TWI806771B

TWI806771B - 抗靜電型電子裝置

Info

Publication number: TWI806771B
Application number: TW111135042A
Authority: TW
Inventors: 張右
Original assignee: 英業達股份有限公司
Priority date: 2022-09-16
Filing date: 2022-09-16
Publication date: 2023-06-21

Abstract

一種抗靜電型電子裝置，包含一裝置殼體與一電路板。裝置殼體具有一容置空間與至少一殼體縫隙。電路板容置於容置空間，並劃分出一電路配置區域與環繞電路配置區域之一周邊接地區域。電路配置區域配置有一控制晶片與至少一配置電路。電路板具有一絕緣基板，並在周邊接地區域開設貫穿絕緣基板之至少一通孔。在絕緣基板的兩側的周邊接地區域，分別具有保持外露之一第一帶狀接地結構與一第二帶狀接地結構。至少一跨層導電元件係設置於通孔，並連接第一帶狀接地結構與第二帶狀接地結構，藉以整合成較電路配置區域的任何部分都更接近殼體縫隙之一跨層包圍接地結構，藉以吸收經由殼體縫隙釋放至容置空間的靜電電力以保護控制晶片。

Description

抗靜電型電子裝置

本發明係有關於一種電子裝置，尤其是指一種具備一跨層包圍接地結構以提升抗靜電保護效果之抗靜電型電子裝置。

靜電是一種暫時或長久性聚集一物質，並且受周圍高阻值介質所阻隔，因而無法自該物質流動出的靜止狀態電荷群。一旦這些電荷群大量累積而造成電位能增加，且高阻值介質的隔絕條件產生變化，譬如當有導電介質靠近所接觸該物質時，就可能發生空氣放電或接觸放電現象，導致在該物質上所累積的電荷經由導電介質而釋放至另一物質。

另一方面，由於靜電會因為自然因素（如雷電或空氣流經物件產生摩擦）或人為因素（如用四肢、軀幹或衣物摩擦特定物件、用離子吹風機吹毛髮或其他行為接觸或摩擦的行為舉動）而產生在人類生活環境中的物件而形成靜電源，造成人類或人類所使用的電子裝置也無可避免地會接觸或靠近許多靜電源。

以車用電子裝置（如車用電子控制單元裝置，即車用ECU裝置）為例，由於大多數的車輛都是金屬殼體所包覆，在金屬屏蔽效應的作用下，對於內嵌於車內的車用ECU裝置有一定的保護作用。雖然如此，大部分的輪胎都是由絕緣的橡膠所組成，當車體接收自環境中其他物質所釋放的電荷時，由於無法藉由橡膠製成的輪胎而真正接地使屬殼體所累積的電荷進一步再流向地表，因此，仍有可能在金屬殼體上累積並殘留大量的電荷。

一使用者的身體或其所攜帶的物品（如鑰匙）一旦接觸到車輛的金屬殼體（如車身、車門或鑰匙孔），就可能使金屬殼體上所累積的大量電荷流向使用者的身體或其所其所攜帶的物品。當使用者或其所攜帶的物品進入車內後，又靠近或接觸到車用ECU裝置時，就有可能對ECU裝置放電。

為了檢驗車用ECU裝置在通電運作狀態下，承受靜電的能力。在現有的靜電放電（electrostatic discharge，ESD）測試規範中，以ISO 10605所規範的測試規範較廣為使用。在ISO 10605的測試規範中，會先建構一個ESD測試環境，並將該測試環境中的溫度維持在(23

3)℃，並將相對溼度維持在20%至40%。然後將一個探針放置在每一個暴露表面的縫隙（通常是位於殼體與殼體之間的接縫處或是位於殼體與外露器件之間）以對車用ECU裝置內部空間進行空氣放電（利用空氣作為介質而非直接接觸）與接觸放電，藉以在放電後檢驗內部的元件或電路是否發生損壞或功能異常的情況，據此作為判斷ECU裝置抗靜電能力的依據。

然而，先前技術中的電子裝置的接地結構不僅未完全包圍設置電子元件與配置電路的電路配置區域，而且還未比電路配置區域的任何部分都更靠近靜電源，所以根本無法對電子元件與配置電路發揮有效的抗靜電保護效果，導致電子裝置（如車用ECU裝置）不易通過對應測試規範（如ISO 10605）的抗靜電測試。

有鑒於先前技術中，電子裝置的接地結構無法對電子裝置中的電子元件與配置電路發揮有效的抗靜電保護效果。本發明之主要目的在於提供一種抗靜電型電子裝置來提升對內部電子元件與配置電路之抗靜電保護效果，藉以解決先前技術所存在的上述種種問題。

