印刷电路板的制作方法

专利名称：印刷电路板的制作方法
技术领域：
本发明总的发明构思涉及一种用于减少电磁干扰(EMI)辐射的印刷电路板。
背景技术：
通常，驱动器和接收器可以安装到印刷电路板(PCB)。例如，驱动器和接收器可以 分别是每个都以芯片的形式实现的存储控制器和存储器。在PCB上，用于传输数据总线信 号的轨线(trace)布置在驱动器与接收器之间。轨线在PCB上被印刷为导电介质。从驱动 器产生的数据总线信号以预定的时钟速率开关(switch)，被开关的信号传输到接收器。数 据总线信号可以由n比特(n位)组成，从而n个驱动器、接收器和轨线安装在PCB上。用 于匹配驱动器和接收器之间的阻抗的串联电阻器串联连接到每个轨线。在这种情况下，每 个轨线可以基于串联电阻器被分类为第一轨线和第二轨线。 而且，当特定的集成电路(IC)被开关时，从PCB的电力层提供的电流立即改变，使 得接地层中流动的电流突然改变，从而导致电压波动。这种电压波动被称为同步开关噪声 (SSN， simultaneous switching noise)。由于SSN，驱动器中流动的电流减小，使得驱动器 不能实现完美的驱动操作，且使得发生诸如假信号(glitch)的系统逻辑错误。结果，系统 性能的可靠性恶化且也产生未预料到的EMI。

发明内容
本发明总的发明构思提供一种通过简化形成在印刷电路板(PCB)上的电力轨线 而减少从PCB产生的同步开关噪声(simultaneous switching noise， SSN)的印刷电路板 (PCB)。 本发明总的发明构思也提供一种用于减少从PCB产生的SSN的改进的去耦电容器 连接结构。 本发明总的发明构思的附加特征和效用将在以下的描述中被部分阐述，且部分从 该描述显而易见，或者可以通过实践本发明总的发明构思而知悉。 本发明总的发明构思的示范性实施例可以通过提供双层印刷电路板(PCB)实现，
在该双层PCB中第一基板平行于第二基板布置，且第一基板与第二基板隔开预定距离，并
且第一基板包括安置在第一基板上方的接地平面，第二基板包括电力平面，该电力平面安
置在组件的被安装到印刷电路板的位置处以向组件传输电力。 第二基板可以包括信号轨线和电力轨线以向组件传输信号和电力。 第一基板还可以包括去耦电容器，且安装到第二基板的组件的电力管脚可以通过
通路连接到去耦电容器。 第二基板还可以包括向电力平面提供电力的电源，且电力平面可以通过电力轨线 连接到该电源。 去耦电容器可以安装到从电源向电力平面传输电力的电力轨线的开始点。
去耦电容器可以安装到从电源向电力平面传输电力的电力轨线的终点。
本发明总的发明构思的示范性实施例也可以通过提供包括一个或多个电力平面
以及电力轨线的印刷电路板(PCB)而实现，该一个或多个电力平面沉积在组件的安装到
PCB的位置处以向组件提供电力，该电力轨线连接到电力平面以向电力平面提供电力。 电力轨线可以通过不含连接到组件的管脚的边缘而连接到电力平面。 印刷电路板(PCB)可以包括第一基板和第二基板以形成双层结构，第一基板和第
二基板平行布置且彼此隔开预定距离。 第一基板可以包括去耦电容器，且接地平面可以安置在第一基板上方。 组件可以安装在第二基板上，组件的电力管脚可以通过通路(via)连接到去耦电容器。 第二基板可以具有电源以向电力平面提供电力，且电源可以通过电力轨线将电力
