一种5G通信接收和发射天线模块封装的制作方法与流程

本发明涉及半导体封装技术领域，具体涉及一种5g通信接收和发射天线模块封装的制作方法。

背景技术：

随着无线通信技术的不断发展，高速数据业务以及无处不在接入的需求正呈现出一种爆炸式的增长，5g通信应运而生。

天线在通信系统的需求是关键技术参数，5g时代通信天线关键参数性能包括：

a.提升点到点链路的传输速率；

b.扩展频谱资源、高密度部署的异构网络；

c.对于高速发展的数据流量和用户对带宽的需求；

d.多载波，新型调制编码，同频全双工；

e.高空间分辨能力，高增益，改善接收信号并抑制干扰；

f.通过天线阵元形成多用户间良好的信道正交特性；

相比较于lte技术，5g具有以下优点：

a.5g天线模块至少必须具备20gbps下行链路的处理能力，目前lte基站只支持1gbps的下行链路；

b．5g运营商至少有100mhz的空闲频谱，在可行的情况下还可以扩大到1ghz；

c．5g模块的稳定性和可靠性，例如数据包必须在1ms内到达基站，并且切换5g基站的中断时间应该为0ms，切换过程瞬时并且无丢包；

d．5g每平方公里支持100万台连接设备；

d．在基站端采用超大规模天线阵列，具有很高的性能优势；

5g通信有很高的目标定向精度，这就要求天线具有多频段，宽频段，多波束的要求，为实现5g天线的小型化，低轮廓，高增益和宽频段的要求；相对于5g通信，现有4g蜂窝网络的多天线技术很难满足需求。

基于以上要求，对于5g通信接收和发射天线模块的要求犹为重要。

中国专利cn107978593a公开了一种集成可调谐天线阵与射频模块的封装结构及方法，所述封装结构包括用于设置天线阵贴片的刚柔结合板和用于封装射频芯片的射频模块封装体，刚柔结合板与射频模块封装体之间上下相对设置并通过分布在边角的四个相配的螺栓螺母进行紧固，所述刚柔结合板与射频模块封装体的一侧通过第二柔性基板固定连接。本发明制备的集成天线阵与射频模块的封装结构，不仅实现了两者的集成，而且还能够实现天线阵的调谐，具有集成度高、电磁屏蔽效果好、天线增益以及辐射效率高、辐射功率小、损耗低的特点，能够满足不同应用场合的需求。

该方法适用于集成可调谐天线阵与射频模块的封装，还需要一种适用于集成控制模块和高频线路信号模块封装的方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种5g通信接收和发射天线模块封装的制作方法，通过该方法生产5g通信接收和发射天线模块封装效率高，成品率高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种5g通信接收和发射天线模块封装的制作方法，包括有以下步骤：

步骤一、开料；

步骤二、钻孔；

步骤三、清洗；

步骤四、去胶渣；

步骤五、化学沉铜；

步骤六、电镀铜；

步骤七、检查；

步骤八、印刷线路；

步骤九、电镀铜锡；

步骤十、蚀刻退锡；

步骤十一、阻焊文字；

步骤十二、表面处理；

步骤十三、外形处理；

步骤十四、pcb功能测试；

步骤十五、smt特殊贴片；

步骤十六、外观检查；

步骤十七、天线模块封装；

步骤十八、天线模块测试；

步骤十九、入库。

作为一种5g通信接收和发射天线模块封装的制作方法的一种优选方案，步骤二中的钻孔具体包括以下步骤：

步骤2.1、一次钻孔；步骤2.2、二次钻孔；步骤2.3、控深钻孔；作为一种5g通信接收和发射天线模块封装的制作方法的一种优选方案，步骤四中的去胶渣具体采用等离子处理法。

