八層電路板的壓合方法及其成品的制作方法

專利名稱：八層電路板的壓合方法及其成品的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種八層電路板的壓合方法及其成品，特別是涉及一種可降低高速信號的反射及電磁波干擾與適用于高速信號的八層電路板的壓合方法及其成品。
一般八層電路板，以電路板的工業標準厚度為1.2mm來說，其各層的排列方式如

圖1所示，該電路板的第一、三、四、六及八層為信號走線層S1、S2、S3、S4及S5，第二及七層為接地層GND1、GND2及第五層為電源層Power，且第一層及第八層為零件布設層，第四層與第五層之間隔著一厚度為8mil(1mil=0.00254cm)的第一絕緣層H1壓合，第四層與第三層及第五層與第六層之間分別隔著有一厚度5mil的第二絕緣層H2壓合，第三層與第二層及第六層與第七層之間分別隔著一厚度為8mil的第三絕緣層H3壓合，第二層與第一層及第七層及第八層之間分別隔著一厚度為2.5mil的第四絕緣層H4壓合；一般來說，第一絕緣層H1與第三絕緣層H3為基材(core)，第二及四絕緣層H2、H4為一聚酯膠片(prepreg)，而如上所述的各層間的壓合方式會使得電路板的第一層S1對電路板第二層GND1的阻抗值Rs1=電路板的第八層S5對電路板第七層GND2的阻抗值Rs544歐姆(Ω)，電路板第三層S2對電路板第二層GND1與電路板第五層Power的阻抗值Rs2=電路板第四層S3對電路板第二層GND及電路板第五層Power的阻抗值Rs355歐姆(Ω)，電路板第六層S4對電路板第五層Power與電路板第七層GND2的阻抗值Rs451歐姆(Ω)，由此我們可以看出，第一層S1(外層板)及第八層S5(外層板)的阻抗值Rs1及Rs5分別與第三層S2(內層板)及第四層S3(內層板)的阻抗值Rs2及Rs3相差11歐姆(Ω)，而此一內外層板阻抗的差距會造成阻抗不匹配，導致當一高速信號在此一電路板中傳輸時，高速信號從外層，也就是零件布設層(如第一層或第八層)穿層至內層(如第三層板或第四層板)時，會導致該高速信號的信號反射，造成信號傳輸品質不良，在這里我們可以算出該高速信號的反射系數為ρ=Zl-ZoZl+Zo=Rsl-Rs2Rs1+Rs2=0.111,]]>而且，因為該高速信號的反射會產生駐波，且該駐波會加強高速信號的電磁波輻射，使其磁通抵消作用變差，而造成過高的電磁波干擾，所以如果能使電路板的第一、三、四及八層為信號走線層S1、S2、S3及S5相對阻抗值Rs1、Rs2、Rs3、Rs5較接近或相同，將可降低反射系數，而使電磁波干擾減少。
另外，這種電路板在走高速信號時，其傳輸線路的阻抗值設計，也就是層與層之間的阻抗值，依照Intel設定的規格理論值最好應在55Ω±10％最好，也就是最好在49.5Ω~60.5Ω之間，但由以往電路板所算出的外層阻抗值Rs1(Rs5)=44Ω，內層阻抗值Rs2(Rs3)=55Ω、Rs4=51Ω，外層組抗值遠超出了此一范圍，不適于走高速信號，所以如果使電路板的第一、三、四、六及八層為信號走線層S1、S2、S3、S4及S5的相對阻抗值Rs1、Rs2、Rs3、Rs4、Rs5在此范圍將更適用于高速線路，而提高產品的利用價值，使布局時，因為阻抗已控制，所以當走線穿至不同層，并不需改變走線線寬來使阻抗匹配，提高布局的時效性。
本發明的目的在于提供一種使各層信號走線層阻抗匹配，而達到降低高速信號的反射及電磁波干擾與適用于高速信號效果的八層電路板的壓合方法及其成品。
