CN113473694A

CN113473694A - Pcb板的走线结构及pcb板

Info

Publication number: CN113473694A
Application number: CN202110723679.7A
Authority: CN
Inventors: 蔡元元; 王志钢
Original assignee: Spreadtrum Communications Shanghai Co Ltd
Current assignee: Spreadtrum Communications Shanghai Co Ltd
Priority date: 2021-06-28
Filing date: 2021-06-28
Publication date: 2021-10-01
Also published as: WO2023273245A1

Abstract

本发明提供一种PCB板的走线结构及PCB板。该走线结构包括：平行排布的N条直线段和用于将N条直线段两两连接的N‑1条折弯线段，N为奇数，且N≥5，其中，从位于一侧边沿的起始直线段开始直至位于最中间位置的居中直线段为止的依次连接的(N+1)/2条直线段及其之间的折弯线段具有由外层向内层环绕的第一螺旋型绕线结构，使得传输的信号具有第一螺旋方向；从位于最中间位置的居中直线段开始直至位于另一侧边沿的终止直线段为止的依次连接的(N+1)/2条直线段及其之间的折弯线段具有由内层向外层环绕的第二螺旋型绕线结构，使得传输的信号具有与所述第一螺旋方向相反的第二螺旋方向。本发明能够减小相邻信号线间的寄生电容效应。

Description

PCB板的走线结构及PCB板

技术领域

本发明涉及印制电路板(PCB)技术领域，尤其涉及一种PCB板的走线结构及PCB板。

背景技术

当前随着高端手机功能繁多，印制电路板(Printed circuit board，简称PCB)单位面积的电子元器件的数量越来越多。特别是5G时代，手机整机尺寸受限，但是对高速信号要求越来越高。高速信号对于信号的时延都有要求规范，必须通过PCB布线控制线长的方式来调节信号时序，但是布线的长度只是影响信号时序的一个方面，在布线时为了控制线长而导致的相邻信号线间的寄生效应增大也是必须考虑改善的方面。

例如，在现有技术中，蛇形布线在布线空间受限的情况下可以很好的解决线长调节的问题，但是相邻的信号线间距依然比较近，那么这些相邻信号线间的寄生电容效应会使得输入信号部分能量直接在两根线间跳跃，达不到设计想达目的效果。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种PCB板的走线结构及PCB板，能够减小相邻信号线间的寄生电容效应。

一方面，本发明提供一种PCB板的走线结构，包括：

平行排布的N条直线段和用于将所述N条直线段两两连接的N-1条折弯线段，N为奇数，且N≥5，其中，

从位于一侧边沿的起始直线段开始直至位于最中间位置的居中直线段为止的依次连接的(N+1)/2条直线段及其之间的折弯线段具有由外层向内层环绕的第一螺旋型绕线结构，使得传输的信号具有第一螺旋方向；

从位于最中间位置的居中直线段开始直至位于另一侧边沿的终止直线段为止的依次连接的(N+1)/2条直线段及其之间的折弯线段具有由内层向外层环绕的第二螺旋型绕线结构，使得传输的信号具有与所述第一螺旋方向相反的第二螺旋方向。

可选地，若第一螺旋方向为顺时针螺旋方向，则第二螺旋方向为逆时针螺旋方向；

若第一螺旋方向为逆时针螺旋方向，则第二螺旋方向为顺时针螺旋方向。

可选地，所述折弯线段包括直线部和位于直线部两侧的折线部，所述折线部与相邻的直线段连接，所述折线部与所述直线段夹角为45度或135度，或者所述折线部为圆弧状，所述直线部与所述直线段垂直。

可选地，所述N条直线段之间是等间距排布的。

可选地，任意两条直线段的间距至少为3W，其中W为所述直线段的线宽。

可选地，所述走线结构用于传输高速信号，所述高速信号包括单端高速信号和差分高速信号。

另一方面，本发明提供一种PCB板，该PCB板具有上述PCB板的走线结构。

本发明提供的PCB板的走线结构及PCB板，在同样的走线空间可以达到调节线长的目的，从而调节传输信号的时序，并且由于走线方式的改变，有效的减小了相邻的线间的寄生电容效应，可以很好的达到设计目的，提高信号质量。本发明特别适用于高密度手机PCB设计，特别是在5G手机平台针对高速信号控制时序的场景，能解决走线空间受限和高速信号质量提高的问题。

