本發(fā)明是關(guān)于一種應用于Ku波段的陶瓷四邊扁平無引腳(CQFN)型外殼及設計方法。

背景技術(shù)：

陶瓷四邊扁平無引腳（CQFN）作為一種常見的封裝形式，由于其沒有金屬引腳，通過外殼底部焊盤直接焊接在PCB板上使用，從而具有更小的插入損耗，一直以來都有著廣泛的應用。然而，由于CQFN外殼引腳數(shù)量普遍較多，引腳與引腳之間的距離較小，隨著頻率的升高，會出現(xiàn)嚴重的串擾、藕合等問題，另外，由于CQFN類外殼沒有金屬墻的屏蔽，電磁場在高頻時容易向外輻射，在某些頻點上會形成諧振峰，這些因素都限制了其在高頻領(lǐng)域的應用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出的是一種應用于Ku波段的陶瓷四邊扁平無引腳型外殼及設計方法，其目的旨在克服現(xiàn)有CQFN類外殼由于CQFN類外殼沒有金屬墻的屏蔽，電磁場在高頻時容易向外輻射，在某些頻點上會形成諧振峰等問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：一種應用于Ku波段的陶瓷四邊扁平無引腳型外殼，其特征是射頻引腳采用共面波導—垂直掛孔—共面波導的結(jié)構(gòu)，通過在射頻引腳兩側(cè)分布密集的接地孔，抑制高階模式的傳輸，從而消除高頻諧振，腔體中芯片粘貼區(qū)設置陣列接地通孔，以增加射頻引腳間的隔離度；

設計方法，包括如下步驟：

1）采用機加工法制備可伐封接環(huán)1，并對其進行清洗、鍍鎳后待用；

2）采用低損耗陶瓷材料制作流延生瓷帶，制作內(nèi)部布線滿足要求的氧化鋁陶瓷件，并對其鍍鎳后待用；

3）利用Ag-Cu焊料，將可伐封接環(huán)1在800度左右的高溫下焊接在陶瓷件的正面；

4）將上述釬焊半成品經(jīng)過常規(guī)電鍍鎳、金工藝制作形成一款應用于Ku波段的陶瓷四邊扁平無引腳型外殼。

本發(fā)明的優(yōu)點：可根據(jù)用戶使用要求，確定射頻引腳的數(shù)量和位置，射頻引腳采用共面波導—垂直掛孔—共面波導的傳輸結(jié)構(gòu)，射頻引腳兩側(cè)的密集接地孔，一方面實現(xiàn)相鄰射頻引腳間的良好隔離，另一方面可以抑制高頻時電磁場的向外輻射。芯片粘貼區(qū)也采用密集的接地通孔陣列，以實現(xiàn)相對的兩個射頻引腳之間較高的隔離度。

附圖說明

圖1是Ku波段CQFN外殼的主視圖。

圖2是Ku波段CQFN外殼的側(cè)視圖。

圖3是HTCC（高溫共燒陶瓷）工藝典型的流程圖。

圖4是Ku波段CQFN外殼射頻引腳的S參數(shù)仿真結(jié)果圖。

具體實施方式

一種應用于Ku波段的陶瓷四邊扁平無引腳型外殼，其結(jié)構(gòu)是射頻引腳采用共面波導—垂直掛孔—共面波導的結(jié)構(gòu)，通過在射頻引腳兩側(cè)分布密集的接地孔，抑制高階模式的傳輸，從而消除高頻諧振，腔體中芯片粘貼區(qū)設置陣列接地通孔，以增加射頻引腳間的隔離度；還包含陶瓷件與焊接環(huán)。

所述射頻引腳包含6個，每個射頻引腳的兩側(cè)均為接“地”引腳，剩余引腳則為直流饋電引腳。

所述單個射頻引腳的插入損耗小于0.3dB，電壓駐波比小于1.4，不同射頻引腳之間的隔離度大于40dB,指的是在DC-18GHz內(nèi)。

所述射頻引腳有兩條，射頻引腳兩側(cè)是“地”平面，通過電磁場仿真軟件HFSS仿真并優(yōu)化射頻信號線的寬度以及信號線與兩側(cè)“地”平面的間距，實現(xiàn)輸入輸出端口50歐姆的特征阻抗，從而獲得較小的電壓駐波比與插入損耗。

所述的射頻引腳的上下相鄰層均設計為“地”平面，并通過垂直通孔相互連接，這種在信號線兩側(cè)及上下均有“地”平面的結(jié)構(gòu)，能夠抑制高頻時電磁場向外輻射，使外殼工作到更高的頻率，相鄰射頻引腳之間獲得較高的隔離度。

所述陣列接地通孔為7*7，陣列接地通孔連接芯腔與外殼背面“地”平面，陣列接地通孔一方面減小信號回流路徑的阻抗，另一方面，增加了相對的兩射頻引腳之間的隔離度。

設計方法，包括如下步驟：

首先參照圖1的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖，采用機加工法制備圖2中的可伐封接環(huán)1，并對其進行常規(guī)的清洗、鍍鎳后待用；

其次，按照如圖3所示的HTCC工藝，采用特制低損耗陶瓷材料制作的流延生瓷帶，制作內(nèi)部布線滿足要求的氧化鋁陶瓷件，并對其鍍鎳后待用；

然后按照圖1、2所示，利用Ag-Cu焊料，將可伐封接環(huán)在800度左右的高溫下焊接在陶瓷件的正面；

將上述釬焊半成品經(jīng)過常規(guī)的電鍍鎳、金工藝制作形成一款應用于Ku波段的CQFN型外殼。

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作詳細的說明。

如圖3所示，具體工藝過程如下：通過流延機將混合好的漿料流延為生瓷帶；所述的流延生瓷帶被切割成統(tǒng)一尺寸后進行預壓，預壓壓力0.1kpsi、預壓時間180S；將預壓過的瓷帶打孔，打孔分為激光打孔與機械打孔，將激光打孔過的瓷帶利用絲網(wǎng)印刷工藝進行填孔與印刷；將印刷過的幾張生瓷帶進行疊片，并在溫度（75℃）與壓力（0.5kpsi）的作用下層壓為一體；用生切機將層壓為一體的幾張瓷帶切割為若干個單個產(chǎn)品；最后在燒結(jié)爐內(nèi)按升溫曲線將切好的單個產(chǎn)品燒為熟瓷，所述的升溫曲線是從第一溫區(qū)至第十二溫區(qū)溫度從380℃升至1600℃，恒溫一個溫區(qū)，從第十三溫區(qū)至第十六溫區(qū)溫度從1600℃下降至1200℃。

通過電磁場仿真軟件HFSS仿真并優(yōu)化射頻信號線的寬度以及信號線與兩側(cè)“地”平面的間距，實現(xiàn)輸入輸出端口50歐姆的特征阻抗，從而獲得較小的電壓駐波比與插入損耗。另外，射頻引腳的上下相鄰層均設計為“地”平面，并通過垂直通孔相互連接，這種在信號線兩側(cè)及上下均有“地”平面的結(jié)構(gòu)，能夠抑制高頻時電磁場向外輻射，使外殼可以工作到更高的頻率。另外，相鄰射頻引腳之間還可以獲得較高的隔離度。

7*7的接地通孔陣列連接芯腔與外殼背面“地”平面，密集的通孔陣列一方面可以減小信號回流路徑的阻抗，另一方面，增加了相對的兩射頻引腳之間的隔離度。

如圖4所示，在DC-18GHz的范圍內(nèi)，單個射頻引腳的插入損耗小于0.3dB,電壓駐波比小于1.4。相對的兩個射頻引腳之間的隔離度大于40dB。