专利名称：印刷电路板及其布线方法
技术领域：
本发明涉及一种能节省差分信号对布线空间的印刷电路板及其布线方法。
背景技术：
串扰是指一个信号在传输信道上传输时，因电磁耦合而对相邻近的传输线产生的影响，其表现为在被干扰的信号上注入了一定的耦合电压和耦合电流。在数字电路的设计领域中，串扰的存在是非常广泛的，而且随着信号速率的提高和产品外型尺寸越来越小，数字系统总串扰也急剧增加，过大的串扰会影响到系统的性能，甚至引起电路的误触发，导致系统无法正常工作。为了解决上述问题，业界通常采用增大信号线的间距来降低串扰，从而使得信号眼图波形中眼宽和眼高均达到较大值。然而信号线间距的增大必然占用较大的布线空间， 导致印刷电路板的布线密度较低，不符合现今资讯产品体积越来越小的趋势。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种能节省差分信号对布线空间的印刷电路板及其布线方法。一种印刷电路板的布线方法，包括步骤在所述印刷电路板上提供一信号层及位于该信号层上的两差分信号对；确定一第一距离，当所述两差分信号对之间的距离大于所述第一距离时，所述两差分信号对的信号输出端的眼图波形中的眼宽或眼高接近不变，且当所述两差分信号对之间的距离小于所述第一距离时，所述两差分信号对的信号输出端的眼图波形中的眼宽或眼高变小；及在小于所述第一距离的范围内确定一使得两差分信号对的信号输出端的眼宽和眼高符合差分布线对眼图要求的第二距离，将所述两差分信号对之间的距离设置为所述第二距离。一种印刷电路板，其包括一信号层，所述信号层上布设两差分信号对，所述两差分信号对的信号输出端的输出信号眼图波形中的眼宽或眼高随两差分信号对之间的距离的改变而改变，当所述两差分信号对之间的距离为一第一距离时，所述两差分信号对的信号输出端的眼图波形中的眼宽或眼高达到最大值，两差分信号对之间的距离为一小于所述第一距离的第二距离，所述两差分信号对的信号输出端的眼图波形中的眼宽和眼高符合差分布线对眼图的要求。使用上述印刷电路板及其布线方法将两差分信号对之间的距离设为所述第二距离，使得输出信号眼图波形中的眼宽或眼高符合差分布线对眼图的要求，节省了印刷电路板中差分信号对的布线空间。
下面参照附图结合具体实施方式
对本发明作进一步详细描述图1是本发明印刷电路板较佳实施例的示意图，该印刷电路板内布设至少两差分信号对。图2是本发明印刷电路板中的差分信号对采用无损对称带状线差分对时远端串扰与两差分信号对之间的间距的关系的波形图。图3是本发明印刷电路板中的差分信号对采用有损对称带状线差分对时远端串扰与两差分信号对之间的间距的关系的波形图。图4是采用本发明印刷电路板设计方法一较佳实施例得到的眼图波形中眼宽和两差分信号对之间的间距的关系的波形图。图5是采用本发明印刷电路板设计方法一较佳实施例得到的眼图波形中眼高和两差分信号对之间的间距的关系的波形图。图6是采用本发明印刷电路板设计方法另一较佳实施例得到的眼图波形中眼宽和两差分信号对之间的间距的关系的波形图。图7是采用本发明印刷电路板设计方法另一较佳实施例得到的眼图波形中眼高和两差分信号对之间的间距的关系的波形图。主要元件符号说明
第一接地参考层10
第一绝缘层20
信号层30
差分信号对31
第二绝缘层40
第二接地参考层50
印刷电路板100
第一信号线311
第二信号线31具体实施例方式请参照图1，一印刷电路板100包括自上而下顺次排列的一第一接地参考层10、一第一绝缘层20、一信号层30、一第二绝缘层40及一第二接地参考层50。所述信号层30上布设至少两差分信号对31，每一差分信号对31包括一第一信号线311及一第二信号线312。 每一相邻的两第一信号线311及第二信号线312之间布设有绝缘材料。其中，每一第一信号线311的宽度、厚度、长度分别为W、T、L，每一第二信号线312的宽度、厚度、长度分别与第一信号线311的宽度、厚度、长度相等。每一差分信号对31的第一信号线311和第二信号线312之间的间距为S。两差分信号对31之间的间距为DS。所述第一绝缘层20、第二绝缘层40及信号层30的总体厚度为H。所述第一绝缘层20和第二绝缘层40的厚度相等。