专利名称：信号传输结构的制作方法
技术领域：
本实用新型有关于一种信号传输结构，且特别是有关于一种改善信号导线的特性阻抗不匹配的信号传输结构。
背景技术：
在大型印刷电路板以及封装基板上，用于电连接二元件或二端点之间的信号导线，其线宽均需保持一致，以使电子信号在信号导线之间传递时，信号导线的特性阻抗(characteristic impedance)能保持不变，尤其是在高速及高频的信号传递上，两端点之间更需要利用良好的阻抗匹配(impedancematching)设计，用于降低阻抗不匹配所造成的反射，即降低信号传递时的介入损耗(insertion loss)，且相对提高信号传递时所降低的返回损耗(return loss)，以避免影响信号传递的品质。
请参考图1A和1B，其分别表示常规一信号导线行经一非参考区域的俯视示意图及侧视示意图。信号传输结构110至少包括一参考平面120以及一信号导线130。参考平面120例如为电源平面(power plane)或接地平面(ground plane)，而信号导线130的线宽一致。值得注意的是，常规线路设计，参考平面120会因钻孔或平面间的切割而形成多个通孔或开孔，或是因为避免两信号导线之间短路而形成一非参考区域122，例如为一非参考区域开口。因而，当电子信号在信号导线130上传递时，会在行经此一非参考区域122的同时造成高阻抗的变异效应，使得阻抗不匹配所造成的介入损耗增加，并使信号无法完整地由非参考区域122的一端点穿越至另一端点。
请同时参考图1A及2A，其中图2A表示常规一信号导线分别行经一完整参考平面(如实线R1所示)以及一非参考区域(如实线T1所示)的S21的频率响应关系示意图。当工作频率愈高时，相对于同一工作频率下，信号导线130行经非参考区域122的返回损耗将下降愈多，使得信号失真愈多。请同时参考图1A及2B，其中图2B表示常规一信号导线分别行经一完整参考平面(如实线C2所示)以及一非参考区域(如实线T2所示)的S11的频率响应关系示意图。当工作频率愈高时，相对于同一工作频率下，信号导线130行经非参考区域122的介入损耗将上升愈多，同样使得信号失真愈多。
请同时参考图1A及2C，其中图2C表示常规一信号导分别线行经一完整参考平面(如实线R3所示)以及一非参考区域(如实线T3所示)的频率以及特性阻抗的关系示意图，当工作频率愈高时，相对于同一工作频率下，信号导线130行经非参考区域122的特性阻抗将上升愈多，因而产生阻抗不匹配的情况。
由以上的说明可清楚得知，一旦信号导线穿越过非完整参考平面时，随着频率的升高，其返回损耗将随之变小，而相对应的特性阻抗也随之变大，并且与原先设计的阻抗值差异也将变大，因而使得阻抗不匹配发生在信号导线上的情况将变得更为严重。
发明内容
有鉴于此，本实用新型的目的就是在提供一种信号传递结构，用于改善信号导线行经一非参考区域的阻抗不匹配的现象。
为达本实用新型的上述目的，本实用新型提出一种信号传输结构，适用于一线路板，该信号传输结构至少包括一参考平面以及一信号导线。参考平面具有一非参考区域，而信号导线配置于参考平面的邻侧，且信号导线具有至少一突出部分，其对应于非参考区域的位置，而突出于信号导线的侧缘。
依照本实用新型的较佳实施例所述，上述的参考平面为电源平面或接地平面，而参考平面及信号导线之间例如非共平面而彼此相互重叠，或着两者共平面而位于同一平面上。此外，当参考平面及信号导线之间彼此相互重叠时，其突出部分例如延伸至非参考区域之外的上方，而当参考平面及信号导线位于同一平面上时，其突出部分例如延伸至参考平面的一开孔之内，而开孔构成此非参考平面，且信号导线的突出部分与参考平面保持一距离。
基于上述，本实用新型因采用突出设计的信号传输结构，该突出部分对应位于非参考区域的位置上，并突出于信号导线的侧缘。当信号在信号导线上传递时，可利用该突出部分与参考平面所产生的寄生电容效应来改善特性阻抗不匹配的现象。因此，信号传输结构在高速或高频传输时，该信号传输结构可降低信号因阻抗不匹配所产生的介入损耗，且相对提高信号传递时所降低的返回损耗，以达到局部补偿且阻抗匹配的目的。