传输到电力平面。 去耦电容器可以安装到将电力从电源传输到电力平面的电力轨线的开始点。 去耦电容器可以安装到将电力从电源传输到电力平面的电力轨线的终点。 本发明总的发明构思的示范性实施例也可以通过提供一种印刷电路板(PCB)而 实现，该印刷电路板包括第一基板，包括安置在第一基板上方的接地平面；第二基板，与 第一基板平行设置且与第一基板分隔开预定距离，且包括电力平面，电力轨线连接到电力 平面以向电力平面提供电力；以及组件，安装到PCB，其中电力平面插设在组件与基板之间 以向组件传输电力。


根据以下结合附图对示范性实施例的描述，本发明总的发明构思的这些和/或其 他特征和效用将变得明显且更容易理解，附图中 图1是根据本发明总的发明构思的示范性实施例的印刷电路板(PCB)的示意图；
图2是根据本发明总的发明构思的示范性实施例的印刷电路板(PCB)的俯视图；
图3示出根据本发明总的发明构思的示范性实施例的安装到PCB的去耦电容器的 位置； 图4示出根据本发明总的发明构思的示范性实施例的去耦电容器的位置； 图5示出根据本发明总的发明构思的示范性实施例的安装到PCB的去耦电容器在
PCB中的安装结构； 图6A示出根据相关技术的印刷电路板(PCB)的电力轨线，图6B示出根据本发明 总的发明构思的示范性实施例的印刷电路板(PCB)的电力轨线；以及 图7A和图7B是示出根据本发明总的发明构思的示范性实施例的印刷电路板 (PCB)的EMI数据的曲线图。
具体实施例方式
现在将详细描述本发明总的发明构思的示范性实施例，本发明的示例在附图中示 出，附图中相同的附图标记通篇表示相同的元件。为了解释本发明总的发明构思，下面通过 参考附图来描述示范性实施例。 图1是根据本发明总的发明构思的示范性实施例的印刷电路板(PCB) 1的示意图。
参考图1，印刷电路板(PCB) l包括信号轨线(signal trace) 2、接地平面3、去耦电 容器4、电力平面5和组件6。 PCB 1可以是双层印刷电路板，在该双层印刷电路板中第一基板7与第二基板8平
行布置，且第一基板7与第二基板8分隔开预定距离D。接地平面3可以沉积到整个第一基
板7上方。接地平面3可以提供接地电势到PCB1的组件，同时减小组件和接地平面3之间
的连接距离。去耦电容器4可以安装到第一基板7，且通过通路(未示出)与组件6的电力
管脚(Pin)连接。电力平面5、信号轨线2和组件6可以安装到第二基板8。 信号轨线2用作信号传输通道，且在PCB 1中具有线路或通道以向组件6传送信号。 接地平面3沉积到整个第一基板7上方，使得其确保如同在双倍数据速率(DDR) 时钟、通用串行总线(USB)、高清晰度多媒体接口 (HDMI)等中的高速轨线的稳定的回流通 道。从而，接地平面3可以防止具有高阻抗电力轨线结构的双层PCB的电磁干扰(EMI)辐 射噪声产生得比在多层PCB(例如，四层PCB)中的噪声多得多。也就是，因为接地平面3不 具有轨线结构，而是具有平坦结构，所以其具有电流可以通过的大空间。从而，接地平面3 呈现减小的阻抗，因此减少了 EMI辐射(也就是，噪声)的产生。 去耦电容器4可以安装在在组件6诸如集成电路(IC)的电力/接地管脚附近，使 得其可以用作电力存储器件以向IC稳定地提供电力。例如，参考图l，可以看到去耦电容 器4安装在组件6的电力管脚的背面。在图1中，连接到组件6的管脚被示出为电力/接 地管脚。为了减少噪声组分(诸如，环线电感)，当去耦电容器4安装到PCB时，去耦电容 器4尽可能靠近IC的电力/接地管脚安装。然而，在电力/接地管脚和去耦电容器4安装 到同一基板的情况下，由于OrCAD工具的设计规则检查(DRC)误差，去耦电容器4和电力管 脚的焊垫需要彼此分隔开预定距离(例如，3mm或更多)。