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    • 专利摘要:
    EineVorrichtung und ein Verfahren zum Definieren eines Signalübertragungswegs,der eine auswählbarekontinuierliche Impedanz aufweist. Bei einem Ausführungsbeispielder Erfindung ist eine Schaltungsplatine mit einem Signalleiterund einer leitfähigen Ebeneversehen, die eine Öffnungaufweist, wobei Abmessungen der Öffnungund eine Näheder Öffnungzu dem Signalleiter ausgewähltsind, um eine Impedanz des Signalleiters zu beeinflussen. Der Signalleiterund die leitfähige Ebenebilden einen Übertragungsweg,wobei die Impedanz des Übertragungswegseine Funktion von teilweise der Öffnungund dem Signalleiter ist. Eine derartige Schaltungsplatine stellteinen Signalübertragungswegbereit, der einen Rückführungssignalwegmit einer auswählbarenkontinuierlichen Impedanz aufweist.
    公开号:DE102004029977A1
    申请号:DE200410029977
    申请日:2004-06-21
    公开日:2005-05-25
    发明作者:Andrew Harvey Roseville Barr
    申请人:Hewlett Packard Development Co LP；
    IPC主号:H01P3-08
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet vongedruckten Schaltungsplatinen („PCBs"; PCB = printed circuit board). Genauergesagt liefern Aspekte der vorliegenden Erfindung eine auswählbare Übertragungswegimpedanz,die insbesondere fürHochfrequenzsignale an einer gedruckten Schaltungsplatine geeignetist.
    [0002] Typischerweisewird eine Treiberschaltung verwendet, um ein elektrisches Signalauf einen Signalleiter, wie beispielsweise eine Leiterbahn, zu treiben,der mit einer Empfängerschaltungverbunden ist. Wenn das Signal einmal den Empfänger erreicht, erfordert dasselbeeinen Rückführungswegvon dem Empfängerzurück zudem Treiber und folgt typischerweise einem Weg, der die geringsteImpedanz aufweist (falls es mehrere Rückführungswege zur Auswahl gibt).Der Signalweg oder die Schleife, dem/der durch das Signal von dem Treiberzu dem Empfängerund von dem Empfängerzurückzu dem Treiber gefolgt wird, wird hierin als ein Übertragungswegbezeichnet. Ein Übertragungswegweist eine charakteristische Impedanz auf, die eine Funktion vonmehreren Variablen ist, wie es unten beschrieben ist.
    [0003] AllgemeineTypen von PCBs sind eine doppelseitige PCB und eine Mehrschicht-PCB.Eine doppelseitige PCB umfaßtleitfähigeEbenen, die an beiden Seiten einer Isolationsschicht gebildet sind.Eine Mehrschicht-PCB umfaßteine Mehrzahl von leitfähigenEbenen und Isolationsschichten. Bei einer Mehrschicht-PCB ist eineIsolationsschicht typischerweise zwischen leitfähigen Ebenen gebildet. DieMehrschicht-PCB kann drei oder mehr leitfähige Ebenen aufweisen. DerAus druck „leitfähige Ebenen" bezieht sich hierinauf Leistungsebenen, Referenzebenen und/oder Masseebenen. Ein „Übertragungsweg" umfaßt typischerweiseeinen Signalleiter, wie beispielsweise eine Leiterbahn von einemTreiber zu einem Empfängerund eine leitfähigeEbene, die als ein Rückführungssignalwegwirkt. Eine PCB-Struktur stellt einen Übertragungsweg bereit, dereine charakteristische Impedanz aufweist, wie beispielsweise 50Ohm. Es ist oft notwendig, einen Übertragungsweg höherer Impedanzals die charakteristische Impedanz einer PCB-Struktur bereitzustellen,um einen Treiber und einen Empfängerimpedanzanzupassen. Impedanzfehlanpassungen erzeugen mehrere schädliche Wirkungenin Hochfrequenzschaltungen und sind zu vermeiden. Schädliche Wirkungen umfasseneine Reflexion eines Signals zwischen dem Treiber und dem Empfänger, einNachschwingen (Ringing) an dem Signal und eine elektromagnetischeStörung(„EMI"; EMI = electromagneticinterference).
    [0004] EinSignalleiter kann auf einer Oberfläche einer PCB oder innerhalbeiner Mehrschicht-PCB-Stapelung gebildet sein. 1 ist eine perspektivische Ansicht einerMehrschicht-PCB 10,die einen vergrabenen Signalleiter, der als eine Signalleiterbahn 20 dargestelltist, Isolationsschichten 14, 16 und 18 undleitfähigeEbenen 30 und 40 umfaßt. Die Signalleiterbahn 20 kannauf einer inneren Oberflächeder PCB 10 oder, wie es dargestellt ist, auf einer Schichtinnerhalb der PCB-Stapelung gebildet sein. Dieser Typ einer PCB-Struktur,bei der die Signalleiterbahn in der PCB vergraben und benachbartzu einer ersten und einer zweiten leitfähigen Ebene ist, wird ein „Streifenleitung"-Aufbau genannt.Der Ausdruck, wenn die Signalleiterbahn auf der Oberfläche ist undbenachbart zu lediglich einer ersten leitfähigen Ebene ist, wird ein „Mikrostreifen"-Aufbau genannt.Die leitfähigenEbenen 30 und 40 von 1 könnenfür einenjeglichen Zweck verwendet werden. Die Isolationsschichten 14, 16 und 18 können einjeglicher Typ eines isolierenden Materials, das auf dem Gebiet bekannt ist,zum Bilden einer PCB sein. Zu Klarheitszwecken sind eine obere Schicht 12 undeine untere Schicht 13 der PCB als weggelassen gezeigt.
