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电路板及终端设备的制作方法

2022-02-18 22:10:55 来源:中国专利 TAG:


1.本技术涉及终端技术领域,尤其涉及一种电路板及终端设备。


背景技术:

2.电路板作为移动终端中的一种重要的电子部件,其用于承载终端设备所需的各种电子元器件,如供电芯片以及处理器等受电芯片。
3.目前,供电芯片与受电芯片会通过电路板中的电源层电连接,但是由于电源层存在一定的阻抗,则供电芯片提供的供电电压经过电源层到达受电芯片时,供电电压会发生衰减,导致受电芯片接收到的供电电压减小,从而影响受电芯片的使用。


技术实现要素:

4.本技术实施例提供了一种电路板及终端设备,通过减小电源层的直流阻抗,以提高受电芯片接收到的供电电压,从而提高受电芯片的使用稳定性。
5.第一方面,本技术实施例提出一种电路板,包括第一介质层以及位于第一介质层的第一表面上的电源层;电路板还包括至少一个第一过孔,第一过孔沿着目标方向贯穿电源层和部分的第一介质层,第一过孔内填充有第一导电结构,第一导电结构与电源层接触,且第一导电结构沿着目标方向上的厚度,大于电源层沿着目标方向上的厚度;目标方向为电源层指向第一介质层的方向。
6.这样,通过在电路板中开设贯穿电源层和部分的第一介质层的第一过孔,并在第一过孔内填充与电源层接触的第一导电结构,且使得第一导电结构的厚度大于电源层的厚度,从而在不增加电路板的整体厚度和宽度的情况下,使得电连接有第一导电结构的电源层,在第一导电结构所在的位置处的厚度增加,使得电连接有第一导电结构的电源层的直流阻抗减小,从而提高受电芯片工作的稳定性。
7.在一种可选的实施方式中,电源层包括至少一条电源走线,且第一导电结构位于电源走线所在的位置。
8.在一种可选的实施方式中,电路板包括多个第一过孔,每个第一过孔内均设置有第一导电结构,且相邻两个第一导电结构间隔设置。这样,在设置第一导电结构时,将相邻两个第一导电结构间隔设置,可以降低第一过孔的分布密度,从而降低第一过孔形成时的工艺复杂度;并且,若各个第一过孔是依次逐一形成时,当第一过孔的分布密度降低时,可使得第一过孔在形成时所需的时间减少。
9.在一种可选的实施方式中,电路板包括多个第一过孔,每个第一过孔内均设置有第一导电结构,且相邻两个第一导电结构存在部分重合区域。这样,在设置第一导电结构时,将相邻两个第一导电结构设置成存在部分的重合区域,来提高第一导电结构的分布密度,从而进一步减小电连接有第一导电结构的电源层的直流阻抗。
10.在一种可选的实施方式中,第一导电结构在沿着目标方向上的正投影形状为圆形、椭圆形以及多边形中的任一种。这样,本技术可根据不同的需求,制作不同形状的第一
导电结构,使得第一导电结构的形状更多样化。
11.在一种可选的实施方式中,电路板还包括位于第一介质层的第二表面上的接地层,第一表面与第二表面相对设置。这样,通过在电路板中开设贯穿电源层和部分的第一介质层的第一过孔,并在第一过孔内填充与电源层接触的第一导电结构,则电连接有第一导电结构的电源层,在第一导电结构所在的位置处与接地层之间的间距减小,从而提高了电连接有第一导电结构的电源层的寄生电容,减小电连接有第一导电结构的电源层上的交流阻抗。
12.在一种可选的实施方式中,电路板还包括至少一个第二过孔,第二过孔沿着目标方向贯穿接地层和部分的第一介质层;第二过孔内填充有第二导电结构,第二导电结构与接地层接触,且第一导电结构与第二导电结构通过第一介质层间隔设置。这样,通过在电路板中开设贯穿接地层和部分的第一介质层的第二过孔,并在第二过孔内填充与接地层接触的第二导电结构,使得电连接有第二导电结构的接地层,在第二导电结构所在的位置处与电源层之间的间距减小,从而进一步提高了电源层的寄生电容,减小电源层上的交流阻抗。
13.在一种可选的实施方式中,第二导电结构与第一导电结构一一对应,且第二导电结构与第一导电结构至少存在部分交叠区域。这样,可使得电连接有第一导电结构的电源层与电连接有第二导电结构的接地层,在第二导电结构与第一导电结构交叠区域处的间距进一步减小,从而进一步提高电连接有第一导电结构的电源层的寄生电容,以减小电连接有第一导电结构的电源层的交流阻抗。
14.在一种可选的实施方式中,接地层包括至少一条接地走线,且第二导电结构位于接地走线所在的位置。这样,本技术通过接地走线组成接地层,提供了一种可选的接地层的组成方式。
15.在一种可选的实施方式中,接地层为板状结构的导电层。这样,本技术直接采用板状结构的导电层作为接地层,从而简化了接地层在形成时的工艺复杂度。
16.在一种可选的实施方式中,电路板还包括层叠设置的第一信号层、第二介质层和第二信号层,第一信号层包括至少一条第一信号走线,第二信号层包括至少一条第二信号走线;在第一信号走线与第二信号走线交叠的位置处,第一信号走线具有至少一个第三过孔,第三过孔沿着目标方向贯穿第一信号走线和部分的第二介质层,第三过孔内填充有第三导电结构,且第三导电结构与第一信号走线接触。这样,通过在电路板中开设贯穿第一信号走线和部分的第二介质层的第三过孔,并在第三过孔内填充与第一信号走线接触的第三导电结构,使得电连接有第三导电结构的第一信号走线,在第三导电结构所在的位置处,与第二信号走线之间的间距减小,则提高了第一信号走线与第二信号走线之间的互容,从而提高受害网络与侵害网络之间互容产生的远端串扰电流,使得侵害网络在受害网络上产生的远端串扰电流减小。
17.在一种可选的实施方式中,在第一信号走线与第二信号走线交叠的位置处,第二信号走线具有至少一个第四过孔,第四过孔沿着目标方向贯穿第二信号走线和部分的第二介质层;第四过孔内填充有第四导电结构,第四导电结构与第二信号走线接触,且第三导电结构与第四导电结构通过第二介质层间隔设置。这样,通过在电路板中开设贯穿第二信号走线和部分的第二介质层的第四过孔,并在第四过孔内填充与第二信号走线接触的第四导电结构,使得电连接有第四导电结构的第二信号走线,在第四导电结构所在的位置处,与第
一信号走线之间的间距也减小,从而进一步提高了第一信号走线与第二信号走线之间的互容。
18.在一种可选的实施方式中,第三导电结构与第四导电结构一一对应,且第三导电结构与第四导电结构至少存在部分交叠区域。这样,可使得电连接有第三导电结构的第一信号走线与电连接有第四导电结构的第二信号走线,在第三导电结构与第四导电结构交叠区域处的间距进一步减小,从而进一步提高了第一信号走线与第二信号走线之间的互容。
19.在一种可选的实施方式中,第一信号层、第二介质层和第二信号层,均位于第一介质层远离电源层的一侧;第一信号层、第二介质层和第二信号层依次靠近第一介质层,且第二信号层与第一介质层之间设置有第三介质层和接地层,第三介质层位于接地层远离第一介质层的一侧。这样,本技术提供了一种电路板中的第一信号层、第二信号层、电源层和接地层的分布方式。
20.在一种可选的实施方式中,第一信号层、第二介质层和第二信号层,位于电源层远离第一介质层的一侧;第一信号层、第二介质层和第二信号层依次靠近电源层,且电源层与第二信号层之间设置有第四介质层。这样,本技术提供了另一种电路板中的第一信号层、第二信号层、电源层和接地层的分布方式。
21.第二方面,本技术实施例提出了一种终端设备,包括供电芯片、受电芯片以及上述的电路板;供电芯片和受电芯片均设置在电路板上,且供电芯片与受电芯片通过电路板中的电源层电连接。
22.第二方面各可能的实现方式,效果与第一方面以及第一方面的可能的设计中的效果类似,在此不再赘述。
附图说明
23.图1为本技术实施例提供的供电芯片与受电芯片之间的连接示意图;
24.图2为本技术实施例中的电源层的各个尺寸参数的位置示意图;
25.图3为相关技术提供的电路板中的电源层的结构示意图;
26.图4为本技术实施例提供的终端设备的结构示意图;
27.图5为本技术实施例提供的第一种电路板的结构示意图;
28.图6为本技术实施例提供的第二种电路板的结构示意图;
29.图7为本技术实施例提供的第三种电路板的结构示意图;
30.图8为本技术实施例中开设第一过孔并填充第一导电结构的电源走线的应用场景图;
31.图9为图8所示的电源走线、第一介质层和接地层沿截面b

