CN211090142U - 一种基于ltcc工艺的多层电路基板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于LTCC工艺的多层电路基板，属于LTCC工艺微波多层电路技术领域，解决了现有技术中LTCC工艺设置大面积金属需要进行部分挖空，实现电磁屏蔽效果差，多层电路基板散热性能差，集成度不高的问题。本申请的电路基板，包括电热一体化结构，电热一体化结构包括陶瓷基板、金属线和金属化孔；陶瓷基板设置有多层，金属线设置在两层陶瓷基板之间，金属化孔垂直于陶瓷基板；金属线为网状结构，金属化孔设置在网状结构的节点处。本实用新型满足电磁屏蔽的同时提高了导热性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及LTCC工艺微波多层电路技术领域，特别涉及一种基于LTCC工艺的适用于大功率微波毫米波芯片的多层电路基板。
背景技术
目前采用LTCC工艺实现微波毫米波多层电路时，由于LTCC本身材料及标准加工工艺的限制，无法进一步提升多层板的导热能力。
LTCC一般是多层陶瓷结构，每一层陶瓷的上下表面都可以做金属布线，每一层都可以打金属化过孔。但是由于加工工艺限制，每个布线层不能有大面积的金属，如果需要做大面积金属进行电磁屏蔽，则需要进行部分挖空，但进行挖空后电磁屏蔽效果变差。
实用新型内容
鉴于上述分析，本实用新型旨在提供一种基于LTCC工艺的适用于大功率微波毫米波芯片的多层电路基板，用以解决现有技术中LTCC工艺设置大面积金属需要进行部分挖空，实现电磁屏蔽效果差，多层电路基板散热性能差，集成度不高的问题。
本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种基于LTCC工艺的多层电路基板，包括电热一体化结构，电热一体化结构包括陶瓷基板、金属线和金属化孔；
陶瓷基板设置有多层，金属线设置在两层陶瓷基板之间，金属化孔垂直于陶瓷基板；
金属线为网状结构，金属化孔设置在网状结构的节点处。
进一步的，网状结构的网格设置为正方形。
进一步的，电热一体化结构用于实现电磁屏蔽；
式中，f为电磁屏蔽作用的频段，μ为陶瓷基板的相对磁导率，ε为陶瓷基板的相对介电常数，d为网格相邻两节点中心的距离，w为金属线宽度，h为陶瓷基板厚度。
进一步的，
λg是陶瓷基板中的波导波长。
进一步的，金属线上设置有第一隔断，第一隔断用于形成直流供电结构。
进一步的，g<d/4，其中g为第一隔断的距离。
进一步的，部分金属化孔设置有第二隔断，第二隔断用于形成波导传输线。
进一步的，还包括大功率器件焊接盘，大功率器件焊接盘设置在顶层的陶瓷基板上。
进一步的，位于大功率器件焊接盘正下方的金属化孔的上端与大功率器件焊盘连接。
进一步的，位于大功率器件焊接盘正下方以外的金属化孔的上端与最上层的金属线连接。
与现有技术相比，本实用新型至少能实现以下技术效果之一：
1)本实用新型是一种电热一体化布线电路基板，可以实现电磁屏蔽特性，类似于完整的金属地平面，同时兼容LTCC工艺且没有大面积金属。
本实用新型电路基板具有内部横向和纵向的导热路径。热量经过功率器件从大功率器件焊盘处向下传导，电热一体化结构具有横向传热能力，热量通过与大功率器件焊接盘连接的金属化孔向下传导，再通过金属线横向传导，金属线将热量传导至不与大功率器件焊接盘连接的金属化孔，然后继续向下传导。因此热量经过横向传导后继续在更大的面积上向下散热，增强了整个多层电路基板的导热能力。
2)金属线上设置有第一隔断，g<d/4，其中g为第一隔断的距离。在网状金属线结构中做微小的打断，使一部分金属线在直流时同电热一体化结构断路。这种微小的打断，在微波频段对整个网状金属线结构性能影响很小，这种直流供电结构即保证了直流供电能力又不破坏电热一体结构的微波和导热特性。
3)本实用新型电路基板还能包括波导传输线，部分金属化孔设置有第二隔断，第二隔断用于形成波导传输线。只要将部分金属化孔做打断，就可以实现介质集成波导，这就使该结构即保证了微波传输信号的能力又不显著破坏电热一体结构的微波和导热特性。
本实用新型的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。
图1为实施例1的切面结构示意图；
图2为实施例1的散热路径示意图；
图3为电热一体化结构示意图A；
图4为电热一体化结构示意图B；
图5为电热一体化结构示意图C；
图6为直流供电结构示意图A；
图7为直流供电结构示意图B；
图8为波导传输线示意图；
图9为实施例2结构示意图A；
图10为实施例2结构示意图B；
图11为实施例3的结构示意图A；
图12为实施例3的结构示意图B。
附图标记：
1-陶瓷基板；2-金属化孔；3-金属线；4-大功率器件焊接盘；5-第一隔断；6-直流供电线；7-第二隔断；8-热源；9-SIW传输线。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本实用新型一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。
实施例1
一种基于LTCC工艺的多层电路基板，如图1所示，包括电热一体化结构，电热一体化结构包括陶瓷基板1、金属线3和金属化孔2；陶瓷基板1设置有多层，金属线3设置在两层陶瓷基板1之间，金属化孔2垂直于陶瓷基板1；金属线3为网状结构，金属化孔2设置在网状结构的节点处。网状结构的网格设置为正方形。
本实用新型是一种电热一体化布线电路基板，这种布线方式从电磁带隙结构演化而来，可以实现电磁屏蔽特性(类似于完整的金属地平面)，同时兼容LTCC工艺且没有大面积金属。
如图3-图5所示，层间的金属化孔2具备导热能力，同时对于高频微波信号呈现电感特性。每一个布线层上的网状金属线3结构，具备横向导热能力，同时对于高频微微波信号呈现电容特性。这两者的尺寸进行合理优化后可以实现特定频段的电磁屏蔽。同时能大大增加LTCC的导热能力。
