專利名稱：用于多層印刷電路板的通孔傳輸線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多層印刷電路板的、構(gòu)成寬帶屏蔽通孔傳輸線(viatransmission line)的平面層之間的過渡(transition)，寬帶屏蔽通孔傳輸線是由下列部分構(gòu)成的作為內(nèi)導(dǎo)電邊界的一個信號通孔或多個耦合的信號通孔、作為外導(dǎo)電邊界的接地通孔和來自多層PCB的導(dǎo)體層的接地層、以及隔離通孔傳輸線的內(nèi)外導(dǎo)電邊界的間隙孔。該傳輸線的寬頻帶作用是借助于預(yù)定形狀和尺寸的間隙孔來實(shí)現(xiàn)的。該傳輸線的屏蔽性質(zhì)是由通孔傳輸線的外邊界來提供的，該外邊界由接地通孔和接地板構(gòu)成。特性阻抗的控制是通過根據(jù)一個公式來確定通孔傳輸線的內(nèi)外導(dǎo)電邊界的適當(dāng)尺寸來實(shí)現(xiàn)的，該公式是用于相應(yīng)具有均勻連續(xù)的內(nèi)外導(dǎo)電邊界的同軸波導(dǎo)的。
背景技術(shù)：
多層印刷電路板(PCB)通常由用于接地和電源平面，且用來形成信號平面互連電路的多個導(dǎo)體層組成，其中導(dǎo)體層被一材料隔離。信號層上的平面互連電路可以在平面?zhèn)鬏斁€(例如，各種微帶線、帶狀線、共面線、以及槽線)的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)，平面?zhèn)鬏斁€一般具有低的回波及泄漏損耗，這給出了開發(fā)高性能的平面電路的可能。
然而，借助于通孔結(jié)構(gòu)在多層PCB的不同信號層之間提供連接的過渡通常具有高得足以最終使得嵌入在多層PCB中的整個互連電路的電性能變差的回波和泄漏損耗。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的是在通孔過渡的寬頻帶方面提供高的性能，該通孔過渡由被接地通孔包圍的一個信號通孔或多個信號通孔組成，以及提供多層PCB中通孔過渡的屏蔽性質(zhì)。
上述及其它目的是通過在多層PCB中形成一種通孔傳輸線來達(dá)到的，該通孔傳輸線具有類似于多層PCB中的平面?zhèn)鬏斁€的在寬頻帶上的導(dǎo)向性質(zhì)。該通孔傳輸線由下列部分組成形成通孔傳輸線的內(nèi)導(dǎo)電邊界的單個通孔或多個信號通孔；由包圍該信號通孔或該多個信號通孔的接地通孔和來自多層PCB的導(dǎo)體層的接地板組成的組合體，其形成通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界；以及隔離內(nèi)外導(dǎo)電邊界的筒形間隙孔。通孔傳輸線的波導(dǎo)通道(wave guiding channel)布置在通孔傳輸線的內(nèi)外導(dǎo)電邊界之間。和接地板一起形成外導(dǎo)電邊界的接地通孔提供了通孔傳輸線的高屏蔽特性。由PCB絕緣材料構(gòu)成的間隙孔借助于它的適當(dāng)形狀及截面尺寸產(chǎn)生了通孔傳輸線的寬頻帶作用。間隙孔的形狀被確定為相應(yīng)于通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界中接地通孔的排列。例如，根據(jù)這個方法，通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界中接地通孔的方形、或矩形、或圓形排列會分別導(dǎo)致間隙孔的方形、或矩形、或圓形截面。間隙孔的截面尺寸的確定是基于兩個必須同時滿足的主要方面1)借助于接地通孔和接地板之間的全值連接(full value connection)來提供通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界的屏蔽性質(zhì)；2)使通孔傳輸線的波導(dǎo)通道中接地板的尺寸減到最小，接地板是造成頻率相關(guān)的回波損耗的原因。


圖1A和1B分別示出了多層PCB中通孔傳輸線的頂視圖和截面圖，該通孔傳輸線具有在其外導(dǎo)電邊界中橢圓形排列的接地通孔以及相應(yīng)的橢圓形截面形狀的間隙孔，間隙孔的尺寸考慮了接地通孔的制造工藝的尺寸公差；圖1C示出了用作通孔傳輸線外導(dǎo)電邊界的模型的波紋面；圖2A和2B分別示出了多層PCB中通孔傳輸線的頂視圖和截面圖，該通孔傳輸線具有在其外導(dǎo)電邊界中橢圓形排列的接地通孔以及相應(yīng)的橢圓形截面形狀的間隙孔，間隙孔的尺寸直接延伸至接地通孔棒(ground via rod)的外導(dǎo)電面；
圖3A和3B分別示出了多層PCB中通孔傳輸線的頂視圖和截面圖，該通孔傳輸線具有在其外導(dǎo)電邊界中橢圓形排列的接地通孔以及相應(yīng)的橢圓形截面形狀的間隙孔，間隙孔的尺寸直接延伸至接地通孔棒的外導(dǎo)電面，而且，因?yàn)榻拥赝字圃斓某叽绻?，筒形接地通孔焊盤形成在接地通孔的周圍；圖4A和4B分別示出了多層PCB中通孔傳輸線的頂視圖和截面圖，該通孔傳輸線具有在其外導(dǎo)電邊界中橢圓形排列的接地通孔以及圓形截面形狀的間隙孔，間隙孔的尺寸直接延伸至與通孔傳輸線的信號通孔最接近的接地通孔棒的外導(dǎo)電面；圖5A和5B分別示出了多層PCB中通孔傳輸線的頂視圖和截面圖，該通孔傳輸線具有在其外導(dǎo)電邊界中橢圓形排列的接地通孔以及圓形截面形狀的間隙孔，間隙孔的尺寸直接延伸至，與通孔傳輸線的信號通孔最接近的接地通孔棒的中心減去由通孔制造工藝的尺寸公差所確定的用于接地通孔的筒形焊盤的半徑；圖6A和6B分別示出了多層PCB中具有一對用于差動信號傳輸?shù)男盘柾椎耐讉鬏斁€的頂視圖和截面圖，該通孔傳輸線具有在其外導(dǎo)電邊界中橢圓形排列的接地通孔以及相應(yīng)的橢圓形截面形狀的間隙孔，間隙孔的尺寸考慮了接地通孔制造工藝的尺寸公差；圖7A和7B分別示出了多層PCB中通孔傳輸線的頂視圖和截面圖，該通孔傳輸線具有在其外導(dǎo)電邊界中方形排列的接地通孔以及相應(yīng)的方形截面形狀的間隙孔，間隙孔的尺寸直接延伸至與通孔傳輸線的信號通孔最接近的接地通孔棒的外導(dǎo)電面；圖8A和8B分別示出了多層PCB中通孔傳輸線的頂視圖和截面圖，該通孔傳輸線具有在其外導(dǎo)電邊界中方形排列的接地通孔以及相應(yīng)的方形截面形狀的間隙孔，間隙孔的尺寸考慮了接地通孔制造工藝的尺寸公差；圖9A和9B分別示出了多層PCB中通孔傳輸線的頂視圖和截面圖，該通孔傳輸線具有在其外導(dǎo)電邊界中方形排列的接地通孔以及相應(yīng)的方形截面形狀的間隙孔，間隙孔的尺寸直接延伸至最近的接地通孔棒的外導(dǎo)電面，而且，考慮到接地通孔制造工藝的尺寸公差，形成了圓形接地通孔焊盤；圖10A和10B分別示出了多層PCB中通孔傳輸線的頂視圖和截面圖，該通孔傳輸線具有在其外導(dǎo)電邊界中方形排列的接地通孔以及圓形截面形狀的間隙孔，間隙孔的尺寸直接延伸至與通孔傳輸線的信號通孔最接近的接地通孔棒的外導(dǎo)電面；圖11A和11B分別示出了多層PCB中通孔傳輸線的頂視圖和截面圖，該通孔傳輸線具有在其外導(dǎo)電邊界中方形排列的接地通孔以及圓形截面形狀的間隙孔，間隙孔的尺寸直接延伸至，與通孔傳輸線的信號通孔最接近的接地通孔棒的中心減去由通孔制造工藝的尺寸公差所確定的用于接地通孔的筒形焊盤的半徑；圖12A和12B分別示出了多層PCB中通孔傳輸線的頂視圖和截面圖，該通孔傳輸線具有在其外導(dǎo)電邊界中方形排列的接地通孔以及圓形截面形狀的間隙孔，間隙孔的尺寸直接延