一种电子带隙结构及印刷电路板的制作方法

1.本实用新型涉及芯片封装技术领域，尤其是涉及一种电子带隙结构及印刷电路板。


背景技术：

2.随着电子信息技术的不断发展，电路系统向着高速、小电压、大电流的趋势发展。电子系统工作频率越来越高，信号边沿越来越陡峭，特别是小电压电路，其电源同步开关噪声(ssn)问题越来越凸显。ssn会造成严重的电源完整性和信号完整性问题，因此在电源分配网络(pdn)的设计中关键点是抑制关键信号对应频段的ssn在电源网络中传播，使系统更加稳定可靠。
3.近年来，研究者们引入了一种新的ssn抑制方法，在印刷电路板中将电磁带隙(electormagnetic band gap，ebg)结构引入到电源与地平面的噪声抑制中，从而抑制ssn的传播。
4.但在印刷电路板布线过程中，信号走线难免需要打过孔换层，特别是在芯片封装区域，需要打过孔扇出，而目前常用的ebg图形结构并不适用于实际单板设计。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型实施例提供一种电子带隙结构及印刷电路板，通过在电子带隙单元中设置通孔分布区，在保证起到抑制同步开关噪声效果的同时，还可以适用于实际的需要设置通孔的单板设计。
6.第一方面，本实用新型实施例提供了一种电子带隙结构，包括至少一个电子带隙单元；
7.所述电子带隙单元包括通孔分布区；其中，
8.所述通孔分布区包括基板和贯穿所述基板的多个通孔，多个所述通孔阵列排布。
9.可选的，所述电子带隙单元还包括边缘走线区，所述边缘走线区以所述通孔分布区为中心呈周向分布；
10.所述边缘走线区设置有边缘走线，所述电子带隙结构包括多个所述电子带隙单元，相邻两个所述电子带隙单元通过所述边缘走线连接。
11.可选的，所述边缘走线包括依次相互连接的第一走线部和第二走线部，所述第一走线部的延伸方向与所述第二走线部的延伸方向相交。
12.可选的，所述边缘走线包括靠近所述电子带隙结构边缘的第一边缘走线；
13.所述第一边缘走线包括多条所述第一走线部，所述第一走线部的延伸方向与所述电子带隙结构边缘的延伸方向相同；
14.所述第一边缘走线中，靠近所述电子带隙结构边缘的所述第一走线部的线宽小于所述第一边缘走线中其他所述第一走线部的线宽。
15.可选的，所述通孔分布区包括第一通孔连接区和第二通孔连接区；
16.所述第一通孔连接区和所述第二通孔连接区关于所述通孔分布区的对称轴轴对称；
17.所述第一通孔连接区和所述第二通孔连接区中，沿第一方向排列的多个所述通孔相互连通形成通孔组，所述第一方向与所述对称轴的延伸方向平行。
18.可选的，所述第一通孔连接区包括至少两个所述通孔组，所述第二通孔连接区包括至少两个所述通孔组，且所述第一通孔连接区中所述通孔组的数量与所述第二通孔连接区中所述通孔组的数量相同。
19.可选的，相邻两个所述通孔的中心之间的间距为l1，相邻两个所述通孔之间的最小距离为l2，其中，0≤l1≤2mm，3mil≤l2≤5mil。
20.可选的，所述通孔的直径为l3，其中，16mil≤l3≤22mil。
21.可选的，所述通孔包括边缘通孔，所述边缘通孔与所述电子带隙单元的边缘之间距离为l4，其中，3mil≤l4≤5mil。
22.第二方面，本实用新型实施例提供了一种印刷电路板，包括第一方面任一项所述的电子带隙结构；
23.所述印刷电路板还包括介质层和地面层，所述介质层设置于所述电子带隙结构与所述地面层之间。
24.本实用新型实施例提供的一种电子带隙结构，该电子带隙结构包括至少一个电子带隙单元，并且在电子带隙单元中包括通孔分布区，在通孔分布区中包括基板和贯穿基板的多个通孔。即通过将电子带隙结构引入印刷电路板中可以起到抑制同步开关噪声的效果，并且该电子带隙结构包括至少一个电子带隙单元，即在保证起到抑制同步开关噪声效果的同时，还可以通过通孔分布区中通孔进行信号走线的扇出，进一步保证提供的电子带隙结构适用于实际的需要设置通孔的单板设计。
附图说明
25.为了更加清楚地说明本实用新型示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本实用新型所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。
26.图1是本实用新型实施例提供的一种电子带隙结构的结构示意图；
27.图2是本实用新型实施例提供的一种电子带隙单元的结构示意图；
