專利名稱：：用于傳輸高頻信號的載體及載體布線方法
技術領域：
：本發明涉及一種信號傳輸技術，尤指一種用于傳輸高頻信號的載體及載體布線方法。
背景技術：
：通訊產品的數據傳輸速度是持續邁向高速化，為了維持高頻信號的傳輸品質，在諸如電路板、排線、可撓性電路板等載體的設計上，線寬均需保持一致，以在信號導線之間傳遞電子信號時，確保特性阻抗(Characteristicimpedance)的整合匹配(matching)。同時，在不影響高頻信號的基本上升時間、下降時間、時鐘、抖動與眼圖等的要求下，前述通訊產品通常可使用諸如軟板(FlexiblePrintedCircuitBoard,FlexiblePCB)或軟硬結合板(Flex-rigidPCB)等的可撓性電路板做為載體，在所述載體進行布線而形成所述信號傳輸結構，例如液晶熒幕(LCD)接口、電荷耦合元件(CCD)接口、周邊裝置元件互連(PCI，PeripheralComponentlnterconnect)接口、萬用串列匯流排(USB)接口、串列周邊接口(SerialPeripheralInterface,SPI)接口、IC連線匯流排(Inter-integratedCircuit,I2C)接口、音頻編碼(AudioCodec)接口、區域網路(LAN)接口、進階技術附加(AdvancedTechnologyAttachment，ATA)接口等接口則可經由前述信號傳輸結構傳輸高頻信號至所述載體。基于前述載體的信號傳輸結構在結合接口時會有產生噪聲的問題，前述專利技術是以降低信號損失為設計理念。而且，一般來說是采取抑制信號衰減的對策，來解決高頻噪聲所引發的問題，而以往抑制信號衰減的對策不外乎通過電路技術的補償(或補正)方法、或者是選擇使用比較不容易造成信號衰減的材料。相關的專利技術例如有臺灣專利證書第1229497號發明專利、臺灣專利證書第1246251號發明專利。以傳輸電路的特性而言，高頻成分本來就比較容易衰減，而通過電路設計技術可加以補正。例如，在接收端的波形補正電路，刻意去衰減接收信號的低頻成分，如此一來，信號的衰減就會一致化，解除波形失真的問題。當然，信號的振幅既然變小，就必須再仰賴后段的信號放大器，而補正電路的輸入阻抗也必須匹配特性阻抗，避免造成波形信號品質的惡化。舉例來說，現有技術是在信號傳輸端與接收端之間加入低通濾波器(low-passfilter)，以濾除高頻噪聲。但是，低通濾波器會讓晶片面積大幅增加，且在制程變異下，諸如延遲單元的延遲時間難以控制也缺乏彈性。同時，由于電容與電阻在集成電路中所占面積較大，卻也是濾波器必備的元件，因此低通濾波器將無可避免的大幅增加晶片面積。而且，延遲單元的延遲時間則會因制程變異而產生誤差，此種誤差是設計時難以掌控的，如此一來，不但可能影響效能，甚至可能影響系統穩定性。此外，在這樣的設計下，延遲時間是固定而缺乏彈性的，對于不同頻率的輸入信號，將有可能與此延遲時間無法配合，而對系統穩定性造成影響。再者，選擇使用比較不容易造成信號衰減的材料做為基材時，較低的介電常數與3較小的介電損失雖然可抑制高頻信號的損失；然而，此種基材有著使用數量較少且價格較貴的劣勢。因此，選用低損失基材時，無論是價格與產品交期均為有待仔細評估的課題。由上可知，現有技術具有諸多問題，因此，如何提出一種改善載體的信號傳輸的技術，以避免現有技術中的種種缺失，實為目前欲解決的技術問題。
發明內容鑒于上述現有技術的缺點，本發明的一目的在于提供一種用于傳輸高頻信號的載體及載體布線方法，提升高頻損失。本發明的另一目的在于提供一種用于傳輸高頻信號的載體及載體布線方法，提供設計彈性。為達成上述目的及其他目的，本發明提供一種具有用于傳輸高頻信號的載體，所述載體包括基材及形成于所述基材的信號導線與參考平面，所述載體具有以下的至少一種特征設于所述信號導線上的導電層、形成于所述參考平面與所述信號導線間的共面波導、設于所述信號導線的粗糙部、設于所述信號導線的縮減部、以及所述基材為高正切損失基材，以提升高頻信號損失。