多层线路结构的制作方法

本发明涉及一种多层线路结构，且特别是涉及一种差动传输线路结构。

背景技术：

随着科技的进步，信号传输速率需求大增。目前，常通过高速差动传输技术来传输高速信号。所谓差动输送，是指使用两根传输线使电流在两者逆向流动，并通过传输线间的电位差进行传输的方法，其具有抗干扰能力强的优点。

图1是现有的一种多层线路结构的局部示意图。图2是图1的多层线路结构的局部俯视示意图。需说明的是，为了图面的简洁，图1仅简单绘是出局部与差动传输相关的线路，而省略了不同平面的线路之间的介电层或是其他线路。并且，由于上述与差动传输相关的线路位于不同平面，在图2的俯视图中特意将位于较下方平面的线路以虚线表示，以区别不同平面的线路。

请参阅图1与图2，现有的多层线路结构10包括两差动传输线对11a、11b、两差动接垫对18a、18b及两导通孔19、20。两差动传输线对11a、11b位于不同平面且通过差动接垫18a、18b与导通孔19、20彼此电连接。

如图1与图2所示，差动传输线对11a包括并排的第一传输线12a以及第二传输线15a，其中第一传输线12a包括相连的第一部分13a及第二部分14a，第二传输线15a包括相连的第一部分16a及第二部分17a。差动传输线对11b包括并排的第一传输线12b以及第二传输线15b，其中第一传输线12b包括相连的第一部分13b及第二部分14b，第二传输线15b包括相连的第一部分16b及第二部分17b。

由于线路与通孔制作工艺的最小间距差异限制，在差动传输线对11a中，两第一部分13a、16a之间的间距s1存在变化，两第二部分14a、17a之间的间距s2固定，而形成例如是y形线路(y-junction)的布局。在差动传输线对11b中，两第一部分13b、16b之间的间距s3存在变化，两第二部分14b、17b之间的间距s4固定，而形成例如是y形线路(y-junction)的布局。两导通孔19、20之间的最小距离d一般来说会不同于(例如是大于)差动传输线对11a的第一传输线12a的第二部分14a与第二传输线15a的第二部分17a之间的最小间距s2，两导通孔19、20之间的最小间隔距离d一般来说会不同于(例如是大于)差动传输线对11b的第一传输线12b的第二部分14b与第二传输线15b的第二部分17b之间的最小间距s4。然而，两第一传输线12a与第二传输线15a之间及第一传输线12b以及第二传输线15b之间分别存在间距变化的区段s1、s3，而使得阻抗会随着间距的不同而改变，导致信号传输损耗增加，而使信号传输品质下降。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种多层线路结构，其具有较佳的阻抗匹配。

为达上述目的，本发明的一种多层线路结构，包括差动传输线对及至少一导电图样。此差动传输线对包括并排的第一传输线以及第二传输线，其中第一传输线以及第二传输线分别包括相连的第一部分及第二部分，第一传输线的第一部分与第二传输线的第一部分的间距存在变化，第一传输线的第二部分与第二传输线的第二部分的间距固定，第一区位于第一传输线的该第一部分与第二传输线的第一部分之间，第二区与第一区相对且位于第一传输线的第一部分的一侧，第三区与第一区相对且位于第二传输线的第一部分的一侧。导电图样与此差动传输线对共平面且位于第一区、第二区及第三区的至少其中之一，导电图样电连接于参考电位且与此差动传输线对电性绝缘。

基于上述，在本发明的多层线路结构的差动传输线对中，第一传输线的第一部分与第二传输线的第一部分的间距存在变化，将第一传输线的第一部分与第二传输线的第一部分之间划分为第一区，与第一区相对且位于第一传输线的第一部分的一侧的区域划分为第二区，与第一区相对且位于第二传输线的第一部分的一侧的区域划分为第三区，通过位于差动传输线对的第一区、第二区及第三区的至少其中之一配置导电图样，而且导电图样电连接于参考电位且与此差动传输线对电性绝缘，而改善此差动传输线对在具有间距变化处的阻抗控制，达到减少阻抗不连续点、降低高频信号反射、及提高信号完整性的效果。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1是现有的一种多层线路结构的局部示意图；

