印刷电路板的制作方法

印刷电路板
1.相关申请的交叉引用
2.本实用新型要求于2019年11月15日提交的共同未决、共同转让的美国临时专利申请no.62/936,244和2020年11月13日提交的美国非临时专利申请no.16/949,783的权益，其通过引用整体并入本实用新型。
技术领域
3.本实用新型涉及具有多个相邻输入/输出传导路径的印刷电路板 (pcb)。更具体地，本实用新型涉及使用感应技术来消除多个相邻输入/输出传导路径之间的干扰的印刷电路板。


背景技术：

4.本实用新型所提供的背景描述是为了一般性地呈现本实用新型的上下文。本实用新型的发明人的工作，在此背景部分中描述的范围内，以及在提交时可能不符合现有技术条件的描述的各方面，既不明确也不暗示承认为是本实用新型主题的现有技术。
5.许多应用中的印刷电路板包括与印刷电路板本身之外的电路的连接件。在这些应用中的一些应用中，尤其是在物理上较小的实现中，两个或更多板外连接件可能足够靠近，以至于一个板外连接件可能会引起与另一个板外连接件的干扰或串扰。当电源连接件靠近数据连接件时，干扰可能特别严重，并且此问题可能会因形状因素约束而加剧——诸如当所有连接件都必须使用单个连接器来进行时。


技术实现要素：

6.根据本实用新型主题的实施方式，一种被配置为耦合到车载以太网连接件的印刷电路板，车载以太网连接件具有第一板外传导路径和第二板外传导路径，印刷电路板包括：第一板传导迹线；第一板外导体，其在与印刷电路板的边缘隔开的第一接触点处被耦合到第一板传导迹线，并且第一板外导体在印刷电路板之上从第一接触点延伸到印刷电路板的边缘以用于连接第一板外传导路径；第二板传导迹线；第二板外导体，其在与第二板传导迹线的边缘隔开的第二接触点处与第一板外传导路径相邻地被耦合到第二板传导迹线，并且在印刷电路板上从第二接触点延伸到印刷电路板的边缘以用于连接第二板外传导路径。第二板外传导路径和第一板外传导路径中的一个路径是电源路径，并且第二板外传导路径和第一板外传导路径中的另一个路径是信号路径。第一板传导迹线和第二板传导迹线中的至少一个迹线中的至少一个回路被配置为将第一板传导迹线和第二板传导迹线中的相应一个迹线感应耦合到第二板外传导路径和第一板外传导路径中的相应一个路径。
7.在这种印刷电路板的第一实施方式中，第二板外传导路径和第一板外传导路径中的相应一个路径可以在两个地方穿过至少一个回路。
8.在该第一实施方式的实例中，第二板外传导路径和第一板外传导路径中的相应一个路径可以穿过至少一个回路的中心。
9.在这种印刷电路板的第二实施方式中，至少一个回路包括多个回路。
10.在这种印刷电路板的第三实施方式中，至少一个回路可以位于：第一接触点和第二接触点中的相应一个接触点与印刷电路板的边缘之间。
11.在这种印刷电路板的第四实施方式中，信号路径可以是差分信号路径。
12.在该第四实施方式的实例中，至少一个回路中的电流可以与由差分信号路径的支路所形成的回路中的电流流动方向相反地流动。
13.在这种印刷电路板的第五实施方式中，第一板传导迹线和第二板传导迹线中的具有至少一个回路的至少一个迹线可以是第一板传导迹线和第二板传导迹线中的相应一个迹线。
14.在该第五实施方式的实例中，包括第二板外传导路径和第一板外传导路径中的第一个路径的第一电路可以比包括第二板外传导路径和第一板外传导路径中的另一个路径的另一个电路对延迟更不敏感；并且第一板传导迹线和第二板传导迹线中的具有至少一个回路的相应一个迹线可以是第一板传导迹线和第二板传导迹线中的、被耦合到第一电路的迹线。
15.在这种印刷电路板的第六种实施方式中，第一板传导迹线和第二板传导迹线中的具有至少一个回路的至少一个迹线可以包括所述第一板传导迹线以及所述第二板传导迹线二者，并且至少一个回路可以包括在第一板传导迹线中的第一至少部分回路和在第二板传导迹线中的第二至少部分回路。
