CN104427749A - 印刷电路板 - Google Patents

Abstract

本发明中公开了一种印刷电路板。该印刷电路板包括：接地图案；保护器；以及介于接地图案与保护器之间的火花隙。印刷电路板构造为具有连接到接地图案的第一火花隙和形成为与第一火花隙隔开的第二火花隙，使得其可以将由电位差引起的静电诱导至地面，从而使其能够保护对静电敏感的部件。

Description

印刷电路板

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年9月3日提交的题为“印刷电路板”的韩国专利申请序列号10-2013-0105605的权益，通过引用将其全部内容结合于本申请中。

技术领域

本发明涉及一种印刷电路板，其包括形成在基板的表面上的火花隙(spark gap)，以促使并将静电接至地面。

背景技术

因为电子设备的纤细和轻的趋势已经增加了小型移动装置及其他电子产品的密度，因此在部件之间的间隔变窄和布线密度增加，以使得可能由静电故障引起产品质量方面的异常现象。因此，可能引起严重的问题。

具体地，微波无线电频率(RF)设备具有对抗静电放电(ESD)冲击(electrostatic discharge(ESD)shock)非常低的耐受性。实际上，具有小量级(magnitude)的ESD脉冲可能破坏灵敏的RF设备及其他部件。

因为一些RF设备需要对抗更大的ESD的抵抗力，该要求对构造电路是不利的，所以可能涉及许多限制条件。

此外，许多RF设备由于其工作频率对分路电容(shunt capacitance)非常灵敏。以上提及的对分路电容的灵敏性可能额外地需要ESD保护电路应当具有非常低的电容的要求。

因此，印刷电路板(PCB)已经设计成包括静电保护元件，该静电保护元件能够预先阻断静电或将静电放至特定的位置，以保护对静电敏感的部分(例如，部件、图案、通孔等)，其中，静电保护元件通常用于电话线、电源线、以及天线馈线，从而保护连接在其中的构建和/或电路免受闪电或其他ESD事故。

然而，鉴于电子设备的纤细和轻的趋势，在PCB上安装静电保护元件在设计电路图和安装微型元件方面造成空间限制，使得可能引起背离当代趋势的结果。

[相关领域文献]

[专利文献]

(专利文献1)韩国专利申请公开号2006-0002238

发明内容

本发明的目的是提供一种印刷电路板，其利用在由接地图案(groundpattern)与静电保护器之间的多相材料制成的两个火花隙处形成的电位差，能够保护静电保护器免受静电。

根据本发明的示例性实施方式，本发明提供了一种印刷电路板，该电路板包括：接地图案；保护器；以及介于接地图案与保护器之间的火花隙。

火花隙可以由第一金属图案和安装以面向第一金属图案的第二金属图案构成。

第一金属图案和第二金属图案可以形成为彼此隔开。

第一金属图案和第二金属图案可以具有形成在面向彼此的一个表面或两个表面上的突起。

突起可以具有三角形形状以逐渐变窄，并且面向彼此的部分可以具有尖头部分。

第二金属图案可以具有形成在其侧面的突起。

第一火花隙和第二火花隙可以由不同材料的金属形成。

第一金属图案可以嵌入接地图案。

第二金属图案可以形成为与保护器的周围表面隔开，并且绝缘材料可以形成在第二金属图案与保护器的周围表面之间。

第一金属图案可以由铜(Cu)制成，以及第二金属图案可以由银(Ag)制成。

火花隙可以由嵌入接地图案的第一金属图案构成。

第一金属图案和保护器可以形成为彼此隔开，并且具有形成在其中间的绝缘材料。

第一金属图案可以具有在保护器的方向上形成的突起。

附图说明

图1是根据本发明的示例性实施方式的印刷电路板的平面图；

图2是图1的火花隙的放大图；以及

图3是测量在导体之间形成的瞬间电位(instant potential)的模拟图。

具体实施方式

参考附图和示例性实施方式的以下描述，本发明及其实现技术的各种优点和特征将变得显而易见。然而，本发明可以以不同的形式修改并且不应当限于本文中阐述的示例性实施方式。可以提供这些示例性实施方式以使得本公开充分且完整，并且将充分地向本领域技术人员传达本发明的范围。

