CN113078490A - 一种采用毛纽扣的三维瓦片式tr组件 - Google Patents

一种采用毛纽扣的三维瓦片式tr组件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及微波技术领域，具体公开了一种采用毛纽扣的三维瓦片式TR组件，包括设置有安装槽的金属结构件、位于下层电路基板上方且与下层电路基板压接的金属支撑框架、安装在金属支撑框架远离安装槽底部一侧的上层电路基板、以及安装在上层电路基板上且与金属结构件连接的盖板；所述金属支撑框架包括框架本体以及安装在框架本体上的若干个毛纽扣套件，所述毛纽扣套件的两端分别与上层电路基板、下层电路基板连接。本发明依靠毛纽扣的弹性连接特性，采用含毛纽扣套件、安装定位结构于一体的金属支撑框架，可方便快捷地实现三维瓦片式组件内上下层电路基板间微波信号和电源控制信号的高性能垂直传输。

Description

一种采用毛纽扣的三维瓦片式TR组件
技术领域
本发明涉及微波技术领域，更具体地讲，涉及一种采用毛纽扣的三维瓦片式TR组件。
背景技术
随着雷达、通信电子设备集成度的不断提高，它们对微波模块的体积要求越来越高，微波模块正逐渐由传统的二维平面集成向三维集成方向发展。在三维高密度集成技术基础上发展起来的瓦片式TR组件在减小体积和减轻重量方面具有不可比拟的优势。三维瓦片式TR组件设计中关键的难点是基于现有微组装工艺，简单可靠地实现微波信号和电源控制信号在垂直方向上的高性能传输，并实现模块的气密封装。
目前三维瓦片式微波组件常采用BGA或弹性连接器毛纽扣实现不同电路基板间微波信号的垂直传输，采用表贴式低频座或BGA焊接的方式实现电源控制信号的垂直传输。BGA通过在电路基板表面植球的方式进行互连，这种方式集成密度高，但不易于返修。毛纽扣连接器是一种类同轴结构，具有良好的微波传输特性，广泛用于三维微波组件垂直互连结构中，可以实现弹性接触式连接，易于拆卸返修。采用嵌入有毛纽扣垂直互连结构的金属支撑框架，实现不同电路基板之间微波信号、电源控制信号的垂直互连，通过金属支撑框架上的安装、限位设计，便于结构定位、拆卸。
表贴式低频座焊接在电路基板上，调测过程插拔多次后可靠性较差，且连接器互连导致模块纵深增高，而采用BGA焊盘互连时，模块射频传输方向尺寸虽大大减小，但装配复杂，难于返修，同时需设计专门的测试夹具用于组件的调测
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种采用毛纽扣的三维瓦片式TR组件，有效的解决了现有三维瓦片式微波组件装配难度大、可靠性差等问题。
本发明解决技术问题所采用的解决方案是：
一种采用毛纽扣的三维瓦片式TR组件，包括设置有安装槽的金属结构件、位于下层电路基板上方且与下层电路基板压接的金属支撑框架、安装在金属支撑框架远离安装槽底部一侧的上层电路基板、以及安装在上层电路基板上且与金属结构件连接的盖板；
所述金属支撑框架包括框架本体以及安装在框架本体上的若干个毛纽扣套件，所述毛纽扣套件的两端分别与上层电路基板、下层电路基板连接。
设置有毛纽扣套件的金属支撑框架固定在金属结构件上，同时与下层电路基板实现弹性接触式压接，毛纽扣套件实现微波信号和电源控制信号从下层电路基板到上层电路基板的传输；
上层电路基板安装在盖板上，实现下层微波信号和电源控制信号到外部接口的过渡转接，上层电路基板焊接在盖板上后，压接在金属支撑框架上，通过毛纽扣套件与下层电路基板现微波信号和电源控制信号的垂直传输，同时盖板与金属结构件实现气密焊接。