16.根据本实用新型主题的实施方式的一种用于配置印刷电路板以用于耦合到车载以太网连接件的方法，以减轻第一板外传导路径和第二板外传导路径之间的干扰，车载以太网连接件具有第一板外传导路径和第二板外传导路径，该第一板外传导路径包括：第一板外导体，该第一板外导体在与印刷电路板的边缘隔开的第一接触点处被耦合到第一板传导迹线，并且该第一板外导体在印刷电路板之上从第一接触点延伸到印刷电路板的边缘；该第二板外传导路径包括第二板外导体，该第二板外导体在与印刷电路板的边缘隔开的第二接触点处与第一板外传导路径相邻地被耦合到第二板传导迹线，并且该第二板外导体在印刷电路板之上从第二接触点延伸到印刷电路板的边缘，其中第二板外传导路径和第一板外传导路径中的一个路径是电源路径，并且第二板外传导路径和第一板外传导路径中的另一个路径是信号路径，该方法包括：配置至少一个回路以将第一板传导迹线和第二板传导迹线中的相应一个迹线感应耦合到第二板外传导路径和第一板外传导路径中的相应一个路径，并且在第一板传导迹线和第二板传导迹线中的至少一个迹线中在印刷电路板上形成已配置的至少一个回路。
17.在这种方法的第一实施方式中，配置至少一个回路可以包括：配置回路以使得第二板外传导路径和第一板外传导路径中的相应一个路径在两个地方穿过至少一个回路。
18.在第一实施方式的一个实例中，配置至少一个回路可以包括：配置至少一个回路以使得第二板外传导路径和第一板外传导路径中的相应一个路径穿过至少一个回路的中心。
19.在这种方法的第二实施方式中，形成至少一个回路可以包括形成多个回路。
20.在这种方法的第三实施方式中，形成至少一个回路可以包括在第一接触点和第二接触点中的相应一个接触点与印刷电路板的边缘之间形成至少一个回路。
21.在这种方法的第四种实施方式中，在第一板传导迹线和第二板传导迹线中的至少一个迹线中形成至少一个回路可以包括：在第一板传导迹线和第二板传导迹线中的相应一个迹线中形成至少一个回路。
22.在该第四实施方式的第一实例中，包括第二板外传导路径和第一板外传导路径中的第一个路径的第一电路可以比包括第二板外传导路径和第一板外传导路径中的另一个路径的另一个电路对延迟更不敏感，并且在第一板传导迹线和第二板传导迹线中的相应一个迹线中形成至少一个回路可以包括：在第一板传导迹线和第二板传导迹线中的、被耦合到第一电路的迹线中形成至少一个回路。
23.在第四实施方式的第一实例的变体中，在第一板传导迹线和第二板传导迹线中的相应一个迹线中形成至少一个回路可以包括：在电源路径中的形成至少一个回路。
24.在这种方法的第五实施方式中，在第一板传导迹线和第二板传导迹线中的至少一个迹线中形成至少一个回路可以包括：形成第一板传导迹线中的第一至少部分回路和第二板传导迹线中的第二至少部分回路。
25.在这种方法的第六实施方式中，第二板外传导路径和第一板外传导路径中的至少相应一个路径可以是差分传导路径，并且形成至少一个回路可以包括形成回路，在该回路中电流与在由差动传导路径的支路所形成的回路中的电流流动方向相反地流动。
26.根据本实用新型的主题的实施方式，一种集成电路封装件，被配置为耦合到具有第一封装外传导路径和第二封装外传导路径的车载以太网连接件，所述集成电路封装件包括：衬底；在衬底上的第一封装传导迹线；第一封装外导体，该第一封装外导体在与衬底边缘隔开的第一接触点处被耦合到第一封装传导迹线，并且该第一封装外导体在衬底上之从第一接触点延伸到衬底边缘以用于连接第一封装外传导路径；第二封装传导迹线；和第二封装外导体，该第二封装外导体在与衬底的边缘隔开的第二接触点处与第一封装外传导路径相邻地被耦合到第二封装传导迹线，并且该第二封装外导体在衬底之上从第二接触点延伸至衬底的边缘以用于连接第二封装外传导路径。第二封装外传导路径和第一封装外传导路径中的一个路径是电源路径，并且第二封装外传导路径和第一外封装传导路径中的另一个路径是信号路径。第一封装传导迹线和第二封装传导迹线中的至少一个迹线中的至少一个回路被配置为将第一封装传导迹线和第二封装传导迹线中的相应一个迹线感应耦合到第二封装外传导路径和第一封装外传导路径中的相应一个路径。
附图说明
27.在结合附图考虑以下详细描述后，本实用新型的进一步特征、其性质和各种优点将显而易见，其中相同的附图标记自始至终指代相同的部分，并且其中：
28.图1是合并了本实用新型的主题的第一实施方式的印刷电路板的一部分的透视图；
29.图2是图1的一部分的平面图；
