JP2009044151A - 電磁気バンドギャップ構造物及び印刷回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】特定構造を有する電磁気バンドギャップ構造物によって所定周波数帯域の信号伝達を遮蔽できる、電磁気バンドギャップ構造物及びこれを含む印刷回路基板を提供する。
【解決手段】誘電層と、複数の導電板２１０と、導電板と導電板間を電気的に接続させるステッチングビア２３０と、を含み、ステッチングビアは誘電層を貫通し、ステッチングビアの一部分が上記導電板と異なる平面上に位置することを特徴とする電磁気バンドギャップ構造物２００。
【選択図】図２

Description

本発明は、電磁気バンドギャップ構造に関するもので、より詳細には、所定周波数帯域の信号伝達を遮蔽する電磁気バンドギャップ構造物及びこれを含む印刷回路基板に関する。

近年、市販されている電子機器及び通信機器では、ますます小型・薄型・軽量化が進められている。これは移動性が重要視される最近の傾向とも密接に関係している。

このような電子機器及び通信機器には、その機器の機能や動作を実現するための多様な電子回路（アナログ回路（analog circuit）とデジタル回路（digital circuit））とが複合的に含まれている。

通常このような電子回路は印刷回路基板（ＰＣＢ、printed circuit board）に搭載されてその機能を行うことになる。ここで、印刷回路基板に搭載された電子回路は、一般に、相互に異なった動作周波数を有する。

したがって、多様な電子回路が複合的に搭載されている印刷回路基板では、通常、ある一つの電子回路の動作周波数とそのハーモニックス（harmonics）成分による電磁波（EM wave）が他の電子回路に伝達され、干渉することにより発生するノイズ問題、すなわち、混合信号（mixed signal）の問題が多々ある。このとき、伝達されるノイズは、放射ノイズ（radiation noise）と伝導ノイズ（conduction noise）とに大別できる。

ここで、放射ノイズは、通常、電子回路に遮蔽用キャップを被せることにより容易に低減できるが、伝導ノイズは、基板内部の信号伝達経路を通して伝達されることから、ノイズ低減の方法を見出すことが難しかった。この伝導ノイズについては後述の図１にて符号１５０を付して示す。

図１を参照しながら、伝導ノイズ１５０についてより具体的に説明する。図１は動作周波数が異なっている二つの電子回路が搭載されている印刷回路基板の断面図である。図１には４層構造の印刷回路基板１００が示されているが、この４層構造以外にも２層、６層、８層構造など、多様に変形可能である。

図１を参照すると、印刷回路基板１００には、４個の金属層１１０（１１０-１，１１０-２，１１０-３，１１０-４）と、各金属層間に介在された誘電層１２０（１２０-１，１２０-２，１２０-３）とが含まれている。印刷回路基板１００の最上位金属層１１０-１上には、互いの動作周波数が異なっている二つの電子回路１３０，１４０（以下、第１電子回路１３０、第２電子回路１４０と称する）が搭載されている。互いの動作周波数が異なっている二つの電子回路は、携帯電話のような移動通信端末機を例に挙げると、マイクロプロセッサとして機能するデジタル回路と、ＲＦ信号の送受信のためのＲＦ回路（アナログ回路）であり得る。

ここで、金属層１１０-２を接地層（ground layer）、金属層１１０-３を電源層（power layer）と仮定すれば、第１電子回路１３０及び第２電子回路１４０の各接地端子（ground pin）は金属層１１０-２に、各電源端子（power pin）は金属層１１０-３に電気的に接続する。また、印刷回路基板１００内のすべての接地層間、及びすべての電源層間はビアを通して互いに電気的に接続する（図１の１６０参照）。

ここで、第１電子回路１３０と第２電子回路１４０とが相互に異なる動作周波数を有する場合には、図１に示すように、例えば、第１電子回路１３０の動作周波数とそのハーモニックス（harmonics）成分による伝導ノイズ１５０が第２電子回路１４０に伝達され、第２電子回路１４０の正確な機能・動作を妨げるようになる。

このような伝導ノイズ問題は、電子機器が複雑になり、デジタル回路の動作周波数が増加するにつれてその解決がますます難くなっている。特に、伝導ノイズに対して典型的な解決策であったバイパスキャパシタ（bypass capacitor）あるいはデカップリングキャパシタ（decoupling capacitor）による方法も、高周波数帯域を用いる電子機器には好適な解決策となっていないのが現状である。

また、これらの方法は、種々の電子回路が同一基板に備えられている複雑な配線構造の基板、またはＳＩＰ（System in Package）のように狭い領域に多くの能動素子や受動素子が設けられる場合とか、ネットワークボード（network board）のように高周波数帯域の動作周波数が必要とされる場合には、根本的な解決策にならないという問題点もあった。

こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は、小さいサイズを有しながらも、低いバンドギャップ周波数を有するため、特定周波数のノイズを低減できる電磁気バンドギャップ構造物及びこれを含む印刷回路基板を提供することにその目的がある。

本発明の他の目的は、小さいサイズを有しながらも、高いインピーダンスや高いインダクタンスなどを確保して、ＳＩＰのように狭い領域に多くの能動素子や受動素子を設ける場合にさえも設計が容易になる電磁気バンドギャップ構造物及びこれを含む印刷回路基板を提供することにある。

本発明のまた他の目的は、ＲＦ回路とデジタル回路とが同一基板内に設けられている電子機器、例えば、移動通信端末などでの混合信号の問題を解決できる電磁気バンドギャップ構造物及びこれを含む印刷回路基板を提供することにある。

本発明のその他の目的は下記の説明を通して容易に理解できよう。

上記のような課題を達成するために、本発明の一実施形態によれば、誘電層と、複数の導電板と、上記導電板と導電板間を電気的に接続させるステッチングビアと、を含み、上記ステッチングビアは上記誘電層を貫通し、上記ステッチングビアの一部分が上記導電板と異なる平面上に位置することを特徴とする電磁気バンドギャップ構造物が提供される。

ここで、上記ステッチングビアは、上記誘電層を貫通し、一端が隣接する二つの導電板のうちの一つに接続する第１ビアと、上記誘電層を貫通し、一端が隣接する二つの導電板のうちの他の一つに接続する第２ビアと、一端が上記第１ビアの他端に接続し、他端が上記第２ビアの他端に接続する接続パターンと、を含むことができる。

また、上記導電板から上記誘電層を隔てて位置する導電層をさらに含むことができる。さらに、上記導電層にはクリアランスホールが備えられてもよく、上記接続パターンが上記クリアランスホール内に収容されてもよい。

ここで、上記導電板は、多角形、円形、または楕円形の形状を有することができる。上記導電板は、それぞれ同じサイズを有してもよく、または複数の異なるサイズのグループに分けられてもよい。また、上記導電板はすべて同一平面上に位置してもよい。

本発明の他の実施形態によれば、動作周波数が互いに異なっている二つの電子回路を含む印刷回路基板であって、誘電層と、複数の導電板と、上記導電板と導電板間を電気的に接続させるステッチングビアと、を含む電磁気バンドギャップ構造物が上記二つの電子回路の間に配置され、上記ステッチングビアは上記誘電層を貫通し、上記ステッチングビアの一部分は上記導電板と異なる平面上に位置することを特徴とする印刷回路基板が提供される。

ここで、上記ステッチングビアは、上記誘電層を貫通し、一端が隣接する二つの導電板のうちの一つに接続する第１ビアと、上記誘電層を貫通し、一端が隣接する二つの導電板のうち他の一つに接続する第２ビアと、一端が上記第１ビアの他端に接続し、他端が上記第２ビアの他端に接続する接続パターンと、を含むことができる。

また、上記導電板から上記誘電層を隔てて位置する導電層をさらに含むことができる。このとき、上記導電層にはクリアランスホールが備えられてもよく、上記接続パターンは上記クリアランスホール内に収容されてもよい。

さらに、上記導電層は接地層または電源層のうちの何れか一つであり、上記導電板は他の一つの層と同一平面上で接続可能である。このとき、上記導電板と上記他の一つの層とは上記ステッチングビアを介して接続可能である。

またさらに、上記導電板は、多角形、円形、または楕円形の形状を有することができる。上記導電板は、それぞれ同じサイズを有してもよく、または複数の異なるサイズのグループに分けられてもよい。また、上記導電板は全て同一平面上に位置してもよい。

本発明のまた他の実施形態によれば、信号層及び接地層を含む印刷回路基板であって、誘電層と、複数の導電板と、上記導電板と導電板間を電気的に接続させるステッチングビアと、を含む電磁気バンドギャップ構造物が配置され、上記ステッチングビアは上記誘電層を貫通し、上記ステッチングビアの一部分は上記導電板と異なる平面上に位置し、上記導電板は上記信号層と同一平面上で接続することを特徴とする印刷回路基板が提供される。

ここで、上記導電板と上記信号層とは上記ステッチングビアを介して接続可能である。

また、上記ステッチングビアは、上記誘電層を貫通し、一端が隣接する二つの導電板のうちの一つに接続する第１ビアと、上記誘電層を貫通し、一端が隣接する二つの導電板のうちの他の一つに接続する第２ビアと、一端が上記第１ビアの他端に接続し、他端が上記第２ビアの他端に接続する接続パターンと、を含むことができる。