28.图3是本实用新型实施例提供的另一种电子带隙结构的结构示意图；
29.图4是本实用新型实施例提供的另一种电子带隙结构的结构示意图；
30.图5是本实用新型实施例提供的一种仿真结构示意图；
31.图6是本实用新型实施例提供的另一种仿真结构示意图；
32.图7是本实用新型实施例提供的另一种仿真结构示意图；
33.图8是本实用新型实施例提供的另一种仿真结构示意图；
34.图9是本实用新型实施例提供的另一种仿真结构示意图；
35.图10是本实用新型实施例提供的另一种仿真结构示意图；
36.图11是本实用新型实施例提供的另一种仿真结构示意图；
37.图12是本实用新型实施例提供的另一种电子带隙单元的结构示意图；
38.图13是本实用新型实施例提供的一种等效电路示意图；
39.图14是本实用新型实施例提供的另一种电子带隙单元的结构示意图；
40.图15是本实用新型实施例提供的另一种电子带隙单元的结构示意图；
41.图16是本实用新型实施例提供的另一种仿真结构示意图；
42.图17图12中d区域的放大示意图；
43.图18是本实用新型实施例提供的一种印刷电路板的结构示意图。
具体实施方式
44.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本实用新型实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本实用新型的技术方案。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本实用新型的保护范围之内。
45.本实用新型实施例提供了一种电子带隙结构，图1是本实用新型实施例提供的一种电子带隙结构的结构示意图，如图1所示，本实用新型实施例提供的电子带隙结构10包括至少一个电子带隙单元100；电子带隙单元100包括通孔分布区110；其中，通孔分布区110包括基板111和贯穿基板111的多个通孔112，多个通孔112阵列排布。
46.具体的，电子带隙结构(electormagnetic band gap,ebg)是具有带阻特性的周期性结构，可以采用金属、介质、铁磁或铁电物质植入基质材料，或者直接由各种材料周期性排列而成。进一步的，电子带隙结构可以表现出一种奇特电磁特性，它可以为不同平面间的高频电流(或噪声)提供了低阻抗通路。具体的，利用电子带隙结构在谐振效应下的高阻特性，阻止谐振频率附近的电磁表面波传播，从而形成频率带隙，实现抑制同步开关噪声的效果。
47.其中，参考图1所示，电子带隙结构10包括至少一个电子带隙单元100，图1中以包括四个电子带隙单元100为例进行说明，本实用新型实施例对电子带隙结构10包括的电子带隙单元100的数量不进行具体的限定，即电子带隙结构10适用于不同规格和尺寸下的单板设计。
48.进一步的，在电子带隙单元100中包括通孔分布区110，并且在通孔分布区110中包括阵列排布的通孔112，通过设置阵列排布的通孔112可以保证信号走线的扇出，即可以实现不同层直接信号的传输，保证提供的电子带隙单元100适用于实际的需要设置通孔112的单板设计。并且通孔分布区110还包括基板111，通孔112为贯穿基板111而制备形成，并且基板111的材质可以是铜基板，本实用新型实施例对此不进行具体的限定。
49.示例性的，参考图1所示，图1中的电子带隙单元100中的通孔112以19行和19列进行阵列排布，电子带隙单元100中的通孔112还可以以18行和18列进行阵列排布，或者电子带隙单元100中的通孔112还可以以15行和15列进行阵列排布，即电子带隙单元100中通孔分布区110中的通孔112排布形式多样化，即电子带隙结构10具有普适性，本实用新型实施例对此不进行具体的限定。
50.综上，本实用新型实施例提供的电子带隙结构包括至少一个电子带隙单元，并且
在电子带隙单元中包括通孔分布区，在通孔分布区中包括基板和贯穿基板的多个通孔。即通过将电子带隙结构引入印刷电路板中可以起到抑制同步开关噪声的效果，并且该电子带隙结构包括至少一个电子带隙单元，即在保证起到抑制同步开关噪声效果的同时，还可以通过通孔分布区中通孔进行信号走线的扇出，进一步保证提供的电子带隙结构适用于实际的需要设置通孔的单板设计。
51.图2是本实用新型实施例提供的一种电子带隙单元的结构示意图，图3是本实用新型实施例提供的另一种电子带隙结构的结构示意图，参考图2和图3所示，电子带隙单元100还包括边缘走线区120，边缘走线区120以通孔分布区110为中心呈周向分布；边缘走线区120设置有边缘走线121，电子带隙结构10包括多个电子带隙单元110，相邻两个电子带隙单元110通过边缘走线121连接。
