一种高速传输带状线结构及PCB板的制作方法

本实用新型涉及服务器领域，具体涉及一种高速传输带状线结构及pcb板。

背景技术：

对于服务器架构而言，随着下一世代pciegen5.0、pam456g的来临，ic芯片业者定义了对pcb材质损耗的基本要求作为pcb材质选择依据。在移动通信技术和产业将迈入第五代移动通信的发展阶段，为了满足人们对于高速的数据传输与巨量带宽的需求，高速信号传输设计愈来愈为重要。

在pcb(印刷电路板)中，pcb传输线主要有两种形式：微带线(microstrip)与带状线(stripline)。其中带状线是pcb内层走线。目前，大多数商用pcb板材通常是选择一种叫fr4的复合物作为带状线的介质基层(该复合物由环氧树脂与玻璃布制成)。

图1为现有技术中标准型fr4带状线结构的结构示意图。参见图1，现有的该fr4带状线结构，采用标准的三明治结构：由两个金属带1’、第一fr4介质基层2’、第二fr4介质基层4’和两个带状信号走线3’构成，其中，两个金属带1’之间利用第一fr4介质基层2’和第二fr4介质基层4’包覆中间的带状信号走线3’。当带状信号走线3’中传递信号时，电磁场分布呈现环绕式辐射于两金属带1’之间，一定程度上会限制信号传递的速度(td)。

为此，本实用新型提供一种高速传输带状线结构及pcb板，用于解决上述技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术的上述不足，本实用新型提供一种高速传输带状线结构及pcb板，用于提高带状线传输信号的速率。

第一方面，本实用新型提供一种高速传输带状线结构，包括上金属层和下金属层，上金属层的下端面上设有第一介质基层，下金属层的上端面上设有第二介质基层，第一介质基层和第一介质基层之间设有带状信号走线，其中：

第一介质基层与第二介质基层之间为空气层；

带状信号走线位于所述的空气层中；

带状信号走线的上端面贴合设置在第一介质基层的下端面上，带状信号走线的下端面贴合设置在第二介质基层的上端面上；

第一介质基层与第二介质基层，均采用fr4介质基层。

进一步地，第一介质基层的介电常数er3等于或大于第二介质基层的介电常数er1。

进一步地，所述带状信号走线的横截面呈矩形或梯形。

进一步地，所述带状信号走线的横截面呈梯形，该梯形的上底的长度为w2、下底的长度为w1、高为t1；两所述带状信号走线间的线距为s；

其中，w1的取值范围为5mil～6.5mil，w2的取值范围为4.2mil～5.8mil，s的取值范围为6mil～7mil。

进一步地，h3＝12mil，h2＝1.2mil，h1＝4mil，er3＝4.2，er2＝1，er1＝3.8，w1＝5.0mil，w2＝4.3mil，s＝6.0mil，t1＝1.2mil，其中h3、er3分别为第一介质基层的高度及介电系数，h2、er2分别为空气层的高度及介电系数,h1、er1分别为第二介质基层的高度及介电系数。

进一步地，h3＝12mil，h2＝1.2mil，h1＝4.0mil，er3＝4.2，er2＝1，er1＝3.8，w1＝6.5mil，w2＝5.8mil，s＝7.0mil，t1＝1.2mil，其中h3、er3分别为第一介质基层的高度及介电系数，h2、er2分别为空气层的高度及介电系数,h1、er1分别为第二介质基层的高度及介电系数。

进一步地，上金属层和下金属层均采用铜箔带，带状信号走线均采用铜箔线。

第二方面，本实用新型提供一种pcb板，该pcb板采用如上所述的高速传输带状线结构。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型在第一介质基层与第二介质基层之间插入空气层，并使两带状信号走线分布在空气层中，当在带状信号走线中传输信号时，一定程度上有助于升高阻抗、降低传播延迟，使传输速度变快，另外还可在一定程度上降低每英尺的通道损耗。

(2)因本实用新型在第一介质基层与第二介质基层之间插入空气层，并使两带状信号走线分布在空气层中，能够减少传播延迟以及降低信号耗损，可见本实用新型能够基于低成本的pcb板材达到更高一级基材的传输速度，且能够在一定程度上突破中耗损pcb材质用于高速信号设计的损耗问题，继而在一定程度上提供一个新的pcb开发技术方向以降低高速信号传输设计成本。

此外，本实用新型设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术。

图2是本实用新型实施例1和实施例2中所述高速传输带状线结构的示意性结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，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，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

图1为现有技术中的标准型fr4带状线结构的横截面示意图，图中两个带状信号走线3’的横截面分别呈梯形。在图1中，h2’＝13.2mil、h1’＝4mil、er2’＝4.2、er1’＝3.8、w1’＝5.0mil、w2’＝4.3mil、s’＝6.0mil、t’＝1.2mil，其中，h2’、er2’分别为第一fr4介质基层2’的高度及介电系数，h1’、er1’分别为第二fr4介质基层4’的高度及介电系数，w2’、w1’、t’分别为两个带状信号走线3’的横截面梯形的上底的长度、下底的长度及高度，s为两个带状信号走线3’之间的线距。使用图1中所示标准型带状线结构来计算pcie4.0的85ω阻抗时，可以得到此带状线差动阻抗为84.84ω、传播延迟等于169.134ps/inch、耗损在8ghz时等于1.056db/inch，具体如表格一所示。

