(57)【要約】【課題】電磁気バンドギャップ構造物及びこれを含む印刷回路基板を提供すること。【解決手段】二つの導電層の間に位置する複数の導電板と、上記導電板のうちの二つの導電板間を夫々電気的に接続させるステッチングビアと、を含む電磁気バンドギャップ構造物であって、上記ステッチングビアは、一端が上記二つの導電板のうちの一つと接続する第１ビアと、一端が上記二つの導電板のうちの他の一つと接続する第２ビアと、上記二つの導電層の間において上記導電板とは異なる平面上に位置し、上記第１ビアの他端と上記第２ビアの他端との間を電気的に接続させる接続パターンと、を含み、上記第１ビア及び上記第２ビアのうちの一つは上記二つの導電層のうち少なくとも一つの同一平面を貫通するように形成されることを特徴とする電磁気バンドギャップ構造物を提供する。【選択図】        図７
2010010647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの導電層の間に位置する複数の導電板と、前記導電板のうちの二つの導電板間を夫々電気的に接続させるステッチングビアと、を含む電磁気バンドギャップ構造物であって、
前記ステッチングビアは、
一端が前記二つの導電板のうちの一つと接続する第１ビアと、
一端が前記二つの導電板のうちの他の一つと接続する第２ビアと、
前記二つの導電層の間において前記導電板とは異なる平面上に位置し、前記第１ビアの他端と前記第２ビアの他端とを電気的に接続させる接続パターンと、を含み、
前記第１ビア及び前記第２ビアのうちの一つが前記二つの導電層のうち少なくとも一つと同一の平面を貫通するように形成されることを特徴とする電磁気バンドギャップ構造物。
【請求項２】
前記二つの導電層のうちの少なくとも一つと同一の平面を貫通するように形成された前記一つのビアは、ＰＴＨであることを特徴とする請求項１に記載の電磁気バンドギャップ構造物。
【請求項３】
前記二つの導電層のうちの少なくとも一つと同一の平面を貫通する前記一つのビアは、前記同一平面上の導電層と電気的に分離されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁気バンドギャップ構造物。
【請求項４】
前記第１ビア及び前記第２ビアのうちの他の一つも前記二つの導電層のうち少なくとも一つと同一の平面を貫通するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の電磁気バンドギャップ構造物。
【請求項５】
前記二つの導電層のうち少なくとも一つと同一の平面を貫通するように形成された前記他の一つのビアは、ＰＴＨであることを特徴とする請求項４に記載の電磁気バンドギャップ構造物。
【請求項６】
前記二つの導電層のうち少なくとも一つと同一の平面を貫通する前記他の一つのビアは、前記貫通する同一平面上の導電層と電気的に分離されていることを特徴とする請求項４に記載の電磁気バンドギャップ構造物。
【請求項７】
前記接続パターンが形成される位置に対応して同一平面上に導電層が存在する場合、前記接続パターンは、前記接続パターンと同一平面上に位置する前記導電層に形成されたクリアランスホール内に収容されることを特徴とする請求項１に記載の電磁気バンドギャップ構造物。
【請求項８】
前記導電板は前記二つの導電層の間の一平面上の全面または面の一部に１列以上配置されることを特徴とする請求項１に記載の電磁気バンドギャップ構造物。
【請求項９】
印刷回路基板であって、
二つの導電層の間に位置する複数の導電板と、前記導電板のうちの二つの導電板間を夫々電気的に接続させるステッチングビアとを含む電磁気バンドギャップ構造物が、前記印刷回路基板に存在するノイズ源とノイズ遮蔽先との間のノイズ伝達可能経路に配置され、
前記ステッチングビアは、
一端が前記二つの導電板のうちの一つと接続する第１ビアと、
一端が前記二つの導電板のうちの他の一つと接続する第２ビアと、
前記二つの導電層の間において前記導電板とは異なる平面上に位置し、前記第１ビアの他端と前記第２ビアの他端とを電気的に接続させる接続パターンと、を含み、
前記第１ビア及び前記第２ビアのうちの一つは前記二つの導電層のうち少なくとも一つと同一の平面を貫通するように形成されることを特徴とする印刷回路基板。
【請求項１０】
前記二つの導電層のうち少なくとも一つと同一の平面を貫通するように形成された前記一つのビアはＰＴＨであることを特徴とする請求項９に記載の印刷回路基板。
【請求項１１】
前記二つの導電層のうち少なくとも一つと同一の平面を貫通する前記一つのビアは前記同一平面上の導電層と電気的に分離されていることを特徴とする請求項９に記載の印刷回路基板。
【請求項１２】
前記第１ビア及び前記第２ビアのうちの他の一つも前記二つの導電層のうち少なくとも一つと同一の平面を貫通するように形成されることを特徴とする請求項９に記載の印刷回路基板。
【請求項１３】
前記二つの導電層のうち少なくとも一つと同一の平面を貫通するように形成された前記他の一つのビアはＰＴＨであることを特徴とする請求項１２に記載の印刷回路基板。
【請求項１４】
前記二つの導電層のうち少なくとも一つと同一の平面を貫通する前記他の一つのビアは前記貫通する同一平面上の導電層と電気的に分離されていることを特徴とする請求項１２に記載の印刷回路基板。
【請求項１５】
前記接続パターンが形成される位置に対応する同一平面上に導電層が存在する場合、前記接続パターンは、前記接続パターンと同一平面上に位置する前記導電層に形成されたクリアランスホール内に収容されることを特徴とする請求項９に記載の印刷回路基板。
【請求項１６】
前記二つの導電層のうち少なくとも一つと前記導電板は互いに電気信号的に異なる層を構成することを特徴とする請求項９に記載の印刷回路基板。
【請求項１７】
前記印刷回路基板に互いに動作周波数の異なる二つの電子回路が搭載される場合、前記ノイズ源及び前記ノイズ遮蔽先は前記印刷回路基板における前記二つの電子回路が搭載されるそれぞれの位置に対応することを特徴とする請求項９に記載の印刷回路基板。
【請求項１８】
前記導電板は前記二つの導電層の間の一平面上の全面または面の一部に１列以上配置されることを特徴とする請求項９に記載の印刷回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁気バンドギャップ構造に関するもので、より詳しくは、特定周波数帯域の信号伝達を遮断する電磁気バンドギャップ構造物及びこれを含む印刷回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の電子機器や通信機器は、移動性要求が高まる最近の傾向を受けて、ますます小型化、薄型化、軽量化されている。これら電子機器及び通信機器には、その機器の機能や動作を実行するための多様な電子回路（アナログ回路及びデジタル回路）が複合的に含まれており、これら電子回路は、通常、印刷回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）に搭載されてその機能を実行する。
【０００３】
しかしながら、印刷回路基板に搭載された電子回路の大部分はそれぞれの動作周波数が異なる。そのため、多様な電子回路が複合的に搭載されている印刷回路基板においては、通常、一つの電子回路の動作周波数とそのハーモニクス（ｈａｒｍｏｎｉｃｓ）成分による電磁波が他の電子回路に伝達され、干渉することにより発生するノイズ問題、すなわち、混合信号の問題が多く存在する。ここで、伝達されるノイズは放射ノイズ（ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｎｏｉｓｅ）と伝導ノイズ（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｎｏｉｓｅ）とに大別できる。
【０００４】
図１に示すように、放射ノイズ１５５は、通常、電子回路に遮蔽用キャップを被せることにより容易に低減できるが、伝導ノイズ１５０は、基板内部の信号伝達経路を介して伝達されるため、ノイズを低減させる方法を見出すことが困難であった。
【０００５】
図１を参照して、ノイズ問題についてより具体的に説明する。図１は動作周波数が異なっている二つの電子回路が搭載された印刷回路基板の断面図である。図１には４層構造の印刷回路基板１００が示されているが、これ以外にも２層、６層、８層構造など、多様に変形可能である。
【０００６】
図１を参照すると、印刷回路基板１００には、四つの金属層１１０−１、１１０−２、１１０−３、１１０−４と、各金属層の間に介在する誘電層１２０−１、１２０−２、１２０−３が含まれている。印刷回路基板１００の最上位金属層１１０−１上には、異なる動作周波数を有する二つの電子回路１３０、１４０（以下、第１電子回路１３０、第２電子回路１４０と称する）が搭載されている。ここでは、第１電子回路１３０及び第２電子回路１４０はいずれもデジタル回路であると仮定する。
【０００７】
