JP4755209B2 - 電磁気バンドギャップ構造物及び印刷回路基板 - Google Patents

Description

本発明は、印刷回路基板に関するもので、より詳細には、アナログ回路とデジタル回路との間の混合信号の問題を解決した電磁気バンドギャップ構造物及び印刷回路基板に関する。

移動性が重要となる最近の傾向に伴い、無線通信が可能な移動通信端末、携帯情報端末（Personal Digital Assistants：PDA）、ノートパソコン、デジタルマルチメディア放送（Digital Multimedia Broadcasting：DMB）機器など、多様な機器が市販されている。

これらの機器は、無線通信のためにアナログ回路、例えば、ＲＦ回路と、デジタル回路とが複合的に搭載されている印刷回路基板（printed circuit board：PCB）を含んでいる。

図１は、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。４層構造を有する印刷回路基板１００が示されているが、その他の２層、６層など、多様な構造の印刷回路基板も適用可能である。ここで、アナログ回路は、ＲＦ回路であると仮定する。

印刷回路基板１００は、金属層（１１０-１、１１０-２、１１０-３、１１０-４、以下、１１０と略称する）と、金属層１１０の間に積層される誘電層１２０（１２０-１、１２０-２、１２０-３に区分される）と、最上位の金属層１１０-１上に装着されるデジタル回路１３０と、ＲＦ回路１４０とを含む。

金属層１１０-２を接地層、金属層１１０-３を電源層であると仮定すれば、接地層１１０-２と電源層１１０-３との間に接続しているビア１６０を通して電流が流れ、印刷回路基板１００は予め定められた動作または機能を行う。

ここで、デジタル回路１３０の動作周波数とハーモニックス（harmonics）成分による電磁波（EM wave）１５０とがＲＦ回路１４０に伝達されて混合信号の問題を発生させる。混合信号の問題とは、デジタル回路１３０での電磁波が、ＲＦ回路１４０が動作する周波数帯域内の周波数を有することにより、ＲＦ回路１４０の正確な動作を妨害することを意味する。例えば、ＲＦ回路１４０が所定の周波数帯域の信号を受信するに当たって、該当周波数帯域内の信号を含む電磁波１５０がデジタル回路１３０から伝達されて、該当周波数帯域内で正確な信号の受信が難しくなることがある。

このような混合信号の問題は、電子機器が複雑になることにつれ、デジタル回路１３０の動作周波数が高くなり、かつ、ますます複雑になって、解決し難くなっている。

電源ノイズの典型的な解決策であるデカップリングキャパシタによる方法も、高周波数においては適切な解決策となっておらず、ＲＦ回路とデジタル回路との間に高周波数のノイズを遮断する構造物に対する研究が必要な実状である。

図２は、従来技術に係るアナログ回路とデジタル回路との間の混合信号の問題を解決する電磁気バンドギャップ構造物の断面図であり、図３は、図２に示されている電磁気バンドギャップ構造物の金属板の配列構造を示す平面図である。図４は、図２に示されている電磁気バンドギャップ構造物の斜視図であり、図５は、図２に示されている電磁気バンドギャップ構造物の等価回路図である。

電磁気バンドギャップ構造物（electromagnetic bandgap structure）２００は、第１金属層２１０−１、第２金属層２１０−２、第１誘電層２２０ａ、第２誘電層２２０ｂ、金属板２３２、及びビア２３４を含む。

第１金属層２１０−１と金属板２３２とはビア２３４を通して接続しており、金属板２３２及びビア２３４はきのこ型構造物２３０を形成する（図４参照）。

第１金属層２１０−１が接地層である場合、第２金属層２１０−２は電源層になり、第１金属層２１０−１が電源層である場合、第２金属層２１０−２は接地層になる。

すなわち、接地層と電源層との間に金属板２３２及びビア２３４から形成されるきのこ型構造物２３０を繰り返して形成することにより（図３参照）、特定の周波数帯域に含まれる信号を通過させないバンドギャップ構造を有するようになる。

特定の周波数帯域に含まれる信号を通過させない機能は、抵抗（Ｒ_Ｅ、Ｒ_Ｐ）、インダクタンス（Ｌ_Ｅ、Ｌ_Ｐ）、キャパシタンス（Ｃ_Ｅ、Ｃ_Ｐ、Ｃ_Ｇ）、コンダクタンス（Ｇ_Ｐ、Ｇ_Ｅ）の成分によるものであって、図５に示すような等価回路で近似化して表現される。

