專利名稱：帶集成雙絞導線的印刷電路板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總的說來涉及印刷電路板。更具體地說，本發(fā)明涉及一種包含具有傳輸線性能的集成雙絞導線的多層印刷電路板。
近來，印刷電路板通常設計成帶有將信號從電路板后端傳送到另一端的線路導線。例如，頒發(fā)給Mullen的5,278,524號專利公開了帶同軸電纜似的傳輸線的印刷電路板的制造方法。傳輸線有一個導電狹帶為四個恒壓導體所環(huán)抱。導體與導電帶用介電層隔開。授予Currie的4,310,811號專利公開了一種帶外部備用(rework)線的印刷電路板。這些備用線為專用備用層的一部分。專用備用層由備用基準層和被覆導線網組成，前者固定在印刷電路板上，后者半永久地固定在備用基準層上，以便于各元件的重新接線或克服埋置的信號層中的缺陷。然而，雖然這些專利公開了帶線路導線的印刷電路板的制造過程，但還沒有一個是公開帶集成雙絞線的印刷電路板的制造過程的。
在傳輸線路的領域中大家都知道，雙絞導線(信號線和回線絞在一起形成的雙絞導線)是減少互連兩電路的電纜中電磁干擾的簡單方法。就是說，導線絞合在一起可以使外來的信號(例如噪聲信號)不容易與所需要的信號耦合在一起。此外，大家還知道，雙膠導線易于消除傳輸線路收集到的外來信號。舉例說，由于信號線和回線互相盤繞，其中一根導線收集到的外來信號也為另一根導線所收集。這樣就可以在雙絞線的收信端用差分收信機濾除兩導線共有的信號(即收集到的外來信號)。此外，大家還知道，減小雙絞導線的信號線和回線所形成的環(huán)路區(qū)可以大大減小傳輸線路上的磁耦合。
過去，每當要在印刷電路板上用雙絞導線連接兩個芯片時，總是彩外部雙絞導線電纜。電纜纖焊到印刷電路板上引到待連接芯片特定插腳的軌跡導線(trace conductors)上。印刷電路板上的導線軌跡非常細，而且間距極小，因而這種工序無論在勞動強度和時間上付出的代價都是不小的。此外，雙絞線電纜的成本加到整個系統(tǒng)的造價時，裝有帶互連芯片的印刷電路板的電元件系統(tǒng)，其成本必然提高。
另外，同一印刷電路板上采用模擬和數字電氣元件時，這些元件總是配置成使所有數字元件位于電路板的一端，所有模擬元件位于另一端的。這種結構用來最大限度地減少不需要的信號因數字元件的切換而引入模擬線路中的機會。此外，往往是用兩個印刷電路板來最大限度地減小這些噪聲信號引入系統(tǒng)的可能性的一個印刷電路板供模擬元件用，另一個印刷電路板供數字元件用。這種安排，由于采用兩個而不是一個印刷電路板，因而提高了裝有這些印刷電路板的電氣元件系統(tǒng)的價格。
因此，長期以來本技術領域中都感到需要有一種包含電連接兩電氣元件用的雙絞導線的印刷電路板。
本發(fā)明就是要滿足本技術領域的上述要求。本發(fā)明提供一種埋置在多層印刷電路板中的雙絞導線系統(tǒng)。在一個最佳實施例中，本發(fā)明印刷電路板的第一和第二層上有兩個分段彼此交叉的導線軌跡，和多個要不然叫做通路孔的鍍敷通孔。第一層上的兩分段導體軌跡通過通路孔與第二層上的兩分段導線軌跡相連接，形成兩個連續(xù)的導體跡線。雙絞導線可通過在導體軌跡的任一側增設接地軌跡和在導體軌跡的上下方增設接地平面加以屏蔽。導體軌跡還可以通過按適當的間距配置多個通路孔使其達到每單位長度特定的轉折數調整成特定的電氣特性。連續(xù)的導線軌跡還可以通過使介電層具有一定的厚度和使導體軌跡設計成具有特定的尺寸而進一步加以調整。


圖1是采用本發(fā)明的印刷電路板。
圖2是本發(fā)明的示意圖。
圖3是雙絞導線制造的過程的流程圖。
圖4是屏蔽雙絞導線的示意圖。
