CN1856239A - 印刷电路板 - Google Patents

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Abstract

一种印刷电路板具有一第一表面及一第二表面，包括：一第一信号走线层，位于该印刷电路板之该第一表面；一第一信号参考层，位于该印刷电路板之该第二表面；以及一第二信号参考层，位于该第一信号走线层与该第一信号参考层之间。

Description

印刷电路板
技术领域
本发明有关一种印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)结构，且特别是有关于一种将大面积的导热材质外露于印刷电路板表面的印刷电路板。
背景技术
图1A是习知印刷电路板剖面图。请参照图1A，印刷电路板100，例如是电脑主机板，是四层板型式，其结构由上至下依序为零件层(Component Layer)110、接地(GND)层120、电源(POWER)层130以及焊面层(Solder Layer)140等铜箔导电层。各导电层之间是利用如玻璃纤维所构成的绝缘层150来加以绝缘。零件层110是一种信号走线层，用来配置耦接印刷电路板100上操作组件(未显示于图中)的铜箔导线(Wire)。而传统的焊面层140也是一种信号走线层，用以配置铜箔导线，以传输信号。另外，接地层120以及电源层130是大面积的铜箔导电板，一般配置于印刷电路板100的内层(Inner Layer)，以作为零件层110以及焊面层140的信号参考层，其中接地层120与电源层130的堆栈顺序也可以互相对调。
如图1B所示，设置于零件层110上的发热组件160，例如电阻、电容、电感、或晶体管等基本组件，或是较为复杂的集成电路(IC)，如ASIC IC、存储器或一般IC等，其中在主机板上尤以中央处理器(CPU)、南北桥芯片组(Chip Set)或电源处理电路组件为主要发热组件，而发热组件160往往会透过导线163以及贯孔165将所产生的热量H传导至接地层120或电源层130，而且接地层120及电源层130本身也会因为负载电流流过而发热。然而在传统的印刷电路板设计上，接地层120以及电源层130是配置于印刷电路板100的内层。因此，累积在接地层120以及电源层130的大量热能将无法散出，使得整个印刷电路板100的温度上升，而造成印刷电路板的系统不稳定。
另外，如图2所示，运用于较拥挤的电路环境，例如存储器模块及笔记本电脑主机板等的六层板型式印刷电路板200，一般是包括零件层210、电源层220、信号走线层230及240、接地层250以及焊面层260等铜箔导电层。零件层210及焊面层260分别位于印刷电路板200的上下表面，仍然是作为信号走线层，而电源层220以及接地层250依旧是配置在内层。因此，传统的六层板设计亦不利于印刷电路板200的散热。
以往有许多针对印刷电路板散热问题的解决方案，例如以被动的方式安装散热片(Heat Sink)、加装散热风扇或以热导管方式等，加快热量的排除，或者以主动的方式从处理器的电源管理着手，以减少热量的产生。然而，这些强制散热的解决方案往往必须耗费大量成本却仅能达到有限的散热效果，甚至必须牺牲电脑运算的效能才能达到散热的目的。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种不必增加制造成本的情况下可有效进行散热的印刷电路板。
根据本发明的目的一方面的一种印刷电路板具有第一表面以及第二表面，其包括第一信号走线层、第一信号参考层以及第二信号参考层。第一信号走线层外露于印刷电路板的第一表面。第一信号参考层外露于印刷电路板的第二表面。第二信号参考层位于第一信号参考层与第一信号走线层之间。
根据本发明另一方面的一种印刷电路板具有第一表面及第二表面，其包括第一信号走线层、第一信号参考层、第二信号参考层、第二信号走线层以及第三信号参考层。第一信号走线层外露于印刷电路板的第一表面。第一信号参考层外露于印刷电路板的第二表面。第二信号参考层是位于第一信号参考层与第一信号走线层之间。第二信号走线层是位于第一信号参考层与第二信号参考层之间。第三信号参考层是位于第一信号参考层与第二信号走线层之间。第一信号走线层借由贯孔电性耦合至第一信号参考层。
本发明的印刷电路板，将信号参考层，例如是电源层或接地层，配置于印刷电路板的表面。利用信号参考层具有良好导热效果的大面积铜箔，通过与空气接触，将印刷电路板上发热组件产生的热量以对流方式散出，在不必增加制造成本的情况下，可有效达到散热的目的。
为让本发明的上述目的、特点和优点能更明显易懂，下文特举两较佳实施例，并配合附图进行详细说明如下：
附图说明
图1A是习知四层板型式印刷电路板剖面图；
图1B是习知印刷电路板的发热组件将热量传导至电源层的示意图；
图2是习知六层板型式印刷电路板剖面图；
图3A是依照本发明第一实施例的一种印刷电路板剖面图；
图3B是依照本发明第一实施例中印刷电路板的发热组件将热量传导至电源层并散出的示意图；
图4A是依照本发明第二实施例的一种印刷电路板剖面图；以及
图4B是依照本发明第二实施例中印刷电路板的发热组件将热量传导至电源层并散出的示意图。
具体实施方式
第一实施例：
请参照图3A，其是依照本发明第一实施例的一种印刷电路板剖面图。印刷电路板300显示一种四层板对称型式设计的实施例，由上至下依序包括零件层310、接地层320、信号走线层330以及电源层340等导电层，其中导电层可为任何导电物质，例如铜箔或金等。各导电层之间并有绝缘层350加以绝缘，其中绝缘层为一具有特定介电是数的绝缘材质，如玻璃纤维等。零件层310是一种信号走线层，外露于印刷电路板300的上表面，且用来配置耦接印刷电路板300上操作组件(未显示于图中)的导线。接地层320在此实施例中是作为零件层310的信号参考层，并靠近零件层310而配置。
与习知技术不同的是，本实施例的印刷电路板300中，信号走线层330配置于内层，并以电源层340作为信号参考层，而电源层340外露于印刷电路板300的下表面，作为焊面层，以达到较佳的散热效果。
