專利名稱：具有改良焊盤的印刷電路板的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種印刷電路板(Printed Circuit Board，以下簡稱PCB)，特別是一種具有改良焊盤可提高信號完整性的印刷電路板。
背景技術：
隨著集成電路輸出開關速度提高以及印刷電路板的布線密度增加，信號完整性已經成為高速數字印刷電路板設計必須關心的問題之一。元器件和印刷電路板的參數、元器件在印刷電路板上的布局、高速信號的布線等因素，都會引起信號完整性問題，導致系統工作不穩定，甚至完全不工作。如何在印刷電路板的設計過程中充分考慮到信號完整性的因素，并采取有效的控制措施，已經成為當今印刷電路板設計業界中的一個熱門課題。
由于印刷電路板上的信號密度的提高，就需要更多的信號傳輸層，而且通過通孔實現層間信號傳輸也是不可避免的。通孔主要由兩個部分組成，一是中間的鉆孔(drill hole)，用于PCB層間的電性連接通道；二是鉆孔周圍的焊盤(via pad)，所述焊盤存在信號層上，用于鉆孔和信號層上走線的焊接。在高速、高密度的PCB設計時，設計者總是希望通孔越小越好，這樣板上可以留有更多的布線空間，此外，通孔越小，其自身的寄生電容也越小，更適合用于高速電路。
圖1為現有PCB的豎直剖面示意圖，如圖1所示，該PCB40包括若干平面層41和42，所述平面層41和42用鉆孔43貫穿，所述平面層41為一信號層，在鉆孔43周圍有一環形焊盤44，所述焊盤44用于鉆孔43和所述平面層41上走線的焊接，所述平面層42為一電源層或接地層，且不需要與鉆孔43連接，則在所述鉆孔43周圍有一反焊盤45，所述反焊盤為一絕緣區域，用于阻隔所述鉆孔43和所述平面層42的連接。
圖2為圖1的平面示意圖，如圖2所示，當該PCB40上被鉆孔43貫穿的平面層為平面層41時，在所述鉆孔43周圍有一環形焊盤44，所述焊盤44為一環形區域；當被所述鉆孔43貫竄的平面層為平面層42時，在所述鉆孔43周圍有一反焊盤45，所述PCB 40的寄生電容主要由所述平面層41上的焊盤44和平面層42耦合產生，產生的寄生電容給電路帶來的影響是延長了信號上升的時間，使信號產生失真，并降低電路的速度。通孔電容的計算公式為C＝1.41ξD1T/(D2-D1)其中，ξ為PCB介電常數，T為PCB板厚，D1為焊盤直徑，D2為平面層反焊盤直徑。假設PCB40板厚T為50mil(1mil＝0.0254mm)，焊盤44直徑D1為20mil，平面層42上反焊盤45直徑為32mil，假設PCB40介電常數ξ為4.4，通過上公式近似算出該通孔寄生電容值大致是(假設所述通孔電容值為C1)C1＝1.41*4.4*0.050*0.020/(0.032-0.020)≈0.517pF這部分電容引起的上升時間變化量t＝2.2C(Z0/2)＝2.2*0.517*(55/2)＝31.28ps其中Z0為信號傳輸線的特性阻抗，從這些數值可以看出，單個通孔的寄生電容引起的信號上升延變緩不是很明顯，但是如果走線中多次使用通孔進行層間切換，則在設計時需要認真考慮。由于現有通孔的焊盤設計為環形，且考慮到寄生電容影響，焊盤直徑不能太大，所以焊盤面積比較小，這樣又不便于焊盤與印刷電路板層間走線的焊接，會造成虛焊或者焊盤與走線的斷開。
因為通孔由鉆孔和鉆孔周圍的焊盤組成，這兩部分的尺寸大小決定了通孔的大小，如果通孔越小，則焊盤直徑D1減小，在平面層反焊盤直徑D2不變的情況下(D2-D1)值增大，根據通孔電容的計算公式其寄生電容就越小，所以對信號的傳輸影響就越小。目前通孔的減小主要是通過減小鉆孔內徑實現的，但是鉆孔的尺寸不可能無限制的減小，它受到鉆孔和電鍍等工藝技術的限制鉆孔越小，鉆孔需花費的時間越長，也越容易偏離中心位置；且當鉆孔的深度超過鉆孔直徑的6倍時，就無法保證鉆孔壁能均勻鍍銅，所以通過減小鉆孔大小以使通孔寄生電容減小的方法很難實現。電路板設計人員要么嘗試避免在高速線路上使用通孔，要么嘗試采用新技術，例如鏜孔或盲孔。這些方法雖然有用，但卻會增加復雜度，并大大提高電路板成本。
發明內容
鑒于上述內容，有必要提供一種具有改良焊盤的印刷電路板，便于焊盤與印刷電路板信號層走線的焊接，并減小通孔電容，從而減少信號上升時間，改善信號完整性。
