一種基于三維打印制造技術(shù)的微波電路封裝屏蔽盒的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于三維打印制造技術(shù)的微波電路封裝屏蔽盒。該封裝屏蔽盒包括金屬盒腔體和金屬盒蓋，其中金屬盒蓋通過三維打印制造技術(shù)實現(xiàn)，金屬盒蓋下表面包含有二維周期排列的復(fù)合金屬柱單元，每個復(fù)合金屬柱單元則由三個金屬柱垂直交叉組成。每個復(fù)合金屬柱單元和正下方的金屬盒腔體之間構(gòu)成串聯(lián)電感電容諧振，復(fù)合金屬柱單元之間則構(gòu)成并聯(lián)電感電容諧振；對于金屬封裝屏蔽盒內(nèi)可能激勵起的腔體諧振噪聲而言，其中串聯(lián)電感電容諧振為其提供了低阻抗的濾除路徑，并聯(lián)電感電容諧振則在其傳播路徑上構(gòu)成了隔離的高阻抗路徑。最終實現(xiàn)所需頻率范圍內(nèi)對微波電路封裝屏蔽盒內(nèi)腔體噪聲的隔離和抑制，保證封裝屏蔽盒內(nèi)噪聲敏感電路的正常工作。
【專利說明】一種基于三維打印制造技術(shù)的微波電路封裝屏蔽盒

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電磁場與微波【技術(shù)領(lǐng)域】。具體涉及一種基于三維打印制造技術(shù)的微波電路封裝屏蔽盒。

【背景技術(shù)】
[0002]微波電路封裝屏蔽盒廣泛應(yīng)用于微波有源、無源電路的安裝和保護(hù)，一般由金屬鋁制成，不僅能夠起到微波電路在戶外惡劣自然環(huán)境下的保護(hù)作用，還能夠屏蔽外界電磁場與電磁波對屏蔽盒內(nèi)微波電路的影響；但是，由于金屬屏蔽盒自身也是一種諧振腔結(jié)構(gòu)，內(nèi)部微波電路輻射的電磁場會激勵起金屬屏蔽盒自身的多個諧振模式，如果這些諧振模式的諧振頻率和封裝在屏蔽盒內(nèi)電路的工作頻率相近的話，就會對內(nèi)部電路形成干擾，降低電路的相關(guān)性能。因此，有效抑制微波電路封裝屏蔽盒內(nèi)的噪聲是近年來的一個研究熱點。
[0003]傳統(tǒng)的抑制微波電路封裝屏蔽盒內(nèi)噪聲的方法就是利用金屬壁將金屬屏蔽盒內(nèi)部需要隔離的部分區(qū)別開來，即將金屬屏蔽盒內(nèi)分成多個獨立的小型金屬腔，在每個小金屬腔對應(yīng)的屏蔽盒蓋下表面貼附上吸波材料，該方法對抑制屏蔽盒內(nèi)的噪聲具有一定的效果，不過加工成本較貴，噪聲隔離程度一般，另外需要對電路位置進(jìn)行優(yōu)化布局，增加了設(shè)計難度和電路研發(fā)周期。
[0004]針對于此，瑞典科學(xué)家提出了縫隙波導(dǎo)理想磁導(dǎo)體的封裝技術(shù)概念，該設(shè)計概念利用理想電壁和理想磁壁之間不支持電磁波傳播的基本原理，通過在金屬屏蔽盒蓋的下方引入周期性的四分之一波長的金屬柱將金屬盒蓋等效為理想磁壁，但是這樣做的缺點就是低頻噪聲抑制需要的金屬柱長度較長，屏蔽盒的厚度較大；且單元尺寸較大，不利于有限屏蔽盒內(nèi)加載更多的金屬柱單元，削弱了噪聲隔離度。
[0005]本發(fā)明則利用復(fù)合金屬柱單元在屏蔽盒內(nèi)噪聲傳播路徑上引入并聯(lián)諧振、噪聲生成路徑上引入串聯(lián)諧振的方法達(dá)到噪聲抑制的目的，且實現(xiàn)了屏蔽盒的低剖面和加載單元尺寸的小型化。另外，由于復(fù)合金屬柱單元結(jié)構(gòu)復(fù)雜，全鋁銑工藝加工難度很大，成本較高，本發(fā)明創(chuàng)新性地引入了三維打印金屬或者打印介質(zhì)(介質(zhì)外表面鍍金屬)的工藝實現(xiàn)了所設(shè)計微波電路封裝屏蔽盒。