这样，当去耦电容器4和电力管 脚的焊垫被狭窄地彼此分隔开短于特定设计工具的预定距离时，会产生误差。然而，在本发 明总的发明构思的示范性实施例中，组件6可以安装到第二基板8，去耦电容器4可以靠近 组件6的电力管脚安装在第一基板7上，从而电力管脚到去耦电容器4的距离被减小到例 如1. 6mm，相应于PCB 1的通路高度，并且没有产生DRC误差，因此还可以降低同步开关噪声 (SSN)。在这种情况下，通路高度等于PCB的高度，然而，不限于此，通路高度以及组件6与 去耦电容器4的间隔可以是可变的。 参考图1和图4，尺寸与组件6类似的电力平面5可以安装到组件6的被安装到第 二基板8的底部(例如，插设在组件6与第二基板8之间)，从而减少由轨线的复杂安装结 构引起的SSN。在常规技术中，电力轨线被设计为具有低阻抗，以便减少电力噪声。为了实 现低阻抗的电力轨线，制造具有至少四层的多层PCB，使得四层之一被设计为用作电力层。 然而，在常规技术中，电力轨线需要被设计在双层PCB(例如，与PCB l类似)上，使得电力 通过该电力轨线提供给PCB。结果，由常规轨线结构的高阻抗特性引起的电力/接地噪声增 加，因此产生比具有至少四层的多层PCB中多得多的EMI辐射噪声。为了防止在双层PCB 中产生EMI辐射噪声，电力平面5可以安装到组件6的底部，从而降低电力轨线的复杂度， 使得组件6的EMI辐射噪声最小。 组件6可以包括多种通孔基电路元件，例如，双列直插封装 (dual-inlin印ackage， DIP)、管脚栅格阵列(pin grid array, PGA)封装、芯片尺寸封装(chipscale package,CSP)以及通孔阵列连接器。多个管脚可以布置在组件6的顶部(例 如，背向PCB)，且多个管脚可以布置在组件6的底部(例如，面向PCB)。例如，组件6的多个 管脚中的选定一个，也就是，电力管脚，可以连接到电力平面。管脚可以以栅格图案的形式 布置在组件6的单独的表面上，但是本发明总的发明构思不限于此。组件6可以被制造用 于通用的用途，且可以具有预定长度的管脚，该预定长度的管脚适用于仅具有通孔的PCB， 管脚可以利用各种方法具有适当的长度。例如，管脚可以利用金刚石锯或者激光切割机切 割至适当的长度，或者可以被接地以具有期望的长度。此外，管脚可以被制造者制造为具有 适当的长度。在本发明总的发明构思的示范性实施例中，安装到第一基板7的一个组件6 可以被限制为去耦电容器4，其他组件6中的每个都可以安装到第二基板8，以防止PCB 1 产生比多层PCB多得多的EMI辐射噪声。更具体地，当几个组件6例如，没有任何规律地被 安装到PCB 1时，它们不会具有如同DDR时钟、USB、 HDMI等中的高速轨线的稳定的回流通 道，且由于高阻抗的电力轨线结构会引起SSN，从而该PCB会产生比多层PCB多得多的EMI 辐射。 图2是根据本发明总的发明构思的示范性实施例的PCB 1的仰视图。
参考图2，电力平面(5' 、5")可以在组件6被安装到PCB 1的位置处布置在组件6 的底部上。图2的电力平面(5'、5")可以分为两类电力平面，例如，第一电力平面5'，用于 向诸如组件6的组件中需要高电力(例如，3.3V)的管脚提供电力；以及第二电力平面5"， 用于向诸如组件6的组件中需要低电力(例如，1.8V)的另一管脚提供电力。如上所述，代 替电力轨线的电力平面5，和5"可以位于组件6下方，从而阻抗被降低。结果，也可以减少 由于，例如，电力供应中的环线电感引起的电力轨线的电感致噪声。可以安装多个电力平面 以提供不同等级的电力。 