[发明专利]抗信号失真的印刷电路板和方法

说明书

技术领域

本发明的领域是抗信号失真的印刷电路板以及在印刷电路板上抗信号失真的方法。

背景技术

在现代电子系统中，通常使用印刷电路板(PCB)将电子组件连接在一起以便通信。印刷电路板是一种使用某种图形的扁平导体(通常称为“迹线(trace)”，层叠到非导电基板上)将电子组件互连的平板。印刷电路板可以在其上下表面或通过印刷电路板中间的层中包含迹线图形。印刷电路板的不同层上的迹线通过“通路”互连。通路是附着在通过印刷电路板的各层的孔的壁上的导体。

具体地说，图1A示出了现有技术中的示例性印刷电路板(100)的截面正视图，所述印刷电路板包括发送器(102)与接收器(104)之间的传输路径(106)。图1B示出了图1A中示出的示例性印刷电路板(100)的俯视图。图1A和1B中的发送器(102)和接收器(104)安装到印刷电路板的表面并在迹线图形的称为“衬垫”或同义地称为“连接盘”的指定部分处连接。可以使用例如表面安装技术、通孔安装技术或本领域的技术人员将想到的任何其他技术来将发送器(102)和接收器(104)连接到印刷电路板。表面安装技术通过将电子组件引线或端子焊接到印刷电路板的顶面来将电子组件连接到印刷电路板。通孔安装技术通过将组件引线插入印刷电路板的孔中并随后将引线焊接在印刷电路板的相对侧的适当位置来将电子组件连接到印刷电路板。

单个印刷电路板通常包括一个或多个传导路径。传导路径是连接在一起的允许电子组件使用电传导相互传播信号的迹线和通路的组合。图1A和1B的示例性印刷电路板(100)包括传输路径(106)。传输路径(106)包括迹线(110)、通路(120)、迹线(112)、通路(122)和迹线(114)。传输路径(106)提供了允许发送器(102)通过电传导将信号传播到接收器(104)的路径。

当信号包括具有可与传输路径(106)的长度相比较的相应波长的频率成分时，印刷电路板的寄生元件经常产生使信号失真的寄生效应。寄生效应是当信号的高频成分与用于互连组件的印刷电路板的物理拓扑相互作用时产生的信号干扰。寄生效应的实例包括寄生电容和寄生电感。寄生电容是由组成电子组件之间的传导路径的印刷电路板元件中的杂散电荷的存储带来的容性干扰。寄生电感是由组成电子组件之间的传导路径的印刷电路板元件中的杂散磁场的存储带来的感性干扰。

寄生元件是印刷电路板的使从发送器传播到接收器的信号失真的互连组件。寄生元件的实例可以包括当信号的高频成分与通路及基准面相互作用时产生寄生电容的通路的未使用部分。产生寄生电感的寄生元件的实例可以包括用于将两个组件连接到一起的传导迹线或通路。由于电流在这些导体中以高频振荡其极性，磁场在所述导体周围以用于阻止电流变化的相应频率建立和衰减。通常可以通过将印刷电路板的整个层专用于基准面来使寄生电感最小化。但是，此类基准面可以与通路的未使用部分或印刷电路板表面上的安装衬垫一起产生上述寄生电容。虽然寄生电容和寄生电感两者都源于大多数印刷电路板的物理拓扑，但是通常仅一种寄生效应-无论是寄生电容还是寄生电感-将在特定印刷电路板拓扑中起主导作用，以使在组件之间传播的信号失真。

在图1A的示例性印刷电路板中，短线(stub)(124)是通路(120)的未使用部分，而短线(126)是通路(122)的未使用部分。短线(124、126)是产生使从发送器(102)传播到接收器(104)的信号失真的寄生电容的寄生元件。此外，图1A和1B的迹线(110、112、114)可以用作产生也使从发送器(102)传播到接收器(104)的信号失真的寄生电感的寄生元件。

当前对寄生效应的解决方案包括诸如较短的迹线长度、回填、埋孔和盲孔之类的传统技术。但是，使用埋孔或盲孔来降低信号的寄生效应增加了设计和制造印刷电路板的成本。其他当前解决方案(诸如使用较短的迹线长度来设计印刷电路板)通常由于印刷电路板的物理拓扑而不可能实现。例如，芯片的物理特性(例如其形状)可能不允许较短的迹线长度。这样，本领域的技术人员将理解，存在改进印刷电路板上的抗信号失真的空间。

发明内容