b’的剖视图;
32.图10为本技术实施例提供的电路板、封装结构和受电芯片的等效电路模型图;
33.图11为本技术实施例提供的第四种电路板的结构示意图;
34.图12为相关技术提供的电路板中的电源层与接地层的结构示意图;
35.图13为图11所示的电路板与图12所示的电路板中的交流阻抗的仿真示意图;
36.图14为本技术实施例提供的第一信号走线与第二信号走线发生串扰的原理示意图;
37.图15为本技术实施例提供的第五种电路板的结构示意图;
38.图16为本技术实施例提供的第六种电路板的结构示意图。
具体实施方式
39.为了便于清楚描述本技术实施例的技术方案,在本技术的实施例中,采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如,第一芯片和第二芯片仅仅是为了区分不同的芯片,并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定,并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
40.需要说明的是,本技术实施例中,“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本技术中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言,使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
41.本技术实施例中,“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,a和/或b,可以表示:单独存在a,同时存在a和b,单独存在b的情况,其中a,b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指的这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b,或c中的至少一项(个),可以表示:a,b,c,a

b,a

c,b

c,或a

b

c,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。
42.目前,在终端设备中,为了使得终端设备可以实现各种功能,需要在终端设备中设置各种电子元器件,如处理器、存储器、摄像头、无线通信模块以及各种传感器等电子元器件;并且,为了使得终端设备中的电子元器件可以正常工作,还需要设置供电芯片(如电源管理芯片)为电子元器件进行供电。
43.为了更好地将各种电子元器件放置在终端设备内部,需要将各种电子元器件焊接在电路板的焊盘上,例如,将供电芯片以及处理器、存储器、摄像头、无线通信模块、各种传感器等受电芯片均焊接在电路板上。
44.并且,供电芯片与受电芯片会通过电路板中的电源层电连接,使得供电芯片提供的供电电压经过电源层到达受电芯片,以对受电芯片进行供电,使得受电芯片正常工作。
45.如图1所示,假设供电芯片提供的供电电压为u0,而供电电压u0经过电源传输网络(power delivery network,pdn)传输至受电芯片,受电芯片接收到的供电电压为u
i
,则,r
dc
指的是电源传输网络上的直流阻抗,i
dc
指的是电源传输网络上的直流电流,r
ac
指的是电源传输网络上的交流阻抗,i
ac
指的是电源传输网络上的交流电流。
46.需要说明的是,供电芯片和受电芯片均具有电源引脚,供电芯片的电源引脚通过电路板中的电源层与受电芯片的电源引脚连接。而电源传输网络指的是供电芯片与受电芯片之间传输供电信号的电源层所形成的供电传输路径。
47.但是,由于电源层存在一定的直流阻抗,则供电芯片提供的供电电压经过电源层到达受电芯片时,供电电压会发生衰减,导致受电芯片接收到的供电电压减小,即受电芯片接收到的供电电压u
i
小于供电芯片提供的供电电压u0。
48.当受电芯片接收到的供电电压u
i
大于或等于u
ref
时,受电芯片可以正常工作,而当
受电芯片接收到的供电电压u
i
小于u
ref
时,受电芯片无法正常工作,u
ref
指的是受电芯片在正常工作状态下所需的最小电压。
49.因此,当电源层上的直流阻抗r
dc
较大时,会导致受电芯片接收到的供电电压u
i
可能小于u
ref
,从而导致受电芯片无法正常工作,影响受电芯片的使用,而通过减小电源层上的直流阻抗r
dc
,则可以提高受电芯片接收到的供电电压u
i
,而电源层的直流阻抗r
dc
与电源层的长度、宽度以及厚度等参数相关。
50.如图2所示,假设电源层的长度为x,电源层的宽度为w,电源层的厚度为h,则电源层的直流阻抗,指的是电源层的电阻率,a指的是电源层的截面积,因此,可以看出,电源层的直流阻抗r
dc
与电源层的电阻率、电源层的长度x、电源层的宽度w和电源层的厚度h相关。
51.当电源层的材料确定后,电源层的电阻率即可确定,在电源层的长度x不变的情况下,可通过增加电源层的宽度w和/或电源层的厚度h,来减小电源层上的直流阻抗r
dc