图3示出根据本发明总的发明构思的示范性实施例的安装到PCB的去耦电容器4 的位置。 参考图3，安装到第二基板8的电源IO可以通过电力轨线11连接到安装到组件6 底部的电力平面5。第一去耦电容器4'可以安装在电源10的输出点附近以输出电力，第二 去耦电容器4"可以安装到电力轨线11 ( S卩，电力平面5的输入点)，其刚好定位在电力轨线 11进入电力平面5之前。换言之，为了减少噪声(也被称为电力轨线11的环线电感)，去 耦电容器4'和4"可以安装到可能最接近IC的电力/接地管脚的位置处。而且，第三去耦 电容器4"'可以安装在电力轨线11的输出点处，该电力轨线11在从位于安装在第二基板 8上的组件6下方的电力平面5到另一个电力平面5的范围内，如图6B所示。在示范性实 施例中，安装到第二基板8的去耦电容器4'、4"和4"'可以通过通路12连接到第一基板的 接地平面3。如图1所示，通路12可以连接到第二基板8上的电力平面5。应该注意的是， 在本发明总的发明构思的示范性实施例中，去耦电容器可以安装到第一基板和第二基板二 者。安装到第二基板的去耦电容器可以安装在电力平面的电力输入和输出单元处。安装到 第一基板的去耦电容器可以连接到电源或电力平面的输入和输出端子。安装到第一基板的 去耦电容器可以连接到组件的电力管脚。 图4示出根据本发明总的发明构思的示范性实施例的安装到PCB 1的PCB 1的去
耦电容器4的位置。 参考图4，电力平面5可以包括电力输入单元20，用于从例如电源10接收电力；以及电力输出单元21，用于输出由电源10提供的电力以将电力传输到组件6 (图1)。电力 输入单元20是级(stage)，通过其电力可以输入到安装在组件6底部的电力平面5。电力 输出单元21是级，通过其电力可以从电力平面5输出。 连接到第二基板8的电力平面5的电力管脚23'和23"可以通过通路12连接到 第一基板7的去耦电容器4。因此，如果去耦电容器4连接到电力管脚23'和23"，则电力 管脚与去耦电容器4之间的距离可以减小到例如1. 6mm，与通路12的高度相对应，因此减少 了同步开关噪声(SSN)且不产生DRC误差。 图5示出根据本发明总的发明构思的示范性实施例的组件的去耦电容器4的安装 结构。 参考图5，如果PCB l采用两类电力(例如，高电力和低电力)，则通过组件6'的 没有管脚的边缘30'传输每类电力的电力轨线lr可以是输入线，而向另一组件6"传输电 力的两类电力轨线11"可以通过组件没有管脚的边缘30"输出。去耦电容器4可以不仅安 装在组件6'的边缘30'(在其处电力平面5的电力轨线11'是输入)附近，而且可以安装 在另一个边缘30"(在其处电力轨线11"输出到组件6")附近。 第二基板8的电力平面5可以通过通路12连接到第一基板7的去耦电容器4，使 得电力管脚23与去耦电容器4之间的距离减小到，例如，约1. 6mm，从而使SSN最小。
尽管组件6可以仅采用一类电力，但电力轨线11可以利用上述方法走线而通过没 有管脚的边缘30'或30"。 图6A示出根据常规技术的PCB 600A的电力轨线。 图6B示出根据本发明总的发明构思的示范性实施例的PCB 600B的电力轨线。
具体地，当传输到组件6'、6"的电力通过电力轨线11'直接施加到电力管脚23' 和23"时形成图6A的电力轨线11'。相反，当传输到组件6'的电力通过电力轨线ll"传输 到位于组件6'下方的电力平面5时，可以形成图6B的电力轨线11"，传输到另一个组件6" 的电力通过直接从电力平面5输出的电力轨线11"'传输。 从图6A和6B可以看出，电力可以传输到PCB上的几个组件6'和6"，从而电力轨 线11在结构上被大大简化。图6A和6B示出安装到PCB的两个组件6'和6"。相反，如果 两个或多个组件6安装到PCB，则与仅包括两个组件的PCB相比，电力轨线11会更简化。