作为一种5g通信接收和发射天线模块封装的制作方法的一种优选方案，步骤十三中的外形处理具体包括以下步骤：

步骤13.1、一次外形处理；步骤13.2、二次外形处理；

步骤13.3、去毛刺。

作为一种5g通信接收和发射天线模块封装的制作方法的一种优选方案，步骤十七中的模块封装具体包括以下步骤：

步骤17.1、进行控制模块的封装；

步骤17.2、进行高频线路信号模块的封装。

作为一种5g通信接收和发射天线模块封装的制作方法的一种优选方案，步骤17.1中的控制模块的封装具体包括以下工艺：

印刷控制模块时刮刀为双印，刮刀速度为620~660mm/s，印刷压力为2.2~2.5kg，脱模速度为0.09~0.12mm/s；

控制模块贴装时，贴装速率为25~29%速率进行生产，抛料率控制在0.7%~1%以内；

回流焊速度73~79cm/min。

作为一种5g通信接收和发射天线模块封装的制作方法的一种优选方案，步骤17.2中的高频线路信号模块的封装具体包括以下工艺：

印刷高频线路信号模块时刮刀为单印，刮刀速度为530~560mm/s，印刷压力为1.7~2.0kg，脱膜速度为0.08~0.11mm/s生产；

高频线路信号模块贴装时，贴装速率为21~24%速率进行生产，抛料率控制在0.4%~0.7%以内；

回流焊速度63~68cm/min。

作为一种5g通信接收和发射天线模块封装的制作方法的一种优选方案，步骤十八中的天线模块测试具体包括以下步骤：

步骤18.1、环境适应性测试；

步骤18.2、功能测试。

作为一种5g通信接收和发射天线模块封装的制作方法的一种优选方案，步骤18.1中的环境适应性测试，具体包括以下步骤：

步骤18.1.1、抽选部分封装好的天线模块，送至实验室；

步骤18.1.2、高温测试；

步骤18.1.3、低温测试；

步骤18.1.4、冲击测试；

步骤18.1.5、盐雾测试；

步骤18.1.6、电磁兼容测试。

作为一种5g通信接收和发射天线模块封装的制作方法的一种优选方案，步骤18.2中的功能测试具体包括以下步骤：

步骤18.2.1、发射主通道，将射频调制信号通过高隔离收发开关切换到导通状态，通过功分器分路，然后通过低通滤波器、高线性混频器上变频，然后通过高选择性带通滤波器、两级射频放大器后经过低通滤波和射频开关输出；

步骤18.2.2、激励中频测试端；

步骤18.2.3、收通道自检信号，通过分路的信号通过固定衰减器，送至高隔离射频开关，然后再经过一级手动可调衰减器送至功分器产生两路自检信号送至接收通道进行检测。

本发明的有益效果：

通过流水线加工pcb板并封装控制模块和高频线路信号模块，再经过环境适应性测试和功能测试，检测合格的产品入库，通过该方法生产5g通信接收和发射天线模块封装效率高，成品率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例所述的一种5g通信接收和发射天线模块封装的制作方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1所示的一种5g通信接收和发射天线模块封装的制作方法，包括有以下步骤：

