CN1890810A - 具有空腔谐振截止元件的电子电路封装 - Google Patents

具有空腔谐振截止元件的电子电路封装 Download PDF

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Abstract

高频工作的电路(4)由于其特性通常会辐射电磁能量。当工作频率越高时，这个问题就变得更严重，因为辐射波长相应变短，并且因此辐射波长变得更接近封装本身以其发生谐振时的长度。为了避免空腔谐振模谐振，在封装空腔(2)中引入附着到盖子(9)的截止元件(10)。该截止元件包括涂敷有导电层的介电基板。封装空腔(2)也可填充有介电填充物，该介电填充物使得空腔的电学尺寸显得比其物理尺寸大，这是因为介电常数更大的电介质内的电磁场的波长会缩短。

Description

具有空腔谐振截止元件的电子电路封装
本发明涉及电子电路封装的领域，并且特别是涉及被设计成在无线电频率、微波频率、毫米波频率、以及直至太赫兹波段工作的电路的封装。为了说明，这些频率统称为高频。
由于其特性，在高频工作的电路常会辐射电磁(EM)能量。这种辐射常常是不希望发生的，并且如果该辐射耦合到附近部件或者电路板迹线等中，则可能会引起问题，以及导致不可预知的或不希望发生的电路特性。为此，电路中的特别敏感的部分或者特别容易发出辐射的那些部件经常被封装在金属或者其它导电封装中。这可以减少被安装在独立封装中的电路之间的耦合，从而缓解这个问题。但是，这有时也会增加单个金属封装内的EM耦合，导致被安装在封装内的特定子电路与自身反馈耦合或者与同一封装内的其它子电路反馈耦合。
工作频率越高，这个问题会变得越糟糕，因为EM辐射波长相应地变短，因而该EM辐射波长会更接近封装本身在其处发生谐振的长度。谐振会引起场强强烈增强，并且这会使封装内的部件之间、或者电路板迹线之间、甚至同一部件的不同元件之间的耦合增加，这些都会导致不希望发生的电路特性，甚至如果涉及有源电路，则会发生振荡。
一种已知的解决方案是在封装的顶部和/或侧面涂上辐射吸收材料(RAM)，或者把多块RAM置于空腔中。RAM是具有倾向于不反射所入射的EM辐射或者允许所有辐射透过其的特性的材料。相反，RAM被设计成吸收辐射，然后高效地以热的方式耗散能量。这些材料中的一些类型的材料相当厚的，为了成为有效的材料，这些材料需要将辐射波的阻抗与RAM内的耗散材料的电阻匹配。由于被要求来容纳RAM的封装的大小，而且材料也要制作成具有必要的材料参数，所以这些材料在高频封装、特别是毫米波频率封装中使用不灵便。
其它类型的RAM要薄得多。Emerson & Cuming Microwave Components制造出能够用作RAM的各种薄片型材料。其中一些依赖于波长相关效应，因此是本来窄的带。其他类型材料具有在整个材料厚度上渐变的电阻率，以减少来自表面的反射。这些材料能够工作于更宽的带宽，但是也趋向于更厚。当此材料被用在其中安装有电子部件的空腔中时，随着电子电路工作频率的提高，这些材料的吸收效率趋向于减少。
美国专利6,054,766公开了被设计来解决上述一些问题的电路封装。所公开的封装全部或部分用硅薄片制成，所述薄片具有在1Ω-1m-1与10Ω-1m-1之间的所述电导率σ。传统上，高频电路封装常使用固态的铝片制成，同时研磨出空腔来容纳电路本身。US6,054,766的公开就要求舍弃传统的封装，或者最好要求改进该封装，以便能够如在此所描述的那样使用硅薄片。
