CN103858526A - 一种线路板与在pcb基板上形成线路的方法 - Google Patents
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Abstract
一种线路板及线路设计方法，在平行的两条差分线之间有第一屏蔽线，所述第一屏蔽线是与差分线平行的导电线，并且位于两条差分线的对称线上。还可以增设相互平行的第二屏蔽线与第三屏蔽线，第二屏蔽线与第三屏蔽线相对于差分线的对称轴对称，以及增设第四屏蔽线，四屏蔽线与第一屏蔽线、第二屏蔽线以及第三屏蔽线垂直连接，且第四屏蔽线相对于两条差分线的对称线对称。通过屏蔽线结构可以降低差分线对外辐射。
Description
技术领域
本发明涉及电路领域，特别有关于一种降低线路电磁干扰技术。
背景技术
随着通信技术的不断发展，芯片的工作速率迅速增加，因此产生的电磁辐射会对其他电子设备造成电磁干扰。例如很多电子产品都会在速率为6GHz、10.3125GHz的高频产生明显的电磁辐射。产生这些电磁干扰的原因是：从芯片出来的传导噪声通过PCB走线传播，然后传播到各类高速连接器（比如背板连接器、硬盘连接器），这些连接器通常都是辐射能力较强的天线，它们会将传导噪声辐射出去，对其他器件或者设备造成电磁干扰。
为了满足电磁兼容性（Electro Magnetic Compatibility，EMC）认证的要求，现有技术中，采用整机屏蔽的方式。整机屏蔽是指在设备外包裹金属外壳，依靠物理结构形成的静电屏蔽效应来屏蔽高速连接器的对外辐射。但是在高频情况下，即使很小的孔缝也会有明显的电磁干扰泄露出去。而设备无法是保证完全密封的，例如为了满足散热要求，会在机箱上开通风孔，因此整机屏蔽的做法效果有限。
如何提供一种减少差分线电磁干扰的新方案，是急需解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种线路板和一种PCB基板上形成线路的方法，可以屏蔽差分线路的辐射。
第一方面，本发明实施例提供一种线路板，布设有平行的两条差分线，差分线之间有第一屏蔽线，所述第一屏蔽线是与差分线平行的导电线，并且位于两条差分线的对称线上。
在第一方面的第一种可能的实现方式中，两条差分线之间还包括：第二屏蔽线，与所述第一屏蔽线平行；第三屏蔽线，与所述第二屏蔽线相对于两条差分线的对称线对称；以及第四屏蔽线，与所述第一屏蔽线、所述第二屏蔽线以及所述第三屏蔽线垂直连接，且所述第四屏蔽线相对于两条差分线的对称线对称。
在第一方面的第二种可能的实现方式中，两条差分线之间还包括：附加结构，所述附加结构与所述线路板中至少一个屏蔽线连接，且相对于两条差分线的对称线对称。
在第一方面的第三种可能的实现方式中，第一屏蔽线的长度是四分之一所述差分线噪声信号波长。
第二方面，本发明实施例提供一种在PCB基板上形成线路的方法，所述基板包括介电层与导电层，包括步骤：在导电层上形成感光材料；对感光材料进行部分曝光，未曝光的部分形成线路图形，所述线路图形包括第一屏蔽线图形和两条差分线图形，两条差分线图形相互平行，第一屏蔽线图形位于两条所述差分线图形之间，所述第一屏蔽线图形与所述差分线图形平行，所述第一屏蔽并且位于两条差分线图形的对称线上；在线路图形上形成无法被蚀刻的保护层；蚀刻掉非线路图形部分形成线路，所述线路上有平行的两条差分线，差分线之间有第一屏蔽线，所述第一屏蔽线是与所述差分线平行的导线，并且位于两条差分线的对称线上。
在第二方面的第一种可能的实现方式中，两条所述差分线图形之间还包括：第二屏蔽线图形，与所述第二屏蔽线平行；第三屏蔽线图形，与所述第二屏蔽线平行，所述第二屏蔽线图形与所述第三屏蔽线图形相对于两条所述差分线的对称线对称；第四屏蔽线图形，与所述第一屏蔽线图形、所述第二屏蔽线图形以及所述第三屏蔽线图形垂直连接，且所述第四屏蔽线图形线相对于两条所述差分线图形的对称线对称；相应的，所述线路包括第二屏蔽线、第三屏蔽线以及第三屏蔽线。
在第二方面的第二种可能的实现方式中，还包括附加结构图形，附加结构图形与所述线路图形中至少一个屏蔽线图形连接，且相对于两条所述差分线图形的对称线对称；相应的，所述线路中也包括附加结构。
在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述第一屏蔽线是四分之一所述差分线噪声信号波长的整数倍。
应用本发明的实现方法，可以减小差分线对外的电磁干扰。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1A为本发明线路实施例示意图；
