專利名稱：電磁帶隙結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在特定的頻帶中具有屏蔽功能的電磁帶隙結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
最近，不僅有線/無線廣播和通信技術(shù)而且與其有關(guān)的服務(wù)正快速發(fā)展。隨著使 用GHz單位作為印刷電路板(PCB)的時鐘頻率單位，由各種開關(guān)芯片(on-off chip)諸如 加載和位于多層PCB上的數(shù)字塊(digital block)或由電子裝置包裝(封裝)產(chǎn)生的同步 開關(guān)噪聲(SSN)引起的電源完整性(PI)、信號完整性(SI)和電磁干擾(EMI)在PCB設(shè)計中 已變成重要問題。 解決由于由高速數(shù)字系統(tǒng)產(chǎn)生的同步開關(guān)噪聲(SSN)引起的EMI問題和PI/SI影 響的最一般方法之一是在電源層(功率層，power layer)與接地層之間連接去耦電容器。然 而，許多去耦電容器對于減少同步開關(guān)噪聲是必需的。結(jié)果，電容器的PBC空間占用(空間 占有，space occupation)以及生產(chǎn)成本增加使得難以自由地設(shè)置其他不同的部件。而且， 許多電容器對于降低在高于1GHz的頻帶中的噪聲并不是有效的，這是目前的高速數(shù)字系 統(tǒng)中的一個問題。 為了找到一種解決這樣的問題，即在1GHz帶中的同步開關(guān)噪聲的新方法，現(xiàn)在研 究正致力于能夠選擇頻率的電磁帶隙(EBG)結(jié)構(gòu)。 先前研究的電磁帶隙(EBG)結(jié)構(gòu)通常包括蘑菇型(傘型，Mushroom type) (MT) -EBG和平面型(PT) -EBG。 MT-EBG例如具有其中多個蘑燕形EBG單元(參見圖1的參考標(biāo)號130)插入在起 電源層和接地層作用的兩個導(dǎo)電層之間的結(jié)構(gòu)。MT-EBG的示意性結(jié)構(gòu)示于圖1中。為了便 于說明附圖，圖l示出了總共僅四個EBG單元。 在圖1中，MT-EBG 100具有其中導(dǎo)電板131另外形成在第一導(dǎo)電層110與第二導(dǎo) 電層120之間，并且其中重復(fù)設(shè)置借助于通孔132連接第一導(dǎo)電層110和導(dǎo)電板131的蘑 菇形結(jié)構(gòu)130的形狀。第一導(dǎo)電層110用作電源層和接地層中的一個，而第二導(dǎo)電層120 用作其中的另一個。這里，第一介電層115置于第一導(dǎo)電層110與導(dǎo)電板131之間。第二 介電層125置于導(dǎo)電板131與第二導(dǎo)電層120之間。 由第二導(dǎo)電層120、第二介電層125和導(dǎo)電板131形成的電容成分以及由通過穿過 第一介電層115而連接導(dǎo)電層110與導(dǎo)電板131的通孔132形成的電感成分在第一導(dǎo)電層 110與第二導(dǎo)電層120之間彼此L-C串聯(lián)連接，使得這樣的MT-EBG 100可以執(zhí)行作為一種 帶阻濾波器(band stop filter)的功能。然而，由于對于實現(xiàn)MT-EBG 100需要至少三層，因此該結(jié)構(gòu)具有的最大缺點(diǎn)在于層的數(shù)目增加。因此，出現(xiàn)不僅PCB制造成本增加而且交付周期(Lead Time)增加的問題。
同時，PT-EBG具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中具有特定圖案的多個EBG單元(參見圖2的 參考標(biāo)號220-1)重復(fù)地設(shè)置在用作電源層或接地層的一整個導(dǎo)電層上。PT-EBG的示意性 結(jié)構(gòu)示于圖2中。為了方便說明附圖，圖2還示出了總共僅四個EBG單元。
