JP2011258910A - 電磁気バンドギャップ構造物を含むｅｍｉノイズ遮蔽基板 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＢＧ構造が挿入されたＥＭＩノイズ遮蔽基板を提供する。
【解決手段】本発明によるＥＭＩノイズ遮蔽基板は、上面に電子製品が搭載され、電子製品への信号伝達及び電力伝達のための回路が形成される第１基板領域と、第１基板領域の下面に位置し、第１基板領域から伝達されるＥＭＩノイズの基板外部への放射を遮蔽するように帯域阻止周波数特性を有する電磁気バンドギャップ構造が挿入される第２基板領域とを含むことを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、基板に関するもので、より詳細には、電磁気バンドギャップ構造（EBG structure）を用いて電磁気干渉ノイズ（EMI noise）を遮蔽できるノイズ遮蔽基板に関する。

ＥＭＩ（Electromagnetic interference）の問題は、電子製品の動作周波数の高速化に伴う慢性的なノイズ問題となっている。特に近年、電子製品の動作周波数が数十ＭＨｚ〜数ＧＨｚ帯となり、このようなＥＭＩ問題はさらに深刻化している。したがって、これに対する解決策が切に望まれている。

ＥＭＩノイズとは、ある１つの電子回路、素子、部品などから発生した電磁波（EM wave）が他の回路、素子、部品などに伝達されて、干渉によるノイズ問題を生じさせる原因となるノイズのことをいう。このようなＥＭＩノイズを大きく分けると、図１ａに示す放射ノイズ（radiation noise）１１０，１３０と伝導ノイズ（conduction noise）１２０がある。

この中、基板上部、すなわち電子部品の搭載面へ放射される放射ノイズ１１０は、通常、基板上部領域をメタルキャップなどの電磁気遮蔽用キャップでシールド（shield）したり、ＥＭＩ吸収体を設けたりすることで解決されてきた。しかし、図１ｂにおける基板下部面、すなわち、電子部品が搭載されていない面には、上述のシールドカン３０またはＥＭＩ吸収体３５を設けることができないため、上記シールドカンまたはＥＭＩ吸収体は、電子部品の搭載されていない面を介して外部に放射される放射ノイズ１３０を遮蔽するための解決策にはならない。

こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は、ＥＢＧ構造を用いることにより電子部品が搭載されていない面を介して外部へ放射される放射ノイズを遮蔽できるＥＭＩノイズ遮蔽基板を提供することを目的とする。

また、本発明は、ＥＧＢ構造を、電子部品が搭載されていない面側の基板内部に挿入することにより、外部へ放射される放射ノイズを遮蔽できるＥＭＩノイズ遮蔽基板を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態によれば、ＥＢＧ構造が挿入されたＥＭＩノイズ遮蔽基板が提供される。

本発明の実施例によるＥＭＩノイズ遮蔽基板は、上面に電子製品が搭載され、上記電子製品への信号伝達及び電力伝達のための回路が形成される第１基板領域と、上記第１基板領域の下面に位置し、上記第１基板領域から伝達されるＥＭＩノイズの基板外部への放射を遮蔽するように帯域阻止周波数特性を有する電磁気バンドギャップ構造が挿入される第２基板領域と、を含むことができる。

ここで、上記電磁気バンドギャップ構造は、第１平面に位置する複数の導電板と、上記導電板のうちの隣接する２つの導電板間を夫々電気的に接続させるステッチングビアとを含むことができる。また、上記ステッチングビアは、誘電層を貫通し、一端が上記隣接する２つの導電板のうちの１つと接続する第１ビアと、誘電層を貫通し、一端が上記隣接する２つの導電板のうちの他の１つと接続する第２ビアと、上記導電板とは異なる平面に位置し、一端が上記第１ビアの他端と接続し、他端が上記第２ビアの他端と接続する導電性接続パターンと、を含むことができる。

ここで、上記第１平面は、上記導電性接続パターンが位置する平面に比べ上記第１基板の上面からより遠く離れて位置してもよい。

上記第１ビア及び上記第２ビアのうちの少なくとも１つが貫通する上記誘電層は、高誘電体からなることができる。

上記導電板は上記第２基板領域の内部に位置し、上記導電性接続パターンは上記第１基板領域と上記第２基板領域の境界面または上記第１基板領域の内部の一平面に位置することができる。

上記電磁気バンドギャップ構造は、上記導電板が位置する上記第１平面を第１層とし、上記導電性接続パターンが位置する平面を第２層とする２層構造を有し、上記２層構造の電磁気バンドギャップ構造は、上記第２基板領域の内部に高さ方向に繰り返し積層形成されることにより２の倍数層の構造に拡張可能である。

