CN116937213B - 一种基于htcc垂直过渡的tr模块结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于HTCC垂直过渡的TR模块结构。TR模块腔体正面设置射频芯片、射频供电板等模块常用分部件，并通过盖板密封；TR模块背面设置低频供电控制板。TR模块背面低频供电控制板和正面射频供电板通过HTCC垂直过渡结构互连。HTCC垂直过渡结构采用高温共烧多层陶瓷工艺（HTCC），垂直过渡结构层数和厚度根据TR模块实际设计而定。HTCC垂直过渡结构顶层和底层设置有焊盘，分别通过金丝键合方式与背面低频供电控制板和正面射频供电板互连。HTCC垂直过渡结构各个同属性焊盘通过多层陶瓷工艺内部过孔和走线实现互连。本发明的可将低频控制信号和电源供电信号任意穿插TR模块正反面，在不破坏其气密结构的基础上，大大减小尺寸，适用于高集成化、小型化应用场景。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信设备领域，尤其涉及一种基于HTCC垂直过渡的TR模块结构。
背景技术
在相控阵雷达/通信系统中，射频收发模块（TR模块）占据了整个系统很大一部分比重的重量、功耗和成本。而相控阵雷达/通信系统不断地往小型化、高集成化方向发展，TR模块的尺寸也在不断地被压缩。为了节约TR模块尺寸空间，常常选用高集成芯片、瓦片式结构、芯片堆叠等方式，但在部分应用场景中，需要选用砖式结构来实现大功率散热，而TR模块的尺寸又很小。如果将电源电路、控制电路放入TR模块中，尺寸有限、且输出对低频接口也需要采用气密插接件，这无疑在尺寸和成本上都不具备优势。而将电源电路、控制电路放入TR模块背面，部分调制功能电路放入模块正面气密腔体内，则只需要较少芯数的气密接插件连通正反面供电板即可，电源控制板对外也可直接采用非气密微型连接器来实现，降低了物料成本及模块工艺风险。
现有的气密插接件普遍为玻璃烧结插接件，尺寸大，如CN115995746A公开的《一种玻烧组件的玻烧工艺》中介绍的一种玻烧组件，采用特定的玻烧工艺将插针接触件、外壳与玻璃坯组装烧结于一体。但该工艺相对繁杂，且玻烧组件的尺寸相对较大，受限于实现射频组件的进一步小型化应用。
而且，玻烧组件焊接不良还会出现碎裂以及玻璃绝缘体脱出的风险。其一风险；平行缝焊过程中，缝焊机的各种参数（缝焊功率、焊点间距、电极压力、滚焊速率等）设置会影响电路受力，若超出承受范围会导致玻璃绝缘子产生裂纹，其二风险；由于玻璃烧结产品壳体与玻璃绝缘体件为压力封接。封接过程中插座降温速率较大会导致玻璃绝缘体与壳体的常温过盈量不足，高温下过盈量消失将导致玻璃绝缘体脱出，且实际应用场景中的高温以及振动都将加剧其脱出。这就亟需寻求能满足高可靠性、高集成化、小型化等需求的垂直过渡结构。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于HTCC垂直过渡的TR模块结构，以解决现有TR模块无法同时满足高集成化、小型化等需求的问题。
本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种HTCC垂直过渡结构，主要由多层陶瓷介质、顶层焊盘、金属过孔和底层焊盘构成。顶层焊盘设置于多层陶瓷介质顶层，底层焊盘设置于多层陶瓷介质底层，金属过孔从多层陶瓷介质顶层贯穿至多层陶瓷介质底层，连通顶层焊盘和底层焊盘。
所述HTCC垂直过渡结构采用高温共烧多层陶瓷工艺（HTCC），垂直过渡结构层数和厚度根据TR模块实际设计而定。
所述HTCC垂直过渡结构各个同属性焊盘通过多层陶瓷工艺内部金属过孔和金属走线实现互连。