さらに、上記導電板から上記誘電層を隔てて位置する導電層をさらに含むことができる。このとき、上記導電層にはクリアランスホールが備えられてもよく、上記接続パターンは上記クリアランスホール内に収容されてもよい。ここで、上記導電層は接地層であってもよい。

ここで、上記導電板は、多角形、円形、または楕円形の形状を有することができる。上記導電板は、それぞれ同じサイズを有してもよく、または複数の異なるサイズのグループに分けられてもよい。また、上記導電板は全て同一平面上に位置してもよい。また、上記導電板は信号伝達経路に沿って１列または２列に配列されることができる。

本発明による電磁気バンドギャップ構造物は、小さいサイズを有しながらも、低いバンドギャップ周波数を有するため、特定周波数のノイズを低減できる。そして、これにより、高いインピーダンスや高いインダクタンスなどを確保して、ＳＩＰのように狭い領域に多くの能動素子や受動素子とが設けられる場合にも設計が容易になる。また、ＲＦ回路とデジタル回路とが同一基板内に設けられている、移動通信端末などのような電子機器での混合信号の問題を解決することができる。

本発明は多様な変更を加えることができ、様々な実施例を有することができるため、本願では特定実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変更、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明を説明するに当たって、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。

「第１」、「第２」などの用語は、多様な構成要素を説明するのに用いることに過ぎなく、前記構成要素が前記用語により限定されるものではない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素と区別する目的だけに用いられる。

例えば、本発明の権利範囲における第１構成要素は第２構成要素と命名されることもあり、同様に第２構成要素が第１構成要素と命名されることもある。「及び」／「または」という用語は、複数の関連のある記載項目の組み合わせ、または複数の関連のある記載項目のうち何れかの項目を含む。

ある構成要素が他の構成要素に「連結」あるいは「接続」されていると記載されたときには、その他の構成要素に直接的に連結されているか、あるいは接続されていることもでき、中間に他の構成要素が存在することもできると理解しなければならない。反面、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結」あるいは「直接接続」されていると記載されたときには、中間に他の構成要素が存在しないと理解すればよい。

本願で用いた用語は、ただ特定の実施例を説明するために用いたものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文の中で明らかに表現しない限り、複数の表現を含む。本願において、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在を指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解しなければならない。

その他、定義しない限り、技術的または科学的な用語を含んで、ここで用いられる全ての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば一般的に理解される用語と同じ意味を有する。一般的に用いられる辞書などに定義されているような用語は、関連技術の文脈上の意味と一致する意味を有すると解釈すべきであって、本出願で明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味に解釈しない。

以下、本発明の実施例を添付した図面に基づいて詳細に説明する。

図２は、本発明の一実施例による電磁気バンドギャップ構造物を示す立体斜視図である。図３ａは、図２に示された電磁気バンドギャップ構造物を示す断面図であり、図３ｂは、図２に示された電磁気バンドギャップ構造物の配列構造を示す平面図である。特に、図３ａは、図２のＡＡ’線による断面図である。本発明の電磁気バンドギャップ構造を説明するに当たり、その全般にわたって金属層（metal layer）または金属板（metal plate）が用いられる場合を中心に説明するが、これは金属ではなく、他の導電性物質で製造された導電層（conductive layer）または導電板（conductive plate）にそれぞれ代替可能なことは当業者にとって自明なことである。

図２乃至図３ｂを参照すると、本発明の一実施例による電磁気バンドギャップ構造物は、複数の金属板２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃと、これらの金属板と異なる平面に位置している金属層２２０と、隣接する二つの金属板間を電気的に接続させるステッチングビア（stitching via）２３０と、を含む。ここで、異なる平面とは、高さが異なる平面ということができる。

すなわち、図２乃至図３ｂに示されている電磁気バンドギャップ構造物２００は、金属層２２０を第１層にし、複数の金属板２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃを第２層にする２層の平面（planar）構造を有している。ここで、金属層２２０と複数の金属板２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃとの間には誘電層が介在される。

図２乃至図３ｂには、図面図示の便宜上、ただ電磁気バンドギャップ構造物を構成する構成要素だけ、すなわち、ステッチングビアを含んでいる２層構造の電磁気バンドギャップ構造物の構成部分だけを示したが、これは図４ａ乃至図４ｃにも適用できる。したがって、図２乃至図３ｂに示された金属層２２０と金属板２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃとは、多層印刷回路基板の内部に存在する任意の二つの層であり得る。すなわち、金属層２２０の下部に少なくとも一つの他の金属層がさらに存在することが可能であり、金属板２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃの上部にも少なくとも一つの他の金属層がさらに存在することが可能である。なお、金属層２２０と金属板２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃとの間にも少なくとも一つの他の金属層が存在することも可能である。

