CN101453828A - 电磁带隙结构与印刷电路板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁带隙结构和一种包括该电磁带隙结构的印刷电路板。根据本发明的电磁带隙结构可包括电介质层；多个导电板；以及穿引通孔，以将两个导电板彼此电连接。在本文中，穿引通孔可分别包括第一通孔和第二通孔，其穿过电介质层，并具有一个与两个导电板中的每一个位于相同平面上的端部；连接图案，具有分别连接至第一通孔和第二通孔的另一端部的各个端部；以及第一扩展图案，与一个导电板位于相同的平面并具有一个连接至第一通孔的一个端部的端部、以及另一个连接至一个导电板的端部。

Description

电磁带隙结构与印刷电路板

相关申请交叉参考

本申请要求2007年12月7日和2008年6月18日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2007-0126760号和第10-2008-0057443号的优先权，其披露内容作为整体引入本文以供参考。

技术领域

本发明涉及一种电磁带隙结构，更具体地，本发明涉及一种能够阻止预定频带范围内的信号传递的电磁带隙结构和一种具有该电磁带隙结构的印刷电路板。

背景技术

新型电子设备和通讯设备逐渐变得越来越小、越来越薄并且越来越轻，这反映出如今对于增大灵活性(可动性，mobility)的重视。

这些电子和通讯设备具有多种复杂的电子电路(即，模拟电路和数字电路)用于实行它们的功能和运作。这些电子电路通常通过被实施在印刷电路板(PCB)中来发挥它们的功能。PCB上的电子电路彼此之间通常具有不同的工作频率。

实施了多个电子电路的印刷电路板经常具有噪声(即，混合信号)问题，这是由于由一个电子电路工作频率及其相应的谐波分量(harmonics component)而产生的电磁(EM)波传递和干扰至另一个电子电路而导致的。传递的噪声可大致分为辐射噪声和传导噪声。

通过在电子电路上覆盖保护性盖子(protective cap)能够容易地避免辐射噪声。然而，防止传导噪声(参照图1的附图标记150)却不那么容易，因为传导噪声是通过板内的信号传输通路而被传输的。

参照图1将更加详细地描述噪声问题。图1是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截面图。尽管图1示出了4-层印刷电路板100，但显而易见的是，该印刷电路板可改变为具有2、6或8层结构。

如图1所述，印刷电路板100包括金属层110-1、110-2、110-3和110-4(下文中，统称为110)以及介于金属层110之间的电介质层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被实施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)。例如，在移动通讯设备中，如在移动电话中，两个具有不同工作频率的电子电路130和140可以分别为用作微处理器的数字电路，和用于接收和传输RF信号的RF电路(即，模拟电路)。

本文中，如果假定由附图标记110-2表示的金属层为接地层以及由附图标记110-3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各自的接地引脚(ground pin)电连接至由附图标记110-2表示的金属层并且各自的电源引脚(power pin)电连接至由附图标记110-3表示的金属层。在印刷电路板100中，每个接地层也通过通孔(via)而彼此电连接。同样，每个电源层也通过通孔(参照图1中的附图标记160)彼此电连接。

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，由第一电子电路130的工作频率及其谐波分量引起的传导噪声150传输至第二电子电路140。这对于第二电子电路140准确的运行/工作具有不利的影响。

随着电子设备复杂性的不断增大以及数字电路的越来越高的工作频率，要解决这个传导噪声问题也越来越困难。尤其是当电子设备使用较高的频带时，用于解决传导噪声问题的典型的旁路电容方法或去耦电容方法就不再适合了。

此外，当需要在具有多种电子电路(其形成于相同的板上或形成在诸如系统封装(SiP)的狭窄区域内)的复杂线路板中实施多个有源器件和无源器件时或者当工作频率需要较高的频带时，例如在网板(network board)中，上述的解决方案是不适合的。

发明内容

本发明提供了一种电磁带隙结构和一种具有电磁带隙结构的印刷电路板，该电磁带隙结构由于具有较小的尺寸(compact size)和较低的带隙频率而减少了特定频率的噪声。

本发明还提供了一种电磁带隙结构和一种具有其的印刷电路板，在将多个有源部件和无源部件应用到如系统封装(SiP)的狭窄区域中的情况下，由于具有较小的尺寸并获得了较高的电阻和较高的电感，而使得它易于设计。