在圖2中，PT-EBG 200具有其中多個導(dǎo)電板221-1、221_2、221_3和221-4 (它們位 于與其上定位有任何一個導(dǎo)電層210的平面不同的平面內(nèi))通過使用由導(dǎo)電材料制成的分 支(branch) 222-1、222-2、222-3和222-4通過特定部分(圖2的導(dǎo)電板的角末端(corner end))而彼此橋連接(橋接)的形狀。 在這種情況下，具有寬面積(寬范圍，寬區(qū)域)的導(dǎo)電板221-l、221-2、221-3和 221-4形成低阻抗范圍。具有窄面積的導(dǎo)電分支(conductive branch) 222-1、222_2、222_3 和222-4形成高阻抗范圍。因此，PT-EBG通過其中交替重復(fù)低阻抗范圍和高阻抗范圍的結(jié) 構(gòu)執(zhí)行作為能夠屏蔽特定頻帶噪聲的帶阻濾波器的功能。 與MT-EBG結(jié)構(gòu)不同，這樣的PT-EBG結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)點(diǎn)在于電磁帶隙結(jié)構(gòu)可以借助 于僅兩個層來實現(xiàn)。然而，PT-EBG結(jié)構(gòu)具有的問題在于難以使單元更小，因為PT-EBG結(jié)構(gòu) 通過使用僅兩個阻抗成分無需不同因素形成EBG結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種能夠解決由于開關(guān)噪聲引起的EMI問題的電磁帶隙結(jié)構(gòu)。由于 具有圖案的特定結(jié)構(gòu)重復(fù)地設(shè)置在印刷電路板中，因此該電磁帶隙結(jié)構(gòu)可以屏蔽特定頻帶 中的開關(guān)噪聲并且可以在沒有增加層數(shù)和增加面積和體積的情況下被制造。結(jié)果，諸如移 動電話等的小型電子裝置可以被適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于電磁帶隙結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明的一個方面的特征在于一種電磁帶隙結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明實施方式的電磁 帶隙結(jié)構(gòu)可以包括在相同的平面上彼此橋連接的多個導(dǎo)電板，而各導(dǎo)電板均包括內(nèi)補(bǔ)片 (internal patch);第一環(huán)形補(bǔ)片，其與內(nèi)補(bǔ)片電分離并包圍內(nèi)補(bǔ)片；以及第二環(huán)形補(bǔ)片， 其包圍第一環(huán)形補(bǔ)片并通過一部分(portion)與第一環(huán)形補(bǔ)片電連接。
導(dǎo)電層可以鄰近地定位在其中設(shè)置有多個導(dǎo)電板的區(qū)域的上半部(u卯er part) 或下半部(lower part)中，而介電層可以置于多個導(dǎo)電板與鄰近定位的導(dǎo)電層之間。
電磁帶隙結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步包括至少一個穿過介電層的通孔，通孔的一端與內(nèi)補(bǔ)片 電連接，通孔的另一端與鄰近定位的導(dǎo)電層電連接。 內(nèi)補(bǔ)片可以具有通過減小導(dǎo)電板的輪廓形狀(外形，outlinesh即e)無需改變該 輪廓形狀而獲得的形狀并且可以位于導(dǎo)電板的中央。 第一環(huán)形補(bǔ)片和第二環(huán)形補(bǔ)片可以具有通過順序增大內(nèi)補(bǔ)片的輪廓形狀而獲得 的各個輪廓形狀。 導(dǎo)電板的輪廓形狀可以為矩形。 在內(nèi)補(bǔ)片與第一環(huán)形補(bǔ)片之間可以形成氣隙(空隙，air g即)以及在第二環(huán)形補(bǔ) 片與第一環(huán)形補(bǔ)片之間除了連接部分之外可以形成氣隙。 通過其使第一環(huán)形補(bǔ)片與第二環(huán)形補(bǔ)片電連接的部分可以是第一環(huán)形補(bǔ)片的轉(zhuǎn) 角(outer corner)之一的末端。 所有多個導(dǎo)電板均可以通過經(jīng)由角的末端使一個導(dǎo)電板與鄰近于該導(dǎo)電板的另一個導(dǎo)電板橋連接而彼此電連接。多個導(dǎo)電板可以具有相同的形狀和面積，并且可以被二 維地設(shè)置在相同的平面上。


