DE102008003687A1

DE102008003687A1 - Elektromagnetische Bandlückenstruktur und Leiterplatte

Info

Publication number: DE102008003687A1
Application number: DE102008003687A
Authority: DE
Inventors: Mi-ja Suwon Han; Han Yongin Kim; Dae-Hyun Park; Jae-Joon Suwon Lee
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2007-04-30
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2028-01-10
Also published as: JP4823252B2; DE102008003687B4; TWI370710B; US7965521B2; US20080266026A1; TW200843579A; KR100851076B1; CN101299903A; CN101299903B; JP2008277756A

Abstract

Es werden eine elektromagnetische Bandlückenstruktur und eine Leiterplatte offenbart, die ein Problem der Signalvermischung zwischen einem analogen Schaltkreis und einem digitalen Schaltkreis lösen können. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die elektromagnetische Bandlückenstruktur Folgendes aufweisen: eine erste Metallschicht; eine erste dielektrische Schicht, die über die erste Metallschicht gestapelt ist; eine Metallplatte, die über die erste dielektrische Schicht gestapelt ist; eine Durchkontaktierung, die die erste Metallschicht mit der Metallplatte verbindet; eine zweite dielektrische Schicht, die über die Metalelt ist; eine zweite Metallschicht, die über die zweite dielektrische Schicht gestapelt ist. Hierbei kann in der Metallplatte ein Loch ausgebildet sein. Mit der elektromagnetischen Bandlückenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Rauschpegel in demselben Frequenzband besser abgesenkt werden als mit anderen Strukturen derselben Größe.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE PATENTANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht das Prioritätsrecht der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2007-0041989 , die am 30. April 2007 bei dem koreanischen Amt für geistiges Eigentum (KIPO) eingereicht wurde und deren Offenbarung durch Nennung als hierin vollinhaltlich aufgenommen betrachtet wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplatte und spezieller eine Leiterplatte, die ein Problem der Signalvermischung zwischen einem analogen Schaltkreis und einem digitalen Schaltkreis lösen kann.
2. Stand der Technik
Um den heutigen Trend, Mobilität als eines der wichtigsten Themen zu betrachten, gerecht zu werden, wurden diverse Vorrichtungen wie etwa mobile Kommunikationsendgeräte, persönliche digitale Assistenten (PDA), Laptop-Computer und Digital-Multimedia-Broadcast-Einrichtungen (DMB) auf den Markt gebracht.
Solche Vorrichtungen weisen eine Leiterplatte auf, deren Konfiguration analoge Schaltkreise (z. B. Hochfrequenzschaltkreise) und digitale Schaltkreise für die drahtlose Kommunikation kombiniert.
1 ist eine Schnittansicht, die eine Leiterplatte mit einem analogen und einem digitalen Schaltkreis zeigt. Zwar wird eine vierschichtige Leiterplatte dargestellt, doch können auch andere Leiterplatten verwendet werden, wie etwa zwei- oder sechsschichtige Leiterplatten. Es wird hierbei angenommen, dass es sich bei dem analogen Schaltkreis um einen Hochfrequenzschaltkreis (HF-Schaltkreis) handelt.
Die Leiterplatte 100 weist Folgendes auf: Metallschichten 110-1, 110-2, 110-3 und 110-4 (nachstehend gemeinsam: 110), dielektrische Schichten 120-1, 120-2 und 120-3 (nachstehend gemeinsam: 120), die zwischen den Metallschichten 110 gestapelt sind, einen digitalen Schaltkreis 130, der auf der obersten Metallschicht 110-1 montiert ist, und einen HF-Schaltkreis 140.
Wenn angenommen wird, dass es sich bei der Metallschicht 110-2 um eine Masseschicht und bei der Metallschicht 110-3 um eine Versorgungsschicht handelt, so fließt durch eine Durchkontaktierung 160, welche die Masseschicht 110-2 und die Versorgungsschicht 110-3 miteinander verbindet, ein Strom, und die Leiterplatte 100 führt eine vorbestimmte Operation oder Funktion aus.
Hierbei werden eine Betriebsfrequenz des digitalen Schaltkreises 130 und eine elektromagnetische Welle (EM-Welle) 150 durch Oberschwingungskomponenten an den HF-Schaltkreis 140 übertragen, wodurch ein Signalvermischungsproblem entsteht. Das Signalvermischungsproblem entsteht aufgrund der von dem digitalen Schaltkreis 130 ausgehenden EM-Welle, die eine Frequenz in dem Frequenzband aufweist, in welchem der HF-Schaltkreis 140 betrieben wird. Dieses Problem führt dazu, dass der exakte Betrieb des HF-Schaltkreises 140 behindert wird. Wenn der HF-Schaltkreis 140 beispielsweise ein Signal empfangen soll, das in einem bestimmten Frequenzband liegt, so kann die Übertragung der EM-Welle 150, welche Signale enthält, die in dem bestimmten Frequenzband liegen, von dem digitalen Schaltkreis 130 es schwierig machen, das in dem bestimmten Frequenzband liegende Signal exakt zu empfangen.
Das Signalvermischungsproblem zu lösen wird aufgrund der höheren Komplexität elektronischer Vorrichtungen und der höheren Betriebsfrequenz digitaler Schaltkreise 130 immer schwieriger.
