一种混合内嵌型电磁带隙结构的制作方法

本实用新型实施例涉及电子器件技术领域，尤其涉及一种混合内嵌型电磁带隙结构。

背景技术：

随着电子系统向着高速度、高密度、高功耗、低电压和大电流的趋势发展，系统中大量高速开关器件同时进行状态切换时，会引起严重的同步开关噪声(Simultaneous Switching Noise，SSN)，同步开关噪声会激起平面谐振，引起地弹问题和电磁辐射(EMI)，地弹直接影响工作速度和产品可靠性，这将成为高速、高性能数字系统发展的主要瓶颈，因此，抑制同步开关噪声是急于解决的技术问题。

现有技术中，提出了许多抑制SSN的方法，主要包括使用分立式去耦电容、嵌入式电容及电源层分割等，但是这些方法都存在一定的不足,例如分立式去耦电容，其原理主要是通过降低电源平面或者地平面的阻抗，利用自谐振来实现抑制效果，但由于自谐振本身的限制，使得在高于600MHz频率时，电容器将无法正常工作，从而失去抑制效果。

技术实现要素：

本申请提供一种混合内嵌型电磁带隙结构，用以提供一种成本低，且能实现超宽带抑制SSN的的电磁带隙结构。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供一种混合内嵌型电磁带隙结构，包括：电源平面、地平面以及位于所述电源平面和所述地平面之间的绝缘介质；在所述电源平面的第一面设置有至少一个电磁带隙结构，所述电源平面的第一面指所述电源平面未与所述绝缘介质相连的一面；所述电磁带隙结构用于抑制同步开关噪声；所述电磁带隙结构包括以M行×N列分布的M×N个基本单元，所述M×N个基本单元周期分布，所述基本单元为30mm×30mm的Z-bridge电磁带隙结构，其中，M和N为大于或等于3的整数；所述M×N个基本单元中每相邻的两个基本单元之间采用L-型桥连接；Z-bridge电磁带隙结构包括：呈正方形的第二逻辑单元，所述第二逻辑单元的四个边中每相邻两个边上均蚀刻有一个L型结构；在所述M×N个基本单元中存在Q个Z-bridge电磁带隙结构，在所述Q个Z-bridge电磁带隙结构中的每个Z-bridge电磁带隙结构的中心区域蚀刻有目标沟槽，一个所述Z-bridge电磁带隙结构的目标沟槽与内嵌在所述Z-bridge电磁带隙结构内的L-Bridge电磁带隙结构一致，一个所述Z-bridge电磁带隙结构的目标沟槽用于内嵌一个L-Bridge电磁带隙结构，在Q个目标沟槽中的每个目标沟槽内均内嵌有一个L-Bridge电磁带隙结构，其中，所述Q为大于或等于4且小于或等于M×N的整数；Q个L-Bridge电磁带隙结构按照第一预设规则排列。

本实用新型实施例是在30mm×30mm周期性Z-Bridge EBG结构的基础上，按照第一预设规则排列有选择性的在原单元的中心区域挖空并插入小型L-Bridge EBG结构。由于电磁带隙结构是由具有带阻特性的周期性结构组成，它的材料可以是金属，铁磁或者是铁电物质，也可以是各种合适的材料，本实用新型通过在Z-Bridge EBG结构插入小型L-Bridge EBG结构，使得在阻带范围内将SSN噪声限制在Z-Bridge EBG结构内，无法向外传播，从而可以达到抑制SSN的作用。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，本实用新型实施例提供的绝缘介质的介电常数为4.4，所述绝缘介质的耗散因子为tanδ＝0.02的FR4材料，所述绝缘介质的厚度为0.4mm。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，第一预设规则为：在所述M×N个基本单元中每个基本单元内均内嵌有所述L-Bridge电磁带隙结构；