52.如图3所示,在一种相关技术中,电路板包括绝缘介质层101以及分别位于绝缘介质层101两侧的第一电源层102和第二电源层103,且电路板还具有贯穿第一电源层102、绝缘介质层101和第二电源层103的通孔,并在通孔内设置有导电结构104,通过导电结构104使得第一电源层102和第二电源层103并联。
53.因此,通过在电路板中设置两层电源层,并通过导电结构104将两层电源层连接在一起,使得电路板中的电源层的层数增加,也就等效增加电路板中的电源层的总厚度,从而减小了电路板中的电源层的直流阻抗r
dc
。但是,这种通过增加电路板中的电源层的层数,来减小电路板中的电源层的直流阻抗r
dc
的方式,会导致电路板的总厚度增加,从而导致包括该电路板的终端设备的厚度增大。
54.在一些其他的相关技术中,可以在电路板中设置单层的电源层,但是通过增加这一层电源层的厚度,来减小电路板中的电源层的直流阻抗r
dc
,这种方式依旧会导致电路板的总厚度增加,从而导致包括该电路板的终端设备的厚度增大。另外,还可通过增加电源层的宽度w,来减小电路板中的电源层的直流阻抗r
dc
,这种方式会导致电路板的面积增大,从而导致终端设备的尺寸增大,因此,在终端设备的尺寸一定的情况下,难以通过增加电源层的宽度w来减小直流阻抗r
dc