本發(fā)明可應用在許多種制造方法制成的印刷電路板中。下面舉例說明印刷電路板的兩種制造方法。
第一種制造方法叫做層壓法。先是將兩片銅箔連同夾在兩者之間對兩者起絕緣和粘接作用的環(huán)氧樹脂玻璃網壓接在一起，形成底心。接著在至少其中一個銅箔上蝕刻出特定的線路。然后將多個經蝕刻的底心層壓在一起形成層壓成品，各底心之間夾著絕緣的環(huán)氧樹脂玻璃網，起絕緣和粘接作用。但外底心的外銅箔層通常是不經過蝕刻的。
接著在層壓成品的選定位置上鉆許多孔。這些孔是用來提供互連各銅箔層之間的通路孔。然后用除屑用具清除鉆了孔的層壓件上的鉆屑。接著在層壓件電鍍上銅，使鉆孔中導電，并電鍍外表面。接下去用減腐蝕法從表面蝕除不想要的銅。其余的銅就作為軌跡和焊接區(qū)殘留在通路孔和所選取的位置上。當印刷電路板在以后階段用以裝配各種器件時，就可以把插腳式器件釬焊入通路孔中，表面安裝式器件釬焊到焊接區(qū)上。
在器件裝配工序之前，先在層壓件的外表面敷上保護性光敏電介質。這種光敏電介質經常叫做釬焊防護膜，可以是Ciba-Geigy公司出品的Probimer52防護膜，或工業(yè)上用的介電或光敏性能合乎要求的其它化學品。接著用準直光源透過一個防護膜照射纖焊防護膜，使受照射的部位產生聚合作用。接下去，沖洗經曝光的層壓件以除去所有未經曝光的纖焊防護膜。未經曝光的纖焊防護膜如此一除去，就可以觸及焊接區(qū)和穿過電路板的通路孔。接著用加熱的方法干燥和處理得出的釬焊防護膜。這時就可以用環(huán)氧樹脂墨法印刷出諸如待設置在印刷電路板上的器件的簡介之類的信息。最后一道工序是往印刷電路板的外表面噴上薄薄的一層防腐劑，例如Enthone公司出品的Entek(三唑銅)防腐劑。接著就可以修整印刷電路板操作和與各器件裝配并焊接用的外邊緣。
另一種制造印刷電路板更新穎的方法叫做表面層狀布線法。這種方法是先蝕刻絕緣環(huán)氧樹脂玻璃網周圍的銅箔片底心，在至少其中一個銅表面上形成特定的線路。接著往蝕刻過的銅上敷上象Probimer52之類的光敏電介質。光敏電介質于是經曝光之后沖洗，以除去未曝光的電介質。未曝光的部分經常用來設置通往下層銅線路的通路孔。接著將經曝光的電介質表面搞得粗糙以便可以使銅粘附在其上。這個表面粗化的工序可以用浮石膏機械磨擦電介質表面，并用溶劑使電介質表面腫脹，兩者結合起來進行。接著往經粗化、曝光的電介質表面和通往下面的電路層的通路孔中電鍍另一層銅層，接下去在該銅層上蝕刻，形成第二線路層和通到下層的通路孔。這道添加光敏電介質和銅的工序可以重復若干次以形成多層線路。
這時可以在印刷電路板上鉆孔以形成通到下面線路的另一些通路孔。再將表面粗化，并鍍銅以便在鉆出的孔中形成導電通路孔并電鍍外表面。接著用減腐蝕法蝕除表面上不想要的銅。其余的銅就作為軌跡和焊接區(qū)殘留在通路孔和所選擇的位置上。接著如上所述往層壓件的外表面敷上保護性光敏電介質，再進行曝光和沖洗，以便可以觸及整個電路板的焊接區(qū)和穿過電路板的通路孔。這時通常用加熱的方法干燥和處理得出的電路板，再用環(huán)氧樹脂墨汁印制出象待裝設到印刷電路板上的各器件的簡介之類的信息。接下去往印刷電路板的外表面灑上薄薄的一層象Entek之類的防腐劑。
參閱圖1，圖中示出了應用本發(fā)明的印刷電路板10。印刷電路板可以有許多板層，如圖中板層12所示。印刷電路板10可裝有集成芯片22和24，用雙絞導線26互連起來。芯片22可以是前置放大器，供放大來自話筒34的低電平可聞聲音，芯片24可以是數/模和模/數轉換器(DAC/ADC)。雙絞導線26可以敷設在印刷電路板任何不同板層或頂層處。芯片24可以接輸入/輸出線路28，線路28則又與外部聲頻裝置20連接。印刷電路板10上可裝圖形數據子系統(tǒng)30和具有集成系統(tǒng)存儲器的中央處理單元(CPU)32。
