專利名稱：：電磁能隙結(jié)構(gòu)及具該電磁能隙結(jié)構(gòu)的多層印刷電路板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種印刷電路板，尤其涉及一種電磁能隙結(jié)構(gòu)及具該電磁能隙結(jié)構(gòu)的多層印刷電路板。
背景技術(shù)：
：隨著電路設(shè)計日趨高速、小體積、低電壓等趨勢發(fā)展，印刷電路板上，接地彈跳噪聲(GroundBounceNoise;GBN)(簡稱地彈噪聲)效應(yīng)對系統(tǒng)的影響愈加顯著，相對地，抑制地彈噪聲效應(yīng)于高頻數(shù)字電路設(shè)計上變得重要且必須。習(xí)知技術(shù)已有提出各種方法應(yīng)用于印刷電路板中，以抑制地彈噪聲效應(yīng)。其方法包括有于噪聲源四周增設(shè)去耦合電容，以形成電容墻保護；或者是，在電源平面間切割一矩形狹縫，以形成隔離的效果等等。傳統(tǒng)在多層電路板中，為了抑制電源層與接地層之間的地彈噪聲，主要方式是加去耦合電容于電源層與接地層之間。但是加去耦合電容的方式將會因為其等效電感的特性，而限制其有效頻段。然而，因應(yīng)于高頻數(shù)字電路設(shè)計上，朝向更高速、更高頻的設(shè)計趨勢，進而提出有利用電磁能隙結(jié)構(gòu)來抑制高頻段的電源層與接地層之間的地彈噪聲?，F(xiàn)有的電磁能隙結(jié)構(gòu)主要有下列兩種方式電源層切割設(shè)計和矩形陣列式信號層隔絕設(shè)計。然而，在電源層切割設(shè)計上，由于必須切割電源層，因此會造成較大的電壓損失，并且由于信號線須跨越電源層，因此也會微幅影響到信號本身的質(zhì)量。而在矩形陣列式信號層隔絕設(shè)計上，需占據(jù)較大的信號層空間，相當(dāng)浪費布線空間。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種電磁能隙結(jié)構(gòu)及具該電磁能隙結(jié)構(gòu)的多層印刷電路板，借以解決現(xiàn)有技術(shù)所揭露的地彈噪聲抑制的問題。因此，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所揭露的電磁能隙結(jié)構(gòu)，包括一接地平面；一導(dǎo)電區(qū)塊，包括一中心端；以及一導(dǎo)電走線，呈螺旋狀，從該中心端向外擴展；以及一連通柱，連接至該中心端與該接地平面。導(dǎo)電區(qū)塊概呈矩形，具有中心端及導(dǎo)電走線。此導(dǎo)電走線呈螺旋狀，且自中心端向外擴展。其中，導(dǎo)電區(qū)塊的邊長相應(yīng)于導(dǎo)電區(qū)塊的螺旋匝數(shù)、導(dǎo)電走線的線寬與導(dǎo)電走線間的線距。導(dǎo)電區(qū)塊設(shè)置于接地平面的上方，且通過連通柱連接至導(dǎo)電區(qū)塊的中心端與接地平面。于導(dǎo)電區(qū)塊的上方可設(shè)置有一電源平面。此電磁能隙結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于多層電路板上，以抑制電源層與接地層之間的地彈噪聲。導(dǎo)電區(qū)塊設(shè)置于一信號層上，接地平面設(shè)置于接地層上，而連通柱則貫穿信號層以連接導(dǎo)電區(qū)塊與接地層(B卩，連接導(dǎo)電區(qū)塊與接地層上的接地平面)。其中，于信號層上可設(shè)置一個導(dǎo)電區(qū)塊，或是設(shè)置多個呈矩形排列的導(dǎo)電區(qū)塊。并且，多個導(dǎo)電區(qū)塊分別以所對應(yīng)的連通柱連接至接地層。于導(dǎo)電區(qū)塊的上方可設(shè)置有電源層，而電源層上則設(shè)置有電源平面。而且，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種印刷電路板，包括一接地層；至少一信號層，位于該接地層上；多個導(dǎo)電區(qū)塊，位于該信號層中之一上，呈矩形排列，每一該導(dǎo)電區(qū)塊包括一中心端；以及一導(dǎo)電走線，概呈螺旋狀，從該中心端向外擴展；以及多個連通柱，分別對應(yīng)于該導(dǎo)電區(qū)塊，每一該連通柱貫穿該信號層，且連接于所對應(yīng)的該導(dǎo)電區(qū)塊的該中心端與該接地層。綜合上述，本發(fā)明除了可達到地彈噪聲抑制，也能節(jié)省電磁能隙結(jié)構(gòu)所需的布線空間，且能更彈性設(shè)計所需抑制的特定頻率噪聲。有關(guān)本發(fā)明的特征與實作，茲配合圖示作最佳實施例詳細說明如下。圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電磁能隙結(jié)構(gòu)的截面圖；圖2為于根據(jù)本發(fā)明的電磁能隙結(jié)構(gòu)中導(dǎo)電區(qū)塊的第一實施例的俯視圖；圖3為于根據(jù)本發(fā)明的電磁能隙結(jié)構(gòu)中導(dǎo)電區(qū)塊的第二實施例的俯視圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電磁能隙結(jié)構(gòu)的截面圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的印刷電路板的截面圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的印刷電路板的俯視圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明第三實施例的印刷電路板的截面圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明第四實施例的印刷電路板的俯視圖；以及圖9為裸板、矩形狀電磁能隙結(jié)構(gòu)與螺旋狀電磁能隙結(jié)構(gòu)的S21模擬示意圖。其中，附圖標(biāo)記110:接地平面120:導(dǎo)電區(qū)塊122:中心端124:導(dǎo)電走線130:連通柱140:電源平面150:接地層160:信號層170:電源層180:信號走線d:導(dǎo)電區(qū)塊的邊長S:導(dǎo)電走線間的線距W:導(dǎo)電走線的線寬具體實施方式以下舉出具體實施例以詳細說明本發(fā)明的內(nèi)容，并以圖示作為輔助說明。說明中提及的符號參照圖式符號。參照圖l，為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電磁能隙結(jié)構(gòu)，包括接地平面110、導(dǎo)電區(qū)塊120及連通柱130。導(dǎo)電區(qū)塊120設(shè)置于接地平面110的上方，兩者之間以連通柱130連接，連通柱130的結(jié)構(gòu)為貫穿導(dǎo)通孔(Viahole)結(jié)構(gòu)。請再參照圖2，導(dǎo)電區(qū)塊120具有一中心端122及一導(dǎo)電走線124。其中導(dǎo)電走線124呈螺旋狀，且自中心端122向外擴展。連通柱130則連接至接地平面110與中心端122，在此，連通柱130為貫穿導(dǎo)通孔(Viahole)結(jié)構(gòu)，而中心端122也為空心結(jié)構(gòu)但卻與連通柱130電性導(dǎo)通。此導(dǎo)電區(qū)塊120概呈矩形。其中，導(dǎo)電區(qū)塊120的邊長d相應(yīng)于導(dǎo)電區(qū)塊120的螺旋匝數(shù)、導(dǎo)電走線124的線寬w與導(dǎo)電走線124間的線距s(即，s部份為切割開的部份，以形成導(dǎo)電走線124)。在一實施例中，導(dǎo)電區(qū)塊120與導(dǎo)電走線124的關(guān)系式可如下列公式d=(2N+l)w+2Ns，其中d代表導(dǎo)電區(qū)塊120的邊長、N代表導(dǎo)電區(qū)塊120的螺旋匝數(shù)、w代表導(dǎo)電走線124的線寬，而s代表導(dǎo)電走線124間的線距。以導(dǎo)電區(qū)塊120的螺旋匝數(shù)為1匝(N=l)為例(如圖2所示)，其導(dǎo)電區(qū)塊120的邊長d等于3倍的導(dǎo)電走線124的線寬w加上2倍的導(dǎo)電走線124間的線距s。以導(dǎo)電區(qū)塊120的螺旋匝數(shù)為2匝(N=2)為例(如圖3所示)，其導(dǎo)電區(qū)塊120的邊長d等于5倍的導(dǎo)電走線124的線寬w加上4倍的導(dǎo)電走線124間的線距s。于此雖僅以螺旋匝數(shù)為1匝和2匝為例，然本發(fā)明并不以此為限，可配合實際需求，調(diào)整導(dǎo)電區(qū)塊的螺旋匝數(shù)為任意匝數(shù)。于導(dǎo)電區(qū)塊120的上方可設(shè)置有一電源平面140，如圖4所示。導(dǎo)電區(qū)塊120與接地平面110形成一電容效應(yīng)，且此電容效應(yīng)的電容值相應(yīng)于導(dǎo)電區(qū)塊120的面積及導(dǎo)電區(qū)塊120與接地平面110的距離h。于此，其等效電容值大小如下其中Cl為導(dǎo)電區(qū)塊120與接地平面110之間的等效電容值、％、s。為介電常數(shù)、A代表導(dǎo)電區(qū)塊120的面積，而h代表導(dǎo)電區(qū)塊120與接地平面110的距離。導(dǎo)電區(qū)塊120與電源平面140也會形成一電容效應(yīng)，且此電容效應(yīng)的電容值相應(yīng)于導(dǎo)電區(qū)塊120的面積及導(dǎo)電區(qū)塊120與電源平面140的距離。于此，其等效電容值大小如下其中C2為導(dǎo)電區(qū)塊120與電源平面140之間的等效電容值、^s。為常數(shù)、d代表導(dǎo)電區(qū)塊120的面積，而h代表導(dǎo)電區(qū)塊120與電源平面140的距離。