TWI586231B - 電源及訊號延伸器及電路板 - Google Patents

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Description

電源及訊號延伸器及電路板
本發明係指一種電源及訊號延伸器及電路板，尤指一種可用來維持電路板之接地面完整性的電源及訊號延伸器及電路板。
印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)為目前廣為使用的一種電路裝置，可作為各種電子元件的支撐體，並提供不同電子元件之間的線路連結。在印刷電路板的製作過程中，預先設計好的線路可透過顯影、蝕刻等方式實現在印刷電路板上，而印刷電路板上的主被動元件可搭配不同的線路結構，以分別實現各種電子產品所需的功能。
目前常見的印刷電路板大多具有多層結構，並設置有導孔(via)，使得線路可透過導孔在不同層之間進行傳輸。理想的印刷電路板具有散熱良好、訊號穩定性高、低電磁干擾(Electromagnetic Interference，EMI)、高靜電放電(Electrostatic Discharge，ESD)保護等優點。然而，為降低成本，現階段許多電子產品往往採用層數較少的印刷電路板(如雙層板)，而相對應犧牲的是印刷電路板的訊號穩定性、散熱性、電磁干擾、靜電放電保護等效能。舉例來說，對於雙層板結構而言，其常見的訊號配置方式為：電源及各種訊號皆配置於上層，系統接地則配置於下層。在此情況下，當二個位於上層的不同訊號需交錯時，其中一訊號會通過導孔改由下層來傳輸，因此，下層的接地面(ground plane)需切割出一部分來配置該訊號的傳輸線，此切割會造成接地面的不連續。當需要經過下層的訊號數量較多時，位於下層的接地面 需切割出更多區域來傳送訊號，而形成較為破碎的結構，此破碎現象可能引發更多問題，例如阻抗不連續、散熱狀況差、容易產生電磁干擾、靜電放電保護能力差等。
舉例來說，請參考第1圖，第1圖為一雙層板10之線路配置之示意圖。如第1圖所示，雙層板10包含有一封裝體100、電路裝置102、104及電源供應模組106。封裝體100內部包含一積體電路(Integrated Circuit，IC)108，用來執行特定功能。積體電路108與雙層板10上其它裝置或模組之間的訊號可透過傳輸線W1~W3進行傳輸。電源供應模組106同時提供一第一電源P1予積體電路108以及電路裝置102、104進行使用。積體電路108為執行某些特定的應用，另從電源供應模組106取得一第二電源P2。
在雙層板10上，多數電源及訊號皆配置於上層，而接地面係配置於下層。接地面應盡可能維持其完整性，使得雙層板10具有足夠的穩定性及散熱性，並具有足夠的電磁干擾與靜電放電之抵抗能力。然而，在部分情況下，位於上層的電源或訊號仍需穿越至下層來進行傳輸。例如在第1圖中，第一電源P1傳送至電路裝置102的路徑被傳輸線W1佔據，因此，第一電源P1可透過導孔穿越至下層(或可將傳輸線W1穿越至下層)，改由下層進行傳輸。第一電源P1傳送至電路裝置104的路徑亦被第二電源P2佔據，此處第一電源P1亦透過導孔穿越至下層(或可將第二電源P2穿越至下層)，改由下層進行傳輸。然而，使用雙層板10下層來傳輸第一電源P1的方式勢必會切割位於下層的接地面，造成接地面的不連續，進而產生上述阻抗不連續、散熱狀況差、易產生電磁干擾以及靜電放電保護能力差等問題。
為解決上述問題，可能需要花費更大的成本，舉例來說，印刷電路板的設計者可藉由加大散熱片來解決散熱問題，或在印刷電路板上加上靜 電放電保護元件來加強靜電放電保護能力。在此情況下，層數較少的印刷電路板所具備的低成本優點將不復存在。有鑑於此，習知技術實有改進之必要。