工作在几十千兆赫的单片微波集成电路(MMIC)已经利用倒装技术来封装，由此MMIC被倒装键合到有损硅基板以抑制封装内的寄生模。这在“A Flip-ChipPackaged Coplanar 94 GHz Amplifier Module With Efficient Suppression of ParasiticSubstrate Effects”(Tessmann等人，IEE Microwave and Wireless Components Letters，Vol14，No4，2004年4月)中被描述。由于倒装技术涉及将器件倒置地安置在基板上，一旦如此键合就很难接近器件，以进行后续的分析、操纵或改进，因此此项技术并不适合于所有的情况。另外，当器件被翻转过来时，也存在与维持所设计的电性能(诸如频率特性)相关的问题。
英国专利申请No.0128208.6描述了一种用于电磁干扰的屏蔽装置，其中空腔采用被安装在盖子上的分隔墙，所述分隔墙有效地把空腔分成较小的部分。此分隔墙被如此安置和定形，使得空腔内的独立的部件有效地彼此隔离。如果灵敏部件非常靠近辐射部件安装，则这种方法失去其效能。
本发明的目的是至少减轻现有技术的问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种高频电路的封装，该封装包括在一种材料内形成的、用于容纳电路的空腔，其特征在于该封装还包括具有至少一个延伸到空腔中的表面的材料，并且此表面或每个表面上具有导电材料，该导电材料的电导率适于至少部分地吸收电磁辐射。
除了任何电路之外，该空腔可包含至少部分包含气体(诸如空气)或者介电材料或真空的容积。该导电表面可以是介电材料的表面。
该导电表面可以是细长的、薄材料的表面，因此该材料的形状类似叶片。该材料可包括其上涂敷导电表面的电介质。这可以给导电表面提供机械支承。可替换地，该导电表面可以是较大的块材料(诸如介电材料或者导电材料)的表面。在这种情况下，这种表面可以是块材料的外表面，或者也可以是内表面，以使导电表面本身被固体介电材料完全包围。
已发现，延伸到空腔中的导电表面材料趋向于减弱存在于该空腔中的电场，因为电场会在导电材料中感生电流，并且至少部分地耗散为热。优选地，导电材料被设置成具有被设置来将封装中存在的电场耦合到该导电材料的电阻率。导电材料的电阻率可有利地被设置成与电场的阻抗基本上匹配，如果不存在导电材料，则否则期望在封装中存在该电场。这增强了导电材料对电场的吸收效率。
除了吸收导电表面中的功率以外，本发明的另一效果是低阶模截止效应，由此导电表面至少部分地使其中安装有该导电表面的空腔的尺寸看上去更小。由于空腔中的场传播特性，这是有益的。空腔内的场传播图案被称为模(mode)。腔中存在的模依赖于相对于空腔内的辐射传播波长的空腔尺寸，而空腔大小决定了模中能维持的波长的上限。因此，只要考虑到空腔内的辐射，根据本发明被涂敷到封装的导电表面就能使该封装内的空腔显得比其实际上要小，从而防止了模在腔内的传播。如果由于空腔尺寸和工作波长而使该模是唯一否则可能存在的模，则腔内的总辐射能量将显著减少。如果在实施本发明时使用如此处所述的介电材料，那么封装将呈现比物理尺寸大的电学尺寸。这是因为在介电常数更大的电介质内的电磁场的波长会缩短。当考虑被用来支承导电表面的任何介电材料的设计时优先考虑这些效果。
导电表面可以是平面的，或者可以采用任何其他合适的形状。特别地，导电表面的形状可以是以某些方式能与该导电表面侵入其中的空腔的形状匹配的形状。导电表面可有利地采用圆柱形，诸如形成于介电材料中的洞的表面，该导电表面是被涂敷到孔壁的涂层。其他适合用于导电表面的形状诸如有曲面、或具有不同方向的多个平面表面，其可被调整成以某些方式与空腔内的电路布置匹配。
在单个电封装内可设置多个导电表面。当封装内的空腔相对于工作波长大时，这特别有利。这种空腔将趋向于具有更复杂的模，使用多个适当间隔开的导电表面可以更容易抑制这些模。如果需要，导电表面的相对大小和间隔可被设置来使得空腔中存在的某些模被抑制同时允许其它模。该导电表面或每个导电表面优选地被设置位于空腔中已知或预期形成相对高的电场强度的位置处。这样的安置导致增加对任何所传播的电场的吸收效率。
