本发明专利技术公开了一种基本上减少或消除了在通孔内发生的谐振的装置，该通孔通过用两条具有基本上相同电长度的电路径将电路板内的第一传输线电耦合于电路板内的第二传输线连接印刷电路板的层。该两条电路径通过将第一传输线连接到第一通孔上而产生，该第一通孔顺次连接具有第二传输线的第二通孔，第二通孔在两个通孔之间具有多个连接电路径。在一个示出的实施例中，电迹线用于连接第一通孔的顶部与第二通孔的顶部，和连接第一通孔的底部和第二通孔的底部。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术大体上涉及电路板的设计，更特别地，涉及能够高速输出数据的电路板的设计。
技术介绍
高速电信号的高效传输基本上满足了以10吉比特每秒(Gbps)或者更高的速度工作的无线电通讯网络系统的要求。印刷电路板和这些板上的单独电路元件，如传输线和连接器，必须仔细地加以设计以便使信号损失最小。在这些传输线与连接器之间的过渡(transition)的重要性随着无线电通讯系统以更高的速度工作而增加。随着频率增加到10GHz或者更高，这些跃迁成了RF性能的瓶颈。在高速无线电通讯应用中(以及许多其它的应用中)使用的大多数电路板是多层印刷电路板。这种板的一部分如图1所示。在图1的板中，这种电路板典型地是，电路路径101和111(也称作迹线)携带电信号通过电路板。示出的的电路板具有层102、105、106和107，它们用众所周知的制造技术制造而成，从而前述层中至少有一些能够在两个或更多个与板连接的不同部件之间传递数据。在层102、105、106和107之间布置绝缘体层，以便使上述各个层上的迹线电绝缘，从而例如限定传输线阻抗。典型地，一旦板层被组装成多层电路板，通孔，例如具有连接焊垫(connection pad)104、108、109和110的通孔(via)103，便钻孔进入到多层电路板内，并用导电材料如铜加以涂覆，以便提供将电路板的一个层上的迹线连接到电路板另一个层上的迹线的通路。此外，在板组装之后，芯片、插槽和其它部件被焊接到板上。在操作中，例如，信号沿着方向112上的引入迹线(enteringtrace)101传播，直到到达通孔103。通孔103的前述导电材料将信号向下传导通孔103的长度到达引出迹线(exit trace)111。然后，引出迹线111将信号沿着方向113传导到期望的目的地，例如电路板部件连接迹线111。图2显示了如何能够用通孔使外部组件(package)与电路板特定层上的迹线相连，而不是用通孔连接电路板不同层上的两个迹线。特别地，外部电子组件(external electronic package)典型地具有一个或多个连接器，例如压入配合连接器201(press-fit connector)，其尺寸被加工成适于放在通孔103内。在操作中，例如，信号由电子组件连接器(electronics package connector)发射通过通孔，在该处信号经由引出迹线111传送(route)到它的目的地。在这种执行中，不使用图1的通孔101。图1和2所示的通孔在电路板设计中被广泛地使用，并有效地，特别是以较低的传输频率，将内部或外部信号、地线和电压线连接到板的不同层。然而，随着信号传输速度(例如大于5Gbps)和频率的增加，上述的通孔变得欠有效率。特别地，在本
熟知的，随着频率增加，通孔的使用导致谐振。这样，离开通孔的信号的振幅随着频率的增加而大大减小。图3显示了谐振是如何由于电路板中通孔的使用而产生的。再一次，如上所述，携带数据的信号在方向312上沿着迹线301在电路板层302内传播。当信号到达通孔303时，它被沿着方向305发送到层304内的迹线306上。然后信号沿着迹线306传送(route)到期望的目的地。然而，通孔303会产生谐振，因为除了沿着路径305传播到迹线306之外，信号还会部分地沿着沿通孔303导电涂层的路径309、310、311和312传播。依赖于信号的频率和波长以及路径309、310、311和312的电长度，通孔会谐振并导致对信号305的破坏性干扰。图4A显示了通孔所经历的典型信号损失的图表401，如图3中示出的，这些通孔用于连接电路板上的传输线。特别地，图表401显示了线402和线403，其中线402表示给定迹线的(如图4B中示出的)信号强度，线403显示了使用与迹线相连的通孔后的结果(如图4C中示出的)。