本發明還提供一種用于傳輸高頻信號的載體布線方法，包括依所傳輸的所述高頻信號而定義所述載體的阻抗與厚度；依所述阻抗與所述厚度定義布線參數，其中所述載體包括基材及形成于所述基材的信號導線與參考平面，而所述布線參數是選自以下的至少其中一種特征在所述信號導線上形成導電層、在所述參考平面與所述信號導線之間形成共面波導、在所述信號導線形成粗糙部、在所述信號導線形成縮減部、以及所述基材選用為高正切損失基材；以及根據所定義的所述布線參數進行布線，以提升所傳輸的所述高頻信號的損失。前述的用于傳輸高頻信號的載體及載體布線方法中，所述導電層可為鎳層或其他導電系數差的金屬材料層。所述粗糙部設于所述信號導線至少其中一表面，其中，所述粗糙部滿足公式o。=o/Kw2，Kw=l+e鄧(-(s/2h)16)，其中o為導電系數，h為粗糙度，s為集膚深度。所述縮減部的截面積滿足公式s二(JiXfXuX。。)(—力)，其中f為頻率，u為導磁系數，所述縮減部設于所述信號導線的至少一側。所述電路板中信號的單位損失(R)滿足公式R二0。/(wXs)，其中o為導電系數，w為線寬，wXs為截面積。所述基材為有機玻璃纖維(FR4)基材。所述載體選自電路板、排線、可撓性電路板所組成群組其中之一。再者，在前述的載體布線方法中，在依所述阻抗與厚度定義布線參數的步驟中，所述載體為電路板時，可評估設計所需的板厚。同時，可進行表面處理步驟，以在所述信號導線上設置形成所述導電層，其中，可采用電鍍及噴鍍的其中一種進行表面處理。此外，可進行化鎳金(ENIG)制程，以增加所述導電層的厚度。相較于現有技術，本發明設計采用提升高頻損失的方式，而不需如現有技術使用低通濾波器來濾除高頻噪聲，由此提升高頻損失來解決有關高頻噪聲的問題。同時，應用本發明的技術時，可依載體特性選用不同設計，相對具有設計彈性。圖1是本發明用于傳輸高頻信號的載體的第一實施例的示意圖2是本發明進行載體的迭構設計的流程示意圖；圖3是本發明用于傳輸高頻信號的載體的第二實施例的示意圖；圖4是圖3的布線示意圖；以及圖5是本發明用于傳輸高頻信號的載體的一變化例的示意圖。附圖標記說明l-載體；ll-基材；13-參考平面；15、15'、15"_信號導線；151-粗糙部；153-縮減部；17-導電層；19-通孔；DpD2、D3-間距；H、Hr高度；T_厚度J^W^Wpw4-寬度。具體實施例方式以下是通過特定的具體實施例說明本發明的實施方式，所屬
技術領域：
中具有通常知識者可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。請參閱圖1及2，是依本發明用于傳輸高頻信號的載體的第一實施例所繪制的示意圖。如圖1所示，本實施例的載體1包括基材11、及設于所述基材11的參考平面13與信號導線15，所述參考平面13與所述信號導線15則構成一信號傳輸結構。應注意的是，本實施例的載體1以及其他實施例的載體1皆可應用于通訊產品的電路板、排線、可撓性電路板，前述可撓性電路板可為軟板(FlexiblePrintedCircuitBoard,FlexiblePCB)、軟硬結合板(Flex-rigidPCB)、或其他等效電路板。所述基材11為高正切損失(TangentLoss,tanS)基材，例如可為有機玻璃纖維(FR4)基材或其他高正切損失基材。所述參考平面13是設于所述基材11表面，且可為電源平面、接地平面或其他平面。在本實施例中，所述信號傳輸結構至少包括所述參考平面13與所述信號導線15，而所屬
技術領域：
中具有通常知識者應知，所述信號傳輸結構并非局限于本實施例所述。所述信號導線15是設于所述基材11表面，且具有粗糙部151以及寬度W1Q在本實施例中，所述粗糙部151是設于所述信號導線15的兩側表面，由此，增加所述信號導線15的粗糙度(roughness)。如此，可降低材料于高頻時的導電性，提升高頻損失。當然，在其他實施例中，也可設于所述信號導線15的其中一表面。同時，在本實施例中可采用共面波導(coplanarwaveguide)結構，減少同一層面的信號導線15與參考平面13的間距(D》。表面電流密度越高，高頻損失越大，此種結構可大幅增加表面電流密度。