CN114126204A - 一种基于金属基复合基板的微波数字混合组件 - Google Patents

一种基于金属基复合基板的微波数字混合组件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于金属基复合基板的微波数字混合组件，包括盒体和设置于盒体中的金属基复合基板，所述金属基复合基板包括一层金属基，所述盒体包括封装外壳、射频接头和低频电气接头，所述金属基正面板材为高频芯板并制备有用于设置电路的第一台阶和第二台阶，所述金属基背面板材为低频芯板并制备有用于设置电路的第三台阶；所述混合组件还包括由多个设置在第一台阶和第二台阶中的裸管芯组成的微波部分、设置在高频芯板上的数字部分以及设置在低频芯板的电源低频部分。本发明既满足了微波裸管芯的装配要求，又可以集成数字封装器件，实现了微波数字的混合集成。

Description

一种基于金属基复合基板的微波数字混合组件
技术领域
本发明属于微波器件技术领域，尤其涉及一种基于金属基复合基板的微波数字混合组件。
背景技术
公开号为CN105407628 B的中国发明专利公开了一种微波数字装置及其加工方法。该方法为将多次压合的复合电路板填胶后与金属壳体进行压合，金属壳体位于复合板表面，且全部裸露。
公开号为CN202503804 U的中国实用新型专利公开了一种单面双层线路板。该单面双层线路板包括双面印制有线路的线路板，以及通过绝缘层与所述线路板一侧相压合的金属板材。该技术方案将金属基板覆盖于线路板一侧，借助金属板材的高导热性，利于散热。
上述技术方案的特点在于，金属基板位于压合好的多层印制电路的外表面，用来提高电路的结构强度和导热特性，但对于高频信号的传输并没有提供有效的参考地平面，无法支持高频信号传输。
公开号为CN 101460018A的中国发明专利公开了一种印制电路板及其制造方法、射频装置，该技术方案中的印制电路板第一层为微波板材、第二层为普通板材，中间为半固化片，该印制电路板过孔中设置有背钻孔或背钻槽，正反面可焊接表贴器件，但不能装配裸管芯器件，印制电路板内部嵌有散热金属块，但未实现整板高频板和埋入整板铜基板的方式。
发明内容
本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种基于金属基复合基板的微波数字混合组件,既满足了微波裸管芯的装配要求，又可以集成数字封装器件，实现了微波数字的混合集成。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种基于金属基复合基板的微波数字混合组件，包括盒体和设置于盒体中的金属基复合基板，所述金属基复合基板包括一层金属基，所述盒体包括封装外壳、射频接头和低频电气接头，所述金属基正面板材为高频芯板并制备有用于设置电路的第一台阶和第二台阶，所述金属基背面板材为低频芯板并制备有用于设置电路的第三台阶；
所述混合组件还包括由多个设置在第一台阶和第二台阶中的裸管芯组成的微波部分、设置在高频芯板上的数字部分以及设置在低频芯板的电源低频部分
进一步的，所述微波部分包括由裸芯管组成的放大器、滤波器和数控衰减器，所述数字部分包括巴伦、差分放大器和模数转换器；所述数字部分与所述微波部分电气连接。
进一步的，所述第一台阶为铣去高频芯板露出表面金属基，所述第二台阶为铣去高频芯板并再向下铣去部分金属基，所述第三台阶为镂空低频芯板，露出表面金属基。
进一步的，所述第二台阶铣去部分金属基的厚度根据待设置裸管芯决定，使高频芯板的裸管芯的金丝焊接位置处于同一水平面。
进一步的，所述盒体的金属部分与第一台阶内没有设置电路的金属基复合基板部分贴合。
进一步的，所述混合组件还包括设置于所述第一台阶、第二台阶和第三台阶外的从高频芯板顶部贯穿至低频芯板底部的第一过孔、从高频芯板顶部贯穿至低频芯板底部且与金属基隔离的第二过孔以及从高频芯板顶部贯穿至高频芯板底部的第三过孔。
进一步的，所述第二过孔与所述金属基通过绝缘介质隔离。
进一步的，所述低频芯板还设置有贯穿全部低频芯板的第四过孔。
进一步的，所述射频接头和低频电气接头分别通过传输电路片与高频芯板金丝键合连接。
进一步的，所述高频芯板、所述金属基和所述低频芯板通过粘接膜压合连接。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明对微波、数字布线进行了分区，提高了高低频信号间的电磁兼容性，可降低成本。
