CN112038319A - 基于htcc工艺的三维垂直互联结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于HTCC工艺的三维垂直互联结构及其制备方法，属于微波毫米波及太赫兹技术领域。基于HTCC工艺的三维垂直互联结构包括基板组和两个微带线，基板组上设置有由上至下垂直贯穿基板组的信号传输通孔、以及环绕信号传输通孔设置的多个屏蔽通孔，多个屏蔽通孔与信号传输通孔形成类同轴结构，用于屏蔽电磁干扰，多个屏蔽通孔和信号传输通孔内分别填充有导电体，两个微带线通过位于信号传输通孔内的导电体实现信号传输。本发明还提供了一种基于HTCC工艺的三维垂直互联结构的制备方法。本发明提供的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构及其制备方法，有效降低了信号泄漏风险，避免了外界电磁干扰对微波信号传输造成不良影响。
Description
技术领域
本发明属于微波毫米波及太赫兹技术领域，更具体地说，是涉及一种基于HTCC工艺的三维垂直互联结构及其制备方法。
背景技术
随着单片微波集成电路和组装互联技术的快速发展，有源相控阵技术在电子装备中得到越来越广泛的应用。先进的相控阵天线需要大量重量轻、体积小、高可靠和低成本的微波组件，推动微波电路技术向单片微波集成电路、多芯片模块和三维集成电路方向发展。在三维微波组件的研制中，迫切需要新材料、新封装和新互联工艺。垂直互联作为三维集成封装的关键技术之一，是实现组件小型化的重要途径。
目前，普遍采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术、MEMS体硅工艺来制作高密度T/R组件一体化基板，并将其放置在金属外壳中以起到机械防护、电磁屏蔽和气密封装的作用。随着T/R组件不断向小型化、轻量化方向的进一步发展，这种金属外壳的封装形式越来越显示出局限性。在微波甚至更高的频段，垂直互联结构会出现电不连续性效应，引起较强的电磁辐射和耦合，造成微波信号传输时的强反射及高插损。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于HTCC工艺的三维垂直互联结构及其制备方法，旨在解决目前的垂直互联结构会出现电不连续性效应，引起较强的电磁辐射和耦合，造成微波信号传输时的强反射及高插损的技术问题。
一方面，提供了一种基于HTCC工艺的三维垂直互联结构，包括基板组和两个微带线，所述基板组上设置有由上至下垂直贯穿所述基板组的信号传输通孔、以及环绕所述信号传输通孔设置的多个屏蔽通孔，多个所述屏蔽通孔与所述信号传输通孔形成类同轴结构，用于屏蔽电磁干扰，多个所述屏蔽通孔和所述信号传输通孔内分别填充有导电体，两个所述微带线通过位于所述信号传输通孔内的导电体实现信号传输；所述基板组包括层叠设置的多个基板，每个所述基板的上表面和下表面上均设置有金属化层，其中用于接地的金属化层上开设有沿厚度方向贯穿相应金属化层的通孔，所述通孔与所述信号传输通孔同轴设置，所述通孔的直径大于所述信号传输通孔的直径，且所述通孔的侧壁与相应导电体的裸露部分的侧壁之间形成等效电容。
进一步地，所述基板组的上表面和下表面上均设置有向内凹陷、用于安装相应所述微带线的安装槽。
进一步地，位于上方的所述微带线的顶面与所述基板组的上表面齐平，位于下方的所述微带线的底面与所述基板组的下表面齐平。
进一步地，所述安装槽包括位于多个所述屏蔽通孔围成的空腔内的圆形部、以及与所述圆形部连通的平直部，所述平直部沿所述圆形部的径向延伸至所述基板组的侧面。
进一步地，所述基板组上还设置有由上至下贯穿所述基板组的接地通孔，所述接地通孔位于多个屏蔽通孔围成的空腔外。
进一步地，所述基于HTCC工艺的三维垂直互联结构为适于0-20GHz信号传输的第一结构体，或适于20-40GHz信号传输的第二结构体，当所述基于HTCC工艺的三维垂直互联结构为第一结构体时，所述微带线为适于0-20GHz信号传输的第一线体；当所述基于HTCC工艺的三维垂直互联结构为第二结构体时，所述微带线为适于20-40GHz信号传输的第二线体。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：与现有技术相比，在基板组上加设了环绕信号传输通孔设置的屏蔽通孔，有效降低了信号泄漏风险，同时避免了外界电磁干扰对微波信号传输造成不良影响，保证了信号传输的稳定性。与此同时，本实施例还在用于接地的金属化层上开设了沿厚度方向贯穿相应金属化层的通孔，将信号传输通孔用于与微带线连接的一端与相应金属化层隔开，进而保证了微带线与导电体连接处信号传输的稳定性。