或者，所述第一预设规则为：Q个Z-bridge电磁带隙结构中每相邻两个Z-bridge电磁带隙结构之间间隔一个未蚀刻有目标沟槽的Z-bridge电磁带隙结构。

结合第一方面至第一方面的第二种可能的实现方式中任意一项，在第一方面的第三种可能的实现方式中，平面型电磁带隙结构的尺寸为长90mm×宽90mm×高0.4mm。

结合第一方面至第一方面的第三种可能的实现方式中任意一项，在第一方面的第四种可能的实现方式中，电磁带隙结构包括以3行×3列分布的9个基本单元。

结合第一方面至第一方面的第四种可能的实现方式中任意一项，在第一方面的第五种可能的实现方式中，L-Bridge电磁带隙结构包括：呈正方形的第一逻辑单元，在所述第一逻辑单元的四个边上分别设置有Z型桥，四个Z型桥中的每个Z型桥均包括第一垂直部、第一平行部端以及第二垂直部，其中，所述第一垂直部和所述第二垂直部均与所述第一平行部垂直，任意一个Z型桥的第一平行部和与所述Z型桥连接的边平行，且所述任意一个Z型桥的第一平行部和与所述Z型桥连接的边之间存在间隙，一个Z型桥的第一垂直部与第一逻辑单元的一个边连接，一个Z型桥的第二垂直部为自由端。

结合第一方面至第一方面的第五种可能的实现方式中任意一项，在第一方面的第六种可能的实现方式中，第一逻辑单元的边长为12.8mm，所述间隙为0.2mm，所述Z型桥的长度为12.4mm，所述Z型桥第二垂直部的宽度为0.2mm，所述第一垂直部的宽为0.2mm，所述第二垂直部的宽为0.2mm，所述第一垂直部距离与其所连接的边的首端之间的距离为0.4mm，所述首端为位于所述边上，且远离所述第二垂直部的一端。

结合第一方面至第一方面的第六种可能的实现方式中任意一项，在第一方面的第七种可能的实现方式中，L型结构包括第二平行部和第三垂直部，所述第三垂直部和所述第二平行部垂直，四个L型结构中任意一个L型结构的第二平行部位于所述四个边中第一边上，所述四个L型结构中任意一个L型结构的第三平行部位于第二边上，所述第一边为所述四个边中任意一个，所述第二边为与所述第一边相邻的边，任意一个第二平行部和其所在的边之间存在缝隙。任意一个L型结构的第三垂直部和与其相邻的一个第二平行部之间存在空隙。

结合第一方面至第一方面的第七种可能的实现方式中任意一项，在第一方面的第八种可能的实现方式中，Q个L-Bridge电磁带隙结构或者所述Q个Z-Bridge电磁带隙结构中内嵌有5个端口，所述5个端口中的一个端口用作输入端口，所述5个端口中的其余4个端口用作输出端口。

结合第一方面至第一方面的第八种可能的实现方式中任意一项，在第一方面的第九种可能的实现方式中，5个端口中每个端口的电阻为50Ω。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种混合内嵌型电磁带隙结构示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的一种混合内嵌型电磁带隙结构示意图二；

图3为本实用新型实施例提供的一种混合内嵌型电磁带隙结构示意图三；

图4为本实用新型实施例提供的一种混合内嵌型电磁带隙结构示意图四；

图5为本实用新型实施例提供的一种混合内嵌型电磁带隙结构示意图五。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细地描述。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种混合内嵌型电磁带隙结构，包括：电源平面10、地平面20以及位于电源平面10和地平面20之间的绝缘介质30；在电源平面10的第一面设置有至少一个电磁带隙结构，所述电源平面10的第一面指所述电源平面未与所述绝缘介质相连的一面；所述电磁带隙结构用于抑制同步开关噪声。

电磁带隙结构包括以M行×N列分布的M×N个基本单元，所述M×N个基本单元周期分布，如图2所示，所述基本单元为30mm×30mm的Z-bridge电磁带隙结构50，其中，M和N为大于或等于3的整数；所述M×N个基本单元中每相邻的两个基本单元之间采用L-型桥连接；Z-bridge电磁带隙结构50包括：呈正方形的第二逻辑单元，所述第二逻辑单元的四个边中每相邻两个边上均蚀刻有一个L型结构501；

在所述M×N个基本单元中存在Q个Z-bridge电磁带隙结构50，在所述Q个Z-bridge电磁带隙结构50中的每个Z-bridge电磁带隙结构50的中心区域蚀刻有目标沟槽，一个所述Z-bridge电磁带隙结构的目标沟槽与内嵌在所述Z-bridge电磁带隙结构内的L-Bridge电磁带隙结构一致，一个所述Z-bridge电磁带隙结构的目标沟槽用于内嵌一个L-Bridge电磁带隙结构40，在Q个目标沟槽中的每个目标沟槽内均内嵌有一个L-Bridge电磁带隙结构，其中，所述Q为大于或等于4且小于或等于M×N的整数；Q个L-Bridge电磁带隙结构40按照第一预设规则排列。