另外，本发明提供了一种电磁带隙结构和一种具有其的印刷电路板，其解决了包括RF电路和数字电路(它们置于相同板上)的电子设备(例如，移动通讯设备)中的混合信号问题。

本发明的一个方面展示(feature)了一种电磁带隙结构，包括电介质层；多个导电板；以及穿引通孔(stitching via)(设置为使得任意两个导电板彼此电连接)。在本文中，穿引通孔可包括第一通孔，其穿过电介质层并具有一个端部(位于与两个导电板中的任一个相同的平面上)；第二通孔，其穿过电介质层并具有一个端部(位于与两个导电板中的另一个相同的平面上)；连接图案(connection pattern)，具有一个连接至第一通孔的另一端部的端部，以及另一个连接至第二通孔的另一端部的端部；以及第一扩展图案(延伸图案extension pattern)，位于与任一个导电板相同的平面上并具有一个连接至第一通孔的一个端部的端部，以及另一个连接至任一个导电板的端部。

电磁带隙结构可进一步包括导电层。在本文中，电介质层可置于导电板和导电层之间。此时，导电层可包括隔离孔(clearancehole)，而连接图案可容纳在该隔离孔中。

穿引通孔可进一步包括第二扩展图案，位于与另一个导电板相同的平面上并具有一个连接至第二通孔的一个端部的端部，以及另一个连接至另一个导电板的端部。

导电板可位于相同的平面上。导电板可具有相同的尺寸。可替代地，导电板可区分为具有不同导电板尺寸的多个组。另外，导电板可具有多边形、圆形或椭圆形形状。

本发明的另一个方面展示了一种包括电磁带隙结构的印刷电路板，电磁带隙结构设置为包括电介质层、多个导电板和使任意两个导电板彼此连接的穿引通孔，并被布置在印刷电路板的噪声源点与噪声阻断终点之间的噪声传递通路区域中。

本发明中，穿引通孔可包括第一通孔，其穿过电介质层，并具有一个端部，该端部位于与两个导电板中的任一个相同的平面上；第二通孔，其穿过电介质层，并具有一个端部，该端部位于与两个导电板中的另一个相同的平面上；连接图案，具有一个连接至第一通孔的另一个端部的端部，以及另一个连接至第二通孔的另一个端部的端部；以及第一扩展图案，位于与导电板中的任意一个相同的平面上并具有一个连接至第一通孔的一个端部的端部，以及另一个连接至任意一个导电板的端部。

印刷电路板可进一步包括导电层。本文中，电介质层可位于导电板与导电层之间。此时，导电层可包括隔离孔，而连接图案可容纳在该隔离孔中。

导电层可以是接地层和电源层中的一个，并且导电板可与其它电连接。

导电层可以是接地层，并且导电板可以与信号层电连接。

穿引通孔可进一步包括第二扩展图案，位于与另一个导电板相同的平面上并具有一个连接至第二通孔的一个端部的端部，以及另一个连接至另一个导电板的端部。

导电板可位于相同的平面上。导电板可具有相同的尺寸。可替代地，导电板可区分为具有不同导电板尺寸的多个组。另外，导电板可具有多边形、圆形或椭圆形。

具有不同工作频率的两个电子电路可实施在印刷电路板中，而噪声源点和噪声阻断终点可分别对应于一个位置和另一个位置，两个电路将实现于其中。

附图说明

参照以下描述、所附权利要求以及附图，本发明的这些和其他特征、方面和优点将得到更好的理解，其中：

图1示出了包括模拟电路和数字电路的印刷电路板的截面图；

图2A示出了包括穿引通孔的电磁带隙结构的一个实例(作为本发明的对比对象)的3-D透视图；

图2B示出了包括穿引通孔的电磁带隙结构的另一个实例(作为本发明的对比对象)的3-D透视图；

图2C示出了图2A中示出的电磁带隙结构的等效电路；

图3示出了根据本发明的第一种实施方式的包括穿孔通孔的电磁带隙结构的3-D透视图；

图4A示出了在图3中示出的电磁结构的连接图案；

图4B示出了在图3中示出的电磁结构的扩展图案；

图5A至图5C分别示出了根据本发明的第二种实施方式至第四种实施方式的电磁带隙结构的平面图；

图6A示出了包括矩形金属板的电磁带隙结构布局的平面图；

图6B示出了包括三角形金属板的电磁带隙结构布局的平面图；

图6C示出了一种电磁带隙结构的带形布局的平面图；

图6D和图6E示出了包括多组具有不同尺寸的金属板的电磁带隙结构布局的平面图；

图7A和图7B示出了用于检测根据本发明的一种实施方式的电磁带隙结构的噪声阻断的可能性(noise blocking possibility)的实施例模型；以及

图7C示出了当应用图7A和图7B的实施例模型时模拟的各自的结果曲线图。

具体实施方式

由于本发明可具有多种变换和多种实施方式，因而将参照附图对特定的实施方式进行说明和描述。然而，这并非为了将本发明限定为特定的实施方式，而应解释为包括由本发明的精神和范围所覆盖的所有的改变、等同物和替代物。整个附图中，相同的部件具有相同的附图标记。在本发明的通篇说明书中，当确定某种技术的描述偏离本发明点时，将省略其相关的详细描述。

