CN118073287A - 一种基于平面吸波结构的陶瓷封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微波封装技术领域，具体公开了一种基于平面吸波结构的陶瓷封装结构，包括陶瓷底板、设置在陶瓷底板上且形成安装腔的金属围框、以及设置金属围框上且靠近金属围框一侧设置有平面吸波结构的盖板；所述平面吸波结构位于安装腔的正上方。本发明通过在盖板的下表面引入平面吸波结构来取代吸波材料，能够有效降低表贴吸波材料引入的高度，并且避免封装时吸波材料熔化的风险；减少现有技术中金属隔腔的使用面积能有效降低封装内部的应力，进而降低封装开裂的风险；能够有效降低有源器件级联时自激或谐振风险，并且实现小型化。

Description

一种基于平面吸波结构的陶瓷封装结构

技术领域

本发明涉及微波封装技术领域，更具体地讲，涉及一种基于平面吸波结构的陶瓷封装结构。

背景技术

为了实现系统的小型化和平面化，组件中的射频信号传输路径通常会包含垂直方向，陶瓷封装在这种应用场景中就显得十分具有优势；目前的陶瓷封装通常采用底板、金属围框和盖板通过一定方式结合来实现。

中国专利，申请号为2018103405281，专利名称为超宽带射频系统的陶瓷双面三维集成架构及封装方法，具体公开了采用陶瓷封装，且在封装双面BGA植球，实现了信号在纵向传输的效果，有效降低了射频模板与天线之间的组件剖面高度。但是这种封装方式没有对组件内部的电磁耦合问题进行深入探讨；

由于射频有源器件，尤其是放大器在级联工作中时，电磁信号的空间反射波会发生互相耦合，将导致链路中出现自激或谐振，这就要求在封装的设计过程中考虑到电磁去耦合问题；

中国专利，申请号为2023107833867，专利名称为一种三维高密度集成大功率微波组件，具体公开了采用BGA球焊接成隔腔的方式来增加不同射频链路的隔离度，这能极大地减少链路自激或谐振的风险。但是由于芯片朝着多功能集成的方向发展，集成后的多功能芯片尺寸较大，且要求陶瓷封装实现小型化，金属隔腔的适用性变差；另一种增加隔离度的方法是在封装盖板表面表贴吸波材料，但是在封装过程中盖板表面的高温会将吸波材料及其背胶熔化，这在工程应用中存在较大的风险；此外，吸波材料的厚度与吸收率正相关，引入较厚的吸波材料会增加封装的剖面高度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于平面吸波结构的陶瓷封装结构，能够有效降低有源器件级联时自激或谐振风险，并且实现小型化；

本发明解决技术问题所采用的解决方案是：

一种基于平面吸波结构的陶瓷封装结构，包括陶瓷底板、设置在陶瓷底板上且形成安装腔的金属围框、以及设置金属围框上且靠近金属围框一侧电镀有平面吸波结构的盖板；所述平面吸波结构位于安装腔的正上方。

在一些可能的实施方式中，

所述平面吸波结构包括至少一组吸波单元；所述吸波单元包括形成环状结构的吸波组件一、设置在位于环状结构且同轴设置的吸波组件二。

在一些可能的实施方式中，

所述吸波组件一包括多组第一金属件、设置在相邻第一金属件之间且依次连接形成环状结构的第一电阻。

在一些可能的实施方式中，

所述吸波组件二包括多组位于吸波组件一所形成的环状结构内的第二金属件、以及位于相邻两组第二电阻之间且依次连接的第二电阻。

在一些可能的实施方式中，

在所述金属围框上且靠近金属围框一侧还设置有金属地，所述金属地呈环状结构且套装在平面吸波结构的外侧；

当吸波单元为多组时，多组吸波单元均匀的布置在环状结构内。

在一些可能的实施方式中，

在所述陶瓷底板上表面且位于安装腔内设置有芯片、一端与芯片连接的微带传输线、以及与微带传输线连接且安装在陶瓷底板上表面的射频垂直过渡结构。

在一些可能的实施方式中，

在所述金属围框上且靠近金属围框一侧还设置有与射频垂直过渡结构一一对应设置的焊盘；所述焊盘被金属地围绕。

在一些可能的实施方式中，

所述金属围框、第一金属件、第二金属件、以及焊盘均采用铜制成。

在一些可能的实施方式中，

所述陶瓷底板远离金属围框的一侧的表面为第一金属地层，所述盖板远离金属围框的一侧的为第二金属地层。

在一些可能的实施方式中，

所述金属围框呈方形结构或圆弧结构；

当金属围框为方形结构时，所述射频垂直过渡结构为四组且位于金属围框的边角处。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明能够实现射频链路的垂直传输，进而降低了系统的剖面高度；