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種基于三維打印制造技術(shù)的微波電路封裝屏蔽盒，實現(xiàn)了微波電路封裝過程中屏蔽盒內(nèi)噪聲的抑制；且引入三維打印技術(shù)加工所設(shè)計的復(fù)雜屏蔽盒結(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)機械加工的缺陷。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種基于三維打印制造技術(shù)的微波電路封裝屏蔽盒，包括封裝屏蔽盒蓋和封裝屏蔽盒腔體，封裝屏蔽盒腔體的內(nèi)表面上覆蓋有一層微波電路襯底介質(zhì)，在封裝屏蔽盒蓋內(nèi)表面的水平二維方向上，周期排列有若干個相同復(fù)合金屬柱單元結(jié)構(gòu)；所述復(fù)合金屬柱單元由三個相互垂直的金屬柱組成，其中第一金屬柱與屏蔽盒蓋內(nèi)表面垂直連接，第二金屬柱和第三金屬柱的柱中心處十字交叉后連接到第一金屬柱的末端。
[0009]進(jìn)一步地，所述封裝屏蔽盒蓋由三維打印制造技術(shù)加工制作而成。
[0010]進(jìn)一步地，三個金屬柱的結(jié)構(gòu)參數(shù)相同或者不同。
[0011]本發(fā)明所提供的基于三維打印制造技術(shù)的微波電路封裝屏蔽盒和傳統(tǒng)封裝屏蔽盒以及縫隙波導(dǎo)理想磁導(dǎo)體的封裝相比，有益效果在于:在實現(xiàn)盒內(nèi)噪聲抑制的同時，實現(xiàn)了封裝屏蔽盒的低剖面設(shè)計和小型化設(shè)計。一方面，利用相鄰復(fù)合金屬柱單元之間的電容效應(yīng)和金屬柱自身的電感效應(yīng)在盒內(nèi)噪聲傳播路徑上引入并聯(lián)諧振，阻礙噪聲的有效傳播；另外一方面，利用復(fù)合金屬柱單元和金屬盒內(nèi)腔之間的電容效應(yīng)和金屬柱自身的電感效應(yīng)在盒內(nèi)噪聲產(chǎn)生路徑上弓I入串聯(lián)諧振，有效抑制噪聲的生成。上述這些特點使得本發(fā)明提供的微波電路封裝屏蔽盒對微波電路封裝中的噪聲起到了有效的抑制效果，保證了屏蔽盒內(nèi)微波電路的正常工作和相關(guān)性能。另外，本發(fā)明中設(shè)計的復(fù)合金屬柱單元結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，傳統(tǒng)機械加工成本高、難度大；針對于此，引入三維打印技術(shù)可以有效降低所設(shè)計的微波電路封裝屏蔽盒的制造成本和加工難度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為根據(jù)本發(fā)明提出的基于三維打印制造技術(shù)的微波電路封裝屏蔽盒蓋三維示意圖。
[0013]圖2為根據(jù)本發(fā)明提出的基于三維打印制造技術(shù)的微波電路封裝屏蔽盒腔體三維示意圖。
[0014]圖3為本發(fā)明所提出的復(fù)合金屬柱單元和對應(yīng)部分金屬盒蓋、金屬盒腔體的一個單元的三維示意圖(a)和一個單元的設(shè)計參數(shù)標(biāo)注圖(b)。
[0015]圖4為本根據(jù)本發(fā)明仿真的屏蔽盒內(nèi)噪聲抑制阻帶的色散圖(a)和插入損耗圖(b)。
[0016]其中，附圖標(biāo)記說明如下:1_封裝屏蔽盒蓋；2_和封裝屏蔽盒蓋相連接的復(fù)合金屬柱周期單元；3-封裝屏蔽盒腔體；4-一個復(fù)合金屬柱單元區(qū)域內(nèi)封裝屏蔽盒蓋的一部分；5_組成復(fù)合金屬柱單兀的金屬柱；6_封裝屏蔽盒內(nèi)部的微波電路襯底介質(zhì)；7_ —個復(fù)合金屬柱單元區(qū)域內(nèi)封裝屏蔽盒腔體的一部分。

【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明提供的一種基于三維打印制造技術(shù)的微波電路封裝屏蔽盒實施例進(jìn)行具體說明:
[0018]本發(fā)明設(shè)計的一種基于三維打印制造技術(shù)的微波電路封裝屏蔽盒蓋如圖1所示，包括封裝屏蔽盒蓋1，復(fù)合金屬柱周期單元2，復(fù)合金屬柱周期單元2和封裝屏蔽盒蓋I相連。圖2是封裝屏蔽盒腔體3。每個復(fù)合金屬柱周期單元2和正下方的封裝屏蔽盒腔體3之間構(gòu)成串聯(lián)電感電容諧振，復(fù)合金屬柱周期單元2之間則構(gòu)成并聯(lián)電感電容諧振。對于金屬封裝屏蔽盒內(nèi)可能激勵起的腔體諧振噪聲而言，其中串聯(lián)電感電容諧振為其提供了低阻抗的濾除路徑，并聯(lián)電感電容諧振則在其傳播路徑上構(gòu)成了隔離的高阻抗路徑。本發(fā)明通過以上結(jié)構(gòu)設(shè)計，最終實現(xiàn)所需頻率范圍內(nèi)對微波電路封裝屏蔽盒內(nèi)腔體噪聲的隔離和抑制，保證封裝屏蔽盒內(nèi)噪聲敏感電路的正常工作。
[0019]圖3(a)所示是由封裝屏蔽盒蓋I的部分、復(fù)合金屬柱周期單元2、封裝屏蔽盒腔體3的部分、以及封裝屏蔽盒內(nèi)部微波電路襯底介質(zhì)6的部分組成的一個周期單元。
[0020]如圖3(b)所示封裝屏蔽盒蓋I的厚度為Ii1，封裝屏蔽盒腔體3厚度為h2，封裝屏蔽盒內(nèi)微波電路的襯底介質(zhì)6厚度為hs，復(fù)合金屬柱單元中和金屬盒蓋下表面下連的金屬柱5的長度為d，復(fù)合金屬柱單元中另外兩個金屬柱5的長度均為S，三個金屬柱5的截面正方形邊長為《，復(fù)合金屬柱單元下表面距微波電路襯底介質(zhì)6表面的距離為t，單元周期為P。
[0021]本發(fā)明根據(jù)圖1設(shè)計的噪聲抑制阻帶頻率范圍在5GHz至IlGHz的微波電路封裝屏蔽盒1，其微波電路襯底介質(zhì)6的介電常數(shù)為4.4，微波電路襯底介質(zhì)6的厚度hs =0.5mm,封裝屏蔽盒蓋I的厚度為Ii1 = 1.5mm,封裝屏蔽盒腔體3厚度為h2 = 1.5mm,其它單兀結(jié)構(gòu)參數(shù)為:d = 5mm, s = 7mm, w = 1.5mm, t = 1mm, p = 7.5mmn
[0022]圖4是本發(fā)明的仿真結(jié)果，圖4(a)和(b)分別是屏蔽盒內(nèi)噪聲抑制阻帶的色散圖和插入損耗圖，可以看到在5-llGHz頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生了阻帶。
【權(quán)利要求】
1.一種基于三維打印制造技術(shù)的微波電路封裝屏蔽盒，包括封裝屏蔽盒蓋和封裝屏蔽盒腔體，其特征在于，封裝屏蔽盒蓋內(nèi)表面的水平二維方向上，周期排列有若干個相同復(fù)合金屬柱單元結(jié)構(gòu)；所述復(fù)合金屬柱單元由三個相互垂直的金屬柱組成，其中第一金屬柱與屏蔽盒蓋內(nèi)表面垂直連接，第二金屬柱和第三金屬柱的柱中心處十字交叉后連接到第一金屬柱的末端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三維打印制造技術(shù)的微波電路封裝屏蔽盒，其特征在于，所述封裝屏蔽盒蓋由三維打印制造技術(shù)加工制作而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于三維打印制造技術(shù)的微波電路封裝屏蔽盒，其特征在于，三個金屬柱的結(jié)構(gòu)參數(shù)相同或者不同。
【文檔編號】H05K9/00GK104411151SQ201410715172
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
【發(fā)明者】唐萬春, 施永榮, 莊偉 , 于正永, 周佳威, 王橙, 劉升, 沈來偉, 黃承, 朱建平 申請人:南京師范大學(xué)