CN109148421B - 一种微波单片集成电路接地结构及其安装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微波单片集成电路接地结构及其安装工艺，涉及微波单片集成电路领域，其结构包括MMIC芯片、金属腔体、电路板和DC针，DC针与金属腔体之间焊接，DC针与电路板之间焊接，所述金属腔体靠近电路板的一侧设有依次贯通的沉孔一、圆形通道和沉孔二，沉孔一、通道和沉孔二的中心位于同一条轴线上，沉孔一、通道、沉孔二共同将金属腔体内部和外部连通，沉孔一与通道之间形成台阶一，沉孔二与通道之间形成台阶二；DC针包括针头和针身，台阶一能够对针头进行限位，沉孔一内壁与针头之间形成焊料填充区；沉孔二内设有定位垫片，定位垫片中央设有用于针身通过的通孔。本发明解决了在DC针较多时DC针与电路板之间无法正确快速对位的问题。

Description

一种微波单片集成电路接地结构及其安装工艺

技术领域

本发明涉及微波单片集成电路领域，尤其涉及一种微波单片集成电路接地结构及其安装工艺。

背景技术

基础单模块的功放芯片MMIC(即微波单片集成电路)主电源供电和负压偏置分别是从调制电路板加入，其中有主电源+VCC输入、-2V电源输入和GND公共地。MMIC芯片需要安装在一个能够传播电磁波的空腔内，此空腔的表面为金属层(或者整个空腔都是采用金属，下面，将此空腔称作金属空腔)。金属空腔设置在调制电路板上，MMIC芯片设置在金属空腔内部，且通过金属腔体与调制电路板连接。MMIC芯片通过银胶直接粘结在金属腔体上，金属腔体外部再使用银胶与调制电路板外露镀金底层粘结在一起，使电路板地(GND)与MMIC芯片地通过金属腔体形成电源地通路。

每个MMIC芯片工作在低电压大电流状态时，印制板松动时接地不良时，粘结处的电阻增大，相当于在地线回路上等效串联了一只分压电阻，将会导致MMIC芯片的电源电压降低，从而影响MMIC功率降低；印制板接地粘结不良将造成粘结处电阻时大时小，不仅模块功率降低，而且会造成MMIC芯片电源电压高低波动，形成纹波电压，则会导致模块散谱现象，使得整机杂散大；MMIC芯片接地不良还会造成MMIC栅负压波动不稳定，这不仅会造成芯片工作状态不稳定，使输出杂散增大，而且严重者会损坏MMIC芯片，使得整机功率降低。

为解决上述问题，目前的方法是采用螺钉固定电路板的方法，此方法中调制电路板地与金属腔体地之间压接的方法。此方法中主要是通过螺钉固定电路板，让电路板底层露出的镀金层与金属腔体紧密接触而形成地回路。但是，受模块金属腔体平整度和调制板变形的影响往往在螺钉位置周围接地相对良好，但中间位置因螺钉的作用力造成电路板或多或少有翘曲，最终造成接地不良。并且，在生产过程中刷三防漆时，三防漆会流入到电路板与模块金属腔体之间的间隙而造成了绝缘，解决此问题的方法目前是在电路板边缘涂硅胶等封堵三防漆流入，但这会影响了工作效率等问题，即使没有三防漆流入，时间久了电路的镀金层会有氧化，影响接地可靠性，出现以上故障问题。

DC针，也被称作金属针，它的出现可以解决上述问题。DC针在运用到传统电路的时候，在电路板上设置通孔，然后将DC针插入通孔再进行焊接。微波单片集成电路无法直接安装在电路板上，中间有一金属腔体，因此，需要在金属腔体上也设置一同于DC针插入的通孔。现有技术中，在安装时，需要先将DC针穿过金属腔体，再将DC针与金属腔体之间焊接，然后再将调制电路板穿过DC针再进行焊接。但是，现有技术仍然存在以下问题：由于DC针不止一个，此时必须要考虑到多个DC针与电路板对位的问题，如果DC针与金属腔体焊接的一端焊接的位置有偏差，DC针与电路板之间就无法正确快速对位。

发明内容

本发明的目的在于：为解决现有技术中，在DC针较多时，如果DC针与金属腔体焊接的一端焊接的位置有偏差，DC针与电路板之间就无法正确快速对位的问题。本发明提供一种微波单片集成电路接地结构及其安装工艺。