例えば、図２乃至図３ｂに示された電磁気バンドギャップ構造物は、伝導ノイズを遮蔽するために、多層印刷回路基板内でそれぞれ電源層と接地層とを構成する任意の二つの金属層の間に配置されてもよい。これは図４ａ乃至図４ｃに示された他の実施例による電磁気バンドギャップ構造物においても同様である。また、伝導ノイズは必ずしも電源層と接地層との間のみで問題となるものではないため、図２乃至図４ｃに示された電磁気バンドギャップ構造物は、多層印刷回路基板内での異なる層間の何れか二つの接地層の間あるいは何れか二つの電源層の間にも配置されることができる。

金属板２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃは同一平面上に位置し、所定間隔離隔している。ここで、金属層２２０と金属板２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃは、電源が供給されると信号を伝達できる物質、例えば、銅（Ｃｕ）などで構成される。

ステッチングビア２３０は、隣接する二つの金属板、例えば、図２では２１０ｂと２１０ｃを電気的に接続させる。ただし、二つの金属板２１０ｂ，２１０ｃと同一層で接続させることではなく、二つの金属板２１０ｂ，２１０ｃと異なる層、すなわち、ここでは金属層２２０を経由して二つの金属板２１０ｂ，２１０ｃを接続させる。

ステッチングビア２３０は、第１ビア２３２、接続パターン２３４、及び第２ビア２３６を含んで構成される。第１ビア２３２の一端は第１金属板２１０ｂに接続され、他端は接続パターン２３４の一端に接続される。第２ビア２３６の一端は第２金属板２１０ｃに接続され、他端は接続パターン２３４の他端に接続される。接続パターン２３４の両端には第１ビア２３２及び/または第２ビア２３６との接続のためのビアランドが形成されていてもよい。

ここで、ステッチングビア２３０は、金属板と金属板間の電気的接続のために、第１ビア２３２及び第２ビア２３６の内壁にだけメッキ層が形成されてもよく、あるいはその内部が導電性物質、例えば、導電性ペーストなどで充電されてもよい。また、接続パターン２３４も金属のような導電性物質で構成されることは自明なことである。

隣接する二つの金属板２１０ｂ，２１０ｃは、ステッチングビア２３０を介して直列接続される。すなわち、第１金属板２１０ｂ→ステッチングビア２３０（第１ビア２３２→接続パターン２３４→第２ビア２３６）→第２金属板２１０ｃの順に電気的に直列接続される。

第１金属板２１０ｂは隣接する他の金属板２１０ａとステッチングビアを介して接続し、第２金属板２１０ｃも隣接する他の金属板（図示せず）とステッチングビアを介して接続する。このようにすれば、第２層に位置している金属板はステッチングビアを介して全て直列接続する効果がある。

金属層２２０にはクリアランスホール２２５が備えられており、その内部に接続パターン２３４が収容される。クリアランスホール２２５には接続パターン２３４以外にも第１ビア２３２及び/または第２ビア２３６との接続を容易にするためのビアランドも共に収容可能である。クリアランスホール２２５があることから、ステッチングビア２３０と金属層２２０を電気的に分離できるようになる。

金属板２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ間はステッチングビア２３０を介して接続するため、第２層に金属板２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃを接続するためのパターンを形成する必要がなくなる。このために、金属板２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃのサイズを小さくすることにより、金属板２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃの間の間隔を狭めることができるようになって、金属板２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃの間のギャップによるキャパシタンス（capacitance）を高めることができるという効果がある。

このような構造を有する電磁気バンドギャップ構造物による等価回路図を図３ｃに示した。

図３ｃの等価回路図に図２の電磁気バンドギャップ構造物を適用して説明すると、インダクタンス成分Ｌ１が第１ビア２３２に該当され、インダクタンス成分Ｌ２は第２ビア２３６に該当され、インダクタンス成分Ｌ３は接続パターン２３４に該当される。Ｃ１は金属板２１０ａ，２１０ｂとその上部に位置する他の任意の誘電層及び金属層によるキャパシタンス成分であり、Ｃ２及びＣ３は接続パターン２３４を基準としてそれと同一平面に位置している金属層２２０とその下部に位置する他の任意の誘電層及び金属層によるキャパシタンス成分である。

このような等価回路図により、図２乃至図３ｂの電磁気バンドギャップ構造物は、特定周波数帯域の信号を遮蔽する帯域阻止フィルタ（band stop filter）としての機能を行うことになる。すなわち、図３ｃの等価回路図から分かるように、低周波数帯域の信号（ｘ）及び高周波数帯域の信号（ｙ）は、電磁気バンドギャップ構造物を通過し、その中間の特定周波数帯域の信号（ｚ１），（ｚ２），（ｚ３）は電磁気バンドギャップ構造物により遮蔽される。

