KR20100041252A - 전자기 밴드갭 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 전자기 밴드갭 구조물은, 동일 평면 상에서 상호간 브리지(bridge) 연결되어 있는 복수개의 도전판을 포함하되, 상기 도전판 각각은 상기 도전판의 중심부에 위치하는 내부 패치와, 상기 도전판의 외곽부에 위치하는 외부 패치와, 상기 내부 패치로부터 연장되어 상기 외부 패치까지 연결되는 나선 타입의 제1 도전선과, 상기 내부 패치와 전기적으로 분리된 일 위치로부터 연장되어 상기 외부 패치까지 연결되는 나선 타입의 제2 도전선을 포함할 수 있다.

인쇄회로기판, 전자기 밴드갭 구조, 스위칭 노이즈.

Description

전자기 밴드갭 구조물{Electro-magnetic bandgap structure}

본 발명은 특정 주파수 대역에 관한 차폐 기능을 갖는 전자기 밴드갭 구조물에 관한 것이다.

최근 유무선 방송 및 통신 관련 기술과 서비스가 급속도로 발전하고 있다. 이에 따라 인쇄회로기판(PCB) 내의 클록 주파수가 GHz범위에 들어가면서, 다층 PCB에 탑재 위치하고 있는 디지털 블록(digital block) 등의 각종 온오프 칩(on-off chip) 이나 전자 디바이스 패키지에서 발생하는 스위칭 노이즈(SSN, Simultaneous Switching Noise)에 의한 파워 무결성(PI, Power Integrity), 신호 무결성(SI, Signal Integrity) 및 전자기파 장해 (EMI, Electro-Magnetic Interference) 문제가 PCB 설계에 중요한 이슈로 떠오르고 있다.

고속 디지털 시스템에서 발생하는 스위칭 노이즈(SSN)에 의한 PI/SI 영향 및 EMI 문제를 해결하기 위한 가장 일반적인 방법 중의 하나는 전원층과 접지층 사이에 디커플링 캐패시터(decoupling capacitor)를 연결하는 것이다. 그러나, 스위칭 노이즈 저감을 위해서는 수많은 디커플링 캐패시터가 필요하며, 이는 생산 비용의 증가뿐만 아니라, PCB 공간을 차지함으로써 다른 여러 소자들의 배치가 자유롭지 못하게 된다. 또한 최근의 고속 디지털 시스템에서 문제가 되는 1GHz 이상의 고주파 대역에서는 노이즈 감소에 효과적이지 못하다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, GHz 대역에서의 스위칭 노이즈 문제를 해결하기 위한 새로운 방법으로서, 주파수 선택능력을 갖는 전자기 밴드갭 구조(EBG, electro-magnetic bandgap structure)에 대한 연구가 진행되고 있다.

종래에 연구가 진행되고 있던 전자기 밴드갭 구조(EBG)의 종류는, 크게 MT(Mushroom type)-EBG와, PT(Planar type)-EBG 두 가지로 나눌 수 있다.

먼저, MT-EBG는 예를 들어 전원층(power layer)과 접지층(ground layer)으로 기능할 두 개의 도전층 사이에 버섯 모양을 갖는 EBG 셀(EBG cell, 도 1의 참조번호 130 참조) 복수개를 삽입한 구조를 갖는다. 이는 도 1을 통해 그 개략적인 구조가 도시되어 있다. 도 1은 도면 도시의 편의를 위해 총 4개의 EBG 셀만을 도시하고 있다.

도 1을 참조하면, MT-EBG(100)는 각각 접지층 및 전원층 중 어느 하나 및 다른 하나의 층으로서 기능하는 제1 도전층(110)과 제2 도전층(120) 사이에 도전판(131)을 더 형성하고, 제1 도전층(110)과 도전판(131) 간을 비아(132)로 연결한 버섯형 구조물(130)을 반복하여 배치시킨 형태를 갖는다. 이때, 제1 도전층(110)과 도전판(131)의 사이에는 제1 유전층(115)이, 도전판(131)과 제2 도전층(120)의 사 이에는 제2 유전층(125)이 개재된다.