55.基于此,本技术实施例提供了一种电路板及终端设备,通过在电路板中开设贯穿电源层和部分的第一介质层的第一过孔,并在第一过孔内填充与电源层接触的第一导电结构,且使得第一导电结构的厚度大于电源层的厚度,从而在不增加电路板的整体厚度和宽度的情况下,使得电连接有第一导电结构的电源层,在第一导电结构所在的位置处的厚度增加,使得电连接有第一导电结构的电源层的直流阻抗减小,从而提高受电芯片工作的稳定性。
56.本技术实施例提供的电路板,可以应用在终端设备中,该终端设备可以是手机、平板电脑、电子阅读器、笔记本电脑、车载设备、可穿戴设备、电视等设置有电路板的设备,如图4所示,终端设备100包括显示面板10、壳体20、电池30和电路板40。其中,显示面板10安装于壳体20上,其用于显示图像或视频等;显示面板10和壳体20共同围设出终端设备100的容纳腔体,以便通过该容纳腔体放置终端设备100的电子器件等,同时对位于容纳腔体内的电
子器件形成密封和保护的作用。例如,终端设备100的电池30和电路板40位于该容纳腔体内。
57.电路板40可以是终端设备100的主板,在电路板40上可集成有电源管理模块、处理器、存储器、摄像头、无线通信模块、陀螺仪传感器、加速度传感器等电子元器件中的一个或多个。电池30与电路板40上设置的电源管理模块连接,而电源管理模块通过电路板40中的电源层,与电路板40上设置的其他电子元器件电连接,电源管理模块接收电池30的输入,通过电路板40中的电源层为电路板40上设置的其他电子元器件供电。
58.本技术实施例可将电源管理模块称为供电芯片,处理器、存储器、摄像头、无线通信模块、陀螺仪传感器、加速度传感器等需要接收电力的电子元器件称为受电芯片。
59.示意性的,图5为本技术实施例提供的第一种电路板的结构示意图。参照图5所示,电路板40包括第一介质层41、位于第一介质层41的第一表面上的电源层42,以及位于第一介质层41的第二表面上的接地层43,第一表面与第二表面相对且平行设置。
60.其中,电路板40还包括至少一个第一过孔,第一过孔沿着目标方向贯穿电源层42和部分的第一介质层41,目标方向为电源层42指向第一介质层41的方向;并且,第一过孔内填充有第一导电结构420,第一导电结构420与电源层42接触,且第一导电结构420沿着目标方向上的厚度h1,大于电源层42沿着目标方向上的厚度h2。
61.在实际制作过程中,当在第一介质层41的两侧分别形成电源层42和接地层43之后,采用激光烧蚀或者控深铣等工艺,形成贯穿电源层42和部分的第一介质层41的第一过孔,例如,当采用激光烧蚀工艺形成第一过孔时,可通过控制激光的强度以及激光照射的时间等,控制第一过孔的深度,使得第一过孔贯穿电源层42和部分的第一介质层41,则第一过孔的深度大于电源层42的厚度,且小于电源层42与第一介质层41的厚度之和。然后,采用电镀等工艺,在第一过孔内形成第一导电结构420,使得第一导电结构420与电源层42接触,且第一导电结构420的厚度h1大于电源层42的厚度h2。
62.由于第一导电结构420可以导电,且第一导电结构420设置在第一过孔内并与电源层42接触,可使得第一导电结构420与电源层42实现电连接;若将第一导电结构420的厚度h1设置成大于电源层42的厚度h2,则使得电连接有第一导电结构420的电源层42,在第一导电结构420所在的位置处的厚度增加,使得电连接有第一导电结构420的电源层42的直流阻抗减小;并且,这种方式也无需增加电路板40的整体厚度和宽度。
63.在一些实施例中,第一导电结构420远离第一介质层41的表面,与电源层42远离第一介质层41的表面位于同一平面,则第一导电结构420的厚度h1也就等于第一过孔的深度。在另一些实施例中,第一导电结构420远离第一介质层41的表面与第一介质层41的第二表面之间的距离,也可以小于电源层42远离第一介质层41的表面与第一介质层41的第二表面之间的距离,此时,第一导电结构420的厚度h1小于第一过孔的深度,但是只要保证第一导电结构420与电源层42接触,且第一导电结构420的厚度h1大于电源层42的厚度h2,即可降低电连接有第一导电结构420的电源层42的直流阻抗。
64.后续均以第一导电结构420远离第一介质层41的表面,与电源层42远离第一介质层41的表面位于同一平面为例,说明本技术实施例中的第一过孔远离第一介质层41一侧的孔径,以及第一导电结构420远离第一介质层41的表面的尺寸。
65.第一过孔远离第一介质层41一侧的孔径,以及第一导电结构420远离第一介质层
41的表面的尺寸,可根据产品的实际需求以及第一过孔的制作工艺精度等进行确定。例如,第一过孔远离第一介质层41一侧的孔径可以大于或等于3mil(密尔),则使得第一导电结构420远离第一介质层41的表面的尺寸大于或等于3mil。
66.第一过孔在沿着目标方向上的正投影形状,与第一导电结构420在沿着目标方向上的正投影形状相同。第一导电结构420在沿着目标方向上的正投影形状为圆形、椭圆形以及多边形中的任一种,例如,第一导电结构420在沿着目标方向上的正投影形状为矩形、三角形、六边形等。
67.若第一导电结构420在沿着目标方向上的正投影形状为圆形,则第一过孔的孔径指的是第一过孔的直径,第一导电结构420的尺寸指的是第一导电结构420远离第一介质层41的表面的直径;若第一导电结构420在沿着目标方向上的正投影形状为矩形,则第一过孔的孔径指的是第一过孔的边长,第一导电结构420的尺寸指的是第一导电结构420远离第一介质层41的表面的边长。
68.另外,在沿着垂直于第一表面的方向上,第一导电结构420的截面形状可以为如图5所示的倒梯形,其远离第一介质层41的表面的尺寸,大于靠近第一介质层41的表面的尺寸;当然,在沿着垂直于第一表面的方向上,第一导电结构420的截面形状也可以为矩形等形状。
69.第一导电结构420的材料与电源层42的材料相同,例如,第一导电结构420的材料与电源层42的材料均为铜或其他金属材料。
70.在一些实施例中,电源层42不是板状结构的导电层,其实际上由至少一条电源走线组成,第一导电结构420实际上位于电源走线所在的位置。也就是说,在第一介质层41的第一表面上设置有至少一条电源走线,这些电源走线组成了电源层42,对电源走线以及电源走线所在位置处的第一介质层41形成第一过孔,并在第一过孔内填充第一导电结构420,使得第一导电结构420与电源走线接触,且第一导电结构420的厚度大于电源走线的厚度,从而减小电连接有第一导电结构420的电源走线的直流阻抗。电源层42的厚度也就指的是电源走线的厚度。
71.在本技术实施例中,电路板包括多个第一过孔,每个第一过孔内均设置有第一导电结构420,即第一过孔和第一导电结构420一一对应,当第一过孔的数量越多时,第一导电结构420的数量越多,则电连接有第一导电结构420的电源层42的直流阻抗越小。
