相 鄰的接地層。采用該兩層印刷電路板，可以將兩層印刷電路板的剖面二維圖形 輸入至一仿真軟件，由仿真軟件計算出該高速信號傳輸線的特征阻抗值，與其 標(biāo)準(zhǔn)阻抗值比較后，經(jīng)過該高速信號傳輸線以及高速信號傳輸線與接地層相對 位置的參數(shù)值的多次調(diào)整、二維圖型的多次輸入、仿真軟件的多次計算，從而 獲得理想的特征阻抗值。
雖然上述專利申請案己揭露兩層印刷電路板的阻抗控制方法，但卻無法針 對具有信號穿層連通柱的多層印刷電路板進(jìn)行阻抗控制，因此上述方法的應(yīng)用 范圍有限。
因此，如何能提供一種電路板中絕緣墊口徑的測定方法，以匹配多層電 路板中的信號傳遞路徑的阻抗，成為研究人員待解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種電路板中絕緣墊口徑的測定方 法，以改善多層電路板中因為信號穿層連通柱導(dǎo)致阻抗不連續(xù)的問題，進(jìn)而提 升信號傳輸質(zhì)量。
為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明提供了一種電路板中絕緣墊口徑的測定方 法，其包含有下列步驟首先，(a)建立信號穿層連通柱對應(yīng)的等效電路模型； (b)描繪等效電路模型對應(yīng)的電氣特性曲線；(c)計算電氣特性曲線對應(yīng)的電容 方程式與電感方程式；(d)將等效電路模型的參數(shù)值(電感值與電容值)、電容 方程式與電感方程式代入特征阻抗表達(dá)式中進(jìn)行計算，以獲取信號穿層連通柱 的絕緣墊的第一半徑長度值；(e)以第一半徑長度值作暫時性絕緣墊；(f)依據(jù) 暫時性絕緣墊重新建立信號穿層連通柱對應(yīng)的等效電路模型；重復(fù)(b)、 (:c:)、 (d)、 (e)及(f)步驟；及當(dāng)?shù)?-半徑長度值收斂至一定值時，決定該定值為設(shè) 計絕緣墊的最佳值。
本發(fā)明具有以下有益的效果藉由這種電路板中絕緣墊口徑的測定方法， 將橢圓形的絕緣墊設(shè)置于信號穿層連通柱的周圍，以調(diào)整鄰近絕緣墊區(qū)域的信 號線阻抗值，并通過特征阻抗表達(dá)式反復(fù)計算出設(shè)計絕緣墊的最佳值，以使整 體線路阻抗獲得匹配,如此即可降低信號反射現(xiàn)象,進(jìn)一步提升信號傳輸質(zhì)量。
為使能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的 詳細(xì)說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。


圖1所示為本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖2所示為本發(fā)明實施例的俯視示意圖3所示為本發(fā)明實施例的絕緣墊口徑的測定方法步驟流程圖4A所示為本發(fā)明實施例的等效電路模型示意圖4B所示為本發(fā)明實施例的函數(shù)表示方式的等效電路模型示意圖5A所示為本發(fā)明實施例的電容特性曲線示意圖5B所示為本發(fā)明實施例的電感特性曲線示意圖6A所示為本發(fā)明實施例的信號反射波形(時域)模擬示意圖；及
圖6B所示為本發(fā)明實施例的信號反射波形(頻域)模擬示意圖。
其中，附圖標(biāo)記
IO—第一信號線
ll一第二信號線20—電源/接地層
30—信號穿層連通柱
40—絕緣墊
41一暫時性絕緣墊
42—阻抗匹配絕緣墊
Cl—電^
C2—第二電容
CH(x)—電容方程式
L一電感
"(x)—電感方程式
步驟IOO—建立信號穿層連通柱對應(yīng)的等效電路模型 步驟IOI—描繪等效電路模型對應(yīng)的電氣特性曲線 步驟102—計算電氣特性曲線對應(yīng)的電容方程式與電感方程式 步驟103—將等效電路模型的參數(shù)值、電容方程式與電感方程式代入特征 阻抗表達(dá)式進(jìn)行計算
步驟104—獲取信號穿層連通柱的絕緣墊的第 一半徑長度值
步驟105—以獲得的第--半徑長度值作暫時性絕緣墊
步驟106—依據(jù)暫時性絕緣墊重新建立信號穿層連通柱對應(yīng)的等效電路
模型
步驟107—第一半徑長度值是否收斂至定值 步驟108—決定該定值為設(shè)計絕緣墊的最佳值
具體實施例方式
圖1所示為本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的印刷 電路板包含有第一信號線10、第二信號線11、電源/接地層20、信號穿層 連通柱30及絕緣墊40。
第一信號線10，設(shè)置于電源/接地層20的上層，由導(dǎo)電材質(zhì)制成，例如 銅、銀等，用以作為信號傳輸媒介。
