CN208111646U - 微型微波器件的三维封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微型微波器件的三维封装结构，包括陶瓷框体、位于陶瓷框体底部的金属基底及位于陶瓷框体顶部的盖板；陶瓷框体、金属基底及盖板合围形成容纳微波电路的腔体，在腔体内设上铝板、下铝板，上铝板设有台阶状的第一凹槽，下铝板设有与第一凹槽水平对称的第二凹槽；上铝板与下铝板扣合在一起，从而在上铝板于盖板之间形成上腔体，在下铝板与金属底座之间形成下腔体，在上铝板及下铝板之间形成耦合孔内腔，上铝板上面向上依次安装可伐金属载板、上层LTCC基板，下铝板下面安装有下层LTCC基板，上层LTCC基板及下层LTCC基板通过金丝或金带实现电路连接。该封装结构具有良好的散热性能，且能提高微波器件的性能稳定性。

Description

微型微波器件的三维封装结构

技术领域

本实用新型涉及微波或毫米波电路与系统的小型化封装技术领域，尤其涉及微型微波器件的三维封装结构。

背景技术

微波微组装技术(MMCM)是实现电子整机小型化、轻量化、高性能和高可靠的关键技术，LTCC(低温共烧陶瓷)基板由于微波信号传输性能好、可实现无源器件的内埋置，因此基于LTCC基板和微组装的技术是实现微波模块和系统小型化的重要途径。现有微波器件封装多采用环氧树脂进行密封，而不是采用全密封封装。全密封式封装要使用金属密封条，当信号频率高于20GHz时，会引起该金属条产生谐振，因此全密封式封装通常不能在很宽的频带如直流到20GHz及以上范围内工作。

采用三维组装方式由于腔体尺寸变小，其内的微波电路的产热多，一般现有的三维组装都是采用全铝制框体作为腔体，铝制腔体虽然导热好，但是在微波器件中，会造成频率干扰，降低了微波器件的性能。因此在三维微波微组装技术上还需要考虑因腔体尺寸变小而需要高性能散热同时又不影响微波器件性能的问题。

此外，为保证微波器件的电气性能，其腔体内都设置有耦合孔，但是目前在三维封装结构上其耦合孔加工起来比较困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于全部或部分地解决现有的三维微波微组装技术中，因腔体尺寸变小而需要高性能散热又不需要影响微波器件性能、耦合孔加工困难的技术问题。

为达到上述技术目的，本实用新型提供的1、微型微波器件的三维封装结构，其结构特征为：包括陶瓷框体、位于陶瓷框体底部的金属基底及位于陶瓷框体顶部的盖板；所述陶瓷框体、金属基底及盖板合围形成容纳微波电路的腔体，在所述腔体内设上铝板、下铝板，所述上铝板设有台阶状的第一凹槽，所述下铝板设有与所述第一凹槽水平对称的第二凹槽；所述上铝板与下铝板扣合在一起，从而在上铝板于盖板之间形成上腔体，在下铝板与金属底座之间形成下腔体，在上铝板及下铝板之间形成耦合孔内腔，所述耦合孔内腔的耦合孔口延伸到所述陶瓷框体上但是并不突出在陶瓷框体外，且所述耦合孔口的尺寸小于所述耦合孔内腔的尺寸；所述上铝板上面向上依次安装可伐金属载板、上层LTCC基板，所述下铝板下面安装有下层LTCC基板，所述上层LTCC基板及下层LTCC基板通过金丝或金带实现电路连接。

进一步地，所述上铝板与下铝板除耦合孔以外的实心接触段上焊接固定有若干供电绝缘子和微波绝缘子。

进一步地，所述陶瓷框体上设有直通上腔体及下腔体的金属化过孔及与该金属化过孔相匹配的插接件，所述插接件正面设有两个安装孔，在两个安装孔的中心线的法线上对称设有两个半圆形槽，所述插接件通过安装孔螺纹安装在所述陶瓷框体上；所述插接件的反面靠近所述安装孔的边缘设有两个圆环凸台部，安装时，将传输线缆焊接至所述半圆形槽中，所述半圆形槽分别对准所述金属化过孔，所述插接件的两个圆环凸台部与所述腔体的侧壁紧密接触。