在進行諸如電路板的載體的迭構設計時，如圖2所示，可如步驟101先取得阻抗設計參數與制程參數，其中，所述阻抗設計參數例如可為介電常數(DK)、耗散因數(dissipationfactor,DF)、相對應板材厚度、或其他電路板廠所需考量的阻抗設計參數，所述制程參數可為例如線寬、線距、鎳層厚度、粗糙度、總板厚、或其他電路板廠所需考量的制程參數。其中，制程參數包括布線參數。在步驟103中，依所述所傳輸的所述高頻信號而定義所述載體1的阻抗與厚度。在本實施例中，所述載體1是應用于通訊產品，可依通訊產品的需求決定前述阻抗與厚度；當所述載體1為電路板時，在此是評估設計所需的板厚。在步驟105中，依所述阻抗與所述厚度定義布線參數，由此評估設計所需的迭構。在本實施例中，可使用阻抗計算軟件來評估所需的迭構，例如包括輸入線寬、線距、DK、高5度、以及距離等布線參數來計算阻抗，也即，所述布線參數可包括以下的至少其中一種特征在所述信號導線15上形成導電層17、在所述參考平面13與所述信號導線15之間形成共面波導、在所述信號導線15形成粗糙部151、在所述信號導線15形成縮減部(容后陳述)、以及所述基材11選用高正切損失基材，以提升高頻信號損失。所述阻抗計算軟件可為例如英國POLAR公司所提供的阻抗計算軟件，但并非局限于此。在依所述阻抗與所述厚度定義布線參數的步驟中，可考慮例如以下的設計公式(1)oc=o/Kw2Kw=l+exp((-(s/2h)L6))其中，h為粗糙度，s為集膚深度(SkinD印th)。(2)R(單位損失)=oc/(wXs)其中，o為導電系數，w為線寬，wXs為截面積。(3)s=(JiXfXuXoJ(—1/2)其中，f為頻率，u為導磁系數。(4)V=IR。其中，V為電壓，I為電流，R為電阻。表面電流密度越高，高頻損失越大。(5)Y=e'(l-jtanS))1/2。其中，tanS為正切損失，正切損失越大，高頻損失越大。在本實施例中，是例如由前述公式(1)、(2)、以及(3)增加所述信號導線15的粗糙度，根據所定義的所述布線參數進行布線，以提升所傳輸所述高頻信號的損失。所屬
技術領域：
中具有通常知識者皆知，由于集膚效應(SkinEffect)的影響，越高頻的信號，電流會越集中于信號導線的表面，所述信號導線表面的粗糙度會產生如同阻抗般的作用，以相同材質的載體而言，信號頻率越高，以粗糙度較高的信號導線來傳播電流時，信號損失就越大。在步驟107中，是確認前述迭構(布線參數)是否符合制程需求。若前述迭構符合制程需求，則結束迭構設計；若前述迭構不符合制程需求，則回到步驟105，再次評估設計所需的迭構。在依所述阻抗與所述厚度定義所述布線參數后，依所定義的所述布線參數進行布線，以提升所傳輸所述高頻信號的損失。在本實施例的載體布線方法中，是先在所述基材11設置所述信號傳輸結構，所述信號傳輸結構至少包括所述參考平面13與所述信號導線15，且所述信號導線15設有所述粗糙部151。同時，前述方法中，由于所述參考平面13與所述信號導線15位于同一層面，故形成共面波導于所述參考平面13與所述信號導線15之間；換言之，在本實施例中，是例如由前述公式(4)來提高表面電流的密度，由此也可增加高頻損失，并且通過滿足例如公式(5)使正切損失越大，而進一步令高頻損失越大。當然，雖本實施例中是設計同時具有所述粗糙部151、共面波導、與正切損失大的信號傳輸結構，但在其他實施例中也可設置擇一或設置一種以上的結構，而非局限于此。請參閱圖3及4，為依本發明的第二實施例所繪制的示意圖，其中與第一實施例相同或類似的元件是以相同或類似的元件符號表示的，并省略詳細的說明。相較于第一實施例(如圖l所示)，第一實施例的信號導線15與參考平面13之間具有間距(D》，S卩，所述導電層17距離同層的參考平面13的距離為間距D"而所述信號導線15的寬度為W"第二實施例的信號導線15'與參考平面13之間具有間距02，而所述信號導線15'的寬度為W2，其中間距Djj、于間距D2，而寬度W工大于寬度W2。如圖3所示，所述信號導線15'可選擇設置縮減部153。