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WO2015190610A1 - 回路基板及び回路基板におけるノイズ低減方法 - Google Patents

回路基板及び回路基板におけるノイズ低減方法 Download PDF

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WO2015190610A1
WO2015190610A1 PCT/JP2015/067090 JP2015067090W WO2015190610A1 WO 2015190610 A1 WO2015190610 A1 WO 2015190610A1 JP 2015067090 W JP2015067090 W JP 2015067090W WO 2015190610 A1 WO2015190610 A1 WO 2015190610A1
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electromagnetic
band gap
circuit board
pattern
gap structure
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PCT/JP2015/067090
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English (en)
French (fr)
Inventor
章弘 川田
Original Assignee
ヤマハ株式会社
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Publication date
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Priority to CN201580031404.XA priority patent/CN106465551B/zh
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    • H05K1/0216—Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference
    • H05K1/0236—Electromagnetic band-gap structures
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K1/16—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor

Definitions

  • the present invention relates to a circuit board on which electronic components are mounted and a noise reduction method in the circuit board.
  • the electromagnetic band gap structure is formed of a spiral open stub, it is necessary to adjust the length of the open stub to correspond to the frequency of the electromagnetic noise to be reduced. For this reason, it is necessary to lengthen the length of the open stub as the frequency of the electromagnetic noise to be reduced is set to a lower frequency side. That is, the longer the length of the open stub, the larger the arrangement area of the electromagnetic band gap structure, which hinders effective use of the mounting space.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and even when the frequency of electromagnetic noise to be reduced is set to a lower frequency side, the arrangement of an electromagnetic band gap structure formed from a spiral open stub is provided.
  • a circuit board and a noise reduction method for the circuit board which can suppress an increase in area and more effectively use a mounting space.
  • a circuit board includes a core substrate, a reinforcing dielectric layer provided on one surface of the core substrate, and one surface side of the reinforcing dielectric layer.
  • a first electromagnetic band gap structure that suppresses electromagnetic noise of a predetermined first frequency that is provided and propagates in the core substrate; and a predetermined distance from an outer periphery of a conductor pattern that forms the first electromagnetic band gap structure.
  • an auxiliary pattern provided.
  • the auxiliary pattern may be provided with a length having a capacitive impedance at the wavelength of the first frequency.
  • the auxiliary pattern may be capacitively coupled to the first electromagnetic band gap structure.
  • the circuit board of the present invention includes an open stub that is a pattern in which the first electromagnetic bandgap structure is bent, and is provided so as to be surrounded by the open stub. You may further have the 2nd electromagnetic band gap structure which suppresses the electromagnetic noise of the 2nd frequency with a high frequency.
  • each of the first electromagnetic band gap structure and the auxiliary pattern may be provided on a surface of the reinforcing dielectric layer facing the core substrate.
  • each of the first electromagnetic band gap structure and the auxiliary pattern may be provided on a surface of the reinforcing dielectric layer that does not face the core substrate.
  • the circuit board of the present invention may be formed of a closed ring structure or an open ring structure in which the auxiliary pattern is provided around the outermost periphery of the first electromagnetic band gap structure.
  • a noise reduction method for a circuit board according to the present invention is a noise reduction method for a circuit board comprising a core substrate and a reinforcing dielectric layer provided on one surface of the core substrate, and any one of the reinforcing dielectric layers
  • a first electromagnetic band gap structure is provided on the surface of the reinforcing dielectric layer to form the first electromagnetic band gap structure
  • An auxiliary pattern is provided at a predetermined distance with respect to the outer periphery of the conductor pattern to be transmitted, and propagation of electromagnetic noise in the circuit board is suppressed by the first electromagnetic band gap structure.
  • the first electromagnetic band gap structure is loaded with a capacity by the auxiliary pattern, and the resonance frequency of the first electromagnetic band gap structure is lowered.
  • the first electromagnetic band gap structure can be reduced in size as compared with the conventional case where the resonance frequency is lowered by increasing the length of the outer periphery of the first electromagnetic band gap structure. This makes it possible to effectively use the mounting space.
  • FIG. 1 It is a top view which shows an example of the printed circuit board by this embodiment of this invention. It is a top view which shows the structural example of the electromagnetic band gap structure 1 in FIG. It is a figure explaining the structure of the stub pattern 112 for 1st frequencies in the electromagnetic band gap structure 11, and the stub pattern 113 for 2nd frequencies of a frequency higher than a 1st frequency. It is sectional drawing of the printed circuit board by which the surface type electromagnetic band gap structure 1 is arrange
  • FIG. 1 is a plan view showing an example of a printed circuit board according to this embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a more specific example of the configuration of FIG. 9, which is a conceptual diagram of a basic configuration of an artificial magnetic conductor according to the present invention, which will be described later, corresponding to the following embodiments.
  • a power plane (Power Plane) 102 is superposed on one main surface (front surface) of a reference plane (Reference Plane, for example, ground plane) 101.
  • the power plane 102 is provided such that the other main surface (back surface) faces the upper surface (front surface) of the reference plane 101.
  • the power plane 102 is provided on one main surface (front surface) so that the electromagnetic bandgap structures 1 are arranged in a matrix with a predetermined period.
  • the electromagnetic bandgap structure 1 is an electric circuit for electromagnetic noise generated from an electronic circuit (CPU (Central Processing Unit) and memory) disposed on a printed circuit board formed by a reference plane 101 and a power plane 102. Absorb energy. Further, as described above, the printed circuit board may be arranged as a single unit, not a configuration in which a plurality of electromagnetic band gap structures 1 are arranged in a matrix. That is, in order to reduce the propagation of electromagnetic noise on the printed circuit board, the electromagnetic bandgap structure 1 may be disposed only at a position facing the electronic circuit that generates electromagnetic noise, for example, in units of one. You may do it.
  • FIG. 2 is a plan view showing a configuration example of the electromagnetic bandgap structure 1 in FIG.
  • an electromagnetic band gap structure 1 is a surface type electromagnetic band gap structure formed on an upper portion of one main surface (front surface) of a power plane 102.
  • the outer shape of the electromagnetic band gap structure 1 has a length in the X-axis direction of 3.1 mm and a length in the Y-axis direction of 3.1 mm.
  • the electromagnetic band gap structure 1 includes an electromagnetic band gap structure 11 and an auxiliary pattern 12.
  • the auxiliary pattern 12 has a closed ring shape, for example, and is arranged with a predetermined distance with respect to the outer periphery of the electromagnetic band gap structure 11.
  • the auxiliary pattern 12 is provided so as to surround the outer periphery of the electromagnetic band gap structure 11.
  • the electromagnetic band gap structure 11 includes a via pattern 111, a low frequency stub pattern 112 (first electromagnetic band gap structure), and a high frequency stub pattern 113 (second electromagnetic band gap structure).
  • Each of the stub patterns 112 and 113 constitutes an open stub.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the structure of the stub pattern 112 for the first frequency and the stub pattern 113 for the second frequency having a frequency higher than the first frequency in the electromagnetic bandgap structure 11.
  • the first frequency is, for example, a frequency (first frequency) of 2.45 GHz in the wireless LAN
  • the second frequency is a frequency higher than the first frequency.
  • the frequency is 44 GHz (second frequency).
  • FIG. 3A shows a portion of the stub pattern 112 for the first frequency that functions as a stub for the first frequency in a hatched pattern.