表格一图1中所示标准型fr4带状线结构85ω各个参数值

图2是本实用新型所述高速传输带状线结构的一个实施例，本实施例中高速传输带状线结构的总厚度与图1中所示fr4带状线结构的总厚度一致。参见图2，本实施例中的高速传输带状线结构，包括上金属层1和下金属层6，上金属层1的下端面上设有第一介质基层2，下金属层6的上端面上设有第二介质基层4，第一介质基层2和第一介质基层2之间设有两个带状信号走线3。其中第一介质基层2与第二介质基层4之间为空气层5，两个带状信号走线3分布在空气层5中。空气层5中布满空气(air)。带状信号走线3的上端面贴合设置在第一介质基层2的下端面上，带状信号走线3的下端面贴合设置在第二介质基层4的上端面上。第一介质基层2与第二介质基层4，均采用fr4介质基层。两个带状信号走线3的横截面均呈梯形，其中，该所述梯形的上底的长度为w2、下底的长度为w1、高为t1。两带状信号走线3之间的线距为s，h3、er3分别为第一介质基层2的高度(即厚度)及介电系数，h2、er2分别为空气层5的高度及介电系数,h1、er1分别为第二介质基层4的高度及介电系数，其中：h3＝12mil，h2＝1.2mil，h1＝4mil，er3＝4.2，er2＝1，er1＝3.8，w1＝5.0mil，w2＝4.3mil，s＝6.0mil，t1＝1.2mil。其中h3+h2+h1＝h2’+h1’。

使用图2中所示的高速传输带状线结构计算pcie4.0的85ω阻抗时，可以得到此新型态下的带状线差动阻抗为95.07ω(大于84.84ω)、传播延迟为151.075ps/inch(小于169.134ps/inch)、耗损在8ghz时为0.945db/inch(小于1.056db/inch)，详见表格二所示，可见本实用新型所述的高速传输带状线结构，相较于本实施例中所述的标准型fr4带状线结构，不仅阻抗升高，传播延迟降低，传输速度变快，而且每英尺的通道损耗也明显降低。

表格二本实用新型实施例1中所示高速传输带状线结构85ω各个参数值

需要说明的是，上金属层1和下金属层6均采用铜箔材质的金属层，带状信号走线3均采用铜箔材质。

实施例2：

本实施例所述高速传输带状线结构的截面结构示意图如图2所示。

本实施例与实施例1相比，不同之处在于，本实施例中所述的高速传输带状线结构，其h3＝12mil，h2＝1.2mil，h1＝4.0mil，er3＝4.2，er2＝1，er1＝3.8，w1＝6.5mil，w2＝5.8mil，s＝7.0mil，t1＝1.2mil。

使用本实施例中所述的高速传输带状线结构计算pcie4.0的85ω阻抗时，可以得到此新型态下的带状线差动阻抗为85.35ω(大于84.84ω)、传播延迟为153.676ps/inch(小于169.134ps/inch)、耗损在8ghz时为0.885db/inch(小于1.056db/inch)，如表格三所示。可见相较于实施例1中所述的标准型fr4带状线结构，同样有阻抗升高、传播延迟降低，可见传输速度变快，另外每英尺的通道损耗也明显降低。

表格三本实用新型实施例2中所示高速传输带状线结构85ω各个参数值

综上，比较表格一、表格二和表格三中参数值，可知本实用新型不仅能够减少传播延迟，还能够降低信号耗损。

另外，鉴于本实用新型能够减少传播延迟以及降低信号耗损，可见本实用新型能够基于低成本的pcb板材(即fr4材料)达到更高一级基材的传输速度，且能够在一定程度上突破中耗损pcb材质用于高速信号设计的损耗问题，继而提供一个新的pcb开发技术方向以降低高速信号传输设计成本。

实施例3：

本实施例提供一种pcb板，该pcb板采用上述实施例1中所述的高速传输带状线结构。

实施例4：

本实施例提供一种pcb板，该pcb板采用上述实施例2中所述的高速传输带状线结构。

需要说明的是，本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

另外需要说明的是，本说明书实施例中所涉及的第一介质基层2和第二介质基层4还可采用介电常数相等的fr4介质基层进行替换，本说明书实施例中所涉及的带状信号走线3还可采用截面呈矩形的信号走线进行替换。

综上，本实用新型能够在同样结构、相同线宽及相同线距条件下，使每英时的传输延迟时间变短，从而提高带状线的信号传输速率；另外还可在同样结构与阻抗需求下，线宽更宽敞，损耗更低。相对应地，基于本实用新型，即可在满足相同传输速率需求前提条件下对pcb基材进行降级，还可基于低成本的pcb板材达到更高一级基材的传输速度，从而在一定程度上节省pcb材料成本。

另外需要说明的是，本实用新型中所涉及的方位词均以附图2为基准。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本实用新型进行了详细描述，但本实用新型并不限于此。在不脱离本实用新型的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本实用新型的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本实用新型的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。