包含导电表面的材料可以直接与封装的内表面连接起来，或者可替换地通过导电表面被形成于其上的支承材料(诸如介电材料)借助于吸附来间接连接。导电表面的平面可被设置成基本上与该导电表面被安装于其上的封装表面垂直。
形成导电表面的材料可以如上所述地被安装在电介质上，或者，可替换地将该材料做成适当的厚度，使得其具有足够的强度以附着到封装的内表面而不再需要另外的机械支承。
如果导电表面及其支承物采用叶片的形状，那么该叶片一般将包括由一种或多种材料组成的薄片，该薄片通过沿着薄片的边缘连接到封装的内表面而附着到封装或以其它方式形成封装的部分。该叶片可以由任何适合的材料形成。特别的是，该叶片可以是由本身导电的材料制成，但优选地由主表面上形成有导电层的介电基板制成。这样的导电层可被涂敷到基板的部分或者全部。该基板优选地用低介电材料制成。氧化铝、石英、塑料、纸板和玻璃等是适合的。导电材料可以是镍铬合金、或者基于碳的材料(诸如碳膜)或任何其他合适的材料。
导电表面优选地被安置或被安装在封装的容易移动的部分上，诸如被安置或被安装在空腔的盖子上。这允许通过将盖子或其它可拆卸部分装配或以其它方式定置在封装上，方便地将导电表面插入到空腔容积中。这使得能够为封装内的不同电场分布方便地改进或替换，以便实现最佳结果。可替换地，导电表面也可以被安置或被安装在诸如侧壁的空腔的固定表面上。
导电表面可如此形成，以致成为封装的组成部分，并且因此部分包括由形成封装的同一种材料，或可以作为独立的工艺直接或间接地被安装或者被附着到封装。导电表面可如此被安装，使得该导电表面与该导电表面被安装到其的表面电连接。也可以利用其他合适的方式来把导电表面安装到封装上，诸如用环氧树脂，环氧树脂可以是但不必是导电的，或在叶片的情况下，尽管可以采用任何其他合适的方式，也通过使用摩擦力(friction)装配到封装中的沟槽中，。
可以依据所计算的或所估计的特定封装的阻抗值和电学特性以及预期工作频率，来选择导电材料的电阻特性。这样的计算和估计可以用分析或数值计算方法来完成，并且优选地使用计算机模拟工具来执行，但可替换地采用反复试验方法来执行。已发现，不需要电导率与空腔内的辐射阻抗精确匹配就能够得到良好的结果，并且即使两者之间有些失配，也可以获得电路性能的显著改善。因此，本发明很好地适用于反复试验方法来制作封装。
封装可以用任意合适的材料(诸如打磨的金属材料)来制作。也可以用不导电的材料来制作，其中封装的内表面优选地包括导电层。还可以通过在介电材料内部制作空腔来形成封装，其中通过多个导电通孔来设置导电墙。如果在给定工作波长下适当地靠近地间隔这些通孔，那么在这些波长下，这些通孔将用作连续导电表面。被涂敷到封装内表面的这种导电层可能与根据本发明的导电表面具有不同的导电特性。
根据本发明的第二方面，提供有一种叶片，用于抑制空腔谐振模辐射并适合于安装在高频电路的封装内，该叶片至少部分包括导电材料层，该导电材料的电导率适于至少部分地吸收电磁辐射。
如上所述，该叶片包括其上安装有导电层的基板。
该叶片优选地通过其边缘被安装到封装的内表面。
根据本发明的第三方面，提供了被安装在封装中的空腔内的高频电路，其中该空腔具有其上安置有具有延伸到该空腔中的导电表面的材料的内表面，该导电表面的电导率适于至少部分地吸收电磁辐射。这种导电表面如关于前面的本发明的其他部分所描述的那样。
根据本发明的第四方面，提供了一种制造高频电路的封装的方法，该方法包括：在封装的内表面上安置导电表面，该导电表面延伸到该封装中，且该导电表面的电导率适于至少部分地吸收电磁辐射。
现在将参考下列附图仅通过范例的方式更详细地描述本发明，其中：