图2是图1的多层线路结构的局部俯视示意图；

图3是依照本发明的一实施例的一种多层线路结构的局部示意图；

图4是图3的多层线路结构的局部俯视示意图；

图5与图7分别是其中两种现有的多层线路结构与本发明的多层线路结构的频率-差动反射损耗(sdd11)与频率-差动传输损耗(sdd12)的示意图；

图6与图8分别是其中两种现有的多层线路结构与本发明的多层线路结构的时间-特性阻抗的示意图；

图9至图12分别是依照本发明的其他实施例的多种多层线路结构的局部俯视示意图；

图13、图14与图15是本发明的三实施例的局部剖面示意图。

符号说明

d：距离

s1、s2、s3、s4：间距

10：现有的多层线路结构

11a、11b：差动传输线对

12a、12b：第一传输线

13a、13b：第一部分

14a、14b：第二部分

15a、15b：第二传输线

16a、16b：第一部分

17a、17b：第二部分

18a、18b：差动接垫对

19、20：导通孔

20a、20b：第一区

22a、22b：第二区

24a、24b：第三区

100：多层线路结构

102a、102b、102e、102f：差动传输线对

104a、104b、104e、104f：第一传输线

105a、105b、105e、105f：第一部分

106a、106b：第二部分

110a、110b、110e、110f：第二传输线

112a、112b、112e、112f：第一部分

114a、114b：第二部分

120、122：参考平面

124、126：平面

130a、130b、130c、130g：导电图样

140a、140b：第一差动接垫

141a、141b：第二差动接垫

150a、150b：盲孔

150c：埋孔

150d：贯通孔

170、180：导通孔

具体实施方式

图3是依照本发明的一实施例的一种多层线路结构的局部示意图。需说明的是，为了图面的简洁，图3仅简单绘是出局部与差动传输线路与参考平面，而省略了不同平面的线路之间的介电层或是其他线路。请参阅图3，本实施例的多层线路结构100包括两组差动传输线对102a、102b、两个第一差动接垫140a、140b、两个第二差动接垫141a、141b、两个导通孔170、180、两组导电图样130a、130b、两个盲孔150a、150b。

更明确地说，其中一差动传输线对102a、其中一个第一差动接垫140a、其中一个第二差动接垫141a与其中一组导电图样130a位于其中一个线路层(例如是图3中位于较上方的平面124)，另一差动传输线对102b、另一第一差动接垫140b、其中一个第二差动接垫141b与另一组导电图样130b位于另一线路层(例如是图3中位于较下方的平面126)。

位于上方的差动传输线对102a包括并排的第一传输线104a以及第二传输线110a，第一传输线104a包括相连的第一部分105a及第二部分106a，且第二传输线110a包括相连的第一部分112a及第二部分114a。第一传输线104a的第一部分105a与第二传输线110a的第一部分112a的间距s1存在变化。位于下方的差动传输线对102b包括并排的第一传输线104b以及第二传输线110b，第一传输线104b包括相连的第一部分105b及第二部分106b，且第二传输线110b包括相连的第一部分112b及第二部分114b。第一传输线104b的第一部分105b与第二传输线110b的第一部分112b的间距s3存在变化。

更明确地说，在本实施例中，第一传输线104a的第一部分105a与第二传输线110a的第一部分112a的间距s1随着远离第一传输线104a的第二部分106a与第二传输线110a的第二部分114a而增加，第一传输线104b的第一部分105b与第二传输线110b的第一部分112b的间距s3随着远离第一传输线104b的第二部分106b与第二传输线110b的第二部分114b而增加。此外，第一传输线104a的第二部分106a与第二传输线110a的第二部分114a的间距s2固定，第一传输线104b的第二部分106b与第二传输线110b的第二部分114b的间距s4固定。

