專利名稱：布線結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種使得布線(Routing Trace)能以接地平面作為電位參考平面的技術，尤其是一種改善布線響應的布線結構，由此，消除電路板在高頻時所產生的共振效應以及寄生振蕩，以提高電路板的整體電路品質。
背景技術：
所謂的印刷電路板(print circuit board PCB)，是指一種能將電子零組件連接在一起并使其發揮整體功能的電路系統，印刷電路板的使用范圍非常地廣泛，凡是電子電信、高頻電路、通信系統、航空、船舶、家電、汽車、機械、儀表等領域都須應用到印刷電路板的相關技術，又因集成電路(IC)的技術愈來愈進步，所需要的導電接腳(pin)也愈多愈復雜，相對需要更多的布線(routing trace)，關于印刷電路板的設計也是愈來愈復雜與密集，故可節省電路板面積與設計的多層板因應而生。
傳統的印刷電路板的制作方式是借由多種不同功能的各平面壓合而成，其中至少包含有電源平面、組件平面、信號平面、接地平面以及多個絕緣層，絕緣層是同樣位于上述各平面之間，印刷電路板結構中，至于集成電路組件則至少可以設置在組件平面上。當預燒板上所承載的集成電路組件數目增多時，每個集成電路組件可視為一等效的電阻組件，由于每通過一個集成電路(等效電阻)組件即會產生對應的電壓降，使得每個集成電路組件獲得不一致的電壓，因此又發展出一套布線平面(Routing Layer)的技術，由此增進印刷電路板功效上的完整性。
然而，以目前布線平面、電源平面以及接地平面之間的距離而言，由于每平面之間的介電層(Dielectric Layer)厚度過于狹窄，使得其中產生出不良的共振效應(Resonance)以及寄生振蕩(Parasitic)。如常用技術圖1所示的多層電路板剖面示意圖，電路板10為多層印刷電路板，其中包括設置表面電子組件于電路板10兩面的第一布線平面11與第二布線平面16，內層中更可能因為表面的布線面積不夠時而有一或多個內布線平面14，各布線平面間有接地的第一接地平面12、第二接地平面15與提供電路板10運作的電源的電源平面13。
換句話說，若是把各層的平面視為電容內的平行板效應，即可清楚的發現當各層的平面間隔距離越小，其中電阻、電容(RC)的振蕩也就越厲害，如接地平面12與相鄰的電源平面13等，造成各層之間也相對的出現雜散電容等負面的影響，嚴重的破壞印刷電路板的電路結構的表現(Performance)以及頻率響應(Response)。
如圖2所示，為目前使用的印刷電路板所產生出的頻率響應圖范例，其中可明顯地看出印刷電路板在頻率3.9GHz處發生了幅度相當劇烈的共振效應，造成電路結構的品質因此下降，而針對印刷電路板使用多組電源平面(Power Sets)的情況下，也在2.9GHz處產生不良的寄生振蕩，導致兩者都將使得印刷電路板的頻率響應在高頻處出現破壞性的共振。
經由上述公知技術說明可知，目前的印刷電路板在高頻時將發生嚴重的共振效應以及寄生振蕩，顯然具有不便與缺陷存在，而有待加以改善。本發明提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的布線結構，由此增加電路板整體的電路品質。
發明內容
本發明的目的在于提供一種改善布線響應的布線結構，用以消除電路板各層間不良的耦合、提高布線的響應。
該結構包括有一或多個布線平面，包括有多條布線于其上；一或多個電源平面，設置于一電路板中，其上設置有一任意形狀的至少一個蝕洞，并鄰近該布線平面；以及一或多個接地平面。
而本發明的另一結構包括有一或多個布線平面，是用以設置多條布線于其上；一或多個電源平面，設置于一電路板中，并鄰近該布線平面；一或多個蝕槽，設置于該電源平面上；以及一或多個接地平面。
本發明的印刷電路板布線結構可以降低印刷電路板在高頻時所產生的共振效應以及寄生振蕩，增加印刷電路板整體的電路品質，同時克服公知電路所需的時間設計、修改的成本耗費。
