專利名稱：布線結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使得布線(Routing Trace)能以接地平面作為電位參考平面的技術(shù)，尤其是一種改善布線響應(yīng)的布線結(jié)構(gòu)，由此，消除電路板在高頻時(shí)所產(chǎn)生的共振效應(yīng)以及寄生振蕩，以提高電路板的整體電路品質(zhì)。
背景技術(shù)：
所謂的印刷電路板(print circuit board PCB)，是指一種能將電子零組件連接在一起并使其發(fā)揮整體功能的電路系統(tǒng)，印刷電路板的使用范圍非常地廣泛，凡是電子電信、高頻電路、通信系統(tǒng)、航空、船舶、家電、汽車、機(jī)械、儀表等領(lǐng)域都須應(yīng)用到印刷電路板的相關(guān)技術(shù)，又因集成電路(IC)的技術(shù)愈來愈進(jìn)步，所需要的導(dǎo)電接腳(pin)也愈多愈復(fù)雜，相對需要更多的布線(routing trace)，關(guān)于印刷電路板的設(shè)計(jì)也是愈來愈復(fù)雜與密集，故可節(jié)省電路板面積與設(shè)計(jì)的多層板因應(yīng)而生。
傳統(tǒng)的印刷電路板的制作方式是借由多種不同功能的各平面壓合而成，其中至少包含有電源平面、組件平面、信號平面、接地平面以及多個(gè)絕緣層，絕緣層是同樣位于上述各平面之間，印刷電路板結(jié)構(gòu)中，至于集成電路組件則至少可以設(shè)置在組件平面上。當(dāng)預(yù)燒板上所承載的集成電路組件數(shù)目增多時(shí)，每個(gè)集成電路組件可視為一等效的電阻組件，由于每通過一個(gè)集成電路(等效電阻)組件即會(huì)產(chǎn)生對應(yīng)的電壓降，使得每個(gè)集成電路組件獲得不一致的電壓，因此又發(fā)展出一套布線平面(Routing Layer)的技術(shù)，由此增進(jìn)印刷電路板功效上的完整性。
然而，以目前布線平面、電源平面以及接地平面之間的距離而言，由于每平面之間的介電層(Dielectric Layer)厚度過于狹窄，使得其中產(chǎn)生出不良的共振效應(yīng)(Resonance)以及寄生振蕩(Parasitic)。如常用技術(shù)圖1所示的多層電路板剖面示意圖，電路板10為多層印刷電路板，其中包括設(shè)置表面電子組件于電路板10兩面的第一布線平面11與第二布線平面16，內(nèi)層中更可能因?yàn)楸砻娴牟季€面積不夠時(shí)而有一或多個(gè)內(nèi)布線平面14，各布線平面間有接地的第一接地平面12、第二接地平面15與提供電路板10運(yùn)作的電源的電源平面13。
換句話說，若是把各層的平面視為電容內(nèi)的平行板效應(yīng)，即可清楚的發(fā)現(xiàn)當(dāng)各層的平面間隔距離越小，其中電阻、電容(RC)的振蕩也就越厲害，如接地平面12與相鄰的電源平面13等，造成各層之間也相對的出現(xiàn)雜散電容等負(fù)面的影響，嚴(yán)重的破壞印刷電路板的電路結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)(Performance)以及頻率響應(yīng)(Response)。
如圖2所示，為目前使用的印刷電路板所產(chǎn)生出的頻率響應(yīng)圖范例，其中可明顯地看出印刷電路板在頻率3.9GHz處發(fā)生了幅度相當(dāng)劇烈的共振效應(yīng)，造成電路結(jié)構(gòu)的品質(zhì)因此下降，而針對印刷電路板使用多組電源平面(Power Sets)的情況下，也在2.9GHz處產(chǎn)生不良的寄生振蕩，導(dǎo)致兩者都將使得印刷電路板的頻率響應(yīng)在高頻處出現(xiàn)破壞性的共振。
經(jīng)由上述公知技術(shù)說明可知，目前的印刷電路板在高頻時(shí)將發(fā)生嚴(yán)重的共振效應(yīng)以及寄生振蕩，顯然具有不便與缺陷存在，而有待加以改善。本發(fā)明提出一種設(shè)計(jì)合理且有效改善上述缺陷的布線結(jié)構(gòu)，由此增加電路板整體的電路品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種改善布線響應(yīng)的布線結(jié)構(gòu)，用以消除電路板各層間不良的耦合、提高布線的響應(yīng)。