术语诸如“第一”和“第二”可用于描述多种元件，但上述元件不应局限于上述术语。上述术语仅用于使一个元件与另一个元件区分开来。例如，第一元件可称为第二元件，反之亦然，而不违背本发明的权利要求的范围。术语“和/或”可包括多个列出术语的组合或多个列出术语中的一个。

当描述一个元件“连接”或“接近(access)”另一个元件时，应解释为直接连接或接近另一个元件，并且如果可能二者之间可具有另一元件。另一方面，如果描述一个元件“直接连接”或“直接接近”另一个元件时，应解释为二者之间不具有其他元件。

在说明书中使用的术语仅仅意在描述特定的实施方式，并非要限制本发明。除非另外明确地使用，则单数的表达包括复数含义。在本说明书中，诸如“包括”或“包含(consist of)”的表达，意指一种特性、一个数字、一个步骤、一个操作、一个元件、它们的一部分或其组合，而不应解释为排除任何一个或多个其他特性、数字、步骤、操作、元件、它们的一部分或其组合的存在或可能性。

除非另外定义，本文中使用的所有术语，包括技术术语和科学术语，具有与本发明所属领域中普通技术人员通常所理解的相同的含义。在通用词典中定义的任何术语应解释为在相关领域的情况下具有相同的含义，除非另外明确地定义，不应理解为具有唯心主义或过分形式主义的含义。

在参照附图描述电磁带隙结构以及具有其的印刷电路板之前，为了容易地理解本发明，在下文中将参照图2A至图2C描述具有穿引通孔的电磁带隙结构的一些实例，作为根据本发明的一些实施方式的对比对象。

虽然贯穿对本发明的电磁带隙结构的描述中使用了金属层和金属板。然而，本领域中普通技术人员应清楚地理解，任何其他的导电层和导电板可替代金属层和金属板。

并且，虽然为了阐述方便，图2A、图2B和图3仅示出了两个金属板，但如图4A至图7B中所示电磁带隙结构可具有多个可作为它的元件的金属板。

图2A中示出的电磁带隙结构200可包括金属层210、与金属层210间隔一段距离的多个金属板230-1和230-2(下文中，称为第一金属板230-1和第二金属板230-2)以及穿引通孔240。换言之，在图2A中示出的电磁带隙结构200可具有2-层结构形式，包括金属层210位于其中的第一层和多个金属板230-1和230-2位于其中的第二层。电介质层220可介于金属层210和多个金属板230-1和230-2之间。

在本文中，为了阐述方便(在图2B和图3的情况中也是如此)，图2A仅示出了构成电磁带隙结构的元件(即，构成包括穿引通孔的2-层电磁带隙的部件)。因此，第一层(图2A中示出的第一金属层位于其中)以及第二层(图2A中示出的多个金属板230-1和230-2位于其中)可以是多层印刷电路板的任意两层。

换言之，显而易见的是，在金属层210下方、金属板230-1和230-2上方和/或金属层210和金属板230-1与230-2之间可具有至少一个另外的金属层。

例如，在图2A中示出的电磁带隙结构200可位于多层印刷电路板中任意两个分别作为电源层和接地层而发挥作用的金属层之间，以便阻挡传导噪声(这同样适用于图2B和图3中示出的根据本发明的其他实施方式的电磁带隙结构)。

由于传导噪声的问题并不局限于电源层和接地层之间的区间内，因此在图2A至图4B中示出的电磁带隙结构可位于多层印刷电路板中彼此之间位于不同层上的任意两个接地层之间或电源层之间。

因而，金属层210可以是印刷电路板中用于传输电信号的任意金属层。例如，金属层210可以是作为电源层或接地层发挥作用的任意金属层或作为构成信号线路(signal line)的信号层而发挥作用的任意金属层。

金属层210可与多个金属板置于不同的平面上并且与多个金属板230-1和230-2电隔离(electrically separated)。换言之，金属层210可在印刷电路板中关于电信号形成与多个金属板230-1和230-2不同的层。