圖1所示為常用技術的多層電路板剖面示意圖；圖2所示為常用技術的印刷電路板所產生出的頻率響應圖；圖3所示為本發明的印刷電路板內部結構的側視示意圖；圖4所示為本發明的印刷電路板各平面結構第一實施例的部分立體分解圖；圖5所示為本發明的印刷電路板各平面結構第二實施例的立體分解圖；圖6所示為本發明的印刷電路板各平面結構第三實施例的立體示意圖；圖7所示為本發明的頻率響應圖。
其中，附圖標記說明如下10電路板 11第一布線平面12第一接地平面 13電源平面14內布線平面 15第二接地平面16第二布線平面 20接地平面40電源平面 45穿孔50蝕洞 60布線平面65布線 100電路板 51第一布線平面 53電源平面52第一接地平面 54第二布線平面55第二接地平面 56第三布線平面531蝕洞61第一電源平面62第二電源平面 63蝕槽64信號布線 511，541，561布線具體實施方式
本發明的主要目的在于提供一種改善布線響應的布線結構，由此消除電路板各層間不良的耦合、提高布線的響應。首先請參閱圖3本發明印刷電路板的內布結構側視示意圖，其中所示為一多層板的電路板100的內部，包括一接地平面20、一電源平面40以及一布線平面60，然而在實際應用上，可更進一步包含組件平面、絕緣平面、介電平面以及信號平面等各種平面(在本圖中未顯示)，其不為本實施例所限制。
在該布線平面60上，設置有多條布線65，用以連接各平面之間的信號傳遞。并且在該布線平面60的上方或下方更進一步設置有一電源平面40(在本實施例中該電源平面40位于該布線平面60的下方)，由此供應整體的電路板100在運作時所需的電源。其中為了避免兩平面40、20間在高頻時產生的共振效應以及寄生振蕩對布線平面60的不良影響，本發明特別在該電源平面40上提供至少一任意形狀的蝕洞50，由此增加該電路板100在高頻時的響應(在其后將有更進一步說明)。
當接地平面20與電源平面40形成之后，由于平行板之間將會產生一種雜散電容(stray capacitor)而使得兩平行板間形成一種諧振腔的效應，因此破壞了以電源平面40為參考面的布線平面60的頻率響應，所以本發明以一種蝕刻的方式，在所述布線65下方相對應的電源平面40上蝕刻出至少一可為任意形狀的蝕洞50，一方面可由此而減少兩平面20、40間的共振效應以及寄生振蕩，另一方面使布線65參考至接地平面20而得到更好的頻率響應。另外，由于所述布線65下方的電源平面40已被蝕刻出蝕洞50，可使得所述布線65至上下方的一參考接地平面20的距離加大，由此該布線65可以以較寬的線寬達到所需特性阻抗值，進而降低制程困難度。
同理，由于公知技術中的接地平面20與電源平面40之間具有一種諧振腔的效應，所以本發明在該電源平面40上蝕刻出至少一蝕洞50，使布線平面60直接參考鄰近的接地平面20(使之真正接地)，可降低兩鄰近平面20、40間的諧振腔的效應，以提升電路板100整體的品質。然而，該蝕洞50的形狀是依照設計者所自行設計而成，可為任意形狀，并且該蝕洞50的面積大小可搭配設計為完全涵蓋或部分涵蓋所述布線65，這些均不為本實施例所限制。
請參閱圖4，該圖所示為本發明的電路板100各平面結構第一實施例部分的立體概圖。本圖中可明顯看出該蝕洞50是完全涵蓋于其上方的布線65，其中布線65是以金屬所制成的細線布設而成，因此可依照設計者自行設定細線的寬度來設計其阻抗值，或者是增加布線65的介電層(圖中未顯示)厚度，使其達到所期望的特征阻抗值(characteristic impedance)。此外，鄰近該布線平面的蝕洞50面積大小也可設計為連接穿孔45(Via)或不連接穿孔45，布線平面60可通過穿孔45來連接電源及接地平面20，在本實施例中是以不連接穿孔45進行的，然而在實際應用上，其可搭配實體組件的使用，以求得更佳的頻率響應。
再請參閱圖5所示的第二實施例，當電路板上的布線面積不夠時，即須在內部或電路板另一側另外設置其它的布線平面，如圖中所示的六層電路板，包括有第一布線平面51、第一接地平面52、電源平面53、第二布線平面54、第二接地平面55與第三布線平面56，其中布線平面51、54、56上有布線511、541與561，公知電源平面53與第一接地平面52間會形成一諧振腔，并會影響布線平面54的布線響應，為減少此不良響應，本發明在電源平面53上以涵蓋或部分涵蓋第二布線平面54上的布線541的方式蝕刻一或多個蝕洞531，使第二布線平面54可直接參考正確的接地平面(如第一接地平面52與第二接地平面55)。
