TWI449252B - 微帶線結構 - Google Patents

Description

微帶線結構

本發明係關於一種薄型印刷電路板結構，特別是關於一種薄型印刷電路板中之微帶線結構。

近年來，由於各種電子產品均以輕薄短小做為訴求，因此所有廠商莫不致力於減少電子產品的體積，使電子產品更為輕薄。為使電子產品更輕薄微小化，因此不論在製造或設計各種電子產品裝置時，例如手機、個人數位助理(Personal Digital Assistant；PDA)、衛星導航裝置等，其所使用的電路板大多採用薄型印刷電路板(Printed Circuit Board；PCB)或薄型軟性印刷電路板(Flexible Printed Circuit；FPC)。然而，當PCB或者FPC的厚度越薄時，其結構內部的阻抗(impedance)值將隨之降低，進而導致當傳輸高頻訊號時，容易產生訊號的不當反射而使傳輸失敗。因此，在PCB或FPC輕薄化的發展趨勢下，提升其結構內部的阻抗值以增加傳輸訊號的穩定性，乃此技術領域者所共同努力的目標。

於目前已知的技術中，一帶狀線(stripline)及一微帶線(micro stripline)兩種結構皆用於提升前述PCB或FPC之阻抗值，以滿足PCB或FPC傳輸高頻訊號時所需的高阻抗環境。關於習知的帶狀線結構與微帶線結構將詳述如下，且為求清楚瞭解習知技術，各元件間之尺寸關係乃以稍誇大之比例繪示出。

請參照第1A圖所示，其係為習知帶狀線結構1之剖面圖，而第1B圖所示者係為帶狀線結構1之俯視圖，該帶狀線結構1可設於一薄型印刷電路板上或者一薄型軟性印刷電路板上。帶狀線結構1包含一上金屬層11、一金屬線13以及一下金屬層15，其中上金屬層11與金屬線13之間設有至少一介電層10a，下金屬層15與金屬線13之間亦設有至少一介電層10b。上金屬層11與下金屬層15皆用以做為帶狀線結構1之接地端或電力端，金屬線13用以傳輸高頻訊號，介電層10a、10b用以當傳輸高頻訊號時，達到電性絕緣之效果。在此，需強調的是，第1B圖僅繪示出上、下金屬層11、15及金屬線13之關係，而介電層10a、10b不予繪出，而且圖中所示之不規則輪廓乃去除部份上金屬層11後，顯示上金屬層11下方之金屬線13及下金屬層15之示意圖。

習知技術乃藉由減少前述帶狀線結構1中金屬線13的寬度以提升印刷電路板內部的阻抗值，然而，帶狀線結構1在不改變介電層10a、10b之厚度的規範下，受限於金屬線13之一線寬w1無法繼續縮小，使得帶狀線結構1之阻抗無法持續地增加，進而無法與高阻抗值之外部元件達到匹配。此處高阻抗值如電子工業界所規範之50歐姆、75歐姆，甚至比75歐姆更高。

有鑑於此，習知技術乃發展另一種微帶線結構之技術，以進一步解決前述問題。請參閱第1C圖所示，其係為習知微帶線結構2之剖面圖，第1D圖則顯示微帶線結構2之俯視圖。在此，需強調的是，第1D圖僅繪示出下金屬層15及金屬線13之關係，而介電層10a、10b不予繪出。

第1C圖之微帶線結構2與第1A圖之帶狀線結構1在結構上並無太大的差異，其主要不同之處在於微帶線結構2並無設置上金屬層。微帶線結構2之所以去除上金屬層之設置，其理由在於不具上金屬層之微帶線結構2將可進一步提升PCB或FPC的阻抗。然而，不具上金屬層之微帶線結構2雖可解決先前技術無法提供高阻抗之問題，但在微帶線結構2傳輸高頻訊號時，金屬線13將產生大量的電磁輻射干擾(electromagnetic interference；EMI)，而衍生另一個嚴重的問題。

有鑑於此，在PCB或FPC薄型化的發展趨勢下，一種提供高阻抗而又能有效抑制電磁輻射干擾的微帶線結構，乃為業界亟需發展研究之目標。

本發明之目的係提供具有高阻抗特性，且又能有效抑制電磁輻射干擾之一種微帶線結構。

為達前述目的，本發明一實施例中之微帶線結構包含一下層基材、一金屬線以及一上層基材。金屬線係佈設於下層基材上。上層基材係覆蓋於下層基材及金屬線之上方，上層基材設有複數個破孔，實質上沿金屬線之一配置走向而佈設，使金屬線之至少一部份不被上層基材所遮蔽。

本發明另一實施例之微帶線結構包含一下層基材、一金屬線、一上層基材以及一電性接片組。金屬線係佈設於下層基材上。上層基材係覆蓋於下層基材及金屬線之上方，上層基材設有一狹縫，實質上沿金屬線之一縱長方向延伸，使金屬線之至少一部份不被上層基材所遮蔽。電性接片組橫向跨接該狹縫，以遮蔽金屬線之至少一部份。