在一实施例中，每一差分信号对31的第一信号线311和第二信号线312的宽度W 为4密耳、厚度T为1.2密耳、长度L为12英寸，每一差分信号对31的第一信号线311和第二信号线312之间的间距S为8密耳。所述第一绝缘层20、信号层30和第二绝缘层40 的总体厚度H为13. 2密耳，所述第一绝缘层20和第二绝缘层40的介电常数为4. 1。其中每一差分信号对31的第一信号线311和第二信号线312之间的间距S为一固定值，为满足差分信号对特征阻抗的要求，其由第一信号线311和第二信号线312的宽度W、厚度T、第一绝缘层20、信号层30和第二绝缘层40的总体厚度H及第一绝缘层20和第二绝缘层40的介电常数等共同决定。将一信号发生器分别同每一差分信号对31的输入端相连，同时将一示波器同每一差分信号对31的输出端相连。所述信号发生器的数据传输率为5.2比特/秒，所述示波器端接收数据的误码率为1E-12。请参阅图2和图3，分别为采用无损对称带状线差分对和有损对称带状线差分对时远端串扰与间距DS的关系的波形图。其中每一差分信号对31的输出端还电性连接一阻值为50欧姆的负载。由图2可知，当间距DS大于10密耳时远端串扰接近零。而当间距DS 小于10密耳时远端串扰迅速上升。由图3可知，当间距DS大于15密耳时远端串扰接近零。 而当间距DS小于15密耳时远端串扰迅速上升，当间距DS为10密耳时远端串扰为0. 34%， 仍然符合差分布线对串扰的要求。图3中差分对的损耗因数为0. 02。请参阅图4和图5，测试时改变两差分信号对31之间的间距为DS，则可得到图4 中眼图波形中眼宽和间距DS的关系图，以及图5中眼高和间距DS的关系图。请参阅图4，该间距DS具有一第一距离可使眼图波形中的眼宽达到最大值，在本实施例中该第一距离为15密耳。同时当所述两差分信号对31之间的距离大于所述第一距离时，所述两差分信号对31的信号输出端的眼图波形中的眼宽几乎不变，且当所述两差分信号对31之间的距离小于所述第一距离时，所述两差分信号对31的信号输出端的眼图波形中的眼宽变小。该间距DS还具有一大于该第一距离的第三距离，该第三距离对应的眼宽和第一距离对应的眼宽相等。在本实施例中该第三距离为20密耳。所述眼图波形中眼宽和间距DS的关系图大致为一双曲正切曲线，该双曲正切曲线有一第一临界点A。所述第一临界点A对应的两差分信号对31之间的间距DS为一第一临界距离。在该第一临界点A处对应的眼宽刚好符合差分布线对串扰的要求，而该第一临界点A左侧的其它点不符合差分布线对眼图的要求。在本实施例中该第一临界距离为10密耳。由此将该间距DS设置为一第二距离，该第二距离大于或等于所述第一临界距离，小于或等于所述第一距离。在传统的布线中通常会采用增大信号线的间距来增大眼宽，即采用第三距离20密耳作为间距DS。在本发明的实施例中采用所述第一临界距离后即可节省20-10 = 10密耳的布线空间，大大减小了印刷电路板的体积。请继续参照图5，该间距DS具有一第四距离可使眼图波形中的眼高达到最大值， 在本实施例中该第四距离为15密耳。同时当所述两差分信号对31之间的距离大于所述第四距离时，所述两差分信号对31的信号输出端的眼图波形中的眼高几乎不变，且当所述两差分信号对31之间的距离小于所述第四距离时，所述两差分信号对31的信号输出端的眼图波形中的眼高变小。该间距DS还具有一大于该第四距离的第五距离，该第五距离对应的眼高和第四距离对应的眼高相等。在本实施例中该第五距离为20密耳。所述眼图波形中眼高和间距DS的关系图大致为一双曲正切曲线，该双曲正切曲线有一第二临界点B。所述第二临界点B对应的两差分信号对31之间的间距DS为一第二临界距离。在该第二临界点B 处对应的眼高刚好符合差分布线对串扰的要求，而该第二临界点B左侧的其它点不符合差分布线对眼图的要求。在本实施例中该第二临界距离为10密耳。由此将该间距DS设置为一第二距离，该第二距离大于或等于所述第二临界距离，小于或等于所述第四距离。在传统的布线中通常会采用增大信号线的间距来增大眼宽，即采用第五距离20密耳作为间距DS。在本发明的实施例中采用所述第二临界距离后即可节省20-10 = 10密耳的布线空间，大大减小了印刷电路板的体积。