一种微组装小型化的三维微波电路结构的制作方法
专利名称:一种微组装小型化的三维微波电路结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种微组装小型化的三维微波电路结构，包括LTCC基板、可伐金属载板、有机基板、带隔墙的铝腔体、接插件、供电和微波绝缘子和腔体上下盖板；隔墙上面向上依次安装可伐金属载板、LTCC基板；隔墙下面安装有机基板；接插件焊接于有机基板上；若干供电绝缘子和微波绝缘子焊接固定于隔墙上，绝缘子针一端焊接到背面基板焊盘相应位置，绝缘子针另一端通过金丝键合连接到正面LTCC基板焊盘上；腔体上盖板通过激光封焊焊接到腔体上，使上腔体内部密封；本实用新型组装工艺简单，机械强度高，封装体积小。
【专利说明】
一种微组装小型化的三维微波电路结构
技术领域
[0001]本实用新型属于微波或毫米波电路与系统的小型化封装技术领域，尤其涉及一种微组装小型化的三维微波电路结构。
【背景技术】
[0002]微波微组装技术(MMCM)是实现电子整机小型化、轻量化、高性能和高可靠的关键技术，LTCC(低温共烧陶瓷)基板由于微波信号传输性能好、可实现无源器件的内埋置，因此基于LTCC基板和微组装的技术是实现微波模块和系统小型化的重要途径。然而陶瓷基板具有价格较贵、易脆、陶瓷基板上焊接器件附着力不强等缺点。而有机基板虽然价格便宜、机械强度高、焊接稳定可靠，但通常的有机基板不能进行裸芯片的微组装，这又使得采用有机基板难以减小体积，提高集成度。因此如何结合以上两种基板的优点，降低成本，提高集成度和可靠性，是微波或毫米波电路小型化封装技术亟待解决的问题。
【实用新型内容】
[0003]为了克服上述陶瓷基板和有机基板的缺点，充分发挥两种基板各自的优点，提高集成度，减小体积，本实用新型提供了一种微组装小型化的三维微波电路结构，该电路结构体积小，工艺简单，机械强度高。
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:
[0005]—种微组装小型化的三维微波电路结构，其特征在于:包括LTCC基板、可伐金属载板、有机基板、铝腔体、接插件和腔体上下盖板;所述铝腔体包括两侧面和位于两侧面中间水平的隔墙;所述腔体上下盖板分别固定于铝腔体的上下开口处，使上下腔体内部密封，保护裸芯片不受外部环境影响;腔体上盖板与铝腔体侧面、隔墙之间形成上面的空腔，腔体下盖板与铝腔体侧面、隔墙之间形成下面的空腔;所述上面的空腔内，隔墙上面向上依次安装可伐金属载板、LTCC基板;所述下面的空腔内，隔墙下面安装有机基板;所述接插件焊接于有机基板上;所述隔墙上焊接固定有若干供电绝缘子和微波绝缘子。
[0006]所述LTCC基板通过焊接方式固定于可伐金属载板上，可伐金属载板通过螺钉固定于隔墙上;所述有机基板通过螺钉固定与腔体隔墙上。
[0007]所述LTCC基板的上表面通过导电胶粘接有裸芯片和封装器件以实现微波电路板的电路功能，裸芯片通过金丝键合和微带线之间连接。
[0008]所述LTCC基板是由5-30层，每层厚度为0.094mm的ferro A6s材料层压为一体后在850 0C -900 0C低温共烧而成。
[0009]所述有机基板采用通常的微波基板材料(FR4等)，一面布置电路放置器件，另一面全部镀锡以和铝腔体接触，产生良好接地效果。
[0010]所述铝腔体通过机加工艺生产，中间留一定厚度的隔墙，以保证可伐载板和有机基板能固定，同时螺钉不能穿透隔墙，以保证上下空腔的密封性。
[0011 ]所述接插件采用弯插型接插件。
[0012]所述供电绝缘子和微波绝缘子尾部的针的一端焊接到有机基板焊盘相应位置，另一端通过金丝键合连接到LTCC基板的焊盘上。
