一种PCB布线结构的制作方法

一种pcb布线结构
技术领域
1.本发明涉及电子信息技术领域，尤其涉及一种pcb布线结构。


背景技术：

2.随着电子信息技术的发展，服务器的功能越来越复杂，导致电路微型化的要求越来越高。为了适应电路微型化的发展趋势，在服务器的印刷电路板pcb设计中，要求板卡尺寸越来越小，需要布局的器件越来越多，pin密度和布线密度越来越大，进而导致pcb的设计难度变大，整体产品的设计成本增高。
3.在pcb设计中，滤波器件是pcb板最为常用的电子器件之一，在电路原理设计中也非常常见，能够利于信号的有效传输。在pcb设计中，常使用滤波电容对器件pin脚的信号进行滤波。滤波电容在电路中的连接逻辑如图1所示，在pcb设计中滤波电容的常规布局和布线是，信号从较大器件u1的pin01脚出来之后，连接到滤波电容c的pin02，然后滤波电容c的pin03接gnd信号，具体如图2所示。
4.上述滤波电容的常规pcb布局布线，是通过滤波电容靠近较大器件的pin脚摆放，然后通过走线连接，滤波电容的另一端打孔接gnd信号。然而，这样的布局极不利于pcb设计微型化，在整板大量采用滤波电容时，其占用了pcb很大的空间，不利于其他器件的布局和重要信号的布线；其次，由于加工工艺的误差，大器件通常会产生一定的偏移，可能会影响到周围小滤波电容的位置；最后，采用大量的滤波电容不利于降低产品的设计与生产成本。尤其是在pcb板器件越来越多，布局和布线的设计难度与成本越来越高的今天。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种pcb布线结构，旨在解决现有技术中pcb板大量使用滤波电容，导致占用pcb很大空间，不利于pcb布局和布线，并且不利于产品设计和生产成本下降的问题。
6.本发明提供了一种基于缺陷接地结构设计的pcb布线结构，包括：
7.分布于pcb板表层的微带线，其中，微带线与pcb板表层上电子器件的引脚相连；
8.形成于pcb板内层的等效于滤波器功能的缺陷接地结构；
9.其中，pcb板表层与pcb板内层之间形成有过孔，缺陷接地结构与微带线通过过孔电连接。
10.优选地，所述pcb布线结构中，pcb板的内层包括：
11.贴设于pcb板表层下方的中间介质层；
12.贴设于中间介质层下方gnd平面层；
13.以及，贴设于gnd平面层下方的内层走线层；
14.其中，缺陷接地结构蚀刻于gnd平面层；
15.过孔形成于pcb板表层与内层走线层之间；
16.缺陷接地结构通过内层走线层连接微带线。
17.优选地，所述pcb布线结构中，中间介质层为绝缘材料层，所述绝缘材料层包括环氧玻璃纤维板或薄片绝缘材料。
18.优选地，所述pcb布线结构中，缺陷接地结构包括蚀刻于gnd平面层的栅格结构。
19.优选地，所述pcb布线结构中，缺陷接地结构包括哑铃型缺陷接地结构，哑铃型缺陷接地结构包括：
20.以pcb板表层的微带线为对称轴、对称分布的两端矩形，以及位于两端矩形之间、且与两端矩形相连通的中间狭缝。
21.优选地，所述pcb布线结构中，哑铃型缺陷接地结构中，两端矩形等效于滤波电容、中间狭缝等效于滤波电感。
22.优选地，所述pcb布线结构中，缺陷接地结构蚀刻于微带线正下方的内层中，缺陷接地结构为一阶或多阶缺陷接地结构。
23.优选地，所述pcb布线结构中，缺陷接地结构包括五阶缺陷接地结构，五阶缺陷接地结构包括蚀刻于pcb板的gnd平面层、且以微带线为对称轴并排排布的五个哑铃型缺陷接地结构。
24.优选地，所述pcb布线结构中，缺陷接地结构包括螺旋型缺陷接地结构，螺旋型缺陷接地结构包括：
25.以微带线为对称轴对称分布的两端螺纹图案；
26.以及，位于两端螺纹图案之间、且连通两端螺纹图案的中间狭缝。
27.优选地，所述pcb布线结构还包括：通过微带线与缺陷接地结构相连的滤波计算器；以及与滤波计算器电连接的示波器。
