專利名稱：印刷布線板和印刷電路板的制作方法
技術領域：
本發明涉及安裝在電子器件等上的印刷布線板。
背景技術：
以可歸因于器件尺寸的有限面積來設計安裝在電子器件上的印刷 布線板。為了在具有有限面積的印刷布線板上安裝大量布線的目的， 一般已釆用具有多層結構的多層印刷布線板。在多層印刷布線板中，
的通路孔(或通孔)彼此連接。
近年來，安裝在印刷布線板上的半導體器件的功耗已增大，這導 致在印刷布線板的電源布線中流動的電流增大的趨勢。結果，常規上 僅在用于電源的印刷布線板(在其上安裝有電源電路)中流動的大電
流也在允許高速信號在其中流動并且4皮密集地組裝(densely packed) 的多層印刷布線板(諸如用于CPU的印刷布線板或用于圖像處理的印 刷布線板)中流動。
一般地，與用于電源的印刷布線板(在其上安裝有電源電路)相 比，處理速度高并且密度高的多層印刷布線板包含具有較小直徑的通 路孔，并且較小量的電流在每個通路孔中流動。為此原因，當大電流 在其中流動時，通路孔被相對容易地切斷。換句話說，當電流高時， 小的通路孔較容易被燒壞(burnout)或者被阻止導電。
作為針對上述問題的對策，如圖5A所示，"Design Wave Magazine" ( 2007年2月)一&開了通路孔在不同布線層的電源布線 的連接部分上與布線方向垂直地排成行(aligninaline)的連接方法。 圖5A示出僅示出兩個布線層的多層印刷布線板201。第一電源布線 202被 沒置在第一布線層上，第二電源布線203裙3殳置在第二布線層上。第一電源布線202和第二電源布線203通過排成行的多個通路孔 210、 211、 212和213彼此連接。多個通路孔的提供使得能夠減少每 單位時間在一個通路孔中流動的電流的量，并由此可改善通路孔的可靠性。
但是，當如上所述布置多個通路孔時，與常規技術相比，需要通 過通路孔彼此連接的第一電源布線和第二電源布線的較大的重疊面 積。此外，當在多層印刷布線板中使用貫通通路孔(through via hole) 時，所有的布線層被穿透，并且，第一電源布線和第二電源布線以外 的布線層的布線面積被窄化。這導致對印刷布線板的較高密度的主要 障礙。
就可靠性而言，希望每單位時間在一個通路孔中流動的電流的量 較小，并且通路孔的數量較多。相反，就較高密度布線而言，希望通 路孔的數量較少。因此，通路孔的最佳數量是等于或大于通過將需要 至少在電源布線中流動的電流值除以允許在 一 個通路孔中流動的電流 值而獲得的值的最小自然數。
對于電源布線202和203，通路孔210、 211、 212和213在承載 負載能力方面是相當的。但是，根據由本發明的發明人實施的實驗， 在圖5A所示的印刷布線板的情況下，通路孔210或213事實上總是 破裂(fractured)并且不能攜載電流負載。在實際的印刷布線板的情 況下，與理論上的(notional)電路圖不同，電源布線202a 202c和電 源布線203a 203c,皮i殳置在各自的相鄰通路孔之間。因此，由于4皮設 置在各自的相鄰通路孔之間的電源布線202a 202c和203a 203c的影 響，各自的通路孔在電氣上不是彼此相當的，結果是改變了流動的電 流值。
參照作為與圖5A的示意圖等效的電路圖的圖5B，描述在圖5A 所示的印刷布線板中的各自通路孔之間流動的電流的電流值。假定流 入電源布線202中的電流的電流值為I，通路孔210、 211、 212和213 的電阻值為rv，并且各自的相鄰通路孔之間的電源布線202a 202c的 電阻值分別為rx、 ry和rz。同樣地，假定電源布線203a 203c的電阻
6值也分另'J為rx、 ry 和rz。假定在電源布線202a 202c中流動的電流的 電流值分別為ia、 ib和ic。假定在通路孔210 212中流動的電流的電 流值分別為id、 ie和if。在通路孔213中流動的電流的電流值等于在 電源布線202c中流動的電流的電流值ic(因為布線的這兩個部分202c 和213是串聯的，沒有路徑進入布線中或離開它以增大或減小電流 值)。由于與上面相同的原因，在電源布線203a中流動的電流的電流 值等于在通路孔210中流動的電流的電流值id。假定在電源布線203b 和203c中流動的電流的電流值分別為ig和ih。