本发明的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种微波单片集成电路接地结构，包括MMIC芯片、金属腔体、电路板和DC针，DC针与金属腔体之间焊接，DC针与电路板之间焊接，所述金属腔体靠近电路板的一侧设有依次贯通的沉孔一、圆形通道和沉孔二，沉孔一、通道和沉孔二的中心位于同一条轴线上，沉孔一、通道、沉孔二共同将金属腔体内部和外部贯通，沉孔一和沉孔二的直径均大于通道的直径，沉孔一与通道之间形成台阶一，沉孔二与通道之间形成台阶二；DC针包括针头和针身，台阶一能够对针头进行限位，沉孔一内壁与针头之间形成焊料填充区；沉孔二内设有定位垫片，定位垫片中央设有用于针身通过的通孔，通孔的直径大于针身直径0.1-0.2mm。

优选地，所述通道的直径为所述针身直径的两倍或两倍以上。

具体地，所属金属腔体为表面涂覆金属层的腔体。

优选地，所述定位垫片的外径比沉孔二的直径小0.1-0.2mm。

另一方面，本发明提供一种微波单片集成电路接地结构的安装工艺，所述结构的金属腔体包括底部和顶部，所述安装工艺包括如下步骤：

步骤1：在金属腔体的底部上需要安装DC针处制备依次贯通的沉孔一、通道和沉孔二，沉孔一、通道和沉孔二的中心位于同一条轴线上，沉孔一、通道、沉孔二共同将金属腔体内部和外部连通，沉孔一与通道之间形成台阶一，沉孔二与通道之间形成台阶二。

步骤2：将DC针的针身依次穿过沉孔一、通道和沉孔二，DC针的针头通过台阶一悬挂，沉孔一内壁与针头之间形成焊料填充区。

步骤3：将带有通孔的定位垫片穿过DC针的针身，置入沉孔一中使定位垫片与台阶二接触。

步骤4：对DC针的针头与台阶一之间进行焊接。

步骤5：将电路板上的接地焊盘穿过DC针，焊盘孔直径大于DC针的针身直径。

步骤6：用螺钉固定电路板，再修剪DC针。

步骤7：对DC针的针身与电路板进行焊接。

步骤8：将金属腔体的顶部安装在金属腔体的底部上。

优选地，所述电路板上的焊盘孔直径大于DC针的针身直径0.2～0.4mm。

优选地，所述通道的直径大于或等于所述针身直径的两倍。

优选地，所述定位垫片的外径比沉孔二的直径小0.1-0.2mm。

采用上述方案后，本发明的有益效果如下：

(1)本发明中，由于加入了定位垫片，定位垫片沉孔二对定位垫片的进行限位，方便确定DC针的中心位置，保证DC针的位置正确的，在后期安装电路板的时候，电路板上的多个孔道能够快速、准确地与多个DC针之间进行对位。

(2)所述通道的直径大于或等于所述针身直径的两倍，也就是说，通道与腔体内部在对沉孔一的进行焊接之前和焊接过程中，腔体非封闭空间，存在空气，保证焊锡自然流动，使针和模块焊接可靠，从而形成一体，接地效果更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的金属腔体结构示意图；

图3为本发明的定位垫片的结构示意图；

图4为图1的局部放大图；

图中标记：1-MMIC芯片，2-金属腔体，2a-底座，2b-上盖，3-电路板，4-DC针，4a-针头，4b-针身，5-沉孔一，6-通道，7-沉孔二，8-台阶一，9-台阶二，10-焊料填充区，11-定位垫片，11a-通孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

MMIC是裸芯片，非常小，长宽只有3mm左右，它的底部全部是地，也是散热部分，在大功率应用场合，芯片工作需要几十安培的大电流。造成的问题一是要增加芯片的热容，问题二是接地回线的连接。通常做法是将MMIC芯片底部通过导电胶粘或者直接焊接在一个金属腔上散热，此时金属腔体既是热容也是芯片的地，金属腔体要和外部电路板(提供芯片电源及控制)地要保证可靠连接，通常是通过粘接或螺钉连接，但这种方式出现的问题已在背景技术中描述。为此现有技术提出的解决方案是通过DC针作为金属腔体和电路板的地连接的桥梁，芯片地粘接在金属腔体－金属腔体与针焊接－针再与电路板地焊接。为解决现有技术中存在DC针与金属腔体的焊接不稳定的问题，同时为了解决在DC针与电路板之间无法快速对位或对位不准确的问题，本发明提供一种微波单片集成电路接地结构及其安装工艺。

