一种具有良好电磁兼容性能的pcb结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有良好电磁兼容性能的PCB结构，所述PCB结构为多层板，所述多层板自上而下依次包括：顶层布线层、接地层、电源层和底层布线层；所述顶层布线层与所述底层布线层的外表面分别覆盖有阻焊层；所述阻焊层向PCB板内中心位置缩进距离S；开窗露出所述顶层布线层与所述底层布线层的铜皮；所述电源层与所述接地层的平面距离为H；所述电源层向PCB板内中心位置缩进距离L。本实用新型提供的PCB结构，能有效降低PCB内层的电磁干扰信号和电源噪声向外辐射以及层内相互干扰，并具有良好的散热效果。
【专利说明】—种具有良好电磁兼容性能的PCB结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及印刷电路板设计【技术领域】，尤其涉及一种具有良好电磁兼容性能的PCB结构。
【背景技术】
[0002]印刷电路板(Printed Circuit Board,简称PCB)几乎出现在每一种电子设备中，而电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)性能是在设计每一种电子设备必须关注并会遇到的问题。引起设备EMC问题的因素是多方面的，无论设备产生电磁干扰发射还是受到外界干扰的影响，或者电路之间产生相互干扰，PCB结构都是EMC问题的核心，因此，PCB设计对于保证设备的电磁兼容性具有重要的意义。
[0003]PCB板上的器件和线路是影响设备EMC两个关键因素，而实践表明，PCB的结构也是非常关键的一个因素。部分从器件选取和线路布局中很难解决的问题而转到PCB结构上会起到事半功倍的效果。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种具有良好电磁兼容性能的PCB结构，以降低PCB线路板上的电路产生的电磁辐射和对外界干扰的敏感性，且减小PCB上电路之间的相互影响。
[0005]为解决以上技术问题，本实用新型实施例提供一种具有良好电磁兼容性能的PCB结构，所述PCB结构为多层板，所述多层板自上而下依次包括:顶层布线层、接地层、电源层和底层布线层；
[0006]所述顶层布线层与所述底层布线层的外表面分别覆盖有阻焊层；所述阻焊层向PCB板内中心位置缩进距离S，其中S > O ;开窗露出所述顶层布线层与所述底层布线层的铜皮；
[0007]所述电源层与所述接地层的平面距离为H，其中H > O ;所述电源层向PCB板内中心位置缩进距离L，其中L > O。
[0008]进一步地，所述阻焊层向PCB板内中心位置缩进距离S为0.5?5毫米。
[0009]优选地，所述电源层向PCB板内中心位置缩进距离L为:20*H?100*H。
[0010]在一种实现方式中，所述顶层布线层与所述接地层之间还设有顶层接地层；所述底层布线层与所述电源层之间还设有底层接地层。并且，所述顶层接地层与所述接地层之间还设有第一信号层；所述底层接地层与所述电源层之间还设有第二信号层。
[0011]在另一种可实现方式中，所述顶层布线层与所述接地层之间设有多层上侧接地层和多层上侧信号层；所述底层布线层与所述电源层之间设有多层下侧接地层和多层下侧信号层;
[0012]每一层上侧信号层均与其中一个所述上侧接地层相邻；每一层下侧信号层均与其中一个所述下侧接地层相邻；并且，所述上侧接地层和所述上侧信号层的位置，以所述接地层和所述电源层为对称轴，与所述下侧接地层和所述下侧信号层的位置对称设置。
[0013]进一步地，所述PCB板侧面镀有一层金属层，所述金属层与所述顶层接地层、所述底层接地层电气连接。
[0014]更进一步地，所述PCB板上设置有多个均匀分布在PCB板四周的过孔；
[0015]每个所述过孔从所述顶层布线层贯穿到所述底层布线层，且所述过孔与所述接地层电气连接。
[0016]优选地，所述过孔在PCB板上呈圆形分布，且相邻过孔的间隔距离为D，其中，O < D< (λ/20)，λ为以电磁干扰噪声带宽为频率的信号波长。
[0017]本实用新型实施例提供的PCB结构，PCB板上下两个表层金属和侧面的地过孔和金属层形成一个封闭的电磁屏蔽体，且电源层向PCB板中心位置内缩，从而减少PCB内层信号与电源层平面的噪声向外辐射，并屏蔽外界电磁辐射干扰PCB内层信号；提高PCB板的沿边与产品金属外壳接触效果，减小接触空隙的产生，使PCB上下表面、内层的地平面与侧面连接在一起使PCB面积增加，增强PCB元件的散热效果和热量平衡。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型提供的具有良好电磁兼容性能的PCB结构的一个实施例的层叠横截面示意图；
[0019]图2是本实用新型提供的一种8层结构的PCB板横截面示意图；