步骤一、开料；根据设计规划要求，将基板材料裁切成工作所需尺寸；

步骤二、钻孔；根据钻孔文件，在线路板上钻出需要的孔；

步骤三、清洗；去除钻孔时产生的碎屑；

步骤四、去胶渣；钻孔时的高温产生胶渣，通过去除胶渣从而裸露出各层互连的铜环；

步骤五、化学沉铜；通过化学沉积的方式使表面沉积上厚度为20~40微英寸化学铜；

步骤六、电镀铜；镀上200~500微英寸厚度的铜以保护化学铜不被后续步骤破坏造成孔破；

步骤七、检查；通过肉眼检查上述步骤是否完整；

步骤八、印刷线路；通过热压法使干膜紧密附着在铜面上，然后通过图形转移技术在干膜上曝出所需的线路；

步骤九、电镀铜锡；通过二次镀铜将显影后的裸露铜面的厚度加厚，然后再镀上一层锡保护，作为蚀刻时的保护剂；

步骤十、蚀刻退锡；用药水剥除抗电镀用途的干膜，然后使用蚀刻液将非导体部分的铜蚀刻掉，接着使用退锡液将导体部分的起保护作用的锡剥除。

步骤十一、阻焊文字；在电路板表面涂上防焊漆，并印刷上文字；

步骤十二、表面处理；通过热风整平、有机涂覆、电镀镍金、化学沉镍金、金手指、沉银和沉锡等方法对电路板表面铜层进行保护处理；

步骤十三、外形处理；根据客户要求的外形完成加工并去除毛刺；

步骤十四、pcb功能测试；根据电性能的要求进行裸板测试；

步骤十五、smt特殊贴片；

步骤十六、外观检查；检查内容：1、缺件，2、短路，3、錯件，4、极性反，5、零件破損，6、零件站立，7、偏移，8、空焊，9、少錫或多錫，10、錫珠和錫渣，11、反向，12、零件側立；

