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TW201503482A - 電子電路及電子機器 - Google Patents

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TW201503482A
TW201503482A TW103104891A TW103104891A TW201503482A TW 201503482 A TW201503482 A TW 201503482A TW 103104891 A TW103104891 A TW 103104891A TW 103104891 A TW103104891 A TW 103104891A TW 201503482 A TW201503482 A TW 201503482A
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TW
Taiwan
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power supply
supply line
ebg
ebg pattern
electronic circuit
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Application number
TW103104891A
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English (en)
Inventor
Tadahiro Sasaki
Hiroshi Yamada
Original Assignee
Toshiba Kk
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Publication date
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Abstract

實施形態之電子電路，係具備設有第1EBG圖形的電源線，該第1EBG圖形係具有沿電源線的延伸方向延伸且一方之端部以外的周圍被第1縫隙部包圍的第1線狀部。

Description

電子電路及電子機器 參閱相關申請
本申請係以2013年2月27日所申請之日本申請特願第2013-036907號為優先權的基礎。該特願第2013-036907號所記載的所有內容併入本申請。
實施形態，係關於電子電路及電子機器。
在搭載數位．類比．RF混合電路的電路基板、SOC(system on chip)、擬似SOC等中，存在有於電源線傳播的雜訊所引起誤動作的問題。為了避免該誤動作，考量例如設置使用微帶線路的過濾器或3維之EBG(Electromagnetic Band Gap)構造。
然而，使用微帶線路的濾波器，係被要求使成為參考面的接地面靠近線路設置，從而對濾波器配置有很大的限制。又，特別是用於阻隔低頻之小面積的濾波器圖形尚未確立。因此，存在有電路基板等之小型化上的問 題。
又，在3維之EBG構造的情況下，亦有避開3維圖形而形成貫通通孔等之連接部的必要。又，用於阻隔低頻之小面積的EBG構造圖形尚未確立。因此，仍存在有電路基板等之小型化上的問題。
10‧‧‧電源線
12‧‧‧第1EBG圖形
14‧‧‧端部
16‧‧‧第1縫隙部
18‧‧‧第1線狀部
20‧‧‧第2縫隙部
32a~g‧‧‧導體層
34a~f‧‧‧絕緣層
36‧‧‧電力輸入部
38‧‧‧半導體晶片
40‧‧‧第1連接導體
42‧‧‧第2連接導體
52‧‧‧第2EBG圖形
54‧‧‧端部
56‧‧‧第3縫隙部
58‧‧‧第2線狀部
60‧‧‧殼體
62‧‧‧電路基板
圖1係表示設於第1實施形態之電源線之EBG構造之圖形的圖。
