电磁带隙结构以及印刷电路板的利记博彩app

专利名称：电磁带隙结构以及印刷电路板的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种电磁带隙结构，更具体地，涉及一种防止传输特定频带范围内的 信号的电磁带隙结构和具有该电磁带隙结构的印刷电路板。
背景技术：
新型电子装置和通信装置日益变得更小、更薄、更轻，这反映了当今对增强移动性
的注重。这些电子装置和通信装置具有用于执行其功能和操作的各种复杂的电子电路 (即，模拟电路和数字电路)。这些电子电路通常通过在印刷电路板(PCB)中实施来实现其 功能。PCB上的电子电路通常具有彼此不同的工作频率。实施有各种电子电路板的印刷电路板经常具有噪声问题，该问题由一个电子电路 到另一电子电路的工作频率及其相应的谐波分量所产生的电磁(EM)波的传输而引起。所 传输的噪声可大体分为辐射噪声和传导噪声。可以通过在电子电路上覆盖保护盖(protective cap)来容易地防止辐射噪声 (参考图1的参考标号155)。然而，防止传导噪声(参考图1的参考标号150)却不是那么 容易，因为传导噪声是通过板内的信号传输路径而被传输的。将参考图1来更详细地描述噪声问题。图1示出了包括两个具有不同工作频率的 电子电路的印刷电路板的剖面图。尽管图1示出了 4层印刷电路板100，但应当清楚，可以 将该印刷电路板修改为具有2层、6层或8层的结构。如图1所示，印刷电路板100包括四个金属层110-1、110-2、110-3和110-4(下文 中，统称为110)，以及介于该金属层110之间的介电层120-1、120-2和120-3(下文中，统 称为120)。印刷电路板100的顶部金属层110-1以两个具有不同工作频率的电子电路130 和140(下文中，分别称为第一电子电路130和第二电子电路140)来实施。这里，假设两个 电子电路130和140均为数字电路。这里，如果假定由参考标号110-2所表示的金属层为接地层，由参考标号110-3所 表示的金属层为电源层，则第一电子电路130和第二电子电路140的每个接地引脚均电连 接至由参考标号110-2所表示的金属层，每个电源引脚均电连接至由参考标号110-3所表 示的金属层。在印刷电路板100中，每个接地层还通过通孔(via)彼此电连接。类似地， 每个电源层也通过通孔彼此电连接。作为实例，通孔160电连接如图1所示的参考标号为 110-1、110-3 和 110-4 的金属层。此时，如果第一电子电路130和第二电子电路140具有不同的工作频率，则由第一 电子电路130的工作频率及其谐波成分所引起的传导噪声150被传输至第二电子电路140。这对第二电子电路140的准确运行/操作具有不利的效果。随着电子装置的复杂性增强和数字电路的工作频率增高，越来越难以解决这种传 导噪声问题。特别地，由于电子装置使用更高的频带，因此用于解决传导噪声问题的典型旁 路电容器方法或去耦合电容器方法已不再适用。此外，当需要将几个有源器件和无源器件实施(implement)在各种类型的电子电 路形成在同一板子上的复杂线路板中或实施在诸如系统封装(system in package) (SiP) 的狭窄区域中时，或者当工作频率需要高频带(如在网络板中)时，上述解决方案是不适合 的。因此，近年来，电磁带隙结构(EBG)作为解决前述传导噪声的方案一直受到关注。 这是为了通过在印刷电路板中设置具有特定结构的EBG来阻挡特定频带范围内的信号，典 型的EBG大概有两种，即蘑菇型EBG(MT-EBG)和平面型EBG(PT-EBG)。在图2中示出了 MT-EBG的一般形式。例如，该MT-EBG具有这样的结构，其中，具有蘑菇形状的多个EBG单元(指图2的 参考标号230)介于用作电源层和接地层的两个金属层之间。为了便于示出，图2仅示出了 四个EBG单元。参考图2，MT_EBG 200还在第一金属层210 (用作接地层和电源层中的一个)与第 二金属层220(用作接地层和电源层中的另一个)之间形成有金属板231，并且具有其中重 复设置有通过通孔232而连接第一金属层210和金属板231的蘑菇型结构230的形式。此 时，第一介电层215介于第一金属层210与金属板231之间，而第二介电层225介于金属板 231与第二金属层220之间。这种MT-EBG 200通过形成以下状态来执行一种带阻滤波器的功能在该状态中， 由第二金属层220、第二介电层225和金属板231形成的电容分量以及由穿透第一介电层 215并将第一金属层210与金属板231相连接的通孔232形成的电感分量以L-C串联连接 在第一金属层210与第二金属层220之间。然而，这种结构的最大缺点是增加了层数，因为其至少需要3层来实现MT-EBG 200。在这种情况下，不仅增加了 PCB的制造成本，而且还限制了设计自由度。在图3中示出了 PT-EBG。PT-EBG具有这样的结构，其中，经用作接地层和电源层之一的任意整个金属层来 重复设置具有特定图案的多个EBG单元(指图3中的参考标号320-1)。为了便于示出，图 3中也仅示出了四个EBG单元。参考图3，PT-EBG 300具有这样的形式，其中，金属层310和位于另一平面上的金 属板 321-1、321-2、321-3 和 321-4 利用金属支部(metal branch) 322-1,322-2,322-3 和 322-4经金属板的特定部分(图3中每个金属板的边缘端)而彼此桥接(bridge)。