用于免焊型连接器与PCB共面波导的过渡结构的制作方法

本发明涉及各种微波通信领域，尤其涉及一种用于免焊型连接器与pcb共面波导的过渡结构。

背景技术：

1、微波集成电路是工作在微波/毫米波波段的具备某种功能的电路，其是由一些微波无源器件、微波有源器件及大量的传输线之间的互连过渡结构集成在一个基片上的。其中微带线、共面带状线和接地共面波导等平面传输结构具有在设计、加工过程相对方便及易于集成等特点而在微波集成电路中广泛应用。这些利用pcb技术实现的微波电路，通常需要一些射频连接器便于与其他设备或者电路相连。随着微波集成电路工作频率要求越来越高，由于在连接面上的阻抗不连续，高频段的性能会变得很差，设计者就需要设计一些过渡结构来补偿连接器与电路间的阻抗不连续。因此，在高频应用中，连接器到其他平面传输线的过渡结构是微波集成电路中常常遇到的问题，其性能的优劣便成为影响系统特性的关键因素之一。

2、目前已有关于连接器与pcb接地共面波导的过渡结构的相关报道很少，过渡段阻抗补偿研究主要集中在焊接性连接器上，多集中于对焊点、温度等影响研究，补偿优化方案较少，而且性能上覆盖带宽较窄。对于免焊型连接器与pcb接地共面波导的过渡结构目前还没有相关报道。因此，提出一种免焊型连接器与pcb共面波导的过渡结构，具有重要的工程价值和意义。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种免焊接且具有良好传输性能的连接器与pcb共面波导的过渡结构。

2、为此，本申请提供了如下技术方案：一种用于免焊型连接器与pcb共面波导的过渡结构，其特征在于，包括自上而下依次布置的顶层连接器结构、共面波导上层金属结构、共面波导中间层介质结构和共面波导下层金属结构；其中，所述的共面波导上层金属结构包括上接地层、金属盘、阻抗变换器、位于所述上接地层上的若干个第一金属化通孔、中间传输线，所述的中间传输线与所述的阻抗变换器的一端部电性连接，所述的阻抗变换器的另一端部与所述的金属盘电性连接；所述的共面波导中间层介质结构包括介质基板和设置在所述的介质基板上的若干个第二金属化通孔；所述的共面波导下层金属结构包括下接地层、金属背盘以及位于所述下接地层上的若干个第三金属化通孔，所述的金属背盘位于所述的金属盘的正下方；所述的顶层连接器结构包括基座、介质通道、金属探针，所述的介质通道位于所述的基座的下表面处并且正对着所述的中间传输线，所述的金属探针与所述的金属盘抵触式电性连接；所述的若干个第一金属化通孔、所述的若干个第二金属化通孔以及所述的若干个第三金属化通孔分别相连通，以使得所述的上接地层和所述的下接地层连接在一起并共同组成共面波导中的信号地。

3、在过渡结构中，接地共面波导下层金属结构中的金属背盘形成阻抗补偿作用，可极大提高传输性能；阻抗变换器可调节金属盘与中间传输线间的匹配性能，进一步提高了过渡结构的传输性能，带宽可覆盖到50ghz。因而，本申请所设计的免焊型连接器与pcb共面波导的过渡结构，覆盖了高频应用，可覆盖带宽广；并且避免了焊接型连接器中锡球等不可控因素影响，具有易于加工制作，容易实现精确的组装良率。

4、在一种可能的实施方式中，所述的金属探针沿上下方向贯穿所述的基座，所述的金属探针与所述的金属盘垂直接触。本方案提供一种具体的金属探针的设计方案以及与金属盘的连接方案，结构紧凑，易于制作。

5、在一种可能的实施方式中，所述的中间传输线、上接地层、所述的介质基板以及所述的下接地层所构成共面波导传输结构阻抗为50欧姆。本方案提供一种具体的共面波导传输结构的阻抗值，其兼顾了耐压，功率传输和损耗等优势。