如图3B所示，印刷电路板301中设置于零件层310上的发热组件360，例如电阻、电容等基本组件，或是较为复杂的集成电路(IC)，如ASIC IC或一般IC等，其中在主机板上尤以中央处理器、交换式电源稳压器(SwitchingRegulator)或芯片组为主要发热组件，发热组件360所产生的热量H，会通过导线363及贯孔(Via)365传导至电源层340，或是接地层320本身因为负载电流流过而产生的热量H也会经由贯孔365传递至电源层340。由于本实施例中印刷电路板301的电源层340是巧妙地配置于印刷电路板301的下表面，利用电源层340本身大面积铜箔的良好导热特性，并与空气接触，可有效地将发热组件360、接地层320以及电源层340产生的热量以对流方式散出，达到良好的散热效果。
如上所述，本发明虽以电源层340作为焊面层为例作说明，然本发明的印刷电路板300亦可以将接地层320与电源层340对调，使接地层320配置为印刷电路板下表面的焊面层，且电源层340及接地层320分别为零件层310及信号走线层330的信号参考层。或者印刷电路也不限于对称型设计，如信号走线层330也可以靠近上方的接地层320配置并以接地层320为信号参考层，甚至信号走线层330也可以是配置为另一层信号参考层。只要是将接地层或电源层等信号参考层外露于印刷电路板表面，皆可以达到将上述发热组件、电源层以及接地层所产生的热量散出的目的，因此皆不脱离本发明的技术范围。
第二实施例：
请参照图4A，其是依照本发明第二实施例的一种印刷电路板剖面图。印刷电路板400为六层板对称型式设计，由上至下依序包括零件层410、接地层420、电源层430、信号走线层440、接地层450以及电源层460等导电层。其中导电层可为任何导电物质，例如铜箔或金等。各导电层之间并有绝缘层405加以绝缘，其中绝缘层405为一具有特定介电系数的绝缘材质，如玻璃纤维等。零件层410是一种信号走线层，外露于印刷电路板400的上表面，用来配置耦接印刷电路板400上操作组件(未显示于图中)的导线。接地层420是作为零件层410的信号参考层，并靠近零件层410而配置。
六层板型式的印刷电路板400比上述四层板型式的印刷电路板300多出了电源层430以及接地层450，然而这并不是限制。将接地层420以及接地层450分别配置为零件层410以及信号走线层440的信号参考层，可得到较佳的整体信号品质。而由于多出来的电源层430以及接地层450增加了导电层面积，也让整体导电层的等效电阻降低，因而减少由印刷电路板400内部因大电流流过导电层所产生的热量。
与习知技术最大不同处在于，本实施例的印刷电路板400中电源层460是外露于印刷电路板400的下表面，作为焊面层，而信号走线层440则配置于内层，并以接地层450作为信号参考层，以达到较佳的散热效果。
如图4B所示，印刷电路板401中设置于零件层410上的发热组件470，例如是中央处理器、交换式电源稳压器或芯片组等所产生的热量H，会通过导线473及贯孔475传导至电源层460，或是接地层420、电源层430以及接地层450因为负载电流流过而产生的热量H也会经由贯孔475传递至电源层460。由于，本实施例中印刷电路板401的电源层460是巧妙地配置于印刷电路板401的下表面，利用电源层460本身大面积导电金属层同时具备良好导热特性，并与空气接触，可有效地将发热组件470、接地层420、电源层430、接地层450以及电源层460所产生的热量以对流方式散出，达到良好的散热效果。
如上所述，本发明虽以电源层460作为焊面层为例作说明，然本发明的印刷电路板亦可以使用接地层作为焊面层，或者第三层电源层430亦可以配置为信号走线层，并与零件层410同时使用接地层420作为信号参考层。只要是将接地层或电源层等信号参考层外露于印刷电路板表面，达到将上述发热组件、电源层以及接地层所产生的热量散出的目的，任何其它六层板型式结构皆不脱离本发明的技术范围。
当然，本发明虽以上述两实施例的四层以及六层印刷电路板为例作说明，然不应该以此为限。只要是将位于印刷电路板表面的焊面层以导热材质设计，例如是上述具有大面积铜箔的接地层或电源层，皆可将印刷电路板上产生的热量通过空气对流方式散出，或者是增加层数以加大电源及接地导电层面积以减少导电阻抗同时减少发热，不论是任何层数的印刷电路板，皆落入本发明的技术范围。
如下列表一所示，将具有相同功能(零件配置相似)的传统四层板型式主机板以及利用本发明电源层外露的六层板型式主机板进行二十个对应测试点的温度比较。选定的测试点包括电容、线圈、MOSFET电子开关等组件，而且每个测试点附近没有设置散热片。经实验证实，左栏中利用本发明电源层外露的主机板于二十个测试点产生的温度值(℃)皆低于右栏中由传统主机板于相对应测试点产生的温度值(℃)，而且将电源层外露所造成的温度降低比率可达到将近30％(例如第5个测试点)。显然依照本发明的设计方式可有效达到主机板散热的效果。
               表一
主机板测试点 本发明六层板型式主机板 习知技术四层板型式主机板
1 73.0 97.0
2 73.0 100.0
3 80.0 107.0
4 80.0 102.0
5 70.0 98.0
6 68.0 83.0
7 76.0 95.0
8 76.0 92.0
9 72.0 78.0
10 64.0 72.0
11 67.0 72.0
12 67.0 75.0
13 86.0 88.0
14 76.0 84.0
15 71.0 78.0
16 64.0 77.0
17 65.0 82.0
18 65.0 83.0
19 61.0 74.0
20 77.0 80.0
本发明上述两实施例所揭示的印刷电路板具有下列的优点：将具有大面积导电层的接地层或电源层等导热材质巧妙地外露于印刷电路板表面，可有效地将印刷电路板上产生的热量以空气对流方式散出。而且只需要在印刷电路板制作工序中将原先焊面层的制作工序改以形成电源层或接地层，或将原先作为焊面层的信号走线层制作工序与电源层或接地层制作工序对调，因此，不需要增加额外的制造成本。
综上所述，虽然本发明已以两较佳实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种之的等效的改变或替换，因此本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。

