CN104981089A - 印刷电路板 - Google Patents

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Abstract

一种印刷电路板，包括在上下方向上层叠的图案层、绝缘层和接地层。所述印刷电路板形成有至少一个通路。所述绝缘层被设于所述图案层与所述接地层之间。所述接地层形成有接地图案。所述图案层形成有一个共用接地和至少两个衬垫。所述衬垫沿横向方向排列。所述共用接地在所述前后方向上位于所述衬垫的前方。所述通路包括将所述共用接地与所述接地图案相互连接的第一通路。所述衬垫包括至少一个接地垫和至少一个信号垫。所述接地垫与所述共用接地连接。所述信号垫不与所述共用接地连接。

Description

印刷电路板
技术领域
本发明涉及一种能够作为对电信号进行中继的中继衬底使用的印刷电路板。
背景技术
例如，在特开2012-64338号公报(专利文献1)中公开了该种类型的印刷电路板，该公报的内容通过参照而构成说明书的一部分。
如图13和图14所示，在专利文献1公开的衬底(印刷电路板)900上形成有电极(信号电极)910、接地电极920、接地电位板930。接地电极920分别与接地电位板930连接。在衬底900上连接有双轴电缆(电缆)940，并安装有屏蔽罩部件950。每个电缆940具有导体芯线(信号导体)942、覆盖信号导体942的电介体944、覆盖电介体944的屏蔽层(接地导体)946、与接地导体946连接的漏电引出线948。在电缆940前端部的电介体944和接地导体946被剥去，以露出信号导体942。信号导体942与衬底900的信号电极910连接，接地导体946与接地电极920连接。漏电引出线948与屏蔽罩部件950连接。
屏蔽罩部件950、接地电极920和接地电位板930相互连接，并覆盖住电缆940的前端部或覆盖住电介体944和接地导体946被剥去后的裸露部。由于电缆940的裸露部由此被接地电位覆盖，因此能够使电缆940的裸露部的阻抗与裸露部之外的非裸露部的阻抗相匹配。
在专利文献1的衬底900上需要安装与衬底900分离形成的屏蔽罩部件950。因此，材料成本和装配成本增加。而且，由于该构造难以缩小信号电极910的节距，所以难以将衬底900尺寸小型化。此外，在衬底900与屏蔽罩部件950之间形成有尺寸与信号电极910或接地电极920的厚度相同的间隙。因此，在例如两个电缆940分别与毗邻的两个信号电极910分别连接的情况下，该毗邻的信号电极910之间可能会沿着衬底900表面产生串音。
发明内容
本发明的目的在于提供一种印刷电路板，其与诸如双轴电缆或同轴电缆那样的电缆连接，能够防止串音并能够实现小型化。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
本发明一方面提供了一种印刷电路板，包括在上下方向上层叠的图案层、绝缘层和接地层。所述印刷电路板形成有至少一个通路。所述印刷电路板在与上下方向相正交的前后方向上具有前端和后端。所述绝缘层被设于所述图案层与所述接地层之间。所述接地层形成有接地图案。所述图案层形成有一个共用接地和至少两个衬垫。所述衬垫沿与所述上下方向和所述前后方向都正交的横向方向排列。在所述前后方向上，与所述后端相比，各所述衬垫分别被设置在更靠近所述前端的位置。所述共用接地在所述前后方向上位于所述衬垫的前方。所述通路包括将所述共用接地与所述接地图案相互连接的第一通路。所述衬垫包括至少一个接地垫和至少一个信号垫。所述接地垫与所述共用接地连接。所述信号垫不与所述共用接地连接。
本发明的优点是：
根据本发明，与共用接地连接的接地垫与信号垫一起沿横向排列。因此，即便在将信号垫与同轴电缆的信号导体连接时，通过不将其它部件安装在印刷电路板上而仅合理地配置信号垫和接地垫，便能防止沿着印刷电路板表面与信号垫之间发生串音。因此，本发明的印刷电路板适于小型化。
附图说明
图1是本发明实施方式的印刷电路板的俯视图，其中，放大示出了与共用接地连接的通路的周边(被虚线包围的部分)和与接地图案连接的通路的周边(被其它虚线包围的部分)。