    [0005] DiePCB-Stapelung umfaßtdie leitfähigeEbene 30, die auf der isolierenden Schicht 40 gebildetist. Die Isolationsschicht 16 ist auf der leitfähigen Ebene 30 gebildet.Die vergrabene Signalleiterbahn 20 ist auf der Isolationsschicht 16 gebildetund weist eine Leiterbahnbreite S auf. Während die LeiterbahnbreiteS ein jeglicher Wert sein kann, werden häufig Leiterbahnbreiten von0,0127 cm verwendet, was in einer Impedanz von im wesentlichen 50Ohm fürtypische Isolationsschichtmaterialien und typische Beabstandungenzwischen leitfähigenEbenen und Signalleiterbahnen resultiert. Die isolierende Schichtweist einen Parameter auf, der ein Dielektrikum genannt wird, undfür unterschiedlicheDielektrika wird eine unterschiedliche Kapazität und somit Zo mit der gleichenBeabstandung erreicht.
    [0006] Eskönnenauch andere Leiterbahnen (nicht gezeigt) auf der Isolationsschicht 16 gebildetsein. Die Isolationsschicht 18 ist auf der Isolationsschicht 16 undder Signalleiterbahn 20 gebildet. Die leitfähige Ebene 40 istauf der Isolation 18 gebildet, die eine Isolation zwischender leitfähigenEbene 40 und der vergrabenen Signalleiterbahn 20 bereitstellt,und definiert einen Trennungsabstand D von der nächstgelegenen Oberfläche derLeiterbahn 20. Die Signalleiterbahn 20 kann verwendetwerden, um ein Signal von einer Treiberschaltung (nicht gezeigt)zu einer Empfängerschaltung(nicht gezeigt) zu leiten, und eine Ebene, wie beispielsweise die leitfähige Ebene 40,kann verwendet werden, um das Rückführungssignalzu leiten, wobei ein Übertragungsweggebildet ist.
    [0007] Inden letzten Jahren wurden doppelseitige und Mehrschicht-PCBs zunehmend dünner, umder Anforderung von Verbrauchern nach kleineren und kompakterenelektronischen Produkten zu entsprechen. Eine Weise, um eine Dickevon PCBs zu reduzie ren, besteht in einem Reduzieren der Dicke derIsolationsschichten zwischen den leitfähigen Ebenen. Ein Reduzierender Dicke einer Isolationsschicht zwischen einer Signalleiterbahnund der leitfähigenEbene derselben reduziert jedoch den Trennungsabstand D und somitdie charakteristische Impedanz des Übertragungswegs.
    [0008] Diecharakteristische Impedanz eines Signalleiters ist primär durcheine Induktivitätund eine Kapazität bestimmt,wie es in Gleichung (1) gezeigt ist:
    [0009] Wenndiese zwei Gleichungen kombiniert werden, ist die resultierendeGleichung, wie es in Gleichung (3) gezeigt
    [0010] Gemäß Gleichung(3) verringert sich, falls die Induktivität pro Einheitslänge desSignalleiters (L), die Dielektrizitätskonstante (K) und die Breitedes Signalleiters (S) konstant bleiben, die charakteristische Impedanzdes Signalleiters durch ein Verringern von D, dem Trennungsabstand.
    [0011] EineReduzierung der charakteristischen Impedanz bei den dünneren PCBsist typischerweise vorteilhaft, weil eine derartige Reduzierungein Übersprechenreduziert und die Wirkungen einer EMI an den Signalleitern vermindert.Bei bestimmten Anwendungen jedoch ist die Reduzierung nicht vorteilhaft.Einige Signalleiter, wie beispielsweise Videosignalleiter, erfordernhöhereImpedanzen, um sich ordnungsgemäß an elektronischeKomponenten, wie beispielsweise Videoanzeigen, anzupassen, die mithöherenImpedanzen wirksam sind. Verschiedene Techniken wurden verwendet,um Übertragungswegehoher Impedanz zu erzeugen, wo es erforderlich ist. Diese Technikenumfassen ein Führendes Signalleiters auf der Oberflächenschichtder PCB. Nachteile dieser Technik umfassen eine begrenzte verfügbare Mengean Platine-Oberfläche-Schicht-Raum, Herstellungsschwierigkeitenbei einem Steuern einer Impedanz einer Leiterbahn auf einer Oberflächenschicht undeine größere EMI-Erzeugungdurch Signalleiter auf Oberflächenschichten.