图1B为本发明线路实施例示意图；
图2为本发明线路实施例示意图；
图3A为本发明线路实施例示意图；
图3B为本发明线路实施例示意图；
图4为本发明在PCB基板上形成线路的方法实施例流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
差分信号，有些也称差动信号，用两条完全一样，极性相反的信号线传输一路数据，依靠两条信号线电平差进行信号的判决。在布线时保持两条差分线的平行，可以更大的保证两条信号线的一致。当然，在实际工程应用中，绝对的平行是无法做到的，线间距基本保持不变也符合本发明实施例的要求，例如两条差分线之间或者两条差分线的某一段的夹角不超过5°。同一组的两条差分线，一条可以称为P线，另外一条可以称为N线，差分线之间轴对称，差分线的对称线也称为轴线。差分线也称为差分信号线。
由于同一组的两条差分线之间具有耦合性，当外界存在噪声干扰时，几乎是同时被耦合到两条线上，而信号的接收方只关心两个信号的差值，所以外界的共模噪声可以被抵消。
差分线可以一定程度的抑制EMI，因为两条信号线的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵消。但是在实际情况下仍然有少量辐射产品，尤其是在信号频率较高时，对外有明显辐射。本发明实施例中，屏蔽结构可以是一条屏蔽线，或者多条屏蔽线的组合，或者屏蔽线与附加结构的组合，通过屏蔽结构屏蔽差分信号的噪声，抑制EMI，减少对外辐射的产生。本发明实施例中提到的屏蔽线、屏蔽结构、附加结构的材料都是导电的材料，例如使用铜作为材料。
现有技术中的整机屏蔽技术有诸多缺点，一方面因为无可避免的缝隙、通孔会影响屏蔽效率；另一方面，金属外壳增加了设备的体积和重量；再者，耗费了更多的金属材料，也造成了成本的提高，并且不利于环保。
图1A为本发明一种线路的一个实施例。如图1所示，导线11a和导线11b形成一组差分线，差分线之间设有第一屏蔽线21。本发明实施例中，屏蔽线位于差分线之间不包括屏蔽线与差分线连接的情况。
第一屏蔽线21上可以有接地的过孔22。
导线11a与导线11b在传输差分信号时，会产生噪声信号引起对外辐射。第一屏蔽线的长度可以是四分之一噪声信号波长，可以抑制差分线的对外辐射。根据传输线的理论，1/4波长的开路线相当于一个串联谐振电路，负载呈电阻性。在其他实施例中，第一屏蔽线的长度可以是四分之一噪声信号波长的整数倍，如果噪声信号的波长用λ表示，第一屏蔽线的长度可以是1/4λ的整数倍，例如1/4λ、3/4λ或者5/4λ。λ的值可以通过公式C=λf确定。其中C是光速，f是噪声信号的频率，由于线路设计本身的复杂性，在具体实现中，也可以通过仿真来获得第一屏蔽线的长度，此时第一屏蔽线的长度可以不使用1/4λ的整数倍的长度，而以仿真获得的长度为准。
图1B是本发明另外一个实施例，在一对差分线的某一段或者说一部分，可以扩大差分线之间的距离。这样可以更方便的布设包括第一屏蔽线在内的各种屏蔽线。这种做法对其他实施例同样适用。增加举例的方式，可以拉伸一条的差分线，也可以两条都拉伸，图1B的方式是两条差分线都拉伸。
参见图2，是本发明又一种实施例，本实施例在第一屏蔽线21的基础上，增加了第二屏蔽线31、第三屏蔽线32以及第三屏蔽线33。其中第二屏蔽线31和第一屏蔽线21平行，第三屏蔽线32和第一屏蔽线21平行。第三屏蔽线和第一屏蔽线21、第二屏蔽线31以及第三屏蔽线32垂直连接。第二屏蔽线31和第三屏蔽线32之间也相对于差分线的对称线对称。
在这个实施例中，各条屏蔽线的尺寸可以比前两个实施例更短，例如各条屏蔽线的长度可以比1/4λ小一个数量级。第一屏蔽线31与差分线11a之间以及第二屏蔽线32与差分线11b之间相当于形成了电容。而第一屏蔽线21与第四屏蔽线33相当于电感。这四条屏蔽线中，每条屏蔽线的长度，根据噪声频率不同而不同，其具体数值可以根据仿真获得，当屏蔽线的谐振频点和差分线噪声的频率相同或者相近时，可以抑制噪声。同样的，第一屏蔽线21上可以没有接地过孔，也可以有一个或多个接地的过孔22。
在本发明实施例中，可以在上述实施例的基础上增加一个或者多个附加结构结构，新增的附加结构相对于差分线的对称线对称，并且和原有屏蔽线结构连接。附加结构可以有过孔也可以没有过孔，过孔相对于差分线的对称线对称。例如图3A是本发明又一个实施例，这个实施例相对于上一实施例的区别是，增加了屏蔽线34。图3B和图3A相比，区别点是屏蔽线34变成了屏蔽线35。屏蔽线34和屏蔽线35都属于附加结构，其共同点是相对于差分线的对称线对称。如果保持原屏蔽线不变，增加了附加结构后谐振频点发生变化，需要再次仿真来确定新的谐振频点。