图2是图1的印刷电路板的另一俯视图，其中，未示出印刷电路板的保护膜。
图3是图2的印刷电路板的仰视图，其中，用虚线示出了形成在印刷电路板上表面的各信号联结图案的轮廓。
图4是图2的印刷电路板的另一俯视图，其中，在印刷电路板上安装有双轴电缆和对绞电缆，且放大示出了与共用接地连接的隐藏通路的周边(被虚线包围的部分)。
图5是图4的印刷电路板的侧视图。
图6是图1的印刷电路板的衬垫的主视示意图。
图7是图1的印刷电路板的一种变形的仰视图，其中，在印刷电路板上安装有双轴电缆和对绞电缆，且用虚线示出了印刷电路板的保护膜的轮廓。
图8是图7的印刷电路板的前端部的侧视图，其中，用虚线示出了印刷电路板的各接地层的位置。
图9是图7的印刷电路板的主视图，其中，用虚线分别示出了各双轴电缆和对绞电缆的外周。
图10是图7的印刷电路板的衬垫的主视示意图。
图11是图1和图7的印刷电路板的前端部的俯视图，其中，替代双轴电缆，在印刷电路板上安装同轴电缆，且未示出印刷电路板的保护膜。
图12是图1的印刷电路板的前端部的另一变形的俯视图。
图13是专利文献1的衬底、屏蔽罩部件和电缆的立体图。
图14是图13的衬底、屏蔽罩部件和电缆的剖视图。
具体实施方式
根据图1和图4理解，本发明实施方式的印刷电路板10能够作为对电信号进行中继的中继衬底来使用。具体而言，印刷电路板10在前后方向(X方向)具有前端12、后端14。印刷电路板10是一种对安装在前端12的各种电缆与连接后端14的连接对象(未给出图示)之间进行互相连接的中继衬底。连接对象例如可以是连接器或电缆。印刷电路板10也可以是一种在连接器内使用的中继衬底。
参考图1、图3和图5，印刷电路板10包括在上下方向(Z方向)上层叠的图案层20、绝缘层30和接地层40。绝缘层30具有与Z方向相正交的上表面36和下表面38。上表面36上形成图案层20，下表面38上形成接地层40。换而言之，绝缘层30被设置在图案层20与接地层40之间。
在本实施方式中，绝缘层30由诸如树脂的绝缘体构成，各图案层20和接地层40分别由利用铜箔等导电体构成的各种导电图案组成。而且，在印刷电路板10上形成有沿Z方向贯穿印刷电路板10的多个通路60。各通路60分别将图案层20的导电图案和接地层40的导电图案电连接起来。
如图3所示，接地层40形成有作为导电图案的接地图案42。根据本实施方式，接地图案42覆盖住下表面38的大部分，由此接地层40除了接地图案42之外，没有导电图案。然而，接地层40上也可形成除接地图案42之外的导电图案。
如图1和图2所示，作为导电图案，图案层20形成有一个共用接地22、多个衬垫24、多个连接部26、多个联结图案28。联结图案28被由绝缘体构成的保护膜290几乎完全覆盖。图案层20也可形成其它导电图案。
如图2所示，共用接地22位于印刷电路板10的前端12附近，并沿横向(Y方向)延伸。共用接地22在X方向上位于衬垫24的前方(前端12一侧)。衬垫24沿横方向(Y方向)排列，与后端14相比，衬垫24在X方向上被设置在靠近前端12的位置。在本实施方式中，除了+Y侧的两个衬垫24之外，其它的衬垫24与共用接地22保持微小距离地位于共用接地22的正后方。
连接部26位于印刷电路板10的后端14附近，并沿Y方向排列。连接部26分别与衬垫24对应。更具体而言，连接部26通过联结图案28与衬垫24连接。换而言之，各联结图案28分别将对应的衬垫24与对应的连接部26相互连接。
如图2和图4所示，衬垫24包括至少一个接地垫24G和至少一个信号垫24S。在本实施方式中，接地垫24G的数量为5个，信号垫24S的数量为10个。接地垫24G与共用接地22连接，信号垫24S不与共用接地22连接。换而言之，衬垫24中与共用接地22连接的衬垫是接地垫24G。
本实施方式的衬垫24包括四个(也就是多个)信号垫对24P，各信号垫对24P由两个信号垫24S构成。而且，衬垫24包括不构成信号垫对24P的两个信号垫24S。像下述那样，信号垫对24P在传送差分信号(差动信号)时使用。不构成信号垫对24P的信号垫24S位于印刷电路板10的+Y侧的位置。
