高速印刷电路板及其差分布线方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电路技术领域，尤其是设及一种高速印刷电路板及其差分布线方法。
【背景技术】
[0002] 印刷电路板至少包括布线层、屏蔽层和电介质层，布线层包括信号线和BGA度all GridAssay,焊球阵列封装）区域、非BGA区域。现有大量的PCB板差分布线方法一般是在非 BGA区尽量控制在合理的布线宽幅，其线宽/距离较大；而在BGA区引脚阵列的距离较小， 设计者一般采用与非BGA区差分对的线宽相同，减小差分对距离布置在BGA区内与非BGA 区互连。而实际上上述设计难W保证BGA区内与非BGA区阻抗一致，从而造成阻抗波动，影 响信号传输质量。尤其是伴随着4G、5G高速通讯网络的蓬勃发展，在高速信号传输过程中， 对链路阻抗一致性要求越来越高，运意味着维持高质量的高速信号传输质量须控制传输通 道阻抗非常稳定。传统的印刷电路板布线方式将无法满足高速信号质量需求。
【发明内容】
[0003] 基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种高速印刷电路板及其差分布 线方法，其能够保证信号传输链路阻抗一致，提高信号传输质量，进而保证高速信号传输。
[0004] 其技术方案如下：
[0005] -种高速印刷电路板，包括依次层叠的布线层、电介质层和屏蔽层，所述布线层包 括BGA区域、非BGA区域和相对设置的两条差分传输线路，两条所述差分传输线路均包括位 于所述BGA区域第一差分线、位于所述非BGA区域的第二差分线和连接所述第一差分线和 所述第二差分线的第一连接线，所述第一差分线的宽度小于所述第二差分线的宽度，两条 所述第一差分线之间的距离小于两条所述第二差分线之间的距离，所述第一连接线的宽度 由所述BGA区域向所述非BGA区域逐渐增加，两条所述第一连接线之间的距离由所述BGA 区域向所述非BGA区域逐渐增加。
[0006] 在其中一个实施例中，所述第一差分线的宽度和两条所述第一差分线之间的距离 满足公式：
[0008]其中，Zz为非BGA区域预设的阻抗要求值，W1为所述第一差分线的宽度，d1为两条 所述第一差分线之间的距离，h为所述电解质层的厚度，et为所述电解质层的介电常数，t 为所述布线层的铜厚。
[0009] 在其中一个实施例中，所述BGA区域设有W阵列方式布置的焊盘，两条所述第一 差分线位于相邻两行所述焊盘之间，所述第一差分线的宽度和两条所述第一差分线之间的 距离还满足公式：
[0010] 2wi+di^Si_2s2，
[0011] 其中，Si为相邻两行所述焊盘之间的距离，S2为所述焊盘至所述第一差分线的最 小可加工距离。
[0012] 在其中一个实施例中，所述第二差分线的宽度和两条所述第二差分线之间的距离 满足公式：
[0014] 其中，Zz为非BGA区域预设的阻抗要求值，W2为所述第二差分线的宽度，d2为两条 所述第二差分线之间的距离，h为所述电解质层的厚度，et为所述电解质层的介电常数，t 为所述布线层的铜厚。
[0015] 在其中一个实施例中，所述第一连接线靠近所述第一差分线的一端的宽度与所述 第一差分线的宽度相等，所述第一连接线靠近所述第二差分线的一端的宽度与所述第二差 分线的宽度相等。
[0016] 在其中一个实施例中，两条所述差分传输线路均还包括位于所述BGA区域的第一 焊盘，每一条所述第一差分线远离所述第二差分线的一端均通过第二连接线与所述第一焊 盘连接，两条所述第一差分线之间的距离小于两个所述第一焊盘之间的距离，所述第二连 接线的宽度由所述第一差分线向所述第一焊盘方向逐渐增加，两条所述第二连接线之间的 距离由所述第一差分线向所述第一焊盘方向逐渐增加。