图7A和7B是示出根据本发明总的发明构思的示范性实施例的PCB 1的EMI数据 的曲线图。 图7A示出当PCB 1的组件6通过电力轨线ll接受电力时，根据PCB 1上的电力 频率发射出不同量的辐射。在图7B中，当电力平面5形成在PCB1的组件6下方且构成组 件利用上述方法被布置为传输电力时，示出根据PCB 1上电力的频率而发射出不同量的辐 射。 如图7A和7B所示，在PCB的电力结构改变之前，PCB在300MHz lOOOMHz的电 力频率产生50 [dB (uv/m)] 60 [dB (uv/m)]的辐射。然而，在PCB 1的电力结构利用在此 所述的方法改变后，PCB 1在300MHz 1000MHz的电力频率产生50[dB(uv/m)]或更小的辐射。 从上述描述明显看出，根据本发明总的发明构思的示范性实施例的PCB简化了电 力轨线，从而减少了从PCB产生的SSN。
根据本发明总的发明构思的示范性实施例的PCB具有改善的去耦电容器连接结 构，因此减少了 SSN。 尽管已经描述和示出了根据本发明总的发明构思的几个实施例，但本领域的技术 人员应该理解的是，可以对这些示范性实施例进行改变而不脱离本发明总的发明构思的原 理和精神，本发明总的发明构思的范围限定在权利要求书和其等同物中。
权利要求
一种双层印刷电路板，在该双层印刷电路板中，第一基板布置为与第二基板平行，且所述第一基板与所述第二基板分隔开预定距离，该双层印刷电路板包括所述第一基板，包括安置在所述第一基板上方的接地平面；以及所述第二基板，包括安置在组件的被安装到所述印刷电路板的位置处的电力平面以向所述组件传输电力。
2. 根据权利要求1所述的印刷电路板，其中所述第二基板包括信号轨线和电力轨线以 向所述组件传输信号和电力。
3. 根据权利要求2所述的印刷电路板，其中所述电力轨线通过不具有连接到所述组件 的管脚的边缘而连接到所述电力平面。
4. 根据权利要求1所述的印刷电路板，其中所述第一基板还包括去耦电容器，且安装 到所述第二基板的所述组件的电力管脚通过通路连接到所述去耦电容器。
5. 根据权利要求1所述的印刷电路板，其中所述第二基板还包括向所述电力平面提供 电力的电源，其中所述电力平面通过电力轨线连接到所述电源。
6. 根据权利要求5所述的印刷电路板，还包括去耦电容器，安装到从所述电源向所述电力平面传输所述电力的所述电力轨线的开始点。
7. 根据权利要求5所述的印刷电路板，还包括去耦电容器，安装到从所述电源向所述电力平面传输所述电力的所述电力轨线的终点，其中所述电力平面插设在所述组件与所述基板之间以向所述组件传输电力。
全文摘要
本发明提供一种印刷电路板。该印刷电路板降低引起电力噪声的同步开关噪声(SSN)，因此减低电磁干扰(EMI)辐射。在双层PCB中，第一基板与第二基板平行布置且第一基板与第二基板分隔开预定距离。第一基板包括接地平面，该接地平面安置在整个第一基板上方。第二基板包括电力平面，该电力平面安置在组件的被安装到印刷电路板的位置处以向组件传输电力。因此，PCB的电力轨线的结构被简化，从而降低EMI辐射噪声。
文档编号H05K1/02GK101784157SQ201010000719
公开日2010年7月21日 申请日期2010年1月15日 优先权日2009年1月16日
发明者李承冕, 韩漳橓 申请人:三星电子株式会社