專利名稱：阻熱結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一阻熱結構，更詳而言之，涉及一種應用于具有通孔 的印刷電路板中的阻熱結構。
背景技術：
隨著可攜式電子產品朝"輕、薄、短、小"的方向發展，為因應
信息通訊、IA產業可移植性、輕薄短小等特性，印刷電路板將邁向以 高密度布線(layout)、復合多層、結構精小、功能強大、以及薄板化 等目標。同時，由于印刷電路板的布線以及信號完整性等將直接影響 實際產品的效能表現和可靠度，因此如何在印刷電路板的設計過程中 充分考慮到信號完整性的因素，并采取有效的控制措施，已經成為當 今印刷電路板設計業界中的熱門課題。
目前印刷電路板的布線設計時，通常會設計有多個通孔(through hole),以供插入式元件的接腳(through pin)插設至所述通孔并于 焊接后裝設于該印刷電路板。所述通孔周邊上設有焊墊，可通過采用 例如焊墊周邊不設置或設置阻熱區塊等方式而電性連接至該印刷電路 板的內層或外層的大片銅箔，比如電源面(Power plane)或接地面(GND plane)。相關的專利技術例如有美國專利公告第6， 073， 344號、美國 專利公告第6， 646, 886號、以及美國專利公告第6， 996， 903號。
然而，若所述通孔的焊墊周邊不設置阻熱區塊而完全連接至該大 片銅箔，特別是當插入式元件插入該通孔并進行焊接作業時，因該焊 墊是與大片銅箔完全連接而無阻熱機制，易導致焊接時導熱太快，令 焊接時所產生的熱量在還未來得及完全加熱并熔化焊料前即已通過大 片銅箔而快速散發掉，致使該待焊元件所需的溫度不足，造成冷焊或 焊接效果不良的問題。
鑒于上述問題，有人提出于焊墊周圍設置例如花型阻熱區塊的阻 熱結構。如圖3所示，阻熱結構3包括連接銅箔的四個阻熱區塊32，
且各該阻熱區塊32可為環繞該通孔30的焊墊31周邊而設置的區塊； 換言之，該阻熱區塊32指通過去除部分銅箔所形成者。
但是，該阻熱結構3雖可避免上述因通孔的焊墊周邊未設置阻熱 結構所導致的缺陷，然由于該阻熱區塊32是環繞該焊墊31周邊且為 固定設置的結構；如此一來，當布設信號線(未圖標)時，該焊墊31 周邊與所述阻熱區塊32間的距離太小，信號線必須穿過所述阻熱區塊 32，以致于因布線空間過于狹窄而產生線路跨層現象。同時，由于跨 層現象的產生勢必會破壞該信號線的完整性，影響該信號線40的信號 特性，特別是對于高速信號線而言影響更甚，導致該信號線無法滿足 設計要求，并從而導致該印刷電路板的產品質量下降。
再者，如圖4所示，環繞該焊墊31周邊而設置的阻熱區塊32需 占用較大的空間，故于印刷電路板5的板邊51必須預留較大的開設空 間，以致布線區域受限。而且，若該印刷電路板5的板邊51未預留較 大的開設空間，采用此種阻熱結構會令接近該印刷電路板5板邊51的 插入式元件接觸不良。因此，此種現有技術的阻熱結構無法設置在印 刷電路板的板邊區域。而且，若設置阻熱結構在印刷電路板的板邊區 域時，易造成阻熱區塊處于該印刷電路板的有效布線區域外，而使該 阻熱區塊失去阻熱效用的缺陷。故，此種現有技術不利于印刷電路板 板邊的線路布局。
因此，如何克服上述背景技術的缺陷，提供可于有限空間中增加 布線空間的阻熱結構，由此解決現有技術所衍生的種種問題，實為目 前所亟待解決的問題。
發明內容
鑒于上述現有技術的缺陷，本發明的主要目的在于提供一種可于 有限空間中增加布線空間的阻熱結構。
本發明的另一目的在于提供一種提升產品效能表現與可靠度的阻 熱結構。
為達到上述以及其它目的，本發明即提供一種阻熱結構(thermal relief),應用于具有通孔的印刷電路板中，該阻熱結構設于該通孔的 焊墊的周邊，其改進特征在于該阻熱結構設于該通孔的單一徑向上，
且該阻熱結構為與該通孔同心而設置的阻熱區塊。
前述的阻熱結構中，該阻熱區塊呈弧形，于一實施例中設置二個 該阻熱區塊，各該阻熱區塊的面積相等，其中，該阻熱區塊可為鏤空 區塊。
較佳地，由下列公式加以計算該弧形區塊的面積設該焊墊的半 徑為R且該焊墊所圍(該通孔加上該焊墊)的區域的面積設為S1，以
