靜電放電防護結構與使用其的電子裝置的製作方法

2023-06-28 06:04:36

專利名稱：靜電放電防護結構與使用其的電子裝置的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種靜電防護結構，且特別是有關於一種適用印刷電路板 (Printed Circuit Board, PCB)上的靜電防護結構。
背景技術：
不論集成電路(integrated circuit，簡稱IC或稱為晶片(chip))在製造的過程 中或是晶片完成後，靜電放電(Electrostatic Discharge, ESD)事件常是導致集成電路損 壞的主要原因。尤其在印刷電路板的組裝過程中，人體或機械與印刷電路板的接觸皆可能 造成靜電放電事件，進而造成印刷電路板上的晶片或組件損傷。因此，集成電路通常需要靜 電防護的功能，以避免外來的靜電流對集成電路造成損害。印刷電路板主要用整合電子元件、電路與集成電路以形成電子零件。由於印刷電 路板的生產與其組裝過程中，會接觸到作業人員的手以及其它印刷電路板，或是相關的組 裝機械、測試機具等，因此容易發生靜電放電(static electricity)的現象，進而損壞印刷 電路板上的集成電路。印刷電路板與軟性排線(Flexible Flat Cable,FFC)的連接處是容易發生靜電放 電的地方，靜電電流可能會經由連接處的信號線竄入印刷電路板組件內的晶片元件而造成 破壞。目前，靜電防護在電子產品、組件與設備中的重要性已經無庸置疑，但是靜電防護對 策所需要的價格、結構與空間要求，對於簡單便宜的電子產品是高不可攀的要求，故在有限 的成本中設計出便宜有效率的靜電防護對策，一直是許多工程師所面臨的課題。目前常見的排線靜電防護方式有以下幾種(1)在印刷電路板上設置靜電防護組件，如ESD 二極體、電阻、電容、電感等被動組 件，增加這些組件可以改變或疏導ESD放電路徑，但是必須要在每一信號接腳上放置組件 才有全面防護的效果，如果排線的接腳數很少則可行，如排線數量高達30 40PIN以上就 會造成布局空間擺設困難，成本過高的問題。(2)加長排線的長度，此方式與印刷電路板上家電阻的效果類似，較長的排線會具 有較高的阻抗，可以誘使ESD改變入侵路徑，但是排線越長，其單價越高，且排線過長也會 增加ESD入侵的機會。(3)使用較短的排線來遠離ESD發生的源頭，降低ESD入侵的機會，但對於目前電 子產品微型化的趨勢而言，排線縮短的效果已經不如預期，而且可能還會造成工廠生產作 業上的難度。(4)排線包覆抗靜電材料，這樣的作法雖可達到全面的電防護效果，但是防護材質 的選用很重要，價格依使用面積與材質而定，同樣會增加製造成本。不論使用上述何種靜電防護方式，皆會增加製造成本，對於工程師而言，長久以來 一直沒有更好的方式可以防止靜電由排線端入侵，僅能由外殼的防護來阻止靜電進入以防 止靜電由排線端入侵。

發明內容
本發明提供一種靜電防護結構與使用其的電子裝置，其放電用的尖端結構是設置 在與信號線的不同膜層上，然後透過介層窗(via)連接，將靜電流引導至印刷電路板的另 一側面以進行靜電放電。由於尖端結構與信號線是設置在印刷電路板的不同膜層(或稱為 不同導電層或是金屬層)，因此可避免尖端結構所連接的接地線與軟性排線接觸，同時可減 少靜電防護結構所需的布局面積與設計難度。本發明提出一種靜電放電防護結構，適用於一印刷電路基板，該印刷電路基板具 有一第一導電層與一第二導電層，該印刷電路基板具有多條信號線以連接至一軟性排線， 其中該些信號線由該印刷電路基板的一第一導電層所構成，靜電防護結構包括一第一放電 結構、一第一介層窗以及一第一傳導結構。第一放電結構由印刷電路基板的第二導電層所 構成，第一放電結構具有第一尖端。第一介層窗用以連接該第一放電結構與該些信號線中 的一第一信號線；第一傳導結構由印刷電路基板的第二導電層所構成，其中第一傳導結構 連接至接地線並具有一第二尖端。其中，第一導電層與第二導電層分屬不同膜層，且第一放 電結構的第一尖端鄰近於第一傳導結構的第二尖端。在本發明的一實施例中，上述第一放電結構與第一信號線之間可設置多個介層窗 來降低阻抗。在本發明的一實施例中，上述靜電放電防護結構更包括一第二放電結構、一第三 介層窗與一第二傳導結構。