此时，具有大尺寸的金属板321-1、321-2、321_3和321_4构成低阻抗区域，而具有 小尺寸的金属支部构成高阻抗区域。因此，PT-EBG执行带阻滤波器的功能，该带阻滤波器 可以通过低阻抗区域和高阻抗区域交替重复的结构来阻挡特定频带范围的噪声。与MT-EBG结构相比较，虽然这种PT-EBG结构具有仅使用两层来形成带隙结构的 优点，但存在使单元更小的困难和设计限制，这使得由于其以较大的面积形成而难以将其 应用于各种应用产品中。这是因为PT-EBG仅通过使用两个阻抗分量而没有使用各种参数来形成EBG结构。如上所述，根据传统技术的EBG结构(诸如MT-EBG和PT-EBG)在调节适于各种应 用产品所需的条件或特性的每个带隙频带中，或者在将传导噪声降低到相关带隙频带内的 期望噪声水平以下中，具有局限性。因此，迫切需要研究一种EBG结构，其不仅能够解决前述的传导噪声问题，而且能 够普遍适用于所需带隙频带不同的各种应用产品。

发明内容
因此，本发明提供了一种能够阻挡特定频带的传导噪声的电磁带隙结构和具有该 电磁带隙结构的印刷电路板。本发明还提供了一种印刷电路板，其能够通过在印刷电路板中具有特定结构的电 磁带隙结构来解决传导噪声问题，而没有使用旁路电容器或去耦合电容器。此外，本发明提供了对于印刷电路板来说具有适当的设计灵活性和设计自由度的 电磁带隙结构和印刷电路板，通过允许实现各种带隙频带，其可以普遍应用于RF电路和数 字电路置于同一板、Sip(系统封装)和网络板等上的各种应用产品(例如，电子装置(例 如，移动通信终端))。通过下面的描述，本发明所解决的其他问题将变得更明显。本发明的一个方面的特征在于可以阻挡特定频带的噪声的电磁带隙结构。根据本发明的实施方式，提供了一种包括多个导电板和一个连接通孔部的电磁带 隙结构，其中，多个导电板被放置在第一平面上，连接通孔部将多个导电板中的任意两个导 电板彼此电连接。这里，连接通孔部可以包括第一通孔，使一个端部连接至两个导电板之 一的一个端部；第二通孔，使一个端部连接至两个导电板中另一个；螺旋连接器，在与第一 平面垂直的至少一个竖直平面上形成螺旋状连环(spirally-shaped serial link)结构； 第一导电连接图案，将螺旋连接器的一个端部与第一通孔的另一端部彼此连接；以及第二 导电连接图案，将螺旋连接器的另一端部与第二通孔的另一端部彼此连接。螺旋连接器通过使用导电连接图案将在同一平面上的两个不同位置彼此连接，以 及通过使用通孔将两个不同平面彼此连接，而在至少一个竖直平面上形成螺旋状连环结 构。其上将形成有螺旋连接器的至少一个竖直平面是存在于与两个导电板之间的分 离空间相对应的位置中的竖直平面，两个导电板通过连接通孔部彼此连接。如果螺旋连接器形成在两个或两个以上的竖直平面上，则两个或两个以上的螺旋 环结构也相应地形成在该两个或两个以上的竖直平面上，并且放置于不同竖直平面上的部 件通过导电连接图案彼此连接，从而形成螺旋状连续环结构。螺旋连接器通过使用至少一个导电连接图案和至少一个通孔来制作至少弯曲一 次的环结构形成该螺旋状连环结构。这里，螺旋状连环结构穿过位于至少一个竖直平面上 的多个层，至少一个导电连接图案将同一平面上的两个不同位置彼此连接。至少一个通孔 将两个不同平面彼此连接。在多个导电板的上侧或下侧上放置有介电层，并且包括在该连接通孔部中的通孔 穿透介电层。
如果存在面向多个导电板并且放置于第二平面上的导电层，则在导电层对应于被 连接通孔部穿过的路径的部分中，形成有间隙孔，使得连接通孔件和导电层能够被彼此电 隔1 °将包括在连接通孔部中的导电连接图案制造为直线形式，或者制造为被一次或多 次折断的线形式。本发明的另一方面提供了一种印刷电路板，其中，在印刷电路板的噪声源点和噪 声阻挡目标点之间的噪声传输路径区域中，设置有电磁带隙结构。这里，电磁带隙结构包括 多个导电板和一个连接通孔部，其中，多个导电板被放置在第一平面上，连接通孔部将多个 导电板的任意两个导电板彼此电连接。这里，连接通孔部可以包括第一通孔，使一个端部连接至两个导电板之一；第二 通孔，使一个端部连接至两个导电板中的另一个；螺旋连接器，在与第一平面垂直的至少一 个竖直平面上形成螺旋状连环结构；第一导电连接图案，将螺旋连接器的一个端部与第一 通孔的另一端部彼此连接；以及第二导电连接图案，将螺旋连接器的另一端部与第二通孔 的另一端部彼此连接。螺旋连接器可以通过使用导电连接图案将在同一平面上的两个不同位置彼此连 接，以及通过使用通孔将两个不同平面彼此连接，在至少一个竖直平面上形成螺旋状连环 结构。其上将形成有螺旋连接器的至少一个竖直平面可以是存在于与两个导电板之间 的分离空间相对应的位置中的竖直平面，其中，该两个导电板通过连接通孔部彼此连接。如果螺旋连接器形成在两个或两个以上的竖直平面上，则两个或两个以上的螺旋 环结构也可以相应地形成在该两个或两个以上的竖直平面上，并且放置于不同竖直平面上 的部件可以通过导电连接图案而彼此连接，从而形成螺旋状连环结构。螺旋连接器可以通过使用所述至少一个导电连接图案和所述至少一个通孔来制 作至少弯曲一次的环结构，形成螺旋状连环结构。这里，螺旋状连环结构穿过位于所述至少 一个竖直平面上的多个层，并且至少一个导电连接图案将同一平面上的两个不同位置彼此 连接。