因此，本發明之主要目的即在於提供一種可用來維持電路板之接地面完整性的電源及訊號延伸器，使得電源或訊號可通過電源及訊號延伸器進行傳輸，而不需要經過電路板下層，進而避免位於下層的接地面(ground plane)被電源或訊號切割。此外，電源及訊號延伸器可整合於電路板上任何主動元件或被動元件，並使用現有元件的多餘引腳(pin)，以在不提升成本的情況下，在電路板上層以及電源及訊號延伸器內部實現電源或訊號的傳輸。
本發明揭露一種電源及訊號延伸器，用於一電路板，用來避免該電路板上的一電源或一訊號影響該電路板上的一接地面的完整性，該電源及訊號延伸器包含有一第一引腳，耦接於該電路板上的一第一傳輸線，用來從該第一傳輸線輸入該電源或該訊號；以及一第二引腳，耦接於該電路板上的一第二傳輸線，用來輸出該電源或該訊號至該第二傳輸線。
本發明另揭露一種電路板，包含有一第一傳輸線，用來傳送一電源或一訊號；一第二傳輸線，用來傳送該電源或該訊號；以及一電源及訊號延伸器，用來避免該電源或該訊號影響該電路板上的一接地面的完整性。該電源及訊號延伸器包含有一第一引腳，耦接於該第一傳輸線，用來從該第一傳輸線輸入該電源或該訊號；以及一第二引腳，耦接於該第二傳輸線，用來輸出該電源或該訊號至該第二傳輸線。
10、20‧‧‧雙層板
100‧‧‧封裝體
102、104‧‧‧電路裝置
106‧‧‧電源供應模組
108‧‧‧積體電路
W1~W4‧‧‧傳輸線
P1‧‧‧第一電源
P2‧‧‧第二電源
302‧‧‧基板
304‧‧‧晶粒
Pin1~Pin4‧‧‧球狀引腳
第1圖為一雙層板之線路配置之示意圖。
第2圖為本發明實施例一雙層板之線路配置之示意圖。
第3圖為封裝體之一種實施方式之示意圖。
本發明所提供的方式即可避免或減少位於上層的電源或訊號切割位於下層的接地面(ground plane)之情況。請參考第2圖，第2圖為本發明實施例一雙層板20之線路配置之示意圖。如第2圖所示，在雙層板20上，各裝置與模組的配置方式與雙層板10相同，而電源及訊號線路的配置方式則相似，因此具有相同功能的裝置與訊號皆以相同符號表示。雙層板20與雙層板10的主要差異在於，雙層板20上的第一電源P1不需透過下層來傳送，而是由電源供應模組106先傳送至封裝體100之後，再通過封裝體100的不同引腳(pin)分別傳送至電路裝置102及104。如此一來，可大幅減少或避免電源或訊號切割接地面造成接地面破碎的情況。
詳細來說，請參考第3圖，第3圖為封裝體100之一種實施方式之示意圖。第3圖繪示一球柵陣列封裝(Ball Grid Array，BGA)的側視圖，其包含有一基板302、一晶粒(die)304及球狀引腳Pin1~Pin4。封裝體100設置於雙層板20上，並透過球狀引腳Pin1~Pin4焊接至雙層板20上的接點。基板302可用來承載晶粒304及其內部線路，基板302上並包含一傳輸線W4，用來傳送電源或訊號。晶粒304可包含積體電路(Integrated Circuit，IC)108，其內部線路可透過打線(bonding wire)與基板302進行連結，再透過各球狀引腳連結至雙層板20。一般來說，晶粒304內部可包含一主動元件或一被動元件，主動元件可為任何類型的積體電路，而被動元件可為一電容或電阻，且不限於此。
如上所述，第2圖之第一電源P1係透過封裝體100傳送至電路裝置102及104。根據封裝體100的結構，第一電源P1可從雙層板20輸入， 經由球狀引腳Pin1進入封裝體100，並通過基板302上的傳輸線W4傳送至球狀引腳Pin4，再由球狀引腳Pin4輸出至雙層板20。更明確來說，若欲將第一電源P1從電源供應模組106經由封裝體100傳送至電路裝置102時，可將封裝體100之球狀引腳Pin1設置於第2圖中封裝體100之右方，以輸入第一電源P1，同時將球狀引腳Pin4設置於第2圖中封裝體100之左上方，以輸出第一電源P1。此外，若欲將第一電源P1同時傳送至電路裝置102及104時，可配置二個球狀引腳來分別輸出第一電源P1至電路裝置102及104，本領域具通常知識者應可根據第3圖中封裝體100的實施方式，推知同時配置二個球狀引腳來輸出第一電源P1的方式，於此不贅述。