第二放電結構由印刷電路基板的第二導電層所構成，且第二放 電結構具有一第三尖端，第三介層窗用以連接第二放電結構與信號線中的一第二信號線。 第二傳導結構由印刷電路基板的第二導電層所構成，其中第二傳導結構連接至接地線並具 有一第四尖端。其中，第二放電結構的第三尖端鄰近於第二傳導結構的第四尖端。在本發明的一實施例中，其中且第一導電層位於印刷電路基板的上側面，該第二 導電層位於印刷電路基板的下側面。此外，印刷電路基板也可為一多層印刷電路基板。在本發明的一實施例中，上述軟性排線例如為一軟性印刷電路板 (FlexiblePrinted Board, FPB)、一熱壓導電膜(Heat seal)或一柔性扁平電纜線 ((FlexibleFlat Cable，FFC)。在本發明的一實施例中，其中該第一放電結構與該第一傳導結構的形狀皆為三角 形，而該些信號線為金手指。從另一個觀點來看，本發明提出一種電子裝置，包括一印刷電路板組件、一軟性排 線與一靜電放電防護結構。印刷電路板組件包括一印刷電路基板，印刷電路基板具有第一 導電層與第二導電層，第一導電層與第二導電層分屬不同膜層，印刷電路基板具有多條信 號線，其中信號線由印刷電路基板的第一導電層所構成。軟性排線連接至印刷電路基板上 的該些信號線。靜電防護結構包括一第一放電結構、一第一介層窗以及一第一傳導結構。第 一放電結構由印刷電路基板的第二導電層所構成，第一放電結構具有第一尖端。第一介層 窗用以連接該第一放電結構與該些信號線中的一第一信號線；第一傳導結構由印刷電路基 板的第二導電層所構成，其中第一傳導結構連接至接地線並具有一第二尖端。其中，第一導 電層與第二導電層分屬不同膜層，且第一放電結構的第一尖端鄰近於第一傳導結構的第二 尖端。本電子裝置中的靜電防護結構的其餘實施細節請參照上述說明，在此不加贅述。基於上述，本發明提供一種靜電放電防護結構，將防護靜電放電的尖端結構設置在與信號線不同的導電層上，避免尖端結構所連的接地線與軟性排線接觸而產生信號錯 誤。同時，由於靜電放電防護結構與信號線位於不同的導電層，這樣可以避免布局過於擁擠 的問題產生，簡化布局的難度。為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合附圖作詳 細說明如下。


圖1為根據本發明一實施例的電子裝置示意圖。圖2A為根據本發明一實施例的信號線111的靜電防護結構示意圖。圖2B為根據本發明另一實施例的靜電放電防護結構示意圖。圖3為根據本發明一實施例的靜電防護結構示意圖。圖4繪示數種根據本發明另一實施例的放電結構示意圖。
具體實施例方式請參照圖1，圖1為根據本發明一實施例的電子裝置示意圖，電子裝置100包括印 刷電路板組件(Printed Circuit Board Assembly,PCBA) 101與軟性排線130，其中軟性排 線130用來連接電路板組件101與後端裝置，例如液晶顯示面板(LiquidCrystal Display Panel) 120。印刷電路板組件101包括印刷電路基板110與設置其上的電子元件(未繪示)。 軟性排線130則例如是軟性印刷電路板(Flexible Printed Board，FPB)、熱壓導電膜(Heat seal)或柔性扁平電纜線((Flexible Flat Cable，FFC)。印刷電路基板110上具有多條信號線111 119，軟性排線130的一端則連接於信 號線111 119，信號線111 119由印刷電路基板110上側面的第一導電層(或稱為第一 金屬層)所形成。一般而言，連接軟性排線130的信號線111 119也可稱為金手指。每 一信號線111 119會分別經由介層窗141 149連接至印刷電路基板110下側面的靜電 防護結構(未繪示)。靜電防護結構主要是由具有尖端形狀的傳道結構所構成，其利用尖端 放電的原理來引導靜電流，將靜電流引導至另一側面的接地線上進行釋放，避免靜電流沿 著信號線111 119進入印刷電路板組件101而破壞其上的晶片元件。請參照圖2A，圖2A為根據本實施例的信號線111的靜電防護結構示意圖。靜電 防護結構200主要包括介層窗141、放電結構210與傳導結構220。信號線111經由介層 窗141連接至放電結構210，而傳導結構220則連接至接地線230。放電結構210具有尖端 211，傳導結構220則具有尖端221，其中尖端211鄰近於尖端221。