專利名稱：印制線路板及其設(shè)計(jì)方法以及一種終端產(chǎn)品主板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及印制線路板技術(shù)，具體涉及多層印制線路板及其設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明還涉及一種采用這種印制電路板的終端產(chǎn)品主板。
背景技術(shù)：
印制線路板PCB (printed circuit board)是以絕緣材料輔以導(dǎo)體配線所形成的結(jié)構(gòu)性元件，應(yīng)用于各種通信及電子設(shè)備當(dāng)中，其技術(shù)也不斷發(fā)展，從原來的單面板發(fā)展到雙面板，再發(fā)展到多層板，目前主要以四、六層板的應(yīng)用較為廣泛。高密度互連HDI (highdensity interconnection)技術(shù)是印制線路板PCB發(fā)展的趨勢(shì),主要采用微孔(Microvia)技術(shù)，利用微孔搭配細(xì)線以達(dá)到高密度互連，從而提高空間利用率。微孔技術(shù)一般可采用激光成孔、等離子成孔或感光成孔。目前終端類主板PCB—般采用六層的HDI板結(jié)構(gòu)，包括六層一階1+4+1結(jié)構(gòu)HDI板或六層二階1+1+2+1+1結(jié)構(gòu)HDI板。隨著器件集成度的持續(xù)提高，PCB的硬件成本持續(xù)下降。主板PCB的成本在整機(jī)硬件成本中所占比例越來越高，PCB上信號(hào)質(zhì)量的好壞也直接影響整機(jī)性能?？梢哉f主板PCB是影響終端產(chǎn)品性能價(jià)格的主要因素。但是現(xiàn)有的六層的HDI板，由于工藝制程環(huán)節(jié)多，加工周期長(zhǎng)，所用板材層數(shù)多，所以生產(chǎn)成本較高。另外，六層的HDI板厚度不容易做薄，由于層數(shù)多，每層之間要保證一定的絕緣強(qiáng)度，各個(gè)信號(hào)層之間的介質(zhì)層不能太薄，內(nèi)層介質(zhì)太薄會(huì)直接導(dǎo)致加工良率下降，目前大多數(shù)PCB廠家受工藝水平限制，通常非激光孔介質(zhì)層要大于4mil，所以目前六層一階HDI板通常厚度大于等于O. 8mm，低于O. 8mm時(shí)生產(chǎn)成本將按比例增加
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例要解決的技術(shù)問題是提供一種印制線路板及其設(shè)計(jì)方法，能夠通過減層設(shè)計(jì)在保持原多層印制線路板基本性能情況下降低生產(chǎn)成本和提高單板可靠性。本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題在于提供一種終端產(chǎn)品主板，能夠通過減層設(shè)計(jì)而實(shí)現(xiàn)降低生產(chǎn)成本和提高低終端產(chǎn)品主板的性能和可靠性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種印制線路板設(shè)計(jì)方法，包括將信號(hào)線分區(qū)布線，且布置在與外表層相鄰的內(nèi)層，內(nèi)層之間的層間距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于內(nèi)層與最近外表層之間的距離；將外表層不布線或少布線，并通過過孔連通作為主地；設(shè)置線寬和層高參數(shù)控制阻抗目標(biāo)值。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種印制線路板，包括外表層和位于外表層之間的至少兩個(gè)內(nèi)層，與外表層相鄰的內(nèi)層用于布置信號(hào)線，且信號(hào)線在該內(nèi)層按分區(qū)布線，內(nèi)層之間的層間距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于內(nèi)層與最近外表層之間的距離；外表層不布線或少布線，并通過過孔連通作為主地。根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供了一種終端產(chǎn)品主板，其上包括基帶或射頻模塊的核心芯片，所述終端產(chǎn)品主板為四層印制電路板，包括表層以及位于所述表層之間的兩個(gè)內(nèi)層；所述表層包括頂層和底層，分別為以大面積地銅皮構(gòu)成的主參考地層，并且所述頂層和底層的大面積地銅皮通 過過孔相互連通；所述內(nèi)層為主布線層，布線按功能分區(qū)；所述內(nèi)層之間的間距大于等于所述表層與相鄰內(nèi)層之間的間距；每個(gè)所述內(nèi)層的布線區(qū)域?qū)?yīng)于相鄰層的大面積地銅皮區(qū)域或相鄰層的垂直布置的走線。本發(fā)明所稱的終端產(chǎn)品包括但不限于手機(jī)、PDA、固定臺(tái)、數(shù)據(jù)卡、MP3/4、GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)，以及由這類產(chǎn)品派生的模塊產(chǎn)品；本發(fā)明中的終端產(chǎn)品主板可以是四層印制線路板，包括一個(gè)基帶或射頻模塊的一個(gè)核心芯片；該四層印制線路板上包括至少一個(gè)BGA封裝的器件。