TWI530013B - 濾波裝置 - Google Patents

Description

濾波裝置

本發明係關於一種濾波裝置，特別係關於一種電源線濾波裝置。

現今科技的蓬勃發展，高頻化電子產品漸增，數位化訊號傳輸頻率也越來越快。因此，隨著高頻化的電子產業趨勢，許多電信問題受到傳輸速度的提升伴隨而來，如電磁干擾(Electromagnetic Interference,EMI)、電磁相容(Electromagnetic Compatibility,EMC)、訊號完整性(Signal Integrity,SI)以及電源完整性(Power Integrity,SI)等等。使得訊號的品質與完整性將是電路設計優劣的考量，通常，為了減少某個頻段訊號的雜訊，會設計一個四分之一波長的共振器已達到抑制雜訊的效果。但是，如此的四分之一波長的共振器通常伴隨著接地彈跳雜訊並產生大量的電磁干擾問題。

因此，業界及需一種濾波裝置，尤其針對如何降低接地彈跳雜訊以及抑制電磁干擾成為亟需解決的重大課題，以利在電路設計中維持良好的數位訊號完整性以及訊號的品質。

本發明提出一種濾波裝置為一種多層結構，利用多 個接地連通柱圍繞出一個連通柱空間，訊號連通柱設置於這個連通柱空間之內。用以降低接地彈跳雜訊以及設備和電源線之間的電磁干擾，使訊號可以在本發明的濾波裝置中維持良好的訊號完整性以及訊號的品質。

本發明提出一種濾波裝置用以降低接地彈跳雜訊以及抑制電磁干擾，具有第一金屬層、第二金屬層、第三金屬層、多個接地連通柱以及訊號連通柱，都設置於一個介質基板中，以及訊號傳輸層設置於介質基板的上方。在第一金屬層中具有濾波部與共振部，電性是連接於接地端。第二金屬層平行地設置於第一金屬層的上方，且具有一個貫孔。第三金屬層平行地設置於第一金屬層的下方。多個接地連通柱，是垂直地連接第二金屬層與第三金屬層，且圍繞出一個連通柱空間。訊號連通柱經由貫孔垂直地連接第一金屬層與訊號傳輸層，且設置於這個連通柱空間內。

本發明提供的一種濾波裝置中，其第一金屬層、第二金屬層、第三金屬層以及訊號傳輸層都具有第一厚度。這些金屬層之間的距離都具有第一層間距離。訊號連通柱具有第一直徑，接地連通柱具有第二直徑。又，接地連通柱圍繞出一個連通柱空間，此訊號連通柱設置於這個連通柱空間內。

綜上所述，本發明提出一種濾波裝置可設置於電子設備與其電源線之間，用以降低接地彈跳雜訊以及設備和電源線上的訊號傳導的電磁干擾，電磁干擾的信號一般都是高頻的信號，因此本發明中的濾波裝置可以是一種帶阻濾波器藉此達到維 持良好的數位訊號完整性以及訊號的品質。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

1‧‧‧濾波裝置

10‧‧‧介質基板

12‧‧‧第一金屬層

120‧‧‧共振部

122‧‧‧濾波部

14‧‧‧第二金屬層

140‧‧‧貫孔

16‧‧‧第三金屬層

18‧‧‧訊號傳輸層

20‧‧‧多個接地連通柱

22‧‧‧連通柱空間

24‧‧‧訊號連通柱

26‧‧‧金屬墊

S‧‧‧訊號連通柱與接地連通柱之間的距離

T1‧‧‧第一厚度

D1‧‧‧第一層間距離

W1‧‧‧第一寬度

W2‧‧‧第二寬度

W3‧‧‧第三寬度

R1‧‧‧第一直徑

R2‧‧‧第二直徑

R3‧‧‧第三直徑

第1圖係繪示依據本發明一實施例之濾波裝置的結構的俯視圖。

第2圖係繪示依據本發明一實施例之濾波裝置的結構對應於第1圖的剖面圖。

第3圖係繪示依據本發明一實施例之濾波裝置的結構對應於第1圖的另一剖面圖。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

本發明中的第1圖係繪示依據本發明一實施例之濾波裝置的結構的俯視圖，而第2圖係繪示依據本發明一實施例之濾波裝置的結構對應於第1圖的剖面圖，以更能清楚的表達濾波 裝置的結構。為了能夠清楚說明本發明的一種濾波裝置，請一併參考第1圖與第2圖。濾波裝置1具有一個介質基板10，第一金屬層12、第二金屬層14、第三金屬層16、一個訊號傳輸層18、多個接地連通柱20、以及一個訊號連通柱22。