72.当电路板40中设置有多个第一导电结构420时,各个第一导电结构420远离第一介质层41的表面的尺寸可以相等,且多个第一导电结构420等间隔分布,即任意相邻的两个第一导电结构420之间的间隔距离相等,该间隔距离可以指的是相邻两个第一导电结构420,在远离第一介质层41的表面上的中心点之间的距离。
73.在一种可选的实施方式中,如图5所示,相邻两个第一导电结构420间隔设置,此时,相邻两个第一导电结构420之间的间隔距离d1,大于第一导电结构420远离第一介质层41的表面的尺寸d2。尺寸d2指的是在相邻两个第一导电结构420,其中一个第一导电结构420指向另一个第一导电结构420的方向上的尺寸。
74.例如,相邻两个第一导电结构420之间的间隔距离d1,可以是第一导电结构420远离第一介质层41的表面的尺寸d2的两倍。
75.在另一种可选的实施方式中,如图6和图7所示,电路板40包括多个第一过孔,每个
第一过孔内均设置有第一导电结构420,且相邻两个第一导电结构420存在部分重合区域。此时,相邻两个第一导电结构420之间的间隔距离d1,会小于第一导电结构420远离第一介质层41的表面的尺寸d2,使得相邻两个第一导电结构420存在部分重合区域。
76.以第一过孔和第一导电结构420在沿着垂直于第一表面的方向上的截面形状为倒梯形为例,当相邻两个第一过孔在远离第一介质层41一侧相互连通时,则在第一过孔内形成第一导电结构420后,可使得相邻两个第一导电结构420存在部分重合区域。
77.需要说明的是,图7所示的第一过孔和第一导电结构420的分布密度,大于图6所示的第一过孔和第一导电结构420的分布密度。图6所示的相邻两个第一导电结构420之间还存在部分的电源层42和第一介质层41的材料,则使得图6所示的相邻两个第一导电结构420的重合区域较小,此时,相邻两个第一过孔之间连通的区域也较小;而图7所示的相邻两个第一导电结构420之间仅存在部分的第一介质层41的材料,则使得图7所示的相邻两个第一导电结构420的重合区域较大,此时,相邻两个第一过孔之间连通的区域也较大。
78.可以理解的是,当电路板40中的第一过孔和第一导电结构420的分布密度越大时,电连接有第一导电结构420的电源层42的直流阻抗越小。
79.当然,在一些实施例中,相邻两个第一导电结构420之间的间隔距离d1,也可以等于第一导电结构420远离第一介质层41的表面的尺寸d2,使得相邻两个第一导电结构420的边缘相接,但不存在重合区域。
80.在控制图6中的电源层42和图3中的电源层的长度、宽度、材料等其他变量相同的情况,分别对图6所示的电源层42的直流阻抗以及图3所示的电源层(即第一电源层102和第二电源层103)的直流阻抗进行仿真测试,得到图3所示的电源层的直流阻抗为49.2mω,而图6所示的电源层42的直流阻抗为25.4mω,也就是说,图6所示的电源层42的直流阻抗,相对于图3所示的电源层的直流阻抗可降低50%左右。
81.综上,上述通过形成贯穿电源层42和部分的第一介质层41的第一过孔,并在第一过孔内设置第一导电结构420,第一导电结构420与电源层42接触,且使得第一导电结构420的厚度h1大于电源层42的厚度h2,在不增加电源层42本身的厚度、电源层的总层数以及电源层的宽度的情况下,可减小电连接有第一导电结构420的电源层42的直流阻抗。
82.需要说明的是,图5中图7中第一介质层41的第二表面上设置的接地层43,也可以替换为其他导电层,以实现电连接有第一导电结构420的电源层42的直流阻抗的减小。
83.因此,图5至图7所示的减小电连接有第一导电结构420的电源层42的直流阻抗的方式,由于其无需增加电源层42的宽度,因此,可适用于电源层42的瓶颈区域。如图8和图9所示,由于电源层42的瓶颈区域k处的宽度往往较小,瓶颈区域k处难以采用加宽电源走线的方式降低直流阻抗,因此,在瓶颈区域k处形成贯穿电源走线和部分的第一介质层41的第一过孔,并在第一过孔内设置第一导电结构420,从而使得瓶颈区域k处的电源走线的直流阻抗减小。
84.在本技术实施例中,受电芯片接收到的供电电压,可以看出,电源层上传输的供电电压降低的幅度,不仅与电源层42的直流阻抗r
dc
有关,还与电源层42的交流阻抗r
ac
有关,当电源层42上的交流阻抗r
ac
较大时,也有可能导致受电芯片接收到的供电电压u
i
小于u
ref
,从而导致受电芯片无法正常工作,影响受电芯片的使用。
85.而电源层42上的交流阻抗r
ac
定义为:负载瞬态电流在电源层中的电源路径与接地
层中接地路径上所产生的压降。由于电路板上任何电气路径都不可避免的会存在阻抗,不论是完整的电源平面还是电源走线。负载瞬态电流是不断变换的,具有交流特性,电路板的电源层中存在电感、电容等寄生参数,使得电源层存在一定的交流阻抗。
86.如图10所示,在电路板(printed circuit board,pcb)、受电芯片的封装结构(package)以及受电芯片本体(die)的等效电路中,每个部分均有各自的寄生元件,如寄生电阻、寄生电感以及寄生电容等。例如,电路板具有寄生电阻r1、寄生电阻r2、寄生电阻r3、寄生电阻r4、寄生电感l1、寄生电感l2、寄生电感l3、寄生电感l4、寄生电容c1和寄生电容c2等寄生元件;封装结构具有寄生电阻r5、寄生电阻r6、寄生电阻r7、寄生电阻r8、寄生电感l5、寄生电感l6、寄生电感l7、寄生电感l8、寄生电容c3和寄生电容c4等寄生元件;受电芯片具有寄生电阻r9、寄生电感l9和寄生电容c5等寄生元件。
87.因此,可以看出,在电路板的电源层中存在电感、电容等寄生参数,使得电源层存在一定的交流阻抗。
88.在相同的距离(即电源层的长度相等)条件下,若电源层为板层结构的导电层时,当电源层的平面面积越大,寄生电容也越大,因此交流阻抗也就越低;而如果电源层的平面上打了很多信号过孔,则电源层的平面的有效面积减小,会进一步增加电源层的平面的交流阻抗;如果电源层不采用板层结构的导电层,而使用电源走线构成时,其寄生电容大大减小,那么供电路径上的交流阻抗会更高,瞬态电流流经供电路径必然产生压降,因此导致受电芯片接收到的供电电压u
i
会随着瞬态电流的变换而波动,这就是交流阻抗产生的电源噪声。在电源层所在的供电路径上表现为受电芯片的供电节点处的电压轨道塌陷,在接地层的接地路径表现为受电芯片的接地节点处的电位和参考地电位不同。
89.因此,在不改变寄生电感的情况下,增加寄生电容的大小,可减小电源层上的交流阻抗r
ac
。而寄生电容,指的是0.225pf/in空气介电常数,指的是电源层的介质材料的相对介电常数,s指的是电源层与接地层的交叠区域的面积,h指的是电源层与接地层之间的间距,因此,可通过减小电源层与接地层之间的间距h,来提高电源层的寄生电容,从而减小电源层上的交流阻抗r
ac