ここで、仮に金属層１１０−２を接地層（ｇｒｏｕｎｄ  ｌａｙｅｒ）、金属層１１０−３を電源層（ｐｏｗｅｒ  ｌａｙｅｒ）であるとすると、第１電子回路１３０及び第２電子回路１４０の各接地端子は金属層１１０−２に、各電源端子は金属層１１０−３に、電気的に接続される。また、印刷回路基板１００内のすべての接地層間、及びすべての電源層間はビア１６０を介して互いに電気的に接続される。
【０００８】
そのため、第１電子回路１３０と第２電子回路１４０とが互いに異なる動作周波数を有する場合には、図１に示すように、第１電子回路１３０の動作周波数及びそのハーモニクス成分による伝導ノイズ１５０が第２電子回路１４０に伝達され、第２電子回路１４０の正確な機能及び動作を妨げることになる。
【０００９】
このような伝導ノイズ問題は、電子機器が複雑になりデジタル回路の動作周波数が増加するにつれて、その解決がますます難しくなっている。特に、伝導ノイズ問題の典型的な解決方法であったバイパスキャパシタ（ｂｙｐａｓｓ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ）あるいはデカップリングキャパシタ（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ）による方法も、高周波数帯域を用いる電子機器には根本的な解決策となっていない。
【００１０】
また、これらの方法は、様々な電子回路が同一基板に設けられている複雑な配線構造の基板を有する場合や、ＳＩＰ（Ｓｙｓｔｅｍ  ｉｎ  Ｐａｃｋａｇｅ）のように狭い領域に多くの能動素子及び受動素子が設けられる場合や、またネットワークボードのように高周波数帯域における動作周波数を必要とする場合などには、根本的な解決に至らないという問題があった。
【００１１】
したがって、上述した伝導ノイズを解決するための一つの方策として、電磁気バンドギャップ構造（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｂａｎｄｇａｐ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ：ＥＢＧ）が注目されている。これは、印刷回路基板の内部に特定構造を有する電磁気バンドギャップ構造物を配置することにより、特定周波数帯域の信号を遮蔽するというものである。
【００１２】
このような電磁気バンドギャップ構造として最近研究されている形態は、図２ａ及び図２ｂに示すようなきのこ型構造（ｍｕｓｈｒｏｏｍ  ｔｙｐｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する電磁気バンドギャップ構造物である。
【００１３】
図２ａ及び図２ｂに示した電磁気バンドギャップ構造物２００は、それぞれ接地層及び電源層となる第１金属層２１１と第２金属層２１２との間に金属板２３２をさらに形成し、第１金属層２１１と金属板２３２とがビア２３４で接続されるきのこ型構造物２３０を繰り返し配置したものである。ここで、第１金属層２１１と金属板２３２との間には第１誘電層２２１が、金属板２３２と第２金属層２１２との間には第２誘電層２２２が介在している。
【００１４】
このように、きのこ型構造物２３０が第１金属層２１１と第２金属層２１２との間に繰り返し介在することにより、図２ｃ及び図２ｄに示すように、低周波数帯域の信号（ｘ）及び高周波数帯域の信号（ｙ）を通過させ、中間の特定周波数帯域の信号（ｚ）は遮蔽することができる。言い換えれば、図２ａ及び図２ｂの電磁気バンドギャップ構造物２００が、特定周波数帯域の信号を遮蔽する一種の帯域阻止フィルタ（ｂａｎｄ  ｓｔｏｐ  ｆｉｌｔｅｒ）として機能するということである。これは、図２ｃの等価回路図から容易に理解できる。
【００１５】
図２ｃのきのこ型構造の電磁気バンドギャップ構造物２００の等価回路図によれば、第１金属層２１１と第２金属層２１２との間にキャパシタンス成分Ｃ１及びインダクタンス成分Ｌ１が直列に接続されている。ここで、Ｃ１は、第２金属層２１２、第２誘電層２２２、及び金属板２３２により形成されたキャパシタンス成分であり、Ｌ１は、金属板２３２と第１誘電層２２１の間に位置したビア２３４により形成されたインダクタンス成分である。このようなＬ−Ｃ直列接続により、きのこ型構造の電磁気バンドギャップ構造物２００は一種の帯域阻止フィルタとして機能することができる。
【００１６】
しかしながら、上述したきのこ型構造の電磁気バンドギャップ構造物２００は、一つのインダクタンス成分及び一つのキャパシタンス成分のみをもって帯域阻止フィルタとしての機能を行うため、多様な製品に適用するのは困難であった。というのは、図２ａ及び図２ｂに示す構造から確保できるビア２３４の長さ（即ち、インダクタンス値）には限界があり、また、きのこ型構造物２３０は隣接した二つの金属層の間にだけ配置されるので、確保できるキャパシタンス値にも限界があるからである。
【００１７】
特に、最近、電子機器や通信機器がますます小型化、薄型化、軽量化されており、印刷回路基板内の狭い領域に配置したきのこ型構造の電磁気バンドギャップ構造物２００だけでは、所望するバンドギャップ周波数帯域を得るのがより一層難しくなった。すなわち、図２ａ及び図２ｂに示されたきのこ型構造の電磁気バンドギャップ構造物２００だけでは、多様な応用製品ごとに要求される条件や特性に合わせて、それぞれのバンドギャップ周波数帯域を調節したり、該バンドギャップ周波数帯域における伝導ノイズを所望するノイズレベルに低減するには限界があった。
【００１８】
したがって、電源層と接地層との間の伝導ノイズを画期的に遮蔽または低減でき、かつ、バンドギャップ周波数帯域の異なる多様な応用製品にも汎用的に適用できる電磁気バンドギャップ構造に関する研究が求められている。
【００１９】
また、多層ＰＣＢ構造に適用するに当たっても、積層工程数を減らして全体工程を簡素化し、工程を追加的に変更することなく、容易に実現可能な電磁気バンドギャップ構造の研究が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は、特定周波数帯域の伝導ノイズを遮蔽することのできる電磁気バンドギャップ構造物及びこれを含む印刷回路基板を提供することを目的の一つとする。
【００２１】
また、本発明は、バイパスキャパシタまたはデカップリングキャパシタなどを利用せずに、印刷回路基板内に特定構造を有する電磁気バンドギャップ構造物を配置することにより、伝導ノイズ問題を解決できる印刷回路基板を提供することを目的の一つとする。
【００２２】
本発明は、多層ＰＣＢ構造に適用するに当たり、積層工程数を減らして全体工程を簡素化し、工程を追加的に変更することなく、容易に実現可能な電磁気バンドギャップ構造物を提供することを目的の一つとする。
【００２３】
さらに、本発明は、多層印刷回路基板にさらに適しているデザインの柔軟性や自由度を具備し、かつ、多様なバンドギャップ周波数帯域に対して実現できるので、多様な応用製品及び電子機器に汎用的に適用できる電磁気バンドギャップ構造物及びこれを含む印刷回路基板を提供することを目的の一つとする。
【００２４】
本発明は、ネットワークボードのような高周波数帯域の動作周波数を用いる場合においても、高周波数帯域の伝導ノイズを遮蔽できる電磁気バンドギャップ構造物及びこれを含む印刷回路基板を提供することを目的の一つとする。本発明のさらに別の目的は下記の説明を通して容易に理解できよう。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明の一実施形態によれば、二つの導電層の間に位置する複数の導電板と、上記導電板のうちの二つの導電板間を夫々電気的に接続させるステッチングビアと、を含む電磁気バンドギャップ構造物であって、上記ステッチングビアは、一端が上記二つの導電板のうちの一つと接続する第１ビアと、一端が上記二つの導電板のうちの他の一つと接続する第２ビアと、上記二つの導電層の間において上記導電板とは異なる平面上に位置し、上記第１ビアの他端と上記第２ビアの他端とを電気的に接続させる接続パターンと、を含み、上記第１ビア及び上記第２ビアのうちの一つは上記二つの導電層のうち少なくとも一つと同一の平面上を貫通するように形成されることを特徴とする電磁気バンドギャップ構造物が提供される。
【００２６】
上記二つの導電層のうちの少なくとも一つと同一の平面を貫通するように形成された上記一つのビアはＰＴＨ（ｐｌａｔｅｄ  ｔｈｒｏｕｇｈ  ｈｏｌｅ）であってもよい。上記二つの導電層のうちの少なくとも一つと同一の平面を貫通する上記一つのビアは上記同一平面の導電層と電気的に分離されていてもよい。
【００２７】
上記第１ビア及び上記第２ビアのうちの他の一つも上記二つの導電層のうち少なくとも一つと同一の平面を貫通するように形成されることができる。上記二つの導電層のうち少なくとも一つと同一の平面を貫通するように形成された上記他の一つのビアはＰＴＨであってもよい。
【００２８】
上記二つの導電層のうち少なくとも一つと同一の平面を貫通する上記他の一つのビアは上記貫通する同一の平面の導電層と電気的に分離されていてもよい。
【００２９】