デジタル回路とＲＦ回路とが同一基板に具現された、現在用いられている代表的な電子機器としては移動通信端末がある。移動通信端末の場合、混合信号の問題を解決するためには、ＲＦ回路の動作周波数帯域である０．８〜２．０ＧＨｚ領域でのノイズ遮蔽が必要であり、移動通信端末にて使用できるように、きのこ型構造物のサイズが小さくなければならない。しかし、上述した電磁気バンドギャップ構造物ではこの二つの条件をともに満足させないという問題点がある。

きのこ型構造物のサイズが小さくなると、ノイズが遮蔽されるバンドギャップの周波数が高くなるので、サイズの小さなきのこ型構造物は上述した移動通信端末でのＲＦ回路の動作周波数である０．８〜２．０ＧＨｚ領域では効果的ではない。

前記のような従来技術の問題点を解決するために、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電磁気バンドギャップ構造物及び印刷回路基板を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、ＲＦ回路とデジタル回路とが同一基板内に具現されている、移動通信端末などのような電子機器における混合信号の問題を解決した電磁気バンドギャップ構造物及び印刷回路基板を提供することである。

本発明のまた他の目的は、特定周波数のノイズを通過させない電磁気バンドギャップ構造物及び印刷回路基板を提供することである。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るはずである。

本発明の一実施形態によれば、所定周波数帯域の信号伝達を防止する電磁気バンドギャップ構造物が提供される。

一実施例によれば、第１金属層、第１誘電層、第２誘電層、及び第２金属層が積層される電磁気バンドギャップ構造物において、前記第１誘電層と前記第２誘電層との間に形成される第１金属板と、前記第１金属板と同一平面上に形成され、前記第１金属板に形成されているホール内に受容されて、金属線を通して前記第１金属板と電気的に接続する第２金属板と、前記第２金属板と前記第１金属層あるいは前記第２金属層とを接続させるビアと、を含む電磁気バンドギャップ構造物が提供される。

ここで、前記金属線は、前記第１金属板及び前記第２金属板と同一平面上に形成されてもよい。

また、前記第１金属板、具体的に前記ホールの内壁と前記第２金属板とは所定間隔離隔されていてもよい。

前記金属線は、直線状または曲線状であるか、または前記第２金属板を囲む螺旋状であることが可能である。

他の実施例によれば、第１金属層と、前記第１金属層上に積層される第１誘電層と、前記第１誘電層上に積層される金属板と、一端が前記第１金属層に接続するビアと、前記金属板及び前記第１誘電層上に積層される第２誘電層と、前記第２誘電層上に積層される第２金属層と、を含み、前記ビアの他端は前記金属板に形成されたホール内に位置するビアランドに接続し、前記ビアランドは金属線を通して前記金属板に接続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。前記金属線は、直線状、曲線状、または螺旋状であることがよい。

本発明の他の実施形態によれば、アナログ回路とデジタル回路とを含んでおり、デジタル回路からアナログ回路への所定周波数帯域の信号伝達を防止する印刷回路基板が提供される。

一実施例に係る印刷回路基板は、第１金属層、第１誘電層、第２誘電層、及び第２金属層が積層され、前記第１誘電層と前記第２誘電層との間に形成される第１金属板と、前記第１金属板と同一平面上に形成され、前記第１金属板に形成されているホール内に受容されて、金属線を通して前記第１金属板と電気的に接続する第２金属板と、前記第２金属板と前記第１金属層あるいは前記第２金属層とを接続させるビアと、を含む電磁気バンドギャップ構造物が前記アナログ回路と前記デジタル回路との間に配置される。

ここで、前記第１金属層は、接地層または電源層のうちいずれか一つになり、前記第２金属層は他の一つになることができる。

前記アナログ回路は、外部からの無線信号を受信するアンテナを含むＲＦ回路である。ここで、前記金属線は、前記第１金属板及び前記第２金属板と同一平面上に形成されてもよい。

また、前記第１金属板、具体的に前記ホールの内壁と前記第２金属板とは所定間隔離隔されていてもよい。

前記金属線は、直線状または曲線状であるか、前記第２金属板を囲む螺旋状であることがよい。

また、前記電磁気バンドギャップ構造物は、前記アナログ回路と前記デジタル回路との間に複数配置されることが可能である。

他の実施例に係る印刷回路基板は、第１金属層と、前記第１金属層上に積層される第１誘電層と、前記第１誘電層上に積層される金属板と、一端が前記第１金属層に接続するビアと、前記金属板及び前記第１誘電層上に積層される第２誘電層と、前記第２誘電層上に積層される第２金属層と、を含む電磁気バンドギャップ構造物が前記アナログ回路と前記デジタル回路との間に配置され、前記ビアの他端は前記金属板に形成されるホール内に位置するビアランドに接続し、前記ビアランドは金属線を通して前記金属板に接続する。