本说明书中使用的术语是为了解释示例性实施方式，而不是限制本发明。除非另有相反地明确说明，否则本说明书中的单数形式包括复数形式。词语“包括(comprise)”以及变体如“包含(comprises)”或“含有(comprising)”应理解为表示包括所述构成部分、步骤、操作和/或要素，然而并不表示排除任何其他构成部分、步骤、操作和/或要素。

图1是根据本发明的示例性实施方式的印刷电路板的平面图，以及图2是图1的火花隙的放大图。

如所示，根据本发明的示例性实施方式的印刷电路板100可以构造为包括接地图案110、火花隙120、以及保护器130。

接地图案110可以连接到电源部分的接地端子(ground terminal)，从而成为测定印刷电路板100与安装在其上的元件是否操作的参考电位，并且安装在印刷电路板100上的部件可以连接到接地图案，从而成为测定电信号高或低的参考电流和/或电压。

火花隙120介于接地图案110与保护器130之间，第一金属图案121和第二金属图案122可以形成为面向彼此，并且第一金属图案121嵌入接地图案110，以使得第一金属图案121可以形成与接地图案110相同的电位。

因为第一金属图案121连接到接地图案110，从而具有与接地图案110的参考电位相同的电位，所以第一金属图案121可以形成低于形成在使各种元件和电路彼此连接的导电图案、通孔等中的静电的电位。

第一金属图案121和第二金属图案122可以形成为以预定距离彼此隔开。在第一金属图案121和第二金属图案122彼此连接从而电短路的情况下，因为不可能保护保护器130免受从接地图案110诱导的静电，所以具有在第一金属图案121和第二金属图案122之间预定距离的结构可以是有利的。

此外，第一金属图案121和第二金属图案122可以构造为平行地面向彼此，其中，其面向彼此的一个表面或两个表面可以分别设置有突起123a和突起123b。

突起123a和突起123b可以具有逐渐变窄的三角形形状，并且面向彼此的部分可以具有尖头部分。即，突起123a和突起123b可以以多个三角形形状邻近于彼此的锯齿状构造，并且可以以三角形图案彼此隔开的方式构造。

例如，突起123c可以在第一金属图案121的方向上仅设置在第二金属图案122的表面上，突起123a可以在第二金属图案122的方向上仅形成在第一金属图案121的表面上，突起123a和突起123b可以形成在第一金属图案121和第二金属图案122面向彼此的两个表面上。这种结构利用形成在金属表面上的电荷容易地聚集在尖部周围的特性。

因为第一金属图案121嵌入在接地图案中，从而连接至其中，并且第二金属图案122具有介于第一金属图案121与第二金属图案122之间的绝缘材料，所以从第一金属图案121至第二金属图案122难以瞬时应用转换静电。

此外，经由连接到接地图案110的第一金属图案121可以火花释放(spark-discharged)在第二金属图案122方向诱导的静电。当静电移动并且接至接地图案时，其可以容易地除去。

第二金属图案122可以进一步包括形成在其侧面的突起123c。当第二金属图案122以通过具有在接地图案110的方向上变窄的三角形形状尖端具有尖头部分的形状构造时，因为第二金属图案122的侧面可以与接地图案110隔开，在其中间具有绝缘材料，所以在第二金属图案122中形成的静电可以容易地诱导至接地图案110。

因为印刷电路板100具有纤细和轻的趋势，所以第一金属图案121和第二金属图案122尽可能近的形成是有利的。然而，在第一金属图案121与第二金属图案122之间的间隔形成为过分紧密可能由如基板的收缩、弯曲等外部环境因素引起短路，两个点之间的间隔可以设计为0.1mm以上。