上記電磁気バンドギャップ構造は、上記導電板が位置する上記第１平面と上記導電性接続パターンが位置する平面との間に少なくとも１つの導電層を介在することにより３層以上の構造を有することができる。

上記導電板のうちの一部は、その他の導電板とは面積、形状、大きさのうちの少なくとも１つが異なるように製作してもよい。

上記導電板は、上記第２基板領域の全体領域にわたって配列位置されることが可能である。または、上記導電板は、上記第２基板領域の一部領域に配列位置され、上記導電板が配列位置される上記第２基板領域における上記一部領域が、上記第１基板領域から伝達されるＥＭＩノイズの主要伝達経路を含んでもよい。

ここで、ＥＭＩノイズ遮蔽基板は、上記第２基板領域の下面に位置し、上記第２基板領域から伝達されるＥＭＩノイズの基板外部への放射を遮蔽するように帯域阻止周波数特性を有する電磁気バンドギャップ構造が挿入される第３基板領域をさらに含むことができる。

本発明の実施例によれば、ＥＢＧ構造を用いることにより、電子部品が搭載されていない面を介して外部に放射される放射ノイズを遮蔽できるＥＭＩノイズ遮蔽基板を提供することができる。

また、本発明は、電子部品が搭載されていない面の基板内部にＥＭＩ構造を挿入するという簡単な構造変更だけで外部に放射される放射ノイズを効率的に遮蔽できるＥＭＩノイズ遮蔽基板を提供することができる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

電磁気干渉ノイズ問題を説明するための図面である。 シールドカン及びＥＭＩ吸収体を採用した基板を示す図面である。 電磁気バンドギャップ構造としてＭＴ−ＥＢＧ構造を説明するための図面である。 図２ａに示されたＭＴ−ＥＢＧ構造に関する等価回路図である。 電磁気バンドギャップ構造としてＰＴ−ＥＢＧ構造を説明するための図面である。 図３ａに示されたＰＴ−ＥＢＧ構造に関する等価回路図である。 電磁気バンドギャップ構造としてＶＳ−ＥＢＧ構造の一例を示す図面である。 図４ａに示されたＶＳ−ＥＢＧ構造に関する等価回路図である。 図４ａに示されたＶＳ−ＥＢＧの一部の変形例を示す図面である。 四角形状の金属板を有するＶＳ−ＥＢＧ構造の配列形態を示す平面図である。 三角形状の金属板を有するＶＳ−ＥＢＧ構造の配列形態を示す平面図である。 大きさの異なる複数グループの金属板を有するＶＳ−ＥＢＧ構造の配列形態を示す平面図である。 大きさの異なる複数のグループの金属板を有するＶＳ−ＥＢＧ構造の配列形態を示す平面図である。 ＶＳ−ＥＢＧ構造による帯状の配列形態を示す平面図である。 本発明によるＥＢＧ構造が挿入されたＥＭＩノイズ遮蔽基板の一実施形態を示す垂直断面図である。 本発明によるＥＢＧ構造が挿入されたＥＭＩノイズ遮蔽基板の他の実施形態を示す垂直断面図である。 本発明によるＥＢＧ構造が挿入されたＥＭＩノイズ遮蔽基板のまた他の実施形態を示す垂直断面図である。 本発明によるＥＢＧ構造が挿入されたＥＭＩノイズ遮蔽基板におけるＥＭＩノイズ遮蔽性能を確認できる測定結果グラフである。

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ため、本願では特定実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、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。また、「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、上記構成要素が上記用語により限定されるものではない。上記用語は１つの構成要素を他の構成要素と区別する目的だけに用いられる。

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時には、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ができ、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時には、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。

さらに、本明細書では、電磁気バンドギャップ構造を説明するに当たって、明細書全般にわたって金属層（metal layer）、金属板（metal plate）、金属線（metal trace）などを用いる場合を中心に説明するが、これらは金属以外の他の導電性物質からなる導電層（conductive layer）、導電板（conductive plate）、導電線（conductive trace）などで代替可能であることは言うまでもない。

以下、本発明の実施例によるＥＭＩノイズ遮蔽基板について詳細に説明する前に、本発明の理解を助けるために、図２ａから図４ｃに示されている電磁気バンドギャップ構造（Electromagnetic bandgap structure）について説明する。

特定周波数帯域の信号を遮蔽できる電磁気バンドギャップ構造は大きく３つに分けられるが、ＭＴ−ＥＢＧ（Mushroom type EBG）、ＰＴ−ＥＢＧ（Planar type EBG）、ＶＳ−ＥＢＧ（Via stitched type EBG）がそれである。この中、特にＶＳ−ＥＢＧ構造は、本発明と関連して、本出願人の三星電機株式会社が開発した固有モデルである。