[0020]图3是本实用新型实施例提供的过孔在PCB板上的正面分布图。
【具体实施方式】
[0021]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0022]参见图1，是本实用新型提供的具有良好电磁兼容性能的PCB结构的一个实施例的层叠横截面示意图。
[0023]如图1所示，本实施例提供的具有良好电磁兼容性能的PCB结构，为多层板，所述多层板自上而下依次包括:顶层布线层101、接地层102、电源层103和底层布线层104。
[0024]所述顶层布线层101与所述底层布线层104的外表面分别覆盖有阻焊层。具体地，顶层布线层101表面覆盖有阻焊层105，底层布线层104表面覆盖有阻焊层106。其中，阻焊层105和阻焊层106向PCB板内中心位置缩进距离S，其中S > O ;开窗露出所述顶层布线层101与所述底层布线层104的铜皮。优选地，该缩进距离S为0.5?5毫米。
[0025]所述电源层103与所述接地层102的平面距离为H，其中H > O ;所述电源层103向PCB板内中心位置缩进距离L，其中L > O。具体实施时，所述电源层向PCB板内中心位置缩进距离L优选为:20*Η?100*Η。在本实施例中，若电源层103内缩距离为20*Η，即L=20*Η，则PCB板可吸收70%的边缘辐射；若电源层103内缩距离为100*Η，即L = 100*Η，则PCB板可吸收98%的边缘辐射，能极大减小电源外向辐射电磁干扰。
[0026]进一步地，所述顶层布线层101与所述接地层102之间设有多层上侧接地层和多层上侧信号层；所述底层布线层104与所述电源层103之间设有多层下侧接地层和多层下侧信号层；并且，每一层上侧信号层均与其中一个所述上侧接地层相邻；每一层下侧信号层均与其中一个所述下侧接地层相邻；并且，所述上侧接地层和所述上侧信号层的位置，以所述接地层102和所述电源层103为对称轴，与所述下侧接地层和所述下侧信号层的位置对称设置。
[0027]本实施例中提供的PCB板的层叠结构有三个特点:(I)、所有的信号(走线)层都与接地层(GND参考平面)相邻；(2)、电源层与接地层(GND参考平面)相邻；(3)、层叠对称。其中，层叠对称是指，PCB板各层以接地层102和电源层103的水平面为分界线(或对称轴)，上下两侧的层在距离与类型(指接地层或信号层)上对称。这种层叠结构的PCB板对信号完整性与电源完整性有极大的好处，能很好的保持PCB线路上的传输信号的阻抗不突变，极大地减小信号反射与串扰从而减小电磁干扰向外辐射。另外电源层103紧靠一个接地层102，电源层103与GND参考平面形成的电容能有效的滤除高频干扰，防止电源噪声向外辐射。
[0028]下面以一个8层板为优选实施例进行说明。
[0029]参看图2，是本实用新型提供的一种8层结构的PCB板横截面示意图。
[0030]图2所示的PCB结构在图1的基础上，进一步地，所述顶层布线层101与所述接地层102之间还设有顶层接地层107 ;所述底层布线层104与所述电源层103之间还设有底层接地层108。
[0031]所述顶层接地层107与所述接地层102之间还设有第一信号层109 ;所述底层接地层108与所述电源层103之间还设有第二信号层110。
[0032]本例中共有五个对称层，分别是:顶层阻焊层105与底层阻焊层106 ;顶层布线层101与底层布线层104 ;第二层的接地层(GND平面)107与第七层的接地层(GND平面)108 ；第三层信号布线层109与第六层信号布线层110 ;第四层GND平面102与第五层电源层平面103。这五个对称层分别在位置和与中间水平面的距离上对称；在类型上也对称，即阻焊对应阻焊，走线对应走线，平面对应平面。
[0033]进一步地，所述PCB板上设置有多个均匀分布在PCB板四周的过孔111 ；
[0034]每个所述过孔111从所述顶层布线层101贯穿到所述底层布线层104，且所述过孔111与所述接地层102电气连接。
[0035]参看图3，是本实用新型实施例提供的过孔在PCB板上的正面分布图。
[0036]在一种实现方式中，所述过孔111在PCB板上呈圆形分布，且相邻过孔的间隔距离为D，其中，0<D< (λ/20)，λ为以电磁干扰噪声带宽为频率的信号波长。所有过孔111通过金属贴片113进行电气连接。具体地，假设电磁干扰噪声带宽为1GHz，则可计算出信号波长λ ^ 300mm，此时相邻过孔的间隔距离D〈300/20 = 15mm，即过孔的间距要小于15mm。这样，PCB板四周的接地属性使得过孔111可以有效的阻挡电磁干扰向外辐射。需要说明的是，过孔111在PCB板上的分布形状还可以选取其他形状，可根据实际线路分布情况进行决定。