從圖1中可以看到，來自話筒34的可聞聲音可由前置放大器24加以放大，來自前置放大器的模擬信號可能過雙絞導線26傳送給外部聲頻裝置20。經放大的模擬信號也可由DAC/ADC22轉換成數字信號，傳送給CPU32的數字信號記錄在系統(tǒng)存儲器中。要不然，來自系統(tǒng)存儲器的預記錄數字信號也可由DAC/ADC22轉換成模擬信號，再經雙絞導線26傳送給芯片24。應該指出的是，在此情況下，芯片24可以是再與揚聲器連接的放大器。模擬信號中可能含有雙絞導線從圖形數據子系統(tǒng)30或CPU32收集來的某些不想要的信號。因此，可以在雙絞導線的任一端或兩端用差分收信機27濾除不想要的信號。
圖2是本發(fā)明雙絞導線的示意圖。雙絞導線26由軌跡導線52和54組成。軌跡導線52和54的起點可以在電介質的同一側或不同側。在本發(fā)明的最佳實施例中，軌跡導線52和54的起點在電介質60的同一側。軌跡導線52和54交替著從電介質60的介質層56敷設到介質層58。就是說，當軌跡導線52是在電介質的上層56時，軌跡導線54在下層58。兩軌跡導線52和54從電介質的一個介質層到另一個介質層是穿過通路孔62走線的。兩軌跡導線還彼此交叉著以便達到絞合的效果。雖然圖中看到的軌跡導線是在兩個毗鄰層之間交替配置的，但不言而喻這些軌跡也可以在多層電路板任何數目的板層之間交替配置的。
軌跡導線的尺寸、雙絞導線中采用的每英寸轉折數以及各層之間的間距都可加以控制以獲取不同的電氣特性(例如頻率響應特性)。應該指出的是，每英寸的轉折數可以通過改變各通路孔之間的間距獲取(即各通路孔可以彼此以大間距或以小間距配置)。
圖3是制作雙絞導線26的過程流程圖。為舉例說明，采用了上述第一種方法。此外，這里說的是兩層印刷電路板的制造情況。在工序300，將電介質層壓在銅箔的兩側。上面說過，這是通過將兩片銅箔薄片連同夾在兩薄片之間使銅片彼此絕緣和粘接起來的絕緣環(huán)氧樹脂玻璃網(或任何其它類型的電介質)壓制在一起達到的。接著在工序310，在層壓件成品選定的位置上鉆許多孔。這些孔用來提供電介質上層與下層之間的互連通路孔。這時可以用除屑工具清除鉆過孔的層壓件上的鉆屑。在工序320，于是將銅電鍍到層壓件上，使鉆出的孔具有導電性并電鍍銅表面。在工序330。將銅表面蝕刻成雙絞導線的特定線路。
如圖4中所示，雙絞導線還可加以屏蔽。舉例說，在上述工序330，還可將銅表面再蝕刻，在雙絞線兩側形成接地軌跡70。此外，還可在電介質的上層和下層加接地平面72。接地平面72與雙絞導線層之間用電介質隔離開來。
雖然上面是就本發(fā)明的最佳實施例具體展示和說明本發(fā)明的。但本技術領域的技術人們都知道，在不脫離本發(fā)明的精神實質和范圍的前提下是可以對上述實施例在形式和細節(jié)方面進行修改的。
權利要求
1.一種印刷電路板，具有第一板層和第二板層，其特征在于包括第一板層和第二板層上至少兩個分段的導線軌跡，彼此交叉著；多個通路孔，供將第一板層的至少兩個分段導線軌跡與第二板層的至少兩個分段軌跡連接起來，形成兩個連續(xù)的導線軌跡。
2.如權利要求1所述的印刷電路板，其特征在于，所述多個通路孔彼此按預定的間距配置，使兩導線軌跡呈第一預定的電氣特性。
3.如權利要求2所述的印刷電路板，其特征在于，用特定厚度的電介質使兩導線軌跡進一步呈第二預定的電氣特性。
4.如權利要求3所述的印刷電路板，其特征在于，所述兩導線軌跡取特定的尺寸從而進一步呈第三預定的電氣特性。
5.如權利要求4所述的印刷電路板，其特征在于，它還包括接地軌跡供屏蔽所述兩導線軌跡。