이와 같은 MT-EBG(110)는 제2 도전층(120)과 제2 유전층(125) 그리고 도전판(131)에 의해 형성되는 캐패시턴스 성분과, 제1 유전층(115)을 관통하여 제1 도전층(110)과 도전판(131) 간을 연결하는 비아(132)에 의해 형성되는 인덕턴스 성분이 제1 도전층(110)과 제2 도전층(120) 사이에서 L-C 직렬 연결된 상태를 가짐으로써 일종의 대역 저지 필터(band stop filter)로서의 기능을 수행하게 된다.

그러나, MT-EBG(100)를 구현하는데는 최소 3층이 필요하므로, 이 구조의 최대 단점은 층수가 증가한다는 것이다. 이러한 경우 PCB 제조 원가가 상승할 뿐만 아니라, 리드 타임(Lead Time)이 증가하는 문제점을 야기하게 된다.

한편, PT-EBG는 전원층 또는 접지층으로서 기능할 어느 하나의 도전층 전체를 통해 특정 패턴의 EBG 셀(도 2의 참조번호 220-1 참조) 복수개를 반복적으로 배치시킨 구조를 가지고 있다. 이는 도 2를 통해 그 개략적인 구조가 도시되어 있다. 도 2 또한 도면 도시의 편의를 위해 총 4개의 EBG 셀만을 도시하고 있다.

도 2를 참조하면, PT-EBG(200)는 임의의 일 도전층(210)과 다른 평면에 위치하는 복수개의 도전판(221-1, 221-2, 221-3, 221-4)이 특정의 일부위(도 2에서는 각 도전판의 모서리 끝단)를 통해 도전성 물질로 이루어진 브랜치(branch)(222-1, 222-2, 222-3, 222-4)에 의해 상호간 브리지(bridge) 연결되는 형태를 가지고 있다.

이때, 넓은 면적을 갖는 도전판들(221-1, 221-2, 221-3, 221-4)이 저임피던 스 영역을 구성하고, 좁은 면적을 갖는 도전성 브랜치들(222-1, 222-2, 222-3, 222-4)이 고임피던스 영역을 구성하게 된다. 따라서, PT-EBG는 저임피던스 영역과 고임피던스 영역이 반복적으로 교번 형성되는 구조를 통해, 특정 주파수 대역의 노이즈를 차폐시킬 수 있는 대역 저지 필터로서의 기능을 수행하게 된다.

이와 같은 PT-EBG 구조는 MT-EBG 구조와 달리 2층 만으로도 전자기 밴드갭 구조를 구성할 수 있다는 이점은 있으나, 셀(cell)의 소형화가 어렵다는 문제점이 있다. 이는 PT-EBG가 다양한 팩터를 활용하지 않고 단지 다른 값을 갖는 2개의 임피던스 성분만을 이용하여 EBG 구조를 형성하고 있다는데서 기인한다.

본 발명은 스위칭 노이즈에 의한 EMI 문제를 해결할 수 있는 전자기 밴드갭 구조물을 제공한다. 인쇄회로기판 내부에 패턴화된 특정 구조의 구조물을 반복 배치시킴을 통해 특정 주파수 대역의 스위칭 노이즈를 차폐할 수 있음은 물론, 층수의 증가, 면적 및 부피의 증가 없이 제작 가능함으로써 휴대폰 등의 소형 전자기기에도 적용이 적합한 전자기 밴드갭 구조를 제안한다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 동일 평면 상에서 상호간 브리지(bridge) 연결되어 있는 복수개의 도전판을 포함하되, 상기 도전판 각각은 상기 도전판의 중심부 에 위치하는 내부 패치와, 상기 도전판의 외곽부에 위치하는 외부 패치와, 상기 내부 패치로부터 연장되어 상기 외부 패치까지 연결되는 나선 타입의 제1 도전선과, 상기 내부 패치와 전기적으로 분리된 일 위치로부터 연장되어 상기 외부 패치까지 연결되는 나선 타입의 제2 도전선을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 밴드갭 구조물이 제공된다.

여기서, 상기 제1 도전선은 상기 내부 패치의 어느 일 모서리 끝단을 출발점으로 하여 상기 외부 패치까지 연장될 수 있다.

여기서, 상기 제2 도전선은 상기 내부 패치의 어느 일 모서리 끝단과 인접한 일 위치를 출발점으로 하여 상기 제1 도전선과 평행한 궤도를 가지면서 상기 외부 패치까지 연장될 수 있다.