例如，如果金属层210是电源层，该金属板可电连接至接地层。如果金属层210是接地层，金属板可电连接至电源层。可替代地，如果金属层210是信号层，金属板可电连接至接地层。如果金属层210是接地层，金属板可电连接至信号层。

多个金属板230-1和230-2可位于金属层210上方的平面上。任意两个金属板可通过穿引通孔而彼此电连接。如此，使任意两个金属板彼此电连接的各个穿引通孔可将每个金属板电连接为一个电路。

在本文中，图2A示出了一个金属板与其相邻的金属板通过各个穿引通孔彼此电连接，因而每个金属板彼此之间进行电连接的形式(即，图6的形式)。然而，可以使用任何方法通过穿引通孔使金属板彼此电连接，只要所有的金属板能够通过彼此电连接而形成闭合的回路。

同样的，虽然为了阐述方便，图2A仅示出了两个具有相同大小的方形金属板，但多种其他改变是可以的(这同样适用于图2B和图3)。将参照图6A至图6E对其进行简要地描述。

例如，金属板可具有各种多边形，不仅包括如图6A中示出的矩形以及如图6B中所示的三角形，并且还包括六边形、八边形。当然，金属板可不局限于诸如圆形或椭圆形的特定形状。各个金属板还可以具有相同的尺寸(例如，面积和厚度)，如图6A、图6B和图6C中所示。如果金属板具有不同的尺寸，如图6D或图6E所示，可根据多个组中的各个具有不同尺寸的组对金属板进行区分和布置。

在图6D的情况中，可交替排列具有相对较大尺寸的金属板B和具有相对较小尺寸的金属板C，且各个金属板可通过穿引通孔分别电连接至其相邻的金属板。

在图6E的情况下，可排列具有相对较大尺寸的金属板D和具有相对较小尺寸的金属板E1、E2、E3和E4。小金属板E1、E2、E3和E4可以以2×2的形式成组。由4个小金属板E1、E2、E3和E4组成的各个组可占据与较大金属板D相似的区域。小金属板E1、E2、E3和E4可通过4个穿引通孔电连接至相应的相邻金属板。同样的，由于在大金属板D周围有8个小金属板，所以大金属板D可通过8个穿引通孔电连接至其相邻的小金属板。

由于图6A至图6E示出了从上表面观看时的排列在印刷电路板中的各个电磁带隙结构，每一个金属板可对应于电磁带隙结构的各个单元(cell)。

特别地，图6A、图6B、图6D和图6E示出了电磁带隙结构重复排列在印刷电路板内表面的全部分上的情况。图6C示出了电磁带隙结构排列在印刷电路板内表面的一部分上的情况。

简言之，虽然电磁带隙结构单元可紧密排列在印刷电路板内表面的全部分上(如图6A中所示)，但多个单元也可自然地排列在某些通路上(如图6C中所示)。

例如，如图6C中所示，如果假定点11代表噪声源点而点12代表噪声阻断终点，这些单元可沿着噪声源点11和噪声阻断终点12之间的噪声传递通路重复排列在至少一条线上。可替代地，如图6C中所示，如果假定点21代表噪声源点而点22代表噪声阻断终点，这些单元可排列在至少一条线中，以具有交叉并阻断噪声源点21和噪声阻断终点22之间的噪声传递通路的形状(即由阻断屏蔽(shield)而被屏蔽的形状)。

本文中，如果假定任意两个具有不同工作频率的电子电路(是指如上所述的图1中的第一电子电路130和第二电子电路140，)实施于印刷电路板中，则噪声源点和噪声阻断终点可对应于实施这两个电子电路的各个位置。

穿引通孔可使多个金属板中的任意两个彼此电连接。本说明书的所有附图均示出穿引通孔使得两个相邻的金属板彼此电连接。然而，通过穿引通孔彼此连接的两个金属板并不是必须是两个相邻的金属板。

同样，虽然示出了一个金属板通过一个穿引通孔连接至另一个金属板，然而对于连接任意两个金属板的穿引通孔的数量，电磁带隙结构显然不必具有任何局限性。

尽管如此，以下所有的描述均是关于通过一个穿引通孔使两个相邻的金属板彼此连接的情况。

穿引通孔240可以包括第一通孔241、第二通孔242以及连接图案243而形成，从而使得两个相邻的金属板电连接。

在本文中，第一通孔241可起始于连接至第一金属板230-1的一个端部241a并穿过电介质层220而形成，第二通孔242可起始于连接至金属板230-2的一个端部242a并穿过电介质层220而形成。连接图案243可与金属层210位于相同的平面并具有一个连接至第一通孔241的另一个端部241b的端部，以及另一个连接至第二通孔242的另一个端部242b的端部。