值得注意的是，在本實 施例中，放電結構210與傳導結構220設置印刷電路基板110的下側面，利用下側面的第二 導電層(或稱為第二金屬層)所構成。放電結構210與傳導結構220的形狀則例如為三角形，其形狀只要具有一尖端處， 且其尖端處相鄰即可，設計人員可依照設計需求略為修改，本實施例並不受限。接下來，請 參照圖2B，圖2B為根據本發明另一實施例的靜電放電防護結構示意圖。為加強電流的傳 遞速度，放電結構210與信號線111之間可設置多個介層窗141、142降低其傳導路徑的阻 抗，增加可傳遞的電流量。至於介層窗的設置個數，只要符合布局要求即可，本實施例並不 受限。
由上述圖2A、圖2B可知，通過尖端放電原理，靜電流會被弓丨導至放電結構210的尖 端處發生靜電放電，然後通過傳導結構220的尖端221消散至接地線230，藉此達到靜電放 電防護的效果。印刷電路基板110上的信號線112 119的靜電放電防護結構與上述圖2A 或圖2B相同，在印刷電路基板110的下側面都會設置對應於每一信號線112 119的放電 結構與傳導結構來進行靜電放電防護，且其放電結構與傳導結構都是設置在印刷電路基板 110的下側面。值得注意的是，信號線111 119所連接的放電結構是個別分開的，但其對 應的傳導結構則可連接至相同的接地線。請參照圖3，圖3為根據本實施例的靜電防護結構示意圖。圖3繪示印刷電路基板 110的下側面的靜電放電防護結構圖。靜電放電防護結構包括多個放電結構311 319與 傳導結構321 329，其中放電結構311 319分別經由介層窗341 349連接至印刷電路 基板110上側面的信號線111 119。傳導結構321 329與放電結構311 319的尖端 兩兩相對且相鄰，且傳導結構321 329的另一端則耦接於接地線330。值得注意的是，雖然圖3所繪示的靜電放電防護結構是設置在印刷電路基板110 的下側面，但本實施例並不受限。當印刷電路基板110為多層板時，靜電放電防護結構可設 置在印刷電路基板110中的任一導電層，只要與信號線111 119使用不同層的導電層即 可。換句話說，本發明即是將靜電放電防護結構與信號線設置在不同的膜層，避免軟性排線 130的接腳與靜電放電防護結構接觸而影響信號傳輸。一般而言，印刷電路基板110所使用 導電層為銅箔，但本實施例並不受限。上述圖2A中的放電結構210僅為本發明的示範性實施例，但本發明的放電結構並 不以此為限。請參照圖4，圖4繪示數種根據本發明另一實施例的放電結構示意圖。如圖4 所示，放電結構例如為三角形(圖4(a))、三角圓椎形(圖4(b))或五邊形(圖4(c))。其 中，圖4(b)中所繪示的圖形即為整合介層窗的形狀與三角形而產生。由圖4可知，本實施 例的放電結構主要需具有尖端結構以進行尖端放電，而其布局圖形並無限制。綜上所述，本發明將靜電放電防護結構與信號線設置在不同的膜層，避免靜電放 電防護結構與軟性排線接觸的問題發生。同時，當接腳數較多時，此布局方式也可避免布局 過於擁擠的問題，讓設計人員在進行布局規劃時較具彈性。雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域 中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明 的保護範圍當以權利要求所界定的為準。
權利要求
1.一種靜電放電防護結構，適用於一印刷電路基板，該印刷電路基板具有一第一導電 層與一第二導電層，該印刷電路基板具有多條信號線以連接至一軟性排線，其中該些信號 線由該印刷電路基板的一第一導電層所構成，該靜電防護結構包括一第一放電結構，由該印刷電路基板的該第二導電層所構成，該第一放電結構具有一第一尖端；一第一介層窗，用以連接該第一放電結構與該些信號線中的一第一信號線；以及 一第一傳導結構，由該印刷電路基板的該第二導電層所構成，其中該第一傳導結構連 接至一接地線並具有一第二尖端；其中，該第一導電層與該第二導電層分屬不同膜層，且該第一放電結構的該第一尖端 鄰近於該第一傳導結構的該第二尖端。
2.如權利要求1所述的靜電放電防護結構，其特徵在於，更包括一第二介層窗，用以連 接該第一放電結構與該第一信號線。