本発明の一実施例での金属板２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃは金属層２２０と区別される他の金属層と同一平面上に位置することができる。したがって、本発明において、最左側に位置した金属板２１０ａはステッチングビアを介して金属層２２０とは区別される他の金属層に接続することができる。

金属層２２０が電源層であれば他の金属層は接地層となり、金属層２２０が接地層であれば他の金属層は電源層となる。

または、金属層２２０が接地層になり、他の金属層が信号層（signal layer）になって所定方向に信号を伝達し、信号層の信号伝達経路中の一部に上述した金属板２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ、及びステッチングビア２３０が配置されて、伝達される信号に含まれている特定周波数のノイズを低減することができる。

図２乃至図３ｂを参照すると、金属板２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃが１列に配列され、各金属板には二つのステッチングビアが接続されている。しかし、他の実施例では金属板がｍ×ｎ（ここで、ｍ及びｎは自然数）行列で配置され、隣接する金属板がステッチングビアを介して接続されるようにすることができる。この場合、各金属板は隣接する他の金属板を接続させる経路の役割を担い、少なくとも二つ以上のステッチングビアと接続することができる。すなわち、図２乃至図３ｂに示す接続形態は、一つの例示に過ぎず、全ての金属板が電気的に一つに繋がる閉ループ（closed loop）を形成することができれば、ステッチングビアを介した金属板間の接続方式は如何なる方式を適用してもよい。以下、金属板の形状、配列などによる多様な実施例を図面を参照して説明する。

図５は四角形の金属板を有した電磁気バンドギャップ構造物の配列構造を示す平面図であり、図６は三角形の金属板を有した電磁気バンドギャップ構造物の配列構造を示す平面図であり、図７は電磁気バンドギャップ構造物の帯状の配列構造を示す平面図である。

金属板は、図５及び図６の四角形、三角形以外にも六角形などの多角形の形状や、円形または楕円形など多様な形状を有することができる。

また、図５及び図６に示すように、ステッチングビアで接続される金属板が基板全体に配列されることができ、図７に示すように、ステッチングビアで接続される金属板が基板の一部だけに配列されることもできる。

そして、金属板は、図２に示すように、二つのステッチングビアと接続されて、隣接する二つの他の金属板に接続可能になり、図５に示すように、４つのステッチングビアと接続されて、隣接する４つの金属板に接続可能になる。また、図６に示すように、３つのステッチングビアと接続されて、隣接する３つの金属板に接続可能になる。

この場合、信号源から信号伝達地点までの経路に配置された金属板は、ステッチングビアにより接続が切れないようにする。すなわち、金属板が２列で配置され、各金属板に対してステッチングビアが隣接する金属板をすべて接続することが可能であり、またはジグザグ状で金属板を接続することも可能である。

図８及び図９は、複数の異なるサイズのグループの金属板で形成された電磁気バンドギャップ構造物の配列構造を示す平面図である。

前述したように、ステッチングビアで接続される金属板は全て同じサイズを有することもでき、図８及び図９に示すように、互いに異なるサイズを有することもできる。すなわち、金属板は、複数の異なるサイズのグループに分けられることもできる。

図８を参照すると、相対的に大きい大金属板Ｂと相対的に小さい小金属板Ｃとが交互に配列されていて、各金属板はステッチングビアで隣接する金属板と接続している。すなわち、大金属板Ｂと小金属板Ｃとは、両方とも４個のステッチングビアで隣接する金属板に接続している。

図９を参照すると、相対的に大きい大金属板Ｄと相対的に小さい小金属板Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４とが配置されている。小金属板Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が２×２で配列されて、全体的に大金属板Ｄとほぼ同じ面積を占めるようになっている。小金属板Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４は、４つのステッチングビアを介して隣接する金属板に接続される。そして、大金属板Ｄは、隣接する小金属板が８つであるため、８つのステッチングビアを介して隣接する小金属板に接続される。

このように、互いに異なるサイズの金属板を組み合わせて配列しても、上述したように、特定周波数に該当する信号伝達を遮断することや、ノイズを低減することができる。

以下、本発明の他の実施例による電磁気バンドギャップ構造物を図４ａ乃至図４ｃに基づいて説明し、図２乃至図３ｂの説明と重複される説明は省略し、各実施例による特徴を主として簡略に説明する。これは図４ａ乃至図４ｃの各実施例による電磁気バンドギャップ構造物が、幾つかの相違点を除き、図２乃至図３ｂの電磁気バンドギャップ構造物と同一の技術的原理をそのまま採用しているからである。そして、図４ａ乃至図４ｃでは、図２乃至図３ｂとの対比に便宜のために、それぞれ対応している構成要素に同一参照番号を付した。