上記接続パターンが形成される位置に対応して同一平面上に導電層が存在する場合、上記接続パターンは、上記接続パターンと同一平面上に位置している上記導電層に形成されたクリアランスホール内に収容されることができる。上記導電板は上記二つの導電層の間の一平面上の全面または一部面に１列以上配置できる。
【００３０】
本発明の他の実施形態によれば、印刷回路基板であって、二つの導電層の間に位置する複数の導電板と、上記導電板のうちの二つの導電板間を夫々電気的に接続させるステッチングビアと、を含む電磁気バンドギャップ構造物が、上記印刷回路基板に存在するノイズ源とノイズ遮蔽先との間のノイズ伝達可能経路に配置され、上記ステッチングビアは、一端が上記二つの導電板のうちの一つと接続する第１ビアと、一端が上記二つの導電板のうちの他の一つと接続する第２ビアと、上記二つの導電層の間において上記導電板とは異なる平面上に位置し、上記第１ビアの他端と上記第２ビアの他端とを電気的に接続させる接続パターンと、を含み、上記第１ビア及び上記第２ビアのうちの一つは上記二つの導電層のうち少なくとも一つと同一の平面を貫通するように形成されることを特徴とする印刷回路基板が提供される。
【００３１】
上記二つの導電層のうち少なくとも一つと同一の平面を貫通するように形成された上記一つのビアはＰＴＨであってもよい。上記二つの導電層のうち少なくとも一つと同一の平面を貫通する上記一つのビアは上記同一平面上の導電層と電気的に分離されていてもよい。
【００３２】
上記第１ビア及び上記第２ビアのうちの他の一つも上記二つの導電層のうち少なくとも一つと同一の平面を貫通するように形成されることができる。上記二つの導電層のうち少なくとも一つと同一の平面を貫通するように形成された上記他の一つのビアはＰＴＨであってもよい。
【００３３】
上記二つの導電層のうち少なくとも一つと同一の平面を貫通する上記他の一つのビアは上記貫通する同一平面上の導電層と電気的に分離されていてもよい。上記接続パターンが形成される位置に対応して同一平面上に導電層が存在する場合、上記接続パターンは、上記接続パターンと同一平面上に位置している上記導電層に形成されたクリアランスホール内に収容されることができる。ここで、上記二つの導電層のうち少なくとも一つと上記導電板とは電気信号的に異なる層を構成できる。
【００３４】
上記印刷回路基板に動作周波数の互いに異なる二つの電子回路が搭載される場合、上記ノイズ源及び上記ノイズ遮蔽先は上記印刷回路基板において上記二つの電子回路が搭載されるそれぞれの位置に対応することができる。ここで、上記導電板は上記二つの導電層の間の一平面上の全面または面の一部に１列以上配置できる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の実施例による電磁気バンドギャップ構造物及び印刷回路基板によれば、特定周波数帯域の伝導ノイズを遮蔽することができる。また、本発明は、バイパスキャパシタまたはデカップリングキャパシタなどを利用せずに、印刷回路基板内に特定構造を有する電磁気バンドギャップ構造物を配置することにより、伝導ノイズ問題を解決することができる。
【００３６】
さらに、多層ＰＣＢ構造に電磁気バンドギャップ構造物を適用するに当たっても、本発明によれば、積層工程の数を減らして全体工程を簡素化し、工程を特に変更することなしに容易に多層ＰＣＢ構造を実現することができる。また、本発明は、多層印刷回路基板にさらに適したデザインの柔軟性や自由度を具備しており、多様なバンドギャップ周波数帯域に対して実現可能であるので、多様な応用製品及び電子機器に汎用的に適用することができる。
【００３７】
本発明によれば、ネットワークボードのような高周波数帯域の動作周波数が用いられる場合においても、高周波数帯域の伝導ノイズを遮蔽することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるため、本願では特定実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定することではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明を説明するに当たって、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００３９】
「第１」、「第２」などの用語は、多様な構成要素を説明するのに用いることに過ぎなく、上記構成要素が上記用語により限定されるものではない。上記用語は一つの構成要素を他の構成要素と区別する目的だけに用いられる。
【００４０】
例えば、本発明の権利範囲における第１構成要素は第２構成要素と命名されることもあり、同様に第２構成要素が第１構成要素と命名されることもある。「及び」／「または」という用語は、複数の関連のある記載項目の組み合わせまたは複数の関連のある記載項目のうち何れかの項目を含む。
【００４１】
ある構成要素が他の構成要素に「連結」あるいは「接続」されていると記載されたときには、その他の構成要素に直接的に連結あるいは接続されているということもでき、中間に他の構成要素が存在することもできると理解しなければならない。反面、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結」あるいは「直接接続」されていると記載されたときには、中間に他の構成要素が存在しないと理解すればよい。
【００４２】
本願で用いた用語は、特定の実施例を説明するために用いたものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文の中で明らかに表現しない限り、複数の表現を含む。本願において、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在を指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解しなければならない。
【００４３】
その他、定義しない限り、技術的または科学的な用語を含む、ここで用いられる全ての用語は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば一般的に理解される用語と同じ意味を有する。一般的に用いられ、辞書などに定義されている用語は、関連技術の文脈上の意味と同一の意味を有すると解釈すべきであって、本出願で明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味に解釈しない。
【００４４】
以下、図５〜図７に基づいて本発明の各実施例を詳細に説明するが、その前に、本発明の理解を助けるために、図３ａ〜図３ｃを参照して、本発明の基本原理を示すステッチングビアを含む電磁気バンドギャップ構造物について説明する。
【００４５】
後述する図３ａ〜３ｃとの比較により容易に確認できるが、図５〜図７に示している本発明の各実施例による電磁気バンドギャップ構造物は、３層以上の多層印刷回路基板（ｍｕｌｔｉ−ｌａｙｅｒ  ＰＣＢ）に適用できるステッチングビアを含む電磁気バンドギャップ構造物である。したがって、本発明の各実施例による電磁気バンドギャップ構造物は、図３ａ〜図３ｃに示されたステッチングビアを含む２層構造の電磁気バンドギャップ構造物及びその基本原理（すなわち、特定周波数帯域の遮蔽原理）を多層印刷回路基板に好適に、また、より柔軟に適用できる形態に拡張・変形させたものである。
【００４６】
したがって、下記の図３ａ〜図３ｃ、及び図４ａ〜図４ｅに関する説明の大部分は、２層構造であることを除けば、本発明の各実施例に対して、同一あるいは類似の原理としてそのまま適用できることは明らかである。
【００４７】
本発明の電磁気バンドギャップ構造を説明するに当たって、全般的には金属層及び金属板を用いる場合を中心に説明するが、これが金属ではなく他の導電性物質で製造された導電層（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｌａｙｅｒ）または導電板（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｐｌａｔｅ）でそれぞれ代替できることは当業者にとって自明なことである。
【００４８】
また、本明細書に添付されたすべての図面には、金属板がすべて同一平面上に積層されているように示されているが、その金属板が必ずしも同一平面上に積層される必要はない。しかし、金属板のすべてが一平面上に積層されない場合には２層以上の構造を有することになり、層数が増加することが問題となることもあるが、本発明の電磁気バンドギャップ構造物を多層印刷回路基板内に配置すると想定すれば、これが設計上の不利になるということにはならない。
【００４９】
図３ａ及び図３ｂには、ステッチングビアを含む２層構造の電磁気バンドギャップ構造物が示されている。ここで、図３ｂは図３ａに示されたステッチングビアを含む２層構造の電磁気バンドギャップ構造物をＡ−Ａ’線に沿って分離した断面図である。
【００５０】