先ず、図２ａは、ＭＴ−ＥＢＧ構造の一般的な形態を示している。

ＭＴ−ＥＢＧ構造は、例えば、基板内部で電源層（power layer）と接地層（ground layer）として機能する２つの金属層の間にきのこ型を有するＥＢＧセル（EBG cell）２３０を複数挿入した構造を有する。図２ａには、図面図示の便宜上、ただ４つのＥＢＧセルのみを図示した。

図２ａを参照すると、ＭＴ−ＥＢＧ構造２００は、それぞれ接地層及び電源層のうちの一つ及び他の一つとして機能する第１金属層２１０と第２金属層２２０との間に、金属板２３１をさらに形成し、第１金属層２１０と金属板２３１との間をビア２３２で接続させたきのこ型構造物２３０を繰り返し配置した形態を有する。このとき、第１金属層２１０と金属板２３１との間には第１誘電層２１５が、金属板２３１と第２金属層２２０との間には第２誘電層２２５が介在される。

このようなＭＴ−ＥＢＧ構造２００は、第２金属層２２０、第２誘電層２２５、及び金属板２３１により形成されるキャパシタンス成分と、第１誘電層２１５を貫通して第１金属層２１０と金属板２３１との間を接続すさせるビア２３２により形成されるインダクタンス成分とが、第１金属層２１０と第２金属層２２０との間でＬ−Ｃ直列接続された状態となることにより、一種の帯域阻止フィルタ（band stop filter）としての機能を行うことになる。これは図２ｂの等価回路図から容易に理解できる。

図２ｂを参照すると、ＭＴ−ＥＢＧ構造２００は、きのこ型構造物２３０を第１金属層２１０と第２金属層２２０との間に挿入することにより、低周波数（low frequency）帯域の信号（ｘ）及び高周波数（high frequency）帯域の信号（ｙ）は通過させ、その中間の特定周波数帯域の信号（ｚ）は遮蔽できるように実現されている。

しかし、このようなＭＴ−ＥＢＧ構造を実現するためには少なくとも３層が必要となるので、層数が増加するという構造的な短所がある。

図３ａは、ＰＴ−ＥＢＧ構造の一般的な形態を示している。

ＰＴ−ＥＢＧ構造は、例えば電源層または接地層として機能する１つの金属層全体にわたって、特定パターンのＥＢＧセル３２０−１の複数個を繰り返し配置した構造を有する。図３ａには、図面図示の便宜上、ただ４つのＥＢＧセルのみを示した。

図３ａを参照すると、ＰＴ−ＥＢＧ構造３００は、任意の一金属層３１０とは異なる平面に位置する複数の金属板３２１−１，３２１−２，３２１−３，３２１−４が特定の一部分、具体的に、図３ａにおける各金属板の角の末端部分にある金属ブランチ（metal branch）３２２−１，３２２−２，３２２−３，３２２−４を介して相互ブリッジ（bridge）接続する形態を有する。

ここで、広い面積を有する金属板３２１−１，３２１−２，３２１−３，３２１−４が低インピーダンス領域を構成し、狭い面積を有する金属ブランチ３２２−１，３２２−２，３２２−３，３２２−４が高インピーダンス領域を構成する。したがって、ＰＴ−ＥＢＧは、低インピーダンス領域と高インピーダンス領域が繰り返して交互に形成される構造となって、特定周波数帯域のノイズを遮蔽できる帯域阻止フィルタとしての機能を行うことになる。これは図３ｂの等価回路図により容易に理解できる。

図３ｂを参照すると、ＰＴ−ＥＢＧ構造３００は、同一平面上に低インピーダンス領域を構成する金属板３２１−１，３２１−２，３２１−３，３２１−４と、高インピーダンス領域を構成する金属ブランチ３２２−１，３２２−２，３２２−３，３２２−４を交互させることにより、低周波数帯域の信号（ｘ）及び高周波数帯域の信号（ｙ）は通過し、その中間の特定周波数帯域の信号（ｚ１），（ｚ２），（ｚ３）は遮蔽するように実現される。

このようなＰＴ−ＥＢＧ構造はＭＴ−ＥＢＧ構造に比べ２層だけでも電磁気バンドギャップ構造を実現することができるという利点はあるが、セルの小型化が困難であり、広い領域にわたって形成されるため、様々な応用製品に適用しにくいというデザインの限界があった。これは、ＰＴ−ＥＢＧ構造が様々なパラメータを活用せずに、単に２つのインピーダンス成分のみを用いてＥＢＧ構造を形成するからである。