3.如權利要求1所述的靜電放電防護結構，其特徵在於，更包括一第二放電結構，由該印刷電路基板的該第二導電層所構成，且該第二放電結構具有 一第三尖端；一第三介層窗，用以連接該第二放電結構與該些信號線中的一第二信號線；以及 一第二傳導結構，由該印刷電路基板的該第二導電層所構成，其中該第二傳導結構連 接至該接地線並具有一第四尖端；其中，該第二放電結構的該第三尖端鄰近於該第二傳導結構的該第四尖端。
4.如權利要求1所述的靜電放電防護結構，其特徵在於，該印刷電路基板為一多層印 刷電路基板。
5.如權利要求1所述的靜電放電防護結構，其特徵在於，該第一導電層位於該印刷電 路基板的上側面，該第二導電層位於該印刷電路基板的下側面。
6.如權利要求1所述的靜電放電防護結構，其特徵在於，該軟性排線為一軟性印刷電 路板。
7.如權利要求1所述的靜電放電防護結構，其特徵在於，該軟性排線為一熱壓導電膜。
8.如權利要求1所述的靜電放電防護結構，其特徵在於，該軟性排線為一柔性扁平電纜線。
9.如權利要求1所述的靜電放電防護結構，其特徵在於，該第一導電層與一第二導電 層的材質為銅箔。
10.如權利要求1所述的靜電防護結構，其特徵在於，該第一放電結構與該第一傳導結 構的形狀皆為三角形。
11.如權利要求1所述的靜電放電防護結構，其特徵在於，該些信號線為金手指。
12.一種電子裝置，包括一印刷電路板組件，包括一印刷電路基板，該印刷電路基板具有一第一導電層與一第 二導電層，該第一導電層與該第二導電層分屬不同膜層，該印刷電路基板具有多條信號線， 其中該些信號線由該印刷電路基板的一第一導電層所構成； 一軟性排線，連接至該印刷電路基板上的該些信號線；以及 一靜電放電防護結構，包括一第一放電結構，由該印刷電路基板的該第二導電層所構成，該第一放電結構具有一第一尖端；一第一介層窗，用以連接該第一放電結構與該些信號線中的一第一信號線；以及 一第一傳導結構，由該印刷電路基板的該第二導電層所構成，其中該第一傳導結構連 接至一接地線並具有一第二尖端；其中，該第一導電層與該第二導電層分屬不同膜層，且該第一放電結構的該第一尖端 鄰近於該第一傳導結構的該第二尖端。
13.如權利要求12所述的電子裝置，其特徵在於，該靜電放電防護結構更包括一第二 介層窗，用以連接該第一放電結構與該第一信號線。
14.如權利要求12所述的電子裝置，其特徵在於，該靜電放電防護結構更包括一第二放電結構，由該印刷電路基板的該第二導電層所構成，該第二放電結構具有一 第三尖端；一第三介層窗，用以連接該第二放電結構與該些信號線中的一第二信號線；以及 一第二傳導結構，由該印刷電路基板的該第二導電層所構成，其中該第二傳導結構連 接至該接地線並具有一第四尖端；其中，該第二放電結構的該第三尖端鄰近於該第二傳導結構的該第四尖端。
15.如權利要求12所述的電子裝置，其特徵在於，該印刷電路基板為一多層印刷電路 基板。
16.如權利要求12所述的電子裝置，其特徵在於，該第一導電層位於該印刷電路基板 的上側面，該第二導電層位於該印刷電路基板的下側面。
17.如權利要求12所述的電子裝置，其特徵在於，該軟性排線為一軟性印刷電路板。
18.如權利要求12所述的電子裝置，其特徵在於，該軟性排線為一熱壓導電膜。
19.如權利要求12所述的電子裝置，其特徵在於，該軟性排線為一柔性扁平電纜線。
20.如權利要求12所述的電子裝置，其特徵在於，該第一導電層與一第二導電層的材 質為銅箔。
21.如權利要求12所述的電子裝置，其特徵在於，該第一放電結構的形狀為三角形。
22.如權利要求12所述的電子裝置，其特徵在於，該第一傳導結構的形狀為三角形。
全文摘要
本發明提出一種靜電放電防護結構與使用其的電子裝置，上述靜電放電防護包括放電結構與傳導結構，其中放電結構與傳導結構分別具有一尖端且其尖端相鄰。放電結構與傳導結構均設置在印刷電路基板的下側面，其中傳導結構連接於一接地線，而放電結構透過介層窗與印刷電路基板上側面的信號線連接。因此，基板上側面不需保留布局空間給靜電放電防護結構使用，且同時保有原本的靜電放電防護效果。
文檔編號H05F3/04GK101998754SQ20091017104
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月26日 優先權日2009年8月26日
發明者莊銘維, 張全汪 申請人:金寶電子工業股份有限公司