值得注意的是，第一電源P1在封裝體100內部是藉由位於基板302上的傳輸線W4進行傳輸，而不需進入晶粒304內部。換句話說，無論晶粒304內部配置積體電路108或是其它主動或被動元件，第一電源P1皆不需透過晶粒304內部的元件或電路進行任何訊號處理。封裝體100即可視為第一電源P1之一延伸器，用來延伸第一電源P1的傳輸範圍，同時避免第一電源P1透過雙層板20的下層傳送而影響接地面的完整性。
在一實施例中，雙層板之設計者可根據系統需求，在封裝體上預留引腳，用來傳送欲通過封裝體的電源或訊號。舉例來說，封裝體100中的球狀引腳Pin1及Pin4可為封裝體100內部的積體電路108(或其它主動或被動元件)在運作上不需使用的引腳，其可根據欲通過封裝體100的第一電源P1，預留在封裝體100中，以在封裝體100內部形成傳送第一電源P1的路徑。在另一實施例中，雙層板上使用的部分積體電路可能具有多餘的引腳，雙層板之設計者可根據系統需求，將部分多餘的引腳用於傳送特定電源或訊號，使該特定電源或訊號可通過積體電路的封裝體，進而避免該電源或訊號透過雙層板的下層傳送而影響接地面的完整性。在此情況下，由於雙層板上不需 配置額外的元件，因此不需要提高成本，即可達成避免接地面受到電源或訊號切割而破碎的功效。
值得注意的是，本發明提供了可用來維持電路板之接地面完整性的電源及訊號延伸器，本領域具通常知識者當可據以進行修飾或變化，而不限於此。舉例來說，上述電源及訊號延伸器皆使用封裝體來實現，但在其它實施例中，任何位於電路板上的元件或裝置皆可作為電源及訊號延伸器，只要該元件或裝置可用來傳送特定的電源或訊號，即可避免該電源或訊號通過下層並切割接地面，進而影響其完整性。此外，在上述實施例中，只有第一電源P1需透過電源及訊號延伸器來傳送，但在其它實施例中，一塊電路板上可能包含一或多個電源及訊號延伸器，以傳送一或多個電源或訊號，其可包含各種具有不同電壓的電源、數位控制訊號及類比訊號，另外，某些不同於系統接地面的接地端(如類比接地端)亦可透過上述方式，經由電源及訊號延伸器進行傳送。
除此之外，上述實施例之電路板皆使用雙層板，其上層係用於配置電路元件並傳送電源及訊號，下層則用於配置接地面。在其它實施例中，電路板可為印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)、軟式印刷電路板(Flexible Printed Circuit，FPC)或其它類型之電路板。此外，電路板之層數亦可能大於雙層，即使電路板之層數較多，仍可能需要使用電源及訊號延伸器來避免不同訊號的碰撞。另一方面，第3圖所繪示的封裝體100係使用球柵陣列封裝的結構，但在其它實施例中，封裝體亦可使用其它類型的封裝結構，如雙列直插封裝(Dual In-line Package，DIP)、四方平面封裝(Quad Flat Package，QFP)或晶片直接封裝(Chip On Board，COB)等，而不限於此。
綜上所述，本發明提供了一種用於電路板的電源及訊號延伸器， 可用來維持電路板之接地面完整性。在本發明之實施例中，電源或訊號可通過電源及訊號延伸器進行傳輸，而不需要經過電路板下層，使得位於下層的接地面不受到電源或訊號的切割而產生不連續，進而避免習知電路板可能發生的阻抗不連續、散熱狀況差、容易產生電磁干擾(Electromagnetic Interference，EMI)、靜電放電(Electrostatic Discharge，ESD)保護能力差等問題。此外，本發明之電源及訊號延伸器可整合於電路板上的任何主動元件或被動元件，並使用現有元件之封裝體的多餘引腳，以在不提升成本的情況下，僅透過電路板上層以及電源及訊號延伸器而不需透過電路板下層來實現電源或訊號的傳輸。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