前記第１金属層は、接地層または電源層のうちある一つになり、前記第２金属層は他の一つになることができる。また、前記アナログ回路は、外部からの無線信号を受信するアンテナを含むＲＦ回路である。前記金属線は、直線状、曲線状、または螺旋状であることがよい。

本発明に係る電磁気バンドギャップ構造物及び印刷回路基板は、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ことができる。

また、ＲＦ回路とデジタル回路とが同一基板内に具現されている、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。

さらに、特定周波数の信号伝達の抑制や、特定周波数のノイズを低減させることができる。

本発明は多様な変換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が、ここでは特定実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、本発明がこれらの特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、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、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から区別する目的だけに用いられる。例えば、本発明の権利範囲内における第１構成要素は第２構成要素であると命名されることができ、同様に第２構成要素も第１構成要素であると命名されることができる。「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合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場合には、その他の構成要素に直接的に連結されているか、また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場合には、中間に他の構成要素が存在しないと理解しなければならない。

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一の意味を有する。一般的に用いられる予め定義し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、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であると解釈しない。

以下、本発明の実施例を添付した図面を参照して詳細に説明する。

図６は、本発明の一実施形態に係るアナログ回路とデジタル回路との間の混合信号の問題を解決する電磁気バンドギャップ構造物の断面図であり、図７は、図６に示されているＡ−Ａ’による電磁気バンドギャップ構造物の金属板の配列構造を示す平面図である。図８は、図６に示されている電磁気バンドギャップ構造物の斜視図である。

図６を参照すると、第１金属層２１０−１、第２金属層２１０−２、第１誘電層２２０ａ、第２誘電層２２０ｂ、金属板３３２、ビア３３４を含む電磁気バンドギャップ構造物３００の断面図が示されている。

第１金属層２１０−１と金属板３３２とは、ビア３３４を通して連結されている。第１金属層２１０−１と第２金属層２１０−２との間には誘電層２２０が積層されている。誘電層２２０は、金属板３３２を基準として形成時期に応じて第１誘電層２２０ａと第２誘電層２２０ｂに区分される。

第１金属層２１０−１、第２金属層２１０−２、金属板３３２、及びビア３３４は、電源が供給され信号が伝達できる金属物質、例えば、銅（Ｃｕ）などで構成される。

第１誘電層２２０ａと第２誘電層２２０ｂとは、同じ誘電物質または誘電率が互いに異なる誘電物質で構成されることができる。

第１金属層２１０−１が接地層である場合、第２金属層２１０−２は電源層になり、第１金属層２１０−１が電源層である場合、第２金属層２１０−２は接地層になる。すなわち、第１金属層２１０−１と第２金属層２１０−２とは、誘電層２２０を挟んで隣接している接地層と電源層として構成される。

金属板３３２は、図７で略四角形の形状を有するものに示されているが、その他の多角形、円形、楕円形などの多様な形状を有することも可能である。

金属板３３２にはホール３２０が形成されており、ホール３２０内にビア３３４が位置する。そして、ビア３３４と金属板３３２とは、金属線３１０を通して接続している（図７及び図８参照）。

ビア３３４を形成する方法は次の通りである。第１金属層２１０−１、第１誘電層２２０、及び金属板３３２を順次積層する。そして、金属板３３２に、第１金属層２１０−１との電気的接続のためにビア３３４を形成しようとする位置にビアランド３４０を形成する。ビアランド３４０は、ビア３３４形成のためのドリリング工程の際に、位置誤差を克服するためのものであって、ビア３３４の断面積より大きく形成される。

ビアランド３４０は、金属板３３２を貫通するホール３２０内に形成され、ビアランド３４０、ホール３２０などは、金属板３３２の形成の後に、または金属板３３２の形成と同時にマスキング、露光、エッチング、現像などの一般的な印刷回路基板の製造工程から形成される。

また、ドリリング工程を行いビアランド３４０、第１誘電層２２０を貫通するビアを形成する。またはドリリング工程を通してビアランド３４０、第１誘電層２２０、及び第１金属層２１０−１を貫通するビアを形成することもできる。

