一種帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器的制造方法
【專利摘要】一種帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器，屬于磁性材料與器件【技術(shù)領(lǐng)域】。包括軟磁合金底板，位于軟磁合金底板上的鐵氧體基板（上表面具有結(jié)環(huán)行微帶電路，下表面具有接地金屬層），環(huán)結(jié)行微帶電路幾何中心上方具有永磁體，永磁體上具有磁屏蔽罩，永磁體與環(huán)行結(jié)微帶電路間具有第一介質(zhì)基片，永磁體與磁屏蔽罩間具有第二介質(zhì)基片；所述磁屏蔽罩由軟磁平板材料邊緣向下折彎所形成，其最小罩內(nèi)水平尺寸大于永磁體的直徑但小于鐵氧體基板的邊長、邊緣底部不與鐵氧體基板相接觸。本實用新型提供的帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器，具有良好的磁屏蔽功能，同時結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、便于生產(chǎn)和調(diào)試，微帶隔離器能夠滿足日益小型化和高集成的應用需求。
【專利說明】一種帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于磁性材料與器件【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及微帶隔離器，尤其是帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器。
【背景技術(shù)】
[0002]微帶隔離器作為一種廣泛應用于航空航天電子、通訊系統(tǒng)以及偵察對抗領(lǐng)域的重要組件，目前在雷達、電子戰(zhàn)、導航和制導、通訊基站中大量使用。新的設(shè)計理念和先進的工藝技術(shù)促進微波系統(tǒng)飛速發(fā)展，這就要求微帶隔離器的尺寸更小，集成度更高。系統(tǒng)集成要求環(huán)隔離器結(jié)構(gòu)小巧同時性能穩(wěn)定，同時微帶隔離器市場需求量的不斷增加也對批量生產(chǎn)速度和研發(fā)周期提出更高要求。
[0003]圖1和圖2所示是一種由微帶隔離器與負載所構(gòu)成的微帶隔離器，制作于鐵氧體基片I表面的結(jié)環(huán)行微帶電路5的三個輸入/輸出端口中的其中一個端口與接地端之間連接有一個負載電阻6 (負載電阻6可設(shè)置在鐵氧體基片I上，也可焊接在軟磁合金底板2上)。整個微帶隔離器包括軟磁合金底板2，位于軟磁合金底板2上方的鐵氧體基片I,鐵氧體基片I下表面具有金屬接地層，上表面具有結(jié)環(huán)行微帶電路5，提供偏置磁場的永磁體3與結(jié)環(huán)行微帶電路5之間通過第一介質(zhì)基片4實現(xiàn)電隔離。
[0004]通常，加在微帶隔離器上的偏置磁場的永磁體一般是暴露在鐵氧體基片上方空間，永磁體產(chǎn)生的磁力線除了部分與產(chǎn)品的鐵氧體基片和基片下的底板形成閉合的回路以夕卜，大多數(shù)磁力線向四周發(fā)散，造成漏磁，這樣造成的影響主要有:一是漏磁造成磁場利用率低下，由永磁體產(chǎn)生的磁場只有部分磁場作用到結(jié)環(huán)行微帶電路的鐵氧體基片上，使得鐵氧體基片未能充分磁化而影響到產(chǎn)品的性能；二是發(fā)散的漏磁場會會對周圍磁場敏感的元器件有干擾，從而影響到微波電路性能；三是產(chǎn)品周圍有鐵磁性物質(zhì)存在時(如鐵合金或微波吸收材料)，會影響到微帶隔離器的偏置磁場的方向及大小，改變原有的磁化狀態(tài)，從而影響器件的性能參數(shù)，進而影響到電路的性能。
[0005]隨著微波系統(tǒng)向小型化、多功能化的發(fā)展，微波組件及模塊尺寸要求更小，在緊湊的電路中，為了防止微帶隔離器與周圍電路及外界間相互之間的磁干擾，通常采用磁屏蔽罩對環(huán)行器的偏置磁場進行屏蔽。