圖1是示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的作為電磁帶隙結(jié)構(gòu)的蘑菇型(MT)EBG結(jié)構(gòu) 的視圖。 圖2是示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的作為電磁帶隙結(jié)構(gòu)的另一個實例的平面 型(PT)EBG結(jié)構(gòu)的視圖。 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的從頂部(上面)觀察的電磁帶隙結(jié)構(gòu)。
圖4示出了從底部觀察的圖3的電磁帶隙結(jié)構(gòu)。 圖5是示出了在根據(jù)本發(fā)明實施方式的電磁帶隙結(jié)構(gòu)中包括頻帶特性的模擬結(jié) 果的視圖。
具體實施例方式
在下文中，將參照附圖詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明實施方式的電磁帶隙結(jié)構(gòu)。在本發(fā) 明的整個描述中，當(dāng)其可能使本發(fā)明的主題不清楚時，將省略結(jié)合于此的已知技術(shù)的詳細(xì) 描述。用于本發(fā)明的描述的數(shù)量(例如，第一和第二等)是僅用于順序區(qū)別相同或相似實 體的識別符號。 圖3是示出了如從其頂部觀察的根據(jù)本發(fā)明實施方式的電磁帶隙結(jié)構(gòu)的視圖。圖 4是示出了如從其底部觀察的圖3的電磁帶隙結(jié)構(gòu)的視圖。在下文中，將參照圖3和圖4描 述本發(fā)明的電磁帶隙結(jié)構(gòu)所具有的特征。 本發(fā)明的電磁帶隙結(jié)構(gòu)包括在相同的平面上彼此橋連接的多個導(dǎo)電板。 例如，在圖3中，示出了其中具有相同形狀(即，矩形)和相等面積的四個導(dǎo)電板
320以2X2矩陣的形式布置在相同平面上的實例。在這種情況下，該四個導(dǎo)電板以其中一
個導(dǎo)電板通過一個角的末端與鄰近于該導(dǎo)電板的另一個導(dǎo)電板橋連接的方式電形成一個層。 這里，導(dǎo)電板的形狀可以為具有不同面積的多邊形，如矩形、六邊形、三角形等。不 必僅通過角末端來橋連接任何兩個導(dǎo)電板。只要多個導(dǎo)電板可以形成一個電信號層，則還 可以采用各種連接方法。更多數(shù)目的導(dǎo)電板可以被二維地設(shè)置在任何一個層的整個面積或 該層的必要部分中。 本發(fā)明的電磁帶隙結(jié)構(gòu)還包括一個導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層鄰近于其中設(shè)置有多個導(dǎo)電 板的區(qū)域的上半部或下半部而定位。介電層置于多個導(dǎo)電板與鄰近于該多個導(dǎo)電板定位的 導(dǎo)電層之間。 圖3和圖4示出了上面描述的物體(內(nèi)容，matter)的實例。換句話說，導(dǎo)電層310 位于鄰近其中四個導(dǎo)電板以2X2矩陣的形式設(shè)置的區(qū)域的下半部的位置，而介電層315置 于四個導(dǎo)電板與導(dǎo)電層310之間。 直到現(xiàn)在，電磁帶隙結(jié)構(gòu)具有與上述根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的平面型EBG(PT-EBG)相同的 結(jié)構(gòu)。即，本發(fā)明提供了一種不僅按原樣采用PT-EBG的優(yōu)點(diǎn)(即，借助于僅兩層可實施而 無需增加層數(shù))，而且通過減小EBG單元的尺寸使EBG單元更小的方法和結(jié)構(gòu)。