至少一个通孔将两个不同平面彼此连接。在多个导电板的上侧或下侧上放置有介电层，并且包括在连接通孔部中的通孔穿 透介电层。如果存在面向多个导电板并且放置于第二平面上的导电层，则在该导电层对应于 被连接通孔部穿过的路径的部分中，形成有间隙孔，使得连接通孔部和导电层能够被彼此 电隔离。导电板可以电连接至接地层和电源层中的一个层，导电层可以电连接至该接地层 和该电源层中的另一个层。导电板可以电连接至接地层和信号层中的一个层，导电层可以电连接至该接地层 和该信号层中的另一个层。如果将具有不同工作频率的两个电子电路安装在印刷电路板中，则噪声源点和噪 声阻挡目标点分别与安装有两个电子电路的一个位置和另一个位置相对应。在下面的描述中将部分地阐述本发明的其他方面和优点，并且部分从该描述中是 显而易见的，或者可以通过实践本发明而得知。


图1是示出了包括具有不同工作频率的两个电子电路的印刷电路板的剖面图。图2是示出了 MT-EBG结构作为根据现有技术的电磁带隙结构的示意图。图3是示出了 PT-EBG结构作为根据现有技术的电磁带隙结构的另一实例的示意 图。图4A是示出了具有与本发明相似的阻挡原理的包括连接通孔(stitching via) 的电磁带隙结构的3D透视图。图4B是示出了图4A中所示的电磁带隙结构的等效电路的示意图。图4C是示出了图4A中所示的电磁带隙结构的变换实例的透视图。图5A是示出了具有矩形金属板的包括连接通孔的电磁带隙结构的构造的平面 图。图5B是示出了具有三角形金属板的包括连接通孔的电磁带隙结构的构造的平面 图。图5C和图5D是示出了包括多组具有不同尺寸的金属板的包括连接通孔的电磁带 隙结构的构造的平面图。图5E是示出了包括连接通孔的电磁带隙结构的带状构造的平面图。图6是示出了根据本发明实施方式的电磁带隙结构的3D透视图。图7A至图7D是示出了图6中所示的电磁带隙结构的详细示图。图8A至图8C是示出了根据本发明另一实施方式的电磁带隙结构的示图。图9A至图9B是示出了根据本发明又一实施方式的电磁带隙结构的示图。图10至图IlB是示出了根据本发明再一实施方式的电磁带隙结构的示图。图12是示出了根据本发明实施方式的电磁带隙结构的带隙频率特性的曲线图。
具体实施例方式由于可以存在本发明的多种变型和实施方式，因此，将参考附图来说明和描述某 些实施方式。然而，这绝不是将本发明限于某些实施方式，而是应该解释为包括由本发明的 精神和范围所覆盖的所有变换、等价物和替换。贯穿于本发明的描述，当对已确定为规避本发明的发明点的某已知相关技术进行 描述时，将省略相关的详细描述。诸如“第一”和“第二”的术语仅用于区分一个元件与另 一元件。下文中，在描述电磁带隙结构以及具有该电磁带隙结构的印刷电路板之前，为了 易于理解本发明，将参考图4A至图4C来描述根据本发明某些实施方式的包括具有与阻挡 噪声原理相似的基本原理的连接通孔电磁带隙结构的一些实例。尽管本发明的电磁带隙结构的全篇描述使用了金属层、金属板和金属轨迹(metal trace)/线，但本领域技术人员应该清楚理解，可以用任何其他导电层、导电板和导电轨迹 /线或导电连接图案来代替金属层、金属板和金属轨迹/线。而且，为了便于示出，尽管图4A和图4C仅示出了两个金属板，但如图5A至图5E所 示，电磁带隙结构也可以具有重复设置在印刷电路板中的噪声可传输路径(transferablepath)之间的多个金属板。图4A中所示的电磁带隙结构400可以包括金属层410、与金属层410间隔开的多 个金属板430-1和430-2 (下文中，称作第一金属板430-1和第二金属板430-2)以及连接 通孔440。图4A的电磁带隙结构400可以具有包括由金属层410组成的第一层和由多个金 属板430-1和430-2组成的第二层的2层平面结构。介电层420可以介于金属层410与多 个金属板430-1和430-2之间。这里，为了便于示出，图4A仅示出了构成电磁带隙结构的元件(S卩，仅是构成包括 连接通孔的2层电磁带隙的部件)。因此，图4A中所示的金属层410和多个金属板430-1 和430-2可以是多层印刷电路板的任意两层。换而言之，应当清楚，在金属层410的下方、 在金属板430-1和430-2的上方和/或在金属层410与金属板430-1和430-2之间可以存 在至少一个附加金属层。此外，可以将图4A中所示的电磁带隙结构400(该电磁带隙结构可以适用于本发 明的电磁带隙结构)放置在分别构成电源层和接地层的任意两个金属层之间，以阻挡传导 噪声。由于传导噪声问题不限于电源层与接地层之间的空间，因此可以将图4A中所示的电 磁带隙结构放置在置于多层印刷电路板中彼此不同的层上的任意两个接地层或电源层之 间。因此，图4A中所示的金属层410可以是印刷电路板中用于传输电信号的任一金属 层。例如，金属层410可以是用作电源层或接地层的任意金属层，或者是用作构成信号线的 信号层的任意金属层。金属层410可以放置在与其中放置有多个金属板的平面不同的平面上，并与该多 个金属板电隔离。换而言之，就印刷电路板中的电信号而言，金属层410可以形成与多个金 属板430-1和430-2不同的层。例如，如果金属层410是电源层，则金属板可以电连接至接 地层。如果金属层410是接地层，则金属板可以电连接至电源层。可替换地，如果金属层 410是信号层，则金属板可以电连接至接地层。如果金属层410是接地层，则金属板可以电 连接至信号层。