Claims (15)

1.一种印刷电路板具有一第一表面及一第二表面，包括：
一第一信号走线层，位于该印刷电路板的该第一表面；
一第一信号参考层，位于该印刷电路板的该第二表面；以及
一第二信号参考层，位于该第一信号走线层与该第一信号参考层之间。
2.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于还包括该第一信号走线层借由贯孔电性耦合至该第一信号参考层。
3.如权利要求2所述的印刷电路板，其特征在于还包括一第二信号走线层，位于该第二信号参考层与该第一信号参考层之间，且该第二信号走线层借由贯孔电性耦合至该第一信号参考层。
4.如权利要求3所述的印刷电路板，其特征在于该第二信号走线层是以该第一信号参考层为信号参考基准。
5.如权利要求3所述的印刷电路板，其特征在于该第二信号走线层是以该第二信号参考层为信号参考基准。
6.如权利要求5所述的印刷电路板，其特征在于该第二信号参考层是一接地层。
7.如权利要求6所述的印刷电路板，其特征在于该第一信号参考层是一电源层。
8.如权利要求6所述的印刷电路板，其特征在于该第一信号参考层是一接地层。
9.一种印刷电路板具有一第一表面以及一第二表面，包括：
一第一信号走线层，位于该印刷电路板的该第一表面；
一第一信号参考层，位于该印刷电路板的该第二表面；
一第二信号参考层，位于该第一信号走线层与该第一信号参考层之间；
一第二信号走线层，位于该第一信号参考层与该第二信号参考层之间；以及
一第三信号参考层，位于该第一信号参考层与该第二信号走线层之间；
其中，该第一信号走线层借由贯孔电性耦合至该第一信号参考层。
10.如权利要求9所述的印刷电路板，其特征在于该第一信号参考层是一电源层。
11.如权利要求9所述的印刷电路板，其特征在于该第一信号参考层是一接地层。
12.如权利要求9所述的印刷电路板，其特征在于该第二信号参考层是一接地层。
13.如权利要求9所述的印刷电路板，其特征在于该第三信号参考层是一接地层。
14.如权利要求9所述的印刷电路板，其特征在于还包括一第三信号走线层，位于该第二信号参考层与该第二信号走线层之间，并以该第二信号参考层为信号参考基准。
15.如权利要求9所述的印刷电路板，其特征在于还包括一第四信号参考层，位于该第二信号参考层与该第二信号走线层之间。
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