30.图3是合并了本实用新型的主题的第二实施方式的印刷电路板的一部分的透视图；
31.图4是图3的一部分的平面图；和
32.图5是图示了根据本实用新型的主题的实施方式的用于形成印刷电路板的方法的
流程图。
具体实施方式
33.如上面所指出，许多应用中的印刷电路板包括与印刷电路板本身之外的电路的连接件。在这些应用中的一些应用中，尤其是在物理上较小的实现中，两个或更多板外连接件可能足够靠近，以至于一个板外连接件可能会引起与另一个板外连接件的干扰或串扰。例如，在车载以太网应用中，车载以太网收发器被用于车辆的不同部件之间的车载以太网链路的任一端。由于空间可能非常宝贵，因此在某些位置的车载以太网收发器可能被安装在小型印刷电路板上，而没有余地将板外连接件彼此隔开。
34.特别地，每个车载以太网收发器通常需要电源连接件和至少一个数据连接件。如果这两个连接件彼此靠近，这在车辆中可用的有限空间中可能是必要的，其中单个连接器被用来将所有电线连接到印刷电路板，则一个连接件上的电流可能会产生电磁场，该电磁场例如由于近场区域中的磁场干扰而主要通过感应耦合而在另一个连接件上引起干扰。例如，电源连接件上的电流可能会干扰数据连接件上的信号。然而，如果存在两个或更多数据连接件，一个数据连接件中的电流也可能干扰另一个数据连接件。
35.作为一个示例，在电源连接件干扰数据连接件的情况下，如果电源电流在平行于板表面的一条引线上流入并且在平行于板表面的另一条引线上流出，则将产生垂直于的板表面的磁场(根据“右手定则”由电流流动方向来确定磁场矢量的具体方向——朝向或远离板表面)。如果数据连接件位于由电源引线包围的区域内，则该磁场可能会干扰数据信号，无论数据连接件是具有两条数据引线的差分连接件，还是具有通过电源连接件接地引线的返回路径的单端连接件。此外，虽然相对电流幅度使得数据信号不太可能产生足够强的磁场来影响电源电流，但是电源电流中的波动(诸如电气快速瞬变电流)——如果确实发生并且足够大，则可能会干扰印刷电路板上的车载以太网收发器的运行。
36.作为另一个示例，如果两个数据连接件彼此靠近，并且不靠近如下的任何电源连接件——该电源连接件对干扰的贡献可能会使由数据信号引起的任何干扰相形见绌，则一个数据信号可以产生足以干扰另一个数据信号的磁场，特别是如果至少干扰数据连接件是差分连接件，其中分开的引线在相反的方向上承载信号电流。
37.因此，根据本实用新型的主题的实施方式，一个或多个回路在印刷电路板上被形成在板上传导迹线中，板上传导迹线耦合到引起干扰的板外连接件。在这样的实施方式中，回路可以被配置和定位成在与由在板外连接件中流动的电流所产生的磁场相反的方向上产生磁场。特别地，回路可以被配置为使得来自板外连接件的入站电流在印刷电路板上一次在其自身上加倍返回，然后跨越并与出站电流相邻但以相反的方向流动(或者首先跨越以在出站电流附近流动，然后沿着入站电流加倍返回)。结果，在回路中流动的电流产生的磁场贡献与来自通过板外连接件流入然后流出到板外连接件的电流的磁场贡献相反。
38.为了使来自回路的磁场贡献抵消由板外连接件所引起的干扰，回路被定位在板上，以使得产生干扰的导体穿过回路。为了更好的结果，回路被定位在板上，以使得产生干扰的导体穿过回路的中心附近。
39.在一些实施方式中，可以形成多于一个回路。例如，可以在印刷电路板的两个表面上形成回路，其中远离板外导体的表面上的回路通过穿过印刷电路板的通孔而被连接到与
板外导体相同的表面上的回路。替代地，印刷电路板可以是多层板，其中一个或多个金属层被夹在衬底层之间，不同层中的回路通过通孔来连接。
40.与回路的数量是分离的，任何个体回路可以被完全形成在传导路径的一个支路中——即，完全在入站支路中或完全在出站支路中，或部分在入站支路中并且部分在出站支路中。
41.根据本实用新型的主题向传导路径添加一个或多个回路延长了该传导路径。因此，如果可以选择应将回路添加到哪个传导路径，则将回路添加到受延迟影响较小的传导路径(如果存在这样的路径)可能是合适的。因此，在一个传导路径是电源路径而另一个传导路径是数据路径的实施例中，电源路径不太可能受到延迟的影响，回路可能会被添加到电源路径。另一方面，如果两个传导路径都是数据路径，那么更有可能是两个传导路径都受到延迟的影响，并且在一个传导路径中形成回路相对于另一个传导路径的延迟优势可能较小。然而，在两个传导路径都可能受到延迟影响的情况下，在传导路径中形成对延迟不太敏感的回路仍然是有意义的。
