專利名稱：多層電路板的層間配置結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多層電路板的層間配置結(jié)構(gòu)，尤指一種在電源層中切割出參考接地區(qū)，以便焊接層的信號(hào)布局區(qū)，也可參考至與焊接層相鄰的電源層上的參考接地區(qū)，進(jìn)而使焊接層的信號(hào)線傳輸品質(zhì)得以與組件層相同的電路板層間配置結(jié)構(gòu)。


圖1描繪常見多層電路層間板配置結(jié)構(gòu)的示意圖，其中的主機(jī)板、電路板都以四層堆棧結(jié)構(gòu)為例來做說明，而電路板以及集成電路組件164是承載于主機(jī)板的上，電路板也各自承載一集成電路組件64A與64B。主機(jī)板的堆棧結(jié)構(gòu)62由上至下分別為組件層65、接地層66、一電源層67、以及一焊接層68，組件層65另包括許多組件(例如集成電路組件164)、以及與該組件產(chǎn)生電連接的信號(hào)線布局，而焊接層68則位于主機(jī)板堆棧結(jié)構(gòu)62的最下層，部分信號(hào)線也被布局在此。同樣地，電路板的四層堆棧結(jié)構(gòu)63A，由上至下分別包括組件層165A、接地層166A、電源層167A、以及焊接層168A，而電路板的四層堆棧結(jié)構(gòu)63B則由上至下分別包括組件層165B、接地層166B、電源層167B、以及焊接層168B。此外，當(dāng)集成電路組件64A與64B需進(jìn)行信號(hào)傳輸，例如由集成電路組件64A傳送信號(hào)至集成電路組件64B時(shí)，可先將信號(hào)送往電路板63A的組件層165A；隨后經(jīng)由貫通組件層165A、接地層166A、電源層167A以及焊接層168A的導(dǎo)通孔(Via)69A以與主機(jī)板堆棧結(jié)構(gòu)62中的組件層65相連；接著經(jīng)由組件層65，再通過貫通組件層165B、接地層166B、電源層167B以及焊接層168B的導(dǎo)通孔69B，用于將由集成電路組件64A而來的信號(hào)傳送至電路板堆棧結(jié)構(gòu)中63B的組件層165B后，最后再傳送至集成電路組件64B作處理。
如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)中是將電源層進(jìn)一步切割為數(shù)個(gè)電源平面，作為提供不同工作電壓以供電路組件執(zhí)行操作的用，而常見電源層的切割情形可如圖2的所示，其包括數(shù)個(gè)電源平面11、12、13、14、15與16，而且電源平面11、12、13、14、15、16之間是被隔離線21隔開以防互相干擾；此外，電源層10中的各個(gè)電源平面11、12、13、14、15、16分別包括數(shù)個(gè)導(dǎo)通孔22，用于導(dǎo)通至組件層165A以及焊接層168A，以提供工作電壓予布局在組件層165A以及焊接層168A上組件。由于與電路板63A電連接的組件所需的工作電壓可能不同，于是各個(gè)電源平面11、12、13、14、15、16即可用來通過大小不同的電源。以芯片組中的北橋(North bridge)芯片為例，因?yàn)楸睒蛐酒仨毰c中央處理器(CPU)，內(nèi)存、南橋(South bridge)芯片、以及圖形加速接口(AGP)裝置等相連，因此電源平面12、13、14、15可依據(jù)CPU。內(nèi)存、南橋芯片、以及AGP裝置所需的工作電壓來規(guī)劃(而電源平面11則可視北橋芯片是否支持繪圖模塊來加以規(guī)劃)，而位于芯片中心位置的電源平面16可規(guī)劃為接地電位區(qū)，于是當(dāng)北橋芯片與上述裝置進(jìn)行信號(hào)傳輸時(shí)，便可經(jīng)由上述電源平面所提供的不同電壓來執(zhí)行相關(guān)操作。
隨著集成電路的日趨復(fù)雜，操作頻率也逐漸增加，以切割電源層來形成電源布局區(qū)的方式便無法滿足高頻信號(hào)的需求。舉例而言，由于切割后電源平面的面積有其限制，于是往往無法在高速操作時(shí)實(shí)時(shí)的提供電流，因此在電源層就會(huì)產(chǎn)生可觀的接地/反彈(Ground/Bounce)效應(yīng)，導(dǎo)致整個(gè)高頻信號(hào)的不穩(wěn)定，并進(jìn)而使整個(gè)系統(tǒng)無法正常動(dòng)作。另一方面，因?qū)椎拿芏纫苍絹碓礁?，然而相鄰布線的跨距(Pitch，例如兩信號(hào)線之間距)卻有其物理限制而不得過小(一般而言，在芯片內(nèi)部之間距約為3-5mils)，因此連帶使導(dǎo)通孔的設(shè)置密度受到限制。由于過少的導(dǎo)通孔可能無法提供電源層與操作組件足夠的連結(jié)，進(jìn)而使工作電流更加不穩(wěn)定。