为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，详细说明如下图1A和1B表示常规一信号导线行经一非参考区域的俯视示意图及侧视示意图。
图2A表示常规一信号导线分别行经一完整参考平面以及一非参考区域的S21的频率响应关系示意图。
图2B表示常规一信号导线分别行经一完整参考平面以及一非参考区域的S11的频率响应关系示意图。
图2C表示常规一信号导线分别行经一完整参考平面以及一非参考区域的频率响应以及特性阻抗的关系示意图。
图3A及3B分别表示本实用新型一较佳实施例的一种信号传输结构，其适用于一线路板的俯视示意图以及I-I线的剖面示意图。
图4A表示本实用新型的信号导线与常规的信号导线分别行经一非参考区域的S21的频率响应关系示意图。
图4B表示本实用新型的信号导线与常规的信号导线分别行经一非参考区域的S11的频率响应关系示意图。
图4C表示本实用新型的信号导线与常规的信号导线分别行经一非参考区域的频率响应以及特性阻抗的关系示意图。
图5A及5B分别表示本实用新型另一较佳实施例的一种信号传输结构，其适用于一线路板的俯视示意图以及II-II线的剖面示意图。
图6A及6B分别表示本实用新型又一较佳实施例的一种信号传输结构，其适用于一线路板的俯视示意图以及III-III线的剖面示意图。
图7表示本实用新型再一较佳实施例的一种信号传输结构，其适用于一线路板的俯视示意图。
附图标示说明110信号传输结构120参考平面122非参考区域130信号导线210信号传输结构
220参考平面222非参考区域230信号导线232突出部分310信号传输结构320参考平面322非参考区域330信号导线332突出部分410信号传输结构420参考平面422非参考区域430信号导线432突出部分432a第一突出部分432b第二突出部分510信号传输结构520、540参考平面522开孔530信号导线532突出部分d距离具体实施方式
请参照图3A及3B，其分别表示本实用新型一较佳实施例的一种信号传输结构，其适用于一线路板的俯视示意图以及I-I线的剖面示意图。信号传输结构210适用于一线路板，例如为一印刷电路板或一封装基板，信号传输结构210至少具有一信号导线230以及一参考平面220。其中，信号导线230例如位于参考平面220的上方，且信号导线230与参考平面220之间不共面而彼此相互重叠。此外，参考平面220例如为电源平面或接地平面，且部分参考平面220因钻孔或切割而造成一非参考区域222，例如为一非参考区域开口。因而，当电子信号在信号导线230上传递时，为避免信号在行经此非参考区域222的同时造成高阻抗的变异效应，本实施例是利用加宽局部行经此非参考区域222的信号导线230的面积，即延伸一突出部分232于非参考区域222的上方，而局部的突出部分232还可延伸至非参考区域222之外的上方。因此，当信号行经相对加宽的信号导线230的突出部分232时，将可利用该突出部分232与参考平面220所产生的寄生电容效应来改善阻抗不匹配的现象。
在信号导线230的阻抗计算上，特性阻抗Z的等效近似公式为Z=LC,]]>其中L为信号导线的等效电感，而C为信号导线的等效电容。就常规技术而言，传输线的等效电感L因信号行经非参考区域122而提高，且相对增加特性阻抗Z而产生高阻抗的变异效应。然而，本实施例是利用提高信号导线230的等效电容C，以使特性阻抗Z在非参考区域222的位置因寄生电容效应而降低，并可使信号导线的特性阻抗Z趋于一致，以达到局部补偿且阻抗匹配的目的。
由于等效电容C与信号导线230及参考平面220之间的相对面积A呈正比，且等效电容C又与信号导线230及参考平面220之间的相对距离d呈反比，所以提高信号导线230的相对面积A或减少两者的相对距离d，即可随之提高等效电容C。因此，当信号行经相对加宽的信号导线230的突出部分232时，将可利用该突出部分232所产生的寄生电容效应来改善信号导线230的特性阻抗不匹配的现象。