ビア形成後に第１金属層２１０−１とビアランド３４０との間の電気的な接続のためにビアの内壁にメッキ層を形成するためのメッキ工程を行う。メッキ工程に応じて、ビア内部の中心部分は空いていて、ビア内壁にだけメッキ層を形成することができ、あるいはビア内部の全てを満たすこともできる。ビア内部の中心部分が空いている場合、中心部分には誘電物質または空気が満たされることができる。このようなビアの形成は、該当技術分野で通常の知識を有する者にとって自明なことであるので、詳細な説明は省略する。

ビア３３４の一端３３４ｂは第１金属層２１０−１に接続しており、ビア３３４の他端３３４ａは、金属板３３２に形成されているホール３２０の内部に位置するビアランド３４０に接続する。金属線３１０の一端３１０ａはビアランド３４０に接続しており、金属線３１０の他端３１０ｂは金属板３３２に接続している。

金属線３１０は金属板３３２と同一平面上に位置し、電磁気バンドギャップ構造物３００の製造工程中、同一工程で同時に形成できる。

図７と図８に示されている金属線３１０は直線状であるが、その他に曲線、螺旋の形状など多様な形状を有することができる。

ホール３２０の内壁はビア３３４の他端３３４ａに接続しているビアランド３４０から所定間隔離隔されており、金属線３１０の金属板３３２に接続している部分を除いたその他の部分から所定間隔離隔されている。

金属板３３２とビア３３４とを含むきのこ型構造物３３０は、第１金属層２１０−１と第２金属層２１０−２との間に一つ以上形成されることができる。

きのこ型構造物３３０での金属板３３２は、第１金属層２１０−１と第２金属層２１０−２との間の同一平面上または互いに異なる平面上に配置されることができる。また、図６では、きのこ型構造物３３０のビア３３４が第１金属層２１０−１に連結されているが、第２金属層２１０−２に連結されることもできる。

また、複数のきのこ型構造物３３０の全てがビア３３４を通して第１金属層２１０−１または第２金属層２１０−２に連結されていてもよく、一部のきのこ型構造物３３０は第１金属層２１０−１に連結されており、その他のきのこ型構造物３３０は第２金属層２１０−２に連結されていてもよい。

図７には、きのこ型構造物３３０が所定間隔離隔されて、繰り返して配列されている構造が示されている。きのこ型構造物３３０が繰り返して形成されているので、デジタル回路からアナログ回路に進む電磁波のうちアナログ回路（例えば、ＲＦ回路）での動作周波数領域に該当する周波数領域の信号を遮蔽することが可能である。

きのこ型構造物３３０において、ビア３３４に接続する金属板３３２の構造を図６〜図８のように形成することで、金属板３３２と第２金属層２１０−２との間のキャパシタンス値（Ｃ_Ｅ）は無視できる程わずかに減る。そして、ビア３３４に対応して、金属板３３２と第１金属層２１０−１との間に直列接続されるインダクタンス値（Ｌ_Ｅ）は十分に確保できる。

したがって、きのこ型構造物３３０のサイズを小さくしてもバンドギャップ周波数を高めることなく、低くすることができる。バンドギャップ周波数とは、電磁気バンドギャップ構造物３００の一方側から他方側に進む電磁波中、伝達が抑制される周波数を意味する。本発明の実施例では、移動通信端末のＲＦ回路での動作周波数領域である０．８〜２．０ＧＨｚ領域がバンドギャップ周波数領域に該当する。

本発明の一実施形態に係る電磁気バンドギャップ構造物３００と従来技術に係る電磁気バンドギャップ構造物２００とを用いてコンピューターシミュレーションを行った結果を図９に示した。

図９を参照すると、従来の電磁気バンドギャップ構造物２００のサイズ（すなわち、金属板２３２のサイズ）が４９ｍｍ^２（７×７）である場合（符号９１０で示す特性参照）と、３２４ｍｍ^２（１８×１８）である場合（符号９２０で示す特性参照）が示されている。

構造物のサイズが４９ｍｍ^２（７×７）である場合（符号９１０で示す特性参照）、ノイズレベルが−５０ｄＢ以下になる周波数は２〜３．６ＧＨｚであり、その中心周波数であるバンドギャップ周波数は２．８ＧＨｚである。

また、構造物のサイズが３２４ｍｍ^２（１８×１８）である場合（符号９２０で示す特性参照）、ノイズレベルが−５０ｄＢ以下になる周波数は０．７〜１．３ＧＨｚであり、その中心周波数のバンドギャップ周波数は１．０ＧＨｚである。

