专利摘要

本发明涉及一种用于微波电路模块封装的2.5维小型化电磁带隙结构。该2.5维电磁带隙结构通过多层印刷电路板技术加工而成，其周期单元包括一个中心加载金属化孔的水平金属贴片、若干个金属化孔阵列、四层电路板衬底、一层空气层、金属盖板和金属底座。在水平金属贴片四周加载金属化孔阵列，通过相邻单元之间金属化孔阵列之间的电耦合增强电磁带隙结构周期单元间的等效电容，同时金属化孔阵列也能有效增加周期单元单元的等效电感，最终达到降低电磁带隙阻带的工作频率，实现微波电路模块封装内平行平板腔体谐振噪声的抑制。所提出的2.5维电磁带隙结构的周期单元体积小、剖面低、具有更低平行平板腔体谐振噪声抑制的截止频率。

权利要求

1.一种用于微波电路模块封装的2.5维小型化电磁带隙结构，由若干个水平间隔排列布设的电磁带隙单元组成，每个电磁带隙单元均包括位于磁带隙单元顶部的金属盖板(8)和位于磁带隙单元底部的金属底座(9)，所述的金属底座(9)上表面固定微带电路衬底(3)，所述的金属盖板(8)的下表面固定有2.5维电磁带隙衬底，2.5维电磁带隙衬底的下表面固定有一水平金属贴片(1)，所述的水平金属贴片(1)与微带电路衬底(3)之间具有间隙，从而形成空气层(7)，所述的水平金属贴片(1)的中部通过一贯穿2.5维电磁带隙衬底的中心金属化孔(10)与金属盖板(8)连接，其特征是：所述的2.5维电磁带隙衬底在水平金属贴片(1)的四周设置有若干组以水平金属贴片(1)为中心的对称的金属化孔阵列(2)，每个所述的金属化孔阵列(2)均与水平金属贴片(1)电连接，所述的金属化孔阵列(2)包括若干个边缘金属化孔(11)，同一金属化孔阵列(2)中的边缘金属化孔(11)相互电连接，所述的边缘金属化孔(11)下端开口于2.5维电磁带隙衬底下表面，上端为盲孔。

2.根据权利要求1所述的一种用于微波电路模块封装的2.5维小型化电磁带隙结构，其特征是：所述的2.5维电磁带隙衬底由上层电磁带隙衬底(4)、连接衬底(5)和下层电磁带隙衬底(6)依次上下叠放固定而成，所述的中心金属化孔(10)同时贯穿上层电磁带隙衬底(4)、连接衬底(5)和下层电磁带隙衬底(6)，边缘金属化孔(11)仅贯穿下层电磁带隙衬底(6)。

3.根据权利要求1所述的一种用于微波电路模块封装的2.5维小型化电磁带隙结构，其特征是：所述的水平金属贴片(1)为圆形金属片或方形金属片。

4.根据权利要求1所述的一种用于微波电路模块封装的2.5维小型化电磁带隙结构，其特征是：所述的金属化孔阵列(2)通过细金属条或金属线与水平金属贴片(1)连接，同一个金属化孔阵列(2)中的边缘金属化孔(11)之间通过细金属条或金属线连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于微波电路模块封装的2.5维小型化电磁带隙结构，其特征是：所述的金属化孔阵列(2)有四个，等弧度布设在水平金属贴片(1)四周，每个金属化孔阵列(2)有三个边缘金属化孔(11)。

说明书

技术领域

本发明属于电磁场与微波技术领域。具体涉及一种用于微波电路模块封装的2.5维小型化电磁带隙结构。

背景技术

在微波电路模块的设计和制造过程中，通常需要使用金属外壳来保护和支撑内部的功能电路，以使得这些电路能够在户外恶劣天气条件或复杂电磁环境下正常工作。然而，微波电路模块的金属外壳封装也带来了一些电磁兼容问题，特别是金属封装内腔体谐振模式容易受到内部电路电磁泄漏的激发，从而导致诸如放大器自激、互连损耗增大、电路功能失效等问题。为了解决这些电磁兼容问题，通常的做法是在微波电路模块中设计金属壁，实现波导腔效应，通过波导的高通特性实现低频端的电磁隔离和电路保护，但这增加了电路模块重量、组装成本和复杂程度。