在圖5B的等效電路的情況下，可通過下式(1)獲得在通路孔210 中流動的電流的電流值。
<formula>formula see original document page 7</formula>
可分別通過下式(2) ~ (4)獲得在電源布線202a 202c中流動的 電; 充的電流值ia、 ib和ic。<formula>formula see original document page 7</formula>
可分別通過下式(5)和(6)獲得在通路孔211和212中流動的 電;危的電$充值ie和if。<formula>formula see original document page 7</formula>
可分別通過下式(7)和(8)獲得在電源布線203b和203c中流動的電^充的電;危值ig和ih。
,g-2r,+2、", (式7) //; — 4^ + 4。^ + 4~。 + 3~2 + 。~ + 2rjv ^ (式8)
描述以上的具體例子。如圖5C所示，假定流入電源布線202中 的電流的電流值為1 = 4 A，通路孔210、 211、 212和213的內直徑為 O-0.3mm，并且，通路孑L 210、 211、 212和213的電阻值為rv-0.36 mQ。假定電源布線202a和203a的電阻值為rx = 0.6 mQ，電源布線 202b和203b的電阻值為ry = 0.6 mQ，并且電源布線202c和203c的 電阻值為rz-0.6mQ。假定各自的相鄰通路孔之間的第一和第二電源 布線202和203的電阻值為2.0 mQ。
當使用式(1) (8)進行計算時，在通路孔210 213中流動的電 流的電流值分別為id = 1.58 A， ie = 0.42A， if=0.42A， ic = 1.58 A。
當假定允許在一個通路孔中流動的電流的量為1A時，等于或大 于允許量的電流量在通路孔210和213中流動，使得通路孔斷開(即， 它們被燒壞或者破裂)。
發明內容
本發明的目的是，當借助于多個通路孔使不同布線層上的電源布 線彼此連接時，通過在不增加通路孔的數量的情況下使大量的電流流 動，來提高印刷布線板的可靠性并使得能夠密集地組裝印刷布線板。
根據本發明， 一種層疊的印刷布線板包括其中形成第一電源布 線的第一導體層；其中形成第二電源布線的第二導體層；以及沿第一 電源布線和第二電源布線的縱向布置并且將第一電源布線的端部區域 連接到第二電源布線的端部區域的一系列的至少三個通路孔，其中，
第一電源布線的端部區域包含在一系列的通路孔中的最接近第一電 源布線的端部的第一通路孔和第一通路孔的鄰近(next)通路孔之間
8限定的第一部分；以及在最接近第二電源布線的端部的最后的通路孔 和最后的通路孔的鄰近通路孔之間限定的第二部分，第二電源布線的 端部區域被布置為使得它包含在一系列的通路孔中的所述最后的通 路孔和所述最后的通路孔的鄰近通路孔之間限定的第一部分；以及在 第一通路孔和所述第一通路孔的所述鄰近通路孔之間限定的第二部 分，并且，第一電源布線的端部區域的第一部分具有比第一電源布線 的端部區域的第二部分大的電阻值，并且，第二電源布線的端部區域 的第一部分具有比第二電源布線的端部區域的第二部分大的電阻值。
根據本發明，當不同布線層的電源布線通過多個通路孔彼此連接 時，在各自的通路孔中流動的電流的量被平均化，由此使得能夠最小 化要被使用的通路孔等的數量。結果，可以減小電源布線中的通路孔 面積，并且，印刷布線板可被密集地組裝。并且，防止了特定通路孔 上的電流的集中，由此使得能夠改善其中安裝有印刷布線板的產品的 可靠性。
從參照附圖對示例性實施例的以下描述，本發明的進 一 步的特征 變得明顯。