ここで、本発明の実施例による電磁気バンドギャップ構造物、すなわち図５〜図７に示す電磁気バンドギャップ構造物との比較を明確にするために、参照番号３１０の金属層を第１金属層３１０と、参照番号３３１の金属板を第１金属板３３１と、参照番号３３２の金属板を第２金属板と、参照番号３３３の金属板を第３金属板３３３と、参照番号３２０の誘電層を第１誘電層３２０と、参照番号３４５のステッチングビアを第１ステッチングビア３４５と、参照番号３４９のステッチングビアを第２ステッチングビア３４９と称する。
【００５１】
図３ａ及び図３ｂを参照すると、電磁気バンドギャップ構造物は、複数の金属板３３１、３３２、及び３３３と、金属板と異なる平面上に位置する第１金属層３１０と、複数の金属板のうちの二つの金属板を電気的に接続させるステッチングビア３４５及び３４９とを含む。すなわち、図３ａ及び図３ｂに示された電磁気バンドギャップ構造物は、第１金属層３１０を第１層とし、金属板３３１、３３２、及び３３３を第２層とする２層構造を有している。ここで、第１金属層３１０と金属板３３１、３３２、及び３３３との間には第１誘電層３２０が介在している。
【００５２】
図面図示の便宜上、図３ａ及び図３ｂには、電磁気バンドギャップ構造物を構成する構成要素、すなわちステッチングビアを含む２層構造の電磁気バンドギャップ構造物の構成部分だけを示し、図３ａ及び図３ｂに示された第１金属層３１０及び金属板３３１、３３２、３３３は、多層印刷回路基板の内部に存在する任意の二つの金属層であるものとする。言い換えれば、第１金属層３１０の下部にはさらに他の金属層が存在可能であり、金属板３３１、３３２、３３３の上部にもさらに他の金属層が存在可能である。
【００５３】
例えば、図３ａ及び図３ｂに示された電磁気バンドギャップ構造物は、伝導ノイズを遮蔽するために、多層印刷回路基板内においてそれぞれ電源層及び接地層を構成する任意の二つの金属層間に配置される。これは図５〜図７に示す他の実施例による電磁気バンドギャップ構造物についても同様である。また、伝導ノイズ問題は必ずしも電源層と接地層との間に限られないので、図３ａ、図３ｂ、図５〜図７に示された電磁気バンドギャップ構造物は、多層印刷回路基板内における互いに異なる層にある二つの接地層の間あるいは二つの電源層の間にも配置できることは自明である。
【００５４】
第１金属層３１０は、電気的信号を伝達するために印刷回路基板内に存在する任意の一金属層とすることができる。例えば、第１金属層３１０は電源層または接地層として機能する金属層、または信号ラインを構成する信号層として機能する金属層とすることができる。
【００５５】
この場合、第１金属層３１０は、複数の金属板とは異なる平面に位置し、かつ、複数の金属板と電気的に分離されている。すなわち、第１金属層３１０は印刷回路基板内で複数の金属板３３１、３３２、３３３と電気信号的に異なる層を構成する。例えば、第１金属層３１０が電源層である場合、金属板は接地層と電気的に接続され、第１金属層３１０が接地層である場合、金属板は電源層と電気的に接続される。または、第１金属層３１０が信号層である場合、金属板は接地層と電気的に接続され、第１金属層３１０が接地層である場合、金属板は信号層と電気的に接続される。
【００５６】
複数の金属板３３１、３３２、３３３は、第１金属層３１０上部の一平面上に位置する。このとき、二つの金属板間はステッチングビアを介して電気的に接続され、このように、二つの金属板間を電気的に接続させるそれぞれのステッチングビアにより、複数の金属板すべてが電気的に一つに接続することになる。
【００５７】
図３ａには、一つの金属板がそれと隣接した金属板と夫々一つのステッチングビアを介して接続され、このようにして金属板のすべてが電気的に接続される形態（図４ａ参照）が示されているが、すべての金属板が電気的に一つに接続されて閉ループを形成することができれば、ステッチングビアを介した金属板間の接続方式は如何なる方式を採用してもよい。
【００５８】
また、図３ａ及び図３ｂには図面図示の便宜上、同一面積の四角形の形状を有する三つの金属板だけを示したが、その他にも様々な変形が可能であることは自明である。これについて図４ａ〜図４ｅを参照して簡単に説明する。
【００５９】
金属板は、図４ａのような四角形、図４ｂのような三角形の形状以外にも、六角形、八角形などの多様な多角形の形状や、円形または楕円形などの形状を有することができ、その形状に特に制限はない。また、金属板は図４ａ、図４ｂ、図４ｅに示すように、すべてが同じサイズ（面積、厚さ）を有してもよく、図４ｃ及び図４ｄに示すように、異なるサイズを有して大きさの異なる複数のグループ別に配置されてもよい。
【００６０】
図４ｃを参照すると、相対的に大きいサイズの大金属板Ｂと相対的に小さいサイズの小金属板Ｃとが交互に配列されており、各金属板はステッチングビアを介して、隣接する金属板と電気的に接続している。図４ｄでは、相対的にサイズの大きな大金属板Ｄと相対的にサイズの小さな小金属板Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４が配置されている。小金属板Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４は２×２で配列されており、全体的に大金属板Ｄとほぼ同じ面積を占めるものである。小金属板Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４は、四つのステッチングビアを介して、隣接する金属板と電気的に接続する。一方、大金属板Ｄには隣接する小金属板が８個あり、８個のステッチングビアを介して隣接する小金属板と電気的に接続していることが分かる。
【００６１】
図４ａ〜図４ｅは、印刷回路基板内に配置、配列された電磁気バンドギャップ構造物を上から見た様子を示したものであって、図面でのそれぞれの金属板は、電磁気バンドギャップ構造物におけるそれぞれのセルに対応する。すなわち、図４ａ〜図４ｄは、印刷回路基板の一面全体に電磁気バンドギャップ構造物が繰り返し配置されている図であり、図４ｅは印刷回路基板の一面中の一部分だけに電磁気バンドギャップ構造物が帯状に配置されている図である。
【００６２】
すなわち、図４ａ〜図４ｄのように、印刷回路基板の一面全体に電磁気バンドギャップ構造物のセルを密に配置・配列することが可能であり、図４ｅのように、経路の一部だけに配置・配列することも可能である。例えば、図４ｅを参照すると、ノイズ源１１とそのノイズ遮蔽先１２との間に、セルをノイズ伝達可能経路に沿って１列以上繰り返し配置することが可能であり、また、ノイズ源２１とそのノイズ遮蔽先２２との間にノイズ伝達可能経路を横切って遮る形態（遮蔽シールドの形態）でセルを１列以上配置することも可能である。
【００６３】
ここで、ノイズ源及びノイズ遮蔽先は、印刷回路基板に搭載された動作周波数の互いに異なる二つの電子回路（上述した図１の第１電子回路１３０及び第２電子回路１４０）を想定でき、特に、電子回路をデジタル回路と仮定する場合、その二つの電子回路が印刷回路基板上に搭載される位置にそれぞれ対応させることができる。
【００６４】
ステッチングビアは、複数の金属板のうちの二つを互いに電気的に接続させることができる。図３ａ、図３ｂ、及び図４ａ〜図４ｅには、ステッチングビアが、隣接した二つの金属板間を電気的に接続させる方式が採用されているが、一つのステッチングビアを介して接続する二つの金属板が必ずしも隣接している必要はない。また、図３ａには、一つの金属板が他の金属板と一つのステッチングビアを介して接続されているが、二つの金属板間を接続させるステッチングビアの数は特に制限されない。
【００６５】
しかしながら、以下では、隣接した二つの金属板が一つのステッチングビアを介して接続される場合を中心に説明する。ステッチングビアを介して二つの金属板を電気的に接続するに当っては、これら金属板が同一平面上で接続されるのではなく、金属板の置かれた平面とは異なる平面を経由して、隣接した金属板を相互に電気的に接続する。
【００６６】
ここで、ステッチングビアは、金属板間の電気的接続のために、第１ビア及び第２ビアの内壁だけにメッキ層が形成される形態あるいはその内部が導電性物質、例えば、導電性ペーストなどで充填される形態で構成され、その接続パターンも金属のような導電性物質で構成されることは自明なことである。
【００６７】
このようにして、第１ステッチングビア３４５が第１金属板３３１と第２金属板３３２とを電気的に接続するとき、第１金属板３３１→第１ビア３４１→第１金属層３１０と同一平面上に位置する接続パターン３４３→第２ビア３４２→第２金属板３３２の経路を経ることになる。これと同様に、第２ステッチングビア３４９が第２金属板３３２と第３金属板３３３とを電気的に接続するとき、第２金属板３３２→第１ビア３４６→第１金属層３１０と同一平面上に位置する接続パターン３４８→第２ビア３４７→第３金属板３３３の経路を経ることになる。
【００６８】
そのため、第１ステッチングビア３４５は、一端３４１ａが第１金属板３３１に接続し、第１誘電層３２０を貫通して形成される第１ビア３４１と、一端３４２ａが第２金属板３３２に接続し、第１誘電層３２０を貫通して形成される第２ビア３４２と、一端が第１ビア３４１の他端３４１ｂに接続され、他端が第２ビア３４２の他端３４２ｂに接続されて、第１金属層３１０と同一平面上を経由するように位置した接続パターン３４３と、を含んで形成される。