本發明為解決先前技術之問題所採用之必要技術手段為提供一種抗靜電型電子裝置，其包括一裝置殼體與一電路板。裝置殼體具有一容置空間與至少一殼體縫隙。電路板係容置於容置空間，並劃分出一電路配置區域與環繞電路配置區域並且位於電路板之邊緣之一周邊接地區域。電路配置區域係配置有一控制晶片與至少一配置電路。電路板包含一絕緣基板、一第一導電層、一第一絕緣層、一第二導電層、一第二絕緣層與至少一跨層導電元件。

絕緣基板係在周邊接地區域開設貫穿該絕緣基板之至少一通孔。第一導電層係設置於絕緣基板之一側，並在周邊接地區域劃分出一第一帶狀接地結構。第一絕緣層係在電路配置區域覆蓋第一導電層，佈設有該控制晶片與該至少一配置電路，並使第一帶狀接地結構保持外露。

第二導電層係設置於絕緣基板之另一側，並在周邊接地區域劃分出一第二帶狀接地結構。第二絕緣層係在電路配置區域覆蓋第二導電層，佈設有該至少一配置電路，並使第二帶狀接地結構保持外露。跨層導電元件係設置於通孔，並連接第一帶狀接地結構與第二帶狀接地結構，藉以與第一帶狀接地結構和第二帶狀接地結構整合成一跨層包圍接地結構。

跨層包圍接地結構係較電路配置區域的任何部分都更接近殼體縫隙，藉以使經由殼體縫隙之任何部分所釋放入容置空間之一靜電電力，大部分都被跨層包圍接地結構所吸收而保護控制晶片免於受到靜電電力所損壞。

在上述必要技術手段的基礎下，所衍生出較佳附屬技術手段中，裝置殼體可包含一第一殼體與一第二殼體，且殼體縫隙可以是指位於第一殼體與第二殼體之間的縫隙。抗靜電型電子裝置更包含設置於裝置殼體之至少一外露器件，且殼體縫隙也可以是指位於外露器件與裝置殼體之間的縫隙。

跨層導電元件可以是藉由電鍍製程而形成於通孔之至少一電鍍空心銅柱。當裝置殼體是一導電殼體時，且跨層包圍接地結構係接觸於導電殼體而形成殼體接地條件。配置電路可包含電性連接至跨層包圍接地結構之至少一接地分支電路。抗靜電型電子裝置可為一電子控制單元（Electronic Control Unit; ECU）裝置，且控制晶片可為一ECU晶片。

承上所述，由於在本發明所提供之抗靜電型電子裝置中，跨層包圍接地結構係較電路配置區域的任何部分都更接近殼體縫隙，因此，在靜電源經由殼體縫隙對容置空間釋放靜電電力（特別是空氣放電）時，可使靜電源與跨層包圍接地結構之間的（空氣）電阻比靜電源與電路配置區域的任何部分之間都小，當然也比靜電源與電路配置區域之控制晶片和配置電路之間都小，因此，可以使大部分的靜電電力都流向跨層包圍接地結構而被跨層包圍接地結構加以吸收，藉此可有效保護控制晶片以及配置電路中的其他電子器件都免於受到靜電電力所損壞而影響其運作。毫無疑問地，藉由本發明所提供的技術手段，確實能使抗靜電型電子裝置具備更佳的抗靜電能力。

由於本發明所提供之抗靜電型電子裝置，可廣泛運用於多種領域，在相關元件的等效元件置換和設置位置的選擇上皆可據此做出種種局部性的調整與改良，其組合實施方式更是不勝枚舉，故在此不再一一贅述，僅列舉其中較佳的一個實施例來加以具體說明。此外，在各實施例中的圖式均採用非常簡化的形式，各元件之間並非使用絕對精準的比例加以呈現，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的與功效。

請參閱第一圖與第二圖，第一圖係顯示本發明較佳實施例所提供之抗靜電型電子裝置立體外觀示意圖；第二圖係顯示本發明較佳實施例所提供之抗靜電型電子裝置立體分解示意圖。如第一圖與第二圖所示，一抗靜電型電子裝置100可為一電子控制單元（Electronic Control Unit; ECU）裝置，並且包括一裝置殼體1、一電路板2與二外露器件3a與3b。裝置殼體1包含一第一殼體11與一第二殼體12，第一殼體11與第二殼體12係彼此結合成裝置殼體1，藉以使裝置殼體1內部具有一容置空間S。

第一殼體11與第二殼體12之間的縫隙係定義為一殼體縫隙G1。電路板2係容置於容置空間S，並劃分出一電路配置區域A1與環繞電路配置區域A1並且位於電路板2之邊緣之一周邊接地區域A2。外露器件3a為一電源插孔連接器，且在電源插孔連接器與第一殼體11之間的縫隙係定義為一殼體縫隙G2。外露器件3b為一操作旋鈕，且在操作旋鈕與第一殼體11之間的縫隙係定義為一殼體縫隙G3。

