CN109479378B

CN109479378B - 印刷布线板

Info

Publication number: CN109479378B
Application number: CN201780046116.0A
Authority: CN
Inventors: 豊天启孝; 五百簱头健吾; 林星小雨; 金子俊之; 内藤政则; 上原利久
Original assignee: Kyocera Corp; Okayama University NUC
Current assignee: Kyocera Corp; Okayama University NUC
Priority date: 2016-07-27
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2021-04-23
Anticipated expiration: 2037-07-20
Also published as: WO2018021148A1; JP6611065B2; US10791622B2; TW201811128A; JPWO2018021148A1; US20190246494A1; TWI659676B; CN109479378A; KR102176897B1; KR20190021400A

Abstract

本申请的印刷布线板，包括电源层和接地层，形成在电源层的电源层图案包括电源层电极以及作为使相邻的EBG单位单元之间连接的直流供电电路的支线，含有电容耦合元件主体的电容耦合元件以与电源层电极相对的方式配置，并且，在电容耦合元件与电源层电极之间设置有隔层，电源层图案还包括电源层布线，该电源层布线形成为从电源层电极延伸，包围该电极周围的至少一部分，或者，电容耦合元件还包括电容耦合元件布线，电容耦合元件布线形成为从电容耦合元件主体延伸，包围该主体周围的至少一部分，或者，电源层图案还包括电源层布线并且电容耦合元件还包括电容耦合元件布线，该印刷布线板具有周期性地配置EBG单位单元而成的EBG结构，该EBG单位单元是，电源层图案和所述电容耦合元件经由与所述电源层布线和所述电容耦合元件布线中的至少一方连接的通孔连接而成的单元。

Description

印刷布线板

技术领域

本发明涉及一种具有电磁带隙结构的印刷布线板。

背景技术

为了抑制在多层印刷布线板的电源层和接地层产生的平行平板谐振或者高频噪声传播，考虑选择具有噪声抑制部件或者噪声传播抑制功能的多层印刷布线板。为了降低多层印刷布线板的电源类噪声，通常使用电容器。另一方面，为了抑制噪声传播，可对电源层和接地层采用电磁带隙(Electromagnetic band gap：EBG)结构体。例如，在专利文献1～5中公开了使用这种EBG结构体的印刷布线板。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2010-10183号公报

专利文献2:日本特开2013-58585号公报

专利文献3:日本特开2013-183082号公报

专利文献4:日本特开2013-255259号公报

专利文献5:日本特开2014-27559号公报

发明内容

本申请的印刷布线板包含电源层和接地层。形成在电源层的电源层图案包括电源层电极以及作为使相邻的EBG单位单元之间连接的直流供电电路的支线。含有电容耦合元件主体的电容耦合元件以与电源层电极相对的方式配置，并且，在所述电容耦合元件与所述电源层电极之间设置有隔层。电源层图案还包括电源层布线，该电源层布线形成为从电源层电极延伸，包围该电极周围的至少一部分，或者，电容耦合元件还包括电容耦合元件布线，该电容耦合元件布线从电容耦合元件主体延伸，包围该主体周围的至少一部分，或者，电源层图案还包括电源层布线并且电容耦合元件还包括电容耦合元件布线。所述印刷布线板具有周期性地配置EBG单位单元而成的EBG结构，所述EBG单位单元是，所述电源层图案和所述电容耦合元件经由配置于所述电源层布线和所述电容耦合元件布线中的至少一方的通孔连接而成的单元。

附图说明

图1是表示本申请的印刷布线板的一个实施方式的说明图。

图2(A)是表示图1所示的设置在印刷布线板的EBG结构的一个实施方式的说明图，图2(B)是表示EBG结构所含的电源层图案的说明图，图2(C)是表示EBG结构所含的电容耦合元件的说明图。