在本实施方式中，衬垫24所包括的接地垫24G的数量比衬垫24所包括的信号垫对24P的数量仅多一个。接地垫24G和信号垫对24P沿Y方向交替排列。换而言之，各信号垫对24P在Y方向上被夹在两个接地垫24G之间。在夹有信号垫对24P的接地垫24G之间，除信号垫对24P之外不设置导电图案。
如图2所示，与衬垫24相同，连接部26也包括5个接地连接部26G和10个信号连接部26S。相似地，联结图案28也包括5个接地联结图案28G和10个信号联结图案28S。接地联结图案28G分别将接地垫24G与接地连接部26G联结，信号联结图案28S分别将信号垫24S与信号连接部26S联结。换而言之，连接部26中与接地垫24G联结的部分是接地连接部26G，而连接部26中与信号垫24S联结的部分是信号连接部26S。
根据本实施方式，接地垫24G和信号垫24S相互具有相同形状和相同尺寸。接地连接部26G和信号连接部26S相互具有相同形状和相同尺寸，并在Y方向上等间距地排列。另一方面，接地联结图案28G的宽度(在Y方向上的尺寸)比信号联结图案28S的宽度大。但是，本发明并不局限于此。例如，接地垫24G也可以具有与信号垫24S不同的形状和尺寸。
参照图1～图3，本实施方式的通路60包括三个第一通路(通路)60F和多个第二通路(通路)60S。在图案层20上，通路60F被设置在共用接地22上，通路60S被设置在接地联结图案28G上。在接地层40上，通路60F和通路60S被设置在接地图案42上。从而，共用接地22通过通路60F(至少一个通路60)与接地层40的接地图案42电连接，并且通过通路60S(至少一个通路60)，各接地联结图案28G与接地图案42电连接。换而言之，通路60中被设于共用接地22上的通路是第一通路60F，而通路60中被设于接地联结图案28G上的通路是第二通路60S。
根据本实施方式，虽然在各通路60F周围形成有热边缘，但通路60F和通路60S相互具有相同形状和相同尺寸，但是，本发明并不局限于此。例如，通路60F和通路60S的尺寸也可以不相同。
如图4和图5所示，印刷电路板10在使用时与各种电缆连接。在本实施方式中，在印刷电路板10的上表面36安装有4个双轴电缆(电缆)810和1个对绞电缆(电缆)820。
如图4所示，各电缆810分别具有两个信号导体812、分别覆盖信号导体812的两个绝缘体814、设于绝缘体814外部的漏电引出线816、覆盖绝缘体814和漏电引出线816的包覆层818。包覆层818和绝缘体814在电缆810的前端部(-X侧端部)被剥除，由此漏电引出线816和信号导体812外露。绝缘体814位于共用接地22和印刷电路板10的上表面36上并利用粘接剂等被固定。信号导体812通过锡焊等被分别与信号垫对24P的信号垫24S连接固定。漏电引出线816通过锡焊等被连接固定在接地垫24G上。
电缆820具有两个信号导体822、分别覆盖信号导体822的两个绝缘体824、覆盖绝缘体824的包覆层828。包覆层828和绝缘体824在电缆820的前端部被剥除，以使信号导体822外露。绝缘体824位于共用接地22和印刷电路板10的上表面36并通过粘接剂等被固定。信号导体822通过锡焊等被分别与未构成信号垫对24P的信号垫24S连接固定。
在本实施方式中，如上所述，绝缘体814和绝缘体824利用粘接剂等被定位和固定。但是，本发明并不局限于此。例如，绝缘体814和绝缘体824也可以被诸如连接器(图中未示出)或覆盖连接器的罩(图中未示出)等固定部件定位和固定。
参照图4，由于信号导体822在前端部没有被具有接地电位的任何部位覆盖，所以电缆810的前端部(裸露部)具有比电缆810的前端部之外的其它部位大的阻抗。然而，根据本实施方式，共用接地22、接地垫24G和接地图案42(参照图3)相互连接并具有接地电位。而且，电缆810的裸露部被配置在共用接地22上。因此，既使当电缆810被用来传送高频信号，电缆810的阻抗也可被匹配，以使信号特性难以退化。
