CN113194599A - 一种基于多功能复合基板的一体化集成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于多功能复合基板的一体化集成方法，属于微系统技术领域，解决了现有技术集成工艺流程长、微波模块体积较大的问题。本发明设计有多功能复合基板，并将多功能复合基板安装在主盒体中，主盒体加装盖板形成完整微波模块，进一步通过对多功能复合基板中的微波电路、地层和模拟及数字电路进行一体化设计，实现了集成度高的微波模块，通过多功能复合基板的层叠集成，以及复合基板与主盒体焊接固定，调试后加盖盖板，完成了微波模块的组装，减少了工艺流程，提高了生产效率。

Description

一种基于多功能复合基板的一体化集成方法

技术领域

本发明涉及微系统技术领域，尤其涉及一种基于多功能复合基板的一体化集成方法。

背景技术

战场电磁环境的变化和技术发展正持续推动着电子装备向着阵列化、综合一体化、网络化、智能化的方向发展，而这些发展以通用多功能开发架构、微系统化的射频和处理阵列、一体化可重构硬件、智能化自适应性软件化等为基础。这些发展趋势使得电子装备产品的设计面临着更高的要求，同时微系统装备性能的提升也面临着巨大的挑战。

国际上集成技术的应用发展趋势是以MMIC、RFIC、LTCC、板级集成等技术为主体，同步推进硅基等异构/异质集成能力的构建，采用高密度的三维集成技术，面向片上系统(SoC)和系统封装(SiP)，将微机电(MEMS)、数字电路、中视频IC、射频和微波电路集成在很小的电路单元内，以实现较为复杂的功能，使集成形态由2D向2.5D、3D演进。随着新一代武器装备电子系统功能集成要求不断提高，体积重量功耗要求不断减小，传统集成形态及研发模式面临能力挑战。未来信息化武器装备发展呈现出小型化、轻量化、低功耗、智能化、多功能化、无人化、网络化等趋势，系统内部功能单元特征尺寸已经进入微米量级，系统、功能单元、器件之间的层级边界逐渐模糊，采用传统的以电缆和连接器为核心的多级配套的MCM集成方式和研发模式已无法实现产品的高效开发。

本发明的目的是基于应用需求，进行微系统形态核心基础单元的开发，通过对产品集成方式的创新，以及对电路模型和工艺模型的精细化设计，研究功能单元的高效集成架构，提升微系统高密度、可重构、多功能的集成能力。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于多功能复合基板的一体化集成方法，用以解决现有技术集成工艺流程长、微波模块体积较大的问题。

本发明实施例提供了：

一种微波模块，包括：盖板、主盒体和多功能复合基板；

所述主盒体为空腔结构；所述多功能复合基板设置在所述主盒体的内部，且与所述主盒体焊接固定；

所述盖板设置在主盒体的上下两端，用于密封主盒体。

一种基于多功能复合基板的一体化集成方法，对微波模块进行集成，包括以下步骤：

步骤1：微波模块整体布局规划；

步骤2：多功能复合基板设计；

步骤3：结构体设计；

步骤4：加工装配流程设计；

所述步骤2包括：

步骤201：对所述多功能复合基板的微波电路和铜芯板的材料进行选择；

步骤202：对多功能复合基板进行叠层规划；

步骤203：多功能复合基板的版图设计；

进一步地，所述步骤3中，步骤包括：

步骤301：主盒体设计；

步骤302：盖板设计；

步骤303：其他附件设计。

进一步地，所述步骤2中，按功能划分，所述多功能复合基板包括微波电路、地层和模拟及数字电路；按层叠分布划分，所述多功能复合基板包括：微波层、控制信号层、电源层和地层。

进一步地，所述步骤201中，微波电路选择满足应用频段需求的高频基材。

进一步地，所述步骤201中，根据微波模块的散热需求确定铜芯板的材料和厚度，所述微波模块的管芯共晶到铜芯板上，铜芯板的热膨胀系数应与管芯匹配。

进一步地，所述步骤202中，微波电路中设有微波层，模拟及数字电路包括控制信号层和电源层，所述地层将微波层、控制信号层和电源层分隔开；并且，铜芯板作为所述地层的其中一层。