Das Verfahren mit Entkopplungskondensator – eine typische Lösung für Leistungsrauschen – eignet sich nicht für hohe Frequenzen. Demgemäß ist es notwendig, das Rauschen der hohen Frequenzen zwischen dem HF-Schaltkreis 140 und dem digitalen Schaltkreis 130 abzufangen oder zu vermindern.
2 ist eine Schnittansicht, welche eine elektromagnetische Bandlückenstruktur zeigt, die ein Problem der Signalvermischung zwischen einem analogen Schaltkreis und einem digitalen Schaltkreis mit herkömmlicher Technik löst, und 3 ist eine Draufsicht, die eine Metallplattenkonfiguration der in 2 gezeigten elektromagnetischen Bandlückenstruktur zeigt. 4 ist eine perspektivische Ansicht der in 2 gezeigten elektromagnetischen Bandlückenstruktur, und 5 ist ein Ersatzschaltbild für die in 2 gezeigte elektromagnetische Bandlückenstruktur.
Die elektromagnetische Bandlückenstruktur 200 weist eine erste Metallschicht 210-1, eine zweite Metallschicht 210-2, eine erste dielektrische Schicht 220a, eine zweite dielektrische Schicht 220b, eine Metallplatte 232 und eine Durchkontaktierung 234 auf.
Die erste Metallschicht 210-1 und die Metallplatte 232 sind über die Durchkontaktierung 234 miteinander verbunden. Die Metallplatte 232 und die Durchkontaktierung 234 bilden zusammen eine pilzartige Struktur 230 aus (siehe 4).
Falls die erste Metallschicht 210-1 eine Masseschicht ist, ist die zweite Metallschicht 210-2 eine Versorgungsschicht. Und falls die erste Metallschicht 210-1 die Versorgungsschicht ist, ist die zweite Schicht 210-2 die Masseschicht.
Mit anderen Worten führt das wiederholte Ausbilden der pilzartigen Struktur 230 (siehe 3) zu einer Bandlückenstruktur, welche ein Signal in einem bestimmten Frequenzband an der Fortpflanzung hindert. Die pilzartigen Strukturen 230 einschließlich der Metallplatten 232 und der Durchkontaktierungen 234 werden derzeit wiederholt zwischen der Masseschicht und der Versorgungsschicht ausgebildet.
Die Funktion, die ein Signal in einem bestimmten Frequenzband an der Fortpflanzung hindert und auf dem ohmschen Widerstand R_E und R_P, dem induktiven Widerstand L_E and L_P, dem kapazitiven Widerstand C_E, C_P und C_G und dem Leitwert G_P und G_E basiert, wird durch das in 5 gezeigte Ersatzschaltbild angenähert.
Ein mobiles Kommunikationsendgerät ist ein gutes Beispiel für eine elektronische Vorrichtung, welche eine Leiterplatte einsetzt, die mit dem digitalen Schaltkreis und dem HF-Schaltkreis zusammen realisiert ist. Im Falle des mobilen Kommunikationsendgeräts muss zur Lösung des Signalvermischungsproblems Rauschen im Betriebsfrequenzband des HF-Schaltkreises zwischen 0,8 und 2,0 GHz abgeschirmt werden. Außerdem wird eine kleine pilzartige Struktur benötigt. Die vorstehende elektromagnetische Bandlückenstruktur kann jedoch die beiden zur Lösung des Signalvermischungsproblems notwendigen Bedingungen möglicherweise nicht erfüllen.
Außerdem muss es möglich sein, den abgeblockten Rauschpegel anzupassen, falls die elektromagnetische Bandlückenstruktur zur Lösung des Signalvermischungsproblems benutzt werden soll. Dem ist so, weil der Designer nicht nur die einzelnen Bandlücken-Frequenzbänder anpassen muss, damit sie den für diverse Anwendungsfälle und Produkte erforderlichen Bedingungen entsprechen, sondern auch das Rauschen des ge mischten Signals innerhalb eines relevanten Bandlücken-Frequenzbandes auf einen Sollpegel herabsetzen muss.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend schafft die vorliegende Erfindung eine elektromagnetische Bandlückenstruktur und eine Leiterplatte, die einen Rauschpegel innerhalb desselben Frequenzbandes weiter herabsetzen können als andere Strukturen von derselben Größe, indem sie Rauschen einer konkreten Frequenz an der Fortpflanzung hindern.
Die vorliegende Erfindung schafft außerdem eine elektromagnetische Bandlückenstruktur und eine Leiterplatte, die bei einer elektronischen Vorrichtung (z. B. einem mobilen Kommunikationsendgerät), welche eine Leiterplatte mit darin gemeinsam realisiertem digitalem Schaltkreis und HF-Schaltkreis einsetzt, ein Signalvermischungsproblem lösen können.
Unter einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine elektromagnetische Bandlückenstruktur bereit, die Folgendes aufweist: eine erste Metallschicht; eine erste dielektrische Schicht, die über die erste Metallschicht gestapelt ist; eine Metallplatte, die über die erste dielektrische Schicht gestapelt ist; eine Durchkontaktierung, die die erste Metallschicht mit der Metallplatte verbindet; eine zweite dielektrische Schicht, die über die Metallplatte und die erste dielektrische Schicht gestapelt ist; eine zweite Metallschicht, die über die zweite di elektrische Schicht gestapelt ist. Hierbei kann in der Metallplatte ein Loch ausgebildet sein.
