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TWI565400B - 電磁帶隙結構與具有電磁帶隙結構的電子裝置 - Google Patents

電磁帶隙結構與具有電磁帶隙結構的電子裝置 Download PDF

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TWI565400B
TWI565400B TW103122679A TW103122679A TWI565400B TW I565400 B TWI565400 B TW I565400B TW 103122679 A TW103122679 A TW 103122679A TW 103122679 A TW103122679 A TW 103122679A TW I565400 B TWI565400 B TW I565400B
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Description

電磁帶隙結構與具有電磁帶隙結構的電子裝置
本案是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種具有天線之電子裝置。
在手機或平板電腦使用全金屬背蓋時，內建天線與金屬背蓋須保持一定的間距(ex，大於5mm)以上，若間距不足就會影響天線本體的輻射，造成天線效率降低的問題。習知在金屬面上開槽使金屬面上的感應電流沿著金屬背蓋流動，而不致抵銷天線本體的電流，但是此一方式勢必破壞原有之完整金屬背蓋。
電磁帶隙(electromagnetic bandgap，簡稱為EBG)結構可用以抑制表面波的傳遞，因此近年來廣泛地應用在各種電子裝置中。圖1為現有電磁帶隙結構的示意圖。如圖1所示，現有電磁帶隙結構包括由第一導電元件110與第二導電元件120所組成的兩層結構，且第二導電元件120透過導電柱130電性連接至第一導電元件110。
在操作上，現有電磁帶隙結構的等效電感是由導電柱所 構成，因此必須藉由增加導電柱的長度來降低電磁帶隙結構的操作頻率。例如，當導電柱的長度變長時，等效電感將隨之增加，進而可以降低電磁帶隙結構的操作頻率。然而，在實際應用上，當導電柱的長度變長時，現有電磁帶隙結構的高度也將隨之增加，進而致使現有電磁帶隙結構無法符合電子裝置在薄型化上的需求。
本案提供一種電磁帶隙結構與具有電磁帶隙結構的電子裝置，其中電磁帶隙結構可利用平面型電感元件來增加其等效電感，進而可符合電子裝置在薄型化上的需求。
本案的電磁帶隙結構，包括第一導電元件、第二導電元件與平面型電感元件。平面型電感元件設置在第一導電元件與第二導電元件之間。此外，平面型電感元件透過第一導電柱電性連接第一導電元件，並透過第二導電柱電性連接第二導電元件。
本案更揭示一種電子裝置，包括金屬殼體與電磁帶隙結構。電磁帶隙結構設置在金屬殼體上或是構成部分的金屬殼體，且電磁帶隙結構包括第一導電元件、第二導電元件與平面型電感元件。平面型電感元件設置在第一導電元件與第二導電元件之間。此外，平面型電感元件透過第一導電柱電性連接第一導電元件，並透過第二導電柱電性連接第二導電元件。
基於上述，本案的電磁帶隙結構包括由第一導電元件、 平面型電感元件與第二導電元件所組成的三層結構。此外，電磁帶隙結構利用三層結構中的平面型電感元件來增加其等效電感。換言之，電磁帶隙結構無須增加導電柱的長度就可降低其操作頻率，故可滿足電子裝置在薄型化上的需求。
為讓本案的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
200、400、800、920‧‧‧電磁帶隙結構
110、210‧‧‧第一導電元件
120、220、320‧‧‧第二導電元件
130‧‧‧導電柱
230‧‧‧平面型電感元件
241‧‧‧第一導電柱
242‧‧‧第二導電柱
250‧‧‧電磁帶隙單元
TL2‧‧‧傳輸線
321‧‧‧導電部
322‧‧‧傳輸線
301‧‧‧開口
711~713‧‧‧線路層
721、722‧‧‧介電層
810‧‧‧第三導電元件
900‧‧‧電子裝置
910‧‧‧金屬殼體
911‧‧‧上蓋
912‧‧‧下蓋
930‧‧‧天線元件
940‧‧‧顯示面板