    [0012] Eineandere Technik zum Erzeugen von ÜbertragungswegenerhöhterImpedanz umfaßtein Führen desSignals überSignalleiter auf inneren PCB-Schichten. Gemäß Gleichung (3) kann die charakteristischeImpedanz eines Signalleiters durch ein Konstanthalten der FaktorenL, K und S und ein Erhöhenvon D erhöht werden,das der Trennungsabstand zwischen dem Signalleiter und der leitfähigen Ebeneist. Dies kann durch ein Erhöhender Dicke einer Isolationsschicht erzielt werden, wodurch bewirktwird, daß diecharakteristische Impedanz aller anderen Signalleiter auf der Isolationsschichterhöhtist. Diese Technik erhöhtjedoch die Dicke der PCB, anstatt dieselbe zu verringern.
    [0013] Eineandere Technik zum Erhöhendes Trennungsabstands D umfaßtein Verwenden einer leitfähigen Ebene,die mehrere Schichten weg von dem Signalleiter positioniert ist,und ein Evakuieren von Abschnitten von Zwischenebenen zwischen demSignalleiter und der leitfähigenEbene, um eine Impedanz zu erhöhen.Ein Nachteil dieser Technik besteht darin, daß Ströme in den evakuierten Zwischenebenenum die evakuierten Bereiche fließen müssen. Dies kann ein zusätzliches Übersprechenund eine EMI bewirken, ein Rauschen hervorrufen und eine Signalintegrität reduzieren.
    [0014] Nocheine andere Weise, um die charakteristische Impedanz eines Signalleiterszu erhöhen,besteht gemäß Gleichung(3) darin, die Breite der Signalleiterbahn S zu verringern. DieSignalleiterbahn 20 kann z. B. auf eine Breite reduziertwerden, wie beispielsweise 0,00762 cm. Ein Verringern der Breiteerhöhtjedoch die Verluste des Übertragungswegs,weil die reduzierte Breite den Leiterbahnwiderstandswert erhöht. Zusätzlich kannein Verringern der Breite der Signalleiterbahn die Herstellungskosteneiner PCB erheblich erhöhenund kann gegen Herstellungsstandards verstoßen.
    [0015] Esist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsplatine,ein Verfahren zum Herstellen einer gedruckten Mehrschicht-Schaltungsplatine,ein Verfahren zum Leiten eines Hochfrequenzsignals in einer Schaltungsplatineund ein elektronisches System mit verbesserten Charakteristika zuschaffen.
    [0016] DieseAufgabe wird durch eine Schaltungsplatine gemäß Anspruch 1, Anspruch 17 oderAnspruch 31, ein Verfahren gemäß Anspruch25, Anspruch 26 oder Anspruch 28 und ein elektronisches System gemäß Anspruch30 gelöst.
    [0017] Beieinem Ausführungsbeispielder Erfindung ist eine Schaltungsplatine mit einem Signalleiterund einer leitfähigenEbene versehen, die eine Öffnungaufweist, wobei Abmessungen der Öffnungund eine Nähe der Öffnung zudem Signallei ter ausgewähltsind, um die Impedanz des Signalleiters zu beeinflussen. Der Signalleiterund die leitfähigeEbene bilden einen Übertragungsweg,wobei die Impedanz des Übertragungswegs eineFunktion von teilweise der Öffnungund dem Signalleiter ist. Eine derartige Schaltungsplatine stellteinen Signalübertragungswegbereit, der einen Rückführungssignalwegmit einer auswählbarenkontinuierlichen Impedanz aufweist.
    [0018] Dieseund verschiedene andere Merkmale sowie Vorteile der vorliegendenErfindung werden aus einem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibungund einer Durchsicht der zugeordneten Zeichnungen ersichtlich. Eszeigen:
    [0019] 1 eineperspektivische Ansicht einer herkömmlichen Mehrschicht-PCB, dieeine vergrabene Leiterbahn, eine Mehrzahl von Isolationsschichtenund zwei leitfähigeEbenen umfaßt;
    [0020] 2A eineperspektivische Ansicht einer Mehrschicht-PCB, die eine vergrabene Signalleiterbahn, eineMehrzahl von Isolationsschichten, eine leitfähige Ebene, die eine kontinuierliche Öffnung aufweist,und eine andere leitfähigeEbene umfaßt,gemäß einemAusführungsbeispielder Erfindung;
    [0021] 2B eineTeilendansicht der Mehrschicht-PCB von 2A; und
    [0022] 3 eineperspektivische Ansicht einer Mehrschicht-PCB, die eine vergrabene Signalleiterbahn, eineMehrzahl von Isolationsschichten, eine leitfähige Ebene, die zwei kontinuierliche Öffnungenaufweist, und eine andere leitfähigeEbene umfaßt,gemäß einemAusführungsbeispielder Erfindung.
    [0023] Inder folgenden detaillierten Beschreibung von exemplarischen Ausführungsbeispielender Erfindung wird Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen genommen,die einen Teil derselben bilden. Die detaillierte Beschreibung unddie Zeichnungen stellen spezifische exemplarische Ausführungsbeispieledar, durch die die Erfindung praktiziert werden kann. Diese Ausführungsbeispielesind ausreichend detailliert beschrieben, um zu ermöglichen,daß Fachleuteauf dem Gebiet die Erfindung praktizieren. Es ist klar, daß andereAusführungsbeispieleverwendet werden könnenund andere Veränderungenvorgenommen werden können,ohne von der Wesensart oder dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindungabzuweichen. Die folgende detaillierte Beschreibung ist daher nichtin einem begrenzenden Sinn aufzufassen.
