CN108258393A - 一种k波段小型化毫米波t/r组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种K波段小型化毫米波T/R组件，包括上下分立的两个腔体，上腔体为进行微组装的射频腔体，下腔体为进行电装工艺的控制腔体，上下腔体通过一对微矩形连接器进行电气连接；上腔体内烧焊固连多层PCB控制板，多层PCB控制板内部有若干走线层，各层之间通过盲孔进行电气连接，多层PCB控制板的顶部做镀软金处理；烧焊后多层PCB板的顶部与上腔体的底部处于同一水平面上；单层射频微带板以及裸芯片通过导电胶粘接在多层PCB控制板的上方，裸芯片的供电由PCB控制板顶部的Pad提供，Pad通过金丝键合到芯片上。本发明具有小型化、高度集成化的优点。

Description

一种K波段小型化毫米波T/R组件
技术领域
本发明涉及射频微波电路技术领域，尤其涉及一种小型化T/R组件
背景技术
当前有源相控阵雷达已经成为国内外雷达发展的主流方向，并且雷达在向小型化、轻型化方向发展，雷达系统的小型化必然要求微波T/R组件的小型化。目前正在兴起的瓦片式T/R组件虽然在尺寸上具有明显优势，但是现在工艺水平下其复杂的装配性、较差的可调试性、较高的结构不稳定性以及不稳定的电性能制约了其应用，无法大规模装配雷达设备。而采用多层PCB控制板和单层微波板混合技术的小型化微波T/R组件结构稳定，装配工艺成熟，可调试性强，适合目前雷达设备发展的需要。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种小型化、高度集成化的T/R组件，使得相控阵有源阵面具有小型化、与环境共形等特点，满足雷达平台的需求，在未来相控阵雷达中将有广泛的应用前景。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种K波段小型化T/R组件，包括上下分立的两个腔体，上腔体为进行微组装的射频腔体，里面分布有PCB多层控制板、裸芯片以及单层射频微带板；下腔体为进行电装工艺的控制腔体，里面分布有封装形式的控制器件，上下腔体通过一对微矩形连接器进行电气连接，控制接口位于下腔体中；所述的上腔体内烧焊固连多层PCB控制板，多层PCB控制板内部有若干走线层，各层之间通过盲孔进行电气连接，多层PCB控制板的顶部做镀软金处理；烧焊后多层PCB板的顶部与上腔体的底部处于同一水平面上；单层射频微带板以及裸芯片通过导电胶粘接在多层PCB控制板的上方，裸芯片的供电由PCB控制板顶部的Pad提供，Pad通过金丝键合到芯片上。
多层PCB控制板中的金属隔离墙正常厚度为1mm，粘接裸芯片处的厚度为0.6mm。
本发明的有益效果是：
(1)采用上下分腔的设计有效解决了T/R组件水平方向尺寸过大的问题，同时分腔设计将器件分腔放置，有效避免了器件密集放置之间的干扰。
(2)采用多层PCB控制板内嵌的方法，采用成熟的烧焊工艺，一方面可以减少T/R组件的垂直高度，另一方面可以保证T/R组件的稳定性。
(3)采用多层PCB控制板和单层微带板垂直混用的技术不但节省空间，而且控制板信号更加接近芯片Pad，避免了长距离的控制走线。
(4)金属隔离墙采用不同厚度交错的结构既减轻了T/R组件的重量，又增大了通道的实际可利用空间。
附图说明
图1为K波段小型化T/R组件的结构示意图。
图2为T/R组件的内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明基于多层PCB控制板与单层微波射频板混合粘贴技术，通过对微波裸芯片、微波传输线以及控制信号线的合理布局，实现收发单通道间距仅为6.15mm，具有高集成化、利于小空间装配的小型化毫米波T/R组件。