通常情况下眼宽对应的第二距离与眼高对应的第二距离近似相等，当眼宽对应的第二距离与眼高对应的第二距离不相等时该第二距离设置为二者中的较大值。则通过本发明，在印刷电路板100上布设两差分信号对31时，可将两差分信号对之间的距离设定在10 15密耳之间，这样不仅降低了差分信号对之间的串扰，而且节省了大量的布线空间。在另一实施例中，每一差分信号对31的第一信号线311和第二信号线312的宽度 W为4密耳、厚度T为1. 2密耳、长度L为12英寸。每一差分信号对31的第一信号线311 和第二信号线312之间的间距S为8密耳。所述第一绝缘层20、信号层30和第二绝缘层 40的总体厚度H为13. 2密耳，所述第一绝缘层20和第二绝缘层40的介电常数为4. 1。每一差分信号对31的第一信号线311和第二信号线312经过预加重处理以减少码间干扰，从而增大眼图波形中的眼宽和眼高。将一信号发生器分别同每一差分信号对31的输入端相连，同时将一示波器同每一差分信号对31的输出端相连。所述信号发生器的数据传输率为5.2比特/秒，所述示波器端接收数据的误码率为1E-12。请参阅图6和图7，测试时改变两差分信号对31之间的间距为DS，则可得到图4 中眼图波形中眼宽和间距DS的关系图，以及图5中眼高和间距DS的关系的图。请参阅图6，该间距DS具有一第一距离可使眼图波形中的眼宽达到最大值，在本实施例中该第一距离为15密耳。同时当所述两差分信号对31之间的距离大于所述第一距离时，所述两差分信号对31的信号输出端的眼图波形中的眼宽或眼高几乎不变，且当所述两差分信号对31之间的距离小于所述第一距离时，所述两差分信号对31的信号输出端的眼图波形中的眼宽或眼高变小。该间距DS还具有一大于该第一距离的第三距离，该第三距离对应的眼宽和第一距离对应的眼宽相等。在本实施例中该第三距离为20密耳。所述眼图波形中眼宽和间距DS的关系图为一双曲正切曲线，该双曲正切曲线有一第三临界点C。 所述第三临界点C对应的两差分信号对31之间的间距DS为一第三临界距离。在该第三临界点C处对应的眼宽刚好符合差分布线对眼图的要求，而该第三临界点C左侧的其它点不符合差分布线对眼图的要求。在本实施例中该第三临界距离为10密耳。由此将该间距DS 设置为一第二距离，该第二距离大于或等于所述第三临界距离，小于或等于所述第一距离。 在传统的布线中通常会采用增大信号线的间距来增大眼宽，即采用第三距离20密耳作为间距DS。在本发明的实施例中采用所述第三临界距离后即可节省20-10 = 10密耳的布线空间，大大减小了印刷电路板的体积。请继续参照图7，该间距DS具有一第四距离可使眼图波形中的眼高达到最大值， 在本实施例中该第四距离为15密耳。同时当所述两差分信号对31之间的距离大于所述第四距离时，所述两差分信号对31的信号输出端的眼图波形中的眼高几乎不变，且当所述两差分信号对31之间的距离小于所述第四距离时，所述两差分信号对31的信号输出端的眼图波形中的眼高变小。该间距DS还具有一大于该第四距离的第五距离，该第五距离对应的眼高和第四距离对应的眼高相等。在本实施例中该第五距离为20密耳。所述眼图波形中眼高和间距DS的关系图为一双曲正切曲线，该双曲正切曲线有一第四临界点D。所述第四临界点D对应的两差分信号对31之间的间距DS为一第四临界距离。在该第四临界点D 处对应的眼高刚好符合差分布线对串扰的要求，而该第四临界点D左侧的其它点不符合差分布线对眼图的要求。在本实施例中该第四临界距离为10密耳。由此将该间距DS设置为一第二距离，该第二距离大于或等于所述第四临界距离，小于或等于所述第四距离。在传统的布线中通常会采用增大信号线的间距来增大眼宽，即采用第五距离20密耳作为间距DS。 在本发明的实施例中采用所述第四临界距离后即可节省20-10 = 10密耳的布线空间，大大减小了印刷电路板的体积。通常情况下眼宽对应的第二距离与眼高对应的第二距离近似相等，当眼宽对应的第二距离与眼高对应的第二距离不相等时该第二距离设置为二者中的较大值。则通过本发明，在印刷电路板100上布设两差分信号对时，可将两差分信号对之间的距离设定在10 15密耳之间，这样不仅降低了差分信号对之间的串扰，而且节省了大量的布线空间。通过上述两实施例可知，对于相邻的差分信号对，在布线时先得到眼图波形中眼宽和相邻差分信号对的间距DS的关系图，以及眼高和间距DS的关系图，而后通过该关系图，找出一个合适的间距DS，在该间距DS处，不仅眼图波形中的眼宽和眼高均较大，相邻差分信号对之间的串扰较小，而且相邻差分信号对之间的距离较小，节省布线空间。本发明不限于在信号层30上布设两对差分对的情形，还可在信号层30上布设多对间距DS相同的差分信号对。
