CN207305036U - 多层电路板的电磁波屏蔽结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多层电路板的电磁波屏蔽结构，本实用新型的多层电路板的电磁波屏蔽结构的优选一实施例包括依次层叠的第一层、第二层、第三层以及第四层，在所述第一层和所述第四层形成有数据线，在所述第二层和所述第三层形成有作为主电源图案的电机输出电源图案，在所述第一层的一部分形成图案，在与所述第一层的一部分在垂直方向上重叠的所述第二层、所述第三层以及所述第四层的对应的部分不形成图案，而是将其进行接地处理。

Description

多层电路板的电磁波屏蔽结构

技术领域

本实用新型涉及多层电路板的电磁波屏蔽结构，尤其是涉及一种能够消减印刷电路板中产生的噪音信号，并改善电磁干扰(Electromagnetic interference，EMI)特性的多层电路板的电磁波屏蔽结构。

背景技术

最近，随着对环境问题的关注日趋增大，用户对环保汽车中电动汽车的量产及普及的期待值也逐渐提高。尤其是，因电动汽车电装部件具有很高的电使用特性，用户对电磁干扰(ElectroMagnetic Interference，EMI)方面的降噪技术的关注度呈增加的趋势。并且，在国内外电动汽车OEM中，逐渐强化对电装部件厂家的EMI噪音等级规范，国际机构也为了消减电装部件的EMI噪音而不断强化限制值。因此，电装部件厂家在越来越严酷的环境下进行电装部件开发。

在电动汽车上安装的电子装置及通信装置中以复合方式包括用于实现相应装置的功能/动作的多种电子回路(模拟电路(analog circuit)和数字电路(digitalcircuit))，这样的电子回路通常搭载于印刷电路板(PCB，printed circuit board)以执行相应功能。

此时，印刷电路板上搭载的电子回路在大部分情况下其各自的运行频率不同，在以复合方式搭载有多种电子回路的印刷电路板中，通常由基于一个电子回路的工作频率和其谐波(harmonics)成分引起的电磁波(EM wave)传递到其他电子回路而引起噪音问题。

例如，如上所述的电子装置及通信装置因开关元件的开关动作而经由电源线产生对其他电子装置构成影响的传导发射噪音(Conduction Emission，CE)。传导发射噪音由在电源线之间往返的常模噪音(normal mode noise，又称为差模噪音：Differential Modenoise)和传导电源线和接地之间的共模噪音(Common Mode noise)构成。除了如上所述的传导发射噪音以外，还有作为因电磁波向空气中辐射而传导的电磁波噪音的辐射发射噪音(Radiated Emission，RE)。

尤其是，在电动汽车上安装的电子装置的情况下，在电子装置的印刷电路板上搭载有诸如用于汽车的控制器区域网络(controller area network，CAN)通信的电源、12V的主电源、5V的控制电源的多种电源，这样的多种电源诱发多个类型的噪音，并对配置于印刷电路板的电子回路的正常的运行构成坏影响。

因此，在设计印刷电路板时，如何消减所产生的噪音信号并改善EMI(Electromagnetic interference)特性成为需要优先考虑的重要的技术问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述的技术问题而提出，本实用新型的目的在于提供一种多层电路板的电磁波屏蔽结构，消减印刷电路板中产生的噪音信号，并能够改善电磁干扰(Electromagnetic interference，EMI)特性。

本实用新型所要解决的技术问题并不限定于以上提及到的技术问题，本领域的技术人员能够通过以下的记载明确理解未被提及的其他技术问题。

本实用新型的多层电路板的电磁波屏蔽结构的优选一实施例包括依次层叠的第一层、第二层、第三层以及第四层，在所述第一层和所述第四层形成有数据线，在所述第二层和所述第三层形成有作为主电源图案的电机输出电源图案，在所述第一层的一部分形成图案，在与所述第一层的一部分在垂直方向上重叠的所述第二层、所述第三层以及所述第四层的对应的部分不形成图案，而是将其进行接地处理。

并且，可利用接地图案围绕与所述第一层的一部分在垂直方向上重叠的所述第二层、所述第三层以及所述第四层的对应的部分的周缘并进行所述接地处理。

并且，在所述第一层中，可将所述主电源图案形成于接地图案之间。

并且，在所述第一层可配置有水晶振荡器(XTAL oscillator)，在所述水晶振荡器的下侧不经过图案或者不放置其他元件。

并且，在所述第一层及所述第四层可配置有金属氧化物半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)，在与所述金属氧化物半导体场效应管相邻的位置配置有缓冲电容器(snubber capacitor)。

并且，在与所述第一层及所述第四层的各相的金属氧化物半导体场效应管相邻的位置可配置有场效应管(Field Effect Transistor，FET)和缓冲电容器，将所述金属氧化物半导体场效应管、所述场效应管以及所述缓冲电容器进行接地。

