阅读说明：本技术 立体电磁能隙电路 (Three-dimensional electromagnetic band gap circuit ) 是由 汪余聪 吴瑞北 王世宏 王文山 于 2018-05-24 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种立体电磁能隙电路,包含：介电层,具有第一表面与相对的第二表面；螺旋状元件,位于第一表面上；第一环绕元件,位于第一表面上,且环绕在螺旋状元件的周围,但不接触螺旋状元件；平面状元件,位于第二表面上,且包含缺口；第二环绕元件,位于第二表面上,且环绕在平面状元件的周围,但不接触平面状元件,其中,第二环绕元件还包含有朝向缺口延伸的突出部；第一导孔,贯穿介电层、螺旋状元件、与突出部；第二导孔,贯穿介电层、平面状元件、与第一环绕元件；以及第三导孔,贯穿介电层、平面状元件、与第一环绕元件。(The present invention proposes a kind of three-dimensional electromagnetic band gap circuit, includes: dielectric layer, with first surface and opposite second surface；Helical element is located on first surface；First, around element, is located on first surface, and is looped around around helical element, but do not contact helical element；Planar members are located on second surface, and include notch；Second, around element, is located on second surface, and is looped around around planar members, but not contact plane champion part, wherein second around the protruding portion that element also includes towards notch extension；First guide hole runs through dielectric layer, helical element and protruding portion；Second guide hole, through dielectric layer, planar members, with first around element；And third guide hole, through dielectric layer, planar members, with first around element.)

立体电磁能隙电路

技术领域

本发明涉及电磁能隙(electromagnetic bandgap)结构，特别涉及一种立体电磁能隙电路(3D electromagnetic bandgap circuit，三维电磁带隙电路)。

背景技术

电磁能隙结构可用来抑制电磁波噪声的传播，但传统的电磁能隙结构多半是平面式结构，需要占用较多的电路面积。

当电子装置内部的电路空间不够时，便难以设置足够数量的电磁能隙结构单元，如此便会降低抑制电磁波噪声传播的能力。

发明内容

有鉴于此，如何有效减少电磁能隙结构所占用的电路面积，实为有待解决的问题。

本说明书提供一种立体电磁能隙电路的实施例，其包含：一介电层，具有一第一表面与一相对的第二表面；一螺旋状元件，位于该第一表面上，其中，该螺旋状元件的一头部位于该螺旋状元件的内侧，而该螺旋状元件的一尾部位于该螺旋状元件的外侧；一第一环绕元件，位于该第一表面上，且环绕在该螺旋状元件的周围，但不接触该螺旋状元件；一第一间隙，位于该螺旋状元件与该第一环绕元件之间；一平面状元件，位于该第二表面上，且包含一缺口；一第二环绕元件，位于该第二表面上，且环绕在该平面状元件的周围，但不接触该平面状元件，其中，该第二环绕元件还包含有朝向该缺口延伸的一突出部；一第二间隙，位于该平面状元件与该第二环绕元件之间；一第一导孔，贯穿该介电层、该头部、与该突出部；一第二导孔，贯穿该介电层、该平面状元件、与该第一环绕元件；以及一第三导孔，贯穿该介电层、该平面状元件、与该第一环绕元件。

上述实施例的优点之一，是立体电磁能隙电路采用立体化结构设计实现，可有效降低立体电磁能隙电路所占用的电路面积。

上述实施例的另一优点，是单一立体电磁能隙电路即可同时抑制两个频段的电磁波噪声。

上述实施例的另一优点，是立体电磁能隙电路不需要周期性排列便可提供良好的电磁波噪声抑制效果，能大幅提升整体电路设计上的弹性。

上述实施例的另一优点，是可应用在双层结构的电路板上。

本发明的其他优点将搭配以下的说明和附图进行更详细的解说。

附图说明

图1为本发明一实施例的立体电磁能隙电路简化后的结构示意图。

图2为图1的立体电磁能隙电路分解后的结构示意图。

图3为立体电磁能隙电路的第一层结构的第一实施例简化后的示意图。

图4为立体电磁能隙电路的第二层结构的第一实施例简化后的示意图。

图5为立体电磁能隙电路的第二层结构的第二实施例简化后的示意图。

图6为立体电磁能隙电路的第一层结构的第二实施例简化后的示意图。

图7为立体电磁能隙电路的第二层结构的第三实施例简化后的示意图。

图8为立体电磁能隙电路的第一层结构的第三实施例简化后的示意图。

符号说明

100 立体电磁能隙电路(3D electromagnetic bandgap circuit)

110 介电层(dielectric layer)

112 第一表面(first surface)

114 第二表面(second surface)

120 第一层结构(first layer structure)

121 螺旋状元件(spiral element)

123 第一环绕元件(first surrounding element)

125 第一间隙(first gap)

130 第二层结构(second layer structure)

131 平面状元件(plane element)

133 第二环绕元件(second surrounding element)

135 第二间隙(second gap)

141 第一导孔(first via，第一过孔)

143 第二导孔(second via，第二过孔)

