CN209993713U - 一种具有气密结构的微波信号传输装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有气密结构的微波信号传输装置，所述微波信号传输装置包括壳体，所述壳体包括两个用于安装电路板的腔体，所述两个腔体被隔板隔开，所述微波信号传输装置还包括用于封闭两个腔体的盖板，所述隔板上开设有安装通孔，安装通孔内固定安装有波珠，波珠包括本体及本体两端伸出的针心，波珠本体外侧面与安装通孔内侧面密封连接，波珠本体两端的针心分别与两腔体内的电路板电连接。本实用新型将波珠与安装通孔密封连接，能够解决因隔梁挖孔，造成上下腔体无法气密的问题，进而延长了内部芯片寿命。

Description

一种具有气密结构的微波信号传输装置

技术领域

本实用新型涉及微波技术领域，具体涉及一种具有气密结构的微波信号传输装置。

背景技术

一个常规微波组件，为避免各功能模块的信号相互泄露，引起交调或串扰，需要将各个功能模块分腔隔离，一种典型的分腔方式就是盒体上下面各有一个腔，中间用金属隔板隔开。

现有技术中，为了使微波信号从背面腔体传输到正面腔体，会在隔板上开一个孔，并用一根同轴电缆线连接两个腔体内的两块电路板。然而，当前微波组件越来越多的使用混合集成电路，组件的气密性直接决定了其内部芯片的寿命，由于中间隔板开孔，上下腔之间无法形成气密，会严重影响内部芯片的寿命。

因此，如何保证微波组件的气密性，延长内部芯片寿命成为了本领域技术人员急需解决的问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型实际需要解决的问题是：如何保证微波组件的气密性，延长内部芯片寿命。

本实用新型采用了如下的技术方案：

一种具有气密结构的微波信号传输装置，所述微波信号传输装置包括壳体，所述壳体包括两个用于安装电路板的腔体，所述两个腔体被隔板隔开，所述微波信号传输装置还包括用于封闭两个腔体的盖板，所述隔板上开设有安装通孔，安装通孔内固定安装有波珠，波珠包括本体及本体两端伸出的针心，波珠本体外侧面与安装通孔内侧面密封连接，波珠本体两端的针心分别与两腔体内的电路板电连接。

优选地，所述安装通孔为台阶孔，所述台阶孔包括第一台阶段及第二台阶段，第一台阶段的孔径比波珠本体外侧面半径大0.3~0.4毫米，第一台阶段的长度为0.4~0.5毫米，第二台阶段的孔径比波珠本体外侧面半径大0.03~0.05毫米，在第一台阶段内放置铅锡或者金锡焊环，通过高温烧结的方式使波珠本体外侧面与安装通孔内侧面密封连接。

优选地，第一台阶段的长度与第二台阶段的长度之和大于或等于波珠本体长度，第二台阶段的长度小于波珠本体长度，所述台阶孔还包括与第二台阶段相连通的第三台阶段，第三台阶段的孔径大于波珠本体针心直径且小于波珠本体外侧面直径。

优选地，电路板上设置有与安装通孔位置相对应的连接通孔，电路板背向隔板的一侧设有环绕连接通孔的焊盘区域，焊盘区域镀有金属层且与电路板背向隔板的一侧的电路板线带相连通，针心穿过连接通孔后与焊盘区域焊接相连。

优选地，电路板朝向隔板的一侧设有环绕连接通孔的焊接保护区域，焊接保护区域为介质区域，防止信号短路，电路板朝向隔板的一侧上焊接保护区域以外的区域镀有金属层，用于电路板接地。

优选地，连接通孔的半径R1为0.35±0.05mm，焊盘区域的半径R2为0.70±0.05，焊接保护区域的半径R3为1.10±0.05。

综上所述，本实用新型公开了一种具有气密结构的微波信号传输装置，所述微波信号传输装置包括壳体，所述壳体包括两个用于安装电路板的腔体，所述两个腔体被隔板隔开，所述微波信号传输装置还包括用于封闭两个腔体的盖板，所述隔板上开设有安装通孔，安装通孔内固定安装有波珠，波珠包括本体及本体两端伸出的针心，波珠本体外侧面与安装通孔内侧面密封连接，波珠本体两端的针心分别与两腔体内的电路板电连接。本实用新型将波珠与安装通孔密封连接，能够解决因隔梁挖孔，造成上下腔体无法气密的问题，进而延长了内部芯片寿命。