該BGA封裝的器件的引腳間距(Pin pitch)包括但不限于lmm、0. 8mm、O. 65mm、0. 5mm、0. 4mm中任意一種或幾種的組合。該四層印制線路板板厚在O.之間變化，包括O. 4mm和2_。從以上本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案可以看出，現(xiàn)有的六層印制線路板板由于工藝制程環(huán)節(jié)多，所用板材層數(shù)多等原因?qū)е律a(chǎn)成本較高，而本發(fā)明實(shí)施例提供的印制線路板的減層設(shè)計(jì)方案中，將信號(hào)線分區(qū)布線，且布置在與外表層相鄰的內(nèi)層；將外表層不布線或少布線，并通過過孔連通作為主地；設(shè)置線寬和層高參數(shù)控制阻抗目標(biāo)值。因?yàn)閮蓚€(gè)主要布線的內(nèi)層都分別有一個(gè)層間距離很近的相鄰?fù)獗韺?，該外表層不布線或很少布線，那么可以通過過孔良好連通，為相鄰內(nèi)層提供良好的回流地，減少信號(hào)串?dāng)_，而且兩個(gè)內(nèi)層之間的層間距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于與最近外表層之間的距離(>=2倍，優(yōu)選>=3倍)，那么這種間距布置的兩個(gè)內(nèi)層走線間的串?dāng)_可以做到遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于分別與最近的表層走線之間的串?dāng)_。根據(jù)射頻信號(hào)線走線的阻抗控制的一致性優(yōu)先于最終阻抗控制目標(biāo)值，則可以通過控制線寬和層高一致性來間接控制最終阻抗目標(biāo)值。只要線寬/層高達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)，則能保證最終阻抗控制目標(biāo)值。因此，本發(fā)明實(shí)施例提供的印制線路板的減層設(shè)計(jì)方案可以合理控制信號(hào)串?dāng)_和進(jìn)行阻抗控制，在保持原多層印制線路板基本性能情況下大大降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明的四層印制線路板及其設(shè)計(jì)方法，其減層設(shè)計(jì)方法的理念可以直接推廣用于M層單板減少為N層單板的減層降成本設(shè)計(jì)過程。其中M > N。本發(fā)明的2+2機(jī)械盲孔結(jié)構(gòu)四層印制板的所述表層與相鄰內(nèi)層用雙面板來實(shí)現(xiàn)，且在這個(gè)雙面板上可以用機(jī)械盲孔代替了一般HDI板的激光盲孔；該多層板要求兩個(gè)表層的器件布局盡量在投影方向錯(cuò)開；該多層板用通孔代替一般HDI板中的埋孔。這樣就取消了一般HDI板激光鉆孔工序，另外本發(fā)明提出用白油涂敷通孔表面區(qū)域的工藝要求。本發(fā)明通過印制電路板減層設(shè)計(jì)，用四層1+2+1激光盲孔結(jié)構(gòu)或2+2機(jī)械盲孔結(jié)構(gòu)的印制電路板來取代一階1+4+1結(jié)構(gòu)以及二階1+1+2+1+1結(jié)構(gòu)的六層帶激光孔HDI板，以便在保持同等線路板性能的同時(shí)降低印制電路板成本，提高印制電路板可靠性。本發(fā)明提供的技術(shù)方案通過合理控制信號(hào)串?dāng)_，改進(jìn)無單獨(dú)完整地層情況下的信號(hào)回流，采用地銅皮完整連接技術(shù)，以及信號(hào)分組處理等手段，合理控制了整板噪聲，并有效保證了關(guān)鍵信號(hào)質(zhì)量，順利保證四層1+2+1激光盲孔結(jié)構(gòu)或2+2機(jī)械盲孔結(jié)構(gòu)PCB板整板性能不低于六層帶激光孔HDI板的設(shè)計(jì)效果。該創(chuàng)新PCB設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用可有效降低PCB成本達(dá)20%以上，極大地提高了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力和利潤(rùn)空間，同時(shí)提高了產(chǎn)品的可靠性，是終端類產(chǎn)品設(shè)計(jì)關(guān)鍵核心技術(shù)。本發(fā)明通過PCB減層設(shè)計(jì)，比如可以由原來的六層帶激光孔埋盲孔板做到四層1+2+1激光盲孔結(jié)構(gòu)或2+2機(jī)械盲孔板，所用材料少，工藝簡(jiǎn)單，加工周期短，可選加工廠家多，加工成本和物料成本都降低。這種通過降層和減少工藝過程來達(dá)到降低PCB采購(gòu)成本的設(shè)計(jì)思路和技術(shù)細(xì)節(jié)可以推廣到M層單板降低到N層單板的降成本設(shè)計(jì)，其中M > N。本發(fā)明解決了信號(hào)布線規(guī)則、串?dāng)_控制、阻抗控制、完整回流地設(shè)計(jì)、疊層和過孔設(shè)置，因此四層1+2+1激光盲孔結(jié)構(gòu)或2+2機(jī)械盲孔PCB可達(dá)到六層帶激光孔埋盲孔PCB同樣的性能指標(biāo)要求。而提供的數(shù)據(jù)僅僅是建議值，需要根據(jù)具體的生產(chǎn)能力來調(diào)整。廠家調(diào)整參數(shù)和本文中給出的優(yōu)化參數(shù)方向都是本專利涉及范圍。本發(fā)明的四層印制電路板的可靠性優(yōu)于原六層板。