图1用图解法示出以已知方式被封装在空腔中的放大器；
图2用图解法示出空腔内的电磁辐射的模的形成；
图3用图解法示出了本发明的第一实施例，其中叶片形状的单个导电表面被安装在电路封装盖子上
图4用图解法示出了依据本发明的装配有盖子的电路封装的截面图；
图5用图解法示出了如被用于计算机模拟实验的带有单个叶片的电路封装的表示；
图6示出被安装在封装中的单个叶片的所模拟的功率吸收特性的曲线图；
图7用图解法示出了如被用于计算机模拟实验的带有两个叶片的电路封装的表示；
图8示出结合了两个叶片的封装的所模拟的功率吸收特性的曲线图；
图9示出比较单个叶片的所测量的和所模拟的功率吸收与频率关系的曲线图；
图10示出比较单个叶片的所测量的和所模拟的正向传输(forwardtransmission)(S21)与频率关系的曲线图；
图11示出比较单个叶片的所测量的和所模拟的输入反射(S11)与频率关系的曲线图；
图12用图解法示出了结合了电路的模拟封装，以及该封装的端口处的传输和反射曲线，该封装没有衰减装置；
图13用图解法示出了与图11中所示的封装及传输和反射曲线相同的封装及传输和反射曲线，但是这次结合了根据本发明的衰减叶片；
图14用图解法示出了本发明的替换实施例，其中在切入介质片的表面上实现导电表面；以及
图15示出了图14的实施例的两个端口之间的传输的模拟结果图，同时示出了介质片内没有结合导电表面的相似空腔的结果的曲线图。
图1示出被用于容纳高频电子电路的典型封装的剖面侧视图。通常，这些封装是用铝块制成的，具有容纳电路的、被磨入该块中的空腔。铝块1包含其中安装有基板3的空腔2，该基板本身在其上安装有一起形成电路的高频电气部件4。块1中的孔5a、5b被设置用于信号的输入和输出，并且用于其它目的(如果必要)、诸如电源连接。为了清晰起见，用铝薄片制成的盖子6被示为从块1处分开，当然，当电路3、4工作时其将被固定到块1上。
在工作时，因电路的特性，电磁辐射7将从3和4本身辐射到空腔2中。该辐射能耦合到空腔谐振模中，并且从那时起耦合到另一部分的电路的其它部分，从而导致不期望发生的电路特性。已知的抑制这种辐射7的方法是在盖子6的下面的部分或全部附着辐射吸收材料(RAM)8。RAM 8衰减从盖子6反射辐射7的水平，从而减弱能够反馈耦合到电路3、4中的能量。但是，工作频率越大，这种方法的效率就越低。衰减变得不理想，并且RAM中的损耗趋向于随着频率减弱，而且所呈现的阻抗也可能不提供最佳衰减条件。
图2示出了图1中所示类型的封装内的模的形成。在尺寸为6.6mm×4.52mm×1.0mm的空腔200中，示出在简单的无源微波电路的三个定点频率下的模形成的计算机模拟结果。所模拟的电路包含两个端口201、202，每个端口均与引向空腔中心的传输线(未示出)相关，每条传输线在开路中终止，但是每条传输线都有常规的匹配短线(未示出)。
图2a示出在38.1GHz的空腔第一谐振频率下的模形成。线204表示等电场强度线，圈越小表示场强越大。这些线示出在空腔200的中心形成单个峰的电场。
图2b示出在频率为53.9GHz的空腔第二谐振时的模形成。可以看到，在空腔200内有两个电场峰(关于空腔中心对称形成)，零场区205沿空腔200中心延伸。
当频率增加时，这种模形成继续发展。图2c示出在76.6GHz下的空腔的第五谐振。形成四个电场峰，其中零区205、206沿两个方向穿过空腔的中心。
实际的系统的工作频率可能并不恰好是如上所示的那些谐振频率，由这种操作所产生的电场图案通常要更复杂而且是动态的。然而，图2确实示出了趋于形成并且由此导致在此所描述的耦合问题的场。
示出图2的电场图案来说明待解决的问题。