[0006]圖3所示為不具有磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。由于產(chǎn)生偏置磁場的永磁體3置于鐵氧體基片I的上方，永磁體3上表面的磁極暴露在空中，永磁體3上表面的磁極僅有約一半的磁力線與軟磁合金底板2形成閉合磁回路,而一半的磁力線向四周發(fā)散，形成漏磁現(xiàn)象。如圖4所示是不具有磁屏蔽罩單結(jié)微帶隔離器的磁場仿真圖，圖中以白色、灰色、黑色等漸變色來反映磁場的強弱，顏色越白表示磁場強度越大；顏色越黑表示磁場強度越弱。從圖中可以看出在基片上方半徑為5_的區(qū)域內(nèi)，還有很強的漏磁(灰色區(qū)域)，仿真顯示通過基片的磁場利用率僅為50?60%之間，而漏磁占了 40?50%,因而對產(chǎn)品本身和周邊電路的性能有較大的影響。
[0007]現(xiàn)有另一種具有全磁屏蔽功能的單結(jié)微帶隔離器結(jié)構(gòu)如圖5所示，同樣包括軟磁合金底板2，位于軟磁合金底板2上方的鐵氧體基片I (鐵氧體基片I上表面具有結(jié)環(huán)行微帶電路，下表面具有金屬接地層)，提供偏置磁場的永磁體3，永磁體3位于結(jié)環(huán)行微帶電路幾何中心的上方，永磁體3上方具有采用軟磁材料實現(xiàn)的磁屏蔽罩9，永磁體3與結(jié)環(huán)行微帶電路之間通過第一介質(zhì)基片4實現(xiàn)電隔離，永磁體3與磁屏蔽罩9之間通過第二介質(zhì)基片8實現(xiàn)電隔離。
[0008]圖5所示的帶全磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器，其磁屏蔽罩9是帽形結(jié)構(gòu)。該磁屏蔽罩9將永磁體3完全罩在內(nèi)部，其帽型邊沿與軟磁合金底板2完全接觸，磁屏蔽罩9與軟磁合金底板2形成一個全封閉的磁屏蔽罩,軟磁合金底板2、永磁體3和磁屏蔽罩9之間形成完全閉合的磁回路。圖7是帶全磁屏蔽單結(jié)微帶隔離器的磁場仿真圖，從圖中可以看出在屏蔽罩以外的區(qū)域全是黑色，表示屏蔽罩外的區(qū)域漏磁很小，漏磁僅有I?2%，磁場利用率接近100%。該單結(jié)微帶隔離器全磁屏蔽功能十分良好，避免了器件與外界之間的磁場相互干擾。
[0009]但這種微帶隔離器結(jié)構(gòu)較為復雜，不利于產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)，也不利于進一步縮小產(chǎn)品的體積，如果采用帽子形的結(jié)構(gòu)，在制作時需要預留窗口以便于引入或引出結(jié)環(huán)行微帶電路的輸入輸出端口信號，磁屏蔽罩9封裝后不便于結(jié)環(huán)行微帶電路的調(diào)試，另外磁屏蔽罩9通常采用沖壓成型，封裝后內(nèi)部存在一定的機械應力，嚴重時很容易造成鐵氧體基片I的破碎。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本實用新型提供的帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器，具有良好的磁屏蔽功能，同時結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、便于生產(chǎn)和調(diào)試，能夠滿足微帶鐵氧體器件日益小型化和高集成化的應用需求，適用于產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)的要求。
[0011]本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0012]一種帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器，其結(jié)構(gòu)如圖7所示，包括軟磁合金底板2，位于軟磁合金底板2上方的鐵氧體基片I和提供偏置磁場的永磁體3 ;鐵氧體基片I下表面具有接地金屬層，上其表面具有結(jié)環(huán)行微帶電路，結(jié)環(huán)行微帶電路的三個輸入/輸出端口中的其中一個端口與接地端之間連接有一個負載電阻(負載電阻6可設(shè)置在鐵氧體基片I上，也可焊接在軟磁合金底板2上);提供偏置磁場的永磁體3位于結(jié)環(huán)行微帶電路幾何中心的上方，永磁體3上方具有采用軟磁平板材料制成的磁屏蔽罩9，永磁體3與結(jié)環(huán)行微帶電路之間通過第一介質(zhì)基片4實現(xiàn)電隔離,永磁體3與磁屏蔽罩9之間通過第二介質(zhì)基片8實現(xiàn)電隔離。