附图说明

为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步的详细描述，其中：

图1为本实用新型公开的一种具有气密结构的微波信号传输装置的剖视图；

图2为本实用新型公开的一种具有气密结构的微波信号传输装置部分零部件的爆炸图；

图3现有技术中的波珠连接示意图；

图4为本实用新型中电路板背向隔板一侧的视图；

图5为本实用新型中电路板朝向隔板一侧的视图；

图6至图8为电场仿真的三视图；

图9为本实用新型公开的一种具有气密结构的微波信号传输装置的传输性能图；

图10为本实用新型公开的一种具有气密结构的微波信号传输装置的驻波性能图。

附图标记说明：壳体1、焊环2、电路板3、安装通孔4、波珠本体5、针心6、第一台阶段7、第二台阶段8、第三台阶段9、焊盘区域10、焊接保护区域11、电路板线带12、激光封焊盖板13、螺钉盖板14。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步的详细说明。

如图1及图2所示，本实用新型公开了一种具有气密结构的微波信号传输装置，所述微波信号传输装置包括壳体1，所述壳体1包括两个用于安装电路板3的腔体，所述两个腔体被隔板隔开，所述微波信号传输装置还包括用于封闭两个腔体的盖板，所述隔板上开设有安装通孔4，安装通孔4内固定安装有波珠，波珠包括本体及本体两端伸出的针心6，波珠本体5外侧面与安装通孔4内侧面密封连接，波珠本体5两端的针心6分别与两腔体内的电路板3电连接。

本实用新型将波珠与安装通孔4密封连接，能够解决因隔梁挖孔，造成上下腔体无法气密的问题，进而延长了内部芯片寿命。

此外，现有技术中，采用电缆线连接电路板3还存在以下问题：（1）采用电缆线连接电路板3，所需空间较大，不利于当前微波组件小型化设计的趋势；（2）需要使用焊料对电缆线“接地”，容易污染附近的芯片；（3）在受到外部冲击或者振动的情况下，电缆线有脱落的风险（4）由于微波信号的高频特性，电缆线这种传输方式只能工作到C波段，频率再高会造成性能严重恶化。

本实用新型公开的装置，气密性经赛宝（赛宝计量检测中心）检测，可达5×10^{- 7}Pa·m³/s。传输性能及驻波性能如图9至图10所示。

而本申请中，将波珠置于隔板的安装通孔4内，只有针心6伸出并与电路板3电连接，不占用组件体积，利于实现微波组件的小型化；波珠无需用焊料“接地”，无产生污染的风险；波珠固定安装在壳体1上，无受力脱落的风险；采用专门设计的电路板3匹配结构，工作频率可达Ka波段。

具体实施时，所述安装通孔4为台阶孔，所述台阶孔包括第一台阶段7及第二台阶段8，第一台阶段7的孔径比波珠本体5外侧面半径大0.3~0.4毫米，第一台阶段7的长度为0.4~0.5毫米，第二台阶段8的孔径比波珠本体5外侧面半径大0.03~0.05毫米，在第一台阶段7内放置铅锡或者金锡焊环2，通过高温烧结的方式使波珠本体5外侧面与安装通孔4内侧面密封连接。

本实用新型中可将第一台阶段7视为焊接槽，焊接槽中放置铅锡或者金锡焊环2，使波珠与壳体1直接的焊接更加稳固并且易于实现密封。

具体实施时，第一台阶段7的长度与第二台阶段8的长度之和大于或等于波珠本体5长度，第二台阶段8的长度小于波珠本体5长度，所述台阶孔还包括与第二台阶段8相连通的第三台阶段9，第三台阶段9的孔径大于波珠本体针心6直径且小于波珠本体5外侧面直径。

为了便于将波珠焊接在壳体1上，因此还设置了第三台阶段9，第三台阶段9可对波珠进行限位，省略传统结构在烧结波珠时支撑的烧结夹具，提高生产效率，降低成本。

如图4所示，具体实施时，电路板3上设置有与安装通孔4位置相对应的连接通孔，电路板3背向隔板的一侧设有环绕连接通孔的焊盘区域10，焊盘区域10镀有金属层且与电路板3背向隔板的一侧的电路板线带12相连通，针心6穿过连接通孔后与焊盘区域10焊接相连。

本实用新型中，电路板3背向隔板的一侧焊盘区域10、电路板线带12及其他电路区域均镀有金属层，此外的其他区域为介质区域。本实用新型中，金属层可为敷铜层。

传统的信号连接方式是用金丝将波珠的针心6和电路板3连接在一起，如图3所示，金丝键合这种工艺要求的存储环境较高，轻微的触碰都会导致电路失效；并且金丝键合的位置具有随机性，会导致高频微波信号的特性不可控。

为解决这个问题，本实用新型采用了一种新的电路板3与波珠的连接方式，即电路板3上挖一个略大于波珠针心6的连接通孔，并用焊锡直接把电路板3的焊盘区域10和波珠针心6焊接在一起。这种焊接方式更加稳固，提高了整个装置的稳定性。