伸至與通孔傳輸線的信號通孔最接近的接地通孔棒的外導(dǎo)電面，而且，因?yàn)榻拥赝字圃旃に嚨某叽绻睿残谓拥赝缀副P形成在接地通孔的周圍；圖13A和13B分別示出了多層PCB中通孔傳輸線的頂視圖和截面圖，該通孔傳輸線具有在其外導(dǎo)電邊界中圓形排列的接地通孔以及相應(yīng)的圓形截面形狀的間隙孔，間隙孔的尺寸考慮了接地通孔制造工藝的尺寸公差；圖14A和14B分別示出了多層PCB中通孔傳輸線的頂視圖和截面圖，該通孔傳輸線具有在其外導(dǎo)電邊界中圓形排列的接地通孔以及相應(yīng)的圓形截面形狀的間隙孔，間隙孔的尺寸直接延伸至接地通孔棒的外導(dǎo)電面；圖15A和15B分別示出了多層PCB中通孔傳輸線的頂視圖和截面圖，該通孔傳輸線具有在其外導(dǎo)電邊界中圓形排列的接地通孔以及相應(yīng)的圓形截面形狀的間隙孔，間隙孔的尺寸直接延伸至接地通孔棒的外導(dǎo)電面，而且，因?yàn)榻拥赝字圃旃に嚨某叽绻睿残谓拥赝缀副P形成在接地通孔的周圍；圖16A和16B分別示出了多層PCB中過渡的頂視圖和截面圖，該過渡是從通孔傳輸線到帶狀線的，該通孔傳輸線具有方形排列的接地通孔以及相應(yīng)的方形截面形狀的間隙孔；圖17A和17B分別示出了多層PCB中過渡的頂視圖和截面圖，該過渡是從通孔傳輸線到微帶線的，該通孔傳輸線具有圓形排列的接地通孔以及相應(yīng)的圓形截面形狀的間隙孔；圖18A和18B分別示出了多層PCB中過渡的頂視圖和截面圖，該過渡是從通孔傳輸線到耦合帶狀線對的，該通孔傳輸線由耦合信號通孔對、矩形排列的接地通孔以及相應(yīng)的矩形截面形狀的間隙孔組成；圖19A和19B分別示出了多層PCB中過渡的頂視圖和截面圖，該過渡是從一個在A型超小型(SMA)連接器下面的通孔結(jié)構(gòu)到帶狀線的，該過渡包括具有圓形排列的接地通孔以及相應(yīng)的圓形截面形狀的間隙孔的通孔傳輸線；圖20A和20B分別示出了多層PCB中過渡的頂視圖和截面圖，該過渡是從一個在A型超小型(SMA)連接器下面的通孔結(jié)構(gòu)到帶狀線的，該過渡包括具有方形排列的接地通孔以及相應(yīng)的方形截面形狀的間隙孔的通孔傳輸線；圖21A和21B分別示出了多層PCB中過渡的頂視圖和截面圖，該過渡是從通孔傳輸線到帶狀線的，其中該通孔傳輸線包括信號盲孔(signal blind via)；圖22A和22B分別示出了多層PCB中過渡的頂視圖和截面圖，該過渡是在放置在多層PCB的不同信號層上的帶狀線之間的，該過渡包括在信號埋孔(buried signal via)的基礎(chǔ)上開發(fā)的通孔傳輸線；圖23A、23B和23C示出了針對12導(dǎo)體層的PCB中的過渡，S參數(shù)的大小的仿真結(jié)果，該過渡是從PCB頂層的50歐姆同軸電纜通過通孔結(jié)構(gòu)到PCB底層的另一50歐姆的同軸電纜的，其中該通孔結(jié)構(gòu)依次用作單個信號通孔、或復(fù)雜通孔結(jié)構(gòu)、或通孔傳輸線；圖24A、24B和24C示出了針對12導(dǎo)體層的PCB中的過渡，S參數(shù)的大小的仿真結(jié)果，該過渡是從PCB頂(第一)層的50歐姆同軸電纜通過通孔結(jié)構(gòu)到PCB第十層的50歐姆的帶狀線的，其中該通孔結(jié)構(gòu)依次用作單個信號通孔、或復(fù)雜通孔結(jié)構(gòu)、或通孔傳輸線。
具體實(shí)施例方式
下面優(yōu)選實(shí)施例的說明主要針對的是單根通孔傳輸線，但是容易理解的是，它并不受限于這樣的應(yīng)用，可以用于多層PCB中任何數(shù)目的通孔傳輸線，包括形成復(fù)雜的高密度通孔結(jié)構(gòu)的，并且這些通孔傳輸線可以接合至任何類型的互連電路，包括內(nèi)嵌在多層PCB中的平面?zhèn)鬏斁€、同軸電纜、來自大規(guī)模集成電路(LSI)芯片封裝的引腳，等等。
參考附圖，在圖1A和1B中示出了12導(dǎo)體層的PCB中的通孔傳輸線，該P(yáng)CB由接地面105、電源面106、信號層107、以及絕緣材料108組成，僅僅起多層PCB設(shè)計的例子的作用(導(dǎo)電層的編號在圖1B中顯示了)。該通孔傳輸線由信號通孔101(中心導(dǎo)體)、接地通孔102和接地板104、以及間隙孔103組成，信號通孔101形成了內(nèi)導(dǎo)電邊界，接地通孔102和來自導(dǎo)體層的接地板104構(gòu)成了外導(dǎo)電邊界并產(chǎn)生了屏蔽性質(zhì)，間隙孔103把內(nèi)導(dǎo)電邊界與外導(dǎo)電邊界隔離了，并且具有根據(jù)在這里用來提供通孔傳輸線的寬頻帶作用的方法所確定的預(yù)定形狀及尺寸?？v長的首先，我們使用上述通孔傳輸線的實(shí)例來解釋在形成通孔傳輸線的方面間隙孔的作用。通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界是由接地通孔和在橫的方向上從信號通孔延伸至接地通孔的通孔傳輸線的波導(dǎo)通道中的接地板構(gòu)成的。在所考慮的實(shí)例中，接地通孔102和接地板104的導(dǎo)電部分可以大致地用圖1C中所示特殊的波紋導(dǎo)電面來表示。
上述類型的通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界的波紋的影響可以借助于該邊界的表面阻抗來表征，該表面阻抗可以大致確定如下Zs≈120π·i·μϵ·tan(2πfcdϵ),(1)]]>其中Zs是波紋表面的表面阻抗，d是波紋的深度，對于通孔傳輸線來說它被定義為d≈rgr-rcle-rrod，rgr是從信號通孔的中心到相應(yīng)的接地通孔的中心的距離(在圖1A和1B中，rgr被認(rèn)為是rgr，1＝dgr，1/2或rgr，2＝dgr，2/2)，rcle是間隙孔的特性尺寸(在圖1A和1B中，rcle被認(rèn)為是rcle，1＝dcle，1/2或rcle，2＝dcle，2/2)，rrod＝drod/2是接地通孔棒的外半徑，f是頻率，c是真空中的光速，μ是PCB絕緣材料的相對磁導(dǎo)率，ε是PCB絕緣材料的相對介電常數(shù)。公式1適用于hi，i+1＜＜λ的情況，其中如圖1C中所示，hi，i+1是形成通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界、多層PCB的相鄰的i和i+1導(dǎo)體層之間的距離，λ被認(rèn)為是在預(yù)定頻率范圍上多層PCB的絕緣材料中的最短波長。
公式1特別地表明了，如果這樣類型的波紋在通孔過渡中存在，并且該波紋的深度足夠大，其中該通孔過渡是由作為內(nèi)導(dǎo)電邊界的信號通孔以及作為外導(dǎo)電邊界的接地通孔和來自多層PCB的導(dǎo)體層的接地板構(gòu)成的，那么通孔過渡的外導(dǎo)電邊界的表面阻抗就非常依賴于頻率。顯然，對于傳播的高速信號來說，這種情況會導(dǎo)致頻率相關(guān)的回波及插入損耗。從實(shí)用的觀點(diǎn)看來，這意味著難以通過所有互連路徑，在通常具有大致不變(頻率無關(guān))的特性阻抗(例如50歐姆)的互連結(jié)構(gòu)中，提供寬帶匹配。因此，結(jié)果為了獲得通孔過渡中的寬頻帶作用，上述外導(dǎo)電邊界的波紋必須盡可能的小，也就是，d必須趨近0。如果這個條件會滿足，那么該表面阻抗的近似公式可以寫成如下Zs≈0。