  • the stub pattern 112 is formed as a pattern wired in a bent shape, for example, a folded structure pattern such as a spiral shape and a meander shape in the present embodiment, or a pattern combining a spiral shape and a meander shape. Yes. Further, the stub pattern 112 is formed as an open stub having a transmission line width of 0.1 mm and an overall transmission line length of 19 mm, for example.
  • the adjustment stub pattern 112_1 is a transmission line, and has a width of 0.1 mm and a length of 1.37 mm. The adjustment stub pattern 112_2 has a width of 0.1 mm and a length of 1.37 mm.
  • Each of the adjustment stub patterns 112_1 and 112_2 described above is a pattern provided so as to extend from a part of the transmission line of the stub pattern 112 as a starting point in order to finely adjust the stub length of the stub pattern 112. You may add or delete as needed.
  • the lengths of the adjustment stub patterns 112_1 and 112_2 are set so that the stub length of the stub pattern 112 can be adjusted.
  • the stub pattern 112 has an electrical length of about ⁇ / 3.7 with respect to a frequency of 2.45 GHz (a first frequency that is lower than 5.44 GHz described later).
  • Z in ⁇ jZ 0 cot ⁇ l
  • ⁇ is a phase constant, and is represented by 2 ⁇ / ⁇ where ⁇ is the wavelength of the electromagnetic wave on the stub pattern which is a transmission line.
  • l is the physical length (mm) of the stub pattern.
  • Z 0 is the characteristic impedance of the open stub (transmission line). Therefore, ⁇ l obtained by multiplying ⁇ and l is the electrical length [rad] of the stub pattern.
  • the impedance characteristic of the open stub is an inductive impedance characteristic when the electrical length of the transmission line is between ⁇ / 4 and ⁇ / 2, and the electrical length of the transmission line is shorter than ⁇ / 4.
  • the impedance becomes capacitive impedance, and becomes “0” when the electrical length of the transmission line is ⁇ / 4.
  • the stub pattern 112 in this figure has an inductive impedance characteristic because the electrical length is about ⁇ / 3.7 at 2.45 GHz and is between ⁇ / 4 and ⁇ / 2, and has an electromagnetic band gap.
  • the auxiliary pattern 12 has a ring shape having a predetermined width, for example, and is provided so as to surround the outer periphery of the stub pattern 112.
  • the auxiliary pattern 12 has an electrical length of about ⁇ / 6 to ⁇ / 7 at a frequency of 2.45 GHz. For this reason, the auxiliary pattern 12 has a characteristic of capacitive impedance because the electrical length is shorter than ⁇ / 4.
  • capacitive coupling is performed with respect to the stub pattern 112.
  • the capacitive component of the stub pattern 112 is increased, and the electrical length of the stub pattern 112 can be made longer than about ⁇ / 3.7.
  • the stub pattern 112 is shortened and when the prepreg (reinforcing dielectric layer 104 described later) is thinned, an effect of reducing the resonance frequency can be obtained.
  • the relationship between the line width W of the stub pattern 112 and the distance L between the stub pattern 112 and the auxiliary pattern 12 is W> L.
  • FIG. 3B shows the portion of the stub pattern 113 for the second frequency, which functions as a stub for the second frequency, with a hatched pattern.
  • the stub pattern 113 is formed as a spiral pattern, a folded pattern such as a meander shape, or a meandering pattern combining the spiral shape and the meander shape as shown in FIG. ing.
  • the stub pattern 113 is formed as an open stub having a transmission line width of 0.1 mm, for example, and an overall length of the transmission line of 8.9 mm.
  • the stub pattern 113 has an electrical length of about ⁇ as in the stub pattern 112 with respect to a frequency of 5.44 GHz (second frequency that is higher than 2.45 GHz described above). /3.7.
  • the stub pattern 113 has an inductive impedance and forms an electromagnetic band gap structure.
  • the resonance frequency is set only by the length of the pattern as the transmission path.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a printed circuit board on which the surface type electromagnetic band gap structure 1 is arranged.
  • FIG. 4 shows a cross section when the printed circuit board in FIG. 1 is cut along line IV-IV.
  • a reference plane 101 having a thickness of 35 ⁇ m made of, for example, copper is disposed as a conductor layer of metal or the like.
  • the core substrate 103 is a substrate having a thickness of 0.4 mm made of, for example, glass epoxy having a dielectric constant of 4.3.
  • a power plane 102 (Power Plane) having a thickness of 35 ⁇ m and made of, for example, copper is disposed as a conductor layer of metal or the like.
  • the surface of the substrate or the like facing the upper direction of the drawing is referred to as the upper surface, and the surface facing the lower direction of the drawing is described as the lower surface.
  • a reinforcing dielectric layer 104 (prepreg) having a thickness of 0.2 mm made of glass epoxy having a dielectric constant of 4.3 is disposed.
  • the electromagnetic band gap structure 1 is formed as a conductor layer of metal or the like with a thickness of 35 ⁇ m made of, for example, copper.
  • a layer of a soldering resist 150 having a thickness of 0.05 mm is formed on the exposed upper surface of the reinforcing dielectric layer 104 and the upper surface of the electromagnetic band gap structure 1.
  • the via pattern 111 is connected to the reference plane 101 via a via hole 160 having a diameter of 0.3 mm.
  • a pattern 210 in the power supply plane 102 is formed below the electromagnetic band gap structure 11 and the auxiliary pattern 12 in the electromagnetic band gap structure 1 with a reinforcing dielectric layer 104 interposed therebetween.
  • the distance R between the electromagnetic band gap structures 1 adjacent in the horizontal direction is, for example, 2 mm.
  • the electromagnetic band gap structure 1 is provided as a surface type on the upper surface of the reinforcing dielectric layer 104. Since the electromagnetic bandgap structure 1 is observed through the soldering resist 150, the electromagnetic bandgap structure 1 formed on the upper surface of the reinforcing dielectric layer 104 is a surface type.
  • the electromagnetic noise corresponding to the resonance frequency of the electromagnetic bandgap structure 11 among the electromagnetic noise generated from the electronic component is printed circuit board 101. Suppresses propagation inside.
  • the frequencies of the stub pattern 112 and the stub pattern 113 are 2.45 GHz and 5.44 GHz, respectively. Suppress propagation.
  • the influence of electromagnetic noise on the analog circuit of the wireless LAN arranged on the same substrate is reduced, interference of electromagnetic noise with respect to data transmission / reception in the wireless LAN can be suppressed.
  • FIG. 5 is a graph showing the correspondence between the frequency and the S parameter (insertion loss S 21 ) of the electromagnetic bandgap structure 1 (surface type).
  • the horizontal axis represents the frequency
  • the vertical axis represents the insertion loss S 21.
  • the broken line indicates the correspondence between the frequency of the electromagnetic band gap structure 1 (that is, the electromagnetic band gap structure 11) and the insertion loss S 21 when the auxiliary pattern 12 is not provided on the outer periphery of the electromagnetic band gap structure 11.
  • it shows the correspondence between the frequency of the electromagnetic bandgap structure 1 and the insertion loss S 21 in the case where the solid line is an auxiliary pattern 12 on the outer periphery of EBG structure 11.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a printed circuit board on which the interior type electromagnetic bandgap structure 1A is arranged.
  • the surface of the substrate or the like facing the upper direction of the drawing is referred to as the upper surface
  • the surface facing the lower direction of the drawing is described as the lower surface.
  • a reference plane 101 having a thickness of 35 ⁇ m made of, for example, copper is disposed as a conductor layer of metal or the like.
  • an electromagnetic band gap layer 105 made up of a plurality of electromagnetic band gap structures 1 formed in a pattern having a thickness of 35 ⁇ m made of copper, for example, as a conductor layer of metal or the like.