如图1和图2所示，本发明的一种微波单片集成电路接地结构，包括MMIC芯片1、金属腔体2、电路板3和DC针4，DC针4与金属腔体2之间焊接，DC针4与电路板3之间焊接。本领域技术人员应当知晓的是，所谓的金属腔体2，是一个腔体的表面(包括内表面和外表面)均涂覆了导电金属的腔体，这个金属腔体2也可以是整个腔体都由金属制成，本实施例中采用了表面涂覆了导电金属的腔体，导电金属可以是金、银等，MMIC芯片1位于金属腔体2的内部，如图1所示。金属腔体2分为底座2a和上盖2b，底座2a和上盖2b是相对的，只是名称不同而言，在本发明中，把与电路板3靠近的一部分叫做底座2a，另一部分叫做上盖2b。

所述金属腔体2靠近电路板3的一侧设有依次贯通的沉孔一5、圆形通道6和沉孔二7，沉孔一5、通道6和沉孔二7的中心位于同一条轴线上，沉孔一5、通道6、沉孔二7共同将金属腔体2内部和外部贯通，沉孔一5和沉孔二7的直径均大于通道6的直径，沉孔一5与通道6之间形成台阶一8，沉孔二7与通道6之间形成台阶二9。通道6也可以为其他对称的结构，最优选为圆形的，形状的选择并不会带来其他意想不到的效果，这是本领域技术人员的常规选择。

本发明中的DC针4，DC代表是直流，通常指直流电源；DC针4实际是合金铜镀金，也可以叫金针或者导电针。

DC针4包括针头4a和针身4b，针头4a实际上就是大头端，针身4b就是一个直径相同的细小圆柱体，针头4a可以为一个整体的大圆柱(相对于针身4b的直径为大，实际上尺寸也很小)，也可以在针身4b的技术上一部分突出形成一个大圆柱，如图1所示的那样，不论哪种，必须要保证台阶一8能够对针头4a进行限位，也就是说，大圆柱部分的直径必须大于通道6的直径，沉孔一5内壁与针头4a之间形成焊料填充区10，也就是说，针头的侧壁与沉孔一5的内侧壁之间不接触，要有一定的距离，这个距离一般为几个毫米的距离，具体地根据整个电路结构的尺寸不同而不同；沉孔二7内设有定位垫片11，定位垫片11具体结构如图3所示，定位垫片11设有用于针身4b通过的通孔11a，通孔11a的直径大于针身4b直径0.1-0.2mm。所述定位垫片11的外径比沉孔二7的直径小0.1-0.2mm，要保证定位垫片11在沉孔二7内不会发生左右移动。

本发明中，由于加入了定位垫片11，定位垫片11沉孔二7对定位垫片11的进行限位，方便确定DC针4的中心位置，保证DC针4的位置正确的，在后期安装电路板3的时候，电路板3上的多个孔道能够快速、准确地与多个DC针4之间进行对位。

所述通道6的直径为所述针身4b直径的两倍或两倍以上，也就是说，通道6与腔体内部在对沉孔一5的进行焊接之前和焊接过程中，腔体非封闭空间，存在空气，保证焊锡自然流动，使针和模块焊接可靠，从而形成一体，接地效果更好，能过大电流。具体的，如果空气不流通，焊料所在的区域只存在于焊料填充区10；相反，如果空气流通，焊料不仅会在焊料填充区10，少许焊料会沿着台阶一8的8a面流动，除了焊料填充区10外，针头4a的4a1面与台阶的8a面也会通过焊料相连，具体如图4所示，使得针头4a与金属腔体2连接更加可靠，保证了DC针4不容易晃动，进一步方便了对位。

本实施例的微波单片集成电路接地结构的安装工艺具体包括如下步骤：

步骤1：在金属腔体2的底部上需要安装DC针4处制备依次贯通的沉孔一5、通道6和沉孔二7，沉孔一5、通道6和沉孔二7的中心位于同一条轴线上，沉孔一5、通道6、沉孔二7共同将金属腔体2内部和外部连通，沉孔一5与通道6之间形成台阶一8，沉孔二7与通道6之间形成台阶二9。

步骤2：将DC针4的针身4b依次穿过沉孔一5、通道6和沉孔二7，DC针4的针头4a通过台阶一8悬挂，沉孔一5内壁与针头4a之间形成焊料填充区10；所述通道6的直径大于或等于所述针身4b直径的两倍。