6.如權利要求5所述的印刷電路板，其特征在于，在第一板層上方有第一接地平面，在第二板層下方有第二接地平面，所述第一和第二接地平面與第一板層和第二板層之間分別用電介質隔開。
7.一種多層印刷電路板，供裝設和互連第一和第二電子零部件用，其特征在于，它包括裝設裝置，供裝設第一和第二電子零部件用；互連裝置，供互連第一和第二電子零部件用，所述互連裝置包括第一板層和第二板層上的至少兩個分段的導線軌跡彼此交叉；和多個通路孔，供將第一板層上的至少兩分段導線軌跡與第二板層上的至少兩分段軌跡連接起來，形成兩個連續(xù)的導線軌跡、
8.如權利要求7所述的多層印刷電路板，其特征在于，所述多個通路孔彼此按預定間距配置使兩導線軌跡呈第一預定的電氣特性。
9.如權利要求8所述的多層印刷電路板，其特征，要用特定厚度的電介質使兩導線軌跡進一步呈第二預定的電氣特性。
10.如權利要求9所述的印刷電路板，其特征在于，兩導線軌跡取特定的尺寸從而進一步呈第三預定的電氣特性。
11.如權利要求10所述的多層印刷電路板，其特征在于，它還有一個接地軌跡供屏蔽所述兩導線軌跡用。
12.如權利要求11所述的多層印刷電路板，其特征在于，它還包括第一板層上方的第一接地平面和第二板層下方的第二接地平面，所述第一和第二接地平面與第一板層和第二板層之間用電介質隔離開來。
13.如權利要求12所述的多層印刷電路板，其特征在于，它還包括一個差分收信機耦合到兩導線軌跡上并耦合到第一電子零部件上，以便濾除兩導線軌跡收集到的噪聲信號。
14.一種制造多層印刷電路板內的雙絞導線的方法，其特征在于，它包括下列工序使印刷電路板第一和第二板層上的至少兩個分段導線軌跡交叉；和將第一板層上的至少兩個分段導線軌跡與第二板層上的至少兩個分段導線軌跡通過多個通路孔連接起來，形成兩個連續(xù)的導線軌跡。
15.如權利要求14所述的方法，其特征在于，它還包括這樣的工序令多個通路孔彼此按預定間距配置，使所述兩導線軌跡呈第一預定的電氣特性。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于，它包括用特定厚度的電介質使所述兩導線軌跡進一步呈第二預定的電氣特性的工序。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于，它還包括將兩導線軌跡設計成具有特定的尺寸從而進一步呈第三預定的電氣特性的工序。
18.如權利要求17所述的方法，其特征在于，它還包括用接地軌跡屏蔽所述兩導線軌跡的工序。
19.如權利要求18所述的方法，其特征在于，它還包括這樣的工序在第一板層上方加第一接地平面，在第二板層下方加第二接地平面，所述第一和第二接地平面與第一板層和第二板層之間分別用電介質隔離開來。
20.如權利要求19所述的方法，其特征在于，它還包括在導線軌跡的端部加設差分收信機以濾除噪聲信號的工序。
全文摘要
集成雙絞導線多層印刷電路板,第一和第二板層設有兩個分段的導線軌跡彼此交叉,及多個通路孔。第一板層的兩分段導線軌跡通過通路孔與第二板層的兩分段導線跡線連接。雙絞導線通過在導線軌跡兩側增設接地軌跡、在接地軌跡上下方增設接地平面屏蔽。導線軌跡還可以通過多個通路孔按適當間距配置使單位長度的轉折數達到特定值調整到特定的電氣特性。連續(xù)導線軌跡還可通過采用特定厚度電介質和將導線軌跡設計成特定尺寸加以調整。
文檔編號H05K3/46GK1200010SQ9711344
公開日1998年11月25日 申請日期1997年5月21日 優(yōu)先權日1997年5月21日
發(fā)明者J·E·穆伊肖特, G·帕克, B·J·維爾基 申請人:國際商業(yè)機器公司