CN105744715B - 电源及信号延伸器及电路板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电源及信号延伸器及电路板，所述电源及信号延伸器用于所述电路板，用来避免所述电路板上的一电源或一信号影响所述电路板上的一接地面的完整性。所述电源及信号延伸器包括一第一引脚，耦接至所述电路板上的一第一传输线，用来从所述第一传输线输入所述电源或所述信号；以及一第二引脚，耦接至所述电路板上的一第二传输线，用来输出所述电源或所述信号至所述第二传输线。通过本发明的电源及信号延伸器，电源或信号不需要通过电路板的下层传送而影响接地面的完整性。

Description

电源及信号延伸器及电路板

技术领域

本发明涉及一种电源及信号延伸器及电路板，尤其涉及一种可用来维持电路板的接地面完整性的电源及信号延伸器及电路板。

背景技术

印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)为目前广为使用的一种电路装置，可作为各种电子组件的支撑体，并提供不同电子组件之间的线路链接。在印刷电路板的制作过程中，预先设计好的线路可通过显影、蚀刻等方式实现在印刷电路板上，而印刷电路板上的主被动组件可搭配不同的线路结构，以分别实现各种电子产品所需的功能。

目前常见的印刷电路板大多具有多层结构，并设置有导孔(via)，使得线路可通过导孔在不同层之间进行传输。理想的印刷电路板具有散热良好、信号稳定性高、低电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)、高静电放电(Electrostatic Discharge，ESD)保护等优点。然而，为降低成本，现阶段许多电子产品往往采用层数较少的印刷电路板(如双层板)，而相对应牺牲的是印刷电路板的信号稳定性、散热性、电磁干扰、静电放电保护等效率。举例来说，对于双层板结构而言，其常见的信号布置方式为：电源及各种信号都布置于上层，系统接地则布置于下层。在此情况下，当两个位于上层的不同信号需交错时，其中一信号会通过导孔改由下层来传输，因此，下层的接地面(ground plane)需切割出一部分来布置此信号的传输线，此切割会造成接地面的不连续。当需要经过下层的信号数量较多时，位于下层的接地面需切割出更多区域来传送信号，而形成较为破碎的接地面结构，此破碎现象可能引发更多问题，例如阻抗不连续、散热状况差、容易产生电磁干扰、静电放电保护能力差等。

举例来说，请参考图1，图1为一双层板10的线路布置的示意图。如图1所示，双层板10包括一封装体100、电路装置102、104及电源供应模块106。封装体100内部包括一集成电路(Integrated Circuit，IC)108，用来执行特定功能。集成电路108与双层板10上其它装置或模块之间的信号可通过传输线W1～W3进行传输。电源供应模块106同时提供一第一电源P1予集成电路108以及电路装置102、104进行使用。集成电路108为执行某些特定的应用，另外从电源供应模块106取得一第二电源P2。

在双层板10上，多数电源及信号都布置于上层，而接地面布置于下层。接地面应尽可能维持其完整性，使得双层板10具有足够的稳定性及散热性，并具有足够的电磁干扰与静电放电的抵抗能力。然而，在部分情况下，位于上层的电源或信号仍需穿越至下层来进行传输。例如在图1中，第一电源P1传送至电路装置102的路径被传输线W1占据，因此，第一电源P1可通过导孔穿越至下层(或可将传输线W1穿越至下层)，改由下层进行传输。第一电源P1传送至电路装置104的路径也被第二电源P2占据，此处第一电源P1也可通过导孔穿越至下层(或可将第二电源P2穿越至下层)，改由下层进行传输。然而，使用双层板10下层来传输第一电源P1的方式势必会切割位于下层的接地面，造成接地面的不连续，进而产生上述阻抗不连续、散热状况差、易产生电磁干扰以及静电放电保护能力差等问题。

