一种ltcc基板堆叠的微波电路三维封装结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微波或毫米波电路与系统的小型化封装技术领域，尤其涉及一种LTCC基板堆叠的微波电路三维封装结构。
【背景技术】
[0002]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、可实现无源器件的基板内埋置，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。为了进一步减小体积，提高组装密度，三维封装的微组装技术(3D-MMCM)成为国内外研宄和应用的热点。
[0003]目前，3D-MMCM的主要实现方式有两类:插装型和基板叠层型。
[0004]插装型3D-MMCM先把芯片焊接到基板上形成2D-MMCM模块，再把多个2D-MMCM模块垂直插装在一块公共基板上，形成一个子系统或系统。然而插装型具有对组装工艺要求高、垂直微带线和水平微带线不易焊接、封装体积较大等缺点。
[0005]基板叠层式3D-MMCM即先把多种芯片焊接到基板上形成2D-MMCM模块，再把多个2D-MMCM模块叠压在一起，形成一个子系统或系统。通常的上下层基板间采用焊球的方式实现机械和电气连接，然而该种方式具有工艺复杂、焊球对位精度要求高、且焊球连接的机械强度低等缺点。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有插装型和基板叠层型存在的组装工艺复杂的缺陷，本发明提供一种LTCC基板堆叠的微波电路三维封装结构，该封装结构组装工艺简单，而且对位精度要求低，机械强度高。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
一种LTCC基板堆叠的微波电路三维封装结构，其特征在于:包括上层LTCC基板、下层LTCC基板和中层铝板，中层铝板为中间镂空的铝框，所述上层LTCC基板粘接在中层铝板的上表面上，所述下层LTCC基板粘接在中层铝板的下表面上，所述上层LTCC基板和下层LTCC基板通过金丝或金带实现电路连接。
[0008]还包括铝腔体，所述下层LTCC基板通过导电胶粘接在铝腔体的腔体内。
[0009]所述铝腔体上通过导电胶粘接有多个供电绝缘子和多个微波绝缘子。
[0010]所述金丝或金带两端采用键合方式分别固定在上层LTCC基板和下层LTCC基板上。
[0011]所述上层LTCC基板通过导电胶粘接在中层铝板的上表面上，所述下层LTCC基板通过导电胶粘接在中层铝板的下表面上。
[0012]所述上层LTCC基板上表面设置有微波电路，下表面镀铂银以形成电路地层；所述下层LTCC基板上表面设置有微波电路，所述下层LTCC基板上表面在距边缘2mm范围内镀铂银以形成电路地层，所述下层LTCC基板下表面镀铂银以形成电路地层，位于下层LTCC基板上表面上的电路地层与下层LTCC基板下表面的电路地层通过贯穿下层LTCC基板的通孔连接，通孔内填充有金属。
[0013]所述微波电路包括裸芯片和附属器件，裸芯片和附属器件通过导电胶粘接在上层LTCC基板上表面上和下层LTCC基板上表面上。裸芯片和附属器件用于实现电路功能，通过金丝键合实现裸芯片和微带线以及裸芯片之间的连接。
[0014]所述上层LTCC基板和下层LTCC基板内埋置有电子元件，电子元件采用上层LTCC基板和下层LTCC基板内印刷金属共烧形成，通过上层LTCC基板和下层LTCC基板内通孔填充金属分别与表面微波电路连接；电子元件包括滤波器、电阻、电容、电感等。
[0015]所述上层LTCC基板和下层LTCC基板均米用5-30层，每层0.094mm厚的ferro A6s材料层压为一体后在850°C -900°C低温共烧而成。
[0016]所述中层铝板厚1mm，框宽2mm ;外框长度和宽度与上层LTCC基板一致，该中层铝板下表面对应下层LTCC基板上表面微波电路走线的位置厚0.5mm。
[0017]本发明相对于现有技术具有以下有益效果:
本发明提供的低温共烧陶瓷(LTCC)基板堆叠的微波电路三维封装结构由于采用两块传统的LTCC基板外加一块铝板进行堆叠实现三维封装的结构，采用通常的LTCC基板加工技术、通常的铝板机加工技术和通常的导电胶粘接技术即可实现，因此具有工艺简单的优点。采用金丝或金带键合技术实现上下层电路电气连接，由于金丝或金带的柔软可弯曲特性，因此具有对位精度要求低的优点。采用中间的铝板和上下层基板粘接实现无缝机械连接，接触面积比焊球连接方式更大，具有机械强度高和接地更好的优点。上层基板和下层基板都可分布电路，相对于平面型的电路布局具有体积更小的优点；同时该结构具有可扩展性，可在垂直方向堆叠更多层基板，可进一步提高封装密度，减小电路体积。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的结构示意图。
[0019]图中标记1、上层LTCC基板，2、下层LTCC基板，3、中层铝板，4、金丝或金带，5、铝腔体。
【具体实施方式】
[0020]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0021]本发明包括:
一块上层LTCC (低温共烧陶瓷)基板1，该上层LTCC基板I采用若干层(5-30层)，单层厚度为0.094mm的ferro A6s材料层压为一体后在850°C _900°C低温共烧而成，上层LTCC基板I上表面通过微组装工艺形成具有一定功能的微波电路。上层LTCC基板下表面镀铂银以形成电路地层；
一块下层LTCC基板(低温共烧陶瓷)2，该下层LTCC基板采用若干层(5-30层)单层厚度为0.094mm的ferro A6s材料层压为一体后在850°C _900°C低温共烧而成，下层LTCC基板2上表面通过微组装工艺形成具有一定功能的微波电路。下层LTCC基板2上表面距边缘2mm范围内镀铂银以形成电路地层，下层LTCC基板2下表面镀铂银以形成电路地层，上表面地层和下表面地层通过贯穿下层LTCC基板的填充有金属的通孔连接；
一块中层铝板3，该中层铝板3为一个中间镂空的矩形铝框，厚1mm、宽2mm，外框长度和宽度与上层LTCC (低温共烧陶瓷)基板I 一致。该中层铝板3底面对应下层LTCC基板2上表面电路走线的位置厚0.5mm。该中层铝板3处于中间，通过导电胶与上层LTCC基板I和下层LTCC基板2粘接，形成LTCC基板垂直堆叠的三维电路结构，该结构中间的空间为下层基板电路提供空间；
多个用于上下层LTCC基板微波电路连接的金丝或金带4，金丝或金带4用于上下层电路的微波信号、直流供电信号、调制信号等的连接。金丝和金带采用键合技术从上层电路键合点连接到下层电路键合点；
多个用于实现微波电路的裸芯片和附属器件，裸芯片和附属器件用于实现电路功能，采用导电胶粘接到上下层LTCC基板上，通过金丝键合实现裸芯片和微带线以及裸芯片之间的连接。上下层LTCC基板表面都有相应功能电路；
多个用于实现微波电路的上下层LTCC基板内埋置电子元件如滤波器、电阻、电容、电感等，该电子元件分别采用上下层LTCC基板内印刷金属共烧形成，且分别通过上下层LTCC基板内通孔填充