附图说明

图1为本发明一实施例的走线结构示意图；

图2为本发明一实施例的走线结构示意图；

图3为本发明一实施例的走线结构示意图；

图4为本发明一实施例的走线结构示意图。

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，所描述的实施例仅仅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，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明实施例提供了一种PCB板的走线结构，该走线结构包括：平行排布的N条直线段和用于将N条直线段两两连接的N-1条折弯线段，N为奇数，且N≥5，其中，

可选地，若第一螺旋方向为顺时针螺旋方向，则第二螺旋方向为逆时针螺旋方向；若第一螺旋方向为逆时针螺旋方向，则第二螺旋方向为顺时针螺旋方向。

作为一种实施方式，连接直线段的折弯线段可以包括直线部和位于直线部两侧的折线部，折线部与相邻的直线段连接，折线部与直线段夹角为45度或135度，或者所述折线部为圆弧状，直线部与直线段垂直。

另外，在本发明实施例中，N条直线段之间是等间距排布的。任意两条直线段的间距至少为3W，其中W为直线段的线宽。3W即意味着：对于传输线特性阻抗为50欧姆的传输线，线间距为信号线宽度的3倍。直线段与折弯线段一般情况下宽度都是相同的。由于是螺旋型绕线结构，各直线段和各折弯线段长度都是不等的。

为了充分理解本发明实施例，下面列举一些具体的布线结构。

由于当N＝1时，走线实际上就是一条直线，当N＝3时，可以采用最基本的蛇形走线，因此本发明实施例的走线结构，N最小取5。

图1示出了N＝5对应的本发明实施例的走线结构。如图1所示，走线结构包括5条竖直方向的直线段，左起第一条直线段记为起始直线段，右起第一条直线段记为终止直线段，最中间位置的直线段记为居中直线段，对5条直线段进行标号，左起第一条直线段的标号为1，右起第二条直线段标号为2，居中直线段标号为3，左起第二条直线段标号为4，右起第一条直线段标号为5。标号1-3的直线段及其之间的折弯线段具有由外层向内层环绕的第一螺旋型绕线结构，使得传输的信号具有顺时针螺旋方向；标号3-5的直线段及其之间的折弯线段具有由内层向外层环绕的第二螺旋型绕线结构，使得传输的信号具有逆时针螺旋方向。当然，起始直线段、终止直线段的位置可以互换，传输信号的方向也可以改变。最终从信号传输方向来看，两侧边沿的直线段上传输的信号方向是相同的。

图2示出了N＝7对应的本发明实施例的走线结构。如图2所示，走线结构包括7条竖直方向的直线段，左起第一条直线段记为起始直线段，右起第一条直线段记为终止直线段，最中间位置的直线段记为居中直线段，对7条直线段进行标号，左起第一条直线段标号为1，右起第二条直线段标号为2，左起第三条直线段标号为3，居中直线段标号为4，右起第三条直线段标号为5，左起第二条直线段标号为6，右起第一条直线段标号为7。标号1-4的直线段及其之间的折弯线段具有由外层向内层环绕的第一螺旋型绕线结构，使得传输的信号具有顺时针螺旋方向；标号4-7的直线段及其之间的折弯线段具有由内层向外层环绕的第二螺旋型绕线结构，使得传输的信号具有逆时针螺旋方向。

图3示出了N＝9对应的本发明实施例的走线结构。如图3所示，走线结构包括9条竖直方向的直线段，左起第一条直线段记为起始直线段，右起第一条直线段记为终止直线段，最中间位置的直线段记为居中直线段，对9条直线段进行标号，左起第一条直线段标号为1，右起第二条直线段标号为2，左起第三条直线段标号为3，右起第四条直线段标号为4，居中直线段标号为5，左起第四条直线段标号为6，右起第三条直线段标号为7，左起第二条直线段标号为8，右起第一条直线段标号为9。标号1-5的直线段及其之间的折弯线段具有由外层向内层环绕的第一螺旋型绕线结构，使得传输的信号具有顺时针螺旋方向；标号5-9的直线段及其之间的折弯线段具有由内层向外层环绕的第二螺旋型绕线结构，使得传输的信号具有逆时针螺旋方向。