Hierbei können in der Metallplatte mehrere Löcher ausgebildet sein, und die mehreren Löcher können in der Metallplatte symmetrisch mit der Durchkontaktierung als Symmetrieachse angeordnet sein. Das Loch kann in einem Bereich außerhalb eines weiteren Bereichs ausgebildet sein, in welchem die Durchkontaktierung mit der Metallplatte verbunden ist.
Es können mehrere pilzartige Strukturen einschließlich der mit den Löchern ausgebildeten Metallplatten und der Durchkontaktierungen zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht vorliegen.
Die Metallschichten der mehreren pilzartigen Strukturen können auf derselben planaren Fläche angeordnet sein.
Unter einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Leiterplatte mit einem analogen und einem digitalen Schaltkreis bereit. Die Leiterplatte kann Folgendes aufweisen: eine elektromagnetische Bandlückenstruktur, die zwischen dem analogen Schaltkreis und dem digitalen Schaltkreis angeordnet ist, wobei die elektromagnetische Bandlückenstruktur Folgendes aufweist: eine erste Metallschicht; eine erste dielektrische Schicht, die über die erste Metallschicht gestapelt ist; eine Metallplatte, die über die erste dielektrische Schicht gestapelt ist; eine Durchkontaktierung, die die erste Metallschicht mit der Metall platte verbindet; eine zweite dielektrische Schicht, die über die Metallplatte und die erste dielektrische Schicht gestapelt ist; eine zweite Metallschicht, die über die zweite dielektrische Schicht gestapelt ist. Hierbei kann in der Metallplatte ein Loch ausgebildet sein.
Bei der ersten Metallschicht kann es sich um eine Masseschicht oder um eine Versorgungsschicht handeln, und die zweite Metallschicht kann die jeweils andere Schicht sein.
In der Metallplatte können mehrere Löcher ausgebildet sein, und die mehreren Löcher können in der Metallplatte symmetrisch mit der Durchkontaktierung als Symmetrieachse angeordnet sein. Das Loch kann in einem Bereich außerhalb eines weiteren Bereichs ausgebildet sein, in welchem die Durchkontaktierung mit der Metallplatte verbunden ist.
Es können mehrere pilzartige Strukturen einschließlich der mit den Löchern ausgebildeten Metallplatten und der Durchkontaktierungen zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht vorliegen.
Die Metallschichten der mehreren pilzartigen Strukturen können auf derselben planaren Fläche angeordnet sein.
Bei dem analogen Schaltkreis kann es sich um einen HF-Schaltkreis handeln, welcher ein Funksignal von außerhalb empfängt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen sich anhand der folgenden Beschreibung, der beigefügten Ansprüche und der begleitenden Zeichnungen besser verstehen.
1 ist eine Schnittansicht, die eine Leiterplatte mit einem analogen und einem digitalen Schaltkreis zeigt.
2 ist eine Schnittansicht, welche eine elektromagnetische Bandlückenstruktur zeigt, die ein Problem der Signalvermischung zwischen einem analogen Schaltkreis und einem digitalen Schaltkreis mit herkömmlicher Technik löst.
3 ist eine Draufsicht, die eine Metallplattenkonfiguration der in 2 gezeigten elektromagnetischen Bandlückenstruktur zeigt.
4 ist eine perspektivische Ansicht, welche die in 2 gezeigte elektromagnetische Bandlückenstruktur zeigt.
5 zeigt ein Ersatzschaltbild für die in 2 gezeigte elektromagnetische Bandlückenstruktur.
6 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine elektromagnetische Bandlückenstruktur zeigt, die ein Problem der Signalvermischung zwischen einem analogen Schaltkreis und einem digitalen Schaltkreis löst.
7 ist eine Draufsicht, die eine Metallplattenkonfiguration der in 6 gezeigten elektromagnetischen Bandlückenstruktur zeigt.
8 ist eine entlang der Linie A-A' in 7 genommene Schnittansicht der elektromagnetischen Bandlückenstruktur der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Schaubild, das computersimulierte Ergebnisse bei Verwendung einer elektromagnetischen Bandlückenstruktur nach Stand der Technik und bei Verwendung einer elektromagnetischen Bandlückenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Da zahlreiche Umordnungen und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich sind, werden anhand der beigefügten Zeichnungen bestimmte Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben. Dies soll jedoch keinesfalls die vorliegende Erfindung auf bestimmte Ausführungsformen beschränken, sondern dahingehend ausgelegt werden, dass alle Umordnungen, Äquivalente und Ersetzungen eingeschlossen sind, die unter den Gedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen. In den Zeichnungen haben gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen. Sofern bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung die Beschreibung einer bestimmten Technologie nicht den Kern der vorliegenden Erfindung betrifft, wird die betreffende detaillierte Beschreibung ausgelassen.
Bei der Beschreibung verschiedener Elemente können Begriffe wie „erste" und „zweite" benutzt werden, doch diese Elemente werden durch diese Begriffe nicht eingeschränkt. Diese Begriffe werden vielmehr lediglich dazu benutzt, das eine Element von dem anderen zu unterscheiden. Zum Beispiel könnte das erste Element auch das zweite Element genannt werden und umgekehrt, ohne dabei den Schutzumfang der Ansprüche der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Der Begriff „und/oder" umfasst sowohl die Kombination mehrerer aufgeführter Elemente als auch ein beliebiges oder mehrere beliebige der aufgeführten Elemente.