圖2A-C係第1實施形態之EBG構造之等效電路的說明圖。
圖3係表示第1實施形態之阻隔特性的圖。
圖4係表示第1實施形態之EBG構造的圖形與截止頻率之關係的圖。
圖5係表示第1實施形態的電源線、參考面的距離、及阻隔特性之關係的圖。
圖6A、圖6B係表示設於第2實施形態之電源線之EBG構造之圖形的圖。
圖7係表示設於第3實施形態之電源線之EBG構造之圖形的圖。
圖8係表示第3實施形態之阻隔特性的圖。
圖9A、圖9B係表示第3實施形態之阻隔特性的說明圖。
圖10A-C係表示第3實施形態之作用的圖。
圖11係第4實施形態之電子機器的方塊圖。
圖12係第4實施形態之電子電路的剖面模式圖。
圖13係表示第4實施形態的電源線與EBG圖形之一例的圖。
圖14係表示第4實施形態之阻隔特性的圖。
【發明內容及實施方式】 詳細說明
實施形態之電子電路，其特徵係具備設有第1EBG圖形的電源線，該第1EBG圖形係具有沿電源線的延伸方向延伸且一方之端部以外的周圍被第1縫隙部包圍的第1線狀部。
本說明書中，「電子電路(electronic circuit)」是指包含構成於半導體裝置或半導體晶片的電路、使用電路基板而構成的電路之任一的概念。
本說明書中，「電路基板(circuit board)」是指電子零件被安裝於印刷線路板之狀態的意思。
(第1實施形態)
本實施形態的電子電路，係具備電源線。且，在電源線中，設有第1EBG圖形，該第1EBG圖形係具有沿電源線的延伸方向延伸且一方之端部以外的周圍被第1縫隙部包圍的第1線狀部。
圖1係表示設於本實施形態之電源線之EBG構造之圖形的圖。
電源線10，係對電子電路中的元件供給電壓或電流。電源線10為導體，例如為金屬。金屬，係例如銅(Cu)、金(Au)、鋁(Al)、銀(Ag)等的低電阻金屬。
在電源線10中，形成有第1EBG圖形12。第1EBG圖形12，係具備一方之端部14以外的周圍被第1縫隙部16包圍且沿電源線10的延伸方向延伸的第1線狀部18。電源線10的延伸方向，係電流流動的方向。且，在大致與電源線10之延伸方向垂直的方向配置有複數個第1線狀部18，在圖1中係配置有4根。另外，第1線狀部18係不限於4根。
藉由第1EBG圖形12，可阻隔於電源線10傳播的雜訊。藉由設置複數根第1線狀部18，可增大雜訊的阻隔量。
又，在電源線10中，設有第2縫隙部20。第2縫隙部20，係將第1EBG圖形12夾在之間，設於第1EBG圖形12的兩側。第2縫隙部20，係由1對縫隙20a、20b構成，該1對縫隙係沿大致與電源線10之延伸方向垂直的方向延伸，且配置於大致與電源線之延伸方向垂直的方向。
第2縫隙部20，係設置用來對第1EBG圖形12所致的截止頻率帶進行微調整。1對縫隙20a、20b的 縫隙寬度，係於第1EBG圖形12的左右不同亦可。
圖2A-C係本實施形態之EBG構造之等效電路的說明圖。圖2A係EBG構造的圖形圖，圖2B係1單元的等效電路圖，圖2C係使單元1~4進行匹配的等效電路圖。
若針對單元1來看，EBG構造的圖形，係具備：第1縫隙部16之外緣所致的邊緣寄生電容成分、第1縫隙部16之外緣與1根第1線狀部18之間的邊緣寄生電感成分。且，如圖2B所示，該邊緣寄生電容成分與邊緣寄生電感成分係形成為並聯地連接的LC並聯共振電路。且，如圖2C所示，使單元1~4進行匹配時，4個LC並聯共振電路係串聯連接的電路。
所期望的頻率可藉由具備上述圖形的第1EBG圖形被阻斷，並抑制傳播於電源線10的雜訊。另外，由第1EBG圖形構成之電路的共振頻率會形成為第1EBG圖形所致的截止頻率。
圖3係表示本實施形態之阻隔特性的圖。如圖所示，可獲得使3.2GHz成為最大截止頻率的阻隔特性。
圖4係表示本實施形態之EBG構造的圖形與截止頻率之關係的圖。圖4係表示圖形之線狀部的長度(線狀部長)、邊緣長與最大截止頻率的關係。
