一种用于微波自封装平台的自组装微流道设计与实现方法与流程

本发明涉及微波电路器件技术领域，特别是涉及一种用于微波自封装平台的自组装微流道设计与实现方法。

背景技术：

在传统微波应用场景，为增加器件的热可靠性和功率容量，大功率微波部件往往具备较大体积，这也造成了传统大功率微波器件体积笨拙。相比之下，新型的微波自封装平台将封装和结构融合设计实现了微波器件小型化，但其面向大功率微波应用，该结构的功率容量的提升目前尚无有效方法。提高该种结构的功率容量将为新型高性能大功率微波器件设计提供优良平台。

大功率条件下微波功率损耗造成的热效应是影响微波器件可靠性的关键因素，也是制约微波器件功率容量的关键问题。如何确保微波器件尤其是小型微波器件的热可靠性是微波器件设计必须考虑的。为避免改变器件整体特性从而增加器件的设计复杂性，最有效的提高热可靠性的方法是在不改变器件主体结构基础上增加器件的散热渠道，其中通过流体存储热量，并形成流体流动带走热量成为保持器件小型化条件下实现高热可靠性的最有效方法。

因此，如何通过大功率微波器件热可靠性的提升，以实现提高自封装器件的大功率特性，成为首先要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，为提高自封装器件的大功率特性而提供一种用于微波自封装平台的自组装微流道设计与实现方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种用于微波自封装平台的自组装微流道设计与实现方法，采用多层预加工的介质板堆叠实现形成流体循环散热用的微流体通道；所述介质板的表面预加工形成有流体循环用的槽型沟道，两个所述介质板扣合后借助扣合的所述槽型沟道形成微流体通道。

其中，所述微流体通道的内部填充液体，并借助泵循环散热系统实现微波自封装平台内部的热交换以提高微波自封装平台的功率容量特性。

其中，所述微流体通道通过连接的外部转接管道及流体外循环管道与所述泵循环散热系统连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出的用于微波自封装平台的自组装微流道设计与实现方法，可以与自封装平台的设计过程相融合，尤其克服了传统微流道设计中必须专门通过灌封模具实现单独微流道工艺的复杂性，且并不会带来额外的加工工艺和材料成本，尤其适合于提高面向大功率微波应用的自封装平台热可靠性和功率容量。

附图说明

图1是带有半槽的自封装平台单层介质板的示意图。

图2是双层介质板贴合之后形成的带有微流道的功能介质的示意图。

图3是具有自组装微流道结构的微波自封装平台的示意图。

图4是整套带有微流体循环散热的微波自封装平台的示意图。

图中：1.介质板，2.半圆型槽道，3.闭合圆型微流道，4.带有闭合圆型微流道的功能介质板，5.功能电路走线，6.功能地走线，7.外部转接管道，8.流体外循环管道，9.流体循环泵，10.循环泵散热器，11.循环泵液体存储箱。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

由于微波自封装平台的微流体散热结构的实现依赖于混合于微波腔体中的流体管道，而自封装传输线平台的主体是通过层叠介质板及金属层构成自封装腔体结构，该种层叠介质板与金属结构使得微流体通道的实现，可通过单层过孔介质板叠加后自组装实现，具有与自封装平台兼容的加工方式，从而使得自封装微流体技术相融合，可实现大功率微波器件小型化设计。

本发明中，是使用带有槽型的介质板的堆叠实现自封装平台的自组装微流体通道。其中，在每层介质板加工过程中预先设定槽道，通过自封装平台的直接装配工艺实现自组装微流体通道。该结构的微通道的设计实现过程无需专门的模具与灌封工艺，避免了传统微流道加工采用模具灌注加工导致的复杂加工环节，尤其可与基于堆叠方法实现的自封装平台结合。

如图1所示，可以是通过铣削操作在用于微波特性控制的介质板1的介质层表面加工半圆形槽道2，形成蛇形的液体循环通道。其中半圆形的槽道起始点保持与介质边缘等齐，以便外部液体接入循环通道。

如图2所，将图1中具有半圆型槽道的介质板反向扣合之后就形成了闭合圆型微流道3。

如图3所示，将带有闭合圆型微流道3的功能介质板4通过堆叠工艺与功能电路走线5、功能地走线6组合，形成具有自组装微流道结构的微波自封装平台，微流道介质板贴合于功能电路走线5和功能地走线6之间，微流道通道尤其针对功能电路走线的热量形成散热循环。

需要说明的是，对于横向平面的微流体通道的实现可依赖于介质板上双面的槽型沟道堆叠构成微管道，也可通过多层过孔的介质板堆叠实现纵向微流道。该过程辅助以pdms材料作为粘合剂实现多层介质板和金属板件的密合。

另外，需要说明的是，所述微流体通道可存在于微波传输线的地平面和信号走线之间，也可存在于地平面与封装结构之间，或者两者兼有。

如图4所示，通过将带有闭合圆型微流道3的功能介质板植入功能走线上下两层，可以实现上下两层的热循环通道。通过外部转接管道7实现上下两层循环微流道的连通，进一步通过流体外循环管道8将整个闭合圆型微流道与流体循环泵9连接，流体循环泵9后连接有循环泵液体存储箱11，循环泵液体存储箱外加循环泵散热器10，用于循环流体的散热。

通过以上技术方案，实现流体在整个上下管道中的流通循环从而实现自封装平台与散热器的热平衡，进而保证自封装平台的温度稳定性提高热可靠性和功率容量。

需要说明的是，本发明中，针对调节自封装平台部分的电磁特性，还可使用液态金属作为电信号传输媒介，通过液态金属的流动改变器件特性，实现可调自封装平台器件。

本发明通过与自封装平台结合的设计实现方法，通过自封装平台的多层槽型介质板以及金属板堆叠实现流体管道，克服了传统微波器件微流道设计必须铺设专门的流体管道的设计实现缺点，尤其克服了微流道设计复杂的缺点。

本发明的实现方法与自封装平台实现方法兼容，可在实现自封装平台的同时将微流道植入器件设计之初，使得设计过程简化，实现大功率微波器件热可靠性的提升。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种用于微波自封装平台的自组装微流道设计与实现方法，采用多层预加工的介质板堆叠实现形成流体循环散热用的微流体通道；所述介质板的表面预加工形成有流体循环用的槽型沟道，两个所述介质板扣合后借助扣合的所述槽型沟道形成微流体通道。本发明可以与自封装平台的设计过程相融合，尤其克服了传统微流道设计中必须专门通过灌封模具实现单独微流道工艺的复杂性，且并不会带来额外的加工工艺和材料成本，尤其适合于提高面向大功率微波应用的自封装平台热可靠性和功率容量。

技术研发人员：陈雄;马凯学
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2019.05.27
技术公布日：2019.08.16