本發(fā)明的另一目的在于公開一種可擴(kuò)大各電源平面的面積的層間配置結(jié)構(gòu)，是通過導(dǎo)通孔以與位于組件層以及焊接層上相對(duì)應(yīng)的電源平面產(chǎn)生電性耦合，用于擴(kuò)大電源平面的面積，進(jìn)而達(dá)到提供更穩(wěn)定的工作電壓源、且同時(shí)降低接地/反彈效應(yīng)的目的。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明公開了一種多層電路板的層間配置結(jié)構(gòu)，是在組件層-接地層-電源層-焊接層的四層堆棧結(jié)構(gòu)中，于電源層上設(shè)置數(shù)個(gè)參考接地區(qū)(Referenceground)，而每個(gè)參考接地區(qū)的設(shè)置位置是與布局在焊接層上的信號(hào)布局區(qū)相對(duì)應(yīng)。于是布局在組件層上的信號(hào)線、以及布局在焊接層上的信號(hào)線，都可分別參考到接地層與電源層上的接地電位，進(jìn)而使組件層與焊接層上的信號(hào)傳輸品質(zhì)維持一致，并擴(kuò)大電路設(shè)計(jì)者布局線路的空間。
本發(fā)明還公開了一種多層電路板的層間配置結(jié)構(gòu)，在組件層、電源層與焊接層上進(jìn)行對(duì)稱的電源布局，并利用導(dǎo)通孔將對(duì)應(yīng)的電源平面加以串連，并利用導(dǎo)通孔以將布局在組件層、電源層、焊接層上的電源平面加以連結(jié)，用于擴(kuò)大整體電源平面的面積，于是能進(jìn)一步提供更穩(wěn)定的電流以供組件操作，更可降低接地/反彈的效應(yīng)。
為了更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，然而附圖標(biāo)記僅供參考與說明用，并非用來對(duì)本發(fā)明加以限制。
圖2為常見電源層的切割情形平面圖。
圖3A描繪本發(fā)明較佳實(shí)施例的電源層平面示意圖。
圖3B描繪本發(fā)明較佳實(shí)施例的組件層平面示意圖。
圖3C描繪本發(fā)明較佳實(shí)施例的焊接層平面示意圖。
圖4描繪本發(fā)明較佳實(shí)施例應(yīng)用在四層電路板的堆棧結(jié)構(gòu)示意圖。
由圖3B與圖3C可知，較佳實(shí)施例的組件層200與焊接層300的整體布局情形大致相同，而電源層100與組件層200以及焊接層300在電源布局的情況也相當(dāng)類似。舉例而言，組件層200包括電源平面202、203、204、205，以及信號(hào)布局區(qū)206、207、208、209、210；而焊接層300的上包括電源平面302、303、304、305，以及信號(hào)布局區(qū)306、307、308、309、310，其中組件層200與焊接層300在垂直方向相對(duì)應(yīng)的位置上的電源平面是用導(dǎo)通孔相連(當(dāng)然，也與電源層100相對(duì)應(yīng)的電源平面相連)，借以擴(kuò)充電源平面的面積。以芯片組中的北橋芯片為例，可將電源平面202、102、302通過導(dǎo)通孔加以串接(是隊(duì)由上至下的垂直方向來看)，用于提供北橋芯片與CPU傳輸信號(hào)時(shí)所需的工作電壓；此外，通過導(dǎo)通孔而相互串接的電源平面203、103、303，也可用來提供北橋芯片與內(nèi)存(例如DRAM)傳輸信號(hào)時(shí)所需的工作電壓；而通過導(dǎo)通孔而相互串接的電源平面204、104、304，也可用來提供北橋芯片與南橋芯片傳輸信號(hào)時(shí)所需的工作電壓；至于通過導(dǎo)通孔而相互串接的電源平面205、105、305，也可用來提供北橋芯片與AGP裝置進(jìn)行傳輸信號(hào)時(shí)所需的工作電壓。由于各電源平面之間已通過導(dǎo)通孔而相互連接，因此電源平面的面積便更加擴(kuò)大，于是能達(dá)到提供更穩(wěn)定的工作電壓源、且同時(shí)降低接地/反彈效應(yīng)的目的。
另一方面，在垂直方向?yàn)橄鄬?duì)應(yīng)位置的信號(hào)布局區(qū)，是進(jìn)行與相同組件進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)男盘?hào)線布局。再以北橋芯片為例，信號(hào)布局區(qū)207與307都可用來布局北橋芯片與CPU之間的信號(hào)傳輸線、信號(hào)布局區(qū)208與308則可用來布局北橋芯片與內(nèi)存之間的信號(hào)傳輸線、信號(hào)布局區(qū)209與309都可用來布局北橋芯片與AGP裝置之間的信號(hào)傳輸線。此外，信號(hào)布局區(qū)206與306可進(jìn)行北橋芯片與CPU、以及北橋芯片與AGP裝置之間的信號(hào)傳輸線布局。而信號(hào)布局區(qū)210與310則可作為接地電位區(qū)的布局，并分別布局接地焊墊(布局于組件層)與焊球(布局于焊接層)。至于信號(hào)布局區(qū)210與310可鋪或不鋪銅箔、視實(shí)際的應(yīng)用而定。應(yīng)注意的是，因位于電源層100的電源平面107、108、109都與接地電位相連而成為參考電位區(qū)，而位于這些參考電位區(qū)下方(焊接層300)的信號(hào)布局區(qū)307、308與309，便可分別參考至電源平面107、108與109，一如組件層200的信號(hào)布局區(qū)207、208與209參考至位于組件層200下方的接地層一般(例如組件層165A與166A的關(guān)系)。