在此所示的線狀部長為線狀部18的長度，邊緣長為包圍第1縫隙16之線狀部18之外緣的長度。藉由 使線狀部長與邊緣長最佳化，可調整所期望的截止頻率。
本實施形態的EBG構造，係以設於作為2維導體之電源線10的縫隙來形成LC共振電路。因此，例如與藉由3維之構造而形成LC共振電路的3維EBG構造比較，可實現電子電路的小型化。
圖5係表示本實施形態的電源線、參考面的距離、及阻隔特性之關係的圖。如圖5所示，將電源線與回流電流流動之參考面的距離設為變數，使其在100μm~400μm之間予以變化。如圖5所示確認了，在所有的範圍中無論距離為何，能夠實現-40dB的阻隔量。另外，參考面係由導體所形成的接地面。
如此一來，根據本實施形態的EBG構造，即使電源線與參考面的距離分開，亦可有效地阻隔電源線的雜訊。因此，例如多層電路基板等中的EBG構造之配置位置的自由度將提升。因此，從該觀點來看亦可實現電子電路的小型化。
以適用本實施形態之EBG構造的態樣，可實現抑制小型且於電源線傳播的雜訊所致之誤動作的電子電路。
(第2實施形態)
本實施形態之電子電路，係除了與第1EBG圖形相同之第2EBG圖形沿電源線的延伸方向排列配置之外，其餘與第1實施形態相同。因此，對於與第1實施形態重複的 內容，將省略記述。
圖6A-B係表示設於本實施形態之電源線之EBG構造的圖。圖6A係表示EBG構造之圖形的圖，圖6B係表示等效電路的圖。
如圖6A所示，在電源線10的延伸方向排列配置有2個第1實施形態所說明之第1EBG圖形12及相同之EBG圖形(第2EBG圖形)。且，如圖6B的等效電路所示，串聯連接有4個LC並聯共振電路的電路會進一步形成為並聯地連接的電路構成。
在本實施形態中，藉由在電源線10的延伸方向排列配置2個第1EBG圖形12，可增大雜訊的阻隔量。另外，亦可排列3個以上的第1EBG圖形12。
(第3實施形態)
本實施形態的電子電路，係在電源線設有第3EBG圖形，且除了在延伸方向排列配置有第1EBG圖形與第3EBG圖形之外，其餘與第1實施形態相同，該第3EBG圖形係具有沿電源線的延伸方向延伸且一方之端部以外的周圍被第3縫隙部包圍而長度與第1線狀部不同的第2線狀部。因此，對與第1實施形態重複的內容，省略記述。
圖7係表示設於本實施形態之電源線之EBG構造之圖形的圖。
如圖7所示，本實施形態的電源線10係具備第1實施形態所說明的第1EBG圖形12與第3EBG圖形 52。第3EBG圖形，係具備沿電源線10的延伸方向延伸且一方之端部54以外的周圍被第3縫隙部56包圍，而長度與第1線狀部18不同的第2線狀部58。
圖8係表示本實施形態之阻隔特性的圖。如圖所示，可獲得使3.0~3.2GHz成為最大截止頻率的阻隔特性。
圖9A-B係本實施形態之阻隔特性的說明圖。圖9A係僅為第1EBG圖形之情況下的圖形(上圖)與阻隔特性(下圖)，圖9B係僅為第3EBG圖形之情況下的圖形(上圖)與阻隔特性(下圖)。
僅為第1EBG圖形之情況下的阻隔特性與僅為第3EBG圖形之情況下的阻隔特性，係各別表示不同的阻隔特性。圖8所示之本實施形態的阻隔特性，係表示使僅為第1EBG圖形之情況下的阻隔特性與僅為第3EBG圖形之情況下的阻隔特性相加後的阻隔特性。
根據本實施形態，藉由排列不同的EBG圖形，可實現使各別的特性相加後之阻隔特性。因此，在單一的圖形中，可實現無法實現的阻隔特性。
圖10A-C係表示本實施形態之作用的圖。圖10A-C係表示第2縫隙部20的作用。圖10A係表示設置第2縫隙部20之本實施形態之圖形的圖，圖10B係表示省略第2縫隙部20之圖形的圖，圖10C係表示兩者之阻隔特性的圖。
如圖所示，得知藉由設置第2縫隙部20可使 最大截止頻率往約0.4GHz低頻率側偏移。如此一來，藉由第2縫隙部20，可進行截止頻率的調整。
在本實施形態中，例如在EBG構造之周圍的圖形所致之寄生成分引起截止頻率偏移時，藉由設置第2縫隙部20，可對截止頻率的設計值予以調校而不需對主要的第1EBG圖形12或第3EBG圖形52進行設計變更。
