专利名称：一种台阶型ltcc带状线i/o接头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种I/O接头的制作方法，特别是一种台阶型LTCC带状线I/O接头的制作方法。
背景技术：
LTCC (低温共烧陶瓷)工艺用于微电子领域片式阻容元件、无源功能器件、功能模块/组件的电路基板以及封装体等，尤其是在一些高集成度、有气密性要求的金属封装微波/毫米波电路模块/组件中，采用LTCC工艺制作带状线I/O接头取代传统的射频同轴连接器或视频插头，可以减小封装的体积和重量，并提高射频信号的输入输出传输性能，实现封装产品的小型化、高密度和高性能。过去，LTCC带状线I/O接头的制作方法有两种一种是采用垂直过孔方式将穿越·封装腔壁的传输线引到LTCC多层基板内层的平面结构体，其步骤为排版制图、打孔、填孔、印刷传输线和接地面导体、对位叠片、层压、切成单个接头、烧结成型，这种制作方式虽然简单，但是增加了通孔传输路径，对制作工艺精度要求非常高，驻波特性不易保证；另一种方法是采用常规腔体工艺制作成横截面呈“凸”字台阶型的异性结构体，其步骤为排版制图、生瓷片上冲制多个腔体、印刷传输线和接地面导体、对位叠片、填充嵌件、层压、切成单个接头、烧结成型，这种结构直接通过平面带线实现封装腔壁内外电路的互联，传输性能好，存在的问题是需要冲制多块或大面积的腔体，一方面制作复杂、效率低，外形精度不易保证，其次多而大的腔体不利于凸台面的接地金属导体印刷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种台阶型LTCC带状线I/O接头的制作方法，解决常规制作方法制作的接头传输性能不易保证、制作工艺复杂、效率低、精度差的问题。一种台阶型LTCC带状线I/O接头的制作方法，其具体步骤为
第一步布局和制版
单个I/O接头端子数为M、底座长为a、底座宽为b、脊梁宽为W、总高为氏。绘制孔图在四寸版图的四个角绘制2. 5_孔径的叠片定位孔，右下角的叠片定位孔靠左15mm处另有一个叠片定位孔，四个角的叠片定位孔以内3mm处为竖直排列间距3mm、孔径O. 25mm的三个印刷对位孔。绘制传输线版图、钎焊层版图以及模具图将接头俯视图以横向和纵向均为O. Imm间距规则地排布在绘制好孔图的四寸版图的AXB中心区域,40mm<A=m(a+0. I) <80mm,40mm<B=n (b+0. l)〈80mm,其中，m、n为整数,在AXB中心区域外围绘制长4_、宽O. 12mm的切割线。将孔图、传输线图形、切割线分离出来，形成传输线版图；将孔图和中心区域AXB的框图分离出来，形成钎焊层版图；将孔图、脊梁钎焊金属层图形分离出来，并以四寸版图的外框为内框绘制宽4_ 6mm的外环形框,形成模具图。第二步制作生瓷底座块选用N张4X4寸生瓷片，依次在右下角标注D1A2……Dn。根据制版图上的冲孔图形，采用冲孔机在每张生瓷片上冲制叠片定位孔和印刷对位孔；根据钎焊层版图和传输线版图，采用丝网印刷机在第I张生瓷片背面印刷LTCC工艺钎焊浆料，在第N张生瓷片正面印刷LTCC工艺传输线导体浆料，分别制作出底座钎焊金属层和传输线图形，并将生瓷片上的浆料烘干；最后将第I N张生瓷片按照自下向上的顺序进行对位叠片，形成生瓷底座块。第三步制作生瓷脊梁条
选用N张4X2寸与第二步相同型号的生瓷片，依次在右下角标注J1U2……JN。根据钎焊层版图，采用丝网印刷机在第N张生瓷片正面印刷LTCC工艺钎焊浆料，烘干后，将第I N张生瓷片按照自下向上的顺序进行对位叠片。用密封袋将生瓷叠层和层压板密封在一起，放入层压机中进行等静压；层压结束后，取出生瓷叠层，采用切割机沿生瓷叠层短边切割成AXW的生瓷脊梁条。