一方、本出願人が独自開発したＶＳ−ＥＢＧ構造によれば、上述したＭＴ−ＥＢＧ及びＰＴ−ＥＢＧの構造的な短所、デザインの限界を解決することができる。以下にＶＳ−ＥＢＧ構造について詳細に説明する。

図４ａは、電磁気バンドギャップ構造で、ＶＳ−ＥＢＧ構造の一例を示す図面であり、図４ｂは図４ａに示されたＶＳ−ＥＢＧ構造に関する等価回路図であり、図４ｃは図４ａに示されたＶＳ−ＥＢＧの一部変形例を示す図面である。また、図５ａから図５ｅは、ＶＳ−ＥＢＧ構造におけるＥＢＧセルの様々な配列形態を示している。

図４ａを参照すると、ＶＳ−ＥＢＧ構造４００は、金属層４１０、金属層４１０と離隔して位置する複数の金属板４３０−１，４３０−２（以下、第１金属板、第２金属板という）、及びステッチングビア（stitching via）４４０を含む。但し、図４ａには図面図示の便宜上、ただ２つの金属板だけを示した。

具体的に説明すると、図４ａの電磁気バンドギャップ構造物は、金属層４１０（またはステッチングビア４４０の接続パターン４４３が位置する部分）を第１層とし、複数の金属板４３０−１，４３０−２を第２層とする２層構造となっている。ここで、金属層４１０と複数の金属板４３０−１，４３０−２との間には誘電層４２０が介在される。

図４ａに示された金属層４１０と金属板４３０−１，４３０−２は、多層基板の内部に存在する任意の２つ層であってもよい。図４ａは、ステッチングビア４４０の接続パターン４４３が形成される位置に対応して金属層４１０が存在する場合を想定している。しかし、接続パターン４４３が形成される位置に金属層が存在しない場合も想定可能であり、この場合のＶＳ−ＥＢＧ構造は図４ｃのような形態を有することになるだろう。

金属層４１０は金属板４３０−１，４３０−２とは異なる平面に位置すると共に、複数の金属板と電気的に分離されて存在する。すなわち、金属層４１０は基板内で金属板４３０−１，４３０−２とは電気信号的に異なる層を構成する。例えば、金属層４１０が電源層である場合、金属板４３０−１，４３０−２は接地層と電気的に接続され、金属層４１０が接地層である場合、金属板４３０−１，４３０−２は電源層と電気的に接続されることができる。また、金属層４１０が信号層（signal layer）である場合、金属板４３０−１，４３０−２は接地層と電気的に接続され、金属層４１０が接地層である場合、金属板４３０−１，４３０−２は信号層と電気的に接続されることができる。

ＶＳ−ＥＢＧ構造において、ステッチングビアは複数の金属板のうちの２つの金属板間を電気的に接続させる。本明細書に添付されている全ての図面は、ステッチングビアにより、隣接した２つの金属板間が電気的に接続される方式を採用しているが、何れか１つのステッチングビアを介して接続される２つの金属板が必ずしも隣接して位置する金属板とは限らない。また、何れか１つの金属板を基準にして他の１つの金属板が１つのステッチングビアを介して接続される場合を例示しているが、２つの金属板間を接続するステッチングビアの個数に特に制限はない。

また、本明細書には、何れか１つの金属板を基準にして、それと隣接する四方の金属板間がそれぞれ１つのステッチングビアにより、全ての金属板が電気的に接続する形態（図４ａ及び５ａ参照）を例示しているが、全ての金属板が電気的に１つに繋がって閉ループ（closed loop）を形成することができれば、ステッチングビアを介した金属板間の接続方式は如何なる方式を適用してもよい。

図４ａを参照すると、ステッチングビア４４０は、第１ビア４４１、第２ビア４４２、及び接続パターン４４３を含むことにより、隣接する２つの金属板間を電気的に接続させる機能をする。

このために、第１ビア４４１は第１金属板４３０−１と接続された一端４４１ａから誘電層４２０を貫通して形成され、第２ビア４４２は第２金属板４３０−２と接続された一端４４２ａから誘電層４２０を貫通して形成される。また、接続パターン４４３は金属層４１０と同一平面上に位置してその一端が第１ビア４４１の他端４４１ｂと接続され、他端が第２ビア４４２の他端４４２ｂと接続される。各ビアの一端及び他端には、ビア形成時のドリル工程による位置の誤差を克服するために、ビアランドがビアの断面積より大きく形成されるが、これは自明な事項であるので、その詳細な説明は省略する。