請繼續參閱第三圖與第四圖，第三圖係顯示本發明較佳實施例所提供之抗靜電型電子裝置之電路板外觀示意圖；第四圖係顯示沿第三圖A-A剖面之電路板局部剖面圖。如第三圖與第四圖所示，電路板2之電路配置區域A1係配置有一控制晶片21與至少一配置電路22。控制晶片21可為一ECU晶片，且配置電路22可包含至少一接地分支電路221。

同時，電路板2包含一絕緣基板23、一第一導電層24、一第一絕緣層25、一第二導電層26、一第二絕緣層27與至少一跨層導電元件28。絕緣基板23係在周邊接地區域A2開設貫穿絕緣基板23之至少一通孔H。

第一導電層24係設置於絕緣基板23之一側，並在周邊接地區域A2劃分出一第一帶狀接地結構BG1。較佳者，第一導電層24可以是銅箔層，並可用來作為電路板2的系統接地區域。第一絕緣層25係在電路配置區域A1覆蓋第一導電層24，其表面佈設有控制晶片21與至少部分之配置電路22與接地分支電路221。具體而言，至少部分之配置電路22與接地分支電路221可為印刷在第一絕緣層25上的印刷電路。由於第一絕緣層25只有在電路配置區域A1覆蓋第一導電層24，因此，會使位於周邊接地區域A2之第一帶狀接地結構BG1保持外露（也可稱為第一絕緣層25沿邊開窗）。換言之，第一帶狀接地結構BG1也可以說是第一導電層24未被第一絕緣層25所覆蓋的帶狀區域（帶狀沿邊開窗區域）所形成的，且第一帶狀接地結構BG1自與第一絕緣層25交界處至外側邊緣處具有一外露寬度W1。

第二導電層26係設置於絕緣基板23之另一側，並在周邊接地區域A2劃分出一第二帶狀接地結構BG2。較佳者，第二導電層26也可以是銅箔層，也可用來作為電路板2的系統接地區域。第二絕緣層27係在電路配置區域A1覆蓋第二導電層26，其表面也可佈設部分之配置電路22。具體而言，至少部分之配置電路22可為印刷在第二絕緣層27上的印刷電路。由於第二絕緣層27只有在電路配置區域A1覆蓋第二導電層26，因此，會使位於周邊接地區域A2之第二帶狀接地結構BG2保持外露（相似地，也可稱為第二絕緣層27沿邊開窗）。相似地，第二帶狀接地結構BG2也可以說是第二導電層26未被第二絕緣層27所覆蓋的帶狀區域（帶狀沿邊開窗區域）所形成的，且第二帶狀接地結構BG2自與第二絕緣層27交界處至外側邊緣處具有一外露寬度W2。

跨層導電元件28係設置於通孔H，並且可以是藉由電鍍製程而形成於通孔H之內壁之至少一電鍍空心銅柱。跨層導電元件28更連接第一帶狀接地結構BG1與第二帶狀接地結構BG2，藉以與第一帶狀接地結構BG1和第二帶狀接地結構BG2整合成一跨層包圍接地結構ILG。換言之，跨層包圍接地結構ILG就是指由第一帶狀接地結構BG1、第二帶狀接地結構BG2與跨層導電元件28所組成的跨層性接地結構。

由於跨層包圍接地結構ILG係位於電路板2的最邊緣處，因此，跨層包圍接地結構ILG會較電路配置區域A1的任何部分都更接近殼體縫隙G1~G3（標示於第一圖與第二圖），導致自一放電探針（discharging probe；圖未示）經由殼體縫隙G1~G3之任何部分所釋放入容置空間S（標示於第二圖）之一靜電電力，大部分都會被跨層包圍接地結構ILG所吸收而得以保護控制晶片21甚至是配置電路22所連結的相關器件（如信號收發器）都免於受到靜電電力所損壞。

當裝置殼體1是一導電殼體（如金屬殼體）時，電路板2上之跨層包圍接地結構ILG可接觸於導電殼體以透過導電殼體接地，並使電路板2的其餘部分仍保持與導電殼體相間隔或相絕緣。

所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，上述之外露寬度W1與W2越寬，就表示控制晶片21與配置電路22和殼體縫隙G1~G3的距離就越遠，也表示能夠提供更佳的抗靜電效果。此外，外露寬度W1與W2可相等（如第四圖所示）或不相等。譬如：當第一帶狀接地結構BG1較第二帶狀接地結構BG2更接近殼體縫隙G1~G3時，或者佈設在第一絕緣層25表面的電子器件的抗靜電需求較高時，可使外露寬度W1大於外露寬度W2。

