CN114024134B - 一种用于通讯天线的ltcc封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及封装结构，具体涉及一种用于通讯天线的LTCC封装结构，包括多个封装单元，封装单元包括顶层LTCC基板、中间封装体和底层LTCC基板，顶层LTCC基板、中间封装体和底层LTCC基板之间通过连接机构电性连接，且基于连接机构实现封装单元之间的电性连接与定位层叠；本发明提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的内部封装结构复杂、无法调节天线谐振频率、多层封装单元定位层叠较为困难的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及封装结构，具体涉及一种用于通讯天线的LTCC封装结构。
背景技术
随着5G通信技术的发展，为了克服sub-6G频谱资源紧缺的问题，毫米波在大带宽、高速率通信方面具有显著优势，但在5G毫米波频段，电磁波信号空间损耗大，传播路径短。
传统的5G毫米波单极化阵列天线，是通过两幅不同极化的阵列天线来满足hybrid-Beamforming(混合波束形成)应用场景MIMO通信的需求，通常采用LTCC(LowTemperature Co-fired Ceramic低温共烧陶瓷)工艺实现。
LTCC技术是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确且致密的生瓷带，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需的电路图形，并将多个被动组件(如低容值电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、耦合器等)埋入多层陶瓷基板中，然后叠压在一起，内外电极可分别使用银、铜、金等金属，在900℃下烧结，制成三维空间互不干扰的高密度电路，也可制成内置无源元件的三维电路基板，在其表面可以贴装IC和有源器件，制成无源/有源集成的功能模块，可进一步将电路小型化、高密度化，特别适合高频通讯用组件。
然而，现有的通讯天线LTCC封装，其内部封装结构复杂，并且无法调节天线谐振频率。此外，由于采用引脚接出，导致多层封装单元的定位层叠较为困难。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种用于通讯天线的LTCC封装结构，能够有效克服现有技术所存在的内部封装结构复杂、无法调节天线谐振频率、多层封装单元定位层叠较为困难的缺陷。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种用于通讯天线的LTCC封装结构，包括多个封装单元，所述封装单元包括顶层LTCC基板、中间封装体和底层LTCC基板，所述顶层LTCC基板、中间封装体和底层LTCC基板之间通过连接机构电性连接，且基于所述连接机构实现封装单元之间的电性连接与定位层叠。
优选地，所述连接机构包括分别贯穿于顶层LTCC基板、中间封装体、底层LTCC基板上的第一通孔、第二通孔、第三通孔，所述第一通孔、第二通孔的两端，以及第三通孔朝向第二通孔的一端均开设有第一外扩槽，所述第三通孔的另一端开设有第二外扩槽；
所述第一通孔、第二通孔、第三通孔的内壁均设有环形金属层，所述第一通孔朝向第二通孔一端的第一外扩槽内部、第二通孔两端的第一外扩槽内部，以及第三通孔两端的第一外扩槽、第二外扩槽内部均设有与环形金属层相连的第一外扩金属层，所述第一通孔另一端的第一外扩槽内部设有与环形金属层相连且与第二外扩槽配合的第二外扩金属层。
优选地，所述顶层LTCC基板、中间封装体、底层LTCC基板之间填充有导电胶。
优选地，所述中间封装体内部设有载体金属层和导电片，所述导电片上绝缘连接有裸片，所述载体金属层与裸片之间通过第一导电连接部电性连接，所述载体金属层与导电片之间通过第二导电连接部电性连接，所述载体金属层上设有共面波导方式馈电的天线结构。
优选地，所述天线结构包括相互绝缘连接的中心导体带、第一金属贴片、第二金属贴片、第三金属贴片和第四金属贴片，所述第一金属贴片、第二金属贴片设于中心导体带两侧，所述中心导体带的一端设有第三金属贴片，所述第三金属贴片的外部设有第四金属贴片。