여기서, 상기 제1 도전선 및 상기 제2 도전선은 상기 내부 패치의 형상에 상응하여 상기 내부 패치의 둘레을 따라 휘감는 형태를 갖되, 상호간 등간격으로 이격되어 있을 수 있다.

여기서, 동일 감은 수를 기준으로 할 때, 상기 제2 도전선은 상기 제1 도전선보다 상기 내부 패치의 테두리로부터 인접하여 위치할 수 있다.

여기서, 상기 내부 패치는 상기 도전판의 테두리 형상을 그대로 축소시킨 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기 도전판의 테두리 형상은 사각 형상일 수 있다.

여기서, 상기 내부 패치와 상기 제2 도전선 사이, 상기 제1 도전선과 상기 제2 도전선 사이, 상기 외부 패치와 상기 제1 도전선 및 상기 제2 도전선 각각의 사이에는 에어 갭(air gap)이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 복수개의 도전판이 배열된 영역의 상부 또는 하부에는 도전층이 인접 위치하되, 상기 복수개의 도전판과 상기 인접 위치한 도전층 사이에는 유전층이 개재될 수 있다. 이때, 상기 내부 패치와 전기적으로 연결된 일단으로부터 상기 유전층을 관통하여 연장 형성되되, 타단은 상기 도전층과 이격 위치하는 1개 이상의 비아를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 복수개의 도전판은 어느 하나의 도전판이 인접한 다른 하나의 도전판과 모서리 끝단을 통해서 브리지 연결되는 방식에 의해 전기적으로 하나로 연결될 수 있다.

여기서, 상기 복수개의 도전판은 각각 동일 형상 및 면적을 가지면서, 상기 동일 평면 상에서 2차원 배열될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전자기 밴드갭 구조에 의하면, 스위칭 노이즈에 의한 EMI 문제를 해결할 수 있음은 물론, 층수의 증가, 면적 및 부피의 증가 없이 제작 가능함으로써 휴대폰 등의 소형 전자기기에도 적용이 적합한 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전자기 밴드갭 구조물에 관하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 동일 또는 유사한 개체를 순차적으로 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자기 밴드갭 구조물을 상부면에서 바라본 도면이고, 도 4는 도 3의 전자기 밴드갭 구조물 중 임의의 1개의 EBG 셀만을 확대 도시한 도면이다. 이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 전자기 밴드갭 구조물이 갖는 특징들을 차례대로 설명한다.

먼저, 본 발명의 전자기 밴드갭 구조물은, 동일 평면 상에서 상호간 브리지(bridge) 연결되어 있는 복수개의 도전판(plural of conductive plates)을 포함한다.

예를 들어, 도 3의 경우에는 각각 동일 형상(즉, 사각 형상) 및 동일 면적을 갖는 도전판(도 4의 참조번호 320 참조) 4개가 동일 평면 상에서 2 × 2 행렬 형태로 배열되어 있는 예가 도시되어 있다. 또한 이때, 그 4개의 도전판들은 상호간 어느 하나의 도전판이 인접한 다른 하나의 도전판과 어느 일 모서리의 끝단을 통해 브리지 연결되는 방식에 의해, 전기적으로 하나의 레이어(layer)를 형성하고 있다.

물론 이때, 도전판의 형상은 사각 형상 이외에도 육각 형상, 삼각 형상 등의 다양한 다각형 형상을 가질 수 있으며, 그 면적 또한 차등화시켜 제작할 수도 있는 것이다. 어느 2개의 도전판 간이 브리지 연결되는 부위도 반드시 모서리 끝단일 필 요는 없으며, 그 복수개의 도전판들이 전기신호적으로 하나의 레이어를 구성할 수만 있다면 다양한 연결 방식이 가능함 또한 물론이다. 그리고 보다 많은 수의 도전판들이 인쇄회로기판의 내부의 어느 일 층의 전영역 또는 필요한 일부 영역에 2차원 배열될 수 있다.

또한, 본 발명의 전자기 밴드갭 구조물은, 도 3 및 도 4를 통해 명확히 도시하고 있지는 않지만, 도 2에서와 동일하게, 그 복수개의 도전판이 배열되어 있는 영역의 상부 또는 하부에 인접하여 위치하는 임의의 일 도전층(conductive layer)을 포함하며, 그 복수개의 도전판과 그 인접 위치하는 도전층 사이에는 유전층(dielectric layer)이 개재된다.