本發(fā)明的四層印制電路板通過改變芯材的厚度可以方便實(shí)現(xiàn)整板厚度調(diào)整。其中·芯材都是大規(guī)模應(yīng)用的常規(guī)板材，無材料供貨風(fēng)險(xiǎn)。由于機(jī)械盲孔板用到兩個(gè)芯材，在保證單板平整度要求前提下，按目前技術(shù)水平，選工藝可加工最薄芯材厚度為O. 2mm/0. 3mm，可控制板厚為O. 7mm/0. 9mm,比6層一階HDI板常規(guī)板厚O. 8mm/1. Omm要稍微薄一些。適合于對(duì)單板強(qiáng)度有特殊要求的薄型機(jī)設(shè)計(jì)。隨廠家工藝能力提升，整板板厚也可以向更薄方向發(fā)展同時(shí)保持相對(duì)于六層板的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)方法示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例一微帶線一示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例一微帶線二示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例一微帶線三示意圖；圖5是根據(jù)第一實(shí)施例的作為本發(fā)明的終端產(chǎn)品產(chǎn)板的一種四層激光盲孔HDI印制線路板不意圖。圖5-圖11是根據(jù)第一實(shí)施例的作為本發(fā)明的終端產(chǎn)品產(chǎn)板的四層激光盲孔HDI印制線路板的疊層結(jié)構(gòu)的各種實(shí)施方式的示意圖。圖12是根據(jù)第二實(shí)施例的作為本發(fā)明的終端產(chǎn)品主板的一種四層機(jī)械盲孔HDI印制線路板結(jié)構(gòu)示意圖。圖12-圖15示出了根據(jù)第二實(shí)施例的采用機(jī)械盲孔印制電路板的疊層結(jié)構(gòu)的各種實(shí)施方式的示意圖。圖16是四層機(jī)械盲孔板的微帶線結(jié)構(gòu)的原理示意圖。圖17是四層機(jī)械盲孔板的帶狀線結(jié)構(gòu)的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式以下對(duì)某些實(shí)施例的詳細(xì)說明給出了對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的各種說明。但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。該說明結(jié)合附圖進(jìn)行，在附圖中相同的部件用相同的標(biāo)號(hào)表不。另外，本文中給出主要關(guān)鍵參數(shù)為經(jīng)過驗(yàn)證的參數(shù)，且該參數(shù)隨工藝水平的進(jìn)步會(huì)持續(xù)變化。因此，隨工藝水平提升進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化和按本文提出的優(yōu)化思路進(jìn)行調(diào)整都屬于本專利涉及范圍。本申請(qǐng)中使用如下概念“完整大面積地”和“大面積地銅皮”等，這些概念都是相對(duì)概念，均是指參考層中的某一區(qū)域，該區(qū)域是相關(guān)層中的布線區(qū)在該參考層中的投影區(qū)域，且參考層中的該區(qū)域范圍內(nèi)為完整地銅皮，沒有布線或者僅有少量布線。對(duì)于該少量布線的情況，其對(duì)PCB板性能參數(shù)的影響應(yīng)該是有限的并且對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是可知的，并且可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)具體情況控制在允許的范圍內(nèi)。HDI印制電路板的疊層結(jié)構(gòu)說明如下I)六層一階1+4+1結(jié)構(gòu)HDI板，其中1+4+1指該種HDI板的疊層結(jié)構(gòu)。整個(gè)單板層數(shù)為6層。該結(jié)構(gòu)的特征為先做一個(gè)4層板，該4層板同一般通孔4層板。由于該4層板 位于6層板的中間位置，所以我們定義這個(gè)4層板為6層板的2、3、4、5層。然后用增層辦法在4層板的上下表面再疊壓半固化片和銅箔，形成6層板的I層和6層，即兩個(gè)外層，在形成I層和6層線路之前可以做一階盲孔，分別連通I層和2層，5層和6層。2)六層二階1+1+2+1+1結(jié)構(gòu)HDI板，其中1+1+2+1+1指該種HDI板的疊層結(jié)構(gòu)。整個(gè)單板層數(shù)為6層。該結(jié)構(gòu)的特征為先做一個(gè)2層板，該2層板同一般通孔2層板。由于該2層板位于6層板的中間位置，所以我們定義這個(gè)2層板為6層板的3層和4層。然后用增層辦法在2層板的上下表面再疊壓半固化片和銅箔，形成6層板的2層和5層，在形成2層和5層線路之前可以做一階盲孔，分別連通2層和3層，4層和5層。做完2層和5層，再用增層法在2層和5層表面疊壓半固化片和銅箔，形成6層板的I層和6層，即兩個(gè)外層，在形成I層和6層線路之前可以做一階盲孔，分別連通I層和2層，5層和6層。3)四層1+2+1激光盲孔結(jié)構(gòu)，其中1+2+1指該種HDI板的疊層結(jié)構(gòu)。整個(gè)單板層數(shù)為4層。