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為此，本發(fā)明使用一種在用作一個EBG單元的各導(dǎo)電板中實施具有特定圖案的內(nèi) 補(bǔ)片、第一環(huán)形補(bǔ)片和第二環(huán)形補(bǔ)片，以及使內(nèi)補(bǔ)片與至少一個通孔連接的方法。在下文 中，將集中于圖3和圖4的實施方式來描述本發(fā)明的內(nèi)在獨(dú)特特點(diǎn)。 此外，為了方便描述以及與根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的MT-EBG和PT-EBG的比較描述，根據(jù) 本發(fā)明的電磁帶隙結(jié)構(gòu)縮寫為環(huán)型EBG(RT-EBG)。由于根據(jù)圖3和圖4所示的實施方式的 RT-EBG的EBG單元重復(fù)和密集地設(shè)置有相同的形狀、面積和圖案，因此下面的描述將集中 在EBG單元中的一個(g卩，一個導(dǎo)電板)上。 在圖3和圖4中，根據(jù)本發(fā)明實施方式的RT-EBG 300的各EBG單元包括內(nèi)補(bǔ)片 321、圍繞與其電分離的內(nèi)補(bǔ)片321的第一環(huán)形補(bǔ)片322、以及圍繞通過部分324與其電連接 的第一環(huán)形補(bǔ)片322的第二環(huán)形補(bǔ)片323。 內(nèi)補(bǔ)片321具有通過減小導(dǎo)電板320的輪廓形狀(在這種情況下為矩形形狀)而 無需改變該輪廓形狀(即，按比例地)而獲得的形狀，并且位于整個導(dǎo)電板320的中央。
內(nèi)補(bǔ)片321還可以具有與導(dǎo)電板320不同的形狀。只要內(nèi)補(bǔ)片321位于導(dǎo)電板 320內(nèi)，內(nèi)補(bǔ)片321還可以位于除了導(dǎo)電板320的中央之外的任何位置。為了獲得第一環(huán)形 補(bǔ)片322和第二環(huán)形補(bǔ)片323的較長的圖案長度，內(nèi)補(bǔ)片321具有與導(dǎo)電板320相同的形 狀并位于導(dǎo)電板320的中央。 第一環(huán)形補(bǔ)片322和第二環(huán)形補(bǔ)片323由此可以分別具有通過順序增大內(nèi)補(bǔ)片 321的輪廓形狀而獲得的輪廓形狀。換句話說，在圖3中，由于導(dǎo)電板320具有矩形輪廓形 狀，所以內(nèi)補(bǔ)片321還具有減小的矩形輪廓形狀，并且第一環(huán)形補(bǔ)片322和第二環(huán)形補(bǔ)片 323還分別具有矩形輪廓形狀，該矩形輪廓形狀具有比內(nèi)補(bǔ)片321更長的周邊。
在本發(fā)明的RT-EBG的各EBG單元中，第一環(huán)形補(bǔ)片322通過部分(在圖3中形成 第一環(huán)形補(bǔ)片322的外部輪廓的角的末端324)與第二環(huán)形補(bǔ)片323電連接。內(nèi)補(bǔ)片321 與第一環(huán)形補(bǔ)片322和第二環(huán)形補(bǔ)片323電分離。 因此，在一個EBG單元中，第一環(huán)形補(bǔ)片322和第二環(huán)形補(bǔ)片323關(guān)于電信號形成 一個層。內(nèi)補(bǔ)片321關(guān)于電信號形成與由第一環(huán)形補(bǔ)片322和第二環(huán)形補(bǔ)片323形成的層 不同的層。 這里，通過至少一個通孔，內(nèi)補(bǔ)片321可以與位于與其上定位有導(dǎo)電板的平面不 同的平面上的導(dǎo)電層電連接。可以理解，借助于通孔325，內(nèi)補(bǔ)片321關(guān)于電信號形成與導(dǎo) 電層310相同的層，其中通孔325穿過介電層315并且其一端和另一端分別與內(nèi)補(bǔ)片321 和鄰近于導(dǎo)電板定位的導(dǎo)電層310連接。 如上所述，可以關(guān)于電信號區(qū)分的兩個層中的每一個均可以例如分別用作電源層 和接地層。在這種情況下，電源層與接地層之間的開關(guān)噪聲或傳導(dǎo)噪聲可以被構(gòu)成本發(fā)明 的RT-EBG的各EBG單元屏蔽。 在下文中，下面將描述通過本發(fā)明的RT-EBG的噪聲屏蔽(即，在特定頻帶中的屏 蔽)的原理。 如上所述，由于本發(fā)明的RT-EBG基本上包括PT-EBG結(jié)構(gòu)，因此RT-EBG具有阻抗 成分，該阻抗成分具有基于PT-EBG結(jié)構(gòu)的兩個不同值，即，從而保持作為基本帶阻濾波器 的功能。 