Wenn von einem Element gesagt wird, dass es mit einem anderen Element „verbunden" oder an dieses „angeschlossen" ist, so ist dies dahingehend aufzufassen, dass das Element entweder direkt mit dem anderen Element verbunden bzw. an dieses angeschlossen ist, oder dass sich möglicherweise auch ein weiteres Element zwischen den beiden Elementen befindet. Wenn andererseits von einem Element gesagt wird, dass es mit einem anderen Element „direkt verbunden" bzw. an dieses „direkt angeschlossen" ist, so ist dies dahingehend aufzufassen, dass sich zwischen den beiden Elementen kein weiteres Element befindet.
Die in der Beschreibung verwendeten Begriffe und Formulierungen dienen lediglich dazu, bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben; sie schränken die vorliegende Erfindung in keiner Weise ein. Sofern nicht deutlich anderweitig verwendet, umfassen Ausdrücke in der Einzahl auch ihre Bedeutung in der Mehrzahl. Bei der vorliegenden Beschreibung beschreiben Ausdrücke wie „umfassen", „aufweisen", „bestehen aus" eine Eigenschaft, eine Anzahl, einen Schritt, einen Vorgang, ein Element, einen Teil oder Kombinationen davon und dürfen nicht dahingehend ausgelegt werden, als schlössen sie das Vorhandensein oder die Möglichkeit ein oder mehrerer weiterer bzw. anderer Eigenschaften, Anzahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente, Teile oder Kombinationen davon aus.
Sofern nicht anderweitig definiert, haben alle vorliegend verwendeten Begriffe, einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe, dieselbe Bedeutung, in der sie allgemein von Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet der Erfindung verstanden werden. Jeder Begriff, der in einem allgemeinen Wörterbuch definiert ist, ist dergestalt auszulegen, dass er im Kontext der betreffenden Technik dieselbe Bedeutung hat, und soll, sofern nicht anderweitig explizit festgelegt, nicht als eine idealistische oder übermäßig formalistische Bedeutung aufweisend interpretiert werden.
Nachstehend werden einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
6 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine elektromagnetische Bandlückenstruktur zeigt, die ein Problem der Signalvermischung zwischen einem analogen Schaltkreis und einem digitalen Schaltkreis löst, und 7 ist eine Draufsicht, die eine Metallplattenkonfiguration der in 6 gezeigten elektromagnetischen Bandlückenstruktur zeigt. 8 ist eine entlang der Linie A-A' in 7 genommene Schnittansicht der elektromagnetischen Bandlückenstruktur der vorliegenden Erfindung.
Es wird auf 6 bis 8 Bezug genommen. Die elektromagnetische Bandlückenstruktur 300 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine erste Metallschicht 210-1, eine zweite Metallschicht 210-2, eine erste dielektrische Schicht 220a, eine zweite dielektrische Schicht 220b, eine Metallplatte 330 und eine Durchkontaktierung 340 aufweisen. Die Metallplatte 330 kann mit einem Loch 350 ausgebildet sein. Insbesondere kann die erste dielektrische Schicht 220a über die erste Metallschicht 210-1 gestapelt sein, und die Metallplatte 330 kann über die erste dielektrische Schicht 220a gestapelt sein. Die erste Metallschicht 210-1 und die Metallplatte 330 können über die Durchkontaktierung 340 miteinander verbunden sein. Die zweite dielektrische Schicht 220b kann über die Metallplatte 330 und die erste dielektrische Schicht 220a gestapelt sein, und die zweite Metallschicht 210-2 kann über die zweite dielektrische Schicht 220b gestapelt sein. Hier können die mit dem Loch 350 ausgebildete Metallplatte 330 und die Durchkontaktierung 340 in pilzartiger Form zwischen der ersten Metallschicht 210-1 und der zweiten Metallschicht 210-2 angeordnet sein (was als pilzartige Struktur 370 bezeichnet wird). Die einzelnen Elemente werden nachfolgend beschrieben.
Die erste Metallschicht 210-1 und die zweite Metallschicht 210-2 können als Mittel zum Anschließen einer elektrischen Stromversorgung benutzt werden. Falls zum Beispiel die erste Metallschicht 210-1 eine Masseschicht ist, kann die zweite Metallschicht 210-2 eine Versorgungsschicht sein. Falls die erste Metallschicht 210-1 die Versorgungsschicht ist, kann die zweite Metallschicht 210-2 die Masseschicht sein. Mit anderen Worten: Von der ersten Metallschicht 210-1 und der zweiten Metallschicht 210-2 kann eine die Masseschicht und die andere die Versorgungsschicht sein, die nahe beieinander angeordnet sind, und die dielektrische Schicht 220 kann zwischen der Masseschicht und der Versorgungsschicht angeordnet sein. Dementsprechend ist es natürlich, dass ohne Einschränkung jedes metallische Material benutzt werden kann, das mit Strom versorgt werden und ein elektrisches Signal übertragen kann. Dasselbe gilt für die Metallplatte 330 und die Durchkontaktierung 340, die nachstehend beschrieben werden.