此外，参照图6，在Y方向上毗邻的两个信号垫对24P经由接地垫24G相互隔开。该构造使得，例如即使在电缆810传送差分信号(差动信号)时，也能防止一个信号垫对24P中的一个信号垫24S与另一个信号垫24S之间发生串音。换而言之，信号垫24S之间沿着印刷电路板10的上表面36的串音能够防止。特别的，根据本实施方式，不需要用于防止串音的特别部件。因此，信号垫24S之间的节距能够减小。本实施方式的印刷电路板10因而适合于尺寸的小型化。
如图2所示，根据本实施方式，各接地垫24G分别通过短的导电图案(连接图案)而与共用接地22直接连接。换而言之，接地垫24G在图案层20与共用接地22连接。但是，接地垫24G也可在接地层40(参照图3)与共用接地22连接。例如，当不设置上述连接图案时，各接地垫24G也可经由通路60形成。但是，从更可靠地获得接地电位，以使更稳定地获得诸如阻抗匹配和防止串音等效果的观点出发的话，最好像本实施方式那样将接地垫24G与共用接地22直接连接。
参照图2和图3，接地层40的接地图案42至少被形成在与信号垫24S连接的信号联结图案28S的正下方。因此，信号联结图案28S与绝缘层30和接地图案42一起构成微带传输线。为了构成微带传输线，接地图案42仅被形成在信号联结图案28S的正下方即可。但是，从使接地电位更稳定的观点出发，接地图案42最好像本实施方式那样是固体模式。
根据图2理解，共用接地22具有在X方向上穿过共用接地22中点的假想中间线CL。通路60F位于中间线CL(也就是中点)的前方。换而言之，通路60F在X方向上尽可能地被形成在接近前端12的位置。并且，通路60F也可以不仅形成在共用接地22在Y方向上的中部，还可以形成在Y方向上的两侧部。因此，接地电位能够变得更稳定。
参照图3和图4，根据本实施方式，与接地垫24G连接的各接地联结图案28G分别通过两个或两个以上的通路60S而与接地图案42连接。通路60S至少被设置在X方向上接地联结图案28G的两端部。因此，能够使接地电位更稳定。而且，通路60S沿着接地联结图案28G保持小间距地排列。当将任意两个通路60S之间的间距设定得比由电缆810传送信号的波长所规定的规定值小时，能够防止接地图案42产生共振。
如图2和图4所示，各通路60F在Y方向上位于与信号垫24S不同的位置。因此，能够使电缆810的绝缘体814与通路60F之间不相干涉并稳定地置于共用接地22上。
本实施方式的印刷电路板10除了上述变形之外，还能如下述说明那样变形。
参照图2，除了夹设信号垫对24P的接地垫24G之外，在图案层20也可以形成其它的接地垫24G。而且，信号垫对24P的数量也可以是一个。因此，衬垫24也可以包括至少一个信号垫对24P，且包括比信号垫对24P的数量多的接地垫24G。
根据图2和图3理解，可以仅通过单一一个通路60F将共用接地22、接地垫24G和接地图案42之间相互电连接。因此，印刷电路板10上形成至少一个通路60即可。但是，从使接地电位稳定的观点出发，印刷电路板10最好像本实施方式那样具有多个通路60。
如图7～图10所示，本发明也可应用于与印刷电路板10(参照图1)稍微不同的印刷电路板10A。总体来说，印刷电路板10A具有通过将印刷电路板10与印刷电路板10的镜像上下贴合而得到的构造。印刷电路板10A的各层具有与印刷电路板10基本相同的构造，并发挥了与印刷电路板10基本相同的效果。下面将对印刷电路板10A的构造与印刷电路板10之间的不同点进行说明。
如图8所示，印刷电路板10A包括两个由图案层20、绝缘层30和接地层40构成的单元，并且还包括中间绝缘层50。两个单元将中间绝缘层50夹持在两者之间并在Z方向上层叠。在上侧(+Z侧)单元中，图案层20位于上表面36而接地层40位于下表面38。在下侧(-Z侧)单元中，图案层20位于下表面38而接地层40位于上表面36。中间绝缘层50被设置在两个单元的接地层40之间。
