RU2713650C1 - Устройство экранирования электронных узлов многослойной СВЧ платы от электромагнитного излучения - Google Patents
Устройство экранирования электронных узлов многослойной СВЧ платы от электромагнитного излучения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2713650C1 RU2713650C1 RU2019107753A RU2019107753A RU2713650C1 RU 2713650 C1 RU2713650 C1 RU 2713650C1 RU 2019107753 A RU2019107753 A RU 2019107753A RU 2019107753 A RU2019107753 A RU 2019107753A RU 2713650 C1 RU2713650 C1 RU 2713650C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- metal
- multilayer
- microwave
- shielding
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
- H05K1/0216—Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
- H05K9/0007—Casings
- H05K9/002—Casings with localised screening
- H05K9/0022—Casings with localised screening of components mounted on printed circuit boards [PCB]
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
- H05K9/0007—Casings
- H05K9/002—Casings with localised screening
- H05K9/0022—Casings with localised screening of components mounted on printed circuit boards [PCB]
- H05K9/0024—Shield cases mounted on a PCB, e.g. cans or caps or conformal shields
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
- H05K9/0007—Casings
- H05K9/002—Casings with localised screening
- H05K9/0022—Casings with localised screening of components mounted on printed circuit boards [PCB]
- H05K9/0037—Housings with compartments containing a PCB, e.g. partitioning walls
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам защиты СВЧ модулей от внешнего и внутреннего паразитного электромагнитного излучения (ЭМИ) и может быть использовано для экранирования узлов СВЧ модуля от любого ЭМИ. Техническим результатом является обеспечение реализации разночастотных СВЧ каналов для проведения сигналов одновременно без воздействия узлов разных частот друг на друга и упрощение конструкции в целом. Устройство экранирования электронных узлов многослойной СВЧ платы от ЭМИ представляет собой многослойную плату с N-проводящими слоями и переходными отверстиями, в которой формируются колодцы, на дно которых установлены активные (кристаллы) и пассивные элементы, подлежащие экранированию, при этом по периметру колодцев многослойной платы выполнены углубления, в виде замкнутой канавки, заполненные металлом, образуя барьерный экран, представляющий собой вертикальную металлизированную стенку, связанную с проводником потенциала «Земля». В вертикальной металлизированной стенке для высокочастотных дорожек в i-м проводящем слое выполнены экранирующие переходы – «рукава», которые представляют собой земляные полигоны, находящиеся в проводящих слоях под (i+1) и над (i-1) дорожкой и соединенные по всей длине высокочастотной дорожки барьерными экранами, расположенными на расстоянии, равном зазору копланарной линии передач от высокочастотной дорожки, при этом барьерный экран и земляные полигоны выполнены из одного металла или сплава металлов. 3 ил.
Description
Описание изобретения
Устройство экранирования электронных узлов многослойной СВЧ платы от электромагнитного излучения
Изобретение относится к радиоэлектронике, а именно к устройствам защиты СВЧ модулей от внешнего и внутреннего паразитного электромагнитного излучения (ЭМИ) и может быть использовано для экранирования узлов СВЧ модуля от любого ЭМИ.
В качестве ближайшего аналога заявленного изобретения выбран способ экранирования в электронном модуле, предложенный в патенте Российской Федерации на изобретение № 2602835 (заявка от 13.05.2015 RU2015117915). Техническим результатом данного изобретения, является полное экранирование узлов электронного модуля на многослойной печатной плате от внешних паразитных излучений в диапазоне частот от единиц герц до десятков гигагерц. Результат достигается тем, что в многослойной печатной плате готовят углубление, на дно которого устанавливают активные (кристаллы) и пассивные элементы (конденсаторы, индуктивности, резисторы), подлежащие экранированию. По периметру углубления создают переходные отверстия под вертикальные напыленные проводники, отстоящие друг от друга на расстоянии намного меньше длин волн паразитных излучений, вертикальными проводниками соединяют необходимые проводники в слоях печатных проводников с проводящим слоем на диэлектрической подложке либо с проводящей подложкой. Проводящий слой или проводящую подложку заземляют, с проводящим слоем или проводящей подложкой соединяют элементы в углублении, требующие заземления. В углублении соединяют активные и пассивные элементы с проводниками с помощью микросварки, наконец, проводники с помощью токопроводящего клея соединяют с крышкой из токопроводящей резины.
Однако, недостатком известного технического решения является ограниченность диапазона частот, в рамках которого производится экранирование узлов, а также отсутствие возможности создания разных частотных каналов в одном модуле.