52.具体的，电子带隙单元100包括边缘走线区120，如图2所示，边缘走线区120位于电子带隙单元100四周，边缘走线区120以通孔分布区110为中心呈周向分布，示例性的，如图2所示，四个边缘走线区120以通孔分部区110为中心向四周分布，边缘走线区120围绕通孔分布区110设置。并且边缘走线区120包括多条边缘走线121，即通过多条边缘走线121围绕通孔分布区110，从而实现本实用新型实施例提供的电子带隙单元110。
53.进一步的，参考图3所示，以电子带隙结构10包括四个电子带隙单元100为例进行说明，相邻的电子带隙单元100通过边缘走线区120中的边缘走线121进行连接，即通过边缘走线区120实现不同电子带隙单元100的拼接，即在电子带隙单元100的基础上通过边缘走线121实现多个电子带隙单元100拼接而制成电子带隙结构10。换句话说，不同的电子带隙单元100通过边缘走线区120中的边缘走线121实现电子带隙结构10可以适用于不同规格和尺寸下的单板设计。
54.继续参考图2所示，边缘走线121包括依次相互连接的第一走线部121a和第二走线部121b，第一走线部121a的延伸方向与第二走线部121b的延伸方向相交。
55.具体的，边缘走线121包括第一走线部121a和第二走线部121b，并且第一走线部121a和第二走线部121b的延伸方向不同，示例性的，参考图2所示，第一走线部121a和第二走线部121b的延伸方向垂直，本实用新型实施例对此不进行具体的限定。并且边缘走线121通过第一走线部121a和第二走线部121b蛇形连接，保证通过第一走线部121a和第二走线部121b实现不同长度的边缘走线区120，进而实现电子带隙结构10可以适用于不同规格和尺寸下的单板设计。
56.进一步的，参考图2所示，图2中每个边缘走线区120中的边缘走线121包括四个第一走线部121a，本实用新型实施例对第一走线部121a的数量不进行具体的限定，并且不同第一走线部121a通过第二走线部121b连接，并且通过第二走线部121b实现通孔分布区110与边缘走线区120连接，保证电子带隙单元100及电子带隙结构10的整体完整性。
57.图4是本实用新型实施例提供的另一种电子带隙结构的结构示意图，图5是本实用新型实施例提供的一种仿真结构示意图，图6是本实用新型实施例提供的另一种仿真结构示意图，图7是本实用新型实施例提供的另一种仿真结构示意图，图8是本实用新型实施例提供的另一种仿真结构示意图，图9是本实用新型实施例提供的另一种仿真结构示意图，图10是本实用新型实施例提供的另一种仿真结构示意图，图11是本实用新型实施例提供的另一种仿真结构示意图，参考图3至图11所示，边缘走线121包括靠近电子带隙结构10边缘的
第一边缘走线122；第一边缘走线122包括多条第一走线部121a，第一走线部121a的延伸方向与电子带隙结构10边缘的延伸方向相同；第一边缘走线122中靠近电子带隙结构10边缘的第一走线部121a1的线宽小于第一边缘走线122中其他第一走线部121a的线宽。
58.具体的，参考图3所示，电子带隙结构10中，相邻两个电子带隙单元110通过边缘走线121连接，位于电子带隙结构10边缘处的电子带隙单元110未与其他电子带隙单元110进行拼接，即位于电子带隙结构10边缘处电子带隙单元110包括第一边缘走线122，通过设置第一边缘走线122可以将不同的电子带隙结构10进行拼接，用于实现不同规格和尺寸下的单板设计。
59.进一步的，在相邻两个电子带隙单元110之间的边缘走线121包括多条第一走线121a，同时在电子带隙结构10边缘处的第一边缘走线122同样也包括多条第一走线部121a。参考图3所示，在第一边缘走线122中位于电子带隙结构10边缘的第一走线部121a1的宽度为w1，在第一边缘走线122中其他第一走线部121a的线宽为w2，满足w1小于w2，即最外侧的第一走线部121a的宽度小于其他第一走线部121a的宽度，保证不同电子带隙单元10通过最外侧的第一走线部121a均衡的进行拼接。示例性的，2w1＝w2，本实用新型实施例对此不进行具体的限定。