該結(jié)構(gòu)的特征為先做一個(gè)2層板(雙面板)，該2層板同一般通孔2層板。由于該2層板位于4層板的中間位置，所以我們定義這個(gè)2層板為4層板的2層和3層。然后用增層辦法在2層板的上下表面再疊壓半固化片和銅箔，形成4層板的I層和4層，在形成I層和4層線路之前可以做一階盲孔，分別連通I層和2層，3層和4層。4)2+2機(jī)械盲孔結(jié)構(gòu)，其中2+2指該種PCB板的疊層結(jié)構(gòu)。整個(gè)單板層數(shù)為4層。該結(jié)構(gòu)的特征為先做兩個(gè)2層板，每個(gè)2層板同一般通孔2層板。按層壓順序定義其中一個(gè)2層板為4層板的I層和2層，另一個(gè)2層板為4層板的3層和4層。然后把這兩個(gè)2層板按疊層順序壓合起來形成4層板。該4層板上可以做連通I層和4層的通孔。現(xiàn)有的六層HDI板，由于工藝制程環(huán)節(jié)多等原因?qū)е律a(chǎn)成本較高，本發(fā)明實(shí)施例提供一種利用四層激光盲孔HDI板結(jié)構(gòu)見圖5-圖11或一種四層機(jī)械盲孔印制線路板結(jié)構(gòu)(見圖12-圖15)代替現(xiàn)有六層HDI板的設(shè)計(jì)方法，通過減層設(shè)計(jì)在保持原多層印制線路板基本性能情況下降低生產(chǎn)成本、提高可靠性。實(shí)施方式一本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)的四層激光盲孔HDI板，請(qǐng)參閱圖5，為兩個(gè)外表層和兩個(gè)內(nèi)層，兩個(gè)外表層即第一層(Layerl) 10和第四層(Layer4) 40,兩個(gè)內(nèi)層即第二層(Layer2) 20和第三層(Layerf) 30，線路板中還包括激光盲孔50、埋孔60和過孔70。該圖所示結(jié)構(gòu)只是本發(fā)明實(shí)施例其中一種結(jié)構(gòu)形式，這里只是舉例說明，圖6-11示意性地示出了激光盲孔四層印制電路板的更多結(jié)構(gòu)形式。下面以該優(yōu)選實(shí)施例講解具體技術(shù)細(xì)節(jié)。四層激光盲孔HDI板疊層設(shè)計(jì)的具體參數(shù)見下表I。
板厚:可變公差為+/- 0.1mm
參考疊構(gòu)
材料層名最終厚度
銅(COPPER)■層 TOP25 μιτι半固化片(FR4VLDP) + 固化片 PREPREG 1080 60-80 μηι(例如60,70, 80μηι) 銅(COPPER) 第二層 LAYER0225 μτη
半固化片(FR4)芯材LAMINATE可變
銅(COPPER)第三層 LAYER0325μπι
+ 固化片(FR4\LDP )率固化片 PREPREG 1080 60^80μιτι(例如 60，70，80μ腿)銅(COPPER)底層 BOTTOM25 μιη表I表層與相鄰內(nèi)層的厚度范圍(即表I中頂層與第二層之間半固化片的厚度和第三層與底層之間的厚度)為60μηι-80μηι。下面舉了表層與相鄰內(nèi)層的厚度是60 μ m，70 μ m，80 μ m的三個(gè)例子。例1，半固化片的材料就是半固化片，位于表層與相鄰內(nèi)層之間的半固化片厚度是60 μ m，位于第二層和第三層之間的芯材，其材料也是半固化片，但厚度是可變的。頂層、第二層、第三層和底層的材料均是銅，其厚度均是25 μ m。例I所述四層激光盲孔HDI板的材料、參數(shù)和結(jié)構(gòu)層次既滿足了小型化的要求，又能保證正常的使用性能。例2，半固化片的材料就是半固化片，位于表層與相鄰內(nèi)層之間的半固化片厚度是70 μ m，位于第二層和第三層之間的芯材，其材料也是半固化片，但厚度是可變的。頂層、第二層、第三層和底層的材料均是銅，其厚度均是25 μ m。例2所述四層激光盲孔HDI板的材料、參數(shù)和結(jié)構(gòu)層次既滿足了小型化的要求，又能保證正常的使用性能。例3，半固化片的材料就是半固化片，位于表層與相鄰內(nèi)層之間的半固化片厚度是80 μ m，位于第二層和第三層之間的芯材，其材料也是半固化片，但厚度是可變的。頂層、第二層、第三層和底層的材料均是銅，其厚度均是25 μ m。例3所述四層激光盲孔HDI板的材料、參數(shù)和結(jié)構(gòu)層次既滿足了小型化的要求，又能保證正常的使用性能。按照量產(chǎn)可加工設(shè)計(jì)DFM要求，依照目前廠家工藝能力推薦，其中芯材LAMINATE厚度>=4mil,優(yōu)選>=8mil,其可以取以下系列值0. I mm/0. 2mm/0. 3mm/0. 4mm/0. 5mm/0. 6mm/0. 7mm/0. 8mm/0. 9mm 及以上。該組數(shù)據(jù)