    [0024] 2A isteine perspektivische Ansicht einer Mehrschicht-PCB 50, die eine vergrabeneSignalleiterbahn 20, Isolationsschichten 14, 16 und 18,eine leitfähigeEbene 60, die eine kontinuierliche Öffnung 62 aufweist,und eine andere leitfähigeEbene 30 umfaßt,gemäß einemAusführungsbeispielder Erfindung. Zu Klarheitszwecken wurden jegliche obere und untereSchichten der PCB 50 weggelassen. Bei einem alternativen Ausführungsbeispielkann die Signalleiterbahn 20 auf einer Oberfläche derPCB 50 sein und die leitfähige Ebene 60 kanninnerhalb der PCB 50 vergraben sein. Die PCB 50 istim wesentlichen ähnlichder PCB 10 von 1 mit einer Hinzufügung derkontinuierlichen Öffnung 62,die im wesentlichen mit der Signalleiterbahn 20 ausgerichtetist. Die leitfähigeEbene 60 kann eine Leistungs-, eine zweckgebundene Referenz-oder eine Masseebene sein.
    [0025] Nachdemdie leitfähigeEbene 60 auf der Isolationsschicht 18 gebildetist, wird die kontinuierliche Öffnung 62,die eine Breite 66 aufweist, durch eine Räumung derleitfähigenEbene 60 in einer Ausrichtung mit der Route der Signalleiterbahn 20 gebildet.Die Breite 66 kann geringer als, gleich oder größer alsdie Breite S der Signalleiterbahn 20 sein. Ferner kanneine longitudinale Mittellinie der Öffnung 62 mit einerlongitudinalen Mittellinie der Leiterbahn 20 zusammenfallenoder nicht. Die Signalleiterbahn 20 kann teilweise odervollständigunterhalb der leitfähigenEbene 60 sein. Bei einem alternativen Ausführungsbeispielkann eine andere leitfähigeEbene, wie beispielsweise die Ebene 30, ebenfalls einekontinuierliche Öffnung(nicht gezeigt) aufweisen, die mit der Signalleiterbahn 20 ausgerichtetist.
    [0026] Durchein Erzeugen der kontinuierlichen Öffnung 62 ist dereffektive Abstand zwischen der Signalleiterbahn 20 undAbschnitten der leitfähigenEbene 60, die den Rückführungsabschnittdes Übertragungswegs bildet,größer alsder Abstand D der Schaltungsplatine 10 von 1. 2B isteine Teilendansicht der Mehrschicht-PCB 50 von 2A.Ein Teil des Rückführungssignalswird sich entlang einem Kantenabschnitt der Ebene 60 bewegen,der von der Leiterbahn 20 durch D1 getrennt ist, und derRest des Rückführungssignals wirdsich entlang eines Kantenabschnitts der Ebene 60 bewegen,der von der Leiterbahn 20 durch einen Abstand D2 getrenntist. Der effektive Abstand zwischen der Leiterbahn 20 undder leitfähigenEbene 60 ist eine Funktion der Abstände D1 und D2 und ist größer alsder Abstand D von 1. Wenn sich die Breite 66 der Öffnung 62 relativzu der Breite S der Leiterbahn 20 erhöht, werden die Abstände D1 undD2 relativ zu der Leiterbahn 20 und somit die ImpedanzZo um so größer.
    [0027] Gemäß Gleichung(3) oben erhöhtein Erhöhendes effektiven Abstands (eine Funktion der Abstände D1 und D2) zwischen derSignalleiterbahn 20 und der leitfähigen Ebene 60 dieImpedanz Zo des Übertragungswegs.Deshalb kann durch ein Auswählender Breite 66 und einer Ausrichtung der kontinuierlichen Öffnung 62 einPCB-Entwickler eine Impedanz Zo vorteilhaft auswählen, die relativ unabhängig vonder Dicke der Isolationsschicht 18 ist. Genau gesagt wirddie Impedanz Zo füreine gegebene Breite 66 der Leiterbahn 20 durchAuswählender Öffnungsbreite 66 undder Ausrichtung einer longitudinalen Mittellinie der Leiterbahn 20 relativzu einer longitudinalen Mittellinie der kontinuierlichen Öffnung 62 ausgewählt. Gemäß Gleichung(3) senkt ein Breitermachen der Leiterbahn 20 die Übertragungswegimpedanzund erhöhtein Breitermachen der Öffnungsbreite 66 die Übertragungswegimpedanz.