本发明实施例还提供一种形成线路的方法，可以在PCB基板上形成上述包括屏蔽结构的线路，基板包括介电层与导电层。屏蔽线的具体结构参见前述实施例。参见图5。
本实施例形成线路的方法包括以下步骤：S1.在导电层上形成感光材料；S2.对感光材料进行部分曝光，未曝光的部分形成线路图形，线路图形的形状和希望制成的线路相同，线路图形中包括屏蔽线图形和一组差分线图形，两条差分线图形相互平行，差分线图形之间包括有屏蔽线图形，所述屏蔽线图形是与差分线图形平行的线段，并且位于两条差分线图形的对称线上；S3.在线路图形上形成无法被蚀刻的保护层；S4.蚀刻掉非线路图形部分形成线路，所述线路上有平行的两条差分线，差分线之间有第一屏蔽线，所述第一屏蔽线是与差分线平行的线段，并且位于两条差分线的对称线上。第一屏蔽线的长度可以是1/4噪声波长。
在线路的实施例可知，除了第一屏蔽线，差分线之间的屏蔽结构也可以是多条屏蔽线的组合，例如第一屏蔽线、第二屏蔽线、第三屏蔽线与第四屏蔽线的组合，多条屏蔽线的组合形成的屏蔽结构的谐振频点和差分信号噪声频率相同。屏蔽结构之外还可以包括附加结构。
上述形成线路的方法可以由一种装置来完成，该装置包括CPU与计算机可读介质，CPU可以执行内存中的程序，从而完成形成线路的方法的步骤。
实现上述形成线路的方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种线路板，布设有平行的两条差分线，其特征在于：
差分线之间有第一屏蔽线，所述第一屏蔽线是与差分线平行的导电线，并且位于两条差分线的对称线上。
2.如权利要求1所述的线路板，其特征在于，所述两条差分线之间还包括：
第二屏蔽线，与所述第一屏蔽线平行；
第三屏蔽线，与所述第二屏蔽线相对于两条差分线的对称线对称；
第四屏蔽线，与所述第一屏蔽线、所述第二屏蔽线以及所述第三屏蔽线垂直连接，且所述第四屏蔽线相对于两条差分线的对称线对称。
3.如权利要求1或2所述的线路板，其特征在于，所述两条差分线之间还包括：
至少一个过孔，所述过孔位于所述第一屏蔽线上。
4.如权利要求1、2或3所述的线路板，其特征在于，所述两条差分线之间还包括：
附加结构，所述附加结构与所述线路板中至少一个屏蔽线连接，且相对于两条差分线的对称线对称。
5.如权利要求1所述的线路板，其特征在：
所述第一屏蔽线的长度是四分之一所述差分线噪声信号波长。
6.如权利要求1所述的线路板，其特征在：
所述第一屏蔽线的长度是四分之一所述差分线噪声信号波长的整数倍。
7.一种在PCB基板上形成线路的方法，所述基板包括介电层与导电层，其特征在于：
在导电层上形成感光材料；
对感光材料进行部分曝光，未曝光的部分形成线路图形，所述线路图形包括第一屏蔽线图形和两条差分线图形，两条差分线图形相互平行，第一屏蔽线图形位于两条所述差分线图形之间，所述第一屏蔽线图形与所述差分线图形平行，所述第一屏蔽并且位于两条差分线图形的对称线上；
在线路图形上形成无法被蚀刻的保护层；
蚀刻掉非线路图形部分形成线路，所述线路上有平行的两条差分线，差分线之间有第一屏蔽线，所述第一屏蔽线是与所述差分线平行的导线，并且位于两条差分线的对称线上。
8.如权利要求7所述的在PCB基板上形成线路的方法，其特征在于，两条所述差分线图形之间还包括：
第二屏蔽线图形，与所述第二屏蔽线平行；
第三屏蔽线图形，与所述第二屏蔽线平行，所述第二屏蔽线图形与所述第三屏蔽线图形相对于两条所述差分线的对称线对称；
第四屏蔽线图形，与所述第一屏蔽线图形、所述第二屏蔽线图形以及所述第三屏蔽线图形垂直连接，且所述第四屏蔽线图形线相对于两条所述差分线图形的对称线对称；
相应的，所述线路包括第二屏蔽线、第三屏蔽线以及第三屏蔽线。
9.如权利要求7或8所述的在PCB基板上形成线路的方法，其特征在于，两条所述差分线图形之间还包括：
附加结构图形，与所述线路图形中至少一个屏蔽线图形连接，且相对于两条所述差分线图形的对称线对称；
相应的，所述线路中也包括附加结构。
10.如权利要求7所述的在PCB基板上形成线路的方法，其特征在：
所述第一屏蔽线是四分之一所述差分线噪声信号波长的整数倍。
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