第四步制作橡胶模具
根据模具图，制作与四寸拼版的I/o接头成正模的塑料模具，其中模具板总厚度为H3 ;塑料脊梁凸起高度HfH/2+ΛΗ，其中-O. 05mm〈 ΛΗ〈0，塑料脊梁凸起与外环形框在同一平面。采用灌注方式将流状橡胶材料灌注到塑料模具中，凝固后形成与四寸拼版的I/O接头成反模的橡胶模具，其腔槽尺寸与生瓷脊梁条一致，定位柱长H4大于生瓷块底座的定位孔深度，H4=H3-HPH1/^,即模具板厚HPH1+ Δ H。第五步将生瓷脊梁条与生瓷底座块进行定位并层压
将生瓷脊梁条无导体层的一面涂上膏状蜂蜡，放入橡胶模具与生瓷脊梁条对应的腔槽中，使生瓷脊梁条与腔槽粘合；生瓷底座块的定位孔贯穿橡胶模具的定位柱，实现生瓷脊梁条和生瓷底座的对位和定位；将定位在一起的生瓷底座和橡胶模具置于6寸层压板上，密封后放入层压机中进行等静压；层压结束后，取下橡胶模具，生瓷脊梁条与生瓷底座块即压合为一体形成四寸拼版生瓷坯块。第六步单个I/O接头成型及接地面封端
采用四寸切割机沿切割线将四寸拼版生瓷坯块切割为单个I/o接头小块；在单个I/O接头小块的两个接地端涂上LTCC工艺钎焊浆料，并将浆料烘干。第七步I/O接头生瓷块烧结成型
将单个I/o接头生瓷块放入烧结炉中采用LTCC标准烧结曲线进行排胶和烧结。至此，完成了台阶型LTCC带状线I/O接头的制作。本发明采用脊梁和底座压合的方式制作台阶型LTCC I/O接头，避免了以往常规腔体制作过程带来的精度不易保证、接地层印刷麻烦等问题。本方法接头上下表面的钎焊金属层直接大面积印刷，简单方便；脊梁通过切割形成，尺寸精度高、边沿整齐、无金属外溢；脊梁与底座的对位采用橡胶模具，保证了对位精度；此外，多I/o接头的无间距拼版制作，可以简单切割成需要的大小和数量，具有灵活性高、效率高、材料利用率高的优点，适合于各种尺寸、不同端口数的LTCC带状线I/O接头的批量生产。
图I 一种台阶型LTCC带状线I/O接头截面 图2 —种台阶型LTCC带状线I/O接头俯视 图3 —种台阶型LTCC带状线I/O接头四寸制版孔图；图4 一种台阶型LTCC带状线I/O接头四寸拼版 图5 —种台阶型LTCC带状线I/O接头传输线版 图6 —种台阶型LTCC带状线I/O接头钎焊层版 图7 —种台阶型LTCC带状线I/O接头模具 图8底座和脊梁的定位意图。I.脊梁 2.底座 3.脊梁钎焊金属层 4.传输线 5.底座钎焊金属层
6.叠片定位孔 7.印刷对位孔 8.切割线 9.外环形框 10.生瓷底座块 11.生瓷脊梁条 12.橡胶模具13.定位柱。
具体实施例方式一种台阶型LTCC带状线I/O接头的制作方法，其具体步骤为
第一步布局和制版
单个I/O接头的端子数为一个、底座2长为6. 2 mm、底座2宽为9mm、脊梁I宽为2mm、总高度为I. 2mm、传输线4宽O. 72mm的单端子I/O接头，以及端子数为六个、底座2长为20mm、底座2宽为9mm、脊梁I宽为2mm、总高度为I. 2mm、传输线4宽O. 72mm的六端子接头为例介绍其制作。绘制孔图在四寸版图的四个角设计2. 5mm孔径的叠片定位孔6，右下角叠片定位孔6靠左15_处另外开有一个叠片定位孔6 ;四角的叠片定位孔6以内3_处为竖直排列间距3mm、孔径O. 25mm的3个印刷对位孔7。绘制传输线版图、钎焊层版图以及模具图将21个单端子接头和14个六端子接头俯视图以横向和纵向均为O. Imm的间距，规则地排布在绘制好孔图的四寸拼版的63. 6mmX 59mm的中心区域,并在中心区域外围绘制长4mm、宽O. 12mm的切割线8。将孔图、传输线图形、切割线分离出来，形成传输线版图；将孔图和中心区域63. 6mmX59mm的框图分离出来，形成钎焊层版图；将孔图、脊梁钎焊金属层3图形分离出来，并以四寸版图外框为内框绘制宽5mm的外环形框9，形成模具图。第二步制作生瓷底座块10