第一差动接垫140a、第二差动接垫141a分别连接于与其相同平面的第一传输线104a的第一部分105a以及第二传输线110a的第一部分112a。第一差动接垫140b、第二差动接垫141b分别连接于与其相同平面的第一传输线104b的第一部分105b以及第二传输线110b的第一部分112b。位于不同平面的第一差动接垫140a、140b之间通过导通孔170电连接。位于不同平面的第二差动接垫141a、141b之间通过导通孔180电连接。

由于差动传输线对102a、102b与导通孔170、180的制作工艺差异限制，两导通孔170、180之间的最小间距会不同于第一传输线104a的第二部分106a及第二传输线110a第二部分114a之间的最小间距s2及第一传输线104b第二部分106b及第二传输线110b第二部分114b之间的最小间距s4。在本实施例中，第一传输线104a的第一部分105a与第二传输线110a的第一部分112a之间的间距s1随着远离第一传输线104a的第二部分106a与第二传输线110a的第二部分114a而增加，且第一差动接垫140a与第二差动接垫141a之间的距离d大于第一传输线104a的第二部分106a与第二传输线110a的第二部分114a之间的间距s2，使得第一传输线104a与第二传输线110a呈现出y形的线路结构。第一传输线104a的第一部分105a以及第二传输线110a的第一部分112a的间距s1具有变化而使得差动传输线的阻抗改变而产生阻抗不匹配的问题。

同样地，第一传输线104b的第一部分105b与第二传输线110b的第一部分112b的间距s3随着远离第一传输线104b的第二部分106b与第二传输线110b的第二部分114b而增加，且第一差动接垫140b与第二差动接垫141b之间的间隔距离大于第一传输线104b的第二部分106b以及第二传输线110b的第二部分114b之间的间距s4，使得第一传输线104b与第二传输线110b呈现出y形的线路结构。第一传输线104b的第一部分105b以及第二传输线110b的第一部分112b的间距s3具有变化而使得差动传输线的阻抗改变而产生阻抗不匹配的问题。

本实施例的多层线路结构100特意在第一传输线104a的第一部分105a与第二传输线110a的第一部分112a旁配置导电图样130a，第一传输线104b的第一部分105b与第二传输线110b的第一部分112b旁配置导电图样130b，以解决上述阻抗不匹配的问题。需说明的是，第一传输线104a、104b的第一部分105a、105b分别与第二传输线110a、110b的第一部分112a、112b的间距s1、s3变化的形式并不以上述为限制，在其他实施例中，也有可能是第一差动接垫140a与第二差动接垫141a之间的距离d小于所连接的第一传输线104a的第二部分106a与第二传输线110a的第二部分114a之间的间距s2。第一差动接垫140b与第二差动接垫141b之间的距离小于所连接的第一传输线104b的第二部分106b与第二传输线110b的第二部分114b之间的间距s4，且第一传输线104a、104b的第一部分105a、105b与第二传输线110a、110b的第一部分112a、112b的间距s1、s3随着远离第一传输线104a、104b的第二部分106a、106b与第二传输线110a、110b的第二部分114a、114b而减少，此配置同样也会产生阻抗不匹配的问题。

在本实施例中，第一区20a位于第一传输线104a的第一部分105a与第二传输线110a的第一部分112a之间，导电图样130a位于与其共平面的差动传输线对102a的第一区20a，且与此差动传输线对102a电性绝缘。由于两第一部分105a、112a接近于v形，导电图样130a的轮廓对应于两第一部分105a、112a的轮廓，而呈现出接近三角形的形状，且导电图样130a的轮廓在靠近第一差动接垫140a、141a处也对应地呈现弧形轮廓，使得导电图样130a分别与第一传输线104a的第一部分105a、第二传输线110a的第一部分112a、第一差动接垫140a、第二差动接垫141a之间保持相同的间距。第一区20b位于第一传输线104b的第一部分105b与第二传输线110b的第一部分112b之间，导电图样130b位于与其共平面的差动传输线对102b的第一区20b，且与此差动传输线对102b绝缘。由于两第一部分105b、112b接近于v形，导电图样130b的轮廓对应于两第一部分105b、112b的轮廓，而呈现出接近三角形的形状，且导电图样130b的轮廓在靠近第一差动接垫140b、141b处也对应地呈现弧形轮廓，使得导电图样130b分别与第一传输线104b的第一部分105b、第二传输线110b的第一部分112b、第一差动接垫140b、第二差动接垫141b之间保持相同的间距。