[0017] 本技术方案还提供了一种高速印刷电路板的差分布线方法，所述高速印刷电路板 包括依次层叠的布线层、电介质层和屏蔽层，所述布线层包括BGA区域、非BGA区域和位于 所述BGA区域相对设置的两条第一差分线、位于所述非BGA区域相对设置的两条第二差分 线，所述BGA区域设有W阵列方式布置的焊盘，W阵列方式布置的所述焊盘包括与所述第 一差分线一一对应的两个第一焊盘，所述第一焊盘与所述第一差分线远离所述第二差分线 的一端连接；该差分布线方法包括W下步骤：
[0018] 设定非BGA区域的预设阻抗要求值Z2,根据预设阻抗要求值Zz确定第二差分线宽 度W2和第二差分线之间的距离d2;
[0019] 根据BGA区域相邻两行焊盘之间的距离Si和焊盘至第一差分线的最小可加工 距离S2,计算第一差分线宽度Wi和两条第一差分线之间的距离d1，其中Wi和d1应满足 2wi+di《Si-2s2,同时根据公式
，进一步计算得 出Wi和d1，其中，h为电解质层的厚度，et为电解质层的介电常数，t为布线层的铜厚；
[0020]根据上述确定的Wi和W2加工第一差分线和第二差分线；
[0021] 根据上述确定的di在BGA区域布置相对设置的两条第一差分线，其中两条所述第 一差分线位于相邻两行焊盘之间，同时，根据上述确定的d2在非BGA区域布置相对设置的 两条第二差分线；
[0022] 通过第一连接线连接第一差分线和与之对应的第二差分线；
[0023] 通过第二连接线连接第一差分线和与之对应的第一焊盘，使得第一焊盘、第二连 接线、第一差分线、第一连接线和第二差分线依次连接配合形成相对设置的两条差分传输 线路。
[0024]在其中一个实施例中，所述根据公式是
进一步计算得出Wi和d1的数值之后还包括W下步骤：
[00巧]从满足上述要求的所有Wi和d1中选择最大数值的W1为最终BGA区域的第一差分 线的线宽，与Wi对应的d1为最终BGA区域的两条第一差分线之间的距离。
[0026] 本发明的有益效果在于：
[0027]根据差分特性阻抗公式可知，电路板差分传输对（两条差分传输线路）的阻抗由 差分线的尺寸、距离和支撑差分线的电解质层共同决定。由于第一差分线和第二差分线具 有相同的电介质层W及电介质层厚度，因而影响其阻抗的参数仅为其本身的尺寸和距离。 本发明提供的高速印刷电路板其位于BGA区域第一差分线的宽度小于非BGA区域第二差 分线的宽度，同时两条第一差分线的距离小于两条第二差分线的距离。在BGA区域，由于 引脚阵列的距离较小，使得第一差分线之间的距离减小，较之于非BGA区域，同时减小第一 差分线的宽度，可保证BGA区域和非BGA区域阻抗一致。同时在第一差分线和第二差分线 的连接处，由于连接处两侧的差分对宽幅（两条差分线的宽度与两条差分线之间的距离之 和）存在差异，连接处易产生阻抗波动。通过采用由BGA区域向非BGA区域宽度逐渐增加 的第一连接线连接第一差分线和第二差分线，并使得两条所述第一连接线之间的距离由所 述BGA区域向所述非BGA区域逐渐增加，可W减弱连接处的阻抗变化幅度，保证传输链路阻 抗一致性，提高信号传输质量，进而保证高速信号传输。本发明设计合理，结构简单，较之于 更改电解质层的介电常数等其他参数W实现阻抗的一致性难度更小，易于制作。
[0028]根据差分特性阻抗公式
确定BGA区 域的第一差分线的线宽和两条第一差分线之间的距离。其中Zz为非BGA区域预设的阻抗 要求值，因而由上述公式确定的第一差分线的线宽和距离可保证BGA区域与非BGA区域差 分传输对阻抗一致。
[0029] 经由上述差分阻抗模型公式确定的第一差分线的线宽和距离还应满足公式 2wi+di《S1-2S2,方可保证实际加工时电路板的可靠性和可制造加工性。其中，Wi为所述第 一差分线的宽度，di为两条所述第一差分线之间的距离，S1为相邻两行焊盘之间的距离，S2 为焊盘至第一差分线的最小可加工距离。
[0030] 所述第一连接线靠近所述第一差分线的一端的宽度与所述第一差分线的宽度相 等，所述