TW201438331A - 堆疊式電磁能隙結構 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種堆疊式電磁能隙結構，包括一第一接地層、一第一電源層、一第二電源層、一連接在第一電源層及第二電源層之間貫孔，形成第一電磁能隙結構。該堆疊式電磁能隙結構還包括一第二接地層、一第三電源層；及若干接地貫孔貫穿通過第二電源層，連接在第一接地層及第二接地層之間，形成第二電磁能隙結構，其中，第一電磁能隙結構及第二電磁能隙結構的尺寸不同，具有的等效電容值與電感值不同，從而提供不同頻段的禁止帶，接地貫孔相對於第一接地層及第二接地層具有保護環的效應，從而擴增了禁止帶。

Description

堆疊式電磁能隙結構
本發明涉及一種電磁能隙結構，尤其涉及一種堆疊式電磁能隙結構。
同步切換雜訊(Simultaneous Switching Noise，簡稱SSN)是在設計高速電路時必須面對且需要謹慎考慮的重要問題。在電源完整性的領域當中，已經有許多可以有效抑制SSN的結構被發明出來，電磁能隙結構(Electromagnetic Bandgap Structure，簡稱EBG)便是其中的典型範例。電磁能隙結構的基本原理是利用印刷電路板(PCB)中間特別設計的金屬板(EBG Pad)與貫孔(Via)所形成的等效電容與電感串聯電路在其共振頻率下會產生短路的特性來抑制SSN。當同步切換雜訊傳播到電源層時，若通過電磁能隙結構的雜訊其頻率位於電磁能隙結構的共振頻率附近，則此雜訊便會經由電磁能隙結構所形成的短路回路回到接地層，不會繼續往前傳播進而影響其他電路。
如圖1所示，為現有的一種電磁能隙結構，包括一接地層10、一金屬板20、一電源層30及一貫孔40。放置在接地層10與電源層30中間的金屬板20與貫孔40會形成等效電容與電感串聯電路，在共振頻率時的短路特性可以有效地將電源層30上的雜訊導入接地層10中，有助於提升電路整體的電源完整性。但是，由於只能在共振頻率時才具有短路特性，因此，該電磁能隙結構無法提供多個不同頻段的禁止帶。
有鑒於此，故需要提供一種堆疊式電磁能隙結構。
一種堆疊式電磁能隙結構，包括一第一接地層、一第一電源層、一第二電源層、一連接在第一電源層及第二電源層之間貫孔，形成第一電磁能隙結構。該堆疊式電磁能隙結構還包括一第二接地層、一第三電源層；及若干接地貫孔貫穿通過第二電源層，連接在第一接地層及第二接地層之間，形成第二電磁能隙結構，其中，第一電磁能隙結構及第二電磁能隙結構的尺寸不同，具有的等效電容值與電感值不同，從而提供不同頻段的禁止帶，接地貫孔相對於第一接地層及第二接地層具有保護環的效應，從而擴增了禁止帶。
相較於現有技術，本發明堆疊式電磁能隙結構利用垂直堆疊及接地貫孔的本身特性來擴增禁止帶，能使電路更有效的免於雜訊的干擾。
10．．．接地層
20．．．金屬板
30．．．電源層
40．．．貫孔
100．．．第一接地層
200．．．第一電源層
300．．．第二電源層
400．．．貫孔
500．．．第二接地層
600．．．第三電源層
700．．．接地貫孔
圖1為現有的一種電磁能隙結構的剖面結構示意圖。
圖2為本發明優選實施方式下的堆疊式電磁能隙結構的剖面結構示意圖。
圖3為圖2所示的堆疊式電磁能隙結構與第一電磁能隙結構及第二電磁能隙結構的欲抑制雜訊的頻率分佈的比對示意圖。
請參閱圖2，是本發明優選實施方式下的堆疊式電磁能隙結構的結構示意圖。該堆疊式電磁能隙結構包括一第一接地層100、一第一電源層200、一第二電源層300、一貫孔400、一第二接地層500、一第三電源層600及若干接地貫孔700。貫孔400連接在第一電源層200及第二電源層300之間。該若干接地貫孔700貫穿通過第二電源層300連接在第一接地層100及第二接地層500之間。
其中，第一接地層100、第一電源層200、第二電源層300、及貫孔400形成一第一電磁能隙結構。第一接地層100、第二接地層500、一第三電源層600及若干接地貫孔700形成第二電磁能隙結構。第一電磁能隙結構及第二電磁能隙結構的尺寸不同，其具有的等效電容值與電感值不同，因此可以提供不同頻段的禁止帶。除此之外，接地貫孔700通過第二電源層300連接在第一接地層100及第二接地層500之間，相對於第一接地層100及第二接地層500具有保護環的效應，因而具有擴增禁止帶的效果。
圖3是圖2所示的堆疊式電磁能隙結構與分別單獨採用電磁能隙結構所產生的欲抑制雜訊的頻率分佈的比對示意圖。其中，橫軸表示頻率，縱軸表示噪音耦合參數S21。具體的，虛線S1表示第一電磁能隙結構所所產生的欲抑制雜訊的頻率分佈。虛線S2表示第二電磁能隙結構所產生的欲抑制雜訊的頻率分佈。實線S3表示本發明堆疊式電磁能隙結構所所產生的欲抑制雜訊的頻率分佈。
具體的，第一電磁能隙結構具有較大的等效電容與電感，從而使虛線S1具有較低頻的禁止帶。第二電磁能隙結構具有較小的等效電容與電感，從而使虛線S2具有較高頻的禁止帶。本發明堆疊式電磁能隙結構是將第一電磁能隙結構及第二電磁能隙結構的結合。從圖中可以看出S3的禁止帶橫跨的頻段最寬，能更有效降低電路板中的雜訊。
在本發明其他實施方式下，堆疊式電磁能隙結構的尺寸規格可根據實際電路與欲抑制雜訊的頻率分佈做調整。
100．．．第一接地層
200．．．第一電源層
300．．．第二電源層
400．．．貫孔
500．．．第二接地層
600．．．第三電源層
700．．．接地貫孔

Claims (2)

  1. 一種堆疊式電磁能隙結構，包括一第一接地層、一第一電源層、一第二電源層、一連接在第一電源層及第二電源層之間貫孔，形成第一電磁能隙結構，其改良在於，該堆疊式電磁能隙結構還包括：
    一第二接地層、一第三電源層；及若干接地貫孔貫穿通過第二電源層，連接在第一接地層及第二接地層之間，形成第二電磁能隙結構，其中，第一電磁能隙結構及第二電磁能隙結構的尺寸不同，具有的等效電容值與電感值不同，從而提供不同頻段的禁止帶，接地貫孔相對於第一接地層及第二接地層具有保護環的效應，從而擴增了禁止帶。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之堆疊式電磁能隙結構，其中，該堆疊式電磁能隙結構的尺寸規格能根據實際電路與欲抑制雜訊的頻率分佈做調整。
TW102111336A 2013-03-29 2013-03-29 堆疊式電磁能隙結構 TW201438331A (zh)

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