專利名稱：用低介電系數的絕緣材料抑制電磁干擾的電路板壓合方法及其產品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用低介電系數的絕緣材料抑制電磁干擾的電路板壓合方法及其產品，特別是指一種降低電磁干擾及適用于高速信號的電路板壓合方法及其產品。
現今科技進步，使生活中充滿電子用品，然而這些電子用品在使用時，大多會產生電磁波干擾的問題，而可能造成鄰近的電子用品無法正常運作，甚至對人體有不良影響，故對今日電子用品如電路板所能產生電磁干擾的值定下安全標準。
參照圖1，為公知的四層電路板，該電路板的第一及四層為信號走線層S1、S2、第二層為電源層及第三層為接地層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(thin core)且諸第二絕緣層I2為膠片(prepreg)，第一絕緣層I1的厚度H1為47mil與第二絕緣層I2的厚度H2為5mil，一般廠商采用玻璃纖維強化環(huán)氧樹脂來制成第一、二絕緣層I1、I2，故第一、二絕緣層I1、I2的介電系數為4.5，信號走線層S1對于電源層的相對阻抗值RS1＝信號走線層S2對于接地層GND的阻抗值RS2＝60歐姆，但由于電路板上的信號頻率日漸提高(由33MHZ提高至133MHZ)，且如下列公式1所示，電磁波干擾的磁場強度與頻率平方成正比，故使電磁波干擾也隨頻率的增加而上升。 其中|E|電磁波干擾的磁場強度f信號的頻率I信號的電流大小A信號流過的面積
d與輻射源的距離首先，上列公式1應用在電路板時，信號流過的面積A為信號流過的走線長度L×信號走線層S2與接地層GND之間的距離(即為第二絕緣層I2的厚度H2，故亦為信號走線層S1與電源層之間的距離H2)，參照圖2所示，是為歐洲地區(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準值，而公知的電路板在信號的頻率為100MHZ、與輻射源的距離d＝10m、信號流過走線長度L為100mil(1mil＝0.00254cm)及電流值I＝20mA的情況下，利用上列公式1所計算出電磁波干擾的磁場強度為34dBμV高于歐洲規(guī)定的標準值30dBμV，故公知的電路板并不符合標準，而根據上列的公式1，若能使信號流過的面積A縮小，將能讓電磁波干擾的磁場強度隨之縮小，因此，使第二絕緣層I2的H2厚度縮小(如將厚度縮小為3mil時)，則能使電磁波干擾的磁場強度下降至符合標準(電磁波干擾的磁場強度為29.56dBμV)，但第二絕緣層I2的厚度H2縮小會造成下列的缺點1.電路板總厚度不符合標準由于此種四層電路板的工業(yè)標準的總厚度應為一定值，但第二絕緣層I2的厚度H2縮小時，將使總厚度縮小而不再符合工業(yè)標準。
2.相對阻抗不符合高速信號的阻抗標準由于厚度H2為3mil時，信號走線層S1對于電源層的阻抗值RS1＝信號走線層S2對于接地層GND的阻抗值RS＝37歐姆，而此種電路板在走高速信號時，其傳輸線路的阻抗值設計，也就是層與層之間的阻抗值，依照Intel設定的規(guī)格理論值最好應在55Ω±10％最好，也就是最好在49.5Ω～60.5Ω之間，故并不符合高速信號的阻抗標準。
有鑒于此，為有效避免公知技術存在的缺點，本案發(fā)明提供利用低介電系數的絕緣材料抑制電磁干擾的電路板壓合方法及其產品。
本發(fā)明的目的，就是提供一種能克服所述現有技術存在的問題的利用低介電系數的絕緣材料來抑制電磁干擾的電路板壓合方法及其產品。