选用 2 张 4X4 寸 Dupont 951ΡΧ(256 μ m)生瓷片和 I 张 4X4 寸 Dupont 951PT(114ym)生瓷片，依次在右下角标注DpDyD315根据制版图上的冲孔图形采用冲孔机在3张生瓷片上均冲制叠片定位孔6和印刷对位孔7 ;根据钎焊层版图和传输线版图，采用丝网印刷机，在第I张生瓷片即PX背面印刷LTCC工艺钎焊浆料，在第3张生瓷片即PT正面印刷LTCC工艺传输线导体浆料，分别制作出底座钎焊金属层5和传输线4图形，然后将生瓷片上的浆料烘干；最后将第I 3张生瓷片按照自下向上的顺序进行对位叠片，形成生瓷底座块10。第三步制作生瓷脊梁条11
选用 2 张 4X2 寸 Dupont 951 PX (256 μ m)生瓷片和 I 张 4X2 寸 Dupont 951 PT(114 4!11)生瓷片，依次在右下角标注1、^3。根据钎焊金属层版图，采用丝网印刷机在第3张生瓷片即PT正面印刷LTCC工艺钎焊浆料，烘干后，将第I 3张生瓷片按照自下向上的顺序进行对位叠片；用密封袋将生瓷叠层和层压板密封在一起，放入层压机中进行等静压；层压结束后，取出生瓷叠层，采用切割机沿生瓷叠层短边切割成63. 6mmX2mm的生瓷脊梁条11。
第四步制作橡胶模具
首先根据模具图，制作与四寸拼版的I/o接头成正模的塑料模具，其中模具板厚4_，塑料脊梁凸起O. 58mm与外环形框9在同一平面。采用灌注方式将流状橡胶材料灌注到塑料模具中，凝固后形成与四寸拼版的I/O接头成反模的橡胶模具12，其腔槽尺寸与生瓷脊梁条一致，定位柱13长3. 42mm大于生瓷块底座的定位孔6的深度。第五步将生瓷脊梁条11与生瓷底座块10进行定位并层压
将生瓷脊梁条11无导体层的一面涂上膏状蜂蜡，放入橡胶模具12中与生瓷脊梁条11对应的腔槽中，使生瓷脊梁条11与腔槽粘合；生瓷底座块的定位孔贯穿橡胶模具12的定位柱13，实现生瓷脊梁条11和生瓷底座块10的对位和定位；将定位在一起的生瓷底座块10和橡胶模具12平放在6寸层压板上，密封好后放入层压机中进行等静压；层压结束后，取下 橡胶模具12，生瓷脊梁条11与生瓷底座块10即压合为一体，形成四寸拼版生瓷坯块。第六步单个I/O接头成型及接地面封端
采用四寸切割机沿切割线8将四寸拼版生瓷坯块切割为单个I/O接头小块；在单个I/O接头小块的两个接地端涂上LTCC工艺钎焊浆料，并将浆料烘干。第七步I/O接头生瓷块烧结成型
将切成小块的I/o生瓷接头放入烧结炉中采用LTCC标准烧结曲线进行排胶和烧结。至此，完成了台阶型LTCC带状线I/O接头的制作。
权利要求
1. 一种台阶型LTCC带状线I/O接头的制作方法，其特征在于具体步骤为 第一步布局和制版 单个I/O接头端子数为M、底座(2)长为a、底座(2)宽为b、脊梁(I)宽为W、总高为H1 ；绘制孔图在四寸版图的四个角绘制2. 5_孔径的叠片定位孔(6)，右下角的叠片定位孔(6)靠左15mm处另有一个叠片定位孔(6),四个角的叠片定位孔(6)以内3mm处为竖直排列间距3mm、孔径O. 25mm的三个印刷对位孔(7)； 绘制传输线(4)版图、钎焊层版图以及模具图将接头俯视图以横向和纵向均为O. Imm间距规则地排布在绘制好孔图的四寸版图的AXB中心区域,40mm<A=m(a+0. I) <80mm,40mm<B=n (b+O. l)〈80mm,其中，m、n为整数,在AXB中心区域外围绘制长4_、宽O. 12mm的切割线(8);将孔图、传输线图形、切割线(8)分离出来，形成传输线(4)版图；将孔图和中心区域AXB的框图分离出来，形成钎焊层版图；将孔图、脊梁钎焊金属层(3)图形分离出来，并以四寸版图的外框为内框绘制宽4mm 