ここで、金属板４３０−１，４３０−２と金属層４１０と間の電気的な接続を防止するために、ステッチングビア４４０の接続パターン４４３の周縁にはクリアランスホール（clearance hole）４５０を形成してもよい。

具体的に、ＶＳ−ＥＢＧ構造において、隣接する２つの金属板４３０−１，４３０−２は、同一平面上で接続することではなく、ステッチングビア４４０を介して他の平面、すなわち、金属層４１０を経由して接続される。したがって、ＶＳ−ＥＢＧ構造によれば、同一条件下の隣接する金属板間を同一平面上で接続することに比べて、インダクタンス成分をより容易にかつより長く確保できるという利点がある。それだけでなく、本発明で隣接する金属板はステッチングビア４４０により接続されるため、金属板間を電気的に接続するためのパターンを金属板間に別途に形成する必要がない。これにより、金属板間の離隔間隔を減らすことができて、隣接する金属板間に形成されるキャパシタンス成分を増加できるという利点もある。

上述したＶＳ−ＥＢＧ構造が特定周波数帯域の信号を遮蔽する機能を行う原理は次の通りである。

ＶＳ−ＥＢＧ構造においては、金属層４１０と金属板４３０−１，４３０−２との間に誘電層４２０が介在され、これにより、金属層４１０と金属板４３０−１，４３０−２との間、及び隣接する２つの金属板間に形成されるキャパシタンス（capacitance）成分が存在する。また、ステッチングビア４４０により隣接する２つの金属板間には第１ビア４４１→接続パターン４４３→第２ビア４４２を経由するインダクタンス（inductance）成分も存在する。

キャパシタンス成分は金属層４１０と金属板４３０−１，４３０−２との間、及び隣接する２つの金属板間の離隔間隔、誘電層４２０を構成する誘電物質の誘電率、金属板の大きさ、形状、面積などのような要素によりその値が異なる。インダクタンス成分も、第１ビア４４１、第２ビア４４２、及び接続パターン４４３の形状、長さ、厚さ、幅、断面積などのような要素によりその値が変化する。したがって、上述した様々な要素を適切に調整、設計すれば、図４ａに示されている構造物を、目的周波数帯域の特定信号または特定ノイズの除去や、遮蔽するための電磁気バンドギャップ構造（electro bandgap structure、一種の帯域阻止フィルタとして機能）として活用することができる。これは図４ｂの等価回路図から容易に理解することができる。

図４ｂの等価回路図で、インダクタンス成分Ｌ１は第１ビア４４１に該当し、インダクタンス成分Ｌ２は第２ビア４４２に該当し、インダクタンス成分Ｌ３は接続パターン４４３に該当する。Ｃ１は金属板４３０−１，４３０−２とその上部に位置する他の任意の誘電層及び金属層によるキャパシタンス成分であり、Ｃ２及びＣ３は接続パターン４４３を基準としてそれと同一平面に位置している金属層４１０とその下部に位置する他の任意の誘電層及び金属層によるキャパシタンス成分である。

上記の等価回路図によって示されるように、ＶＳ−ＥＢＧ構造は特定周波数帯域の信号を遮蔽する帯域阻止フィルタとしての機能を行う。すなわち、図４ｂの等価回路図から分かるように、低周波数帯域の信号（ｘ）及び高周波数帯域の信号（ｙ）はＶＳ−ＥＢＧ構造を通過し、その中間の特定周波数帯域の信号（ｚ１），（ｚ２），（ｚ３）についてはＶＳ−ＥＢＧ構造により遮蔽される。

したがって、図５ａ、図５ｂ、図５ｃ、図５ｄのように、ＶＳ−ＥＢＧ構造を基板内部の任意の層面全体に、あるいは図５ｅのようにその一部面に繰り返し配列すれば、特定周波数帯域の信号伝達を遮蔽できるようになる。

以上では、図面図示の便宜上、それぞれの金属板が同一面積の四角形状を有すると示したが、それ以外にも様々な変形が可能であることは明らかである。また、ＶＳ−ＥＢＧ構造は様々な形態で配列可能である。これについては、図５ａから図５ｅを参照しながら説明する。

例えば、金属板は、図５ａの四角形、図５ｂの三角形の形状以外にも、六角形、八角形などの様々な多角形の形状や、円形または楕円形などの形状を有することができる。また、金属板は、図５ａ、図５ｂ、図５ｅに示すように、すべてが同じサイズ（面積、厚さ）を有してもよく、図５ｃ及び図５ｄに示すように、異なるサイズを有して、複数の異なるサイズ別に配置されてもよい。