请同时参考第3A及4A图，其中第4A图表示本实用新型的信号导线与常规的信号导线分别行经一非参考区域的S21的频率响应关系示意图。当工作频率愈高时，相对于同一工作频率下，常规的信号导线132行经非参考区域122的介入损耗(如实线T1所示)将上升愈多，使得信号失真更严重，而本实用新型的信号导线230可降低行经非参考区域222的所提高的介入损耗(如实线P1所示)，且趋近于在理想状态下行经完整参考平面(如实线R1所示)的传输状况。
请同时参考图3A及4B，其中图4B表示本实用新型的信号导线与常规的信号导线分别行经一非参考区域的S11的频率响应关系示意图。当工作频率愈高，相对于同一工作频率下，常规的信号导线132行经非参考区域122的返回损耗(如实线T2所示)将下降愈多，使得信号失真更严重，而本实用新型的信号导线230可提高行经非参考区域222的返回损耗(如实线P2所示)，且趋近于在理想状态下行经完整参考平面(如实线R2所示)的传输状况。
请同时参考图3A及4C，其中图4C表示本实用新型的信号导线与常规的信号导线分别行经一非参考区域的频率响应以及特性阻抗的关系示意图。当工作频率愈高，相对于同一工作频率下，常规的信号导线132行经非参考区域122的特性阻抗(如实线T3所示)将上升愈多，使得阻抗不匹配的情况更严重，而本实用新型的信号导线230可降低行经非参考区域222的特性阻抗(如实线P3所示)，且趋近于在理想状态下行经完整参考平面(如实线R3所示)的传输状况。
请参照图5A及5B，其分别表示本实用新型另一较佳实施例的一种信号传输结构，其适用于一线路板的俯视示意图以及II-II线的剖面示意图。信号传输结构310至少具有一信号导线330以及一参考平面320。其中，信号导线330例如位于参考平面320之上，且信号导线330与参考平面320之间不共面而彼此相互重叠。在不影响邻近信号导线330的布线密度下，可相对加宽以及加长信号导线330的突出部分332，并将该突出部分332完全覆盖于非参考区域322之上，且局部的突出部分332还可延伸至非参考区域322之外的上方，而使突出部分332将可环绕于非参考区域322的周围，并使突出部分332的面积大于非参考区域322的面积。如此，利用提高信号导线330的突出部分332的等效电容C，以使信号导线330的特性阻抗Z将可趋于一致，以达到局部补偿且阻抗匹配的目的。
请参照图6A及6B，其分别表示本实用新型又一较佳实施例的一种信号传输结构，其适用于一线路板的俯视示意图以及III-III线的剖面示意图。信号传输结构410至少具有一信号导线430以及一参考平面420。其中，信号导线430例如位于参考平面420之上，且信号导线430与参考平面420之间不共面而彼此相互重叠。传输导线430具有一突出部分432，该突出部分432包括一第一突出部分432a及一第二突出部分432b，而第一突出部分432a分布于非参考区域422的相对于信号导线430的延伸方向的一侧，且第二突出部分432b分布于非参考区域422的相对于信号导线430的延伸方向的另一侧，使得突出部分432以哑铃形分布于非参考区域422的两侧。如此，利用提高信号导线430的突出部分432的等效电容C，将可使信号导线430的特性阻抗Z趋于一致，以达到局部补偿且阻抗匹配的目的。
请参考图7，其表示本实用新型再一较佳实施例的一种信号传输结构，其适用于一线路板的俯视示意图。信号传输结构510至少具有一信号导线530以及二参考平面520、540。其中，信号导线530与参考平面520、540位于同一平面上，而参考平面520具有一开孔522，其位于参考平面520的邻近信号导线530的侧缘，且开孔522构成一非参考区域。此外，信号导线530对应具有一突出部分532，其突出于信号导线530的侧缘，而突出部分532更延伸至开孔522之内，以使信号导线530利用突出部分532而与参考平面520保持一距离d。因此，利用提高信号导线530的突出部分532的等效电容C(相对距离d减少)，将可使信号导线532的特性阻抗Z趋于一致，以达到局部补偿且阻抗匹配的目的。
