TWI286914B - Printed circuit board having improved power regions - Google Patents

Description

1286914 九、發明說明·· 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種印刷電路板，尤指一種具有改良電源區 塊之印刷電路板。 【先前技術】

一般而言，印刷電路板已被普遍用以輔助各電子元件間之 電氣連接，以便於各電子元件傳遞訊號。早期印刷電路板係單 層板，其表面僅有一訊號層，並利用該訊號層上之導線來連接 所有設置於該印刷電路板上之電子元件，亦即透過該導線來傳 遞該等電子元件之輸入或輸出訊號。當該等電子元件之間含有 複數不同訊號時，該訊號層即需複雜之導線佈局以順利地於各 電子元件之間傳遞訊號。由於印刷電路板自身有面積限制，於 是在一有限面積中，其可容納之線路數量有一上限值，造成僅 有單一訊號層之印刷電路板導線數量有限，無法進一步應用於 複雜之電路中，故業界便發展多層電路板技術以增加訊^層之 整體面積。 夕增電路板用絕緣層來分開上下兩相鄰之板層。由於訊號 層之整體面積增加，故該訊號層上所設置之導線數量亦隨之增 加，可用以連接更多之電子元件，並適當地設定電子元件間^ 訊號傳輸路徑。舉例來說，隨著半導體工藝之進步，積體電路 之體積亦大幅縮小，即一積體電路可包含更多之電路元件以達 不同之功能，該積體電路輸入與輸出訊號之數量亦隨其功能之 ，化而增加，各積體電路之間就必須建立複雜之訊^傳輸路 徑，此時便可應用該多層電路板架構以設置需要之導線。多層 電路板包含有複s導體層，其中外部導體層係、設置導線與元^ 接點之訊號層，如六層板或八層板，其中間之導 ^ 之導體層還可係該多層電路板之電源層或S 層用以提供-躺電平。請錢第—圖至第 6 1286914 包含有複數導線12、複數元件接點14a(14b、14c、14d)及複數 過孔 16a(16b、16c、16d)。元件接點 14a、14b、14c及 14d等用 以安置一電子元件18，而導線12電連接於元件接點14a、14b、 14c及14d以傳輸訊號。過孔16a、16b、16c及16d用以電連接訊 號層10、接地層20及電源層30。接地層20包含有複數過孔26b、 • 26c及26d，接地層20之上表面22係一導電金屬層，用以作一接 - 地端。電源層30包含有複數電源區塊32、34及36，每一電源區 塊提供不同之電壓以供應電子元件18之所需。例如電源區塊32 提供一 1伏特電壓，電源區塊36提供一2伏特電壓，電源區塊34 提供一3伏特電壓。訊號層1〇、接地層2〇及電源層3〇之間之操 眷作敍述如下：在多層電路板中，該等層之位置關係從上到下係 訊號層10、接地層20及電源層30。若電子元件18需由元件接點 14a提供接地電壓’即元件接點i4a必須電連接於接地層2〇，則 經由訊號層10之導線12與過孔16a，元件接點14a則會電連接於 接地層20 ;如電子元件18需由元件接點14b、14c、14d分別提 供3伏特，2伏特，以及1伏特之工作電壓，即元件接點、14c、 14d需分別電連接於電源區塊34、36、32，對元件接點14b而言， 其經由訊號層10之相對應導線12與過孔161)及接地層2〇之過孔 26b而電連接於電源區塊34 ;對元件接點14c，則經由訊號層1〇 • 之相對應導線12與過孔16c及接地層20之過孔26c而電連接於 電源區塊36 ;同理、，對元件接點14(1，經由訊號層1〇之相對應 導線12與過孔I6d及接地層20之過孔26d而電連接於電源區& 32。讯號層1〇中之電子元件18之輸入訊號可以經由接地層2〇 • 以及電源層30上之過孔38，而取自電源層30下多層電路板之另 一訊號層，即習知多層電路板可使用複數訊號層來傳輸訊號， 並且電子元件18之間之訊號傳輸路徑可設置於不同之訊號層 上，降低了導線設置之複雜度。 如上所述，當電子元件間包含有複雜之訊號傳輸線時，習 知多層電路板複數訊號層以設置複雜之導雜局。習知電 7 1286914 腦系統由複數元件所構成，其中主要之大電流電腦元件如中央 處理器、電壓調節模組（VRM)、北橋晶片、記憶體等都安裝 於母板上，欲方便高效連接該等電腦元件，即可用多層電路板 來解決其間之複雜電氣連接。 對電腦元件穩定供電無疑係多層電路板穩定性設計之關 鍵，故電源層及接地層之完整性在多層電路板設計中尤爲重 要。而理論及實驗都證明，貫穿電源層及接地層之過孔係影響 其完整性之重要因素，故在印刷電路板設計中，我們總是希望 過孔愈少愈好。 對於小電流元件來說，由電源層上相應之電源區塊直接爲 其供電，即可滿足小電流元件對工作電壓及工作電流之需求。 但對於需要大電流（最大可能會超過100A)供電之電子元件 來說，如果只有一條電源走線，大電流就會造成導線過熱、導 線上之壓降過大甚至導通元件被燒毀等問題，即此時單電源層 供電方式不能滿足大電流電子元件對工作電壓及工作電流之 需求，故該等大電流元件需具有雙電源區塊之多層印刷電路板 來供電。所謂雙電源區塊供電係指位於不同印刷電路板層、具 有相Γ]電堡之兩電源區塊組成並聯電路向同一大電流元件提 供其所需之工作電壓及工作電流。同一電子元件之工作電壓若 ^穩定’就會導致傳輸訊號之高低電平波動從而影響整個電腦 ，統之穩定性，故向同一元件供電之兩電源區塊電壓必須相 等。 、 習知技術多層印刷電路板向大電流電子元件供電時已採 用上述方法’即先由電源供應器根據大電流元件之&壓要求同 時向位於不同板層之雙電源區塊提供相同之電壓。