28.综上，本技术提供的pcb布线结构，通过在pcb板的表层设置微带线，该微带线与表层上电子器件的引脚相连，并且在pcb板的内层蚀刻缺陷接地结构，该缺陷接地结构能够实现滤波功能，等效于滤波器件，然后通过连通pcb板表层和内层的过孔将微带线与上述缺陷接地结构相连，实现了对电子器件的滤波功能。通过上述布线结构，相对于背景技术中的现有方案，通过使用等效于滤波器功能的缺陷接地结构，从而减少了滤波器件的使用，节约了pcb板上器件布局空间，在实现相同功能的前提下，增大了布局空间，减少了pcb板表层电子器件的使用，降低了产品的生成成本，并且提升了电子产品的整体电气性能。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
30.图1是现有技术提供的一种滤波电容的连接逻辑的结构示意图；
31.图2是现有技术提供的一种滤波电容的连接结构的结构示意图；
32.图3是本发明实施例提供的一种pcb布线结构的表层布线示意图；
33.图4是本发明实施例提供的一种等效布线结构与传统滤波器件的阻抗效果对比图；
34.图5是本发明实施例提供的一种pcb板的结构示意图；
35.图6是本发明实施例提供的一种缺陷接地结构的三维结构图；
36.图7是本发明实施例提供的一种缺陷接地结构的内部结构图；
37.图8是本发明实施例提供的一种缺陷接地结构的损耗参数曲线图；
38.图9是本发明实施例提供的一种五阶缺陷接地结构的三维结构图；
39.图10是本发明实施例提供的一种五阶缺陷接地结构的损耗参数曲线图；
40.图11是本发明实施例提供的一种螺旋型接地结构的内部结构图；
41.图12是本发明实施例提供的一种pcb布线结构的结构图。
42.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
43.标号名称标号名称1pcb板2微带线3电子器件4缺陷接地结构5滤波计算器6示波器101表层102内层1021中间介质层1022gnd平面层1023内层走线层103过孔401哑铃型缺陷接地结构4011两端矩形4012中间狭缝402五阶缺陷接地结构403螺旋型缺陷接地结构4031两端螺纹图案
具体实施方式
44.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
45.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
47.在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
48.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”等应做广义理解，例如，“连接”可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
49.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
50.本发明实施例的主要技术问题如下：
51.现有的pcb设计中，滤波器件是pcb板最为常用的电子器件之一，在电路原理设计
中也非常常见，能够利于信号的有效传输。在pcb设计中，常使用滤波电容对器件pin脚的信号进行滤波。滤波电容的常规pcb布局布线，是通过滤波电容靠近较大器件的pin脚摆放，然后通过走线连接，滤波电容的另一端打孔接gnd信号。
52.然而，这样的布局极不利于pcb设计微型化，在整板大量采用滤波电容时，其占用了pcb很大的空间，不利于其他器件的布局和重要信号的布线；其次，由于加工工艺的误差，大器件通常会产生一定的偏移，可能会影响到周围小滤波器件的位置；最后，采用大量的滤波器件不利于降低产品的设计与生产成本。尤其是在pcb板器件越来越多，布局和布线的设计难度与成本越来越高的今天。