图4B显示了由电路板415上的迹线416构成的传输线。曲线(plot)402表示了对于点A处一给定频率的信号的输入，点B处信号输出的模拟。再次参考图4A中的曲线402，随着信号沿迹线传送，出现了信号损失，这主要是由于传输线和周围电介质层中众所周知的导体损失和材料损失。图表401中的线402显示，在非常低的频率下几乎没有信号损失。这条线还显示，信号振幅随频率升高而减小，直到10GHz时信号损失约等于3.5dB。图4A的曲线403显示了通孔与传输线一起使用的结果，传输线携带的原始信号与用作输入产生曲线402的信号相同。更特别地，曲线403表示了与两个通孔相连的迹线，如图4C中示出的，经历的损失。在图4C的构型中，信号在点A’进入电路板，并沿着方向406上的迹线405在电路板404内传导。通孔407将信号沿方向408传导到迹线410，其长度为例如200mm，并且与迹线405在电路板404的不同层上。信号在方向409上沿迹线410传播。通孔411将信号沿方向412传导到迹线414，该迹线将信号沿方向413传导到点B’。图4A中的曲线403表示在图4B的点B’处获得的模拟测量结果。对于这一构型，曲线403显示，自低于1GHz的频率开始，谐振导致所传送的信号以非线性方式衰减。在3GHz时，谐振导致大约3dB的中等信号损失。然而，谐振作为频率的函数非线性地增加，直到大约8GHz时，总信号损失超过16dB。从而，特别是在与其他电路设计元件连接时，典型先前技术的通孔不再适合于高频应用。图5和图6显示了以前为减小图3所示的谐振作用而进行的尝试。图5显示了一种称作盲孔(blind-via)的方法，其可以有效地用于至少部分地减小上述的谐振。图5中，示例性地，迹线502是数据携带迹线，通过它数据信号沿方向508输送到通孔503。选择地，如前面所讨论的，可以在沿方向507的通孔503内插入连接器506，从而将信号从外部电子组件引入到通孔503内。如果通孔503用于连接这种外部组件，迹线502典型地不存在。然后迹线505将插入的信号沿方向509发送到预期的目的地。然而，比较图5至图3可以看出，与通孔303不同，通孔503并不伸长电路板501的整个深度。这是因为，使用盲孔技术允许通孔钻孔只到达特定的深度即可。这样，图5中不存在与图3中路径309相似的路径，因此谐振大大降低。然而，谐振不会消除，因为尽管与图3中的通孔303相比，通孔503的大部分已消除，但仍有小部分存在，如部分511。此外，盲孔不能消除通孔503位于迹线502上方的部分510。因此，虽然与图3的通孔303所经历的谐振相比有很大降低，但是通孔503的部分510和511仍会导致一定水平的信号干扰谐振。钻盲孔最显著的缺点是成本。用盲孔代替电路板上的通孔，制造这种板的成本至少是制造使用图3中传统通孔的板的2倍。图6显示了先前另一个用于消除图3中谐振的尝试。特别地，图6显示了一种通过反钻通孔(counterboring the via)除去通孔不必要的、诱导谐振的部分的技术。与图5的盲孔实施例比，图6的通孔601完全钻穿了电路板501，且在通孔601的内表面上布置了导电材料504。通过反钻用与除去导电材料504相同的方法除去区域608，从而除去了导致谐振的信号路径，如图3中的信号路径309。然而与图5的实施例相同，在图6的实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电路板，包括：第一通孔，其具有信号输入位置；第二通孔，其具有信号输出位置；第一电连接，其位于所述第一通孔与所述第二通孔之间，在所述信号输入位置和所述信号输出位置之间形成第一电路径；和第二电连接，其位于所述 第一通孔与所述第二通孔之间，在所述信号输入位置和所述信号输出位置之间形成第二电路径；其中所述第一电路径的电长度与所述第二电路径的电长度相等。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：托本巴拉斯，艾伦M隆斯，卡斯坦梅兹，
申请(专利权)人：朗迅科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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