多个金属板430-1和430-2可放置在金属层410上方的平面上。任意两个金属板 可以通过连接通孔而彼此电连接。如此，将任意两个金属板彼此电连接的每个连接通孔可 以电连接每个金属板以作为一个电路。这里，图4A示出了金属板与其相邻的金属板可以通过一个连接通孔彼此电连接 的形式(即，图5A的形式)，从而，每个金属板可以彼此电连接。然而，只要可以将所有金属 板通过彼此电连接形成为闭合环路(colsed loop)，则可以使用通过连接通孔而将金属板 彼此相连接的任何方法。而且，为了便于示出，尽管图4A仅示出了每个均具有相同尺寸的正方形金属板， 但各种其他的变型也是可行的(它们同样也可适用于本发明的电磁带隙结构)。这将参考 图5A至图5E来进行简要描述。例如，金属板可以具有各种多边形形状，即不仅包括图5A中所示的矩形和图5B中 所示的三角形，而且包括六边形、八边形等。当然，金属板可以不限于诸如圆形或椭圆形的 特定形状。尽管每个金属板还可以具有如图5A、图5B和图5E所示的相同尺寸(例如，面积 和厚度)，但如图5C或5D中所示，金属板也可以具有不同的尺寸，并且可以根据具有不同尺
9寸的多个组来进行区分和放置。在图5C的情况中，相对较大的金属板B和相对较小的金属板C交替地布置。在图 5D的情况中，布置相对较大的金属板D与相对较小的金属板E1、E2、E3和E4。较小的金属 板El、E2、E3和E4可以以2 X 2的形式形成一组，并且可以占据与较大金属板D相似的面 积。此外，如图5A至图5D所示，尽管电磁带隙结构的单元可以填满印刷电路板的整个 内表面，但这些单元也可以布置在如图5E所示的某些路径上。例如，如图5E所示，如果假 设由11所表示的点指的是噪声源点，由12所表示的点指的是噪声阻挡目标点，则可以在沿 噪声源点11与噪声阻挡目标点12之间的噪声传输路径的至少一条线路中重复地布置这些 单元。可替换地，如图5E所示，如果假设由21所表示的点指的是噪声源点，由22所表示 的点指的是噪声阻挡目标点，则可以在至少一条线路中布置这些单元，以具有横穿并阻挡 噪声源点21与噪声阻挡目标点22之间的噪声传输路径的形状(即，由阻挡罩(blocking shield)所遮蔽的形状)。这里，如果假设在印刷电路板中实施有具有不同工作频率的两个电子电路(参考 上文所述的图1中的第一电子电路130和第二电子电路140)，则噪声源点和噪声阻挡目标 点可以与将实施两个电子电路的每个相应位置相对应。连接通孔可以将多个金属板中的任意两个金属板彼此电连接。本说明书的所有 附图均示出了连接通孔将两个相邻金属板彼此电连接。然而，由连接通孔所连接的任意两 个金属板不需要彼此相邻。而且，虽然示出了通过一个连接通孔将一个金属板连接至另一 金属板，但显然电磁带隙结构不需要对连接任意两个金属板的连接通孔的数目具有任何限 定。不过，所有以下描述都集中在通过一个连接通孔来连接两个相邻金属板的情况。连接通孔440可以形成为包括第一通孔441、第二通孔442和连接图案443，以便 电连接两个相邻的金属板。为了该电连接，可以将第一通孔441形成为始于连接至第一金属板430-1的一个 端部441a，并穿透介电层420，可以将第二通孔442形成为始于连接至第二金属板430-2的 一个端部442a，并穿透介电层420。可以将连接图案443放置在与金属层410相同的平面 上，并且具有连接至第一通孔441的另一端部441b的一个端部和连接至第二通孔442的另 一端部442b的另一端部。这里，显然可在每个通孔的一个端部和另一个端部处形成具有大 于通孔尺寸的通孔带(via land)，以降低形成通孔的钻孔工艺的位置误差。因此，将省略相 关的详细描述。这里，可以在连接通孔440的连接图案的边缘处形成间隙孔(clearance hole)450,以防止金属板430-1和430-2被电连接至金属层410。两个相邻的金属板430-1和430-2在图4A的电磁带隙结构中可以不在相同平面 上连接。相反，这两个相邻的金属板430-1和430-2可以通过连接通孔440经另一平面(即， 与金属层410相同的平面)而彼此相连接。因此，图4A的具有连接通孔440的电磁带隙结 构400，可以更容易地获得比在相同条件下相邻金属板在同一平面上彼此相连接的更长长 度的电感分量。此外，由于本发明的相邻金属板通过连接通孔440而彼此相连接，因此不需 要形成用于电连接放置在第二层上的金属板的附加图案。这可以使金属板之间的间隔距离 更窄。从而，可以增加形成在相邻金属板之间的电容分量。
以下描述的是图4A中所示的结构可以用作阻挡特定频带的信号的电磁带隙结构 的原理。在金属层410与金属板430-1、430-2之间插入有介电层420。这产生了形成在金 属层410与金属板430-1、430-2之间以及形成在两个相邻金属板之间的电容分量，而且，通 过连接通孔440在两个相邻金属板之间形成了通过第一通孔441连接图案443 —第二通孔 442的电感分量。此时，电容分量的值可以根据诸如金属层410与金属板430-1、430-2之间 以及两个相邻金属板之间的间隔距离、形成介电层420的介电材料的介电常数以及金属板 的尺寸、形状和面积的多种因素而变化。而且，电感分量的值可以根据诸如第一通孔441、第 二通孔442和连接图案443的形状、长度、深度、宽度和面积的各种因素而变化。