[發明專利]一種印制電路內層線路損耗測試結構

有效

• 申請號: 202010483804.7
• 申請日: 2020-06-01
• 公開（公告）號: CN111610432B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 陳苑明;李曉璇;何為;張靈芝;王守緒;王翀;周國云;洪延;楊文君
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01R31/28
• 分類號: G01R31/28;H05K1/02
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 吳姍霖

一種印制電路內層線路損耗測試結構，屬于印制電路板制造技術領域。所述損耗測試結構包括依次設置的第一參考層、第一基板介質層、內層信號傳輸線組、空氣介質、第二基板介質層和第二參考層；其特征在于，所述內層信號傳輸線組包括長蛇形差分傳輸線，以及與長蛇形差分傳輸線垂直的短蛇形差分傳輸線。本發明通過調整線路圖形，有效克服了現有線路損耗測試板由于走線分布，導致板材利用率低、體積過大的缺點；同時，在內層信號傳輸線組上方制作鏤空結構，形成內層微帶線的結構，以空氣代替了原有介質層，減小了介質損耗。與現有技術相比，本發明具有制作流程簡單、成本低、性能好等優點。

技術領域

本發明屬于印制電路板制造技術領域，具體涉及一種印制電路內層線路損耗測試結構及其制作方法。

背景技術

隨著5G技術的不斷推進，信號的傳輸速度不斷加快，高密度的普通PCB也不斷向高密度的高速PCB發展，故未來高密度的高速PCB將占據市場的主要地位。但是，該技術的發展也帶來了信號波形失真等一系列問題。在研究高速信號的傳輸時，需將整個互連通道當作傳輸線處理，從電磁波的角度研究信號的“動態”變化過程。因此我們在研究傳輸損耗時，通常會直接設計簡單的傳輸線路，使用矢量網絡分析測量S參數，來進行研究。

在信號的實際傳輸過程中，由于傳輸線的表面粗糙度、介質極化等影響，使信號的能量發生衰減，這種傳輸線稱為有損傳輸線。有損傳輸線的損耗來源主要有：趨膚效應、介質損耗、鄰近效應、阻抗不連續、輻射等。

對于低速電路，PCB傳輸線的設計和材料的電參數(介電常數等)對信號的影響可以不予考慮，但在高速電路中，信號的走線就必須考慮其傳輸線效應，也必須考慮電路板介質材料的電參數。

內層傳輸線信號的傳輸質量與基板材料密切相關，降低線路板基板材料的介電常數有利于提高信號的傳播速度，減小介質損耗，考慮到空氣介電常數為1.00053，較常用的介質材料小。中國發明專利CN.201711284776.0在印制電路板內層傳輸線路上層通過制作掩膜的方法在線路圖形的信號傳輸路徑的位置形成空腔，空腔內的空氣替代了原有介質材料，可有效提高信號傳輸速度，減小介質損耗。

傳輸線結構包括“信號路徑”與“返回路徑”兩部分。參考層作為信號的返回路徑，它不僅承載信號的返回電流，還控制著傳輸線的阻抗。完整的傳輸線結構應該包括參考層，這是因為參考層的連續性對信號的影響很大。徐小蘭在文獻《印制電路高速傳輸線路設計與制作的信號完整性研究》中提到：當參考層連續時，TDR曲線平緩，傳輸線的阻抗一致性較好，回波損耗和插入損耗都較小；當參考層不連續時，在不連續處的阻抗急劇增大，反射嚴重，導致回波損耗和插入損耗較大。

在信號的傳輸過程中，外界環境的變化會嚴重影響信號的傳輸質量。因此，為得到較好的傳輸質量，一個常用的方法就是采用差分信號進行傳輸，即在阻抗匹配的端口處輸出兩個翻轉方向相反、幅度相等、邊沿相同的信號，接收器接收到兩個信號后，將兩個信號相減，得到差分信號。若兩個信號在傳輸過程中受外界環境的影響使電平發生變化，接收端接收到信號后，對差分信號的影響很小，故差分信號系統具備極大的噪聲容忍度及抗干擾的能力。目前很多測試都專注于最外層線路的損耗測試，如Yuanming Chen等在文獻《Effect of surface finishing on signal transmission loss of microstrip copperlines for high-speed PCB》、Chong Wang等在文獻《Incorporation of Tin on copperclad laminate to increase the interface adhesion for signal loss reduction ofhigh-frequency PCB lamination》中對傳輸損耗的研究，都專注于對最外層微帶線信號傳輸的研究與測試。但由于現有的印制電路板，內外層均有線路分布，對內層線路的信號傳輸損耗的研究也很重要。而目前對內層線路的信號傳輸損耗的研究較少，并且，現有線路損耗測試板的傳輸線路設計多為直線型差分線，使得差分測試板尺寸過大，測試難度增加。

發明內容