[發明專利]基于垂直級聯的共面電磁帶隙板及其制作方法

無效

• 申請號: 201410114350.0
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103874323A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 史凌峰;來新泉;姜宏豐;魏征;王聰睿;高松
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H05K1/02
• 分類號: H05K1/02;H05K3/46
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于電子器件技術領域，涉及為一種共面電磁帶隙板及制作方法，以提高對同時開關噪聲的抑制能力，可用于微波、天線和通信等高頻電子電路設計中。

背景技術

隨著現代數字電路的時鐘頻率不斷提高，一種由同時開關噪聲SSN引起的信號完整性問題已經成為高速電路設計和制造的瓶頸，因此設計者的關注目光大部分集中在如何有效地抑制同時開關噪聲SSN。傳統的解決方案主要有：在電源層和地層之間增加去耦電容，可以抑制噪聲傳輸，但是當噪聲頻率高于600MHz時去耦電容的作用會大大降低；通過增加過孔數目也可以有效抑制噪聲，但是在電路設計過程中過孔的數目和位置難以確定；同時可以采用差分互連線進行信號傳輸，但是這種設計方法會增加成本。

近年來，電磁帶隙結構EBG逐漸被應用于高速電路中來抑制同時開關噪聲SSN。電磁帶隙結構是一種周期性平面結構，其形成的高阻抗平面在特定頻率范圍內將同時開關噪聲SSN限制在本地單元內，同時為同時開關噪聲SSN提供到電源或地平面的低阻抗通路，使其無法向外傳播，從而起到抑制SSN的作用。目前，已有很多學者提出平面型EBG結構，但是提出的結構抑制同時開關噪聲SSN的能力較弱，阻帶寬度較窄，沒有實現超寬帶抑制，如L-Bridged?EBG結構的抑制帶寬只有4GHz。若采用上述結構，同時開關噪聲SSN仍然會對正常傳輸的高頻信號造成嚴重干擾，使電子器件發生誤動作，降低設備可靠性，增加維護費用。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有技術的不足，提出一種基于垂直級聯的共面型電磁帶隙結構及其制作方法，以增大阻帶寬度，減少噪聲對正常傳輸的高頻信號的干擾和電子器件的誤動作，進而提高設備性能，降低成本。

實現本發明目的的技術思路是：通過垂直級聯平面型電磁帶隙結構，得到能夠有效抑制同時開關噪聲SSN的新型電磁帶隙結構。

一.根據上述思路本發明的共面電磁帶隙板，自上而下包括上電源層1、第一介質層2和第一地層3，其特征在于地層3的下方依次為第二介質層4、第二地層5、第三介質層6和下電源層7，形成上、下為電源層，中間為兩層地層的整體結構。

所述的電源層由M×N個電磁帶隙單元連接而成，其中M≥2，N≥2，每個電磁帶隙單元均蝕刻成相同的矩形圖案。

所述的介質層使用相對介電常數為4.4的絕緣材料。

所述的地層采用金屬光板，且大小與電源層大小相同。

二.根據上述思路，本發明的共面電磁帶隙板的制作方法，包括如下步驟

1）制作上電磁帶隙板A；

1a）采用相對介電常數為4.4的絕緣材料制作第一介質層2，其厚度為L?mm，其中0.1mm≤L≤0.2mm；

1b）以第一介質層2作為基板，在介質層頂層鋪設上電源層1，該上電源層1由M×N個電磁帶隙單元連接組成，每個電磁帶隙單元蝕刻成相同的矩形圖案，其中M≥2，N≥2；在介質層底層鋪設由金屬光板制作的第一地層3，其大小與上電源層1大小相同；

2）制作下電磁帶隙板B；

2a）采用相對介電常數為4.4的絕緣材料制作第三介質層6，其厚度為L?mm，其中0.1mm≤L≤0.2mm；

2b）以第三介質層6作為基板，在第三介質層6的頂層鋪設下電源層7，該下電源層7由M×N個電磁帶隙單元連接組成，每個電磁帶隙單元蝕刻成相同的矩形圖案，其中M≥2，N≥2；在第三介質層6的底層鋪設由金屬光板制作的第二地層5，其大小與下電源層7大小相同；

3）采用相對介電常數為4.4的絕緣材料制作厚度為H的基板，即第二介質層4，其中0.3mm≤H≤0.4mm；

4）將第二介質層4置于上電磁帶隙板A與下電磁帶隙板B之間，并在每個電磁帶隙單元中間位置分別添加1個過孔，過孔從上到下依次穿過第一介質層2、第一地層3、第二介質層4、第二地層5、第三介質層6，通過這些過孔將最上層的上電源層1與最下層的下電源層7連接在一起，完成垂直級聯，得到整體電磁帶隙板。

所述的電磁帶隙單元的大小為a×a，且25mm≤a≤30mm；電源層的大小與地層的大小均為b×c，其中，b=M×a，c=N×a；介質層的大小為d×e，且d=b+2，e=c+2；

所述的過孔8的孔徑為r，2mm≤r≤3mm。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

本發明由于通過垂直級聯兩個平面型電磁帶隙結構的方法得到新的電磁帶隙板，與傳統的平面型電磁帶隙結構相比，具有如下優點：

1.有效地增強同時開關噪聲SSN抑制能力，展寬了阻帶寬度；