根據(jù)板材的系列值變化持續(xù)變化。目前廠家最小板厚推薦值為0. 5mm，其中LAMINATE厚度=8miI，隨著LAMINATE厚度增加，板厚也依次增加。板厚增加為優(yōu)化方向。但在工藝水平進(jìn)步基礎(chǔ)上，板厚也可以隨之降低，以符合超薄設(shè)計(jì)的要求。半固化片Prepreg目前選用1080作為最常用板材，成本低，同時(shí)構(gòu)成單板強(qiáng)度優(yōu)于選用背膠銅箔RCC。以下詳細(xì)介紹本發(fā)明實(shí)施例將六層HDI板減層為四層激光盲孔HDI板設(shè)計(jì)方法。請(qǐng)參閱圖I,是 本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)方法示意圖,包括Al、將信號(hào)線分區(qū)布線，且布置在與外表層相鄰的內(nèi)層；對(duì)信號(hào)線進(jìn)行布線時(shí)，按功能分區(qū)，且總的原則是兩個(gè)內(nèi)層為主要布線層。A2、將外表層不布線或少布線，并通過過孔連通作為主地；兩個(gè)外表層不不線，或盡量少布線，并通過過孔良好連通共同作為主要參考地，分別為兩個(gè)內(nèi)層走線提供主要回流地，從而可以提供完整的回流路徑，減少信號(hào)串?dāng)_。A3、設(shè)置線寬和層高參數(shù)控制阻抗目標(biāo)值。設(shè)置線寬/層高/介質(zhì)DK值/銅厚參數(shù)，通過控制線寬/層高/介質(zhì)DK值/銅厚的一致性來間接控制最終阻抗目標(biāo)值。只要線寬/層高/介質(zhì)DK值/銅厚達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)，則能保證最終阻抗控制目標(biāo)值。由于介質(zhì)DK值/銅厚變化對(duì)阻抗值影響很小，大約I歐姆左右，因此可以忽略這兩個(gè)因素的影響。需要說明的是，上述Al、A2和A3步驟間沒有必然的順序聯(lián)系，只是為了描述上的方便將其分為Al、A2和A3步驟。以下結(jié)合圖I所示的設(shè)計(jì)方法對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)說明，主要包括以下方面一、設(shè)置過孔參數(shù)和線寬/線距本發(fā)明實(shí)施例采用同現(xiàn)有六層板相同的過孔參數(shù)設(shè)置和線寬/線距設(shè)置。這里給出主要關(guān)鍵參數(shù)為經(jīng)過驗(yàn)證的參數(shù)，但該參數(shù)隨工藝水平的進(jìn)步會(huì)持續(xù)變化。I)激光盲孔鉆孔直徑N為5mi I，連接墊PAD直徑為12mil。隨著廠家工藝能力的提升，激光鉆孔直徑N會(huì)持續(xù)下降，鉆孔的PAD直徑M也相應(yīng)下降，且兩者之間有一定的關(guān)系，推薦為M > = N+D，其中D為增值，D >= 6mil。2)機(jī)械埋孔和通孔鉆孔直徑為N，N > = 8mil，PAD直徑M>=N+D，其中D> =10mil，PAD越大加工成本越低，所以優(yōu)化方向?yàn)镹增大，M也增大，但要保證線寬線距的優(yōu)選要求。3)量產(chǎn)的線寬/線距按目前廠家工藝水平線寬/線距為大于等于3mil/3mil，線寬/線距增大為優(yōu)化方向，加工成本隨之降低。4)大塊銅皮距離其它線形和PAD的間距>=6mil。間距越大，加工成本越低，但有效銅皮面積減少，則重要信號(hào)的隔離和保護(hù)效果下降。所以需要兼顧考慮。二、信號(hào)層布線以四層手機(jī)板舉例說明，一般四層手機(jī)板的兩個(gè)外表層中，一個(gè)外表層為鍵盤面和/或液晶顯示LCD屏的布置面，另一外表層為主要器件的布置面。本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)方法中，信號(hào)層布局總的原則為按功能嚴(yán)格分區(qū)，包括分為射頻信號(hào)區(qū)域和數(shù)字信號(hào)區(qū)域，并且射頻信號(hào)區(qū)域和數(shù)字信號(hào)區(qū)域分別外加屏蔽盒/腔。布局時(shí)，區(qū)域內(nèi)的每個(gè)功能模塊內(nèi)部盡量按電路信號(hào)走向布置器件，以便盡可能用就近的表層短線連通走線，即使要用內(nèi)層線連通走線時(shí)也要考慮用短線且盡量不交叉。布局時(shí)功能模塊劃分要清晰合理，還要同時(shí)兼顧器件擺放整齊美觀。信號(hào)層布線總的原則是兩個(gè)內(nèi)層為主要布線層，兩個(gè)外表層盡量不布線。在兩個(gè)內(nèi)層布線時(shí)，每一層的布線原則為布線所對(duì)應(yīng)的相鄰層區(qū)域盡量為大面積地銅皮或有少量垂直布置的走線。外表層為底部BOTTOM面時(shí)，如果要布表層線，那么要走短線，且表層線盡量在屏蔽腔/盒內(nèi)，以減少整機(jī)輻射干擾。以下具體介紹各信號(hào)線的布線設(shè)計(jì)。
2. I射頻RF信號(hào)線處理RF信號(hào)線走內(nèi)層，其兩個(gè)相鄰層都為完整大面積地。RF信號(hào)線可以布置在與鍵盤面相鄰的內(nèi)層，也可以布置在與器件面相鄰的內(nèi)層。RF信號(hào)線也可以走表層，其相鄰層為完整大面積地。2. 2電源線處理I)主電源線走內(nèi)層，沿板邊走，與鍵盤面相鄰的內(nèi)層為電源線走線優(yōu)選層。例如可以將主電源線布置在與鍵盤面相鄰的內(nèi)層的板邊，兩個(gè)相鄰層為大面積地銅皮，且不同層之間地銅皮連通性良好。主電源線與板邊之間有寬地線或銅皮隔離，或者可以在該隔離地沿長(zhǎng)度方向上每間隔一定距離就增加地孔和其它層的地良好連通。2)其它電源線走內(nèi)層，優(yōu)先布線層為與鍵盤面相鄰的內(nèi)層。走線時(shí)盡量避開與鍵盤PAD垂直重疊，與另一個(gè)內(nèi)層的走線盡量少交叉，若交叉也要盡量垂直。2. 3重要音頻信號(hào)線處理重要音頻信號(hào)線，優(yōu)選在與鍵盤面相鄰的內(nèi)層布線。音頻信號(hào)線布線時(shí)其相對(duì)應(yīng)的鍵盤面是大面積的地銅皮，且要避開鍵盤PAD，而其相鄰的另一個(gè)內(nèi)層的部分盡量是完整的地銅皮，如該部分必須走線，走線也應(yīng)盡量少，且是垂直布置，該走線盡量不是時(shí)鐘信號(hào)線。