优选地，所述第一金属贴片、第二金属贴片上均开设有用于调节天线谐振频率的第一开口，所述第四金属贴片上开设有用于调节天线谐振频率的第二开口。
优选地，所述第一开口呈“十”字形，所述第二开口呈“U”形，所述第二开口将第三金属贴片收容其中。
优选地，所述第一金属贴片、第二金属贴片与第四金属贴片之间均设有矩形通孔，所述第一金属贴片、第四金属贴片上设有相对的斜边。
优选地，所述中心导体带的另一端与第一导电连接部电性连接，所述第一金属贴片、第二金属贴片分别与第二导电连接部电性连接，所述裸片、导电片分别与第二通孔内部的环形金属层电性连接。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明所提供的一种用于通讯天线的LTCC封装结构，载体金属层上设有共面波导方式馈电的天线结构，只需要一层载体金属层便能够实现天线电路的设计，有效简化了内部封装结构的复杂程度，并且通过调整第一开口、第二开口的大小及形状，能够对天线谐振频率进行有效调节，连接机构不仅能够实现封装单元之间的电性连接，同时还替换了传统的引脚接出结构，有助于实现封装单元之间的定位层叠。
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为本发明的结构示意图；
图2为本发明中载体金属层上的天线结构示意图。
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作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。
一种用于通讯天线的LTCC封装结构，如图1和图2所示，包括多个封装单元，封装单元包括顶层LTCC基板2、中间封装体1和底层LTCC基板3，顶层LTCC基板2、中间封装体1和底层LTCC基板3之间通过连接机构电性连接，且基于所述连接机构实现封装单元之间的电性连接与定位层叠。
连接机构包括分别贯穿于顶层LTCC基板2、中间封装体1、底层LTCC基板3上的第一通孔4、第二通孔、第三通孔，第一通孔4、第二通孔的两端，以及第三通孔朝向第二通孔的一端均开设有第一外扩槽5，第三通孔的另一端开设有第二外扩槽9；
第一通孔4、第二通孔、第三通孔的内壁均设有环形金属层6，第一通孔4朝向第二通孔一端的第一外扩槽5内部、第二通孔两端的第一外扩槽5内部，以及第三通孔两端的第一外扩槽5、第二外扩槽9内部均设有与环形金属层6相连的第一外扩金属层8，第一通孔4另一端的第一外扩槽5内部设有与环形金属层6相连且与第二外扩槽9配合的第二外扩金属层7。
顶层LTCC基板2、中间封装体1、底层LTCC基板3之间填充有导电胶10。
如图1所示，在封装过程中，将第一通孔4下方的第一外扩金属层8与第二通孔上方的第一外扩金属层8对准，将第三通孔上方的第一外扩金属层8与第二通孔下方的第一外扩金属层8对准，并在缝隙处填充入导电胶10，以实现顶层LTCC基板2、中间封装体1和底层LTCC基板3之间的电性连接。
需要对多层封装单元进行定位层叠时，将上方封装单元底部的第二外扩槽9对准下方封装单元顶部的第二外扩金属层7依次放置，此时第二外扩金属层7与第二外扩槽9内部的第一外扩金属层8接触，即可实现多层封装单元之间的电性连接与定位层叠。
中间封装体1内部设有载体金属层11和导电片12，导电片12上绝缘连接有裸片13，载体金属层11与裸片13之间通过第一导电连接部14电性连接，载体金属层11与导电片12之间通过第二导电连接部15电性连接，载体金属层11上设有共面波导方式馈电的天线结构。
天线结构包括相互绝缘连接的中心导体带16、第一金属贴片17、第二金属贴片18、第三金属贴片19和第四金属贴片20，第一金属贴片17、第二金属贴片18设于中心导体带16两侧，中心导体带16的一端设有第三金属贴片19，第三金属贴片19的外部设有第四金属贴片20。
中心导体带16的另一端与第一导电连接部14电性连接，第一金属贴片17、第二金属贴片18分别与第二导电连接部15电性连接，裸片13、导电片12分别与第二通孔内部的环形金属层6电性连接。
本申请技术方案中，载体金属层11上设有共面波导方式馈电的天线结构，只需要一层载体金属层11便能够实现天线电路的设计，有效简化了内部封装结构的复杂程度。中间封装体1内部填充有环氧树脂，通过调整中心导体带16的宽度能够调节天线的阻抗。
