CN212908021U - 基于htcc工艺的三维垂直互联结构及t/r组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于HTCC工艺的三维垂直互联结构及T/R组件，属于微波毫米波及太赫兹技术领域。基于HTCC工艺的三维垂直互联结构包括基板组和两个微带线，基板组上设置有由上至下垂直贯穿基板组的信号传输通孔、以及环绕信号传输通孔设置的多个屏蔽通孔，多个屏蔽通孔与信号传输通孔形成类同轴结构，用于屏蔽电磁干扰，多个屏蔽通孔和信号传输通孔内分别填充有导电体，两个微带线通过位于信号传输通孔内的导电体实现信号传输。本实用新型还提供了一种T/R组件。本实用新型提供的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构及T/R组件，有效降低了信号泄漏风险，避免了外界电磁干扰对微波信号传输造成不良影响。

Description

基于HTCC工艺的三维垂直互联结构及T/R组件

技术领域

本实用新型属于微波毫米波及太赫兹技术领域，更具体地说，是涉及一种基于HTCC工艺的三维垂直互联结构及T/R组件。

背景技术

随着单片微波集成电路和组装互联技术的快速发展，有源相控阵技术在电子装备中得到越来越广泛的应用。先进的相控阵天线需要大量重量轻、体积小、高可靠和低成本的微波组件，推动微波电路技术向单片微波集成电路、多芯片模块和三维集成电路方向发展。在三维微波组件的研制中，迫切需要新材料、新封装和新互联工艺。垂直互联作为三维集成封装的关键技术之一，是实现组件小型化的重要途径。

目前，普遍采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术、MEMS体硅工艺来制作高密度T/R组件一体化基板，并将其放置在金属外壳中以起到机械防护、电磁屏蔽和气密封装的作用。随着T/R组件不断向小型化、轻量化方向的进一步发展，这种金属外壳的封装形式越来越显示出局限性。在微波甚至更高的频段，垂直互联结构会出现电不连续性效应，引起较强的电磁辐射和耦合，造成微波信号传输时的强反射及高插损。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种基于HTCC工艺的三维垂直互联结构及T/R组件，旨在解决目前的垂直互联结构会出现电不连续性效应，引起较强的电磁辐射和耦合，造成微波信号传输时的强反射及高插损的技术问题。

一方面，提供了一种基于HTCC工艺的三维垂直互联结构，包括基板组和两个微带线，所述基板组上设置有由上至下垂直贯穿所述基板组的信号传输通孔、以及环绕所述信号传输通孔设置的多个屏蔽通孔，多个所述屏蔽通孔与所述信号传输通孔形成类同轴结构，用于屏蔽电磁干扰，多个所述屏蔽通孔和所述信号传输通孔内分别填充有导电体，两个所述微带线通过位于所述信号传输通孔内的导电体实现信号传输。

进一步地，所述基板组包括层叠设置的多个基板，每个所述基板的上表面和下表面上均设置有金属化层，其中用于接地的金属化层上开设有沿厚度方向贯穿相应金属化层的通孔，所述通孔与所述信号传输通孔同轴设置，所述通孔的直径大于所述信号传输通孔的直径，且所述通孔的侧壁与相应导电体的裸露部分的侧壁之间形成等效电容。

进一步地，所述基板组的上表面和下表面上均设置有向内凹陷、用于安装相应所述微带线的安装槽。

进一步地，位于上方的所述微带线的顶面与所述基板组的上表面齐平，位于下方的所述微带线的底面与所述基板组的下表面齐平。

进一步地，所述安装槽包括位于多个所述屏蔽通孔围成的空腔内的圆形部、以及与所述圆形部连通的平直部，所述平直部沿所述圆形部的径向延伸至所述基板组的侧面。

进一步地，所述基板组上还设置有由上至下贯穿所述基板组的接地通孔，所述接地通孔位于多个屏蔽通孔围成的空腔外。

进一步地，所述基于HTCC工艺的三维垂直互联结构为适于0-20GHz信号传输的第一结构体，或适于20-40GHz信号传输的第二结构体，当所述基于HTCC工艺的三维垂直互联结构为第一结构体时，所述微带线为适于0-20GHz信号传输的第一线体；当所述基于HTCC工艺的三维垂直互联结构为第二结构体时，所述微带线为适于20-40GHz信号传输的第二线体。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：与现有技术相比，在基板组上加设了环绕信号传输通孔设置的屏蔽通孔，有效降低了信号泄漏风险，同时避免了外界电磁干扰对微波信号传输造成不良影响，保证了信号传输的稳定性。与此同时，本实施例还在用于接地的金属化层上开设了沿厚度方向贯穿相应金属化层的通孔，将信号传输通孔用于与微带线连接的一端与相应金属化层隔开，进而保证了微带线与导电体连接处信号传输的稳定性。