在过去的十年里，基于间隙波导概念衍生出的磁封装屏蔽技术被用于上述微波毫米波电路模块的封装中，以抑制腔体谐振模式噪声，从而解决其相应的电磁兼容问题。该磁封装屏蔽技术本质上就是一种电磁带隙结构在电路模块封装中的应用，其阻带位置和范围和周期单元设计及其具体几何结构尺寸密切相关，目前该类电磁带隙结构用于电路模块封装的主要研究集中于10GHz频段以上，周期单元形式主要是金属机械加工或者三维打印的柱形结构，或者基于双层电路板设计的倒置蘑菇型结构。也有研究人员提出其他类似弹簧或者Z型走线的周期单元结构，能够是其阻带工作于10GHz以内，然后其剖面很高，且加工复杂或者装配可靠性差，因此需要研究阻带工作于10GHz以内，低剖面，轻量化的新型周期结构单元，用于10GHz以内（特别是Sub 6GHz）的微波电路模块的封装，抑制其腔体谐振模式噪声。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是针对背景技术提出的问题，提供一种用于微波电路模块封装的2.5维小型化电磁带隙结构，本发明实现了Sub 6GHz的微波电路模块的封装，抑制其腔体谐振模式噪声；同时实现低剖面和轻量化的特点。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种用于微波电路模块封装的2.5维小型化电磁带隙结构，由若干个水平间隔排列布设的电磁带隙单元组成，每个电磁带隙单元均包括位于磁带隙单元顶部的金属盖板和位于磁带隙单元底部的金属底座，金属底座上表面固定微带电路衬底，金属盖板的下表面固定有2.5维电磁带隙衬底，2.5维电磁带隙衬底的下表面固定有一水平金属贴片，水平金属贴片与微带电路衬底之间具有间隙，从而形成空气层，水平金属贴片的中部通过一贯穿2.5维电磁带隙衬底的中心金属化孔与金属盖板连接，其特征是：2.5维电磁带隙衬底在水平金属贴片的四周设置有若干组以水平金属贴片为中心的对称的金属化孔阵列，每个金属化孔阵列均与水平金属贴片电连接，金属化孔阵列包括若干个边缘金属化孔，同一金属化孔阵列中的边缘金属化孔相互电连接，边缘金属化孔下端开口于2.5维电磁带隙衬底下表面，上端为盲孔。

为优化上述结构形式，采取的具体措施还包括：

上述的2.5维电磁带隙衬底由上层电磁带隙衬底、连接衬底和下层电磁带隙衬底依次上下叠放固定而成，中心金属化孔同时贯穿上层电磁带隙衬底、连接衬底和下层电磁带隙衬底，边缘金属化孔仅贯穿下层电磁带隙衬底。

上述的水平金属贴片为圆形金属片或方形金属片。

上述的金属化孔阵列通过细金属条或金属线与水平金属贴片连接，同一个金属化孔阵列中的边缘金属化孔之间通过细金属条或金属线连接。

上述的金属化孔阵列有四个，等弧度布设在水平金属贴片四周，每个金属化孔阵列有三个边缘金属化孔。

与现有技术相比，本发明的优点在于：在水平金属贴片四周加载若干个金属化孔阵列，通过相邻单元之间金属化孔阵列之间的电耦合增强电磁带隙结构周期单元间的等效电容，同时金属化孔阵列也能有效增加周期单元的等效电感，周期单元间等效电容和周期单元自身等效电感的增大最终会降低电磁带隙阻带的工作频率，实现微波电路模块封装内平行平板腔体谐振噪声的抑制，噪声抑制频率的降低使得所提出的2.5维电磁带隙结构的周期单元电尺寸变小，实现低剖面小型化的设计。

附图说明

图1为根据本发明提出的一种用于微波电路模块封装的2.5维小型化电磁带隙结构周期单元的三维示意图。

图2为根据本发明提出的一种用于微波电路模块封装的2.5维小型化电磁带隙结构周期单元的设计标注俯视图。

图3为根据本发明提出的一种用于微波电路模块封装的2.5维小型化电磁带隙结构和传统倒置蘑菇型电磁带隙结构周期单元的仿真色散曲线对比图。

其中，附图标记为：水平金属贴片1、金属化孔阵列2、微带电路衬底3、上层电磁带隙衬底4、连接衬底5、下层电磁带隙衬底6、空气层7、金属盖板8、金属底座9、中心金属化孔10、边缘金属化孔11。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