Zwischen der ersten Metallschicht 210-1 und der zweiten Metallschicht 210-2 kann die dielektrische Schicht 220 ausgebildet sein. Die dielektrische Schicht 220 lässt sich gemäß den jeweiligen Ausbildungszeitpunkten weiter unterscheiden in die erste dielektrische Schicht 220a und die zweite dielektrische Schicht 220b. Hierbei können die erste dielektrische Schicht 220a und die zweite dielektrische Schicht 220b aus demselben dielektrischen Material bestehen; alternativ hierzu können die einzelnen dielektrischen Schichten 220a und 220b aber auch aus Materialien mit jeweils unterschiedlichen Dielektrizitäts konstanten bestehen. Zum Beispiel kann bei der vorliegenden Erfindung die zweite dielektrische Schicht 220b aus dem Material mit der im Vergleich zur ersten dielektrischen Schicht 220a höheren Dielektrizitätskonstante bestehen, um die Bandlückenfrequenz weiter abzusenken.
Außerdem lässt sich die Schichtdicke zwischen der ersten dielektrischen Schicht 220a und der zweiten dielektrischen Schicht 220b geeignet anpassen, um näher an das gewünschte Bandlücken-Frequenzband (d. h., zwischen 0,8 und 2,0 GHz) zu gelangen. Obwohl die elektromagnetischen Bandlückenstrukturen 300 dieselbe Größe aufweisen, kann sich die entsprechende Bandlückenfrequenz dem gewünschten Frequenzband näher annähren, indem man die Schichtdicke der zweiten dielektrischen Schicht 220b wesentlich verringert und die Schichtdicke der ersten dielektrischen Schicht 220a genau so weit erhöht, wie man die Schichtdicke der zweiten dielektrischen Schicht 220b verringert hat. Die Bandlückenfrequenz kann hier diejenige Frequenz unter den von einer Seite auf die andere Seite übertragenen Frequenzen bezeichnen, deren Übertragung verhindert wird.
In der Metallplatte 330 kann ein Loch 350 ausgebildet sein. Insbesondere kann das Loch 350 in einem Bereich ausgebildet sein, der außerhalb des Bereichs liegt, in dem die Durchkontaktierung 340 mit der Metallplatte 330 verbunden ist (genauer: in dem sich die nachstehend beschriebene Durchkontaktierungs-Anschlussfläche befindet). Es kann mindestens ein Loch 350 ausgebildet sein. Das Loch 350 kann außerdem auch gemäß einem vorbestimmten Muster in der Metallplatte 330 ausgebildet sein (6 und 7).
Zum Beispiel können mehrere Löcher 350 in der Metallplatte 330 ausgebildet sein. Die mehreren Löcher 350 können dabei symmetrisch angeordnet sein, mit der Durchkontaktierung 340, die mit der Metallplatte 330 verbunden wird, als Symmetrieachse. Die Löcher 350 können durch ein Lochstrukturierungsverfahren gemäß dem Herstellungsprozess typischer Leiterplatten ausgebildet werden. Mit anderen Worten: Die Metallplatte 330 kann durch eine Reihe von Prozessen – wie etwa einen Maskierungsschritt mit einem Photolack und einen Ätzschritt mit einem Ätzgas, beispielsweise einem Mittel zum Ablösen von Photolack oder einem Ätzmittel – mit den Löchern 350 gemäß dem vorbestimmten Muster ausgebildet werden.
Die Durchkontaktierung 340 kann die erste Metallschicht 210-1 mit der Metallplatte 330 verbinden. Nachstehend wird das Verfahren zum Ausbilden beispielsweise der Durchkontaktierung 340 beschrieben.
Die erste Metallschicht 210-1, die erste dielektrische Schicht 220a und die Metallplatte 330 können sukzessive übereinander gestapelt werden. An einer Position auf der Metallplatte 330 kann eine Durchkontaktierungs-Anschlussfläche (nicht gezeigt) ausgebildet werden. Bei der Position auf der Metallplatte 330 kann es sich hierbei um die Position handeln, an welcher die Durchkontaktierung 340 für die elektrische Verbindung mit der ersten Metallschicht 210-1 ausgebildet werden soll. Die Durchkontaktierungs-Anschlussfläche, die dazu dient, den Positionsfehler bei dem Bohrvorgang zum Ausbilden der Durchkontaktierung 340 zu reduzieren, kann größer als die Querschnittsfläche der Durchkontaktierung 340 ausgebildet werden. Dann kann durch den Bohrvorgang die Durchkontaktierung dergestalt ausgebildet werden, dass sie die Durchkontaktierungs-Anschlussfläche und die erste dielektrische Schicht 220a durchdringt. Alternativ hierzu kann die Durchkontaktierung dergestalt ausgebildet werden, dass sie die Durchkontaktierungs-Anschlussfläche, die erste dielektrische Schicht 220a und die erste Metallschicht 210-1 durchdringt. Nachdem die Durchkontaktierung ausgebildet worden ist, kann der Galvanisiervorgang ausgeführt werden, bei dem eine galvanisierte Schicht auf der Innenwand der Durchkontaktierung ausgebildet wird, um die erste Metallschicht 210-1 elektrisch mit der Metallplatte 330 zu verbinden.