进一步地，所述步骤203中，多功能复合基板的版图设计过程中，微波电路的基材层设有异型台阶和盲槽；

所述异型台阶中裸露的铜区能够通过主盒体覆盖；通过将铜区与主盒体焊接，形成微波电路隔腔；

所述多功能复合基板上的盲槽用于安装管芯，盲槽的数量和位置根据管芯的安装位置和外形进行确定，管芯通过导电胶或共晶的方式安装于盲槽内部。

进一步地，所述步骤301中，主盒体为设有贯穿区域的筒形结构；主盒体的贯穿区域用于安装多功能复合基板。

进一步地，所述步骤302中，盖板设置在主盒体的上下两侧，且盖板能够将主盒体的端口密封。

进一步地，微波电路中设有微波层，模拟及数字电路包括控制信号层和电源层，地层将微波层、控制信号层和电源层分隔开。并且，铜芯板作为所述地层的其中一层。

进一步地，所述步骤202中，控制信号层和电源层用于传输模块内部的各种控制和电源类的低频信号；根据多功能复合基板的面积、控制信号和电源信号的数量确定控制信号层和电源层的层数。所述微波层、控制信号层和电源层之间通过地层进行隔离。

进一步地，所述步骤301中，主盒体的焊接位置与多功能复合基板的异型台阶上裸露的铜区相匹配，焊接位置的加工平面度满足焊接工艺的要求。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

1、本发明通过对多功能复合基板中的微波电路、地层和模拟及数字电路进行一体化设计，使多功能复合基板的体积减小至传统MCM方案模块的1/4，实现了微波层、控制信号层、电源层和地层集成在一块基板中。

2、本发明对多功能复合基板采用一体化设计，结构体进行定制化设计，装配流程采用一体化焊接工艺，有效简化了多功能复合基板的生产工艺流程，提高了多功能复合基板的装配效率，与传统MCM方案相比，工艺流程减少了50％，产品在可加工性和生产一致性方面有极大的提升。

3、与同样具有高集成度特点的LTCC、HTCC等微型化集成方案相比，本发明的多功能复合基板采用传统印刷板工艺体系，成本较低，周期较短，工艺较成熟，且具有更优的散热性能和更好的电磁兼容性。

4.本发明通过设置铜芯板，将上侧高频的微波层和下侧低频的电源层和控制信号层分隔开，避免了高频的微波层和低频的电源层和控制信号层之间的信号干扰，其上侧的裸露铜区能够作为连接件与主盒体进行焊接，实现了多功能复合基板与主盒体的连接，同时元器件工作产生的热量能够通过铜芯板传递至主盒体进而扩散至外部空间，实现了散热功能。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1是本发明微波模块的拆分爆炸图；

图2是本发明多功能复合基板的叠层结构图；

图3是本发明微波模块的内部构造剖面图；

图4是本发明微波模块加工装配流程图；

图5是本发明装配温度梯度图；

图6是本发明具体实施例中的宽带下变频组件功能框图；

图7是本发明具体实施例中的宽带下变频组件装配图；

图8是本发明具体实施例中的多功能复合基板叠层图；

图9是本发明具体实施例中的主腔体加工俯视图；

图10是本发明具体实施例中的主腔体加工仰视图；

图11是本发明具体实施例中的主腔体加工侧视图一；

图12是本发明具体实施例中的主腔体加工侧视图二；

图13是本发明具体实施例中的主腔体加工侧视图三。

附图标记：

1-盖板；2-主盒体；3-连接器；4-多功能复合基板；5-安装附件；6- 微波电路；7-铜芯板；8-模拟及数字电路；9-微波电路隔腔；10-金属基气密孔；11-焊接位置；12-管芯。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在……上方”、“下”和“在……上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。

实施例1

本实施例提供一种微波模块，如图1-3所示，包括：盖板1、主盒体2和多功能复合基板4；

所述主盒体2为空腔结构；所述多功能复合基板4设置在所述主盒体2的内部，且与所述主盒体2焊接固定；

所述盖板1设置在主盒体2的上下两端，用于密封主盒体2。

进一步地，主盒体2的中部设有焊接位置11，焊接位置11为凸出于主盒体2的内部腔体的台阶面。

进一步地，多功能复合基板4包括微波层、控制信号层、电源层和地层。

进一步地，地层包括铜芯板7，微波层位于铜芯板7的上侧，控制信号层、电源层位于铜芯板7的下侧。

微波层面积小于铜芯板7，铜芯板7上侧没有被微波层覆盖的区域与焊接位置11焊接。

具体地，焊接位置11的形状与铜芯板7上微波层外缘的裸露铜区形状贴合。

主盒体2的上半部具有与微波层形状相同的多个微波腔体，主盒体2 的下半部具有与多功能复合基板4形状相同的空腔。焊接时，将多功能复合基板4从主盒体2的下侧腔体放入主盒体2内部，并与焊接位置11 贴合，再进行焊接。