    [0028] Diesermöglicht,daß derEntwickler den Widerstandswert der Leiterbahn 20 unabhängig vonder ÜbertragungswegimpedanzZo verändernkann. Zum Beispiel sollte die Breite S der Leiterbahn 20 über dietypische Leiterbahnbreite der PCB erhöht werden, um einen erhöhten Stromzu handhaben, Widerstandsverluste zu reduzieren, Skineffekte zureduzieren oder aus einem anderen Grund. Normalerweise verringertein Erhöhender Breite S der Leiterbahn 20 die Übertragungswegimpedanz. DieBreite 66 der kontinuierlichen Öffnung 62 kann jedochrelativ zu der erhöhtenBreite S der Leiterbahn 20 ausgewählt sein, um einen Übertragungswegbereitzustellen, der eine erwünschteImpedanz Zo aufweist, die im übrigennicht fürdie PCB 50 typisch ist.
    [0029] Der Übertragungsweg,der durch die Leiterbahn 20 und die Ebene 60 (mitder Öffnung 62)gebildet ist, präsentierteinen Übertragungsweg,der eine relativ einheitliche und kontinuierliche Impedanz und einenkleinen Schleifenbereich aufweist. Hochfrequenzsignale sind oftdurch Impedanzdiskontinuitätenin dem Übertragungswegnachteilig beeinflußt.Die kontinuierliche Öffnung 62 ermöglicht eineAuswahl der Impedanz Zo, die dem Signal präsentiert wird, mit einer geringenoder keiner Verschlechterung der Signalqualität oder einer Erzeugung einerEMI, was einen erheblichen Vorteil gegenüber dem Stand der Technik liefert.
    [0030] Einanderer Aspekt der Erfindung ermöglicht,daß dieleitfähigeEbene 60 andere Ströme über die Öffnung 62 trägt, ohneeine Impedanz zu dem Übertragungsweghinzuzufügenoder eine Diskontinuitätin demselben zu erzeugen, der durch die Leiterbahn 20 unddie Abschnitte der leitfähigenEbene 60 benachbart zu der kontinuierlichen Öffnung 62 gebildetist. Zumindest ein optionaler Überbrückungsleiter 64 kanngebil det sein, wenn die leitfähigeEbene 60 im übrigengeräumtwird, um die kontinuierliche Öffnung 62 zubilden. Der Überbrückungsleiter 64 istallgemein senkrecht zu einer longitudinalen Mittellinie der Öffnung 62 unddem Rückführungssignalweggebildet und koppelt die leitfähigeEbene 60 elektrisch überdie Öffnung 62.Während lediglichein Überbrückungsleiter 64 über die Öffnung 62 gezeigtist, wird allgemein erwartet, daß eine Mehrzahl von Überbrückungsleitern 64 gebildetsein kann, um Querströmezu leiten.
    [0031] DieBreite des Überbrückungsleiters 64 istausgewählt,um eine jegliche Tendenz des Rückführungssignalszu minimieren, den Überbrückungsleiterin den Rückführungssignalübertragungswegeinzuschließen. Weilein Signal den Weg niedrigster Impedanz sucht, wird, wenn sich dieBreite des Überbrückungsleiters 64 erhöht, einRückführungssignal,das sich entlang den Kantenabschnitten der Öffnung 62 bewegt,beginnen, Abschnitte des Überbrückungsleiters 64 inden Rückführungswegdesselben einzuschließen,und eine niedrigere Wegimpedanz wird resultieren. Ein Einschluß von erheblichenAbschnitten des Überbrückungsleiters 64 inden Rückführungssignalwegwird Impedanzdiskontinuitätenerzeugen, was in einer EMI und einer Signalverschlechterung resultiert.Um Impedanzdiskontinuitätenoder -veränderungenzu vermeiden, ist die Breite des Überbrückungsleiters 64 ausgewählt, umeinen ausreichenden Querstromübertragungsweg über die Öffnung 62 bereitzustellen,währendderselbe zu klein ist, um einen erheblichen Rückführungssignalübertragungswegfür dasSignal bereitzustellen, das an der Leiterbahn 20 getragenwird. Das heißt,durch ein Steuern der Breite der Überbrückungsleiter 64 kannder PCB-Entwickler ausreichende Wege für Querströme mit einer vernachlässigbarenWirkung auf den Wert und die Kontinuität von Zo und mit einer vernachlässigbarenSignalverschlechterung und EMI-Erzeugungbereitstellen.
    [0032] DieAbmessungen der Elemente der PCB 50 können durch einen Entwicklerverändertwerden, um beabsichtigte Impedanzerfordernisse einzuhalten. Fallsz. B. die PCB 50 typischerweise eine Breite S von 0,0127cm fürdie Leiterbahn 20 verwendet, könnte die Breite 66 der Öffnung 62 ineinem Bereich sein, der auf der Breite S basiert. Zum Beispiel könnte dieBreite 66 zwischen 80 % und 300 % der Breite S liegen,was für eine0,0127 cm breite Leiterbahn 20 zwischen 0,01016 cm und0,0381 cm liegt. Falls die optionalen Überbrückungsleiter 64 verwendetwerden, könntedie Breite des Überbrückungsleiters 64 näherungsweisegleich der Breite S sein, wobei bedacht wird, daß, welche Überbrückungsleiterbreite auch ausgewählt wird,dieselbe keinen erheblichen Rückführungssignalübertragungswegbereitstellen sollte, der eine Impedanzdiskontinuität erzeugt.Die Anzahl von Überbrückungsleitern 64 isttypischerweise durch einen Entwickler basierend auf der Größe eineserwarteten Querstroms ausgewählt.Die Überbrückungsleiter 64 sindtypischerweise entlang einer longitudinalen Länge der Öffnung 62 gleichmäßig beabstandet,obwohl die Beabstandung ungleichmäßig sein kann. Zum Beispielkönnteder Abstand zwischen benachbarten Überbrückungsleitern 64 einMehrfaches der Breite S oder der Öffnungsbreite 66 sein.Falls z. B. die Öffnungsbreite 66 0,0254cm ist und das Mehrfache zehnmal die Öffnungsbreite 66 ist,ist die resultierende Beabstandung 0,254 cm zwischen benachbarten Überbrückungsleitern 64.