習知技術中 ^電流元件供電之雙電縣塊形狀差踰A，故其内阻相差 電源區塊因自身壓降不等導致在被供電元件處電壓不 ί ί 電流元件對工作電壓之需求。爲了保證該 雙電源&塊賴處處相等，業界通過Α量過孔以提供上下電源 1286914 區塊之電流路徑，該等過孔貫穿該雙電源區塊。由於該雙電源 - 區塊間有電壓差，該等過孔自身有阻抗，故該等過孔就有電流 通過，産生壓降，達到使雙電源區塊電壓相等之目的。該等過 孔有電流通過，導致自身發熱，降低了該印刷電路板之使用壽 命，同時由於該等過孔貫穿雙電源區塊及其間之接地層，故大 • 量之該等過孔亦嚴重破壞電源層及接地層之完整性及穩定性。 - 因是，實有必要對習知之印刷電路板上之電源區塊加以改 進，以消除上述缺失。 【發明内容】 鑒於以上内容，有必要提供一種具有改良電源區塊之印刷 ® 電路板，使得貫穿該雙電源區塊之過孔數目減少。4 一種具有改良電源區塊之印刷電路板，所述印刷電路板係 多層電路板，其具有複數元件接點、一第一電源區塊、一第二 電源區塊及複數過孔。該等元件接點用以安置一大電流元件； - 所述第一電源區塊、第二電源區塊用以共同給該大電流元件提 供工作電壓及工作電流；該等過孔貫穿該第一電源區塊、第二 電源區塊並電氣連接該第一電源區塊及第二電源區塊使之電 壓保持相等。其中所述第一電源區塊、第二電源區塊形狀相同 或者相近似。 鲁 相較習知技術，本發明具有改良電源區塊之印刷電路板上 之所述第一電源區巍及第二電源區塊形狀相同或者相近似，用 以電氣連接該第一電源區塊及第二電源區塊之過孔數目大量 減少’節約了印刷電路板之製造成本，改善了電源層及接地層 ， 之完整性；同時由於整體發熱減少，印刷電路板之品質得以提 高，使用壽命得以增長。 【實施方式】 請參閱第四圖，本發明較佳實施方式之具有改良電源區 塊之印刷電路板，該印刷電路板係多層電路板，其具有複數元 件接點40、一第一電源區塊42、一第二電源區塊44及複數過孔 1286914 46。所述元件接點40用以安置一大電流元件，該等元件接點恆 位於所述多層電路板之上、下表面訊號層；所述第一電源區塊 42、第二電源區塊44用來共同給安裝在所述元件接點4〇土之大 電流元件提供工作電壓及工作電流;所述過孔46貫穿並電氣連 ， 接所述第一電源區塊42、第二電源區塊44使之電壓保持相同。 所述第一電源區塊42、第二電源區塊44用途性質均完全相同並 分別處於該印刷電路板之不同板層。當所述多層印刷電路板係 • 圖示四層板時.，則其*包含一第一訊號層41、一接地層43、一電 源層45及一第二訊號層47，該第一訊號層41包含導線與元件接 點，該第二訊號層47包含與該第一訊號層41相關之導線，該接 地層43用以提供一接地電平邊零源層45被分爲複數電源區塊 以給不同之電腦元件提供各自需要之電壓。所述第一電源區塊 42、第一電源區塊44可分別位於所述第一訊號層41及第二訊號 層47上；亦可所述第一電源區塊42在某一訊號層4i(或47)上， - 所述第二電源區塊44在所述電源層45上；如係其它多層板，如 ，層板或者八層板，則除了上述情況外，該第一電源區塊42、 第二電源區塊44還可以分別位於該等多層板之兩電源層上。本 發明較佳實施方式中，所述第一電源區塊42、第二電源區塊44 形狀相同或者相近似，當向安裝在所述元件接點4〇上之大電流 馨電子元件提供工作電壓及工作電流時，由電源供應器給所述第 ，電源區塊42、第二電源區塊44提供相同之工作電壓。與習知 技術相比，本發明之第一電源區塊42、第二電源區塊44开^狀相 同或者相近似’故其内電阻亦相等或者近似相等，其内部壓降 即可達相同或者近似相同。爲了滿足該情況下所述第一電源區 塊42、苐二電源區塊44在被供電之大電流電子元件處之電壓相 等，與習知技術相比，在内部壓降近似相同之情況下，由於其 ，降相差很小，故較少之過孔46即可使所述第一電源區塊42二 第二電源區塊44之電壓相等。由於過孔46數目減少，所述印刷 電路板之電源層45及接地層43就有更好之完整性；同時由於所 10 1286914 述第一電源區塊42、第二電源區塊44壓降相差較小，通過過孔 46之電流亦變小甚至可減小爲零，從而使過孔46之發熱量亦隨 之減小’印刷電路板之品質及壽命相應增長，保證了整個印刷 電路板之正常穩定工作。 總之’本發明具有改良電源區塊之印刷電路板電源層及接 地層上之過孔數目大量減少，自身溫度得以降低，進一步提高 了印刷電路板之品質。 综上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申 清。惟’以上所述者僅係本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本 案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆 ® 應涵蓋於以下之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第一圖係習知技術之多層電路板訊號層之示意圖。 第二圖係習知技術之多層電路板接地層之示意圖。 第三圖係習知技術之多層電路板電源層之示意圖。 第四圖係本發明具有改良電源區塊之印刷電路板較佳實 施方式示意圖。 【主要元件符號說明】 ，〔習知〕 訊號層 10 '導線 12 電子元件18 接地層 20 電源層30 電源區塊32、34、36 元件接點 14a、14b、14c、14d 過孔 16a、16b、16c、16d、26b、26c、26d、38 〔本發明〕 元件接點 40 第一訊號層 41 11 1286914 第一電源區塊 42 接地層 43 第二電源區塊 44 電源層 45 過孔 46 第二訊號層 47