實現本發明的目的的技術方案是一種八層電路板的壓合方法，該電路板的第二及七層為接地層，第五層為電源層，而第一、三、四、六及八層為信號走線層，其特征在于，該方法包括下列步驟a．該電路板的第四層是隔著一厚度在3-9mil范圍內的第一絕緣層與電路板的第五層壓合；b．步驟a中已壓合的電路板的兩表面是分別隔著一厚度在3-9mil范圍內的第二絕緣層與該電路板的第三及六層壓合；c．步驟b中已壓合的電路板的兩表面是分別隔著一厚度在3-9mil范圍內的第三絕緣層與該電路板的第二及七層壓合；d．步驟c中已壓合的電路板的兩表面是分別隔著一厚度在2.5-6.5mil范圍內的第四絕緣層與該電路板的第一及八層壓合。
一種按上述方法所制成的八層電路板，該電路板的第二及七層為接地層，第五層為電源層，而第一、三、四、六及八層為信號走線層，其特征在于所述電路板還包括一第一絕緣層、兩第二絕緣層、兩第三絕緣層及兩第四絕緣層；所述第一絕緣層位于電路板的第四層及第五層之間，其厚度為3-9mil；各第二絕緣層分別位于電路板的第三層及第四層與第五層及第六層之間，其厚度為3-9mil；各第三絕緣層分別位于電路板的第二層及第三層與第六層及第七層之間，其厚度為3-9mil；各第四絕緣層分別位于電路板的第一層及第二層與第七層及第八層之間，其厚度為2.5-6.5mil。
由于本發明采用了以上的技術方案，將八層電路板第一、二及三絕緣層的厚度設計在3-9mil范圍內，及第四絕緣層的厚度設計在2.5-6.5mil范圍內，因此可使各信號走線層阻抗匹配，以及可達到降低高速信號的反射及電磁波干擾與適用于高速信號的效果。
下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明圖1是已有技術八層電路板的各層間的壓合及厚度示意圖。
圖2是本發明較佳實施例的各層間的壓合及厚度示意圖。
圖3是本發明較佳實施例的局部之一示意圖。
圖4是本發明較佳實施例的局部之二示意圖。
圖5是本發明較佳實施例的局部之三示意圖。
如圖2所示，本發明的八層電路板，該電路板的第二及七層為接地層GND1、GND2，第五層為電源層Power，及第一、三、四、六及八層為信號走線層S1、S2、S3、S4、S5，電路板的第一層S1及第八層S5是供電子零件布設，且各信號走線層S1、S2、S3、S4、S5多利用銅鉑，此外，該電路板還具有一第一絕緣層位于該電路板的第四層及第五層之間、兩第二絕緣層分別位于該電路板的第三層及第四層與第五層及第六層之間、兩第三絕緣層分別位于該電路板的第二層及第三層與第六層及第七層之間，及兩第四絕緣層分別位于該電路板的第一層及第二層與第七層及第八層之間，該第一絕緣層與第三絕緣層為一基材(core)，該第二絕緣層及第四絕緣層為一聚酯膠片(prepreg)。
如上所述，該電路板的各信號走線層S1、S2、S3、S4、S5的相對阻抗值最好相等或相近，且最好是在Intel規定的高速線路理論阻抗值49.5~60.5歐姆(Ω)范圍內，因此可通過改變各絕緣層的厚度而使各信號走線層S1、S2、S3、S4、S5的相對阻抗值隨之改變，而達到各層阻抗匹配的目的。另外，因八層電路板的壓合方法，首先為第四層與第五層之間夾置第一絕緣層壓合，接著第三層及第四層與第五層及第六層之間分別夾置一第二絕緣層后壓合，然后在第二層及第三層與第六層及第七層之間分別夾置一第三絕緣層壓合，最后在第一層及第二層與第七層及第八層之間分別夾置一第四絕緣層后壓合，構成八層電路板，所以為了方便對稱性壓合，廠商設計大都使兩第二絕緣層的厚度相同、兩第三絕緣層厚度相同及兩第四絕緣層厚度相同的方式，不但制造上較為方便，也較符合現今的制造方式。
為使本發明更加明了，現借由下列的公式來說明本發明的研發過程，且在本實施例中，八層電路板是以工業標準的板厚為1.2mm來說明，但本發明并不限于板厚1.2mm的八層電路板。