즉, 여기까지는 앞서 설명한 종래 기술에 따른 PT-EBG(Planar type EBG)에서와 동일한 구조를 갖는다. 본 발명은 PT-EBG가 갖는 유리한 이점(즉, 층 수의 증가 없이, 단 2개의 레이어(layer)만으로 구현할 수 있음)을 그대로 받아들이면서도, EBG 셀(EBG cell)의 크기를 줄여 보다 소형화시킬 수 있는 구현 방법, 구조를 제안하고자 하는 것이다.

이를 위해, 본 발명에서는 하나의 EBG 셀로서 기능하는 각각의 도전판에 특정 패턴을 갖는 내부 패치, 제1 도전선, 제2 도전선, 외부 패치를 구현하고, 그 내부 패치와 하나 이상의 비아를 연결시키는 방법을 이용한다. 이하, 본 발명만이 갖는 고유의 특징들을 중심으로 설명하기로 한다.

다만, 설명의 편의 및 종래 기술에 따른 MT-EBG, PT-EBG와의 대조 설명의 편의를 위해, 본 발명에 따른 전자기 밴드갭 구조물을 '꼬임 패턴 EBG'라 약칭 명명 한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 꼬임 패턴 EBG는 동일 형상, 면적, 패턴의 EBG 셀들이 촘촘히 반복 배열되어 있는 형태를 가지므로, 이하에서는 도 4에 도시된 바와 같은 그 하나의 EBG 셀(즉, 도전판 하나)을 중심으로 설명한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 꼬임 패턴 EBG(300)는 하나의 EBG 셀 각각이, 도전판(320)의 중심부에 위치하는 내부 패치(internal patch)(321)와, 도전판(320)의 외곽부에 위치하는 외부 패치(external patch)(322)와, 내부 패치(321)로부터 연장되어 외부 패치(322)까지 연결되는 나선 타입(spiral type)의 제1 도전선(a first conductive line)(323)과, 상기 내부 패치(321)와 전기적으로 분리된 일 위치로부터 연장되어 외부 패치(322)까지 연결되는 나선 타입의 제2 도전선(a second conductive line)(324)를 포함하고 있다.

여기서, 내부 패치(321)는 도전판(320)의 테두리 형상(여기서는 사각 형상)을 그대로(즉, 비례적으로) 축소시킨 형상을 가지고 있다.

물론, 내부 패치(321)는 도전판(320)의 테두리 형상과는 다른 형상을 가져도 무방하며, 또한 도전판(320)의 내부에만 위치된다면 중심부가 아닌 다른 위치에 위치시킬 수도 있을 것이다. 다만, 도전판(320)의 테두리 형상과 동일 형상을 갖고 도전판(320)의 중심부에 위치시키는 이유는, 제1 도전선(323) 및 제2 도전선(324)에 의한 패턴 길이를 보다 길게 확보시키는데 유리하기 때문이다.

또한, 도 4에서 제1 도전선(323)은 내부 패치(321)의 일 모서리 끝단을 출발 점으로 하여 외부 패치(322)까지 연장되고 있으며, 이 역시 그 연결부가 한정될 필요는 없으나, 제1 도전선(323)의 패턴 길이를 길게 확보하기 위함이라 할 것이다. 이와 유사한 이유로서, 제2 도전선(324)도 내부 패치(321)의 일 모서리 끝단과 인접한 어느 일 위치를 출발점으로 하여, 상기 제1 도전선(323)과 평행한 나선 궤도를 가지면서 외부 패치(322)까지 연장될 수 있다.

특히, 제1 도전선(323)과 제2 도전선(324)이 각각 내부 패치(321)의 형상에 상응하여 그 내부 패치(321)의 둘레를 따라 휘감는 형태를 갖도록 제작하고, 그 상호간(즉, 제1 및 제2 도전선(323, 324))이 등간격으로 이격되도록 제작하는 경우에는 이를 통해 확보할 수 있는 패턴 길이가 다른 조건에서 보다 더욱 증가될 것이다.