在本實施例中，所述縮減部153是設于所述信號導線15'的相對兩側，而且位于所述信號導線15'的寬度方向，使第一實施例中所述信號導線15的寬度W工大于第二實施例中所述信號導線15'的寬度W2;但在其他實施例中，所述縮減部153也可設于所述信號導線15'的所有側邊，也即，位于所述信號導線15'的寬度方向與厚度方向，使所述信號導線15的寬度W工與厚度均大于所述信號導線15'的寬度￥2與厚度。因此，在本實施例中是可例如由前述公式(3)來減少信號導線的寬度及/或厚度；換言之，只要所述縮減部153是設于所述信號導線15'的至少一側，由此減少電流流過的截面積，以提升損失，即適用于本實施例。同時，可進行表面處理步驟。例如，可在所述信號導線15'上設置形成導電層17。在本實施例中，是采用諸如電鍍或噴鍍的方式，在所述信號導線15'以及所述參考平面13上鍍上諸如鎳的材料，使所述導電層17全面覆蓋所述信號導線15'以及所述參考平面13，而所述信號導線15'與所述參考平面13之間并無所述導電層17，且是形成諸如鎳層的導電層17;當然，也可形成其他導電系數差的導電層，例如鋁層或其他以導電系數差的金屬所形成的導電層，且并非以單一材料形成所述導電層17，所述導電層17也可為合金層，而形成所述導電層17則可為任何現有的制程，均非局限于本實施例中所述。而且，如欲增加所述導電層17的厚度，可進行例如化鎳金(ElectrolessNiandlmmersionGold，ENIG)制程；如此一來，同時可以保護載體的表面，省略后續的防焊處理。此外，如圖4所示，由布線示意圖來看，所述信號導線15'具有寬度W2的線寬，間距02為線距，所述參考平面13中尚有諸如通孔19的結構，但應知各所述通孔19的設置位置并非局限于本實施例所示。當然，本發明還可以有其他變化，例如組合至少其中一種前述布線參數。如圖5所示，所述導電層17也可全面覆蓋信號導線15"、所述參考平面13、以及所述基材11表面。同時，如圖所示，所述基材11的高度為H;所述參考平面13與所述信號導線15"間的間距為D3;所述信號導線15"具有厚度T，且呈例如梯形，S卩，上表面具有寬度W3以及下表面具有寬度W4，且寬度W3小于寬度W4;所述導電層17的高度為H1Q間距D3可選擇小于前述間距D工與間距。2。換言之，在制程中，定義前述高度H、高度Hp間距D3(間距Dp間距D2)、厚度T、寬度W3(寬度W"寬度W2、寬度W4)、介電常數、以及預估的阻抗，即可使用阻抗計算軟件評估所需的迭構。其中，厚度T也會影響截面積，也即截面積公式可為wXT-(w-2s)(T-2s)=2s(w+T)-4s、其中s是集膚深度。舉例來說，根據下表所示，可利用諸如minitab質量統計軟件的分析軟件得到以下數據。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由上表可知，在形成有所述導電層17(鍍鎳或其他低導電系數金屬)的實施態樣下，只要距離同層參考地平面距離(即間距D》，均能大幅增加傳輸損失，且不會額外增加此信號傳輸結構所產生的輻射。同時，在例如間距均為3時，所述導電層17的厚度^從0.lmils增加至0.2mils的情況下，能增加的傳輸損失有限，必須搭配較小的間距才能使效果更明顯。由上可知，前述實施例中，只要選擇至少一公式(布線參數)來設計信號傳輸結構，即可達成增加高頻損失的目的，且也可選擇結合不同的公式，而非局限于各實施例中所述。例如，可同時采用表面處理步驟來增加導電層厚度(導電系數差的導電層可提升損失)以及減少信號導線的厚度與寬度(減少電流流過的截面積，以提升損失)；或者，可同時采用共面波導(減少同一層面的信號導線與參考平面的距離)以及減少信號導線的厚度與寬度(減少電流流過的截面積，以提升損失)。同時，由于前述改變為所屬
技術領域：
中具有通常知識者可理解并據以實施者，故在此省略對應的圖式與相關說明。以上實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何所屬
技術領域：