因此，适当 地调节和设计上述各种因素，能够允许图4A的结构可以用作用于去除或阻挡目标频带的 特定噪声或特定信号的电磁带隙结构(即，一种带阻滤波器)。这可以通过图4B的等效电 路来容易地理解。将图4B的等效电路与图4A的电磁带隙结构相比较，电感分量Ll可以与第一通孔 441相对应，而电感分量L2可以与第二通孔442相对应。电感分量L3可以与连接图案443 相对应。C 1可以是由金属板430-1、430-2和将被放置于金属板430-1、430-2上方的另一 介电层和另一金属层形成的电容分量。C2和C3可以是由放置在与连接图案443相同的平 面上的金属层410和将被放置于连接图案443的平面下方的另一介电层和另一金属层形成 的电容分量。图4A中所示的电磁带隙结构可以用作带阻滤波器，其根据上述等效电路来阻挡 特定频带的信号。换而言之，如在图4B的等效电路中所看到的，低频带的信号x(参见图 4B)和高频带的信号y(参见图4B)可以通过该电磁带隙结构，而低频带与高频带之间的特 定频带的信号zl、z2和z3 (参见图4B)被该电磁带隙结构阻挡。因此，如果在印刷电路板内表面的整个部分(参见图5A、图5B、图5C和图5D)上 或一部分(参见图5E)上重复布置图4A的结构(其可以适用于以下所述的根据本发明实 施例的电磁带隙结构)来作为噪声传输路径，则该结构可以用作防止传输特定频带的信号 的电磁带隙结构。可以将相同或相似的思想应用于图4C的电磁带隙结构。与图4A的电磁带隙结构相比较，图4C的电磁带隙结构没有与参考标号410相对 应的金属层。如果在与将形成有连接图案443的区域对应的同一平面上具有金属层，则连接图 案443可以以容纳在间隙孔450的形式来制造，如图4A所示，该间隙孔形成在位于同一平 面上的金属层410中。然而，如图4C所示，可以在将形成有连接图案443的区域中不设置 附加金属层。当然，可以在图4C中的金属板下方具有介电层420。尽管附图中没有示出，但包括连接通孔的2层电磁带隙结构可以不需要总是形成 为具有层叠的结构形式，在该层叠结构中，金属板430-1和430-2堆叠在介电层420上，而 介电层420堆叠在金属层410上。包括连接通孔的2层电磁带隙结构可以形成为具有另一 种结构形式，其中，下层为金属板，上层为金属层，并且连接通孔穿过介于下层和上层之间 的介电层(即，从图4A的结构颠倒上层和下层的位置的结构形式)。当然，可以预期这种情况具有与上文所述的相同或相似的噪声阻挡效果。下文中，将参考图6至图12来详细描述根据本发明实施方式的电磁带隙结构和包括该电磁带隙结构的印刷电路板。以下描述集中在了与前述电磁带隙结构不同的结构上， 将省略任何图4A至图5E的多余或可等同适用的描述(例如，金属板的布置方法、布置位 置、连接方法以及连接通孔的细节)。图6是示出了根据本发明实施例的电磁带隙结构的3D透视图，而图7A至图7D是 示出了图6中所示的电磁带隙结构的详细示图。在图6中示出了一种电磁带隙结构，其包括多个金属板(参见图6中所示的EBG 板)以及将该多个金属板的任意两个金属板彼此电连接的连接通孔部。这里，多个金属板布置在印刷电路板的特定平面(参见图7C和图7D中所示的第 一平面)上，连接通孔部通过一平面而将多个金属板的任意两个金属板彼此电连接，该平 面是其上放置有图6的金属层并与第一平面不同的平面(参见7C和图7D中所示的第二平 面)。在这种情况下，如图6所示，如果在面对布置有多个金属板的部分的位置处存在需要 与多个金属板电隔离的金属层，则可以在金属层中对应于被连接通孔部穿过的路径的部分 中形成间隙孔。以上描述与参考图4A至图4C的先前描述相同。然而，与图4A至图4C中所示的电磁带隙结构相比较，本实施方式的电磁带隙结构 具有以下差别。这些差别是由制造用于实现电磁带隙结构的“连接通孔部”的不同而引起 的。以下，将参考图7A至图7D，用将多个金属板中的任意两个金属板(参见图7A中所 示的参考标号630-1和630- 彼此相连接的特定连接通孔部640(在图7A中示出)，来描 述根据本发明实施方式的连接通孔的特征结构。为了便于描述，图7A仅示出了图6中所示的EBG单元(即，多个金属板)的任意 两个金属板。图7B分离地示出了图7A中所示的连接通孔部640，图7C是图7A的垂直截面 图。如上所述，设置在第一平面上的多个金属板中的任意两个金属板可以通过例如单 个连接通孔部而彼此电连接，并且根据本发明的实施方式，连接通孔部640可以被制造为 如同图7B中所示的连接通孔部。当仍参考图7C和图7D时，应该理解图7B中所示的连接 通孔部640的特征结构。参考图7B至图7D，图7B至图7D中所示的连接通孔部640包括第一通孔641， 其一个端部连接至两个金属板630-1和630-2中的一个(参见图7A中所示的第一金属板 630-1)；第二通孔642，其一个端部连接至两个金属板630-1和630-2中的另一个(参见图 7A中所示的第二金属板630- ；螺旋连接器640a，形成在与其上设置有金属板630-1和 630-2的第一平面相垂直的竖直平面上；第一导电连接图案643，将螺旋连接器640a的一 个端部与第一通孔641的另一端部彼此相连接；以及第二导电连接图案644，将螺旋连接器 640a的另一端部与第二通孔642的另一端部彼此相连接。这里，螺旋连接器640a在竖直平面上形成螺旋状连环(seriallink)结构(参见 图7D)。螺旋状连环结构的一个端部通过第一导电连接图案643连接至第一通孔641，而螺 旋状连环结构的另一端部通过第二导电连接图案644连接至第二通孔642。因此，根据本发 明实施方式的电磁带隙结构可以具有通过第一金属板630-1 —第一通孔641 —第一导电连 接图案643 —在竖直平面上形成螺旋状连环结构的螺旋连接器640a —第二导电连接图案 644 —第二通孔642 —第二金属板630-2的串联连接路径。