实施例2

本发明的一个具体实施例，公开了一种基于多功能复合基板的一体化集成方法，用于集成实施例1中的微波模块，结合附图1-图5进行说明，包括步骤：

步骤1：微波模块整体布局规划；

如图1-图3所示，微波模块包括盖板1、主盒体2、连接器3、多功能复合基板4和安装附件5。

其中，多功能复合基板4上集成有微波电路6、铜芯板7和模拟及数字电路8，微波模块的主盒体2采用局部贯通的设计，多功能复合基板4 安装在主盒体2上的贯通区域，主盒体2的上方设置盖板1，多功能复合基板4、主盒体2与盖板1之间形成微波电路隔腔9；连接器3安装在主盒体2的侧面上。主盒体2上的焊接位置11与多功能复合基板4上的微波电路6的铜基裸露区域相匹配，主盒体2与多功能复合基板4通过焊接工艺形成微波电路隔腔9。

具体地，焊接位置11为主盒体2上的台阶面，能够与多功能复合基板4的表面进行焊接固定。

具体地，微波模块分为微波区域和模拟数字区域，微波区域和模拟数字区域分别位于微波模块的上下两部分，电源及控制信号以垂直方向馈电的通用布局方式，按照微波集成电路的通用设计规范对模块内的微波电路进行芯片和器件布局、信号流向设计、分区隔离设计等工作，形成微组装装配图。

步骤2：多功能复合基板4设计；

如图2所示，多功能复合基板4包括微波电路6、地层和模拟及数字电路8，

其中，微波电路6为微波层，模拟及数字电路8包括控制信号层和电源层，铜芯板7是多层地层的其中一层，地层将微波层、控制信号层和电源层分隔开。

设计流程包括步骤：

步骤201：对微波电路6和铜芯板7的材料进行选择；

考虑到微波模块的具体应用频段、带宽、成本以及微波电路6需要满足多功能复合基板加工工艺的要求，微波电路6选择介电损耗角正切tanδ较低的高频基材，以保证射频信号有足够低的传输损耗和带内波动性能。

考虑到微波模块的散热需求和基板机械加工复杂度，针对大功率应用的微波模块，管芯12共晶到铜芯板7上，铜芯板7的热膨胀系数应与管芯12匹配，这是因为铜芯板7的厚度会影响散热性能，在机械加工复杂度较高的情况下，铜芯板7的材料应具有较高的可加工性。

铜芯板7的材质为铜，具有良好的导热性能，提高了微波模块的散热性能。

步骤202：对多功能复合基板4进行叠层规划；

多功能复合基板4一般分为微波层、控制信号层、电源层、地层(包含铜芯板)。微波层设置在铜芯板7的上侧，微波层包括微波电路6，用于发射微波信号；电源层和控制信号层设置在铜芯板7的下侧，用于实现微波模块的供电和控制。

具体地，地层为铜箔层。

具体地，铜芯板7为地层的其中一层，且铜芯板7的厚度加厚，铜芯板7的面积大于微波层，即多个微波层在铜芯板7的上侧形成岛形结构且间隔分布。

也就是说，铜芯板7即作为地层分隔上侧高频的微波层和下侧低频的电源层和控制信号层，避免了高频的微波层和低频的电源层和控制信号层之间的信号干扰，又可以作为连接件与主盒体2进行连接，同时实现了散热功能。

首先，微波层为微波模块的射频信号层；根据微波模块功能将其中存在的各种射频信号从频段、带宽、功率强度等维度进行梳理，根据步骤1中信号流向、分区隔离的情况，结合微波模块指标要求(如隔离度、杂散控制、串扰、泄漏)，将平面上无法避开的风险点(如交叉或并行耦合)进行分层走线以达到耦合和屏蔽的目的，最终确定出微波层层数。

