一種疊層式三維ltcc垂直互連微波模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種疊層式三維LTCC垂直互連微波模塊，包括金屬支撐體和介電體，以及根據(jù)微波電路模塊工作頻段設(shè)計的上層LTCC基板和下層LTCC基板；所述介電體內(nèi)豎直方向嵌入有毛紐扣垂直互連結(jié)構(gòu)，上層LTCC基板和下層LTCC基板分別在介電體的上下表面對位疊層，并通過介電體中的毛紐扣實現(xiàn)上層LTCC基板與下層LTCC基板的微波垂直互連；所述對位疊層后的介電體和LTCC基板設(shè)在金屬支撐體內(nèi)，實現(xiàn)疊層式三維LTCC垂直互連微波模塊。本發(fā)明易定位、易拆卸且成本低的垂直互連技術(shù)，通過三線型毛紐扣實現(xiàn)了二維LTCC微波基板間的高可靠電互連，并且在X波段疊層式三維微波電路模塊中實現(xiàn)良好的微波垂直傳輸性能。
【專利說明】一種疊層式三維LTCC垂直互連微波模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種無焊使三維LTCC模塊間的垂直互連技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著移動通信等電子設(shè)備對小型化、高集成、低成本以及高可靠的需求越來越高，微波電路也從傳統(tǒng)的微波單片集成電路(麗1C)、微波多芯片模塊(MCM)、發(fā)展到微波二維多芯片模塊(2D-MCM)，再到現(xiàn)在微波三維多芯片模塊(3D-MCM)。三維微波多芯片模塊技術(shù)是將MMIC芯片及片式元件貼裝于LTCC多層陶瓷基板上，形成二維多芯片微波模塊，再將多個二維多芯片模塊進行垂直互連，形成三維多芯片微波電路模塊。一個移動基站等設(shè)備包含上千個微波電路模塊，因此發(fā)展微波電路模塊的三維封裝技術(shù)，減小微波電路模塊的體積、重量、成本等將對移動通信等電子設(shè)備的發(fā)展有著巨大的影響。而且微波模塊的三維封裝技術(shù)還對整個通信系統(tǒng)的靈敏度及可靠性等也起著至關(guān)重要的意義。
[0003]LTCC技術(shù)，由于其在微波毫米波段表現(xiàn)出優(yōu)異的微波性能，已成為目前二維微波多芯片模塊的一項主流技術(shù)。LTCC微波模塊廣泛應(yīng)用于移動通信等電子設(shè)備中。LTCC技術(shù)是將低溫共燒陶瓷粉制成厚度精確而且致密的生瓷帶，在生瓷帶上利用激光打孔、微孔注漿、精密導(dǎo)體漿料印刷、疊片、層壓及燒結(jié)等工藝制作所需要的電路圖形，并將多個無源元件內(nèi)埋于其中，印刷金屬漿料一般為金或銀，在850° C下燒結(jié)，制成三維空間互不干擾的高密度組件，也可制成內(nèi)置無源元件的三維電路基板，表面可以貼裝MMIC芯片等，制成二維多芯片微波模塊。
[0004]三維多芯片微波電路模塊封裝技術(shù)中最關(guān)鍵的難點是如何實現(xiàn)二維多芯片微波電路模塊間的垂直互連工藝，即將上下二維微波電路模塊的輸入輸出相互連接，并實現(xiàn)垂直方向的機械連接。微波電路模塊中的垂直互連包括層間微波信號、電源及地之間的互連，既要保證微波信號的完整性，又要有結(jié)構(gòu)簡單的特點。
[0005]LTCC模塊間的垂直互連可以通過球柵陣列或連接器的形式將各層LTCC基板的輸入輸出互連，進而實現(xiàn)疊層式的三維模塊。球柵陣列焊接是在基板的上下面都用焊料球進行垂直互連，但是這種垂直互連工藝的可靠性較低，易造成焊料堆積或空洞等缺陷，進而影響微波模塊的性能。毛紐扣這種彈性連接器作為連接器件實現(xiàn)無焊連接，具有良好的微波和直流連接性能，美日及國內(nèi)一些學(xué)者已經(jīng)在微波低頻段取得一些成果，但是在微波高頻段的應(yīng)用還需要進一步完善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:為了填補現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供了 一種疊層式三維LTCC垂直互連微波模塊，該垂直互聯(lián)技術(shù)易定位、拆卸簡單成本低，實現(xiàn)二維LTCC微波基板件的高可靠電互連，實現(xiàn)了良好的三維微波垂直傳輸性能。
[0007]技術(shù)方案:為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種疊層式三維LTCC垂直互連微波模塊，包括金屬支撐體和介電體，以及根據(jù)微波電路模塊工作頻段設(shè)計的上層LTCC基板和下層LTCC基板；所述介電體內(nèi)豎直方向嵌入有毛紐扣垂直互連結(jié)構(gòu)，上層LTCC基板和下層LTCC基板分別在介電體的上下表面對位疊層，并通過介電體中的毛紐扣實現(xiàn)上層LTCC基板與下層LTCC基板的微波垂直互連；所述對位疊層后的介電體和LTCC基板設(shè)在金屬支撐體內(nèi)，實現(xiàn)疊層式三維LTCC垂直互連微波模塊。
[0008]作為優(yōu)選，所述上層LTCC基板和下層LTCC基板上印刷的傳輸線為背面接地工面波導(dǎo)傳輸線，且?guī)в懈呙芏汝嚵型捉Y(jié)構(gòu)。
[0009]作為優(yōu)選，所述毛紐扣為表面鍍金的銅線編織而成的彈性連接器。
[0010]進一步的，所述毛紐扣垂直互連結(jié)構(gòu)為三線型互連結(jié)構(gòu)，三根毛紐扣并排嵌入介電體中；且中間的毛紐扣為微波信號垂直互連線，兩側(cè)的毛紐扣為連接地信號互連線。
[0011]作為優(yōu)選，所述介電體的材料采用聚四氟乙烯。
