[发明专利]一种高性能封装辐射吸收体

说明书

本发明公开了一种高性能封装辐射吸收结构。包含多个紧密排列的周期单元结构，每个周期单元结构主要由一个谐振单元、一层有耗介质层和一层金属背板依次层叠构成，谐振层与金属背板分别位于有耗介质层的两侧；所述周期单元结构包括顶层谐振单元、有耗介质层和底层金属背板；谐振单元主要由一层介质层和两层金属层以及连接两层金属层之间的金属过孔组成，其中两层金属层分别贴于介质层两表面；金属过孔穿过介质层将两层金属层电连接。本发明适用于抑制封装器件在特定频点辐射的吸收，具有极佳的角度稳定性，在设计频点具有良好的辐射吸收能力，从而增加反射损耗，提升封装器件EMI收益。

技术领域

本发明涉及超材料吸收体技术领域的一种电磁波辐射结构，特别是涉及了一种高性能全角不敏感的封装辐射吸收结构，可应用于现代商用通信、封装产品或者芯片的片上以及片外的器件辐射抑制。

背景技术

超材料吸收体是一类应用了超材料结构的电磁波吸波体材料，其通过电磁波吸收而非反射或透射的方式，将电磁能转换为其他形式能量如热能，实现对电磁波的损耗。这种性质多应用于军事领域，实现飞行器的雷达散射截面降低。

对于吸收体的研究起源于Salisbury屏，其结构为在金属背板上距离1/4波长位置放置一层薄电阻层，其结构简单能在目标频点实现完美匹配产生很强的电磁波吸收能力，但结构存在带宽窄、厚度厚、重量重、角度稳定性差等一系列问题。在过去的研究中，大量专家学者吸收体进行了深入研究并通过引入包括频率选择表面FSS(Frequency selectivesurfaces)、人造阻抗表面(Artificial Impedance Surface，AIS)或高阻抗表面(HighImpedance Surface，HIS)等超材料结构解决传统吸收体存在的一系列问题，并取得了众多技术突破。但大多数研究都集中于理想的电磁波垂直入射情况进行，很多吸收体在电磁波非理想入射下会产生谐振频率偏移问题。当吸收体应用于芯片封装等场景时，由于场分布的复杂性，超材料吸收体的性能往往产生较为严重的恶化，使得如何提高吸收体的角度性能成为一大挑战。

随着技术的进步和对吸收体应用场景的不断探索，特别是通信向高频高速、芯片封装等功能器件向高集成度方向的发展，吸收体在芯片封装等狭小空间的应用，使得如何减小吸收体尺寸与厚度从而适应系统小型化需求成为另一大挑战。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种高性能封装辐射吸收结构，充分利用结构层间电耦合，实现结构极高的小型化程度，实现结构谐振频率对入射电磁波的完全不敏感。本发明适用于现代商用通信、封装产品或者芯片的片上以及片外的器件辐射抑制设计，其单元尺寸与厚度极小，谐振频率在0～80°的入射角度范围内稳定不变。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

所述吸收体包含多个紧密排列的周期单元结构，每个周期单元结构主要由一个谐振单元、一层有耗介质层和一层金属背板依次层叠构成，谐振层与金属背板分别位于有耗介质层的两侧；所述周期单元结构包括顶层谐振单元P₁、有耗介质层D₂和底层金属背板G；顶层谐振单元P₁贴于有耗介质层D₂上表面，底层金属背板G贴于有耗介质层D₂下表面。

所述谐振单元P₁包括顶层金属贴片M₁、介质板D₁和底层金属贴片M₂，以及连接顶层金属贴片M₁和底层金属贴片M₂之间的金属过孔V₁组成；顶层金属贴片M₁贴于介质板D₁上表面，底层金属贴片M₂贴于介质板D₁下表面；所述金属过孔V₁位于谐振单元P₁的几何中心。