具体地，微波层为1层微带线+N层带状线的结构模式。

其次，控制信号层和电源层的作用为传输模块内部的各种控制和电源类的低频信号，控制信号层和电源层的层数确定主要考虑复合基板的面积、控制/电源信号的数量、走线复杂程度等因素，同时还要考虑射频信号通过控制/电源路径造成指标恶化的电磁兼容因素。

所有信号层(微波层、控制信号层和电源层)之间需要通过地层进行隔离，以此原则确定出地层数量。

步骤203：多功能复合基板4的版图设计；

多功能复合基板4的版图设计流程包括：原理图设计、板外形设计、器件布局、过孔/走线、铺地、DRC(设计规则检查)、输出加工文件。

值得注意的是，在板外形设计过程中，微波电路6的基材层采用多个异型台阶和盲槽。

微波电路6有多个，多个微波电路6所在的微波层以多个岛形结构的形式层压在铜芯板7的上侧，岛形结构的外缘与铜芯板7的裸露铜区形成异形台阶，如图8、图9所示。

并且，主盒体2的内部结构能够与铜芯板7上侧层压微波电路6后形成的异形台阶形状贴合，即主盒体2能够与微波电路6外侧的裸露铜区贴合。

同时，微波电路(即微波层)内部开设盲槽，盲槽的底部为铜芯板7 上侧的裸露铜区，盲槽的侧边为微波层。

具体地，异型台阶中裸露的铜区与主盒体2为匹配关系，铜区通过与主盒体2的一体化焊接，形成微波电路隔腔9，以达到良好的屏蔽效果。

具体地，盲槽用于安装管芯12，根据步骤1中的微组装装配图，按照管芯12的安装位置和外形进行设计，管芯12一般通过导电胶或共晶的方式安装于盲槽内部，如图3所示，这种安装方式保证了管芯12的上部平面与多功能复合基板4上的键合位处于同一水平面，既达到良好的接地和散热效果，又避免了键合面高度差带来的寄生效应的影响。

也就是说，异形台阶和盲槽分别位于微波电路6的外缘和内侧。从功能角度来说，异形台阶的裸露铜区能够与主盒体2上的焊接位置11贴合，异形台阶用于实现多功能复合基板4与主盒体2的焊接。盲槽用于安装元器件管芯12。

具体地，多功能复合基板4上的异形台阶与主盒体2焊接时，在异形台阶的铜区表面涂抹焊膏或覆盖焊片，通过回流焊将多功能复合基板4 的铜芯板7与主盒体2焊接为一体。

值得注意的是：铜芯板焊接完成后，多个微波电路6与主盒体2之间形成多个微波腔体，即多个岛形的微波层与主盒体2的纵向结构体之间形成多个微波腔体，主盒体2的纵向结构体能够将多个微波电路6进行隔离，形成不同的信号区域，避免信号干扰。

使用过程中，管芯12产生的热量通过铜芯板7传递至主盒体2，并通过主盒体2的外表面与外部空间进行热交换实现散热，避免了元器件的损坏。

其次，在过孔/走线的设计中，多功能复合基板4上除了有常见的通孔、盲孔和埋孔以外，还包括多个贯穿铜芯板的金属基气密孔10，如图 3所示。

金属基气密孔10分为地孔和信号孔两类，地孔和信号孔的具体设计规范要严格按照多功能复合基板4的生产厂家的工艺规范要求进行设计。

步骤3：结构体设计；

结构体设计包括盖板1、主盒体2及其他附件的设计，具体设计流程包括：

步骤301：主盒体2设计；

如图3所示，主盒体2是微波模块的主要结构框架，主盒体2的贯穿区域与多功能复合基板4的微波电路6的基材层相配合，同时，主盒体2的贯穿区域与多功能复合基板4的微波电路6的基材层外形保持适当的安装间隙，且间隙控制为正公差。

如图3所示，盖板1设置在主盒体2的上下两端，盖板1与多功能复合基板4之间形成微波电路隔腔9。

其次，如图3所示，主盒体2的焊接位置11与多功能复合基板4的异型台阶铜区相匹配，焊接位置11的加工平面度满足焊接工艺的要求，以保证一体化焊接过程中不会出现虚焊、漏气或局部应力的问题。

优选地，考虑到微波电路6的气密性要求，在明确了模块的安装方案、接口方案、主盒体2上的设计模块的安装装置(如法兰或螺孔连接) 及连接器3安装位的基础上，针对射频信号连接器，如图3所示，连接器3为气密焊接型射频连接器。