    [0033] 3 isteine perspektivische Ansicht einer Mehrschicht-PCB 100, die eine vergrabeneSignalleiterbahn 20, Isolationsschichten 14, 16 und 18,eine leitfähigeEbene 110, die einen Rückführungssignalleiter 120 aufweist,zwei kontinuierliche Öffnungen 122 und 124 undeine andere leitfähigeEbene 40 umfaßt,gemäß einemAusführungsbeispielder Erfindung. Die PCB 100 ist der PCB 50 ähnlich,außerdaß zweikontinuierliche Öffnungen 122 und 124,die Breiten 126 bzw. 128 aufweisen, in der leitfähigen Ebene 110 geräumt sind,um einen Rückführungssignalleiter 120 zubilden, der eine Breite 127 aufweist, in einer Ausrichtungmit der Leiterbahn 20. Die PCB 50 von 2 erhöhteine Rückführungssignalübertragungswegimpedanzdurch eine Räumungeines Abschnitts der leitfähigenEbene, um den Abstand D zu erhöhen,währenddie leitfähigeEbene 60 mit einer infiniten Breite mit Bezug auf die BreiteS der Leiterbahn 20 gelassen wird. Im Gegensatz dazu erhöht die PCB 100 die Übertragungswegimpedanzdurch ein Definieren einer finiten Breite 127 des Rückführungssignalleiters 120.Die charakteristische Impedanz Zo der Signalleiterbahn, die in Gleichung(3) ausgedrücktist, wird nun ebenfalls eine Funktion der Breite 127 desRückführungssignalleiters 120.Die Breite 127 kann größer, diegleiche oder kleiner als die Breite S der Leiterbahn 20 sein,wie es notwendig ist, um eine ausgewählte Impedanz und Stromkapazität zu liefern.
    [0034] DieleitfähigeEbene 110 kann verwendet werden, um eine Mehrzahl von Übertragungswegendurch ein Ausrichten einer Mehrzahl von Signalleiterbahnen zu bilden.Zum Beispiel könnenzwei Übertragungswege unterVerwendung der leitfähigenEbene 110 in der PCB 100 durch ein Bilden vonzwei Rückführungssignalleiterndefiniert werden, die jeweils in einer Ausrichtung mit einer Leiterbahnauf eine dem Leiter 120 ähnliche Weise gebildet sind.Die zwei Rückführungssignalleiterkönnenjeweils durch ein Räumeneines jeweiligen Paars von kontinuierlichen Öffnungen, wie beispielsweisedie Öffnungen 122 und 124,in einer Ausrichtung mit einer unterschiedlichen Leiterbahn definiertwerden, die auf der Isolationsschicht 16 gebildet ist.Jede Leiterbahn, die auf der Isolationsschicht 16 gebildetist, könnteeine unterschiedliche Übertragungsschleifenimpedanzaufweisen, wie es durch eine Kombination der Breiten der kontinuierlichen Öffnungenund der Breite des Rückführungssignalübertragungswegsderselben definiert ist, die dadurch definiert ist.
    [0035] Wiebei der PCB 50 von 2 kanndie Breite 127 kleiner, gleich oder größer als die Breite S der Signalleiterbahn 20 sein.Ferner kann eine longitudinale Mittellinie der Breite 127 miteiner longitudinalen Mittellinie der Leiterbahnbreite S zusammenfallenoder nicht zusammenfallen. Bei einem alternativen Ausführungsbeispielkann eine andere leitfähigeEbene, wie beispielsweise die Ebene 30, ebenfalls einekontinuierliche (nicht gezeigte) Öffnung aufweisen, die mit derSignalleiterbahn 20 ausgerichtet ist. Ebenso können beider PCB 50 optionale Überbrückungsleiter über die Öffnungen 122 und 124 durchein Weglassen von Abschnitten der leitfähigen Ebene 110 gebildetwerden, wenn die kontinuierlichen Öffnungen 122 und 124 im übrigen geräumt werden.
    [0036] Fallsaußerdemdie Öffnungen 122 und 124 schmalgenug sind, dann kann sich das Rückführungssignalferner entlang einer oder beider Kanten der Ebene 110 zusätzlich zueinem Rückkehrenentlang dem Leiter 120 bewegen. Deshalb können dieBreiten 126 und 128 ferner ausgewählt werden,um Zo bei einem erwünschtenWert zu setzen.