图3示出了本发明的第一实施例。这里，示出了盖子9，其上安装有叶片10形状的导电表面。叶片10在边缘11处通过导电环氧树脂被装配在沟槽中。叶片10由氧化铝制成，并且涂有镍铬合金导电膜。实际上，盖子9将被安装到铝块上(在该图中没有示出)，使得叶片10在空腔内被形成在该块内。
图4示出了被安装到封装上的盖子(诸如图3中所示的盖子)。具有附着到其的叶片10的盖子9被安置在块1的顶部上，块1与图1中所示的块相似。实际上，空腔2可能相对浅，使得叶片10的底部靠近电路4，该图未按比例绘制。已经发现叶片底部与电路之间的间隙在50μm与100μm之间是适用的，尽管使用其它间隙尺寸也可获得好的性能。叶片10或者其它这样的导电表面通常将被安置在空腔2内，以便最大化来自该空腔的能量吸收。通常如已在图2中所示的那样完成，通过在感兴趣的频率下模拟空腔的物理和电气特性来找到这个位置。例如，如果模拟示出类似于图2a的电场的空腔中心中的单个主电场峰，那么把叶片置于空腔中心将是明智的。
利用软件包HFSS已模拟了本发明的实施例以及这些实施例可被用于其的空腔(包括图2中所示的空腔)。这是由Ansoft编写的模拟程序包，并且利用有限元技术计算和以图形方式显示基本电磁场量。这个特定的模拟程序包并未试图考虑具有增益的元件，并且因此具有矩形截面且其内没有源的简单空腔被用作如本说明书中所述的本发明的所有模拟的参考。图5示出空腔12，其具有被涂敷到被安装在空腔上表面中心处的叶片13的导电表面。虚线部分表示波导端口14、15，这些端口有利于对将能量耦合到空腔12中和从空腔12耦合出进行模拟。这种模拟设置允许改变很多参数，并允许测量效果。所改变的参数是叶片基板材料和厚度、被涂敷到基板的导电膜的电导率和厚度(该电导率和厚度共同决定薄层电阻)、以及工作频率。
在该模拟中所采用的叶片基板的介电常数采用如表1中所示的值：
  εr   模拟材料
  1   没有基板
  3   石英
  10   氧化铝
表1
重要的量度是端口14、15之间所传输的能量由叶片的导电表面所吸收的功率。已经发现，在模拟中使用不同的介电常数对叶片的功率吸收仅产生微小的影响。发现较高的电介质略微增加吸收，这有可能是由于可能在叶片基板中产生的额外的场集中引起的。
也已发现，功率吸收随输入频率的变化也不大。当在70-90GHz的范围上进行模拟时，在所模拟的最佳涂层电导率下，功率吸收从约65％变化到约70％。这种随频率变化的主要原因是波导阻抗(并且因此电场与叶片的导电表面的匹配)是与频率相关的。
已发现叶片上的导电膜的薄层电阻对叶片的功率吸收特性的影响强烈得多。空腔内辐射的EM辐射将与传播辐射的波长相关地建立一种或多种取决于空腔尺寸的传播模(如图2中所示)；并还建立激发的几何结构。这些模中的一些或全部可以是渐消失模。空腔中特定点处的阻抗(通过电场与磁场之比给出)将根据该空腔中所建立的模发生变化。
当叶片的电阻率与波阻抗匹配时，将发生叶片内的最大功率吸收。对于特定的矩形空腔(没有叶片存在)，已在80GHz的频率下计算了一些低阶横电场模(TE)(被指定为TEnm)的波阻抗的大小，并在表2中给出了该波阻抗的大小。
  TEnm   n＝0   n＝1   n＝2
  m＝0   -   427   1083
  m＝1   273   259   226
  m＝2   116   114   111
  m＝3   75   75   74
表2
因此导电表面应当理想地与空腔内的适当的模匹配。然而，将对象插入到空腔中可改变发生的空腔中所支承的模(可能是传播的或者逐渐消失的模)。无论是以叶片还是更大的电介质的表面的形状使用导电表面，这也适用于本发明。当估计要被用于涂敷叶片基板的薄膜的薄层电阻和厚度时，这是应当考虑的。