需要说明的是，按照连接器3的厂家提供的开孔要求在主盒体2侧壁打台阶孔，连接器3的信号探针以搭接的方式焊接在多功能复合基板4 的传输线上，针对低频连接器，信号排线一般采用飞线焊接或金带键合的方式进行连接。

步骤302：盖板1设计；

在信号屏蔽要求较高的应用场景下，盖板1分为内盖板和外盖板。

具体地，内盖板能够提升微波电路隔腔9的屏蔽效果，因此，每个微波电路隔腔9均配合设计一个内盖板，内盖板用于密封隔腔9，内盖板与隔腔9的固定方式为螺钉固定。

具体地，外盖板的设计主要与微波模块的封装方式相关，对于有气密性要求的微波模块，外盖板采用激光封焊或平行缝焊等封装方式，外盖板与主盒体2的对应封装位置按照气密性工艺规范要求设计，如图3 所示，盖板1采用了平行缝焊的封装方式，针对无气密性要求的模块，盖板1可设计为普通的机装封盖。

步骤303：其他附件设计。

其他附件包括：连接器3和安装附件5；其中，连接器3为气密焊接型射频连接器，安装在主盒体2的侧面，且能够与多功能复合基板4的传输线以信号探针搭接的方式焊接连接；安装附件5为螺钉，用于连接内盖板和主盒体2的隔腔9，如图1所示。

进一步地，主盒体2与多功能复合基板4进行一体化焊接时，为保证焊接位置11的平整度，微波模块还包括辅助装配的辅助附件，辅助附件包括：专用压块，专用压块与多功能复合基板4的外部轮廓一致，配合主盒体2一并设计，专用压块的厚度大于主盒体2的腔体深度，专用压块与多功能复合基板4的局部压接区域均匀接触，局部压接区域躲开多功能复合基板4上元器件、焊盘等关键位置，其他区域全部数铣一定深度，防止装配过程中损坏基板。

步骤4：加工装配流程设计。

如图4所示为微波模块加工装配流程图，考虑到微波模块的集成装配流程涉及多种装配工艺，因此对组装温度梯度进行设计。在此条件下，如图5所示，为本发明装配温度梯度图，模块的装配可灵活选择激光封焊或平行缝焊。

多功能复合基板4与主盒体2的一体化焊接采用锡银铜工艺(SAC)，多功能复合基板4上表贴元器件以及微波模块的气密连接器均采用常规的6337锡铅焊工艺(SnPb)，管芯12、电路片粘接选用H20E导电胶。

具体地，所述步骤4包括：

步骤401：将微波层、控制信号层、电源层和地层层叠形成多功能复合基板4；

具体地，多功能复合基板4的层压过程分为两次层压：第一次层压将铜芯板7、地层、电源层和控制信号层(低频层)进行层压；第二次层压，将第一次层压形成的多层结构与微波层和地层(高频层)进行层压。

通过层压实现了多功能复合基板4的高度集成，同时实现了高频电路(即微波电路)和低频电路(即电源电路和控制信号电路)的集成，且便于多功能复合基板4上的信号孔和接地孔的加工。

信号孔和接地孔中的盲孔很难通过控制深度的方式进行加工，因此，本发明中通过两次层压将盲孔的加工替换为通孔的加工，在高频层、低频层进行层压之前加工出信号孔和接地孔，再将高频层与铜芯板7和低频层进行层压形成盲孔，完成多功能复合基板4的层压，保证了加工精度。

步骤402：将多功能复合基板4焊接固定在主盒体2上。

具体地，主盒体2的焊接位置11与多功能复合基板4的异型台阶上裸露的铜区相匹配；将多功能复合基板4的铜区与主盒体2的焊接位置 11焊接，完成多功能复合基板4与腔体的连接。

步骤403：在多功能复合基板4上进行电装表贴器件、钎焊气密连接器以及管芯、器件和电路片的粘接。即多功能复合基板4上的元器件众多，不同类型的元器件可分别采用电装表贴和导电胶粘接的方式安装。