【００６９】
また、第２ステッチングビア３４９は、一端３４６ａが第２金属板３３２に接続し、第１誘電層３２０を貫通して形成される第１ビア３４６と、一端３４７ａが第３金属板３３３に接続し、第１誘電層３２０を貫通して形成される第２ビア３４７と、一端が第１ビア３４６の他端３４６ｂに接続され、他端が第２ビア３４７の他端３４７ｂに接続されて、第１金属層３１０と同一平面上を経由するように位置した接続パターン３４８と、を含んで形成される。
【００７０】
すなわち、第１ステッチングビア３４５及び第２ステッチングビア３４９が、第１金属板３３１と第２金属板３３２及び第２金属板３３２と第３金属板３３３とをそれぞれ電気的に接続するために、特定部分即ちそれぞれの接続パターン３４３、３４８は、金属板と同一平面ではなく、異なる平面（ここでは第１金属層３１０）を経由するように設計される。
【００７１】
ここで、第１ステッチングビア３４５及び第２ステッチングビア３４９を構成するそれぞれのビア３４１及び３４２、３４６及び３４７の一端及び他端にはビアランドが形成される。ビアランドは、ビア形成時におけるドリル工程での位置ずれを克服するために設けられるものであって、ビアの面積より大きく設けられる。これは、図３ａに各ビアの両方の端部の面積がビアの面積より大きく図示されたことから容易に確認することができる。
【００７２】
また、第１ステッチングビア３４５の接続パターン３４３及び第２ステッチングビア３４９の接続パターン３４８は、第１金属層３１０に形成されたクリアランスホール３５１、３５２内にそれぞれ収容できる。これは、第１金属層３１０が金属板とは電気信号的に異なる層を構成するためであって、ステッチングビアを通じて電気的に接続された金属板と第１金属層３１０との間を電気的に分離するために、ステッチングビアの各接続パターン３４３、３４８を第１金属層３１０に形成されたクリアランスホール３５１、３５２内に収容することである。
【００７３】
上述したように、ステッチングビアを含む２層構造の電磁気バンドギャップ構造物は、図３ｂの点線で囲まれた一つのセル３００を基準にする場合、二つの金属板３３１、３３２間が一つのステッチングビア３４５を介して、一つの金属板３３１→ステッチングビア３４５（すなわち、第１ビア３４１→接続パターン３４３→第２ビア３４２）→他の一つの金属板３３２の順で直列に接続する。このような構造を有する電磁気バンドギャップ構造物による等価回路図を図３ｃに示す。
【００７４】
図３ｃの等価回路図を図３ｂの点線部分のセル３００に対応させて説明すると、インダクタンス成分Ｌ１は第１ビア３４１に該当し、インダクタンス成分Ｌ２は第２ビア３４２に該当し、インダクタンス成分Ｌ３は接続パターン３４３に該当する。Ｃ１は、金属板３３１、３３２とその上部に位置する他の任意の誘電層及び金属層とによるキャパシタンス成分であり、Ｃ２及びＣ３は接続パターン３４３を基準にしてその同一平面に位置した第１金属層３１０と、その下部に位置する他の任意の誘電層及び金属層によるキャパシタンス成分である。
【００７５】
等価回路図で示したように、図３ａ及び図３ｂの電磁気バンドギャップ構造物は特定周波数帯域の信号を遮蔽する帯域阻止フィルタとして機能することができる。すなわち、図３ｃの等価回路図から分かるように、低周波数帯域の信号（ｘ）及び高周波数帯域の信号（ｙ）は、電磁気バンドギャップ構造物を通過し、その中間の特定周波数帯域の信号（ｚ１）、（ｚ２）、（ｚ３）は電磁気バンドギャップ構造物により遮蔽される。
【００７６】
ここで注目すべきは、図３ａ及び図３ｂの電磁気バンドギャップ構造物はステッチングビアを含む２層構造であり、それぞれ三つのインダクタンス成分及び三つのキャパシタンス成分による複数の遮蔽経路（図３ｃのｚ１、ｚ２、ｚ３）を有するため、より広くて多様なバンドギャップ周波数帯域を有することができる点である。しかし、前述した図２ａ及び図２ｂのきのこ型構造の電磁気バンドギャップ構造物は、単一の遮蔽経路（すなわち、一つのインダクタンス成分及び一つのキャパシタンス成分による単一経路）を有するので、非常に限定された狭いバンドギャップ周波数帯域を有することしかできなかった。
【００７７】
このように図３ｃの等価回路図によれば、図３ａ及び図３ｂに示されたステッチングビアを含む２層構造の電磁気バンドギャップ構造物が、図２ａ及び図２ｂに示されたきのこ型構造の電磁気バンドギャップ構造物に比べて、より広い範囲を遮蔽し、優れた遮蔽効率を有する構造であることが分かる。
【００７８】
また、ステッチングビアを含む電磁気バンドギャップ構造物によれば、隣接した金属板同士が、異なる平面上を経由するステッチングビアを介して電気的に接続されるので、きのこ型構造の電磁気バンドギャップ構造物に比べて、ビアの長さを十分に確保できるという利点がある。ここで、ステッチングビアの長さは、確保可能なインダクタンス値に比例するので、この点が電磁気バンドギャップ構造物におけるインダクタンス値を十分に調整できるという利点として作用する。さらに、異なる平面を経由するステッチングビアを介して金属板同士が接続するので、金属板同士を接続させるためのパターンをそれと同一層に形成する必要がなく、金属板間の離隔間隔を狭めることができるという利点がある。金属板間の離隔間隔が狭くなるほどそのギャップ（ｇａｐ）に存在するキャパシタンス値は増加するので、これは、電磁気バンドギャップ構造物におけるキャパシタンス値を十分に調整できるという利点として作用する。
【００７９】
図３ｃの等価回路図において各キャパシタンス成分は、金属板と金属層との間の離隔間隔、隣接した金属板同士の離隔間隔、金属層同士または金属層と金属板との間に介在する誘電層を構成する誘電物質の誘電率、金属板のサイズ、形状、面積などのような要素により異なる値を持つことができる。インダクタンス成分も、ステッチングビアを構成する各ビア及び接続パターンの形状、長さ、直径、厚さ、幅などのような要素により異なる値をとることができる。したがって、上述した多様な要素を適切に調整・設計すれば、図３ａ及び図３ｂに示された構造物を特定周波数帯域の信号またはノイズを遮蔽または低減させるための電磁気バンドギャップ構造物（一種の帯域阻止フィルタとして機能する）として汎用的に活用することができる。
【００８０】
したがって、図４ａ〜図４ｄの印刷回路基板内の任意の基板一面全体に、あるいは、図４ｅのように一面の一部だけに、図３ａ及び図３ｂの構造物、または後述する図５〜図７の構造物をその印刷回路基板内に存在するノイズ伝達可能経路上に繰り返し配列すると、特定周波数帯域の信号伝達を遮蔽できる電磁気バンドギャップ構造として機能することができる。
【００８１】
以上、図３ａ及び図３ｂを参照して、第１金属層３１０を下層とし、金属板３３１、３３２、３３３を上層とし、その間に第１誘電層３２０を介在する２層構造のステッチングビアを含む電磁気バンドギャップ構造物を中心に説明したが、当該電磁気バンドギャップ構造物が、必ずしも図３ａ及び図３ｂに示すような形態及び構造を有する必要はない。
【００８２】
一例として、ステッチングビアを含む電磁気バンドギャップ構造物は、ステッチングビア及び金属板が位置している領域の下方に必ずしも図３ａ及び図３ｂに示されたような金属層３１０が存在する必要はない。これは、ステッチングビアの接続パターンの形成位置が必ずしも金属層が存在する部分である必要はないからである。
【００８３】
すなわち、接続パターンが形成される位置に対応して同一平面上に任意の金属層が存在する場合、接続パターンは、図３ａ及び図３ｂに示されたように、同一平面上の金属層３１０に形成されたクリアランスホール３５１、３５２内に収容される形態で形成されるが、これ以外にも、図８ｂに示すように、後述する接続パターンの形成位置に別途の金属層が存在しない場合も想定できるからである。
【００８４】
さらに、ステッチングビアを含む２層構造の電磁気バンドギャップ構造物が、図３ａ及び図３ｂに示されたような積層構造を常に有することは必ずしも必要ではない。すなわち、ステッチングビアを含む２層構造の電磁気バンドギャップ構造物は、金属板を下層、金属層を上層とし、その間に介在した誘電層を貫通するステッチングビアを含む積層構造（図３ａ及び図３ｂの積層構造の上下が逆になった形態）を有することもできる。このような場合にも、上述したノイズ遮蔽効果を期待できるのは自明なことである。
【００８５】
以下、本発明の各実施例による電磁気バンドギャップ構造物及びこれを含む印刷回路基板について、図５〜図７を参照して説明し、図３ａ〜図４ｅにおける説明と重複する説明については省略し、本発明の各実施例の特徴を主として説明する。上述したように、図３ａ及び図３ｂに示されたステッチングビアを含む電磁気バンドギャップ構造物に関する説明は、２層構造を採用したこと以外すべて、技術的思想／原理の面で図５〜図７に記載の本発明の各実施例に同様に適用することができるからである。
【００８６】