Bei dem Galvanisiervorgang kann eine galvanisierte Schicht auf der Innenwand der Durchkontaktierung ausgebildet werden, wobei die Durchkontaktierung innen in der Mitte frei bleibt, oder das Innere der Durchkontaktierung kann komplett ausgefüllt werden. Falls das Innere der Durchkontaktierung in der Mitte frei geblieben ist, kann die freie Mitte mit dem dielektrischen Metall oder mit Luft gefüllt werden. Als Ergebnis der vorstehend genannten Prozesse kann die Durchkontaktierung 340 ein Ende 340a aufweisen, das mit der ersten Metallschicht 210-1 verbunden ist, und das andere Ende 340b kann mit der Metallplatte 330 verbunden sein.
6 bis 8 zeigen zwar die pilzartige Struktur 370, bei der als Beispiel mit einer Metallplatte 330 eine Durchkontaktierung 340 verbunden ist, jedoch können mit einer Metallplatte 330 mehrere Durchkontaktierungen 340 verbunden sein. Außerdem weist die in 6 und 7 gezeigte Metallplatte 330 zwar eine regelmäßige quadratische Form auf, jedoch kann die Metallplatte 330 verschiedene Formen aufweisen, darunter etwa beispielsweise Polygone, Dreiecke, Sechsecke, Kreise und Ellipsen. Nachstehend wird die pilzartige Struktur 370 anhand 6 bis 8 beschrieben.
Zwischen der ersten Metallschicht 210-1 und der zweiten Metallschicht 210-2 kann mindestens eine pilzartige Struktur 370 angeordnet sein, welche die mit dem Loch 350 ausgebildete Metallplatte 330 und die Durchkontaktierung 340 aufweist. Hierbei kann die Metallplatte 330 der pilzartigen Struktur 370 auf derselben planaren Fläche oder einer anderen planaren Fläche zwischen der ersten Metallschicht 210-1 und der zweiten Metallschicht 210-2 angeordnet sein. 6 bis 8 zeigen zwar, dass die Durchkontaktierung 340 der pilzartigen Struktur 370 mit der ersten Metallschicht 210-1 verbunden ist, doch kann die Durchkontaktierung 340 mit der zweiten Metallschicht 210-2 verbunden sein.
Außerdem können mehrere pilzartige Strukturen 370 über die Durchkontaktierung 340 mit der ersten Metallschicht 210-1 oder der zweiten Metallschicht 210-2 verbunden sein. Alternativ hierzu können einige der mehreren pilzartige Strukturen mit der ersten Metallschicht 210-1 und die anderen mit der zweiten Metallschicht 210-2 verbunden sein.
7 zeigt, dass die pilzartigen Strukturen 370 wiederholt in vorbestimmten Intervallen zueinander beabstandet sein können. Die sich wiederholende Formation der pilzartigen Strukturen 370 kann es möglich machen, aus einer elektromagnetischen Welle, die sich von einem digitalen Schaltkreis zu dem analogen Schaltkreis ausbreitet, ein Signal abzublocken, dessen Frequenzband einem Betriebsfrequenzband eines analogen Schaltkreises (z. B. eines HF-Schaltkreises) entspricht. Außerdem kann in der pilzartigen Struktur 370 wie in 6 und 7 durch Ausbilden mindestens eines Loches 350 in der Metallplatte 330 ein Rauschpegel lediglich eines konkreten Frequenzbandes abgesenkt werden, ohne dass dies im Vergleich zu der Struktur ohne Loch in der Metallplatte 330 eine große Auswirkung auf den kapazitiven Widerstandswert und das Frequenzband der gesamten elektromagnetischen Bandlückenstruktur 300 hätte. Dies wird anhand 9 deutlicher beschrieben.
Wie oben beschrieben wurde, kann die elektromagnetische Bandlückenstruktur 300 der vorliegenden Erfindung in einer Leiterplatte angeordnet werden, die einen analogen Schaltkreis und einen digitalen Schaltkreis aufweist. Mit anderen Worten: Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Leiterplatte den analogen Schaltkreis und den digitalen Schaltkreis aufweisen. Bei dem analogen Schaltkreis kann es sich hierbei um einen HF-Schaltkreis wie etwa eine Antenne handeln, die ein Funksignal von außerhalb empfängt.
Bei der Leiterplatte der vorliegenden Erfindung kann die in 6 und 8 gezeigte elektromagnetische Bandlückenstruktur 300 zwischen dem analogen Schaltkreis und dem digitalen Schaltkreis angeordnet sein. Zum Beispiel kann die elektromagnetische Bandlückenstruktur 300 zwischen dem HF-Schaltkreis 140 und dem digitalen Schaltkreis 130 der in 1 gezeigten Leiterplatte angeordnet sein. Dies dient dazu, aus der übertragenen elektromagnetischen Welle eine elektromagnetische Welle abzublocken, deren Frequenzband dem Betriebsfrequenzband (z. B. 0,8 bis 2,0 GHz) des HF-Schaltkreises 140 ähnelt, indem die elektromagnetische Bandlückenstruktur 300 dergestalt angeordnet wird, dass die von dem digitalen Schaltkreis 130 generierte elektromagnetische Welle notwendigerweise die elektromagnetische Bandlückenstruktur 300 passieren muss, bevor sie an den HF-Schaltkreis 140 übertragen wird.