在本实施例中，多层线路结构100还包含至少一参考平面120、122(以虚线平面表示)，参考平面120、122具有参考电位。更明确地说，多层线路结构100包括了两个参考平面120、122，位于不同平面的两导电图样130a、130b分别通过两盲孔150a、150b电连接于两参考平面120、122(参考电位)。参考平面120、122可以是接地面或是接到特定电压的平面。在本实施例中，两参考平面120、122分别是位于上下两差动传输线对102a、102b所在平面124、126之间，但参考平面120、122与上下两差动传输线对102a、102b分别所在平面124、126的相对位置并不以此为限制。只要是其中一个参考平面120或122位于差动传输线对102a所在平面124的上方或下方或是位于差动传输线对102b所在平面126的上方或下方即可。在其他实施例中，多层线路结构100也可以只有一个参考平面120或122，分别位于平面124和126的两导电图样130a、130b也可以电连接于同一个参考平面120或122。

图4是图3的多层线路结构的局部俯视示意图。需说明的是，由于上述两差动传输线路102a、102b分别位于平面124、126，在图4的俯视图中特意将位于较下方平面的线路以虚线表示，以区别不同平面的线路。由图4可看出，在本实施例中，两组导电图样130a、130b在差动传输线对102a所在的平面124(标示于图3)上的投影不重叠，且对称于位于此平面124上的第一差动接垫140a与第二差动接垫141a的连线。在图4中，两组导电图样130a、130b的总轮廓会呈现出接近于正方形的形状，且在靠近第一差动接垫140a与第二差动接垫141a处呈对应的弧形。由图4可知，导电图样130a分别与与第一传输线104a的第一部分105a以及第二传输线110a的第一部分112a之间的间距固定，且导电图样130b分别与第一传输线104b的第一部分105b以及第二传输线110b的第一部分112b之间的间距固定，用于分别调整间距具有变化的第一传输线104a的第一部分105a与第二传输线110a的第一部分112a以及第一传输线104b的第一部分105b与第二传输线110b的第一部分112b之间的阻抗匹配状态。

图5与图7分别是其中两种现有的多层线路结构10与如图3、图4所示的多层线路结构100的频率-差动反射损耗(sdd11)及频率-差动传输损耗(sdd12)的示意图。图6与图8分别是其中两种现有的多层线路结构10与如图3、图4所示的多层线路结构100的时间-特性阻抗的示意图。需说明的是，在图5至图8中，现有的多层线路结构10的模拟曲线以细虚线表示，如图3、图4所示的多层线路结构100的模拟曲线以粗实线表示。

现有的多层线路结构10以图1与图2的多层线路结构为例，若第一差动接垫140a与第二差动接垫140b之间的距离d(标示于由图2)以50密耳(mil)、差动传输线的线宽4mil、线的间距s28mil为例，由图5可看到，在频率f＝36ghz时，现有的多层线路结构10的反射损耗(sdd11)约为-16.8(增益db)，如图3、图4所示的多层线路结构100的反射损耗(sdd11)约为-24(增益db)。由图6可看到，现有的多层线路结构10的特性阻抗约为107欧姆，本实施例的多层线路结构100的特性阻抗约为99欧姆。