(2)公式2表明了，沒有對由通孔過渡的外導(dǎo)電邊界波紋引起的頻率的依賴，其中該通孔過渡是由來自多層PCB的導(dǎo)體層的接地板定形的，并且通孔傳輸線可以在滿足這個公式的基礎(chǔ)上來形成。我們把上述通孔過渡叫做“通孔傳輸線”，因?yàn)榭赡苄纬捎糜诙鄬覲CB的垂直互連結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有類似于平面?zhèn)鬏斁€的性質(zhì)，即，具有在寬頻帶中的低回波及泄漏損耗。
注意，公式2是在通孔過渡的外導(dǎo)電邊界被視為連續(xù)的條件下得到的。但是，顯然這個條件通常不能在多層PCB內(nèi)形成的通孔過渡中得到滿足，這是因?yàn)橥走^渡的外導(dǎo)電邊界中的接地通孔的分隔。這種分隔意味著該邊界是開的，也就是，穿過這種類型的導(dǎo)電邊界的電磁波泄漏會出現(xiàn)。這種泄漏是在串?dāng)_影響方面以及最終在內(nèi)嵌在多層PCB中的互連電路的電性能方面起作用的非常重要的因素。這就是為什么，必須形成會大致呈現(xiàn)封閉(連續(xù))邊界的性質(zhì)的通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界。這實(shí)際上是可能的，如果1)保持相鄰接地通孔之間的距離小于λ/8，其中λ被認(rèn)為是在預(yù)定頻段上多層PCB的絕緣材料中的最短波長；2)在形成通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界的過程中使用來自多層PCB的導(dǎo)體層的接地板，以及提供它們到接地通孔的全值連接。
總之，通孔傳輸線可以由下列部分構(gòu)成作為內(nèi)導(dǎo)電邊界的一個信號通孔(或多個信號通孔)；作為外導(dǎo)電邊界的接地通孔和來自多層PCB的導(dǎo)體層的接地板；間隙孔，該間隙孔不僅隔離內(nèi)外導(dǎo)電邊界，而且具有特定截面形狀及尺寸的和通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界接觸的筒形外邊界。以公式2的滿足為基礎(chǔ)，間隙孔的外邊界的截面形狀可以規(guī)定為相應(yīng)于通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界中接地通孔的排列。根據(jù)這種方法，通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界中接地通孔的方形排列給出了間隙孔的方形截面，或者接地通孔的圓形排列確定了間隙孔的圓形截面，或者接地通孔的橢圓形排列導(dǎo)致了橢圓形的間隙孔，等等。
通孔傳輸線中間隙孔的截面尺寸的確定是基于，既滿足公式2又保證在形成通孔傳輸線外邊界的過程中具有全值的接地通孔到導(dǎo)電板的連接。在我們的考慮中，通孔傳輸線中間隙孔的特性截面尺寸可以基于下面的方法來定義。
確定波紋的深度d(參見公式1)為d≈0，用于確定間隙孔的特性截面尺寸的公式可以寫成如下rcle＝rgr-rrod。
(3)在大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中，方便的是使用另一種確定間隙孔的截面尺寸的方法，該方法考慮到了接地通孔的制造工藝的尺寸公差。在該情況下，波紋的深度應(yīng)當(dāng)視為不等于零(d≈rgr-rcle-rrod≠0)，其給出了下面的用于定義間隙孔的特性截面尺寸的基本公式rcle＝rgr-rpad。
(4)其中rpad是用于接地通孔的焊盤的半徑，該半徑由所使用的通孔制造工藝的尺寸公差確定，以便提供接地通孔到來自多層PCB的導(dǎo)體層的接地板的全值連接。
回到圖1A和1B中的結(jié)構(gòu)，其中顯示了多層PCB中的通孔傳輸線，其具有在外導(dǎo)電邊界中橢圓形排列的接地通孔102以及中心位置的信號通孔101。該通孔傳輸線中的間隙孔103是通過下面的方式來形成的。間隙孔的截面形狀被選擇為橢圓形形狀，該形狀相應(yīng)于外導(dǎo)電邊界中接地通孔的排列。間隙孔的橢圓形形狀的尺寸是基于公式4來確定的，在通孔傳輸線的波導(dǎo)通道中保持最小波紋，這些波紋對于提供接地通孔和來自多層PCB的導(dǎo)體層的接地板的全值連接來說是必需的。因此，兩個確定具有橢圓形形狀的間隙孔的特性尺寸，例如dcle，1和dcle，2(參見圖1A和1B)，被定義為如下dcle，1＝dgr，1-dpad(5)dcle，2＝dgr，2-dpad。
(6)其中dpad＝2rpad是接地通孔焊盤的直徑，其由應(yīng)用于多層PCB中通孔制造的工藝的尺寸公差確定，以提供接地通孔和接地板之間的全值連接。
在圖2中，示出了具有中心信號通孔201的通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界中接地通孔202的相同排列。然而，間隙孔203的尺寸是根據(jù)公式3來選擇的，在通孔傳輸線的波導(dǎo)通道中實(shí)現(xiàn)d≈0，并保持接地通孔202到接地板204的連接，也就是dcle，1＝dgr，1-drod(7)dcle，2＝dgr，2-drod。
(8)
另一種類型的間隙孔303在圖3中顯示了，該間隙孔303提供了通孔傳輸線的寬頻帶作用，該通孔傳輸線具有橢圓形排列的接地通孔302和中心信號通孔301。該具有橢圓形形狀的間隙孔主要是在滿足公式3的基礎(chǔ)上開發(fā)的，但是，此外，由于接地通孔302到接地板304的全值連接，由尺寸公差確定的用于接地通孔的焊盤是預(yù)知的。
具有圓形截面形狀的間隙孔也可以用于實(shí)現(xiàn)通孔傳輸線的寬頻帶作用。在該情況下，這種類型的間隙孔的截面半徑可以根據(jù)公式3定義為rcle，c＝rgr，c-rrod(9)其中rgr，c是從信號通孔的中心到來自通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界的最近接地通孔的中心的距離。
或者，在公式4的基礎(chǔ)上，多層PCB中通孔傳輸線的圓形間隙孔的半徑可以如下這樣獲得rcle，c＝rgr，c-rpad。
(10)根據(jù)這個方法開發(fā)的多層PCB中的通孔傳輸線在圖4中顯示了。在這個圖中顯示了具有橢圓形排列的接地通孔402以及中心信號通孔401的通孔傳輸線。具有圓形截面形狀的間隙孔403是使用公式9來確定的。
在圖5中顯示了一條多層PCB中的通孔傳輸線，它具有在外導(dǎo)電邊界中橢圓形排列的接地通孔502以及中心信號通孔501。在該通孔傳輸線中，圓形間隙孔503是根據(jù)公式10來形成的。
上述通孔傳輸線的實(shí)例包含了單個信號通孔。但是，不僅單個通孔而且多個信號通孔也可以作為內(nèi)導(dǎo)電邊界用來開發(fā)用于多層PCB的通孔傳輸線。在圖6中，顯示了一個從實(shí)用的角度看來很重要的通孔傳輸線的例子，該通孔傳輸線實(shí)現(xiàn)了用于差動信號傳輸?shù)耐捉Y(jié)構(gòu)。如該圖中所示，通孔傳輸線由下列部分組成一對信號通孔601、具有橢圓形排列的接地通孔602、來自多層PCB的導(dǎo)體層的接地板604、以及間隙孔603，間隙孔603具有相應(yīng)的橢圓形截面形狀及根據(jù)公式5和6確定的尺寸。
在圖7中示出了一條多層PCB中的通孔傳輸線，它具有在外導(dǎo)電邊界中方形排列的接地通孔702、接地板704、以及中心信號通孔701。為了提供寬頻帶作用，間隙孔703也具有相應(yīng)的方形截面形狀，并且該間隙孔的截面尺寸是在公式3的基礎(chǔ)上確定的。因此，間隙孔703的邊線是通過下面的公式來確定的dcle，sq＝dgr，sq-drod(11)其中如圖7中所示，dgr，sq是來自外導(dǎo)電邊界的接地通孔的中心之間的距離。