圖6所示為本發明的印刷電路板各平面結構第三實施例的立體示意圖。依實際需要，此圖所示的電源平面可能需要有多種不同電壓的電源段(sets)，以一或多個蝕槽(slot)63來區分成圖示的第一電源平面61、第二電源平面62等多個電源段，尤其在微芯片設計上，如圖示以任意形狀的蝕槽63切割成多個電源段(電源平面61，62)，使下層板的信號布線64能因此蝕槽63而參考到接地平面(未顯示于此圖)，該蝕槽的寬度最佳為不小于上述信號布線寬度的5倍。
圖7所示為本發明的頻率響應圖，其中從實際的實驗結果可看出本發明的頻率響應曲線相對于公知技術在2.9GHz以及3.9GHz的高頻處有更加平緩的現象，明顯具有其功效上的增進，并且有效地改善公知技術中所產生的共振效應(Resonance)以及寄生振蕩(Parasitic)等不良現象。更進一步而言，若是將本發明的技術應用至具有一電源平面的芯片封裝上，例如一球門陣列封裝(BGA)，也可對于半導體的封裝以及制程上有其實質的貢獻，由此增進產業的整體發展。
上述為本發明的較佳實施例，在電源平面上設置蝕洞以解決布線響應的方式可應用于一印刷電路板中，也可應用于具有電源面的芯片封裝結構中，如球門陣列封裝(ball grid array，BGA)等。
綜上所述，本發明的印刷電路板布線響應的方法及結構可以降低印刷電路板在高頻時所產生的共振效應以及寄生振蕩，增加印刷電路板整體的電路品質，同時克服公知電路所需的時間設計、修改的成本耗費。
以上所述僅為本發明的較佳具體實施例的詳細說明與圖式，凡根據本發明構思與其類似變化的實施例，都應包含于本發明的范疇中，對于本領域的普通技術人員在本發明的領域內，可輕易思及的變化或修改也都應涵蓋在本發明的專利范圍內。
權利要求
1.一種布線結構，使其中布線能以一接地平面作為參考平面，該結構包括有至少一個布線平面，是用以設置多條信號布線于其上；以及一或多個電源平面，設置于一電路板中，其上對應于該信號布線設置有一任意形狀的至少一個蝕洞。
2.如權利要求1所述的布線結構，其中該蝕洞的面積可涵蓋或部分涵蓋該布線。
3.如權利要求1所述的布線結構，其中該電源平面具有一穿孔，該穿孔與該蝕洞連接。
4.如權利要求1所述的布線結構，其中該電源平面具有一穿孔，該穿孔與該蝕洞不連接。
5.如權利要求1所述的布線結構，其中該結構還包括至少一個接地平面。
6.一種布線結構，使其中布線能以一接地平面作為參考平面，該結構包括有至少一個布線平面，用以設置多條信號布線于其上；至少一電源平面，設置于一電路板中，并鄰近該布線平面；其中該電源平面上對應于該信號布線有至少一個蝕槽。
7.如權利要求6所述的布線結構，其中該蝕槽的面積可涵蓋或部分涵蓋該布線。
8.如權利要求6所述的布線結構，其中該電源平面具有一穿孔，該穿孔與該蝕槽連接。
9.如權利要求6所述的布線結構，其中該電源平面具有一穿孔，該穿孔與該蝕槽不連接。
10.如權利要求6所述的布線結構，其中該蝕槽的寬度大于或等于該信號布線寬度的5倍。
全文摘要
一種改善布線響應的布線結構，主要是用以消除電路板各內層平面間不良的電性耦合，以提高布線的響應。該布線結構，使得其中布線能以一接地平面作為參考平面，其包括有至少一個布線平面，用以設置多條信號布線于其上；以及一或多個電源平面，設置于一電路板中，其上對應于該信號布線設置有一任意形狀的至少一個蝕洞。其中利用蝕刻的技術，蝕去布線上方或下方的電源平面的相對應部分，使得布線能以接地平面為電位參考而得到較準確的電位，由此降低各平面之間所出現雜散電容等負面的影響。更進一步而言，由于雜散電容的減少，將可消除電路板于高頻時所產生的共振效應以及寄生振蕩，以增加電路板整體的電路品質。
文檔編號H05K3/46GK1665370SQ20041000781
公開日2005年9月7日 申請日期2004年3月2日 優先權日2004年3月2日
發明者李勝源 申請人:威盛電子股份有限公司