為讓本發明之上述目的、技術特徵和優點能更明顯易懂，下文係以較佳實施例配合所附圖示進行詳細說明。

以下將透過二較佳實施例來解釋本發明之微帶線結構。透過該微帶線結構，可抑制產生於微帶線結構之外的電磁輻射干擾，並具有高阻抗值以匹配高阻抗之外部元件。需說明者，以下實施例及圖式中，與本發明非直接相關之元件已省略而未繪示，例如應用本發明之PCB或FPC可以為多層之印刷電路結構，然為簡單說明起見，本發明圖式並未逐一顯示該多層結構，且為求容易瞭解起見，各元件間之尺寸關係乃以稍誇大之比例繪示出。

第2圖所示係為本發明之第一較佳實施例之剖面圖，其係為第3圖中沿著縱切方向AA’之剖面圖，主要繪示一種可應用於PCB或FPC上之微帶線結構3。此微帶線結構3包含一下層基材35、一金屬線33以及一上層基材31，其中上層基材31設有複數個破孔(openings)311。

下層基材35位於微帶線結構的最底層，其上佈金屬線33。下層基材35包含一金屬層，用以作為參考電位之用的一接地端。

金屬線33佈設於下層基材35上，其中金屬線33係用以傳輸高頻訊號，而金屬線33與下層基材35之間設有至少一介電層30b。介電層30b係用以當金屬線33傳輸高頻訊號時，達到電性絕緣之效果。

上層基材31覆蓋於下層基材35及金屬線33之上方，上層基材31包含一金屬層，且該金屬層亦作為一接地端。上層基材31之一表面上設有複數個破孔311，實質上沿金屬線33之一配置走向而佈設，其中金屬線之走向可為任意方向或形成任意形狀之配置走向，例如直線形、曲線形、放射形...等等，一切可依據所需之電子電路設計分佈而配置，但破孔311正下方之投影面積須與金屬線33之佈設範圍至少部分重疊，換言之，金屬線33之至少一部分不被上層基材31所遮蔽。結構設計上，金屬線33之一線寬q之至少一部分與上層基材31中破孔311之一寬度p於垂直方向上部分重疊。此外，金屬線33與上層基材31之間設有至少一介電層30a係用以當金屬線33傳輸高頻訊號時，達到電性絕緣之效果。而破孔之形狀，亦可為任意之多邊形，只要破孔311正下方之投影面積須與金屬線33之佈設範圍有至少部分重疊即可，本發明先以長方形為示例，並非用來限制本發明之範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之破孔形狀之變化均屬於本發明所主張之範圍。

請參閱第3圖，其顯示本發明第一較佳實施例中微帶線結構3之俯視圖。微帶線結構3之上層基材31上設有複數個破孔311，其包括311a、311b、311c、311d，然此破孔的數量僅作為說明之用，而非限制本發明。上層基材31上之破孔311a、311b、311c、311d的形成方式主要係圖案化上層基材31而來，例如，可應用習知之微影蝕刻製程於上層基材31上形成該等破孔311a、311b、311c、311d，該等破孔彼此間係間隔排列以部份遮蔽佈設於下層基材35上方之部分裸露出之金屬線33。實施時，可依實際電路設計上的需求，而彈性決定破孔之數目。

更詳細而言，第3圖中之微帶線結構3於破孔311a的縱切方向AA’即為第2圖所示之微帶線結構3剖面。破孔311a實質上可沿金屬線33之一縱長方向L1延伸，而其餘破孔311b、311c、311d亦實質上沿金屬線33之一縱長方向L1延伸。本發明特徵之一在於破孔311a、311b、311c、311d係間隔地分佈於金屬線33之上方。需特別說明的是，於本實施例中各破孔311a、311b、311c、311d具有一特定之破孔寬度300，即為上述之寬度p。各破孔311a、311b、311c、311d係有一特定之破孔長度302，該破孔長度302之範圍為5至20毫米。前述各該破孔之間具有一間隔312，各間隔312係小於5毫米(mm)。具體而言，當應用具有本發明微帶線結構之PCB或FPC於行動通訊裝置之天線模組中時，前述各破孔311間之間隔312亦可依據天線的發射或接收頻率以及無線載波的波長而定，當各破孔311的間隔312相同或相近於無線載波的波長時，具有間隔排列破孔311的上層基材31包含之金屬層將可有效地控制微帶線結構3所產生之電磁輻射干擾波，因而大幅降低電磁輻射干擾。另一方面，由於微帶線結構3具有複數破孔311的上層基材31，因此仍可大幅地提升PCB或FPC的阻抗值，以匹配其它高阻抗元件，提升通信品質。

請參閱第4圖，係為本發明第二較佳實施例中之微帶線結構3，包含一下層基材35、一金屬線33、一上層基材31以及一電性接片組，其中該電性接片組包含複數電性接片37且該電性接片組之材料包含金屬。