53.为了解决上述问题，具体参见图3，图3为本发明实施例提供的一种pcb布线结构的表层布线示意图。如图3所示，该基于缺陷接地结构设计的pcb布线结构包括：
54.分布于pcb板1表层101的微带线2，其中，微带线2与pcb板1表层101上电子器件3的引脚相连。微带线2分布于pcb板1的表层101，该微带线2与pcb板1表层101上的电子器件3相连，具体如图3所示，电子器件3u1通过pin脚引出微带线2。
55.蚀刻于pcb板1内层102的缺陷接地结构4，缺陷接地结构4具有滤波功能，等效于滤波器件。缺陷接地结构4为蚀刻于pcb板1内层102的栅格结构，该栅格结构的形状等效于滤波器件的结构，因此具有滤波功能，将该栅格结构蚀刻于pcb板的内层，不需要占用pcb板1表层101的空间，另外，该缺陷接地结构4为栅格结构，蚀刻于pcb板1内层102，导致占用pcb板1内层102空间较小，这样缺陷接地结构4即可减少滤波器件的使用，增大pcb板1的布局空间。
56.其中，pcb板1表层101与pcb板1内层102之间形成有过孔103，缺陷接地结构4与微带线2通过过孔103相连通。具体地，pcb板1表层101的电子器件3通过引脚连接微带线2，然后该微带线2通过形成于过孔103延伸至pcb板1内层102，然后微带线2接入到缺陷接地结构4中，实现了缺陷接地结构4与pcb板1表层101电子器件3的连接，进而实现了对电子器件3的滤波。
57.具体如图3所示。那么在本方案的原理图设计中将滤波电容省略，将芯片、连接器等大器件u1的pin脚的信号布一段线，然后打过孔103切换至内层102，这样pcb板1表层101就减少了滤波器件，增大了其他信号布局和布线的空间，从而降低了信号之间的相互串扰，也极大地降低了pcb电子产品的设计难度，压缩了产品的生产成本。另外，此布局方式改善了pcb布线在器件pin脚处由于焊盘变宽造成的阻抗不连续的问题，提升了信号的传输质量。如图4所示，通过改进后的阻抗线l1与改进前的阻抗线l2对比可知，通过本方案提供的pcb布线结构改进的阻抗，基本不随着到u1 pin脚的距离变化，其阻抗值远远优于改进前结构的阻抗值。
58.综上，本技术提供的pcb布线结构，通过在pcb板1的表层101设置微带线2，该微带线2与表层101上电子器件3的引脚相连，并且在pcb板1的内层102蚀刻缺陷接地结构4，该缺陷接地结构4具有滤波器的功能，能够等效于滤波器件，然后通过连通pcb板1表层101和内层102的过孔103将微带线2与上述缺陷接地结构4相连，实现了对电子器件3的滤波功能。通过上述布线结构，相对于背景技术中的现有方案，通过使用具有滤波功能的缺陷接地结构4，从而减少了滤波器件的使用，节约了pcb板1上器件布局空间，在实现相同功能的前提下，增大了布局空间，减少了pcb板1表层101电子器件3的使用，降低了产品的生成成本，并且提
升了电子产品的整体电气性能。
59.另外，作为一种优选的实施例，如图5所示，本技术实施例提供的pcb布线结构中，pcb板1的内层102包括：
60.贴设于pcb板1表层101下方的中间介质层1021；
61.贴设于中间介质层1021下方的gnd平面层1022；
62.以及，贴设于gnd平面层1022下方的走线层1023；
63.其中，缺陷接地结构4蚀刻于gnd平面层1022；gnd平面层1022为pcb板内层102的接地平面，材质通常为金属，能够导通电流，pcb板1上的电子器件能够通过该接地平面接地；同样，将缺陷接地结构4蚀刻于该层能够利用该层的导电特性，等效实现滤波功能。
64.过孔103形成于pcb板1表层101与走线层1023之间；
65.缺陷接地结构4通过走线层1023连接微带线2。