式中，f为电磁屏蔽作用的频段，μ为陶瓷基板的相对磁导率，ε为陶瓷基板的相对介电常数，d为网格相邻两节点中心的距离，w为金属线宽度，h为陶瓷基板厚度。根据上面公式确定初值，然后用电磁仿真工具优化得到最优结果。
基于LTCC工艺的多层电路基板还包括大功率器件焊接盘4，大功率器件焊接盘4设置在顶层的陶瓷基板1上。位于大功率器件焊接盘4正下方的金属化孔2的上端与大功率器件焊盘连接。位于大功率器件焊接盘4正下方以外的金属化孔2的上端与最上层的金属线3连接。
图2给出了图1的散热路径，本实用新型电路基板具有内部横向和纵向的导热路径。热源8产生的热量经过功率器件从大功率器件焊接盘4处向下传导，电热一体化结构具有横向传热能力，热量通过与大功率器件焊接盘4连接的金属化孔2向下传导，再通过金属线3横向传导，金属线3将热量传导至不与大功率器件焊接盘4连接的金属化孔2，然后继续向下传导。因此热量经过横向传导后继续在更大的面积上向下散热，增强了整个多层电路基板的导热能力。
为了形成直流供电线6，如图6、图7所示，金属线3上设置有第一隔断5，g<d/4，其中g为第一隔断5的距离。在网状金属线3结构中做微小的打断，使一部分金属线3在直流时同电热一体化结构断路。这种微小的打断，在微波频段对整个网状金属线结构性能影响很小，这种直流供电结构即保证了直流供电能力又不破坏电热一体结构的微波和导热特性。
进一步的，本实用新型电路基板还能包括波导传输线，如图8所示，部分金属化孔2设置有第二隔断7，第二隔断7用于形成波导传输线。只要将部分金属化孔2做打断，就可以实现介质集成波导，这就使该结构即保证了微波传输信号的能力又不显著破坏电热一体结构的微波和导热特性。
本实用新型时一种给大功率微波毫米波芯片提供接地散热及电磁屏蔽的电路基板，既可以实现良好的接地屏蔽，又能够起到良好的导热作用，而且与标准的LTCC加工工艺兼容。
实施例2
图9、图10中，d＝816um，w＝200um，g＝150um，电磁屏蔽的频段是34GHz～40GHz。
实施例3
图11、图12为集成SIW的结构，在原有的周期性金属化孔2的结构下，去掉一列或一排孔，构成SIW传输线9。该SIW的宽度为2d，d＝816um传输频段是34GHz及以上。
实施例2、实施例3可以为两个电路基板中的结构，也可同时设置在同一电路基板内，作为同一电路基板不同部位的结构。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于LTCC工艺的多层电路基板，其特征在于，包括电热一体化结构，所述电热一体化结构包括陶瓷基板、金属线和金属化孔；
所述陶瓷基板设置有多层，所述金属线设置在两层陶瓷基板之间，所述金属化孔垂直于陶瓷基板；
所述金属线为网状结构，所述金属化孔设置在网状结构的节点处。
2.根据权利要求1所述的基于LTCC工艺的多层电路基板，其特征在于，所述网状结构的网格设置为正方形。
3.根据权利要求2所述的基于LTCC工艺的多层电路基板，其特征在于，所述电热一体化结构用于实现电磁屏蔽；
式中，f为电磁屏蔽作用的频段，μ为陶瓷基板的相对磁导率，ε为陶瓷基板的相对介电常数，d为网格相邻两节点中心的距离，w为金属线宽度，h为陶瓷基板厚度。
4.根据权利要求3所述的基于LTCC工艺的多层电路基板，其特征在于，
λg是陶瓷基板中的波导波长。
5.根据权利要求4所述的基于LTCC工艺的多层电路基板，其特征在于，所述金属线上设置有第一隔断，所述第一隔断用于形成直流供电结构。
6.根据权利要求5所述的基于LTCC工艺的多层电路基板，其特征在于，g<d/4，其中g为第一隔断的距离。
7.根据权利要求6所述的基于LTCC工艺的多层电路基板，其特征在于，部分金属化孔设置有第二隔断，所述第二隔断用于形成波导传输线。
8.根据权利要求1-7任一项所述的基于LTCC工艺的多层电路基板，其特征在于，还包括大功率器件焊接盘，所述大功率器件焊接盘设置在顶层的陶瓷基板上。
9.根据权利要求8所述的基于LTCC工艺的多层电路基板，其特征在于，位于大功率器件焊接盘正下方的金属化孔的上端与大功率器件焊盘连接。
10.根据权利要求9所述的基于LTCC工艺的多层电路基板，其特征在于，位于大功率器件焊接盘正下方以外的金属化孔的上端与最上层的金属线连接。
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| CN201922367171.9U CN211090142U (zh) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | 一种基于ltcc工艺的多层电路基板 |
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|---|---|---|---|---|
| KR20220016758A (ko) * | 2020-08-03 | 2022-02-10 | 주식회사 디아이티 | 적층체 내부의 열을 방출하는 수단을 구비한 다층 세라믹 기판 및 그의 제조 방법 |
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2019
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| KR102558809B1 (ko) * | 2020-08-03 | 2023-07-24 | 주식회사 디아이티 | 적층체 내부의 열을 방출하는 수단을 구비한 다층 세라믹 기판 및 그의 제조 방법 |
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