이를 위해, 도 4의 경우에도, 제1 도전선(323) 및 제2 도전선(324)이 내부 패치(321)의 형상인 사각 형상에 상응하는 나선 구조를 갖도록 제작되고 있으며, 상호간 등간격으로 이격되도록 제작되고 있음을 확인할 수 있다. 특히, 도 4의 경우에는, 동일 감은 수를 기준으로 할 때, 제2 도전선(324)이 제1 도전선(323)에 비해 내부 패치(321)의 테두리로부터 보다 인접한 궤도로 휘감도록 구현하고 있다.

또한, 본 발명의 꼬임 패턴 EBG에서는, 내부 패치(321)에 1개 이상의 비아(도 4의 경우에는 총 4개의 비아(325)가 존재함)가 연결될 수 있다. 이때, 비아는 그 일단이 내부 패치(321)와 연결된 상태에서 인접한 유전층(예를 들어, 도 2의 215 참조)을 관통하도록 연장 형성될 수 있다. 다만, 이때의 비아는 EBG 셀과는 전기신호적으로 다른 층을 구성하게 될 도전층과는 연결되지 않아야 하기 때문에, 그 타단은 상기 도전층과는 이격될 필요가 있다.

예를 들어, 도 2에서 참조번호 210번 층이 접지층(ground layer)을 구성하게 될 도전층이고, 참조번호 220번의 도전판들이 전원층(power layer)을 구성하게 될 층으로서, 양자가 전기신호적으로 다른 층을 구성하는 경우를 가정한다. 이 경우, 본 발명의 꼬임 패턴 EBG 셀들은 그 참조번호 220번의 도전판들 각각과 대응되는 것이므로, 본 발명에서의 내부 패치(321)과 연결되는 비아(325)는 참조번호 215번의 유전층을 관통하여 연장되기는 하되 참조번호 210번의 도전층까지는 연장되지는 말아야 할 것이다.

상기와 같이, 전기신호적으로 구분되는 그 2개의 레이어(즉, EBG 셀들이 형성될 도전판들과 다른 평면 상에 존재하는 도전층)는 예를 들어 전원층(power layer) 및 접지층(ground layer) 중 어느 하나와 다른 하나로서 기능할 수 있는 것이고, 이러한 경우 전원층과 접지층 사이의 스위칭 노이즈 혹은 전도 노이즈(conduction noise)는 본 발명의 꼬임 패턴 EBG를 구성하는 각각의 EBG 셀들에 의해 차폐될 수 있다.

이하, 본 발명의 꼬임 패턴 EBG에 의한 노이즈 차폐(즉, 특정 주파수 대역의 차폐) 원리를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 꼬임 패턴 EBG는 기본적으로는 PT-EBG의 구조도 포함하고 있기에, PT-EBG 구조에 의할 때의 2개의 다른 값을 갖는 임피던스 성분을 갖는다. 즉, 이에 따라서도 기본적인 대역 저지 필터로서의 기능을 갖게 된다.

이에 더불어, 본 발명의 꼬임 패턴 EBG는, 제1 도전선(323) 및 제2 도전선(324)에 의해 각각 그 길이에 상응하는 만큼의 인덕턴스 성분을 추가적으로 더 획득할 수 있는 효과가 있다. 또한, 내부 패치(321)와 연결된 비아(325)에 의한 인덕턴스 성분도 추가로 획득된다. 이와 같은 인덕턴스 성분의 증가 효과 이외에도 캐패시턴스 성분의 증가 효과도 가진다.

본 발명의 꼬임 패턴 EBG에서, 내부 패치(321)와 제2 도전선(324) 사이, 제1 도전선(323)과 제2 도전선(324) 사이, 연결부를 제외한 외부 패치(322)와 제1 및 제2 도전선(323, 324)의 각각의 사이에는 식각을 통한 에어갭(air gap)이 형성되어 있다. 이는 각각 두개의 도전성 물질 사이에 유전물질이 개재되어 있는 것과 동일한 효과에 의해, 기생 캐패시턴스 성분의 증가를 가져온다. 아울러, 각각의 EBG 셀과 다른 평면 상에 존재하는 도전층 그리고 그 사이에 개재되는 유전층에 의한 인터페이스 캐패시턴스 성분도 존재하게 된다.

이때, 일반적으로 스탑 밴드(stop band)의 중심 주파수(f₀)는 하기의 수학식 1과 같으므로, 중심 주파수를 낮추기 위해서는 L 및 C 값을 최대화하여야 한다.