該焊墊的圓心畫一橢圓，而該橢圓的長軸及短軸分別設為a及b，以該 通孔中心點為圓心且a為半徑所構成的圓的面積則設為S2，該阻熱區 塊即為該橢圓與該焊墊未重疊區域部分，并令所述阻熱區塊的面積總 和為S，該焊墊的圓的頂點至該橢圓的頂點的距離設為c，令a二c+R， b = R/2，則1/3 (S2-S1) 〈 S 〈1/2 (S2-Sl)表示該阻熱區塊與該焊 墊的關系。其中，c = 15mil，貝lj 1/3 ( it X152— n XR2) 〈 S 〈 1/2 (兀 X152-兀XR2)表示該阻熱區塊與該焊墊的關系。
相比于現有技術，本發明的阻熱結構，是提供一種于該通孔的焊 墊周邊單一徑向上設有阻熱區塊的阻熱結構，該阻熱結構可依布線需 要適時設置于該通孔的不同徑向上，進而增加該通孔周邊的信號線布 設空間。因此，應用本發明可于有限空間中增加布線空間，由此避免 現有技術中通孔周邊(即，該通孔的焊墊周邊)與阻熱結構的間距過 窄，而使與該阻熱結構相鄰的信號線易產生跨層的問題。同時，由于 本發明可克服現有技術發生線路跨層現象的缺陷，相對提供信號線的 完整性，進而有助于提升產品效能表現與可靠度。
另外，由于本發明的阻熱結構設于該通孔的單一徑向上，相比于 現有技術在印刷電路板的板邊區域無法設置、或設置時易造成其中的 阻熱區塊處于該印刷電路板的有效布線區域之外而使該阻熱區塊失去 阻熱效用，本發明亦可增加于板邊布設阻熱結構的設計能力。
圖la及圖lb為本發明的阻熱結構其中一實施例的示意圖，其中， 圖la是用以顯示本發明的阻熱結構應用于印刷電路板的示意圖，圖lb 是用以顯示本發明設計該阻熱結構的示意圖2a至圖2c是顯示本發明的阻熱結構的應用實施例示意圖，其
中，圖2a是顯示本發明的阻熱結構應用于多條高速信號線縱向布線時 的示意圖，圖2b是顯示本發明的阻熱結構應用于多條高速信號線橫向 布線時的示意圖，而圖2c則是顯示本發明的阻熱結構設置于印刷電路 板板邊時的示意圖3是顯示現有技術設置于印刷電路板的阻熱結構的示意圖，其 中，該阻熱結構是環繞該通孔的焊墊周邊而設置多個區塊；以及
圖4是顯示現有技術的阻熱結構應用于印刷電路板的板邊的示意圖。
元件符號說明
1阻熱結構
12阻熱區塊
2印刷電路板
20平面層
21通孔
22焊墊
23高速信號線
24板邊
3阻熱結構
30通孔
31焊墊
32阻熱區塊
40信號線
5印刷電路板
51板邊
具體實施例方式
以下通過特定的具體實施例說明本發明的實施方式，本領域技術 人員可由本說明書所公開的內容輕易地了解本發明的其它優點及功 效。本發明亦可通過其它不同的具體實施例加以施行或應用，本說明 書中的各項細節亦可基于不同的觀點與應用，在不背離本發明的精神 下進行各種修飾與變更。
圖la及圖lb是依本發明的阻熱結構其中一實施例所繪制的圖式。 該阻熱結構1是應用于一印刷電路板2 (Printed Circuit Board, PCB)， 該印刷電路板2可為例如單層印刷電路板、雙層印刷電路板、或多層 印刷電路板。于本實施例中，該印刷電路板2為例如多層印刷電路板， 并且包括多個平面層20、貫穿所述平面層20的多個通孔21、設于該 通孔21周邊的焊墊22、以及布設于該平面層20的多個高速信號線23。 當該印刷電路板2為多層印刷電路板時，其具有負片層、以及連接該 通孔21的焊墊22周圍的大片銅箔的表層、底層及走線層。 一般來說， 該負片層包括電源層(power)及接地層(ground)。為簡化附圖及說 明，有關現有的部分予以省略，而僅就可顯示本發明特征之處進行說 明。
該通孔21內涂覆有例如導電金屬層，可供例如為PCI或DI薩等 插入式元件(未圖標)插設，并焊接插入式元件后將其裝設于該印刷 電路板2。該阻熱結構1是設于該通孔21的焊墊22的周邊，其改進特 征在于該阻熱結構1是設于該通孔21的單一徑向上，且該阻熱結構 1包括與該通孔21同心而設置的阻熱區塊12。
如圖la所示，設置有二個阻熱區塊12，且所述阻熱區塊12是對 稱設于該通孔21的單一徑向上，且為一與該通孔21同心的橢圓與該 通孔21的焊墊22未重疊部分區域。