为解决上述问题，可能需要花费更大的成本，举例来说，印刷电路板的设计者可通过加大散热片来解决散热问题，或在印刷电路板上加上静电放电保护组件来加强静电放电保护能力。在此情况下，层数较少的印刷电路板所具备的低成本优点将不复存在。鉴于此，现有技术实有改进的必要。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供一种可用来维持电路板的接地面完整性的电源及信号延伸器，使得电源或信号可通过电源及信号延伸器进行传输，而不需要经过电路板下层，进而避免位于下层的接地面(ground plane)被电源或信号切割。此外，电源及信号延伸器可整合在电路板上任何主动组件或被动组件中，并使用现有组件的多余引脚(pin)，以在不提升成本的情况下，在电路板上层以及电源及信号延伸器内部实现电源或信号的传输。

本发明公开一种电源及信号延伸器，用于一电路板，用来避免所述电路板上的一电源或一信号影响所述电路板上的一接地面的完整性，所述电源及信号延伸器包括一第一引脚，耦接至所述电路板上的一第一传输线，用来从所述第一传输线输入所述电源或所述信号；以及一第二引脚，耦接至所述电路板上的一第二传输线，用来输出所述电源或所述信号至所述第二传输线。

本发明还公开一种电路板，包括一第一传输线，用来传送一电源或一信号；一第二传输线，用来传送所述电源或所述信号；以及一电源及信号延伸器，用来避免所述电源或所述信号影响所述电路板上的一接地面的完整性。所述电源及信号延伸器包括一第一引脚，耦接至所述第一传输线，用来从所述第一传输线输入所述电源或所述信号；以及一第二引脚，耦接至所述第二传输线，用来输出所述电源或所述信号至所述第二传输线。

附图说明

图1为一双层板的线路布置的示意图。

图2为本发明实施例一双层板的线路布置的示意图。

图3为封装体的一种实施方式的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10、20 双层板

100 封装体

102、104 电路装置

106 电源供应模块

108 集成电路

W1～W4 传输线

P1 第一电源

P2 第二电源

302 基板

304 晶粒

Pin1～Pin4 球状引脚

具体实施方式

本发明所提供的方式即可避免或减少位于上层的电源或信号切割位于下层的接地面(ground plane)的情况。请参考图2，图2为本发明实施例一双层板20的线路布置的示意图。如图2所示，在双层板20上，各装置与模块的布置方式与双层板10相同，而电源及信号线路的布置方式则相似，因此具有相同功能的装置与信号都以相同符号表示。双层板20与双层板10的主要差异在于，双层板20上的第一电源P1不需通过下层来传送，而是由电源供应模块106先传送至封装体100以后，再通过封装体100的不同引脚(pin)分别传送至电路装置102及104。如此一来，可大幅减少或避免电源或信号切割接地面造成接地面破碎的情况。

详细来说，请参考图3，图3为封装体100的一种实施方式的示意图。图3绘示一球栅数组封装(Ball Grid Array，BGA)的侧视图，其包括一基板302、一晶粒(die)304及球状引脚Pin1～Pin4。封装体100设置在双层板20上，并通过球状引脚Pin1～Pin4焊接至双层板20上的接点。基板302可用来承载晶粒304及其内部线路，基板302上并包括一传输线W4，用来传送电源或信号。晶粒304可包括集成电路(Integrated Circuit，IC)108，其内部线路可通过引线(bonding wire)与基板302进行连结，再通过各球状引脚连结至双层板20。一般来说，晶粒304内部可包括一主动组件或一被动组件，主动组件可为任何类型的集成电路，而被动组件可为一电容或电阻，且不限于此。

