[發明專利]一種高性能電磁輻射抑制結構

有效

• 申請號: 202110590255.8
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113286418B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 李爾平;雷曉勇;李燕;孫喆
• 申請（專利權）人: 海寧利伊電子科技有限公司
• 主分類號: H05K1/02
• 分類號: H05K1/02;H01Q15/00;H01Q17/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種高性能電磁輻射抑制結構。在散熱蓋與PCB板之間加入周期排列的超材料吸波體，同時加入石墨烯阻性表面，提高屏蔽效果，實現所需頻段的電磁輻射抑制，超材料吸波體由頂層諧振單元、有耗介質層和全金屬背板構成，超材料吸波體布置在散熱蓋下方，與PCB板之間保持一定的距離，中間空出導熱膠的位置，將石墨烯結構加載到導熱膠上方有效的抑制芯片封裝直接向上的輻射泄漏。本發明適用于封裝器件的電磁輻射抑制，超材料結構的引入實現了屏蔽結構的小型化與極化不敏感等特性，在工作頻段內具有良好的輻射吸收能力。在芯片、PCB板等封裝設計中具有巨大應用價值。

技術領域

本發明涉及超材料吸收體以及電磁屏蔽技術領域，特別是涉及了一種高性能電磁輻射抑制結構，可應用于現代商用通信、芯片以及PCB板封裝中的輻射抑制。

背景技術

5G時代的到來，使得現代電子設備的工作頻率和集成度日益增加，電磁干擾和散熱問題成為下一代電子產品所面臨的重要挑戰。在芯片封裝中為保證工作時散熱正常，通常利用導熱膠連接散熱蓋與芯片封裝。傳統的散熱蓋一般采用高導電率的金屬制成，這必然導致散熱蓋與PCB板之間形成諧振腔，芯片封裝中的噪聲電流被增強，同時部分輻射會直接通過導熱膠耦合到散熱蓋上形成新的輻射源，影響其他電子器件。

降低輻射的傳統方法是通過接地破壞諧振腔結構。但接地僅對低頻有一定的效果，高頻處反而有可能使得輻射惡化。目前，用于解決散熱蓋與封裝輻射的抑制結構主要有兩種，一種是反射型，比如使用濺射和電鍍在封裝上涂抹小于10μm的金屬導電層，通過反射防止電磁干擾，一方面成本問題，另一方面反射回封裝內部的電磁波有可能惡化輻射；另一種是吸收型，采用吸波結構和新型的電磁超材料可以有效進行輻射抑制，由于尺寸的局限設計小型化極化不敏感的吸波結構成為重點和難點。

發明內容

為克服以上現有技術的不足，本發明提供了一種高性能電磁輻射抑制結構，首先，超材料的引入使得吸波體實現極高的小型化程度；其次，石墨烯良好的導熱與屏蔽性能既保障了芯片的正常工作，又同時抑制封裝與散熱蓋直接耦合的電磁能量，最后將兩者結合，陣列排布的超材料吸波體導熱膠上方的石墨烯結構很好的解決了由散熱蓋引起的輻射超標問題。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案如下：

本發明包括散熱蓋和PCB板，散熱蓋位于PCB板上方，PCB板上設有芯片封裝，芯片封裝和散熱蓋底面之間通過導熱膠連接，芯片封裝周圍的散熱蓋與PCB板之間具有空氣間隙，空氣間隙中靠近散熱蓋的區域布置有周期性排列的超材料吸波體，使得芯片封裝周圍布置有超材料吸波體；同時導熱膠頂面和和散熱蓋底面之間添加有石墨烯結構。

所述超材料吸波體以周期性陣列形式固定在散熱蓋底面，且超材料吸波體底面和PCB板依然具有間隙。

每個所述超材料吸波體均是主要由頂層的諧振單元、中間層的有耗介質層和底層的全金屬板構成，諧振單元固定貼附于散熱蓋底面；諧振單元主要有在對角線上兩側對稱布置的開口環構成，每個開口環在靠近對角線中心的一端設置開口，靠近對角線中心的一端相比遠離對角線中心的一端的寬度尺寸更大。

所述的介質板材料采用羅杰斯6010，介電常數為10.7，介質損耗角正切值為0.0027。

所述石墨烯結構貼附到導熱膠上方，尺寸與導熱膠保持一致。

所述的石墨烯結構與超材料吸波體之間存在空氣間隙。

本發明是一個集成了超材料吸波體與石墨烯，當自由空間阻抗與輸入阻抗相匹配時，吸波體頂層的諧振單元就會引起電諧振，同時底層會產生與頂層方向相反的電流分布，產生磁諧振，通過電磁諧振可以調控諧振頻率，使得在工作頻段內實現高吸收率，將吸收的電磁波通過介質損耗和歐姆損耗封鎖在結構內消耗掉。