这里，如图7B和图7D所示，螺旋连接器640a可以包括形成在竖直平面上的多个 通孔645-1、645-2和645-3以及多个导电连接图案646-1和646-2，从而在垂直于第一平面 的竖直平面上形成螺旋状连环结构。具体地，为了形成螺旋状连环结构，螺旋连接器640a可以使用通孔来实现在竖直 平面上具有不同深度(高度)的两个不同平面之间的电连接，并且使用导电连接图案来实 现同一平面上的不同位置之间的电连接，这两个位置位于竖直平面上的同一深度中。更具体地，在图7D中所示的同一竖直平面上，通孔645-3将第一深度中的层L-I 连接至第四深度中的层L-4;通孔645-1将第二深度中的层L-2连接至第三深度中的层 L-3 ；通孔645-2将第二深度中的层L-2连接至第四深度中的层L-4 ；导电连接图案646-1 将位于第二深度中的层L-2上的两个不同位置彼此相连接；以及导电连接图案646-2将第 四深度中的层L-4上的两个不同位置相连接。换而言之，可以通过使用多个通孔(参见图7B和图7D中所示的645-1、645_2和 645-3)和形成在平面上的多个导电连接图案(参见图7B和7D中所示的646-1和646-2)， 而在垂直于第一平面的特定平面上形成螺旋状结构，来制造根据本发明实施方式的电磁能 带隙结构，在该第一平面上放置有金属板(参见图7A和7C中示出的630-1和630-2)。然 后，该螺旋状结构的一个端部连接至第二通孔642和第二导电连接图案644。与先前所述的图4A至图4C中所示的电磁带隙结构相比较，本实施方式的电磁带 隙结构可以显著增加将任意两个金属板彼此相连接的连接通孔部的长度(对应于电感分 量)。从而，以相同尺寸的单元，可以降低阻带频率，并因此可以改善低频带中的噪声水平 (noise level)的特性。图8A至图8C是示出了根据本发明另一实施方式的电磁带隙结构的示图。尽管先前所描述的图7A至图7D中所示的实施方式提供了一种包括螺旋连接器 640a的电磁带隙结构，该螺旋连接器在一个竖直平面上具有4层(S卩，L-I、L-2、L-3和L-4) 螺旋结构，但图8A至图8C所示的本实施方式提供了一种包括螺旋连接器840a的电磁带隙 结构，该螺旋连接器在一个竖直平面上具有8层(即，L-I至L-8)螺旋结构。参考图8A至图8C，第一金属板630-1和第二金属板630-2通过连接通孔部840 而彼此电连接，该连接通孔部包括第一通孔841，连接至金属板630-1 ；第一导电连接图案 843，将第一通孔841连接至螺旋连接器840a的一个端部；螺旋连接器840a，在垂直于第一 平面的竖直平面上形成螺旋环结构；第二通孔842，连接至第二金属板630-2 ；以及第二导 电连接图案844，将第二通孔842连接至螺旋连接器840a的另一端部。这里，如图8B和图8C所示，螺旋连接器840a在同一竖直面上包括通孔845_7， 将第一深度中的层L-I连接至第八深度中的层L-8 ；通孔845-6，将第二深度中的层L-2连 接至第八深度中的层L-8 ；通孔845-5，将第二深度中的层L-2连接至第七深度中的层L-7 ； 通孔845-4，将第三深度中的层L-3连接至第七深度中的层L-7 ；通孔845-3，将第三深度中 的层L-3连接至第六深度中的层L-6 ；通孔845-2，将第四深度中的层L-4连接至第六深度 中的层L-6 ；以及通孔845-1，将第四深度中的层L-4连接至第五深度中的层L-5。参考图8B和图8C，螺旋连接器840a还在该同一竖直面上包括导电连接图案 846-6，将第八深度中的层L-8上的两个不同位置彼此相连接；导电连接图案846-4，将第七 深度中的层L-7上的两个不同位置彼此相连接；导电连接图案846-2，将第六深度中的层L-6上的两个不同位置彼此相连接；导电连接图案846-1，将第四深度中的层L-4上的两个 不同位置彼此相连接；导电连接图案846-3，将第三深度中的层L-3上的两个不同位置彼此 相连接；以及导电连接图案846-5，将第二深度中的层L-2上的两个不同位置彼此相连接。同样，如图8A至图8C所示，在任意竖直面上形成具有螺旋状连环结构的螺旋连接 器840a时，根据本发明另一实施方式的电磁带隙结构可以使用通孔将相应竖直面上的两 个不同层彼此连接，并且可以使用导电连接图案将在同一层上的两个不同位置彼此连接。尽管先前描述的图7A至图8C中所示的实施方式将具有4层或8层螺旋环结构的 螺旋连接器作为实例进行描述，但只要形成于同一平面上的螺旋环结构可以形成2层或2 层以上的螺旋结构就足够了。例如，图IlA示出了具有形成于同一竖直平面上的2层螺旋 结构的螺旋连接器，图IlB示出了具有形成于同一竖直平面上的3层螺旋结构的螺旋连接