圖1A和圖1B分別是示出根據例子1的印刷布線板的截面圖和平 面圖。
圖2A和圖2B分別是示出根據例子2的印刷布線板的截面圖和平 面圖。
圖3A和圖3B分別是示出根據例子3的印刷布線板的截面圖和平 面圖。
圖4A和圖4B分別是示出根據例子4的印刷布線板的截面圖和平 面圖。
圖5A、圖5B和圖5C分別是示出印刷布線板的視圖和印刷布線 板的電路圖。
具體實施例方式
現在將根據附圖詳細描述本發明的優選實施例。
圖1A是示出根據本發明的實施例的多層印刷布線板1的截面圖。 在圖1A中，^f義取樣和示出兩個布線層。第一電源布線2 4皮i殳置在第 一布線層中，并且第二電源布線3被設置在第二布線層中。第一電源 布線2和第二電源布線3通過排成行的多個通路孔4、 5、 6和7彼此 連接。電源布線2a被設置在電源布線2的通路孔7和6之間，電源布 線2b被設置在其通路孔6和5之間，并且電源布線2c被z沒置在其通 路孔5和4之間。電源布線3a被設置在電源布線3的通路孔7和6 之間，電源布線3b被設置在其通路孔6和5之間，并且電源布線3c 被^沒置在其通路孔5和4之間。
圖1B是沿圖1A的線1B-1B獲取的平面圖。圖1B是根據本發明 的實施例的多層印刷布線板l的頂視圖。參照圖1B，第一電源布線2 的端部和第二電源布線3的端部相互重疊。
電源布線2的通路孔5和4之間的電源布線2c被設置有狹窄部分 8，該狹窄部分8的布線寬度與電源布線2的其它區域相比被窄化。同 樣地，電源布線3的通路孔7和6之間的電源布線3a被設置有狹窄部 分9，該狹窄部分9的布線寬度與電源布線3的其它區域相比被窄化。
狹窄部分8和9是增大電源布線2c和3a的電阻值的高電阻布線 區域，并且可防止電流集中在第 一電源布線2的最端部(farthest end ) 處的通路孔4和第二電源布線3的最端部處的通路孔7上。電源布線 2c和3a的電阻值可被調整為使每單位時間在通路孔4~7中流動的電 流的量平均化。電流量的平均化可改善各自的通路孔的可靠性，并增 大允許在電源布線2和3中流動的電流的量。
就成本、穩定性等而言，用于印刷布線板的絕緣體最好由FR4(耐 熱玻璃布基環氧樹脂)制成。作為替代方案，絕緣體可由FR-1(耐熱 紙基酚醛樹脂)或陶瓷制成。具有電源布線的導體層可以為印刷布線 板的內層或外層。可通過鉆取通孔并電鍍通孔的內周表面來形成通路 孔。并且，除了上述的多層印刷布線板以外，本發明還可應用于通過 焊球等連接半導體封裝的電源布線和印刷布線板的電源布線的情況。 已日益開發了較小直徑的焊球，因此本發明的配置在這種情況下是非 常有效的。
并且，本發明可應用于大量的電流在信號布線(代替上述的第一 電源布線和第二電源布線)中流動的情況。
本發明中的電源布線不僅包含線形(linear)布線，而且包含面積 大的被構圖的電源布線。 (例子1)
通過使用圖1A和圖1B所示的印刷布線板獲得在各自的通路孔4、 5、 6和7中流動的電流的量。在本例子中，作為允許流動而不切斷通 路孔的電流的限制值的可允許的電流量祐 沒為1A。
電源布線2和3的布線寬度^皮i殳為0.5 mm，并且狹窄部分8和9 的布線寬度#^殳為0.15 mm以提供高電阻布線區域。流入電源布線2 中的電流的電流值^皮設為1 = 3 A，并且，通路孔4、 5、 6和7的電阻 值被設為rv = 0.36 mQ。電源布線2a和3a的電阻值4皮i殳為rx = 0.6 mQ,電源布線2b和3b的電阻值被設為ry = 0.6mQ,電源布線2c和 3c的電阻值被設為rz = 0.6 mQ。各自的相鄰通路孔之間的第一和第二 電源布線202和203的電阻值,皮，沒為2.0 mQ。
(比較例l)
比較例1具有不設置例子1的狹窄部分8和9并且電源布線2c 和3a的布線寬度為0.5 mm的配置。
在表l中示出在例子l和比較例1中的通路孔4、 5、 6和7中流 動的電流的量。
表l
通路孔4通路孑L 5通路孑L 6通路孔7
比較例11.20 A0.30 A0.30 A1.20 A
例子10.77 A0.73 A0.73 A0.77 A