  • a reinforcing dielectric layer 104 is formed on the upper surface of the electromagnetic band gap layer 105.
  • a power plane 102 is formed on the top surface of the reinforced dielectric layer 104.
  • a soldering resist 150 is formed on the upper surface of the power plane 102 and the exposed upper surface of the reinforcing dielectric layer 104.
  • the via pattern 211 is connected to the reference plane 101 via a via hole 170 having a diameter of 0.3 mm, for example.
  • a pattern 220 in the power supply plane 102 is formed above the electromagnetic band gap structure 11A and the auxiliary pattern 12A in the electromagnetic band gap structure 1A via the reinforcing dielectric layer 104. Further, the distance R between the adjacent electromagnetic band gap structures 1A in the horizontal direction is 0.2 mm as in the above-described embodiment.
  • the electromagnetic band gap structure 1 ⁇ / b> A is provided as an interior type between the reinforcing dielectric layer 104 and the core substrate 103.
  • FIG. 7 is a plan view showing a configuration example of an electromagnetic bandgap structure 1A used for the inner layer type in FIG.
  • an electromagnetic band gap structure 1 ⁇ / b> A is a surface type electromagnetic band gap structure formed on the upper surface of the core substrate 103.
  • the outer shape of the electromagnetic band gap structure 1A has a length in the X-axis direction of 3.1 mm and a length in the Y-axis direction of 3.1 mm.
  • the electromagnetic bandgap structure 1A includes an electromagnetic bandgap structure 11A and an auxiliary pattern 12A.
  • the auxiliary pattern 12A has, for example, a closed ring shape, and is arranged with a predetermined distance with respect to the outer periphery of the electromagnetic band gap structure 11A.
  • the auxiliary pattern 12A is provided so as to surround the outer periphery of the electromagnetic band gap structure 11A.
  • the electromagnetic band gap structure 11A includes a via pattern 211, a stub pattern 112A for the first frequency, and a stub pattern 113A for the second frequency. Each of the stub patterns 112A and 113A constitutes an open stub.
  • the interior type electromagnetic band gap structure 1 ⁇ / b> A has the stub length of each of the stub patterns 112 ⁇ / b> A and 113 ⁇ / b> A adjusted by the difference in electrical length, and the basic structure is the same as that of the surface type electromagnetic band gap structure 1.
  • the electromagnetic band gap structure 11 ⁇ / b> A is formed on one main surface (surface) of the core substrate 103.
  • the reinforcing dielectric layer 104 is formed on an upper part of the arranged surface of the electromagnetic band gap structure 11A. That is, the electromagnetic band gap structure 11 ⁇ / b> A is formed between the core substrate 103 and the reinforcing dielectric layer 104. For this reason, the electromagnetic band gap structure 11A is defined as an interior type in the present embodiment.
  • FIG. 8 is a graph showing the correspondence between the frequency and the S parameter (insertion loss S 21 ) of the electromagnetic band gap structure 1A (interior type). 8, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents the insertion loss S 21. Further, in FIG. 8 shows the correspondence between the frequency of the electromagnetic bandgap structure 1A (i.e. EBG structure 11A) and the insertion loss S 21 in the case where the broken line is not provided an auxiliary pattern 12A on the outer periphery of EBG structures 11A ing. On the other hand, it shows the correspondence between the frequency of the electromagnetic bandgap structures 1A and insertion loss S 21 in the case where the solid line is an auxiliary pattern 12A on the outer periphery of EBG structure 11A.
  • the stub pattern 112 (112A) in the electromagnetic bandgap structure 11 (11A) is loaded with the auxiliary pattern 12 (12A), and the resonance frequency of the electromagnetic bandgap structure 11 is set. Therefore, the electromagnetic band gap structure 1 can be reduced in size as compared with the conventional case where the resonance frequency is lowered by increasing the length of the outer periphery of the electromagnetic band gap structure 11 (11A). Is possible. For example, in the case of the configuration similar to the present embodiment, if the auxiliary pattern 12 is not formed along the outer periphery of the electromagnetic band gap structure 11, the size of the electromagnetic band gap structure is 3.5 mm ⁇ 3.5 mm. .
  • the electromagnetic bandgap structure 1 in the present embodiment is 3.1 mm ⁇ 3.1 mm, it is 78% larger than the 3.5 mm ⁇ 3.5 mm size when the auxiliary pattern 12 is not provided. The size of the electromagnetic band gap structure can be reduced.
  • the electromagnetic field strength can be suppressed by using the electromagnetic band gap structure 1 (1A).
  • the radiated electromagnetic field strength at 2.45 GHz on the low frequency side is 1.13 ( ⁇ W)
  • the radiated electromagnetic field strength at 5.44 GHz on the high frequency side is 57.2 ( ⁇ W).
  • the radiation electromagnetic field strength at 2.45 GHz on the low frequency side is 0.0609 ( ⁇ W)
  • the radiation at 5.44 GHz on the high frequency side is 0.252 ( ⁇ W).
  • the radiated electromagnetic field intensity at 2.45 GHz on the low frequency side is 0.00475 ( ⁇ W)
  • the radiated electromagnetic field at 5.44 GHz on the high frequency side is 0.201 ( ⁇ W).
  • the stub pattern 112 (112A) in the electromagnetic band gap 11 (11A) is formed so as to be surrounded by the auxiliary pattern 12 (12A).
  • the electromagnetic bandgap structure 11 (11A) can be reduced in size as compared with the configuration in which the resonance frequency is lowered by increasing the length, and the mounting space can be effectively utilized.
  • the auxiliary pattern 12 (12A) is not a closed ring pattern but an open ring pattern, and has a length that reduces the resonance frequency of the electromagnetic bandgap structure 1 to a target frequency and has a capacitive impedance characteristic. If it is good. Further, the auxiliary pattern 12 may be a linear pattern disposed at a position where the auxiliary pattern 12 is capacitively coupled to the outer peripheral side of the electromagnetic bandgap structure 11 (11A) as long as it has a capacity impedance characteristic. An open via may be provided for the auxiliary pattern 12 (12A) to increase the capacitance.
  • the pattern of the auxiliary pattern 12 (12A) may be divided into a plurality of elements, and the elements may be connected to each other by a gap capacitance, a capacitor, or a resistor. Furthermore, an insulating layer is provided on the electromagnetic bandgap structure 11 (11A), and a stub pattern 112 (112A) auxiliary pattern is formed on the insulating layer in plan view, thereby shifting the frequency to the low frequency side. be able to. Thereby, according to this embodiment, since the size of the electromagnetic band gap structure 11 (11A) can be further reduced, the mounting space can be effectively utilized.
  • FIG. 9 is a diagram showing the concept of the printed circuit board of the present invention.
  • FIG. 9A shows a stub pattern 113 (first electromagnetic band) on the surface 104S (one surface of the reinforcing dielectric layer) of the reinforcing dielectric layer 104 (reinforcing dielectric layer) in plan view.
  • a printed circuit board on which patterns of a gap structure) and an auxiliary pattern 12 (auxiliary pattern) are wired is shown.
  • FIG. 9B shows a cross section taken along line IXB-IXB in the printed circuit board of FIG. 9A. As shown in FIG.
  • a stub pattern 113 (first electromagnetic band gap structure) is formed on the surface 104S (any one surface of the reinforcing dielectric layer) of the reinforcing dielectric layer 104 (reinforcing dielectric layer). ) And the auxiliary pattern 12 (auxiliary pattern).