90.如图5至图7所示,当在电路板40中开设贯穿电源层42和部分的第一介质层41的第一过孔,并在第一过孔内填充第一导电结构420,使得第一导电结构420与电源层42接触,则电连接有第一导电结构420的电源层42,在第一导电结构420所在的位置处与接地层43之间的间距h减小,从而提高了电连接有第一导电结构420的电源层42的寄生电容,减小电连接有第一导电结构420的电源层42上的交流阻抗r
ac
,可有效减小电连接有第一导电结构420的电源层42上传输的供电信号的噪声波纹。
91.也就是说,图5至图7所示的电路板40,通过在贯穿电源层42和部分的第一介质层41第一过孔内,设置与电源层42接触的第一导电结构420,不仅可以减小电连接有第一导电结构420的电源层42的直流阻抗,还可以减小电连接有第一导电结构420的电源层42上的交流阻抗r
ac
,从而进一步提高受电芯片接收到的供电电压u
i

92.而在一些相关技术中,可能会通过采用介电常数更高的材料制作电源层,以提高电源层的寄生电容,但是其会导致电源走线的线宽减小,从而增加电路板的加工难度;另一些相关技术中,可能会增加电源层中的电源走线的布线面积,提高电源层与接地层的交叠区域的面积s,以提高电源层的寄生电容,但是这种方式会导致电路板的面积增大;再一
些相关技术中,还可以使用厚度更薄的介质材料,来制作电源层与接地层之间的第一介质层,使得电源层与接地层之间的第一介质层的厚度减薄,从而提高电源层的寄生电容,但是这种方式会导致电路板的制作成本增加,且电路板的可靠性会降低。
93.因此,本技术实施例通过在贯穿电源层42和部分的第一介质层41第一过孔内,设置与电源层42接触的第一导电结构420,来提高电连接有第一导电结构420的电源层42的寄生电容,则无需变更电源层以及第一介质层的制作材料,也无需增加电源走线的线宽,使得电路板的制作成本不会过多增加,且不会增加电路板的面积。
94.在申请实施例中,为了进一步降低电连接有第一导电结构420的电源层42的交流阻抗,如图11所示,电路板40还包括至少一个第二过孔,第二过孔沿着目标方向贯穿接地层43和部分的第一介质层41;第二过孔内填充有第二导电结构430,第二导电结构430与接地层43接触,且第一导电结构420与第二导电结构430通过第一介质层41间隔设置。
95.由于第二过孔贯穿部分的第一介质层41,且在第二过孔内设置第二导电结构430后,可使得第二导电结构430靠近第一介质层41的表面与第一介质层41的第一表面之间的距离,小于第一介质层41的厚度;并且,由于第二导电结构430可以导电,且第二导电结构430设置在第二过孔内并与接地层43接触,可使得第二导电结构430与接地层43实现电连接,从而使得电连接有第二导电结构430的接地层43,在第二导电结构430所在的位置处与电源层42之间的间距减小,从而提高了电源层42的寄生电容,减小电源层42上的交流阻抗r
ac

96.为了保证第一导电结构420与第二导电结构430不会出现电连接,需要控制第一过孔与第二过孔的深度之和,小于电源层42、第一介质层41和接地层43的厚度之和,或者,控制第一过孔在沿着目标方向上的正投影,与第二过孔在沿着目标方向上的正投影不存在重合区域,从而使得在第一过孔内形成第一导电结构420,并在第二过孔内形成第二导电结构430之后,在沿着目标方向上第一导电结构420与第二导电结构430之间还存在第一介质层41。
97.如图11所示,第二导电结构430与第一导电结构420一一对应,且第二导电结构430与第一导电结构420至少存在部分交叠区域。可选的,第一导电结构420在接地层43上的正投影,可以与第二导电结构430完全重合。
98.此时,电连接有第一导电结构420的电源层42与电连接有第二导电结构430的接地层43,在第二导电结构430与第一导电结构420交叠区域处的间距h,等于第一导电结构420靠近第一介质层41的表面与第二导电结构430靠近第一介质层41的表面之间的距离。并且,由于第一导电结构420所在的第一过孔贯穿了部分的第一介质层41,第二导电结构430所在的第二过孔也贯穿了部分的第一介质层41,使得电连接有第一导电结构420的电源层42与电连接有第二导电结构430的接地层43,在第二导电结构430与第一导电结构420交叠区域处的间距h进一步会减小,从而进一步提高电连接有第一导电结构420的电源层42的寄生电容,减小电连接有第一导电结构420的电源层42的交流阻抗r
ac