20‧‧‧雙層板
100‧‧‧封裝體
102、104‧‧‧電路裝置
106‧‧‧電源供應模組
108‧‧‧積體電路
W1~W3‧‧‧傳輸線
P1‧‧‧第一電源
P2‧‧‧第二電源

Claims (10)

  1. 一種電源及訊號延伸器，用於一電路板，用來避免該電路板上的一電源或一訊號影響該電路板上的一接地面(ground plane)的完整性，該電源及訊號延伸器包含有：一第一引腳(pin)，耦接於該電路板上的一第一傳輸線，用來從該第一傳輸線輸入該電源或該訊號；以及一第二引腳，耦接於該電路板上的一第二傳輸線，用來輸出該電源或該訊號至該第二傳輸線；其中，該第一引腳及該第二引腳在該電源及訊號延伸器內部相互電性連接，且該電源及訊號延伸器位於一封裝體內部，該封裝體包含有一晶粒(die)。
  2. 如請求項1所述之電源及訊號延伸器，其中該封裝體另包含有：一基板；以及一第三傳輸線，設置於該基板上，用來傳送該電源或該訊號；其中，該晶粒設置於該基板上；其中，該電源及該訊號未通過該晶粒內部。
  3. 如請求項2所述之電源及訊號延伸器，其中該封裝體係用於一主動元件或一被動元件，而該第一引腳及該第二引腳為該主動元件或該被動元件在運作上不需使用的引腳，其預留在該封裝體中以在該電源及訊號延伸器內部形成傳送該電源或該訊號的一傳輸路徑。
  4. 如請求項1所述之電源及訊號延伸器，其中該電源及該訊號在該電源及訊號延伸器內未進行任何訊號處理。
  5. 如請求項1所述之電源及訊號延伸器，其中該電路板為一雙層板，該雙層板包含有：一第一層，用來配置該第一傳輸線及該第二傳輸線，以傳送該電源或該訊號；以及一第二層，用來配置該接地面；其中，該電源及訊號延伸器耦接於該第一層，使該電源或該訊號通過該電源及訊號延伸器，而不通過該第二層。
  6. 一種電路板，包含有：一第一傳輸線，用來傳送一電源或一訊號；一第二傳輸線，用來傳送該電源或該訊號；以及一電源及訊號延伸器，用來避免該電源或該訊號影響該電路板上的一接地面(ground plane)的完整性，該電源及訊號延伸器包含有：一第一引腳(pin)，耦接於該第一傳輸線，用來從該第一傳輸線輸入該電源或該訊號；以及一第二引腳，耦接於該第二傳輸線，用來輸出該電源或該訊號至該第二傳輸線；其中，該第一引腳及該第二引腳在該電源及訊號延伸器內部相互電性連接，且該電源及訊號延伸器位於一封裝體內部，該封裝體包含有一晶粒(die)。
  7. 如請求項6所述之電路板，其中該封裝體另包含有：一基板；以及一第三傳輸線，設置於該基板上，用來傳送該電源或該訊號；其中，該晶粒設置於該基板上；其中，該電源及該訊號未通過該晶粒內部。
  8. 如請求項7所述之電路板，其中該封裝體係用於一主動元件或一被動元件，而該第一引腳及該第二引腳為該主動元件或該被動元件在運作上不需使用的引腳，其預留在該封裝體中以在該電源及訊號延伸器內部形成傳送該電源或該訊號的一傳輸路徑。
  9. 如請求項6所述之電路板，其中該電源及該訊號在該電源及訊號延伸器內未進行任何訊號處理。
  10. 如請求項6所述之電路板，其為一雙層板，該雙層板包含有：一第一層，用來配置該第一傳輸線及該第二傳輸線，以傳送該電源或該訊號；以及一第二層，用來配置該接地面；其中，該電源及訊號延伸器耦接於該第一層，使該電源或該訊號通過該電源及訊號延伸器，而不通過該第二層。
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