42.只要干扰第一板外导体上的信号的磁场由第二干扰板外导体形成，其中干扰导体的路径围绕第一导体环绕，则在板外导体耦合到印刷电路板的表面之前干扰必然发生。为了形成补偿回路，根据本实用新型的主题，在印刷电路板上并且与第一板外导体相邻，在印刷电路板的边缘和远离边缘隔开的接触点之间形成回路，在该接触点处，第一板外导体被耦合到印刷电路板。如果第一板外导体被耦合到印刷电路板时太靠近印刷电路板的边缘，则根据本实用新型的主题可能无法形成补偿回路。
43.可以通过参考图1-图5来更好地理解本实用新型的主题。
44.图1示出了具有两个板外传导路径101、102的印刷电路板100 的一部分。在车载以太网实施方式中，位于整个车辆的各位置的各种车载传感器、换能器或致动器可以通过车载以太网网络来互连。各种传感器、换能器或致动器中的至少一些可以位于受限空间中——例如，在车门内——其中空间约束要求一根多导体电缆通过单个连接器而承载所有连接去往印刷电路板100。在这样的实施方式中，传导路径101可以是具有正支路111(例如，车载应用中的“电池”引线) 和负支路121(例如，车载应用中的接地引线)的电源路径，而传导路径102可以是信号路径。如所示，传导路径102可以是具有两个支路112、122的差分信号路径，但是传导路径102也可以是单端信号路径，其中返回信号电流流过电源接地引线(例如支路121)，在这种情况下，可以省略第二引线，即承载支路122。传导路径101、102 的板外部分被示为是平行的，与通过单个连接器(未示出并且位于图1的视图之外)而被连接到车载以太网网络相一致。
45.传导路径101中的电流流动将遵循通过印刷电路板100上的电路系统的路径，但是在没有本实用新型的主题的情况下，总体而言，将有效地遵循由箭头a所指示的路径，从而产生由箭头b表示的磁场 103。箭头b是矢量表示，示出了在由“右手定则”所确定的方向上延伸出印刷电路板100的平面的磁场103。该磁场103可能在传导路径102中产生干扰，无论传导路径102是差分的(如所示)还是单端的(未示出)。与另一个信号路径相比，传导路径101更可能是电源路径，因为电源路径所产生的干扰可能比信号路径所产生的干扰更强，并且因此更具破坏性，但是传导路径101也可以是另一个信号路径。然而，虽然传导路径102可以是差分的或单端的，但是如果传导路径101是单端的，并且其返回路径位于其他地方，则
它产生干扰磁场的可能性小得多，如果有的话。
46.根据本实用新型的主题的实施方式，磁场103的影响，包括磁场103可能引起的任何干扰，可以通过如下方式来减轻(即，减少或消除)：在印刷电路板100上在与磁场103相同的附近形成与传导路径 101耦合的一个或多个回路，并且配置那个回路或那些回路以使得电流在与箭头a相反的方向上流动，从而在与箭头b相反的方向上产生单独的磁场来抵消磁场103的干扰效应。
47.如图1中所见并且如图2中更详细地所见，可以通过将正电源支路111的印刷电路传导迹线201和负电源支路121的印刷电路传导迹线202布线成围绕将形成磁场103的区域来形成回路200。在这个实施方式中，单个回路203部分地由印刷电路传导迹线201(其贡献了回路203的大部分)并且部分地由印刷电路传导迹线202形成。回路 203中的电流流动的方向是箭头c的方向，从而在箭头d的方向(基于右手定则)上产生与箭头b的方向相反的磁场104，从而抵消磁场 103。
48.注意，由传导迹线201、202中的每一个所形成的回路203的特定部分仅是说明性的。诸如板布局考虑之类的其他因素可以确定由每个传导迹线201、202所形成的回路203的精确部分，这预计不会影响回路203所产生的磁场104，因为在印刷电路板100上的其他地方的电路中没有不希望的泄漏的情况下，传导路径101的每个支路111、 121中的电流应该是相同的。然而，与上面的讨论一致，将回路203 形成在电源路径中，而不是信号路径中，因为(1)相比信号路径在电源路径中引起干扰，电源路径更容易在信号路径中引起干扰，并且 (2)电源路径比信号路径对延迟更不敏感。