在圖8中，顯示了在通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界中方形排列的接地通孔802、接地板804以及中心信號通孔801。但是，間隙孔803的尺寸是在公式4的基礎(chǔ)上確定的，以提供針對接地通孔和接地板的全值連接的尺寸公差，也就是dcle，sq＝dgr，sq-dpad(12)此外，在圖9中顯示了在多層PCB中的通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界中方形排列的接地通孔902、接地板904以及中心信號通孔901。對于該通孔傳輸線，方形間隙孔903的尺寸是根據(jù)公式11來確定的。此外，考慮到通孔制造工藝的尺寸公差，為了接地通孔902和接地板904的全值連接，直徑為dpad的焊盤在每一個接地通孔周圍形成。
在圖10中，顯示了在用于多層PCB的通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界中方形排列的接地通孔1002、接地板1004以及中心信號通孔1001。但是，該通孔傳輸線中的間隙孔1003的截面形狀是圓形的，并且該間隙孔的半徑是根據(jù)公式9來確定的，以在具有所考慮的類型的間隙孔形狀的通孔傳輸線中提供最小波紋影響。
在圖11中顯示了用于多層PCB的通孔傳輸線的在外導(dǎo)電邊界中方形排列的接地通孔1102、接地板1104以及中心信號通孔1101。在這種類型的通孔傳輸線中，圓形間隙孔1103的半徑是根據(jù)公式10來確定的，以預(yù)知針對全值接地通孔和接地板連接的尺寸公差。
在圖12中顯示了一條多層PCB中的通孔傳輸線，它具有在外導(dǎo)電邊界中方形排列的接地通孔1202、接地板1204以及中心信號通孔1201。圓形間隙孔是根據(jù)公式9來確定的，此外，考慮到通孔制造工藝的尺寸公差，為了接地通孔1202和接地板1204的全值連接，筒形焊盤在接地通孔周圍形成。
考慮在內(nèi)嵌在多層PCB中的通孔傳輸線外導(dǎo)電邊界中像圓形這種類型的排列的接地通孔。
在圖13中，顯示了一條多層PCB(10導(dǎo)體層的PCB僅僅是作為PCB設(shè)計的實(shí)例來說明的)中的通孔傳輸線，其具有圓形排列的接地通孔1302、接地板1304、以及中心信號通孔1301。這種接地通孔排列導(dǎo)致間隙孔1303的相應(yīng)的圓形形狀。該間隙孔的半徑是根據(jù)公式10來規(guī)定的，以提供針對接地通孔和接地板的全值連接的尺寸公差以及通孔傳輸線的寬頻帶作用。
在圖14中示出了包括圓形排列的接地通孔1402、接地板1404、以及中心信號通孔1401的多層PCB中的通孔傳輸線。該通孔傳輸線中的間隙孔1403的半徑是根據(jù)公式9來確定的，以提供通孔傳輸線的寬頻帶作用。
在圖15中，示出了一條多層PCB中的通孔傳輸線。該通孔傳輸線由圓形排列的接地通孔1502、接地板1504、中心信號通孔1501、以及圓形的間隙孔1503組成，對于間隙孔1503來說，半徑是根據(jù)公式9來確定的，此外，考慮到通孔制造工藝的尺寸公差，在接地通孔1502四周的筒形焊盤是預(yù)知的，以提供接地通孔1502和接地板1504的全值連接。
必須強(qiáng)調(diào)的是，上述適用于開發(fā)具有在外導(dǎo)電邊界中橢圓形、方形以及圓形排列的接地通孔的通孔傳輸線且基于大致滿足公式2(這是該方法的關(guān)鍵點(diǎn))的方法，提供了多層PCB中的通孔傳輸線的高性能和寬頻帶作用。顯然，這些方法可以適用于開發(fā)如下這樣的通孔傳輸線，其具有在通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界中的其它排列的接地通孔。
多層PCB中的通孔傳輸線可以用于連接各種各樣的互連電路，例如內(nèi)嵌在多層PCB中的平面?zhèn)鬏斁€(各種微帶線、帶狀線、共面波導(dǎo)、槽線，等等)、同軸電纜、接合線、來自大規(guī)模集成電路(LSI)芯片封裝的引腳，等等。
作為一個實(shí)例，在圖16中示出了在十二導(dǎo)體層的PCB中從通孔傳輸線到如帶狀線的平面?zhèn)鬏斁€的過渡。在該圖中，通孔傳輸線是由下列部分構(gòu)成的作為內(nèi)導(dǎo)電邊界的信號通孔1601；作為外導(dǎo)電邊界的具有方形排列的接地通孔1602和來自PCB的導(dǎo)體層的接地板1604；以及具有根據(jù)接地通孔1602的排列的方形截面形狀和根據(jù)公式12確定的截面尺寸的間隙孔1603，其提供了針對接地通孔1602和接地板1604的全值連接的尺寸公差。在PCB的第十導(dǎo)體層上，該通孔傳輸線借助于筒形的焊盤連接在帶狀線1609上。
另一個在十二導(dǎo)體層的PCB中從通孔傳輸線到如微帶線的平面?zhèn)鬏斁€的過渡實(shí)例在圖17中說明了。在該圖中，通孔傳輸線是由下列部分構(gòu)成的作為內(nèi)導(dǎo)電邊界的信號通孔1701；作為外導(dǎo)電邊界的具有圓形排列的接地通孔1702和來自PCB導(dǎo)體層的接地板1704；以及間隙孔1703，間隙孔1703具有相應(yīng)于外導(dǎo)電邊界中接地通孔1702的排列的圓形截面形狀和根據(jù)公式9確定的半徑，提供了該過渡的寬頻帶作用。該通孔傳輸線在PCB的第十二導(dǎo)體層上連接在微帶線1710上。
在圖18中，顯示了一種在包括通孔傳輸線及耦合的帶狀線對的多次PCB中用于差動信號傳輸?shù)倪^渡類型。該通孔傳輸線由下列部分組成作為內(nèi)導(dǎo)電邊界的由信號通孔1801構(gòu)成的對、連接在形成傳輸線的外導(dǎo)電邊界的接地板1804上具有矩形排列的接地通孔1802、具有根據(jù)外導(dǎo)電邊界中接地通孔的排列的矩形截面形狀的間隙孔1803。該間隙孔的寬度和長度是由公式5和6確定的，其中如圖18中所示，dgr，1＝2dgr且dgr，2＝2dgr+dsig。該通孔傳輸線在多層PCB的第十導(dǎo)體層連接在這對帶狀線1809上。
在圖19中顯示了多層PCB中通孔傳輸線的應(yīng)用實(shí)例，其中介紹了在連接器，例如A型超小型(sub-miniature-type-A)(SMA)連接器之下的通孔結(jié)構(gòu)。在該連接器之下的通孔結(jié)構(gòu)包括信號通孔1901和接地通孔1911。在該圖中，也示出了在第八導(dǎo)體層上從信號通孔1901到帶狀線1909(作為平面?zhèn)鬏斁€的實(shí)例)的過渡。為了獲得這種類型的通孔結(jié)構(gòu)在寬頻帶中的更高性能，可以使用包括通孔傳輸線的高級通孔結(jié)構(gòu)。在該情況下通孔傳輸線可以由下列部分構(gòu)成作為內(nèi)導(dǎo)電邊界的信號通孔1901；作為外導(dǎo)電邊界的具有圓形排列(作為在通孔傳輸線外導(dǎo)電邊界中的通孔排列的實(shí)例)的接地通孔1902和接地板1904；間隙孔，該間隙孔具有根據(jù)接地通孔1902的排列的圓形截面和由公式10確定的半徑。注意，該通孔傳輸線的特性阻抗可以通過到通孔傳輸線外導(dǎo)電邊界的距離來控制，該距離可以用來匹配帶狀線1909的特性阻抗。