図５ｃを参照すると、相対的に大きいサイズの大金属板Ｂと相対的に小さいサイズの小金属板Ｃとが交互に配列されており、図５ｄでは、相対的に大きいサイズの大金属板Ｄと相対的に小さいサイズの小金属板Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が配列されている。小金属板Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が２×２で配列されることにより、全体的に大金属板Ｄとほぼ同じ面積を占めるようになっている。

また、電磁気バンドギャップ構造物は、図５ａから図５ｄのように、印刷回路基板内部の一面全体に電磁気バンドギャップ構造物のセルが密に繰り返し配置・配列されてもよく、図５ｅのように、一部経路にだけ配置・配列されてもよい。例えば、図５ｅで「１１」をノイズ源（noise source point）と仮定し、「１２」をノイズ遮蔽先と仮定する場合、その間の経路にセルを１列以上繰り返して配置することにより、その経路に沿って伝導される伝導ノイズを遮蔽することができる。これは図５ｅで「２１」をノイズ源と仮定し、「２２」をノイズ遮蔽先と仮定する場合も同様である。

但し、本発明におけるＥＭＩノイズ遮蔽基板は、基板内部のから発生した「伝導ノイズ」そのものを遮蔽するだけでなく、その伝導ノイズが基板の下部面（本明細書では電子部品が搭載されていない面を意味する。以下、同一）まで伝達されて基板外部へ放射されることを防止（すなわち、「放射ノイズ」の遮蔽）することを目的とする。

したがって、本発明のＥＭＩノイズ遮蔽基板に適用される電磁気バンドギャップ構造は、上述したＶＳ−ＥＢＧ構造と類似の構造及び特徴を有しながらも、上記図５ａから図５ｅの配列及び挿入構造とは異なる配列及び挿入構造を有する。以下、上述したＶＳ−ＥＢＧ構造の説明と重複する内容や、ほぼ同様な構造的特徴を有する部分についてはその詳細な説明を省略し、本発明の実施例によるＥＭＩノイズ遮蔽基板の特徴を中心に説明する。

また、以下では基板下部領域にＶＳ−ＥＢＧ構造が挿入された場合を中心に説明するが、これに限らず、基板下部領域に挿入可能なＥＢＧ構造としては、上述したＭＴ−ＥＢＧ、ＰＴ−ＥＢＧは勿論、これらと類似の原理によりＥＭＩノイズ遮蔽構造を有することができる構造物であれば、如何なる構造物を適用してもよい。

図６は、本発明によりＥＢＧ構造が挿入されたＥＭＩノイズ遮蔽基板の一実施形態を示す垂直断面図であり、図７は、本発明によりＥＢＧ構造が挿入されたＥＭＩノイズ遮蔽基板の他の実施形態を示す垂直断面図であり、図８は、本発明によりＥＢＧ構造が挿入されたＥＭＩノイズ遮蔽基板のまた他の実施形態を示す垂直断面図である。

本発明によるＥＭＩノイズ遮蔽基板は、図６から図８に示すように、機能的な側面から大きく２つの部分で構成される。

具体的に、本発明によるＥＭＩノイズ遮蔽基板は、上面に電子製品が搭載され、上記電子製品への信号伝達及び電力伝達を行うための回路が形成される一般回路用ＰＣＢ領域（以下、これを第１基板領域という）と、上記第１基板領域の下面に位置し、上記第１基板領域から伝達されるＥＭＩノイズが基板外部に放射されることを遮蔽するＥＭＩ遮蔽用ＰＣＢ領域（以下、これを第２基板領域という）とを含む。

上記第２基板領域には、上述の図２ａから図４ｃに示したようなＥＢＧ構造が挿入可能である。しかし、図６から図８の実施例では、上述のＶＳ−ＥＢＧ構造が第２基板領域内に挿入された場合を示している。

具体的に、図６から図８に示すように、第２基板領域に挿入されたＥＢＧ構造は、第１平面に位置する複数の導電板（図６から図８におけるＥＢＧプレートまたはＥＢＧセルを参照）と、隣接する２つの導電板間を夫々電気的に接続させるステッチングビアと、を含むＶＳ−ＥＢＧ構造を有することができる。

上記ステッチングビアは、誘電層を貫通し、一端が上記隣接する２つの導電板のうちの１つと接続する第１ビアと、誘電層を貫通し、一端が上記隣接する２つの導電板のうちの他の１つと接続する第２ビアと、上記導電板とは異なる平面に位置し、一端が上記第１ビアの他端と接続し、他端が上記第２ビアの他端と接続する導電性接続パターンと、を含むことができる。