В свою очередь, заявленное техническое решение направлено на создание устройства экранирования электронных узлов в многослойной СВЧ плате, обеспечивающее возможность реализации, разночастотных СВЧ каналов для проведения сигналов одновременно без воздействия узлов разных частот друг на друга и упрощение конструкции в целом. Также задачей заявленного устройства является полное экранирование элементов электронного модуля на многослойной плате, как от внешних паразитных излучений, создаваемых элементами, не входящими в состав тракта, так и от внутренних ЭМИ, формируемых мощными элементами СВЧ тракта, в диапазоне частот от единиц герц до сотен гигагерц.
Для достижения технического результата устройство экранирования электронных узлов многослойной СВЧ платы от электромагнитного излучения представляет собой многослойную плату с N-проводящими слоями и переходными отверстиями, в которой формируются колодцы, на дно которых установлены активные (кристаллы) и пассивные элементы, подлежащие экранированию, при этом по периметру колодцев многослойной платы выполнены углубления, в виде замкнутой канавки, заполненные металлом, образуя барьерный экран, представляющий собой вертикальную металлизированную стенку, связанную с проводником потенциала «Земля». В вертикальной металлизированной стенке для высокочастотных дорожек в i-м проводящем слое выполнены экранирующие переходы – «рукава», которые представляют собой земляные полигоны, находящиеся в проводящих слоях под (i+1) и над (i-1) дорожкой и соединенные по всей длине высокочастотной дорожки барьерными экранами, расположенными на расстоянии равному зазору копланарной линии передач от высокочастотной дорожки, при этом барьерный экран и земляные полигоны выполнены из одного металла или сплава металлов.
На фиг. 1 схематично представлен общий вид устройства экранирования СВЧ узлов от электромагнитного излучения, на котором:
1 – многослойная плата;
2 – керамическая подложка (0,5 мм AlN);
3 – проводящие металлические слои;
4 – диэлектрические слои;
5 – переходные отверстия;
6 – колодец,
7 – вертикальная металлизированная стенка - барьерный экран;
8 – пассивные элементы, не требующие экранирования (резисторы, конденсаторы, индуктивности);
9 – активные (кристаллы) и пассивные элементы, нуждающиеся в экранировании
10 – зазор для копланарной линии;
11 – разварка СВЧ элементов;
12 – крышка для колодца 6;
13 – экранирующий переход – рукав;
14 – окна.
Сущность работы устройства заключается в следующем.
Устройство экранирования электронных узлов представляет собой многослойную плату 1 с установленными на нее активными (кристаллы) и пассивными (конденсаторы, индуктивности, резисторы) элементами. Многослойная плата 1 состоит из керамической подложки 2 толщиной 0,5 мм выполненной из нитрида алюминия (AlN), служащей теплоотводом, и последовательно нанесенных N проводящих металлических 3 и (N-1) диэлектрических 4 слоев. Проводящие металлические слои 3 нанесены на подложку 2 и на каждый диэлектрический слой 4, на которых в дальнейшем формируется топология, отвечающая схемотехническому рисунку и полигоны металла, несущие потенциал «Земля» (далее - земляные полигоны), причем земляные полигоны заполняют почти все оставшееся пространство на поверхности диэлектрического слоя 4.
На фиг.2 представлен общий вид колодца 6 сверху, с установленными в него элементами 9.
Межслойные электрические соединения выполнены с помощью переходных отверстий 5 в диэлектрике, причем соединения могут проводиться с любого слоя на любой. При этом, в плате сформированы колодцы 6, на дно которых установлены активные и пассивные элементы 9, требующие экранирования. Также, по периметру колодца 6 выполнена замкнутая полая область в виде канавок в диэлектрических слоях 4, заполненная металлом, соединенным с потенциалом «Земля», образуя сплошную металлическую стенку 7, которая является барьерным экраном (см. фиг. 1 и 3) для
элементов 9, установленных в колодец 6. Таким образом, барьерный экран 7 защищает электронные узлы 9, находящиеся в колодце 6, от любого ЭМИ, распространяющегося вне колодца. При этом барьерный экран 7 дополнительно защищает элементы схемы 8, находящиеся вне колодца, и элементы 9 находящиеся в соседних колодцах от паразитного излучения, формируемого мощными элементами в колодце 6.
элементов 9, установленных в колодец 6. Таким образом, барьерный экран 7 защищает электронные узлы 9, находящиеся в колодце 6, от любого ЭМИ, распространяющегося вне колодца. При этом барьерный экран 7 дополнительно защищает элементы схемы 8, находящиеся вне колодца, и элементы 9 находящиеся в соседних колодцах от паразитного излучения, формируемого мощными элементами в колодце 6.