第二信號線11，設(shè)置于電源/接地層20的下層，系由導(dǎo)電材質(zhì)制成，例 如銅、銀等，用以作為信號傳輸媒介。
電源/接地層20，設(shè)置于第一信號線lO與第二信號線ll間，用以作為電
源信號與接地信號傳輸媒介。
信號穿層連通柱30，貫穿電源/接地層20，由導(dǎo)電材質(zhì)制成，例如銅、銀 等，用以連接第一信號線10與第二信號線11。
絕緣墊40，設(shè)置于信號穿層連通柱30的周圍，由絕緣材質(zhì)所制成，通過 改變絕緣墊40的幾何形狀可調(diào)整信號穿層連通柱30與第--信號線10、第二 信號線11的阻抗值，而本發(fā)明實施例中的絕緣墊40較佳者為橢圓形。
圖2所示為本發(fā)明實施例的俯視示意圖。如圖2所示，首先，信號穿層連 通柱30的周圍設(shè)置有暫時性絕緣墊41，藉由圖3所示的絕緣墊口徑的測定方 法可獲得阻抗匹配絕緣墊42，其中阻抗匹配絕緣墊42的第一半徑Kl的值(即 橫軸)大于暫時性絕緣墊41的第一半徑Rl的值，而阻抗匹配絕緣墊42的第二 半徑R2的值(即縱軸)等于暫時性絕緣墊41的第二半徑R2的值，而本發(fā)明實 施例中電路板所采用的相關(guān)尺寸如下電源/接地層20的長度L3為16(.)0mi 1... 電源/接地層20的寬度Ll為440mil、第一信號線與第二信號線的寬度為 44mil。
接下來，請參照圖3，為本發(fā)明實施例的絕緣墊口徑的測定方法步驟流程 圖。如圖3所示，本發(fā)明的絕緣墊口徑的測定方法包含有下列步驟
首先，建立信號穿層連通柱對應(yīng)的等效電路模型(步驟IOO)，由圖l所示 的結(jié)構(gòu)可建立對應(yīng)的等效電路模型，如圖4A所示，其中包含有電感L、第一 電容Cl及第二電容C2，而圖4B所示為函數(shù)表示方式的等效電路模型；接下 來，描繪等效電路模型對應(yīng)的電氣特性曲線(步驟101)，由圖4B的等效電路 模型可描繪出電容特性曲線(如圖5A所示)及電感特性曲線(如圖5B所示)。
計算電氣特性曲線對應(yīng)的電容方程式與電感方程式(步驟102)，本發(fā)明實 施例中的電容特性曲線(如圖5A所示)所計算得到電容方程式為 Y=81.432x+29.83，而電感特性曲線(如圖5B所示)所計算得到電感方程式為 Y=510. 93X+232. 25。
接著，將等效電路模型的參數(shù)值(即電感L的值、第一電容C1的值及第二 電容C2的值)、電容方程式(S卩Y-81.432x+29.83)與電感方程式(即 Y=510. 93x+232. 25)代入一特征阻抗表達(dá)式中進(jìn)行計算(步驟103)，其中特征 阻抗表達(dá)式系采用下列式子<formula>complex formula see original document page 7</formula>
其中Zo為信號線的特征阻抗值(此為欲設(shè)計的阻抗值，故為已知)，L為電 感的值，LH (x)為電感方程式，Cl為第一電容的值，C2為第二電容的值，C,, 00 為電容方程式，而x為即為第一半徑Rl的值。
在通過上述特征阻抗表達(dá)式計算后，可獲取信號穿層連通柱的絕緣墊的 第一半徑Rl的長度值(步驟104);以第一半徑Rl的長度值作為暫時性絕緣墊 的橫軸長度(步驟105)，此時，由于電路板中的絕緣墊的尺寸已更改為暫時性 絕緣墊的尺寸，所以等效電路模型中的電感值與電容值亦隨之改變，接下來， 依據(jù)暫時性絕緣墊重新建立信號穿層連通柱對應(yīng)的等效電路模型(步驟106)， 并回到步驟IOI，重新描繪等效電路模型對應(yīng)的電氣特性曲線、計算電氣特性 曲線對應(yīng)的電容方程式與電感方程式、將等效電路模型的參數(shù)值、電容方程式 與電感方程式代入特征阻抗表達(dá)式中進(jìn)行計算，再次獲取信號穿層連通柱的絕 緣墊的第一半徑R1的長度值，如此反復(fù)計算取得多個第一半徑R1的長度值， 最后，判斷第一半徑R1的長度值是否收斂至定值(步驟107)，當(dāng)?shù)谝话霃絉! 的長度值收斂至定值時，則決定該定值為設(shè)計絕緣墊的最佳值(步驟108);當(dāng) 第一半徑R1的長度值并未收斂至定值時，則回到步驟101，其中本發(fā)明實施 例所使用的各步驟可采用高頻結(jié)構(gòu)仿真軟件(High Frequency Structure Simulator, HFSS)進(jìn)行模擬運(yùn)算。