步骤404：在多功能复合基板4上焊接金带和金丝；具体地，采用平行微隙焊接金带，超声热压焊金丝。

步骤405：调试微波模块。

步骤406：调试合格后，采用激光封焊、平行封焊或导电胶粘接的方式在主盒体2上密封安装盖板1。

实施例3

本发明的又一个具体实施例，公开了一种基于多功能复合基板的一体化集成方法，结合附图6-图11进行说明，包括步骤：

步骤1：模块整体布局规划；

在模块规定的尺寸空间内进行射频接口设计、器件布局、电源/控制焊盘排布、主信号传输路径及传输线设计等，如图7所示，为已完成的模块装配图，其中A视图为模块的微波电路部分，对变频通道链路中不同频段的电路进行了信号区域划分，通过主盒体2结构设计对其进行了分腔隔离；B视图为模块的低频电路部分，主要包括模块的各类电源和控制电路，对外低频连接器与基板通过金带键合。

步骤2：多功能复合基板4设计；

本实施例中微波模块的工作频段非常宽，这要求基板具有良好的射频传输性能，因此微波电路6的基材选用Taconic的TSM-DS3，介电常数ε_r＝3.0±0.05，tanδ＝0.0011，基材厚度0.127mm；低频电路基材选用常规FR4板材，最终设计的复合基板叠层图如图8所示。

具体地，所述多功能复合基板4叠层共规划了8层(含铜芯板)。

其中，第1层为射频信号层(即微波层)，以微带线传输模型为主，第3层为电源层，第5层、第7层为控制信号层，第8层为低频电路元器件表贴及低频信号走线层，第2层、第4层和第6层为地层。

复合基板总厚度约2.3mm，其中，铜芯板厚为1mm；复合基板只有 1类盲槽，用于射频管芯的安装，同时，基板表面涂覆处理选择了化学镍钯金(ENEPIG)。

复合基板的过孔总共设计了5类，如图8所示，中信号孔一为常规通孔，可在第1次层压时成型，接地孔一、接地孔二、接地孔三均为金属基气密孔，需要与铜芯层配合成型，信号孔二同样是金属基气密孔，但由于其需要传输信号，所以在铜芯层上需要设计隔离环并填充绝缘半固化材料。

如图7所示，按照模块装配图的要求对复合基板进行微波面版图设计，并配合微波电路进行低频面原理图及版图设计。

步骤3：结构体设计；

如图7所示，按照模块装配图的要求对模块的主腔体、盖板1等结构件进行设计。

模块主盒体2选用可伐合金4J29材料，由于主盒体2的隔腔9和多功能复合基板4要进行一体化气密焊接，主盒体2的焊接面与多功能复合基板4的外沿露铜区域要完全匹配，并且位置公差和平面度需满足焊接工艺要求；模块的射频连接器选用SMPM-JYD系列的小型化推入式同轴连接器，钎焊于腔体安装孔内，低频连接器选用J30JMI系列微矩形连接器，同样钎焊于腔体安装孔内实现气密；模块微波面封装方式选用平行缝焊以保证微波腔体的气密性要求，低频面为机装封盖，为最终完成设计的主腔体结构加工图。

步骤4：加工装配调试。

采用图4的工艺流程对微波模块进行加工装配调试，微波模块的最终样品如图11所示，对微波模块进行电性能测试，其实测指标满足设计值要求，该实施例证明本发明公开的这种集成方法的可行性。

与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有如下有益效果之一：

1、本发明通过对多功能复合基板中的微波层、控制层、电源层和地层进行一体化设计，使多功能复合基板的体积减小至传统MCM方案模块的1/4，实现了微波层、控制层、电源层和地层集成在一块基板中。

本发明通过对多功能复合基板4进行设计，将射频模块中的信号链路、无源网络、电源处理、控制电路以及复杂的三维馈线网络进行一体化设计，并统一集成在一块多功能复合基板中。将体积缩小至采用传统MCM方案模块的1/4，解决小型化问题。

2、本发明通过对复合基板的高集成化设计，以及对各部分结构体定制化设计和一体化焊接，本发明简化了模块生产工艺流程，提高了模块生产装配效率。

本发明中的多功能复合基板的一体化集成方法，微波模块采用步骤4 中的加工装配流程，与传统MCM方案相比，减少了馈电玻珠锡铅焊、高频电路片粘接、低频印制板装配、馈电网络焊接以及各子电路模块装配等工艺流程，相较于传统MCM方案其工艺流程减少了50％，并在产品的可加工性和生产一致性方面有极大的提升。

