一种射频前端高密度复合基板的制作工艺的制作方法

本发明涉及微波技术领域，具体涉及一种射频前端高密度复合基板的制作工艺。

背景技术：

目前，传统类型的tr组件大部分采用端口一维排布、高频电路二维排布、线路三维排布的方式来实现，也就是微波信号端口为单调线性分布、器件平面分布、线路通过多层板方式分层走线的方式实现，传统类型的tr组件具有集成度和模块化程度高的特点，由于端口位置单调分布，考虑到整机阵列式排布的方式使用，需要将若干组件叠层放置，由专用的波控电路统一控制，必然会导致模块集成度高，而整机集成度相对低的特点；

另一方面，传统类型组件装配时具有人为因素掺杂较多的情况，元器件、组件微波部分电路、直流部分电路需要再次集成，过程中需要人为设计温度梯度，使用不同配比的焊料装配不同的部分的器件与电路，长时间的反复烧结会影响元器件的可靠性，同时生产效率低，影响到整机天线的收发与校正、射频波束形成。

中国专利申请号：201611225482.6公开了一种射频前端电路，包括第一天线、第一射频开关、高频功率放大器、收发器及若干不同频段的射频路径。第一天线通过第一射频开关选择射频路径与高频功率放大器、收发器相连接。射频路径至少包括一个多频段双工路径。多频段双工路径用于收、发频点接近的若干个频段中的一个频段的射频信号；多频段双工路径通过匹配不同的双工器来导通不同频段的射频信号。每个多频段双工路径可以根据移动终端的频段需求通过匹配一相应的双工器来导通频点接近的若干频段中的一个频段的射频信号至收发器的一接收端口，该电路架构可在同一pcb上，通过选贴不同的器件，实现全球大部分地区不同运营商的要求，缩短了制造周期，降低了pcb的成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种射频前端高密度复合基板的制作工艺，射频前端组件采用本工艺制作，能够实现端口二维排布、高频电路三维排布、线路三维排布，借鉴现有的微波复合多层板设计和埋阻技术，能够进一步提高产品的设计灵活性，同时简化装配工艺，提高自动化生产的可能性，并使整机天线效果获得良好的信号完整性。

一种射频前端高密度复合基板的制作工艺，所述复合基板射频前端组件由屏蔽腔、多维微波板、机壳和天线腔体组成，多维微波板采用ro4350与fr4混合层压板作为复合基板，复合基板分为微波层和供电与数字层；

所述制作工艺包括以下步骤:

(1)微波层的制作

微波层用于微波部分电路走线，微波层选用6-10层大小相同、厚度均为0.254mm的ro4350介质板累加而成，相邻的ro4350介质板彼此之间均使用地层进行隔离，且相邻的ro4350介质板采用0.1mm厚度的半固化片ro4450材料进行热压粘结；

(2)供电与数字层的制作

供电与数字层用于电源和数字部分的电源走线，供电与数字层采用fr4多层板工艺制作，选用5-8层大小相同的fr4材质制成均匀厚度的介质板，将多层fr4介质板进行叠加，相邻的fr4介质板也通过采用0.1mm厚度的半固化片ro4450进行热压粘结；

(3)复合基板的制作

将微波层通过0.1mm厚度的半固化片ro4450热压粘结到供电与数字层上，将微波层和供电与数字层中各层彼此之间均采用金属化通孔的方式互联，微波层和供电与数字层也采用金属化通孔的方式互联；

(4)射频前端的封装

组装过程中采用气密封装的形式，将复合基板固定在机壳内，再覆盖上屏蔽腔，最后将整个器件密封至收发天线腔体之内，射频前端的收发单元采用微波数字芯片的形式实现，射频前端的公共端口和校准端口的功分电路采用带状线结构实现；

(5)建模仿真检测

进行多层微波复合基板仿真建模，采用基于信号仿真的一体化设计流程，检测射频前端的信号收发完整性。复合基板采用多层ro4350与fr4混合层压板作为基板。对电路进行高密度布线，减小了产品体积；所有器件连接均采用微组装工艺，避免了电装带来的误差，从而使组件微波性能的一致性得到保证。多层混压板设计时，采用ro4350材料的介质层传输微波信号，fr4材料的介质层用作供电层、数字层。

优选的，所述射频前端组件采用线束带连接的方式与前级电路互联，对外则采用绝缘子烧结的方式与天线互联。

优选的，所述射频前端组件的天线单元为8行×16列天线单元。

优选的，所有器件连接均采用微组装工艺。

优选的，所述射频前端的公共端口和校准端口的功分电路采用带状线结构。

优选的，在射频前端的天线单元的馈电口附近引出弱耦合口进行能量耦合，通过垂直互连传送到复合基板的校正网络层。射频前端组件的功分网络包括收发功分网络和多位耦合校正网络，收发功分网络和所述多位耦合校正网络分别置于复合基板的不同层面且通过地层隔离。

本发明的优点在于：射频前端组件采用本工艺制作，能够实现端口二维排布、高频电路三维排布、线路三维排布，借鉴现有的微波复合多层板设计和埋阻技术，能够进一步提高产品的设计灵活性，同时简化装配工艺，提高自动化生产的可能性，并使整机天线效果获得良好的信号完整性。

附图说明

图1为本发明的微波层示意剖面图；

图2为本发明的供电与数字层；

图3为本发明的建模仿真检测中的信号完整性测试设计流程图；

图4为本发明的电路与天线连接示意图；

图5为本发明的校正耦合原理图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图5所示，一种射频前端高密度复合基板的制作工艺，所述复合基板射频前端组件由屏蔽腔、多维微波板、机壳和天线腔体组成，多维微波板采用ro4350与fr4混合层压板作为复合基板，复合基板分为微波层和供电与数字层；