關於本發明之第二較佳實施例之微帶線結構3，與第一較佳實施例於結構上並無太大差異，二者諸多相同之處，在此不贅述。與前述實施例不同的是，第二較佳實施例中微帶線結構3的上層基材31具有一長條狀的狹縫(slot)310，狹縫310之寬度300即為上述之寬度p。於狹縫之二側藉由複數電性接片37沿縱長方向L2橫向跨接，而相鄰之間乃分別形成類似前述實施例之複數間隔破孔，例如：破孔311a、311b、311c、311d等。本實施例中之各該電性接片37即用以遮蔽狹縫310下方之部份金屬線33。再者，各相鄰之電性接片37間係有一特定間距303，該特定間距303之範圍為5至20毫米，而各電性接片37具有一長度302’，該長度302’係小於5毫米(mm)。各該電性接片37除了可減少經由金屬線33所發出的電磁輻射與維持必要的阻抗之外，更可進一步地改善上層基材31之接地效果。

類似前述實施例，本實施例中各電性接片間之間距亦可依據天線的發射或接收頻率以及無線載波的波長而定，換言之，當各電性接片間之間距(亦即，可視為與前述實施例之間隔破孔具有實質相同的結構)相同或相近於無線載波的波長時，具有間隔排列的電性接片上金屬層將可有效地控制微帶線結構3所產生之電磁輻射干擾波，因而大幅降低電磁輻射干擾。另一方面，由於微帶線結構3具有被間隔之長條狀狹縫的上層基材，因此仍可大幅地提升PCB或FPC的阻抗值，同時提供傳輸高頻訊號所需之高阻抗要求，解決習知微帶線結構中金屬線寬度無法持續減少的窘境。

上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利範圍應以申請專利範圍為準。

1．．．帶狀線結構

10a、10b．．．介電層

11．．．上層金屬

13．．．金屬線

15．．．下層金屬

2．．．微帶線結構

w1、w2．．．線寬

3．．．微帶線結構

30a、30b．．．介電層

31．．．上層基材

310．．．狹縫

311．．．破孔

312．．．間隔

33．．．金屬線

35．．．下層基材

300．．．破孔寬度、狹縫之寬度

302．．．破孔長度

303．．．特定間距

311a、311b、311c、311d．．．破孔

37．．．電性接片

L ₁ 、L ₂ ．．．縱長方向

302’．．．長度

p．．．寬度

q．．．線寬

第1A圖係為習知帶狀線結構之剖面圖；

第1B圖係為習知帶狀線結構設於一薄型印刷電路板上之俯視圖；

第1C圖係為習知微帶線結構之剖面圖；

第1D圖係為習知微帶線結構設於一薄型印刷電路板上之俯視圖；

第2圖係為本發明之第一較佳實施例之剖面圖；

第3圖係為本發明之第一較佳實施例之俯視圖；以及

第4圖係為本發明之第二較佳實施例之俯視圖。

3．．．微帶線結構

30a、30b．．．介電層

31．．．上層基材

311．．．破孔

33．．．金屬線

35．．．下層基材

p．．．寬度

q．．．線寬

Claims (11)

1. 一種微帶線結構，包含：一下層基材；一金屬線，佈設於該下層基材上；一上層基材，覆蓋於該下層基材及該金屬線之上方，該上層基材設有一狹縫(slot)，實質上沿該金屬線之一縱長方向延伸，使該金屬線之至少一部份不被該上層基材所遮蔽；以及一電性接片組，橫向跨接該狹縫，以遮蔽該金屬線之至少一部份；其中，該電性接片組包含複數電性接片，沿該縱長方向間隔分佈，各該電性接片橫向跨接該狹縫。
2. 如請求項1所述之微帶線結構，其中各相鄰之該電性接片之間係有一特定間距，該特定間距之範圍為5至20毫米。
3. 如請求項1所述之微帶線結構，其中該上層基材包含一金屬層，且該金屬層包含一接地端。
4. 如請求項1所述之微帶線結構，其中該下層基材包含一金屬層，且該金屬層包含一接地端。
5. 如請求項1所述之微帶線結構，其中該電性接片組之材料包含金屬。
6. 如請求項1所述之微帶線結構，其中該電性接片具有一長度，該長度係小於5毫米。
7. 一種微帶線結構，包含：一下層基材； 一金屬線，佈設於該下層基材上；以及一上層基材，覆蓋於該下層基材及該金屬線之上方，該上層基材設有複數個破孔，實質上沿該金屬線之一配置走向而佈設，使該金屬線之至少一部份不被該上層基材所遮蔽；其中，該複數個破孔，實質上沿該金屬線之該配置走向，間隔地分佈於該金屬線之上方。
8. 如請求項7所述之微帶線結構，其中各該複數個破孔係有一特定之破孔長度，該破孔長度之範圍為5至20毫米。
9. 如請求項7所述之微帶線結構，其中該上層基材包含一金屬層，且該金屬層包含一接地端。
10. 如請求項7所述之微帶線結構，其中該下層基材包含一金屬層，且該金屬層包含一接地端。
11. 如請求項8所述之微帶線結構，其中各該破孔之間具有一間隔，各間隔係小於5毫米。