《电子技术应用》
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基于3D-SIP模组的高隔离屏蔽罩设计
电子技术应用
马战刚1,冯思润1,季冠嵩1,王鑫2,牛海君1
1.中国电子科技集团公司第十三研究所;2.中国人民解放军93160部队
摘要: 随着相控阵雷达和毫米波通信系统的发展,3D-SiP(System-in-Package)技术因其高集成度和小型化优势被广泛应用于多通道收发模组。然而,通道间的电磁耦合、本振泄漏及高增益放大器自激问题成为限制系统性能的主要瓶颈。提出了一种针对3D-SiP应用场景的高隔离屏蔽罩设计方法,结合电磁屏蔽、力学结构优化与热力学仿真,有效提升了通道间隔离度并抑制了本振泄漏与自激问题。首先分析了多通道系统中的干扰机理,其次介绍了屏蔽罩的仿真及设计过程,最后通过实测对其有效性进行验证。结果表明,该设计在X波段条件下使通道间隔离度提升50 dB以上,Ka频段可提升隔离度30 dB以上,同时保证了模组的结构强度与性能。
关键词: 屏蔽罩 3D-SiP 隔离度
中图分类号:TN73 文献标志码:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.257675
中文引用格式: 马战刚,冯思润,季冠嵩,等. 基于3D-SIP模组的高隔离屏蔽罩设计[J]. 电子技术应用,2026,52(8):114-118.
英文引用格式: Ma Zhangang,Feng Sirun,Ji Guansong,et al. Design of high-isolation shielding cover based on 3D-SiP module[J]. Application of Electronic Technique,2026,52(8):114-118.
Design of high-isolation shielding cover based on 3D-SiP module
Ma Zhangang1,Feng Sirun1,Ji Guansong1,Wang Xin2,Niu Haijun1
1.China Electronics Technology Group Corporation 13th Research Institute;2.Unit 93160 of the Chinese People's Liberation Army
Abstract: With the rapid development of phased-array radar and millimeter-wave communication systems, 3D-SiP (System-in-Package) technology has been widely applied in multi-channel T/R modules due to its high integration and miniaturization advantages. However, inter-channel electromagnetic coupling, local oscillator (LO) leakage, and oscillation issues in high-gain amplifiers have become critical bottlenecks limiting overall system performance. This paper purposes a high-isolation shielding cover design employed in 3D-SiP application scenarios, introduces the design and simulation process of the shielding cover, and demonstrates that the proposed shielding cover improves channel-to-channel isolation by over 50 dB at X band and 30 dB at Ka band, while maintaining the structural reliability.
Key words : shield; 3D-SiP; isolation

引言

在5G毫米波通信、高精度射频探测及高速集成电路技术快速发展的驱动下,电子设备逐步向高频化、小型化、高密度集成方向快速发展。3D-SiP三维系统级封装凭借异质集成、多层堆叠、垂直互联的技术优势,有效突破了传统封装的尺寸与带宽局限,广泛应用于航空航天、军用射频、民用高频通信等核心领域[1-3]。但极高的集成度与高频工作特性,使得封装内部器件间距大幅缩小、布线密度激增,极易引发电磁耦合、通道串扰、本振泄漏及高频自激振荡等干扰问题,严重影响系统信号完整性与电磁兼容性能,制约射频微系统的工作稳定性与探测通信精度[4-6]。

多通道射频3D-SiP内部器件排布密集,高频工作下的电磁辐射与交叉耦合问题尤为突出,通道串扰会造成信号畸变、信噪比下降,本振泄漏与自激干扰会进一步恶化系统性能,极端情况下会引发设备功能失效,是现阶段高频高密度SiP技术工程应用的主要瓶颈[7-9]。目前,国内外主流屏蔽方案以TSV屏蔽阵列、嵌入式沟槽屏蔽、新型屏蔽涂层及接地优化为主,但传统结构存在高频屏蔽效能衰减、工艺成本高、量产适配性差等缺陷,且现有研究多聚焦单一屏蔽结构优化,难以解决多干扰耦合下的复杂电磁问题[10-15]。

针对上述技术痛点,本文以毫米波多通道射频3D-SiP系统为研究对象,聚焦通道串扰、电磁耦合等核心干扰问题,设计一款新型复合电磁屏蔽结构。通过全波电磁仿真完成结构建模与参数优化,验证其高频屏蔽与隔离性能,有效弥补传统屏蔽技术的不足,为高密度3D-SiP射频微系统的电磁兼容设计与工程应用提供可靠的技术参考。


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作者信息:

马战刚1,冯思润1,季冠嵩1,王鑫2,牛海君1

(1.中国电子科技集团公司第十三研究所,河北 石家庄 050000;

2.中国人民解放军93160部队,河北 石家庄 050000)

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