此外，本發(fā)明的RT-EBG可以另外獲得與第一環(huán)形補(bǔ)片322和第二環(huán)形補(bǔ)片323的長度一樣多的電感成分，并且可以另外獲得由連接內(nèi)補(bǔ)片321與導(dǎo)電層310的通孔325引 起的電感成分。此外，本發(fā)明的RT-EBG獲得增加電容成分的效果以及增加電感成分的效果。 在本發(fā)明的RT-EBG中，通過在內(nèi)補(bǔ)片321與第一環(huán)形補(bǔ)片322之間以及在第二環(huán) 形補(bǔ)片323與第一環(huán)形補(bǔ)片322之間除了連接部分之外蝕刻來形成氣隙。這使電容成分增 加與其中介電材料置于兩種導(dǎo)電材料之間的效果相同的效果。 同樣地，由于本發(fā)明的RT-EBG可以使用另外可獲得的電感成分和電容成分，包括 由PT-EBG所具有的兩個阻抗成分引起的噪聲屏蔽的效果，所以與具有相同尺寸的EBG單元 相比，形成了較低頻帶的阻帶。 這通過圖5的模擬結(jié)果明確地清楚。在圖5中，由參考標(biāo)號"ll"表示的頻率特性 曲線表明，在PCB中沒有采用EBG結(jié)構(gòu)。由參考標(biāo)號"12"表示的頻率特性曲線表明，在PCB 中采用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的PT-EBG結(jié)構(gòu)。由參考標(biāo)號"13"表示的頻率特性曲線表明，在PCB中 采用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的MT-EBG結(jié)構(gòu)。由參考標(biāo)號"14"表示的頻率特性曲線表明，在PCB中 采用根據(jù)本發(fā)明的RT-EBG結(jié)構(gòu)。上面所有的EBG結(jié)構(gòu)的EBG單元均具有相同的尺寸。
根據(jù)圖5的模擬結(jié)果，基于具有相同尺寸的EBG單元，可以發(fā)現(xiàn)，與在_50dB屏蔽 率的基礎(chǔ)上MT-EBG和PT-EBG的阻帶大約超過10GHz的事實相比，在_50dB屏蔽率的基礎(chǔ) 上本發(fā)明的RT-EBG的阻帶在8GHz附近形成。 如上所述，新提出的RT-EBG改善了現(xiàn)有的MT-EBG和PT-EBG的缺點(diǎn)。從結(jié)構(gòu)的觀 點(diǎn)來看，通過使用氣隙通過另外形成電容成分在沒有增加層的情況下來實現(xiàn)EBG特性。關(guān) 于難以使EBG單元更小的問題，即，PT-EBG的缺點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明的RT-EBG結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成能 夠通過通孔和插入到單位單元中的氣隙來控制帶隙。可以注意到，可以借助于增加這樣的 電容成分和增加這樣的電感成分而使EBG單元更小。實際上，由于EBG單元應(yīng)該預(yù)先較小 以便將EBG結(jié)構(gòu)應(yīng)用于諸如移動電話等的電子裝置，因此根據(jù)本發(fā)明的RT-EBG結(jié)構(gòu)具有極 好的優(yōu)點(diǎn)在于它可以使EBG單元更小而無需增加層數(shù)。 雖然已經(jīng)參照其示例性實施方式描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理 解到，在不背離如由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行形式 和細(xì)節(jié)方面的各種變化和更改。
權(quán)利要求
