CN114256575B - 一种多通道小型化微波组件及其金属基复合基板结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道小型化微波组件及其金属基复合基板结构，其中多通道小型化微波组件包括金属基复合基板结构以及第一外盖板、第二外盖板、内盖板、腔体、射频连接器和微带传输线；第一外盖板、第二外盖板与腔体之间采用激光封焊方式焊接，内盖板与腔体之间采用内盖板安装螺钉安装，金属基复合基板结构与腔体之间采用复合基板安装螺钉安装；射频连接器与腔体采用焊接方式进行装配，射频连接器与微带传输线采用焊接方式进行装配，微带传输线与金属基复合基板结构之间采用金丝级联的方式连接。本发明可满足微波类裸管芯的装配需求，该微波组件具有良好的气密性和散热性。

Description

一种多通道小型化微波组件及其金属基复合基板结构

技术领域

本发明涉及微波天线技术领域，尤其涉及一种多通道小型化微波组件及其金属基复合基板结构。

背景技术

随着相控阵雷达技术的发展，传统的混合集成微波组件在体积、生产周期等方面逐渐缺乏竞争优势，当前越来越多的微波组件采用高低频复合基板方式来实现。

当前高低频复合基板多采用传统PCB与微波印制板复合而成的微波多层板，其优点是强度好、可靠性高；生产周期较短；成品率较高、成本较低，但缺点是微波类裸管芯安装面粗糙度差，影响接地性能，进而影响产品指标性能。部分高低频复合基板有采用局部埋入散热铜块的方式，可以提高局部散热效率，但整板散热效率有待进一步提高。例如：

2009年，CN 101460018A专利《一种印制电路板及其制造方法、射频装置》公开了一种双层印制电路板，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。

2010年，CN 201594949 U专利《嵌入式散热结构的PCB板》提供了一种嵌入式散热结构的PCB板，该PCB板上设有通槽，导热件嵌于通槽内，可实现内层线路与导热结构的直接相连，实现高功率小型化PCB板的设计，但该结构未实现整板高频板和埋入整板铜基板的方式。

2010年，硕士论文《微波印制电路板埋铜散热技术和工艺研究》中研制了一种十二层高低频混压埋铜PCB，以提高局部散热效率。该产品采取了局部埋入微波高频双面板和局部埋入散热铜块的方式，其中高频基板采用了Rogers的RO4350B，低频基板采用了FR-4板材IT180A，但未实现整板高频板和埋入整板铜基板的方式。

2011年，《电子工艺技术》期刊第32卷第2期中的《高低频复合基板研究》一文，介绍了高低频复合基板主要的三种实现方式：FR4印制电路板与微波印制电路的复合结构、低温共烧陶瓷技术以及液晶聚合物基板。其中提到传统的FR4印制电路板与微波印制电路的复合结构：由于这种复合基板的CTE与芯片材料(Si和GaAs等)的CTE不匹配，不能直接在其表面贴装裸芯片。

2014年，《电讯技术》期刊第54卷第11期中的《基于微波多层板的小型化多通道接收前端设计》一文，采用了4层混压板结构，设计了一款小型化多通道接收前端，顶层采用Rogers的RO4350B。第2～4层采用FR-4系列的S1000-2B半固化片，最终实现了顶层走微波射频信号线，第2～4层走低频信号线或电源线的功能需求。为提高通道间的隔离度，在组件封装管壳内部采用一个金属材质的内屏蔽腔进行隔离，内屏蔽腔采用螺钉固定在管壳底部。为进一步改善隔离，在内屏蔽腔上方，再加载一个内盖板，采用螺钉分别固定在内屏蔽腔和管壳上，以此增加内屏蔽腔与管壳的共地面积，隔断信号通过空间和缝隙的串扰。但该产品未实现裸芯片的贴装、未实现微波高频板之间的部分层互联、未采用埋入整板铜基板方式增强接地性能和散热性能。

2016年，硕士论文《多通道收发模块关键技术研究》中研制了一种基于微波多层板的多通道收发模块。其微波多层板共计十层，其中顶层采用了RO6002基板，用于射频电路的布板，其它层采用RO4350B，用于低频电路的布板。通过加大散热铜箔面积、采用大面积电源地铜箔、添加散热过孔、IC背面露铜等方式来提高组件的散热性能。但该产品未实现裸芯片的贴装、未实现微波高频板之间的部分层互联、未采用埋入整板铜基板方式增强接地性能和散热性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种多通道小型化微波组件及其金属基复合基板结构，满足微波类裸管芯的装配需求，该金属基复合基板结构作为多通道小型化微波组件的电路载体，最终使得该微波组件能够实现多路通道独立或是同时工作，通道之间具有较好的隔离度，该微波组件具有良好的气密性和散热性。