金属支撑框架集成了实现微波信号和电源控制信号高性能垂直传输的毛纽扣套件，通过结构上的安装、限位设计，可方便快捷地安装于金属结构件内，实现组件内隔离屏蔽、连接上下层电路基板的作用
在一些可能的实施方式中，所述毛纽扣套件包括与框架本体连接且设置有安装孔的介质支撑体、安装在安装孔内的毛纽扣和位于毛纽扣两端的固定帽。
在一些可能的实施方式中，为了有效的避免支撑固定帽和防止其脱落，所述安装孔包括毛纽扣安装孔、位于毛纽扣安装孔两端且同轴连接的固定帽安装孔；所述固定帽安装孔的直径小于毛纽扣安装孔的直径。
在一些可能的实施方式中，所述固定帽呈T型结构，其大端与毛纽扣连接且位于毛纽扣安装孔内。
在一些可能的实施方式中，所述毛纽扣为弹性连接器，采用铍铜丝绕制而成；当毛纽扣处于初始状态下时，固定帽远离毛纽扣一端伸出安装孔的长度为0.3mm。
在一些可能的实施方式中，所述介质支撑体采用聚四氟乙烯制成。
在一些可能的实施方式中，所述盖板呈镂空结构，在所述上层电路基板靠近盖板的一侧安装有微波焊盘和电源控制焊盘，所述微波焊盘和电源控制焊盘与盖板的镂空位置相对应。
在一些可能的实施方式中，所述安装槽呈T型结构，其大端位于远离下层电路基板的一侧，包括用于安装下层电路基板、金属支撑框架、上层电路基板的小端槽、以及用于安装盖板的大端槽。
在一些可能的实施方式中，还包括安装在安装槽底部的大功率模块。
在一些可能的实施方式中，还包括安装在金属结构件底部且与下层电路基板垂直互连的适配绝缘子。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明依靠毛纽扣的弹性连接特性，采用含毛纽扣套件、安装定位结构于一体的金属支撑框架，可方便快捷地实现三维瓦片式组件内上下层电路基板间微波信号和电源控制信号的高性能垂直传输；
与现有技术相比，本发明除毛纽扣垂直过渡外，模块内其余部分电路均可依靠传统微组装工艺实现，本发明提供了一种无需焊接、性能可靠、装配方便快捷的三维瓦片式TR组件。
附图说明
图1为本发明的剖面结构示意图；
图2为本发明中毛纽扣套件的结构示意图；
图3为本发明中微波焊盘和电源控制焊盘结构示意图；
图4为本发明的仰视图；
图5为本发明的俯视图；
其中：1、金属结构件；2、射频绝缘子；3、下层电路基板；4、毛纽扣套件；5、大功率模块；6、金属支撑框架；7、上层电路基板；8、盖板；9、固定帽；10、毛纽扣；11、介质支撑体；12、微波焊盘；13、电源控制焊盘。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的附图中，需要理解的是，不具有相互替代性的不同技术特征显示在同一附图，仅是为了便于简化附图说明及减少附图数量，而不是指示或暗示参照所述附图进行描述的实施例包含所述附图中的所有技术特征，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。本申请所提及的"第一"、"第二"以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，"一个"或者"一"等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。在本申请实施中，“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，
“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个定位柱是指两个或两个以上的定位柱。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面对本发明中进行详细说明。
如图1-图5所示，