60.进一步的，参考图4所示，提供的电子带隙结构10包括16个电子带隙单元100，16个电子带隙单元100以4行4列进行排布，并且每个电子带隙单元100中包括19行19列的通孔112。本实用新型实施例仅以上述电子带隙结构10进行举例说明，具体包括的电子带隙100和通孔112的数量不进行具体的限定。示例性的，参考图4所示，在部分电子带隙单元100的中心中设置噪声源端口p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7和p8，用于测试电子带隙结构10的开关噪声抑制的效果，本实用新型实施例对噪声端口的数量和位置不进行具体的限定。具体的，将本实用新型实施例提供的电子带隙结构10与未设置通孔112等结构的电源板(图中未示出)进行仿真计算对比，提现出本实用新型实施例提供的电子带隙结构10具有较好的开关噪声抑制的效果。
61.进一步的，仿真测试的扫频范围为0hz至20ghz，纵坐标表示开关噪声抑制的阻带范围，参考图5和图6所示，横坐标为扫频范围，纵坐标为阻带范围，并且曲线1表示未设置通孔112等结构的电源板的仿真测试结果，曲线2表示本实用新型实施例提供的电子带隙结构10的仿真测试结果。具体的，图5表示噪声源端口p1和p4之间的仿真测试结果，图6表示噪声源端口p1和p3之间的仿真测试结果，图7表示噪声源端口p1和p2之间的仿真测试结果，图8表示噪声源端口p5和p4之间的仿真测试结果，图9表示噪声源端口p6和p4之间的仿真测试结果，图10表示噪声源端口p7和p4之间的仿真测试结果，图11表示噪声源端口p8和p4之间的仿真测试结果，在图5至图11中均能提现出本实用新型实施例提供的电子带隙结构10的纵坐标的范围较广，即具有较宽的阻带，具有较好的开关噪声抑制的效果。
62.图12是本实用新型实施例提供的另一种电子带隙单元的结构示意图，图13是本实用新型实施例提供的一种等效电路示意图，图14是本实用新型实施例提供的另一种电子带隙单元的结构示意图，参考图12至图14所示，通孔分布区110包括第一通孔连接区110a和第二通孔连接区110b；第一通孔连接区110a和第二通孔连接区110b关于通孔分布区110的对称轴m轴对称；第一通孔连接区110a和所述第二通孔连接区110b中，沿第一方向x排列的多个通孔112相互连通形成通孔组112a，第一方向x与对称轴m的延伸方向平行。
63.具体的，为优化电子带隙结构10的通孔分布区110，或为提供多样式的通孔分布区110，在电子带隙单元100中的通孔分布区110包括的第一通孔连接区110a和第二通孔连接区110b是关于通孔分布区110的对称轴m轴对称的，即第一通孔连接区110a和第二通孔连接区110b距离通孔分布区110的中心距离相同。进一步的，第一通孔连接区110a和第二通孔连接区110b中将多个通孔112连通形成通孔组112a，即通孔组112a贯穿基板111。具体的，参考图12和图14所示，通孔组112a是由多个沿第一方向x排布每一行通孔112进行连通形成的。本实用新型实施例对通孔组112a的数量不进行具体的限定。
64.具体的，参考图13所示，为电子带隙结构10中设置第一通孔连接区110a和第二通孔连接区110b下的等效电路的示意图。在图13中电感l1、电感l4、电容c1和电容c5为第一通孔连接区110a和第二通孔连接区110b远离对称轴m一侧通孔分布区110的电感和电容；图13中的电容c3为第一通孔连接区110a和第二通孔连接区110b靠近对称轴m一侧通孔分布区110的电容；图13中的电容c2和电感l2可以为第一通孔连接区110a中的电容和电感；图13中的电感l3和电容c4可以为第二通孔连接区110b中的电容和电感。进一步的，可以通过调整第一通孔连接区110a与对称轴m之间的间距，实现不同位置处电容大小的改变，保证电子间隙结构10可以适用于多种情况。
65.具体的，结合图12至图14所示，图12中第一通孔连接区110a与对称轴m之间的间距为w3，图14中第一通孔连接区110a与对称轴m之间的间距为w4，并且w4大于w3。即在电子带隙单元100中若第一通孔连接区110a与对称轴m之间的间距增大时，电容c1和c5的数值减小，电容c3的数值增加。即电子带隙结构10在实际情况下，可以结合对不同位置的通孔分布区110电容的需求，进行不同的通孔112的制备方式，本实用新型实施例对此不进行具体的限定。
66.图15是本实用新型实施例提供的另一种电子带隙单元的结构示意图，图16是本实用新型实施例提供的另一种仿真结构示意图，参考图12至图16所示，第一通孔连接区110a包括至少两个通孔组112a，第二通孔连接区110b包括至少两个通孔组112a，且第一通孔连接区110a中通孔组112a的数量与第二通孔连接区110b中通孔组112a的数量相同。
