一种基于MMIC的小型化毫米波TR组件的制作方法

一种基于mmic的小型化毫米波tr组件
技术领域
1.本发明属于毫米波有源相控阵雷达相关技术领域，具体涉及一种基于mmic的小型化毫米波tr组件。


背景技术：

2.简单介绍随着雷达探测、无线通信等产业市场的牵引和工业技术的进步，尤其雷达体制的相控阵化，促使雷达收发组件进行了一系列的突破。从20世纪90年代开始，雷达收发组件从分立的发射组件和接收组件、传统的条块式单通道收发组件逐步向高集成片式组件以及多通道综合有源子阵方向发展。在过去，tr组件输出功率电平主要受到单位辐射单元尺寸范围内封装的功率放大器的限制。但是，近几年来，随着第三代半导体技术，宽禁带(wbg)半导体碳化硅(sic)和氮化镓(gan)的出现，极大的推动了tr组件向着高功率、大宽带方向的发展进程。在tr组件制造方面，低温共烧陶瓷技术(ltcc)、高温共烧陶瓷技术(htcc)、系统级芯片(soc)、高密度集成器件(sip)、微波多芯片组件(mmcm)、数字频率合成(dds)和数字波束形成(dbf)等技术的趋于成熟，也使得tr组件正朝着单片高集成度、高可靠性、多功能化、甚至向微系统集成的方向发展。
3.经检索，申请号为202022369166.4的专利文件公开了一种毫米波tr组件，包括tr组件本体，所述tr组件本体的一端设置有电源插口，且电源插口的一侧均匀设置有线路连接口，所述tr组件本体靠近电源插口的一端对称设置有l型板，两组所述l型板之间对称设置有夹板，所述夹板与l型板之间滑动连接，所述夹板内侧开设有与电源插口配合的第一限位槽，且第一限位槽的一侧设置有与线路连接口配合的第二限位槽，所述夹板的两侧皆设置有齿槽，所述l型板上皆设置有定位机构，但是仍然存在体积大、降低毫米波相控阵雷达系统的设计难度高以及损耗大、延迟高和噪声的问题。
4.本

