CN107087382A - 一种天线散热一体化收发机结构及制作方法 - Google Patents

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王延
张波
陈东
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Abstract

本发明属于电子设备散热技术领域，针对现有技术存在的问题，本发明提供一种天线散热一体化收发机结构及制作方法。解决接收机小型化一体化设计遇到的散热和集成问题，提高天线散热一体化收发机散热能力以及可靠性。本发明中在PCB基板上散热芯片对应的位置设置通槽；制作具有金属凸台的天线散热一体化单元，所述金属凸台穿过通槽；PCB基板和天线散热一体化单元之间填充高导热率散热材料，通过高温压合将所述PCB基板和天线散热一体化单元压合；金属凸台和散热芯片之间填充导热率散热材料；散热芯片使用导线同PCB基板互连。

Description

一种天线散热一体化收发机结构及制作方法
技术领域
本发明属于电子设备散热技术领域，尤其是一种天线散热一体化收发机结构及制作方法。
背景技术
目前，PCB电路板上高功率密度芯片(大功率射频芯片)的散热主要使用两种方法。一种是PCB板上制作散热通孔，利用通孔将大功率射频芯片的热传导到PCB背面的金属腔体上；另一种是在PCB板内部埋置铜块，利用埋置在PCB板内部的铜块将大功率射频芯片的热传导到PCB背面的金属腔体上。
采用通孔散热主要有以下两个缺点：1、导热率低，一般散热通孔使用树脂填充，树脂材料的导热率较低，而导热率较高的金属仅在通孔四周，对于芯片安装区域导热率提升不大；2、热阻较大，导热路径较长——芯片的热首先传导到PCB上，再通过PCB板将热传导到背面的金属腔体上，这将大大增加散热路径上的热阻，导致散热效率低下。
采用PCB电路板内埋置的铜块进行散热，虽然可以解决导热率低的问题，但是，同样存在导热路径长热阻大的问题。
现代雷达和电子战系统对阵列的性能和体积都提出了更高的要求，特别是要求前端阵列要在更小的体积下却要拥有更高的功率，因此高功率密度芯片的散热成为关键问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种天线散热一体化收发机结构或制作方法。解决接收机小型化一体化设计遇到的散热和集成问题，提高天线散热一体化收发机散热能力以及可靠性。
本发明采用的技术方案如下：
一种天线散热一体化收发机结构的制作方法包括：
在PCB基板上散热芯片对应的位置设置通槽；
制作具有金属凸台的天线散热一体化单元，所述金属凸台穿过通槽；
PCB基板和天线散热一体化单元之间填充高导热率散热材料，通过高温压合将所述PCB基板和天线散热一体化单元压合；
金属凸台和散热芯片之间填充导热率散热材料；
散热芯片使用导线同PCB基板互连。
进一步的，所述天线散热一体化单元是在金属散热板上设置金属凸台，在金属凸台对应表面设置具有天线与散热齿一体结构的散热翅片(该结构既是天线也是散热翅片)。
进一步的，所述根据散热芯片高度以及PCB基板高度，对天线散热一体化单元设置的金属凸台高度进行二次加工，使得散热芯片上表面与PCB基板上表面位于同一水平面。
进一步的，所述高导热率散热材料是高温导电胶。
进一步的，所述PCB基板中散热芯片是高功率密度芯片。
进一步的，所述金属散热翅片构成散热结构的换热量为：
Q＝H*A*ΔT
其中，H为换热系数，A为散热翅片所有外表面的散热面积，ΔT为空气与散热翅片的温度差。
进一步的，所述导线指的是金丝。
一种天线散热一体化收发机结构，应用天线散热一体化收发机结构制作方法制作的，包括：具有金属凸台及散热翅片的天线散热一体化单元；所述金属凸台穿过PCB基板上散热芯片对应的位置设置的通槽；
其中，所述金属凸台穿过通槽；PCB基板和天线散热一体化单元之间填充高导热率散热材料，通过高温压合将所述PCB基板和天线散热一体化单元压合；金属凸台和散热芯片之间填充导热率散热材料；散热芯片使用导线同PCB基板互连。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1)天线散热一体化单元的金属凸台面有较高的导热率，直接使用高导热率散热材料将高功率密度的芯片粘接在凸台上，减少了导热路径降低了热阻，大大提高了散热效率；
2)天线散热一体化单元背面制作天线结构和散热齿一体的结构，增加了散热面积，提高了对流换热，同时通过该结构也完成向空间中辐射电磁波的功能。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明结构主视图。