  • the auxiliary pattern 12 (auxiliary pattern) is formed with a predetermined distance from the outer periphery of the stub pattern 113 (first electromagnetic band gap structure). This auxiliary pattern 12 (auxiliary pattern) is provided for capacitive loading to the stub pattern 113 (first electromagnetic band gap structure) in order to lower the resonance frequency of the stub pattern 113 (first electromagnetic band gap structure). It has been.
  • a reinforcing dielectric layer 104 (reinforcing dielectric layer) is provided on the surface 103S (any one surface of the core substrate) of the core substrate 103 (core substrate).
  • a stub pattern 113 first electromagnetic band gap structure
  • an auxiliary pattern 12 auxiliary pattern
  • a surface 104S any one surface of the reinforcing dielectric layer of the reinforcing dielectric layer 104 (reinforcing dielectric layer)
  • Each pattern is formed.
  • the auxiliary pattern 12 is loaded with capacity on the stub pattern 113 (first electromagnetic band gap structure) to reduce the resonance frequency of the stub pattern 113 (first electromagnetic band gap structure).
  • the stub pattern 113 first electromagnetic band gap structure
  • the stub pattern 113 (first electromagnetic band gap structure) can be reduced in size compared with the case where the resonance frequency is lowered by increasing the length of the outer periphery of the circuit board, and effective use of the mounting space on the printed circuit board can be achieved. It can be carried out.
  • This embodiment has been described by taking a printed circuit board as an example, but can also be applied to a circuit board having no printed pattern.

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Abstract

　低減させる対象の電磁ノイズの周波数をより低周波数側とした場合においても、スパイラル形状のオープンスタブから形成される電磁バンドギャップ構造の配置面積の大型化を抑制し、より実装スペースの有効活用を行うことができる回路基板及び回路基板におけるノイズ低減方法を提供する。本願発明の回路基板は、コア基板と、コア基板の一方の面に設けられた補強誘電体層と、補強誘電体層のいずれか一方の面側に設けられ、コア基板内に伝搬する所定の第１周波数の電磁ノイズを抑制する第１電磁バンドギャップ構造と、第１電磁バンドギャップ構造を形成するパターンの外周に対して所定の距離を設けて形成された補助パターンとを備える。

Description

回路基板及び回路基板におけるノイズ低減方法
　本発明は、電子部品が実装される回路基板及び回路基板におけるノイズ低減方法に関する。
　電子部品の小型化への要求に伴い、半導体集積回路や回路部品を搭載した電子回路基板においては、多数の集積回路チップや回路部品を搭載する必要がある。そのため、配線スペースや、実装スペースの有効活用に対する要求が高まっている。
　特に無線ＬＡＮ（Local Area Network）通信において、電子回路の情報処理に用いられる信号はデジタル信号であるため、無線通信の送受信を行うアナログ回路と、送受信する信号の情報処理を行うデジタル回路とが、混載されている。
　このため、デジタル回路におけるＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどの動作クロックにより発生する電磁ノイズによって、アナログ回路が干渉を受けてしまい、送受信信号の特性劣化を招くという問題がある。
　そのため、電子回路基板に対して、スパイラル状に形成したオープンスタブを用い、電磁バンドギャップ（EBG：Electromagnetic Band Gap）構造を構成して、電子回路基板における電磁ノイズの伝搬を抑制する技術がある（例えば、非特許文献１参照）。すなわち、デジタル回路から発生する電磁ノイズの電気エネルギーを、電磁バンドギャップ構造に吸収させることで、電子回路基板内において電磁ノイズが伝搬される量を低減し、アナログ回路が電磁ノイズの干渉を受けることを抑制している。
Y. Kim, F. Yang, and A. Elsherbeni, Compact artificial magnetic conductor designs using planar square spiral geometry, Progress In Electromagnetics Research, PIER 77, pp. 43-54, 2007
　しかしながら、上述のように、電磁バンドギャップ構造をスパイラル形状のオープンスタブで形成しているため、オープンスタブの長さを調整することにより、低減させる対象の電磁ノイズの周波数に対応させる必要がある。
　このため、低減させる対象の電磁ノイズの周波数をより低周波数側とするほど、オープンスタブの長さを長くする必要がある。すなわち、オープンスタブの長さが長くなるほど、電磁バンドギャップ構造の配置面積がより大きくなり、実装スペースの有効活用に支障を与えることになる。
　本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、低減させる対象の電磁ノイズの周波数をより低周波数側とした場合においても、スパイラル形状のオープンスタブから形成される電磁バンドギャップ構造の配置面積の大型化を抑制し、より実装スペースの有効活用を行うことができる回路基板及び回路基板におけるノイズ低減方法を提供する。
　上述した課題を解決するために、本発明の回路基板は、コア基板と、前記コア基板の一方の面に設けられた補強誘電体層と、前記補強誘電体層のいずれか一方の面側に設けられ、前記コア基板内に伝搬する所定の第１周波数の電磁ノイズを抑制する第１電磁バンドギャップ構造と、前記第１電磁バンドギャップ構造を形成する導体パターンの外周に対して所定の距離を設けて形成された補助パターンとを備える。
　本発明の回路基板は、前記補助パターンが、前記第１周波数の波長において容量性インピーダンスを有する長さで設けられていてもよい。
　本発明の回路基板は、前記補助パターンが前記第１電磁バンドギャップ構造と容量結合してもよい。