如上所述，图2的第一电源P1是通过封装体100传送至电路装置102及104。根据封装体100的结构，第一电源P1可从双层板20输入，经由球状引脚Pin1进入封装体100，并通过基板302上的传输线W4传送至球状引脚Pin4，再由球状引脚Pin4输出至双层板20。更明确来说，若欲将第一电源P1从电源供应模块106经由封装体100传送至电路装置102时，可将封装体100的球状引脚Pin1设置在图2中封装体100的右方，以输入第一电源P1，同时将球状引脚Pin4设置在图2中封装体100的左上方，以输出第一电源P1。此外，若欲将第一电源P1同时传送至电路装置102及104时，可布置两个球状引脚来分别输出第一电源P1至电路装置102及104，本领域的技术人员应可根据图3中封装体100的实施方式，推知同时布置两个球状引脚来输出第一电源P1的方式，在此不赘述。

值得注意的是，第一电源P1在封装体100内部是通过位于基板302上的传输线W4进行传输，而不需进入晶粒304内部。换句话说，无论晶粒304内部布置集成电路108或是其它主动或被动组件，第一电源P1都不需通过晶粒304内部的组件或电路进行任何信号处理。封装体100即可视为第一电源P1的一延伸器，用来延伸第一电源P1的传输范围，同时避免第一电源P1通过双层板20的下层传送而影响接地面的完整性。

在一实施例中，双层板的设计者可根据系统需求，在封装体上预留引脚，用来传送欲通过封装体的电源或信号。举例来说，封装体100中的球状引脚Pin1及Pin4可为封装体100内部的集成电路108(或其它主动或被动组件)在运作上不需使用的引脚，其可根据欲通过封装体100的第一电源P1，预留在封装体100中，以在封装体100内部形成传送第一电源P1的路径。在另一实施例中，双层板上使用的部分集成电路可能具有多余的引脚，双层板的设计者可根据系统需求，将部分多余的引脚用于传送特定电源或信号，使所述特定电源或信号可通过集成电路的封装体，进而避免所述电源或信号通过双层板的下层传送而影响接地面的完整性。在此情况下，由于双层板上不需布置额外的组件，因此不需要提高成本，即可达成避免接地面受到电源或信号切割而破碎的功效。

值得注意的是，本发明提供了可用来维持电路板的接地面完整性的电源及信号延伸器，本领域的技术人员当可据以进行修饰或变化，而不限于此。举例来说，上述电源及信号延伸器都使用封装体来实现，但在其它实施例中，任何位于电路板上的组件或装置都可作为电源及信号延伸器，只要所述组件或装置可用来传送特定的电源或信号，即可避免所述电源或信号通过下层并切割接地面，进而影响其完整性。此外，在上述实施例中，只有第一电源P1需通过电源及信号延伸器来传送，但在其它实施例中，一块电路板上可能包括一或多个电源及信号延伸器，以传送一或多个电源或信号，其可包括各种具有不同电压的电源、数字控制信号及模拟信号，另外，某些不同于系统接地面的接地端(如模拟接地端)也可通过上述方式，经由电源及信号延伸器进行传送。

除此之外，上述实施例的电路板都使用双层板，其上层用于布置电路组件并传送电源及信号，下层则用于布置接地面。在其它实施例中，电路板可为印刷电路板(PrintedCircuit Board，PCB)、软式印刷电路板(Flexible PrintedCircuit，FPC)或其它类型的电路板。此外，电路板的层数也可能大于双层，即使电路板的层数较多，仍可能需要使用电源及信号延伸器来避免不同信号的碰撞。另一方面，图3所绘示的封装体100是球栅数组封装的结构，但在其它实施例中，封装体也可使用其它类型的封装结构，如双列直插式封装(Dual In-line Package，DIP)、方型扁平式封装(Quad Flat Package，QFP)或板上芯片封装(Chip On Board，COB)等，而不限于此。