Q的个数可以根据M×N来确定。

本实用新型实施例是在30mm×30mm周期性Z-Bridge EBG结构的基础上，按照第一预设规则排列有选择性的在原单元的中心区域挖空并插入小型L-Bridge EBG结构。由于电磁带隙结构是由具有带阻特性的周期性结构组成，它的材料可以是金属，铁磁或者是铁电物质，也可以是各种合适的材料，本实用新型通过在Z-Bridge EBG结构插入小型L-Bridge EBG结，使得在阻带范围内将SSN噪声被限制在Z-Bridge EBG结构内，无法向外传播，从而可以达到抑制SSN的作用。

可选的，绝缘介质的介电常数为4.4，所述绝缘介质的耗散因子为tanδ＝0.02的FR4材料，所述绝缘介质的厚度为0.4mm。

可选的，一方面，第一预设规则为：在所述M×N个基本单元中每个基本单元内均内嵌有所述L-Bridge电磁带隙结构。

或者，另一方面，第一预设规则为：Q个Z-bridge电磁带隙结构中每相邻两个Z-bridge电磁带隙结构之间间隔一个未蚀刻有目标沟槽的Z-bridge电磁带隙结构。示例性的，如图3所示，图3以M和N均为3，Q为5为例示出了本实用新型实施例提供的Q个L-Bridge电磁带隙结构的分布示意图。

可选的，平面型电磁带隙结构的尺寸为长90mm×宽90mm×高0.4mm。

优选的，电磁带隙结构包括以3行×3列分布的9个基本单元。

可选的，如图4所示，L-Bridge电磁带隙结构40包括：呈正方形的第一逻辑单元401，在所述第一逻辑单元401的四个边上分别设置有Z型桥402，四个Z型桥402中的每个Z型桥402均包括第一垂直部4021、第一平行部端4022以及第二垂直部4023，其中，所述第一垂直部4021和所述第二垂直部4023均与所述第一平行部4022垂直，任意一个Z型桥的第一平行部4022和与所述Z型桥402连接的边平行，且所述任意一个Z型桥的第一平行部4022和与所述Z型桥402连接的边之间存在间隙g3，一个Z型桥的第一垂直部4021与第一逻辑单元401的一个边连接，一个Z型桥402的第二垂直部4023为自由端。

可选的，如图4所示，第一逻辑单元401的边长a3为12.8mm，间隙g3为0.2mm，所述Z型桥b2的长度为12.4mm，Z型桥第二垂直部4023的宽度w3为0.2mm，所述第一垂直部4021的宽w5为0.2mm，所述第二垂直部4023的宽w4为0.2mm，所述第一垂直部4021距离与其所连接的边的首端之间的距离g4为0.4mm，首端为位于边上且远离所述第二垂直部4023的一端。

可选的，如图5所示，L型结构包括第二平行部5011和第三垂直部5012，所述第三垂直部5012和所述第二平行部5011垂直，四个L型结构中任意一个L型结构的第二平行部5011位于所述四个边中第一边上，所述四个L型结构中任意一个L型结构的第三平行部位于第二边上，所述第一边为所述四个边中任意一个，所述第二边为与所述第一边相邻的边。任意一个第二平行部和其所在的边之间存在缝隙。任意一个L型结构的第三垂直部5012和与其相邻的一个第二平行部5011之间存在空隙。

如图5所示，第二基本单元502的边长a1＝30mm，第二平行部5011的长度b1＝29.4mm,第二平行部5011的宽度为w1＝0.1mm；任意一个第二平行部和其所在的边之间存在缝隙g1＝0.2mm，任意一个L型结构的第三垂直部5012和与其相邻的一个第二平行部5011之间存在空隙w2＝0.2mm,第二平行部5011的宽度的宽度为g2＝0.2mm,

可选的，Q个L-Bridge电磁带隙结构或者Q个Z-Bridge电磁带隙结构中内嵌有5个端口，所述5个端口中的一个端口用作输入端口，所述五个端口中的其余四个端口用作输出端口。

可选的，5个端口中每个端口的电阻为50Ω。

表1.新型EBG结构与传统Z-Bridge、L-Bridge和完整电源平面关于S13参数的对比表

表1

由表1可以知道，本实用新型实施例通过在Z-Bridge结构中内嵌L-Bridge，使得本实用新型实施例提供的结构的带宽大于L-Bridge结构单独组成的电磁带隙结构以及Z-Bridge结构单独组成的电磁带隙结构。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。