本发明采用的技术方案如下：

一种金属基复合基板结构，包括从上到下设置的一层高频材料板、一层金属基板、一层高频材料板和若干层低频材料板，所述高频材料板和所述金属基板用于高频信号传输，所述低频材料板用于低频信号传输。

进一步地，所述高频材料板和所述金属基板之间设置有高频信号过渡孔，所述高频信号过渡孔从一侧的所述高频材料板经过所述金属基板过渡到另一侧的所述高频材料板。

进一步地，所述高频信号过渡孔包括高频信号过孔、金属基过孔和第一高频信号传输线，所述高频信号过孔贯穿所述高频材料板和所述金属基板，所述金属基过孔设置于所述金属基板上且位于所述高频信号过孔外侧，所述第一高频信号传输线连接所述高频信号过孔并沿所述高频材料板表面延伸。

进一步地，所述高频材料基板上设置有第一基板开槽，所述第一基板开槽包括电连接的第二高频信号传输线和用于芯片器材安装的第一开槽。

进一步地，所述若干层低频材料板之间设置有贯穿的第二基板开槽，所述第二基板开槽包括电连接的第三高频信号传输线和用于芯片器材安装的第二开槽。

进一步地，所述金属基复合基板结构的上下表面能够安装表贴器件和无散热需求的裸管芯。

进一步地，所述金属基复合基板结构的第一基板开槽和第二基板开槽能够安装有散热需求的裸管芯，所述有散热需求的裸管芯与第二高频信号传输线或第三高频信号传输线之间采用金丝级联。

一种多通道小型化微波组件，包括所述金属基复合基板结构以及第一外盖板、第二外盖板、内盖板、腔体、射频连接器和微带传输线；所述第一外盖板、所述第二外盖板与所述腔体之间采用激光封焊方式焊接，所述内盖板与所述腔体之间采用内盖板安装螺钉安装，所述金属基复合基板结构与腔体之间采用复合基板安装螺钉安装；所述射频连接器与所述腔体采用焊接方式进行装配，所述射频连接器与所述微带传输线采用焊接方式进行装配，所述微带传输线与所述金属基复合基板结构之间采用金丝级联的方式连接。

进一步地，所述腔体包括整板屏蔽隔墙，所述整板屏蔽隔墙与所述内盖板之间采用内盖板安装螺钉安装，与所述金属基复合基板结构之间采用复合基板安装螺钉安装。

本发明的有益效果在于：

1、金属基复合基板结构采用埋入金属基(该金属基与芯片材料(Si和GaAs等)CTE相匹配)的方式，能够直接在金属基表面装配微波裸芯片，实现芯片热量的快速传递，从而有效提高微波组件的散热性能；

2、金属基复合基板结构采用微带转带状线的过渡结构，便于实现上方和中间高频信号的过渡传输；通过局部区域开槽的方式，可以实现微波裸管芯的双面布板；下方采用多层低频材料堆叠的方式，有效提高了低频传输信号的布线空间，最终实现微波组件的小型化；

3、多通道小型化微波组件的外盖板采用激光封焊方式、对外射频连接器采用焊接方式，能够实现组件的气密性；

4、多通道小型化微波组件可以实现多路通道独立或同时传输，采用整板屏蔽隔墙的方式，提高了接地性能，最终提高了组件的通道隔离度。

附图说明

图1金属基复合基板结构侧视图。

图2金属基复合基板结构A处的局部放大示意图。

图3金属基复合基板结构B处的局部放大示意图。

图4多通道小型化微波组件侧视图。

图5多通道小型化微波组件C处的局部放大示意图。

图6多通道小型化微波组件D处的局部放大示意图。

图7多通道小型化微波组件正视图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种金属基复合基板结构，包括从上到下设置的一层高频材料板11、一层金属基板12、一层高频材料板11和若干层低频材料板13，高频材料板11和金属基板12用于高频信号传输，低频材料板13用于低频信号传输。高、低频信号通过高、低频材料进行了有效的布局划分，有效降低了组件内部的电磁干扰。

高频材料板11和金属基板12之间设置有高频信号过渡孔16，用于实现上方和中间高频信号的过渡传输。高频信号过渡孔16从一侧的高频材料板11经过金属基板12过渡到另一侧的高频材料板11。

优选地，如图1所示，高频信号过渡孔16包括高频信号过孔161、金属基过孔162和第一高频信号传输线163，高频信号过孔161贯穿高频材料板11和金属基板12，金属基过孔162设置于金属基板12上且位于高频信号过孔161外侧，第一高频信号传输线163连接高频信号过孔161并沿高频材料板11表面延伸。

高频材料基板11上设置有第一基板开槽14，用于实现微波裸管芯的良好散热。如图2所示，第一基板开槽14包括电连接的第二高频信号传输线141和用于芯片器材安装的第一开槽142。