所述制作工艺包括以下步骤:

(1)微波层的制作

如图1所示，微波层用于微波部分电路走线，微波层选用6-10层大小相同、厚度均为0.254mm的ro4350介质板累加而成，相邻的ro4350介质板彼此之间均使用地层进行隔离，且相邻的ro4350介质板采用0.1mm厚度的半固化片ro4450材料进行热压粘结；从剖面图中可以看到，微波层选用厚度为0.254mm的ro4350介质板用于传输微波信号，彼此之间均有地层隔离，制作时采用0.1mm厚度的半固化片ro4450进行热压粘结，确保各层之间紧密贴合，防止板层剥落。由于ro4450材料的介电常数为3.52，与ro4350材料的介电常数接近，因此，采用该材料的介质板作为半固化层与ro4350混压时，不会造成因介质不均匀而影响信号传输的问题。

(2)供电与数字层的制作

如图2所示，供电与数字层用于电源和数字部分的电源走线，供电与数字层采用fr4多层板工艺制作，选用5-8层大小相同的fr4材质制成均匀厚度的介质板，将多层fr4介质板进行叠加，相邻的fr4介质板也通过采用0.1mm厚度的半固化片ro4450进行热压粘结；对于供电与数字层，采用传统的fr4多层板工艺制作，彼此之间采用半固化片ro4450材料用于多层之间的粘合。

(3)复合基板的制作

将微波层通过0.1mm厚度的半固化片ro4450热压粘结到供电与数字层上，将微波层和供电与数字层中各层彼此之间均采用金属化通孔的方式互联，微波层和供电与数字层也采用金属化通孔的方式互联；

(4)射频前端的封装

组装过程中采用气密封装的形式，将复合基板固定在机壳内，再覆盖上屏蔽腔，最后将整个器件密封至收发天线腔体之内，射频前端的收发单元采用微波数字芯片的形式实现，射频前端的公共端口和校准端口的功分电路采用带状线结构实现；复合基板射频前端组件设计时，采用一体化的设计，将大部分或者所有的端口、高频电路、整体波控电路做成一体，可以实现产品小型化、高集成度，设计灵活性与可生产性有效提高。

(5)建模仿真检测

如图3所示，进行多层微波复合基板仿真建模，采用基于信号仿真的一体化设计流程，检测射频前端的信号收发完整性。引入信号完整性(signalintegrity，以下简称si)理论，重点挖掘微波复合基板传输路径的“传输线效应”和“过孔的分布参数效应”对信号传输的影响机理，采用基于信号仿真的一体化设计流程，使多层微波复合基板获得良好的信号完整性性能。

如图4所示，所述射频前端组件采用线束带连接的方式与前级电路互联，对外则采用绝缘子烧结的方式与天线互联。

所述射频前端组件的天线单元为8行×16列天线单元。

所有器件连接均采用微组装工艺。

所述射频前端的公共端口和校准端口的功分电路采用带状线结构。

如图5所示，射频前端组件多层微波复合基板的功分网络包括收发功分网络和多位耦合校正网络，收发功分网络和多位耦合校正网络分别置于电路板的不同层面且通过地层隔离，收发功分网络和多位耦合校正网络分别是128路功分网络，采用中间层带线传输的方式实现，由微带与带线互联的方式与128路t/r通道相连，在射频前端的天线单元的馈电口附近引出弱耦合口进行能量耦合，通过垂直互连传送到复合基板的校正网络层，在8行×16列天线单元的馈电口附近引出弱耦合口进行能量耦合通过垂直互连传送到复合基板的校正网络层。

具体实施方式及原理：

设计时采用多层微波垂直互联技术，组件将微波部分、数字部分、电源部分的走线分别置于不同的电路层上面，各层之间采用地层隔离，彼此之间采用金属化通孔的方式互联，射频前端组件采用多层ro4350与fr4混合层压板作为基板；

对电路进行高密度布线，减小了产品体积，所有器件连接均采用微组装工艺，避免了电装带来的误差，从而使组件微波性能的一致性得到保证，多层混压板设计时，采用ro4350材料的介质层传输微波信号，fr4材料的介质层用作供电层、数字层；

微波层选用厚度为0.254mm的ro4350介质板用于传输微波信号，彼此之间均有地层隔离，制作时采用0.1mm厚度的半固化片ro4450进行热压粘结，确保各层之间紧密贴合，防止板层剥落，由于ro4450材料的介电常数为3.52，与ro4350材料的介电常数接近，因此，采用该材料的介质板作为半固化层与ro4350混压时，不会造成因介质不均匀而影响信号传输的问题，对于供电与数字层，采用传统的fr4多层板工艺制作，彼此之间采用半固化片ro4450材料用于多层之间的粘合；

再采用微波数字多芯片封装技术，射频前端组件的收发单元大量采用微波数字芯片的形式实现，组装过程中采用气密封装的形式，将器件密封至收发腔体之内，提高组件的可靠性；

对多层微波复合基板仿真建模，引入信号完整性理论，重点挖掘微波复合基板传输路径的“传输线效应”和“过孔的分布参数效应”对信号传输的影响机理，采用基于信号仿真的一体化设计流程，使射频前端组件获得良好的信号完整性性能，在8行×16列天线单元的馈电口附近引出弱耦合口进行能量耦合，通过垂直互连传送到复合基板的校正网络层。

基于上述，本发明射频前端组件采用本工艺制作，能够实现端口二维排布、高频电路三维排布、线路三维排布，借鉴现有的微波复合多层板设计和埋阻技术，能够进一步提高产品的设计灵活性，同时简化装配工艺，提高自动化生产的可能性，并使整机天线效果获得良好的信号完整性。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。