67.进一步的，在为优化电子带隙结构10的通孔分布区110，或为提供多样式的通孔分布区110时，除了调控第一通孔连接区110a与对称轴m之间的间距，实现不同位置处电容大小的改变，还可以调控第一连接区110a中通孔组112a的数量，同样实现通孔分布区110不同位置处电容大小的改变，保证电子间隙结构10可以适用于多种情况。具体的，第一连接通孔区110a和第二连接通孔区110b中的通孔组112a的数量一致，保证电子带隙单元100整体的规则性。
68.示例性的，参考图12和图14所示，在第一连接通孔区110a和第二连接通孔区110b中均包括两行通孔组112a，参考图15所示，在第一连接通孔区110a和第二连接通孔区110b中均包括三行通孔组112a，本实用新型实施例对具体数值不进行限定。
69.进一步的，对进一步设置第一连接通孔区110a和第二连接通孔区110b的电子带隙结构10进一步进行仿真测试，与现有的未仅设置凹槽的电源板(图中未具体示出)进行仿真测试结果对此。如图16所示，仿真测试的扫频范围为0hz至20ghz，纵坐标表示开关噪声抑制的阻带范围，横坐标为扫频范围，纵坐标为阻带范围，并且曲线3表示现有的电源板的仿真测试结果，曲线4表示本实用新型实施例提供的电子带隙结构10的仿真测试结果。在图16中
可以提现出本实用新型实施例提供的电子带隙结构10的纵坐标的范围较广，即具有较宽的阻带，具有较好的开关噪声抑制的效果。
70.图17图12中d区域的放大示意图，参考图17所示，相邻两个通孔112的中心之间的间距为l1，相邻两个通孔112之间的最小距离为l2，其中，0≤l1≤2mm，3mil≤l2≤5mil。
71.具体的，参考图17所示，在电子带隙单元100中，相邻两个通孔112之间的间距为l1，并且0≤l1≤2mm，例如，相邻两个通孔112之间的间距l1为1mm，本实用新型实施例对相邻两个通孔112之间的间距不进行具体的限定。进一步的，相邻两个通孔112之间的最小距离为l2，3mil≤l2≤5mil，本实用新型实施例对其数字也不做具体的限定，基于通孔112之间的间距进行调整，即基板111的面积也会产生相应的改变，电子带隙单元100的电容也会会产生相应的改变，保证电子间隙结构10可以适用于多种情况。
72.继续参考图17所示，通孔112的直径为l3，其中，16mil≤l3≤22mil。
73.具体的，参考图17所示，在电子带隙单元100中，通孔112的直径大小为l3，并且16mil≤l3≤22mil，例如，相邻通孔112的直径大小l3为20mil，本实用新型实施例对通孔112的直径不进行具体的限定。同样基于通孔112直径的调整，即基板111的面积也会产生相应的改变，电子带隙单元100的电容也会会产生相应的改变，保证电子间隙结构10可以适用于多种情况。
74.继续参考图17所示，通孔112包括边缘通孔113，边缘通孔113与电子带隙单元100的边缘之间距离为l4，其中，3mil≤l4≤5mil。
75.具体的，参考图17所示，在电子带隙单元100中包括阵列排布的通孔112，在靠近电子带隙单元100边缘处的通孔112为边缘通孔113，边缘通孔113围绕其余通孔112设置。边缘通孔113与电子带隙单元100的边缘之间的距离为l4，并且3mil≤l4≤5mil，例如，边缘通孔113与电子带隙单元100的边缘之间的距离为4mil，本实用新型实施例具体的数值不进行的限定。同样边缘通孔113与电子带隙单元100的边缘之间的距离的调整，即基板111的面积也会产生相应的改变，电子带隙单元100的电容也会会产生相应的改变，保证电子间隙结构10可以适用于多种情况。
76.基于相同的构思，本实用新型实施例还提供了一种印刷电路板，图18是本实用新型实施例提供的一种印刷电路板的结构示意图，如图18所示，印刷电路板1包括上述的电子带隙结构10；进一步的，印刷电路板1还包括介质层20和地面层30，介质层20设置于电子带隙结构10与地面层30之间。同时，电子带隙结构10中通孔分布区设置的通孔112贯穿介质层20和地面层30。该印刷电路板1包括上述任一实施例所述的电子带隙结构10，因此，本实用新型实施例提供的印刷电路板1具备上述实施例中相应的有益效果，在此不做具体描述。
77.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。