在圖20中示出了在SMA連接器之下的相同類型的通孔結(jié)構(gòu)，包括信號通孔2001和接地通孔2011，并且被連接在帶狀線2009上。但是，在該情況下，為了提高在SMA連接器之下的通孔結(jié)構(gòu)的電性能，形成了在外導(dǎo)電邊界中具有另一類型的接地通孔排列的通孔傳輸線。該內(nèi)嵌在多層PCB中的通孔傳輸線由下列部分組成信號通孔2001；具有方形排列的接地通孔2002；來自多層PCB的導(dǎo)體層的接地板2004；以及間隙孔2003，間隙孔2003具有根據(jù)接地通孔2002的排列的方形截面形狀，并且該間隙孔的尺寸是由公式12確定的。
所介紹的通孔傳輸線是在作為信號通孔的鍍通孔(plated-throughhole)的基礎(chǔ)上開發(fā)的。但是，形成通孔傳輸線的相同方法可以適用于其它信號通孔結(jié)構(gòu)，例如，盲孔、埋孔或沉孔。
在圖21中，顯示了多層PCB中從信號盲孔2101到帶狀線2109的過渡。用于該過渡的通孔傳輸線是由下列部分構(gòu)成的作為內(nèi)導(dǎo)電邊界的信號盲孔2101、與接地板2104一起形成通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界的具有方形排列的接地通孔2102。通孔傳輸線中的間隙孔2103的截面形狀是方形的，這是根據(jù)外導(dǎo)電邊界中接地通孔的方形排列，并且該間隙孔的尺寸是根據(jù)公式12來確定的，以提供針對全值接地通孔和接地板的連接的尺寸公差。
在圖22中，顯示了包括信號埋孔2201的多層PCB中的通孔傳輸線，信號埋孔2201連接了放置在多層PCB的不同導(dǎo)體層上的兩條帶狀線2209。該通孔傳輸線是由下列部分構(gòu)成的作為內(nèi)導(dǎo)電邊界的信號埋孔2201；作為外導(dǎo)電邊界的以圓形形狀排列的接地通孔2202和連接在接地通孔2202上的接地板2204；以及間隙孔2203，間隙孔具有根據(jù)接地通孔2202的排列的圓形截面形狀，并且半徑是根據(jù)公式9確定的。
為了顯示通孔傳輸線在電性能方面的優(yōu)點(diǎn)，在這里提供一些在通孔結(jié)構(gòu)中高速信號傳播的仿真結(jié)果。這些結(jié)果包括S參數(shù)的大小以及用時域有限差分(FDTD)算法計算的相對于頻率的泄漏損耗，該算法是特性化三維互連電路的最準(zhǔn)確的數(shù)值計算方法之一。
在圖23A和23B中，在高達(dá)15GHz的頻帶中顯示了在12導(dǎo)體層的PCB中從PCB頂層上的50歐姆同軸電纜借助于通孔結(jié)構(gòu)到達(dá)在PCB底層的另一50歐姆同軸電纜的過渡的S參數(shù)的大小。這個通孔結(jié)構(gòu)是依次由單個信號通孔、由信號和接地通孔組成的復(fù)雜通孔結(jié)構(gòu)、以及通孔傳輸線來表示的。
通孔傳輸線是由信號通孔(中心導(dǎo)體)、具有方形排列的八個接地通孔、來自接地層的板、以及間隙孔構(gòu)成的，該間隙孔具有根據(jù)接地通孔的排列確定的相應(yīng)的方形形狀及根據(jù)公式11確定的尺寸。在圖7中示出了在仿真中所使用的通孔傳輸線和12導(dǎo)體層的PCB的幾何形狀。仿真中信號通孔和八個接地通孔的尺寸如下信號通孔和接地通孔棒的直徑drod是0.5mm，接地通孔之間的距離dgr，sq是2.557mm，信號通孔中的焊盤直徑等于0.8mm。通孔傳輸線中方形間隙孔的邊線dcle，sq是2.057mm。該12導(dǎo)體層的PCB(參見圖7)具有2.5mm的厚度，填充有相對介電常數(shù)為4.2的FR-4絕緣電介質(zhì)(在仿真中該電介質(zhì)被視為無損耗的)。
在該過渡中使用的復(fù)雜通孔結(jié)構(gòu)具有相同的排列及尺寸的信號通孔和接地通孔，但是與通孔傳輸線的區(qū)別在于間隙孔的截面形狀及尺寸。在復(fù)雜通孔結(jié)構(gòu)的情況中，間隙孔是直徑為dcle，c＝0.95mm的圓形截面。
在計算中單個信號通孔具有與上述通孔結(jié)構(gòu)中的信號通孔相同的尺寸，只是對這種通孔結(jié)構(gòu)，接地通孔被去除了，而且圓形間隙孔的直徑如下dcle，c＝0.95mm。
而且，在圖23C中提供了針對這三種通孔結(jié)構(gòu)的百分比形式的泄漏損耗。泄漏損耗是根據(jù)下面的公式借助于S參數(shù)來計算的泄漏損耗，[％]＝100·(1-|S11|2-|S21|2)。
(13)
圖23A、23B和23C示出了，所考慮的通孔結(jié)構(gòu)在電性能方面是在特性上不同的。通孔傳輸線相對于其它兩種類型的通孔結(jié)構(gòu)具有明顯的優(yōu)勢，這是因?yàn)樗牡突夭ā?|S11|參數(shù))及泄漏損耗。
在圖24A和24B中，提供了針對相同的12導(dǎo)體層的PCB中的另一類型的互連電路的S參數(shù)的大小。這種類型由從在PCB頂(第一)層上的50歐姆同軸電纜借助于通孔結(jié)構(gòu)到達(dá)放置在PCB第十導(dǎo)體層上的50歐姆帶狀線的過渡構(gòu)成。此外，該通孔結(jié)構(gòu)是依次由單個信號通孔、由信號和接地通孔組成的復(fù)雜通孔結(jié)構(gòu)、以及通孔傳輸線來表示的。
該通孔傳輸線是由下列部分構(gòu)成的信號通孔(中心導(dǎo)體)；具有方形排列的七個接地通孔；來自接地層的板；以及間隙孔，該間隙孔具有根據(jù)接地通孔的排列確定的相應(yīng)的方形形狀以及根據(jù)公式12確定的尺寸，其中考慮到接地通孔制造的尺寸公差，接地通孔焊盤的直徑dpad是0.7mm。在12導(dǎo)體層的PCB中的通孔傳輸線及它到帶狀線的連接與圖16中的相似。該通孔傳輸線的所有尺寸都與圖23A、23B和23C中的相同。
在從同軸電纜到帶狀線的過渡中使用的復(fù)雜通孔結(jié)構(gòu)，具有與通孔傳輸線相同的排列和尺寸的信號通孔和接地通孔，該復(fù)雜通孔結(jié)構(gòu)具有截面為圓形且半徑為dcle，c＝0.95mm的間隙孔。
在從同軸電纜到帶狀線的過渡中，具有與復(fù)雜通孔結(jié)構(gòu)中一樣的間隙孔的單個信號通孔，具有與通孔傳輸線和復(fù)雜通孔結(jié)構(gòu)中的信號通孔相同的尺寸，只是對于該通孔結(jié)構(gòu)來說去除了接地通孔。
在圖24C中，提供了針對這三種類型的互連電路的百分比形式的泄漏損耗。
與圖23A、23B和23C中一樣，圖24A、24B和24C展示了通孔傳輸線相對于其它兩種類型的通孔結(jié)構(gòu)的顯著優(yōu)勢。
總之，通孔傳輸線可以顯著地提高在多層PCB的基礎(chǔ)上開發(fā)的互連電路的電性能。
而且需要強(qiáng)調(diào)的是，通孔傳輸線可以用于多層PCB中復(fù)雜高密度通孔結(jié)構(gòu)的開發(fā)。
權(quán)利要求
1.一種用于多層PCB的通孔傳輸線，包括充當(dāng)該通孔傳輸線的內(nèi)導(dǎo)電邊界的一個信號通孔或多個信號通孔；由接地通孔和一組來自PCB的導(dǎo)體層的接地板構(gòu)成的組合體，其中接地通孔連接在接地板上，并且所述由接地通孔和一組接地板構(gòu)成的組合體充當(dāng)該通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界；筒形間隙孔，布置在該通孔傳輸線的內(nèi)導(dǎo)電邊界和外導(dǎo)電邊界之間，隔離信號孔和該通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界的導(dǎo)電部分，由PCB絕緣材料構(gòu)成，借助于它的截面形狀及尺寸而產(chǎn)生了寬頻帶作用，它的截面形狀和尺寸如下確定該間隙孔的外截面形狀的輪廓被確定為相應(yīng)于所述外導(dǎo)電邊界中接地通孔的排列，且該間隙孔的尺寸直接延伸至接地通孔棒的外導(dǎo)電面，以同時保持接地通孔和接地板的全值連接。