图4示出了N＝11对应的本发明实施例的走线结构。如图4所示，走线结构包括11条竖直方向的直线段，左起第一条直线段记为起始直线段，右起第一条直线段记为终止直线段，最中间位置的直线段记为居中直线段，对11条直线段进行标号，左起第一条直线段标号为1，右起第二条直线段标号为2，左起第三条直线段标号为3，右起第四条直线段标号为4，左起第五条直线段标号为5，居中直线段标号为6，右起第五条直线段标号为7，左起第四条直线段标号为8，右起第三条直线段标号为9，左起第二条直线段标号为10，右起第一条直线段标号为11。标号1-6的直线段及其之间的折弯线段具有由外层向内层环绕的第一螺旋型绕线结构，使得传输的信号具有顺时针螺旋方向；标号6-11的直线段及其之间的折弯线段具有由内层向外层环绕的第二螺旋型绕线结构，使得传输的信号具有逆时针螺旋方向。

从上面的几个例子可以看出，居中直线段的标号与N的关系是固定的，取值为(N+1)/2，起始直线段的标号为1，终止直线段的标号为N。以左侧直线段作为起始，N条直线段从1至N标号规律为：左1(标号1)，右2(标号2)，左3(标号3)，右4(标号4)，左5(标号5)，……，最中间线段(标号(N+1)/2)，……，右5(标号N-4)，左4(标号N-3)，右3(标号N-2)，左2(标号N-1)，右1(标号N)。

另外说明的是，本发明实施例的走线结构适用于单端高速信号和差分高速信号，传输单端高速信号时，信号线为单条线，传输差分高速信号时，信号线为成对的两条线。以上实施例示出了传输单端高速信号时的走线结构，传输差分高速信号的走线结构可以类推得到，不再展开叙述。

本发明实施例提供的走线结构，是一种螺旋型绕线结构，相比于蛇形线，在同样的走线空间可以达到调节线长的目的，从而调节传输信号的时序，并且由于走线方式的改变，有效的减小了相邻的线间的寄生电容效应，可以很好的达到设计目的，提高信号质量。

最后，申请人为了验证螺旋型走线的效果，作了仿真对比试验。仿真对比试验使用三种走线图形，即直线型走线，螺旋型走线以及蛇形走线，其中三种走线长度一致，螺旋型和蛇形走线的线间距和所占面积一致。通过SIWAVE抽取上述三种走线的S参数，在ANSYS配套的Designer进行链路搭建仿真。仿真结果表明，同样的走线长度，蛇形的走线方式时延由于电磁耦合，要明显快于直线型走线，螺旋型走线方式由于耦合路径的改善优化，几乎接近直线型走线的时延。

另一方面，本发明实施例还提供一种PCB板，该PCB板具有上述实施例的PCB板的走线结构。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种PCB板的走线结构，其特征在于，所述走线结构包括：

2.根据权利要求1所述的PCB板的走线结构，其特征在于，若第一螺旋方向为顺时针螺旋方向，则第二螺旋方向为逆时针螺旋方向；

3.根据权利要求1所述的PCB板的走线结构，其特征在于，所述折弯线段包括直线部和位于直线部两侧的折线部，所述折线部与相邻的直线段连接，所述折线部与所述直线段夹角为45度或135度，或者所述折线部为圆弧状，所述直线部与所述直线段垂直。

4.根据权利要求1所述的PCB板的走线结构，其特征在于，所述N条直线段之间是等间距排布的。

5.根据权利要求4所述的PCB板的走线结构，其特征在于，任意两条直线段的间距至少为3W，其中W为所述直线段的线宽。

6.根据权利要求1所述的PCB板的走线结构，其特征在于，所述走线结构用于传输高速信号，所述高速信号包括单端高速信号和差分高速信号。

7.一种PCB板，其特征在于，所述PCB板具有如权利要求1至6中任一项所述的PCB板的走线结构。