图3是构成图2(A)所示的EBG结构的EBG单位单元所含的谐振电路部分的等效电路。

图4是表示用于求得图2(A)所示的EBG单位单元的谐振电路的谐振频率的电磁场模拟结果的曲线图。

图5(A)是表示EBG结构的另一个实施方式的说明图，图5(B)是表示EBG结构所含的电源层图案的说明图，图5(C)是表示EBG结构所含的电容耦合元件的说明图。

图6是表示用于求得图5(A)所示的EBG单位单元的谐振电路的谐振频率的电磁场模拟结果的曲线图。

具体实施方式

对于常用的电容器而言，由于等效串联电感(ESL)的影响，在数百MHz以上无法期待抑制噪声的效果。对于抑制1GHz以上频率的噪声传播，在基板上设置EBG的结构是有效的。然而，在实际应用中EBG结构必须小型化，已知使用易于小型化的开路短截线的EBG结构。在该EBG结构中，需要在电源层和接地层之间形成通孔，不利于节约成本。另一方面，在电源层和接地层之间不形成通孔的EBG结构存在以通常方式难以小型化的问题。

对于设置在本申请的印刷布线板的EBG结构，在电源层和接地层之间不形成通孔，而通过在电源层附加电容耦合元件以使电源电极形成二层结构，能够进一步实现小型化。下面，对本发明的印刷布线板进行详细说明。

本发明的一个实施方式的印刷布线板如图1所示。图1所示的印刷布线板1包括电源层2和接地层3，该电源层2局部具有EBG结构4。电源层2和接地层3由包含例如铜等导电性材料的实心图案形成。电源层2的厚度没有特别的限定，例如18～70μm左右。接地层3的厚度也没有特别的限定，例如18～70μm左右。

在电源层2和接地层3之间、电源层2的上面、以及接地层3的下面形成有绝缘层5。绝缘层5没有特别的限定，只要是由具有绝缘性的材料形成即可。作为具有绝缘性的材料，例如，可列举环氧树脂、双马来酰亚胺-三嗪树脂、聚酰亚胺树脂、以及聚苯醚树脂等有机树脂等。也可以混合使用两种以上这些有机树脂。

当使用有机树脂作为具有绝缘性的材料时，可以在有机树脂中配合使用增强材料。作为增强材料，例如，可列举玻璃纤维、玻璃无纺布、芳族聚酰胺无纺布、芳族聚酰胺纤维、以及聚酯纤维等的绝缘性布材料。可以同时使用两种以上增强材料。并且，在具有绝缘性的材料中还可以含有二氧化硅、硫酸钡、滑石、粘土、玻璃、碳酸钙、以及氧化钛等无机填料。

对于图1所示的印刷布线板1，电源层2局部具有EBG结构4。基于图2(A)～(C)来说明EBG结构4的一个实施方式。图2(A)表示设置在图1所示的印刷布线板1的EBG结构4的一部分。如图2(A)所示，EBG结构4由多个EBG单位单元41形成。图2(A)表示从图1所示的EBG结构4中抽出的沿支线422方向并列配置的三个EBG单位单元41。

EBG结构4由电源层图案42和电容耦合元件43形成，电源层图案42如图2(B)所示，由电源层电极421和支线422构成。即，通过在电源层2的一部分中形成狭缝，电源层图案42被区分为电源层电极421和支线422。电源层电极421呈大致矩形，通过支线422的一部分连接。电容耦合元件43以在电源层电极421的上方重叠的方式配置，二者电容耦合。电容耦合元件布线432从电容耦合元件43的一部分延伸，在其前端部经由通孔44与支线422连接。

如图2(C)所示，电容耦合元件43由电容耦合元件主体431和电容耦合元件布线432构成。电容耦合元件43由例如铜等的导电性材料形成。电容耦合元件43可以是与电源层图案42相同的导电性材料。电容耦合元件主体431呈大致矩形，具有与电源层电极421基本相同的尺寸。另一方面，电容耦合元件布线432从电容耦合元件主体431的角部431a向支线422所延伸的方向延伸。

电源层电极421和电容耦合元件43经由绝缘层5电容耦合。另一方面，电源层电极421的一部分与支线422连接，并且在从电容耦合元件43延伸的电容耦合元件布线432的前端部经由通孔与支线422连接。通孔由例如铜等的导电性材料形成。