于本實施例中，所述阻熱區塊12是通過例如剔除部分與該焊墊22 相連接的銅箔而形成的鏤空區塊，并均設于該通孔21的單一徑向上， 且各該阻熱區塊12為與該通孔21同心而設置的弧形區塊；換言之， 設置二個該阻熱區塊12，其中，各該阻熱區塊12的面積相等。于其它 實施例中，亦可令該阻熱結構1所包括的阻熱區塊12僅設于該通孔21 的其中一徑向上，亦可于該通孔21的其它徑向上預留可供布設信號線 的布設空間，相比于現有技術環繞通孔的焊墊周邊而設置阻熱區塊的 阻熱結構，本發明整合現有技術的阻熱區塊，相對提供信號線較大的 布線空間，從而避免現有技術中與該阻熱結構相鄰的高速信號線因間 距過窄易產生跨層的問題。
請繼續參閱圖lb，顯示本發明設計該阻熱結構1的示意圖。如圖 所示，所述阻熱區塊12設于該通孔21的單一徑向上，所述阻熱區塊
12所構成的橢圓與該通孔21及焊墊22同屬一個中心點，所述阻熱區 塊12即為該橢圓與該焊墊22的未重疊區域部分。為確保該阻熱結構1 的阻熱效能，所述阻熱區塊12的面積總和應至少大于等于現有技術的 多個花型阻熱區塊的面積總和。于本實施例中，假設該通孔21的焊墊 22的半徑設為R，該焊墊22所圍的區域的面積(即，該通孔21加上 該焊墊22的面積)設為Sl，以該通孔21的圓心畫一橢圓，而該橢圓 的長軸及短軸分別設為a及b，該焊墊22的圓的頂點至該橢圓的頂點 的距離設為c，以該通孔21中心點為圓心且a為半徑所構成的圓的面 積則設為S2。所述阻熱區塊12的面積總和為S， S = f (b)。令a=c +R， b = R/2，當c二15mil (即，0.375mm)，則a二15mil+R。如此， 便可依該通孔21的大小得到所需的該阻熱結構1。所述阻熱區塊12 的面積總和S的可選范圍為1/3 (S2-S1) <S〈l/2 (S2-Sl)，即，1/3 (jt X152—丌XR2) 〈 S 〈 1/2 ( Ji X152— jt XR2)， n為圓周率，其 值為377/ 120= 3.1416。其中，c = 15mil設定15mil為安全距離，1 mil二10—3 inch (英吋)=2.54X10—5 m (公尺)；同時b二R/2為較佳值， 但均非用以限制本發明。
當應用本實施例的阻熱結構時，該阻熱區塊12可因應例如該阻熱 結構1周邊所欲布設的高速信號線的布線方向或該阻熱結構1是否過 于鄰近于板邊的情形而相應調整對應該通孔21的設置位置，以便因應 與該通孔21周邊的高速信號線或該印刷電路板2板邊的元件(例如插 入式元件)設置。
應注意的是，雖本實施例的阻熱結構1是以該通孔21的圓心畫一 橢圓，將未與該焊墊22重疊的部分設置兩個阻熱區塊12，但應知該阻 熱結構1包括與該通孔21同心而設置的弧形區塊，g卩，該弧形區塊為 本實施例的阻熱區塊12，但該阻熱區塊12的形狀與大小并非局限于本 實施例中所述者，而可有其它變化。此外，雖本實施例中設置有二個 阻熱區塊12，但應知只要該阻熱結構1可達成阻熱的效能并于除該設 置方向外的其它徑向上節省供布設信號線的布設空間，其數量可作其 它變更，例如亦可僅設置一個阻熱區塊12。
圖2a至圖2c是顯示本發明的阻熱結構1的應用實施例示意圖。 如圖2a所示，若欲于該印刷電路板2上布設有縱向布線的多條高速信號線23，為因應所述高速信號線23的走向，于該阻熱結構1中的阻熱 區塊12是于與該布線方向一致的縱軸徑向上設于該通孔21的焊墊的 周邊，藉以避免該阻熱結構1于橫向上占用空間，使與該阻熱結構1 相鄰的高速信號線23有足夠的橫向布線空間。
同樣，如圖2b所示，若所述高速信號線23為橫向布線，則所述 阻熱區塊12亦可因應所述高速信號線23的走向而于縱軸徑向上設于 該焊墊22的周邊，以配合所述高速信號線23縱向布線所占用空間而 設置該阻熱結構1中。如此，便可避免現有技術中通孔的焊墊周邊與 阻熱結構之間因縱向與橫向間距過窄所導致的種種問題。
另外，如圖2c所示，若需于該印刷電路板2的板邊24附近區域 設置阻熱結構時，為確保該阻熱結構1的阻熱區塊12處于該印刷電路 板2的有效布線區域內并發揮阻熱效用，所述阻熱區塊12亦可因應該 板邊24附近區域而調整對應于該通孔21的設置方向。于圖2c中，該 阻熱結構1設于該通孔21的焊墊22的橫向，而可與該板邊24保持適 當距離。