    [0037] Wiebei der PCB 50 von 2 kannferner die PCB 100 einen oder mehrere Überbrückungsleiter über die Öffnungen 122 und 124 umfassen,um Querströmezu leiten.
    [0038] Einegedruckte Schaltungsplatine, die Aspekte der Erfindung verwendet,kann bei einem jeglichen elektrischen System verwendet werden, umeinen Übertragungswegbereitzustellen, der eine auswählbare kontinuierlicheImpedanz aufweist, insbesondere Systeme, die Hochfrequenzsignalebetreffen, wie beispielsweise Computersysteme.
    [0039] Obwohldie vorliegende Erfindung in beträchtlichem Detail mit Bezugauf bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispielebeschrieben wurde, sind andere Ausführungsbeispiele möglich. Dahersollte die Wesensart oder der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nichtauf die Beschreibung der Ausführungsbeispielebegrenzt sein, die hierin enthalten ist. Die Erfindung soll in denAnsprüchenliegen.
    权利要求:
    Claims (31)
    [1] Schaltungsplatine (50), die folgendeMerkmale aufweist: einen Signalleiter (20); und eineleitfähigeEbene (60), die eine Öffnung(62) aufweist, wobei Abmessungen der Öffnung (66) und eine Nähe der Öffnung zudem Signalleiter (D) ausgewähltsind, um eine Impedanz des Signalleiters zu beeinflussen.
    [2] Schaltungsplatine (50) gemäß Anspruch1, bei der der Signalleiter eine Breite (S) aufweist und die Öffnung eineBreite (66) aufweist, die größer als die Signalleiterbreiteist.
    [3] Schaltungsplatine (50) gemäß Anspruch1 oder 2, bei der der Signalleiter (20) mit Bezug auf die Öffnung (62)zentriert ist.
    [4] Schaltungsplatine (50) gemäß einemder Ansprüche1 bis 3, bei der ein Abschnitt der Öffnung unter dem Signalleiter(20) positioniert ist.
    [5] Schaltungsplatine (50) gemäß einemder Ansprüche1 bis 3, bei der kein Abschnitt der Öffnung unterhalb des Signalleiters(20) positioniert ist.
    [6] Schaltungsplatine (50) gemäß einemder Ansprüche1 bis 5, bei der der Signalleiter (20) und die leitfähige Ebene(60) zumindest einen Abschnitt eines Signalübertragungswegsbilden.
    [7] Schaltungsplatine (50) gemäß Anspruch6, bei der der Übertragungswegeine im wesentlichen einheitliche Impedanz für ein Hochfrequenzsignal darstellt.
    [8] Schaltungsplatine (50) gemäß Anspruch7, bei der die Impedanz des Übertragungswegseine Funktion der Öffnungsbreite(66) ist.
    [9] Schaltungsplatine (50) gemäß Anspruch7 oder 8, bei der der Signalleiter (20) eine Breite (S)aufweist und die Impedanz des Übertragungswegseine Funktion der Signalleiterbreite (S) ist.
    [10] Schaltungsplatine (50) gemäß einemder Ansprüche1 bis 9, bei der die Öffnung(62) im wesentlichen parallel zu dem Signalleiter (20)ist.
    [11] Schaltungsplatine (50) gemäß einemder Ansprüche1 bis 10, bei der die Öffnung(62) kontinuierlich ist.
    [12] Schaltungsplatine (50) gemäß einemder Ansprüche1 bis 11, die ferner einen Überbrückungsleiter(64) umfaßt,der die leitfähigeEbene (60) elektrisch überdie Öffnung(62) koppelt.
    [13] Schaltungsplatine (50) gemäß Anspruch12, bei der der Überbrückungsleiter(64) eine Breite aufweist, die dimensioniert ist, um einenStromübertragungsweg über die Öffnung bereitzustellen,der eine vernachlässigbareImpedanzdiskontinuitätfür einSignal darstellt, das im allgemeinen parallel zu der Öffnung (62)fließt.
    [14] Schaltungsplatine (50) gemäß einemder Ansprüche1 bis 13, die ferner eine isolierende Schicht zwischen dem Signalleiter(20) und der leitfähigenEbene (60) umfaßt.
    [15] Schaltungsplatine (50) gemäß einemder Ansprüche1 bis 14, bei dem der Signalleiter (20) eine Leiterbahnaufweist.
    [16] Schaltungsplatine (50) gemäß einemder Ansprüche1 bis 15, bei der der Signalleiter (20) im Inneren einerSchaltungsplatine ist.
    [17] Schaltungsplatine (100), die folgende Merkmaleaufweist: einen Signalleiter (20); eine leitfähige Ebene(110), die eine erste Öffnung(122) und eine zweite Öffnung(124) aufweist, wobei jeweilige Abmessungen der Öffnungen(126, 128) und eine jeweilige Nähe der Öffnungenzu dem Signalleiter (D) ausgewähltsind, um eine Impedanz des Signalleiters (20) zu beeinflussen.
    [18] Schaltungsplatine (100) gemäß Anspruch17, bei der kein Abschnitt der ersten Öffnung (122) unterhalb desSignalleiters (20) positioniert ist.