结合图1参考图8，印刷电路板10A的上侧单元的图案层20具有与印刷电路板10的图案层20相同的构造，并被保护膜290覆盖。结合图1参考图7，印刷电路板10A的下侧单元的图案层20是印刷电路板10的图案层20在XY平面的镜像，并且被保护膜290覆盖。换而言之，被形成在一个单元(上侧单元)的图案层20上的共用接地22、衬垫24、连接部26和联结图案28相对于由X方向和Y方向规定的设定平面(水平面：XY平面)，与被形成在另一个单元(下侧单元)的图案层20上的共用接地22、衬垫24、连接部26和联结图案28镜像对称设置。
相似地，结合图3来参考图8，印刷电路板10A的上侧单元的接地层40具有与印刷电路板10的接地层40相同的构造，印刷电路板10A的下侧单元的接地层40是印刷电路板10的接地层40相对于XY平面的镜像。换而言之，被形成在一个单元(上侧单元)的接地层40上的接地图案42相对于XY平面，与被形成在另一个单元(下侧单元)的接地层40上的接地图案42镜像对称设置。
参照图7，由于印刷电路板10A具有上述镜像对称的结构，所以各通路60分别在Z方向上贯穿印刷电路板10A。因此，印刷电路板10A具有易制造的构造。
根据图7～图9理解，与印刷电路板10的上表面36(参照图4)相似地，在印刷电路板10A的上表面36和下表面38的各衬垫24在使用时分别与电缆810或电缆820连接。因此，如图10所示，与印刷电路板10的上表面36(参照图6)相似，在上表面36和下表面38，在Y方向上各信号垫对24P能够被接地电位(接地垫24G)分别夹持。
参照图4和图11，替代电缆810，同轴电缆(电缆)830能够与印刷电路板10或印刷电路板10A的任一个连接。各电缆830分别包括信号导体832、覆盖信号导体832的绝缘体834、覆盖绝缘体834的接地导体836、覆盖接地导体836的包覆层838。包覆层838和绝缘体834在电缆830的前端部被剥除，以使接地导体836和信号导体832外露。
参照图4和图11，可用一对电缆830来替代一个电缆810来传送差分信号(差动信号)。具体而言，根据该变形，一对电缆830的信号导体832通过锡焊等被分别连接固定在信号垫对24P的信号垫24S上，一对电缆830的接地导体836通过锡焊等被连接固定在共用接地22上。根据该变形，如图6和图10所示，在Y方向上能够用接地电位(接地垫24G)夹设信号垫对24P。
如下所述，本实施方式的印刷电路板10也可适用于对差分信号(差动信号)不中继的中继衬底。
参照图12，印刷电路板10B除了具有与印刷电路板10(参照图1)和印刷电路板10A(参照图7)的图案层20稍微不同的图案层20B之外，其它与印刷电路板10和印刷电路板10A相同。
图案层20B与图案层20(参照图2)相同，具有共用接地22，而且具有与图案层20的衬垫24(参照图2)相同形状和尺寸的衬垫24。但是，图案层20B的衬垫24的设置与图案层20不同。更具体而言，图案层20B的衬垫24包括至少一个信号垫24S(在本实施方式中，6个信号垫24S)和至少两个接地垫24G(在本实施方式中，7个接地垫24G)。衬垫24所包含的接地垫24G的数量比衬垫24所包含的信号垫24S的数量多一个。接地垫24G和信号垫24S沿Y方向交替排列。
在印刷电路板10B使用时，例如，电缆830(参照图11)的各信号导体832与信号垫24S连接，接地导体836与共用接地22连接。基于如此连接电缆830，即使电缆830传送高频模拟信号，电缆830的阻抗也可被匹配，且能防止信号垫24S之间的串音。
图案层20B可被各种形式地变形。例如，当无需利用接地垫24G来夹持一个或多个信号垫24S时，接地垫24G的数量也可比信号垫24S的数量少。但是，在此情况下，衬垫24也包括多个接地垫24G。而且，至少一个信号垫24S在Y方向上被夹持在两个接地垫24G之间。
参照图2和图12，图案层20和图案层20B也可以组合。例如图案层可由被接地垫24G夹持的信号垫对24P和被接地垫24G夹持的单个信号垫24S混合得到。
本发明申请基于2014年4月8日向日本特许厅提出的日本专利申请JP2014-079092提出，该发明申请的内容通过参照构成说明书的一部分。