すなわち、従来の電磁気バンドギャップ構造物２００によれば、移動通信端末にて用いられるＲＦ回路の動作周波数が０．８〜１．０ＧＨｚである場合、構造物のサイズが３２４ｍｍ^２（１８×１８）（符号９２０で示す特性参照）とならなくてはならない。

しかし、本願発明の一実施例に係る電磁気バンドギャップ構造物３００によれば、その構造物のサイズ、すなわち、金属板３３２のサイズが４９ｍｍ^２（７×７）であれば（符号９３０で示す特性参照）、ノイズレベル−５０ｄＢ以下になる周波数が０．８〜１．２ＧＨｚであり、その中心周波数のバンドギャップ周波数は１．０ＧＨｚである。

これらの結果をまとめて下記の表１に示す。

すなわち、本発明の一実施例に係る電磁気バンドギャップ構造物３００による場合、従来技術に係る電磁気バンドギャップ構造物２００と同じバンドギャップ周波数を有しながらもそのサイズを１／６以上減らせる（３２４ｍｍ^２→４９ｍｍ^２）ことが確認できた。

また、構造物のサイズを同じにしてもバンドギャップ周波数が１／３以上低い（２．８ＧＨｚ→１ＧＨｚ）ことが確認できた。

図１０は、本発明の他の実施例に係る電磁気バンドギャップ構造物の立体斜視図であり、図１１は、図１０の電磁気バンドギャップ構造物の金属板が複数配列されている構造を示す平面図である。図１２は、本発明のまた他の実施例に係る電磁気バンドギャップ構造物の立体斜視図であり、図１３は、図１２の電磁気バンドギャップ構造物の金属板が複数配列されている構造を示す平面図である。

電磁気バンドギャップ構造物４００は、第１金属層４１０、第２金属層４２０、第１誘電層４３０ａ、第２誘電層４３０ｂ、第１金属板４４０ａ、第２金属板４４０ｂ、ビア４５０を含む。

きのこ型構造物４６０は、一定サイズの第１金属板４４０ａと、前記第１金属板４４０ａに形成されているホール４４５内に受容される第２金属板４４０ｂと、一端が第１金属層４１０に接続し、他端が第２金属板４４０ｂに接続するビア４５０を含む。また、第１金属板４４０ａと第２金属板４４０ｂとは同一平面上に位置する。そして、第１金属板４４０ａ、具体的に第１金属板４４０ａの内壁と第２金属板４４０ｂの外周壁とは所定間隔離隔されており、金属線４４２を通してのみ電気的に接続する。

第１金属層４１０上には第１誘電層４３０ａが積層されており、第１誘電層４３０ａ上には第１金属板４４０ａと第２金属板４４０ｂとが積層されている。また、第１金属板４４０ａ、第２金属板４４０ｂ、及び第１誘電層４３０ａ上に第２誘電層４３０ｂが積層されている。誘電層４３０は、第１金属板４４０ａ及び第２金属板４４０ｂを基準にして形成時期に応じて第１誘電層４３０ａと第２誘電層４３０ｂとに区分される。

第１金属層４１０、第２金属層４２０、第１金属板４４０ａ、第２金属板４４０ｂ、及びビア４５０は、電源が供給され信号が伝達できる金属物質、例えば、銅（Ｃｕ）などで構成される。

第１誘電層４３０ａと第２誘電層４３０ｂとは、同じ誘電物質、または誘電率が同一であるか、互いに異なる誘電物質で構成されることができる。

第１金属層４１０が接地層であれば、第２金属層４２０は電源層になり、第１金属層４１０が電源層であれば、第２金属層４２０は接地層になる。すなわち、第１金属層４１０と第２金属層４２０とは、誘電層４３０を挟んで隣接している接地層と電源層として構成される。

第１金属板４４０ａは四角形の形状を有するものに示されているが、その他の多角形、円形、楕円形などの多様な形状を有することも可能である。第２金属板４４０ｂも四角形の形状を有するものに示されているが、その他の多角形、円形、楕円形などの多様な形状を有することも可能である。

電磁気バンドギャップ構造物４００を形成する方法は次の通りである。まず、第１金属層４１０上に第１誘電層４３０ａを積層する。

その後、第１誘電層４３０ａ上に積層される第２金属板４４０ｂと第１金属層４１０が電気的に接続できるようにドリリング工程を行い第１誘電層４３０ａを貫通するビア４５０を形成する。