圖1為現有電磁帶隙結構的示意圖。
圖2為依據本案一實施例之電磁帶隙結構的示意圖。
圖3為依據本案一實施例之第二導電元件的示意圖。
圖4為依據本案一實施例之電磁帶隙結構的立體陣列示意圖。
圖5為依據本案一實施例之電磁帶隙結構的平面陣列示意圖。
圖6為依據本案另一實施例之電磁帶隙結構的平面陣列示意圖。
圖7為依據本案一實施例之陣列電磁帶隙結構的剖面示意圖。
圖8為依據本案另一實施例之陣列電磁帶隙結構的剖面示意圖。
圖9為依據本發明一實施例之電子裝置的剖面示意圖。
圖2為依據本案一實施例之電磁帶隙結構的示意圖。如圖2所示，電磁帶隙結構200包括第一導電元件210、第二導電元件220、平面型電感元件230、第一導電柱241與第二導電柱242。平面型電感元件230設置在第一導電元件210與第二導電元件220之間，且第一導電元件210可例如是一系統接地面。此外，平面型電感元件230透過第一導電柱241電性連接至第一導電元件210，並透過第二導電柱242電性連接第二導電元件220。
第一導電柱241與第二導電柱242可形成兩等效電感。此外，由於平面型電感元件230分別電性連接兩導電柱241與242，因此平面型電感元件230可用以串聯由第一導電柱241與第二導電柱242所形成的兩等效電感。藉此，第一導電柱241、平面型電感元件230與第二導電柱242構成電磁帶隙結構200的等效電感。因此，電磁帶隙結構200可利用平面型電感元件230來增加其等效電感，並從而降低其操作頻率。換言之，電磁帶隙結構200無須增加兩導電柱241與242的長度就可降低其操作頻率，進而可以符合電子裝置在薄型化上的需求。
更進一步來看，平面型電感元件230包括傳輸線TL2。其中，傳輸線TL2的第一端電性連接第二導電柱242的第一端，且傳輸線TL2的第二端電性連接第一導電柱241的第一端。此外， 第二導電柱242的第二端電性連接第二導電元件220，且第一導電柱241的第二端電性連接至第一導電元件210。再者，傳輸線TL2是以其第一端為中心螺旋式地延展，進而形成具有螺旋狀的傳輸線TL2。雖然圖2實施例列舉了傳輸線TL2的形狀，但其並非用以限定本案。本領域具有通常知識者可依設計所需，將傳輸線TL2的形狀調整成任意的幾何形狀。
值得一提的是，電磁帶隙結構200更可利用第二導電元件的部分結構來進一步地延伸其等效電感。舉例來說，圖3為依據本案一實施例之第二導電元件的示意圖。如圖3所示，第二導電元件320包括導電部321與傳輸線322。其中，導電部321具有一開口301。傳輸線322設置在導電部321的開口301內。此外，傳輸線322的第一端電性連接導電部321，且傳輸線322的第二端電性連接第二導電柱242。換言之，傳輸線322、第二導電柱242、平面型電感元件230與第一導電柱241相互串聯。因此，電磁帶隙結構200更可利用第二導電元件320中的傳輸線322來進一步地增加其等效電感。再者，傳輸線322可例如是包括多個彎折，以有助於縮減第二導電元件320的尺寸。
請繼續參照圖2，第二導電元件220、第二導電柱242、平面型電感元件230與第一導電柱241可用以形成一電磁帶隙單元250。換言之，圖2之電磁帶隙結構200是在第一導電元件210上設置一個電磁帶隙單元250。此外，在另一實施例中，電磁帶隙結構也可例如是在第一導電元件上設置多個電磁帶隙單元。
舉例來說，圖4為依據本案一實施例之電磁帶隙結構的立體陣列示意圖，圖5為依據本案一實施例之電磁帶隙結構的平面陣列示意圖，且圖6為依據本案另一實施例之電磁帶隙結構的平面陣列示意圖。如圖4所示，電磁帶隙結構400包括多個電磁帶隙單元250與第一導電元件210，且所述多個電磁帶隙單元250週期性地排列在第一導電元件210上。例如，所述多個電磁帶隙單元250可以利用矩陣排列的方式分佈在第一導電元件210上。此外，如圖5與圖6所示，所述多個電磁帶隙單元250中的第二導電元件可以利用圖2中的第二導電元件220或是圖3中的第二導電元件320來實現。
圖7為依據本案一實施例之電磁帶隙結構陣列的剖面示意圖。如圖7所示，電磁帶隙結構400包括線路層711~713與介電層721、722。其中，介電層721設置在線路層711與線路層712之間，且介電層722設置在線路層712與線路層713之間。此外，第一導電元件210設置在線路層711，平面型電感元件230設置在線路層712，且第二導電元件220設置在線路層713。