與圖5所示帶磁屏蔽罩的單結(jié)隔離器所不同的是，本實用新型提供的帶磁屏蔽罩的單結(jié)隔離器，其磁屏蔽罩9是由軟磁平板材料邊緣向下折彎所形成、且磁屏蔽罩9的折彎邊緣底部不與鐵氧體基片I相接觸而是留有間隙，并且磁屏蔽罩9的最小罩內(nèi)水平尺寸大于永磁體3的直徑但小于鐵氧體基片I的邊長。
[0013]上述技術(shù)方案中，軟磁合金底板2與鐵氧體基片I之間相互固定，第一介質(zhì)基片4兩面分別與鐵氧體基片I和永磁體3固定，第二介質(zhì)基片8兩面分別與永磁體3和磁屏蔽
罩9固定。
[0014]本實用新型提供的帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器，由永磁體3與第二介質(zhì)基片8、磁屏蔽罩9、空氣、鐵氧體基片1、軟磁合金底板2和第一介質(zhì)基片4形成閉合磁回路。圖8是帶磁屏蔽罩微帶隔離器磁場仿真圖，從圖中可以看出，在磁屏蔽罩9與鐵氧體基片I之間形成的間隙(間隙距離為0.0mm?2.0mm)范圍約1_的區(qū)域有漏磁產(chǎn)生，磁場強度的發(fā)布主要處于這一設(shè)計需要的回路之中。在屏蔽罩上方及四周顏色為黑色表示漏磁很弱。通過仿真和測試均表明，漏磁小于5%，95%以上磁場沿這一回路傳輸，磁場利用率較高，其屏蔽效果接近圖6中帶全磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器。
[0015]圖8仿真顯示，有效磁化作用范圍主要集中在永磁體附近，因此永磁體附近作用區(qū)域是需要實現(xiàn)磁屏蔽、防止與外界相互干擾的核心區(qū)域。因此本實用新型提供的帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器，其磁屏蔽罩9的罩內(nèi)尺寸僅大于永磁體3的直徑但小于鐵氧體基片I的邊長(實際制作時可遠小于鐵氧體基片I的邊長)，這樣既屏蔽了永磁體核心作用區(qū)域，同時又有利于減小整個隔離器所占據(jù)的空間，達到減小體積的效果。
[0016]另外，本實用新型提供的帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器，其磁屏蔽罩由軟磁合金底板2和磁屏蔽罩9形成一個不完全封閉的磁屏蔽結(jié)構(gòu)。磁屏蔽罩9的邊緣底部不與鐵氧體基片I相接觸而是留有間隙，能夠保證磁合金底板2、永磁體3和磁屏蔽罩9之間形成閉合的磁回路。雖然相較于圖6所示的技術(shù)方案，本實用新型提供的帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器沒有杜絕漏磁現(xiàn)象，但本實用新型的磁屏蔽功能已非常接近了圖6中的帶全磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器的效果，磁場利用率達到95%以上，能夠滿足絕大多數(shù)應用場合的要求。使用MAXWELL軟件做出大量仿真和比對后發(fā)現(xiàn)，本實用新型屏蔽方案漏磁能夠得到有效控制，磁力線在設(shè)計要求的磁路中進行傳輸，所生產(chǎn)不到5%的漏磁在很小的范圍內(nèi)，不構(gòu)成對產(chǎn)品本身和周圍電路的影響。
[0017]與圖5所示帶全磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器相比，本實用新型將磁屏蔽罩9置于基片的上方，未將基片包裹屏蔽罩內(nèi)部，這樣使產(chǎn)品尺寸更小，在產(chǎn)品的小型化上更有優(yōu)勢。
[0018]本實用新型將磁屏蔽罩9的邊緣底部設(shè)計成不與鐵氧體基片I相接觸而是留有間隙，最大的好處在于便于器件與外界電路的連接，同時便于在組裝過程中對結(jié)環(huán)行微帶線電路進行調(diào)試，器件封裝后，也不存在機械應力，避免了完全封閉所帶來的機械應力所造成的鐵氧體基片破碎的技術(shù)問題。