先ず、図面図示の便宜上、図５〜図７は多層印刷回路基板１００内に存在する複数の金属層中、特に本発明の電磁気バンドギャップ構造物が位置している部分と直接関連のある一部金属層だけを中心に、その一部の断面を図示した断面図である。したがって、図５〜図７に示された断面図の最上位層の上部または最下位層の下部には少なくとも一つの異なる金属層がさらに存在することができ、当然、図５〜図７に示された各金属層間、金属層と金属板との間にも少なくとも一つの金属層が、さらに存在することもできる。
【００８７】
また、図５〜図７は、図面図示の便宜や本発明の明確な理解を助けるために、三つの金属板だけを示し、一つの金属板を基準として、隣接する別の一つ、及びさらに別の一つの金属板がそれぞれ一つのステッチングビアを介して電気的に接続する場合（すなわち、一つのセルを基準にして、隣接した他の二つのセルとの間を接続する場合）を中心に例示したものに過ぎない。すなわち、本発明の各実施例による電磁気バンドギャップ構造物は、上述した図４ａ〜図４ｅに基づいて説明したように、基板全体又は基板の一部に多様な形状、サイズ、配列をもって配置することができ、当業者は本明細書を通じてこれを明確に理解できよう。
【００８８】
したがって、以下では、複数の金属板のうちの二つの金属板が一つのステッチングビアを介して電気的に接続する部分（図５〜図７の点線表示部分の５００、６００、７００参照）を中心に本発明の各実施例による電磁気バンドギャップ構造物を説明する。
【００８９】
図５は、本発明の第１の実施例によるステッチングビアを含む多層構造の電磁気バンドギャップ構造物及びこれを含む印刷回路基板を示す断面図である。本発明の第１の実施例による電磁気バンドギャップ構造物は、二つの金属層間の一平面上に位置する複数の金属板と、複数の金属板のうちの二つの金属板間を電気的に接続させるステッチングビアと、を含む。ここで、複数の金属板５３１、５３２、５３３と二つの金属層５１１、５１２との間にはそれぞれ誘電層５２０、５２１、５２２が介在することができる。
【００９０】
以下、図面説明の便宜上、また図３ａ、３ｂに示された電磁気バンドギャップ構造との比較を容易にするために、参照番号５１１の金属層を第１金属層５１１と、参照番号５１２の金属層を第２金属層５１２と、参照番号５１３の金属層を第３金属層５１３と、参照番号５３１の金属板を第１金属板５３１と、参照番号５３２の金属板を第２金属板５３２と、参照番号５３３の金属板を第３金属板５３３と、参照番号５２０の誘電層を第１誘電層５２０と、参照番号５２１の誘電層を第２誘電層５２１と、参照番号５２２の誘電層を第３誘電層５２２と称する。ただし必ずしも参照番号５２１及び５２２の層が誘電層である必要はない。
【００９１】
また、図５を参照すると、第１金属層５１１と第２金属層５１２との間の一平面上に第１金属板５３１、第２金属板５３２、第３金属板５３３が配置されており、第１金属板５３１と第２金属板５３２との間及び第２金属板５３２と第３金属板５３３との間は、夫々に一つのステッチングビアを介して電気的に接続されている。これについて、図５の点線表示領域５００、即ち第１金属板５３１と第２金属板５３２との間を電気的に接続させるステッチングビア５４５部分を中心に詳細に説明する。
【００９２】
本発明の第１の実施例によるステッチングビア５４５は、第１金属板５３１から第１金属層５１１の位置する平面まで延長された第１ビア５４１と、第２金属板５３２から第１金属層５１１の位置する平面まで延長された第２ビア５４２と、第１ビア５４１と第２ビア５４２を電気的に接続する接続パターン５４３と、を含む。ここで、接続パターン５４３は、第１金属層５１１と第２金属層５１２の間において金属板５３１、５３２、５３３とは異なる平面上に位置している。
【００９３】
ここで、接続パターン５４３が形成される位置に対応して同一平面上に異なる金属層が存在する場合（図５の第３金属層５１３参照）、接続パターン５４３は同一平面上の金属層に形成されたクリアランスホール５５１内に収容できることは上述したとおりである。一方、接続パターン５４３が形成される位置に対応して同一平面上に異なる金属層が存在しないこともあり、そのような場合には別途にクリアランスホールなどを備える必要はない。
【００９４】
このように、本発明の第１の実施例によるステッチングビア５４５は、金属板と接続パターンとの間の部分５４１ａ、５４２ａ以外にも、接続パターンからその下方に、第１金属層５１１の位置する平面に向かって延長された部分５４１ｂ、５４２ｂがさらに存在することから、図３ａ及び図３ｂに示された電磁気バンドギャップ構造物におけるステッチングビアとは異なる構造を有する。
【００９５】
ただし、図５ではステッチングビア５４５を構成する第１ビア５４１及び第２ビア５４２の両方が第１金属層５１１と同一の平面に向かって延長されるように示されているが、その内、一つだけが第１金属層５１１に向かって延長されて第１金属層５１１と同一の平面を貫通するように形成されることもできる。
【００９６】
第１ビア５４１または／及び第２ビア５４２は、金属板から第１金属層５１１まで延長されているが、これら第１金属層５１１／接続パターン／金属板を全て貫通するメッキ貫通孔（以下、ＰＴＨと称する）であってもよい。ここで、金属板と第１金属層５１１が電気信号の異なる層を構成する場合には、第１金属層５１１とＰＴＨとの間が電気的に分離される必要があるので、第１金属層５１１のＰＴＨが貫通する位置に対応する部分に図５の５５２のようにクリアランスホールが形成される。
【００９７】
また、金属板と接続パターンを経由して第１金属層５１１と同一平面に向かって延長される第１ビア５４１または／及び第２ビア５４２は、複数のＢＶＨ（ｂｌｉｎｄ  ｖｉａ  ｈｏｌｅ）あるいはＩＶＨ（ｉｎｎｅｒ  ｖｉａ  ｈｏｌｅ）などにより形成され得る。例えば、第１ビア５４１は、第１金属板５３１と接続パターン５４３との間の部分５４１ａ、及び接続パターン５４３と第１金属層５１１との同一平面の間の部分５４１ｂを、夫々別のＢＶＨを用いて接続させることができる。ここで、二つのＢＶＨ間が電気的に接続可能に形成されると仮定しても、必ずしも図５のように中心軸が同一である必要はない。通常、３層以上の層間ビア接続方式としては、スタックビア（ｓｔａｃｋ  ｖｉａ）方式、スタッガードビア（ｓｔａｇｇｅｒｅｄ  ｖｉａ）方式、Ｏリングビア（ｏ−ｒｉｎｇ  ｖｉａ）方式、ＰＴＨ（ｐｌａｔｅｄ  ｔｈｒｏｕｇｈ  ｈｏｌｅ）方式などがあり、これらは公知技術であるため、その詳細な説明は省略する。
【００９８】
以下、ステッチングビア５４５を構成する第１ビア５４１及び第２ビア５４２について説明する。
【００９９】
ステッチングビア５４５の第１ビア５４１及び第２ビア５４２をＢＶＨ又はＩＶＨを用いて形成すると仮定する。ここで、本発明の第１の実施例によるステッチングビアを含む電磁気バンドギャップ構造物を多層印刷回路基板の内層に形成するに当って、金属板／接続パターン／第１金属層５１１の積層工程に加えて、金属板と接続パターンの間、及び接続パターンと第１金属層５１１の同一平面との間のそれぞれにＢＶＨ又はＩＶＨを形成する工程が追加され、積層工程数の増加が問題になる。
【０１００】
特に本発明では、ビアによってインダクタンス成分を確保するために、第１ビア５４１または／及び第２ビア５４２がよりたくさんの層を経由して延長して形成される。このような場合、ステッチングビアが一つだけではなく、図４ａ〜図４ｅに示すように金属板を電気的に接続させるために多数のステッチングビアが備えられるため、追加される積層工程数はさらに増加することになる。
【０１０１】
したがって、多層印刷回路基板の内層に本発明の各実施例によるステッチングビアを含む電磁気バンドギャップ構造物を適用させる場合、ステッチングビアを構成する第１ビア及び第２ビアがＢＶＨやＩＶＨを用いて形成されることは、全体的なＰＣＢ作製工程に照らして見ると適切な方法ではないと言える。
【０１０２】
一方、前述した工程数の問題は、ステッチングビアを構成する第１ビア及び第２ビアをＰＴＨで置き換えて用いることにより解消できる。多層印刷回路基板の製作工程上、通常の層間電気的接続のために設けられたＰＴＨが、そのまま本発明におけるステッチングビアを構成する第１ビアまたは／及び第２ビアとして活用されれば、積層工程数を増やすことなく、かつ、既存のＰＣＢ製作工程を変更することなく本発明の電磁気バンドギャップ構造を多層印刷回路基板に適用することができる。これは、多層印刷回路基板の設計する際、多層印刷回路基板のＰＴＨの形成位置に対応して各ステッチングビアの第１ビア／第２ビアが位置するように、電磁気バンドギャップ構造物を配置／設計すれば実現可能である。
【０１０３】
上述したように、本発明の実施例によるステッチングビアを含む電磁気バンドギャップ構造物は、多層印刷回路基板への適用に好適であり、デザインの柔軟性も具備して、多様な応用製品、電子機器に汎用的に適用することができる。
【０１０４】
図６は、本発明の第２の実施例によるステッチングビアを含む多層構造の電磁気バンドギャップ構造物及びこれを含む印刷回路基板を示す断面図である。また、図８ａは図６に示した電磁気バンドギャップ構造物に関する立体斜視図である。
【０１０５】