本发明采用的设计方案是：K波段小型化T/R组件采用分腔设计，上腔体采用微组装工艺，对控制裸芯片以及射频裸芯片进行微组装；下腔体采用普通电装工艺，对控制封装器件进行电装。上下两腔体通过微矩形接口进行电气连接，实现上下两腔体信号的传输。这种分腔设计的方式，保证了T/R组件的在纵向尺寸满足的条件下横向尺寸的减小，有利于T/R组件的小型化。
K波段小型化T/R组件上腔体内嵌一块8层PCB异形控制板。控制板材料为普通环氧树脂板，共含有8层走线，4层介质，每层介质的厚度为0.254mm。板子的总厚度为1mm左右，为一个具有缝隙的异形板，腔体局部向下挖1mm异形槽，便于和控制板共形内嵌，内嵌后控制板和腔体底面在同一水平面上，控制板通过共晶烧焊烧焊在腔体里面。这种将控制板内嵌在腔体里面方式保证了腔体空间的最大化利用。
8层PCB控制板的顶部镀软金处理，金层的厚度为3～5um，适用于金丝键合。将传输微波射频信号的单层微带板以及裸芯片用导电胶粘在内嵌在腔体里的PCB控制板上，芯片的电压以及控制信号由PCB控制板顶部Pad提供，与芯片进行金丝键合。这种多层PCB控制板和单层微带板垂直混用的技术不但没有增加组件的垂直高度，而且在水平方向最大限度利用了有效空间，实现了T/R组件的小型化。
通道之间的金属隔离墙采用厚度变化的交错状结构，最后的地方厚度为1mm，最薄处仅为0.6mm，将局部墙厚做小可以在通道间距6.15mm不变的情况下，便于裸芯片的金丝键合，大大缩小了通道间距，避免了键合劈刀无法在窄腔内金丝键合而必须拓宽通道的弊端，实现了通道间距的最小化。
如图1所示，K波段小型化T/R组件包括上下分立的腔体1和腔体2，腔体1为进行微组装的射频腔体，里面分布有异形PCB多层控制板、裸芯片以及单层射频微带板等；腔体2为进行电装工艺的控制腔体，里面分布有封装形式的控制器件，腔体1和腔体2通过一对微矩形连接器3进行电气连接，整个组件的控制接口4位于下腔体2中。
多层控制PCB板5通过烧焊台烧焊在上腔体1里面，PCB控制板为一个异形结构，里面有8层走线层，层与层之间通过盲孔进行电气连接，板子的顶部做镀软金处理，金层厚度3～5um，以便进行金丝键合，如图2中虚线区域所示，烧焊后多层PCB板的顶部与腔体1的底部处于同一水平面上；单层射频微带板6以及裸芯片7通过导电胶粘接在多层PCB控制板的上方，裸芯片的供电由PCB控制板顶部的Pad来提供，通过金丝键合到芯片上。
图2中的金属隔离墙8正常厚度为1mm，局部厚度最窄处为0.6mm，厚度为0.6mm处靠近隔离墙处有粘接的裸芯片，正常键合劈刀头的直径为1.6mm，因此为了金丝键合劈刀头可以正常金丝键合，隔离墙需要局部削去0.4mm厚度。
本发明在使用时，使用者应首先根据有源相控阵雷达工作的要求，确定合理可行的尺寸，在设计中合理布局，最大限度实现T/R组件的小型化。

Claims (2)

1.一种K波段小型化毫米波T/R组件，包括上下分立的两个腔体，其特征在于：上腔体为进行微组装的射频腔体，里面分布有PCB多层控制板、裸芯片以及单层射频微带板；下腔体为进行电装工艺的控制腔体，里面分布有封装形式的控制器件，上下腔体通过一对微矩形连接器进行电气连接，控制接口位于下腔体中；所述的上腔体内烧焊固连多层PCB控制板，多层PCB控制板内部有若干走线层，各层之间通过盲孔进行电气连接，多层PCB控制板的顶部做镀软金处理；烧焊后多层PCB板的顶部与上腔体的底部处于同一水平面上；单层射频微带板以及裸芯片通过导电胶粘接在多层PCB控制板的上方，裸芯片的供电由PCB控制板顶部的Pad提供，Pad通过金丝键合到芯片上。
2.根据权利要求1所述的K波段小型化毫米波T/R组件，其特征在于：多层PCB控制板中的金属隔离墙正常厚度为1mm，粘接裸芯片处的厚度为0.6mm。
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