此时，显而易见的是在每个通孔的一个端部和另一个端部可形成与通孔相比具有较大尺寸的通孔焊盘(via land)，以减少用于形成通孔的钻孔工艺的位置误差。因而，将省略相关的详细描述。

同样，隔离孔250可形成于穿引通孔240的连接图案243的边缘，以防止金属板230-1和230-2电连接至金属层210。换言之，连接图案243可容纳在隔离孔250中。

这里应明了的是，为了使金属板彼此电连接，必要的是仅在穿引通孔240的第一通孔241和第二通孔242的内壁上形成电镀层，或者穿引通孔240内部填充有导电材料(例如，导电浆料)，并且连接图案243为诸如金属的导电材料。

结果，在图2A中的电磁带隙结构中，两个相邻的金属板230-1和230-2可能不在相同的平面上进行连接。取而代之地，两个相邻金属板230-1和230-2可由穿引通孔240通过另一个平面(即与金属层210相同的平面)彼此连接。因此，图2A中的具有穿引通孔240的电磁带隙结构200能够更加容易地获得电感成分，在相同条件下，该电感成分与在相同平面上使相邻金属板彼此连接的电感成分相比具有较长的长度。

另外，由于本发明的相邻金属板通过穿引通孔240而彼此连接，则不必形成另外的图案来电连接位于两层上的金属板。这样可以使金属板之间的间隔距离变窄。因此，这可能可以增加在相邻金属板之间形成的电容成分(capacitance component)。

下面将描述图2A中示出的结构作为电磁带隙结构而发挥阻断特定频带信号作用的原理。

电介质层220可介于金属层210和金属板230-1与230-2之间。这可导致在金属层210和金属板230-1与230-2之间以及这两个相邻金属板之间形成电容成分。同样的，在这两个相邻的金属板之间可存在电感成分，通过穿引通孔240连接穿过第一通孔241→连接图案243→第二通孔242。

此时，电容成分的值可以根据不同的因素而改变，例如金属层210和金属板230-1与230-2之间的间隔距离以及两个相邻金属板之间的间隔距离、形成电介质层220的电介质材料的介电常数以及金属板的尺寸、形状和面积。同样地，电感成分的值可以根据各种因素而改变，诸如第一通孔241、第二通孔242和/或连接图案243的形状、长度、深度、宽度和面积。

因而，适当调整和设计上述各种因素使得图2A的结构作为电磁带隙结构(即，带阻滤波器)发挥去除或阻断目标频带的特定噪声或特定信号的作用成为可能。这一点通过图2C的等效电路可容易地理解。

图2C的等效电路与图2A的电磁带隙结构相比，电感成分L1可对应于第一通孔241，且电感成分L2可对应于第二通孔242。电感成分L3可对应于连接图案243。C1可以是金属板230-1和230-2以及位于金属板230-1和230-2上方的另一个电介质层和另一个金属层的电容成分。C2和C3可以是位于连接图案243相同平面上的金属层210和位于连接图案243平面下方的另一个电介质层和另一个金属层的电容成分。

在图2A中示出的电磁带隙结构可作为带阻滤波器发挥作用，其根据以上等效电路阻断特定频带的信号。

换言之，如在图2C的等效电路中所示，低频带信号x(参照图2C)和高频带信号y(参照图2C)可通过电磁带隙结构，而范围在低频带与高频带之间的特定频带信号z1、z2和z3(参照图2C)被电磁带隙结构阻断。

因此，如果图2A的结构重复排列在作为噪声传递通路的印刷电路板内表面的全部分(参照图6A、图6B、图6D和图6E)或一部分时(参照图6C)(这也适用于图3的结构)，其可以作为能够阻止特定频带的信号传递的电磁带隙结构而发挥作用。

同样或类似的想法可应用到图2B的电磁带隙结构。

与图2A的电磁带隙结构相比，图2B的电磁带隙结构没有与金属层210相对应的金属层。

具有穿引通孔的电磁带隙结构并非必须包括位于具有穿引通孔以及金属板的区域下方的金属层。这是因为，穿引通孔240的连接图案243不必总是形成于具有金属层的区间(space)上。

换言之，如果与对应于连接图案243将要在其相同的平面上存在金属层，则连接图案243能够以这样的形式制造，即如图2A中所示，其在容纳在相同平面上的金属层210中形成的隔离孔250中。然而，如图2B中所示，可能没有额外的金属层位于将形成连接图案243的区域内。当然，在图2B中金属板下方还可以有电介质层220。