上記第２基板領域に挿入されるそれぞれのＥＢＧセルを構成するそれぞれの導電板は、全て同一の形状、面積、大きさで製作されてもよく、上述したように、遮蔽しようとするＥＭＩノイズのバンドギャップ周波数帯域あるいはＥＭＩノイズ遮蔽レベルに応じて、一部の導電板がその他の導電板とは、形状、面積、大きさのうちの少なくとも１つが異なるように製作されてもよい。

特に、上記ＥＢＧ構造を形成する際に、上記導電板は、上記第２基板領域における上記導電性接続パターンが形成される位置に比べ上記第１基板領域の上面からより遠く離れて位置することができる。例えば、図６から図８を参照すると、ＥＢＧ構造においてそれぞれのＥＢＧセルを構成する導電板（EBG plate）が、第２基板領域の最底部（すなわち、全体ＥＭＩノイズ遮蔽基板の最下面）に位置している。すなわち、図６から図８の場合は、図４ｃに示されたＥＢＧ構造をひっくり返した形態を成している。

上記導電性接続パターンは、遮蔽しようとするＥＭＩノイズのバンドギャップ周波数帯域またはＥＭＩノイズ遮蔽レベルに応じて、直線、曲線、螺旋状など様々なトレース状に製作することが可能である。

また、図７に示すように、上記導電板と上記導電性接続パターンとの間に介在される誘電層はＥＭＩ遮蔽特性を向上させるために高誘電性物質（すなわち、高誘電体）で形成されることができる。

図７に示すように、上記ＥＢＧ構造において、上記導電板は上記第２基板領域の内部に位置し、上記導電性接続パターンは上記第１基板領域の内部の一平面に位置することができる。あるいは、上記第１基板領域と上記第２基板領域との境界面に位置してもよい。このように、上記導電性接続パターンが上記第１基板領域との境界面または上記第１基板領域の内部に位置されると、上記導電板と上記導電性接続パターンとの間を電気的に接続させるビア（すなわち、ステッチングビアを構成する第１ビア及び第２ビア）の長さを増加さえることができ、これに比例してインダクタンス値を増加させることができる。

通常、上記第２基板領域に挿入されるＥＢＧ構造は、上記第２基板領域の厚さを最小化するために、図６に示すように、上記導電板を第１層とし、上記導電性接続パターンを第２層とする２層構造に形成することができる。

しかし、これに限らず、基板デザイン上で基板の厚さをあまり考慮しなくてもよい場合、あるいは遮蔽しようとするＥＭＩノイズのバンドギャップ周波数帯域または／及びノイズ遮蔽レベルに応じて必要である場合には、図８に示すように、上記ＥＢＧ構造を３層以上に製作することも可能である。

また、上記２層構造のＥＢＧ構造を基板の厚さ、すなわち、高さ方向に繰り返し積層することにより、２の倍数層の構造で製作することも可能である。

上記ＥＢＧ構造の配列形態は、上述の図５ａから図５ｅのように、様々な形態を有することができる。上述したように、上記ＥＢＧ構造は、上記第１基板領域から伝達されるＥＭＩノイズの外部への放射を防止するために上記第２基板領域の全体領域にわたって配列されてもよく、一部領域にだけ配列されてもよい。

例えば、第２基板領域において上記ＥＢＧ構造を一部領域にだけ配列する場合、上記一部領域は、上記第１基板領域から伝達されるＥＭＩノイズの主要伝達経路（例えば、ＥＭＩノイズが主に放射される領域と関連した伝達経路）を含むように選定することが可能である。

また、図６から図８は、第１基板領域の下面にＥＢＧ構造の挿入された領域が１箇所（すなわち、第２基板領域）だけ存在することを例に挙げているが、上記ＥＢＧ構造の挿入された領域は２箇所以上存在することもある。

すなわち、第２基板領域の下面にまた他の第３基板領域が存在し、上記第３基板領域にも、上述したように、ＥＢＧ構造が配列挿入されることもできる。このような場合、２重、３重の遮蔽領域を設けることになり、ＥＭＩノイズの放射をより密に遮蔽することができる。

図９は、本発明によりＥＢＧ構造の挿入されたＥＭＩノイズ遮蔽基板におけるＥＭＩノイズ遮蔽性能を確認できる測定結果グラフである。

図９の測定結果グラフにおいて、既存サンプルとは、一般回路用ＰＣＢ領域だけ存在するＰＣＢを例示したものであり、提案構造とは、一般回路用ＰＣＢ領域の下面にＥＭＩ遮蔽用ＰＣＢ領域が存在するＰＣＢを例示したものである。