由上述说明可知，本实用新型的信号传递结构至少包括一参考平面以及一信号导线。参考平面具有一非参考区域，而信号导线配置于参考平面的邻侧，且信号导线具有至少一突出部分。该突出部分对应于非参考区域的位置，而突出于信号导线的侧缘。其中，参考平面例如为一电源平面或一接地平面，而参考平面及信号导线之间例如非共平面而彼此相互重叠，或着两者共平面而位于同一平面上。此外，当参考平面及信号导线之间彼此相互重叠时，其突出部分例如延伸至非参考区域的上方，并利用突出部份以改变信号导线的特性阻抗使其趋于一致，以达到阻抗匹配的效果。另外，当参考平面及信号导线位于同一平面上时，其突出部分例如延伸至参考平面的一开孔之内，并利用突出部分以改变信号导线的特性阻抗使其趋于一致，以达到阻抗匹配的效果。
综上所述，本实用新型的信号传输结构，具有以下优点(一)本实用新型利用提高信号导线的突出部分的等效电容，用于克服信号行经非参考区域所产生的高阻抗效应，并使信号导线的特性阻抗趋于一致，以达到局部补偿且阻抗匹配的目的。
(二)本实用新型利用提高信号导线的突出部分的等效电容，用于提升信号行经非参考区域时所降低的返回损耗。
(三)本实用新型利用提高信号导线的突出部分的等效电容，用于降低信号行经非参考区域时所上升的介入损耗。
(四)本实用新型的信号传输结构可广泛应用在大型印刷电路板或封装基板的传输线设计上。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用于限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种更动与修改，因此本发明的范围以所提出的权利要求限定的范围为准。
权利要求1.一种信号传输结构，适用于一线路板，该信号传输结构至少包括一参考平面，具有一非参考区域；以及一信号导线，配置于该参考平面的邻侧，且该信号导线具有至少一突出部分，其对应于该非参考区域的位置，而突出于该信号导线的侧缘。
2.如权利要求1所述的信号传输结构，其中该参考平面为电源平面及接地平面其中之一。
3.如权利要求1所述的信号传输结构，其中该参考平面及该信号导线彼此相互重叠。
4.如权利要求3所述的信号传输结构，其中局部的该突出部分延伸至该非参考区域之外的上方。
5.如权利要求3所述的信号传输结构，其中该突出部分包括一第一突出部分及一第二突出部分，而该第一突出部分分布于该非参考区域的相对于该信号导线的延伸方向的一侧，且该第二突出部分分布于该非参考区域的相对于该信号导线的延伸方向的另一侧。
6.如权利要求1所述的信号传输结构，其中该参考平面及该信号导线位于同一平面。
7.如权利要求6所述的信号传输结构，其中该参考平面具有一开孔，其位于该参考平面的邻近该信号导线的侧缘，且该开孔构成该非参考区域，而该突出部分延伸至该开孔之内，且与该参考平面保持一距离。
8.一种信号传输结构，至少包括一参考平面，具有一非参考区域开口；以及一信号导线，其中该信号导线通过该非参考区域开口时，具有线宽较宽的一突出部分以增加寄生电容。
9.如权利要求8所述的信号传输结构，其中该突出部分的面积大于该非参考区域开口的面积。
10.如权利要求8所述的信号传输结构，其中该突出部分环绕于该非参考区域开口的周围。
11.如权利要求8所述的信号传输结构，其中该突出部分以哑铃形分布于该非参考区域开口的两侧。
专利摘要一种信号传输结构，至少具有一参考平面以及一信号导线，其中参考平面具有一非参考区域，而信号导线对应具有一突出部分。该突出部分对应位于非参考区域的位置上，并突出于信号导线的侧缘。当信号在信号导线上传递时，可利用该突出部分与参考平面所产生的寄生电容效应来改善特性阻抗不匹配的现象。因此，信号传输结构在高速或高频传输时，该信号传输结构将可降低信号因阻抗不匹配所产生的介入损耗，且相对提高信号传递时所降低的返回损耗，以达到局部补偿且阻抗匹配的目的。
文档编号H03H7/38GK2653840SQ20032010087
公开日2004年11月3日 申请日期2003年10月27日 优先权日2003年10月27日
发明者徐鑫洲 申请人:威盛电子股份有限公司