99.可以理解的是,第二导电结构430沿着目标方向上的厚度,可以大于接地层43沿着目标方向上的厚度;当然,第二导电结构430沿着目标方向上的厚度,也可以小于或等于接地层43沿着目标方向上的厚度。
100.另外,第二导电结构430远离第一介质层41的表面的尺寸,与第一导电结构420远
离第一介质层41的表面的尺寸可以相等。第二导电结构430在沿着目标方向上的正投影形状,与第一导电结构420在沿着目标方向上的正投影形状可以相同,即第二导电结构430在沿着目标方向上的正投影形状为圆形、椭圆形以及多边形中的任一种。而在沿着垂直于第一表面的方向上,第二导电结构430的截面形状可以为梯形,其远离第一介质层41的表面的尺寸,大于靠近第一介质层41的表面的尺寸,当然,在沿着垂直于第一表面的方向上,第二导电结构430的截面形状也可以为矩形等。
101.第二导电结构430、接地层43、第一导电结构420以及电源层42的材料均相同,例如,第二导电结构430、接地层43、第一导电结构420以及电源层42的材料均为铜或其他金属材料。
102.在一些实施例中,接地层43为板状结构的导电层,也就是说,接地层43在第一介质层41上的正投影与第一介质层41重合,此时,电源层42中的电源走线在接地层43上的正投影,与第二导电结构430至少存在部分重合区域。可选的,第一导电结构420在接地层43上的正投影,与第二导电结构430至少存在部分重合区域。
103.在另一些实施例中,接地层43包括至少一条接地走线,且第二导电结构430位于接地走线所在的位置。也就是说,在第一介质层41的第二表面上设置有至少一条接地走线,这些接地走线组成了接地层43,对接地走线以及接地走线所在位置处的第一介质层41形成第二过孔,并在第二过孔内填充第二导电结构430,使得第二导电结构430与接地走线接触。此时,接地层43的厚度也就指的是接地走线的厚度。
104.在本技术实施例中,电路板中的第二过孔的数量为多个,且每个第二过孔内均设置有第二导电结构430,即第二过孔与第二导电结构430一一对应,当第二过孔的数量越多时,第二导电结构430的数量越多,则使得电连接有第一导电结构420的电源层42,与电连接有第二导电结构430的接地层43之间形成的寄生电容越大。
105.当电路板40中设置有多个第二导电结构430,各个第二导电结构430远离第一介质层41的表面的尺寸可以相等。如图11所示,相邻两个第二导电结构430存在部分重合区域,当然,相邻两个第二导电结构430也可以间隔设置。
106.而在相关技术中,如图12所示,电路板包括第一介质层41以及位于第一介质层41两侧的电源层42和接地层43,此时,电源层42与接地层43之间的距离等于第一介质层41的厚度,从而导致电源层42上的交流阻抗较大。
107.分别对图12所示的电路板和图11所示的电路板分别进行仿真测试,可得到如图13所示的交流阻抗的仿真示意图。在图13中,横坐标表示电源层上传输的供电信号的频率,单位为mhz,纵坐标表示电源层上的交流阻抗,单位为ω,111表示图12所示的电路板中的电源层42上的交流阻抗的曲线图,112表示图11所示的电路板中的电源层42上的交流阻抗的曲线图。
108.可以看出,在整个频段内,图11所示的电路板中的电源层42上的交流阻抗,相对于图12所示的电路板中的电源层42上的交流阻抗降低了30%左右。例如,当电源层42上传输的供电信号的频率为100mhz时,图11所示的电路板中的电源层42上的交流阻抗为0.764188ω,而图12所示的电路板中的电源层42上的交流阻抗为1.0311ω。
109.需要说明的是,在测试图11和图12所示的电路板中的电源层的交流阻抗时,电源层的长度、宽度和所采用的材料,接地层的长度、宽度和所采用的材料,以及电源层与接地
层之间的介质层的厚度等其他变量均相同。
110.在本技术实施例中,为了使得电路板40上设置的各个电子元器件之间可以互相传输信号,还需要在电路板40中设置信号层,需要进行信号传输的两个电子元器件通过信号层中的信号走线连接。而电路板40中的信号层的层数,根据信号走线的数量以及分布位置等进行确定。
111.当电路板40中设置至少两层信号层时,针对其中相邻的两层信号层,其中一层信号层中分布的信号走线为第一信号走线,另一层信号层中分布的信号走线为第二信号走线,如图14所示,第一信号发射端141通过第一信号走线与第一信号接收端142连接,第二信号发射端143通过第二信号走线与第二信号接收端144连接,第一信号发射端141可以通过第一信号走线向第一信号接收端142传输信号,第二信号发射端143可以通过第二信号走线向第二信号接收端144传输信号。
112.第一信号发射端141和第二信号发射端143指的是电路板40上设置的发送信号的电子元器件,第一信号接收端142和第二信号接收端144指的是电路板40上设置的接收信号的电子元器件。
113.第一信号走线与第二信号走线之间分布了很多的电感l和电容(未示出),由于第一信号走线与第二信号走线之间的互感和互容的存在,当第一信号走线中传输的信号的电流或电压发生变化时,通过互感和互容耦合,使得第二信号走线中传输的信号发生波动,从而引起第二信号走线中传输的信号产生噪声,这些噪声信号在第二信号走线上传输时,会引起近端串扰和远端串扰。
114.近端串扰指的是第二信号走线上靠近第一信号发射端141方向上的串扰,也称为后向串扰;远端串扰指的是第二信号走线上靠近第一信号接收端142方向上的串扰,也称为前向串扰。另外,第一信号发射端141、第一信号走线和第一信号接收端142所形成的路径可称为侵害网络,而第二信号发射端143、第二信号走线和第二信号接收端144所形成的路径可称为受害网络。
115.在终端设备中,第一信号走线指的是用于传输跳变速率较快的信号所在的走线,如第一信号发射端141可以为usb芯片、摄像头芯片、存储器以及显示驱动芯片等,此时,第一信号接收端142可以为处理器;第二信号走线可以指的是用于传输检测信号或输入输出(input output,io)等,易受到干扰而影响实际传输的信号质量的走线。
116.由于远端串扰会影响第二信号接收端144实际接收到的信号的质量,因此,减小远端串扰可提高第二信号接收端144实际接收到的信号的准确度。其中,由侵害网络在受害网络上产生的远端串扰电流i
far
=i
far
(c
m