并且，可将所述缓冲电容器配置于与所述金属氧化物半导体场效应管相邻的位置，以使所述缓冲电容器和所述金属氧化物半导体场效应管的输入线的长度相同且输出线的宽度相同。

并且，可在所述第二层及所述第三层形成有金属氧化物半导体场效应管输入电源图案。

并且，在所述第二层及所述第三层可配置有致动器(actuator)，所述致动器以与所述金属氧化物半导体场效应管的输出端的图案相同的图案宽度的方式形成。

并且，在所述第三层可形成有主控制电源图案。

并且，在所述第三层的中心附近的位置可形成有模拟检测电源图案，并将所述模拟检测电源的周边进行接地。

并且，在所述第三层的最内侧可形成有作为通信用电源的控制器区域网络(controller area network，CAN)电源图案。

并且，所述接地图案可以是闭环型接地图案。

并且，所述多层电路板的电磁波屏蔽结构可安装于车辆用自动驻车控制器组件。

根据本实用新型的多层电路板的电磁波屏蔽结构的优选一实施例，能够实现以下的技术效果。

能够消减印刷电路板中产生的噪音信号，并改善EMI(Electromagneticinterference)特性。

本实用新型能够实现的技术效果并不限定于以上提及到的技术效果，本领域的技术人员能够通过以下的记载明确理解未被提及的其他技术效果。

附图说明

图1A是本实用新型的一实施例的多层电路板的概略立体图。

图1B是沿着图1A的A-A’线剖开的剖视图。

图2A及图2B是图1A所示的多层电路板的电磁波屏蔽结构的剖视图。

图3是示出本实用新型的一实施例的多层电路板的第一层11的电路图案结构的布线示意图。

图4是示出本实用新型的一实施例的多层电路板的第二层12的电路图案结构的布线示意图。

图5是示出本实用新型的一实施例的多层电路板的第三层13的电路图案结构的布线示意图。

图6是示出本实用新型的一实施例的多层电路板的第四层14的电路图案结构的布线示意图。

图7A至图12B是本实用新型的一实施例的多层电路板的第一层11、第二层12、第三层13以及第四层14中一部分的部分放大电路图，图7A是图3的①部分的部分放大电路图，图7B是图4的①部分、图5的①部分的部分放大电路图，图8A是图3的②部分的部分放大电路图，图8B是图3的水晶振荡器X1的部分放大电路图，图9A是图3的④部分、图6的④部分的部分放大电路图，图9B是图3的⑤部分、图6的⑤部分的部分放大电路图，图10A是图4的⑥部分、图5的⑥部分的部分放大电路图，图10B是图4的⑦部分、图5的⑦部分的部分放大电路图，图11A是图5的⑨部分的部分放大电路图，图11B是图5的⑨部分的部分放大电路图，图12A是图5的⑩部分的部分放大电路图，图12B是图5的⑩部分的部分放大电路图。

附图标记的说明

11：第一层 12：第二层

13：第三层 14：第四层

具体实施方式

通过以下的参照附图详细说明本实用新型的实施例，能够更加明确本实用新型的优点、特征及用于实现这些实施例的方法。但是，本实用新型并不限定于在此公开的实施例，而是可由多种方式实施本实用新型。这些实施例仅是为了向本领域的技术人员充分地公开本实用新型及提示本实用新型的范围。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的结构要素。

以下，参照附图对本实用新型的实施例的多层电路板的电磁波屏蔽结构进行详细的说明。

图1A是本实用新型的一实施例的多层电路板的概略立体图，图1B是沿着图1A的A-A’线剖开的剖视图，图2A及图2B是图1A所示的多层电路板的电磁波屏蔽结构的剖视图。本实用新型中以由四个层构成的电路板为例进行说明。

参照图1A及图1B，本实用新型的多层电路板100包括依次层叠的第一层11、第二层12、第三层13以及第四层14，利用以电性方式连接两个以上的接地层的导电通孔21来相互进行连接。导电通孔21可形成为贯通式导电通孔(through hole via)。

一般而言，第一层11和第四层14上布置有构成电子回路的部件和将这些部件相连接的很多图案，第二层12呈构成信号的返回路径的干净的面(Plane)形态。并且，第三层13为了供给各个IC进行动作的DC电源，其由1.5V、3.3V、5V、12V等被分割的面构成。在这样的各个层之间设置有电介质，以在两面之间进行绝缘的同时，利用所述电介质来形成电容值。