Dementsprechend kann die elektromagnetische Bandlückenstruktur 300 der vorliegenden Erfindung in Form einer geschlossenen Kurve um den HF-Schaltkreis 140 oder den digitalen Schaltkreis 130 angeordnet werden. Alternativ hierzu kann die elektromagnetische Bandlückenstruktur 300 in einem Signalübertragungsweg zwischen dem digitalen Schaltkreis und dem analogen Schaltkreis angeordnet werden. Es ist offensichtlich, dass die elektromagnetische Band lückenstruktur 300 auf verschiedene Art und Weise angeordnet werden kann.
Wie oben beschrieben wurde, kann durch Anordnen der elektromagnetischen Bandlückenstruktur 300 im Innern der Leiterplatte eine elektromagnetische Welle mit einem Frequenzband der von dem digitalen Schaltkreis an den analogen Schaltkreis übertragenen elektromagnetischen Welle an der Ausbreitung gehindert werden. Dies kann das Signalvermischungsproblem lösen.
9 ist ein Schaubild, das computersimulierte Ergebnisse bei Verwendung einer elektromagnetischen Bandlückenstruktur nach Stand der Technik und bei Verwendung einer elektromagnetischen Bandlückenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 und die nachstehende Tabelle 1 gehen hierbei davon aus, dass die herkömmliche elektromagnetische Bandlückenstruktur 200 und die elektromagnetische Bandlückenstruktur 300 der vorliegenden Erfindung dieselbe Größe und dieselbe Konfiguration aufweisen. Auch wenn 9 und die nachstehende Tabelle 1 den Fall zeigen, dass das Bandlücken-Frequenzband zwischen ungefähr 1,5 und 2,5 GHz liegt, kann natürlich, wenn man das von der elektromagnetischen Bandlückenstruktur 300 der vorliegenden Erfindung abgeblockte Bandlücken-Frequenzband regeln will, die elektromagnetische Bandlückenstruktur durch geeignetes Anpassen verschiedener Bedingungen wie der Größe der elektromagnetischen Bandlückenstruktur und der Dicke, der Dielektrizitätskonstante und der Konfiguration der einzelnen Elemente auf jedes gewünschte oder ein niedrigeres Bandlücken-Frequenzband ausgelegt werden.
Mit anderen Worten: Es muss klar sein, dass, trotz derselben Designbedingung, 9 und die nachstehende Tabelle 1 lediglich Beispiele sind, die zeigen, dass durch Ausbilden des Loches 350 in der Metallplatte 330 bei der elektromagnetischen Bandlückenstruktur 300 der vorliegenden Erfindung das Abblockverhältnis eines konkreten Frequenzbandes gegenüber dem der herkömmlichen Struktur verbessert werden kann.

9 und die nachstehende Tabelle 1 zeigen computersimulierte Ergebnisse, die den Fall der herkömmlichen elektromagnetischen Bandlückenstruktur 200 (siehe (a) in 9) mit dem Fall der elektromagnetischen Bandlückenstruktur 300 der vorliegenden Erfindung (siehe (b) in 9) vergleichen. [Tabelle 1]

	Herkömmliche Struktur (in Fig. 4 gezeigt)	Erfindungsgemäße Struktur (in Fig. 6 gezeigt)
Bandlückenfrequenz (bei (–)60 dB)	1,56 GHz–2,57 GHz	1,54 GHz–2,55 GHz
Rauschpegel (bei 1,8 GHz)	–82,10 dB	–105,94 dB

Mit anderen Worten: Es zeigt sich, dass das Bandlücken-Frequenzband, das basierend auf einer Dämpfung von (–)60 dB abgeblockt werden kann, bei der herkömmlichen elektromagnetischen Bandlückenstruktur 200 1,56 bis 2,57 GHz und bei der elektromagnetischen Bandlückenstruktur 300 der vorliegenden Erfindung 1,54 bis 2,55 GHz beträgt. Der Unterschied zwischen den beiden Bandlücken-Frequenzbändern ist also klein. Bei einer konkreten Frequenz allerdings (im Falle der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine konkrete Frequenz von 1,8 GHz zugrunde gelegt) liegen die jeweiligen Rauschpegel bei (–)82,10 dB bzw. (–)105,94 dB. Dadurch lässt sich erkennen, dass die elektromagnetische Bandlückenstruktur 300 der vorliegenden Erfindung den Rauschpegel gegenüber der herkömmlichen elektromagnetischen Bandlückenstruktur 200 um 20 dB (d. h., um das 10-fache oder mehr) absenkt.
Dies zeigt, dass das Ausbilden des Lochs 350 in der Metallplatte 330 bei der elektromagnetischen Bandlückenstruktur das Abblockverhältnis eines konkreten Frequenzbandes gegenüber der herkömmlichen elektromagnetischen Bandlückenstruktur 200, bei der kein Loch ausgebildet ist, verbessert hat. Der Grund dafür, dass das Ausbilden des Loches 350 das Abblockverhältnis verbessert hat, ist wie folgt:
Wie oben beschrieben wurde, kann die elektromagnetische Bandlückenstruktur 300 der vorliegenden Erfindung die Übertragung einer dem Bandlücken-Frequenzband entsprechenden elektromagnetischen Welle aus der von einer Seite (in der Nähe des digitalen Schaltkreises) auf die andere Seite (in der Nähe des analogen Schaltkreises) übertragenen elektromagnetischen Welle verhindern. Hierbei kann durch das in der Metallplatte 330 ausgebildete Loch 350 die Übertragung einer elektromagnetischen Welle mit einer konkreten Wellenlänge (d. h., Frequenz) besser verhindert werden. Dies liegt daran, dass das Abblockverhältnis der elektromagnetischen Welle bei dem konkreten Frequenzband in dem Bandlücken-Frequenzband verbessert werden kann.