請參照圖6A，為本發(fā)明實施例的信號反射波形(時域)模擬示意圖。如圖 6A所示，可發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)谝话霃絉l的值為64mil時，其信號通過信號穿層連通柱 30所產(chǎn)生的振蕩現(xiàn)象較現(xiàn)有技術(shù)明顯減少，接著，請參照圖6B，為本發(fā)明實 施例的信號反射波形(頻域)模擬示意圖。如圖6B所示，可發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)?半徑Ki 的值為64mil時，其信號通過信號穿層連通柱30區(qū)域的反射損失(S11)較現(xiàn)有 技術(shù)明顯降低。
藉由這種電路板中絕緣墊口徑的測定方法，將橢圓形的絕緣墊設(shè)置于信號 穿層連通柱的周圍，以調(diào)整鄰近絕緣墊區(qū)域的信號線阻抗值，并通過特征阻抗 表達(dá)式反復(fù)計算出設(shè)計絕緣墊的最佳值，藉以使整體線路阻抗獲得匹配，如此 即可降低信號反射現(xiàn)象，進(jìn)一步提升信號傳輸質(zhì)量，另外，由于通過信號穿層
通柱數(shù)目增加，也提升了電路設(shè)計的自由度，進(jìn)而降低電路板層數(shù)與制造成本,, 當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情 況下，熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變 形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種電路板中絕緣墊口徑的測定方法，該絕緣墊設(shè)置于一信號穿層連通柱周圍，其特征在于，該測定方法包含有下列步驟(a)建立該信號穿層連通柱對應(yīng)的等效電路模型；(b)描繪該等效電路模型對應(yīng)的一電氣特性曲線；(c)計算該電氣特性曲線對應(yīng)的電容方程式與電感方程式；(d)將該等效電路模型的一參數(shù)值、該電容方程式與該電感方程式代入一特征阻抗表達(dá)式中進(jìn)行計算，以獲取該信號穿層連通柱的絕緣墊的第一半徑長度值；(e)以該第一半徑長度值作一暫時性絕緣墊；(f)依據(jù)該暫時性絕緣墊重新建立該信號穿層連通柱對應(yīng)的等效電路模型；重復(fù)(b)、(c)、(d)、(e)及(f)步驟；及當(dāng)該第一半徑長度值收斂至一定值時，決定該定值為設(shè)計該絕緣墊的最佳值。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電路板中絕緣墊口徑的測定方法，其特征在于， 該等效電路模型包含有一電感、 一第一電容及一第二電容。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路板中絕緣墊口徑的測定方法，其特征在于， 該電氣特性曲線包含有一電容特性曲線與一電感特性曲線。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路板中絕緣墊口徑的測定方法，其特征在于， 該特征阻抗表達(dá)式采用下列式子<formula>complex formula see original document page 2</formula>其中Zo為一信號線的特征阻抗值，L為該電感，k(x)為該電感方程式，Cl為該第一電容，C2為該第二電容，C"x)為該 電容方程式，x為該第一半徑值。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路板中絕緣墊口徑的測定方法，其特征在于， 該參數(shù)值為該電感的值、該第一電容的值及該第二電容的值。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路板中絕緣墊口徑的測定方法，其特征在于， 該最佳值作為一橢圓形該絕緣墊的橫軸半徑值。
全文摘要
一種電路板中絕緣墊口徑的測定方法，其包含有下列步驟(a)建立信號穿層連通柱對應(yīng)的等效電路模型；(b)描繪等效電路模型對應(yīng)的電氣特性曲線；(c)計算電氣特性曲線對應(yīng)的電容方程式與電感方程式；(d)將等效電路模型的參數(shù)值、電容方程式與電感方程式代入特征阻抗表達(dá)式中進(jìn)行計算，以獲取信號穿層連通柱的絕緣墊的第一半徑長度值；(e)以第一半徑長度值作暫時性絕緣墊；(f)依據(jù)暫時性絕緣墊重新建立信號穿層連通柱對應(yīng)的等效電路模型；重復(fù)(b)、(c)、(d)、(e)及(f)步驟；及當(dāng)?shù)谝话霃介L度值收斂至一定值時，決定該定值為設(shè)計絕緣墊的最佳值。
文檔編號G06F17/50GK101196938SQ20061016089
公開日2008年6月11日 申請日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月8日
發(fā)明者蘇雨利, 賴俊佑 申請人:英業(yè)達(dá)股份有限公司