該結(jié)構(gòu)包括有一或多個(gè)布線平面，包括有多條布線于其上；一或多個(gè)電源平面，設(shè)置于一電路板中，其上設(shè)置有一任意形狀的至少一個(gè)蝕洞，并鄰近該布線平面；以及一或多個(gè)接地平面。
而本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)包括有一或多個(gè)布線平面，是用以設(shè)置多條布線于其上；一或多個(gè)電源平面，設(shè)置于一電路板中，并鄰近該布線平面；一或多個(gè)蝕槽，設(shè)置于該電源平面上；以及一或多個(gè)接地平面。
本發(fā)明的印刷電路板布線結(jié)構(gòu)可以降低印刷電路板在高頻時(shí)所產(chǎn)生的共振效應(yīng)以及寄生振蕩，增加印刷電路板整體的電路品質(zhì)，同時(shí)克服公知電路所需的時(shí)間設(shè)計(jì)、修改的成本耗費(fèi)。


圖1所示為常用技術(shù)的多層電路板剖面示意圖；圖2所示為常用技術(shù)的印刷電路板所產(chǎn)生出的頻率響應(yīng)圖；圖3所示為本發(fā)明的印刷電路板內(nèi)部結(jié)構(gòu)的側(cè)視示意圖；圖4所示為本發(fā)明的印刷電路板各平面結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例的部分立體分解圖；圖5所示為本發(fā)明的印刷電路板各平面結(jié)構(gòu)第二實(shí)施例的立體分解圖；圖6所示為本發(fā)明的印刷電路板各平面結(jié)構(gòu)第三實(shí)施例的立體示意圖；圖7所示為本發(fā)明的頻率響應(yīng)圖。
其中，附圖標(biāo)記說明如下10電路板 11第一布線平面12第一接地平面 13電源平面14內(nèi)布線平面 15第二接地平面16第二布線平面 20接地平面40電源平面 45穿孔50蝕洞 60布線平面65布線 100電路板 51第一布線平面 53電源平面52第一接地平面 54第二布線平面55第二接地平面 56第三布線平面531蝕洞61第一電源平面62第二電源平面 63蝕槽64信號布線 511，541，561布線具體實(shí)施方式
本發(fā)明的主要目的在于提供一種改善布線響應(yīng)的布線結(jié)構(gòu)，由此消除電路板各層間不良的耦合、提高布線的響應(yīng)。首先請參閱圖3本發(fā)明印刷電路板的內(nèi)布結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖，其中所示為一多層板的電路板100的內(nèi)部，包括一接地平面20、一電源平面40以及一布線平面60，然而在實(shí)際應(yīng)用上，可更進(jìn)一步包含組件平面、絕緣平面、介電平面以及信號平面等各種平面(在本圖中未顯示)，其不為本實(shí)施例所限制。
在該布線平面60上，設(shè)置有多條布線65，用以連接各平面之間的信號傳遞。并且在該布線平面60的上方或下方更進(jìn)一步設(shè)置有一電源平面40(在本實(shí)施例中該電源平面40位于該布線平面60的下方)，由此供應(yīng)整體的電路板100在運(yùn)作時(shí)所需的電源。其中為了避免兩平面40、20間在高頻時(shí)產(chǎn)生的共振效應(yīng)以及寄生振蕩對布線平面60的不良影響，本發(fā)明特別在該電源平面40上提供至少一任意形狀的蝕洞50，由此增加該電路板100在高頻時(shí)的響應(yīng)(在其后將有更進(jìn)一步說明)。
當(dāng)接地平面20與電源平面40形成之后，由于平行板之間將會(huì)產(chǎn)生一種雜散電容(stray capacitor)而使得兩平行板間形成一種諧振腔的效應(yīng)，因此破壞了以電源平面40為參考面的布線平面60的頻率響應(yīng)，所以本發(fā)明以一種蝕刻的方式，在所述布線65下方相對應(yīng)的電源平面40上蝕刻出至少一可為任意形狀的蝕洞50，一方面可由此而減少兩平面20、40間的共振效應(yīng)以及寄生振蕩，另一方面使布線65參考至接地平面20而得到更好的頻率響應(yīng)。另外，由于所述布線65下方的電源平面40已被蝕刻出蝕洞50，可使得所述布線65至上下方的一參考接地平面20的距離加大，由此該布線65可以以較寬的線寬達(dá)到所需特性阻抗值，進(jìn)而降低制程困難度。