中具有通常知識者均可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，舉凡所屬
技術領域：
中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由后述的申請專利范圍所涵蓋。權利要求一種用于傳輸高頻信號的載體，包括基材及形成于所述基材的信號導線與參考平面，其特征在于，所述載體具有以下的至少一種特征設于所述信號導線上的導電層、形成于所述參考平面與所述信號導線間的共面波導、設于所述信號導線的粗糙部、設于所述信號導線的縮減部、以及所述基材為高正切損失基材，以提升高頻信號損失。2.根據權利要求1所述的用于傳輸高頻信號的載體，其特征在于，所述導電層為鎳層，所述基材為有機玻璃纖維基材，所述載體為電路板、排線、可撓性電路板所組成群組的其中之一。3.根據權利要求1所述的用于傳輸高頻信號的載體，其特征在于，所述粗糙部設于所述信號導線至少其中一表面。4.根據權利要求1所述的用于傳輸高頻信號的載體，其特征在于，所述粗糙部滿足公式、=。/Kw、Kw二l+e鄧(-(s/2h)，，其中。為導電系數，h為粗糙度，s為集膚深度，所述縮減部滿足公式s=(JiXfXuX。。)(—1/2)，其中f為頻率，u為導磁系數，所述電路板中信號的單位損失R滿足公式R二。。/(wXs)，其中o為導電系數，w為線寬，wXs為截面積，所述信號導線具有厚度T，所述厚度滿足截面積公式wXT-(w-2s)(T-2s)=2s(w+T)-4s2。5.根據權利要求1所述的用于傳輸高頻信號的載體，其特征在于，所述縮減部設于所述信號導線的至少一側。6.—種用于傳輸高頻信號的載體布線方法，其特征在于，包括依所傳輸的所述高頻信號而定義所述載體的阻抗與厚度；依所述阻抗與所述厚度定義布線參數，其中所述載體包括基材及形成于所述基材的信號導線與參考平面，而所述布線參數是選自以下的至少其中一種特征在所述信號導線上形成導電層、在所述參考平面與所述信號導線之間形成共面波導、在所述信號導線形成粗糙部、在所述信號導線形成縮減部、以及所述基材選用高正切損失基材；以及根據所定義的所述布線參數進行布線，以提升所傳輸所述高頻信號的損失。7.根據權利要求6所述的用于傳輸高頻信號的載體布線方法，其特征在于，所述載體為電路板、排線、可撓性電路板所組成群組的其中之一，在依所述阻抗與厚度定義布線參數的步驟中，所述載體為電路板，并且評估設計所需的板厚。8.根據權利要求6所述的用于傳輸高頻信號的載體布線方法，其特征在于，還進行表面處理步驟，以在所述信號導線上設置形成所述導電層。9.根據權利要求6所述的用于傳輸高頻信號的載體布線方法，其特征在于，還進行化鎳金制程，以增加所述導電層的厚度。10.根據權利要求6所述的用于傳輸高頻信號的載體布線方法，其特征在于，所述粗糙部滿足公式o。=o/Kw2，Kw=l+e鄧(-(s/2h)16)，其中o為導電系數，h為粗糙度，s為集膚深度，所述縮減部滿足公式s=(JiXfXuX1/2)，其中f為頻率，u為導磁系數，所述載體中信號的單位損失R滿足公式R二oc/(wXs)，其中o為導電系數，w為線寬，wXs為截面積，所述信號導線具有厚度T，所述厚度滿足截面積公式wXT-(w-2s)(T-2s)=2s(w+T)-4s2。全文摘要本發明是一種用于傳輸高頻信號的載體及載體布線方法，所述載體是包括基材及形成于所述基材的信號導線與參考平面，所述載體布線方法是依所傳輸的所述高頻信號而定義所述載體的阻抗與厚度，并依所述阻抗與所述厚度定義布線參數，而所述布線參數包括在所述信號導線上形成導電層、在所述參考平面與所述信號導線之間形成共面波導、在所述信號導線形成粗糙部、在所述信號導線形成縮減部、以及所述基材選用高正切損失基材，根據所定義的所述布線參數進行布線，以提升所傳輸的所述高頻信號的損失。文檔編號H01P3/08GK101752640SQ20081018648公開日2010年6月23日申請日期2008年12月19日優先權日2008年12月19日發明者張晉欽,張璧淇,楊志明,蔡峻雄,蔡朝南,謝青峰,黃建豪,黃智偉申請人:亞旭電腦股份有限公司