CN115665971A - 一种射频模组的pcb封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种射频模组的PCB封装结构，包括密封屏蔽罩、混合多层PCB板、多个BGA球；所述密封屏蔽罩内设置有至少一个隔离墙；所述混合多层PCB板内置有夹心金属基，密封屏蔽罩与隔离墙焊接到夹心金属基上，形成屏蔽腔；混合多层PCB板上表面在每个屏蔽腔中裸露出部分夹心金属基，用于安装射频多功能芯片；混合多层PCB板中设有金属化孔，BGA球设置在混合多层PCB板下表面，与金属化孔互连；所述射频多功能芯片采用键合丝将控制、供电、以及射频信号通过金属化孔传输至混合多层PCB板下表面的BGA球。本发明解决了现有技术存在的不能同时兼顾高效散热、无封装尺寸限制的高可靠性、短加工周期、低成本等工程应用问题。

Description

一种射频模组的PCB封装结构

技术领域

本发明涉及射频模组封装领域，特别涉及一种射频模组的PCB封装结构。

背景技术

随着集成电路的快速发展，射频芯片的集成度也突飞猛进，从原先的单功能单通道，到目前的数模混合多通道多功能集成，从平面单片集成到三维异质集成。为满足日益增长的复杂功能的应用需求，急需开发一种高性能、低成本、快速迭代的封装形式。

芯片封装的目的在于确保芯片经过封装之后具有较强的机械性能、良好的电气性能和散热性能。一个完整科学的芯片封装工艺过程，首先应当满足实现集成电路芯片内键合点和外部电气连接的目的，其次还应为芯片提供一个长期稳定可靠的工作环境，不仅对芯片起到机械和环境保护的作用，而且还要保证芯片正常工作的高稳定性和可靠性。

现有的封装有金属封装、塑封、陶封等形式，金属封装虽然有极佳散热特性，但是其尺寸较大，重量较重，在重新布线方面严重受限，装配也比较繁琐。塑封热导率较差，电磁屏蔽效果差，硅基晶圆级封装工艺复杂，研发周期长，研发成本较高。陶瓷封装则加工周期长，热膨胀系数与PCB母板不匹配，外形尺寸受限自身韧性和强度可加工的尺寸较小。

因此，急需提出一种适用于射频模组的封装结构，能够同时兼顾通道间电磁屏蔽、高效散热、无封装尺寸限制的高可靠性、加工周期短、低成本等应用需求。

发明内容

为克服现有技术的不足，提供了一种射频模组的PCB封装结构，解决现有技术存在的不能同时兼顾通道间电磁屏蔽、高效散热、无封装尺寸限制的高可靠性、加工周期短、低成本等应用需求的问题。

本发明采用的技术方案如下：一种射频模组的PCB封装结构，包括密封屏蔽罩、混合多层PCB板、多个BGA球；所述密封屏蔽罩内设置有至少一个隔离墙；所述混合多层PCB板内置有一层夹心金属基，密封屏蔽罩与内部隔离墙穿过混合多层PCB板上表面，焊接到夹心金属基上，形成至少两个密闭的屏蔽腔；混合多层PCB板上表面在每个屏蔽腔中裸露出部分夹心金属基，射频多功能芯片设置在裸露的夹心金属基上；混合多层PCB板中设有多个贯通上下表面的金属化孔，多个BGA球设置在混合多层PCB板下表面，并一一对应与金属化孔互连；所述射频多功能芯片通过键合丝与混合多层PCB板上表面的金属化孔互连，将控制、供电、以及射频信号传输至混合多层PCB板下表面的BGA球。