第一金属贴片17、第二金属贴片18上均开设有用于调节天线谐振频率的第一开口22，第四金属贴片20上开设有用于调节天线谐振频率的第二开口23。
第一开口22呈“十”字形，第二开口23呈“U”形，第二开口23将第三金属贴片19收容其中。
第二开口23一方面能够增加电流截面，在较小面积上降低天线的谐振频率，另一方面可以形成多调谐电路，通过降低Q值来增加辐射带宽。通过调整第一开口22十字缝隙的长度和宽度，能够调节天线的谐振频率，在不影响天线性能的情况下降低天线的谐振频率，从而进一步减小天线尺寸。
第一金属贴片17、第二金属贴片18与第四金属贴片20之间均设有矩形通孔21，第一金属贴片17、第四金属贴片20上设有相对的斜边24。矩形通孔21与斜边24配合，用于实现天线的圆极化。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种用于通讯天线的LTCC封装结构，其特征在于：包括多个封装单元，所述封装单元包括顶层LTCC基板(2)、中间封装体(1)和底层LTCC基板(3)，所述顶层LTCC基板(2)、中间封装体(1)和底层LTCC基板(3)之间通过连接机构电性连接，且基于所述连接机构实现封装单元之间的电性连接与定位层叠；
所述连接机构包括分别贯穿于顶层LTCC基板(2)、中间封装体(1)、底层LTCC基板(3)上的第一通孔(4)、第二通孔、第三通孔，所述第一通孔(4)、第二通孔的两端，以及第三通孔朝向第二通孔的一端均开设有第一外扩槽(5)，所述第三通孔的另一端开设有第二外扩槽(9)；
所述第一通孔(4)、第二通孔、第三通孔的内壁均设有环形金属层(6)，所述第一通孔(4)朝向第二通孔一端的第一外扩槽(5)内部、第二通孔两端的第一外扩槽(5)内部，以及第三通孔两端的第一外扩槽(5)、第二外扩槽(9)内部均设有与环形金属层(6)相连的第一外扩金属层(8)，所述第一通孔(4)另一端的第一外扩槽(5)内部设有与环形金属层(6)相连且与第二外扩槽(9)配合的第二外扩金属层(7)；
所述顶层LTCC基板(2)、中间封装体(1)、底层LTCC基板(3)之间填充有导电胶(10)。
2.根据权利要求1所述的用于通讯天线的LTCC封装结构，其特征在于：所述中间封装体(1)内部设有载体金属层(11)和导电片(12)，所述导电片(12)上绝缘连接有裸片(13)，所述载体金属层(11)与裸片(13)之间通过第一导电连接部(14)电性连接，所述载体金属层(11)与导电片(12)之间通过第二导电连接部(15)电性连接，所述载体金属层(11)上设有共面波导方式馈电的天线结构。
3.根据权利要求2所述的用于通讯天线的LTCC封装结构，其特征在于：所述天线结构包括相互绝缘连接的中心导体带(16)、第一金属贴片(17)、第二金属贴片(18)、第三金属贴片(19)和第四金属贴片(20)，所述第一金属贴片(17)、第二金属贴片(18)设于中心导体带(16)两侧，所述中心导体带(16)的一端设有第三金属贴片(19)，所述第三金属贴片(19)的外部设有第四金属贴片(20)。
4.根据权利要求3所述的用于通讯天线的LTCC封装结构，其特征在于：所述第一金属贴片(17)、第二金属贴片(18)上均开设有用于调节天线谐振频率的第一开口(22)，所述第四金属贴片(20)上开设有用于调节天线谐振频率的第二开口(23)。
5.根据权利要求4所述的用于通讯天线的LTCC封装结构，其特征在于：所述第一开口(22)呈“十”字形，所述第二开口(23)呈“U”形，所述第二开口(23)将第三金属贴片(19)收容其中。
6.根据权利要求3所述的用于通讯天线的LTCC封装结构，其特征在于：所述第一金属贴片(17)、第二金属贴片(18)与第四金属贴片(20)之间均设有矩形通孔(21)，所述第一金属贴片(17)、第四金属贴片(20)上设有相对的斜边(24)。
7.根据权利要求3所述的用于通讯天线的LTCC封装结构，其特征在于：所述中心导体带(16)的另一端与第一导电连接部(14)电性连接，所述第一金属贴片(17)、第二金属贴片(18)分别与第二导电连接部(15)电性连接，所述裸片(13)、导电片(12)分别与第二通孔内部的环形金属层(6)电性连接。
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