ο尽管图7A至图8C中所示的实施方式示出了从中心点出发并弯曲前进至更远点的 螺旋结构，但该螺旋结构也可以从外部点开始朝向中心点。而且，螺旋结构和其相应螺旋路 径的起点和终点等可以根据设计者的选择(例如，考虑屏蔽频带的设计条件)而变化。到目前为止，先前所描述的本发明的实施方式主要描述了形成于任一单个竖直平 面上的螺旋连接器。下文中，将参考图9A、图9B和图10来描述形成于两个或两个以上竖直 平面上的螺旋连接器的情况。图9A至图9B是示出了根据本发明的又一实施方式的电磁带隙结构的示图。在图9A中示出了包括“具有双重螺旋结构的螺旋连接器”的连接通孔部。具体地， 在图9A的情况中，两个4层螺旋结构在两个不同的竖直平面上彼此交叠(重叠或重复)。 这通过图9B将变得更为显而易见。如图9B所示，“具有双重螺旋结构的螺旋连接器”包括第一螺旋结构(参见参考 标号940a)，形成在与其上形成有金属板的第一平面垂直的第一竖直平面上，以及第二螺旋 结构(参见参考标号940b)，形成在第二竖直平面上，该第二竖直平面形成在与第一竖直平 面不同的位置处。这里，第一螺旋结构940a和第二螺旋结构940b通过导电连接图案947 彼此连接，从而形成了连环结构。因此，尽管印刷电路板具有更窄的表面面积，但由于在两个或多个不同竖直平面 上重复地形成螺旋结构，因此构成本发明电磁带隙结构中的连接通孔部的“螺旋连接器”可 以显著地增加连接通孔部的整个长度(即，电感分量)。尽管图9A和图9B中所示的实施方式示出了双重螺旋结构的螺旋连接器，但如图 10所示，螺旋连接器也可以形成有三重或三重以上的螺旋结构。参考图10，构成螺旋连接器的三个螺旋结构(参见1040a、1040b和1040c)分别 形成在垂直于第一平面L-8的三个不同的竖直平面上，并且三个螺旋结构1040a、1040b和 1040c通过使用导电连接图案1047和1048彼此连接。而且，螺旋连接器通过将该螺旋连接 器的端部连接至第一导电连接图案1043和第一通孔1041而连接至第一金属板630-1，并通 过将该螺旋连接器的另一端部连接至第二导电连接图案1044和第二通孔1042而连接至第 二金属板630-2。在本发明中，其上将形成有螺旋连接器的至少一个竖直平面可以是存在于两个金 属板630-1和630-2之间的分离空间(s印aratedspace)中的竖直平面(参见在图10情况中1040b和1040c的位置)，这两个金属板通过连接通孔部彼此连接。然而，不要求具有如上所述的相同构造。换而言之，如果构成螺旋连接器的螺旋结 构形成在与金属板630-1和630-2的深度不同(即，低于金属板的深度)的竖直平面上(参 见图10中所示的1040a)，使得竖直平面1040a与金属板630-1和630-2不重叠(即，在竖 直平面1040a与金属板630-1和630-2之间没有形成电连接)，则至少一个竖直平面不必要 存在于金属板630-1与630-2之间的分离空间中。此外，在图6至图9B的情况中，由螺旋连接器形成的螺旋结构形成在存在于其上 放置有金属板的第一平面与其上放置有金属层的第二平面之间的竖直平面上，但其他的各 种变型也是可行的。在一个实例中，螺旋连接器可以形成在延伸至第一平面之上的平面的 竖直平面(参见图10中所示的1040c)上，在该第一平面上放置有金属板。图12是示出了根据本发明实施方式的电磁带隙结构的带隙频率特性的曲线图。 图12示出了通过散射(scatter)参数来对同一 EBG单元尺寸和同一设计进行分析的仿真 结果，以便比较图4A至图4C中所示的基本VS-EBG结构A与包括由本发明所提供的螺旋连 接器的螺旋VS-EBG结构B之间的阻带特性。参考图12，可以看出，与基本VS-EBG结构A相比较，在同一单元尺寸中阻断率 (blocking rate)为_50dB的基础上，包括本发明所提供的螺旋连接器的VS-EBG结构B具 有大约低于500MHz的低阻带和带隙。因此，如上所述，在相同单元尺寸中在低频带中，通过 显著增加的由螺旋连接器获得的电感分量，本发明所提供的螺旋VS-EBG结构具有改进的 噪声水平特性。通过利用如上所述的本发明的某些实施方式，即使不使用旁路电容器或去耦合电 容器，也可以通过在印刷电路板中设置专门结构化的电磁带隙结构，来解决传导噪声问题。 此外，由于根据本发明某些实施方式的电磁带隙结构具有适于印刷电路板的设计灵活性和 设计自由度，并允许实现各种带隙频带，因此可以广泛地应用于各种应用产品(例如，RF电 路和数字电路安装在同一基板、系统封装(SiP)和网络板上的诸如移动通信终端的电子器 件)。尽管已经参考特定实施方式详细描述了本发明的精神，但这些实施方式仅是为了 说明的目的，而不应当限制本发明。应该理解，在不背离本发明的范围和精神的前提下，本 领域技术人员可以改变或修改这些实施方式。
1权利要求
1.一种电磁带隙结构，包括多个导电板和一个连接通孔部，所述多个导电板被放置在 第一平面上，所述连接通孔部将所述多个导电板中的任意两个导电板彼此电连接，其中，所 述连接通孔部包括第一通孔，具有连接至所述两个导电板中的一个的一个端部；第二通孔，具有连接至所述两个导电板中的另一个的一个端部；螺旋连接器，在与所述第一平面垂直的至少一个竖直平面上形成螺旋状连环结构；第一导电连接图案，将所述螺旋连接器的一个端部与所述第一通孔的另一端部彼此连 接；以及第二导电连接图案，将所述螺旋连接器的另一端部与所述第二通孔的另一端部彼此连接。
2.根据权利要求1所述的电磁带隙结构，其中，所述螺旋连接器通过使用导电连接图 案将同一平面上的两个不同位置彼此连接，以及通过使用通孔将两个不同平面彼此连接， 在至少一个竖直平面上形成所述螺旋状连环结构。