进一步地，所述金属基底由绝缘材料做成，绝缘材料表面镀金或者中间加入导电过孔。

进一步地，所述陶瓷框体为高温共烧陶瓷。

进一步地，所述上层LTCC基板通过焊接方式固定于可伐金属载板上，可伐金属载板通过导电胶固定于上铝板上；所述下层LTCC基板通过导电胶固定于下铝板上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)金属基底与陶瓷的热膨胀系数(CTE)相同，用低温焊锡焊在陶瓷上。这个金属基底既是电路的地，又具有散热器作用。通过选用导热性能好的金属材料，该封装结构可以将热量有效散播到外部。用陶瓷框体作为封装外壳具有良好的散热性能外，同时陶瓷的抗干扰能力强，不会对腔体内的微波器件产生干扰影响微波器件的性能。

(2)采用上铝板及下铝板扣合组装在一起的形式，使得上、下铝板中形成耦合孔，这样不仅节约了铝框用材料，同时方便了耦合孔的安装，同时节省了三维封装结构的内部空间。

(3)相比现有的连接方式，选择插接件的连接方式结构紧凑，操作方便。可先将一个或多个传输线缆安装至插接件上，再将插接件安装至陶瓷框体上。这样，一方面确保了传输线缆与腔体内导通连接的可靠性和有效性；另一方面避免了传输线缆布线过程中产生扯裂或者形成应力的问题，减少了互调隐患。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

本实用新型的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，在附图中：

图1为本实用新型正视时的剖面结构示意图；

图2为本实用新型的立体结构示意图；

图3为本实用新型的插接件的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

请参照图1至图3所示，本实施例提供的微型微波器件的三维封装结构，包括陶瓷框体2、位于陶瓷框体2底部的金属基底3及位于陶瓷框体2顶部的盖板1；该陶瓷框体2由高温工烧陶瓷工艺制成，该金属基底3略短于该陶瓷框体2，金属基底3用具有熔点很高的金属焊锡片焊接到陶瓷框底面上，该盖板1用具有熔点很高的金属焊锡片焊接到的顶面上。

该陶瓷框体2、金属基底3及盖板1合围形成容纳微波电路的腔体，在腔体内设上铝板4、下铝板5，上铝板4的一面开设有台阶状的第一凹槽，本实施方式中为两极台阶，下铝板5的一面开设有与所述第一凹槽水平对称的第二凹槽；所述上铝板4与下铝板5通过导电胶扣合组装在一起，从而在上铝板4与盖板1之间形成上腔体，在下铝板5与金属底座之间形成下腔体，在上铝板4的第一凹槽及下铝板5的第二凹槽合围形成耦合孔内腔6，所述耦合孔内腔6的耦合孔口7延伸到陶瓷框体2上但是并不突出在陶瓷框体2外，且所述耦合孔口7的尺寸小于耦合孔内腔6的尺寸；上铝板4上表面由下至上依次安装可伐金属载板202、上层LTCC基板201，所述下铝板5下面安装有下层LTCC基板203，所述上层LTCC基板201及下层LTCC基板203通过金丝或金带204实现电路连接；其中，上层LTCC基板201通过焊接方式固定于可伐金属载板202上，可伐金属载板202通过导电胶固定于上铝板4上；所述下层LTCC基板203通过导电胶固定于下铝板5上。

具体而言，上层LTCC基板201及下层LTCC基板203均是由5-30层，每层厚度为0.094mm的ferroA6s材料层压为一体后在850℃-900℃低温共烧而成，该两个LTCC基板厚度可选取1mm左右。上层LTCC基板201的中间层和上表面可印刷金属层从而形成电路，下层LTCC基板203的下表面印刷金属层从而形成电路。LTCC基板生产好后，上层LTCC基板201的上表面及下层LTCC基板203的下表面均通过导电胶粘接有裸芯片和封装器件以实现微波电路板的电路功能，裸芯片通过金丝键合和微带线实现电性连接，上层LTCC基板201的下表面及上层LTCC基板的上表面镀铂银以形成电路地层。

在制作该封装体时，预先在上铝板和下铝板上开第一凹槽、第二凹槽，第一凹槽、第二凹槽的尺寸大小根据器件需要而设计，该第一凹槽及第二凹槽在上铝板和下铝板扣合组装在一起时，是呈水平对称的，其第一凹槽与第二凹槽组合而成的耦合内腔的形状优选地为圆柱形；开设好第一凹槽与第二凹槽后，在陶瓷还是胶泥状态时就将上铝板4与下铝板5嵌入陶瓷框体2的衬底上。同时为了过线和与外部设备的导通连接，在该陶瓷框体2打好过孔，填充上胶泥态的金属材料。

可伐金属载板202采用与上层LTCC基板201热膨胀系数匹配的金属材料，从而使LTCC基板在后续的组装工艺中不碎裂，同时可伐金属载板202还起到固定上层LTCC基板201和接地的作用。可伐金属载板202可通过机加工艺加工成与上层LTCC基板201一致的外形。所述可伐金属载板202表面镀金，以与上层LTCC基板201焊接。

