背钻可靠性锚

摘要

公开了一种具有背钻可靠性锚(314、326、328、340)的多层印刷电路板(PCB)(300)以及相关联的方法和机器可读存储介质。该多层PCB包括非功能焊盘，以向在背钻的电镀通孔式(PTH)过孔(304，316，330)上的信号焊盘(310、322、326)提供机械加固。

权利要求

1.一种多层印刷电路板(PCB)，所述多层PCB包括：电镀通孔式(PTH)过孔；

在第一内层上的电连接到所述PTH过孔的信号焊盘；

在第二内层上的电连接到所述PTH过孔的定位焊盘，所述定位焊盘与所述第二内层上的信号迹线没有连接，其中，所述第二内层接近所述第一内层，其中，所述PTH过孔被配置为允许在所述第一层和所述第二层的下方背钻所述PTH过孔的一部分。

2.根据权利要求1所述的PCB，其中，所述第二内层在所述第一内层的三个层之内。

3.根据权利要求2所述的PCB，其中，所述第二内层与所述第一内层相邻。

4.根据权利要求2或3所述的PCB，其中，所述第二内层在所述第一内层的上方。

5.根据权利要求2或3所述的PCB，其中，所述第二内层在所述第一内层的下方。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的PCB，包括多个所述定位焊盘。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的PCB，其中，所述PTH过孔包括在所述第一层和所述第二层的下方的背钻部。

8.一种用于布置多层印刷电路板(PCB)的方法，用于加固背钻过孔，所述方法包括：布置多个信号层；

布置电镀通孔式(PTH)过孔；

在第一内层上布置电连接到所述PTH过孔的信号焊盘；

在第二内层上布置电连接到所述PTH过孔的定位焊盘，所述定位焊盘与所述第二内层上的信号迹线没有连接，其中，所述第二内层接近所述第一内层；以及在所述第一层和所述第二层的下方布置所述PTH过孔的背钻部。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二内层在所述第一内层的三个层之内。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述第二内层与所述第一内层相邻。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第二内层在所述第一内层的上方。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第二内层在所述第一内层的下方。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，包括：布置多个所述定位焊盘。

说明书

背钻可靠性锚

[0001] 本申请根据35U.S.C.119要求2014年11月11日提交的名称为“背钻可靠性锚”的美国临时申请No.62/078,150的优先权，其内容在此通过引用而合并到本文。

[0002] 本申请还根据35U.S.C.119要求2014年11月14日提交的名称为“背钻可靠性锚”的美国临时申请No.62/079,947的优先权，其内容在此通过引用而合并到本文。

技术领域

[0003] 本发明针对印刷电路板设计及制造。

背景技术

[0004] 多层印刷电路板(PCB)和背板通常使用电镀通孔式(PTH)过孔以将在不同层上的信号迹线互相连接。PTH过孔延伸未连接经过信号迹线的过孔残桩可在高频率下引入阻抗失配。在工业界中，背钻这些过孔残桩正日益变得常见，以减轻高速数字信号的失真。背钻较厚的多层PCB似乎引入可靠性或制造产量的问题。因此，对背钻的多层PCB的可靠性的改进是高度期望的。

发明内容

[0005] 提供了各种示例性实施例的简要概述。在下面的概述中可做出一些简化和省略，其旨在突出和介绍各种示例性实施例的一些方面，但并不是限制本发明的范围。足以允许本领域的普通技术人员创造和使用发明的构思的优选示例性实施例的详细描述，将在后面的部分中介绍。

[0006] 各种示例性实施例涉及多层印刷电路板(PCB)。该多层PCB包括：电镀通孔式(PTH)过孔；在第一内层上的电连接到PTH过孔的信号焊盘；在第二内层上的电连接到PTH过孔的定位焊盘，该定位焊盘与第二内层上的信号迹线没有连接，其中，第二内层接近第一内层，并且其中，所述PTH过孔被配置为允许在所述第一层和所述第二层的下方背钻所述PTH过孔的一部分。

[0007] 在各种可替代的实施例中，第二内层在第一内层的三个层之内。

[0008] 在各种可替代的实施例中，第二内层与第一内层相邻。

[0009] 在各种可替代的实施例中，第二内层在第一内层的上方。

[0010] 在各种可替代的实施例中，第二内层在第一内层的下方。

[0011] 各种可替代的实施例包括多个定位焊盘。

[0012] 在各种可替代的实施例中，PTH过孔包括在第一层和第二层的下方的背钻部。

[0013] 其他实施例提供了一种用于布置多层印刷电路板(PCB)的方法，用于加固背钻过孔。该方法包括：布置多个信号层；布置电镀通孔式(PTH)过孔；在第一内层上布置电连接到PTH过孔的信号焊盘；在第二内层上布置电连接到PTH过孔的定位焊盘，该定位焊盘与第二内层上的信号迹线没有连接，其中，第二内层接近第一内层，以及在第一层和第二层的下方布置PTH过孔的背钻部。