ビア４５０形成の後に、第１金属層４１０と第２金属板４４０ｂとの間の電気的な接続のためにビア４５０の内壁にメッキ層を形成するメッキ工程を行う。メッキ工程に応じて、ビア内部の中心部分が空いていて、ビア内壁にだけメッキ層を形成することもでき、あるいはビア内部の全てを満たすこともできる。ビア内部の中心部分が空いている場合、中心部分に誘電物質または空気が満たされることができる。このようなビアの形成は、該当技術分野で通常の知識を有する者にとって自明なことであるので、詳細な説明は省略する。

本発明の一実施例において、第１金属板４４０ａ、第２金属板４４０ｂ、及び金属線４４２は第１誘電層４３０ａ上に金属板を積層した後、パターニング工程を通じて容易に形成できる。ここで、パターニング工程は、印刷回路基板において回路パターンを形成する際に、一般的に用いられるマスキング、露光、エッチング、現像などの方法を用い、その詳細な説明は省略する。

また、第２誘電層４３０ｂ及び第２金属層４２０を順次積層することで電磁気バンドギャップ構造物４００を形成する。

第１金属板４４０ａ、第２金属板４４０ｂ、金属線４４２、及びビア４５０を含むきのこ型構造物４６０は、第１金属層４１０と第２金属層４２０との間に一つ以上形成することができる。複数のきのこ型構造物４６０の金属板は、互いに同一平面上または互いに異なる平面上に配置されることができる。また、きのこ型構造物４６０のビア４５０が第１金属層４１０に向かっているが、反対に第２金属層４２０に向かっていることも可能である。

また、複数のきのこ型構造物４６０のビア４５０の全てが第１金属層４１０に向かっているか、第２金属層４２０に向かっていてもよいし、あるいは一部のきのこ型構造物４６０のビア４５０は第１金属層４１０に向かっていて、その他のきのこ型構造物４６０のビア４５０は第２金属層４２０に向かっていてもよい。

金属線４４２は、図１０に示すように直線状であるか、図１２に示すように螺旋状であってもよい。また曲線状など多様な形状を有することもでき、一端が第１金属板４４０ａに接続し、他端は第２金属板４４０ｂに接続する形態であれば、本発明に適用可能である。

図１１または１３を参照すると、きのこ型構造物４６０が所定間隔離隔され、第１金属層４１０上に繰り返して配列されている構造が示されている。きのこ型構造物４６０が繰り返して形成されているので、より効果的にデジタル回路からアナログ回路に進む電磁波中、アナログ回路（例えば、ＲＦ回路）での動作周波数領域に該当する周波数領域の信号を遮蔽することが可能である。

きのこ型構造物４６０において、ビア４５０に接続する第２金属板４４０ｂと第１金属板４４０ａとを金属線４４２で接続させることにより、きのこ型構造物３６０のサイズを小さくしてもバンドギャップ周波数を高めることなく、低い値を有する。

本発明の他の実施例に係る電磁気バンドギャップ構造物４００と従来技術に係る電磁気バンドギャップ構造物２００とを用いてコンピューターシミュレーションを行った結果が図１４に示されている。

図１４を参照すると、従来の電磁気バンドギャップ構造物２００の構造物のサイズ（すなわち、金属板２３２のサイズ）が４ｍｍ^２（２×２）である場合（符号１４１０で示す特性参照）と、６４ｍｍ^２（８×８）である場合（符号１４２０で示す特性参照）が示されている。

構造物のサイズが４ｍｍ^２（２×２）である場合（符号１４１０で示す特性参照）、ノイズレベルが−５０ｄＢ以下になる周波数は５．５ＧＨｚ以上である。

そして、構造物のサイズが６４ｍｍ^２（８×８）である場合（符号１４２０で示す参照）、ノイズレベルが−５０ｄＢ以下になる周波数は１．５〜１．８ＧＨｚであり、ノイズレベルが一番小さい周波数は１．７ＧＨｚである。

すなわち、従来の電磁気バンドギャップ構造物２００によれば、移動通信端末で用いられるＲＦ回路の動作周波数が０．８〜２．０ＧＨｚである場合、構造物のサイズが６４ｍｍ^２（８×８）（符号１４２０で示す特性参照）とならなくてはならない。

しかし、本発明の他の実施例に係る電磁気バンドギャップ構造物４００によれば、その構造物のサイズ、すなわち、第１金属板４４０ａのサイズが４ｍｍ^２（２×２）であれば（符号１４３０で示す特性参照）、ノイズレベル−５０ｄＢ以下になる周波数が１．２〜３．２ＧＨｚであり、ノイズレベルが一番小さい周波数は１．７ＧＨｚである。