另外，基板组采用多个氧化铝基板通过HTCC工艺层叠制成，相较LTCC工艺制得的基板组，本实施例提供的基板组有着更高的热导率和更高的机械强度，使用时通过焊接可伐外框、平行缝焊自身能够实现气密性，进而可有效提高T/R组件的整体性能。本发明实施例提供的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构采用微带线作为输入输出端口，易于与其他微波毫米波结构进行集成，能够满足器件、模块和组件的高功率、高密度、小型化和高可靠要求，具有广泛的应用前景。
另一方面，提供了一种基于HTCC工艺的三维垂直互联结构的制备方法，包括以下步骤：
采用HTCC氧化铝工艺，制备基于HTCC工艺的三维垂直互联结构中的基板组、信号传输通孔、屏蔽通孔；
开设所述通孔，其中所述通孔的直径大于所述信号传输通孔的直径且小于多个所述屏蔽通孔围成空腔的内径；
将所述信号传输通孔与微带线进行阻抗匹配，确定微带线的结构；
根据信号所处频段，选取相应的微带线安装至所述基板组上，使分设于所述基板组上表面和下表面的两个微带线通过所述信号传输通孔实现信号传输。
进一步地，所述通孔开设时依据公式为
其中，C为所述通孔的侧壁与相应导电体的穿出端之间形成的等效电容，R为所述通孔的直径，D为所述信号传输通孔内导电体的直径，εr为所述基板组的介电常数，ε0为空气介电常数，h为所述微带线的介质厚度，t为所述微带线的厚度。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：与现有技术相比，采用了HTCC工艺层进行基板组、信号传输通孔和屏蔽通孔的制备，使得整个结构具有机械强度高、工艺成熟、简单等技术优势。
在基板组上加设了环绕信号传输通孔设置的屏蔽通孔，有效降低了信号泄漏风险，同时避免了外界电磁干扰对微波信号传输造成不良影响，保证了信号传输的稳定性。与此同时，本实施例还在用于接地的金属化层上开设了沿厚度方向贯穿相应金属化层的通孔，将信号传输通孔用于与微带线连接的一端与相应金属化层隔开，进而保证了微带线与导电体连接处信号传输的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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。
图1为本发明实施例提供的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构的使用状态结构示意图一；
图2为本发明实施例提供的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构的使用状态结构示意图二；
图3为本发明实施例提供的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构中通孔的开设位置示意图；
图4为沿图2中A-A线的剖视结构图；
图5为沿图2中B-B线的剖视结构图；
图6为本发明实施例所采用的信号传输通孔与屏蔽通孔相对位置结构示意图；
图7为本发明实施例所采用的通孔与微带线相对位置结构示意图。
图中：100、基板组；200、微带线；300、金属化层；400、信号传输通孔；500、屏蔽通孔；600、通孔；700、安装槽；710、圆形部；720、平直部。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
请一并参阅图1至图7，现对本发明实施例提供的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构进行说明。所述基于HTCC工艺的三维垂直互联结构，包括基板组100和两个微带线200。具体为，基板组100包括层叠设置的多个氧化铝基板，每个氧化铝基板上均进行双面图案金属化处理。
基板组100上设置有由上至下垂直贯穿基板组100的信号传输通孔400、以及环绕信号传输通孔400设置的多个屏蔽通孔500。多个屏蔽通孔500与信号传输通孔400形成类同轴结构，用于屏蔽电磁干扰。多个屏蔽通孔500和信号传输通孔400内分别填充有导电体，两个微带线200通过位于信号传输通孔400内的导电体实现信号传输。
基板组100包括层叠设置的多个基板，每个基板的上表面和下表面上均设置有金属化层300，其中用于接地的金属化层300上开设有沿厚度方向贯穿相应金属化层300的通孔600，通孔600与所信号传输通孔400同轴设置，通孔600的直径大信号传输通孔400的直径，且通孔600的侧壁与相应导电体的裸露部分的侧壁之间形成等效电容。这里所说的用于接地的金属化层300是指位于两个基板之间的金属化层300。
为便于描述，下文部分内容将“基于HTCC工艺的三维垂直互联结构”简称为“垂直互联结构”。