[0013]所述腔体上盖板通过激光封焊焊接到铝腔体上，所述腔体下盖板通过螺钉固定到铝腔体上。
[0014]本实用新型具有以下有益效果:
[0015]本实用新型正面利用LTCC基板结合裸芯片的微组装技术可有效减小电路模块体积，提高微波电路集成度。背面基板采用通常的微波基板材料(FR4等)，主要放置低频带封装的器件，方便固定，同时可以降低成本;铝腔体中间设计的隔墙，可将上下腔体分隔为两个独立空间，有利于减小相互之间的电磁干扰，优化电磁兼容性能。同时上腔体可以完全密封，保护LTCC基板上的裸芯片，提高可靠性;LTCC基板焊接到可伐金属载板上，再将可伐载板通过螺钉固定到腔体隔墙上，有利于提高可维修性;接插件采用弯插型接插件，直接焊接到背面基板上，减少了飞线焊接的使用，有利于提高可生产性和可靠性；
[0016]本实用新型的结构采用通常的LTCC基板结合裸芯片的微组装工艺和封装器件的焊接工艺以及通常的金属结构机加工艺即可实现，工艺简单;可伐金属载板、有机基板采用螺钉固定到隔墙上，具有机械强度高和接地良好的优点。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的整体结构示意图。
[0018]图中，附图标记为:1LTCC基板，2可伐金属载板，3有机基板，4铝腔体，5供电绝缘子和微波绝缘子，6接插件，7腔体上盖板，8腔体下盖板，9电子元器件，10隔墙。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，本实用新型包括:LTCC基板1、可伐金属载板2、有机基板3、铝腔体4、接插件6和腔体上下盖板7、8。
[0020]所述铝腔体4包括两侧面和位于两侧面中间水平的隔墙10;所述腔体上下盖板分别固定于铝腔体4的上下开口处，使上下腔体内部密封，保护裸芯片不受外部环境影响。所述腔体上盖板7通过激光封焊焊接到铝腔体4上，所述腔体下盖板8通过螺钉固定到铝腔体4上。
[0021]所述腔体上盖板7与铝腔体4侧面、隔墙10之间形成上面的空腔，腔体下盖板8与铝腔体4侧面、隔墙10之间形成下面的空腔;所述上面的空腔内，隔墙10上面向上依次安装可伐金属载板2、LTCC基板I;所述下面的空腔内，隔墙10下面安装有机基板3;所述接插件6焊接于有机基板3上;所述隔墙10上焊接固定有若干供电绝缘子和微波绝缘子5。
[0022]所述LTCC基板I通过焊接方式固定于可伐金属载板2上，可伐金属载板2通过螺钉固定于隔墙10上;所述有机基板3通过螺钉固定与腔体隔墙10上。
[0023]所述LTCC基板I是由5-30层，每层厚度为0.094mm的ferro A6s材料层压为一体后在850 0C -900 0C低温共烧而成，LTCC基板I厚度可选取Imm左右。所述LTCC基板I的中间层和上表面可印刷金属层从而形成电路。LTCC基板I生产好后，LTCC基板I的上表面通过导电胶粘接有裸芯片和封装器件以实现微波电路板的电路功能，裸芯片通过金丝键合和微带线之间连接，LTCC基板I的下表面镀铂银以形成电路地层。
[0024]所述可伐金属载板2采用与LTCC基板I热膨胀系数匹配的金属材料，从而使LTCC基板I在后续的组装工艺中不碎裂，同时可伐金属载板2还起到固定LTCC基板I和接地的作用。可伐金属载板2可通过机加工艺加工成与LTCC基板I 一致的外形，并且加工有安装耳，以方便螺钉固定到铝腔体4上。所述可伐金属载板2表面镀金，以与LTCC基板I焊接。
[0025]所述有机基板3采用通常的微波基板材料(FR4等)，一面布置电路，放置电子元器件9，另一面全部镀锡以和铝腔体4接触，产生良好接地效果。