假如音頻信號(hào)線布置在與主要器件面相鄰的內(nèi)層，則要求其兩個(gè)相鄰層盡量為完整的地銅皮，尤其要避開主要器件面的高速信號(hào)和電源信號(hào)的器件引腳PAD。音頻信號(hào)線在同層與周圍信號(hào)線要用地線隔離，且該地線與其它層或同層的大面積地良好連通。一般音頻信號(hào)線不布置在表層，除非是信號(hào)線很短的出線或在屏蔽盒或腔內(nèi)走有限長(zhǎng)度。音頻信號(hào)線的引腳PAD和表層音頻信號(hào)線下的相鄰層都要求為完整的地銅皮，則可以保證音頻信號(hào)質(zhì)量。2. 4數(shù)據(jù)總線處理數(shù)據(jù)總線的優(yōu)選布線層為與主要器件面相鄰的內(nèi)層。數(shù)據(jù)總線盡量在一層布通，需要交叉時(shí)用短的表層線換層。一般來說，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)總線是不分種類和簇的，而本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)方法中，將數(shù)據(jù)總線按種類分簇，按簇布線，簇和簇之間用地線隔離，這樣可以減少串?dāng)_。用于隔離的地線與大面積地和其它層地良好連通。應(yīng)該分的數(shù)據(jù)總線簇有液晶顯示IXD數(shù)據(jù)線、接口線、JTAG (Joint Test Action Group,聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)小組)線、串口線、UIM(User Identity Model，用戶識(shí)別模塊)卡線、鍵盤線、多媒體數(shù)據(jù)線和地址線等。2. 5時(shí)鐘信號(hào)線處理時(shí)鐘信號(hào)線，優(yōu)選在與鍵盤面相鄰的內(nèi)層布線。時(shí)鐘信號(hào)線布線時(shí)其相對(duì)應(yīng)的鍵盤面是大面積的地銅皮，且要避開鍵盤PAD，而其相鄰的另一個(gè)內(nèi)層的部分盡量是完整的地銅皮，如該部分必須走線，走線也應(yīng)盡量少，且是垂直布置，該走線盡量不是音頻信號(hào)線。2. 6多媒體信號(hào)線處理
多媒體信號(hào)線的優(yōu)選布線層為與主要器件面相鄰的內(nèi)層。多媒體信號(hào)線盡量在一層布通，需要交叉時(shí)用短的表層線換層。一般來說，現(xiàn)有的多媒體信號(hào)線是不分種類和簇，而本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)方法中，將多媒體信號(hào)線按種類分簇，按簇布線，簇和簇之間用地線隔離，這樣可以減少串?dāng)_。用于隔離的地線與大面積地和其它層地良好連通。2. 7主地的設(shè)計(jì)在六層HDI板中，可以用其中的一個(gè)內(nèi)層作為主地，主地的作用是為信號(hào)提供回流路徑，可以減少信號(hào)間的串?dāng)_。六層HDI板因?yàn)榭梢杂靡粋€(gè)內(nèi)層作為主地，從而能提供完整的大面積回流地，而以主地作為信號(hào)回流路徑的信號(hào)之間的串?dāng)_比較小，而四層HDI板只有兩個(gè)內(nèi)層，不可能用其中一個(gè)內(nèi)層作為主地，也就沒有完整的一層主地，因此四層板面臨的主要問題是主地銅皮不完整，導(dǎo)致高速信號(hào)的回流路徑不連續(xù)完整，容易產(chǎn)生串?dāng)_。本發(fā)明實(shí)施例按如下設(shè)計(jì)，在兩個(gè)外表層不布線或盡量少布線，并通過過孔良好連通共同作為主要參考地，分別為兩個(gè)內(nèi)層走線提供主要回流地，從而可以提供完整的回流路徑，減少信號(hào)串?dāng)_。布線完成后，所有空余區(qū)域要做鋪地處理，并且小塊地銅皮通過足夠的地孔與大面積地銅皮良好連通。 2. 8有效提高整板EMC性能BGA區(qū)布線策略，該策略適合于帶激光盲孔的所有HDI板，而不限于四層板。I)激光微孔嚴(yán)格放置在器件焊盤(PAD)下面，做到不因激光過孔的焊盤而增加信號(hào)在單板表層的占用面積。2)表面不布線。鋪大面積地網(wǎng)絡(luò)銅皮，在目前PCB加工工藝許可情況下，保證該大面積銅皮的連貫性，均勻性。該表面地網(wǎng)絡(luò)銅皮可做為器件的參考平面層，有效吸收器件噪聲。由于該地網(wǎng)絡(luò)比以往高速數(shù)字板任何地平面層距離器件都更近，因而有最好的地平面效果?？纱蟠鬁p少器件本體對(duì)外輻射HMI噪聲。3)如果表面布線，要盡量短，從而不破壞表層大面積地銅皮的連通性。4 :主要布線層為次表層(即與表層相鄰的內(nèi)層)。同樣以表層大面積地網(wǎng)絡(luò)銅皮為次表層的大量走線提供主要參考回流地。由于HDI板的結(jié)構(gòu)決定了表層和次表層比以往任何層之間間距都更近，因而，這種情況下各信號(hào)與其回流地之間最近，這樣就可能使大部分信號(hào)能量被耦合在信號(hào)和其回流地之間，從而大大減少對(duì)外輻射。5)布置在次表層的信號(hào)線距離其信號(hào)參考平面(相鄰表層)比同層信號(hào)之間最近間距一般近得多，通常為小于2. 8 4，所以信號(hào)之間的串?dāng)_遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于該信號(hào)與其回流信號(hào)之間的耦合部分，信號(hào)之間串?dāng)_被有效抑制。6)表層地網(wǎng)絡(luò)銅皮由于存在表層器件安裝焊盤，不是完整連通的。主要不連通區(qū)域?yàn)锽GA器件區(qū)。由于一般BGA器件焊盤直徑為10、12、14、16mil不等，但如果遵循規(guī)則1，則在目前PCB生產(chǎn)工藝能力條件下，目前PITCH > = O. 5mm的BGA焊盤之間仍然有銅皮連通。7)PCB設(shè)計(jì)工具中Spacing Rule Set設(shè)計(jì)規(guī)則中包括以下規(guī)則P = 2S+W P > = O. 5mm W > = 3mmP:BGA焊盤引腳中心距S :銅皮或走線距離焊盤間距W :最窄銅皮或走線寬度。