技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于mmic的小型化毫米波tr组件，以解决上述背景技术中提出的体积大、降低毫米波相控阵雷达系统的设计难度高以及损耗大、延迟高和噪声的问题问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于mmic的小型化毫米波tr组件，包括热沉，位于热沉左右两侧的地层，所述热沉的外侧设置有腔体结构，所述腔体结构包括mmic多功能芯片、围框、盖板、综合线路板、芯片电容、bga锡球和焊盘，所述围框的中部与mmic多功能芯片连接，所述mmic多功能芯片的外侧且位于综合线路板上设置有表面焊盘，所述焊盘的右侧且位于综合线路板上设置有芯片电容，所述综合线路板的外侧且位于围框上设置有盖板。
7.优选的，所述mmic多功能芯片是集成有完整毫米波收发前端的mmic芯片。
8.优选的，所述热沉为钼铜片材料，且钼铜片通过胶接的方式安装在mmic多功能芯片的下方。
9.优选的，所述综合线路板为微波共烧陶瓷多层电路基板或者微波薄膜多层电路基
板，所述综合线路板厚度为2mm,所述综合线路板上设置有开槽结构，且开槽结构尺寸为6mm*6mm*0.65mm,所述综合线路板上且位于热沉的左侧设置有互连孔，所述互连孔的左侧且位于综合线路板上设置有散热孔，所述综合线路板上且位于mmic多功能芯片的右侧设置有微带线，所述微带线上设置有金丝键合，且金丝键合的末端与mmic多功能芯片连接，所述微带线的下方且位于综合线路板上设置有带状线，所述带状线与微带线之间设置有过度孔结构。
10.优选的，所述围框通过smt技术贴合在综合线路板上方,所述围框2两侧薄壁为0.4mm。
11.优选的，所述盖板为台阶式结构，且盖板呈中间高两边低,所述盖板厚度为1mm。
12.优选的，所述bga锡球植入在综合线路板的背部。
13.优选的，所述表面焊盘与bga锡球之间设置有反焊盘，所述反焊盘包括盘体、金属过孔和回流地孔，所述盘体的中部设置有金属过孔，所述盘体的外侧且位于综合线路板上设置有若干个回流地孔。
14.与现有技术相比，本发明提供了一种基于mmic的小型化毫米波tr组件，具备以下有益效果：
15.1、本发明中相较于传统连接器接头尺寸，适用于高集成度的毫米波有源相控阵，通过本发明中腔体结构实现系统级封装，将多种功能的有源器件和无源器件集成为一个独立的封装，实现系统所要求的功能，提高了组件的集成度，降低设备的体积，同时，由于封装结构相对独立，也非常利于系统的故障检测以及维修，具有较高的可靠性。
16.2、本发明中通过mmic芯片技术，利用单个芯片上集成一套完整的射频收发组件，在具有体积小的优势的同时，还具有损耗小、延迟低、噪声弱等多个优异特性。
附图说明
17.图1为本发明的组件布置平面结构示意图。
18.图2为本发明的组件整体剖面结构示意图。
19.图3为本发明的盖板剖面结构示意图。
20.图4为本发明的盖板平面结构示意图。
21.图5为本发明的bga锡球结构示意图。
22.图6为本发明垂直互联平面结构示意图。
23.图7为本发明的垂直互联结构示意图。
24.图中：1、mmic多功能芯片；2、围框；3、盖板；4、综合线路板；5、热沉；6、芯片电容；7、bga锡球；8、焊盘；9、微带线；10、带状线；11、金丝键合；12、地层；13、热孔；14、互连孔；15、反焊盘；16、腔体结构；151、盘体；152、金属过孔；153、回流地孔。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.本发明提供了如图1-7所示的一种基于mmic的小型化毫米波tr组件，包括热沉5，位于热沉5左右两侧的地层12，热沉5的外侧设置有腔体结构16，腔体结构16包括mmic多功能芯片1、围框2、盖板3、综合线路板4、芯片电容6、bga锡球7和焊盘8，围框2的中部与mmic多功能芯片1连接，mmic多功能芯片1的外侧且位于综合线路板4上设置有表面焊盘8，焊盘8的右侧且位于综合线路板4上设置有芯片电容6，综合线路板4的外侧且位于围框2上设置有盖板3。
27.如图1和图2所示，mmic多功能芯片1是集成有完整毫米波收发前端的mmic芯片，mmic，即单片微波集成电路技术，单片微波集成技术是通过半导体工艺在单个芯片上集成一套完整的射频收发组件的技术，它具有体积小、损耗小、延迟低、噪声弱等诸多优异特性。
28.如图1所示，热沉5为钼铜片材料，且钼铜片通过胶接的方式安装在mmic多功能芯片1的下方。
29.如图1和图2所示，综合线路板4为微波共烧陶瓷多层电路基板或者微波薄膜多层电路基板，综合线路板4厚度为2mm,综合线路板4上设置有开槽结构，且开槽结构尺寸为6mm*6mm*0.65mm，综合线路板4上且位于热沉5的左侧设置有互连孔14，互连孔14的左侧且位于综合线路板4上设置有散热孔13，综合线路板4上且位于mmic多功能芯片1的右侧设置有微带线9，微带线9上设置有金丝键合11，且金丝键合11的末端与mmic多功能芯片1连接，微带线9的下方且位于综合线路板4上设置有带状线10，带状线10与微带线9之间设置有过度孔结构，微波共烧陶瓷多层电路基板和微波薄膜多层电路基板为多层微波电路基板，具有工作频率高、互连密度高、散热性能较好、可将电阻、电容电感等无源器件集成和有利于实现微波信号的耦合或隔离，封装具有系统级功能特点。
30.如图1、图2、图3、图4和图5所示，围框2通过smt技术贴合在综合线路板4上方，围框2两侧薄壁为0.4mm,盖板3为台阶式结构，且盖板3呈中间高两边低，盖板3厚度为1mm,bga锡球7植入在综合线路板4的背部，这样能比平板结构能够更好的承受外界压力，同时可以使盖板3与围框2焊接时能精确定位，这样有利于保证接触电阻的一致性，形成焊缝宽度较一致，有利于平行封焊的密封性，平行封焊是利用一对滚轮电极平行的在工件上作相对运动，电流通过时，产生一个个焊缝熔池相互搭叠，从而形成密封焊缝的一种密封方法。盖板3的外边缘四角和内部凸台边缘四角采用圆角设计，且倒圆角尺寸保持一致，防止封焊时边缘四角的热量过于聚集，造成电极打火，导致密封失效，盖板3内部下凸，即可以减小空气腔，减少辐射干扰，也具有良好的密封性，可以隔绝恶劣的外部工作环境对其影响，保证其稳定性和长期可靠性，提高相控阵雷达的稳定性和可靠性。
31.如图6和图7所示，表面焊盘8与bga锡球7之间设置有反焊盘15，反焊盘15包括盘体151、金属过孔152和回流地孔153，盘体151的中部设置有金属过孔152，盘体151的外侧且位于综合线路板4上设置有若干个回流地孔153，bga锡球7是一种满足电性互连和机械连接要求的连接件，是bga封装技术的一部分，其中芯片的散热主要是通过热沉5传递到地层12，然后通过散热孔13通过bga锡球7传递到整个系统，微波信号以及控制信号通过金丝键合11从芯片连接到金属过孔152和锡球上，然后连接到整个系统中。
32.本发明工作原理：首先，综合线路板4中间开槽用于胶接热沉5以及mmic多功能芯片1,其次，围框2与综合线路板4采用smt，形成微波tr组件的腔体结构；然后，通过平行封焊焊接盖板3与围框2，保证tr组件的气密性；最后，将bga锡球7植入综合线路板4的背面，由于
传输微波信号的线路需要连接bga锡球7以及金丝键合11等，所以用于传输微波信号的垂直过渡的多层反焊盘151中部的金属过孔152需要进行阻抗匹配设计，通过在金属过孔152的某些金属层加入焊环调节电感以及电容，并且调节反焊盘151，从而使得阻抗匹配，降低回波损耗和互联损耗达成毫米波低成本、高集成、高性能等指标，mmic多功能芯片1工作产生的热通过散热孔13散发，通过这样的结构设置，能够有效的代替传统尺寸较大的连接头，降低毫米波相控阵雷达系统的设计难度以及损耗大、延迟高和噪声的问题。
33.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。