图6是针对图4的空腔示出了薄层电阻对所吸收的功率的影响的曲线图。该曲线图示出，在80GHz的信号频率下，所吸收功率的百分数与被涂敷到叶片基板的导电膜的薄层电阻之间的关系，εr＝10时，所述叶片基板的厚度为0.01”(0.254mm)。示出四条曲线，这些曲线代表膜厚度为3μm、1μm、0.5μm和0.1μm。在所有情况下，对应于最大功率吸收的薄层电阻在约100欧姆/单位正方形(Ω/square)与200欧姆/单位正方形之间，接近匹配表2中的m＝2模。发现3μm的薄膜涂层的吸收最有效。
图7示出了采用两个叶片16、17的本发明的实施例，这两个叶片被安装在空腔18内，以致这两个叶片彼此之间的距离以及与空腔18的侧壁19的距离都是相等的。由于空腔中有两个对象，这将改变该空腔内的主模，并且如此也将改变组成这些模的EM辐射的阻抗。
在图8中，两个叶片16、17所吸收的功率与薄层电阻的曲线因此示出了相比于图6的单个叶片情况的在其处吸收最大功率时的薄层电阻中的差别和最大吸收值本身。约为50欧姆/单位正方形-90欧姆/单位正方形的薄层电阻已被发现吸收最大，与表2中的m＝3的模一致。
如上所示，在诸如延伸到空腔中的叶片的导电表面上所使用的薄膜涂层的薄层电阻将影响空腔中的叶片的功率吸收。该薄膜涂层可适于增强表面的低阶模截止效果，而且同时维持与空腔模的阻抗匹配。
本发明的效果可被认为是由于上面所讨论的阻抗匹配技术和低阶模截止效应。材料的趋肤深度是反比于电导率和工作频率的平方根的。薄层电阻是反比于电导率的。因此，通过选择低电导率薄膜，可以使叶片具有对于工作频率下的吸收是理想的有效薄层电阻。同时，如果此薄膜相对于趋肤深度足够厚，则将使得叶片起到金属墙的作用，该金属墙升高传播的最低频率。如果把具有这些特性的叶片置于波导中心，那么该叶片将迫使传播波在其通过叶片时变成TE20模。如果工作频率太低不足以支持TE20模，那么该传播波将不会传播。因此，叶片将既用作高频时的衰减器又用作高通滤波器。
因此，使用具有由较低电导率的材料制成的较厚导电薄膜的叶片趋向于具有金属墙的特性，因此改善低阶模截止，同时维持仍旧产生的任何模式的阻抗匹配。
已发现，叶片塞进封装空腔中越深，叶片对辐射的衰减越好。已经制成了实际的电路，其中导电表面基本上从空腔的顶部延伸到距空腔内的电气装置的表面约50μm。在本发明中的所有模拟结果都用类似的间隙。
上面所述的计算都用计算机系统上的模拟来产生。对为2.4mm×1.3mm的矩形截面的空腔也已获得了定量测量的结果，而且将这些结果与同样的空腔的计算机模拟进行了比较。为了易于测量，这个空腔的每端都有一端口，允许准确测量。叶片包括厚度为0.254mm(0.01”)的氧化铝薄片，在该薄片上涂有90nm厚的镍铬合金膜，该叶片被置于空腔中，并在70GHz到110GHz的频率范围上进行表示空腔的吸收和反射特性的测量。
图9示出了由叶片所吸收的功率的结果和空腔的计算机模拟结果。该结果相互相当好地追踪，特别是向着曲线图的较高频端相当好地追踪。
图10示出所模拟的和所测量的空腔的参数S21(或正向传输系数(forwardtransmission coefficient))的曲线图。所模拟的与所测量的结果再次较好吻合，特别是当考虑到参数用对数(dB)标度描绘时。
图11示出所模拟的和所测量的空腔的参数S11(或输入反射系数)的曲线。所模拟的与所测量的结果相当相似，需要提醒的是参数是用对数(dB)标度描绘的。
所测量的与所模拟的结果之间的匹配说明对图2到7的闭合空腔进行了有效的模拟。
图12和13定量地示出了在引入在高频工作的电气部件的封装上使用如在此所述的本发明而带来的改善。图12a示出包括两个端口101、102的封装100的模型。每个端口101、102具有包括与电阻104、104’端接的微波带状线路103、103’和偏压T型匹配短线105、105’的电路。在与每个端口101、102相关的电路之间存在间隙，以使在这些电路之间没有DC连接。该封装的尺寸是4mm×3mm。