따라서, 본 발명의 꼬임 패턴 EBG는 PT-EBG가 갖는 2개의 임피던스 성분에 의한 노이즈 차폐 효과 이외에도, 추가적으로 획득 가능한 인덕턴스, 캐패시턴스 성분을 이용할 수 있게 됨으로써, 동일 사이즈의 EBG 셀을 대비하여 볼 때, 보다 저주파수 대역의 스탑 밴드(stop band)가 형성되는 효과가 있다.

이는 도 5a에 도시된 구조에 따를 때의 도 5b를 통해 도시된 시뮬레이션 결과와 도 6a에 도시된 구조를 따를 때의 도 6b를 통해 도시된 시뮬레이션 결과를 비교함를 통해 명확히 확인할 수 있다.

여기서, 도 5a 및 도 5b는 종래 기술에 따른 PT-EBG 구조에 의한 주파수 대역 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이고, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 꼬임 패턴 EBG 구조에 의한 주파수 대역 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.

먼저, 도 5a에 도시된 바와 같은 기존의 PT-EBG 구조의 경우, 두 개의 레이어(즉, 그라운드 레이어 및 EBG 셀 레이어)를 이용하여 특정 주파수에서의 넓은 저지대역 및 낮은 통과계수를 구현할 수 있었다. 그러나 PT-EBG 구조의 경우 EBG 셀 자체의 큰 가로 길이 및 세로 길이(1.5cm × 1.5cm) 문제로 인하여 실제의 전자제품(HHP, NWB등)에 적용이 불가능하다는 단점을 갖고 있다. 또한 이러한 타입의 EBG 셀을 강제로 소형화(~2mm × 2mm 이하)할 경우, 그 스탑 밴드의 중심 주파수가 너무 높게 형성되어 실제 제품에서는 사용할 수 없게 된다.

도 5a는 2층 양면기판에 종래 방식의 PT-EBG를 2mm × 2mm의 셀 사이즈로 형성시킨 경우를 시뮬레이션하고 있으며, 이때 좌측 도면은 그라운드 레이어를, 우측 도면은 EBG 셀 레이어를 나타낸 것이다. 도 5b는 상용 EM 시뮬레이터인 Ansoft사의 'SIWAVE' 프로그램을 이용하여 S-파라미터를 EBG가 없는 경우(검은색 그래프)와 비교 도시하고 있다. 이때, 그라운드 레이어와 EBG 셀 레이어 사이에 개재되는 유전체는 FR4로 가정하였고, 그 두께는 0.2mm로 가정하였다.

도 5b를 통해 확인할 수 있듯이, PT-EBG 구조(붉은색 그래프)의 경우, 차폐율 -50dB를 기준으로 할 때, 그 스탑 밴드(stop band)의 시작 주파수가 약 11.3Ghz에서 시작됨을 볼 수있다. 그러나 이 주파수의 경우 적용 할 수 있는 응용제품은 거의 없으므로 실제로 소형화하여 사용하는 것은 불가능함을 알 수 있다.

이에 비해, 도 6a에는 양면 PCB 내에 본 발명의 꼬임패턴 EBG를 적용한 모델링 화면이 도시되어 있다. 이때에도 EBG 셀의 사이즈, 사용된 유전체, 두께 등에 따른 모든 조건은 앞선 도 5a에서와 동일하다.

이 경우, 도 6b에 도시된 시뮬레이션 결과를 살펴보면, 본 발명의 꼬임 패턴 EBG의 경우(붉은색 그래프 참조), 차폐율 -50dB를 기준으로 할 때의 스탑 밴드의 주파수가 2.3Ghz ~ 2.9Ghz으로서, 600MHz의 대역폭과 최대 -110dB의 차폐율을 가짐을 확인할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 꼬임 패턴 EBG 구조에 의하면, 2mm × 2mm 셀 사이즈 구현을 통하여 충분한 설계 자유도를 확보하여, 다양한 응용제품에서 자유롭게 사용가능 할 것으로 판단되며, 특히 와이브로(Wibro)(2.3Ghz ~ 2.4Ghz), 와이맥스(Wimax)(2.5Ghz ~ 2.69Ghz) 서비스 등과 같은 분야에 활용가능 할 것으로 판단된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 전자기 밴드갭 구조물로서, MT-EBG(mushroom type EBG) 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 종래 기술에 따른 전자기 밴드갭 구조물의 다른 예로서, PT-EBG(planar type EBG) 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자기 밴드갭 구조물을 상부면에서 바라본 도면.