[0026]所述铝腔体4通过机加工艺生产，中间留一定厚度的隔墙10，以保证正面可伐载板和背面有机基板3能通过螺钉固定在腔体隔墙10上，同时螺钉不能穿透隔墙10，以保证上腔体的密封性。所述铝腔体4内部、供电绝缘子和微波绝缘子5的安装孔位置镀金，以方便绝缘子焊接和提高电磁兼容性能。
[0027]所述供电绝缘子和微波绝缘子5尾部的针的一端焊接到有机基板3的焊盘相应位置，另一端通过金丝键合连接到LTCC基板I的焊盘上。
[0028]所述接插件6采用弯插型接插件，直接焊接到背面基板上，从而避免了采用飞线的连接。同时由于背面全为封装的器件，背面腔体也不用密封，所以也不必使用密封焊接型的接插件。
[0029]作为一个实例，利用本结构设计了一个微波收发小型化三维电路模块。结构正面部分包含微波电路部分，采用LTCC基板结合裸芯片的微组装技术实现;背面部分包含频率源和电源分配电路，采用有机基板结合封装器件的焊接技术实现;正面和背面电路间的信号通过绝缘子连接实现。该模块体积小，工艺简单，成本低。
【主权项】
1.一种微组装小型化的三维微波电路结构，其特征在于:包括LTCC基板(I)、可伐金属载板(2)、有机基板(3)、铝腔体(4)、接插件(6)和腔体上下盖板;所述铝腔体(4)包括两侧面和位于两侧面中间水平的隔墙(10);所述腔体上下盖板分别固定于铝腔体(4)的上下开口处;所述腔体上盖板(7)与铝腔体(4)侧面、隔墙(10)之间形成上面的空腔，所述腔体下盖板(8)与铝腔体(4)侧面、隔墙(10)之间形成下面的空腔;所述上面的空腔内，隔墙(10)上面向上依次安装可伐金属载板(2)、LTCC基板(I);所述下面的空腔内，隔墙(10)下面安装有机基板(3);所述接插件(6)焊接于有机基板(3)上;所述隔墙(10)上焊接固定有若干供电绝缘子和微波绝缘子(5)。2.根据权利要求1所述的一种微组装小型化的三维微波电路结构，其特征在于:所述LTCC基板(I)通过焊接方式固定于可伐金属载板(2)上，可伐金属载板(2)通过螺钉固定于隔墙(10)上;所述有机基板(3)通过螺钉固定与腔体隔墙(10)上。3.根据权利要求1或2所述的一种微组装小型化的三维微波电路结构，其特征在于:所述LTCC基板(I)的上表面通过导电胶粘接有裸芯片和封装器件，所述裸芯片通过金丝键合和微带线连接。4.根据权利要求1所述的一种微组装小型化的三维微波电路结构，其特征在于:所述LTCC基板(I)是由5-30层，每层厚度为0.094mm的ferro A6s材料层压为一体烧制而成。5.根据权利要求1所述的一种微组装小型化的三维微波电路结构，其特征在于:所述有机基板(3)采用微波基板材料，有机基板(3)的下面布置电路放置器件，有机基板(3)的上面镀锡和铝腔体(4)接触。6.根据权利要求1所述的一种微组装小型化的三维微波电路结构，其特征在于:所述接插件(6)采用弯插型接插件。7.根据权利要求1所述的一种微组装小型化的三维微波电路结构，其特征在于:所述供电绝缘子和微波绝缘子(5)尾部的针的一端焊接到有机基板(3)焊盘相应位置，另一端通过金丝键合连接到LTCC基板(I)的焊盘上。8.根据权利要求1所述的一种微组装小型化的三维微波电路结构，其特征在于:所述腔体上盖板(7)通过激光封焊焊接到铝腔体(4)上，所述腔体下盖板(8)通过螺钉固定到铝腔体(4)上。
【文档编号】H01L23/14GK205723496SQ201620398045
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】黄学骄, 黄祥, 惠力, 曾荣, 龙双, 刘清锋, 黄维, 郝海龙
