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具有用于较高带宽传输的嵌入式电光无源元件的印刷电路板制造技术

技术编号:10407443 阅读:185 留言:0更新日期:2014-09-10 17:03
提供了一种印刷电路板(PCB),该印刷电路板包括之间具有导电或信号层的多个非导电层。该PCB包括穿过多个非导电层和导电或信号层的第一导电过孔以及穿过多个非导电层和导电或信号层的第二导电过孔,第二导电过孔与第一导电过孔基本平行地定位。还提供了一种嵌入式电光无源元件,其垂直于第一导电过孔与第二导电过孔并且在第一导电过孔与第二导电过孔之间延伸。嵌入的电光无源元件位于印刷电路板中的第一深度处的选择的层内,其中,这样的第一深度被选择成将入射电磁波反射回印刷电路板中以通过产生正或负电磁干扰来增强或减少第一导电过孔中的电信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于较高带宽传输的嵌入式电光无源元件的印刷电路板优先权的要求本专利申请要求2011年11月9日提交的美国临时申请No.61/557,883的优先权,在此通过引用的方式将其明确并入本文中。
各种特征涉及多层印刷电路板,并且更具体地,涉及使用嵌入式电光无源元件来降低电磁干扰,改进信号损失,并且将感兴趣频带处的频率响应陷波(notch)调整、去除或最小化。
技术介绍
印刷电路板(PCB)中的高速信号传输在PCB的各种组件(诸如电镀通孔或过孔、信号迹线以及开放传播介质)之间具有固有的阻抗失配。阻抗失配对在诸如外围组件互连高速(PCI-Ex)、Gen3、电气和电子工程师协会(IEEE)802.3ba以及光学互连论坛(OIF)公共电接口(CEI)25G长距离(LR)标准的高数据速率(即每秒8至25+吉比特)协议中获得较低损失和平坦数据传输造成显著障碍。这些设计中的一些需要具有用来在PCB的各种层之间路由信号的长过孔的很多层和相对厚的PCB构造。这些过孔由于对互连过孔的未用部分回到信号线上的大电磁反射而产生显著的不期望的干扰。通常,为了防止这种不期望的干扰发生,过孔的未用短截线被反钻直到靠近信号层。图1图示了具有位于PCB内的末端开路的短截线(open-endedstub)的过孔通道。PCB102可以包括在之间具有导电层106(例如,参考/接地层和/或信号层)的多个非导电层104(例如,介电层)。一对末端开路的过孔(open-endedvia)108和110可以穿过多个PCB层。所述一对末端开路的过孔可以包括信号过孔108和参考/接地过孔110。信号过孔108可以被耦接到第一信号迹线103(PCB102的顶面上)和信号层106上的第二信号迹线。参考/接地过孔110可以被耦接到参考/接地层107。过孔通道100主要包括以载流轨(过孔管108和110)为界的介电介质。过孔通道110是跨越PCB102的厚度的区,其主要由PCB102的非导电层(例如,介电材料)组成但是也包括薄信号层和/或导电层(例如,典型地薄或箔信号层和/或导电层)。载流轨可以包括信号过孔108和参考/返回过孔110。流经信号过孔108和参考/返回过孔110的源电流120、120’及120”可以为例如由流经过孔108和110的源信号105(例如,高频信号,诸如5GHz信号至25GHz或更高)产生的电磁波提供准横电磁(TEM)传播模式。大部分信号能量在介电介质内部(例如,跨越在过孔108与110之间的PCB非导电、信号以及导电层的厚度)并且通过使信号过孔与接地/参考层和其它信号层隔离的间隙(外焊盘)传播。虽然图1图示了具有一个参考/接地过孔110的简化情况,但是其它设计还可以包括多个参考/接地过孔。前向电磁波112的一个负效应是它被以非受控方式反射离开末端开路的过孔短截线,包括从信号过孔108的端点116消散/传导离开和/或反射回到PCB102中,这对信号105造成干扰。