同时，根据本发明的示例性实施方式，第一金属图案121和第二金属图案122可以构造为具有不同于彼此的金属材料，以利用通过第一金属图案121与第二金属图案122形成的电位差将静电诱导至接地图案110，或以防止诱导至接地图案110的静电瞬时转移至第二金属图案122。

图3是测量在导体之间形成的瞬间电位的模拟图。参考图3，在第一金属图案121和第二金属图案122由相同材料(Cu-Cu、Au-Au、Ag-Ag的组合)形成的情况下，在其两端形成的电位差是3.054e-9(V/m)，而在它们以多相材料(Cu-Au、Cu-Ag、Au-Ag的组合)形成的情况下，电位差是3.058e-9(V/m)，使得可以理解，当选择多相材料时，形成的电位差较高。

当静电诱导至具有高电位的部分时，可以诱导静电释放至具有低电位的部分，并且当静电诱导至具有低电位的部分时，可以防止静电移动至具有高电位的部分。

即，即使当静电诱导至第一金属图案121时，电位不可以移动至第二金属图案122，并且当静电诱导至第二图案122时，电位可以容易地移动至第一金属图案121的方向。

第二金属图案122可以形成为与保护器130的周围表面隔开。第二金属图案122与连接到接地图案110的第一金属图案121配对，从而形成火花隙120，但是电位差在其两端之间形成。第二金属图案122是安装以保护保护器130免受静电的结构，使得其可以成形为与保护器130隔开，以防止静电移动。

此外，绝缘材料可以形成在第二金属图案122与保护器130之间，从而防止形成在第二金属图案122处的静电移动至保护器130。绝缘材料可以是用于基板中的普通阻焊剂(solder resist)，并且可以选自执行类似功能的已知材料。

同时，火花隙120可以仅由嵌入接地图案110的第一金属图案121构成。此外，第一金属图案121和保护器130可以形成为彼此隔开，并且可以设置有用于在其中间形成电绝缘状态的绝缘材料。

此外，第一金属图案121可以具有在保护器130的方向上形成的突起123c，从而通过在第一金属图案121的方向上火花释放静电除去诱导至保护器130的静电，或防止具有从接地图案输入的临界值或更高的静电诱导至保护器130。

因为印刷电路板100中的铜层可以通过电镀法、丝网印刷法等形成，并且可以与绝缘材料可替换地堆叠和以多层构成，由绝缘材料施用的表面的特定部分可以通过光刻工艺(photolithography process)、刻蚀工艺等容易地移去，使得在第一金属图案121或第二金属图案122由铜层构成的情况下，不需要加入特别处理，从而使其可以具有在制造过程方面的优势。

此外，在火花隙120旨在由其他材料而不是铜层形成的情况下，因为本申请可以通过丝网印刷法等容易地执行，可以降低成本，并且与分离静电保护器130安装其中的结构相比，可以显著地减少由静电保护器130在基板中占据的体积，使得这种情况可以符合纤细和轻的趋势。

同时，当火花隙120由不同材料形成时，通过第一金属图案121和第二金属图案122的两端的电位差可能是最主要考虑的因素，并且其电导率和电阻率可能是其次考虑的因素，以选择形成火花隙120的材料。

在火花隙120由不同材料形成的情况下，尽管第一金属图案121和第二金属图案122材料不同，将电位差限制在预定范围内。因此，电位差可能是在选择火花隙120的材料方面的重要指数，因为电导率和电阻率对于每种金属可能是不同。

金属的电导率，其是表示在导体中流动的电流大小的常数，可以由单位长度的电阻(ohm/m)表示，并且金属的电阻率表示具有单位截面积和单位长度的导体的电阻率。

表格1示出了当假设铜的电导率是100％时其他金属电导率的程度。当电导率高且电阻率低时，静电移动迅速地进行。因此，当具有以上提及性能的材料选为火花隙120的材料时，静电除去效果可能是优异的。

[表1]

如表1所示，银具有高于标准化软铜的电导率和低于标准化软铜的电阻率，并且具有对腐蚀不敏感的特性。此外，因为标准化软铜具有与银的电导率相比具有微小差异的电导率，并且经济上不昂贵，所以将选择其作为火花隙120的材料。