图12b示出了图12a的空腔的模拟电气特性。标识有方形标记的迹线代表两个端口101、102之间的传输(S21)系数。可以看到，这个峰值在大约60GHz附近，其中端口之间只有5dB的损耗。这种传输主要是由于在被连接到每个端口101、102的电路之间的空腔谐振模耦合引起的。另外两条标有圆圈和垂直线的迹线分别代表S11和S22，并且这些迹线在同一频率都存在谐振。
因此，这表明了由于电路的空腔谐振模耦合而存在的问题。如果没有空腔效应，则两端口之间的能量传输将非常少。
图13a示出了与图12a中所示的空腔和电路相同的空腔和电路，但是这次在空腔100的上表面上利用根据本发明的两个叶片106、107。将所述叶片模拟成表面均有70欧姆/平方正方形的导电涂层的100μm厚的石英基板。
图13b示出了图13a的空腔的模拟结果。同样，标识有方形标记的迹线代表两个端口101、102之间的传输(S21)系数。可以看出，通过在空腔100中结合叶片106、107，端口101、102之间的传输几乎降到-50dB。反射参数S11和S22的谐振也被消除。
以上通过举例的方式所描述的所有本发明的实施例都是被涂敷到薄的介电叶片的导电表面的实施例。图14示出了实现导电表面的替换实施例的计算机表示。尺寸为4.52mm×6.6mm×1mm的空腔300以与上述相似的方式在基板302上结合了基板301上的电子电路。在这种情况下，电路301是来自第一端口和第二端口的简单的50Ω的微波带状线路，每条微波带状线均与在空腔300的中心附近的开路短线端接。注意，模拟软件将空腔300的所有主要外部表面303、304都当成是完全反射金属导体。上表面304表示的是空腔300的盖子的内表面。大小为4.52mm×6.6mm×0.8mm的介电材料板305被安装在空腔的盖子上，使得其基本填充空腔300的上部，其下表面与被安装在空腔底部的基板302的上表面之间留有50μm的气隙。
在介电材料305中安置有五个边长均为0.8mm的方形孔307。孔307的内表面308都被制作成导电的，以便以与上述叶片实施例类似的方式具有与预期的电磁场相匹配的电阻率。EM场将大部分位于介电材料内，但是会与电介质中的孔的侧面上的导电表面308接触。如果适当选择所述表面的电导率和位置，如对于上述叶片实施例所描述的那样，则空腔内存在的场的幅度将大大减弱。
图15示出了对于图14所讨论的实施例的效果。图15a示出跨越空腔的感兴趣频带的从第一端口到第二端口的传输曲线图(较低的迹线)，其中该空腔装有不带孔的介电板。因此，如此处所公开的导电表面不存在于该空腔中。可看到，在45GHz和56.5GHz处有显著的谐振峰，如果在该空腔中使用诸如放大器的有源器件，则这将引起问题。在75GHz附近及以上频率出现的峰被认为是模拟软件引起的假像，而不是电路特性的准确表示，并且可以被忽略。
图15b示出跨越相同频率间隔的从类似空腔的第一端口到第二端口的传输的曲线图(较低的迹线)，但是这次结合了具有如图14中所示的导电孔的介电板。可以看到，在45GHz和56.5GHz处的谐振峰已完全消失了，在这些频率处的传输功率相比于前面的曲线图降低了超过20dB。
在图14和15b中所描述的实施例的模拟使用介电材料中的方形孔，因为这大大改善了模拟时间。而实际系统中采用圆孔是方便的，因为这些孔可通过标准钻孔技术产生。实际上，这两种孔形状在性能上几乎没有差别。当然也可以使用其他的形状。例如，可以在电介质和涂敷有导电材料的表面中切入沟槽，以产生类似于在上述叶片实施例中所使用的导电表面。在介电材料中所形成的孔、沟槽或其它开孔可通过向开口中填充墨水而方便地涂敷，所述墨水适于具有期望的电导率特性。导电材料内所感生的电流趋向于仅在表面上或者非常接近表面流动，并且因此导电材料的任何额外深度对出现在表面效应上或上方的场的影响将非常小。