综上所述，本发明提供了一种用于电路板的电源及信号延伸器，可用来维持电路板的接地面完整性。在本发明的实施例中，电源或信号可通过电源及信号延伸器进行传输，而不需要经过电路板下层，使得位于下层的接地面不受到电源或信号的切割而产生不连续，进而避免现有电路板可能发生的阻抗不连续、散热状况差、容易产生电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)、静电放电(Electrostatic Discharge，ESD)保护能力差等问题。此外，本发明的电源及信号延伸器可整合在电路板上的任何主动组件或被动组件中，并使用现有组件的封装体的多余引脚，以在不提升成本的情况下，仅通过电路板上层以及电源及信号延伸器而不需通过电路板下层来实现电源或信号的传输。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电源及信号延伸器，用于一电路板，用来避免所述电路板上的一电源或一信号影响所述电路板上的一接地面的完整性，所述电源及信号延伸器包括：

一第一引脚，耦接至所述电路板上的一第一传输线，用来从所述第一传输线输入所述电源或所述信号；以及

一第二引脚，耦接至所述电路板上的一第二传输线，用来输出所述电源或所述信号至所述第二传输线；

其中，所述电源及信号延伸器位于一封装体内部，所述封装体包括一晶粒。

2.如权利要求1所述的电源及信号延伸器，其特征在于，所述封装体还包括：

一基板；以及

一第三传输线，设置在所述基板上，用来传送所述电源或所述信号；

其中，所述晶粒设置在所述基板上；

其中，所述电源及所述信号未通过所述晶粒内部。

3.如权利要求2所述的电源及信号延伸器，其特征在于，所述封装体用于一主动组件或一被动组件，而所述第一引脚及所述第二引脚为所述主动组件或所述被动组件在运作上不需使用的引脚，其预留在所述封装体中以在所述电源及信号延伸器内部形成传送所述电源或所述信号的一传输路径。

4.如权利要求1所述的电源及信号延伸器，其特征在于，所述电源及所述信号在所述电源及信号延伸器内未进行信号处理。

5.如权利要求1所述的电源及信号延伸器，其特征在于，所述电路板为一双层板，所述双层板包括：

一第一层，用来布置所述第一传输线及所述第二传输线，以传送所述电源或所述信号；以及

一第二层，用来布置所述接地面；

其中，所述电源及信号延伸器耦接至所述第一层，使所述电源或所述信号通过所述电源及信号延伸器，而不通过所述第二层。

6.一种电路板，包括：

一第一传输线，用来传送一电源或一信号；

一第二传输线，用来传送所述电源或所述信号；以及

一电源及信号延伸器，用来避免所述电源或所述信号影响所述电路板上的一接地面的完整性，所述电源及信号延伸器包括：

一第一引脚，耦接至所述第一传输线，用来从所述第一传输线输入所述电源或所述信号；以及

一第二引脚，耦接至所述第二传输线，用来输出所述电源或所述信号至所述第二传输线；

其中，所述电源及信号延伸器位于一封装体内部，所述封装体包括一晶粒。

7.如权利要求6所述的电路板，其特征在于，所述封装体还包括：

一基板；以及

一第三传输线，设置在所述基板上，用来传送所述电源或所述信号；

其中，所述晶粒设置在所述基板上；

其中，所述电源及所述信号未通过所述晶粒内部。

8.如权利要求7所述的电路板，其特征在于，所述封装体用于一主动组件或一被动组件，而所述第一引脚及所述第二引脚为所述主动组件或所述被动组件在运作上不需使用的引脚，其预留在所述封装体中以在所述电源及信号延伸器内部形成传送所述电源或所述信号的一传输路径。

9.如权利要求6所述的电路板，其特征在于，所述电源及所述信号在所述电源及信号延伸器内未进行信号处理。

10.如权利要求6所述的电路板，其特征在于，所述电路板为一双层板，所述双层板包括：

一第一层，用来布置所述第一传输线及所述第二传输线，以传送所述电源或所述信号；以及

一第二层，用来布置所述接地面；

其中，所述电源及信号延伸器耦接至所述第一层，使所述电源或所述信号通过所述电源及信号延伸器，而不通过所述第二层。