對(duì)上述所說信號(hào)層布線內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)目前六層板中，因?yàn)榭梢杂兴膫€(gè)內(nèi)層，所以布線比較容易，現(xiàn)在要將同樣多的線在四層板中進(jìn)行布線，則需要考慮信號(hào)串?dāng)_問題。四層板優(yōu)選兩個(gè)內(nèi)層為主要布線層。由于四層板的獨(dú)特疊層結(jié)構(gòu)，使得兩個(gè)主要布線層都分別有一個(gè)層間距離很近的相鄰?fù)獗韺?，該外表層很少走線，因此可以通過過孔良好連通，為相鄰內(nèi)層提供良好的回流地，而且兩個(gè)內(nèi)層之間的層間距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于與最近外表層之間的距離(>=2倍，優(yōu)選>=3倍)，那么按電磁場(chǎng)空間分布理論推理，這種間距布置的兩個(gè)內(nèi)層走線間的串?dāng)_可以做到遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于分別與最近的表層走線之間的串?dāng)_，大概只有與表層走線間串?dāng)_的10%左右。所以如果按上述所說信號(hào)層布線的布線規(guī)則，則整板信號(hào)之間的串?dāng)_可有效控制。如果是將表層和相鄰層走線完全重疊這種串?dāng)_定義為最大串?dāng)_，則按上述所說信號(hào)層布線的布線規(guī) 則處理四層HDI板之間的走線，且不計(jì)算累計(jì)效果，則這種信號(hào)之間的串?dāng)_僅為最大串?dāng)_的10%左右。三、阻抗控制設(shè)計(jì)目前PCB的生產(chǎn)過程中，一般是設(shè)計(jì)時(shí)提出最終阻抗控制目標(biāo)值，具體由廠家按各自生產(chǎn)工藝水平進(jìn)行調(diào)整達(dá)到該最終阻抗控制目標(biāo)值。而諸如手機(jī)等終端類主板，由于走線短，射頻信號(hào)線走線的阻抗控制的一致性(或稱連續(xù)性)優(yōu)先于最終阻抗控制目標(biāo)值?；谶@個(gè)原理，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)方法中，通過控制線寬/層高/介質(zhì)DK值/銅厚的一致性來間接控制最終阻抗目標(biāo)值。只要線寬/層高/介質(zhì)DK值/銅厚達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)，則能保證最終阻抗控制目標(biāo)值。這個(gè)方法在保證阻抗控制的同時(shí)，也保證了不同PCB廠家制造單板整板電氣性能的一致性，這一點(diǎn)有利于電路參數(shù)調(diào)整，便于各種電氣指標(biāo)裕量的保證，也使單板運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。由于四層板阻抗控制設(shè)計(jì)情況單一，控制線寬/層高方式是更為直接的阻抗控制方式。控制線寬/層間距的方式還減少了廠家測(cè)試阻抗的工作量，降低加工成本。可以在單元板拼版輔助邊上做阻抗控制圖形，作為調(diào)試時(shí)備用測(cè)試圖形。3. I阻抗控制容差分析本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)方法中，定義一般線寬公差為+/_20%，而一般板材厚度公差范圍見下表2
厚度 H(mil)H < = 4mil |4mil < H <= 8mil|8mil < H
公差 DUm)+/-15+/-25+/-50表2阻抗控制的主要相關(guān)因素為線寬/層高/介質(zhì)介電常數(shù)/銅厚，由于介質(zhì)DK值/銅厚變化對(duì)阻抗值影響很小，大約I歐姆左右，因此可以忽略這兩個(gè)因素的影響。從工藝過程特點(diǎn)來看，由于PCB層壓過程有基材要移動(dòng)填孔和填充無銅區(qū)域，基本上層高是降低的。當(dāng)板材厚度超出設(shè)計(jì)厚度時(shí)，超出部分應(yīng)小于設(shè)計(jì)公差范圍。經(jīng)過層壓填孔和填充無銅區(qū)域后，超厚的板材的厚度減薄。所以總體來說，板材的厚度不可能達(dá)到正公差，可以僅考慮負(fù)公差范圍。另外，由于側(cè)蝕的原因，完成線寬總是低于設(shè)計(jì)線寬，所以可以只考慮線寬取負(fù)公差時(shí)對(duì)目標(biāo)阻抗值的影響?！銇碚f，線寬變小，層高也變小。由于線寬越小，阻抗越高，而層高變小，阻抗越低，所以兩個(gè)方向的誤差對(duì)阻抗的影響互補(bǔ)。因此單因素最大公差范圍是對(duì)阻抗影響最大的情況。以下具體分析幾種線結(jié)構(gòu)和阻抗計(jì)算。3. 2微帶線結(jié)構(gòu)和阻抗計(jì)算條件請(qǐng)參閱圖2所示本發(fā)明實(shí)施例一微帶線一示意圖，圖中Wl為線寬，W為側(cè)蝕后的線寬，T為銅厚，H為半固化片PREPREG層高。50歐姆微帶線阻抗設(shè)計(jì)和控制值可參考下表3，計(jì)算工具為CITS25VERSI0N2004。