2.如權(quán)利要求1所述的用于多層PCB的通孔傳輸線，其中為了接地通孔和接地板的全值連接，所述間隙孔的尺寸延伸至，接地通孔的中心減去用于接地通孔的焊盤的半徑，其中該焊盤的半徑是由多層PCB中所應(yīng)用的通孔制造工藝的尺寸公差確定的。
3.如權(quán)利要求1所述的用于多層PCB的通孔傳輸線，其中考慮到多層PCB中通孔制造工藝的尺寸公差，為了接地通孔和接地板的全值連接，所述間隙孔的尺寸被確定為直接延伸至接地通孔棒的外導(dǎo)電面，此外，筒形焊盤在接地通孔的周圍形成。
4.如權(quán)利要求1所述的用于多層PCB的通孔傳輸線，其中所述間隙孔具有圓形截面形狀，其半徑被確定為從通孔傳輸?shù)闹行牡阶罱慕拥赝装舻膶?dǎo)電面的距離。
5.如權(quán)利要求1所述的用于多層PCB的通孔傳輸線，其中所述間隙孔具有圓形截面形狀，為了接地通孔和接地板的全值連接，其半徑被確定為，從通孔傳輸線通孔的中心到最近的接地通孔中心的距離減去用于接地通孔的筒形焊盤的半徑，其中該筒形焊盤的半徑是由多層PCB中通孔制造工藝的尺寸公差確定的。
6.如權(quán)利要求1所述的用于多層PCB的通孔傳輸線，其中所述間隙孔具有圓形截面形狀，根據(jù)多層PCB中的通孔制造工藝，為了接地通孔和接地板的全值連接，其半徑被確定為從通孔傳輸線中心到最近的接地通孔棒的導(dǎo)電面的距離，此外，筒形焊盤形成在接地通孔周圍，該筒形焊盤是由針對接地通孔和接地板的全值連接的尺寸公差來確定的。
7.如權(quán)利要求1所述的用于多層PCB的通孔傳輸線，其中所述通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界中相鄰接地通孔之間的距離小于或等于λ/8，其中λ被認(rèn)為是在預(yù)定頻段上多層PCB的絕緣材料中的最短波長。
8.一種用于多層PCB的通孔傳輸線，包括充當(dāng)該通孔傳輸線的內(nèi)導(dǎo)電邊界的信號通孔對；由具有橢圓形排列的接地通孔和一組來自PCB導(dǎo)體層的接地板構(gòu)成的組合體，其中接地通孔連接在接地板上，并且所述由接地通孔和一組接地板構(gòu)成的組合體充當(dāng)該通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界；筒形間隙孔，具有根據(jù)外導(dǎo)電邊界中接地通孔的排列的橢圓形截面形狀，且尺寸直接延伸至接地通孔棒的外導(dǎo)電面，以同時保持接地通孔和接地板的全值連接。
9.如權(quán)利要求8所述的用于多層PCB的通孔傳輸線，其中為了接地通孔和接地板的全值連接，橢圓形間隙孔的尺寸延伸至，接地通孔的中心減去用于接地通孔的筒形焊盤的半徑，其中該筒形焊盤的半徑是由多層PCB中通孔制造工藝的尺寸公差確定的。
10.如權(quán)利要求8所述的用于多層PCB的通孔傳輸線，其中考慮到多層PCB中通孔制造工藝的尺寸公差，為了接地通孔和接地板的全值連接，橢圓形間隙孔的尺寸被確定為直接延伸至接地通孔棒的外導(dǎo)電面，此外，筒形焊盤形成在接地通孔的周圍。
11.如權(quán)利要求8所述的用于多層PCB的通孔傳輸線，其中所述通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界中相鄰接地通孔之間的距離小于或等于λ/8，其中λ被認(rèn)為是在預(yù)定頻段上多層PCB的絕緣材料中的最短波長。
12.一種用于多層PCB的通孔傳輸線，包括充當(dāng)該通孔傳輸線的內(nèi)導(dǎo)電邊界的信號通孔；由具有方形排列的接地通孔和一組來自多層PCB的接地層的接地板構(gòu)成的組合體，其中接地通孔連接在接地板上，并且所述由接地通孔和一組接地板構(gòu)成的組合體充當(dāng)該通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界；筒形間隙孔，具有根據(jù)接地通孔的排列的方形截面形狀，并借助于它的截面形狀及尺寸產(chǎn)生通孔傳輸線的寬頻帶作用，其尺寸直接延伸至接地通孔棒的外導(dǎo)電面，以同時保持接地通孔和接地板的全值連接。
13.如權(quán)利要求12所述的用于多層PCB的通孔傳輸線，其中為了接地通孔和接地板的全值連接，所述間隙孔的尺寸延伸至，接地通孔的中心減去用于接地通孔的焊盤的半徑，其中該焊盤的半徑是由多層PCB中通孔制造工藝的尺寸公差確定的。
14.如權(quán)利要求12所述的用于多層PCB的通孔傳輸線，其中考慮到多層PCB中通孔制造工藝的尺寸公差，為了接地通孔和接地板的全值連接，所述間隙孔的尺寸被確定為直接延伸至接地通孔棒的外導(dǎo)電面，此外，筒形焊盤在每個接地通孔的周圍形成。
15.如權(quán)利要求12所述的用于多層PCB的通孔傳輸線，其中間隙孔具有圓形截面形狀，其半徑被確定為從信號通孔的中心到最近的接地通孔棒的導(dǎo)電面的距離。
16.如權(quán)利要求12所述的用于多層PCB的通孔傳輸線，其中間隙孔具有圓形截面形狀，為了接地通孔和接地板的全值連接，其半徑被確定為，從信號通孔通孔的中心到最近的接地通孔中心的距離減去用于接地通孔的筒形焊盤的半徑，其中該筒形焊盤的半徑是由多層PCB中通孔制造工藝的尺寸公差確定的。
17.如權(quán)利要求12所述的用于多層PCB的通孔傳輸線，其中間隙孔具有圓形截面形狀，根據(jù)多層PCB中的通孔制造工藝，為了接地通孔和接地板的全值連接，其半徑被確定為從信號通孔的中心到最近的接地通孔棒的導(dǎo)電面的距離，此外，筒形焊盤形成在接地通孔周圍，該筒形焊盤是由針對接地通孔和接地板的全值連接的尺寸公差來確定的。
18.如權(quán)利要求12所述的用于多層PCB的通孔傳輸線，其中所述通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界中相鄰接地通孔之間的距離小于或等于λ/8，其中λ被認(rèn)為是在預(yù)定頻段上多層PCB的絕緣材料中的最短波長。
19.一種用于多層PCB的通孔傳輸線，包括充當(dāng)該通孔傳輸線的內(nèi)導(dǎo)電邊界的信號通孔；由具有圓形排列的接地通孔和一組來自PCB的接地層的接地板構(gòu)成的組合體，其中接地通孔連接在接地板上，并且所述由接地通孔和一組接地板構(gòu)成的組合體充當(dāng)該通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界；筒形間隙孔，具有根據(jù)接地通孔的排列的圓形截面形狀，并借助于它的截面尺寸產(chǎn)生通孔傳輸線的寬頻帶作用，其尺寸直接延伸至接地通孔棒的外導(dǎo)電面，以同時保持接地通孔和接地板的全值連接。
20.如權(quán)利要求19所述的用于多層PCB的通孔傳輸線，其中為了接地通孔和接地板的全值連接，所述間隙孔的尺寸直接延伸至，接地通孔的中心減去用于接地通孔的焊盤的半徑，其中該焊盤的半徑是由多層PCB中通孔制造工藝的尺寸公差確定的。
21.如權(quán)利要求19所述的用于多層PCB的通孔傳輸線，其中考慮到多層PCB中通孔制造工藝的尺寸公差，為了接地通孔和接地板的全值連接，所述間隙孔的尺寸被確定為直接延伸至接地通孔棒的外導(dǎo)電面，此外，圓筒形焊盤在接地通孔的周圍形成。
22.如權(quán)利要求19所述的用于多層PCB的通孔傳輸線，其中所述通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界中相鄰接地通孔之間的距離小于或等于λ/8，接地通孔具有圓形排列，其中λ被認(rèn)為是在預(yù)定頻段上多層PCB的絕緣材料中的最短波長。