導(dǎo)電區(qū)塊120與連通柱130形成一電感效應(yīng)，且此電感效應(yīng)的等效電感值相應(yīng)于連通柱130的長度。于此，其等效電感值大小如下-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>其中L為導(dǎo)電區(qū)塊120與連通柱130之間的等效電感值，而h代表導(dǎo)電區(qū)塊120與電源平面140的距離(即，連通柱130的長度)。此電磁能隙結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于一多層電路板上，以抑制電源層與接地層之間的地彈噪聲。參照圖5，為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電磁能隙結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)電區(qū)塊120、連通柱130、接地層150及信號層160。于圖標(biāo)中雖僅繪制一信號層160，然本發(fā)明并不以此為限，可配合實際需求而于接地層150上設(shè)置有一層或多層信號層160，而導(dǎo)電區(qū)塊120則位于其中一信號層160上，并通過連通柱130貫穿信號層160而連接導(dǎo)電區(qū)塊120與接地層150(即，連通柱130連接導(dǎo)電區(qū)塊120與接地層150上的接地平面)。其中，參照圖2、圖3與圖5，每一導(dǎo)電區(qū)塊120具有一中心端122及一導(dǎo)電走線124。其中導(dǎo)電走線124呈螺旋狀，且自中心端122向外擴展。連通柱130分別對應(yīng)于導(dǎo)電區(qū)塊120，其貫穿信號層160，以連接所對應(yīng)的導(dǎo)電區(qū)塊120的中心端122與接地層150。在此，連通柱130為貫穿導(dǎo)通孔(Viahole)結(jié)構(gòu)，而中心端122也為空心結(jié)構(gòu)但卻與連通柱130電性導(dǎo)通。其中，于信號層160上可設(shè)置一個導(dǎo)電區(qū)塊120，或是設(shè)置多個呈矩形排列的導(dǎo)電區(qū)塊120，如圖6所示。于導(dǎo)電區(qū)塊120的上方可設(shè)置有一電源層170，如圖7所示。其中，電源層170上設(shè)置有電源平面。此外，由于電路板上難免有許多信號走線180穿梭其中，在一般的現(xiàn)實情況中，這樣會降低其過濾噪聲的效果。而本發(fā)明可于呈矩形排列的多個導(dǎo)電區(qū)塊120中間讓出一空隙，可以讓信號走線180可自呈矩形排列的多個導(dǎo)電區(qū)塊120的中間穿越，如圖8所示，但是對其過濾噪聲的效果并不會有受到太大的影響。此蠊旋形結(jié)構(gòu)能給予信號走線更大的彈性，而不會像傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對電路板的布線影響甚巨。一般而言，電磁能隙結(jié)構(gòu)要過濾越低頻的噪聲所需的面積也要相對變大，請參照圖9，為裸板、現(xiàn)有的矩形狀電磁能隙結(jié)構(gòu)與本發(fā)明的螺旋狀電磁能隙結(jié)構(gòu)的S21模擬示意圖。其中，——表示裸板的電磁能隙結(jié)構(gòu)的模擬示意圖；'………表示現(xiàn)有的矩形狀電磁能隙結(jié)構(gòu)的模擬示意圖；--為本發(fā)明的螺旋狀電磁能隙結(jié)構(gòu)N-1的模擬示意圖；一一表示本發(fā)明的螺旋狀電磁能隙結(jié)構(gòu)^2的模擬示意圖。其中，S21為隔離度，由圖9可發(fā)現(xiàn)，在相同的面積下，螺旋狀電磁能隙結(jié)構(gòu)可以抑制的噪聲頻率可以比傳統(tǒng)現(xiàn)有的矩形狀電磁能隙結(jié)構(gòu)低很多。其中N=2螺旋狀電磁能隙結(jié)構(gòu)又比N二l螺旋狀電磁能隙結(jié)構(gòu)所能抑制的頻率更低，而螺旋狀電磁能隙結(jié)構(gòu)相較于矩形狀電磁能隙結(jié)構(gòu)更能提供較大的電感，且電容(C1與C2)卻不會受到太大的影響。因此，要過濾相同頻率的噪聲，螺旋狀電磁能隙結(jié)構(gòu)可以使用較小的布線面積來達到所需抑制的特定頻率噪聲。請參照表1，電磁能隙結(jié)構(gòu)厚度1.54mm，S7=4.4，間隙寬度(gapwidh)=0.4跳如下-表l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由上表1可知，傳統(tǒng)矩形類型的矩形陣列式信號層隔絕設(shè)計其過濾效果FBW(FrequenceBandWidth,理論上愈大愈好)雖然較大(58.8%)，但其所占的布線面積也較大，而本發(fā)明的螺旋狀電磁能隙結(jié)構(gòu)于螺旋匝數(shù)N為1時其整體布線面積縮小40%，且效率卻僅減少20.3%(58.8%-35.5%)，其整體效率優(yōu)于傳統(tǒng)的矩形陣列式信號層隔絕設(shè)計;而于螺旋匝數(shù)N為2時，效率會更佳。