同理，由于公知技術(shù)中的接地平面20與電源平面40之間具有一種諧振腔的效應(yīng)，所以本發(fā)明在該電源平面40上蝕刻出至少一蝕洞50，使布線平面60直接參考鄰近的接地平面20(使之真正接地)，可降低兩鄰近平面20、40間的諧振腔的效應(yīng)，以提升電路板100整體的品質(zhì)。然而，該蝕洞50的形狀是依照設(shè)計(jì)者所自行設(shè)計(jì)而成，可為任意形狀，并且該蝕洞50的面積大小可搭配設(shè)計(jì)為完全涵蓋或部分涵蓋所述布線65，這些均不為本實(shí)施例所限制。
請參閱圖4，該圖所示為本發(fā)明的電路板100各平面結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例部分的立體概圖。本圖中可明顯看出該蝕洞50是完全涵蓋于其上方的布線65，其中布線65是以金屬所制成的細(xì)線布設(shè)而成，因此可依照設(shè)計(jì)者自行設(shè)定細(xì)線的寬度來設(shè)計(jì)其阻抗值，或者是增加布線65的介電層(圖中未顯示)厚度，使其達(dá)到所期望的特征阻抗值(characteristic impedance)。此外，鄰近該布線平面的蝕洞50面積大小也可設(shè)計(jì)為連接穿孔45(Via)或不連接穿孔45，布線平面60可通過穿孔45來連接電源及接地平面20，在本實(shí)施例中是以不連接穿孔45進(jìn)行的，然而在實(shí)際應(yīng)用上，其可搭配實(shí)體組件的使用，以求得更佳的頻率響應(yīng)。
再請參閱圖5所示的第二實(shí)施例，當(dāng)電路板上的布線面積不夠時(shí)，即須在內(nèi)部或電路板另一側(cè)另外設(shè)置其它的布線平面，如圖中所示的六層電路板，包括有第一布線平面51、第一接地平面52、電源平面53、第二布線平面54、第二接地平面55與第三布線平面56，其中布線平面51、54、56上有布線511、541與561，公知電源平面53與第一接地平面52間會(huì)形成一諧振腔，并會(huì)影響布線平面54的布線響應(yīng)，為減少此不良響應(yīng)，本發(fā)明在電源平面53上以涵蓋或部分涵蓋第二布線平面54上的布線541的方式蝕刻一或多個(gè)蝕洞531，使第二布線平面54可直接參考正確的接地平面(如第一接地平面52與第二接地平面55)。
圖6所示為本發(fā)明的印刷電路板各平面結(jié)構(gòu)第三實(shí)施例的立體示意圖。依實(shí)際需要，此圖所示的電源平面可能需要有多種不同電壓的電源段(sets)，以一或多個(gè)蝕槽(slot)63來區(qū)分成圖示的第一電源平面61、第二電源平面62等多個(gè)電源段，尤其在微芯片設(shè)計(jì)上，如圖示以任意形狀的蝕槽63切割成多個(gè)電源段(電源平面61，62)，使下層板的信號布線64能因此蝕槽63而參考到接地平面(未顯示于此圖)，該蝕槽的寬度最佳為不小于上述信號布線寬度的5倍。
圖7所示為本發(fā)明的頻率響應(yīng)圖，其中從實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看出本發(fā)明的頻率響應(yīng)曲線相對于公知技術(shù)在2.9GHz以及3.9GHz的高頻處有更加平緩的現(xiàn)象，明顯具有其功效上的增進(jìn)，并且有效地改善公知技術(shù)中所產(chǎn)生的共振效應(yīng)(Resonance)以及寄生振蕩(Parasitic)等不良現(xiàn)象。更進(jìn)一步而言，若是將本發(fā)明的技術(shù)應(yīng)用至具有一電源平面的芯片封裝上，例如一球門陣列封裝(BGA)，也可對于半導(dǎo)體的封裝以及制程上有其實(shí)質(zhì)的貢獻(xiàn)，由此增進(jìn)產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展。