使用时，将用于传输信号的两个微带线200分别安装至模板组的上表面和下表面上，并将两个微带线200分别与信号传输通孔400的两端连接，使得其中一个微带线200的信号可通过信号传输通孔400传递至另一个微带线200上，进而实现微波信号的传输。
当微波信号通过类同轴结构进入微带线200传输时，信号的场结构会发生转变，在微带线200与导电体的连接处还会形成不连续效应。为保证信号可靠、稳定传输，在用于接地的金属化层300上开设了接地开孔，并将另一个金属化层300位于信号传输通孔400周围的部分去除，以使相应微带线200与信号传输通孔400的相应端部连接时，不会与相应金属化层300连通，进而保证了信号的稳定传输。具体的，通孔600的直径大于信号传输通孔400的直径且小于多个屏蔽通孔500围成的空腔直径。
本发明实施例提供的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构，与现有技术相比，在基板组100上加设了环绕信号传输通孔400设置的屏蔽通孔500，有效降低了信号泄漏风险，同时避免了外界电磁干扰对微波信号传输造成不良影响，保证了信号传输的稳定性。与此同时，本实施例还在用于接地的金属化层300上开设了沿厚度方向贯穿相应金属化层300的通孔600，将信号传输通孔400用于与微带线200连接的一端与相应金属化层300隔开，进而保证了微带线200与导电体连接处信号传输的稳定性。
另外，基板组100采用多个氧化铝基板通过HTCC工艺层叠制成，相较LTCC工艺制得的基板组100，本实施例提供的基板组100有着更高的热导率和更高的机械强度，使用时通过焊接可伐外框、平行缝焊自身能够实现气密性，进而可有效提高T/R组件的整体性能。本发明实施例提供的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构采用微带线200作为输入输出端口，易于与其他微波毫米波结构进行集成，能够满足器件、模块和组件的高功率、高密度、小型化和高可靠要求，具有广泛的应用前景。
上述基板组100的上表面和下表面分别为平整的平面，将微带线200直接安装于基板组100的上表面和下表面上时，微带线200将凸出基板组100的表面。这样当垂直互联结构与外界物体发生摩擦时，微带线200与信号传输通孔400内的导电体的连接结构易受到影响，进而影响微波信号传输的稳定性。
为克服上述问题，在上述实施例的基础上，在基板组100的上表面和下表面上均设置有向内凹陷、用于安装相应微带线200的安装槽700，如图4和图5所示。这样使得微带线200安装至基板组100上时，微带线200靠近基板组100的部分或全部可内嵌于基板组100内，进而有效降低了垂直互联结构与外界物体发生摩擦时，微带线200与信号传输通孔400内的导电体的连接结构所受到的不良影响，保证了微波信号传输的稳定性。
进一步地，安装槽700的深度与金属化层300的厚度一致。
进一步地，位于上方的微带线200安装至安装槽700内后，微带线200的顶面与基板组100的上表面齐平，位于下方的微带线200安装至安装槽700内后，微带线200的底面与基板组100的上表面齐平，进而使得垂直互联结构的整体结构更加平整，有效避免了垂直互联结构与外界物体发生摩擦时，微带线200与信号传输通孔400内的导电体的连接结构所受到的不良影响，保证了微波信号传输的稳定性。
具体地，如图4所示，安装槽700包括位于多个所述屏蔽通孔500围成的空腔内的圆形部710、以及与所述圆形部710连通的平直部720，所述平直部720沿所述圆形部710的径向延伸至所述基板组100的侧面。其中，屏蔽通孔500可位于圆形部710的侧壁上或位于圆形部710的外部。平直部720比微带线200略宽，以限定微带线200的延伸方向及安装位置；平直部720延伸至基板组100的侧面，从而在基板组100的侧部形成供微带线200穿出的开口。本实施例将信号传输通孔400所在位置设置为了操作空间较大的圆形部710，便于微带线200与信号传输通孔400内的导电体连接。
进一步地，基板组100上还设置有由上至下贯穿基板组100的接地通孔600，接地通孔600位于多个屏蔽通孔500围成的空腔外，以确保基于HTCC工艺的三维垂直互联结构良好的接地效果。
为保证信号传输的稳定性，本实施例将基于HTCC工艺的三维垂直互联结构设置为了分频段使用结构。具体表现为，微带线200包括适于0-20GHz信号传输的第一线体和适于20-40GHz信号传输的第二线体。当需要传输的信号处于0-20GHz频段时，采用第一线体作为微带线200安装至基板组100上；当需要传输的信号处于20-40GHz频段时，采用第二线体作为微带线200安装至基板组100上。这样可使得垂直互联结构在0-20GHz、20GHz-40GHz频段内均具有损耗低、驻波小等优点。
本发明实施例还提供一种基于HTCC工艺的三维垂直互联结构的制备方法。请参阅图1至图7，所述基于HTCC工艺的三维垂直互联结构的制备方法，包括以下步骤：