6mm的外环形框(9),形成模具图； 第二步制作生瓷底座块(10) 选用N张4X4寸生瓷片，依次在右下角标注Dp D2……Dn ;根据制版图上的冲孔图形，采用冲孔机在每张生瓷片上冲制叠片定位孔(6)和印刷对位孔(7);根据钎焊层版图和传输线(4)版图，采用丝网印刷机在第I张生瓷片背面印刷LTCC工艺钎焊浆料，在第N张生瓷片正面印刷LTCC工艺传输线导体浆料，分别制作出底座钎焊金属层(5)和传输线(4)图形，并将生瓷片上的浆料烘干；最后将第I N张生瓷片按照自下向上的顺序进行对位叠片，形成生瓷底座块(10)； 第三步制作生瓷脊梁条(11) 选用N张4X2寸与第二步相同型号的生瓷片，依次在右下角标注Λ、J2……Jn ;根据钎焊层版图，采用丝网印刷机在第N张生瓷片正面印刷LTCC工艺钎焊浆料，烘干后，将第I N张生瓷片按照自下向上的顺序进行对位叠片；用密封袋将生瓷叠层和层压板密封在一起，放入层压机中进行等静压；层压结束后，取出生瓷叠层，采用切割机沿生瓷叠层短边切割成AXW的生瓷脊梁条(11)； 第四步制作橡胶模具(12) 根据模具图，制作与四寸拼版的I/O接头成正模的塑料模具，其中模具板总厚度为H3 ;塑料脊梁凸起高度HfH/2+ Λ H，其中-O. 05mm< Δ Η〈0，塑料脊梁凸起与外环形框(9)在同一平面；采用灌注方式将流状橡胶材料灌注到塑料模具中，凝固后形成与四寸拼版的I/O接头成反模的橡胶模具(12)，其腔槽尺寸与生瓷脊梁条(11) 一致，定位柱(13)长H4大于生瓷块底座的定位孔深度，H4=H3-HPH1/^,即模具板厚HPH1+ Δ H ； 第五步将生瓷脊梁条(11)与生瓷底座块(10)进行定位并层压 将生瓷脊梁条(11)无导体层的一面涂上膏状蜂蜡，放入橡胶模具(12)与生瓷脊梁条(11)对应的腔槽中，使生瓷脊梁条(11)与腔槽粘合；生瓷底座块(10 )的定位孔贯穿橡胶模具(12)的定位柱(13)，实现生瓷脊梁条(11)和生瓷底座的对位和定位；将定位在一起的生瓷底座和橡胶模具(12)置于6寸层压板上，密封后放入层压机中进行等静压；层压结束后，取下橡胶模具(12)，生瓷脊梁条(11)与生瓷底座块(10)即压合为一体形成四寸拼版生瓷还块； 第六步单个I/o接头成型及接地面封端采用四寸切割机沿切割线(8)将四寸拼版生瓷坯块切割为单个I/O接头小块；在单个I/O接头小块的两个接地端涂上LTCC工艺钎焊浆料，并将浆料烘干； 第七步I/O接头生瓷块烧结成型 将单个I/O接头生瓷块放入烧结炉中采用LTCC标准烧结曲线进行排胶和烧结； 至此，完成了台阶型LTCC带状线I/O接头的制作。
全文摘要
本发明公开了一种台阶型LTCC带状线I/O接头的制作方法，其具体步骤为将接头分为脊梁(1)和底座(2)两部分，先将小尺寸的I/O接头进行四寸拼版，根据绘制的版图，通过打定位孔和对位孔、印刷传输线和钎焊金属、叠片的过程制作四寸生瓷底座块(10)，通过印刷钎焊金属、叠片、层压的过程制作生瓷脊梁条(11)；将生瓷脊梁条(11)置于橡胶模具(12)中，与底座块(10)对位压合为一体，沿切割线(8)将其切割成小块并进行接地面的封端，最后烧结成可使用的台阶型LTCC带状线I/O接头。本方法灵活高效、制作精度高、节省材料，适合于各种尺寸、不同端口数的LTCC带状线I/O接头的研制和批量生产。
文档编号H01R43/00GK102723652SQ20121021016
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月25日 优先权日2012年6月25日
发明者周卫, 张芹, 方哲 申请人:中国航天科工集团第二研究院二十三所