[0019]綜上所述，本實用新型提供的帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器，具有良好的磁屏蔽功能，同時結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、便于生產(chǎn)和調(diào)試，能夠滿足微帶器件日益小型化和高集成的應用需求和能夠?qū)崿F(xiàn)多波段應用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是通用型、內(nèi)置負載不具有磁屏蔽罩的單結(jié)隔離器立體結(jié)構(gòu)示意圖(負載設(shè)置在鐵氧體基片上)。
[0021]圖2是通用型、外置負載不具有磁屏蔽罩的單結(jié)隔離器立體結(jié)構(gòu)示意圖(負載焊接在軟磁合金底板上)。
[0022]圖3是不具有磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4是不具有磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器的磁場仿真圖。
[0024]圖5是帶全磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖6是帶全磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器的磁場仿真圖。[0026]圖7是本實用新型提供的帶屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖8是本實用新型提供的帶屏蔽罩單結(jié)微帶隔離器的磁場仿真圖。
[0028]圖1、圖2、圖3、圖5和圖7中，附圖標記所對應的名稱為:
[0029]I是鐵氧體基片，2是軟磁合金底板，3是永磁體，4是第一介質(zhì)基片，5是結(jié)環(huán)行微帶電路，6是負載電阻，8是第二介質(zhì)基片，9是磁屏蔽罩。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合實施例對本實用新型作出詳細說明。
[0031]一種帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器，其結(jié)構(gòu)如圖7所示，包括軟磁合金底板2，位于軟磁合金底板2上方的鐵氧體基片I和提供偏置磁場的永磁體3 ;鐵氧體基片I下表面具有接地金屬層，上其表面具有結(jié)環(huán)行微帶電路，結(jié)環(huán)行微帶電路的三個輸入/輸出端口中的其中一個端口與接地端之間連接有一個負載電阻(負載電阻6可設(shè)置在鐵氧體基片I上，也可焊接在軟磁合金底板2上);提供偏置磁場的永磁體3位于結(jié)環(huán)行微帶電路幾何中心的上方，永磁體3上方具有采用軟磁平板材料制成的磁屏蔽罩9，永磁體3與結(jié)環(huán)行微帶電路之間通過第一介質(zhì)基片4實現(xiàn)電隔離,永磁體3與磁屏蔽罩9之間通過第二介質(zhì)基片8實現(xiàn)電隔離。與圖5所示帶磁屏蔽罩的單結(jié)隔離器所不同的是，本實用新型提供的帶磁屏蔽罩的單結(jié)隔離器，其磁屏蔽罩9是由軟磁平板材料邊緣向下折彎所形成、且磁屏蔽罩9的折彎邊緣底部不與鐵氧體基片I相接觸而是留有間隙，并且磁屏蔽罩9的最小罩內(nèi)水平尺寸大于永磁體3的直徑但小于鐵氧體基片I的邊長。
[0032]上述技術(shù)方案中，軟磁合金底板2與鐵氧體基片I之間采用焊接固定，第一介質(zhì)基片4兩面采用粘合劑分別與鐵氧體基片I和永磁體3粘接固定，第二介質(zhì)基片8兩面采用粘合劑分別與永磁體3和磁屏蔽罩9粘接固定。
[0033]所述結(jié)環(huán)形微帶電路是圓型Y結(jié)環(huán)形微帶電路、三角型Y結(jié)環(huán)形微帶電路、六角型Y結(jié)環(huán)形微帶電路或魚刺型Y結(jié)環(huán)形微帶電路。
[0034]第一、第二介質(zhì)基片可采用聚砜、聚四氟乙烯、陶瓷或其它介質(zhì)等材料制作。