11從表l清楚可見，在比較例l的情況下，1.20A的電流在通路孔 4和7中流動，并且，通路孔4和7被切斷的可能性非常高(如果它 們具有l A的最大電流負載容量)。相反，根據例子l，通過設置狹 窄部分8和9，在通路孔4、 5、 6和7中流動的電流的量可^皮平均化 為0.73~0.77 A，該值為等于或小于1 A的值并防止通路孔的切斷。
在理想情況下，當^吏3A的電流流動時，如果相同量的電流在四 個通路孔中流動，那么0.75 A的電流在各個通路孔中流動。從例子1 清楚可見，通過狹窄部分8和9調整了電源布線2c和3a的電阻值， 由此使得能夠實現基本上理想的電流平均化。 (例子2)
圖2A是示出根據本發明的例子2的印刷布線板的截面圖。圖2B 是沿圖2A的線2B-2B獲取的平面圖。在圖2A和圖2B中，用同樣的 符號表示與例子l相同的部件，并且省略它們的描述。
多層印刷布線板1被設置有電源布線2和電源布線3。在電源布 線2中，形成與電源布線3連接的多個通路孔。與例子1不同，本例 子中的通路孔被配置為使得沿電源布線2和3的布線方向在四列 (line)中設置各包含三個通路孔的通路孔組。通路孔組14、 15、 16 和17被從電源布線2的最端部依次設置。對于"最端部"，所理解的 是電源布線2的最遠離其進入印刷布線板1的入口點的端部。
在電源布線2中的通路孔組14和與其相鄰的通路孔組15之間設 置狹縫18,并且，在電源布線3中的通路孔組17和與其相鄰的通路 孔組16之間設置狹縫19。狹縫18和19 4吏得通路孔組14和通路孔組
布線2和3的其它部分的布線電阻值大。結果，在通路孔組14和通路 孔組17中流動的電流被減小。能夠以與上面的例子1的通路孔的一維 陣列中相同的方式，在通路孔的該二維陣列中將通路孔組14、 15、 16 和17中流動的電流的量平均化。 (例子3)圖3A是示出根據本發明的例子3的印刷布線板的截面圖。圖3B 是沿圖3A的線3B-3B獲取的平面圖。在圖3A和圖3B中，用同樣的 符號表示與例子l相同的部件，并且省略它們的描述。
在本例子中，在電源布線2中的通路孔4和與其相鄰的通路孔5 之間，形成導體厚度比電源布線2的其它部分薄的薄部分28。同樣地， 在電源布線3中的通路孔7和與其相鄰的通路孔6之間，形成導體厚 度比電源布線3的其它部分薄的薄部分29。薄部分28和薄部分29在 電阻值上分別比電源布線2和3的其它部分高。結果，電流難以在包 含薄部分28和通路孔4的路線以及包含薄部分29和通路孔7的路線 中流動，并且，電流在通路孔5和6中流動是相對容易的。利用上述 的配置，在通路孔4、 5、 6和7中流動的電流的量能夠以與上面的例 子1中的一維方案相同的方式被平均化。 (例子4)
圖4A是示出根據本發明的例子4的印刷布線板的安裝結構的截 面圖。圖4B是沿圖4A的線4B-4B獲取的平面圖。
在本例子中，通過作為多個導電部件的二維陣列的焊球組104， 在印刷布線板101上安裝電路組件的封裝基板102。在封裝基板102 上安裝半導體集成電路，并且，電流從圖4A和圖4B的左邊流向右邊。 焊球組103用于任意的信號或供電。焊球組104是屬于與焊球組103 的電源系統不同的電源系統的電路的端子。通過用作路徑的印刷布線 板101的電源布線105、焊球組104和封裝基板102的電源布線107， 對所述電路(即，焊球組104)進行供電。在印刷布線板101上的電 源布線105的端部中限定狹縫108，并且，在封裝基板102上的電源 布線107的端部中類似地限定狹縫109。為了防止電流集中在沿電流 流動的方向位于最端部處的焊球104a和104b上的目的，各自的狹縫 108和109被設置以分別增大到焊球104a和104b的電流供給路徑的 電阻。