本发明通过在盖板的下表面引入平面吸波结构来取代吸波材料，能够有效降低表贴吸波材料引入的高度，并且避免封装时吸波材料熔化的风险；

本发明通过在陶瓷封装的下表面引入平面吸波结构可以有效减少金属隔腔的使用，这与芯片和封装的发展方向相符合；同时由于现有技术中，金属隔腔、底板和盖板相连接的局部存在较大的应力，引入平面吸波结构，减少金属隔腔的使用面积能有效降低封装内部的应力，进而降低封装开裂的风险；

本发明与现有的陶瓷封装技术相比，能够有效降低有源器件级联时自激或谐振风险，并且实现小型化。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中金属地、吸波单元、焊盘的结构示意图；

图3为本发明封装完成后的结构示意图；

图4为本发明中金属地、吸波单元、焊盘、盖板的结构示意图；

其中：1、陶瓷底板；2、金属围框；3、盖板；4、吸波结构；5、微带传输线；6、芯片；7、射频垂直过渡结构；8、第一吸波单元；9、第二吸波单元；10、第三吸波单元；11、第四吸波单元；12、金属地；13、第一金属件；14、第二金属件；15、第一电阻；16、第二电阻；17、焊盘。

具体实施方式

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。本申请所提及的"第一"、"第二"以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，"一个"或者"一"等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。在本申请实施中，“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个定位柱是指两个或两个以上的定位柱。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面对本发明进行详细说明。

如图1-图4所示：

一种基于平面吸波结构4的陶瓷封装结构，包括陶瓷底板1、设置在陶瓷底板1上且形成安装腔的金属围框2、以及设置金属围框2上且靠近金属围框2一侧电镀有平面吸波结构4的盖板3；所述平面吸波结构4位于安装腔的正上方；

本申请中金属围框2实现陶瓷底板1与盖板3的连接，起到支撑及电磁屏蔽作用，陶瓷底板1的上表面与金属围框2底部通过直接连接，金属围框2的上表面直接连接盖板3，以此来完成气密性封装；

陶瓷底板1的上表面且位于安装腔内的部分将作为封装的布线层；盖板3的下表面与安装腔对应设置的平面吸波结构4，通过设置平面吸波结构4来取代吸波材料，能够有效降低表贴吸波材料引入的高度，并且避免封装时吸波材料熔化的风险，同时可以有效减少金属隔腔的使用，减少金属隔腔的使用面积能有效降低封装内部的应力，进而降低封装开裂的风险。

在一些可能的实施方式中，

所述平面吸波结构4包括至少一组吸波单元；所述吸波单元包括形成环状结构的吸波组件一、设置在位于环状结构且同轴设置的吸波组件二；

其中，吸波组件一用于对一个频段起到吸波作用，吸波组件二用于对另外一个频段起到吸波作用，当两个频段相近时，就能拓宽整个盖板3下表面所电镀的平面吸波结构4的工作带宽，以适应更多应用场景；

在一些可能的实施方式中，为了通过吸波组件一用于对一个频段起到吸波作用；

所述吸波组件一包括多组第一金属件13、设置在相邻第一金属件13之间且依次连接形成环状结构的第一电阻15；

在一些可能的实施方式中，为了通过吸波组件二用于对另外一个频段起到吸波作用；

所述吸波组件二包括多组位于吸波组件一所形成的环状结构内的第二金属件14、以及位于相邻两组第二电阻16之间且依次连接的第二电阻16；

在一些可能的实施方式中，

在所述金属围框2上且靠近金属围框2一侧还设置有金属地12，所述金属地12呈环状结构且套装在平面吸波结构4的外侧；

当吸波单元为多组时，多组吸波单元均匀的布置在环状结构内。

具体的，可根据使用需求进行吸波单元数量的设置；

在一些可能的实施方式中，为了有效的实现信号的传输；

在所述陶瓷底板1上表面且位于安装腔内设置有芯片6、一端与芯片6连接的微带传输线5、以及与微带传输线5连接且安装在陶瓷底板1上表面的射频垂直过渡结构7；射频垂直过渡结构7垂直安装在陶瓷底板1上表面；

在陶瓷基板上表面，射频信号在水平方向上的传输路径为微带传输线5，垂直方向上的传输路径为射频垂直过渡结构7，且与微带线直接级联；

在一些可能的实施方式中，

在所述金属围框2上且靠近金属围框2一侧还设置有与射频垂直过渡结构7一一对应设置的焊盘17；所述焊盘17被金属地12围绕。

具体的，焊盘17被金属地12围绕，盖板3与金属围框2连接时，焊盘17与射频连接过渡结构连接，最终完成射频信号的法向传输；

在一些可能的实施方式中，所述金属围框2、第一金属件13、第二金属件14、以及焊盘17均采用铜制成。

在一些可能的实施方式中，所述陶瓷底板1远离金属围框2的一侧的表面为第一金属地层，所述盖板3远离金属围框2的一侧的为第二金属地层。

在一些可能的实施方式中，所述金属围框2呈方形结构或圆弧结构；

当金属围框2为方形结构时，所述射频垂直过渡结构7为四组且位于金属围框2的边角处。

实施例1：

一种基于平面吸波结构4的陶瓷封装，如图1-图4所示，

陶瓷底板1的厚度为0.5mm，采用介电常数为9.8的99瓷，其上表面(安装金属围框2的一侧)作为布线层，下表面为第一金属地层，其作为上表面的地，起到对外连接的作用；