[0012]作為優(yōu)選，所述介電體的高度與毛紐扣的長度一致。
[0013]作為優(yōu)選，所述金屬支撐體的材料采用黃銅。
[0014]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種易定位、易拆卸且成本低的垂直互連技術(shù)，通過三線型毛紐扣實現(xiàn)了二維LTCC微波基板間的高可靠電互連，并且在X波段疊層式三維微波電路模塊中實現(xiàn)良好的微波垂直傳輸性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明所述疊層式三維LTCC垂直互連微波模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明所述疊層式三維模塊中的LTCC模板的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明所述嵌入毛紐扣的介電體的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明所述金屬支撐體的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明實施例所述疊層式三維LTCC垂直互連微波模塊的測試曲線圖。
[0016]其中，上層LTCC基板1、下層LTCC基板2、介電體3、毛紐扣4、金屬支撐體5。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0018]根據(jù)微波電路模塊工作頻段，設(shè)計并制作疊層用的微波LTCC基板，包括上層LTCC基板和下層LTCC基板，如附圖1所示，LTCC基板的生瓷帶及金漿料由美國Feiro公司提供。LTCC基板上微波傳輸線采用背面接地工面波導(dǎo)傳輸線，且?guī)в懈呙芏汝嚵型捉Y(jié)構(gòu)。LTCC基板總后為0.66mm,單張生瓷帶的厚度為0.0lmm,因此由6張生瓷帶疊壓而成。
[0019]如圖2所示，根據(jù)毛紐扣的長度和直徑大小制作能插入毛紐扣的介電體，采用氟乙烯制成。參見圖2所示，毛紐扣的高度與介電體一致為3_，直徑為0.5_，為表面鍍金的銅線編織而成的彈性連接器。在介電體中，將三根毛紐扣并排嵌入介電體中，形成三線型互連結(jié)構(gòu)的毛紐扣微波垂直互連結(jié)構(gòu)。其中，中間的毛紐扣為微波信號垂直互連線，兩側(cè)的毛紐扣為連接地信號互連線。
[0020]根據(jù)LTCC基板上印刷的電路圖形，將上層LTCC基板和下層LTCC基板分別在介電體的上下表面進行對位疊層，并通過介電體中的毛紐扣實現(xiàn)上層LTCC基板與下層LTCC基板的微波垂直互連，并將疊層好的LTCC基板和介電體用金屬支撐體進行固定，實現(xiàn)最終的疊層式三維LTCC垂直互連微波模塊，如圖4所示。其中金屬支撐體根據(jù)介電體的尺寸，并利用黃銅制成，如圖3所示。
[0021]如圖5所示，疊層式三維微波垂直互連模塊，微波信號從下層LTCC基板的共面波導(dǎo)傳輸線進入，通過毛紐扣連接到上層LTCC基板，再通過上層LTCC基板的共面波導(dǎo)傳輸線后從毛紐扣連接到下層LTCC基板的共面波導(dǎo)傳輸線后輸出。
【權(quán)利要求】
1.一種疊層式三維LTCC垂直互連微波模塊,其特征在于:包括金屬支撐體和介電體，以及根據(jù)微波電路模塊工作頻段設(shè)計的上層LTCC基板和下層LTCC基板；所述介電體內(nèi)豎直方向嵌入有毛紐扣垂直互連結(jié)構(gòu)，上層LTCC基板和下層LTCC基板分別在介電體的上下表面對位疊層，并通過介電體中的毛紐扣實現(xiàn)上層LTCC基板與下層LTCC基板的微波垂直互連；所述對位疊層后的介電體和LTCC基板設(shè)在金屬支撐體內(nèi)，實現(xiàn)疊層式三維LTCC垂直互連微波模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述疊層式三維LTCC垂直互連微波模塊，其特征在于:所述上層LTCC基板和下層LTCC基板上印刷的傳輸線為背面接地工面波導(dǎo)傳輸線，且?guī)в懈呙芏汝嚵型捉Y(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述疊層式三維LTCC垂直互連微波模塊，其特征在于:所述毛紐扣為表面鍍金的銅線編織而成的彈性連接器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述疊層式三維LTCC垂直互連微波模塊，其特征在于:所述毛紐扣垂直互連結(jié)構(gòu)為三線型互連結(jié)構(gòu),三根毛紐扣并排嵌入介電體中；且中間的毛紐扣為微波信號垂直互連線，兩側(cè)的毛紐扣為連接地信號互連線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述疊層式三維LTCC垂直互連微波模塊，其特征在于:所述介電體的材料采用聚四氟乙烯。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述疊層式三維LTCC垂直互連微波模塊，其特征在于:所述介電體的高度與毛紐扣的長度一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述疊層式三維LTCC垂直互連微波模塊，其特征在于:所述金屬支撐體的材料采用黃銅。
【文檔編號】H01L23/538GK103515356SQ201310313425
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月24日
【發(fā)明者】徐利, 王子良, 胡進, 陳昱暉, 郭玉紅 申請人:中國電子科技集團公司第五十五研究所