145 第三导孔(third via，第三过孔)

322 头部(head portion)

324 尾部(rear portion)

410 缺口(notch)

430 突出部(protruding portion)

747 第四导孔(fourth via，第四过孔)

749 第五导孔(fifth via，第五过孔)

A1 第一轴线(first axis)

A2 第二轴线(second axis)

W1～W9 平均宽度(average width)

具体实施方式

以下将配合相关附图来说明本发明的实施例。在附图中，相同的标号表示相同或类似的元件。

请参考图1至图4。图1为本发明一实施例的立体电磁能隙电路100简化后的结构示意图。图2为立体电磁能隙电路100分解后的结构示意图。图3为立体电磁能隙电路的第一层结构120的第一实施例简化后的示意图。图4为立体电磁能隙电路的第二层结构130的第一实施例简化后的示意图。

立体电磁能隙电路100可以设置在采用双层板结构的电路板中，用以抑制电磁波噪声的传播。如图所示，立体电磁能隙电路100包含一介电层110、一第一层结构120、一第二层结构130、一第一导孔141、一第二导孔143、以及一第三导孔145。

介电层110具有一第一表面112与一相对的第二表面114。第一层结构120位于介电层110的第一表面112上，且包含一螺旋状元件121、一第一环绕元件123、以及一第一间隙125。第二层结构130位于介电层110的第二表面114上，且包含一平面状元件131、一第二环绕元件133、以及一第二间隙135。

如图1至图3所示，在第一层结构120中的螺旋状元件121的其中一端位于螺旋状元件121的内侧，以下称之为头部322，而螺旋状元件121的另一端则位于螺旋状元件121的外侧，以下称之为尾部324。第一环绕元件123环绕在螺旋状元件121的周围，但不接触螺旋状元件121。第一间隙125则位于螺旋状元件121与第一环绕元件123之间，作为两者之间的隔离构造。

在立体电磁能隙电路100中，螺旋状元件121的内侧部分的宽度，刻意设计成大于螺旋状元件121的外侧部分的宽度。前述设计实施方式的目的是为了让立体电磁能隙电路100能够同时抑制两个频段的电磁波噪声。

例如，如图3所示，螺旋状元件121的头部322的宽度，便很明显大于螺旋状元件121的尾部324的宽度。在图3中，W1～W6用来代表较靠近螺旋状元件121的内侧部分(亦即，较靠近头部322)的几个线圈段的平均宽度，而W7～W9则是用来代表较靠近螺旋状元件121的外侧部分(亦即，较靠近尾部324)的几个线圈段的平均宽度。

实作上，可以将宽度W1～W6设计成都相同，也可以设计成略有差异。类似地，可以将宽度W7～W9设计成都相同，也可以设计成略有差异。

由图3可知，较靠近螺旋状元件121的内侧部分的几个线圈段的平均宽度W1～W6，都明显大于较靠近螺旋状元件121的外侧部分的几个线圈段的平均宽度W7～W9。

如图4所示，第二层结构130中的平面状元件131包含一缺口410。第二环绕元件133环绕在平面状元件131的周围，但不接触平面状元件131。此外，第二环绕元件133还包含有朝向缺口410延伸的一突出部430。第二间隙135则位于平面状元件131与第二环绕元件133之间，作为两者之间的隔离构造。

如图1至图4所示，第一导孔141贯穿介电层110、螺旋状元件121的头部322、与平面状元件131的突出部430，用以电性连接头部322与突出部430。第二导孔143贯穿介电层110、平面状元件131、与第一环绕元件123，用以电性连接平面状元件131与第一环绕元件123。第三导孔145贯穿介电层110、平面状元件131、与第一环绕元件123，用以电性连接平面状元件131与第一环绕元件123。

实作上，第一导孔141的位置可以(但并不限定于)设置在第一层结构120的正中央位置。例如，如图3所示，本实施例中的第一导孔141的位置是设置在第一层结构120的中央区域内，但并非位于第一层结构120的正中央位置。

如图4所示，平面状元件131的缺口410实质上沿着一第一轴线A1，从平面状元件131的边缘朝向平面状元件131的内侧部位延伸。从另一角度而言，第二环绕元件133的突出部430也是实质上沿着第一轴线A1，从第二环绕元件133的内侧边缘朝向缺口410方向延伸。

在本实施例中，前述的第二导孔143与第三导孔145分别位于第一轴线A1的两侧，并分别靠***面状元件131的其中一条对角线的两端。

实作上，介电层110可以用各种绝缘材料来制作。螺旋状元件121、第一环绕元件123、平面状元件131、以及第二环绕元件133，则皆可用适当的导电性材料来制作。

另外，第一间隙125与第二间隙135皆可用挖空的空隙结构(void structure)来实现，也可以用由绝缘材料构成的实体间隔结构来实现。

当立体电磁能隙电路100被设置到电路板上时，螺旋状元件121或第二环绕元件133可用于耦接一地端电压，而第一环绕元件123或平面状元件131则可用于耦接一电源电压。