本实施方式中，其上铝板4与下铝板5除耦合孔以外的实心接触段上焊接固定有若干供电绝缘子8和微波绝缘子9。

本实施方式中，所述陶瓷框体2上设有直通上腔体及下腔体的金属化过孔205及与该金属化过孔205相匹配的插接件10，该金属化过孔205是在陶瓷还是胶泥状态时预先打好孔，并在孔的表面镀金属层从而形成该金属化过孔205；插接件10正面设有两个安装孔102，在两个安装孔102的中心线的法线上对称设有两个半圆形槽101，所述插接件10通过安装孔102螺纹安装在所述陶瓷框体2上；所述插接件10的反面靠近所述安装孔102的边缘设有两个圆环凸台部103，安装时，将传输线缆焊接至所述半圆形槽101中，两个半圆形槽101分别对准所述金属化过孔205，所述插接件10的两个圆环凸台部103与陶瓷框体2的侧壁紧密接触。具体地，在陶瓷框体2预先打好与安装孔102对应的螺纹孔，在两个半圆形槽101上开设有切口1011，通过螺钉将该插接件10安装在陶瓷框体2上，将传输线缆焊接至该切口1011中，这样传输线缆通过该切口1011实现与金属过孔205的电性连接，从而实现与上、下腔体中的微波电路的电连接，其背面的两个圆环凸台部103以较少的接触面实现与陶瓷框体2连接，可以减少潜在的互调隐患。

本实施方式中，金属基底3由绝缘材料做成，绝缘材料表面镀金或者中间加入导电过孔。这样，上、下腔体内的微波电路可以通过该镀金层或导电过孔接地。

本实施例叙述的较为具体和详细，也给出了实施例的一些优选措施，但是，该实施例和优选措施并不能作为对本实用新型的限制，本领域的技术人员看到该方案时，做出的其他变形和等同手段的替换，均应在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.微型微波器件的三维封装结构，其特征在于：包括陶瓷框体、位于陶瓷框体底部的金属基底及位于陶瓷框体顶部的盖板；所述陶瓷框体、金属基底及盖板合围形成容纳微波电路的腔体，在所述腔体内设上铝板、下铝板，所述上铝板的一面开设有台阶状的第一凹槽，所述下铝板的一面开设有与所述第一凹槽水平对称的第二凹槽；所述上铝板与下铝板扣合组装在一起，从而在上铝板与盖板之间形成上腔体，在下铝板与金属底座之间形成下腔体，在上铝板及下铝板之间形成耦合孔内腔，所述耦合孔内腔的耦合孔口延伸到所述陶瓷框体上但是并不突出在陶瓷框体外，且所述耦合孔口的尺寸小于所述耦合孔内腔的尺寸；所述上铝板的上表面向上依次安装可伐金属载板、上层LTCC基板，所述下铝板下面安装有下层LTCC基板，所述上层LTCC基板及下层LTCC基板通过金丝或金带实现电路连接。

2.根据权利要求1所述的微型微波器件的三维封装结构，其特征在于：所述上铝板与下铝板除耦合孔以外的实心接触段上焊接固定有若干供电绝缘子和微波绝缘子。

3.根据权利要求1所述的微型微波器件的三维封装结构，其特征在于：所述陶瓷框体上设有直通上腔体及下腔体的金属化过孔及与该金属化过孔相匹配的插接件，所述插接件正面设有两个安装孔，在两个安装孔的中心线的法线上对称设有两个半圆形槽，所述插接件通过安装孔螺纹安装在所述陶瓷框体上；所述插接件的反面靠近所述安装孔的边缘设有两个圆环凸台部，安装时，将传输线缆焊接至所述半圆形槽中，所述半圆形槽分别对准所述金属化过孔，所述插接件的两个圆环凸台部与所述腔体的侧壁紧密接触。

4.根据权利要求1所述的微型微波器件的三维封装结构，其特征在于：所述金属基底由绝缘材料做成，绝缘材料表面镀金或者中间加入导电过孔。

5.根据权利要求1所述的微型微波器件的三维封装结构，其特征在于：所述陶瓷框体为高温共烧陶瓷。

6.根据权利要求1所述的微型微波器件的三维封装结构，其特征在于：所述上层LTCC基板通过焊接方式固定于可伐金属载板上，可伐金属载板通过导电胶固定于上铝板上；所述下层LTCC基板通过导电胶固定于下铝板上。