綜合以上所述，由於在本發明所提供之抗靜電型電子裝置100中，跨層包圍接地結構ILG係較電路配置區域A1的任何部分都更接近殼體縫隙G1~G3，因此，在靜電源（如放電探針）不論經由殼體縫隙G1~G3的任何部分對容置空間S釋放靜電電力（特別是空氣放電）時，可使靜電源與跨層包圍接地結構ILG之間的（空氣）電阻比靜電源與電路配置區域A1的任何部分之間都小，當然也比靜電源與電路配置區域之控制晶片和配置電路之間都小，因此，可以使大部分的靜電電力都流向跨層包圍接地結構ILG而被跨層包圍接地結構ILG加以吸收，藉此可有效保護控制晶片21以及配置電路22中的其他電子器件都免於受到靜電電力所損壞而影響其運作。毫無疑問地，藉由本發明所提供的技術手段，確實能使抗靜電型電子裝置100具備更佳的抗靜電能力。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

100:抗靜電型電子裝置 1:裝置殼體 11:第一殼體 12:第二殼體 2:電路板 21:控制晶片 22:配置電路 221:接地分支電路 23:絕緣基板 24:第一導電層 25:第一絕緣層 26:第二導電層 27:第二絕緣層 28:跨層導電元件 3a,3b:外露器件 BG1:第一帶狀接地結構 BG2:第二帶狀接地結構 ILG:跨層包圍接地結構 S:容置空間 G1~G3:殼體縫隙 A1:電路配置區域 A2:周邊接地區域 H:通孔 W1,W2:外露寬度

第一圖係顯示本發明較佳實施例所提供之抗靜電型電子裝置立體外觀示意圖；第二圖係顯示本發明較佳實施例所提供之抗靜電型電子裝置立體分解示意圖；第三圖係顯示本發明較佳實施例所提供之抗靜電型電子裝置之電路板外觀示意圖；以及第四圖係顯示沿第三圖A-A剖面之電路板局部剖面圖。

100:抗靜電型電子裝置

1:裝置殼體

11:第一殼體

12:第二殼體

2:電路板

28:跨層導電元件

3a,3b:外露器件

S:容置空間

G2,G3:殼體縫隙

A1:電路配置區域

A2:周邊接地區域

Claims

一種抗靜電型電子裝置，包含：一裝置殼體，係具有一容置空間，並且具有至少一殼體縫隙；一電路板，係容置於該容置空間，劃分出一電路配置區域與環繞該電路配置區域並且位於該電路板之邊緣之一周邊接地區域，該電路配置區域係配置有一控制晶片與至少一配置電路，該電路板包含：一絕緣基板，係在該周邊接地區域開設貫穿該絕緣基板之至少一通孔；一第一導電層，係設置於該絕緣基板之一側，並在該周邊接地區域劃分出一第一帶狀接地結構；一第一絕緣層，係在該電路配置區域覆蓋該第一導電層，佈設有該控制晶片與該至少一配置電路，並使該第一帶狀接地結構保持外露；一第二導電層，係設置於該絕緣基板之另一側，並在該周邊接地區域劃分出一第二帶狀接地結構；一第二絕緣層，係在該電路配置區域覆蓋該第二導電層，佈設有該至少一配置電路，並使該第二帶狀接地結構保持外露；以及至少一跨層導電元件，係設置於該至少一通孔，並連接該第一帶狀接地結構與該第二帶狀接地結構，藉以與該第一帶狀接地結構和該第二帶狀接地結構整合成一跨層包圍接地結構；其中，該跨層包圍接地結構係較該電路配置區域的任何部分都更接近該至少一殼體縫隙，藉以使經由該至少一殼體縫隙之任何部分所釋放入該容置空間之一靜電電力，大部分都被該跨層包圍接地結構所吸收而保護該控制晶片免於受到該靜電電力所損壞。
如請求項1所述之抗靜電型電子裝置，其中，該裝置殼體包含一第一殼體與一第二殼體，且該至少一殼體縫隙係位於該第一殼體與該第二殼體之間的縫隙。
如請求項1所述之抗靜電型電子裝置，更包含設置於該裝置殼體之至少一外露器件，且該至少一殼體縫隙係位於該至少一外露器件與該裝置殼體之間的縫隙。
如請求項1所述之抗靜電型電子裝置，其中，該跨層導電元件為藉由電鍍製程而形成於該至少一通孔之至少一電鍍空心銅柱。
如請求項1所述之抗靜電型電子裝置，其中，該裝置殼體係為一導電殼體，且該跨層包圍接地結構係接觸於該導電殼體。
如請求項1所述之抗靜電型電子裝置，係為一電子控制單元（Electronic Control Unit; ECU）裝置，其中，該控制晶片係為一ECU晶片。
如請求項1所述之抗靜電型電子裝置，其中，該至少一配置電路包含電性連接至該跨層包圍接地結構之至少一接地分支電路。