在所述层中，电源层可包括供导电通孔21贯通的多个间隙孔H(clearance hole)。

间隙孔H是指以比贯通式导电通孔21的宽度更大的方式去除导体部，以避免在多层电路板100中与贯通式导电通孔进行电连接的部分。

即，根据本实用新型的一实施形态，电源层设置有间隙孔H，导电通孔21以贯通间隙孔H的方式形成，从而使电源层与导电通孔21不进行电连接。

参照图2，根据本实用新型的一实施形态，第一层11和第四层14构成为接地层，第三层13构成为电源层，第二层12的一部分构成为电源层，第二层12的除了一部分电源图案以外的其余部分被接地而构成接地层。

此外，为了最大程度减小因电源层中供给的多个种类的电源引起的EMI噪音，第三层13通过预定的导电通孔21与其他层11、12、14贯通连接而向多层电路板的外部引出后，分别接地于第一层11的接地结构HS1和第四层14的接地结构HSO而形成电磁波屏蔽结构。由此，能够最大程度减小第三层13的电源层中产生的CM噪音。并且，在第二层12及第三层13上形成的电源图案中相互面对或在垂直方向上重叠的电源图案部分中，如图所示，通过形成围绕其外部周缘的另外的屏蔽层接地结构，以将其与其他电装的图案相屏蔽，在所述相互面对或在垂直方向上重叠的电源图案部分中，第二层12的电源图案通过预定的导电通孔21接地于第一层11的接地结构HS1，第三层13的电源图案通过预定的导电通孔21接地于第四层14的接地结构HS0，第二层12及第三层13的电源图案之间不进行电连接。由此，能够最大程度减小第二层12及第三层13的电源层中产生的DM噪音。

在本实用新型的一实施形态中，对多层电路板进行全面的保形涂层(conformalcoating)，并作为接地图案形成闭环型接地图案(GND Loop)，从而能够最大程度保护电路板上电装的电子回路免受电路板中生成的噪音的影响。

图3是示出本实用新型的一实施例的多层电路板的第一层11的电路图案结构的布线示意图，图4是示出本实用新型的一实施例的多层电路板的第二层12的电路图案结构的布线示意图，图5是示出本实用新型的一实施例的多层电路板的第三层13的电路图案结构的布线示意图，图6是示出本实用新型的一实施例的多层电路板的第四层14的电路图案结构的布线示意图。

并且，图7A至图12B是本实用新型的一实施例的多层电路板的第一层11、第二层12、第三层13以及第四层14中一部分的部分放大电路图。

参照图3至图12B，在第一层11和第四层14形成有数据线图案，在第二层12和第三层13形成有作为主电源图案的电机输出电源(12V INPUT)图案。

其中，考虑到主电源图案中产生的CE噪音，参照图1的①部分，仅在第一层11的①部分形成图案，在与第一层11的①部分在垂直方向上重叠的第二、第三、第四层12、13、14的对应的部分则不形成图案，而是利用接地图案围绕其周缘而进行接地处理。

参照图3的②部分，在第一层11的②部分形成主电源(VSUP)图案。一般而言，为了稳定地供给12V主电源，在主电源图案中使用有DC/DC升压转换器(DC/DC boostconverter)而将产生噪音。为使这样的噪音产生的情形达到最少，将主电源图案形成于接地图案之间。

参照图3，在第一层11配置有水晶振荡器X1(XTAL oscillator)。为了防止水晶振荡器X1中产生的噪音流入到其他图案，如图3的③部分所示，在水晶振荡器X1的下侧不经过图案或不放置其他元件。

参照图3的④部分、图6的④部分，在第一层11及第四层14的④部分配置金属氧化物半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)，在与各个MOSFET相邻的位置分别配置缓冲电容器(snubber capacitor)。通过这样的布置，使缓冲电容器和MOSFET的输入线的长度相同且输出线的宽度相同，从而减小后述的图4的⑥部分、图5的⑥部分的MOSFET输入电源图案和图4的⑦部分、图5的⑦部分的致动器输出图案中产生的DM噪音。

在与第一层11及第四层14的各相的MOSFET相邻的位置配置有场效应管(FieldEffect Transistor，FET)和缓冲电容器(snubber capacitor)，并将MOSFET、FET及缓冲电容器进行接地。

参照图4的⑥部分及图5的⑥部分，在第二层12及第三层13的⑥部分形成有MOSFET输入电源图案。利用如上所述的布置，能够减小RE噪音。

参照图4的⑦部分及图5的⑦部分，在第二层12及第三层13的⑦部分配置有致动器(actuator)。在致动器的输出图案产生DM噪音，因此，致动器以与MOSFET的输出端的图案相同的图案宽度方式形成。