采用HTCC氧化铝工艺，制备权利要求5的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构中的基板组100、信号传输通孔400、屏蔽通孔500；
开设通孔600，其中通孔600的直径大于信号传输通孔400的直径且小于多个屏蔽通孔500围成空腔的内径；
将信号传输通孔400与微带线200进行阻抗匹配，改变垂直传输结构的电感、电容特性，确定微带线200的结构；
根据信号所处频段，选取相应的微带线200安装至基板组100上，使分设于基板组100上表面和下表面的两个微带线200通过信号传输通孔400实现信号传输。
具体表现为，微带线200包括适于0-20GHz信号传输的第一线体和适于20-40GHz信号传输的第二线体。当需要传输的信号处于0-20GHz频段时，采用第一线体作为微带线200安装至基板组100上；当需要传输的信号处于20-40GHz频段时，采用第二线体作为微带线200安装至基板组100上。
基板组100包括层叠设置的多个基板，采用HTCC工艺层进行基板组100、信号传输通孔400和屏蔽通孔500制备的具体操作如下：
根据使用需要准备多个氧化铝基板，基板电阻率为1*1014Ωcm2，抗折强度为400Mpa；
采用钻头打孔并用浆料填充孔；
基板双面图形金属化；
将多个基板叠片并层压，烧结成型。
将类同轴与微带线200连接处进行阻抗匹配，通过调整、优化微带线200结构，改变垂直传输结构的电感、电容特性，使得互联结构在0-20GHz、20GHz-40GHz频段内具有损耗低、驻波小等优点。
本发明实施例提供的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构的制备方法，采用了HTCC工艺层进行基板组100、信号传输通孔400和屏蔽通孔500的制备，使得整个结构具有机械强度高、工艺成熟、简单等技术优势。
在基板组100上加设了环绕信号传输通孔400设置的屏蔽通孔500，有效降低了信号泄漏风险，同时避免了外界电磁干扰对微波信号传输造成不良影响，保证了信号传输的稳定性。与此同时，本实施例还在用于接地的金属化层300上开设了沿厚度方向贯穿相应金属化层300的通孔600，将信号传输通孔400用于与微带线200连接的一端与相应金属化层300隔开，进而保证了微带线200与导电体连接处信号传输的稳定性。
具体地，信号传输通孔400位于通孔600的中部，两者同轴设置，为确保信号传输的稳定性，在开设通孔600时，对通孔600的直径进行了优化，优化依据的公式为
其中，C为通孔600的侧壁与相应导电体的穿出端之间形成的等效电容，R为通孔600直径，D为信号传输通孔400内导电体的直径，εr为基板组100的介电常数，ε0为空气介电常数，h为微带线200的介质厚度，t为微带线200的厚度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.基于HTCC工艺的三维垂直互联结构，其特征在于：包括基板组和两个微带线，所述基板组上设置有由上至下垂直贯穿所述基板组的信号传输通孔、以及环绕所述信号传输通孔设置的多个屏蔽通孔，多个所述屏蔽通孔与所述信号传输通孔形成类同轴结构，用于屏蔽电磁干扰，多个所述屏蔽通孔和所述信号传输通孔内分别填充有导电体，两个所述微带线通过位于所述信号传输通孔内的导电体实现信号传输；所述基板组包括层叠设置的多个基板，每个所述基板的上表面和下表面上均设置有金属化层，其中用于接地的金属化层上开设有沿厚度方向贯穿相应金属化层的通孔，所述通孔与所述信号传输通孔同轴设置，所述通孔的直径大于所述信号传输通孔的直径，且所述通孔的侧壁与相应导电体的裸露部分的侧壁之间形成等效电容。
2.如权利要求1所述的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构，其特征在于：所述基板组的上表面和下表面上均设置有向内凹陷、用于安装相应所述微带线的安装槽。
3.如权利要求2所述的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构，其特征在于：位于上方的所述微带线的顶面与所述基板组的上表面齐平，位于下方的所述微带线的底面与所述基板组的下表面齐平。
4.如权利要求2所述的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构，其特征在于：所述安装槽包括位于多个所述屏蔽通孔围成的空腔内的圆形部、以及与所述圆形部连通的平直部，所述平直部沿所述圆形部的径向延伸至所述基板组的侧面。