再者，第一導電柱241貫穿介電層721，以藉此電性連接第一導電元件210與平面型電感元件230。第二導電柱242貫穿介電層722，以藉此電性連接平面型電感元件230與第二導電元件220。換言之，電磁帶隙結構400包括由第一導電元件210、平面型電感元件230與第二導電元件220所組成的三層結構。此外，電磁帶隙結構200利用三層結構中的平面型電感元件230來增加 延伸其等效電感，以藉此滿足電子裝置在薄型化上的需求。
在另一實施例中，電磁帶隙結構400也可利用四層結構來加以實現。舉例來說，圖8為依據本案另一實施例之電磁帶隙結構的剖面示意圖。圖8實施例為圖7實施例的延伸，且兩實施例主要不同之處在於，圖8之電磁帶隙結構800更包括第三導電元件810。
具體而言，第三導電元件810設置在第二導電元件220的上方。亦即，第二導電元件220與平面型電感元件230設置在第一導電元件210與第三導電元件810之間。其中，第二導電元件220與第三導電元件810可構成電磁帶隙結構800的等效電容，且第一導電柱241、平面型電感元件230與第二導電柱242可構成電磁帶隙結構800的等效電感。此外，所述等效電容與所述等效電感相互串聯，進而形成一帶拒濾波器(bandstop filter)。藉此，電磁帶隙結構800將可抑制第三導電元件810之表面電流的流動以及濾除在一特定頻帶下的雜訊，故可廣泛地應用在各種電子裝置中。
舉例來說，電子裝置可採用金屬質感的外觀設計，例如：金屬殼體，來突顯產品的獨特性並藉此吸引消費者的目光。此外，電子裝置可設置相應的電磁帶隙結構，以防止金屬殼體對天線元件造成的影響。
在實際應用上，電磁帶隙結構200、400或800可設置在電子裝置之金屬殼體的表面，或是電磁帶隙結構200、400或800 可用以形成電子裝置中部分的金屬殼體。此外，電子裝置中的天線元件可例如是設置在電磁帶隙結構200、400或800的上方，以藉此防止金屬殼體對天線元件所造成的影響。
舉例來說，圖9為依據本發明一實施例之電子裝置的剖面示意圖。如圖9所示，電子裝置900包括金屬殼體910、電磁帶隙結構920、天線元件930與顯示面板940，且金屬殼體910包括上蓋911與下蓋912。其中，上蓋911曝露出顯示面板940，且上蓋911與下蓋912相互疊置以形成一容置空間。電磁帶隙結構920與天線元件930位在容置空間中。此外，電磁帶隙結構920設置在下蓋912的表面上或是用以形成部分的下蓋912。天線元件930相對於電磁帶隙結構920。
更進一步來看，電磁帶隙結構920可例如是上述各實施例中的電磁帶隙結構200、400或800。例如，當電磁帶隙結構920是由圖2或圖4所示的電磁帶隙結構200或400所構成時，電磁帶隙結構200或400中的第一導電元件210設置在下蓋912的表面上或是用以形成部分的下蓋912，且天線元件930設置於電磁帶隙結構200或400中的第二導電元件220遠離平面型電感元件之一側，並與第二導電元件220具有一間隔。此外，當電磁帶隙結構920是由電磁帶隙結構800所構成時，電磁帶隙結構800中的第一導電元件210設置在下蓋912的表面上或是用以形成部分的下蓋912，且天線元件930設置於電磁帶隙結構800中的第三導電元件810。藉此，電子裝置900將可因應電磁帶隙結構920的阻隔 而防止金屬殼體910對天線元件930所造成的影響。
綜上所述，本案之電磁帶隙結構包括由第一導電元件、平面型電感元件與第二導電元件所組成的三層結構。此外，電磁帶隙結構利用三層結構中的平面型電感元件來增加其等效電感。換言之，電磁帶隙結構無須增加導電柱的長度就可降低其操作頻率，故可滿足電子裝置在薄型化上的需求。
雖然本案已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本案，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本案的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本案的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