首先，如圖3所示，電路板外層的相對阻抗值為第一信號走線層S1相對于接地層GND1的阻抗值R1(也可為第五信號走線層S5相對于接地層GND2的阻抗值R5)可先設定第四絕緣層的適當厚度H4再利用下列公式1求出阻抗值R1(或R5，因在本實施例中，兩第四絕緣層厚度相同，所以R1=R5) 其中ER=介電系數=4.5H4=第四絕緣層的厚度W=線寬=可在2~8mil范圍內，在本實施例線寬為5milT1=第一信號走線層S1的厚度=1.4mil(=10Z)另外，在本實施例中，電路板各層的厚度除外層(也就是第一信號走線層S1及第五信號走線層S5)的厚度為1.4mil，此外各層的厚度都是0.7mil，如圖4所示，為夾置在接地層GND1及電源層Power之間兩相鄰的信號走線層S2、S3，而第二信號走線層S2相對于接地層GND1與電源層Power的相對阻抗R2(也可為第三信號走線層S3相對于電源層Power與接地層GND1的相對阻抗R3)，同樣地也可先假設第三絕緣層的厚度H3及第二絕緣層的厚度H2及第一絕緣層的厚度H1與第三絕緣層厚度H3相同的情況下，然后假設H2、H3的值，再利用下列公式2及3求出阻抗值R2(或R3，因在本實施例中，R2=R3) 其中ER=介電值系數=4.5H3=第三絕緣層厚度=H1H2=第二絕緣層厚度T2=第二信號走線層的厚度=0.7mil=第三信號走線層的厚度W=線寬=是可在2~8mil范圍內，在本實施例中線寬為5mil如圖5所示，當信號走線層夾置在一電源層Power及接地層GND的情況下，也就是第四信號走線層S4的情況下，先假設第二、三絕緣層的厚度H2、H3值，再利用下列的公式4進行運算求出第四信號走線層S4相對接地層Power及接地層GND2的阻抗值R4 其中ER=介電值系數=4.5H3=第三絕緣層厚度H2=第二絕緣層厚度T2=為第四信號走線層的厚度=0.7milW=線寬=可在2~8mil范圍內，在本實施例中線寬為5mil2H4+2H3+2H2+1H1+2T1+6T2≌48mil……公式5此外，在本實施例中，電路板的總厚度必須為1.2mm(即為48mil)或在其誤差范圍內，也可說如公式5所表示，利用上列的方式，求出本發明的一較佳實施例，也就是當第一絕緣層的厚度H1在3-9mil范圍內，在此以H1=6mil為隹、第二絕緣層厚度H2在3-9mil范圍內，以H2=6mil為佳、第三絕緣層厚度H3在3-9mil范圍內，以H3=6mil為隹，及第四絕緣層厚度H4在2.5-6.5mil范圍內，以H4=4.5mil為隹，在此情況下，第一信號走線層S1相對於接地層GND1的阻抗值R1=第五信號走線層S5相對于接地層GND2的阻抗值R5=58歐姆(Ω)，第二信號走線層S2相對于接地層GND1與電源層Power的相對阻抗R2=第三信號走線層S3相對于電源層Power與接地層GND1的相對阻抗R3=57歐姆(Ω)，且符合2H4+2H3+2H2+1H1+2T1+6T2=2×4.5mil+2×6mil+2×6mil+1×6mil+2×1.4mil+6×0.7mil=46mil1.2mm(在容許誤差內)及各阻抗值在Intel規定的高速線路理論阻抗值49.5~60.5范圍內。
綜上所述，本發明具有下列的優點1．降低高速信號反射因本實施例中R1=R5=58歐姆(Ω)及R2=R3=57歐姆(Ω)，所以反射系數為0.0087接近于0，較于以往反射系數為0.1111，本發明更能達到使高速信號不會反射，進而更適于高速信號行走。
2．降低電磁波干擾因反射系數接近于0，所以高速信號幾乎不會反射，也不會產生駐波，使其磁通抵消作用極隹，符合EMI的標準。
3．適用于高速信號因降低高速信號反射即降低電磁波干擾，而使高速信號行走不會產生問題，符合現今制造業往高速信號發展的趨勢，可提高產品的價值。
4．提高布局的時效性布局時，在走線由外層穿至內層的情況下，因各絕緣層的厚度固定，及內、外層的相對阻抗已經達到阻抗匹配，所以不需改變走線線寬，就可達到阻抗控制的效果，而達到布局的時效性。