若干层低频材料板13之间设置有贯穿的第二基板开槽15，用于实现微波裸管芯的良好散热和双面布板。如图3所示，第二基板开槽15包括电连接的第三高频信号传输线151和用于芯片器材安装的第二开槽152。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上：

如图4所示，本实施例提供了一种多通道小型化微波组件，包括实施例1的金属基复合基板结构20，以及第一外盖板21、第二外盖板22、内盖板23、腔体25、射频连接器29和微带传输线31；第一外盖板21、第二外盖板22与腔体25之间采用激光封焊方式焊接，以实现组件气密性。内盖板23与腔体25之间采用内盖板安装螺钉24安装，金属基复合基板结构20与腔体25之间采用复合基板安装螺钉26安装。

如图4和图5所示，金属基复合基板结构20的第一基板开槽14和第二基板开槽15能够安装有散热需求的裸管芯27，其它非开槽区域可以安装表贴器件33和无散热需求的器件34。其中，有散热需求的裸管芯27与第二高频信号传输线141或第三高频信号传输线151之间采用金丝28级联。

如图5和图6所示，射频连接器29与腔体25采用焊接方式进行装配，以实现组件气密性；射频连接器29与微带传输线31采用焊料30焊接的方式进行装配，以实现微波信号的外部传输；微带传输线31与金属基复合基板结构20之间采用金丝28级联的方式连接。

如图7所示，腔体25包括整板屏蔽隔墙32，可以有效提高接地性能。整板屏蔽隔墙32与内盖板23之间采用内盖板安装螺钉24安装，与金属基复合基板结构20之间采用复合基板安装螺钉26安装，结合隔墙结构，可形成多个独立腔，从而有效提高通道间的隔离度。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明使用时惯常摆放的方位或位置关系，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装置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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

Claims (2)

1.一种金属基复合基板结构，其特征在于，包括从上到下设置的一层高频材料板（11）、一层金属基板（12）、一层高频材料板（11）和若干层低频材料板（13），所述高频材料板（11）和所述金属基板（12）用于高频信号传输，所述低频材料板（13）用于低频信号传输；

所述高频材料板（11）和所述金属基板（12）之间设置有高频信号过渡孔（16），所述高频信号过渡孔（16）从一侧的所述高频材料板（11）经过所述金属基板（12）过渡到另一侧的所述高频材料板（11）；所述高频信号过渡孔（16）包括高频信号过孔（161）、金属基过孔（162）和第一高频信号传输线（163），所述高频信号过孔（161）贯穿所述高频材料板（11）和所述金属基板（12）以实现高频信号的过渡传输，所述金属基过孔（162）设置于所述金属基板（12）上且位于所述高频信号过孔（161）外侧，所述第一高频信号传输线（163）连接所述高频信号过孔（161）并沿所述高频材料板（11）表面延伸；

位于上层的所述高频材料板（11）上设置有第一基板开槽（14），所述第一基板开槽（14）包括电连接的第二高频信号传输线（141）和用于芯片器材安装的第一开槽（142）；所述若干层低频材料板（13）之间设置有贯穿的第二基板开槽（15），所述第二基板开槽（15）包括电连接的第三高频信号传输线（151）和用于芯片器材安装的第二开槽（152）；所述金属基复合基板结构的上下表面能够安装表贴器件（33）和无散热需求的裸管芯（34）；所述第一基板开槽（14）和所述第二基板开槽（15）能够安装有散热需求的裸管芯（27），所述有散热需求的裸管芯（27）与第二高频信号传输线（141）或第三高频信号传输线（151）之间采用金丝（28）级联；

所述金属基复合基板结构设置于腔体（25）内且与腔体（25）之间采用复合基板安装螺钉（26）安装，所述腔体（25）包括整板屏蔽隔墙（32），所述整板屏蔽隔墙（32）与内盖板（23）之间采用内盖板安装螺钉（24）安装，与所述金属基复合基板结构之间采用复合基板安装螺钉（26）安装。

2.一种多通道小型化微波组件，其特征在于，包括权利要求1所述的金属基复合基板结构，以及第一外盖板（21）、第二外盖板（22）、内盖板（23）、腔体（25）、射频连接器（29）和微带传输线（31）；所述第一外盖板（21）、所述第二外盖板（22）与所述腔体（25）之间采用激光封焊方式焊接，所述内盖板（23）与所述腔体（25）之间采用内盖板安装螺钉（24）安装，所述金属基复合基板结构与腔体（25）之间采用复合基板安装螺钉（26）安装；所述射频连接器（29）与所述腔体（25）采用焊接方式进行装配，所述射频连接器（29）与所述微带传输线（31）采用焊接方式进行装配，所述微带传输线（31）与所述金属基复合基板结构之间采用金丝（28）级联的方式连接。

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