[發明專利]基于人工表面等離子體的電磁干擾輻射抑制結構

在審

• 申請號: 201910238749.2
• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN110060981A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 李爾平;張友飛;李天武
• 申請（專利權）人: 海寧利伊電子科技有限公司
• 主分類號: H01L23/552
• 分類號: H01L23/552;H01L23/60;H05K9/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種基于人工表面等離子體的電磁干擾輻射抑制結構。整個抑制結構分為上層金屬層和下層有耗介質層，金屬層印刷在有耗介質層上表面，金屬層主要由四個人工表面等離子體單元沿周向均布排列構成；每個人工表面等離子體單元由13個的“十”字形結構依次串接組合而成，每個“十”字形結構包括短長金屬條，短長金屬條的中點相交并垂直布置；短金屬條沿同一直線依次連接成同一金屬條，長金屬條相平行，從中間至兩邊的長金屬條的長度h逐漸增加且兩邊以中間呈對稱分布。本發明適用于封裝芯片的EMI輻射抑制，能在較寬的頻帶內對芯片實現有效抑制，且具有結構簡單，易于設計，厚度薄，抑制效果好，使用范圍廣，不受噪聲源限制等優點。

技術領域

本發明涉及芯片以及印刷電路板的電磁干擾抑制技術領域，具體涉及了一種基于人工表面等離子激元(Spoof Surface Plasmon Polariton,SSPP)的EMI(ElectromagneticInterference,EMI)輻射抑制結構，可以應用于芯片以及印刷電路板的輻射抑制。

背景技術

隨著通信技術的高速發展，新一代芯片技術的集成度和復雜的進一步提高，同時也給抑制EMI技術提出了新的要求和挑戰。根據國際電工委員會規定，不同電子產品在3米和10米處最大電場必須低于相應指標以規范電子產品的輻射量，若輻射量超標將被禁售。因此，對EMI輻射抑制新方法的研究格外迫切。

傳統的EMI輻射抑制方法包括20-H準則，共模濾波器，電磁帶隙結構和分離式電容去耦墻等。20-H準則作為經驗法則并不能針對大多數抑制問題，共模濾波器明顯增加了布線密度，從而不利于提高集成度。電磁帶隙結構由于其復雜的三維結構，一定程度上增加了系統結構的復雜度。

發明內容

為了解決以上背景技術和現有方法的不足，本發明提出了基于SSPP的EMI輻射抑制方案。本發明能夠在特定頻帶內將芯片附件的電磁場限制在SSPP結構附近，既不能向外輻射也不能傳播到PCB板的邊緣，只能在SSPP駐波結構上來回震蕩，從而被介質和金屬所消耗，減小了EMI輻射。本發明在封裝芯片和EMI輻射抑制領域具有著重要應用價值。

為了達到以上目的，本發明采用的技術方案如下：

整個抑制結構分為位于上層的金屬層P和位于下層的有耗介質層D，金屬層P印刷在有耗介質層D上表面，金屬層P主要由四個人工表面等離子體單元在有耗介質層D上表面沿周向均布排列構成，四個人工表面等離子體單元對稱排列在有耗介質層D上表面中心的四邊，四個人工表面等離子體單元結合和尺寸相同但方向布置不同；每個人工表面等離子體單元由13個的“十”字形結構依次串接組合而成，每個“十”字形結構包括相垂直交叉布置的短金屬條和長金屬條，短金屬條和長金屬條的中點相交并垂直布置；13個的“十”字形結構的短金屬條沿同一直線依次連接成同一金屬條，13個的“十”字形結構的長金屬條相平行，13個的“十”字形結構從中間至兩邊的長金屬條的長度h逐漸增加且兩邊以中間呈對稱分布，形成對稱特征。

短金屬條連接構成的金屬條垂直于有耗介質層D中心向外的徑向方向。

所述的短金屬條的長度小于長金屬條的長度。

所述有耗介質層D采用FR4板材，介電常數為4.4，介質損耗角的正切值為0.02。

所述抑制結構的抑制工作頻段為8.4GHz–12GHz。

本發明的EMI輻射抑制結構能夠應用于芯片封裝和EMI輻射抑制。

本發明的抑制結構基于表面等離子體的表面波特性和傳播截止特性，使得芯片輻射出的電磁場在與芯片平面垂直的縱向迅速衰減，電磁場只能被束縛在表面等離子體表面附近。而在橫向由于不同尺寸的截止特性而形成駐波，避免了其傳播到基板邊緣后輻射出去，因此電磁波只能被限制在表面等離子體結構內部，進而被介質和金屬損耗，最終實現對輻射的抑制。