    [19] Schaltungsplatine (100) gemäß Anspruch17 oder 18, bei der ein Abschnitt der leitfähigen Ebene (110) zwischender ersten Öffnung(122) und der zweiten Öffnung(124) einen Rückführungssignalleiter(120) definiert und bei der der Signalleiter (20)und der Rückführungssignalleiter(120) zumindest einen Teil eines Übertragungswegs bilden.
    [20] Schaltungsplatine (100) gemäß Anspruch19, bei der eine longitudinale Mittellinie des Rückführungssignalleiters (120)mit einer longitudinalen Mittellinie des Signalleiters (20)zusammenfällt.
    [21] Schaltungsplatine (100) gemäß Anspruch19 oder 20, bei der der Übertragungswegeine im wesentlichen einheitliche Impedanz für ein Hochfrequenzsignal darstellt.
    [22] Schaltungsplatine (100) gemäß einemder Ansprüche19 bis 21, bei der die Impedanz des Übertragungswegs eine Funktionder Breite der ersten Öffnungist.
    [23] Schaltungsplatine (100) gemäß einemder Ansprüche19 bis 21, bei der die Impedanz des Übertragungswegs eine Funktionder Rückführungssignalleiterbreiteist.
    [24] Schaltungsplatine (100) gemäß einemder Ansprüche17 bis 23, die ferner einen Überbrückungsleiter umfaßt, derdie leitfähigeEbene (110) elektrisch überdie erste und die zweite Öffnung(122, 124) koppelt.
    [25] Verfahren zum Herstellen einer gedruckten Mehrschicht-Schaltungsplatine,die ein Hochfrequenzsignal handhabt, das folgende Schritte aufweist: Bildeneiner Signal-Leiterbahn (20) auf einer ersten isolierendenSchicht (16); Bilden einer zweiten isolierenden Schicht(18) benachbart zu der ersten isolierenden Schicht (16); Bildeneiner leitfähigenEbene auf der zweiten isolierenden Schicht (18); und Bildeneiner Öffnung(62) in der leitfähigenEbene, wobei Abmessungen der Öffnung (66) und eineNähe (D)der Öffnungzu dem Signalleiter (20) ausgewählt sind, um eine Impedanzdes Signalleiters zu beeinflussen.
    [26] Verfahren zum Herstellen einer gedruckten Mehrschicht-Schaltungsplatine,die ein Hochfrequenzsignal handhabt, das folgende Schritte aufweist: Bildeneiner Signal-Leiterbahn (20) auf einer ersten isolierendenSchicht; Bilden einer zweiten isolierenden Schicht benachbartzu der ersten isolierenden Schicht; Bilden einer leitfähigen Ebene(110) auf der zweiten isolierenden Schicht; und Bildeneiner beabstandeten ersten Öffnung(122) und einer zweiten Öffnung (124) in derleitfähigenEbene (110), wobei jeweilige Abmessungen der Öffnungen(126, 128) und eine jeweilige Nähe (D) der Öffnungenzu dem Signalleiter (20) ausgewählt sind, um eine Impedanzdes Signalleiters zu beeinflussen.
    [27] Verfahren gemäß Anspruch26, bei dem die erste Öffnung(122) und die zweite Öffnung(124) zusammenwirkend eine leitfähige Ebene (110) relativzu der Leiterbahn definieren.
    [28] Verfahren zum Leiten eines Hochfrequenzsignals ineiner Schaltungsplatine (50), das die folgenden Schritteaufweist: Übertragendes Hochfrequenzsignals entlang einem Signalleiter (20)der Schaltungsplatine (50); und Rückführen des Hochfrequenzsignalsentlang einem Abschnitt einer leitfähigen Ebene (60),die eine Öffnung (62)aufweist, wobei Abmessungen der Öffnung(62) und eine Näheder Öffnung(62) zu dem Signalleiter (20) ausgewählt sind,um eine Impedanz des Signalleiters (20) zu beeinflussen.
    [29] Verfahren gemäß Anspruch28, bei dem die Öffnung(62), der Signalleiter (20) und ein Abstand zwischender Öffnung(62) und dem Signalleiter dimensioniert sind, um eine Signalübertragungswegimpedanzzu definieren.
    [30] Elektronisches System, das folgende Merkmale aufweist: eineSchaltungsplatine (50), die einen Signalleiter (20)und eine leitfähigeEbene (60) umfaßt,die eine kontinuierliche Öffnung(62) aufweist, die mit dem Signalleiter (20) ausgerichtetist, wobei der Signalleiter (20) und ein Abschnitt derleitfähigenEbene (60) in der Näheder Öffnung(62) zumindest einen Teil eines Signalübertragungswegs definieren.
    [31] Schaltungsplatine (50), die folgende Merkmaleaufweist: einen Signalleiter (20), der eine Leiterbreiteaufweist; und eine leitfähigeReferenzebene (60), die eine kontinuierliche Öffnung (62)aufweist, die mit dem Signalleiter (20) ausgerichtet ist,wobei die Öffnung(62) eine Öffnungsbreiteaufweist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US20050083147A1|2005-04-21|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-05-25| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2008-04-17| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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