此外，為實(shí)現(xiàn)較佳實(shí)施例的目的，四層堆棧結(jié)構(gòu)在物理特性方面仍有進(jìn)一步的要求。以圖4所示的四層堆棧結(jié)構(gòu)電路板400為例，只要組件層401相對(duì)于接地層402的物理特性、以及焊接層404相對(duì)于電源層403的物理特性相同(例如返回路徑(Return path)相同)，對(duì)電路設(shè)計(jì)者而言，便可將焊接層404視為組件層401的延伸，而關(guān)鍵信號(hào)也得以布局在焊接層404上，所以在設(shè)計(jì)空間與便利性上獲得極大的改善。由于組件層401相對(duì)于接地層402、或焊接層404相對(duì)于電源層403的物理特性，與組件層401與焊接層404的材質(zhì)(例如相同材質(zhì)的金屬或合金)、以及組件層401相對(duì)于接地層402、焊接層404相對(duì)于電源層403之間的層間距離等因素相關(guān)，因此在實(shí)際實(shí)施上，可使形成組件層401與焊接層404所使用的金屬重量相等(例如0.5盎司)、并同時(shí)使接地層402與電源層403所使用的金屬重量(例如1盎司)相等；此外，并使用相同材質(zhì)的絕緣層(Insulation laver)405A、405B、405C；而且令組件層401與接地層402之間距(Layer to layer spacing)、與焊接層404和電源層403之間的間距相等(即絕緣層405A與405B的高度相等，即d1＝d2)等實(shí)施方式，來使組件層401相對(duì)于接地層402的物理特性、以及焊接層404相對(duì)于電源層403的物理特性相同。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的多層電路板層間配置結(jié)構(gòu)可提供下列優(yōu)點(diǎn)。首先，本發(fā)明在電源層設(shè)置數(shù)個(gè)參考接地區(qū)，使得電路板各個(gè)信號(hào)層與其參考接地或接地層之間的物理特性都相同，于是電路設(shè)計(jì)者所能運(yùn)用的設(shè)計(jì)空間也隨的擴(kuò)大。此外，本發(fā)明的層間配置結(jié)構(gòu)也在非電源層(例如組件層與焊接層)進(jìn)行電源平面的布局，并將相關(guān)的電源平面通過導(dǎo)通孔加以串接，借以進(jìn)一步擴(kuò)大電源平面的面積，進(jìn)而達(dá)成在集成電路操作頻率日漸增高、以及設(shè)計(jì)日趨復(fù)雜的情況下，能夠繼續(xù)充分地提供集成電路正常操作的電源所需、且降低接地/反彈(cround/Bounce)效應(yīng)的目的。
本發(fā)明雖以較佳實(shí)施例公開如上，然其并非用于限定本發(fā)明的范圍，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可做一些等效變動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種多層電路板的層間配置結(jié)構(gòu)，其特征在于，它包括一頂端信號(hào)層，包括數(shù)個(gè)電源平面與數(shù)個(gè)信號(hào)布局區(qū)；一參考電位層，位于該頂端信號(hào)層的下方，該參考電位層與一參考電位電性耦合，其中該頂端信號(hào)層所包括的該信號(hào)布局區(qū)是參考至該參考電位層；電源層，位于該參考電位層的下方，該電源層包括數(shù)個(gè)電源平面與數(shù)個(gè)參考電位區(qū)；及底部信號(hào)層，位于該電源層的下方，該底部信號(hào)層包括數(shù)個(gè)電源平面與數(shù)個(gè)信號(hào)布局區(qū)，其中該底部信號(hào)層所包括的該信號(hào)布局區(qū)是參考至該電源層所包括的該參考電位區(qū)；其中該頂端信號(hào)層、該電源層、該底部信號(hào)層相對(duì)應(yīng)的該電源平面，是通過導(dǎo)通孔(Via)產(chǎn)生電性耦合。
2.如權(quán)利要求1所述的層間配置結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的頂端信號(hào)層與該參考電位層之間、以及該底部信號(hào)層與該電源層的該參考電位區(qū)之間的物理特性相同。