5.如权利要求1所述的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构，其特征在于：所述基板组上还设置有由上至下贯穿所述基板组的接地通孔，所述接地通孔位于多个屏蔽通孔围成的空腔外。
6.如权利要求1-5任一项所述的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构，其特征在于：所述基于HTCC工艺的三维垂直互联结构为适于0-20GHz信号传输的第一结构体，或适于20-40GHz信号传输的第二结构体，当所述基于HTCC工艺的三维垂直互联结构为第一结构体时，所述微带线为适于0-20GHz信号传输的第一线体；当所述基于HTCC工艺的三维垂直互联结构为第二结构体时，所述微带线为适于20-40GHz信号传输的第二线体。
7.基于HTCC工艺的三维垂直互联结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用HTCC氧化铝工艺，制备权利要求6所述的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构中的基板组、信号传输通孔、屏蔽通孔；
开设所述通孔，其中所述通孔的直径大于所述信号传输通孔的直径且小于多个所述屏蔽通孔围成空腔的内径；
将所述信号传输通孔与微带线进行阻抗匹配，确定微带线的结构；
根据信号所处频段，选取相应的微带线安装至所述基板组上，使分设于所述基板组上表面和下表面的两个微带线通过所述信号传输通孔实现信号传输。
8.如权利要求7所述的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构的制备方法，其特征在于：所述通孔开设时依据公式为
其中，C为所述通孔的侧壁与相应导电体的穿出端之间形成的等效电容，R为所述通孔的直径，D为所述信号传输通孔内导电体的直径，εr为所述基板组的介电常数，ε0为空气介电常数，h为所述微带线的介质厚度，t为所述微带线的厚度。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112614813A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-06 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 超高频表贴陶瓷垂直互联结构及封装结构 |
| CN115172176A (zh) * | 2022-09-06 | 2022-10-11 | 合肥圣达电子科技实业有限公司 | 陶瓷基板及其制备方法、微波器件及其封装外壳结构 |
| CN116190956A (zh) * | 2023-01-10 | 2023-05-30 | 四川斯艾普电子科技有限公司 | 一种基于厚膜的信号长距离传输的结构 |
| CN116722335A (zh) * | 2023-08-09 | 2023-09-08 | 成都华兴大地科技有限公司 | 一种垂直过渡结构及应用 |
| CN117976632A (zh) * | 2024-04-02 | 2024-05-03 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种射频芯片垂直互联结构及其制作方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101395979A (zh) * | 2006-03-03 | 2009-03-25 | 日本电气株式会社 | 多层衬底中从过孔互连到平面传输线的宽频带过渡 |
| CN105680133A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-06-15 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 基片集成脊波导板间垂直互联电路结构 |
| CN107732373A (zh) * | 2017-11-09 | 2018-02-23 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种微波垂直互连陶瓷连接结构 |
| CN108198788A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-06-22 | 深圳市时代速信科技有限公司 | 一种具有高射频信号垂直互联传输性能的ltcc基板 |
| CN111009711A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-04-14 | 航天科工微系统技术有限公司 | 一种微波信号垂直互连结构 |