一种采用毛纽扣10的三维瓦片式TR组件，包括设置有安装槽的金属结构件1、位于下层电路基板上方且与下层电路基板压接的金属支撑框架3、位于下层电路基板3上方且与下层电路基板3压接的金属支撑框架6、安装在金属支撑框架6远离安装槽底部一侧的上层电路基板7、安装在上层电路基板7上且与金属结构件1连接的盖板8、以及安装在金属结构件1底部且与下层电路基板3垂直互连的适配绝缘子。
所述金属支撑框架6包括框架本体以及安装在框架本体上的若干个毛纽扣套件4，所述毛纽扣套件4的两端分别与上层电路基板7、下层电路基板3连接。
优选的，金属支撑框架6位于安装槽内且与安装槽通过螺钉连接。
设置有毛纽扣套件4的金属支撑框架6固定在金属结构件1上，同时与下层电路基板3实现弹性接触式压接，毛纽扣套件4实现微波信号和电源控制信号从下层电路基板3到上层电路基板7的传输；
上层电路基板7安装在盖板8上，实现下层微波信号和电源控制信号到外部接口的过渡转接，上层电路基板7焊接在盖板8上后，压接在金属支撑框架6上，通过毛纽扣套件4与下层电路基板3现微波信号和电源控制信号的垂直传输，同时盖板8与金属结构件1实现气密焊接，通过气密焊接实现整个组件具有良好的气密性。
金属支撑框架6集成了实现微波信号和电源控制信号高性能垂直传输的毛纽扣套件4，通过结构上的安装、限位设计，可方便快捷地安装于金属结构件1内，实现组件内隔离屏蔽、连接上下层电路基板3的作用；
图1所示，采用上述结构将组件内微波信号垂直过渡结构分为三类：一类是下端面的射频绝缘子2，焊接在金属结构件1上，通过微组装工艺与下层电路基板3级联，实现微波信号从垂直方向到水平方向的传输；一类是通过内嵌于金属支撑框架6内的毛纽扣套件4，实现微波信号从下层电路基板3上表面到上层电路基板7下表面的传输；一类是上层电路基板7内下表面到上表面压接焊盘的垂直传输。所述的三类垂直过渡结构需根据工作频段进行整体仿真优化，使工作频段内传输性能最佳。
在一些可能的实施方式中，图2所示，所述毛纽扣套件4包括与框架本体连接且设置有安装孔的介质支撑体11、安装在安装孔内的毛纽扣10和位于毛纽扣10两端的固定帽9。
优选的，两个固定帽9、毛纽扣10同轴设置。
毛纽扣10和固定帽9作为微波信号和电源控制信号垂直互连的传输线，有效的实现信号的传输。
优选的，介质支撑体11嵌入式安装在金属支撑框架6中，实现微波信号传输的毛纽扣套件4与金属支撑框架6一起构成一个类同轴结构。
在一些可能的实施方式中，如图2所示，为了有效的避免支撑固定帽9和防止其脱落，所述安装孔包括毛纽扣安装孔、位于毛纽扣安装孔两端且同轴连接的固定帽安装孔；所述固定帽安装孔的直径小于毛纽扣安装孔的直径。
在一些可能的实施方式中，如图2所示，所述固定帽9呈T型结构，其大端与毛纽扣10连接且位于毛纽扣安装孔内，其小端贯穿贯穿固定帽安装孔。
在一些可能的实施方式中，所述毛纽扣10为弹性连接器，采用表面镀金的铍铜丝绕制而成；
当毛纽扣10处于初始状态下时，固定帽9远离毛纽扣10一端伸出安装孔的长度为0.3mm。即介质支撑体11的长度比两个固定帽9和毛纽扣10的长度之和小约0.6mm。
在一些可能的实施方式中，所述介质支撑体11采用聚四氟乙烯制成。
在一些可能的实施方式中，如图1、图5所示，所述盖板8呈镂空结构，在所述上层电路基板7靠近盖板8的一侧安装有微波焊盘12和电源控制焊盘13，所述微波焊盘12和电源控制焊盘13与盖板8的镂空位置相对应。
优选的，微波焊盘12和电源控制焊盘13通过盖板8的镂空处与外部压接互连。
通过压接方式馈入微波和电源控制信号，免于焊接，装配简单快捷。
优选的，本发明中微波焊盘12和电源控制焊盘13的个数和布局可以根据TR组件的实际需求进行调整。