應注意的是，前述各實施例所設計的阻熱區塊的設置方向為例示 說明，并非用以限制本發明的內容，事實上可視實際需求設計其它型 態的設置方向，例如，該阻熱結構的阻熱區塊可設計為與橫軸成例如 30° 、 45° 、 60° 、 120° 、 135° 、 150°等多種設置角度以及方向。 亦即，該阻熱結構可設于該通孔21的焊墊22的任意方向，且可對應 布線設計以及該印刷電路板2的板邊24距離，而同一印刷電路板可同 時有不同設置方向的阻熱結構。
綜上所述，本發明的阻熱結構，是對現有環設于通孔周邊的阻熱 結構進行改進，其改進特征是在于多個阻熱區塊設于該通孔的焊墊周 邊的單一方向上，且該阻熱結構為與該通孔同心而設置的阻熱區塊， 從而于確保該阻熱結構可在有效阻熱作用的情形下，順應信號線的布 線方式來設置該阻熱結構，進而增加該通孔周邊可布線的空間，從而 于有限空間中增加布線空間，由此避免現有技術通孔的焯墊周邊均勻 環設多個阻熱區塊，導致信號線因通孔的焊墊周邊與阻熱結構的間距 過窄易產生跨層的問題，相應提高印刷電路板的產品質量。
另外，由于本發明的阻熱結構是設于該通孔的焊墊的單一方向上，
相比于現有技術具有花型阻熱區塊的阻熱結構無法設置在印刷電路板 的板邊區域、或設置時易造成阻熱區塊處于該印刷電路板的有效布線 區域外而使該阻熱區塊失去阻熱效用的缺陷，本發明亦可增加于板邊 布設阻熱結構的設計能力。
上述實施例僅為例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限 制本發明，亦即，本發明事實上仍可作其它改變。因此，任何本領域 技術人員均可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修 改。因此本發明的權利保護范圍，應以權利要求書的范圍為依據。
權利要求
1. 一種阻熱結構，應用于具有通孔的印刷電路板，該阻熱結構設于該通孔的焊墊的周邊，其特征在于該阻熱結構設于該通孔的單一徑向上，且該阻熱結構包括與該通孔同心而設置的阻熱區塊。
2. 根據權利要求1所述的阻熱結構，其中，該阻熱區塊呈弧形。
3. 根據權利要求1所述的阻熱結構，其中，設置二個該阻熱區塊。
4. 根據權利要求1所述的阻熱結構，其中，該阻熱區塊為鏤空區塊。
5. 根據權利要求1所述的阻熱結構，其中，由下列公式加以計算該阻熱區塊的面積設該通孔的焊墊的半徑為R且該通孔加上該焊墊的面積設為Sl，以該通孔的圓心畫一橢圓，而該橢圓的長軸及短軸分 別設為a及b，以該通孔中心點為圓心且a為半徑所構成的圓的面積則 設為S2，該阻熱區塊即為該橢圓與該焊墊的未重疊區域部分，并令所 述阻熱區塊的面積總和為S，該焊墊的圓的頂點至該橢圓的頂點的距離 設為c，令a二c+R， b=R/2，則1/3 (S2-S1) < S 〈1/2 (S2-S1)表 示該弧形區塊與該焊墊的關系。
6. 根據權利要求5所述的阻熱結構，其中，c = 15mil， lmil=10—3 inch (英吋)=2. 54X10—5m (公尺)，則1/3 ( Jt X152— n XR2) 〈 S 〈 1/2 ( X152—兀XR2)表示該弧形區塊與該通孔的焊墊的關系，n為 圓周率。
7. 根據權利要求1所述的阻熱結構，其中，該印刷電路板為多層 印刷電路板，其具有負片層、以及連接該通孔的焊墊周圍的大片銅箔 的表層、底層及走線層。
8. 根據權利要求7所述的阻熱結構，其中，該阻熱結構設于該負 片層、以及連接該通孔的焊墊周圍的大片銅箔的表層、底層及走線層 中。
9. 根據權利要求7所述的阻熱結構，其中，該負片層包括電源層 (power)及接地層(ground)。
全文摘要
本發明公開了一種阻熱結構，應用于一具有通孔的印刷電路板中，該阻熱結構設于該通孔的焊墊周邊并具有至少一阻熱區塊，且該阻熱區塊設于該通孔的單一徑向上，以使該通孔周邊具有較大的布線空間，從而解決現有技術的問題。
文檔編號H05K1/02GK101378620SQ20071014778
公開日2009年3月4日 申請日期2007年8月29日 優先權日2007年8月29日
發明者丘玉環, 范文綱 申請人:英業達股份有限公司