利用上述的配置，拉平(level) 了用于電源的焊球組的電流量， 使得可最小化焊球的數量，并且可使印刷布線板的安裝結構小型化。根據本發明，當不同布線層的電源布線通過多個通路孔彼此連接 時，在各自的通路孔中流動的電流的量被平均化，由此使得能夠最小 化要被使用的通路孔等的數量。結果，可減小電源布線中的通路孔面 積，并且，印刷布線板可被密集地組裝。并且，防止了特定通路孔上 的電流的集中，由此使得能夠改善其中安裝有印刷電路板的產品的可 靠性。
雖然已參照示例性實施例描述了本發明，但應理解，本發明不限 于所公開的示例性實施例。以下的權利要求的范圍應被賦予最寬的解 釋，以包含所有這樣的修改以及等同的結構和功能。
權利要求
1.一種層疊的印刷布線板，包括第一導體層，其中形成第一電源布線；第二導體層，其中形成第二電源布線；和一系列的至少三個通路孔，被沿第一電源布線和第二電源布線的縱向布置，并且將第一電源布線的端部區域連接到第二電源布線的端部區域，其中，第一電源布線的端部區域包含第一部分，限定在一系列的通路孔中的最接近第一電源布線的端部的第一通路孔和所述第一通路孔的鄰近通路孔之間；和第二部分，限定在最接近第二電源布線的端部的最后的通路孔和所述最后的通路孔的鄰近通路孔之間，第二電源布線的端部區域被布置為使其包含第一部分，限定在一系列的通路孔中的所述最后的通路孔和所述最后的通路孔的所述鄰近通路孔之間；和第二部分，限定在所述第一通路孔和所述第一通路孔的所述鄰近通路孔之間，并且，第一電源布線的端部區域的第一部分具有比第一電源布線的端部區域的第二部分大的電阻值，并且第二電源布線的端部區域的第一部分具有比第二電源布線的端部區域的第二部分大的電阻值。
2. 根據權利要求l的層疊的印刷布線板，其中，各自的電源布線 的端部區域的第一部分包含比各自的電源布線的端部區域的第二部分 的布線寬度窄的布線。
3. 根據權利要求l的層疊的印刷布線板，其中，各自的電源布線 的端部區域的第一部分包含厚度比各自的電源布線的端部區域的第二 部分的布線厚度薄的布線。
4. 根據權利要求1的層疊的印刷布線板，其中，各自的電源布線的端部區域的第一部分具有切口部分。
5. 根據權利要求l的層疊的印刷布線板，其中，跨各自的電源布 線的寬度重復通路孔的系列，以形成通路孔的二維陣列。
6. —種印刷電路板，包括 印刷布線板，其中形成有第一電源布線；半導體封裝，其被安裝在所述印刷布線板上，并包含其中形成有 第二電源布線的導體層；和一系列的至少三個連接，將第一電源布線的端部區域連接到第二 電源布線的端部區域，其中，第一電源布線的端部區域包含第一部分，限定在一系列的連接中的最接近第一電源布線的 端部的第一連接和所述第一連接的鄰近連接之間；和第二部分，限定在最接近第二電源布線的端部的最后的連接和所述最后的連接的鄰近連接之間，第二電源布線的端部區域被布置為使其包含第一部分，限定在所述最后的連接和所述最后的連接的所述 鄰近連接之間；和第二部分，限定在所述第一連接和所述第一連接的所述鄰近連接之間，并且，第一電源布線的端部區域的第一部分具有比第一電源布線的端部 區域的笫二部分大的電阻值，并且，第二電源布線的端部區域的第一部分具有比第二電源布線的端部 區域的第二部分大的電阻值。
7. 根據權利要求6的印刷電路板，其中，各自的電源布線的端部 區域的第一部分包含比各自的電源布線的端部區域的第二部分的布線 寬度窄的布線。
8. 根據權利要求6的印刷電路板，其中，各自的電源布線的端部 區域的第一部分包含厚度比各自的電源布線的端部區域的第二部分的 布線厚度薄的布線。
9.根據權利要求6的印刷電路板，其中，所迷至少三個連接是通 過焊接形成的。
全文摘要
本發明公開一種印刷布線板和印刷電路板。在多層印刷布線板中，連接第一電源布線和第二電源布線的多個通路孔平行于電流沿其流動的方向而排成行。為了防止電流集中在通路孔之中的與電源布線的最端部連接的通路孔上，通路孔和通路孔之間的狹窄部分被窄化以增大電阻。在第二導體層的電源布線的最端部處類似地設置被窄化的狹窄部分。
文檔編號H05K1/02GK101646300SQ20091016033
公開日2010年2月10日 申請日期2009年8月7日 優先權日2008年8月7日
發明者林靖二 申請人:佳能株式會社