図９の測定結果グラフを参照すると、１００〜８００ＭＨｚ帯域において、上記既存サンプルに比べて、提案構造であるＥＢＧ構造の挿入されたＰＣＢ領域を含むＥＭＩノイズ遮蔽基板の場合が、ＥＭＩノイズが約１０ｄＢ程度低減したことが分かる。

このように、本発明によれば、ＥＢＧ構造の挿入されたＥＭＩ遮蔽用ＰＣＢ領域を有するＥＭＩノイズ遮蔽基板により、電子部品が搭載されていない面を介して外部に放射される放射ノイズを遮蔽できるという効果がある。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

４１０ 第１金属層
４２０ 第１誘電層
４３０ 金属板
４４０ ステッチングビア
４４１ 第１ビア
４４２ 第２ビア
４４３ 接続パターン
４５０ 第１クリアランスホール

Claims (11)

1. 上面に電子製品が搭載され、前記電子製品への信号伝達及び電力伝達のための回路が形成される第１基板領域と、
   前記第１基板領域の下面に位置し、前記第１基板領域から伝達されるＥＭＩノイズの基板外部への放射を遮蔽するように帯域阻止周波数特性を有する電磁気バンドギャップ構造が挿入される第２基板領域と、
   を含むＥＭＩノイズ遮蔽基板。
2. 前記電磁気バンドギャップ構造は、
   第１平面に位置する複数の導電板と、前記導電板のうちの隣接する２つの導電板間を夫々電気的に接続させるステッチングビアと、を含み、
   前記ステッチングビアは、
   誘電層を貫通し、一端が前記隣接する２つの導電板のうちの１つと接続する第１ビアと、
   誘電層を貫通し、一端が前記隣接する２つの導電板のうちの他の１つと接続する第２ビアと、
   前記導電板とは異なる平面に位置し、一端が前記第１ビアの他端と接続し、他端が前記第２ビアの他端と接続する導電性接続パターンと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のＥＭＩノイズ遮蔽基板。
3. 前記第１平面は、前記導電性接続パターンが位置する平面に比べ前記第１基板領域の上面からより遠く離れて位置することを特徴とする請求項２に記載のＥＭＩノイズ遮蔽基板。
4. 前記第１ビア及び前記第２ビアのうちの少なくとも１つが貫通する前記誘電層は、高誘電体からなることを特徴とする請求項２または３に記載のＥＭＩノイズ遮蔽基板。
5. 前記導電板は、前記第２基板領域の内部に位置し、
   前記導電性接続パターンは、前記第１基板領域と前記第２基板領域との境界面または前記第１基板領域の内部の一平面に位置することを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載のＥＭＩノイズ遮蔽基板。
6. 前記電磁気バンドギャップ構造は、前記導電板が位置する前記第１平面を第１層とし、前記導電性接続パターンが位置する平面を第２層とする２層構造を有し、
   前記２層構造の電磁気バンドギャップ構造は、前記第２基板領域の内部に、高さ方向に繰り返し積層形成されることにより、２の倍数層の構造に拡張されることを特徴とする請求項２から５の何れか１項に記載のＥＭＩノイズ遮蔽基板。
7. 前記電磁気バンドギャップ構造は、前記導電板が位置する前記第１平面と、前記導電性接続パターンが位置する平面との間に少なくとも１つの導電層を介在することにより３層以上の構造を有することを特徴とする請求項２から６の何れか１項に記載のＥＭＩノイズ遮蔽基板。
8. 前記導電板のうちの一部は、その他の導電板とは面積、形状、大きさのうちの少なくとも１つが異なるように製作されることを特徴とする請求項２から７の何れか１項に記載のＥＭＩノイズ遮蔽基板。
9. 前記導電板は、前記第２基板領域の全体領域にわたって配列位置されることを特徴とする請求項２から８の何れか１項に記載のＥＭＩノイズ遮蔽基板。
10. 前記導電板は、前記第２基板領域の一部領域に配列位置し、
    前記導電板が配列位置する前記第２基板領域の前記一部領域は、前記第１基板領域から伝達されるＥＭＩノイズの主要伝達経路を含むことを特徴とする請求項２から９の何れか１項に記載のＥＭＩノイズ遮蔽基板。
11. 前記第２基板領域の下面に位置し、前記第２基板領域から伝達されるＥＭＩノイズの基板外部への放射を遮蔽するように帯域阻止周波数特性を有する電磁気バンドギャップ構造が挿入される第３基板領域をさらに含むことを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載のＥＭＩノイズ遮蔽基板。

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