專利名稱：可抑制電磁干擾的電路板及其壓合方法
技術領域：
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化聚酰亞胺來降低電磁干擾，并使其適用于高速信號的電路板及其壓合方法。
如

圖1所示，是已有技術中四層電路板，其第一及四層為信號走線層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的玻璃纖維強化環(huán)氧樹脂制成，因此，該信號走線層S1對于電源層POWER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(Ω)，但是，由于電路板上的信號頻率日漸提高(由33MHZ提升至133MHZ)，而且，以下列的公式1所求得的結果顯示，電磁波干擾的磁場強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|電磁波干擾的磁場強度f信號頻率I信號電流大小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(也就是第二絕緣層I2的厚度H2，所以也是信號走線層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準值，而以往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，因此，以往電路板并不符合標準，而根據(jù)上列的公式1，如果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強度下降至符合標準，電磁波干擾的磁場強度為29.56dBμV。但是第二絕緣層I2的厚度H2縮小時會造成下列缺點1．電路板總厚度不符合標準由于此種四層電路板工業(yè)標準的總厚度是固定值，但是第二絕緣層I2的厚度H2縮小時，會使總厚度縮小而不符合工業(yè)標準。
2．相對阻抗不符合高速信號的阻抗標準當?shù)诙^緣層I2的厚度H2為3mil時，信號走線層S1對于電源層POWER的阻抗值RS1=信號走線層S2對于接地層GND的阻抗值RS=37Ω，而此種電路板在走高速信號時，其傳輸線路的阻抗值，等于層與層之間的阻抗值，依照Intel設定的規(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并不符合高速信號的阻抗標準。
本發(fā)明的目的在于提供一種利用玻璃纖維強化聚酰亞胺來抑制電磁干擾，以在高速信號時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。
實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案是，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化聚酰亞胺(Polyimide)所制成的第二絕緣層，而與各信號走線層壓合，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，其特點是，所述的第二絕緣層的材質是玻璃纖維強化聚酰亞胺，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方案，可使電路板的厚度符合工業(yè)標準，適用于高速信號的傳輸，而且降低電磁波干擾的磁場強度，經濟效益好。
下面結合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明圖1是已有技術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。
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施例，該電路板為四層電路板，包括第一、四層的信號走線層S1、S2，該電路板的第二層的電源層POWER，及第三層的接地層GND，各信號走線層S1、S2可供電子零件布設，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走線層S1、S2的相對阻抗值，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，而第二絕緣層I2厚度H2縮小時，會使電磁波干擾的輻射強度值下降，但是信號走線層S1、S2的相對阻抗值同時也會下降。在本發(fā)明中，該第二絕緣層I2是利用介電系數(shù)較低的材質制成，以使其各信號走線層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的材質是介電系數(shù)為4.5的玻璃纖維強化環(huán)氧樹脂，所以本發(fā)明尋找介電系數(shù)低于4.5的材質來制造第二絕緣層，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，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)上述的考量來進行對絕緣層的材質及板厚進行改良。
為使對本發(fā)明更加明了，現(xiàn)通過下列公式來大致說明本發(fā)明的研制過程，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1.6mm來說明，但本發(fā)明的實施應不限制在板厚1.6mm的四層電路板。
配合圖4所示，來計算第一信號走線層S1相對于電源層POWER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)，假設第二絕緣層H2是利用介電系數(shù)大約為3.0~3.5的玻璃纖維強化聚酰亞胺(polyimide)制成，在本計算過程中，為計算方便，以介電系數(shù)3.2來運算，及第二絕緣層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，在本實施例中是5milT1=第一信號走線層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、二信號走線層S1、S2，厚度T1是0.7mil，而內層是電源層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)標準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驗，求出本發(fā)明的較佳實施例，即第一絕緣層I1的厚度H1在38.25~63.75mil范圍內時，厚度H1以51mil為最隹、第二絕緣層厚度H2在0.5-5.5mil范圍內時，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的玻璃纖維強化環(huán)氧樹脂，且第二絕緣層I2是利用介電系數(shù)約為3.0~3.5的玻璃纖維強化聚酰亞胺(如KAPTON)來制成，在此情況下，第一信號走線層S1相對于電源層POWER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。
綜上所述，本發(fā)明具有下列的優(yōu)點1．電路板的厚度符合工業(yè)標準由于在本實施例中，可將電路板的總厚度調整為1.6mm，使本發(fā)明的電路板總厚度符合工業(yè)標準。
2．適用于高速信號本發(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，可適用于高速信號，符合現(xiàn)今往高速信號發(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，本實施例的電磁波干擾的磁場強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如絕緣層的厚度及材質等壓合條件，就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。
權利要求
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化聚酰亞胺所制成的第二絕緣層，而與各信號走線層壓合，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。
4．如權利要求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。
5．如權利要求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。
6．如權利要求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．如權利要求1或2項所述的方法，其特征在于所述步驟一中的第一絕緣層的材質是玻璃纖維強化環(huán)氧樹脂。
9．一種按權利要求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是玻璃纖維強化聚酰亞胺，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。
12．如權利要求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。
13．如權利要求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。
14．如權利要求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是玻璃纖維強化環(huán)氧樹脂。
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,第二絕緣層的材質是玻璃纖維強化聚酰亞胺,其介電系數(shù)小于第一絕緣層,可降低第二絕緣層的厚度,并使信號走線層的相對阻抗符合高速信號的標準,達到降低電磁干擾及適用于高速信號的效果。
文檔編號H05K1/02GK1295428SQ9912369
公開日2001年5月16日 申請日期1999年11月4日 優(yōu)先權日1999年11月4日
發(fā)明者鄭裕強 申請人:神達電腦股份有限公司