【申请人】中国工程物理研究院电子工程研究所
【专利摘要】本实用新型公开了一种微组装小型化的三维微波电路结构，包括LTCC基板、可伐金属载板、有机基板、带隔墙的铝腔体、接插件、供电和微波绝缘子和腔体上下盖板；隔墙上面向上依次安装可伐金属载板、LTCC基板；隔墙下面安装有机基板；接插件焊接于有机基板上；若干供电绝缘子和微波绝缘子焊接固定于隔墙上，绝缘子针一端焊接到背面基板焊盘相应位置，绝缘子针另一端通过金丝键合连接到正面LTCC基板焊盘上；腔体上盖板通过激光封焊焊接到腔体上，使上腔体内部密封；本实用新型组装工艺简单，机械强度高，封装体积小。
【专利说明】
一种微组装小型化的三维微波电路结构
技术领域
[0001]本实用新型属于微波或毫米波电路与系统的小型化封装技术领域，尤其涉及一种微组装小型化的三维微波电路结构。
【背景技术】
[0002]微波微组装技术(MMCM)是实现电子整机小型化、轻量化、高性能和高可靠的关键技术，LTCC(低温共烧陶瓷)基板由于微波信号传输性能好、可实现无源器件的内埋置，因此基于LTCC基板和微组装的技术是实现微波模块和系统小型化的重要途径。然而陶瓷基板具有价格较贵、易脆、陶瓷基板上焊接器件附着力不强等缺点。而有机基板虽然价格便宜、机械强度高、焊接稳定可靠，但通常的有机基板不能进行裸芯片的微组装，这又使得采用有机基板难以减小体积，提高集成度。因此如何结合以上两种基板的优点，降低成本，提高集成度和可靠性，是微波或毫米波电路小型化封装技术亟待解决的问题。
【实用新型内容】
[0003]为了克服上述陶瓷基板和有机基板的缺点，充分发挥两种基板各自的优点，提高集成度，减小体积，本实用新型提供了一种微组装小型化的三维微波电路结构，该电路结构体积小，工艺简单，机械强度高。
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:
[0005]—种微组装小型化的三维微波电路结构，其特征在于:包括LTCC基板、可伐金属载板、有机基板、铝腔体、接插件和腔体上下盖板;所述铝腔体包括两侧面和位于两侧面中间水平的隔墙;所述腔体上下盖板分别固定于铝腔体的上下开口处，使上下腔体内部密封，保护裸芯片不受外部环境影响;腔体上盖板与铝腔体侧面、隔墙之间形成上面的空腔，腔体下盖板与铝腔体侧面、隔墙之间形成下面的空腔;所述上面的空腔内，隔墙上面向上依次安装可伐金属载板、LTCC基板;所述下面的空腔内，隔墙下面安装有机基板;所述接插件焊接于有机基板上;所述隔墙上焊接固定有若干供电绝缘子和微波绝缘子。
[0006]所述LTCC基板通过焊接方式固定于可伐金属载板上，可伐金属载板通过螺钉固定于隔墙上;所述有机基板通过螺钉固定与腔体隔墙上。
[0007]所述LTCC基板的上表面通过导电胶粘接有裸芯片和封装器件以实现微波电路板的电路功能，裸芯片通过金丝键合和微带线之间连接。
[0008]所述LTCC基板是由5-30层，每层厚度为0.094mm的ferro A6s材料层压为一体后在850 0C -900 0C低温共烧而成。
[0009]所述有机基板采用通常的微波基板材料(FR4等)，一面布置电路放置器件，另一面全部镀锡以和铝腔体接触，产生良好接地效果。
[0010]所述铝腔体通过机加工艺生产，中间留一定厚度的隔墙，以保证可伐载板和有机基板能固定，同时螺钉不能穿透隔墙，以保证上下空腔的密封性。
[0011 ]所述接插件采用弯插型接插件。
[0012]所述供电绝缘子和微波绝缘子尾部的针的一端焊接到有机基板焊盘相应位置，另一端通过金丝键合连接到LTCC基板的焊盘上。
[0013]所述腔体上盖板通过激光封焊焊接到铝腔体上，所述腔体下盖板通过螺钉固定到铝腔体上。