Hierbei kann das Frequenzband, bei dem das Abblockverhältnis der elektromagnetischen Welle verbessert wird, von der Größe und dem Durchmesser des in der Metallplatte 330 ausgebildeten Lochs 350 abhängen. Dies ist ein Hinweis dafür, dass es durch geeignetes Anpassen der Größe und des Durchmessers des in der Metallplatte 300 auszubildenden Loches 350 möglich wird, das Frequenzband, bei welchem das Abblockverhältnis der elektromagnetischen Welle verbessert werden soll, um Designspezifikationen für die elektromagnetische Bandlückenstruktur oder die Leiterplatte der vorliegenden Erfindung zu erfüllen, auszuwählen oder anzupassen. Es ist außerdem offensichtlich, dass sich das Abblockverhältnis der elektromagnetischen Welle bei einem konkreten Frequenzband durch Anpassen der Menge oder Konfiguration der in der Metallplatte 330 auszubildenden Löcher 350 verbessern lässt.
Zwar wurden vorstehend einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für die oben beschriebenen Aufgaben gezeigt und beschrieben, doch der Durchschnittsfachmann versteht, dass eine große Anzahl an Modifikationen, Umordnungen und Hinzufügungen im Rahmen der Grundsätze und des Gedankens der Erfindung, die durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird, möglich sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- KR 0-2007-0041989 [0001]

Claims

Elektromagnetische Bandlückenstruktur, welche Folgendes aufweist: eine erste Metallschicht; eine erste dielektrische Schicht, die über die erste Metallschicht gestapelt ist; eine Metallplatte, die über die erste dielektrische Schicht gestapelt ist; eine Durchkontaktierung, die die erste Metallschicht mit der Metallplatte verbindet; eine zweite dielektrische Schicht, die über die Metallplatte und die erste dielektrische Schicht gestapelt ist; eine zweite Metallschicht, die über die zweite dielektrische Schicht gestapelt ist, wobei in der Metallplatte ein Loch ausgebildet ist.
Elektromagnetische Bandlückenstruktur nach Anspruch 1, wobei in der Metallplatte mehrere Löcher ausgebildet sind.
Elektromagnetische Bandlückenstruktur nach Anspruch 2, wobei die mehreren Löcher in der Metallplatte symmetrisch mit der Durchkontaktierung als Symmetrieachse ausgebildet sind.
Elektromagnetische Bandlückenstruktur nach Anspruch 1, wobei das Loch in einem Bereich außerhalb eines weiteren Bereichs ausgebildet ist, in welchem die Durchkontaktierung mit der Metallplatte verbunden ist.
Elektromagnetische Bandlückenstruktur nach Anspruch 1, wobei mehrere pilzartige Strukturen einschließlich der mit den Löchern ausgebildeten Metallplatten und der Durchkontaktierungen zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht vorliegen.
Elektromagnetische Bandlückenstruktur nach Anspruch 5, wobei die Metallschichten der mehreren pilzartigen Strukturen auf derselben planaren Fläche angeordnet sind.
Leiterplatte mit einem analogen Schaltkreis und einem digitalen Schaltkreis, in welcher zwischen dem analogen Schaltkreis und dem digitalen Schaltkreis eine elektromagnetische Bandlückenstruktur angeordnet ist, die Folgendes aufweist: eine erste Metallschicht; eine erste dielektrische Schicht, die über die erste Metallschicht gestapelt ist; eine Metallplatte, die über die erste dielektrische Schicht gestapelt ist; eine Durchkontaktierung, die die erste Metallschicht mit der Metallplatte verbindet; eine zweite dielektrische Schicht, die über die Metallplatte und die erste dielektrische Schicht gestapelt ist; eine zweite Metallschicht, die über die zweite dielektrische Schicht gestapelt ist, wobei in der Metallplatte ein Loch ausgebildet ist.
Leiterplatte nach Anspruch 7, wobei es sich bei der ersten Metallschicht um eine Masseschicht oder um eine Versorgungsschicht und bei der zweiten Metallschicht um die jeweils andere Schicht handelt.
Leiterplatte nach Anspruch 7, wobei in der Metallplatte mehrere Löcher ausgebildet sind.
Leiterplatte nach Anspruch 9, wobei die mehreren Löcher in der Metallplatte symmetrisch mit der Durchkontaktierung als Symmetrieachse ausgebildet sind.
Leiterplatte nach Anspruch 7, wobei das Loch in einem Bereich außerhalb eines weiteren Bereichs ausgebildet ist, in welchem die Durchkontaktierung mit der Metallplatte verbunden ist.
Leiterplatte nach Anspruch 7, wobei mehrere pilzartige Strukturen einschließlich der mit den Löchern ausgebildeten Metallplatten und der Durchkontaktierungen zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht vorliegen.
Leiterplatte nach Anspruch 12, wobei die Metallschichten der mehreren pilzartigen Strukturen auf derselben planaren Fläche angeordnet sind.
Leiterplatte nach Anspruch 7, wobei es sich bei dem analogen Schaltkreis um einen HF-Schaltkreis handelt, welcher ein Funksignal von außerhalb empfängt.