權利要求
1．一種八層電路板的壓合方法，該電路板的第二及七層為接地層，第五層為電源層，而第一、三、四、六及八層為信號走線層，其特征在于，該方法包括下列步驟a．該電路板的第四層是隔著一厚度在3-9mil范圍內的第一絕緣層與電路板的第五層壓合；b．步驟a中已壓合的電路板的兩表面是分別隔著一厚度在3-9mil范圍內的第二絕緣層與該電路板的第三及六層壓合；c．步驟b中已壓合的電路板的兩表面是分別隔著一厚度在3-9mil范圍內的第三絕緣層與該電路板的第二及七層壓合；d．步驟c中已壓合的電路板的兩表面是分別隔著一厚度在2.5-6.5mil范圍內的第四絕緣層與該電路板的第一及八層壓合。
2．如權利要求1所述的八層電路板的壓合方法，其特征在于所述的步驟a及c中第一及三絕緣層為基材。
3．如權利要求2所述的八層電路板的壓合方法，其特征在于所述步驟b及e中第二及四層絕緣層為聚酯膠片。
4．如權利要求1或2或3所述的八層電路板的壓合方法，其特征在于所述電路板的厚度是在0.7-1.7mm范圍內。
5．如權利要求4所述的八層電路板的壓合方法，其特征在于所述電路板的厚度為1.2mm。
6．如權利要求5所述的八層電路板的壓合方法，其特征在于所述各第四絕緣層的厚度為4.5mil。
7．如權利要求6所述的八層電路板的壓合方法，其特征在于所述各第三絕緣層的厚度為6mil。
8．如權利要求7所述的八層電路板的壓合方法，其特征在于所述各第二絕緣層的厚度為6mil。
9．如權利要求8所述的八層電路板的壓合方法，其特征在于所述第一絕緣層的厚度為6mil。
10．一種按權利要求1的方法所制成的八層電路板，該電路板的第二及七層為接地層，第五層為電源層，而第一、三、四、六及八層為信號走線層，其特征在于所述電路板還包括一第一絕緣層、兩第二絕緣層、兩第三絕緣層及兩第四絕緣層；所述第一絕緣層位于電路板的第四層及第五層之間，其厚度為3-9mil；各第二絕緣層分別位于電路板的第三層及第四層與第五層及第六層之間，其厚度為3-9mil；各第三絕緣層分別位于電路板的第二層及第三層與第六層及第七層之間，其厚度為3-9mil；各第四絕緣層分別位于電路板的第一層及第二層與第七層及第八層之間，其厚度為2.5-6.5mil。
11．如權利要求10所述的電路板，其特征在于各第一及三層絕緣層為基材。
12．如權利要求11所述的電路板，其特征在于各第二及四絕緣層為聚酯膠片。
13．如權利要求10或11或12所述的電路板，其特征在于所述電路板的厚度為0.7-1.7mm。
14．如權利要求13所述的電路板，其特征在于所述電路板的厚度為1.2mm。
15．如權利要求14所述的電路板，其特征在于各第四絕緣層的厚度為4.5mil。
16．如權利要求15所述的電路板，其特征在于各第三絕緣層的厚度為6mil。
17．如權利要求16所述的電路板，其特征在于各第二絕緣層的厚度為6mil。
18．如權利要求17所述的電路板，其特征在于所述第一絕緣層的厚度為6mil。
全文摘要
一種八層電路板,其第二層及第七層為接地層,第五層為電源層,而第一、三、四、六及八層為信號走線層,第四及第五層間設一厚度為3—9mil的第一絕緣層、第三及第四層與第五及第六層間各設一厚度為3—9mil的第二絕緣層、第二及第三層與第六及第七層間各設一厚度為3—9mil的第三絕緣層以及第一及第二層與第七及第八層間各設一厚度為2.5—6.5mil的第四絕緣層,各信號走線層之間達到阻抗匹配,而降低高速信號的反射及電磁波干擾。
文檔編號H05K1/02GK1295427SQ9912369
公開日2001年5月16日 申請日期1999年11月4日 優先權日1999年11月4日
發明者鄭裕強 申請人:神達電腦股份有限公司