23.一種用于多層PCB的通孔傳輸線，包括充當(dāng)該通孔傳輸線的內(nèi)導(dǎo)電邊界的一對信號通孔；由具有矩形排列的接地通孔和一組來自PCB的接地層的接地板構(gòu)成的組合體，其中接地通孔連接在接地板上，并且所述由接地通孔和一組接地板構(gòu)成的組合體充當(dāng)該通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界；具有矩形截面形狀的筒形間隙孔，布置在該通孔傳輸線的內(nèi)導(dǎo)電邊界和外導(dǎo)電邊界之間，并借助于它的尺寸產(chǎn)生了通孔傳輸線的寬頻帶作用，它的尺寸是直接延伸至接地通孔棒的外導(dǎo)電面的，以同時保持接地通孔和接地板的全值連接。
24.如權(quán)利要求23所述的用于多層PCB的通孔傳輸線，其中為了接地通孔和接地板的全值連接，矩形間隙孔的尺寸延伸至，接地通孔的中心減去用于接地通孔的焊盤的半徑，其中該焊盤的半徑是由多層PCB中通孔制造工藝的尺寸公差確定的。
25.如權(quán)利要求23所述的用于多層PCB的通孔傳輸線，其中考慮到多層PCB中通孔制造工藝的尺寸公差，為了接地通孔和接地板的全值連接，矩形間隙孔的尺寸被確定為直接延伸至接地通孔棒的外導(dǎo)電面，此外，筒形焊盤在接地通孔的周圍形成。
26.一種在多層PCB中的連接器之下的通孔結(jié)構(gòu)，該連接器包括A型超小型(SMA)連接器，該通孔結(jié)構(gòu)包括用于連接器的信號引腳的信號通孔；用于連接器的接地引腳的多個接地通孔；通孔傳輸線，由下列部分形成充當(dāng)通孔傳輸線的內(nèi)導(dǎo)電邊界的信號通孔；由圍繞信號通孔的接地通孔、一組來自PCB導(dǎo)體層的接地板構(gòu)成的組合體，其中所述由接地通孔和一組接地板構(gòu)成的組合體充當(dāng)該通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界；間隙孔，布置在通孔傳輸線的內(nèi)導(dǎo)電邊界和外導(dǎo)電邊界之間，分隔通孔傳輸線的信號通孔和外導(dǎo)電邊界的導(dǎo)電部分，由絕緣材料構(gòu)成，借助于它的截面形狀及尺寸而產(chǎn)生了通孔傳輸線的寬頻帶作用，它截面形狀和尺寸的確定如下該間隙孔的外截面形狀的輪廓被確定為相應(yīng)于通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界中接地通孔的排列，且該間隙孔的尺寸直接延伸至接地通孔棒的外導(dǎo)電面，以同時保持接地通孔和接地板的全值連接。
27.如權(quán)利要求26所述的在多層PCB中在連接器之下的通孔結(jié)構(gòu)，該連接器包括A型超小型(SMA)連接器，其中為了接地通孔和接地板的全值連接，所述通孔傳輸線的間隙孔的尺寸延伸至，接地通孔的中心減去用于接地通孔的焊盤的半徑，其中該焊盤的半徑是由多層PCB中通孔制造工藝的尺寸公差確定的。
28.如權(quán)利要求26所述的在多層PCB中在連接器之下的通孔結(jié)構(gòu)，該連接器包括A型超小型(SMA)連接器，其中考慮到多層PCB中通孔制造工藝的尺寸公差，為了接地通孔和接地板的全值連接，所述通孔傳輸線的間隙孔的尺寸被確定為直接延伸至接地通孔棒的外導(dǎo)電面，此外，筒形焊盤在接地通孔的周圍形成。
29.如權(quán)利要求26所述的在多層PCB中在連接器之下的通孔結(jié)構(gòu)，該連接器包括A型超小型(SMA)連接器，其中所述通孔傳輸線的間隙孔具有圓形截面形狀，其半徑被確定為從信號通孔的中心到來自所述通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界的最近的接地通孔棒的導(dǎo)電面的距離。
30.如權(quán)利要求26所述的在多層PCB中在連接器之下的通孔結(jié)構(gòu)，該連接器包括A型超小型(SMA)連接器，其中所述通孔傳輸線的間隙孔具有圓形截面形狀，為了接地通孔和接地板的全值連接，其半徑被確定為，從通孔傳輸線通孔的中心到來自所述通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界的最近的接地通孔中心的距離減去用于接地通孔的筒形焊盤的半徑，其中該筒形焊盤的半徑是由多層PCB中通孔制造工藝的尺寸公差確定的。
31.如權(quán)利要求26所述的在多層PCB中在連接器之下的通孔結(jié)構(gòu)，該連接器包括A型超小型(SMA)連接器，其中所述通孔傳輸線的間隙孔具有圓形截面形狀，根據(jù)多層PCB中的通孔制造工藝，為了接地通孔和接地板的全值連接，其半徑被確定為從信號通孔的中心到來自所述通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界的最近的接地通孔棒的導(dǎo)電面的距離，此外，筒形焊盤形成在接地通孔周圍，其中該焊盤是針對接地通孔和接地板的全值連接的尺寸公差來確定的。
32.如權(quán)利要求26所述的在多層PCB中在連接器之下的通孔結(jié)構(gòu)，該連接器包括A型超小型(SMA)連接器，其中所述通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界中相鄰接地通孔之間的距離小于或等于λ/8，其中λ被認(rèn)為是在預(yù)定頻段上多層PCB的絕緣材料中的最短波長。
33.一種內(nèi)嵌在多層PCB中從鍍通孔、盲孔、埋孔或沉孔形式的信號通孔到平面?zhèn)鬏斁€的過渡，包括信號通孔；平面?zhèn)鬏斁€，為了信號通孔和平面?zhèn)鬏斁€的全值連接，借助于預(yù)知的筒形焊盤連接在信號通孔上；通孔傳輸線，由下列部分形成充當(dāng)通孔傳輸線的內(nèi)導(dǎo)電邊界的信號通孔；由圍繞信號通孔的接地通孔、一組來自多層PCB的導(dǎo)體層的接地板構(gòu)成的組合體，其中所述由接地通孔和一組接地板構(gòu)成的組合體充當(dāng)該通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界；間隙孔，布置在通孔傳輸線的內(nèi)導(dǎo)電邊界和外導(dǎo)電邊界之間，分隔通孔傳輸線的信號通孔和外導(dǎo)電邊界的導(dǎo)電部分，由絕緣材料構(gòu)成，借助于它的截面形狀及尺寸而產(chǎn)生了通孔傳輸線寬頻帶作用，它截面形狀和尺寸如下確定該間隙孔的外截面形狀的輪廓被確定為相應(yīng)于通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界中接地通孔的排列，且該間隙孔的尺寸直接延伸至接地通孔棒的外導(dǎo)電面，以同時保持接地通孔和接地板的全值連接。
34.如權(quán)利要求33所述的在多層PCB中形成的從信號通孔到平面?zhèn)鬏斁€的過渡，其中為了接地通孔和接地板的全值連接，所述通孔傳輸線的間隙孔的尺寸延伸至，接地通孔的中心減去用于接地通孔的焊盤的半徑，其中該焊盤的半徑是由多層PCB中通孔制造工藝的尺寸公差確定的。
35.如權(quán)利要求33所述的在多層PCB中形成的從信號通孔到平面?zhèn)鬏斁€的過渡，其中考慮到多層PCB中通孔制造工藝的尺寸公差，為了接地通孔和接地板的全值連接，所述間隙孔的尺寸被確定為直接延伸至接地通孔棒的外導(dǎo)電面，此外，筒形焊盤在接地通孔的周圍形成。