[0014] 其他实施例提供了一种有形且非瞬态的机器可读存储介质，在其上具有指令，所述指令用于由印刷电路板(PCB)布图工具执行以用于布置多层PCB。该工具包括处理器和存储器，机器可读存储介质包括用于以下操作的指令：布置多个信号层；布置电镀通孔式(PTH)过孔；在第一内层上布置电连接到PTH过孔的信号焊盘；在第二内层上布置电连接到PTH过孔的定位焊盘，该定位焊盘与第二内层上的信号迹线没有连接，其中，第二内层接近第一内层；以及在第一层和第二层的下方布置PTH过孔的背钻部。

附图说明

[0015] 现在仅以示例的方式，并参照附图，描述根据本发明的实施例的装置和/或方法的一些实施例，其中：

[0016] 图1示出了现有技术的背钻过孔的剖面图；

[0017] 图2示出了多层印刷电路板中的现有技术的背钻过孔的斜视图；

[0018] 图3示出了背钻过孔定位焊盘的实施例的斜视图；

[0019] 图4示出了适用于实施例的处理器组件的高级框图。

[0020] 在附图中，相似的附图标记表示相似的特征。

具体实施方式

[0021] 将组件回流焊接到PCB上可导致PCB基板在PCB的厚度上(沿z轴)的热膨胀。PCB越厚，则膨胀越大。穿过PCB的厚度的PTH过孔可提供机械支持来控制应力。

[0022] 当PTH过孔被背钻时，机械支持减少，并且已观察到由于在组件回流期间由电介质z轴膨胀而产生的剪切应力而导致的与内部迹线分离相关的故障。也就是说，信号线与已经被背钻的过孔的孔壁分离。这个问题可随着回流温度的提高以例如适应无铅焊接而加剧，也可随着PCB厚度的增加以容纳更多的信号层而加剧。在复杂的PCB中有多达40个信号层并不罕见。

[0023] 这个问题可通过刚好在作为背钻的目标的信号层的上方添加牺牲/非功能定位焊盘来减轻。这些焊盘分担通常仅由信号焊盘承担的膨胀应力，从而大大降低了剪切应力会超过在内部信号焊盘和PTH过孔孔壁之间的连接的剪切强度的可能性。该技术可最小限度地在目标层的上方引入一个附加焊盘，但也可以包括多个厚度较小的焊盘或者甚至针对较大厚度的多个层。

[0024] 这些附加(电气)非功能焊盘对临界高速电路的影响可通过适当调整电路迹线布图的设计以最小化其存在的影响来最小化。例如，附加定位焊盘对回波损耗的影响可用在相邻的平面层中的较大的反焊盘(在相邻的平面层上的这些焊盘周围的间隙)来最小化。可以预期，设计规则可利用这点，如本领域技术人员认识到的。

[0025] 图1示出了多层PCB 102的一部分的剖面图100，多层PCB 102包括顶面104、在顶面104上的信号焊盘106、具有导电孔壁110的电镀通孔式过孔108、和导致过孔下表面端116在信号焊盘112附近终止的背钻部114。当通过电镀过孔108来形成导电孔壁110以创建电镀通孔式(PTH)过孔时，与信号焊盘112产生电和机械连接。在用于将组件装配到PCB 102的回流焊接过程期间，PCB 102的基板沿Z轴118的热膨胀可使信号焊盘112由于在接合点120处的剪切应力而与导电孔壁110分离。

[0026] 图2示出了具有多个层202的PCB 200的斜视图。PTH过孔204示出了过孔孔壁206，其将在PCB 200的顶面上的信号焊盘208与位于PCB 200的内层上的信号焊盘210相连接。剩余的过孔残桩212并不承载信号焊盘208和210之间的信号电流，但可导致高频信号的失真。这可通过其中过孔残桩被背钻222的PTH过孔214来减轻，如图所示。在这种情景下，可产生可靠性问题，如前所述。

[0027] 图3示出了具有各种实施例的背钻可靠性定位焊盘的多层PCB 300。PTH过孔304具有将信号焊盘308与信号焊盘310相连接的导电孔壁306，并具有背钻部312(与PTH过孔214类似)，此外还具有可靠性定位焊盘314，其位于与信号焊盘310的内层相邻且在其上方的内层上。

[0028] 例如，信号焊盘310可在26层PCB的层21处。过孔304将在PCB 300的顶层上的信号焊盘308与在内层21上的信号焊盘310连接。过孔304的导电孔壁306需要背钻到层23以创建背钻部312，以便消除会影响高频信号的过孔残桩。定位焊盘314是位于层20的(电气)非功能焊盘。定位焊盘314是例如典型的信号焊盘+0.010”，其大于过孔孔壁306，但与该层上的信号迹线没有连接。

[0029] PTH过孔316示出了具有位于在信号焊盘322的内层的上方的内层上的可靠性定位焊盘326和328的实施例。

[0030] PTH过孔330示出了具有位于与信号焊盘336的内层相邻且在其下方的内层上的可靠性定位焊盘340的实施例。

[0031] 可靠性定位焊盘的原理是向导电孔壁和信号焊盘之间的连接提供附加的机械支持，以便分担由于热膨胀而导致的机械应力的负载。在较低的信号焊盘的上方和/或下方可使用一个或多个定位焊盘。这些定位焊盘从电路的角度来看是电气非功能性的，并且旨在提供机械支持。