一種包括在相同的平面上彼此橋連接的多個導(dǎo)電板的電磁帶隙結(jié)構(gòu)，而各所述導(dǎo)電板包括內(nèi)補(bǔ)片；第一環(huán)形補(bǔ)片，所述第一環(huán)形補(bǔ)片被構(gòu)造成與所述內(nèi)補(bǔ)片電分離并包圍所述內(nèi)補(bǔ)片；以及第二環(huán)形補(bǔ)片，所述第二環(huán)形補(bǔ)片被構(gòu)造成包圍所述第一環(huán)形補(bǔ)片并通過一部分與所述第一環(huán)形補(bǔ)片電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁帶隙結(jié)構(gòu)，其中，導(dǎo)電層鄰近地定位在其中設(shè)置有所述 多個導(dǎo)電板的區(qū)域的上半部或下半部中，而介電層置于所述多個導(dǎo)電板與鄰近定位的導(dǎo)電 層之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁帶隙結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括被構(gòu)造成穿過所述介電層的至少 一個通孔，所述通孔的一端與所述內(nèi)補(bǔ)片電連接，所述通孔的另一端與所述鄰近定位的導(dǎo) 電層電連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁帶隙結(jié)構(gòu)，其中，所述內(nèi)補(bǔ)片具有通過減小所述導(dǎo)電板 的輪廓形狀無需改變所述輪廓形狀而獲得的形狀并且位于所述導(dǎo)電板的中央。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁帶隙結(jié)構(gòu)，其中，所述第一環(huán)形補(bǔ)片和所述第二環(huán)形補(bǔ) 片具有通過順序增大所述內(nèi)補(bǔ)片的輪廓形狀而獲得的各個輪廓形狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁帶隙結(jié)構(gòu)，其中，所述導(dǎo)電板的所述輪廓形狀為矩形。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁帶隙結(jié)構(gòu)，其中，在所述內(nèi)補(bǔ)片與所述第一環(huán)形補(bǔ)片之 間形成氣隙以及在所述第二環(huán)形補(bǔ)片與所述第一環(huán)形補(bǔ)片之間除了連接部分之外形成氣 隙。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁帶隙結(jié)構(gòu)，其中，通過其使所述第一環(huán)形補(bǔ)片與所述第 二環(huán)形補(bǔ)片電連接的所述部分是所述第一環(huán)形補(bǔ)片的轉(zhuǎn)角之一的末端。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁帶隙結(jié)構(gòu)，其中，所有所述多個導(dǎo)電板均通過經(jīng)由角的 末端使一個導(dǎo)電板與鄰近于所述導(dǎo)電板的另一個導(dǎo)電板橋連接而彼此電連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁帶隙結(jié)構(gòu)，其中，所述多個導(dǎo)電板具有相同的形狀和面 積并被二維地設(shè)置在所述相同的平面上。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種電磁帶隙結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明實施方式的電磁帶隙結(jié)構(gòu)包括在相同的平面上彼此橋連接的多個導(dǎo)電板，而各導(dǎo)電板均包括內(nèi)補(bǔ)片；與內(nèi)補(bǔ)片電分離并包圍內(nèi)補(bǔ)片的第一環(huán)形補(bǔ)片；以及包圍第一環(huán)形補(bǔ)片并通過一部分與第一環(huán)形補(bǔ)片電連接的第二環(huán)形補(bǔ)片。
文檔編號H01P1/20GK101714681SQ20091014901
公開日2010年5月26日 申請日期2009年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月8日
發(fā)明者丘奉完, 楊德桭, 趙元佑, 金亨鎬 申請人:三星電機(jī)株式會社