根據本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供一種利用低介電系數的絕緣材料抑制電磁干擾的電路板壓合方法，該電路板為四層電路板，其中該電路板的第一及四層為信號走線層、第二層為電源層及第三層為接地層，且該電路板具有一位于第二及三層之間的第一絕緣層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，該方法包括如下步驟(a)將所述電路板的電源層隔著該第一絕緣層與上述電路板的接地層進行壓合；及(b)將步驟(a)中已壓合的電路板的兩表面分別隔著一介電系數低于該第一絕緣層的介電系數的第二絕緣層與所述電路板的兩信號走線層壓合。其中，所述的第二絕緣層材料是由下列群組中擇一構成，該群組是由玻璃纖維強化聚酰胺、玻璃纖維強化聚亞酰胺、玻璃纖維強化氟化物，順馬來酰三嗪、熱硬化鈦酸鋇復合物及氧化聚苯酚烯環(huán)氧樹脂所構成。
根據本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供一種利用低介電系數的絕緣材料來抑制電磁干擾的電路板，該電路板為四層電路板，該電路板的第一及四層為信號走線層、第二層為電源層及第三層為接地層，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，其特征在于該第二絕緣層的材料是由下列群組中擇一構成，該群組是由玻璃纖維強化聚酰胺、玻璃纖維強化聚亞酰胺、玻璃纖維強化氟化物、順馬來酰三嗪、熱硬化鈦酸鋇復合物及氧化聚苯酚烯環(huán)氧樹脂所構成，致使該第一絕緣層的介電系數是大于該第二絕緣層的介電系數。
有關本發(fā)明為達到上述目的、特征所采用的技術手段及其功效，現例舉較佳實施例并結合


如下圖1是公知四層電路板的示意截面圖。
圖2是歐洲的電磁波干擾的標準值圖表。
圖3是本發(fā)明較佳實施例的示意截面圖。
圖4是本發(fā)明較佳實施例的局部放大示意圖。
首先，參照圖3，為本發(fā)明的一較佳實施例，在本實施例中，該電路板為四層電路板，該電路板的第一、四層為信號走線層S1、S2，且該信號走線層S1、S2也供電子零件布設，而該電路板的第二層及第三層分別為電源層及接地層GND，此外，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，對廠商而言，第一絕緣層I1為基材(thin core)且各第二絕緣層I2為膠片(prepreg)。
如前所提及，電路板的各信號走線層S1、S2的相對阻抗值最好在Intel規(guī)定的高速線路理論阻抗值49.5～60.5歐姆范圍內，及第二絕緣層I2的厚度H2縮小時會使電磁波干擾的輻射強度值下降，但會使信號走線層S1、S2的相對阻抗值隨之下降，而本發(fā)明可使第二絕緣層I2利用較低介電系數的材料制成，使各信號走線層S1、S2的相對阻抗值落在于Intel規(guī)定的高速線路理論阻抗值49.5～60.5歐姆范圍內，而以往廠商所應用在絕緣層I1、I2的材料是介電系數為4.5的玻璃纖維強化環(huán)氧樹脂，故本發(fā)明則采用介電系數低于4.5的材料來制造第二絕緣層，此外，一般而言，為了方便對稱性壓合，廠商設計大都使兩第二絕緣層I2的厚度H2相同，不僅制造上較為方便，亦較符合現今的制造方式，故本發(fā)明依據所述的考量來進行對絕緣層的材料及板厚進行改進。
