CN105789142A - 一种有机基板高密度集成的三维微波电路结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机基板高密度集成的三维微波电路结构，包括内埋置无源器件的微波有机基板、带隔条的铝腔体，密封焊接的接插件，密封焊接的微波绝缘子，腔体上下盖板。微波有机基板通过螺钉固定到腔体隔条上，接插件和微波绝缘子通过焊接固定到腔体上，腔体上下盖板通过激光封焊焊接到腔体上，使腔体内部密封；本发明组装工艺简单，机械强度高，可靠性高，封装体积小。

Description

一种有机基板高密度集成的三维微波电路结构
技术领域
本发明属于微波或毫米波电路与系统的小型化封装技术领域，尤其涉及一种有机基板高密度集成的三维微波电路结构。
背景技术
微波微组装技术（MCM）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，目前普遍采用的微组装技术是基于陶瓷基板（如低温共烧陶瓷LTCC）的，然而陶瓷基板具有制造工艺复杂、价格昂贵、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，但通常的有机基板多采用单面布局，且不能进行裸芯片的微组装，内部不能埋置无源器件，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。
发明内容
为了克服上述陶瓷基板价格昂贵、易脆、焊接器件附着力不强以及有机基板难以减小体积，提高集成度的缺点，本发明提供了一种有机基板高密度集成的三维微波电路结构，该电路结构组装工艺简单、集成度高、机械强度高、价格便宜。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种有机基板高密度集成的三维微波电路结构，其特征在于：包括内置有无源器件的微波有机基板、铝腔体、密封型接插件和腔体上下盖板；所述铝腔体的底部上设置有若干凸起的隔条，所述微波有机基板固定安装于隔条上，铝腔体、隔条和微波有机基板之间形成有若干空腔；所述密封型接插件和微波绝缘子焊接固定于铝腔体上；所述铝腔体的底面和顶面通过激光封焊焊接腔体上下盖板，使铝腔体内部密封；所述铝腔体内焊接有多个供电绝缘子和多个微波绝缘子，用于和外部信号连接。
所述微波有机基板内置的无源器件包括电阻、电容、电感、滤波器等。
所述微波有机基板的上表面和下表面均设置有微波电路，微波有机基板上纵向设置有贯穿微波有机基板的金属化通孔，所述微波有机基板内置有无源器件；所述无源器件通过金属化通孔与微波有机基板上下表面的微波电路相连接。
所述微波有机基板上表面通过导电胶粘接裸芯片和附属器件，下表面全部放置封装器件，以实现微波电路板的电路功能。
所述微波有机基板的下表面通过镀锡形成电路地层，电路地层位于距微波有机基板的下表面边缘3mm范围内。
所述微波有机基板由有机基板（FR4、4350B等材料）混合层压而成，包含10-30层，以保证基板有足够的厚度。
所述微波有机基板可以通过螺钉固定安装于隔条上。
所述铝腔体通过机加工艺形成突出的隔条，隔条将铝腔体分隔为许多凹槽，微波有机基板固定到隔条上后，形成若干空腔。所述微波有机基板上对应空腔的位置放置器件，同时相互分隔的空腔可以起到电磁屏蔽的作用，这对于减小微波电路信号的相互干扰是很重要的。
所述密封型接插件焊接固定到铝腔体上，从而保证电路结构的整体密封。所述密封型接插件尾端的针通过金丝或金带键合与微波有机基板上的焊盘进行连接，以实现模块的小型化；同时由于金丝或金带是软连接，有利于减小接触应力，提高可靠性。
所述铝腔体内焊接有多个供电绝缘子和多个微波绝缘子，用于和外部信号连接。
所述腔体上下盖板通过激光封焊焊接到铝腔体上，实现整个电路模块的整体密封。
本发明具有以下有益效果：
本发明利用微波有机基板内埋置无源器件技术和基板正反面布置电路技术，相当于用一块基板实现三块单面基板的功能，可有效提高微波电路集成密度，减小电路模块体积；采用裸芯片的微组装技术和采用单块基板的一体化集成技术，有利于减少内部模块间互连的接插件，有利于减小体积，提高可靠性；采用接插件的密封焊接和上下盖板的激光封焊，实现电路模块的整体密封，有利于保护内部电路，提高可靠性；铝腔体内设计的特殊隔条，有利于微波有机基板的固定和提高接地性能；微波有机基板、隔条和腔体之间形成的空腔可以起到电磁屏蔽的作用，提高微波电路的电磁兼容性能；
本发明的结构采用通常的有机基板加工技术、通常的铝板机加工技术和通常的焊接技术即可实现，具有工艺简单的优点；金属化通孔内填充的金属用于正反面电路之间信号的连接，在后续装配中不再需要额外的微组装工艺用于正反面电路的连接，简化了组装工艺；基板采用螺钉固定到腔体隔条上，具有机械强度高和接地良好的优点。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图中，附图标记为：1微波有机基板，2铝腔体，3裸芯片，4金属化通孔，5内埋置无源器件，6密封型接插件，7腔体上盖板，8腔体下盖板，9隔条。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括：一块内置有无源器件的微波有机基板1、铝腔体2、密封型接插件6和腔体上下盖板7、8。