同样地，包括穿引通孔的2-层电磁带隙结构不必总是形成为具有堆叠结构的形式，在该堆叠形式中金属板230-1和230-2堆叠在电介质层220上且电介质层220堆叠在金属层210上。换言之，包括穿引通孔的电磁带隙结构可形成为具有另一种结构形状，其包括金属板位于其中的低层、金属层位于其中的高层、介于低层和高层之间的电介质层以及穿过电介质层的穿引通孔(即，一种结构形式，其中高层和低层的位置与图2A中的位置相反)。当然，可以预测的是，图2A中示出的电磁带隙结构与图2B的电磁带隙结构具有相同或相似的噪声阻断效应。

在下文中，将参照图3至图5C以及图7A至图7C，根据本发明实施方式对更广泛采用上述噪声阻断基本原理的电磁带隙结构进行详细描述。

首先，根据本发明的一些实施方式的电磁带隙结构(在相关附图中示出的)，具有与图2A至图2C相同的结构形式，只是有一点不同，即穿引通孔还包括扩展图案。因此，本领域中的普通技术人员能够清楚地理解，对于在图2A至图2C以及图6A和图6E中示出的上述电磁带隙结构及其噪声阻断原理的总体细节可以相同地或相似地适用于下述根据本发明实施方式的电磁带隙结构。

图3示出了根据本发明的第一种实施方式的包括穿引通孔的电磁带隙结构的3-D透视图。图4A示出了在图3中示出的电磁带隙结构的连接图案，以及图4B示出了在图3中示出的电磁带隙结构的扩展图案。

如图3至图4B中所示，根据本发明的一种实施方式的电磁带隙结构300可包括金属层310、与金属层310间隔的多个金属板330-1和330-2(下文中，分别称为第一金属板和第二金属板)以及穿引通孔340。

如此这样，电磁带隙结构300可具有两种平面结构形式。例如，金属层310可位于第一层，而金属板330-1和330-2可位于第二层。可替代地，如上所述，金属层310可位于第二层，而金属板330-1和330-2可位于第一层。此时，电介质层320可介于第一和第二层之间。

虽然为了阐述方便，图3仅示出了在纵向方向彼此相邻的两个金属板，并没有示出多个金属板，然而其他多个金属板可以排列在任意一个金属板的左边、右边、上边和/或下边的任意区域。

根据本发明，与图2A的穿引通孔相似，穿引通孔340可以形成为包括第一通孔341、第二通孔342以及连接图案343，从而使得两个相邻金属板彼此电连接。特别地，第一通孔341可穿过电介质层320并具有一个位于与第一金属板330-1相同平面上的端部341a，并且第二通孔342可穿过电介质层320并具有一个位于与第二金属板330-2相同平面上的端部342a。

连接图案343也可位于与金属层310相同的平面上并具有一个连接至第一通孔341的另一个端部341b的端部，以及另一个连接至第二通孔342的另一端部342b的端部。在穿引通孔340的连接图案343的边缘处还可形成隔离孔350，以防止金属板330-1和330-2电连接至金属层310。

当然，在连接图案343将要形成的区域中(参考参照图2B的上述描述)可能没有金属层(指图3的金属层310)。在这种情况下，可以并非必须另外包括上述隔离孔。

在根据本发明的另一种实施方式的电磁带隙结构300中，穿引通孔340可进一步包括扩展图案344和345(下文中，分别称为第一扩展图案和第二扩展图案)。

在本发明中，第一扩展图案344可以这样的图案(pattern)形成，即起始于第一通孔341的端部341a并从相同的平面(即，第一金属板330-1)扩展，而第二扩展图案345可以这样的图案形成，即起始于第二通孔342的端部342a并从相同的平面(即，第二金属板330-2)扩展。

换言之，第一扩展图案344可具有一个连接至第一通孔341的端部341a的端部，以及另一个连接至第一金属板330-1的端部，从而将第一通孔341与第一金属板330-1电连接。相似地，第二扩展图案345可具有一个连接至第二通孔342的端部342a的端部，以及另一个连接至第二金属板330-2的端部，从而将第二通孔342与第二金属板330-2电连接。

第一扩展图案344和第二扩展图案345的图案，可以根据第一通孔341的端部341a相邻区域的蚀刻孔(etched hole)361以及第二通孔342的端部342a相邻区域的蚀刻孔362各自的形状，进行相对地确定。

因此，虽然本说明的每幅图均示出了扩展图案具有棒条(bar)形状的情况，然而扩展图案可以具有多种类型(例如，轨迹型(tracetype)和螺旋型)，限制条件为不可与金属板分离。所以，可能要求蚀刻孔361和362以开放的弯曲形状、而非闭合的弯曲形状形成，从而使得金属板不与扩展图案分离。