(第4實施形態)
本實施形態之電子機器，係具備設有第1EBG圖形的電源線，該第1EBG圖形係具有殼體與設於殼體內沿電源線的延伸方向延伸且一方之端部以外的周圍被第1縫隙部包圍的第1線狀部。本實施形態之電子機器，係在殼體內具備電子電路，該電子電路係具備上述第1~第3之實施形態的電源線。以下，對與第1~第3實施形態重複的內容，省略記述。
圖11係本實施形態之電子機器的方塊圖。本實施形態的電子電路係例如為無線電中繼器。
本實施形態之電子機器，係在金屬或樹脂等的殼體60中設有例如無線收發用的電路基板62。又，在殼體60外，設有對無線收發用之天線64、電路基板62供電的電源部66。
圖12係本實施形態之電子電路之模式剖面圖。該電子電路係多層基板。
本實施形態之電子電路，係由複數個絕緣層 與複數個導體層的層積構造形成，電源線係形成在被夾於2個絕緣層的導體層。且，具備：電源輸入部，設於最上層的導體層；半導體晶片，被安裝於最上層的導體層；第1連接導體，將電源輸入部電連接於電源線的一端；及第2連接導體，將半導體晶片電連接於為電源線的另一端且與電源線之一端之間形成有第1EBG圖形的另一端。
如圖12所示，電子電路係由複數個絕緣層34a~34f與複數個導體層32a~32g的層積構造形成。絕緣層34a~34f，係例如由樹脂形成。又，在導體層32a~32g中係設有使用來作為配線或參考面的金屬圖形。
例如，在最下層的導體層32a與最上層的導體層32g中，形成有訊號線的圖形。又，例如導體層32b、32f係形成有成為參考面的接地面或例如導體層32c、32d、32e係形成有電源線的圖形。
在形成於導體層32e的電源線10中，例如在電源線上設有圖1所示的EBG構造。導體層32e係被夾於絕緣層34d與絕緣層34e。
在最上層的導體層32g中，設有電源輸入部36。又，在最上層的導體層32g中，安裝有半導體晶片38。
且，設有第1連接導體40，係將電源輸入部36電連接於電源線10的一端。且，設有第2連接導體42，係將半導體晶片38電連接於為電源線10的另一端且與電源線10之上述一端之間形成有第1EBG圖形的另一 端。又，設有第3連接導體44，係連接作為接地面的導電層32f與半導體晶片38。第1、第2及第3連接導體，係例如為貫通通孔。
從電源輸入部36經由第1連接導體40對電源線10的一端施加例如5~50V的電源電壓。被施加於電源線10的電源電壓，係經由設於電源線10的EBG構造、電源線10的另一端、第2連接導體42被施加於半導體晶片。
圖13係表示本實施形態的電源線與EBG圖形之一例的圖。例如，在圖12的導體層32e中，形成有圖13所示的電源線10。
電源線10，係於一端設有第1連接導體40的接觸部40a，在夾有EBG構造的另一端設有第2連接導體42的接觸部42a。從電源輸入部36經由第1連接導體40、接觸部40a例如對電源線10施加50V的電源。
圖14係表示本實施形態之阻隔特性的圖。使用圖13所示之電源線10的圖形。比較有無EBG圖形的阻隔特性。
無EBG圖形時(圖14中的虛線)，於雜訊頻率3.05GHz、3.65GHz阻隔量為-20dB、-25dB，在該阻隔量中會有雜訊傳播之虞。對此，設有本實施形態之EBG圖形時(圖14中的實線)，於雜訊頻率3.05GHz阻隔量為-38.29dB，於雜訊頻率3.65GHz阻隔量為-42.6dB，可抑制雜訊的傳播。
根據本實施形態，可實現抑制小型且於電源線傳播的雜訊所致之誤動作的電子電路。因此，藉由搭載該電子電路，可實現抑制小型且於電源線傳播的雜訊所致之誤動作的電子機器。
雖然說明了本發明的幾個實施形態，但該些實施形態係作為例子所提出之樣態，並非意圖限定發明的範圍。該些新的電子電路及電子機器的實施形態，係能夠以其他各種形態來實施，在不脫離發明之主旨的範圍內能夠進行各種省略、置換、變更。該些實施形態或其變形，係包含於發明之範圍或主旨，並且包含於在申請專利範圍所記載的發明與其等同的範圍。