进一步的，经隔离墙划分形成的屏蔽腔的长宽尺寸不超过射频多功能芯片最高工作频率的半波长。

进一步的，所述混合多层PCB板下表面上设有多个底面焊盘；BGA球焊接在底面焊盘上，通过底面焊盘与金属化孔互连。

进一步的，所述混合多层PCB板上表面设有多个孔盘，一一对应与金属化孔互连，射频多功能芯片通过键合丝与孔盘互连。

进一步的，所述密封屏蔽罩以及隔离墙通过锡银铜或金锡焊接在夹心金属基上。

进一步的，所述射频多功能芯片采用粘接或焊接的方式设置夹心金属基上。

进一步的，所述混合多层PCB板中除夹心金属基外的部分采用碳氢树脂混合陶瓷材料或PTFE混合编织玻璃布材料制成。

进一步的，所述夹心金属基材料为铜或铜钼铜。

进一步的，所述密封屏蔽罩与隔离墙材料均为铜或铜钼铜。

进一步的，所述BGA球为低铅球或高铅球或铜柱，并且以规则矩形方式排布在混合多层PCB板下表面。

与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：

(1)本发明结构上散热效果好，可实现射频模组芯片的高效散热。

(2)本发明对封装内的射频芯片采用实心金属腔体进行隔离，射频通道隔离度较高，能够保证射频模组内部链路全温范围的稳定性。

(3)本发明使用PCB封装工艺，加工工艺简单，加工周期短，封装成本低，特别适合快速迭代项目。

(4)本发明采用的PCB板封装材料与后续焊接母板材料的热膨胀系数相匹配，因此本发明的封装结构外形尺寸基本可以没有限制。

附图说明

图1为本发明提出的射频模组的PCB封装结构示意图。

图2为本发明一实施例中射频多功能芯片安装示意图。

附图标记：1-密封屏蔽罩，2-隔离墙，3-键合丝，4-射频多功能芯片，5-夹心金属基，6-金属化孔，7-混合多层PCB板，8-底面焊盘，9-BGA球，10-孔盘。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

为了解决现有技术中不能同时兼顾通道间电磁屏蔽、高效散热、无封装尺寸限制的高可靠性、加工周期短、低成本等应用需求的问题，本实施例提出的了一种射频模组的PCB封装结构，具体如下：

如图1所示，该PCB封装结构包括密封屏蔽罩1、混合多层PCB板7、多个BGA球9；所述密封屏蔽罩1内设置有至少一个隔离墙2；所述混合多层PCB板7内置有一层夹心金属基5，密封屏蔽罩1与内部隔离墙2穿过混合多层PCB板7上表面，焊接到夹心金属基5上，形成至少两个密闭的屏蔽腔；混合多层PCB板7上表面在每个屏蔽腔中裸露出部分夹心金属基，射频多功能芯片4设置在裸露的夹心金属基5上；混合多层PCB板7中设有多个贯通上下表面的金属化孔6，多个BGA球9设置在混合多层PCB板7下表面，并一一对应与金属化孔6互连；所述射频多功能芯片4通过键合丝3与混合多层PCB板7上表面的金属化孔6互连，将控制、供电、以及射频信号传输至混合多层PCB板7下表面的BGA球9。

在本实施例中，经隔离墙2划分形成的屏蔽腔的长宽尺寸不超过射频多功能芯片4最高工作频率的半波长，对封装内的射频多功能芯片4采用实心金属腔体进行隔离，射频通道隔离度较高，能够保证射频模组内部链路全温范围的稳定性。

同时，混合多层PCB板7下表面上设有多个底面焊盘8；BGA球9焊接在底面焊盘8上，通过底面焊盘8与金属化孔6互连。在一个优选实施例中，底面焊盘8通过回流或激光方式与BGA球9进行互连。

在本实施例中，所述混合多层PCB板7上表面设有多个孔盘10，一一对应与金属化孔6互连，射频多功能芯片4通过键合丝3与孔盘10互连。

如图2所示为一具体PCB封装结构中射频多功能芯片安装示意图，在该实施例中，密封屏蔽罩1中设有交叉的两面隔离墙2，形成四个屏蔽腔，每个屏蔽腔中设有一射频多功能芯片4，射频多功能芯片4通过键合丝3分别将控制、供电、以及射频信号引入到周围的孔盘10上，对外传输。在一个优选实施例中，所述键合丝3采用金丝或铝丝。

