一种垂直过渡结构及应用的制作方法

本发明涉及无线通信设备领域，尤其涉及一种垂直过渡结构及应用。

背景技术：

1、在相控阵雷达/通信系统中，射频收发模块（tr模块）占据了整个系统很大一部分比重的重量、功耗和成本。而相控阵雷达/通信系统不断地往小型化、高集成化方向发展，tr模块的尺寸也在不断地被压缩，这就导致在某些应用场景中，tr模块输入、输出射频信号口位置高度差较大。为射线射频信号的低损耗传输，需要采用相应的射频信号传输高台阶转换措施，来减小高度差对射频信号传输的影响。

2、现有的射频信号传输高台阶转换措施，主要有斜坡传输方式和分多级台阶过渡的方式来实现。当台阶高度较高时，常规的斜坡传输方式中，斜坡的坡度受限于工艺可靠性的问题，角度需要控制在一定范围内。因此其斜坡长度往往都比较长，在小型化、高集成应用场景中的使用受到限制；而分多级台阶过渡的方式也同样需要一定级数和长度来满足射频信号的低损耗过渡，同样受到限制。

3、如cn115173010a公开的《一种微波传输装置》中介绍一种呈台阶结构的微带传输装置，其底座包括两个台阶部，分别沿x方向延伸形成有两条t型微带线，两条存在高度差的微带线通过金丝键合的方式连接。该方式虽然减小了设计的复杂性，但当台阶较高时会影响键合金丝的性能，需要多级台阶和一定长度的微带线来进行过渡，因此在小型化应用上会受到限制。这就亟需在高集成化、小型化的应用前景下寻求能满足射频信号低损耗的更小尺寸的射频信号垂直过渡结构。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种垂直过渡结构及应用，以解决现有tr模块无法同时满足高集成化、小型化等需求的问题。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种垂直过渡结构，包括多层陶瓷介质、共面线、类同轴结构和金属过孔。

4、其中，所述多层陶瓷介质，为共烧多层陶瓷材料，可以采用高温共烧多层陶瓷工艺（htcc）或低温共烧多层陶瓷工艺（ltcc）。

5、所述多层陶瓷介质上分为顶层部分和台阶部分，顶层表面和台阶表面均设置有共面线。

6、所述顶层表面距台阶表面具有高度差，顶层表面上键合金丝与上层射频微带或射频芯片互连，台阶表面键合金丝与下层射频微带或射频芯片相连。实现射频信号在大高度差场景下的垂直过渡传输。

7、所述共面线设置于所述多层陶瓷介质上，主要用于射频信号低损耗传输，与上层射频微带或射频芯片传输射频信号的射频结构相比，共面线结构损耗低，更能保证射频地连续性。所述共面线靠近所述多层陶瓷介质端面设置匹配枝节，匹配金丝键合带来的感性分量。

8、所述类同轴结构，多层陶瓷介质的所述顶层部分和所述台阶部分布设有上下贯穿的类同轴结构。主要用于射频信号低损耗垂直过渡传输。

9、金属过孔，为除所述类同轴结构外的金属孔结构，位于多层陶瓷介质所述顶层部分、台阶部分，为上下贯穿结构。主要用于保证所述共面线、所述类同轴结构与装配所述多层陶瓷介质的腔体之间良好的射频地回路和地连续性。

10、进一步的，所述多层陶瓷介质为多层介质，由多个单层陶瓷介质采用htcc/ltcc工艺共烧而成。htcc/ltcc具有高介电常数、加工精度高、物理化学性质稳定、加工图形灵活等优点，能根据实际应用场景定制所需图形。

11、进一步的，所述类同轴结构由信号过孔和地过孔构成，射频信号能量主要集中在射频信号过孔和地过孔之间。

12、一种基于垂直过渡结构的芯片封装，包含垂直过渡结构、封装腔体、金丝、上层射频微带或射频芯片、下层射频微带或射频芯片，封装盖板。封装盖板密封封装腔体，上层射频微带或射频芯片设置在封装腔体的上层台阶，下层射频微带或射频芯片设置在封装腔体的底部，垂直过渡结构设置在封装腔体内，并位于底部，垂直过渡结构的顶层的第一匹配枝节与上层射频微带或射频芯片之间通过金丝键合实现互连，垂直过渡结构的台阶的第二匹配枝节与下层射频微带或射频芯片之间通过金丝键合实现互连，从而实现射频信号在大高度差场景下的垂直过渡传输。