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Claims (1)

1. -1286914 十>申請專利範圍： L夕種具有改良電源區塊之印刷電路板，該印刷電路板係 多f電路板，其具有一第一電源區塊、一第二電源區塊 及，數過孔，該等過孔貫穿所述第一電源區塊、第二電 源區塊，其改良在於：所述第一電源區塊、第二電源區 塊形狀相同或者相近似。 2·如申請專利範圍第1項所述之具有改良電源區塊之印刷 電路板’其中該多層電路板包括至少兩訊號層及至少一 電源層。

   3·如申請專利範圍第2項所述之具有改良電源區塊之印刷 電路板’其中該第一電源區塊及第二電源區塊位於該多 層電路板之不同板層。 4·如申請專利範圍第3項所述之具有改良電源區塊之印刷 電路板’其中該第一電源區塊、第二電源區塊分別位於 該多層電路板之兩訊號層。 5·如申请專利範圍第3項所述之具有改良電源區塊之印刷 電路板，其中該第一電源區塊、第二電源區塊分別位於 該多層電路板之兩電源層。 6·如申請專利範圍第3項所述之具有改良電源區塊之印刷 電路板，其中該第一電源區塊、第二電源區塊分別位於 該多層電路板之一訊號層及一電源層。 7·如申請專利範圍第1至6項中任意一項所述之具有改良 電源區塊之印刷電路板，其中該等過孔電氣連接該第广 電源區塊、第二電源區塊使之電壓保持相同。 8·如申請專利範圍第1至6項中任意一項所述之具有改良 電源區塊之印刷電路板，其中該第一電源區塊、第二^ 源區塊用以共同給該印刷電路板上之大電流電子元件提 供工作電壓及工作電流。 13