在本实施例中，密封屏蔽罩1以及隔离墙2通过锡银铜或金锡焊接在夹心金属基5上，以保证整个结构的密封性。

在一个优选实施例中，所述射频多功能芯片4采用粘接或焊接的方式设置夹心金属基5上。

为了实现射频模组芯片的高效散热，在本实施例中，混合多层PCB板7中除夹心金属基5外的部分采用碳氢树脂混合陶瓷材料或PTFE混合编织玻璃布材料制成。同时该材料能够与后续焊接母板材料的热膨胀系数相匹配，因此，该封装结构外形尺寸基本可以没有限制。而在混合多层PCB板7中设置的夹心金属基5能够有效改善纯PCB封装的散热性能，降低热阻。

在一个优选实施例中，所述夹心金属基5材料为铜或铜钼铜。

在一个优选实施例中，所述密封屏蔽罩1与隔离墙2材料均为铜或铜钼铜。

在一个优选实施例中，所述BGA球9为低铅球或高铅球或铜柱，并且以规则矩形方式排布在混合多层PCB板7下表面。

本发明提出的PCB封装结构，加工工艺简单，加工周期短，封装成本低，特别适合快速迭代项目，能够有效解决了现有技术存在的不能同时兼顾高效散热、无封装尺寸限制的高可靠性、短加工周期、低成本等工程应用问题。

需要说明的是，在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种射频模组的PCB封装结构，其特征在于，包括密封屏蔽罩、混合多层PCB板以及多个BGA球；所述密封屏蔽罩内设置有至少一个隔离墙；所述混合多层PCB板内置有一层夹心金属基，密封屏蔽罩与内部隔离墙穿过混合多层PCB板上表面，焊接到夹心金属基上，形成至少两个密闭的屏蔽腔；混合多层PCB板上表面在每个屏蔽腔中裸露出部分夹心金属基，射频多功能芯片设置在裸露的夹心金属基上；混合多层PCB板中设有多个贯通上下表面的金属化孔，多个BGA球设置在混合多层PCB板下表面，并一一对应与金属化孔互连；所述射频多功能芯片通过键合丝与混合多层PCB板上表面的金属化孔互连，将控制、供电、以及射频信号传输至混合多层PCB板下表面的BGA球。

2.根据权利要求1所述的射频模组的PCB封装结构，其特征在于，经隔离墙划分形成的屏蔽腔的长宽尺寸不超过射频多功能芯片最高工作频率的半波长。

3.根据权利要求1或2所述的射频模组的PCB封装结构，其特征在于，所述混合多层PCB板下表面上设有多个底面焊盘；BGA球焊接在底面焊盘上，通过底面焊盘与金属化孔互连。

4.根据权利要求1所述的射频模组的PCB封装结构，其特征在于，所述混合多层PCB板上表面设有多个孔盘，一一对应与金属化孔互连，射频多功能芯片通过键合丝与孔盘互连。

5.根据权利要求1所述的射频模组的PCB封装结构，其特征在于，所述密封屏蔽罩以及隔离墙通过锡银铜或金锡焊接在夹心金属基上。

6.根据权利要求1所述的射频模组的PCB封装结构，其特征在于，所述射频多功能芯片采用粘接或焊接的方式设置夹心金属基上。

7.根据权利要求1所述的射频模组的PCB封装结构，其特征在于，所述混合多层PCB板中除夹心金属基外的部分采用碳氢树脂混合陶瓷材料或PTFE混合编织玻璃布材料制成。

8.根据权利要求1所述的射频模组的PCB封装结构，其特征在于，所述夹心金属基材料为铜或铜钼铜。

9.根据权利要求1所述的射频模组的PCB封装结构，其特征在于，所述密封屏蔽罩与隔离墙材料均为铜或铜钼铜。

10.根据权利要求1所述的射频模组的PCB封装结构，其特征在于，所述BGA球为低铅球或高铅球或铜柱，并且以规则矩形方式排布在混合多层PCB板下表面。

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