　本発明の回路基板は、前記第１電磁バンドギャップ構造が屈曲した形状に配線されたパターンであるオープンスタブで構成されており、前記オープンスタブに囲まれるように設けられた、前記第１周波数より周波数の高い第２周波数の電磁ノイズを抑制する第２電磁バンドギャップ構造をさらに有してもよい。
　本発明の回路基板は、前記第１電磁バンドギャップ構造及び前記補助パターンの各々が、前記補強誘電体層における前記コア基板と対向する面に設けられていてもよい。
　本発明の回路基板は、前記第１電磁バンドギャップ構造及び前記補助パターンの各々が、前記補強誘電体層における前記コア基板と対向しない面に設けられていてもよい。
　本発明の回路基板は、前記補助パターンが前記第１電磁バンドギャップ構造の最外周の周囲に設けられた閉リング構造あるいは開リング構造で形成されていてもよい。
　本発明の回路基板におけるノイズ低減方法は、コア基板と当該コア基板の一方の面に設けられた補強誘電体層とを備える回路基板におけるノイズ低減方法であり、前記補強誘電体層のいずれかの面側に、前記コア基板内を伝搬する所定の第１周波数の電磁ノイズを抑制するため、前記補強誘電体層の面に第１電磁バンドギャップ構造を設け、前記第１電磁バンドギャップ構造を形成する導体パターンの外周に対して所定の距離に補助パターンを設け、前記回路基板における電磁ノイズの伝搬を、前記第１電磁バンドギャップ構造により抑制する。
　以上説明したように、本発明は、第１電磁バンドギャップ構造に対して補助パターンにより容量装荷を行い、第１電磁バンドギャップ構造の共振周波数を低下させている。このため、本発明によれば、従来のように第１電磁バンドギャップ構造の外周の長さを長くすることにより共振周波数を低下させる場合に比較して、第１電磁バンドギャップ構造を小型化でき、実装スペースの有効活用を行うことが可能となる。
本発明の本実施形態によるプリント回路基板の一例を示す平面図である。 図１における電磁バンドギャップ構造体１の構成例を示す平面図である。 電磁バンドギャップ構造１１における第１周波数用のスタブパターン１１２と第１周波数より高い周波数の第２周波数用のスタブパターン１１３との構造を説明する図である。 表面型の電磁バンドギャップ構造体１が配置されたプリント回路基板の断面図である。 周波数と電磁バンドギャップ構造体１（表面型）のＳパラメータ（挿入損失Ｓ２１）との対応を示すグラフである。 内装型の電磁バンドギャップ構造体１Ａが配置されたプリント回路基板の断面図である。 図６における内層型に用いる電磁バンドギャップ構造体１Ａの構成例を示す平面図である。 周波数と電磁バンドギャップ構造体１Ａ（内装型）のＳパラメータ（挿入損失Ｓ２１）との対応を示すグラフである。 本発明のプリント回路基板の概念を示す図である。
　以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の本実施形態によるプリント回路基板の一例を示す平面図である。この図１は、後述する本発明における人工磁気導体の基本構成の概念図である図９の構成を、以下に示す実施形態に対応させてより具体化したものである。リファレンスプレーン（Reference Plane、例えばグランドプレーン）１０１の一方の主面（表面）の上部に、電源プレーン（Power Plane）１０２が重ね合わせて設けられている。電源プレーン１０２は、他方の主面（裏面）がリファレンスプレーン１０１の上面（表面）と対向して設けられている。電源プレーン１０２は、一方の主面（表面）において電磁バンドギャップ構造体１が所定の周期でマトリクス状に配列するように設けられている。
　この電磁バンドギャップ構造体１は、リファレンスプレーン１０１と電源プレーン１０２とで形成されるプリント回路基板に配置されている電子回路（ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリなど）から発生される電磁ノイズの電気エネルギーを吸収する。また、上述したように、プリント回路基板は、電磁バンドギャップ構造体１の複数個をマトリクス状に配置する構成ではなく、単体で配置しても良い。すなわち、プリント回路基板において電磁ノイズの伝搬を低減させるためには、電磁バンドギャップ構造体１を電磁ノイズを発生する電子回路に対向する位置にのみに配置しても良く、例えば１個単位で配置しても良い。
　図２は、図１における電磁バンドギャップ構造体１の構成例を示す平面図である。この図２において、電磁バンドギャップ構造体１は、電源プレーン１０２の一方の主面（表面）の上部に形成されている表面型の電磁バンドギャップ構造である。また、例えば電磁バンドギャップ構造体１の外形は、Ｘ軸方向の長さが３．１ｍｍであり、Ｙ軸方向の長さが３．１ｍｍである。
　電磁バンドギャップ構造体１は、電磁バンドギャップ構造１１と、補助パターン１２とから構成されている。補助パターン１２は、例えば閉リング形状をしており、電磁バンドギャップ構造１１の外周に対して所定の距離を有して配置されている。この補助パターン１２は、電磁バンドギャップ構造１１の外周を取り囲むように設けられている。
　電磁バンドギャップ構造１１は、ビアパターン１１１と、低周波数用のスタブパターン１１２（第１電磁バンドギャップ構造）と高周波数用のスタブパターン１１３（第２電磁バンドギャップ構造）とを備えている。スタブパターン１１２及び１１３の各々は、オープンスタブを構成している。
　図３は、電磁バンドギャップ構造１１における第１周波数用のスタブパターン１１２と第１周波数より高い周波数の第２周波数用のスタブパターン１１３との構造を説明する図である。ここで、第１周波数とは例えば、無線ＬＡＮにおける２．４５ＧＨｚの周波数（第１周波数）であり、一方、第２周波数とは、第１周波数より高い周波数であり、例えば、無線ＬＡＮにおける５．４４ＧＨｚの周波数（第２周波数）である。
　図３（ａ）は、第１周波数用のスタブとして働く第１周波数用のスタブパターン１１２の部分を、斜線のパターンで示している。スタブパターン１１２は、屈曲した形状に配線されたパターン、例えば本実施形態においてはスパイラル形状及びミアンダ形状などの折り畳み構造のパターンのいずれか、またはスパイラル形状及びミアンダ形状を組合わせたパターンで形成されている。また、スタブパターン１１２は、例えば、その伝送線路の幅が０．１ｍｍであり、その伝送線路の全体の長さが１９ｍｍのオープンスタブとして形成されている。また、調整スタブパターン１１２＿１は、伝送線路であり、その幅が０．１ｍｍであり、長さが１．３７ｍｍである。調整スタブパターン１１２＿２は、その幅が０．１ｍｍであり、長さが１．３７ｍｍである。上述した調整スタブパターン１１２＿１及び１１２＿２の各々は、スタブパターン１１２のスタブ長を微調整するために、スタブパターン１１２の伝送線路上の一部を起点として、延在するように設けたパターンであり、必要に応じて付加あるいは削除しても良い。また、調整スタブパターン１１２＿１、１１２＿２の長さは、スタブパターン１１２のスタブ長をを調整することができるように設定される。
　この図３（ａ）において、スタブパターン１１２は、２．４５ＧＨｚ（後述する５．４４ＧＨｚに比較して低周波数の第１周波数）の周波数に対して、電気長が約λ／３．７であり、誘導性インピーダンスを有している。オープンスタブの一方の端部からみたインピーダンスＺｉｎは、以下の式で表される。
　Ｚｉｎ＝－ｊＺ０cotβｌ
　上記式において、βは位相定数であり、伝送線路であるスタブパターン上の電磁波の波長をλとすると、２π／λで表される。ｌはスタブパターンの物理長（ｍｍ）である。Ｚ０は、オープンスタブ（伝送線路）の特性インピーダンスである。したがって、βとｌとを乗算したβｌは、スタブパターンの電気長［ｒａｄ］となる。
　ここで、オープンスタブのインピーダンスの特性は、伝送線路の電気長がλ／４からλ／２までの間にある場合、誘導性インピーダンスの特性であり、伝送線路の電気長がλ／４より短い場合に容量性インピーダンスとなり、伝送線路の電気長がλ／４の場合に「０」となる。
　この図におけるスタブパターン１１２は、２．４５ＧＨｚにおいて電気長が約λ／３．７であり、λ／４からλ／２までの間にあるため、誘導性インピーダンスの特性を有し、電磁バンドギャップ構造を形成する。