3.根据权利要求2所述的电磁带隙结构，其中，其上将形成有所述螺旋连接器的所述 至少一个竖直平面，是存在于与所述两个导电板之间的分离空间相对应的位置上的竖直平 面，所述两个导电板通过所述连接通孔部彼此连接。
4.根据权利要求2所述的电磁带隙结构，其中，如果所述螺旋连接器形成在两个或两 个以上的竖直平面上，则两个或两个以上的螺旋环结构分别形成在所述两个或两个以上的 竖直平面上，并且放置于不同竖直平面上的部件通过导电连接图案而彼此连接，从而形成 所述螺旋状连环结构。
5.根据权利要求2所述的电磁带隙结构，其中，所述螺旋连接器通过使用所述至少一 个导电连接图案和所述至少一个通孔来制作被至少弯曲一次的环结构，从而形成所述螺旋 状连环结构，所述螺旋状连环结构穿过位于所述至少一个竖直平面上的多个层，所述至少 一个导电连接图案将同一平面上的两个不同位置彼此连接，所述至少一个通孔将两个不同 平面彼此连接。
6.根据权利要求1所述的电磁带隙结构，其中，在所述多个导电板的上侧或下侧上放 置有介电层，并且包括在所述连接通孔部中的所述通孔穿透所述介电层。
7.根据权利要求1所述的电磁带隙结构，其中，如果存在面向所述多个导电板并且放 置于第二平面上的导电层，则在该导电层的对应于所述连接通孔部所穿过的路径的部分 中，形成有间隙孔，使得所述连接通孔部和所述导电层能够被彼此电隔离。
8.根据权利要求1所述的电磁带隙结构，其中，将包括在所述连接通孔部中的所述导 电连接图案制造为直线形式，或制作为被一次或多次弯折的折线形式。
9.一种印刷电路板，其中，在所述印刷电路板的噪声源点和噪声阻挡目标点之间的噪 声传输路径区域中设置有电磁带隙结构，所述电磁带隙结构包括连接通孔部和多个导电 板，所述多个导电板被放置在第一平面上，所述连接通孔部将所述多个导电板中的任意两 个导电板彼此电连接，其中，所述连接通孔部包括第一通孔，具有连接至所述两个导电板中的一个的一个端部；第二通孔，具有连接至所述两个导电板中的另一个的一个端部；螺旋连接器，在与所述第一平面垂直的至少一个竖直平面上形成螺旋状连续环结构；第一导电连接图案，将所述螺旋连接器的一个端部与所述第一通孔的另一端部彼此连 接；以及第二导电连接图案，将所述螺旋连接器的另一端部与所述第二通孔的另一端部彼此连接。
10.根据权利要求9所述的印刷电路板，其中，所述螺旋连接器通过使用导电连接图案 将同一平面上的两个不同位置彼此连接，以及通过使用通孔将两个不同平面彼此连接，在 至少一个竖直平面上形成所述螺旋状连环结构。
11.根据权利要求10所述的印刷电路板，其中，其上将形成有所述螺旋连接器的所述 至少一个竖直平面，是存在于与所述两个导电板之间的分离空间相对应的位置上的竖直平 面，所述两个导电板通过所述连接通孔部彼此连接。
12.根据权利要求10所述的印刷电路板，其中，如果所述螺旋连接器形成在两个或两 个以上的竖直平面上，则两个或两个以上的螺旋环结构分别形成在所述两个或两个以上的 竖直平面上，并且放置于不同竖直平面上的部件通过导电连接图案而彼此连接，从而形成 所述螺旋状连环结构。
13.根据权利要求10所述的印刷电路板，其中，所述螺旋连接器通过使用所述至少一 个导电连接图案和所述至少一个通孔来制作被至少弯曲一次的环结构，从而形成所述螺旋 状连环结构，所述螺旋状连环结构穿过位于所述至少一个竖直平面上的多个层，所述至少 一个导电连接图案将同一平面上的两个不同位置彼此连接，所述至少一个通孔将两个不同 平面彼此连接。
14.根据权利要求9所述的印刷电路板，其中，在所述多个导电板的上侧或下侧上放置 有介电层，并且包括在所述连接通孔部中的通孔穿透所述介电层。
15.根据权利要求9所述的印刷电路板，其中，如果存在面向所述多个导电板并且放置 于第二平面上的导电层，则在该导电层的对应于所述连接通孔部所穿过的路径的部分中， 形成有间隙孔，使得所述连接通孔部和所述导电层能够被彼此电隔离。
16.根据权利要求15所述的印刷电路板，其中，所述导电板电连接至接地层和电源层 中的一个，所述导电层电连接至所述接地层和所述电源层中的另一个。
17.根据权利要求15所述的印刷电路板，其中，所述导电板电连接至接地层和信号层 中的一个，所述导电层电连接至所述接地层和所述信号层中的另一个。
18.根据权利要求9所述的印刷电路板，其中，如果将具有不同工作频率的两个电子电 路安装在所述印刷电路板中，则所述噪声源点和所述噪声阻挡目标点分别对应于安装有所 述两个电子电路的一个位置和另一个位置。
全文摘要
本发明提供了一种电磁带隙结构和印刷电路板，其中，电磁带隙结构包括多个导电板和一个连接通孔部，其中，多个导电板放置于第一平面上，该连接通孔部包括第一通孔，具有连接至这两个导电板之一的一个端部；第二通孔，具有连接至这两个导电板中另一个的一个端部；螺旋连接器，在与第一平面垂直的至少一个竖直平面上形成螺旋状连环结构；第一导电连接图案，将螺旋连接器的一个端部与第一通孔的另一端部彼此连接；以及第二导电连接图案，将第二通孔的另一端部与螺旋连接器的另一端部彼此连接。
文档编号H05K1/02GK102118917SQ20101020533
公开日2011年7月6日 申请日期2010年6月13日 优先权日2010年1月4日
发明者姜明杉, 朴大贤, 金汉 申请人:三星电机株式会社