これらの結果をまとめて下記の表２に示す。

すなわち、本願発明の他の実施例に係る電磁気バンドギャップ構造物４００によれば、従来技術に係る電磁気バンドギャップ構造物２００と同じバンドギャップ周波数を有しながらも、そのサイズを１／１６以上減らせる（６４ｍｍ^２→４ｍｍ^２）ことが確認できた。

また、同一サイズの構造物である場合にもバンドギャップ周波数が１／４以上低い（７．５ＧＨｚ→１．７ＧＨｚ）ことが確認できた。

本発明に係る印刷回路基板は、アナログ回路とデジタル回路とを含む。アナログ回路は、外部から無線信号（ＲＦ信号）を受信するアンテナのようなＲＦ回路であり得る。

印刷回路基板内には、図６〜図８に示されているような一実施例に係る電磁気バンドギャップ構造物３００、または、図１０〜図１３に示されているような他の実施例に係る電磁気バンドギャップ構造物４００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、図１に示した印刷回路基板において、ＲＦ回路１４０とデジタル回路１３０との間に電磁気バンドギャップ構造物３００、４００が配置される。

デジタル回路１３０からＲＦ回路１４０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３００、４００を通過するように電磁気バンドギャップ構造物３００、４００を配置する。すなわち、ＲＦ回路１４０の周りに閉曲線状で電磁気バンドギャップ構造物３００、４００が配列されるか、デジタル回路１３０の周りに閉曲線状の電磁気バンドギャップ構造物３００、４００が配列されることができる。

または、デジタル回路とアナログ回路との間の信号伝達経路に電磁気バンドギャップ構造物を配置することもできる。

上述した電磁気バンドギャップ構造物３００、４００を、アナログ回路とデジタル回路とをともに具現した印刷回路基板に配置することにより、デジタル回路からアナログ回路に伝達される電磁波中、例えば、０．８〜２．０ＧＨｚの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、ＲＦ回路でノイズに該当する特定周波数領域の電磁波の伝達を防止することにより、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逸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容易に理解できよう。

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。 従来技術に係るアナログ回路とデジタル回路との間の混合信号の問題を解決する電磁気バンドギャップ構造物の断面図である。 図２に示されている電磁気バンドギャップ構造物での金属板の配列構造を示す平面図である。 図２に示されている電磁気バンドギャップ構造物の斜視図である。 図２に示されている電磁気バンドギャップ構造物の等価回路図である。 本発明の一実施例に係るアナログ回路とデジタル回路との間の混合信号の問題を解決する電磁気バンドギャップ構造物の断面図である。 図６に示されているＡ−Ａ’による電磁気バンドギャップ構造物での金属板の配列構造を示す平面図である。 図６に示されている電磁気バンドギャップ構造物の斜視図である。 本発明の一実施例に係る電磁気バンドギャップ構造物と従来技術に係る電磁気バンドギャップ構造物とを用いてコンピューターシミュレーションを行った結果を示す特性図である。 本発明の他の実施例に係る電磁気バンドギャップ構造物の立体斜視図である。 図１０に示されている電磁気バンドギャップ構造物での金属板が複数配列された構造を示す平面図である。 本発明のまた他の実施例に係る電磁気バンドギャップ構造物の立体斜視図である。 図１２に示されている電磁気バンドギャップ構造物での金属板が複数配列された構造を示す平面図である。 本発明の他の実施例に係る電磁気バンドギャップ構造物と従来技術に係る電磁気バンドギャップ構造物とを用いてコンピューターシミュレーションを行った結果を示す特性図である。

符号の説明

１００：印刷回路基板
１３０：デジタル回路
１４０：アナログ回路
２００、３００、４００：電磁気バンドギャップ構造物
２１０−１、２１０−２、４１０、４２０：金属層
２２０ａ、２２０ｂ、４３０ａ、４３０ｂ：誘電層
２３２、３３２：金属板
２３４、３３４、４５０：ビア
３１０、４４２：金属線
３２０、４４５：ホール
４４０ａ：第１金属板
４４０ｂ：第２金属板

Claims (18)