步骤十七、天线模块封装；封装多个天线模块；

步骤十八、天线模块测试；对封装好的天线模块进行测试；

步骤十九、入库；合格品入库。

步骤二中的钻孔具体包括以下步骤：

步骤2.1、一次钻孔；通过机械钻孔的方式钻出设计文件所需的孔径；

步骤2.2、二次钻孔；对钻孔文件做镜像处理后，将线路板上一次完成孔作为背钻定位孔，使用镜像后的钻孔文件二次钻孔，将所有通孔钻透；

步骤2.3、控深钻孔；将需要控深钻孔的孔按钻孔文件要求的直径与深度进行第三次钻孔。

步骤四中的去胶渣具体采用等离子处理法。

等离子处理去除胶渣低温、高效，全程干燥，具有广适性，并且清洗彻底，没有残留物。

步骤十三中的外形处理具体包括以下步骤：

步骤13.1、一次外形处理；

步骤13.2、二次外形处理；

步骤13.3、去毛刺。

使用cnc对电路板进行两次外形处理，使其符合客户要求的形状，然后通过磨边、倒圆角去除毛刺。

步骤十七中的模块封装具体包括以下步骤：

步骤17.1、进行控制模块的封装；

步骤17.2、进行高频线路信号模块的封装。

步骤17.1中的控制模块的封装具体包括以下工艺：

印刷控制模块时刮刀为双印，刮刀速度为620~660mm/s，印刷压力为2.2~2.5kg，脱模速度为0.09~0.12mm/s；

在此参数区间范围内能使线路板锡膏印刷效果达到无偏拉无拉尖不连锡的效果；

控制模块贴装时，贴装速率为25~29%速率进行生产，抛料率控制在0.7%~1%以内；

在此参数区间范围内可以确保射频器件贴装合格率控制在99%以上；

回流焊速度73~79cm/min；

在此参数区间范围内射频器件可达到最佳焊接效果。

步骤17.2中的高频线路信号模块的封装具体包括以下工艺：

印刷高频线路信号模块时刮刀为单印，刮刀速度为530~560mm/s，印刷压力为1.7~2.0kg，脱膜速度为0.08~0.11mm/s生产；

在此参数区间范围内能使高频线路信号模块连接点固定不脱落的最佳设置；

高频线路信号模块贴装时，贴装速率为21~24%速率进行生产，抛料率控制在0.4%~0.7%以内；

在此参数区间范围内能使高频线路信号模块在贴合时对位精准，贴装合格率控制在99%以上；

回流焊速度63~68cm/min。

在此参数区间范围内能使模块二的焊接效果达到最佳。

步骤十八中的天线模块测试具体包括以下步骤：

步骤18.1、环境适应性测试；

步骤18.2、功能测试；

步骤18.1中的环境适应性测试，具体包括以下步骤：

步骤18.1.1、抽选部分封装好的天线模块，送至实验室；

步骤18.1.2、高温测试；

模拟应能承受以下高温环境，并确保模拟结构、功能不受损坏：

存贮：+85℃，达到温度稳定后保持48h；

工作：+80℃，在非工作状态下达到温度稳定并保持此温度2h后启动模拟工作，设备持续工作直到达到热平衡，然后继续保持工作2小时。

步骤18.1.3、低温测试；

模拟应能承受以下低温环境，并确保模拟结构、功能不受损坏：

存贮:-55℃达到温度稳定后保持24h；

工作:在-55℃非工作状态下达到温度稳定并保持此温度2h后启动设备工作。

步骤18.1.4、冲击测试；

模拟的设计应能确保模拟在下述冲击条件下，其结构、功能不受损坏：

功能冲击：后峰锯齿冲击脉冲波形；加速度20g；持续时间11ms；3个相互垂直轴的6个轴向的每个方向施加3次（共18次）冲击。

坠撞安全冲击：后峰锯齿冲击脉冲波形；加速度40g；持续时间11ms；3个相互垂直轴的6个轴向的每个方向施加2次（共12次）冲击。

步骤18.1.5、盐雾测试；

模拟应具有抗盐雾大气影响的能力，在下述条件下模拟所用金属无明显发黑、变暗，金属焊接处无严重腐蚀，金属防护层腐蚀面积占金属防护层面积的30%以下：

氯化钠溶液浓度5%；温度35℃；ph值：6.5～7.2；持续24h盐雾暴露和24h干燥为一个周期，循环2次；其他条件按gjb150.11a的规定。

步骤18.1.6、电磁兼容测试；

模拟在进行设计时，必须注重提高模拟的电磁兼容性能；按照gjb/z25-1991《电子设备和设施的接地、搭接和屏蔽设计指南》和gjb151a-1997《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》执行。

步骤18.2中的功能测试具体包括以下步骤：

步骤18.2.1、发射主通道，将射频调制信号通过高隔离收发开关切换到导通状态，通过功分器分路，然后通过低通滤波器、高线性混频器上变频，然后通过高选择性带通滤波器、两级射频放大器后经过低通滤波和射频开关输出；

由高速采样dac产生的-10dbm，频率为50~450mhz的射频调制信号通过高隔离收发开关hmc435ms8g切换到导通状态，通过功分器jps-3-1w+分路，然后通过低通滤波器、高线性混频器sym-18h+上变频到530~930mhz，然后通过高选择性带通滤波器、两级射频放大器后经过低通滤波和射频开关输出；

步骤18.2.2、激励中频测试端；

用于测试输出的激励信号的频谱特性（杂散指标、谐波抑制能力等）；

步骤18.2.3、收通道自检信号，通过分路的信号通过25db固定衰减器，送至高隔离射频开关，然后再经过一级手动可调衰减器（23.5~33.5db可调）送至功分器产生两路自检信号（频率100~500mhz，信号电平-80~-70dbm）送至接收通道进行检测；

输出激励信号满足频率为530~930mhz、电平为-3~0dbm的指标要求；

输出1db压缩点取决于最后一级中频放大器的特性，按器件的指标为18dbm，减去后级的损耗有2.5db，得到最后输出信号的1db压缩点为15.5dbm，满足指标不小于10dbm的要求；

选用低相噪、低宽带噪声、低杂散的整数分频锁相环（这里选择silicon公司的si4133，提供rf和if两路频率输出，该器件的特点是内部集成了环路滤波器、变容管和谐振器，使电路的形式更简单）提供杂散抑制高于70dbc的本振信号，结合高线性混频器，以及高速dac采样前的滤波处理，满足杂散抑制大于55dbc的指标要求。

自检输出通过调整衰减器的衰减值，可满足-80~-70dbm的输出要求；

收发通道隔离度，从原理框图可看出收发通道之间是通道功分器、衰减器和射频开关连接起来，两者的隔离度包含了两级隔离度大于60的射频开关，再加上两级30db以上的衰减器，同时收发分开进行屏蔽设计，可满足隔离度不小于90db的要求。

本发明的工作原理：

通过流水线加工pcb板并封装控制模块和高频线路信号模块，再经过环境适应性测试和功能测试，检测合格的产品入库，效率高，成品率高。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。