[0014]本实用新型具有以下有益效果:
[0015]本实用新型正面利用LTCC基板结合裸芯片的微组装技术可有效减小电路模块体积，提高微波电路集成度。背面基板采用通常的微波基板材料(FR4等)，主要放置低频带封装的器件，方便固定，同时可以降低成本;铝腔体中间设计的隔墙，可将上下腔体分隔为两个独立空间，有利于减小相互之间的电磁干扰，优化电磁兼容性能。同时上腔体可以完全密封，保护LTCC基板上的裸芯片，提高可靠性;LTCC基板焊接到可伐金属载板上，再将可伐载板通过螺钉固定到腔体隔墙上，有利于提高可维修性;接插件采用弯插型接插件，直接焊接到背面基板上，减少了飞线焊接的使用，有利于提高可生产性和可靠性；
[0016]本实用新型的结构采用通常的LTCC基板结合裸芯片的微组装工艺和封装器件的焊接工艺以及通常的金属结构机加工艺即可实现，工艺简单;可伐金属载板、有机基板采用螺钉固定到隔墙上，具有机械强度高和接地良好的优点。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的整体结构示意图。
[0018]图中，附图标记为:1LTCC基板，2可伐金属载板，3有机基板，4铝腔体，5供电绝缘子和微波绝缘子，6接插件，7腔体上盖板，8腔体下盖板，9电子元器件，10隔墙。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，本实用新型包括:LTCC基板1、可伐金属载板2、有机基板3、铝腔体4、接插件6和腔体上下盖板7、8。
[0020]所述铝腔体4包括两侧面和位于两侧面中间水平的隔墙10;所述腔体上下盖板分别固定于铝腔体4的上下开口处，使上下腔体内部密封，保护裸芯片不受外部环境影响。所述腔体上盖板7通过激光封焊焊接到铝腔体4上，所述腔体下盖板8通过螺钉固定到铝腔体4上。
[0021]所述腔体上盖板7与铝腔体4侧面、隔墙10之间形成上面的空腔，腔体下盖板8与铝腔体4侧面、隔墙10之间形成下面的空腔;所述上面的空腔内，隔墙10上面向上依次安装可伐金属载板2、LTCC基板I;所述下面的空腔内，隔墙10下面安装有机基板3;所述接插件6焊接于有机基板3上;所述隔墙10上焊接固定有若干供电绝缘子和微波绝缘子5。
[0022]所述LTCC基板I通过焊接方式固定于可伐金属载板2上，可伐金属载板2通过螺钉固定于隔墙10上;所述有机基板3通过螺钉固定与腔体隔墙10上。
[0023]所述LTCC基板I是由5-30层，每层厚度为0.094mm的ferro A6s材料层压为一体后在850 0C -900 0C低温共烧而成，LTCC基板I厚度可选取Imm左右。所述LTCC基板I的中间层和上表面可印刷金属层从而形成电路。LTCC基板I生产好后，LTCC基板I的上表面通过导电胶粘接有裸芯片和封装器件以实现微波电路板的电路功能，裸芯片通过金丝键合和微带线之间连接，LTCC基板I的下表面镀铂银以形成电路地层。
[0024]所述可伐金属载板2采用与LTCC基板I热膨胀系数匹配的金属材料，从而使LTCC基板I在后续的组装工艺中不碎裂，同时可伐金属载板2还起到固定LTCC基板I和接地的作用。可伐金属载板2可通过机加工艺加工成与LTCC基板I 一致的外形，并且加工有安装耳，以方便螺钉固定到铝腔体4上。所述可伐金属载板2表面镀金，以与LTCC基板I焊接。
[0025]所述有机基板3采用通常的微波基板材料(FR4等)，一面布置电路，放置电子元器件9，另一面全部镀锡以和铝腔体4接触，产生良好接地效果。