1. 第１金属層、前記第１金属層の上部に位置する第１誘電層、前記第１誘電層の上部に位置する第２誘電層、前記第２誘電層の上部に位置する第２金属層を含み、
   前記第１誘電層と前記第２誘電層との間に形成される第１金属板と、
   前記第１金属板と同一平面上に形成され、前記第１金属板に形成されているホール内に受容されて、金属線を通して前記第１金属板と電気的に接続する第２金属板と、
   前記第２金属板と、前記第１金属層あるいは前記第２金属層とを接続させるビアと、
   を含むきのこ型構造物が前記第１金属層と前記第２金属層との間に複数配置されることを特徴とする電磁気バンドギャップ構造物。
2. 前記金属線は、前記第１金属板及び前記第２金属板と同一平面上に形成さ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。
3. 前記第１金属板と前記第２金属板とは所定間隔離隔されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁気バンドギャップ構造物。
4. 前記金属線は、直線状または曲線状であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電磁気バンドギャップ構造物。
5. 前記金属線は、前記第２金属板を囲む螺旋状であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電磁気バンドギャップ構造物。
6. アナログ回路及びデジタル回路を含む印刷回路基板において、
   第１金属層、前記第１金属層の上部に位置する第１誘電層、前記第１誘電層の上部に位置する第２誘電層、前記第２誘電層の上部に位置する第２金属層を含み、
   前記第１誘電層と前記第２誘電層との間に形成される第１金属板と、
   前記第１金属板と同一平面上に形成され、前記第１金属板に形成されているホール内に受容されて、金属線を通して前記第１金属板と電気的に接続する第２金属板と、
   前記第２金属板と前記第１金属層あるいは前記第２金属層とを接続させるビアと、
   を含むきのこ型構造物が前記第１金属層と前記第２金属層との間に複数配置された電磁気バンドギャップ構造物を含み、
   前記電磁気バンドギャップ構造物は、前記アナログ回路と前記デジタル回路との間の電磁波の伝達経路上に配置されることを特徴とする印刷回路基板。
7. 前記第１金属層は、接地層または電源層のうちいずれか一つになり、前記第２金属層は他の一つになることを特徴とする請求項６に記載の印刷回路基板。
8. 前記アナログ回路は、外部からの無線信号を受信するアンテナを含むＲＦ回路であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の印刷回路基板。
9. 前記金属線は、前記第１金属板及び前記第２金属板と同一平面上に形成されることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の印刷回路基板。
10. 前記第１金属板と前記第２金属板とは所定間隔離隔されていることを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の印刷回路基板。
11. 前記金属線は、直線状または曲線状であることを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれか１項に記載の印刷回路基板。
12. 前記金属線は、前記第２金属板を囲む螺旋状であることを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれか１項に記載の印刷回路基板。
13. 第１金属層、前記第１金属層の上部に位置する第１誘電層、前記第１誘電層の上部に位置する第２誘電層、前記第２誘電層の上部に位置する第２金属層を含み、
    前記第１誘電層上に積層される金属板と、
    一端が前記第１金属層に接続され、他端が、前記金属板に形成されたホール内に位置し、金属線を通して前記金属板と接続する、ビアランドに接続するビアと、
    を含むきのこ型構造物が前記第１金属層と前記第２金属層との間に複数配置されることを特徴とする電磁気バンドギャップ構造物。
14. 前記金属線は、直線状、曲線状、または螺旋状であることを特徴とする請求項１３に記載の電磁気バンドギャップ構造物。
15. アナログ回路及びデジタル回路を含む印刷回路基板において、
    第１金属層、前記第１金属層の上部に位置する第１誘電層、前記第１誘電層の上部に位置する第２誘電層、前記第２誘電層の上部に位置する第２金属層を含み、
    前記第１誘電層上に積層される金属板と、
    一端が前記第１金属層に接続され、他端が、前記金属板に形成されたホール内に位置し、金属線を通して前記金属板と接続する、ビアランドに接続するビアと、を含むきのこ型構造物が前記第１金属層と前記第２金属層との間に複数配置される電磁気バンドギャップ構造物を含み、
    前記電磁気バンドギャップ構造物は、前記アナログ回路と前記デジタル回路との間の電磁波の伝達経路上に配置されることを特徴とする印刷回路基板。
16. 前記第１金属層は、接地層または電源層のうちいずれか一つになり、前記第２金属層は他の一つになることを特徴とする請求項１５に記載の印刷回路基板。
17. 前記アナログ回路は、外部からの無線信号を受信するアンテナを含むＲＦ回路であることを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の印刷回路基板。
18. 前記金属線は、直線状、曲線状、または螺旋状であることを特徴とする請求項１５から請求項１７のいずれか１項に記載の印刷回路基板。

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