權(quán)利要求
1.一種多層印制線路板設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括 將信號(hào)線分區(qū)布線，且布置在與外表層相鄰的內(nèi)層，所述內(nèi)層之間的層間距離大于或等于所述內(nèi)層與最近外表層之間的距離的2倍； 在外表層設(shè)置大面積銅皮，并通過過孔連通作為主要參考地； 設(shè)置線寬和層高參數(shù)控制阻抗目標(biāo)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的印制線路板設(shè)計(jì)方法，其特征在于 所述外表層為鍵盤面時(shí)，將射頻信號(hào)線、電源信號(hào)線、時(shí)鐘信號(hào)線和音頻信號(hào)線布置在與該外表層相鄰的內(nèi)層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的印制線路板設(shè)計(jì)方法，其特征在于 所述外表層為器件面時(shí)，將射頻信號(hào)線、數(shù)據(jù)總線和多媒體信號(hào)線布置在與該外表層相鄰的內(nèi)層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的印制線路板設(shè)計(jì)方法，其特征在于 所述數(shù)據(jù)總線和多媒體信號(hào)線按種類分簇，按簇布線。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一項(xiàng)所述的印制線路板設(shè)計(jì)方法，其特征在于 印制線路板內(nèi)層數(shù)目為兩層。
6.一種多層印制線路板，包括外表層和位于外表層之間的至少兩個(gè)內(nèi)層，其特征在于 與外表層相鄰的內(nèi)層用于布置信號(hào)線，且信號(hào)線在該內(nèi)層按分區(qū)布線，所述內(nèi)層之間的層間距離大于或等于所述內(nèi)層與最近外表層之間的距離的2倍； 外表層設(shè)有大面積銅皮，并通過過孔連通作為主要參考地。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的印制線路板，其特征在于 所述外表層為鍵盤面時(shí)，該外表層相鄰的內(nèi)層用于布置射頻信號(hào)線、電源信號(hào)線、時(shí)鐘信號(hào)線和音頻信號(hào)線。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的印制線路板，其特征在于 所述外表層為器件面時(shí)，該外表層相鄰的內(nèi)層用于布置射頻信號(hào)線、數(shù)據(jù)總線和多媒體信號(hào)線。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8任一項(xiàng)所述的印制線路板，其特征在于 印制線路板內(nèi)層數(shù)目為兩層，所述印制線路板上具有至少一個(gè)BGA封裝器件，所述印制線路板中的盲孔為激光盲孔，埋孔和過孔為機(jī)械孔，BGA區(qū)的所述激光盲孔設(shè)置在BGA器件的焊盤下面，BGA區(qū)的大面積地銅皮為網(wǎng)絡(luò)銅皮。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開一種印制線路板設(shè)計(jì)方法，包括將信號(hào)線分區(qū)布線，且布置在與外表層相鄰的內(nèi)層，內(nèi)層之間的層間距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于內(nèi)層與最近外表層之間的距離；將外表層不布線或少布線，并通過過孔連通作為主地；設(shè)置線寬和層高參數(shù)控制阻抗目標(biāo)值。相應(yīng)的本發(fā)明實(shí)施例提供一種印制線路板，包括外表層和位于外表層之間的兩個(gè)內(nèi)層，與外表層相鄰的內(nèi)層用于布置信號(hào)線，且信號(hào)線在該內(nèi)層按分區(qū)布線；外表層不布線或少布線，并通過過孔連通作為主地。本發(fā)明還公開了一種應(yīng)用這種印制電路板的終端產(chǎn)品主板。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案能夠通過減層設(shè)計(jì)在保持原多層印制線路板基本性能情況下降低生產(chǎn)成本，并提高可靠性。
文檔編號(hào)H05K1/02GK102917533SQ20121022626
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2007年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月23日
發(fā)明者沈曉蘭, 葉青松, 魏孔剛 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司