まず、図４ａを参照すると、本発明の他の実施例による電磁気バンドギャップ構造物２００は、複数の金属板２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃと、これら金属板のうちの隣接する二つの金属板間を電気的に接続させるステッチングビア２３０とを含んでいる。すなわち、図４ａの電磁気バンドギャップ構造物には、図２乃至図３ａの電磁気バンドギャップ構造物の金属層２２０が存在しないことが分かる。

このように、本発明によるステッチングビアを含んだ電磁気バンドギャップ構造物には、ステッチングビアと金属板とが位置している領域の下方に必ずしも金属層が存在する必要はない。これは、ステッチングビア２３０の接続パターン２３４を形成する位置が金属層が存在する部分である必要はないからである。

すなわち、接続パターン２３４が形成される位置に対応して同一平面上に任意の金属層が存在する場合、接続パターン２３４は、図２乃至図３ｂに示すように、同一平面上の金属層２２０に形成されたクリアランスホール２２５内に収容される形態で製作されるが、図４ａに示すように、接続パターン２３４の形成位置に別途の金属層が存在しない場合もあるからである。勿論、図４ａにおいても金属板の下方には誘電層が存在する。

図４ｂを参照すると、本発明のまた他の実施例による電磁気バンドギャップ構造物は、図２乃至図３ｂと比べると、その積層構造の上下が逆になっている。すなわち、図２乃至図３ｂは、金属層２２０が下層をなし、金属板２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃが上層をなしていてその間に誘電層が介在される積層構造を有しているが、図４ｂは、その反対の積層構造、すなわち、金属板２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃが下層をなし、金属層２２０が上層をなしていてその間に誘電層が介在される積層構造を有している。このような場合にも、上述したようなノイズ遮蔽効果を同様に期待できることは言うまでもない。

図４ｃを参照すると、本発明のまた他の実施例による電磁気バンドギャップ構造物は、図４ｂの積層構造を有する電磁気バンドギャップ構造物から上層の金属層２２０が除去された形態になっている。その理由については、図４aを参照して説明したため、その詳細な説明は省略する。

以上のように、本発明の電磁気バンドギャップ構造物は、多様な形態や積層構造を有することができる。上述したすべての図面では、金属板がすべて同一平面上に積層されているように示されているが、その金属板が必ずしも同一平面上に積層される必要はない。このとき、金属板のすべてが一平面上に積層されない場合には２層以上の構造を有することになり、層数が増加する問題となるが、本発明の電磁気バンドギャップ構造物を多層印刷回路基板内に配置することを想定すれば、これが設計上の不利になることはないだろう。

また、前述したすべての図面では、隣接する二つの金属板間をステッチングビアで電気的に接続させる方式を採用しているが、ある一つのステッチングビアを介して接続される二つの金属板が、必ずしも隣接する必要はない。また、ある一つの金属板を基準にして一つのステッチングビアを介して他の一つの金属板に接続されることを例示しているが、二つの金属板間を接続させるステッチングビアの数に特に制限はないことは自明なことである。

また、図２乃至図４ｃでは、図面図示の便宜や本発明の明確な理解を助けるために、ただ３つの金属板だけを示し、ある一つの金属板を基準にして隣接する他の一つ及びまた他の一つの金属板の間をそれぞれ一つのステッチングビアを介して電気的に接続させたこと、すなわち、一つのセルを基準にして隣接している他の二つのセル間を接続する場合を例示したことに過ぎない。すなわち、本発明の各実施例による電磁気バンドギャップ構造物は、前述した図５乃至図９を通して説明したように、基板の一部に（特に、図７参照）、または基板全体に多様な形状、サイズ、配列をもって配置することができ、当業者は本明細書の旨を通してこれを明確に理解できよう。

図１０は本発明の一実施例による電磁気バンドギャップ構造物における周波数特性グラフである。ステッチングビアを含んでいる電磁気バンドギャップ構造物のシミュレーションモデルを形成し、散乱パラメータ（scattering parameter）で分析した結果が示されている。

−５０ｄＢを基準とする場合、信号の周波数が約２.８〜７.５ＧＨｚに該当する領域にて電磁気バンドギャップ構造物を通して伝達される信号を遮断するストップバンド（stop band）が形成されることを確認できる。

このようなストップバンド周波数帯域は、電磁気バンドギャップ構造物のサイズ、各構成部の厚さ、誘電層の誘電率、配置形態、金属板の形状、サイズ、及び個数などの多様な条件を適切に調節することにより、望む周波数帯域を有するように設計できることは明らかである。

本発明の一実施例による印刷回路基板はＳＩＰであることができる。

印刷回路基板内には、信号層と接地層とが存在する。ここで、信号層に沿って伝達される信号が高い動作周波数のためにノイズが発生し、この場合、特定周波数を有するノイズを低減させるために、前述した電磁気バンドギャップ構造物を採用する。