图3表示构成EBG结构4的EBG单位单元41所含的谐振电路部分的等效电路。在图3中，各标记说明如下：

Lb：支线部分的电感成分。

Cs：电源层图案和电容耦合元件之间的耦合电容。

Lv：连接电源层图案和电容耦合元件的通孔部分的电感成分。

Lw：从电容耦合元件连接至通孔的电容耦合元件布线部分的电感成分。

电源层图案42和电容耦合元件43之间的隔层的厚度没有特别限定。为了在电源层图案42和电容耦合元件43之间具有耦合电容Cs，电源层图案42和电容耦合元件43之间的隔层的厚度可以为25μm以下。为了具有充分的耦合电容Cs，隔层的厚度可以为10～20μm以下。

在EBG结构4中，该耦合电容Cs经由电感Lv和Lw连接，使用以包围电源层电极421的至少一部分的方式形成的支线422所产生的电感Lb进行谐振。在电容耦合元件43中，以包围电容耦合元件主体431的至少一部分的的方式使电容耦合元件布线432的路径变长，使电感Lw变大。由此，能够使耦合电容Cs显著变大，因此能够降低并联谐振频率。通过这种方式，能够使EBG单位单元41变小，其结果，能够使EBG结构4小型化。对于EBG单位单元41的尺寸，当呈大致矩形时，例如长度和宽度可以分别为3mm以下和1.5mm以下。

图4是表示用于求得EBG单位单元41中的谐振电路的谐振频率的电磁场模拟结果的曲线图。从该谐振解析结果可知，虽然EBG单位单元为1.95mm×1.85mm，但EBG结构4能够在2.4GHz附近的频带设定用于抑制电磁噪声传播的阻止区域。

接下来，基于图5(A)～(C)来说明设置在本发明的印刷布线板上的EBG结构的另一个实施方式。

图5(A)表示设置在图1所示的印刷布线板1上的EBG结构4的一部分。如图5(A)所示，EBG结构4’由多个EBG单位单元41’形成。图5(A)表示从图1所示的EBG结构4中抽出的沿支线422的方向并列配置的三个EBG单位单元41’。

图5(A)所示的EBG单位单元41’与图2(A)所示的EBG单位单元41相比，设置于电源层图案的电源层布线423与设置于电容耦合元件的电容耦合元件布线432’的长度不同。即，在图2(A)所示的EBG单位单元41中，如图2(B)所示，电源层图案42中不存在电源层布线，如图2(C)所示，电容耦合元件43的电容耦合元件布线432具有与呈大致矩形的电容耦合元件主体431的一边大致相同的长度。另一方面，在图5(A)所示的EBG单位单元41’中，电源层图案42’的电源层布线423和电容耦合元件43’的电容耦合元件布线432’如图5(B)和(C)所示，分别在呈大致长方形的电源层电极421’和呈大致长方形的电容耦合元件主体431’的周围大致围绕一边以及大致围绕半周。

具体而言，如图5(B)所示，通过在电源层2的一部分中形成狭缝，电源层图案42’被区分为电源层电极421’、支线422’以及电源层布线423。电源层电极421’呈大致矩形。电源层布线423从电源层电极421’的一个角部421a延伸至相邻的另一个角部421b，具有与电源层电极421’的一边大致相同的长度。支线422’经由相邻的电源层布线423，在其前端部与电源层电极421’的一个角部连接。支线422’与电源层电极421’的一个角部之间的连接可以不经由相邻的电源层布线423，而通过两者的一部分直接连接。

如图5(C)所示，电容耦合元件主体431’呈大致矩形，与电源层电极421’的尺寸基本相同。电容耦合元件布线432’形成为：以位于与支线422’的一个角部421a基本相同的位置的方式，将电容耦合元件主体431’的周围包围半周以上。

电源层电极421’和电容耦合元件43’经由绝缘层5电容耦合。另一方面，电源层电极421’的一部分和支线422’经由相邻的电源层布线423等连接。并且，在从电容耦合元件43’延伸的电容耦合元件布线432’的前端部经由通孔与支线422’连接。通孔由例如铜等的导电性材料形成。