(2)本发明金属基板设置于射频走线正下层，毫米波信号传输直接利用金属基作为信号地，避免了过孔接地带来的高频电感效应，可提高微波信号的高频传输特性。
(3)本发明将微波管芯直接安装在金属基表面，减少了器件至金属之间的热传输路径，提升了散热效能。
(4)本发明将微波器件，数字器件一体化集成，减少了数模混合之间的对外接口，减小了体积，提升集成度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于金属基复合基板的微波数字混合组件的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种基于金属基复合基板的微波数字混合组件的金属基复合基板叠层示意图；
图3是本发明实施例提供的一种基于金属基复合基板的微波数字混合组件的台阶示意图；
图4是本发明实施例提供的一种基于金属基复合基板的微波数字混合组件的实现形式示意图；
图5是本发明实施例提供的一种基于金属基复合基板的微波数字混合组件的盒体金属部分与金属基复合基板贴合示意图；
图6是本发明实施例提供的一种基于金属基复合基板的微波数字混合组件的高频芯板与电路片金丝键合示意图。
附图说明：1-盒体，2-高频芯板，3-金属基，4-第一层低频芯板，5-底层低频芯板，6-第一台阶，7-第二台阶，8-第三台阶，9-第一过孔，10-第二过孔，11-第三过孔，12-微波部分，13-数字部分，14-电源低频部分，15-低频电气接头，16-射频接头，17-裸管芯，18-封装器件，19-盒体金属部分,20-传输电路片，21-金丝。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
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。
参照图1，如图1所示是本实施例提供的一种基于金属基复合基板的微波数字混合组件的结构示意图。该混合组件具体包括盒体1和设置于盒体1中的金属基3。金属基3正面装配有微波部分12和数字部分13，金属基3背面装配有电源低频部分14。
参照图2，如图2所示是本实施例提供的一种基于金属基复合基板的微波数字混合组件的金属基复合基板叠层示意图。其中，由上往下第一层为高频芯板2，第二层为金属基3，第三层为第一层低频芯板4，从第一层低频芯板4到底层低频芯板5全部为低频芯板。
具体地，微波部分12包括由裸芯管组成的放大器、滤波器和数控衰减器，数字部分13包括巴伦、差分放大器和模数转换器；数字部分13与微波部分12电气连接。
作为一种实施方式，高频芯板2、金属基3和低频芯板通过粘接膜压合连接，第一层高频材料为TSM-DS3，第二层至第八层低频材料选择为FR4，第二层布线层选择为1mm厚金属。
参照图3，如图3所示是本实施例提供的一种基于金属基复合基板的微波数字混合组件的台阶示意图。金属基3正面设置高频芯板2以及用于设置电路的第一台阶6和第二台阶7，金属基3背面设置有低频芯板以及用于设置电路的第三台阶8。
其中，第一台阶6为铣去高频芯板2露出表面金属基3，第二台阶7为铣去高频芯板2并再向下铣去部分金属基3，第三台阶8为镂空低频芯板，露出表面金属基3。
第二台阶7铣去部分金属基3的厚度根据待设置裸管芯17决定，使高频芯板的裸管芯17的金丝21的焊接位置处于同一水平面。
微波部分12由多个设置在第一台阶6和第二台阶7中的裸管芯17组成，数字部分13设置在高频芯,2上，电源低频部分14设置在低频芯板上。
参照图4，如图4所示是本实施例提供的一种基于金属基复合基板的微波数字混合组件的实现形式示意图，盒体1包括封装外壳、射频接头16和低频电气接头15。封装器件18如电源，阻容，模数转换器等器件可以安装在金属基3与底层低频芯板5表面。
作为一种实施方式，射频接头16和低频电气接头15分别通过传输电路片20与高频芯板通过金丝21键合连接。参照图6，如图6所示是本实施例提供的一种基于金属基复合基板的微波数字混合组件的高频芯板与电路片金丝键合示意图。
作为一种实施方式，盒体1的金属部分与第一台阶6内没有设置电路的金属基复合基板部分贴合，使用螺钉通过第三过孔11安装，并使用导电胶进行粘接。金属基复合基板与盒体1安装在一起，形成一体化盒体。参照图5，如图5所示，是本实施例提供的一种基于金属基复合基板的微波数字混合组件的盒体金属部分与金属基复合基板贴合示意图，该图示为俯视图，其中，阴影部分表示盒体金属部分19，盒体金属部分19与第一台阶6中露出的金属基复合基板没有设置电路的部分贴合。此外，第一台阶6的侧壁也与盒体金属部分19贴合。