為使本發(fā)明更加容易明了，通過下列的公式來大致說明本發(fā)明，但應注意的是，下列說明是針對四層電路板的工業(yè)標準的板厚為1.6mil來說明，但本發(fā)明的實施應不限于板厚1.6mil的四層電路板首先，參照圖4，來計算第一信號走線層S1相對于電源層的阻抗值R1(也可為第二信號走線層S2相對于接地層GND的阻抗值R2)，可先假設第二絕緣層H2利用介電系數低于4.5的低介電系數的絕緣材料來制成，在本實施例的運算中，取介電系數為3.2來計算，及假設第二絕緣層H2的適當厚度，再利用下列公式2求出阻抗值R1(或R2，因在本實施例中，兩第二絕緣層厚度相同，故R1＝R2) 其中ER＝介電系數＝3.2H2＝第二絕緣層的厚度W＝線寬＝可在2～8mil范圍內，在本實施例中線寬為5milT1＝第一信號走線層S1的厚度1H1+2H2+2T1+2T2＝1.6mil…公式3此外，一般而言，電路板的外層即為第一、二信號走線層S1、S2的厚度T1為0.7·mil，而內層即電源層及接地層GND厚度T2為1.4mil，且電路板的總厚度必須符合工業(yè)標準1.6mm(如公式3)，故利用前述的條件及概念，本發(fā)明利用上列方式，求出本發(fā)明的一較佳實施例，即當第一絕緣層的厚度H1在38.25～63.75mil范圍內，在此以H1＝51mil為佳、第二絕緣層厚度H2在0.5-5.5mil范圍內，以H2＝3mil為佳，而第一絕緣層I1可利用以往介電系數為4.5的玻璃纖維強化環(huán)氧樹脂，及第二絕緣層I2利用介電系數為3.2的低介電的絕緣材料來制成，在此情況下，第一信號走線層S1相對于電源層的阻抗值R1＝第二信號走線層S2相對于接地層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，且電磁波干擾的輻射強度值下降，故確實可利用低介電系數的絕緣材料來降低電磁干擾且適用于高速信號的目的。
再者，第二絕緣層I2的材料只要是介電系數小于第一絕緣層的介電系數即可，故第二絕緣層的材料可為玻璃纖維強化聚酰胺(polyamide)、玻璃纖維強化聚亞酰胺、玻璃纖維強化氟化物、順馬來酰三嗪(cis malaimidetriazine)、熱硬化鈦酸鋇復合物(如Rogers 4350)或氧化聚苯酚烯(polyphenolene)環(huán)氧樹脂之類的低介電系數的絕緣材料，該等材料的介電系數大多在3.5左右皆小于第一絕緣層的介電系數(本實施例第一絕緣層的介電系數為4.5)，如氟化物可為聚四氟乙烯(PTFE)，其介電系數大約為2.8～3.0。
綜上所述，因本發(fā)明有下列的優(yōu)點1.電路板的厚度符合工業(yè)標準由于在本實施例中，可調整電路板的總厚度為1.6mm，故本發(fā)明的電路板的總厚度確實可符合工業(yè)標準。
2.適用于高速信號因阻抗值R1、R2在Intel規(guī)定的高速線路理論阻抗值49.5～60.5范圍內，故適用于高速信號，符合現今制造業(yè)往高速信號發(fā)展的趨勢，使產品的利用價值及競爭力可提高。
3.降低電磁波干擾的磁場強度由于使第二絕緣層H2的厚度相較于公知由5mil降至3mil，使本發(fā)明的第二絕緣層H2的厚度為公知第二絕緣層厚度的五分之三，故在本實施例電磁波干擾的磁場強度可相較于公知減少五分之二，大致降為29.56dbμV，低于歐洲地區(qū)規(guī)定安全值，故本發(fā)明確實可達到降低電磁波干擾的磁場強度的功效。
4.符合經濟效應由于只需改變壓合條件如絕緣層的厚度及材料，即可達到高速信號所要求的磁場強度及阻抗值，而不需花費大量人力、物力，來修改電路板上布局，因而可大幅降低修改所花費的人力及物力，達到符合經濟效應。
綜上所述，本發(fā)明的利用低介電系數的絕緣材料為抑制電磁干擾的電路板壓合方法及其產品，確能通過上述所揭露的構造、裝置，達到預期的目的與功效。
上述所示的附圖及說明，僅為本發(fā)明的實施例而已，并非為限定本發(fā)明的實施；凡本領域的技術人員，依本發(fā)明的特征范疇，所作的其他等同變化或修飾，皆應涵蓋在本發(fā)明權利要求所限定的范圍內。
權利要求