3.如權(quán)利要求2所述的層間配置結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的電源層與該參考電位層所包括的金屬重量相等、且該頂端信號(hào)層與該底部信號(hào)層所包括的金屬重量相等。
4.如權(quán)利要求2所述的層間配置結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的頂端信號(hào)層與該參考電位層之間的絕緣層、以及該底部信號(hào)層與該電源層的該參考電位區(qū)之間的絕緣層的材質(zhì)相同。
5.如權(quán)利要求4所述的層間配置結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的頂端信號(hào)層與該參考電位層之間的間距、以及該底部信號(hào)層與該電源層的該參考電位區(qū)之間的間距相等。
6.一種運(yùn)用于多層電路板堆棧結(jié)構(gòu)的電源層布局結(jié)構(gòu)，其中該堆棧結(jié)構(gòu)包括頂端信號(hào)層、參考電位層、電源層以及底部信號(hào)層，其特征在于，該電源層布局結(jié)構(gòu)包括數(shù)個(gè)電源平面，每個(gè)該電源平面都與位于該頂端信號(hào)層與該底部信號(hào)層相對(duì)應(yīng)的電源平面產(chǎn)生電性耦合；數(shù)個(gè)參考電位區(qū)，每個(gè)該參考電位區(qū)與一參考電位耦合，其中該底部信號(hào)層所包括的信號(hào)布局區(qū)參考至該參考電位區(qū)；及數(shù)個(gè)隔離線，用于隔離該電源平面與該參考電位區(qū)，以使所有的該電源平面與該參考電位區(qū)的操作不互相干擾；其中該頂端信號(hào)層。該電源層、該底部信號(hào)層相對(duì)應(yīng)的該電源平面，通過數(shù)個(gè)導(dǎo)通孔來產(chǎn)生電性耦合，用于擴(kuò)大相對(duì)應(yīng)的該電源平面的面積。
7.如權(quán)利要求6所述的層間配置結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的頂端信號(hào)層與該參考電位層之間、以及該底部信號(hào)層與該電源層的該參考電位區(qū)之間的物理特性相同。
8.如權(quán)利要求7所述的層間配置結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的電源層與該參考電位層所包括的金屬重量相等、且該頂端信號(hào)層與該底部信號(hào)層所包括的金屬重量相等。
9.如權(quán)利要求7所述的層間配置結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的頂端信號(hào)層與該參考電位層之間的絕緣層、以及該底部信號(hào)層與該電源層的該參考電位區(qū)之間的絕緣層的材質(zhì)相同。
10.如權(quán)利要求9所述的層間配置結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的頂端信號(hào)層與該參考電位層之間的間距(Layer to layer spacing)、以及該底部信號(hào)層與該電源層的該參考電位區(qū)之間的間距相等。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多層電路板的層間配置結(jié)構(gòu)。在較佳實(shí)施例中，是在由上至下分別為組件層、接地層、電源層以及焊接層的四層電路板內(nèi)，將電源層切割出數(shù)個(gè)參考接地區(qū)(Reference ground)，而每個(gè)參考接地區(qū)的所在位置都與焊接層的信號(hào)布局區(qū)相對(duì)應(yīng)，以使布局在組件層的信號(hào)線與布局在焊接層的信號(hào)線，都可參考到相鄰連接層上的參考接地。較佳實(shí)施例中的電源層也包括數(shù)個(gè)可提供不同工作電壓的電源平面，其中每個(gè)電源平面再通過導(dǎo)通孔(Via)，以與位于焊接層以及組件層上相對(duì)應(yīng)的電源布局產(chǎn)生電性耦合，用于進(jìn)一步擴(kuò)大電源平面的面積，進(jìn)而達(dá)到提供更穩(wěn)定的工作電壓源、且同時(shí)降低接地/反彈效應(yīng)的目的。
文檔編號(hào)H05K1/00GK1473000SQ0212731
公開日2004年2月4日 申請(qǐng)日期2002年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月31日
發(fā)明者陳俊宏, 陳秀姿, 陳彥臻 申請(qǐng)人:威盛電子股份有限公司