构成EBG结构4’的EBG单位单元41’所含的谐振电路部分的等效电路与构成图3所示的EBG结构4的EBG单位单元41所含的谐振电路部分的等效电路相同。但是，在电源层图案42’中形成有电源层图案42所不具备电源层布线423。并且，电容耦合元件43’与电容耦合元件43相比，电容耦合元件布线432’的路径更长。因此，对于两者的电感成分的总和即电感Lw，EBG单位单元41’大于EBG单位单元41。通过使电感Lw变大，能够使耦合电容Cs显著变大，其结果，能够降低并联谐振频率。由此可知，能够使EBG单位单元41’更小，其结果，能够使EBG结构4’进一步小型化。

图6表示用于求得EBG单位单元41’的谐振电路的谐振频率的电磁场模拟结果的曲线图。从该谐振解析结果可知，虽然EBG单位单元为1.5mm×1.5mm，但EBG结构4’能够在2.4GHz附近的频带设定用于抑制电磁噪声传播的组织区域。

本发明的印刷布线板不限于上述的实施方式。例如，上述的EBG结构4和EBG结构4’具有呈大致矩形的电源层电极和电容耦合元件主体。但是，电源层电极和电容耦合元件主体的形状不受限定，可以是例如，圆形、多边形(五边形或六边形)、以及具有凹陷的其他形状。

此外，在本发明的印刷布线板中，构成EBG结构的EBG单位单元的数量没有特别的限定。通常，沿支线方向排列2～4个左右即可。

附图标记的说明

1 印刷布线板

2 电源层

3 接地层

4 EBG结构

41、41’ EBG单位单元

42、42’ 电源层图案

421、421’ 电源层电极

421a、421b 角部

422、422’ 支线

423 电源层布线

43、43’ 电容耦合元件

431、431’ 电容耦合元件主体

431a 角部

432、432’ 电容耦合元件布线

44、44’ 通孔

5 绝缘层

Claims

1.一种印刷布线板，其中，包括电源层、通孔以及接地层，

形成在所述电源层的电源层图案包括电源层电极以及作为使相邻的EBG单位单元之间连接的直流供电电路的支线，

含有电容耦合元件主体的电容耦合元件以与所述电源层电极相对的方式配置，并且，在所述电容耦合元件与所述电源层电极之间设置有隔层，

所述电源层图案还包括电源层布线，所述电源层布线形成为从所述电源层电极延伸，并包围该电极周围的至少一部分，或者，

所述电容耦合元件还包括电容耦合元件布线，所述电容耦合元件布线形成为从所述电容耦合元件主体延伸，并包围该电容耦合元件主体的周围的至少一部分，或者，

所述电源层图案还包括所述电源层布线并且所述电容耦合元件还包括所述电容耦合元件布线，

所述通孔配置在所述电源层电极以及所述电容耦合元件主体的周围、或者所述电容耦合元件布线的端部，

所述印刷布线板具有周期性地配置EBG单位单元而成的EBG结构，所述EBG单位单元是，所述电源层图案和所述电容耦合元件经由配置于所述电源层布线和所述电容耦合元件布线中的至少一方的所述通孔连接而成的单元。

2.一种印刷布线板，其中，包括电源层和接地层，

所述电容耦合元件还包括电容耦合元件布线，所述电容耦合元件布线形成为从所述电容耦合元件主体延伸，并包围该主体周围的至少一部分，或者，

所述印刷布线板具有周期性地配置EBG单位单元而成的EBG结构，所述EBG单位单元是，所述电源层图案和所述电容耦合元件经由配置于所述电源层布线和所述电容耦合元件布线中的至少一方的通孔连接而成的单元，

所述电源层电极和所述电容耦合元件主体呈大致矩形，具有大致相同的尺寸，

所述支线从通过形成狭缝进行区分的电源层电极的一个角部延伸至相邻的另一个角部附近，

所述电容耦合元件布线从电容耦合元件主体的角部向支线所延伸的位置延伸，

支线和电容耦合元件布线在各自的前端部经由通孔连接。

3.一种印刷布线板，其中，包括电源层和接地层，

所述电源层电极和所述电容耦合元件主体呈大致矩形，具有大致相同的尺寸，所述电源层布线至少具有与电源层电极周围的一边大致相同长度，所述电容耦合元件布线至少包围电容耦合元件主体周围的半周，

电源层布线和电容耦合元件布线在各自的前端部经由通孔连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的印刷布线板，其中，

所述电源层图案和所述电容耦合元件之间的隔层的厚度为25μm以下。