1.一種利用低介電系數的絕緣材料抑制電磁干擾的電路板壓合方法，該電路板為四層電路板，其中該電路板的第一及四層為信號走線層、第二層為電源層及第三層為接地層，且該電路板具有一位于第二及三層之間的第一絕緣層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，該方法包括如下步驟(a)將所述電路板的電源層隔著該第一絕緣層與所述電路板的接地層進行壓合；及(b)將步驟(a)中已壓合的電路板的兩表面分別隔著一介電系數低于該第一絕緣層的介電系數的第二絕緣層與所述電路板的兩信號走線層壓合，其中，所述的第二絕緣層材料是由下列群組中擇一構成，該群組是由玻璃纖維強化聚酰胺、玻璃纖維強化聚亞酰胺、玻璃纖維強化氟化物，順馬來酰三嗪、熱硬化鈦酸鋇復合物及氧化聚苯酚烯環(huán)氧樹脂所構成。
2.如權利要求1所述的方法，其中，該步驟(a)中第一絕緣層的介電系數為4.5。
3.如權利要求2所述的方法，其中，各所述步驟(b)中的第二絕緣層的介電系數小于4.5。
4.如權利要求3所述的方法，其中，各所述步驟(b)中的第二絕緣層的厚度在0.5mil～5.5mil范圍內。
5.如權利要求4所述的方法，其中，該步驟(a)中的第一絕緣層的厚度是在38.25～63.75mil范圍內。
6.如權利要求4所述的方法，其中，各所述步驟(b)中的第二絕緣層的厚度為3mil。
7.如權利要求5所述的方法，其中，該步驟(a)中的第一絕緣層的厚度為51mil。
8.如權利要求1或2所述的方法，其中，該步驟(a)中的第一絕緣層的材料為玻璃纖維強化環(huán)氧樹脂。
9.如權利要求1所述的方法，其中該玻璃纖維強化氟化物的氟化物為聚四氟乙烯。
10.一種利用低介電系數的絕緣材料抑制電磁干擾的電路板，該電路板為四層電路板，該電路板的第一及四層為信號走線層、第二層為電源層及第三層為接地層，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，其特征在于該第二絕緣層的材料是由下列群組中擇一構成，該群組是由玻璃纖維強化聚酰胺、玻璃纖維強化聚亞酰胺、玻璃纖維強化氟化物、順馬來酰三嗪、熱硬化鈦酸鋇復合物及氧化聚苯酚烯環(huán)氧樹脂所構成，致使該第一絕緣層的介電系數大于所述第二絕緣層的介電系數。
11.如權利要求10所述的電路板，其中，該第一絕緣層的介電系數為4.5。
12.如權利要求11所述的電路板，其中，所述第二絕緣層的介電系數是小于4.5。
13.如權利要求12所述的電路板，其中，各所述第二絕緣層的厚度在0.5mil～5.5mil范圍內。
14.如權利要求13所述的電路板，其中，該第一絕緣層的厚度是在38.25～63.75mil范圍內。
15.如權利要求13所述的電路板，其中，各所述第二絕緣層的厚度為3mil。
16.如權利要求15所述的電路板，其中，該第一絕緣層的厚度為51mil。
17.如權利要求10所述的電路板，其中，該第一絕緣層的材料為玻璃纖維強化環(huán)氧樹脂。
18.如權利要求10所述的電路板，其中該玻璃纖維強化氟化物的氟化物是為聚四氟乙烯。
全文摘要
一種利用低介電系數的絕緣材料抑制電磁干擾的電路板,該電路板為四層電路板,第一及四層為信號走線層、第二層為電源層及第三層為接地層,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,其特征是在于:該第一絕緣層的介電系數大于該第二絕緣層的介電系數,由此可使第二絕緣層的厚度下降,達到降低電磁干擾及適用于高速信號的效果。
文檔編號H05K3/46GK1374826SQ01111239
公開日2002年10月16日 申請日期2001年3月8日 優(yōu)先權日2001年3月8日
發(fā)明者鄭裕強 申請人:神達電腦股份有限公司