此介質基板10是由一個介電材料所組成，具有一個介電常數，介質材料之設計可針對產品應用上之功能以及需求不同而使用不同的介質材料，於所屬技術領域具有通常知識者應可自行設計介質基板10的材料，本發明於此不予以贅述。第一金屬層12，位於介質基板10中，具有一個共振部120與一個濾波部122，其電性是與接地端連接。舉例來說，這個共振部120可以是一個四分之一波長(λ/4)步階式阻抗共振器(SIR)，結構可以是一個帶線式的結構。這個濾波部122可以是利用共平面波導佈線，以實現串、並聯共振器120藉此縮小電路面積。於所屬技術領域具有通常知識者應可自行設計共振部120與濾波部122的形式，本發明於此不予以贅述。

第二金屬層14位於介質基板10中，平行地設置於第一金屬層12的上方，具有一個貫孔140。這個貫孔140將第二金屬層14分割成兩部分。第三金屬層16，位於介質基板10下方，平行地設置於第一金屬層12的下方。訊號傳輸層18，位於介質基板10上方，可以一個微帶線或是一金屬線，用以傳遞這個濾波裝置內的訊號至一個外部電極上。在上述的各個金屬層以及訊號傳輸層18之間都是以介質基板10隔開。

於本發明的一個實施例中，第一金屬層12、第二金屬層14、第三金屬層16以及訊號傳輸層18都具有第一厚度T1，又，這些金屬層之間的層間存在第一層間距離D1。然而，第一厚度T1小於第一層間距離D1。舉例來說，當第一厚度T1為1.2mil時，第一層間距離D1可以是10mil。本發明中使用的工程單位1密耳(mil)等於0.0254毫米(mm)，於所屬技術領域具有通常知識者應可自行設計第一厚度T1與第一層間距離D1的大小，本發明於此不予以限制。

多個接地連通柱20位於介質基板10中，垂直的連接第二金屬層14與第三金屬層16，這些多個接地連通柱20電性連接接地端，圍繞出一個連通柱空間22。於本發明的另一實施範例中，將以四個接地連通柱20作為說明。於所屬技術領域具有通常知識者應可自行設計接地連通柱20的數量，本發明於此不予以贅述。一個訊號連通柱24，於介質基板中，經由貫孔140，垂直的連接第一金屬層12與訊號傳輸層18，設置於連通柱空間22內。這個訊號連通柱24主要是用以傳遞濾波裝置1內的訊號到訊號傳輸層18上。

其中，這些接地連通柱20與訊號連通柱24都是由實心金屬柱體所組成。於所屬技術領域具有通常知識者應可自行設計這些連通柱的材質，本發明於此不予以贅述。於本發明的另一個實施例中，這個連通柱空間22是由四個接地連通柱20等距離地圍繞著訊號連通柱24。當四個接地連通柱20的圓心與訊號 連通柱24之間的距離S，四個接地連通柱20則位於這個方形柱體的四個角落，而訊號連通柱24的圓心則與方形柱體的質心重疊。

於本發明的另一個實施例中，訊號連通柱24具有一個第一直徑R1，又，四個接地連通柱20具有第二直徑R2，第一直徑R1小於第二直徑R2。舉例來說，當第一直徑R1是16mil時，第二直徑R2可以是21mil。本發明未限制第一直徑R1小於第二直徑R2，於所屬技術領域具有通常知識者應可自行設計第一直徑R1與第二直徑R2的大小，本發明於此不予以限制。然而，一個接地連通柱20的圓心與訊號連通柱24之間的距離S大於第一直徑R1與第二直徑R2。

於本發明的另一個實施例中，濾波裝置1更包含一個金屬墊26，設置於訊號傳輸層18中，連接於訊號連通柱24，具有第三直徑R3，且第三直徑R3大於第一直徑R1。舉例來說，當第一直徑R1是16mil時，第三直徑R3可以為47mil。於本發明中不限制第二直徑R2與第三直徑R3之間的大小關係，於所屬技術領域具有通常知識者應可自行設計第三直徑R3的大小，本發明於此不予以限制。