[0035]所述磁屏蔽罩可采用工業(yè)純鐵、鐵鎳合金或其它具有軟磁性能的合金材料制作，其垂直投影形狀可以是矩形、圓形或橢圓形。對于垂直投影形狀為矩形的磁屏蔽罩，可由矩形軟磁平板材料的兩個對邊、或任意三邊或四邊向下折彎所形成；對于垂直投影形狀為為圓形或橢圓形的磁屏蔽罩，可采用軟磁合金圓片直接沖壓而成。
【權(quán)利要求】
1.一種帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器，其結(jié)構(gòu)包括軟磁合金底板(2),位于軟磁合金底板(2)上方的鐵氧體基片(I)和提供偏置磁場的永磁體(3);鐵氧體基片(I)下表面具有接地金屬層，上其表面具有結(jié)環(huán)行微帶電路，結(jié)環(huán)行微帶電路的三個輸入/輸出端口中的其中一個端口與接地端之間連接有一個負載電阻；提供偏置磁場的永磁體(3)位于結(jié)環(huán)行微帶電路幾何中心的上方,永磁體(3 )上方具有采用軟磁材料實現(xiàn)的磁屏蔽罩(9 )，永磁體(3)與結(jié)環(huán)行微帶電路之間通過第一介質(zhì)基片(4)實現(xiàn)電隔離，永磁體(3)與磁屏蔽罩(9)之間通過第二介質(zhì)基片(8)實現(xiàn)電隔離；其特征在于，磁屏蔽罩(9)是由軟磁平板材料邊緣向下折彎所形成、且磁屏蔽罩(9)的折彎邊緣底部不與鐵氧體基片(I)相接觸而是留有間隙，并且磁屏蔽罩(9)的最小罩內(nèi)水平尺寸大于永磁體(3)的直徑但小于鐵氧體基片(I)的邊長。
2.如權(quán)利要求1所述的帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器，其特征在于，所述負載電阻設(shè)置在鐵氧體基片(I)上或焊接在軟磁合金底板(2 )上。
3.如權(quán)利要求1所述的帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器，其特征在于，磁屏蔽罩(9)的邊緣底部與鐵氧體基片(I)之間的間隙為0.0mm?2.0mm。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器，其特征在于，所述軟磁合金底板(2)與鐵氧體基板(I)之間相互固定，第一介質(zhì)基片(4)兩面分別與鐵氧體基板(I)和永磁體(3)固定,第二介質(zhì)基片(8)兩面分別與永磁體(3)和磁屏蔽罩(9)固定。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器，其特征在于，所述結(jié)環(huán)形微帶電路為圓型Y結(jié)環(huán)形微帶電路、三角型Y結(jié)環(huán)形微帶電路、六角型Y結(jié)環(huán)形微帶電路或魚刺型Y結(jié)環(huán)形微帶電路。
6.如權(quán)利要求1、2或3所述的帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器，其特征在于，第一、第二介質(zhì)基片采用聚砜、聚四氟乙烯或陶瓷介質(zhì)材料制作。
7.如權(quán)利要求1、2或3所述的帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器，其特征在于，磁屏蔽罩(9)采用工業(yè)純鐵、鐵鎳合金或其它軟磁合金材料制作，其垂直投影形狀是矩形、圓形或橢圓形。
8.如權(quán)利要求7所述的帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器，其特征在于，若所述磁屏蔽罩(9)的垂直投影形狀是矩形，則由矩形軟磁平板材料的兩個對邊、或任意三邊或四邊向下折彎所形成，或由矩形軟磁平板材料直接沖壓而成。
9.如權(quán)利要求7所述的帶磁屏蔽罩的單結(jié)微帶隔離器，其特征在于，若所述磁屏蔽罩(9)的垂直投影形狀是圓形或橢圓形，則采用軟磁合金圓片直接沖壓而成。
【文檔編號】H01P1/36GK203721864SQ201320838208
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】許江 申請人:成都致力微波科技有限公司