[0037]进一步地，在本实施例提供的PCB结构中，所述PCB板侧面镀有一层金属层112，所述金属层112与所述顶层接地层107、所述底层接地层108电气连接。通过在PCB板侧面镀上一层金属层112，并且与顶层接地层、底层接地层的铜皮进行电气连接；PCB板内层的接地层与信号层的GND电气性属性的铜皮也与侧面金属层112连接。这样，PCB板内部的信号层与电源层都被包围在由PCB板上下两个布线层表面的金属(如:铜)、四周的过孔Ill和金属层113形成的封闭的电磁屏蔽体中，因此能有效的减少PCB板信号和电源向外辐射电磁干扰，以及屏蔽外界电磁辐射信号，避免外界信号对PCB内层信号的干扰。此外，PCB上下表面、内层的地平面与侧面金属层连接在一起使面积增加，增强了在PCB上的电子元器件的散热效果和热量平衡。
[0038]此外，由于阻焊层105和阻焊层106向PCB板内中心位置缩进距离S，并开窗露出所述顶层布线层101与所述底层布线层104的铜皮，此时露铜处理的目的是:一是与侧面金属层113连接起来，二是让设备的金属外壳与PCB板导电面接触。通过提高PCB板的沿边与产品金属外壳接触效果，可减小接触空隙的产生。
[0039]具体实施时，PCB板的两个表面层(即顶层布线层101和底层布线层104)由于直接暴露在空气中，还需要进行抗氧化处理，如镀金、镀银、镀锡等处理，使得所述顶层布线层101与所述底层布线层104的表面均为抗氧化金属层。抗氧化处理后的PCB板表面层不仅可以起来抗氧化作用，还能增加信号的导电性和元件焊接的可焊性。
[0040]实施本实用新型提供的PCB结构，可使得PCB板具有良好的电磁兼容性能，可应用于4层及以上多层板中。降低PCB内层信号对外辐射以及避免外界电磁信号对PCB内层信号的干扰，PCB内层电源噪声向外辐射更少。此外，通过对PCB结构的独特设计，可使得PCB板边周围与金属外壳接触性更佳，且散热效果明显提升。
[0041]以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种具有良好电磁兼容性能的PCB结构，其特征在于，所述PCB结构为多层板，所述多层板自上而下依次包括:顶层布线层、接地层、电源层和底层布线层； 所述顶层布线层与所述底层布线层的外表面分别覆盖有阻焊层；所述阻焊层向PCB板内中心位置缩进距离S，其中S > O ;开窗露出所述顶层布线层与所述底层布线层的铜皮； 所述电源层与所述接地层的平面距离为H，其中H > O ;所述电源层向PCB板内中心位置缩进距离L，其中L > O。
2.如权利要求1所述的具有良好电磁兼容性能的PCB结构，其特征在于，所述阻焊层向PCB板内中心位置缩进距离S为0.5?5毫米。
3.如权利要求1所述的具有良好电磁兼容性能的PCB结构，其特征在于，所述电源层向PCB板内中心位置缩进距离L为:20*H?100*H。
4.如权利要求1所述的具有良好电磁兼容性能的PCB结构，其特征在于，所述顶层布线层与所述接地层之间还设有顶层接地层；所述底层布线层与所述电源层之间还设有底层接地层。
5.如权利要求4所述的具有良好电磁兼容性能的PCB结构，其特征在于，所述顶层接地层与所述接地层之间还设有第一信号层；所述底层接地层与所述电源层之间还设有第二信号层。
6.如权利要求1所述的具有良好电磁兼容性能的PCB结构，其特征在于，所述顶层布线层与所述接地层之间设有多层上侧接地层和多层上侧信号层；所述底层布线层与所述电源层之间设有多层下侧接地层和多层下侧信号层； 每一层上侧信号层均与其中一个所述上侧接地层相邻；每一层下侧信号层均与其中一个所述下侧接地层相邻；并且，所述上侧接地层和所述上侧信号层的位置，以所述接地层和所述电源层为对称轴，与所述下侧接地层和所述下侧信号层的位置对称设置。
7.如权利要求6所述的具有良好电磁兼容性能的PCB结构，其特征在于，所述PCB板侧面镀有一层金属层，所述金属层与所述顶层接地层、所述底层接地层电气连接。
8.如权利要求1?7任一项所述的具有良好电磁兼容性能的PCB结构，其特征在于，所述PCB板上设置有多个均匀分布在PCB板四周的过孔； 每个所述过孔从所述顶层布线层贯穿到所述底层布线层，且所述过孔与所述接地层电气连接。
9.如权利要求8所述的具有良好电磁兼容性能的PCB结构，其特征在于，所述过孔在PCB板上呈圆形分布，且相邻过孔的间隔距离为D，其中，O <D< (λ/20), λ为以电磁干扰噪声带宽为频率的信号波长。
10.如权利要求9所述的具有良好电磁兼容性能的PCB结构，其特征在于，所述顶层布线层与所述底层布线层的表面均为抗氧化金属层。
【文档编号】H05K1/02GK203951671SQ201420294170
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】陈伟, 宾显文, 林钦坚 申请人:广州中海达卫星导航技术股份有限公司