另外，基板组采用多个氧化铝基板通过HTCC工艺层叠制成，相较LTCC工艺制得的基板组，本实施例提供的基板组有着更高的热导率和更高的机械强度，使用时通过焊接可伐外框、平行缝焊自身能够实现气密性，进而可有效提高T/R组件的整体性能。本实用新型实施例提供的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构采用微带线作为输入输出端口，易于与其他微波毫米波结构进行集成，能够满足器件、模块和组件的高功率、高密度、小型化和高可靠要求，具有广泛的应用前景。

另一方面，提供了一种T/R组件，包括所述的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：与现有技术相比，采用了上述基于HTCC工艺的三维垂直互联结构，取得了基本相同的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的T/R组件的结构示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的T/R组件的结构示意图二；

图3为本实用新型实施例提供的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构中通孔的开设位置示意图；

图4为沿图2中A-A线的剖视结构图；

图5为沿图2中B-B线的剖视结构图；

图6为本实用新型实施例所采用的信号传输通孔与屏蔽通孔相对位置结构示意图；

图7为本实用新型实施例所采用的通孔与微带线相对位置结构示意图。

图中：100、基板组；200、微带线；300、金属化层；400、信号传输通孔；500、屏蔽通孔；600、通孔；700、安装槽；710、圆形部；720、平直部。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1至图7，现对本实用新型实施例提供的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构进行说明。所述基于HTCC工艺的三维垂直互联结构，包括基板组100和两个微带线200。具体为，基板组100包括层叠设置的多个氧化铝基板，每个氧化铝基板上均进行双面图案金属化处理。

基板组100上设置有由上至下垂直贯穿基板组100的信号传输通孔400、以及环绕信号传输通孔400设置的多个屏蔽通孔500。多个屏蔽通孔500与信号传输通孔400形成类同轴结构，用于屏蔽电磁干扰。多个屏蔽通孔500和信号传输通孔400内分别填充有导电体，两个微带线200通过位于信号传输通孔400内的导电体实现信号传输。

为便于描述，下文部分内容将“基于HTCC工艺的三维垂直互联结构”简称为“垂直互联结构”。

使用时，将用于传输信号的两个微带线200分别安装至模板组的上表面和下表面上，并将两个微带线200分别与信号传输通孔400的两端连接，使得其中一个微带线200的信号可通过信号传输通孔400传递至另一个微带线200上，进而实现微波信号的传输。

当微波信号通过类同轴结构进入微带线200传输时，信号的场结构会发生转变，在微带线200与导电体的连接处还会形成不连续效应。为保证信号可靠、稳定传输，在用于接地的金属化层300上开设了接地开孔，并将另一个金属化层300位于信号传输通孔400周围的部分去除，以使相应微带线200与信号传输通孔400的相应端部连接时，不会与相应金属化层300连通，进而保证了信号的稳定传输。具体的，通孔600的直径大于信号传输通孔400的直径且小于多个屏蔽通孔500围成的空腔直径。

本实用新型实施例提供的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构，与现有技术相比，在基板组100上加设了环绕信号传输通孔400设置的屏蔽通孔500，有效降低了信号泄漏风险，同时避免了外界电磁干扰对微波信号传输造成不良影响，保证了信号传输的稳定性。

另外，基板组100采用多个氧化铝基板通过HTCC工艺层叠制成，相较LTCC工艺制得的基板组100，本实施例提供的基板组100有着更高的热导率和更高的机械强度，使用时通过焊接可伐外框、平行缝焊自身能够实现气密性，进而可有效提高T/R组件的整体性能。本实用新型实施例提供的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构采用微带线200作为输入输出端口，易于与其他微波毫米波结构进行集成，能够满足器件、模块和组件的高功率、高密度、小型化和高可靠要求，具有广泛的应用前景。

请一并参阅图1至图7，基板组100包括层叠设置的多个基板，每个基板的上表面和下表面上均设置有金属化层300，其中用于接地的金属化层300上开设有沿厚度方向贯穿相应金属化层300的通孔600，通孔600与所信号传输通孔400同轴设置，通孔600的直径大信号传输通孔400的直径，且通孔600的侧壁与相应导电体的裸露部分的侧壁之间形成等效电容。这里所说的用于接地的金属化层300是指位于两个基板之间的金属化层300。

本实施例在用于接地的金属化层300上开设了沿厚度方向贯穿相应金属化层300的通孔600，将信号传输通孔400用于与微带线200连接的一端与相应金属化层300隔开，进而保证了微带线200与导电体连接处信号传输的稳定性。

上述基板组100的上表面和下表面分别为平整的平面，将微带线200直接安装于基板组100的上表面和下表面上时，微带线200将凸出基板组100的表面。这样当垂直互联结构与外界物体发生摩擦时，微带线200与信号传输通孔400内的导电体的连接结构易受到影响，进而影响微波信号传输的稳定性。