例如,在典型的非受控反射中,总的信号可以例如在一次和三次谐波的临界区域中被减少多达20dB。传输线介电介质(例如,过孔通道100)以及导电过孔108和110例如可能在多GHz频带中具有显著损失,结果当附加的损失使用太多的信号噪声预算时,使用附加的吸收和耗散技术是不实际的。图2图示了具有末端开路的电镀通孔过孔的传输线的典型S21衰减模式202。如图所示,在一次和三次谐波处,对于PCIEx、Gen3以及IEEE802.3ba标准而言,显著的干扰陷波204和206存在于临界频率处(例如,在4.0与5.0GHz之间和在12.0与15.0GHz之间)。靠近一次谐波的深的陷波204主要是由于末端开路的过孔短截线反射所导致的。第二深的陷波206位于靠近三次谐波的区域中,在这些较高频率处具有由于较高的介电和铜损失而导致附加的衰减效应。防止这种不期望的干扰(例如,在特定频率处的陷波)发生的当前方法是反钻过孔。图3图示了图1的过孔通道,其中过孔在PCB内已被反钻。然而,这是不满意的解决方案。图4图示了针对具有与图3类似的传输线结构的S21衰减图样402,其中成对过孔的短截线被反钻。反钻涉及通过对过孔进行钻孔使得导电镀层被去除而去除过孔的未用部分。尽管过孔反钻去除了一次谐波的区域中的陷波(由反射的电磁波造成),但是它还在靠近三次谐波的区域产生了新的且更有害的陷波304。陷波304的位置可以至少部分地取决于PCB层压件电特性和物理PCB设计属性。经反钻的过孔沿着频率轴将干扰陷波重新定位到三次谐波的临界区中。尽管经反钻的过孔因为未用过孔段被去除而在较低频率处具有传输带宽改进的正效应,但是这种改进在较高频率处是有限的,或者可以实际上将干扰陷波移到较高频率。因此,需要降低由于过孔的使用而导致的不期望的干扰陷波的更有效方式。目前存在用来解决这个问题的两种一般方法。第一种方法包括将一些端接元件放置在末端开路的过孔(电路)短截线上。第二种方法包括使用嵌入在普通PCB结构中的光丙烯酸波导来增加带宽并且避免反钻过孔。这两者接近方法。第一种现有技术方法存在于美国专利号5,161,086、6,593,535以及7,457,132中。在这种方法中,入射电磁波的吸收和耗散通过使用端接元件来实现。然而,随着数据速率的增加,在PCB的非导电层(例如,介电材料)和导电/信号层中的损失也大大地增加,从而显著地限制了PCB传输线的带宽和长度。因此,当附加的损失使用太多的信号噪声预算时,这种方法对于使用附加的吸收和耗散技术而言是不实际的。在第二种现有技术方法中,丙烯酸波导可被嵌入或包括在PCB中,但这是相对昂贵的并且受困于诸如底板、具有子卡的中间板的光学连接的未解决的问题。另外,这种方法需要具有数千倍的频率缩放的电光转换和光转换接口/耦合器。实现这种方法的相对高的成本和能量消耗使这种方法变得不适用。因此,存在对于解决现有技术的缺点同时改进在层压铜PCB的过孔结构内的信号传播的解决方案的需要。
技术实现思路
提供了一种包括之间具有导电或信号层的多个非导电层的印刷电路板(PCB)。所述PCB包括穿过多个非导电和导电或信号层的第一导电过孔以及穿过多个非导电层和导电或信号层的第二导电过孔,第二导电过孔与第一导电过孔基本平行地设置。还提供了一种嵌入式电光无源元件,该元件在第一导电过孔与第二导电过孔之间垂直于第一导电过孔与第二导电过孔延伸。所嵌入的电光无源元件位于在印刷电路板中第一深度处的被选择的层内,其中,该第一深度被选择成将入射的电磁波反射回印刷电路板中以通过产生正或负电磁干扰来增强或减少第一导电过孔中的电信号。附图说明图1图示了具有位于PCB内的末端开路的短截线的过孔通道。图2图示了具有末端开路电镀通孔过孔的传输线的典型的S21衰减模式。图3图示了其中过孔在PCB内被反钻的图1的过孔通道。图4图示了与图3类似的具有反钻的成对过孔的短截线的传输线结构的S21衰减模式。图5图示了当PCB中未使用EOP元件或组件时过孔通道中的电流流动。图6图示了通过具有末端开路的短截线的过孔通道600的电流的流动,其中沿着过孔对之间的选择位置耦合有EOP元件601。图7A图示了根据一个实施方式的电光无源(EOP)结构的侧视图。图7B图示了图7A的电光无源结构的顶本文档来自技高网