10‧‧‧電源線
12‧‧‧第1EBG圖形
14‧‧‧端部
16‧‧‧第1縫隙部
18‧‧‧第1線狀部
20‧‧‧第2縫隙部
20a‧‧‧縫隙
20b‧‧‧縫隙

Claims (16)

  1. 一種電子電路，其特徵係具備：電源線，設有第1EBG圖形，該第1EBG圖形係具有沿電源線的延伸方向延伸且一方之端部以外的周圍被第1縫隙部包圍的複數個第1線狀部。
  2. 如申請專利範圍第1項之電子電路，其中，前述第1線狀部，係排列配置於大致與前述延伸方向垂直的方向。
  3. 如申請專利範圍第1項之電子電路，其中，前述電源線係具有由1對縫隙構成的第2縫隙部，該1對縫隙係將前述第1EBG圖形夾在之間且設於兩側，並沿大致與前述電源線之延伸方向垂直的方向延伸且配置於大致與前述電源線之延伸方向垂直的方向。
  4. 如申請專利範圍第1項之電子電路，其中，與前述第1EBG圖形相同之第3EBG圖形，係排列配置於前述延伸方向。
  5. 如申請專利範圍第1項之電子電路，其中，在前述電源線設有第3EBG圖形，該第3EBG圖形係具有沿電源線的延伸方向延伸且一方之端部以外的周圍被第3縫隙部包圍而長度與前述第1線狀部不同的第2線狀部，前述第1EBG圖形與前述第3EBG圖形係排列配置於前述延伸方向。
  6. 如申請專利範圍第1項之電子電路，其中，更具備與前述電源線分離且由導體所形成的接地面。
  7. 如申請專利範圍第1項之電子電路，其中，由複數個絕緣層與複數個導體層的層積構造形成，前述電源線係形成於夾在2個前述絕緣層的前述導體層。
  8. 如申請專利範圍第7項之電子電路，其中，具備：電源輸入部，設於最上層的前述導體層；半導體晶片，被安裝於最上層的前述導體層；第1連接導體，將前述電源輸入部電連接於前述電源線的一端；及第2連接導體，將前述半導體晶片電連接於為前述電源線的另一端且與前述電源線之前述一端之間形成有前述第1EBG圖形的另一端。
  9. 一種電子機器，其特徵係具備：殼體；及電子電路，具備設有第1EBG圖形的電源線，該第1EBG圖形係具有設於前述殼體內且沿電源線的延伸方向延伸而一方之端部以外的周圍被第1縫隙部包圍的第1線狀部。
  10. 如申請專利範圍第9項之電子機器，其中，前述第1線狀部，係配置複數個於大致與前述延伸方向垂直的方向。
  11. 如申請專利範圍第9項之電子機器，其中，前述電源線係具有由1對縫隙構成的第2縫隙部，該1對縫隙係將前述第1EBG圖形夾在之間且設於兩側，並沿大致與前述電源線之延伸方向垂直的方向延伸且配置於大致與前述電源線之延伸方向垂直的方向。
  12. 如申請專利範圍第9項之電子機器，其中，與前述第1EBG圖形相同之EBG圖形，係排列配置於前述延伸方向。
  13. 如申請專利範圍第9項之電子機器，其中，在前述電源線設有第3EBG圖形，該第3EBG圖形係具有沿電源線的延伸方向延伸且一方之端部以外的周圍被第3縫隙部包圍而長度與前述第1線狀部不同的第2線狀部，前述第1EBG圖形與前述第3EBG圖形係排列配置於前述延伸方向。
  14. 如申請專利範圍第9項之電子機器，其中，更具備與前述電源線分離且由導體所形成的接地面。
  15. 如申請專利範圍第9項之電子機器，其中，前述電子電路，係由複數個絕緣層與複數個導體層的層積構造形成，前述電源線係形成於夾在2個前述絕緣層的前述導體層。
  16. 如申請專利範圍第15項之電子機器，其中，具備：電源輸入部，設於最上層的前述導體層；半導體晶片，被安裝於最上層的前述導體層；第1連接導體，將前述電源輸入部電連接於前述電源線的一端；及第2連接導體，將前述半導體晶片電連接於為前述電源線的另一端且與前述電源線之前述一端之間形成有前述第1EBG圖形的另一端。
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