第三层13作为电源层，配置有用于驱动多层电路板的多种电子回路及电子部件的电源。参照图5的⑧、⑨、⑩部分，在第三层13的⑧部分形成有主控制电源(5V)图案。这是为了在作为内部层的第三层13配置主控制电源(5V)图案来改善电磁敏感度(electromagnetic sensitivity，EMS)及共振。

此外，在第三层13的⑨部分形成模拟检测电源图案。模拟检测电源是比主电源脆弱于噪音的电源，因此，优选地在第三层的最内侧形成图案，在本实用新型的一实施例中，在作为第三层13的中心附近的位置的⑨部分形成模拟检测电源图案，并为了防止噪音流入而将模拟检测电源的周边进行接地。

此外，在作为第三层13的最内侧的⑩部分形成作为通信用电源的控制器区域网络(controller area network，CAN)电源图案。CAN电源图案使用于进行通信，其对噪音最为脆弱，因此，将其配置于第三层13的最内侧，以最大程度防止其被暴露于噪音。

通过形成如上所述的各图案并将这些图案进行接地，从而形成多层电路板的电磁波屏蔽结构。其中，接地图案可以是闭环型接地(GND Loop)图案。

作为一例，如上所述构成的多层电路板的电磁波屏蔽结构可适用于电动汽车上安装的自动驻车控制器组件。

以上对本实用新型的优选实施例进行了图示及说明，但是本实用新型并不限定于上述特定的实施例，在不背离权利要求书中记载的本实用新型的技术思想的范围内，本实用新型所属的技术领域的一般技术人员能够进行多种变形实施，而且这样的变形实施不应脱离本实用新型的技术思想或前景而单独地加以理解。

Claims (14)

1.一种多层电路板的电磁波屏蔽结构，包括依次层叠的第一层、第二层、第三层以及第四层，

在所述第一层和所述第四层形成有数据线，

在所述第二层和所述第三层形成有作为主电源图案的电机输出电源图案，

在所述第一层的一部分形成图案，

在与所述第一层的一部分在垂直方向上重叠的所述第二层、所述第三层以及所述第四层的对应的部分不形成图案，而是将其进行接地处理。

2.根据权利要求1所述的多层电路板的电磁波屏蔽结构，其中，

利用接地图案围绕与所述第一层的一部分在垂直方向上重叠的所述第二层、所述第三层以及所述第四层的对应的部分的周缘并进行所述接地处理。

3.根据权利要求2所述的多层电路板的电磁波屏蔽结构，其中，

在所述第一层中，将所述主电源图案形成于接地图案之间。

4.根据权利要求1所述的多层电路板的电磁波屏蔽结构，其中，

在所述第一层配置有水晶振荡器，

在所述水晶振荡器的下侧不经过图案或者不放置其他元件。

5.根据权利要求1所述的多层电路板的电磁波屏蔽结构，其中，

在所述第一层及所述第四层配置有金属氧化物半导体场效应管，

在与所述金属氧化物半导体场效应管相邻的位置配置有缓冲电容器。

6.根据权利要求5所述的多层电路板的电磁波屏蔽结构，其中，

在与所述第一层及所述第四层的各相的金属氧化物半导体场效应管相邻的位置配置有场效应管和缓冲电容器，将所述金属氧化物半导体场效应管、所述场效应管以及所述缓冲电容器进行接地。

7.根据权利要求5所述的多层电路板的电磁波屏蔽结构，其中，

将所述缓冲电容器配置于与所述金属氧化物半导体场效应管相邻的位置，以使所述缓冲电容器和所述金属氧化物半导体场效应管的输入线的长度相同且输出线的宽度相同。

8.根据权利要求1所述的多层电路板的电磁波屏蔽结构，其中，

在所述第二层及所述第三层形成有金属氧化物半导体场效应管输入电源图案。

9.根据权利要求5所述的多层电路板的电磁波屏蔽结构，其中，

在所述第二层及所述第三层配置有致动器，

所述致动器以与所述金属氧化物半导体场效应管的输出端的图案相同的图案宽度的方式形成。

10.根据权利要求1所述的多层电路板的电磁波屏蔽结构，其中，

在所述第三层形成有主控制电源图案。

11.根据权利要求1所述的多层电路板的电磁波屏蔽结构，其中，

在所述第三层的中心附近的位置形成有模拟检测电源图案，并将所述模拟检测电源的周边进行接地。

12.根据权利要求1所述的多层电路板的电磁波屏蔽结构，其中，

在所述第三层的最内侧形成有作为通信用电源的控制器区域网络电源图案。

13.根据权利要求2或3所述的多层电路板的电磁波屏蔽结构，其中，

所述接地图案是闭环型接地图案。

14.根据权利要求1至12中任一项所述的多层电路板的电磁波屏蔽结构，其中，

所述多层电路板的电磁波屏蔽结构安装于车辆用自动驻车控制器组件。