权利要求
1.一种印刷电路板的布线方法，包括步骤在所述印刷电路板上提供一信号层及位于该信号层上的两差分信号对；确定一第一距离，当所述两差分信号对之间的距离大于所述第一距离时，所述两差分信号对的信号输出端的眼图波形中的眼宽或眼高接近不变，且当所述两差分信号对之间的距离小于所述第一距离时，所述两差分信号对的信号输出端的眼图波形中的眼宽或眼高变小；及在小于所述第一距离的范围内确定一使得两差分信号对的信号输出端的眼宽和眼高符合差分布线对眼图要求的第二距离，将所述两差分信号对之间的距离设置为所述第二距1 O
2.如权利要求1所述的印刷电路板的布线方法，其特征在于确定所述第二距离的过程包括步骤将根据眼宽确定的第二距离与根据眼高确定的第二距离进行比较，将其中较大的第二距离设置为所述两差分信号对之间的距离。
3.如权利要求1所述的印刷电路板的布线方法，其特征在于当所述两差分信号对之间的距离大于所述第二距离时，所述两差分信号对的信号输出端的眼图波形中的眼宽或眼高变大，且当所述两差分信号对之间的距离小于所述第二距离时，所述两差分信号对的信号输出端的眼图波形中的眼宽或眼高变小。
4.如权利要求1所述的印刷电路板的布线方法，其特征在于确定所述第一距离的过程为在所述两差分信号对的信号输出端得到眼图波形中的眼宽或眼高和两差分信号对之间距离的关系曲线，该曲线上使得眼宽或眼高达到最大值的点对应的两差分信号对之间的最小距离即为第一距离。
5.如权利要求4所述的印刷电路板的布线方法，其特征在于确定所述第一距离的步骤为将一信号发生器分别同每一差分信号对的信号输入端电性相连，同时将一示波器同每一差分信号对的信号输出端电性相连；所述信号发生器发送固定频率的信号，在所述示波器端产生一输出信号眼图波形。
6.一种印刷电路板，其包括一信号层，所述信号层上布设两差分信号对，所述两差分信号对的信号输出端的输出信号眼图波形中的眼宽或眼高随两差分信号对之间的距离的改变而改变，其特征在于当所述两差分信号对之间的距离为一第一距离时，所述两差分信号对的信号输出端的眼图波形中的眼宽或眼高达到最大值，两差分信号对之间的距离为一小于所述第一距离的第二距离，所述两差分信号对的信号输出端的眼图波形中的眼宽和眼高符合差分布线对眼图的要求。
7.如权利要求6所述的印刷电路板，其特征在于所述第二距离为根据眼宽确定的第二距离与根据眼高确定的第二距离中的较大值。
8.如权利要求6所述的印刷电路板，其特征在于所述印刷电路板包括自上而下顺次排列的一第一接地参考层、一第一绝缘层、一信号层、一第二绝缘层及一第二接地参考层， 所述第一绝缘层和第二绝缘层的厚度相等。
9.如权利要求8所述的印刷电路板，其特征在于所述两差分信号对布设于信号层上， 每一差分信号对包括一第一信号线及一第二信号线，所述第一信号线和第二信号线为带状线。
全文摘要
一种印刷电路板的布线方法，包括步骤在所述印刷电路板上提供一信号层及位于该信号层上的两差分信号对；确定一第一距离，当所述两差分信号对之间的距离大于所述第一距离时，所述两差分信号对的信号输出端的眼图波形中的眼宽或眼高接近不变，且当所述两差分信号对之间的距离小于所述第一距离时，所述两差分信号对的信号输出端的眼图波形中的眼宽或眼高变小；及在小于所述第一距离的范围内确定一使得两差分信号对的信号输出端的眼宽和眼高符合差分布线对眼图要求的第二距离，将所述两差分信号对之间的距离设置为所述第二距离。本发明还涉及一种使用所述布线方法得到的印刷电路板。
文档编号H05K3/00GK102238810SQ20101016256
公开日2011年11月9日 申请日期2010年5月5日 优先权日2010年5月5日
发明者林有旭 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司