66.本技术实施例提供的技术方案中，中间介质层1021贴设于pcb板1表层101下方设置，能够隔绝表层101线路以及下方gnd平面层1022的电路，起到绝缘作用，并且能够影响到缺陷接地结构4的部分参数。gnd平面层1022贴设于中间介质层1021下方设置，该gnd平面层1022为金属层，蚀刻所述缺陷接地结构4，通过该缺陷接地结构4连接pcb板1表层101的微带线2，达到接地的目的，另外在参考下下方设置走线层10231023，该走线层10231023与微带线2连接，并且走线层10231023接入上述缺陷接地结构4，这样就实现了pcb板1上电子器件3的接地设置。其中，作为一种优选的实施例，pcb布线结构中，中间介质层1021为绝缘材料层，选自但不限于环氧玻璃纤维板或薄片绝缘材料。
67.另外，gnd平面层1022和走线层10231023可以沿着pcb板1的厚度方向分别设置多个，并且在pcb板1的最下层贴设金属接地板，从而达到接地的功能。
68.作为一种优选的实施例，如图6所示，本技术实施例提供的pcb布线结构中，缺陷接地结构4包括蚀刻于gnd平面层1022的栅格结构，该栅格结构包括周期或非周期的栅格结构。其中，周期的栅格结构即多个相同形状的栅格，而非周期的栅格结构即多个不同形状的栅格。通过设置栅格结构，能够模拟滤波器件，如滤波电容，并且该栅格结构的相关参数，例如形状、大小以及线路走向等都影响缺陷接地结构4所模拟的滤波器件的性能参数。
69.具体地，作为一种优选的实施例，如图6所示，本技术实施例提供的pcb布线结构中，缺陷接地结构4包括哑铃型缺陷接地结构4014，哑铃型缺陷接地结构4014包括：以pcb板1表层101的微带线2为对称轴、对称分布的两端矩形，以及位于两端矩形之间、且与两端矩形相连通的中间狭缝4012。
70.本技术实施例提供的技术方案中，哑铃型缺陷接地结构4014分布在gnd平面层1022，在微带线2的正下方蚀刻缺陷接地图形，这样哑铃型缺陷接地结构4014就包括对称分布的两端矩形以及位于两端矩形之间、且与两端矩形相连的中间狭缝4012，其中，在哑铃型缺陷接地结构4014中，两端矩形等效于滤波电容、中间狭缝4012等效于滤波电感。哑铃型缺陷接地结构4014的形状如图7所示，该哑铃型缺陷接地结构4014设置在gnd平面层1022，在传输下的正下方蚀刻缺陷图形，从而改变电路的分布电容与分布电感。在图7所示的哑铃型缺陷接地结构4014中，参数a为缺陷接地结构4的两端矩形的宽度，b为两端矩形的长度，g为两端矩形中间狭缝4012的宽度，w为两端矩形中间狭缝4012的长度。其中，因为两端矩形等效于滤波电容，因此两端矩形的宽度a和长度b决定了缺陷接地结构4所等效的滤波电容的
滤波性能；同理，因为中间狭缝4012等效于滤波电感，中间狭缝4012的宽度g和长度w也决定了缺陷接地结构4所等效的滤波电感的滤波性能。
71.作为一种优选的实施例，本技术实施例提供的pcb布线结构中，缺陷接地结构4设置于微带线2正下方的内层102中，缺陷接地结构4为一阶或多阶缺陷接地结构4。本技术实施例中，为了保证缺陷接地结构4所等效的滤波器件的性能，因此需要将缺陷接地结构4设置于微带线2的正下方的内层102中，并且缺陷接地结构4可根据需要实现的滤波效果设置为一阶或多阶，即设置一个或多个缺陷接地结构4。
72.其中，通过对该哑铃型缺陷接地结构4014进行建模仿真，能够得到单个缺陷接地结构4的损耗参数曲线如图8所示，其中，该仿真波形中，s1为插入损耗参数曲线，s2为回波损耗参数曲线。根据附图8可知，该哑铃型缺陷接地结构4014能够滤除高频信号，使得低频信号通过因此该哑铃型缺陷接地结构4014具有单极点低通滤波特性。
73.作为一种优选的实施例，如图9所示，本技术实施例提供的pcb布线结构中，缺陷接地结构4包括五阶缺陷接地结构402，五阶缺陷接地结构402包括蚀刻于pcb板1的gnd平面层1022、且以微带线2为对称轴并排排布的五个哑铃型缺陷接地结构401。