另外，若第一差动接垫140a与第二差动接垫140b之间的距离d以80密耳(mil)、差动传输线的线宽4mil、线的间距s48mil为例，由图7可看到，在频率f＝20ghz时，现有的多层线路结构10的反射损耗(sdd11)约为-17(增益db)，如图3、图4所示的多层线路结构100的反射损耗(sdd11)约为-24(增益db)。由图8可看到，现有的多层线路结构10的特性阻抗约为111欧姆，本实施例的多层线路结构100的特性阻抗约为100.9欧姆。

根据图5至图8的模拟结果可知，相较于现有的多层线路结构10，本实施例的多层线路结构100中，差动传输线102a通过导电图样130a来调整控制第一传输线104a的第一部分105a与第二传输线110a的第一部分112a之间的阻抗；差动传输线102b通过导电图样130b来调整控制第一传输线104b的第一部分105b与第二传输线110b的第一部分112b之间的阻抗，而使得差动反射损耗和阻抗被有效地降低。

当然，导电图样130a、130b的配置位置与形式并不以上述为限制。图9至图12分别是依照本发明的其他实施例的多种多层线路结构的局部俯视示意图。需说明的是，在下面的附图中与前一实施例相同或是相似的元件以相同或相似的符号表示，不再多加赘述。

请先参阅图9，在本实施例中，第一传输线104a的第一部分105a的外侧具有一第二区22a，第二传输线110a的第一部分112a的外侧具有一第三区24a，第二区22a与第一区20a(标示于图4)相对且位于第一传输线104a的第一部分105a的一侧，第三区24a与第一区20a(标示于图4)相对且位于第二传输线110a的第一部分112a的一侧。在多层线路结构中，在与差动传输线对102a相同平面124(标示于图3)上具有两个导电图样130c，此两个导电图样130c分别位于第二区22a与第三区24a。

同样地，第一传输线104b的第一部分105b的外侧具有第二区22b，第二传输线110b的第一部分112b的外侧具有第三区24b，第二区22b与第一区20b(标示于图4)相对且位于第一传输线104b的第一部分105b的一侧，第三区24b与第一区20b(标示于图4)相对且位于第二传输线110b的第一部分112b的一侧。多层线路结构中，在与差动传输线对102b相同平面126(标示于图3)上具有两个导电图样130d，此两个导电图样130d分别位于第二区22b与第三区24b。

请参阅图10，在本实施例中，多层线路结构中，在与差动传输线对102a相同平面124(标示于图3)上具有三个导电图样130a、130c，其中一个导电图样130a位于第一区20a(与图4所述的位置相同)中。另外两个导电图样130c位于第二区22a与第三区24a(与图9所述的位置相同)中。同样地，这些导电图样130a、130c的轮廓对应于第一传输线104a的第一部分105a与第二传输线110a的第一部分112a的轮廓，且与第一传输线104a的第一部分105a与第二传输线110a的第一部分112a保持相同的间距。

同样地，多层线路结构中，在与差动传输线对102b相同平面126上具有三个导电图样130b、130d，其中一个导电图样130b位于与图4相同的位置，也就是位于第一区20b。另外两个导电图样130d，位于与图9相同的位置，也就是位于第二区22b与第三区24b。同样地，这些导电图样130b、130d的轮廓对应于第一传输线104b的第一部分105b与第二传输线110b的第一部分112b的轮廓，且与第一传输线104b的第一部分105b与第二传输线110b的第一部分112b保持相同的间距。

请参阅图11，图11与图10的主要差异在于，在本实施例中，第一传输线104e的第一部分105e与第二传输线110e的第一部分112e的间距s1随着远离第一传输线104e的第二部分106a与第二传输线110e的第二部分114a而减少。在图11中，与差动传输线对102e相同的平面124(标示于图3)上也具有三个导电图样130a、130c，导电图样130a位于第一区20a，上下两导电图样130c分别位于第二区22a与第三区24a。同样地，这些导电图样130a、130c的轮廓对应于第一传输线104e的第一部分105e与第二传输线110e的第一部分112e的轮廓，且导电图样130a与第一传输线104e的第一部分105e、第二传输线110e的第一部分112e、第一差动接垫140a及第二差动接垫141a保持相同的间距，而上方的导电图样130c与第一传输线104e的第一部分105e维持一固定的间距，而下方的导电图样130c与第二传输线110e的第一部分112e维持一固定的间距。