图2是本发明整体示意图。
图中：1-PCB基板，2-高功率密度芯片(散热芯片)，3-高导热率散热材料，4-天线散热一体化单元，5-金丝。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明制作过程包括：
步骤1：根据需求制作所述PCB基板1，PCB基板在安装高功率密度芯片的位置制作通槽，在天线对应位置制作馈电电路；
步骤2：制作天线散热一体化单元，所述天线散热一体化单元是在金属散热板任一表面设置金属凸台，在金属凸台相对表面设置金属散热翅片。
其中，根据需要设计散热翅片和金属凸台高度。对天热散热单元的金属凸台进行二次加工，金属凸台需要穿过1电路基板，其高度应该保证高功率芯片安装后芯片上表面基本同电路基板齐平，
步骤3：PCB基板1与所述天线散热一体化单元4之间填充高导热率散热材料3；然后通过高温压合将两者压合在一起。
其的数量、大小、位置根据实际高功率密度器件的数量、尺寸、位置决定。
其中，天线散热一体化单元的散热翅片是天线结构，而天线结构采用阶梯槽线的结构形式。阶梯槽线天线的辐射部分高度及宽度决定天线工作频率的下限，阶梯槽线的阶梯开槽设计采用多级阶梯来拟合切比雪夫渐变线从而对天线的阻抗进行匹配。切比雪夫阻抗渐变线在工作频段带内的最大反射系数，表达式为：
式中：β1＝π/λ1是下限频率f1的相位常数；L指的是渐变线长度；Z1指的是渐变线输入端特性阻抗，Z2指的是渐变线输出端特性阻抗。
天线散热一体化单元利用天线结构的换热量为：
Q＝H*A*ΔT
其中，H为换热系数，A为散热翅片所有外表面的散热面积，ΔT为空气与散热翅的温度差。散热翅越高散热效果越好。
金属凸台需要穿过PCB基板1，其高度应该保证高功率芯片安装后芯片上表面基本同PCB基板齐平，金属凸台的数量、大小、位置根据实际高功率密度器件的数量、尺寸、位置决定。
具体实施例一：实现了天线散热一体化收发阵列，实测达到了良好的散热效果和射频性能。具体实施实例如下：阵列尺寸为140mm×90mm×16mm，基板厚2mm，天线高度14mm，阵列布置26个通槽。具体实施方式见图2。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种天线散热一体化收发机结构的制作方法，其特征在于包括：
在PCB基板上散热芯片对应的位置设置通槽；
制作具有金属凸台的天线散热一体化单元，所述金属凸台穿过通槽；
PCB基板和天线散热一体化单元之间填充高导热率散热材料，通过高温压合将所述PCB基板和天线散热一体化单元压合；
金属凸台和散热芯片之间填充导热率散热材料；
散热芯片使用导线同PCB基板互连。
2.根据权利要求1所述的一种天线散热一体化收发机结构的制作方法，其特征在于所述天线散热一体化单元是在金属散热板上设置金属凸台，在金属凸台对应表面设置具有天线与散热齿一体结构的散热翅片；天线的馈电结构集成在PCB基板中。
3.根据权利要求2所述的一种天线散热一体化收发机结构的制作方法，其特征在于根据散热芯片高度以及PCB基板高度，对天线散热一体化单元设置的金属凸台高度进行二次加工，使得散热芯片上表面与PCB基板上表面位于同一水平面。
4.根据权利要求2所述的一种天线散热一体化收发机结构的制作方法，其特征在于所述高导热率散热材料是高温导电胶。
5.根据权利要求2所述的一种天线散热一体化收发机结构的制作方法，其特征在于所述PCB基板中散热芯片是高功率密度芯片。
6.根据权利要求2所述的一种天线散热一体化收发机结构的制作方法，其特征在于所述金属散热翅片构成散热结构的换热量为：
Q＝H*A*ΔT
其中，H为换热系数，A为散热翅片所有外表面的散热面积，ΔT为空气与散热翅片的温度差。
7.根据权利要求2所述的一种天线散热一体化收发机结构的制作方法，其特征在于所述导线指的是金丝。
8.一种天线散热一体化收发机结构，应用天线散热一体化收发机结构的制作方法制作的，其特征在于包括：具有金属凸台及散热翅片的天线散热一体化单元；所述金属凸台穿过PCB基板上散热芯片对应的位置设置的通槽；
其中，所述金属凸台穿过通槽；PCB基板和天线散热一体化单元之间填充高导热率散热材料，通过高温压合将所述PCB基板和天线散热一体化单元压合；金属凸台和散热芯片之间填充导热率散热材料；散热芯片使用导线同PCB基板互连。
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