本発明の第２の実施例による電磁気バンドギャップ構造物は、二つの金属層間の一平面上に位置する複数の金属板と、複数の金属板のうちの二つの金属板間を電気的に接続させるステッチングビアと、を含む。
【０１０６】
以下、図面に基づいて説明するにあたり、便宜上、また図３ａ、図３ｂ、図５に示された電磁気バンドギャップ構造との比較を簡便にするために、参照番号６１１の金属層を第１金属層６１１と、参照番号６１２の金属層を第２金属層６１２と、参照番号６１３の金属層を第３金属層６１３と、参照番号６３１の金属板を第１金属板６３１と、参照番号６３２の金属板を第２金属板６３２と、参照番号６３３の金属板を第３金属板６３３と、参照番号６２０の誘電層を第１誘電層６２０と、参照番号６２１の誘電層を第２誘電層６２１と、参照番号６２２の誘電層を第３誘電層６２２と称する。ただし、必ずしも参照番号６２１及び６２２の層が誘電層である必要はない。
【０１０７】
図６及び図８ａを参照すると、第１金属層６１１と第２金属層６１２との間の一平面上に第１〜第３金属板６３１、６３２、６３３が位置しており、第１金属板６３１と第２金属板６３２との間、及び第２金属板６３２と第３金属板６３３との間は夫々一つのステッチングビアを介して電気的に接続されている。これについて、図６の点線で表示された領域６００、すなわち第１金属板６３１と第２金属板６３２を電気的に接続するステッチングビア６４５部分を中心に説明する。
【０１０８】
本発明の第２の実施例によるステッチングビア６４５は、第１金属板６３１からの一方向が接続パターン６４３に向かい、他方向が第２金属層６１２の位置した平面に向かって延長された第１ビア６４１と、第２金属板６３２からの一方向が接続パターン６４３に向かい、他方向が第２金属層６１２の位置した平面に向かって延長された第２ビア６４２と、第１ビア６４１と第２ビア６４２を電気的に接続させる接続パターン６４３と、を含む。ここで、接続パターン６４３は、第１金属層６１１と第２金属層６１２との間にあって金属板６３１、６３２、６３３とは異なる平面上に位置する。
【０１０９】
ここで、接続パターン６４３が形成される位置に対応して同一平面上に他の金属層が存在する場合（図６及び図８ａの第３金属層６１３参照）、接続パターン６４３は同一平面上の金属層に形成されたクリアランスホール６５１内に収容することができ、接続パターン６４３が形成される位置に対応して同一平面上に他の金属層が存在しない場合には別にクリアランスホールを設ける必要がないのは自明である。
【０１１０】
このように、本発明の第２の実施例によるステッチングビア６４５は、金属板と接続パターン間に設けられた部分（具体的には図６及び図８ａにおける６４１ａ、６４２ａ部分）以外にも、金属板からその上方の第２金属層６１２の平面に向かう延長部分（具体的には図６及び図８ａにおける６４１ｂ、６４２ｂ）がさらに存在するということから、図３ａ、図３ｂ及び図５に示す電磁気バンドギャップ構造物におけるステッチングビアとは構造的に異なる。
【０１１１】
ただし、図６及び図８ａに示されたステッチングビア６４５は、第１ビア６４１及び第２ビア６４２の両方が第２金属層６１２と同一平面に向かって延長されているが、その内の一つだけが、第２金属層６１２に向かって延長され第２金属層６１２と同一平面を貫通して形成されることも可能である。
【０１１２】
この時、金属板から接続パターンと第２金属層６１２とに延長される第１ビア６４１または／及び第２ビア６４２は、複数のＢＶＨあるいはＩＶＨによって設けられてもよいが、ＰＣＢ製造工程上の積層工程数を考慮すると、第２金属層６１２／金属板／接続パターンを全て貫通するＰＴＨであることがより好ましく、これは図５で行った説明と類似し、これによる利点も上述した通りである。また、ここで、金属板と第２金属層６１２とが電気信号的に異なる層を構成する場合には互いに電気的に分離される必要があるので、第２金属層６１２のＰＴＨが貫通する位置に対応する部分にはクリアランスホール６５２が形成される必要があることも上述した通りである。
【０１１３】
また、図８ｂには、図８ａの立体斜視図から第２金属層６１２及び第３金属層６１３を除いた形態が示されている。これは、上述したように多層印刷回路基板において、本発明による電磁気バンドギャップ構造物（すなわち、金属板及びステッチングビア）の配置領域に隣接する下部及び上部に必ずしも別の金属層が夫々に存在する必要はないことを示している。
【０１１４】
図７は、本発明の第３の実施例によるステッチングビアを含む多層構造の電磁気バンドギャップ構造物及びこれを含む印刷回路基板を示す断面図である。本発明の第３の実施例による電磁気バンドギャップ構造物は、二つの金属層間の一平面上に位置する複数の金属板と、複数の金属板のうちの二つの金属板間を電気的に接続させるステッチングビアと、を含む。
【０１１５】
以下、図面に基づいて説明するにあたり、便宜上、また図３ａ、図３ｂ、図５、図６に示された電磁気バンドギャップ構造との比較を簡便にするために、参照番号７１１の金属層を第１金属層７１１と、参照番号７１２の金属層を第２金属層７１２と、参照番号７１３の金属層を第３金属層７１３と、参照番号７３１の金属板を第１金属板７３１と、参照番号７３２の金属板を第２金属板７３２と、参照番号７３３の金属板を第３金属板７３３と、参照番号７２０の誘電層を第１誘電層７２０と、参照番号７２１の誘電層を第２誘電層７２１と、参照番号７２２の誘電層を第３誘電層７２２と称する。しかし、ここで、７２１及び７２２の層が必ずしも誘電層である必要はない。
【０１１６】
図７を参照すると、第１金属層７１１と第２金属層７１２の間の一平面上に第１〜第３金属板７３１、７３２、７３３が位置しており、第１金属板７３１と第２金属板７３２との間及び第２金属板７３２と第３金属板７３３との間は夫々一つのステッチングビアを介して電気的に接続されている。これを、図７の点線で表示された領域７００、すなわち第１金属板７３１と第２金属板７３２を電気的に接続するステッチングビア７４５部分を中心に説明する。
【０１１７】
本発明の第３の実施例によるステッチングビア７４５は、第１金属板７３１からの一方向が第１金属層７１１の位置した平面に向かい、他方向が第２金属層７１２の位置した平面に向かって延長される第１ビア７４１と、第２金属板７３２からの一方向が第１金属層７１１の位置した平面に向かい、他方向が第２金属層７１２の位置した平面に向かって延長される第２ビア７４２と、第１ビア７４１と第２ビア７４２を電気的に接続させる接続パターン７４３と、を含む。ここで、接続パターン７４３は第１金属層７１１と第２金属層７１２との間にあって金属板７３１、７３２、７３３とは異なる平面上に位置する。
【０１１８】
ここで、接続パターン７４３が形成される位置に対応する同一平面上に異なる金属層が存在する場合（図７の第３金属層７１３参照）、接続パターン７４３は同一平面上の金属層に形成されたクリアランスホール７５１内に収容することができ、接続パターン７４３が形成される位置に対応する同一平面上に異なる金属層が存在しない場合には別にクリアランスホールなどを設ける必要がないことは自明である。
【０１１９】
このように、本発明の第３の実施例によるステッチングビア７４５は、金属板と接続パターン間に設けられた部分７４１ａ及び７４２ａ以外にも、さらに金属板からその下方（具体的には第１金属層７１１が位置した平面に向かって延長された部分７４１ｃ、７４２ｃ）と、その上方（具体的には第２金属層７１２が位置した平面に向かって延長された部分７４１ｂ、７４２ｂ）に夫々存在するということから、図３ａ、図３ｂ、図５、及び図６に示された電磁気バンドギャップ構造物におけるステッチングビアとは構造的に異なる。
【０１２０】
ただし、図７におけるステッチングビア７４５は、第１ビア７４１及び第２ビア７４２の両方が第１金属層７１１及び第２金属層７１２と夫々同一の平面に向かって延長されているが、その内の一つだけが第１金属層７１１及び第２金属層７１２に向かって延長されることもある。
【０１２１】
ここで、金属板から第１金属層７１１及び第２金属層７１２に向かって夫々に延長される第１ビア７４１または／及び第２ビア７４２は、複数のＢＶＨあるいはＩＶＨを用いて形成され得るが、これは、例えば、第１ビア７４１の場合、第１金属板７３１と接続パターン７４３との間、接続パターン７４３と第１金属層７１１の同一平面との間、第１金属板７３１と第２金属層７１２の同一平面との間が、別に設けられたＢＶＨによって接続されるということになる。
【０１２２】
しかし、上述したように、ＰＣＢ製造工程上の積層工程数を考慮すると、第１ビア７４１または／及び第２ビア７４２は第１金属層７１１、接続パターン、金属板、及び第２金属層７１２を全て貫通するＰＴＨであることがより好ましい。また、金属板と第１金属層７１１または／及び金属板と第２金属層７１２が電気信号的に異なる層を構成する場合には、互いに電気的に接続されないことが必要であるので、第１金属層７１１、第２金属層７１２のＰＴＨが貫通する位置に対応する部分は、クリアランスホール７５２、７５３が形成される必要があることは上述した通りである。
【０１２３】