因此，如果火花隙120的第一金属图案121和第二金属图案122中的任意一个选择银作为其材料，那么另一个可以由铜层构成。

在这种情况下，在第一金属图案121由铜(Cu)制成并且第二金属图案122由银(Ag)制成的情况下，因为由于多相材料的金属，高电位差在第二金属图案122处形成，电导率高，并且电阻率低，接地图案110方向上的静电移动可能是容易的并且保护器130方向上的静电移动可以被阻止，使得这可以形成符合本发明目的的最佳组合，即保护器的ESD保护。

因为铜层可以通过蚀刻基板的阻焊剂而设计，所以通过选择铜作为第一金属图案121的材料制造火花隙120和利用银丝网印刷第二金属图案122可以具有许多优点。

如上阐明，根据本发明的示例性实施方式的印刷电路板构造为具有连接到接地图案的第一火花隙和形成为与第一火花隙隔开的第二火花隙，使得其可以将静电诱导至地面或防止静电诱导至保护器，从而使其可以保护对静电敏感的部件。

此外，根据本发明的示例性实施方式，火花隙可以形成在印刷电路板上，使得制造是容易的，并且分开的静电保护元件不需要连接，从而使其可以改善印刷电路板的制造过程中的便利性。

已经结合目前被视为实际的示例性实施方式描述了本发明。虽然已经描述了本发明的示例性实施方式，但是本发明同样可以在各种其他组合、修改和环境中使用。换言之，本发明可以在说明书公开的本发明的原理范围内、等同于本公开的范围和/或本发明涉及的领域中的技术或知识的范围内改变或修改。已经提供了上述示例性实施方式，以说明实施本发明的最佳方式。因此，在使用如本发明的其他发明中，这些示例性实施方式可以在其他为本领域所知的涉及本发明的情形下实施，并且同样可以在具体应用领域和本发明使用的要求下以各种形式修改。因此，应当理解，本发明不限于所公开的实施方式。应当理解，其他实施方式也包括在所附权利要求的精神和范围内。

Claims (13)

1.一种印刷电路板，包括：

接地图案；

保护器；以及

介于所述接地图案与所述保护器之间的火花隙。

2.根据权利要求1所述的印刷电路板，其中，所述火花隙由第一金属图案和安装以面向所述第一金属图案的第二金属图案构成。

3.根据权利要求2所述的印刷电路板，其中，所述第一金属图案和所述第二金属图案形成为彼此隔开。

4.根据权利要求2所述的印刷电路板，其中，所述第一金属图案和所述第二金属图案具有形成在一个表面或面向彼此的两个表面上的突起。

5.根据权利要求4所述的印刷电路板，其中，所述突起具有三角形形状以逐渐变窄，并且面向彼此的部分具有尖头部分。

6.根据权利要求2所述的印刷电路板，其中，所述第二金属图案具有形成在其侧面的突起。

7.根据权利要求3所述的印刷电路板，其中，第一火花隙和第二火花隙由不同材料的金属构成。

8.根据权利要求2所述的印刷电路板，其中，所述第一金属图案嵌入所述接地图案。

9.根据权利要求2所述的印刷电路板，其中，所述第二金属图案形成为与所述保护器的周围表面隔开，绝缘材料形成在所述第二金属图案与所述保护器的所述周围表面之间。

10.根据权利要求2所述的印刷电路板，其中，所述第一金属图案由铜(Cu)制成，以及所述第二金属图案由银(Ag)制成。

11.根据权利要求1所述的印刷电路板，其中，所述火花隙由嵌入所述接地图案的第一金属图案构成。

12.根据权利要求11所述的印刷电路板，其中，所述第一金属图案和所述保护器形成为彼此隔开，并且具有形成在它们之间的绝缘材料。

13.根据权利要求11所述的印刷电路板，其中，所述第一金属图案具有在所述保护器的方向上形成的突起。