[发明专利]基于垂直级联的共面电磁带隙板及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于电子器件技术领域，涉及为一种共面电磁带隙板及制作方法，以提高对同时开关噪声的抑制能力，可用于微波、天线和通信等高频电子电路设计中。

背景技术

随着现代数字电路的时钟频率不断提高，一种由同时开关噪声SSN引起的信号完整性问题已经成为高速电路设计和制造的瓶颈，因此设计者的关注目光大部分集中在如何有效地抑制同时开关噪声SSN。传统的解决方案主要有：在电源层和地层之间增加去耦电容，可以抑制噪声传输，但是当噪声频率高于600MHz时去耦电容的作用会大大降低；通过增加过孔数目也可以有效抑制噪声，但是在电路设计过程中过孔的数目和位置难以确定；同时可以采用差分互连线进行信号传输，但是这种设计方法会增加成本。

近年来，电磁带隙结构EBG逐渐被应用于高速电路中来抑制同时开关噪声SSN。电磁带隙结构是一种周期性平面结构，其形成的高阻抗平面在特定频率范围内将同时开关噪声SSN限制在本地单元内，同时为同时开关噪声SSN提供到电源或地平面的低阻抗通路，使其无法向外传播，从而起到抑制SSN的作用。目前，已有很多学者提出平面型EBG结构，但是提出的结构抑制同时开关噪声SSN的能力较弱，阻带宽度较窄，没有实现超宽带抑制，如L-Bridged EBG结构的抑制带宽只有4GHz。若采用上述结构，同时开关噪声SSN仍然会对正常传输的高频信号造成严重干扰，使电子器件发生误动作，降低设备可靠性，增加维护费用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于垂直级联的共面型电磁带隙结构及其制作方法，以增大阻带宽度，减少噪声对正常传输的高频信号的干扰和电子器件的误动作，进而提高设备性能，降低成本。

实现本发明目的的技术思路是：通过垂直级联平面型电磁带隙结构，得到能够有效抑制同时开关噪声SSN的新型电磁带隙结构。

一.根据上述思路本发明的共面电磁带隙板，自上而下包括上电源层1、第一介质层2和第一地层3，其特征在于地层3的下方依次为第二介质层4、第二地层5、第三介质层6和下电源层7，形成上、下为电源层，中间为两层地层的整体结构。

所述的电源层由M×N个电磁带隙单元连接而成，其中M≥2，N≥2，每个电磁带隙单元均蚀刻成相同的矩形图案。

所述的介质层使用相对介电常数为4.4的绝缘材料。

所述的地层采用金属光板，且大小与电源层大小相同。

二.根据上述思路，本发明的共面电磁带隙板的制作方法，包括如下步骤

1）制作上电磁带隙板A；

1a）采用相对介电常数为4.4的绝缘材料制作第一介质层2，其厚度为L mm，其中0.1mm≤L≤0.2mm；

1b）以第一介质层2作为基板，在介质层顶层铺设上电源层1，该上电源层1由M×N个电磁带隙单元连接组成，每个电磁带隙单元蚀刻成相同的矩形图案，其中M≥2，N≥2；在介质层底层铺设由金属光板制作的第一地层3，其大小与上电源层1大小相同；

2）制作下电磁带隙板B；

2a）采用相对介电常数为4.4的绝缘材料制作第三介质层6，其厚度为L mm，其中0.1mm≤L≤0.2mm；

2b）以第三介质层6作为基板，在第三介质层6的顶层铺设下电源层7，该下电源层7由M×N个电磁带隙单元连接组成，每个电磁带隙单元蚀刻成相同的矩形图案，其中M≥2，N≥2；在第三介质层6的底层铺设由金属光板制作的第二地层5，其大小与下电源层7大小相同；

3）采用相对介电常数为4.4的绝缘材料制作厚度为H的基板，即第二介质层4，其中0.3mm≤H≤0.4mm；

4）将第二介质层4置于上电磁带隙板A与下电磁带隙板B之间，并在每个电磁带隙单元中间位置分别添加1个过孔，过孔从上到下依次穿过第一介质层2、第一地层3、第二介质层4、第二地层5、第三介质层6，通过这些过孔将最上层的上电源层1与最下层的下电源层7连接在一起，完成垂直级联，得到整体电磁带隙板。

所述的电磁带隙单元的大小为a×a，且25mm≤a≤30mm；电源层的大小与地层的大小均为b×c，其中，b=M×a，c=N×a；介质层的大小为d×e，且d=b+2，e=c+2；

所述的过孔8的孔径为r，2mm≤r≤3mm。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明由于通过垂直级联两个平面型电磁带隙结构的方法得到新的电磁带隙板，与传统的平面型电磁带隙结构相比，具有如下优点：

1.有效地增强同时开关噪声SSN抑制能力，展宽了阻带宽度；