本发明还提供一种基于HTCC垂直过渡的TR模块结构，包括TR模块腔体、HTCC垂直过渡结构、射频供电板、上层盖板、低频供电控制板、下层盖板。HTCC垂直过渡结构设置在TR模块腔体内，射频供电板盖合在HTCC垂直过渡结构上侧，并与TR模块腔体焊接连接，上层盖板盖合在射频供电板的上侧，并与TR模块腔体焊接连接，低频供电控制板盖合HTCC垂直过渡结构下侧，并与TR模块腔体焊接连接，下层盖板盖合在低频供电控制板的下侧，并与TR模块腔体焊接连接。
所述TR模块腔体正面设置射频供电板，射频供电板上设置多个不规则通孔，通孔正下方的TR模块腔体对应位置处设置内凹的开槽，所开的槽与各模块一一对应，射频芯片和射频走线、射频连接器常用部分一一设置于各自开槽中，并通过上层盖板作激光缝焊密封。
所述TR模块腔体背面设置低频供电控制板，提供TR模块供电电路和控制转换电路，并通过下层盖板作激光缝焊密封。
所述TR模块腔体、射频供电板和低频供电控制板在对应位置开窗，并根据装配工艺要求设置开窗结构，HTCC垂直过渡结构通过焊接方式装配于TR模块腔体、射频供电板和低频供电控制板的开窗位置。
所述TR模块腔体背面低频供电控制板和正面射频供电板通过HTCC垂直过渡结构互连，所述射频供电板上的焊盘和HTCC垂直过渡结构顶层焊盘之间通过金丝键合方式实现互连；所述低频供电控制板上的焊盘和HTCC垂直过渡结构底层焊盘之间通过金丝键合方式实现互连。
本发明的有益效果：
1、相较于现有玻璃烧结接插件，本发明的尺寸更小，一致性好，更适用于高集成化、小型化应用场景，提高系统集成度，节约尺寸。
2、相较于现有玻璃烧结接插件，本发明碎裂的风险更小，可靠性更高。
3、本发明的HTCC垂直过渡结构，介电常数高，加工精度高，更有利于系统小型化。
4、本发明的HTCC垂直过渡结构，能实现TR模块气密需求。
附图说明
图1为本发明TR模块腔体的三维结构分层示意图。
图2为本发明HTCC垂直过渡结构在腔体中的上层开窗结构示意图。
图3为本发明HTCC垂直过渡结构在腔体中的下层开窗结构示意图。
图4为本发明HTCC垂直过渡结构顶层视图。
图5为本发明HTCC垂直过渡结构底层视图。
图中：1-TR模块腔体，2-HTCC垂直过渡结构、3-射频供电板、4-上层盖板、5-低频供电控制板、6-下层盖板、11-射频芯片和射频走线、12-射频连接器；
21-多层陶瓷介质、22-顶层焊盘、23-金属过孔、24-底层焊盘；
31-射频供电板上的焊盘、32-金丝a；
51-低频供电控制板上的焊盘、52-金丝b。
实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明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。
实施例1，如图1所示，本发明的一种基于HTCC垂直过渡的TR模块结构，包括TR模块腔体1、HTCC垂直过渡结构2、射频供电板3、上层盖板4、低频供电控制板5、下层盖板6，HTCC垂直过渡结构2设置在TR模块腔体1内，射频供电板3盖合在HTCC垂直过渡结构2上侧，并与TR模块腔体1焊接连接，上层盖板4盖合在射频供电板3的上侧，并与TR模块腔体1焊接连接，低频供电控制板5盖合HTCC垂直过渡结构2下侧，并与TR模块腔体1焊接连接，下层盖板6盖合在低频供电控制板5的下侧，并与TR模块腔体1焊接连接。
如图2和图3所示，HTCC垂直过渡结构2主要由多层陶瓷介质21、顶层焊盘22、金属过孔23和底层焊盘24构成。顶层焊盘22设置于多层陶瓷介质21顶层，底层焊盘24设置于多层陶瓷介质21底层，金属过孔23从多层陶瓷介质21顶层贯穿至多层陶瓷介质21底层，连通顶层焊盘22和底层焊盘24。