所要注意的是，在本说明书中，术语“电气”和“电子”及其衍生词都是同义词。此外，注意，如在此处所描述的应用于延伸到空腔中的表面的术语“导电”包括电阻性材料，因此该术语并不局限于具有极高电导率的材料(诸如纯金属)。在这个意义上，高达10千欧姆/平方正方形的电阻率、诸如高达1千欧姆/平方正方形、诸如高达200欧姆/平方正方形、诸如高达100欧姆/平方正方形、诸如高达50欧姆/平方正方形、诸如高达10欧姆/平方正方形的电阻率都应当被认为落入术语“导电”所描述的范围。
本领域的技术人员人应该可以意识到在本发明的范围内还有其它的实施方式，因此本发明并不仅限于如在此所描述的实施方式。

Claims (20)

1、一种用于高频电路的封装，该封装包括被形成在材料内、用于容纳电路的空腔，其特征在于：该封装还包括具有至少一个延伸到该空腔中的表面的材料，该表面或每个表面上具有导电材料，该导电材料的电导率适于至少部分地吸收电磁辐射。
2、如权利要求1所述的封装，其中，所述导电表面或每个导电表面包括分层结构，其中第一层包括基板，而第二层包括导电材料。
3、如权利要求2所述的封装，其中，所述基板包括选自氧化铝、石英、塑料、玻璃和纸板的材料。
4、如权利要求2或者3所述的封装，其中，所述基板包括占据所述空腔的大部分区域的电介质。
5、如权利要求1到3中任一项所述的封装，其中，具有所述至少一个导电表面的材料采用叶片的形状。
6、如上述权利要求中任一项所述的封装，其中，所述导电材料的至少一个区域被设置为具有与当使用所述空腔时将存在的预定电磁场基本的电阻率相似的电阻率。
7、如上述权利要求中任一项所述的封装，其中，所述导电表面具有不同于所述空腔的其他部分的电导率特性的电导率特性。
8、如上述权利要求中任一项所述的封装，其中，所述封装被设计成容纳工作于毫米波和亚毫米波区域中的至少一个的电路。
9、如权利要求1到8中任一项所述的封装，其中，所述导电表面或每个导电表面被安装在所述封装的可拆卸部分上。
10、如权利要求1到9中任一项所述的封装，其中，所述导电表面或每个导电表面被安装，以致所述导电表面或每个导电表面基本上垂直于所述叶片被安装于其上的表面。
11、如权利要求1到10中任一项所述的封装，其中，所述导电表面或每个导电表面相对于该封装的一对相对壁以基本上对称的方式被安装在所述空腔内。
12、如上述权利要求中任一项所述的封装，其中，所述导电表面或每个导电表面是基本上平面的。
13、如上述权利要求中任一项所述的封装，其中，所述导电材料包含有镍铬合金。
14、如权利要求1到12中任一项所述的封装，其中，所述导电材料包含碳。
15、一种用于抑制空腔谐振模辐射并且适合安装在高频电路的封装内的叶片，该叶片至少部分地包括导电材料层，该导电材料的电导率适于至少部分地吸收电磁辐射。
16、如权利要求15所述的叶片，其中，该叶片包含其上设有导电层的基板。
17、如权利要求15或16所述的叶片，其中，该叶片通过基本上沿着该叶片的边缘粘贴的方式被安装到封装的内表面。
18、一种被安装封装中的空腔内的高频电路，其中，该空腔具有内表面，在该内表面上安置了具有延伸到空腔内的导电表面的材料，该导电表面的电导率适于至少部分地吸收电磁辐射。
19、一种制造高频电路的封装的方法，其包括在该封装的内表面上安置导电表面，该导电表面延伸到该封装中，并且该导电表面的电导率适于至少部分地吸收电磁辐射。
20、如权利要求19所述的方法，其中，通过下述方法之一来选择导电表面的电导率：封装内电路的预期电气特性的模拟以及反复试验方法。
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