6、在一种可能的实施方式中，所述金属盘为圆盘，所述金属背盘为圆环。在该可能的实施方式中，优选地，所述圆盘的直径大于所述圆环的大圆直径。

7、在一种可能的实施方式中，所述金属盘的直径为0.2-0.7mm，所述金属背盘的大圆直径为0.2-0.6mm、小圆直径为0.1-0.3mm。

8、本方案提供的金属背盘和金属盘尺寸关系，可以保证对金属盘和连接器中的金属探针之间的阻抗不连续性形成有效的阻抗补偿作用。

9、在一种可能的实施方式中，所述阻抗变换器为金属线，其线宽小于所述中间传输线的线宽。

10、在一种可能的实施方式中，所述的若干个第一金属化通孔均匀间隔分布且围绕在所述中间传输线、所述的阻抗变换器以及所述金属盘的外侧。

11、在一种可能的实施方式中，所述的介质基板的介电常数选择为3.1-3.6。

12、在一种可能的实施方式中，所述基座、上接地层、介质基板和下接地层上相对应的位置分别设有至少一个螺纹孔。

13、本方案提供的螺纹孔设计方案，其易于制作，与之连接的螺纹紧固件类型易于选择，具有节约制作成本的优势；而且由于过渡结构实现利用螺纹紧固件将包含顶层连接器结构和共面波导的四层结构固定连接在一起，其免去了焊接工艺等不可控因素对性能的影响，对pcb产品损害小，可实现连接器的重复利用。

14、本申请的其他具体的实施方式和有益效果将在随后的具体实施例部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种用于免焊型连接器与pcb共面波导的过渡结构，其特征在于，包括自上而下依次布置的顶层连接器结构（1）、共面波导上层金属结构（2）、共面波导中间层介质结构（3）和共面波导下层金属结构（4）；其中，

2.根据权利要求1所述的用于免焊型连接器与pcb共面波导的过渡结构，其特征在于，所述的金属探针（12）沿上下方向贯穿所述的基座（10），所述的金属探针（12）与所述的金属盘（21）垂直接触。

3.根据权利要求1所述的用于免焊型连接器与pcb共面波导的过渡结构，其特征在于，所述的中间传输线（25）、上接地层（20）、所述的介质基板（30）以及所述的下接地层（40）所构成共面波导传输结构阻抗为50欧姆。

4.根据权利要求1所述的用于免焊型连接器与pcb共面波导的过渡结构，其特征在于，所述金属盘为圆盘，所述金属背盘为圆环。

5.根据权利要求4所述的用于免焊型连接器与pcb共面波导的过渡结构，其特征在于，所述圆盘的直径大于所述圆环的大圆直径。

6.根据权利要求4所述的用于免焊型连接器与pcb共面波导的过渡结构，其特征在于，所述金属盘（21）的直径为0.2-0.7mm，所述金属背盘（41）的大圆直径为0.2-0.6mm、小圆直径为0.1-0.3mm。

7.根据权利要求1所述的用于免焊型连接器与pcb共面波导的过渡结构，其特征在于，所述的若干个第一金属化通孔（24）均匀间隔分布且围绕在所述中间传输线（25）、所述的阻抗变换器（23）以及所述金属盘（21）的外侧。

8.根据权利要求7所述的用于免焊型连接器与pcb接地共面波导的过渡结构，其特征在于，所述的介质基板（30）的介电常数选择为3.1-3.6。

9.据权利要求1所述的用于免焊型连接器与pcb共面波导的过渡结构，其特征在于，所述阻抗变换器（23）为金属线，该金属线的线宽小于所述中间传输线（25）的线宽。

10.据权利要求1所述的用于免焊型连接器与pcb共面波导的过渡结构，其特征在于，所述基座、上接地层、介质基板和下接地层上相对应的位置处分别设有至少一个螺纹孔。

技术总结
本申请公开一种用于免焊型连接器与PCB共面波导的过渡结构，包括自上而下依次布置的顶层连接器结构、共面波导上层金属结构、中间层介质结构和下层金属结构；顶层连接器结构上设置有介质通道和金属探针。共面波导上层金属结构包括金属盘、阻抗变换器、金属化通孔、中间传输线；其中，金属盘、阻抗变换器、中间传输线相连接，组成了共面波导的传输通道。共面波导中间层介质结构包括介质基板，其上设置有金属化通孔。共面波导下层金属结构含有金属背盘和金属化通孔。该方案的过渡结构，可覆盖带宽50GHz，覆盖了高频应用；并且避免了焊接型连接器中锡球等不可控因素影响。

技术研发人员：邓小威,赵亮,赵梁玉,于海超
受保护的技术使用者：强一半导体（苏州）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13