步骤3：将带有通孔11a的定位垫片11穿过DC针4的针身4b，置入沉孔一5中使定位垫片11与台阶二9接触。

步骤4：对DC针4的针头4a与台阶一8之间进行焊接；所述定位垫片11的外径比沉孔二7的直径小0.1-0.2mm。

步骤5：将电路板3上的接地焊盘穿过DC针4，电路板3上的焊盘孔直径大于DC针4的针身4b直径0.2～0.4mm，焊盘的大小保证了DC针4与电路板3的可靠性焊接，从面实现电路板3和金属腔体2的可靠地连接。焊盘直径是焊盘孔直径的2倍。

步骤6：用螺钉固定电路板3，再修剪DC针4，通常，将DC针4的针身4b修剪到其顶端距离电路板1.5mm即可。

步骤7：对DC针4的针身4b与电路板3进行焊接；先用螺钉固定住电路板3，防止了焊点受力，从而保护了焊点，使得接地更加良好。

步骤8：将金属腔体2的顶部安装在金属腔体2的底部上。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种微波单片集成电路接地结构，其特征在于，包括MMIC芯片(1)、金属腔体(2)、电路板(3)和DC针(4)，DC针(4)与金属腔体(2)之间焊接，DC针(4)与电路板(3)之间焊接；

所述金属腔体(2)靠近电路板(3)的一侧设有依次贯通的沉孔一(5)、圆形通道(6)和沉孔二(7)，沉孔一(5)、通道(6)、沉孔二(7)共同将金属腔体(2)内部和外部贯通，沉孔一(5)和沉孔二(7)的直径均大于通道(6)的直径，沉孔一(5)与通道(6)之间形成台阶一(8)，沉孔二(7)与通道(6)之间形成台阶二(9)；

DC针(4)包括针头(4a)和针身(4b)，台阶一(8)能够对针头(4a)进行限位，沉孔一(5)内壁与针头(4a)之间形成焊料填充区(10)；沉孔二(7)内设有定位垫片(11)，定位垫片(11)中央设有用于针身(4b)通过的通孔(11a)，通孔(11a)的直径比针身(4b)直径大0.1-0.2mm。

2.根据权利要求1所述的一种微波单片集成电路接地结构，其特征在于，所述通道(6)的直径为所述针身(4b)直径的两倍以上。

3.根据权利要求1所述的一种微波单片集成电路接地结构，其特征在于，所属金属腔体(2)为表面涂覆金属层的腔体。

4.根据权利要求1所述的一种微波单片集成电路接地结构，其特征在于，所述定位垫片(11)的外径比沉孔二(7)的直径小0.1-0.2mm。

5.一种微波单片集成电路接地结构的安装工艺，所述结构的金属腔体(2)包括底部和顶部，其特征在于，所述安装工艺包括如下步骤：

步骤1：在金属腔体(2)的底部上需要安装DC针(4)处制备依次贯通的沉孔一(5)、通道(6)和沉孔二(7)，沉孔一(5)、通道(6)和沉孔二(7)的中心位于同一条轴线上，沉孔一(5)、通道(6)、沉孔二(7)共同将金属腔体(2)内部和外部连通，沉孔一(5)与通道(6)之间形成台阶一(8)，沉孔二(7)与通道(6)之间形成台阶二(9)；

步骤2：将DC针(4)的针身(4b)依次穿过沉孔一(5)、通道(6)和沉孔二(7)，DC针(4)的针头(4a)通过台阶一(8)悬挂，沉孔一(5)内壁与针头(4a)之间形成焊料填充区(10)；

步骤3：将带有通孔(11a)的定位垫片(11)穿过DC针(4)的针身(4b)，置入沉孔二(5)中使定位垫片(11)与台阶二(9)接触；

步骤4：对DC针(4)的针头(4a)与台阶一(8)之间进行焊接；

步骤5：将电路板(3)上的接地焊盘穿过DC针(4)，焊盘孔直径大于DC针(4)的针身(4b)直径；

步骤6：用螺钉固定电路板(3)，再修剪DC针(4)；

步骤7：对DC针(4)的针身(4b)与电路板(3)进行焊接；

步骤8：将金属腔体(2)的顶部安装在金属腔体(2)的底部上。

6.根据权利要求5所述的一种微波单片集成电路接地结构的安装工艺，其特征在于，所述电路板(3)上的焊盘孔直径比DC针(4)的针身(4b)直径大0.2～0.4mm。

7.根据权利要求5所述的一种微波单片集成电路接地结构的安装工艺，其特征在于，所述通道(6)的直径大于或等于所述针身(4b)直径的两倍。

8.根据权利要求5所述的一种微波单片集成电路接地结构的安装工艺，其特征在于，所述定位垫片(11)的外径比沉孔二(7)的直径小0.1-0.2mm。

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