前述的第一层结构120与第二层结构130通过导孔141～145彼此耦接后，可形成一翻转式的(flipped)电磁能隙共振结构，使得立体电磁能隙电路100可用来同时抑制两个频段的电磁波噪声。

例如，倘若要让立体电磁能隙电路100能够同时抑制2.45GHz与5.3GHz两个频段的电磁波噪声，则可将前述第一环绕元件123的长度设置成3.75～5.5毫米(mm，公厘)、宽度设置成介于4.5～6.5毫米，并将第二环绕元件133的长度设置成4.5～6.5毫米、宽度设置成4.5～6.5毫米。

由前述说明可知，立体电磁能隙电路100是用立体化的多层结构来实现，故可有效降低所占用的电路面积。

另外，单一立体电磁能隙电路100即可同时抑制两个频段的电磁波噪声，很适合设置在需要在两个不同的频段中进行信号收发的电子装置中。

由于立体电磁能隙电路100采用翻转式的结构，所以可以应用在双层结构的电路板上，而无需增加电路板的层数。

再者，前述的立体电磁能隙电路100不需要周期性排列便可提供良好的电磁波噪声抑制效果，可大幅提升整体电路设计上的弹性。例如，可在电子装置中的噪声源附近设置数个立体电磁能隙电路100，借此大幅提升电子装置抑制电磁波噪声传播的能力。

请注意，前述螺旋状元件121靠近内侧部分的线圈段数量，以及螺旋状元件121靠近外侧部分的线圈段数量，并不局限于图3实施例的实施方式。实作上，亦可依据要抑制电磁波噪声的频段，弹性调整螺旋状元件121的内侧部分的线圈段数量，以及螺旋状元件121的外侧部分的线圈段数量。

另外，立体电磁能隙电路100中的导孔的位置与数量，并不局限于前述图1至图4实施例的实施方式。

例如，在图5与图6的实施例中，第二导孔143与第三导孔145分别设置在平面状元件131的左右两侧，且都位于与前述的第一轴线A1垂直的一第二轴线A2上。

又例如，在图7与图8的实施例中，立体电磁能隙电路100除了前述的第一导孔141、第二导孔143、与第三导孔145外，还额外包含一第四导孔747以及一第五导孔749。

如图7与图8所示，第四导孔747与第五导孔749都贯穿介电层110、平面状元件131、与第一环绕元件123。

在图7与图8的实施例中，前述的第二导孔143与第三导孔145分别位于第一轴线A1的两侧，并分别靠***面状元件131的其中一条对角线的两端，而前述的第四导孔747与第五导孔749也分别位于第一轴线A1的两侧，但分别靠***面状元件131的另外一条对角线的两端。换言之，第四导孔747与第二导孔143位于前述第一轴线A1的一侧，而第五导孔749与第三导孔145则位于前述第一轴线A1的另一侧。

请注意，实作上亦可将螺旋状元件121的多个线圈段设计成较圆滑的蜿蜒形状，而不局限于前述各实施例中的实施方式。

此外，前述的第一环绕元件123与第二环绕元件133两者的外形与尺寸并不局限于要彼此相同。

例如，第一环绕元件123与第二环绕元件133两者的外形都可以设计成正方形、但边长互不相同。

又例如，亦可将第一环绕元件123与第二环绕元件133两者设计成具有不同的长度和/或不同的宽度。

在说明书及权利要求中使用了某些词汇来指称特定的元件，而本领域内的技术人员可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的基准。在说明书及权利要求中所提及的“包含”为开放式的用语，应解释成“包含但不限定于”。另外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的连接手段。因此，若文中描述第一元件耦接于第二元件，则代表第一元件可通过电性连接或无线传输、光学传输等信号连接方式而直接地连接于第二元件，或通过其它元件或连接手段间接地电性或信号连接至第二元件。

在说明书中所使用的“和/或”的描述方式，包含所列举的其中一个项目或多个项目的任意组合。另外，除非说明书中特别指明，否则任何单数格的用语都同时包含复数格的含义。

在说明书及权利要求当中所提及的“元件(element)”一词，包含了构件(component)、层构造(layer)、或区域(region)的概念。

附图的某些元件的尺寸及相对大小会被加以放大，或者某些元件的形状会被简化，以便能更清楚地表达实施例的内容。因此，除非申请人有特别指明，附图中各元件的形状、尺寸、相对大小及相对位置等仅是便于说明，而不应被用来限缩本发明的权利要求。此外，本发明可用许多不同的形式来体现，在解释本发明时，不应仅局限于本说明书所提出的实施例实施方式。

在说明书及权利要求中，若描述第一元件位于第二元件上、在第二元件上方、连接、接合、耦接于第二元件或与第二元件相接，则表示第一元件可直接位于第二元件上、直接连接、直接接合、直接耦接于第二元件，亦可表示第一元件与第二元件间存在其他元件。相对之下，若描述第一元件直接位于第二元件上、直接连接、直接接合、直接耦接、或直接相接于第二元件，则代表第一元件与第二元件间不存在其他元件。

以上仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的等效变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。