上述為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，在電源平面上設(shè)置蝕洞以解決布線響應(yīng)的方式可應(yīng)用于一印刷電路板中，也可應(yīng)用于具有電源面的芯片封裝結(jié)構(gòu)中，如球門陣列封裝(ball grid array，BGA)等。
綜上所述，本發(fā)明的印刷電路板布線響應(yīng)的方法及結(jié)構(gòu)可以降低印刷電路板在高頻時(shí)所產(chǎn)生的共振效應(yīng)以及寄生振蕩，增加印刷電路板整體的電路品質(zhì)，同時(shí)克服公知電路所需的時(shí)間設(shè)計(jì)、修改的成本耗費(fèi)。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例的詳細(xì)說明與圖式，凡根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思與其類似變化的實(shí)施例，都應(yīng)包含于本發(fā)明的范疇中，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，可輕易思及的變化或修改也都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種布線結(jié)構(gòu)，使其中布線能以一接地平面作為參考平面，該結(jié)構(gòu)包括有至少一個(gè)布線平面，是用以設(shè)置多條信號布線于其上；以及一或多個(gè)電源平面，設(shè)置于一電路板中，其上對應(yīng)于該信號布線設(shè)置有一任意形狀的至少一個(gè)蝕洞。
2.如權(quán)利要求1所述的布線結(jié)構(gòu)，其中該蝕洞的面積可涵蓋或部分涵蓋該布線。
3.如權(quán)利要求1所述的布線結(jié)構(gòu)，其中該電源平面具有一穿孔，該穿孔與該蝕洞連接。
4.如權(quán)利要求1所述的布線結(jié)構(gòu)，其中該電源平面具有一穿孔，該穿孔與該蝕洞不連接。
5.如權(quán)利要求1所述的布線結(jié)構(gòu)，其中該結(jié)構(gòu)還包括至少一個(gè)接地平面。
6.一種布線結(jié)構(gòu)，使其中布線能以一接地平面作為參考平面，該結(jié)構(gòu)包括有至少一個(gè)布線平面，用以設(shè)置多條信號布線于其上；至少一電源平面，設(shè)置于一電路板中，并鄰近該布線平面；其中該電源平面上對應(yīng)于該信號布線有至少一個(gè)蝕槽。
7.如權(quán)利要求6所述的布線結(jié)構(gòu)，其中該蝕槽的面積可涵蓋或部分涵蓋該布線。
8.如權(quán)利要求6所述的布線結(jié)構(gòu)，其中該電源平面具有一穿孔，該穿孔與該蝕槽連接。
9.如權(quán)利要求6所述的布線結(jié)構(gòu)，其中該電源平面具有一穿孔，該穿孔與該蝕槽不連接。
10.如權(quán)利要求6所述的布線結(jié)構(gòu)，其中該蝕槽的寬度大于或等于該信號布線寬度的5倍。
全文摘要
一種改善布線響應(yīng)的布線結(jié)構(gòu)，主要是用以消除電路板各內(nèi)層平面間不良的電性耦合，以提高布線的響應(yīng)。該布線結(jié)構(gòu)，使得其中布線能以一接地平面作為參考平面，其包括有至少一個(gè)布線平面，用以設(shè)置多條信號布線于其上；以及一或多個(gè)電源平面，設(shè)置于一電路板中，其上對應(yīng)于該信號布線設(shè)置有一任意形狀的至少一個(gè)蝕洞。其中利用蝕刻的技術(shù)，蝕去布線上方或下方的電源平面的相對應(yīng)部分，使得布線能以接地平面為電位參考而得到較準(zhǔn)確的電位，由此降低各平面之間所出現(xiàn)雜散電容等負(fù)面的影響。更進(jìn)一步而言，由于雜散電容的減少，將可消除電路板于高頻時(shí)所產(chǎn)生的共振效應(yīng)以及寄生振蕩，以增加電路板整體的電路品質(zhì)。
文檔編號H05K3/46GK1665370SQ20041000781
公開日2005年9月7日 申請日期2004年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月2日
發(fā)明者李勝源 申請人:威盛電子股份有限公司