所述铝腔体2的底部上设置有若干凸起的隔条9，所述微波有机基板1通过螺钉安装于隔条9上，铝腔体2、隔条9和微波有机基板1之间形成有若干空腔，所述密封型接插件6焊接固定于铝腔体2上；所述铝腔体2的底面和顶面通过激光封焊焊接腔体上下盖板7、8，使铝腔体2内部密封。
所述微波有机基板1的厚度为3mm左右，该微波有机基板1采用基板混合层压技术制造。
所述微波有机基板1上下表面通过微组装工艺形成具有一定功能的微波电路板，贯穿微波有机基板1的金属化通孔4用于微波有机基板1上下表面（正反面）电路连接。
所述微波有机基板1下表面对应隔条9的位置镀锡以形成电路地层。跨越隔条的电路走线采用金属化通孔4结合内层走线的转接方式。
所述微波有机基板1内部埋置有电阻、电容、电感、滤波器等无源器件5，均为分立的无源器件。所述无源器件5均是在微波有机基板1的制造过程中通过焊接和微波有机基板1的压合技术埋入微波有机基板1内，与外部电路的连接通过金属化通孔4实现。
所述铝腔体2，通过机加工艺形成，同时底部形成有若干突出的隔条9，隔条9和铝腔体2形成一体，隔条9的宽度可以为3mm。隔条9将铝腔体2分隔为许多凹槽，加工好的微波有机基板1通过螺钉固定到隔条上，形成若干空腔，以使整体电路结构机械强度高，同时使电路板接地良好。微波有机基板1的下表面对应空腔的位置可以放置器件，同时相互分隔的空腔可以起到电磁屏蔽的作用，这对于减小微波电路信号的相互干扰是很重要的。
多个用于实现微波电路的裸芯片3和附属器件，裸芯片3和附属器件用于实现电路功能，采用导电胶粘接到微波有机基板1上，通过金丝或金带键合实现裸芯片3和微带线以及裸芯片3之间的连接。
所述密封型接插件6焊接固定于铝腔体2上，从而保证电路结构的整体密封。密封型接插件6尾端的针通过金丝或金带键合与微波有机基板1上的焊盘进行连接，以实现模块的小型化，同时由于金丝或金带是软连接，有利于减小接触应力，提高可靠性。
用于电路封装的腔体上下盖板7、8，腔体上下盖板7、8通过激光封焊焊接到铝腔体2上，实现整个电路模块的整体密封。
所述铝腔体2内焊接有多个供电绝缘子和多个微波绝缘子，用于和外部信号连接。
多个供电绝缘子，外部电路或测试仪器通过该供电绝缘子为封装结构内部电路提供直流供电信号和调制信号。绝缘子通过焊接固定到铝腔体2上，绝缘子针通过裹金带压接与内部电路连接；
多个微波绝缘子，外部电路或测试仪器通过该微波绝缘子为封装结构内部电路提供微波信号输入或输出。绝缘子通过焊接固定到铝腔体2上，绝缘子针通过裹金带压接与内部电路连接。
其中，微波有机基板1中有贯穿的金属化通孔4，用于正反面电路之间的微波信号、直流供电信号、调制信号等的连接。通孔与基板电路协同设计，在基板制造时形成。由于该通孔与基板共同形成，保证了基板正反面电路的连接，所以在后续组装中不再需要额外的微组装工艺用于正反面电路的连接，具有工艺简单的优点。
作为一个实例，利用本结构设计了一个微波收发通道三维电路模块。有机基板上表面包含微波电路部分，基板下表面包含频率源和电源分配电路，基板内埋置滤波电容等无源器件，上下表面电路间的信号通过贯穿基板的金属化通孔连接，实现了模块的小型化。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种有机基板高密度集成的三维微波电路结构，其特征在于：包括内置有无源器件的微波有机基板、铝腔体、密封型接插件、密封焊接的微波绝缘子和腔体上下盖板；所述铝腔体的底部上设置有若干凸起的隔条，所述微波有机基板固定安装于隔条上，铝腔体、隔条和微波有机基板之间形成有若干空腔；所述密封型接插件和微波绝缘子焊接固定于铝腔体上；所述铝腔体的底面和顶面通过激光封焊焊接腔体上下盖板，使铝腔体内部密封；所述铝腔体上焊接固定有多个供电绝缘子和多个微波绝缘子，用于和外部信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种有机基板高密度集成的三维微波电路结构，其特征在于：所述微波有机基板的上表面和下表面均设置有微波电路，微波有机基板上纵向设置有贯穿微波有机基板的金属化通孔，所述微波有机基板内置有无源器件；所述无源器件通过金属化通孔与微波有机基板上下表面的微波电路相连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种有机基板高密度集成的三维微波电路结构，其特征在于：所述微波有机基板上表面通过导电胶粘接裸芯片和附属器件形成微波电路，下表面放置封装器件形成微波电路。
4.根据权利要求3所述的一种有机基板高密度集成的三维微波电路结构，其特征在于：所述微波有机基板的下表面通过镀锡形成电路地层，电路地层位于距微波有机基板的下表面边缘3mm范围内。
5.根据权利要求1所述的一种有机基板高密度集成的三维微波电路结构，其特征在于：所述微波有机基板是由10-30层的有机板材混合层压而成。
6.根据权利要求1所述的一种有机基板高密度集成的三维微波电路结构，其特征在于：所述铝隔条将铝腔体分隔为若干凹槽，微波有机基板固定到隔条上后，形成若干空腔。
7.根据权利要求1所述的一种有机基板高密度集成的三维微波电路结构，其特征在于：所述密封型接插件焊接固定到铝腔体上，密封型接插件尾端的针通过金丝或金带键合与微波有机基板上的焊盘进行连接。
8.根据权利要求1所述的一种有机基板高密度集成的三维微波电路结构，其特征在于：所述腔体上下盖板通过激光封焊焊接于铝腔体上。
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