36.如權(quán)利要求33所述的在多層PCB中形成的從信號通孔到平面?zhèn)鬏斁€的過渡，其中所述通孔傳輸線的間隙孔具有圓形截面形狀，其半徑被確定為從信號通孔的中心到來自所述通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界的最近的接地通孔棒的導(dǎo)電面的距離。
37.如權(quán)利要求33所述的在多層PCB中形成的從信號通孔到平面?zhèn)鬏斁€的過渡，其中所述通孔傳輸線的間隙孔具有圓形截面形狀，為了接地通孔和接地板的全值連接，其半徑被確定為，從通孔傳輸線通孔的中心到來自所述通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界的最近的接地通孔中心的距離減去用于接地通孔的筒形焊盤的半徑，其中該筒形焊盤的半徑是由多層PCB中通孔制造工藝的尺寸公差確定的。
38.如權(quán)利要求33所述的在多層PCB中形成的從信號通孔到平面?zhèn)鬏斁€的過渡，其中所述通孔傳輸線的間隙孔具有圓形截面形狀，根據(jù)多層PCB中的通孔制造工藝，為了接地通孔和接地板的全值連接，其半徑被確定為從信號通孔的中心到來自所述通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界的最近的接地通孔棒的導(dǎo)電面的距離，此外，筒形焊盤形成在接地通孔周圍，其中該筒形焊盤是針對接地通孔和接地板的全值連接的尺寸公差來確定的。
39.如權(quán)利要求33所述的在多層PCB中形成的從信號通孔到平面?zhèn)鬏斁€的過渡，其中所述通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界中相鄰接地通孔之間的距離小于或等于λ/8，其中λ被認(rèn)為是在預(yù)定頻段上多層PCB的絕緣材料中的最短波長。
40.一種內(nèi)嵌在多層PCB中從在鍍通孔、盲孔、埋孔或沉孔的基礎(chǔ)上形成的差動信號通孔對到一對耦合的平面?zhèn)鬏斁€的過渡，包括一對信號通孔；一對耦合的平面?zhèn)鬏斁€，為了信號通孔和該對平面?zhèn)鬏斁€的全值連接，借助于預(yù)知的筒形焊盤連接在所述一對信號通孔上；通孔傳輸線，由下列部分形成充當(dāng)通孔傳輸線的內(nèi)導(dǎo)電邊界的差動信號通孔對；由圍繞所述差動信號通孔對的接地通孔、一組來自多層PCB的導(dǎo)體層的接地板構(gòu)成的組合體，其中所述由接地通孔和一組接地板構(gòu)成的組合體充當(dāng)該通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界；間隙孔，布置在通孔傳輸線的內(nèi)導(dǎo)電邊界和外導(dǎo)電邊界之間，分隔通孔傳輸線的信號通孔和外導(dǎo)電邊界的導(dǎo)電部分，由PCB絕緣材料構(gòu)成，借助于它的截面形狀及尺寸而產(chǎn)生了通孔傳輸線的寬頻帶作用，它的截面形狀和尺寸如下確定該間隙孔的外截面形狀的輪廓被確定為相應(yīng)于通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界中接地通孔的排列，且該間隙孔的尺寸直接延伸至接地通孔棒的外導(dǎo)電面，以同時保持接地通孔和接地板的全值連接。
41.如權(quán)利要求40所述的內(nèi)嵌在多層PCB中從在鍍通孔、盲孔、埋孔或沉孔的基礎(chǔ)上形成的差動同信號通孔對到一對耦合的平面?zhèn)鬏斁€的過渡，其中為了接地通孔和接地板的全值連接，所述通孔傳輸線的間隙孔的尺寸延伸至，接地通孔的中心減去用于接地通孔的焊盤的半徑，其中該焊盤的半徑是由多層PCB中通孔制造工藝的尺寸公差確定的。
42.如權(quán)利要求40所述的內(nèi)嵌在多層PCB中從在鍍通孔、盲孔、埋孔或沉孔的基礎(chǔ)上形成的差動信號通孔對到一對耦合的平面?zhèn)鬏斁€的過渡，其中考慮到多層PCB中通孔制造工藝的尺寸公差，為了接地通孔和接地板的全值連接，所述間隙孔的尺寸被確定為直接延伸至接地通孔棒的外導(dǎo)電面，此外，筒形焊盤在接地通孔的周圍形成。
43.如權(quán)利要求40所述的內(nèi)嵌在多層PCB中從在鍍通孔、盲孔、埋孔或沉孔的基礎(chǔ)上形成的差動信號通孔對到一對耦合的平面?zhèn)鬏斁€的過渡，其中所述通孔傳輸線的間隙孔具有圓形截面形狀，其半徑被確定為從信號通孔的中心到來自所述通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界的最近的接地通孔棒的導(dǎo)電面的距離。
44.如權(quán)利要求40所述的內(nèi)嵌在多層PCB中從在鍍通孔、盲孔、埋孔或沉孔的基礎(chǔ)上形成的差動信號通孔對到一對耦合的平面?zhèn)鬏斁€的過渡，其中所述通孔傳輸線的間隙孔具有圓形截面形狀，為了接地通孔和接地板的全值連接，其半徑被確定為，從通孔傳輸線通孔的中心到來自所述通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界的最近的接地通孔中心的距離減去用于接地通孔的筒形焊盤的半徑，其中該筒形焊盤的半徑是由多層PCB中使用的通孔制造工藝的尺寸公差確定的。
45.如權(quán)利要求40所述的內(nèi)嵌在多層PCB中從在鍍通孔、盲孔、埋孔或沉孔的基礎(chǔ)上形成的差動信號通孔對到一對耦合的平面?zhèn)鬏斁€的過渡，其中所述通孔傳輸線的間隙孔具有圓形截面形狀，根據(jù)多層PCB中通孔制造工藝，為了接地通孔和接地板的全值連接，其半徑被確定為從信號通孔的中心到來自所述外導(dǎo)電邊界的最近的接地通孔棒的導(dǎo)電面的距離，此外，筒形焊盤形成在接地通孔周圍，其中該筒形焊盤是針對接地通孔和接地板的全值連接的尺寸公差來確定的。
46.如權(quán)利要求40所述的內(nèi)嵌在多層PCB中從在鍍通孔、盲孔、埋孔或沉孔的基礎(chǔ)上形成的差動信號通孔對到一對耦合的平面?zhèn)鬏斁€的過渡，其中所述通孔傳輸線的外導(dǎo)電邊界中相鄰接地通孔之間的距離小于或等于λ/8，其中λ被認(rèn)為是在預(yù)定頻段上多層PCB的絕緣材料中的最短波長。
全文摘要
一種用于多層印刷板(PCB)的通孔傳輸線，其中波導(dǎo)通道由下列部分形成一個信號通孔或多個信號通孔；由圍繞該信號通孔或相應(yīng)數(shù)目的耦合信號通孔的接地通孔、一組來自多層PCB導(dǎo)體層的接地板構(gòu)成的組合體；以及間隙孔。在這種通孔傳輸線中，所述信號通孔或所述多個信號通孔形成了內(nèi)導(dǎo)電邊界，接地通孔和來自多層PCB導(dǎo)體層的接地板形成外導(dǎo)電邊界，間隙孔提供了內(nèi)導(dǎo)電邊界與外導(dǎo)電邊界的絕緣，并借助于預(yù)定間隙孔截面形狀及尺寸而提供了通孔傳輸線的高性能的寬頻帶作用，其中間隙孔的截面形狀是由外導(dǎo)電邊界中接地通孔的排列確定的，而該間隙孔的尺寸則是根據(jù)如下方法來確定的，亦即，使得由通孔傳輸線的波導(dǎo)通道中的接地板形成的外導(dǎo)電邊界的特殊波紋所引起的頻率相關(guān)回波損耗減到最小。
文檔編號H05K3/42GK1930930SQ20058000734
公開日2007年3月14日 申請日期2005年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月9日
發(fā)明者塔拉斯·庫什塔, 成田薰, 遠(yuǎn)矢弘和, 佐伯貴范, 金子伴行 申請人:日本電氣株式會社, 恩益禧電子股份有限公司