以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (11)

1.一种印刷电路板，包括在上下方向上层叠的图案层、绝缘层和接地层，其特征在于：
所述印刷电路板形成有至少一个通路，
所述印刷电路板在与上下方向相正交的前后方向上具有前端和后端，
所述绝缘层被设于所述图案层与所述接地层之间，
所述接地层形成有接地图案，
所述图案层形成有一个共用接地和至少两个衬垫，
所述衬垫沿与所述上下方向和所述前后方向都正交的横向方向排列，
在所述前后方向上，与所述后端相比，各所述衬垫分别被设置在更靠近所述前端的位置，
所述共用接地在所述前后方向上位于所述衬垫的前方，
所述通路包括将所述共用接地与所述接地图案相互连接的第一通路，
所述衬垫包括至少一个接地垫和至少一个信号垫，
所述接地垫与所述共用接地连接，以及
所述信号垫不与所述共用接地连接。
2.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于：
所述衬垫包括至少一个由两个所述信号垫构成的信号垫对，
所述衬垫所包含的所述接地垫的数量比所述衬垫所包含的所述信号垫对的数量多，
各所述信号垫对分别在所述横向方向上被夹持在两个所述接地垫之间。
3.根据权利要求2所述的印刷电路板，其特征在于：
所述衬垫包括至少两个所述信号垫对，
所述衬垫所包含的所述接地垫的数量比所述衬垫所包含的所述信号垫对的数量仅多一个，
所述接地垫和所述信号垫对沿所述横向方向交替排列。
4.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于：
所述衬垫包括至少两个所述接地垫，
在所述横向方向上，至少一个所述信号垫被夹持在两个所述接地垫之间。
5.根据权利要求4所述的印刷电路板，其特征在于：
所述衬垫所包含的所述接地垫的数量比所述衬垫所包含的所述信号垫的数量仅多一个，以及
所述接地垫和所述信号垫沿所述横向方向交替排列。
6.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于：
所述接地垫在所述图案层上与所述共用接地连接。
7.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于：
所述共用接地在所述前后方向上具有中点，
所述第一通路位于所述中点的前方。
8.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于：
所述第一通路在所述横向方向上位于与所述信号垫不同的位置。
9.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于：
所述图案层形成有至少两个连接部和至少两个联结图案，
各所述连接部分别与各所述衬垫对应，
各所述联结图案分别联结所述衬垫与所述连接部，
所述联结图案包括与所述信号垫连接的信号联结图案，
所述接地层的所述接地图案至少形成在所述信号联结图案的正下方。
10.根据权利要求9所述的印刷电路板，其特征在于：
所述联结图案包括与所述接地垫连接的接地联结图案，
所述通路包括将所述接地联结图案与所述接地图案相互连接的第二通路。
11.根据权利要求9所述的印刷电路板，其特征在于：
所述印刷电路板包括两个单元，每个所述单元由所述图案层、所述绝缘层和所述接地层构成，
所述印刷电路板包括中间绝缘层，
所述中间绝缘层被设置在两个所述单元的所述接地层之间，
相对于由所述前后方向和所述横向方向定义的规定平面，被形成在一个所述单元的所述图案层上的所述共用接地、所述衬垫、所述连接部及所述联结图案与被形成在另一个所述单元的所述图案层上的所述共用接地、所述衬垫、所述连接部及所述联结图案镜像对称设置，以及
相对于所述规定平面，被形成在一个所述单元的所述接地层的所述接地图案与被形成在另一个所述单元的所述接地层的所述接地图案镜像对称设置。
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