　補助パターン１２は、例えば所定の幅を有したリング形状であり、スタブパターン１１２の外周を取り囲むように設けられる。また、補助パターン１２は、周波数２．４５ＧＨｚにおいて、電気長がλ／６からλ／７程度である。このため、補助パターン１２は、電気長がλ／４より短いために容量性インピーダンスの特性を有している。
　このように、スタブパターン１１２の外周に沿うように補助パターン１２を設けることにより、スタブパターン１１２に対して容量結合する。これにより、スタブパターン１１２に対する容量装荷を行い、スタブパターン１１２の容量成分を増加させ、スタブパターン１１２の電気長を約λ／３．７よりも長くすることができる。この結果、スタブパターン１１２を短くした場合、またプリプレグ（後述する補強誘電体層１０４）を薄くした場合と同様に、共振周波数を低下させるという効果を得ることができる。
　また、スタブパターン１１２の線幅Ｗと、スタブパターン１１２及び補助パターン１２間の距離Ｌとの関係は、Ｗ＞Ｌとなる。
　図３（ｂ）は、第２周波数用のスタブとして働く、第２周波数用のスタブパターン１１３の部分を、斜線のパターンで示している。スタブパターン１１３は、本実施形態においては、スパイラル形状のパターン、ミアンダ形状などの折り畳み構造のパターン、または図３（ｂ）のようなスパイラル形状及びミアンダ形状を組合わせた蛇行形状のパターンで形成されている。また、スタブパターン１１３は、例えばその伝送線路の幅が０．１ｍｍであり、その伝送線路の全体の長さが８．９ｍｍのオープンスタブとして形成されている。この図３（ｂ）において、スタブパターン１１３は、５．４４ＧＨｚ（前述した２．４５ＧＨｚに比較して高周波数の第２周波数）の周波数に対して、スタブパターン１１２と同様に電気長が約λ／３．７である。このスタブパターン１１３は、誘導性インピーダンスを有し、電磁バンドギャップ構造を形成する。図３（ｂ）の第２周波数用のスタブパターン１１３は、近傍に容量性インピーダンスの特性を有するパターンが存在しないため、伝送路としてのパターンの長さのみにより、共振周波数が設定される。
　図４は、表面型の電磁バンドギャップ構造体１が配置されたプリント回路基板の断面図である。図４は、図１におけるプリント回路基板を線ＩＶ－ＩＶで切断した際の断面を示している。コア基板１０３の下面には、金属などの導体層として、例えば銅を材料とする３５μｍの厚さのリファレンスプレーン１０１が配置されている。コア基板１０３は、例えば、誘電率４．３のガラスエポキシを材料とした、厚さが０．４ｍｍの基板である。また、コア基板１０３の上面には、金属などの導体層として、例えば銅を材料とする、厚さが３５μｍの電源プレーン１０２（Power Plane）が配置されている。ここで、図４においては、基板などにおいて、図面上部方向を向いている面を上面とし、図面下部方向を向いている面を下面として説明する。
　電源プレーン１０２の上面には、例えば、誘電率４．３のガラスエポキシを材料とした、厚さが０．２ｍｍの補強誘電体層１０４（プリプレグ）が配置されている。そして、補強誘電体層１０４の上面には、金属などの導体層として、例えば銅を材料とする３５μｍの厚さで、電磁バンドギャップ構造体１が形成されている。補強誘電体層１０４の露出されている上面及び電磁バンドギャップ構造体１の上面には、例えば、厚さ０．０５ｍｍのソルダリングレジスト１５０の層が形成されている。ビアパターン１１１は、直径が０．３ｍｍのビアホール１６０を介してリファレンスプレーン１０１に対して接続されている。
　電磁バンドギャップ構造体１における電磁バンドギャップ構造１１と補助パターン１２の下部には、補強誘電体層１０４を介して電源プレーン１０２におけるパターン２１０が形成されている。また、水平方向において隣接する電磁バンドギャップ構造体１間の距離Ｒは、例えば、２ｍｍである。このように、図４においては、電磁バンドギャップ構造体１が補強誘電体層１０４の上面において、表面型として設けられている。ソルダリングレジスト１５０を透して、電磁バンドギャップ構造体１が観察されるため、補強誘電体層１０４の上面に形成した電磁バンドギャップ構造体１を表面型としている。
　上述したプリント回路基板の構成により、ソルダリングレジスト１５０上部に電子部品を配置した際、電子部品から発生する電磁ノイズの内、電磁バンドギャップ構造１１の共振周波数に対応した電磁ノイズがプリント回路基板１０１内を伝搬することを抑制する。
　本実施形態は、電磁バンドギャップ構造体１において、スタブパターン１１２及びスタブパターン１１３の各々の周波数が、それぞれ２．４５ＧＨｚ、５．４４ＧＨｚであるため、プリント回路基板内におけるこれらの周波数の電磁ノイズの伝搬を抑制する。この結果、本実施形態によれば、同一基板上に配置されている無線ＬＡＮのアナログ回路に対する電磁ノイズの影響を低減させるため、無線ＬＡＮにおけるデータの送受信に対する電磁ノイズの干渉を抑制できる。
　図５は、周波数と電磁バンドギャップ構造体１（表面型）のＳパラメータ（挿入損失Ｓ２１）との対応を示すグラフである。図５において、横軸が周波数を示し、縦軸が挿入損失Ｓ２１を示している。また、図５において、破線が補助パターン１２を電磁バンドギャップ構造１１の外周に設けない場合における電磁バンドギャップ構造体１（すなわち電磁バンドギャップ構造１１）の周波数と挿入損失Ｓ２１との対応を示している。一方、実線が補助パターン１２を電磁バンドギャップ構造１１の外周に設けた場合における電磁バンドギャップ構造体１の周波数と挿入損失Ｓ２１との対応を示している。
　破線と実線とを比較してみると、実線の場合には、４ＧＨｚより低周波数側において、電磁ノイズの減衰の生じる（挿入損失Ｓ２１が大きくなる）周波数がより低周波数側に移動していることが判る。また、図５から判るように、本実施形態によるプリント回路基板においては、無線ＬＡＮで使用される周波数帯域である２．４ＧＨｚ～２．５ＧＨｚと、５ＧＨｚ～５．７ＧＨｚとにおいて大きな減衰が得られることが判る。
　ここで、２ＧＨｚ以下の周波数に生じている減衰は、電源プレーン１０２のサイズに依存して生じたものであり、電磁バンドギャップ構造体１による減衰とは異なる。
　図６は、内装型の電磁バンドギャップ構造体１Ａが配置されたプリント回路基板の断面図である。ここで、図６においては、基板などにおいて、図面上部方向を向いている面を上面とし、図面下部方向を向いている面を下面として説明する。コア基板１０３の下面には、金属などの導体層として、例えば銅を材料とする３５μｍの厚さのリファレンスプレーン１０１が配置されている。また、コア基板１０３の上面には、金属などの導体層として、例えば銅を材料とする、厚さが３５μｍのパターンで形成された複数の電磁バンドギャップ構造体１からなる電磁バンドギャップ層１０５が配置されている。電磁バンドギャップ層１０５の上面には、補強誘電体層１０４が形成されている。補強誘電体層１０４の上面には、電源プレーン１０２が形成されている。電源プレーン１０２の上面及び補強誘電体層１０４の露出した上面には、ソルダリングレジスト１５０が形成されている。
　ビアパターン２１１は、例えば、直径が０．３ｍｍのビアホール１７０を介してリファレンスプレーン１０１に対して接続されている。電磁バンドギャップ構造体１Ａにおける電磁バンドギャップ構造１１Ａと補助パターン１２Ａの上部には、補強誘電体層１０４を介して電源プレーン１０２におけるパターン２２０が形成されている。また、水平方向において隣接する電磁バンドギャップ構造体１Ａ間の距離Ｒは、先に述べた実施形態と同様に０．２ｍｍである。このように、図６においては、電磁バンドギャップ構造体１Ａが補強誘電体層１０４とコア基板１０３との間において、内装型として設けられている。
　図７は、図６における内層型に用いる電磁バンドギャップ構造体１Ａの構成例を示す平面図である。この図７において、電磁バンドギャップ構造体１Ａは、コア基板１０３の上面に形成されている表面型の電磁バンドギャップ構造体である。また、例えば電磁バンドギャップ構造体１Ａの外形は、Ｘ軸方向の長さが３．１ｍｍであり、Ｙ軸方向の長さが３．１ｍｍである。
　また、電磁バンドギャップ構造体１Ａは、電磁バンドギャップ構造１１Ａと、補助パターン１２Ａとから構成されている。補助パターン１２Ａは、例えば閉リング形状をしており、電磁バンドギャップ構造１１Ａの外周に対して所定の距離を有して配置されている。この補助パターン１２Ａは、電磁バンドギャップ構造１１Ａの外周を取り囲むように設けられている。