Для подвода питания и управляющих сигналов к кристаллу, и отведения обработанной информации, в барьерном экране 7 выполнены неметаллизированные области – окна 14. Окна 14 используются для проведения всех низкочастотных дорожек сквозь барьерный экран 7. При этом количество и размер окон 14 должны быть минимально возможными для используемого конструктивного исполнения.
На фиг.3 схематично представлено продольное сечение многослойной платы 1 по i-м проводящему слою.
В вертикальной металлизированной стенке 7 для высокочастотных дорожек в i-м проводящем слое выполнены экранирующие переходы –
рукава 13 (см. фиг 3), которые представляют собой земляные полигоны, находящиеся в проводящих слоях под (i+1) и над (i-1) дорожкой и соединенные по всей длине высокочастотной дорожки барьерными экранами, расположенными на расстоянии равном зазору 10 копланарной линии передач от высокочастотной дорожки (см. фиг.2). При этом рукав 13 и стенка 7 выполнены из одного металла или сплава металлов для обеспечения наилучших СВЧ характеристик высокочастотной дорожки проведенной внутри рукава 13.
рукава 13 (см. фиг 3), которые представляют собой земляные полигоны, находящиеся в проводящих слоях под (i+1) и над (i-1) дорожкой и соединенные по всей длине высокочастотной дорожки барьерными экранами, расположенными на расстоянии равном зазору 10 копланарной линии передач от высокочастотной дорожки (см. фиг.2). При этом рукав 13 и стенка 7 выполнены из одного металла или сплава металлов для обеспечения наилучших СВЧ характеристик высокочастотной дорожки проведенной внутри рукава 13.
На сформированную плату установлены активные и пассивные элементы тракта, причем элементы, требующие экранирования 9, установлены в колодцы 6, а элементы, не требующие экранирования 8, установлены на верхнем проводящем слое. Установка элементов может проводится на токопроводящий клей, либо пайкой (пассивные поверхностные компоненты) и эвтектикой (активные и пассивные кристаллы). Далее проводится разварка кристаллов 11 на проводящий рисунок на всех проводящих слоях и над колодцем 6 устанавливается крышка 12, выполненная из токопроводящего материала, для экранирования и герметизации кристаллов.
Claims (4)
- Устройство экранирования электронных узлов многослойной СВЧ платы от электромагнитного излучения, представляющее собой многослойную плату с N-проводящими слоями и переходными отверстиями, в которой формируются колодцы, на дно которых установлены активные (кристаллы) и пассивные элементы, подлежащие экранированию, отличающееся тем, что
- по периметру колодцев многослойной платы выполнено углубление в виде замкнутой канавки, заполненное металлом, образуя барьерный экран, представляющий собой вертикальную металлизированную стенку, связанную с проводником потенциала «Земля»,
- в вертикальной металлизированной стенке для высокочастотных дорожек в i-м проводящем слое выполнены экранирующие переходы – рукава, которые представляют собой земляные полигоны, находящиеся в проводящих слоях под (i+1) и над (i-1) дорожкой и соединенные по всей длине высокочастотной дорожки барьерными экранами, расположенными на расстоянии, равном зазору копланарной линии передач от высокочастотной дорожки, при этом
- барьерный экран и земляные полигоны выполнены из одного металла или сплава металлов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019107753A RU2713650C1 (ru) | 2019-03-19 | 2019-03-19 | Устройство экранирования электронных узлов многослойной СВЧ платы от электромагнитного излучения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019107753A RU2713650C1 (ru) | 2019-03-19 | 2019-03-19 | Устройство экранирования электронных узлов многослойной СВЧ платы от электромагнитного излучения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2713650C1 true RU2713650C1 (ru) | 2020-02-06 |
Family
ID=69625362
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019107753A RU2713650C1 (ru) | 2019-03-19 | 2019-03-19 | Устройство экранирования электронных узлов многослойной СВЧ платы от электромагнитного излучения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2713650C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU218302U1 (ru) * | 2022-08-22 | 2023-05-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Печатная плата с устройством локальной герметизации и экранирования |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5677515A (en) * | 1991-10-18 | 1997-10-14 | Trw Inc. | Shielded multilayer printed wiring board, high frequency, high isolation |