[0026]所述铝腔体4通过机加工艺生产，中间留一定厚度的隔墙10，以保证正面可伐载板和背面有机基板3能通过螺钉固定在腔体隔墙10上，同时螺钉不能穿透隔墙10，以保证上腔体的密封性。所述铝腔体4内部、供电绝缘子和微波绝缘子5的安装孔位置镀金，以方便绝缘子焊接和提高电磁兼容性能。
[0027]所述供电绝缘子和微波绝缘子5尾部的针的一端焊接到有机基板3的焊盘相应位置，另一端通过金丝键合连接到LTCC基板I的焊盘上。
[0028]所述接插件6采用弯插型接插件，直接焊接到背面基板上，从而避免了采用飞线的连接。同时由于背面全为封装的器件，背面腔体也不用密封，所以也不必使用密封焊接型的接插件。
[0029]作为一个实例，利用本结构设计了一个微波收发小型化三维电路模块。结构正面部分包含微波电路部分，采用LTCC基板结合裸芯片的微组装技术实现;背面部分包含频率源和电源分配电路，采用有机基板结合封装器件的焊接技术实现;正面和背面电路间的信号通过绝缘子连接实现。该模块体积小，工艺简单，成本低。
【主权项】
1.一种微组装小型化的三维微波电路结构，其特征在于:包括LTCC基板(I)、可伐金属载板(2)、有机基板(3)、铝腔体(4)、接插件(6)和腔体上下盖板;所述铝腔体(4)包括两侧面和位于两侧面中间水平的隔墙(10);所述腔体上下盖板分别固定于铝腔体(4)的上下开口处;所述腔体上盖板(7)与铝腔体(4)侧面、隔墙(10)之间形成上面的空腔，所述腔体下盖板(8)与铝腔体(4)侧面、隔墙(10)之间形成下面的空腔;所述上面的空腔内，隔墙(10)上面向上依次安装可伐金属载板(2)、LTCC基板(I);所述下面的空腔内，隔墙(10)下面安装有机基板(3);所述接插件(6)焊接于有机基板(3)上;所述隔墙(10)上焊接固定有若干供电绝缘子和微波绝缘子(5)。2.根据权利要求1所述的一种微组装小型化的三维微波电路结构，其特征在于:所述LTCC基板(I)通过焊接方式固定于可伐金属载板(2)上，可伐金属载板(2)通过螺钉固定于隔墙(10)上;所述有机基板(3)通过螺钉固定与腔体隔墙(10)上。3.根据权利要求1或2所述的一种微组装小型化的三维微波电路结构，其特征在于:所述LTCC基板(I)的上表面通过导电胶粘接有裸芯片和封装器件，所述裸芯片通过金丝键合和微带线连接。4.根据权利要求1所述的一种微组装小型化的三维微波电路结构，其特征在于:所述LTCC基板(I)是由5-30层，每层厚度为0.094mm的ferro A6s材料层压为一体烧制而成。5.根据权利要求1所述的一种微组装小型化的三维微波电路结构，其特征在于:所述有机基板(3)采用微波基板材料，有机基板(3)的下面布置电路放置器件，有机基板(3)的上面镀锡和铝腔体(4)接触。6.根据权利要求1所述的一种微组装小型化的三维微波电路结构，其特征在于:所述接插件(6)采用弯插型接插件。7.根据权利要求1所述的一种微组装小型化的三维微波电路结构，其特征在于:所述供电绝缘子和微波绝缘子(5)尾部的针的一端焊接到有机基板(3)焊盘相应位置，另一端通过金丝键合连接到LTCC基板(I)的焊盘上。8.根据权利要求1所述的一种微组装小型化的三维微波电路结构，其特征在于:所述腔体上盖板(7)通过激光封焊焊接到铝腔体(4)上，所述腔体下盖板(8)通过螺钉固定到铝腔体(4)上。
【文档编号】H01L23/14GK205723496SQ201620398045
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】黄学骄, 黄祥, 惠力, 曾荣, 龙双, 刘清锋, 黄维, 郝海龙
【申请人】中国工程物理研究院电子工程研究所
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