　電磁バンドギャップ構造１１Ａは、ビアパターン２１１と、第１周波数用のスタブパターン１１２Ａと、第２周波数用のスタブパターン１１３Ａとを備えている。スタブパターン１１２Ａ及び１１３Ａの各々は、オープンスタブを構成している。内装型の電磁バンドギャップ構造体１Ａは、スタブパターン１１２Ａ及び１１３Ａ各々のスタブ長を電気長の違いにより調整しており、基本的な構造が表面型の電磁バンドギャップ構造体１と同様である。また、電磁バンドギャップ構造１１Ａは、コア基板１０３の一方の主面（表面）に形成されている。補強誘電体層１０４は、電磁バンドギャップ構造１１Ａの配列された面の上部に形成されている。すなわち、電磁バンドギャップ構造１１Ａは、コア基板１０３と補強誘電体層１０４とに挟まれて形成されている。このため、電磁バンドギャップ構造１１Ａは、本実施形態において内装型と定義している。
　図８は、周波数と電磁バンドギャップ構造体１Ａ（内装型）のＳパラメータ（挿入損失Ｓ２１）との対応を示すグラフである。図８において、横軸が周波数を示し、縦軸が挿入損失Ｓ２１を示している。また、図８において、破線が補助パターン１２Ａを電磁バンドギャップ構造１１Ａの外周に設けない場合における電磁バンドギャップ構造体１Ａ（すなわち電磁バンドギャップ構造１１Ａ）の周波数と挿入損失Ｓ２１との対応を示している。一方、実線が補助パターン１２Ａを電磁バンドギャップ構造１１Ａの外周に設けた場合における電磁バンドギャップ構造体１Ａの周波数と挿入損失Ｓ２１との対応を示している。
　破線と実線とを比較してみると、実線の場合には、４ＧＨｚより低周波数側において、電磁ノイズの減衰の生じる（挿入損失Ｓ２１が大きくなる）周波数がより低周波数側に移動していることが判る。また、図８から判るように、本実施形態によるプリント回路基板においては、無線ＬＡＮで使用される周波数帯域である２．４ＧＨｚ～２．５ＧＨｚと、５ＧＨｚ～５．７ＧＨｚとにおいて大きな減衰が得られることが判る。
　ここで、２ＧＨｚ以下の周波数に生じている減衰は、電源プレーン１０２のサイズに依存して生じたものであり、電磁バンドギャップ構造体１Ａによる減衰とは異なる。
　上述したように本実施形態によれば、電磁バンドギャップ構造１１（１１Ａ）におけるスタブパターン１１２（１１２Ａ）に対して補助パターン１２（１２Ａ）により容量装荷を行い、電磁バンドギャップ構造１１の共振周波数を低下させているため、従来のように電磁バンドギャップ構造１１（１１Ａ）の外周の長さを長くすることにより共振周波数を低下させる場合に比較して、電磁バンドギャップ構造体１を小型化することが可能となる。例えば、本実施形態と同様の構成の場合、補助パターン１２を電磁バンドギャップ構造１１の外周に沿って形成しないと、電磁バンドギャップ構造体の大きさが３．５ｍｍ×３．５ｍｍのサイズとなる。本実施形態における電磁バンドギャップ構造体１が３．１ｍｍ×３．１ｍｍであるため、補助パターン１２を設けない場合の３．５ｍｍ×３．５ｍｍのサイズに比較して７８％の大きさとなり、電磁バンドギャップ構造体のサイズを小型化することができる。
　また、本実施形態によれば、電磁バンドギャップ構造体１（１Ａ）を用いることにより、放射電磁界強度も抑制することができる。
　例えば、電磁ギャップ構造体１が無いプリント回路基板の場合、低周波数側の２．４５ＧＨｚにおける放射電磁界強度が１．１３（μＷ）であり、高周波数側の５．４４ＧＨｚにおける放射電磁界強度が５７．２（μＷ）である。
　一方、表面型の電磁ギャップ構造体１を用いたプリント回路基板の場合、低周波数側の２．４５ＧＨｚにおける放射電磁界強度が０．０６０９（μＷ）であり、高周波数側の５．４４ＧＨｚにおける放射電磁界強度が０．２５２（μＷ）である。
　内層型の電磁ギャップ構造体１Ａを用いたプリント回路基板の場合、低周波数側の２．４５ＧＨｚにおける放射電磁界強度が０．００４７５（μＷ）であり、高周波数側の５．４４ＧＨｚにおける放射電磁界強度が０．２０１（μＷ）である。
　上述したように、本実施形態によれば、電磁バンドギャップ１１（１１Ａ）におけるスタブパターン１１２（１１２Ａ）を補助パターン１２（１２Ａ）により取り囲むように形成することにより、スタブパターン１１２（１１２Ａ）の長さを長くすることで共振周波数を低下させる構成と比較して、電磁バンドギャップ構造１１（１１Ａ）を小型化でき、実装スペースの有効活用を行うことが可能となる。
　本実施形態において、補助パターン１２（１２Ａ）は、閉リングのパターンでなく、開リングのパターンでも、電磁バンドギャップ構造１の共振周波数を目的の周波数に低下させ、かつ容量インピーダンス特性を有する長さであれば良い。また、補助パターン１２は、容量インピーダンス特性を有する長さであれば、電磁バンドギャップ構造１１（１１Ａ）の外周の辺と容量結合する位置に配置される直線パターンでも良い。
　補助パターン１２（１２Ａ）に対してオープンビアを設けて、容量を増加させる構成としても良い。
　また、補助パターン１２（１２Ａ）のパターンを複数のエレメントに分割し、エレメントとエレメントとの間を、ギャップ容量またはコンデンサあるいは抵抗などにより接続する構成としても良い。
　さらに、電磁バンドギャップ構造１１（１１Ａ）の上部に絶縁層を設け、この絶縁層の上部において、平面視でスタブパターン１１２（１１２Ａ）補助パターンを形成することにより、周波数を低周波数側にシフトさせることができる。これにより、本実施形態によれば、電磁バンドギャップ構造体１１（１１Ａ）のサイズを、より小型化することができるため、実装スペースの有効活用を行うことが可能となる。
　図９は、本発明のプリント回路基板の概念を示す図である。この図９において、図９（ａ）は、平面視における補強誘電体層１０４（補強誘電体層）の表面１０４Ｓ（補強誘電体層のいずれか一方の面）にスタブパターン１１３（第１電磁バンドギャップ構造）と補助パターン１２（補助パターン）との各々のパターンが配線されたプリント回路基板が示されている。また、図９（ｂ）は、図９（ａ）のプリント回路基板における線分ＩＸＢ－ＩＸＢによる断面が示されている。
　図９（ａ）に示されるように、補強誘電体層１０４（補強誘電体層）の表面１０４Ｓ（補強誘電体層のいずれか一方の面）に対し、スタブパターン１１３（第１電磁バンドギャップ構造）と補助パターン１２（補助パターン）との各々のパターンが形成されている。スタブパターン１１３（第１電磁バンドギャップ構造）の外周に対し、補助パターン１２（補助パターン）が所定の距離を設けて形成されている。この補助パターン１２（補助パターン）は、スタブパターン１１３（第１電磁バンドギャップ構造）の共振周波数を低下させるため、スタブパターン１１３（第１電磁バンドギャップ構造）に対して容量装荷を行うために設けられている。
　図９（ｂ）において、コア基板１０３（コア基板）の表面１０３Ｓ（コア基板のいずれか一方の面）に対し、補強誘電体層１０４（補強誘電体層）が設けられている。この補強誘電体層１０４（補強誘電体層）の表面１０４Ｓ（補強誘電体層のいずれか一方の面）に対し、スタブパターン１１３（第１電磁バンドギャップ構造）と補助パターン１２（補助パターン）との各々のパターンが形成されている。この構成により、プリント回路基板に電子部品を配置した際、電子部品から発生する電磁ノイズの内、スタブパターン１１３（第１電磁バンドギャップ構造）の共振周波数に対応した電磁ノイズがプリント回路基板内を伝搬することを抑制する。また、補助パターン１２（補助パターン）により、スタブパターン１１３（第１電磁バンドギャップ構造）に対して容量装荷を行い、スタブパターン１１３（第１電磁バンドギャップ構造）の共振周波数を低下させている。
　上述した図９に示すスタブパターン１１３（第１電磁バンドギャップ構造）及び補助パターン１２（補助パターン）の構成により、本発明によれば、従来のようにスタブパターン１１３（第１電磁バンドギャップ構造）の外周の長さを長くすることで共振周波数を低下させる場合に比較し、スタブパターン１１３（第１電磁バンドギャップ構造）を小型化することが可能となり、プリント回路基板における実装スペースの有効活用を行うことができる。
　本実施形態は、プリント回路基板を例に説明しているが、プリントパターンを有さない回路基板に対しても適用可能である。
　本出願は、２０１４年６月１２日に出願された日本国特許出願である特願２０１４－１２１５９６に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　１，１Ａ…電磁バンドギャップ構造体