所述HTCC垂直过渡结构2采用高温共烧多层陶瓷工艺（HTCC），垂直过渡结构层数和厚度根据TR模块实际设计而定。所述HTCC垂直过渡结构2各个同属性焊盘通过多层陶瓷工艺内部金属过孔23和金属走线实现互连。
如附图4所示，TR模块腔体1正面设置射频供电板3，射频供电板3上设置不规则通孔，通孔正下方的TR模块腔体1对应位置处设置内凹的开槽，射频芯片和射频走线11、射频连接器12等模块常用分部件一一设置于各所述开槽中，并通过上层盖板4作激光缝焊密封。
如附图5所示，TR模块腔体1背面设置低频供电控制板5，提供TR模块供电电路和控制转换电路，并通过下层盖板6作激光缝焊密封。
结合附图4和附图5，TR模块腔体1、射频供电板3和低频供电控制板5在对应位置开窗，并根据装配工艺要求设置开窗结构。HTCC垂直过渡结构2通过焊接方式装配于TR模块腔体1、射频供电板3和低频供电控制板5开窗位置。
TR模块背面低频供电控制板5和正面射频供电板3通过HTCC垂直过渡结构2互连。所述射频供电板上的焊盘31和HTCC垂直过渡结构顶层焊盘22之间通过金丝a32键合方式实现互连；所述低频供电控制板上的焊盘51和HTCC垂直过渡结构底层焊盘24之间通过金丝b52键合方式实现互连。
本发明中基于HTCC垂直过渡的TR模块结构，可将低频控制信号和电源供电信号任意穿插于TR模块正反面，在不破坏其气密结构的基础上，大大减小尺寸，实现了高集成化和小型化应用要求，并满足气密需求，可靠性高。
最后应说明的是：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 (2)
1.一种基于HTCC垂直过渡的TR模块结构，其特征在于，包括TR模块腔体、HTCC垂直过渡结构、射频供电板、上层盖板、低频供电控制板、下层盖板，HTCC垂直过渡结构设置在TR模块腔体内，射频供电板盖合在HTCC垂直过渡结构上侧，并与TR模块腔体焊接连接，上层盖板盖合在射频供电板的上侧，并与TR模块腔体焊接连接，低频供电控制板盖合HTCC垂直过渡结构下侧，并与TR模块腔体焊接连接，下层盖板盖合在低频供电控制板的下侧，并与TR模块腔体焊接连接；其中HTCC垂直过渡结构，由多层陶瓷介质、顶层焊盘、金属过孔和底层焊盘构成，顶层焊盘设置于多层陶瓷介质顶层，底层焊盘设置于多层陶瓷介质底层，金属过孔从多层陶瓷介质顶层贯穿至多层陶瓷介质底层，连通顶层焊盘和底层焊盘；所述HTCC垂直过渡结构各个同属性焊盘通过多层陶瓷工艺内部金属过孔和金属走线实现互连；
所述TR模块腔体正面设置射频供电板，射频供电板上设置不规则通孔，通孔正下方的TR模块腔体对应位置处设置内凹的开槽，射频芯片和射频走线、射频连接器常用部分一一设置于各自开槽中，并通过上层盖板作激光缝焊密封；
所述TR模块腔体背面设置低频供电控制板，提供TR模块供电电路和控制转换电路，并通过下层盖板作激光缝焊密封；
所述TR模块腔体、射频供电板和低频供电控制板在对应位置开窗，并根据装配工艺设置开窗结构，HTCC垂直过渡结构通过焊接装配于TR模块腔体、射频供电板和低频供电控制板的开窗位置。
2.根据权利要求1所述的基于HTCC垂直过渡的TR模块结构，其特征在于，所述TR模块腔体背面低频供电控制板和正面射频供电板通过HTCC垂直过渡结构互连，所述射频供电板上的焊盘和HTCC垂直过渡结构顶层焊盘之间通过金丝键合方式实现互连；所述低频供电控制板上的焊盘和HTCC垂直过渡结构底层焊盘之间通过金丝键合方式实现互连。
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