13、本发明的有益效果：

14、1.相较于现有斜坡过渡、分级台阶过渡结构，本发明的尺寸更小，一致性好，更适用于高集成化、小型化应用场景，提高系统集成度和可靠性，减小尺寸。

15、2.本发明采用htcc/ltcc陶瓷腔体，介电常数高，加工精度高，更有利于射频信号垂直传输，减小体积。

16、3.本发明垂直过渡结构，尺寸更小、性能更优，能解决部分高集成化、小型化应用场景无法实现射频信号低损耗传输的难题。

技术特征：

1.一种垂直过渡结构，其特征在于，包括多层陶瓷介质、共面线、类同轴结构和金属过孔；

2.根据权利要求1所述的垂直过渡结构，其特征在于，所述多层陶瓷介质为多层介质，由多个单层陶瓷介质采用htcc/ltcc工艺共烧而成。

3.根据权利要求1所述的垂直过渡结构，其特征在于，所述顶层表面上键合金丝与上层射频微带或射频芯片互连，台阶表面键合金丝与下层射频微带或射频芯片相连。

4.根据权利要求1所述的垂直过渡结构，其特征在于，多层陶瓷介质顶层表面的共面线由第一射频信号线、第一射频地线和第一匹配枝节组成，第一射频信号线靠端面位置与第一匹配枝节相连接，另一端与类同轴结构的信号过孔相连接，第一射频地线与第一射频信号线、第一匹配枝节之间有避让距离，起防止信号泄露和防止外部信号干扰的作用；

5.根据权利要求4所述的垂直过渡结构，其特征在于，第一匹配枝节和第二匹配枝节分别设置于多层陶瓷介质顶层表面和台阶表面靠端面位置，用于匹配金丝键合带来的感性分量。

6.根据权利要求4所述的垂直过渡结构，其特征在于，类同轴结构由信号过孔和地过孔构成，信号过孔和地过孔由上至下贯穿多层陶瓷介质顶层部分所在层和台阶部分所在层，射频信号能量主要集中在射频信号过孔和射频信号地过孔之间，信号过孔在多层陶瓷介质顶层与第一射频信号线相连接和地过孔在多层陶瓷介质顶层分别与第一射频地线相连接。

7.根据权利要求4所述的垂直过渡结构，其特征在于，金属过孔为除类同轴结构中信号过孔和地过孔外的金属孔结构，顶层金属过孔贯穿第一射频地线所在层陶瓷介质，台阶部分金属过孔贯穿第二射频地线所在层陶瓷介质。

8.一种基于垂直过渡结构的芯片封装，其特征在于，包含如权利要求1-7中的任意一项的垂直过渡结构、封装腔体、金丝、上层射频微带或射频芯片、下层射频微带或射频芯片、封装盖板；封装盖板密封封装腔体，上层射频微带或射频芯片设置在封装腔体的上层台阶，下层射频微带或射频芯片设置在封装腔体的底部，所述垂直过渡结构设置在封装腔体内、并位于底部，所述垂直过渡结构的顶层的第一匹配枝节与上层射频微带或射频芯片之间通过金丝键合实现互连，垂直过渡结构的台阶的第二匹配枝节与下层射频微带或射频芯片之间通过金丝键合实现互连，从而实现射频信号在大高度差场景下的垂直过渡传输。

技术总结
本发明提供一种垂直过渡结构及应用，包括：多层陶瓷介质、共面线、类同轴结构和金属过孔。所述多层陶瓷介质，为共烧多层陶瓷材料，采用高温共烧多层陶瓷工艺或低温共烧多层陶瓷工艺制成；共面线，所述多层陶瓷介质上分为顶层部分和台阶部分，顶层表面和台阶表面均设置有共面线；类同轴结构，多层陶瓷介质的所述顶层部分和所述台阶部分均具布设有上下贯穿的类同轴结构，用于射频信号低损耗垂直过渡传输；金属过孔，位于多层陶瓷介质所述顶层部分，为上下贯穿结构，用于保证所述共面线、所述类同轴结构与装配所述多层陶瓷介质的腔体之间良好的射频地回路和地连续性。本发明解决现有TR模块无法同时满足高集成化、小型化等需求的问题。

技术研发人员：彭英,王洪全,王康任,李力力
受保护的技术使用者：成都华兴大地科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15