为克服上述问题，在上述实施例的基础上，在基板组100的上表面和下表面上均设置有向内凹陷、用于安装相应微带线200的安装槽700，如图4和图5所示。这样使得微带线200安装至基板组100上时，微带线200靠近基板组100的部分或全部可内嵌于基板组100内，进而有效降低了垂直互联结构与外界物体发生摩擦时，微带线200与信号传输通孔400内的导电体的连接结构所受到的不良影响，保证了微波信号传输的稳定性。

进一步地，安装槽700的深度与金属化层300的厚度一致。

进一步地，位于上方的微带线200安装至安装槽700内后，微带线200的顶面与基板组100的上表面齐平，位于下方的微带线200安装至安装槽700内后，微带线200的底面与基板组100的上表面齐平，进而使得垂直互联结构的整体结构更加平整，有效避免了垂直互联结构与外界物体发生摩擦时，微带线200与信号传输通孔400内的导电体的连接结构所受到的不良影响，保证了微波信号传输的稳定性。

具体地，如图4所示，安装槽700包括位于多个所述屏蔽通孔500围成的空腔内的圆形部710、以及与所述圆形部710连通的平直部720，所述平直部720沿所述圆形部710的径向延伸至所述基板组100的侧面。其中，屏蔽通孔500可位于圆形部710的侧壁上或位于圆形部710的外部。平直部720比微带线200略宽，以限定微带线200的延伸方向及安装位置；平直部720延伸至基板组100的侧面，从而在基板组100的侧部形成供微带线200穿出的开口。本实施例将信号传输通孔400所在位置设置为了操作空间较大的圆形部710，便于微带线200与信号传输通孔400内的导电体连接。

进一步地，基板组100上还设置有由上至下贯穿基板组100的接地通孔600，接地通孔600位于多个屏蔽通孔500围成的空腔外，以确保基于HTCC工艺的三维垂直互联结构良好的接地效果。

为保证信号传输的稳定性，本实施例将基于HTCC工艺的三维垂直互联结构设置为了分频段使用结构。具体表现为，微带线200包括适于0-20GHz信号传输的第一线体和适于20-40GHz信号传输的第二线体。当需要传输的信号处于0-20GHz频段时，采用第一线体作为微带线200安装至基板组100上；当需要传输的信号处于20-40GHz频段时，采用第二线体作为微带线200安装至基板组100上。这样可使得垂直互联结构在0-20GHz、20GHz-40GHz频段内均具有损耗低、驻波小等优点。

本实用新型实施例还提供一种T/R组件，包括上述的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构。与现有技术相比，采用了上述基于HTCC工艺的三维垂直互联结构，取得了基本相同的技术效果，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于HTCC工艺的三维垂直互联结构，其特征在于：包括基板组和两个微带线，所述基板组上设置有由上至下垂直贯穿所述基板组的信号传输通孔、以及环绕所述信号传输通孔设置的多个屏蔽通孔，多个所述屏蔽通孔与所述信号传输通孔形成类同轴结构，用于屏蔽电磁干扰，多个所述屏蔽通孔和所述信号传输通孔内分别填充有导电体，两个所述微带线通过位于所述信号传输通孔内的导电体实现信号传输。

2.如权利要求1所述的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构，其特征在于：所述基板组包括层叠设置的多个基板，每个所述基板的上表面和下表面上均设置有金属化层，其中用于接地的金属化层上开设有沿厚度方向贯穿相应金属化层的通孔，所述通孔与所述信号传输通孔同轴设置，所述通孔的直径大于所述信号传输通孔的直径，且所述通孔的侧壁与相应导电体的裸露部分的侧壁之间形成等效电容。

3.如权利要求1所述的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构，其特征在于：所述基板组的上表面和下表面上均设置有向内凹陷、用于安装相应所述微带线的安装槽。

4.如权利要求3所述的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构，其特征在于：位于上方的所述微带线的顶面与所述基板组的上表面齐平，位于下方的所述微带线的底面与所述基板组的下表面齐平。

5.如权利要求3所述的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构，其特征在于：所述安装槽包括位于多个所述屏蔽通孔围成的空腔内的圆形部、以及与所述圆形部连通的平直部，所述平直部沿所述圆形部的径向延伸至所述基板组的侧面。

6.如权利要求1所述的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构，其特征在于：所述基板组上还设置有由上至下贯穿所述基板组的接地通孔，所述接地通孔位于多个屏蔽通孔围成的空腔外。

7.如权利要求1-6任一项所述的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构，其特征在于：所述基于HTCC工艺的三维垂直互联结构为适于0-20GHz信号传输的第一结构体，或适于20-40GHz信号传输的第二结构体，当所述基于HTCC工艺的三维垂直互联结构为第一结构体时，所述微带线为适于0-20GHz信号传输的第一线体；当所述基于HTCC工艺的三维垂直互联结构为第二结构体时，所述微带线为适于20-40GHz信号传输的第二线体。

8.T/R组件，其特征在于：包括权利要求1-7任一项所述的基于HTCC工艺的三维垂直互联结构。

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