在一些可能的实施方式中，所述安装槽的截面呈T型结构，其大端位于远离下层电路基板3的一侧，包括用于安装下层电路基板3、金属支撑框架6、上层电路基板7的小端槽、以及用于安装盖板8的大端槽。
盖板8与大端槽的侧壁气密焊接，通过气密焊接实现整个组件具有良好的气密性。
在一些可能的实施方式中，如图1、图4所示，还包括安装在安装槽底部的大功率模块5。
图1所示，大功率模块5位于安装槽的底部即下层电路基板3远离金属支撑框架6的一侧，采用普通微组装工艺焊接于金属结构件1内，实现良好散热，保证TR组件内大功率器件可靠工作。
优选的，所述金属结构件1和金属支撑框架6材料选取为铝。
优选的，本发明中，上电路基板和下层电路基板3采用高密度陶瓷基板制作而成，下层电路基板3采用普通微组装工艺粘接装配于金属结构件1内，上层电路基板7采用普通微组装工艺焊接在盖板8上，上、下层电路基板3通过集成于金属支撑框架6内的毛纽扣套件4实现微波信号和电源控制信号的高性能可靠传输。
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 (10)

1.一种采用毛纽扣的三维瓦片式TR组件，其特征在于，包括设置有安装槽的金属结构件、位于下层电路基板上方且与下层电路基板压接的金属支撑框架、位于下层电路基板上方且与下层电路基板压接的金属支撑框架、安装在金属支撑框架远离安装槽底部一侧的上层电路基板、以及安装在上层电路基板上且与金属结构件连接的盖板；
所述金属支撑框架包括框架本体以及安装在框架本体上的若干个毛纽扣套件，所述毛纽扣套件的两端分别与上层电路基板、下层电路基板连接。
2.根据权利要求1所述的一种采用毛纽扣的三维瓦片式TR组件，其特征在于，所述毛纽扣套件包括与框架本体连接且设置有安装孔的介质支撑体、安装在安装孔内的毛纽扣和位于毛纽扣两端的固定帽。
3.根据权利要求2所述的一种采用毛纽扣的三维瓦片式TR组件，其特征在于，所述安装孔包括毛纽扣安装孔、位于毛纽扣安装孔两端且同轴连接的固定帽安装孔；所述固定帽安装孔的直径小于毛纽扣安装孔的直径。
4.根据权利要求3所述的一种采用毛纽扣的三维瓦片式TR组件，其特征在于，所述固定帽呈T型结构，其大端与毛纽扣连接且位于毛纽扣安装孔内。
5.根据权利要求2所述的一种采用毛纽扣的三维瓦片式TR组件，其特征在于，所述毛纽扣为弹性连接器，采用铍铜丝绕制而成；当毛纽扣处于初始状态下时，固定帽远离毛纽扣一端伸出安装孔的长度为0.3mm。
6.根据权利要求2所述的一种采用毛纽扣的三维瓦片式TR组件，其特征在于，所述介质支撑体采用聚四氟乙烯制成。
7.根据权利要求1所述的一种采用毛纽扣的三维瓦片式TR组件，其特征在于，所述盖板呈镂空结构，在所述上层电路基板靠近盖板的一侧安装有微波焊盘和电源控制焊盘，所述微波焊盘和电源控制焊盘与盖板的镂空位置相对应。
8.根据权利要求1所述的一种采用毛纽扣的三维瓦片式TR组件，其特征在于，所述安装槽呈T型结构，其大端位于远离下层电路基板的一侧，包括用于安装下层电路基板、金属支撑框架、上层电路基板的小端槽、以及用于安装盖板的大端槽。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种采用毛纽扣的三维瓦片式TR组件，其特征在于，还包括安装在安装槽底部的大功率模块。
10.根据权利要求9所述的一种采用毛纽扣的三维瓦片式TR组件，其特征在于，还包括安装在金属结构件底部且与下层电路基板垂直互连的适配绝缘子。
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