[发明专利]用于高速信号设计的印刷电路板中的同轴通孔

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2005年12月2日提交的美国专利申请No.11/292536的优 先权，并通过引用将其全文结合在本文中。

技术领域

本发明一般地涉及印刷电路板(PCB)组装，更具体地涉及构造穿过 PCB叠层的同轴通孔。

背景技术

PCB通常由两个或更多个层构成，这些层叠积在一起，各层之间被电 介质材料隔开。这些层可以具有不同的厚度，并且在PCB中可以使用不同 的电介质材料。可以对所有层应用布线或其它种类的铜结构。PCB的最外 层(顶层和底层)可以具有安装在其外表面上的构件。多层PCB相对于单 层结构的重要优点是：多层PCB在较小的引脚尺寸上具有更大的布线空 间，这对当前对更小尺寸构件的设计要求尤为重要。

通孔(via)将不同PCB层上的迹线互连并将各层与电源层和/或接地 层相连。通孔的物理性质取决于电路板的几何形状和可用空间以及应用场 合。例如，在高速信号应用中，特别是对PCB应用GHz量级的频率时， 层与层之间要求阻抗匹配转换。

在高速信号设计中，阻抗连续性对于所有的互连元件(包括迹线、连 接器、缆线等)都是必要的。在所有这些互连元件中，通孔最难实现阻抗 控制，这是因为传统的PCB工艺流程不能制造同轴通孔。高频应用特别需 要同轴通孔技术，因为这可以实现真正的信号阻抗连续性，提供优异的地 线(GND)回路，并且有效地降低通孔之间的串扰以及通孔与迹线之间的 串扰。

一种现有的方法是用多个GND通孔包围一个信号通孔。采用这种方 法，极大地改善了回路和阻抗控制。然而，额外的GND通孔占用了多层 PCB引脚上的有效空间。为了节省空间，另一种现有的方法是将通孔一分 为四，其中一对用作信号通孔，另一对用作GND通孔。然而遗憾的是， 这种分割型通孔的性能令人难以接受。因此，确实存在对于改善在多层 PCB中构造的通孔的阻抗控制和性能的需要。

发明内容

本发明通过在多层PCB中形成同轴通孔解决了上述问题。在本发明 中，通孔的镀覆壁面充当同轴通孔的接地回路，而且它还连接PCB中的所 有接地层。在一个方面，本发明提供了一种制造具有同轴通孔的印刷电路 板(PCB)的方法。首先装配具有顶部信号层和底部信号层的叠层。形成 穿过该叠层的中空通孔以连接所有GND层，并将涂覆非导电材料的导体 嵌入该通孔。先用图案化的介电信号层覆盖顶层和底层，然后再覆盖掩蔽 剂。在一种实施方式中，所述掩蔽剂是光刻胶。然后用导电材料镀覆顶层 和底层以连接通孔内的信号迹线，并将掩蔽剂从顶层和底层去除。在一种 实施方式中，可以使用这种方法制造多个印刷电路板层，然后将其层压形 成叠层构造，其中所述叠层构造中的每个印刷电路板层均具有通孔，该通 孔的位置与叠层构造中的相邻印刷电路板上的通孔对齐。

在另一个方面，本发明提供了一种制造具有通孔的印刷电路板的方 法，所述方法包括：装配多个层以形成叠层，以使所述多个层具有顶层和 底层。形成穿过所述多个层的中空通孔并填充电介质材料。形成穿过所述 电介质材料的孔(hole)，以形成连接所述顶层与底层的小孔 (aperture)。在所述小孔内嵌入或原位形成涂覆非导电材料的导体。用图 案化的介电信号层覆盖顶部信号层23和底部信号层25，然后用掩蔽剂覆 盖。然后用导电材料镀覆顶层和底层以连接通孔内的信号迹线，并将掩蔽 剂从顶层和底层去除。在一种实施方式中，可以使用这种方法制造多个印 刷电路板层，然后将其层压形成叠层构造，其中所述叠层构造中的每个印 刷电路板层均具有通孔，该通孔的位置与叠层构造中的相邻印刷电路板上 的通孔对齐。

通过以下详细描述并结合附图，可以清楚的了解本发明的其它特征和 优点。

附图说明

图1示出了其中形成有与同轴通孔相适应的小孔的多层PCB；

图2示出了被图案化的介电信号层覆盖的图1的多层PCB；

图4示出了被掩蔽剂部分覆盖以限定电介质层从而暴露用于镀覆的信 号区域的多层PCB；

图5示出了已去除掩蔽剂的图4的多层PCB；

图6示出了具有为了镀覆而涂覆于顶部和底部表面的掩蔽层的多层 PCB；

图7示出了具有涂覆于顶部和底部表面的镀覆层的多层PCB；