接地層は金属層であり、信号層と同一平面上に一定間隔離隔して金属板が配置される。そして、各金属板はステッチングビアを介して接続する。ステッチングビアの第１ビア及び第２ビアは、接地層に形成された接続パターンと接続する。接続パターンは接地層と接触しないようにクリアランスホール内に収容されている。

金属板は、信号層上で信号伝達経路に沿って１列または２列に配列されている。各金属板は、信号源から信号伝達地点まで途切れることなく信号が伝達されるようにステッチングビアで接続される。

本発明の他の実施例による印刷回路基板は、動作周波数が互いに異なっている二つの電子回路（本例ではデジタル回路とアナログ回路と仮定する）を含む。このとき、前述した電磁気バンドギャップ構造物がアナログ回路とデジタル回路との間に配置される。

すなわち、デジタル回路からアナログ回路に伝達される電磁波が、必ず電磁気バンドギャップ構造物を通過するように、電磁気バンドギャップ構造物が配置される。このために、電磁気バンドギャップ構造物がアナログ回路の周辺に閉曲線状で配列されてもよく、電磁気バンドギャップ構造物がデジタル回路の周辺に閉曲線状で配列されてもよい。また、デジタル回路からアナログ回路への印刷回路基板の内部全体または一部にかけて電磁気バンドギャップ構造物が配列されてもよい。

印刷回路基板を構成する各層中、電源層と接地層との間に電磁気バンドギャップ構造物が配列される。

接地層または電源層のうちの何れか一つの層が金属層になる。そして、他の一つの層と同一平面上に一定間隔離隔して金属板が配置される。そして、各金属板は、ステッチングビアを介して接続される。ステッチングビアの第１ビア及び第２ビアは、金属層に形成されている接続パターンに接続される。接続パターンは、金属層と接触しないようにクリアランスホール内に収容されている。

上述した電磁気バンドギャップ構造物が内部に配置されることにより、アナログ回路とデジタル回路とがともに設けられて使用される印刷回路基板は、デジタル回路からアナログ回路に伝達される電磁波のうち、特定周波数領域の電磁波の伝達を防止することができる。

すなわち、構造物の小さなサイズにも拘わらず、アナログ回路にてノイズに該当する特定周波数領域の電磁波の伝達を抑制することにより、上述した混合信号の問題を解決することができる。

以上、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解できよう。

アナログ回路とデジタル回路とを含む印刷回路基板の断面図である。 本発明の一実施例による電磁気バンドギャップ構造物の立体斜視図である。 図２に示された電磁気バンドギャップ構造物の断面図である。 図２に示された電磁気バンドギャップ構造物の配列構造を示す平面図である。 図２に示された電磁気バンドギャップ構造物を示す等価回路図である。 本発明の他の実施例による電磁気バンドギャップ構造物の立体斜視図である。 本発明のまた他の実施例による電磁気バンドギャップ構造物の立体斜視図である。 本発明のまた他の実施例による電磁気バンドギャップ構造物の立体斜視図である。 四角形の金属板を有する電磁気バンドギャップ構造物の配列構造を示す平面図である。 三角形の金属板を有する電磁気バンドギャップ構造物の配列構造を示す平面図である。 電磁気バンドギャップ構造物の帯状の配列構造を示す平面図である。 複数の異なるサイズのグループの金属板で形成された電磁気バンドギャップ構造物の配列構造を示す平面図である。 複数の異なるサイズのグループの金属板で形成された電磁気バンドギャップ構造物の配列構造を示す平面図である。 本発明の一実施例による電磁気バンドギャップ構造物における周波数特性グラフである。

符号の説明

２００ 電磁気バンドギャップ構造物
２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ 金属板
２２０ 金属層
２２５ クリアランスホール
２３０ ステッチングビア

Claims (29)