3、与同样具有高集成度特点的LTCC、HTCC等微型化集成方案相比，本发明的基板具有相同水平的集成度，但是LTCC、HTCC基板材料长期依赖进口，采购周期长、价格昂贵，且存在被禁运风险；而且LTCC、 HTCC的工艺制造流程更加复杂，目前国内生产工艺并未完全稳定。

4、本发明的多功能复合基板的铜芯板上侧层叠多个微波电路6，微波电路6所在的微波层以多个岛形结构的形式层压在铜芯板7的上表面，铜芯板7上表面未被岛形的微波层覆盖的裸露铜区能够与主盒体2的焊接位置11焊接为一体，进而微波电路6通过主盒体2的焊接位置11分隔为多个微波腔体，能够避免多个微波电路6之间的信号干扰。

本发明中的复合基板总体采用传统印制板工艺体系，在周期、成本、成熟度方面与LTCC、HTCC等微型化集成方案相比，具有成本更低、周期更短、工艺更成熟、散热性能更优、电磁兼容性更好的优势。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉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 (10)

1.一种微波模块，其特征在于，包括：盖板(1)、主盒体(2)和多功能复合基板(4)；

所述主盒体(2)为空腔结构；所述多功能复合基板(4)设置在所述主盒体(2)的内部，且与所述主盒体(2)焊接固定；

所述盖板(1)设置在主盒体(2)的上下两端，用于密封主盒体(2)。

2.一种基于多功能复合基板的一体化集成方法，其特征在于，对权利要求1中的微波模块进行集成，包括以下步骤：

步骤1：微波模块整体布局规划；

步骤2：多功能复合基板(4)设计；

步骤3：结构体设计；

步骤4：加工装配流程设计；

所述步骤2包括：

步骤201：对所述多功能复合基板(4)的微波电路(6)和铜芯板(7)的材料进行选择；

步骤202：对多功能复合基板(4)进行叠层规划；

步骤203：多功能复合基板(4)的版图设计。

3.根据权利要求2所述的基于多功能复合基板的一体化集成方法，其特征在于，所述步骤3中，步骤包括：

步骤301：主盒体(2)设计；

步骤302：盖板(1)设计；

步骤303：其他附件设计。

4.根据权利要求2所述的基于多功能复合基板的一体化集成方法，其特征在于，所述步骤2中，按功能划分，所述多功能复合基板包括微波电路(6)、地层和模拟及数字电路；按层叠分布划分，所述多功能复合基板包括：微波层、控制信号层、电源层和地层。

5.根据权利要求2所述的基于多功能复合基板的一体化集成方法，其特征在于，所述步骤201中，根据微波模块的散热需求确定铜芯板(7)的材料和厚度，所述微波模块的管芯(12)共晶到铜芯板(7)上，铜芯板(7)的热膨胀系数应与管芯(12)匹配。

6.根据权利要求4所述的基于多功能复合基板的一体化集成方法，其特征在于，所述步骤202中，微波电路(6)中设有微波层，模拟及数字电路(8)包括控制信号层和电源层，所述地层将微波层、控制信号层和电源层分隔开。

7.根据权利要求6所述的基于多功能复合基板的一体化集成方法，其特征在于，所述步骤203中，多功能复合基板(4)的版图设计过程中，微波电路(6)的基材层设有异型台阶和盲槽。

8.根据权利要求7所述的基于多功能复合基板的一体化集成方法，其特征在于，所述异型台阶中裸露的铜区能够通过主盒体(2)覆盖；通过将铜区与主盒体(2)焊接，形成微波电路隔腔(9)；

所述多功能复合基板(4)上的盲槽用于安装管芯(12)，盲槽的数量和位置根据管芯(12)的安装位置和外形进行确定，管芯(12)通过导电胶或共晶的方式安装于盲槽内部。

9.根据权利要求7所述的基于多功能复合基板的一体化集成方法，其特征在于，所述步骤301中，主盒体(2)为设有贯穿区域的筒形结构；主盒体(2)的贯穿区域用于安装多功能复合基板(4)。

10.根据权利要求3所述的基于多功能复合基板的一体化集成方法，其特征在于，所述步骤302中，盖板(1)设置在主盒体(2)的上下两侧，且盖板(1)能够将主盒体(2)的端口密封。

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