　１１，１１Ａ…電磁バンドギャップ構造
　１２，１２Ａ…補助パターン
　１０１…リファレンスプレーン
　１０２…電源プレーン
　１０３…コア基板
　１０４…補強誘電体層
　１１１…ビアパターン
　１１２，１１３，１１２Ａ…スタブパターン
　１１２＿１，１１２＿２…調整スタブパターン
　１５０…ソルダリングレジスト
　１６０，１７０…ビアホール
　２１１…ビアパターン
　２１０，２２０…パターン

Claims (8)

  1. 　コア基板と、
    　前記コア基板の一方の面に設けられた補強誘電体層と、
    　前記補強誘電体層のいずれか一方の面側に設けられ、前記コア基板内に伝搬する所定の第１周波数の電磁ノイズを抑制する第１電磁バンドギャップ構造と、
    　前記第１電磁バンドギャップ構造を形成する導体パターンの外周に対して所定の距離を設けて形成された補助パターンと
    　を備える回路基板。
  2. 　請求項１に記載の回路基板であって、
    　前記補助パターンは、前記第１周波数の波長において容量性インピーダンスを有する長さで設けられている
    　回路基板。
  3. 　請求項２に記載の回路基板であって、
    　前記補助パターンは、前記第１電磁バンドギャップ構造と容量結合する
    　回路基板。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回路基板であって、
    　前記第１電磁バンドギャップ構造が屈曲した形状に配線されたパターンであるオープンスタブで構成されており、
    　前記オープンスタブに囲まれるように設けられた、前記第１周波数より周波数の高い第２周波数の電磁ノイズを抑制する第２電磁バンドギャップ構造をさらに有する
    　回路基板。
  5. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回路基板であって、
    　前記第１電磁バンドギャップ構造及び前記補助パターンの各々が、前記補強誘電体層における前記コア基板と対向する面に設けられている
    　回路基板。
  6. 　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回路基板であって、
    　前記第１電磁バンドギャップ構造及び前記補助パターンの各々が、前記補強誘電体層における前記コア基板と対向しない面に設けられている
    　回路基板。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の回路基板であって、
    　前記補助パターンが前記第１電磁バンドギャップ構造の最外周の周囲に設けられた閉リング構造あるいは開リング構造で形成されている
    　回路基板。
  8. 　コア基板と当該コア基板の一方の面に設けられた補強誘電体層とを備える回路基板におけるノイズ低減方法であり、
    　前記補強誘電体層のいずれかの面側に、前記コア基板内を伝搬する所定の第１周波数の電磁ノイズを抑制するため、前記補強誘電体層の面に第１電磁バンドギャップ構造を設け、
    　前記第１電磁バンドギャップ構造を形成する導体パターンの外周に対して所定の距離に補助パターンを設け、
    　前記回路基板における電磁ノイズの伝搬を、前記第１電磁バンドギャップ構造により抑制する
    　回路基板におけるノイズ低減方法。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109479378B (zh) * 2016-07-27 2021-04-23 国立大学法人冈山大学 印刷布线板
JP6744201B2 (ja) * 2016-11-28 2020-08-19 京セラ株式会社 印刷配線板
KR101867856B1 (ko) * 2017-06-07 2018-06-15 엘지전자 주식회사 전자파 장해 감쇄 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010010183A (ja) * 2008-06-24 2010-01-14 Nec Corp 導波路構造およびプリント配線板
JP2010252329A (ja) * 2009-04-15 2010-11-04 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 切換可能なオンチップ遅波伝送線路帯域消去フィルタのための回路構造体及び設計構造体並びに製造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2735060B2 (ja) * 1995-12-27 1998-04-02 日本電気株式会社 プリント回路基板およびプリント回路基板の設計方法およびプリント回路基板作製装置
US7215007B2 (en) 2003-06-09 2007-05-08 Wemtec, Inc. Circuit and method for suppression of electromagnetic coupling and switching noise in multilayer printed circuit boards
US7148425B2 (en) * 2004-01-29 2006-12-12 National Sun Yat-Sen University Power plane system of high-speed digital circuit for suppressing ground bounce noise
US7136028B2 (en) 2004-08-27 2006-11-14 Freescale Semiconductor, Inc. Applications of a high impedance surface
US7760140B2 (en) 2006-06-09 2010-07-20 Intel Corporation Multiband antenna array using electromagnetic bandgap structures
JP2008004853A (ja) 2006-06-26 2008-01-10 Hitachi Ltd 積層半導体装置およびモジュール
KR100999550B1 (ko) * 2008-10-08 2010-12-08 삼성전기주식회사 전자기 밴드갭 구조물
FI124128B (fi) * 2008-10-28 2014-03-31 Tellabs Oy Suodatinrakenne
JP5533860B2 (ja) * 2009-04-30 2014-06-25 日本電気株式会社 構造体、プリント基板、アンテナ、伝送線路導波管変換器、アレイアンテナ、電子装置
CN102754274A (zh) * 2009-12-04 2012-10-24 日本电气株式会社 结构体、印刷电路板、天线、传输线波导转换器、阵列天线和电子装置
CN102497729A (zh) * 2011-12-07 2012-06-13 苏州日月明微电子科技有限公司 一种电磁带隙结构
JP2013153041A (ja) 2012-01-25 2013-08-08 Nec Tokin Corp ノイズ抑制構造体
TWI565400B (zh) * 2014-07-01 2017-01-01 華碩電腦股份有限公司 電磁帶隙結構與具有電磁帶隙結構的電子裝置
JP6593350B2 (ja) * 2015-02-12 2019-10-23 日本電気株式会社 構造体および配線基板

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010010183A (ja) * 2008-06-24 2010-01-14 Nec Corp 導波路構造およびプリント配線板
JP2010252329A (ja) * 2009-04-15 2010-11-04 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 切換可能なオンチップ遅波伝送線路帯域消去フィルタのための回路構造体及び設計構造体並びに製造方法

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