因此，根据本发明，两个相邻金属板330-1和330-2可以通过穿引通孔340，以这样的顺序彼此电连接，即第一金属板330-1→第一扩展图案344→第一通孔341→连接图案343→第二通孔342→第二扩展图案345→第二金属板330-2(假定信号是从第一金属板330-1至第二金属板330-2进行的)。

换言之，由于图3的穿引通孔340与图2A相比可进一步包括扩展图案，因此其与图2A相比，可以另外获得与相同条件下由扩展图案扩展的长度成分(length component)相同大小的电感值。因此，如果仅使用第一扩展图案344和第二扩展图案345中的一个即可获得足够的必需电感值，可以省略另外一个。

此时，在典型的印刷电路板中，金属层310可作为电源层和接地层中的任一个而发挥作用。通过穿引通孔340使得每个相邻金属板彼此连接，多个金属板330-1和330-2也可以形成一个闭合的电路，从而作为另一个电源层和接地层中的而发挥作用。

可替代地，如果假定本发明的电磁带隙结构300应用于系统封装(SIP)中，则金属层310可作为接地层发挥作用，而通过穿引通孔340连接的多个金属板330-1和330-2可作为用于传递信号的信号层来发挥作用。

根据上述原理，电磁带隙结构300可排列在噪声源点和噪声阻断终点之间的噪声传递通路的区域内，从而阻断或减少特定频带的噪声。噪声源点和噪声阻断终点可分别对应于一个位置和另一个位置，两个电子电路将在其中实施。

上述图3至图4B的电磁带隙结构是基于以下假设而进行描述的，即任何一个金属板可以通过相应的穿引通孔与其他金属板连接，而其他金属板中的每一个布置在该金属板的上方、上方、左侧和右侧，所有金属板可位于相同的平面并且每个金属板可具有相同的形状和大小。

然而，应该明了的是，本发明并不局限于上述实施方式并且可以存在多种其他实施方式和更改。例如，在电磁带隙结构中，各个金属板可具有不同的形状(例如，多边形、圆形、以及椭圆形)以及不同的大小。可替代地，各个金属板可独立地、集中地或者基于某种规则布置在两个或多个不同的平面上。

如果至少一个金属板堆叠在不同于其他金属板堆叠的平面上，电磁带隙结构将具有两层或多层。然而，当本发明的电磁带隙结构应用于多层印刷电路板中时，层数的增加对于设计并没有不利的影响。

此外，图5A至图5C示出了根据本发明的多种实施方式和更改的扩展图案的各种实例。特别是，图5A至图5C示出了扩展图案根据第一通孔341和第二通孔342的形成位置而被设计成具有不同的位置和方向。在本文中，在图5A至图5C中，点线(dotted line)代表连接图案。

图7A和图7B示出了用于检查根据本发明的一种实施方式的电磁带隙结构的噪声阻断可能性的实例模型，而图7C示出了当应用图7A和图7B的实例模型时模拟的各个结果曲线图。特别地，图7A示出了实例模型的连接图案343，而图7B示出了扩展图案344和345。

图7C示出了频率特性曲线11和21。曲线21表示包括根据本发明的具备扩展图案的穿引通孔的电磁带隙结构的频率特性。曲线11表示对比对象电磁带隙结构的频率特性，其与包括具备扩展图案的穿引通孔的电磁带隙结构相同的设计条件被设计但包括不具备扩展图案的穿引通孔。

如图7C中所示，可以认识到，本发明的电磁带隙结构基于-50dB的阻断率具有约2.3GHz至5GHz之间的带隙频带。然而，对比对象的电磁带隙结构基于-50dB阻断率具有约4.3GHz的下限频率(lower limitation frequency)。

这项结果表明，带隙频率的下限值(lower limitation value)降低的原因是，本发明的电磁带隙结构与对比对象电磁带隙结构相比，由于穿引通孔的扩展图案可获得较大的电感值。

虽然图7的模拟结果示出，本发明的带隙频带在约2.3GHz至5GHz的范围内，然而带隙频带可以根据设计参数而改变，例如构成穿引通孔340的第一通孔、第二通孔、连接图案以及扩展图案的形状、长度、面积以及宽度。另外，应该明了的是，带隙频率及其阻断率可以根据设计参数而改变，例如金属板的尺寸、面积和形状以及形成电介质层的电介质材料的介电常数。