49.此外，本实用新型的主题的实施方式中的回路的数量不限于一个回路。例如，取决于一个或多个回路可用的区域，可能需要多于一个的回路来获得足够强的磁场104以充分抵消磁场103的干扰效应。
50.图3和图4示出了与图1和图2的单回路实施方式相比具有一个附加回路(即，总共两个回路)的实施方式300。如图1和图2比较可以看出，与第一实施方式相比，在这个第二实施方式中，由正电源支路111的印刷电路传导迹线201贡献的回路部分基本上没有变化。然而，由负电源支路121的印刷电路传导迹线402贡献的回路部分包括完整的附加回路403。附加回路403的两侧412、422在图4中最清楚可见，而另外两侧(其中一个可以在图3中的432处可见)位于正电源支路111的印刷电路传导迹线201的部分411、421(其形成第一回路203的一部分)下方。附加回路403的另一部分442(图3中可见)位于正电源支路111的印刷电路传导迹线201的部分441下方，附加回路正如负电源支路121的印刷电路传导迹线202以最终部分 252结束。
51.如果只有两个回路，则它们可以通过使用在两个表面上金属化的单层印刷电路板的相对侧而被容纳，其中通过使用金属填充的通孔 (未示出)将信号通过衬底从一侧传导到另一侧。多层印刷电路板可以容纳多于两个的回路，其中多个衬底层与多个金属层交替堆叠，同样使用金属填充的通孔将信号从一层传导到另一层。多层印刷电路板也可以适应双回路实现。
52.为了使根据本实用新型的主题的实施方式的一个或多个回路所产生的磁场104有效地减轻由磁场103引起的干扰，遭受干扰的板外传导路径应该在一个或多个回路内经过——即，一个或多个回路应被放置成使得遭受干扰的板外传导路径应在两个地方穿过一
个或多个回路。为了最佳的效果，一个或多个回路应被放置成使得遭受干扰的板外传导路径穿过一个或多个回路的中心。即使遭受干扰的板外传导路径不穿过一个或多个回路的中心，它经过时越靠近一个或多个回路的中心，则一个或多个回路将越好地减轻干扰。此外，如上面所讨论的，为了使遭受干扰的板外传导路径穿过回路的任何部分，在印刷电路板的边缘与板外传导路径耦合到印刷电路板的那个点之间形成一个或多个回路203。
53.尽管到目前为止已经根据印刷电路板描述了本实用新型的主题，但是本实用新型的主题也可以应用于包括安装在具有到本身封装外的电路的连接件的电子封装件中的一个或多个集成电路组件的集成电路封装件。在这些实施方式中的一些中，尤其是如上面所指出，其中封装件被配置用于空间受约束的应用中，两个或更多封装外连接件可能太靠近，以至于一个封装外连接件可能会引起与其他封装外连接件的emi或串扰。图1-图4中的表示可以被认为是集成电路板封装件的内部的表示，其中衬底是封装衬底而不是pcb衬底。
54.根据本实用新型的主题的实施方式的方法500在图5中进行图解。
55.方法500开始于501，其中至少一个回路被配置为将第一板传导迹线和第二板传导迹线中的相应一个迹线感应耦合到第二板外传导路径和第一板外传导路径中的相应一个路径。在502处，在第一板传导迹线和第二板传导迹线中的至少一个迹线中，在印刷电路板的表面上形成如在501处所配置的一个(或多个)回路，具有根据上面讨论的标准选择的在其中形成一个或多个回路的一个或多个特定迹线。可以使用已知的印刷电路板技术来执行一个或多个回路的实际形成，包括蚀刻现有金属层，或使用金属沉积技术(例如，溅射)沉积迹线。然后方法500结束。
56.因此可以看出，已经提供了一种印刷电路板和一种形成印刷电路板的方法，其使用感应技术来消除多个相邻输入/输出传导路径之间的干扰。
57.如本实用新型中和所附权利要求中所使用的，“a和b之一”的结构应意指“a或b”。
58.需要注意的是，上述内容仅用于说明本实用新型的原理，并且本实用新型可以通过所描述的实施例以外的方式来实践，实施例是出于说明而非限制的目的而被呈现的，并且本实用新型仅受以下权利要求的限制。