200‧‧‧電磁帶隙結構
210‧‧‧第一導電元件
220‧‧‧第二導電元件
230‧‧‧平面型電感元件
241‧‧‧第一導電柱
242‧‧‧第二導電柱
250‧‧‧電磁帶隙單元
TL2‧‧‧傳輸線

Claims (12)

  1. 一種電磁帶隙結構，包括：一第一導電元件；一第二導電元件，該第二導電元件包括：一導電部，具有一開口；以及一傳輸線，設置在該開口內，其中該傳輸線的第一端電性連接該導電部，該傳輸線的第二端電性連接該第二導電柱；以及一平面型電感元件，設置在該第一導電元件與該第二導電元件之間，其中該平面型電感元件透過一第一導電柱電性連接該第一導電元件，並透過一第二導電柱電性連接該第二導電元件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電磁帶隙結構，其中該平面型電感元件包括：一傳輸線，其第一端電性連接該第二導電柱的第一端，且該傳輸線的第二端電性連接該第一導電柱的第一端，其中該第二導電柱的第二端電性連接該第二導電元件，該第一導電柱的第二端電性連接該第一導電元件。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的電磁帶隙結構，其中該傳輸線為螺旋狀。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的電磁帶隙結構，其中該傳輸線具有多個彎折。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的電磁帶隙結構，更包括： 一第一線路層，其中該第一導電元件設置在該第一線路層；一第二線路層，其中該平面型電感元件設置在該第二線路層；以及一第三線路層，其中該第二導電元件設置在該第三線路層，且該第二線路層設置在該第一線路層與該第二線路層之間。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的電磁帶隙結構，更包括：一第一介電層，設置在該第一線路層與該第二線路層之間，且該第一導電柱貫穿該第一介電層；以及一第二介電層，設置在該第二線路層與該第三線路層之間，且該第二導電柱貫穿該第二介電層。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的電磁帶隙結構，更包括一第三導電元件，其中該第二導電元件與該平面型電感元件設置在該第一導電元件與該第三導電元件之間。
  8. 一種電子裝置，包括：一金屬殼體；以及一電磁帶隙結構，設置在該金屬殼體上或是構成部分的該金屬殼體，且該電磁帶隙結構包括：一第一導電元件；一第二導電元件，該第二導電元件包括：一導電部，具有一開口；以及一傳輸線，設置在該開口內，其中該傳輸線的第一端電性連接該導電部，該傳輸線的第二端電性連接該第二導 電柱；以及一平面型電感元件，設置在該第一導電元件與該第二導電元件之間，其中該平面型電感元件透過一第一導電柱電性連接該第一導電元件，並透過一第二導電柱電性連接該第二導電元件。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的電子裝置，更包括：一天線元件，設置於該第二導電元件遠離該平面型電感元件之一側，並與該第二導電元件具有一間隔。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的電子裝置，其中該平面型電感元件包括：一傳輸線，其第一端電性連接該第二導電柱的第一端，且該傳輸線的第二端電性連接該第一導電柱的第一端，其中該第二導電柱的第二端電性連接該第二導電元件，該第一導電柱的第二端電性連接該第一導電元件。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的電子裝置，其中該電磁帶隙結構更包括：一第三導電元件，其中該第二導電元件與該平面型電感元件設置在該第一導電元件與該第三導電元件之間。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的電子裝置，更包括：一天線元件，設置於該第三導電元件。
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