如此一來，本發(fā)明除了可達到地彈噪聲抑制，也能節(jié)省電磁能隙結(jié)構(gòu)所需的布線空間，且能更彈性設(shè)計所需抑制的特定頻率噪聲。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。權(quán)利要求1.一種電磁能隙結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一接地平面；一導(dǎo)電區(qū)塊，包括一中心端；以及一導(dǎo)電走線，呈螺旋狀，從該中心端向外擴展；以及一連通柱，連接至該中心端與該接地平面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁能隙結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括一電源平面，位于該導(dǎo)電區(qū)塊的上方。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁能隙結(jié)構(gòu)，其特征在于，該連通柱為一貫穿導(dǎo)通孔結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁能隙結(jié)構(gòu)，其特征在于，該導(dǎo)電區(qū)塊概呈矩形。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁能隙結(jié)構(gòu)，其特征在于，該導(dǎo)電區(qū)塊的邊長的關(guān)系式為d-(2N+l)w+2Ns，其中d代表該導(dǎo)電區(qū)塊的邊長、N代表該導(dǎo)電區(qū)塊的螵旋匝數(shù)、w代表該導(dǎo)電走線的線寬，且s代表該導(dǎo)電走線間的線距。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁能隙結(jié)構(gòu)，其特征在于，該中心端為一空心結(jié)構(gòu)且與該連通柱電性導(dǎo)通。7.—種印刷電路板，其特征在于，包括一接地層；至少一信號層，位于該接地層上；多個導(dǎo)電區(qū)塊，位于該信號層中之一上，呈矩形排列，每一該導(dǎo)電區(qū)塊包括一中心端；以及一導(dǎo)電走線，概呈螺旋狀，從該中心端向外擴展；以及多個連通柱，分別對應(yīng)于該導(dǎo)電區(qū)塊，每一該連通柱貫穿該信號層，且連接于所對應(yīng)的該導(dǎo)電區(qū)塊的該中心端與該接地層。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的印刷電路板，其特征在于，還包括一電源層，位于該信號層上。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的印刷電路板，其特征在于，該該連通柱為一貫穿導(dǎo)通孔結(jié)構(gòu)。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的印刷電路板，其特征在于，該導(dǎo)電區(qū)塊為矩形。11.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的印刷電路板，其特征在于，該導(dǎo)電區(qū)塊的邊長的關(guān)系式為d-(2N+l)w+2Ns，其中d代表該導(dǎo)電區(qū)塊的邊長、N代表該導(dǎo)電區(qū)塊的螺旋匝數(shù)、w代表該導(dǎo)電走線的線寬，且s代表該導(dǎo)電走線間的線距。12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的印刷電路板，其特征在于，該中心端為一空心結(jié)構(gòu)且與該連通柱電性導(dǎo)通。全文摘要本發(fā)明公開了一種電磁能隙結(jié)構(gòu)及具該電磁能隙結(jié)構(gòu)的多層印刷電路板，此電磁能隙結(jié)構(gòu)包括接地平面、導(dǎo)電區(qū)塊及連通柱。導(dǎo)電區(qū)塊概呈矩形，具有中心端，以及呈螺旋狀且自中心端向外擴展的導(dǎo)電走線。導(dǎo)電區(qū)塊設(shè)置于接地平面的上方，且通過連通柱連接至導(dǎo)電區(qū)塊的中心端與接地平面。本發(fā)明除了可達到地彈噪聲抑制，也能節(jié)省電磁能隙結(jié)構(gòu)所需的布線空間，且能更彈性設(shè)計所需抑制的特定頻率噪聲。文檔編號H05K1/02GK101212860SQ20061015636公開日2008年7月2日申請日期2006年12月29日優(yōu)先權(quán)日2006年12月29日發(fā)明者楊志明,王健霖,薛光華,賴俊佑,郭維德申請人:英業(yè)達股份有限公司