如图5所示，具体实施时，电路板3朝向隔板的一侧设有环绕连接通孔的焊接保护区域11，焊接保护区域11为介质区域，防止信号短路，电路板3朝向隔板的一侧上焊接保护区域11以外的区域镀有金属层，用于电路板3接地。

为了保证整个装置的稳固，本实用新型还在电路板3朝向隔板的一侧设置了焊接保护区域11，通过将焊接保护区域11与隔板焊接相连的方式对电路板3进行进一步的固定。

具体实施时，连接通孔的半径R1为0.35±0.05mm，焊盘区域10的半径R2为0.70±0.05，焊接保护区域11的半径R3为1.10±0.05。

根据微波信号的传输特性分析，R1、R2及R3的取值不同会对信号造成非常明显的影响。因此在三维仿真模型中对该部分结构进行有限元仿真，通过分析电磁场的传输特性来确定R1、R2及R3的值。仿真软件中的电场图如图6至图8所示。因此，本实用新型中合理设置了R1、R2及R3，使得30GHz的微波信号在该装置中传输时，损耗小于0.5dB，驻波小于2，性能优于图3所示结构。

本实用新型公开的具有气密结构的微波信号传输装置的加工工艺如下：

在壳体1的隔板上开设安装通孔4；

将波珠放入安装通孔4中，使用合金焊料将波珠烧结在壳体1上，完成烧结后检漏，保证正反两个腔的气密性达到标准要求；

用电磁场仿真软件设计电路板3，电路板3的连接通孔穿过波珠的针心6后，用焊料将电路板3焊接在隔板上；

将波珠的针心6和电路板3焊盘焊接在一起，用工具剪去多余的针心6；

安装并密封盖板。

在本实用新型中，盖板可只采用激光封焊盖板13，或者采用激光封焊盖板13及螺钉盖板14，只采用激光封焊盖板13则直接采用激光封焊，采用激光封焊盖板13及螺钉盖板14，在盖上螺钉盖板14确保微波性能合适后再进行激光封焊盖板13的封焊。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管通过参照本申请的优选实施例已经对本申请进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本申请的精神和范围。

Claims (6)

1.一种具有气密结构的微波信号传输装置，所述微波信号传输装置包括壳体，所述壳体包括两个用于安装电路板的腔体，所述两个腔体被隔板隔开，所述微波信号传输装置还包括用于封闭两个腔体的盖板，其特征在于，所述隔板上开设有安装通孔，安装通孔内固定安装有波珠，波珠包括本体及本体两端伸出的针心，波珠本体外侧面与安装通孔内侧面密封连接，波珠本体两端的针心分别与两腔体内的电路板电连接。

2.如权利要求1所述的具有气密结构的微波信号传输装置，其特征在于，所述安装通孔为台阶孔，所述台阶孔包括第一台阶段及第二台阶段，第一台阶段的孔径比波珠本体外侧面半径大0.3~0.4毫米，第一台阶段的长度为0.4~0.5毫米，第二台阶段的孔径比波珠本体外侧面半径大0.03~0.05毫米，在第一台阶段内放置铅锡或者金锡焊环，通过高温烧结的方式使波珠本体外侧面与安装通孔内侧面密封连接。

3.如权利要求2所述的具有气密结构的微波信号传输装置，其特征在于，第一台阶段的长度与第二台阶段的长度之和大于或等于波珠本体长度，第二台阶段的长度小于波珠本体长度，所述台阶孔还包括与第二台阶段相连通的第三台阶段，第三台阶段的孔径大于波珠本体针心直径且小于波珠本体外侧面直径。

4.如权利要求1所述的具有气密结构的微波信号传输装置，其特征在于，电路板上设置有与安装通孔位置相对应的连接通孔，电路板背向隔板的一侧设有环绕连接通孔的焊盘区域，焊盘区域镀有金属层且与电路板背向隔板的一侧的电路板线带相连通，针心穿过连接通孔后与焊盘区域焊接相连。

5.如权利要求4所述的具有气密结构的微波信号传输装置，其特征在于，电路板朝向隔板的一侧设有环绕连接通孔的焊接保护区域，焊接保护区域为介质区域，防止信号短路，电路板朝向隔板的一侧上焊接保护区域以外的区域镀有金属层，用于电路板接地。

6.如权利要求5所述的具有气密结构的微波信号传输装置，其特征在于，连接通孔的半径R1为0.35±0.05mm，焊盘区域的半径R2为0.70±0.05，焊接保护区域的半径R3为1.10±0.05。

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