本实施例的一种用于微波电路模块封装的2.5维小型化电磁带隙结构，由若干个水平间隔排列布设的电磁带隙单元组成，每个电磁带隙单元均包括位于磁带隙单元顶部的金属盖板8和位于磁带隙单元底部的金属底座9，金属底座9上表面固定微带电路衬底3，金属盖板8的下表面固定有2.5维电磁带隙衬底，2.5维电磁带隙衬底的下表面固定有一水平金属贴片1，水平金属贴片1与微带电路衬底3之间具有间隙，从而形成空气层7，水平金属贴片1的中部通过一贯穿2.5维电磁带隙衬底的中心金属化孔10与金属盖板8连接，其特征是：2.5维电磁带隙衬底在水平金属贴片1的四周设置有若干组以水平金属贴片1为中心的对称的金属化孔阵列2，每个金属化孔阵列2均与水平金属贴片1电连接，金属化孔阵列2包括若干个边缘金属化孔11，同一金属化孔阵列2中的边缘金属化孔11相互电连接，边缘金属化孔11下端开口于2.5维电磁带隙衬底下表面，上端为盲孔。

2.5维电磁带隙衬底由上层电磁带隙衬底4、连接衬底5和下层电磁带隙衬底6依次上下叠放固定而成，中心金属化孔10同时贯穿上层电磁带隙衬底4、连接衬底5和下层电磁带隙衬底6，边缘金属化孔11仅贯穿下层电磁带隙衬底6。

水平金属贴片1为圆形金属片或方形金属片。

金属化孔阵列2通过细金属条或金属线与水平金属贴片1连接，同一个金属化孔阵列2中的边缘金属化孔11之间通过细金属条或金属线连接。

金属化孔阵列2有四个，等弧度布设在水平金属贴片1四周，每个金属化孔阵列2有三个边缘金属化孔11。

图1为本发明的一种用于微波电路模块封装的2.5维小型化电磁带隙结构周期单元的三维示意图，该单元采用印刷电路板技术加工制作而成。本发明采用的四层介质和空气间隙厚度分别为上层电磁带隙衬底4=0.254mm，连接衬底5=0.1mm，下层电磁带隙衬底6=0.5mm，微带电路衬底3=0.508mm，空气层7=1mm。本实施例中微带电路衬底3为Rogers4350B，2.5维周期单元结构的上层电磁带隙衬底4、连接衬底5、下层电磁带隙衬底6分别为Rogers 4350B、RO4450B/F、Rogers 4350B；其中连接衬底5起到粘合上层电磁带隙衬底4和下层电磁带隙衬底6构成多层板的作用。

介质Rogers4350B的介电常数 =3.66, 正切损耗 =0.004，介质RO4450B/F的介电常数 =3.52，正切损耗 =0.004。

如图2所示，为一种用于微波电路模块封装的2.5维小型化电磁带隙结构周期单元的设计标注俯视图，具体几何结构参数为： =0.15mm， =0.3mm， =7.5mm， =3.2mm， =2.8mm， =0.4mm， =0.4mm， =2mm。

图3为本发明提出的一种用于微波电路模块封装的2.5维小型化电磁带隙结构和传统倒置蘑菇型电磁带隙结构周期单元的仿真色散曲线对比图。从图中可以看出，在周期单元物理尺寸相等情况下，传统倒置蘑菇型电磁带隙结构周期单元的阻带频率范围为5.8GHz~10.5GHz，相对带宽为57.7%；引入四个金属化孔阵列后，其阻带频率范围向低频处移动至3.4GHz~5.2GHz，相对带宽为42%。此外，本发明的周期单元结构能显著降低整个封装结构的剖面电尺寸和周期单元平面尺寸，可以在给定的物理空间范围内加载更多的周期单元数，从而提高噪声的隔离抑制度。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

用于微波电路模块封装的2.5维小型化电磁带隙结构专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。