同样地，第一传输线104f的第一部分105f与第二传输线110f的第一部分112f的间距s3随着远离第一传输线104f的第二部分106b与第二传输线110f的第二部分114b而减少。在图11中，与差动传输线对102f相同的平面上也具有三个导电图样130b、130d，导电图样130b位于第一区20b，上下两导电图样130d分别位于第二区22b与第三区24b。这些导电图样130b、130d的轮廓对应于第一传输线104f的第一部分105f与第二传输线110f的第一部分112f的轮廓，且导电图样130b与第一传输线104f的第一部分105f、第二传输线110f的第一部分112f、第一差动接垫140a及第二差动接垫141a保持相同的间距。而上下两导电图样130d分别与第一传输线104f的第一部分105f及第二传输线110f的第一部分112f之间维持固定的间距。

请参阅图12，图12的第一传输线104a与第二传输线110a的形式相同于图10的第一传输线104a与第二传输线110a的形式。图12与图10的差异在于，在本实施例中，导电图样130g包围了第一传输线104a的外侧、第二传输线110a的外侧、第一差动接垫140a、第二差动接垫141a并位于第一传输线104a的第一部分105a与第二传输线110a的第一部分112a之间的部位。更明确地说，导电图样130g位于第一传输线104a且远离于第二传输线110a的一侧、第二传输线110a且远离于第一传输线104a的一侧、绕过第一差动接垫140a、第二差动接垫141a且延伸至图12的右半部，并伸入第一传输线104a的第一部分105a与第二传输线110a的第一部分112a之间。并且，导电图样130g与第一传输线104a、第二传输线110a、第一差动接垫140a及第二差动接垫141a电性绝缘。在本实施例中，导电图样130g分别与第一传输线104a的第一部分105a、第二传输线110a的第一部分112a、第一差动接垫140a及第二差动接垫141a维持固定的间距。

另外，值得一提的是，导电图样130a、130b、130c、130d、130g与第一差动接垫140a、140b、第二差动接垫141a、141b在多层线路结构100上的位置可以是在表面或是内层。下面以导电图样130a与第一差动接垫140a为例，但也可应用于导电图样130b、130c、130d、130g与第一差动接垫140b、第二差动接垫141a、141b。

图13、图14与图15是本发明的三实施例的局部剖面示意图。请参阅图13，在本实施例中，导电图样130a可以是位于多层线路结构100的表面的微带线(mircostrip)线路，通过盲孔(blindvia)150a电连接到位于内部的参考平面122。或者，如图14所示，在本实施例中，导电图样130a也可以是位于多层线路结构100内部的带状线(stripline)线路，通过埋孔(buriedvia)150c电连接到位于内层的导电图样130a的下方(或上方)的参考平面122。或者，如图15所示，在本实施例中，导电图案130a也可以是微带线(mircostrip)线路，通过贯通孔(platedthroughvia)150d电连接到参考平面122。

综上所述，在本发明的多层线路结构的差动传输线对中，第一传输线的第一部分与第二传输线的第一部分的间距存在变化，将第一传输线的第一部分与第二传输线的第一部分之间划分为第一区，与第一区相对且位于第一传输线的第一部分的一侧的区域划分为第二区，与第一区相对且位于第二传输线的第一部分的一侧的区域划分为第三区，通过位于差动传输线对的第一区、第二区及第三区的至少其中之一配置导电图样，而且导电图样电连接于参考平面且与此差动传输线对电性绝缘，而改善此差动传输线对段在具有间距变化处的阻抗控制，达到减少阻抗不连续点、降低高频信号反射、及提高信号完整性的效果。

虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。