RU2172082C1 (ru) * | 2000-06-06 | 2001-08-10 | Дочернее государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр спутниковых координатно-временных технологий "КОТЛИН" Федерального государственного унитарного предприятия "Российский институт радионавигации и времени" | Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой |
RU2188522C1 (ru) * | 2001-05-10 | 2002-08-27 | Дочернее государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр спутниковых координатно-временных технологий "КОТЛИН" Федерального государственного унитарного предприятия "Российский институт радионавигации и времени" | Радиоэлектронный блок |
RU2009145643A (ru) * | 2007-05-25 | 2011-06-27 | Элькотек СЕ (LU) | Экранированный от помех электронный модуль и способ создания такого модуля |
CN105340133A (zh) * | 2013-03-15 | 2016-02-17 | 伟创力有限责任公司 | 用于创建完全微波吸收印刷电路板的方法和装置 |
RU2602835C9 (ru) * | 2015-05-13 | 2017-02-02 | Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" | Способ экранирования в электронном модуле |
-
2019
- 2019-03-19 RU RU2019107753A patent/RU2713650C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5677515A (en) * | 1991-10-18 | 1997-10-14 | Trw Inc. | Shielded multilayer printed wiring board, high frequency, high isolation |
RU2172082C1 (ru) * | 2000-06-06 | 2001-08-10 | Дочернее государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр спутниковых координатно-временных технологий "КОТЛИН" Федерального государственного унитарного предприятия "Российский институт радионавигации и времени" | Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой |
RU2188522C1 (ru) * | 2001-05-10 | 2002-08-27 | Дочернее государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр спутниковых координатно-временных технологий "КОТЛИН" Федерального государственного унитарного предприятия "Российский институт радионавигации и времени" | Радиоэлектронный блок |
RU2009145643A (ru) * | 2007-05-25 | 2011-06-27 | Элькотек СЕ (LU) | Экранированный от помех электронный модуль и способ создания такого модуля |
CN105340133A (zh) * | 2013-03-15 | 2016-02-17 | 伟创力有限责任公司 | 用于创建完全微波吸收印刷电路板的方法和装置 |
RU2602835C9 (ru) * | 2015-05-13 | 2017-02-02 | Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" | Способ экранирования в электронном модуле |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU218302U1 (ru) * | 2022-08-22 | 2023-05-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Печатная плата с устройством локальной герметизации и экранирования |
RU223116U1 (ru) * | 2023-12-18 | 2024-01-31 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | СВЧ-модуль |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9622358B2 (en) | Method for forming a circuit board via structure for high speed signaling | |
KR100998723B1 (ko) | 전자기 밴드갭 구조물 및 인쇄회로기판 | |
US10319685B2 (en) | EMI shielded integrated circuit packages and methods of making the same | |
KR100956689B1 (ko) | 전자기 밴드갭 구조물 및 인쇄회로기판 | |
KR101044203B1 (ko) | 전자기 밴드갭 구조물 및 이를 포함하는 인쇄회로기판 | |
KR101983142B1 (ko) | 반도체 패키지 | |
CN203951671U (zh) | 一种具有良好电磁兼容性能的pcb结构 | |
JP2010506380A (ja) | 多層基板 | |
KR20090060117A (ko) | 전자기 밴드갭 구조물 및 인쇄회로기판 | |
KR101046716B1 (ko) | 전자기 밴드갭 구조물 및 회로 기판 | |
KR101021548B1 (ko) | 전자기 밴드갭 구조를 구비하는 인쇄회로기판 | |
KR101038236B1 (ko) | 전자기 밴드갭 구조를 구비하는 인쇄회로기판 | |
US7679005B2 (en) | Circuitized substrate with shielded signal lines and plated-thru-holes and method of making same, and electrical assembly and information handling system utilizing same | |
RU2713650C1 (ru) | Устройство экранирования электронных узлов многослойной СВЧ платы от электромагнитного излучения | |
Refaie et al. | A study of using graphene coated microstrip lines for crosstalk reduction at radio frequency | |
KR101092590B1 (ko) | 전자기 밴드갭 구조를 구비하는 인쇄회로기판 | |
JP2005056961A (ja) | インターポーザ | |
CN110506457A (zh) | 高频模块 | |
KR100999518B1 (ko) | 전자기 밴드갭 구조물 및 회로 기판 | |
KR101018785B1 (ko) | 전자기 밴드갭 구조물 및 회로 기판 | |
KR100956891B1 (ko) | 전자기 밴드갭 구조물 및 인쇄회로기판 | |
CN107978829B (zh) | 一种基于多层走线的微波组件结构 | |
KR101077439B1 (ko) | 전자기밴드갭 구조물을 구비한 인쇄회로기판 | |
Balakrishnan et al. | Crosstalk and EMI reduction using enhanced guard trace technique | |
RU2602835C9 (ru) | Способ экранирования в электронном модуле |