| CN111342176A (zh) * | 2020-03-06 | 2020-06-26 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 非接触式射频层间传输结构 |
| CN212908021U (zh) * | 2020-07-27 | 2021-04-06 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 基于htcc工艺的三维垂直互联结构及t/r组件 |
-
2020
- 2020-07-27 CN CN202010733315.2A patent/CN112038319A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101395979A (zh) * | 2006-03-03 | 2009-03-25 | 日本电气株式会社 | 多层衬底中从过孔互连到平面传输线的宽频带过渡 |
| CN105680133A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-06-15 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 基片集成脊波导板间垂直互联电路结构 |
| CN107732373A (zh) * | 2017-11-09 | 2018-02-23 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种微波垂直互连陶瓷连接结构 |
| CN108198788A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-06-22 | 深圳市时代速信科技有限公司 | 一种具有高射频信号垂直互联传输性能的ltcc基板 |
| CN111009711A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-04-14 | 航天科工微系统技术有限公司 | 一种微波信号垂直互连结构 |
| CN111342176A (zh) * | 2020-03-06 | 2020-06-26 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 非接触式射频层间传输结构 |
| CN212908021U (zh) * | 2020-07-27 | 2021-04-06 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 基于htcc工艺的三维垂直互联结构及t/r组件 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112614813A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-06 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 超高频表贴陶瓷垂直互联结构及封装结构 |
| CN115172176A (zh) * | 2022-09-06 | 2022-10-11 | 合肥圣达电子科技实业有限公司 | 陶瓷基板及其制备方法、微波器件及其封装外壳结构 |
| CN115172176B (zh) * | 2022-09-06 | 2023-09-22 | 合肥圣达电子科技实业有限公司 | 陶瓷基板及其制备方法、微波器件及其封装外壳结构 |
| CN116190956A (zh) * | 2023-01-10 | 2023-05-30 | 四川斯艾普电子科技有限公司 | 一种基于厚膜的信号长距离传输的结构 |
| CN116190956B (zh) * | 2023-01-10 | 2025-01-10 | 四川斯艾普电子科技有限公司 | 一种基于厚膜的信号长距离传输的结构 |
| CN116722335A (zh) * | 2023-08-09 | 2023-09-08 | 成都华兴大地科技有限公司 | 一种垂直过渡结构及应用 |
| CN116722335B (zh) * | 2023-08-09 | 2023-10-27 | 成都华兴大地科技有限公司 | 一种垂直过渡结构及应用 |
| CN117976632A (zh) * | 2024-04-02 | 2024-05-03 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种射频芯片垂直互联结构及其制作方法 |
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