如上所述，本发明通过使用包括穿引通孔(穿引通孔的一段通过扩展图案而得到扩展)的电磁带隙结构能够阻断所需频带的电磁波。可以容易理解的是，当改电磁带隙结构被设计或布置在印刷电路板中的时候，本发明还可以改善设计局限性和布置难题，并且对于信号完整性也具有许多优势。

尽管已经描述了本发明的一些实施方式，但本发明所述领域中的任何技术人员应当能够理解，在不违背仅由以下所附权利要求限定的本发明精神和范围及其等同物的情况下，可以进行大量的变换。

Claims (19)

1.一种电磁带隙结构，包括：

电介质层；

多个导电板；以及

穿引通孔，设置为使得任何两个所述导电板相互电连接，

而所述穿引通孔包括：

第一通孔，穿过所述电介质层，并具有一个位于与所述两个导电板中的任意一个相同的平面上的端部；

第二通孔，穿过所述电介质层，并具有一个位于与所述两个导电板中的另一个相同的平面上的端部；

连接图案，具有一个连接至所述第一通孔的另一端部的端部和另一个连接至所述第二通孔的另一端部的端部；以及

第一扩展图案，位于与所述导电板的任意一个相同的平面上，并具有一个连接至所述第一通孔的一个端部的端部和另一个连接至所述导电板的任意一个的端部。

2.根据权利要求1所述的电磁带隙结构，进一步包括导电层，其中所述电介质层位于所述导电板和所述导电层之间。

3.根据权利要求2所述的电磁带隙结构，其中所述导电层包括隔离孔，并且所述连接图案容纳在所述隔离孔中。

4.根据权利要求1所述的电磁带隙结构，其中所述穿引通孔进一步包括第二扩展图案，其位于与所述另一个导电板相同的平面上，并具有一个连接至所述第二通孔的一个端部的端部和另一个连接至所述另一个导电板的端部。

5.根据权利要求1所述的电磁带隙结构，其中所述导电板位于相同的平面上。

6.根据权利要求1所述的电磁带隙结构，其中所述导电板具有相同的尺寸。

7.根据权利要求1所述的电磁带隙结构，其中所述导电板被分成多个具有不同导电板尺寸的组。

8.根据权利要求1所述的电磁带隙结构，其中所述导电板具有多边形、圆形或椭圆形形状。

9.一种印刷电路板，包括：

电磁带隙结构，被设置为包括电介质层、多个导电板以及使得任意两个所述导电板相互电连接的穿引通孔，并且被布置在所述印刷电路板的噪声源点与噪声阻断终点之间的噪声传递通路的区域。

其中所述穿引通孔包括：

第一通孔，穿过所述电介质层，并具有一个位于与所述两个导电板中的任意一个相同的平面上的端部；

第二通孔，穿过所述电介质层，并具有一个位于与所述两个导电板中的另一个相同的平面上的端部；

连接图案，具有一个连接至所述第一通孔的另一端部的端部和另一个连接至所述第二通孔的另一端部的端部；以及第一扩展图案，位于与所述导电板的任意一个相同的平面上，并具有一个连接至所述第一通孔的一个端部的端部和另一个连接至所述导电板的任意一个的端部。

10.根据权利要求9所述的印刷电路板，进一步包括导电层，其中所述电介质层位于所述导电板和所述导电层之间。

11.根据权利要求10所述的印刷电路板，其中所述导电层包括隔离孔，并且所述连接图案容纳在所述隔离孔中。

12.根据权利要求11所述的印刷电路板，其中所述导电层是接地层和电源层中的一个，而所述导电板与另一个电连接。

13.根据权利要求11所述的印刷电路板，其中所述导电层是接地层，而所述导电板与信号层电连接。

14.根据权利要求9所述的印刷电路板，其中所述穿引通孔进一步包括第二扩展图案，其位于与所述另一个导电板相同的平面上，并具有一个连接至所述第二通孔的一个端部的端部和另一个连接至所述另一个导电板的端部。

15.根据权利要求9所述的印刷电路板，其中在所述印刷电路板中实现两个具有不同工作频率的电子电路，以及所述噪声源点和噪声阻断终点分别对应于其中所述两个电路将要被实现的一个位置和另一个位置。

16.根据权利要求9所述的印刷电路板，其中所述导电板位于相同的平面上。

17.根据权利要求9所述的印刷电路板，其中所述导电板具有相同的尺寸。

18.根据权利要求9所述的印刷电路板，其中所述导电板被分成多个具有不同导电板尺寸的组。

19.根据权利要求9所述的印刷电路板，其中所述导电板具有多边形、圆形或椭圆形形状。

Images