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具有用于较高带宽传输的嵌入式电光无源元件的印刷电路板

【技术保护点】
一种印刷电路板,该印刷电路板包括:多个非导电层,所述多个导电层之间具有导电或信号层;穿过所述多个非导电层和导电或信号层的第一导电过孔;穿过所述多个非导电层和导电或信号层的第二导电过孔,所述第二导电过孔与所述第一导电过孔基本平行地定位;以及电光无源元件,其在所述第一导电过孔和所述第二导电过孔之间与所述第一导电过孔与所述第二导电过孔垂直地延伸,所述电光无源元件被嵌入所述印刷电路板中第一深度处的选择的层内,其中,所述第一深度被选择成将入射电磁波反射回所述印刷电路板中以通过产生正或负电磁干扰来增强或减少所述第一导电过孔中的电信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.09 US 61/557,8831.一种印刷电路板,该印刷电路板包括:多个非导电层,所述多个非导电层之间具有导电或信号层;穿过所述多个非导电层和导电或信号层的第一导电过孔;穿过所述多个非导电层和导电或信号层的第二导电过孔,所述第二导电过孔与所述第一导电过孔平行地定位;以及磁反射电无源元件,其从所述第一导电过孔至所述第二导电过孔电连接在所述第一导电过孔与所述第二导电过孔之间,并且与所述第一导电过孔和所述第二导电过孔垂直地延伸,其中,所述磁反射电无源元件被配置并定位为重定向信号电流流动通过所述第二导电过孔,并且被嵌入所述印刷电路板中第一深度处的选择的层内,其中,基于至少流动通过所述第一导电过孔的所述信号电流的电磁传播特性来选择所述磁反射电无源元件的所述第一深度、长度和宽度,以反射入射电磁波以实现特定的期望的正或负电磁干扰来增强或减少所述第一导电过孔中流动的所述信号电流,所述第一导电过孔被耦接到第一层中的第一信号迹线和第二层中的第二信号迹线,其中,所述信号电流从所述第一信号迹线流入所述第一导电过孔,并且所述磁反射电无源元件具有介于所述第一导电过孔的直径与所述第一导电过孔的直径两倍之间的宽度。2.根据权利要求1所述的印刷电路板,其中,所述第一导电过孔被耦接到在第一层处的信号源并且所述第二导电过孔被耦接到第二层,来自所述信号源的信号电流通过所述第一导电过孔流到所述第二导电过孔。3.根据权利要求1所述的印刷电路板,其中,所述第一导电过孔和所述第二导电过孔中的至少一个是末端开路的过孔。4.根据权利要求1所述的印刷电路板,其中,所述第一导电过孔和所述第二导电过孔中的至少一个是反钻过孔。5.根据权利要求1所述的印刷电路板,其中,所述第一导电过孔和所述第二导电过孔中的至少一个是盲过孔。6.根据权利要求1所述的印刷电路板,其中,所述磁反射电无源元件防止所述信号电流传播到所述第一导电过孔的开路末端以抑制电磁波在信号层之下的进一步激发。7.根据权利要求1所述的印刷电路板,其中,所述磁反射电无源元件被嵌入的深度被选择成反射所述入射电磁波作为用于负干扰所述入射电磁波以消除所述入射电磁波的反射电磁波。8.根据权利要求1所述的印刷电路板,其中,所述磁反射电无源元件被嵌入的深度被选择成反射所述入射电磁波作为用于正干扰所述入射电磁波以增大所述入射电磁波的反射电磁波。9.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员:V·杜凡恩克
申请(专利权)人:桑米纳公司V·杜凡恩克
类型:发明
国别省市:美国;US

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