混合组件还包括设置于第一台阶6、第二台阶7和第三台阶8外的从高频芯板2顶部贯穿至低频芯板底部的第一过孔9、从高频芯板2顶部贯穿至低频芯板底部且与金属基3隔离的第二过孔10以及从高频芯板3顶部贯穿至高频芯板3底部的第三过孔11。
其中，第一过孔9连通第一层走线层与底部走线层，与金属基相连接，为地属性孔。
第二过孔10连通第一层走线层与底部走线层，金属基3铣出直径超出第二过孔10的孔径，使用绝缘介质填充，第二过孔10不与金属基3相连接，为低频信号孔。
第三过孔11连通第一层走线层与金属基层，为地属性孔。
此外，低频芯板还设置有贯穿全部低频芯板的第四过孔，第四过孔与传统方案相当，图中未示出。第四过孔作用是互联低频叠层，传输低频信号。
电源低频部分14能够通过过孔为微波部分12及数字部分13供电，并传递控制信号。
微波部分12接收微波信号，并将微波信号放大、滤波、数控衰减处理后传输至数字部分13，数字部分13将信号转换为数字信号后向射频接头16传出。数字信号既可以通过高频材料传输，也可以通过过孔传输至低频材料进行信号传输。数字信号走线层采用低频材料，微波信号走线层采用高频材料也可以提高高低频信号间的电磁兼容性。
金属基3根据芯片组各芯片位置分布关系进行布板设计，一体化集成了对各个芯片加电及多状态控制的馈线网络及多个直流馈电焊盘，并通过金丝21将各馈电焊盘与芯片组各个芯片表面焊盘键合连接。
本实施例提供的基于金属基复合基板的微波数字混合组件本发明对微波、数字布线进行了分区，提高了高低频信号间的电磁兼容性，可降低成本。金属基板设置于射频走线正下层，毫米波信号传输直接利用金属基作为信号地，避免了过孔接地带来的高频电感效应，可提高微波信号的高频传输特性。微波管芯直接安装在金属基表面，减少了器件至金属之间的热传输路径，提升了散热效能。微波器件，数字器件一体化集成，减少了数模混合之间的对外接口，减小了体积，提升集成度。
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 (10)

1.一种基于金属基复合基板的微波数字混合组件，包括盒体和设置于盒体中的金属基复合基板，所述金属基复合基板包括一层金属基，其特征在于，所述盒体包括封装外壳、射频接头和低频电气接头，所述金属基正面板材为高频芯板并制备有用于设置电路的第一台阶和第二台阶，所述金属基背面板材为低频芯板并制备有用于设置电路的第三台阶；
所述混合组件还包括由多个设置在第一台阶和第二台阶中的裸管芯组成的微波部分、设置在高频芯板上的数字部分以及设置在低频芯板的电源低频部分。
2.如权利要求1所述的基于金属基复合基板的微波数字混合组件，其特征在于，所述微波部分包括由裸芯管组成的放大器、滤波器和数控衰减器，所述数字部分包括巴伦、差分放大器和模数转换器；所述数字部分与所述微波部分电气连接。
3.如权利要求1所述的基于金属基复合基板的微波数字混合组件，其特征在于，所述第一台阶为铣去高频芯板露出表面金属基，所述第二台阶为铣去高频芯板并再向下铣去部分金属基，所述第三台阶为镂空低频芯板，露出表面金属基。
4.如权利要求3所述的基于金属基复合基板的微波数字混合组件，其特征在于，所述第二台阶铣去部分金属基的厚度根据待设置裸管芯决定，使高频芯板的裸管芯的金丝焊接位置处于同一水平面。
5.如权利要求4所述的基于金属基复合基板的微波数字混合组件，其特征在于，所述盒体的金属部分与第一台阶内没有设置电路的金属基复合基板部分贴合。
6.如权利要求1所述的基于金属基复合基板的微波数字混合组件，其特征在于，所述混合组件还包括设置于所述第一台阶、第二台阶和第三台阶外的从高频芯板顶部贯穿至低频芯板底部的第一过孔、从高频芯板顶部贯穿至低频芯板底部且与金属基隔离的第二过孔以及从高频芯板顶部贯穿至高频芯板底部的第三过孔。
7.如权利要求6所述的基于金属基复合基板的微波数字混合组件，其特征在于，所述第二过孔与所述金属基通过绝缘介质隔离。
8.如权利要求6所述的基于金属基复合基板的微波数字混合组件，其特征在于，所述低频芯板还设置有贯穿全部低频芯板的第四过孔。
9.如权利要求1所述的基于金属基复合基板的微波数字混合组件，其特征在于，所述射频接头和低频电气接头分别通过传输电路片与高频芯板金丝键合连接。
10.如权利要求1所述的基于金属基复合基板的微波数字混合组件，其特征在于，所述高频芯板、所述金属基和所述低频芯板通过粘接膜压合连接。
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