[0032] 在其上添加了定位焊盘的层可以可选择地偏向具有较大铜重量(厚度)的层。因此，可以预期，在层(n+3)上添加定位焊盘可优于在层(n+1)上添加定位焊盘，其中，层(n+3)的标称铜厚度大于层(n+1)的标称铜厚度。大多数PCB叠层由0.5盎司(0.0006”)、1.0盎司(0.0012”)和2盎司(0.0025”)层组成，因此，这些厚度选项已经存在于大多数设计中。可以预期，设计规则可利用这点。

[0033] 实施例包括用于使用所述的定位焊盘布置PCB的布图文件。这种布图文件可存储在机器可读存储介质中，由如本领域技术人员公知的PCB布图工具执行。

[0034] 图4描述了适用于执行在本文中所述的功能的处理器组件的高级框图。

[0035] 如在图4中所述，处理器组件400包括处理器元件402(例如，中央处理单元(CPU)和/或其他适合的处理器)、存储器404(例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等)、协同模块/处理器408和各种输入/输出设备406(例如，用户输入设备(诸如键盘、小键盘、鼠标等)、用户输出设备(诸如显示器、扬声器等)、输入端口、输出端口、接收器、发送器和存储设备(例如，磁带驱动器，软盘驱动器，硬盘驱动器，光盘驱动器等))。

[0036] 应当理解，在本文中所描述的功能可在硬件中实现，例如使用一个或多个专用集成电路(ASIC)和/或任何其他硬件等同物。可替代地，根据一个实施例，协同处理器408可被装载到存储器404中，并由网络设备处理器402执行，以实现如在本文中所讨论的功能。协同处理器408(包括相关联的数据结构)也可存储在有形的非瞬态计算机可读存储介质上，例如，磁或光驱动器或盘、半导体存储器等。

[0037] 可以预期，在本文中所讨论的作为方法的一些步骤可在硬件中实现为例如与网络设备处理器协作以执行各种方法步骤的电路。在本文中所描述的功能/元件的部分可被实现为计算机程序产品，其中，计算机指令在由网络设备处理器处理时调整网络设备处理器的操作，以使得在本文中所描述的方法和/或技术被调用或以其他方式来提供。用于调用本发明的方法的指令可存储在固定或可移动介质中和/或存储在根据指令操作的计算设备内的存储器中。

[0038] 附图中所示的各种元件的功能，包括标记为“处理器”的任何功能框，可通过使用专用硬件以及能够执行软件的硬件与适当的软件相关联来提供。当由处理器提供时，这些功能可由单个专用处理器、单个共享处理器、或多个单独的处理器(其中一些可共享)来提供。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被解释为仅仅是指能够执行软件的硬件，还可隐含地包括但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储器。还可以包括其他常规和/或定制的硬件。

[0039] 本领域技术人员应当理解，在本文中的任何框图表示体现本发明的原理的说明性电路的概念视图。类似地，应当理解，任何流程图、流程图、状态转换图、伪代码等表示可基本上在计算机可读介质中体现并由计算机或处理器执行的各种过程，无论这种计算机或处理器是否被明确示出。

[0040] 还应当理解，在本文中阐述的示例性方法的步骤并不必然需要按照所描述的顺序执行，并且这样的方法的步骤的顺序应被理解为仅是示例性的。同样，在这样的方法中可以包括附加的步骤，并且某些步骤可在与本发明的各种实施例一致的方法中省略或组合。

[0041] 尽管在本发明的方法权利要求中的要素(如果有的话)是以具有相应的标号的特定的顺序被陈述的，除非权利要求的陈述隐含用于实现这些要素中的一些或全部的特定的顺序，那些要素并不必然被意图限制为以那特定的顺序来实现。

[0042] 在本文中对“一个实施例”或“实施例”的表述意味着结合实施例所描述的特定的特征、结构或特性可被包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各处出现的短语“在一个实施例中”并不必然全部是指相同的实施例，也不必然是指与其他实施例相互排斥的单独或可替代的实施例。这同样适用于术语“实现”。

[0043] 说明书和附图仅说明了本发明的原理。因此，应当理解，本领域技术人员将能够设计出各种布置(尽管未在本文中明确描述或示出)以体现本发明的原理，并被包括在本发明的精神和范围内。此外，在本文中所陈述的所有示例主要明确旨在仅用于教学目的，以帮助读者理解由发明人为促进本领域技术而贡献的本发明的原理和概念，且应被解释为对这些具体陈述的示例和条件没有任何限制。此外，在本文中所有陈述本发明的原理、方面和实施例的声明，及其具体示例，旨在涵盖其等同物。

[0044] 本领域技术人员应当理解，在本文中的任何框图表示体现本发明的原理的说明性电路的概念视图。在不脱离权利要求限定的本发明的范围的情况下，可对上述本发明的实施例进行多次修改、变化和改写。