1. 誘電層と、複数の導電板と、前記導電板と導電板間を電気的に接続させるステッチングビアと、を含み、
   前記ステッチングビアは前記誘電層を貫通し、前記ステッチングビアの一部分が前記導電板と異なる平面上に位置することを特徴とする電磁気バンドギャップ構造物。
2. 前記ステッチングビアは、
   前記誘電層を貫通し、一端が隣接する二つの導電板のうちの一つに接続する第１ビアと、
   前記誘電層を貫通し、一端が隣接する二つの導電板のうちの他の一つに接続する第２ビアと、
   一端が前記第１ビアの他端に接続し、他端が前記第２ビアの他端に接続する接続パターンと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の電磁気バンドギャップ構造物。
3. 前記導電板から前記誘電層を隔てて位置する導電層をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の電磁気バンドギャップ構造物。
4. 前記導電層には、クリアランスホールが備えられ、
   前記接続パターンが、前記クリアランスホール内に収容されることを特徴とする請求項３に記載の電磁気バンドギャップ構造物。
5. 前記導電板が、多角形、円形、または楕円形の形状を有することを特徴とする請求項１に記載の電磁気バンドギャップ構造物。
6. 前記導電板が、それぞれ同じサイズを有することを特徴とする請求項１に記載の電磁気バンドギャップ構造物。
7. 前記導電板が、複数の異なるサイズのグループに分けられることを特徴とする請求項１に記載の電磁気バンドギャップ構造物。
8. 前記導電板が、同一平面上に位置することを特徴とする請求項１に記載の電磁気バンドギャップ構造物。
9. 互いの動作周波数が異なっている二つの電子回路を含む印刷回路基板であって、
   誘電層と、複数の導電板と、前記導電板と導電板間を電気的に接続させるステッチングビアと、を含む電磁気バンドギャップ構造物が前記二つの電子回路の間に配置され、
   前記ステッチングビアが前記誘電層を貫通し、前記ステッチングビアの一部分が前記導電板と異なる平面上に位置することを特徴とする印刷回路基板。
10. 前記ステッチングビアは、
    前記誘電層を貫通し、一端が隣接する二つの導電板のうちの一つに接続する第１ビアと、
    前記誘電層を貫通し、一端が隣接する二つの導電板のうちの他の一つに接続する第２ビアと、
    一端が前記第１ビアの他端に接続し、他端が前記第２ビアの他端に接続する接続パターンと、
    を含むことを特徴とする請求項９に記載の印刷回路基板。
11. 前記導電板から前記誘電層を隔てて位置する導電層をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の印刷回路基板。
12. 前記導電層にはクリアランスホールが備えられ、
    前記接続パターンが、前記クリアランスホール内に収容されることを特徴とする請求項１１に記載の印刷回路基板。
13. 前記導電層が、接地層または電源層のうちの何れか一つであり、前記導電板が他の一つの層と同一平面上で接続することを特徴とする請求項１１に記載の印刷回路基板。
14. 前記導電板が、前記ステッチングビアを介して前記他の一つの層と接続することを特徴とする請求項１３に記載の印刷回路基板。
15. 前記導電板が、多角形、円形、または楕円形の形状を有することを特徴とする請求項９に記載の印刷回路基板。
16. 前記導電板が、それぞれ同じサイズを有することを特徴とする請求項９に記載の印刷回路基板。
17. 前記導電板が、複数の異なるサイズのグループに分けられることを特徴とする請求項９に記載の印刷回路基板。
18. 前記導電板が、同一平面上に位置することを特徴とする請求項９に記載の印刷回路基板。
19. 信号層及び接地層を含む印刷回路基板であって、
    誘電層と、複数の導電板と、前記導電板と導電板間を電気的に接続させるステッチングビアと、を含む電磁気バンドギャップ構造物が配置され、
    前記ステッチングビアが前記誘電層を貫通し、前記ステッチングビアの一部分が前記導電板と異なる平面上に位置し、前記導電板が前記信号層と同一平面上で接続することを特徴とする印刷回路基板。
20. 前記導電板が、前記ステッチングビアを介して前記信号層と接続することを特徴とする請求項１９に記載の印刷回路基板。
21. 前記ステッチングビアは、
    前記誘電層を貫通し、一端が隣接する二つの導電板のうちの一つに接続する第１ビアと、
    前記誘電層を貫通し、一端が隣接する二つの導電板のうちの他の一つに接続する第２ビアと、
    一端が前記第１ビアの他端に接続し、他端が前記第２ビアの他端に接続する接続パターンと、を含むことを特徴とする請求項１９に記載の印刷回路基板。
22. 前記導電板から前記誘電層を隔てて位置する導電層をさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の印刷回路基板。
23. 前記導電層にはクリアランスホールが備えられ、
    前記接続パターンが、前記クリアランスホール内に収容されることを特徴とする請求項２２に記載の印刷回路基板。
24. 前記導電層が、接地層であることを特徴とする請求項２２に記載の印刷回路基板。
25. 前記導電板が、多角形、円形、または楕円形の形状を有することを特徴とする請求項１９に記載の印刷回路基板。
26. 前記導電板が、信号伝達経路に沿って１列または２列に配列されていることを特徴とする請求項１９に記載の印刷回路基板。
27. 前記導電板が、それぞれ同じサイズを有することを特徴とする請求項１９に記載の印刷回路基板。
28. 前記導電板が、複数の異なるサイズのグループに分けられることを特徴とする請求項１９に記載の印刷回路基板。
29. 前記導電板が同一平面上に位置することを特徴とする請求項１９に記載の印刷回路基板。

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