74.本技术实施例提供的技术方案，通过设置五个并排排布的哑铃型缺陷接地结构4014，从而将几个缺陷结构结构级联起来，使得缺陷接地结构4的性能更加优化，更精准地模拟滤波器件的滤波特性。具体如图10所示，五阶缺陷接地结构402的s参数曲线，包括回波损耗参数曲线s1和插入损耗参数曲线s2，其介质频率比单个缺陷接地结构4更加优化。
75.另外，当蚀刻不同的图形时，传输线能够表现出不同的滤波特性。具体地，作为一种优选的实施例，如图11所示，本技术实施例提供的pcb布线结构中，缺陷接地结构4包括螺旋型缺陷接地结构403，螺旋型缺陷接地结构403包括：
76.以微带线2为对称轴对称分布的两端螺纹图案4031；两端螺纹图案4031中的每个螺纹图案均螺旋连接并且内部闭合，形成连续的闭合结构，通过设置以微带线2为对称轴分布的两端螺纹图案4031，能够提高该缺陷接地结构4的滤波性能，进而达到不同的滤波效果，例如模拟高通滤波器、带通滤波器等滤波特点。另外，本技术实施例中，该螺旋型缺陷接地结构403还包括位于两端螺纹图案4031之间、且连通两端螺纹图案4031的中间狭缝4012。通过设置中间狭缝4012，能够使得该螺旋型缺陷接地结构403具有滤波电感的特性，并且该中间狭缝4012接通两端螺纹图案4031，能够使得两端螺纹图案4031共通，从而提高螺纹图案的滤波性能。
77.作为一种优选的实施例，如图12所示，本技术实施例提供的pcb布线结构还包括：通过微带线2与缺陷接地结构4相连的滤波计算器5；以及与滤波计算器5电连接的示波器6。本技术实施例提供的技术方案中，通过设置滤波计算器5能够计算得到缺陷接地结构4的滤波性能，因为缺陷接地结构4的滤波性能受到中间介质层1021、微带线2的连接位置以及缺陷接地结构4形状等参数决定，因此在知道缺陷接地结构4的相关参数后，通过上述参数值结合测量得到的缺陷接地结构4的滤波电容值，就能够通过滤波计算器5计算得到缺陷接地结构4的滤波关系特性，然后通过示波器6能够直观显示该缺陷接地结构4的滤波性能。
78.其中，可以通过公式计算将低通滤波转换为高通滤波，进而在不改变缺陷接地结构4的情况下将低通滤波转换为高通滤波：假设w
′
是低通滤波的角频率，c
′
和l
′
是低通滤波的容抗和感抗，w是高通滤波的角频率，c和l是高通滤波的容抗和感抗，那么
[0079][0080][0081]
通过上述公式，即可在不大范围改变缺陷接地结构4的情况下将低通滤波转换为高通滤波。
[0082]
另外，本技术实施例提供的上述设计方式并不仅模拟常用的芯片连接一个滤波电容的场景。例如，在蚀刻缺陷接地结构4所模拟的滤波器件并不仅限于电容。所有滤波器件，只要滤波器件与基于缺陷接地结构4所蚀刻出来的图形的等效电路是一致的，均可采用上述pcb布线设计结构。
[0083]
综上，本技术上述实施例提供的基于缺陷接地结构4设计的pcb布线结构，通过缺陷接地结构4等效于滤波器件，具体替换原有的电容实体器件，修改为在gnd平面层1022上蚀刻各种缺陷接地结构4图形，从而等效实现滤波功能，这样就减少了滤波电容器件的使用，节约了pcb布局布线的空间和设计成本。
[0084]
这样，本技术实施例提供的pcb布线结构，能够有效地减少实体电容器件的使用，减少pcb器件布局的空间，缩小pcb板1卡的面积，极大地降低pcb的设计与生产成本。另外，由于使用电容器件的减少，增大了pcb布线的空间，利于高速线等其他重要信号的布线，降低了信号间的相互串扰等信号完整性问题，提升了整体电子线路系统的电气性能。此外，缺陷接地结构4易于加工、集成度高且结构简单，避免了工厂加工过程中可能出现的器件位置偏移的问题，极大地降低工艺成本。综上，本技术实施例提供的pcb布线结构，其结构设计简单且集成度高，也更有利于工厂的加工制作。
[0085]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0086]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。