一種具有改良焊盤的印刷電路板，所述印刷電路板包括若干鉆孔和所述鉆孔貫穿的若干平面層，所述平面層包括信號層、電源層和接地層，所述平面層為一信號層時，在所述鉆孔周圍環繞一焊盤，所述焊盤包括一環形區域，在所述環形區域向外延伸有四個延長部，所述四個延長部在所述環形區域上均勻分部，呈十字花型，所述延長部用于焊盤與所述印刷電路板信號層走線的連接。將所述PCB平面二維圖形輸入至一仿真軟件，由仿真軟件計算出的所述PCB通孔的電容值與目前常見的PCB通孔的電容值比較，可發現本發明采用的特殊形狀和大小的焊盤的PCB通孔電容值比采用目前環形焊盤的PCB通孔的電容值小。
相較現有技術，所述PCB通孔的電容值減小，從而可減少信號上升時間，改善信號完整性。
圖1為現有PCB的豎直剖面示意圖。
圖2為圖1的平面示意圖。
圖3為本發明較佳實施方式的PCB平面示意圖。
具體實施方式下面結合
本發明較佳實施方式，如圖3所示，為本發明較佳實施方式的PCB平面示意圖。
本發明較佳實施方式所述PCB50包括若干鉆孔51和所述鉆孔51貫穿的平面層52，所述平面層包括信號層、電源層和接地層，當所述平面層52為一信號層時，在所述鉆孔51周圍環繞有一焊盤53；當所述平面層52為一電源層或接地層時，在做述鉆孔51周圍環繞有一反焊盤54，所述反焊盤54為一環形絕緣區域，用于阻隔所述鉆孔51和電源層或接地層的連接，其虛線框為所述焊盤53形狀改變前環形區域外圓邊界，與圖2所示焊盤44相比，本發明較佳實施例所述焊盤53環形區域55外圓直徑減小，由于所述環形區域55面積減小，在PCB工業制造時不易使焊盤與PCB信號層走線焊接，所以本發明較佳實施方式在所述焊盤53環形區域55向外延伸四個延長部56，且所述四個延長部56在所述環形區域55上均勻分部，呈十字花形，所述延長部56用來在PCB工業制造時便于焊盤與PCB信號層走線的連接，避免造成虛焊，且使焊盤與走線不容易斷開。由于生產工藝的公差和技術限制，焊盤面積也不能無限制的減小，通常情況下焊盤直徑為鉆孔直徑加1.2mm，最小應該為鉆孔直徑加1.0mm。所以本發明所述較佳實施例所述PCB可使焊盤直徑減小，使之小于1.0mm，且通過減小焊盤外圓直徑所減小的面積大于所增加的四個延長部的面積，從而達到減小焊盤面積的目的。由于本發明較佳實施方式所述通孔的焊盤面積減小，根據平板電容特點平板面積越大，電容值越大；平板距離越近，電容值越大，所以所述PCB50的焊盤53面積減小，所述焊盤53與接地層的寄生電容值減小。
現有PCB通孔焊盤為規則環形，可用公式算出近似電容值的大小，本發明所設計的通孔為不規則圖形，不能使用公式進行數值計算。將本發明所述通孔平面二維圖形輸入一仿真軟件，參數設置與計算前述PCB40通孔電容時保持一致，假設本發明所述PCB50通孔的電容值為C2，測得C2≈0.288pF由測試結果可以看出，本發明所設計具有改良焊盤的PCB50的通孔電容值比目前常見環形焊盤的PCB40的通孔電容值要小，所以可使信號上升時間減少，減少信號失真，改善了信號完整性。
權利要求
1.一種具有改良焊盤的印刷電路板，所述印刷電路板包括若干鉆孔和所述鉆孔貫穿的若干平面層，所述平面層包括信號層、電源層和接地層，所述平面層為一信號層時，在所述鉆孔周圍環繞一焊盤，其特征在于所述焊盤包括一環形區域，且在所述環形區域向外延伸至少一個延長部。
2.如權利要求1所述的具有改良焊盤的印刷電路板，其特征在于所述環形區域向外延伸有四個延長部，且所述四個延長部在所述環形區域上均勻分部，呈十字花型。
3.如權利要求1或2所述的所述的具有改良焊盤的印刷電路板，其特征在于所述延長部用于所述焊盤與所述信號層上走線的焊接。
全文摘要
本發明提供一種具有改良焊盤的印刷電路板，所述印刷電路板包括若干鉆孔和所述鉆孔貫穿的若干平面層，所述平面層包括信號層、電源層和接地層，所述平面層為一信號層時，在所述鉆孔周圍環繞一焊盤，所述焊盤包括一環形區域，在所述環形區域向外延伸有四個延長部，所述四個延長部在所述環形區域上均勻分部，呈十字花型，所述延長部用于所述焊盤與所述印刷電路板信號層走線的連接。
文檔編號H05K3/34GK1852636SQ20051003442
公開日2006年10月25日 申請日期2005年4月23日 優先權日2005年4月23日
發明者林有旭, 葉尚蒼, 李傳兵 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司