金属围框2材料为铜，与陶瓷底板1的上表面连接；

盖板3采用介电常数9.8的99瓷，厚度为0.5mm，其下表面(靠近金属围框2的一侧)经过电镀的金属表面形成吸波结构4，其上表面(远离金属围框2的一侧)为第二金属地层且作为吸波结构4的地，并起到对外连接的作用；

吸波结构4由金属铜和电阻构成，实现对空间电磁场的吸收；

陶瓷底板1的上表面作为链路的布线层，微带传输线5将芯片6与射频连接过渡结构级联，芯片6安装在陶瓷底板1的上表面，射频垂直过渡结构7与金属围框2在四个边角处形成传输线；

盖板3通过与金属围框2上表面连接，完成具有射频屏蔽功能以及气密性要求的封装；

金属围框2呈四方形结构，与陶瓷底板1的上表面配合使用截面为矩形的安装腔，金属围框2的边角处采用圆弧过渡，进而降低封装的局部应力；

盖板3下表面形成吸波结构4，如图3所示，包括四组吸波单元，具体为结构相同且对称设置的第一吸波单元8、第二吸波单元9、第三吸波单元10和第四吸波单元11；

金属地12所形成四方形环状结构将这4个单元包围；

以第一吸波单元8为例，第一吸波单元8包括第一金属件13、第二金属件14、第一电阻15和第二电阻16；

其中第一金属件13和第一电阻15组合形成的环状结构能在一个频段起到吸波作用；

所述金属围框2、第一金属件13、第二金属件14、以及焊盘17均采用铜制成；

第二金属件14和第二电阻16依次连接组合能在另外一个频段起到吸波作用，当两个频段相近时，就能拓宽整个吸波结构4的工作带宽，以适应更多应用场景；焊盘17被金属地12围绕，盖板3与金属围框2连接时，焊盘17与射频连接过渡结构连接，最终完成射频信号的法向传输。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种基于平面吸波结构的陶瓷封装结构，其特征在于，包括陶瓷底板、设置在陶瓷底板上且形成安装腔的金属围框、以及设置金属围框上且靠近金属围框一侧设置有平面吸波结构的盖板；所述平面吸波结构位于安装腔的正上方。

2.根据权利要求1所述的一种基于平面吸波结构的陶瓷封装结构，其特征在于，所述平面吸波结构包括至少一组吸波单元；所述吸波单元包括形成环状结构的吸波组件一、设置在位于环状结构且同轴设置的吸波组件二。

3.根据权利要求2所述的一种基于平面吸波结构的陶瓷封装结构，其特征在于，所述吸波组件一包括多组第一金属件、设置在相邻第一金属件之间且依次连接形成环状结构的第一电阻。

4.根据权利要求3所述的一种基于平面吸波结构的陶瓷封装结构，其特征在于，所述吸波组件二包括多组位于吸波组件一所形成的环状结构内的第二金属件、以及位于相邻两组第二电阻之间且依次连接的第二电阻。

5.根据权利要求2所述的一种基于平面吸波结构的陶瓷封装结构，其特征在于，在所述金属围框上且靠近金属围框一侧还设置有金属地，所述金属地呈环状结构且套装在平面吸波结构的外侧；

当吸波单元为多组时，多组吸波单元均匀的布置在环状结构内。

6.根据权利要求5所述的一种基于平面吸波结构的陶瓷封装结构，其特征在于，在所述陶瓷底板上表面且位于安装腔内设置有芯片、一端与芯片连接的微带传输线、以及与微带传输线连接且安装在陶瓷底板上表面的射频垂直过渡结构。

7.根据权利要求6所述的一种基于平面吸波结构的陶瓷封装结构，其特征在于，在所述金属围框上且靠近金属围框一侧还设置有与射频垂直过渡结构一一对应设置的焊盘；所述焊盘被金属地围绕。

8.根据权利要求7所述的一种基于平面吸波结构的陶瓷封装结构，其特征在于，所述金属围框、第一金属件、第二金属件、以及焊盘均采用铜制成。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种基于平面吸波结构的陶瓷封装结构，其特征在于，所述陶瓷底板远离金属围框的一侧的表面为第一金属地层，所述盖板远离金属围框的一侧的为第二金属地层。

10.根据权利要求6-8任一项所述的一种基于平面吸波结构的陶瓷封装结构，其特征在于，所述金属围框呈方形结构或圆弧结构；

当金属围框为方形结构时，所述射频垂直过渡结构为四组且位于金属围框的边角处。