[发明专利]一种超高频超宽带的复合电磁吸波结构

说明书

本发明提供一种超高频超宽带的复合电磁吸波结构，此种吸波材料能在20‑30GHz实现10dB以上的辐射抑制效果，吸波效果较单独使用商用吸波材料明显提高。包括若干个呈周期性排列的吸波单元，吸波单元包括自上而下依序设置的顶层、中间层和底层，底层为金属背板,中间层为商用电磁波吸收材料,顶层为Rogers RO4725JXR材料。

技术领域

本发明涉及电磁吸波材料领域，特别是涉及一种超高频超宽带的复合电磁吸波结构。

背景技术

芯片是当前通信系统中的“大脑”，而芯片中的集成电路通常就是引起电磁兼容(EMC)问题的主要源头，一方面其复杂的电磁杂散信号会对周围的其他功能模块造成干扰，另外其较强的辐射甚至会造成系统整机的EMC问题，严重制约了设备的性能提高甚至造成设备的瘫痪。而随着电子器件工作频率的提高，在高频段(20GHz以上)的电磁辐射问题变得越来越难以解决，例如在加载金属制散热器的芯片封装场景中，来自芯片的电磁辐射会从散热器与印刷电路板(PCB)的缝隙中泄露出去，造成严重的EMI辐射超标问题。

传统设计中，通常采用在散热器下方贴敷一层商用电磁波吸收材料的方式来抑制芯片封装系统中的辐射干扰信号。要使得吸波材料能有效吸收电磁波需满足两个条件：(1)阻抗匹配条件，即要保证电磁波能够较容易地进入材料内部，这需要材料的特性阻抗与空气的特性阻抗相近；(2)衰减损耗条件，即电磁波进入材料内部后可以被迅速损耗。然而，大部分商用吸波材料只能满足衰减损耗条件，而很难满足阻抗匹配条件，这是由于工艺、材料等因素的限制，使得它们的相对介电常数都比较大。因此，电磁波无法很好地进入到商用吸波材料中，也就无法被损耗，这使得商用吸波材料的吸波性能比较一般，特别是在高频段的吸波性能。

发明内容

对此，本发明旨在于提供一种超高频超宽带的复合电磁吸波结构，此种吸波材料能在20-30GHz实现10dB以上的辐射抑制效果，吸波效果较单独使用商用吸波材料明显提高。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种超高频超宽带的复合电磁吸波结构，包括若干个呈周期性排列的吸波单元，吸波单元包括自上而下依序设置的顶层、中间层和底层，底层为金属背板,中间层为商用电磁波吸收材料,顶层为Rogers RO4725JXR材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中在商用电磁波吸收材料的上面设置Rogers RO4725JXR材料，由于RogersRO4725JXR材料为低损耗材料，对电磁波基本没有衰减损耗作用，但其相对介电常数与相对磁导率较接近，因此可以较好地实现阻抗匹配条件，使更多电磁辐射进入到复合材料中，再由商用电磁波吸收材料对电磁波进行损耗衰减，因而能够提高商用电磁波吸收材料的吸波效果和吸波带宽，此外，只需通过改变其材料的厚度，即可实现对该复合吸波材料的吸波频段的调整，因此该复合吸波材料结构具有很广泛的应用范围。

作为改进，顶层的厚度为0.6-2mm，这样，当厚度为0.4mm时其相对介电常数为2.64，相对磁导率为1，利于电磁波进入到复合材料中。

作为改进，中间层的厚度为0.4-1.6mm，当厚度为0.7mm时，在20-30GHz频段内，其相对介电常数为14.3-0.3j，相对磁导率为1.2-0.8j。

作为改进，中间层包括第一层和第二层，第二层的顶部与第一层连接，且第二层的直径大于第一层的直径，相邻吸波单元的第一层之间构成空气腔，这样，第一层和第二层均为商用电磁波吸收材料，由于第一层的横截面小于第二层，在进行周期排列后会形成周期性的空气腔，增大了辐射场与吸波材料的接触面积，且有利于电磁波在结构中来回反射、折射，从而实现对电磁波更充分的损耗衰减。

作为改进，第一层的厚度为0.7mm，横截面边长为0.5mm，第二层的厚度为0.4mm，横截面边长为1mm，第一层和第二层均为长方形或正方形。