i(l
m
),i
far
(c
m
)指的是由受害网络与侵害网络之间互容产生的远端串扰电流,i(l
m
)指的是由受害网络与侵害网络之间互感产生的串扰电流。
117.而受害网络与侵害网络之间互感产生的串扰电流i(l
m
),一般大于受害网络与侵害网络之间互容产生的远端串扰电流i
far
(c
m
),因此,可通过增大受害网络与侵害网络之间互容产生的远端串扰电流i
far
(c
m
),来减小侵害网络在受害网络上产生的远端串扰电流i
far
,从而提高第二信号接收端144实际接收到的信号的质量。
118.基于此,本技术实施例可在第一信号走线与第二信号走线交叠的位置处,通过减小第一信号走线与第二信号走线之间的间距,提高第一信号走线与第二信号走线之间的互容,从而提高受害网络与侵害网络之间互容产生的远端串扰电流i
far
(c
m
),使得侵害网络在
受害网络上产生的远端串扰电流i
far
减小。
119.示意性的,如图15所示,电路板40还包括层叠设置的第一信号层44、第二介质层45和第二信号层46,第一信号层44包括至少一条第一信号走线,第二信号层46包括至少一条第二信号走线。
120.其中,第一信号层44、第二介质层45和第二信号层46,均位于第一介质层41远离电源层42的一侧;第一信号层44、第二介质层45和第二信号层46依次靠近第一介质层41,且第二信号层46与第一介质层41之间设置有第三介质层47和接地层43,第三介质层47位于接地层43远离第一介质层41的一侧。也就是说,沿着厚度方向,电路板40依次包括:第一信号层44、第二介质层45、第二信号层46、第三介质层47、接地层43、第一介质层41和电源层42。
121.并且,在第一信号走线与第二信号走线交叠的位置处,第一信号走线具有至少一个第三过孔,第三过孔沿着目标方向贯穿第一信号走线和部分的第二介质层45,第三过孔内填充有第三导电结构440,且第三导电结构440与第一信号走线接触。
122.由于第三过孔贯穿部分的第二介质层45,且在第三过孔内设置第三导电结构440后,可使得第三导电结构440靠近第二介质层45的表面,与第二信号走线靠近第二介质层45的表面之间的距离,小于第二介质层45的厚度;并且,由于第三导电结构440导电,且第三导电结构440设置在第三过孔内并与第一信号走线接触,可使得第三导电结构440与第一信号走线实现电连接,从而使得电连接有第三导电结构440的第一信号走线,在第三导电结构440所在的位置处,与第二信号走线之间的间距减小,从而提高了第一信号走线与第二信号走线之间的互容。
123.可以理解的是,第三导电结构440沿着目标方向上的厚度,可以大于第一信号走线沿着目标方向上的厚度;当然,第三导电结构440沿着目标方向上的厚度,也可以小于或等于第一信号走线沿着目标方向上的厚度。
124.如图15所示,在第一信号走线与第二信号走线交叠的位置处,第二信号走线也具有至少一个第四过孔,第四过孔沿着目标方向贯穿第二信号走线和部分的第二介质层45;第四过孔内填充有第四导电结构460,第四导电结构460与第二信号走线接触,且第三导电结构440与第四导电结构460通过第二介质层45间隔设置。
125.同理,由于第四过孔也贯穿部分的第二介质层45,且在第四过孔内设置第四导电结构460后,可使得第四导电结构460靠近第二介质层45的表面,与第一信号走线靠近第二介质层45的表面之间的距离,小于第二介质层45的厚度;并且,由于第四导电结构460导电,且第四导电结构460设置在第四过孔内并与第二信号走线接触,可使得第四导电结构460与第二信号走线实现电连接,从而使得电连接有第四导电结构460的第二信号走线,在第四导电结构460所在的位置处,与第一信号走线之间的间距也减小,从而进一步提高了第一信号走线与第二信号走线之间的互容。
126.可以理解的是,第四导电结构460沿着目标方向上的厚度,可以大于第二信号走线沿着目标方向上的厚度;当然,第四导电结构460沿着目标方向上的厚度,也可以小于或等于第二信号走线沿着目标方向上的厚度。
127.在本技术实施例中,在第一信号走线与第二信号走线交叠的位置处,也可以仅开设贯穿第一信号走线和部分的第二介质层45的第三过孔,并在第三过孔内填充与第一信号走线接触的第三导电结构440,而没有开设贯穿第二信号走线和部分的第二介质层45的第
四过孔;或者,在第一信号走线与第二信号走线交叠的位置处,还可以仅开设贯穿第二信号走线和部分的第二介质层45的第四过孔,并在第四过孔内填充与第二信号走线接触的第四导电结构460,而没有开设贯穿第一信号走线和部分的第二介质层45的第三过孔。
128.在一些实施例中,第三导电结构440与第四导电结构460一一对应,且第三导电结构440与第四导电结构460至少存在部分交叠区域。可选的,第三导电结构440在第三介质层47上的正投影,可以与第四导电结构460在第三介质层47上的正投影完全重合。
129.此时,电连接有第三导电结构440的第一信号走线与电连接有第四导电结构460的第二信号走线,在第三导电结构440与第四导电结构460交叠区域处的间距,等于第三导电结构440靠近第二介质层45的表面与第四导电结构460靠近第二介质层45的表面之间的距离。并且,由于第三导电结构440所在的第三过孔贯穿了部分的第二介质层45,第四导电结构460所在的第四过孔也贯穿了部分的第二介质层45,使得电连接有第三导电结构440的第一信号走线与电连接有第四导电结构460的第二信号走线,在第三导电结构440与第四导电结构460交叠区域处的间距进一步减小,从而进一步提高了第一信号走线与第二信号走线之间的互容。
130.需要说明的是,第三导电结构440和第四导电结构460的尺寸、形状、数量、分布方式以及所选用的材料等内容,可以参照第一导电结构420的尺寸、形状、数量、分布方式以及所选用的材料等内容,为避免重复,在此不再赘述。
131.示意性的,如图16所示,第一信号层44、第二介质层45和第二信号层46,还可以位于电源层42远离第一介质层41的一侧;第一信号层44、第二介质层45和第二信号层46依次靠近电源层42,且电源层42与第二信号层46之间设置有第四介质层48。也就是说,沿着厚度方向,电路板40依次包括:第一信号层44、第二介质层45、第二信号层46、第四介质层48、电源层42、第一介质层41和接地层43。
132.并且,在第一信号走线与第二信号走线交叠的位置处,第一信号走线具有至少一个第三过孔,第三过孔沿着目标方向贯穿第一信号走线和部分的第二介质层45,第三过孔内填充有第三导电结构440,且第三导电结构440与第一信号走线接触;第二信号走线也具有至少一个第四过孔,第四过孔沿着目标方向贯穿第二信号走线和部分的第二介质层45,第四过孔内填充有第四导电结构460,第四导电结构460与第二信号走线接触,且第三导电结构440与第四导电结构460通过第二介质层45间隔设置。
133.可以理解的是,由于图15中的第三导电结构440和第四导电结构460的分布密度,小于图16中的第三导电结构440和第四导电结构460的分布密度,则使得图15中的第三导电结构440与第四导电结构460的重合区域的面积,小于图16中的第三导电结构440与第四导电结构460的重合区域的面积,因此,图16所示的第一信号走线与第二信号走线之间的互容,大于图15所示的第一信号走线与第二信号走线之间的互容。
134.另外,图15和图16所示的电路板中的电源层42和接地层43的结构,与图11所示的电源层42和接地层43的结构相同,当然,图15和图16所示的电路板中的电源层42和接地层43的结构,也可以采用图5至图7中示出的电源层42和接地层43的结构。
135.需要说明的是,图15和图16示出了第一信号层44、第二信号层46、电源层42和接地层43的两种不同的层叠位置关系,当然,在实际产品中,第一信号层44、第二信号层46、电源层42和接地层43的层叠位置关系,可根据实际情况进行设定,其可以与图15和图16所示的
层叠位置关系不同。
136.以上的具体实施方式,对本技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上仅为本技术的具体实施方式而已,并不用于限定本技术的保护范围,凡在本技术的技术方案的基础之上,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包括在本技术的保护范围之内。
再多了解一些

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