上述した図５〜図７では、第１金属板と第２金属板との間を電気的に接続するステッチングビアが、第２金属板と第３金属板との間を電気的に接続するステッチングビアと同じ形態を有するように示されているが、これによって本発明の権利範囲は制限されない。例えば、第１金属板と第２金属板との間を接続するステッチングビアは、図５のように第１金属層と同一平面の方向に延長され、第２金属板と第３金属板の間を接続するステッチングビアは、図６のように第２金属層と同一平面の方向に延長されるなど、多様な変形が可能なことは明らかである。
【０１２４】
また、図５〜図７においては、一つのステッチングビアを構成する第１ビア及び第２ビアが同じ形態を有する形態で示されているが、これもまた本発明の権利範囲を制限することはない。ステッチングビアの第１ビアは、図５に示されたように第１金属層と同一平面の方向に延長され、第２ビアは、図６に示されたように第２金属層と同一平面の方向に延長されるなどという多様な変形が可能なことは明らかである。
【０１２５】
さらに、図５〜図７においては、図面図示の便宜上、一つのステッチングビアを構成する第１ビアまたは／及び第２ビアが金属板から第１金属層または／及び第２金属層と同一の平面に形成されるものとして示されているが、これにより本発明の権利範囲が制限されることはない。本発明の電磁気バンドギャップ構造物における一つのステッチングビアを構成する第１ビアまたは／及び第２ビアはＰＴＨで形成できることから、図面に示されたもの以外に、第１金属層または／及び第２金属層の同一平面を越えて位置する異なる金属層あるいは多層印刷回路基板の最上位層（表層）まで延長できることは明らかである。
【０１２６】
以下、多層印刷回路基板内に本発明による電磁気バンドギャップ構造物を適用した時の周波数特性グラフを通して本発明による特定周波数帯域のノイズ遮蔽効果を説明する。
【０１２７】
同一構造を有するステッチングビアを含む電磁気バンドギャップ構造物を図９ａ、図１０ａ、図１１ａ、図１２ａに示すように夫々４層、６層、１０層、１２層の印刷回路基板に適用した際（各図面の点線部分参照）のシミュレーション結果を図９ｂ、図１０ｂ、図１１ｂ、図１２ｂに示す。ここで、図９ｂ、図１０ｂ、図１１ｂ、図１２ｂのシミュレーション結果は散乱パラメータ（ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｐａｒａｍｅｔｅｒ）を用いた分析結果である。
【０１２８】
それぞれのシミュレーション結果から、ＰＴＨを用いたステッチングビアを含む電磁気バンドギャップ構造物を印刷回路基板に適用する場合、印刷回路基板の層数別に多少の差はあるが、遮蔽率−５０ｄＢを基準にして、そのバンドギャップ周波数（ｂａｎｄｇａｐ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）が約１．４〜４．８ＧＨｚ帯域を有することが分かる。これは本発明が特定周波数帯域の信号またはノイズに対する遮蔽効果を有することを証明するものである。各シミュレーションの結果別にそのバンドギャップ周波数が少しずつ異なる帯域を有するのは、多層印刷回路基板の層数に応じてＰＴＨの長さが異なるからである。
【０１２９】
上記のシミュレーション結果では、バンドギャップ周波数が約１．４〜４．８ＧＨｚ帯域を有することが示されているが、これは、ステッチングビアを構成する第１ビア、第２ビア、及び接続パターンの長さ、面積、幅などの設計値により異なる。さらに、金属板の大きさ、面積、形状など、誘電層を構成する誘電物質の誘電率などの設計値の変化によっても、バンドギャップ周波数及びその遮蔽率が異なることは明らかである。したがって、設計者が上記のような多様なパラメータを適切に調節すれば、設計者の意図する特定周波数帯域内のノイズまたは信号を遮蔽することのできる電磁気バンドギャップ構造物を作製できる。
【０１３０】
以上、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】動作周波数の異なる二つの電子回路を含む印刷回路基板の断面図である。
【図２ａ】きのこ型構造の電磁気バンドギャップ構造物を示す斜視図である。
【図２ｂ】きのこ型構造の電磁気バンドギャップ構造物を示す斜視図である。
【図２ｃ】図２ｂに示された電磁気バンドギャップ構造物の等価回路図である。
【図２ｄ】図２ｂに示された電磁気バンドギャップ構造物の周波数特性を示すグラフである。
【図３ａ】ステッチングビアを含む２層構造の電磁気バンドギャップ構造物の一例を示す斜視図である。
【図３ｂ】図３ａに示されたステッチングビアを含む２層構造の電磁気バンドギャップ構造物をＡ−Ａ’線に沿って分離した断面図である。
【図３ｃ】図３ａに示されたステッチングビアを含む２層構造の電磁気バンドギャップ構造物の等価回路図である。
【図４ａ】四角形状の金属板を有するステッチングビアを含む電磁気バンドギャップ構造物の配列構造を示す平面図である。
【図４ｂ】三角形状の金属板を有するステッチングビアを含む電磁気バンドギャップ構造物の配列構造を示す平面図である。
【図４ｃ】大きさの異なる複数のグループの金属板で形成され、ステッチングビアを含む電磁気バンドギャップ構造物の配列構造を示す平面図である。
【図４ｄ】大きさの異なる複数のグループの金属板で形成され、ステッチングビアを含む電磁気バンドギャップ構造物の配列構造を示す平面図である。
【図４ｅ】ステッチングビアを含む電磁気バンドギャップ構造物による帯状の配列構造を示す平面図である。
【図５】本発明の第１の実施例によるステッチングビアを含む多層構造の電磁気バンドギャップ構造物及びこれを含む印刷回路基板を示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施例によるステッチングビアを含む多層構造の電磁気バンドギャップ構造物及びこれを含む印刷回路基板を示す断面図である。
【図７】本発明の第３の実施例によるステッチングビアを含む多層構造の電磁気バンドギャップ構造物及びこれを含む印刷回路基板を示す断面図である。
【図８ａ】図６に示された電磁気バンドギャップ構造物に関する立体斜視図である。
【図８ｂ】図８ａに示された立体斜視図から金属層が除去された形状を示す図面である。
【図９ａ】４層印刷回路基板に適用された本発明の実施例による電磁気バンドギャップ構造物を示す図面である。
【図９ｂ】図９ａに示された電磁気バンドギャップ構造物の周波数特性グラフである。
【図１０ａ】６層印刷回路基板に適用された本発明の実施例による電磁気バンドギャップ構造物を示す図面である。
【図１０ｂ】図１０ａに示された電磁気バンドギャップ構造物の周波数特性グラフである。
【図１１ａ】１０層印刷回路基板に適用された本発明の実施例による電磁気バンドギャップ構造物を示す図面である。
【図１１ｂ】図１１ａに示された電磁気バンドギャップ構造物の周波数特性グラフである。
【図１２ａ】１２層印刷回路基板に適用された本発明の実施例による電磁気バンドギャップ構造物を示す図面である。
【図１２ｂ】図１２ａに示された電磁気バンドギャップ構造物の周波数特性グラフである。
【符号の説明】
【０１３２】
１００  印刷回路基板
５１１、６１１、７１１  第１金属層
５１２、６１２、７１２  第２金属層
５３１、６３１、７３１  第１金属板
５３２、６３２、７３２  第２金属板
５２０、６２０、７２０  第１誘電層
５４５、６４５、７４５  ステッチングビア
５４１、６４１、７４１  第１ビア
５４２、６４２、７４２  第２ビア
５４３、６４３、７４３  接続パターン
【図１】
2010010647.tif 000003
【図２ａ】
2010010647.tif 000004
【図２ｂ】
2010010647.tif 000005
【図２ｃ】
2010010647.tif 000006
【図２ｄ】
2010010647.tif 000007
【図３ａ】
2010010647.tif 000008
【図３ｂ】
2010010647.tif 000009
【図３ｃ】
2010010647.tif 000010
【図４ａ】
2010010647.tif 000011
【図４ｂ】
2010010647.tif 000012
【図４ｃ】
2010010647.tif 000013
【図４ｄ】
2010010647.tif 000014
【図４ｅ】
2010010647.tif 000015
【図５】
2010010647.tif 000016
【図６】
2010010647.tif 000017
【図７】
2010010647.tif 000018
【図８ａ】
2010010647.tif 000019
【図８ｂ】
2010010647.tif 000020
【図９ａ】
2010010647.tif 000021
【図９ｂ】
2010010647.tif 000022
【図１０ａ】
2010010647.tif 000023
【図１０ｂ】
2010010647.tif 000024
【図１１ａ】
2010010647.tif 000025
【図１１ｂ】
2010010647.tif 000026
【図１２ａ】
2010010647.tif 000027
【図１２ｂ】
2010010647.tif 000028