도 4는 도 3의 전자기 밴드갭 구조물 중 임의의 1개의 EBG 셀만을 확대 도시한 도면.

도 5a 및 도 5b는 종래 기술에 따른 PT-EBG 구조에 의한 주파수 대역 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 전자기 밴드갭 구조에 의한 주파수 대역 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

300 : 전자기 밴드갭 구조물 320 : 도전판

321 : 내부 패치 322 : 외부 패치

323 : 제1 도전선 324 : 제2 도전선

325 : 비아

Claims (12)

1. 동일 평면 상에서 상호간 브리지(bridge) 연결되어 있는 복수개의 도전판을 포함하되,

   상기 도전판 각각은 상기 도전판의 중심부에 위치하는 내부 패치와, 상기 도전판의 외곽부에 위치하는 외부 패치와, 상기 내부 패치로부터 연장되어 상기 외부 패치까지 연결되는 나선 타입의 제1 도전선과, 상기 내부 패치와 전기적으로 분리된 일 위치로부터 연장되어 상기 외부 패치까지 연결되는 나선 타입의 제2 도전선을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 밴드갭 구조물.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 도전선은 상기 내부 패치의 어느 일 모서리 끝단을 출발점으로 하여 상기 외부 패치까지 연장되는 것을 특징으로 하는 전자기 밴드갭 구조물.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제2 도전선은 상기 내부 패치의 어느 일 모서리 끝단과 인접한 일 위치를 출발점으로 하여 상기 제1 도전선과 평행한 궤도를 가지면서 상기 외부 패치까지 연장되는 것을 특징으로 하는 전자기 밴드갭 구조물.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1 도전선 및 상기 제2 도전선은 상기 내부 패치의 형상에 상응하여 상기 내부 패치의 둘레을 따라 휘감는 형태를 갖되, 상호간 등간격으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기 밴드갭 구조물.
5. 제4항에 있어서,

   동일 감은 수를 기준으로 할 때, 상기 제2 도전선은 상기 제1 도전선보다 상기 내부 패치의 테두리로부터 인접하여 위치하는 것을 특징으로 하는 전자기 밴드갭 구조물.
6. 제1항에 있어서,

   상기 내부 패치는 상기 도전판의 테두리 형상을 그대로 축소시킨 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 전자기 밴드갭 구조물.
7. 제6항에 있어서,

   상기 도전판의 테두리 형상은 사각 형상인 것을 특징으로 하는 전자기 밴드 갭 구조물.
8. 제1항에 있어서,

   상기 내부 패치와 상기 제2 도전선 사이, 상기 제1 도전선과 상기 제2 도전선 사이, 상기 외부 패치와 상기 제1 도전선 및 상기 제2 도전선 각각의 사이에는 에어 갭(air gap)이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기 밴드갭 구조물.
9. 제1항에 있어서,

   상기 복수개의 도전판이 배열된 영역의 상부 또는 하부에는 도전층이 인접 위치하되, 상기 복수개의 도전판과 상기 인접 위치한 도전층 사이에는 유전층이 개재되는 것을 특징으로 하는 전자기 밴드갭 구조물.
10. 제9항에 있어서,

    상기 내부 패치와 전기적으로 연결된 일단으로부터 상기 유전층을 관통하여 연장 형성되되, 타단은 상기 도전층과 이격 위치하는 1개 이상의 비아를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 밴드갭 구조물.
11. 제1항에 있어서,

    상기 복수개의 도전판은 어느 하나의 도전판이 인접한 다른 하나의 도전판과 모서리 끝단을 통해서 브리지 연결되는 방식에 의해 전기적으로 하나로 연결되는 것을 특징으로 하는 전자기 밴드갭 구조물.
12. 제1항에 있어서,

    상기 복수개의 도전판은 각각 동일 형상 및 면적을 가지면서, 상기 동일 평면 상에서 2차원 배열되는 것을 특징으로 하는 전자기 밴드갭 구조물.

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