請參考第3圖，第3圖係繪示依據本發明一實施例之濾波裝置的結構對應於第1圖的另一剖面圖。如第3圖所示，濾波裝置1中的第二金屬層14與第三金屬層16都具有第一寬度W1，這個第一寬度W1與介質基板10的寬度一樣。又，訊號傳 輸層18具有第二寬度W2，濾波部122具有第三寬度W3，小於第二寬度W2。舉例來說，當第一寬度W1為27.5mil時，第二寬度W2可以是19mil，第三寬度W3可以是7.5mil。本發明中僅限制第一寬度W1、第二寬度W2與第三寬度W3之間的大小關係，於所屬技術領域具有通常知識者應可自行設計第一寬度W1、第二寬度W2與第三寬度W3的大小，本發明於此不予以限制。

於本發明的再一實施例中，當在共振部120的動作時，由於其電性連接於接地端，可能會引起接地彈跳雜訊，但是當四個接地連通柱20等距離地設置於訊號連通柱24，圍繞出一個連通柱空間22時，四個接地連通柱20將有助於降低各個頻段中的近場輻射，抑制接地彈跳雜訊。加上，共振部120可以為一個帶線式結構，不僅能維持訊號的完整性，更能降低電磁輻射。因此於本發明中的濾波裝置1以達到更完整的濾波效果。

綜上所述，本發明的一種濾波裝置可設置一種電路設計中應用於電子設備與其電源線之間，這個濾波裝置具有多個接地連通柱20以降低接地彈跳雜訊，以及利用帶線式的共振部120抑制濾波裝置與電源線之間訊號傳導的電磁干擾，一般來說電磁干擾的訊號都是高頻的訊號，因此本發明中的濾波裝置可以達到維持良好的數位訊號完整性以及訊號的品質。

以上所舉實施例，僅用為方便說明本發明之用並非加以限制，在不悖離本發明精神範疇，熟悉此一行業技藝人士依本發明申請專利範圍及發明說明所作之各種簡易變形與修飾，均 仍應含括於以下申請專利範圍中。

1‧‧‧濾波裝置

10‧‧‧介質基板

122‧‧‧濾波部

18‧‧‧訊號傳輸層

20‧‧‧多個接地連通柱

22‧‧‧連通柱空間

24‧‧‧訊號連通柱

26‧‧‧金屬墊

140‧‧‧貫孔

S‧‧‧訊號連通柱與接地連通柱之間的距離

R1‧‧‧第一直徑

R2‧‧‧第二直徑

R3‧‧‧第三直徑

Claims (11)

1. 一種濾波裝置，適用於抑制接地彈跳雜訊，包含：一介質基板，係為一介電材料；一第一金屬層，位於該介質基板中，具有一濾波部與一共振部，電性連接於一接地端；一第二金屬層，位於該介質基板中，平行地設置於該第一金屬層的上方，具有一貫孔；一第三金屬層，位於該介質基板下方，平行地設置於該第一金屬層的下方；一訊號傳輸層，位於該介質基板上方；多個接地連通柱，位於該介質基板中，垂直的連接該第二金屬層與該第三金屬層，圍繞出一連通柱空間；以及一訊號連通柱，位於該介質基板中，經由該貫孔，垂直的連接該第一金屬層與該訊號傳輸層，設置於該連通柱空間內。
2. 如請求項1所述的濾波裝置，其中該第一金屬層、該第二金屬層、該第三金屬層以及該訊號傳輸層都具有一第一厚度。
3. 如請求項2所述的濾波裝置，其中該些金屬層之間的層間距離都係為一第一層間距離。
4. 如請求項3所述的濾波裝置，其中該第一厚度小於該第一層間距離。
5. 如請求項1所述的濾波裝置，其中該訊號連通柱具有一第一 直徑，該些接地連通柱具有一第二直徑，該第一直徑小於該第二直徑。
6. 如請求項5所述的濾波裝置，其中該連通柱空間係由該些接地連通柱等距離地圍繞該訊號連通柱。
7. 如請求項5所述的濾波裝置，更包含一金屬墊，設置於該訊號傳輸層中，連接於該訊號連通柱，具有一第三直徑。
8. 如請求項7所述的濾波裝置，其中該第三直徑大於該第一直徑。
9. 如請求項1所述的濾波裝置，其中該第二金屬層與該第三金屬層都具有一第一寬度。
10. 如請求項9所述的濾波裝置，其中該訊號傳輸層具有一第二寬度，該濾波部具有一第三寬度，該第二寬度大於該第三寬度。
11. 如請求項10所述的濾波裝置，其中該第一寬度大於該第二寬度及該第三寬度。