專(zhuān)利名稱(chēng)：集成微波電路模件及其連接結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成微波電路模件，更詳細(xì)地說(shuō)，涉及微波通信裝置使用的微波電路模件，和這種微波電路模件與具有相同結(jié)構(gòu)的模件或外部電路連接的連接結(jié)構(gòu)。
圖1所示的現(xiàn)有微波電路模件中、電路基片10包括形成在氧化鋁陶瓷介電基片上，或類(lèi)似基片上的薄膜導(dǎo)體，薄膜導(dǎo)體淀積在有源元件11的每個(gè)側(cè)邊上，用于連接相互間有一小間隔的有源元件。也就是說(shuō)，現(xiàn)有的微波電路模件有多個(gè)電路基片10。而且，模件有許多連接這些電路基片10的連接線(xiàn)，如連接線(xiàn)12。
另一方面，作為電路元件之一的耦合電容器，單片電容器13安裝在電路基片10上，并用連接線(xiàn)連接。而且，像氮化鉭薄膜電阻這樣的電阻元件，或類(lèi)似的電阻元件只形成在電路基片10的表面上。而且，為了從外部保護(hù)有源元件、將金屬帽14用電阻式熔焊法完全接到外殼基體(通常稱(chēng)為“管座”)15上。金屬帽15起屏蔽作用。防止射頻信號(hào)(RF)外漏。
如上所述，現(xiàn)有的微波電路模件要求有許多電路基片10，而且，像單片電容器13這樣的電子元件在簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減小裝配結(jié)構(gòu)尺寸等方面均存在問(wèn)題。此外，很多電子元件的連接使接點(diǎn)數(shù)增加，這導(dǎo)致射頻(RF)特性的損壞，并需要很多裝配工序，因此難于降低造價(jià)。
近來(lái)，微波獨(dú)石集成電路(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“MMIC”)已進(jìn)入實(shí)用階段。盡管MMIC的應(yīng)用還受到很多限制。MMIC通常是用以光刻技術(shù)為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體制技術(shù)在硅(Si)或砷化鎵(GaAs)基片上形成的。盡管像晶體管和二極管這樣的集總常數(shù)電路元件是小規(guī)模有源元件，像矢量耦合器和濾波器這樣的分布常數(shù)電路元件是大規(guī)模無(wú)源元件，而且當(dāng)它們裝配在MMIC中時(shí)還存在問(wèn)題。大規(guī)模單片在其合格率和造價(jià)方面均不具優(yōu)越性。所以通常的MMIC單片中不包括上述的大規(guī)模無(wú)源電路元件。
由于MMIC不適于無(wú)源電路元件的裝配，在現(xiàn)有的微波電路中，有源元件包容在小型密封外殼內(nèi)，而其結(jié)構(gòu)上保留了連接線(xiàn)和有微帶線(xiàn)的無(wú)源電路元件，這些元件用焊接片使其相互連接。為了屏蔽這些元件和與外部電路的連接線(xiàn)，必須要有復(fù)雜而價(jià)格昂貴的屏蔽外殼，該屏蔽外殼有許多被分割成的小室。
現(xiàn)有的這種微波電路模件所用的連接結(jié)構(gòu)中，只有有源元件被包封，其引出端是伸出的以便焊接。
然而，緻密的集成微波電路組件也需要有無(wú)源元件。由于無(wú)源元件的尺寸大，因此，這種元件應(yīng)用在微波電路模件中會(huì)使模件的面積或幾何尺寸增大、并使造價(jià)增加。
用焊接法將現(xiàn)有的連接結(jié)構(gòu)與集成微波電路模件裝配在一起，這就不可能有效地減少工藝步驟的數(shù)量，也不能有效提高射頻連接性能的可靠性。
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是，提供一種改進(jìn)的集成微波電路模件。它不僅包含有源元件，也有無(wú)源元件，該模件有與其他模件或器件連接用的引出端、但其引出端不伸出，而允許用微波電路連接結(jié)構(gòu)與外部連接，該微波電路連接結(jié)構(gòu)有與模件引出端連接的特殊排列的接點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)有技術(shù)中所述的有源元件和分立的許多基片以布線(xiàn)圖形構(gòu)成一個(gè)多層基片整體，因而避免了由連接造成的性能損壞，并減少了裝配工藝步驟。
此外，可以避免因多個(gè)微波電路放置在一個(gè)公共外殼中產(chǎn)生的電路之間的耦合而引起的干擾，也避免外殼作為空腔而產(chǎn)生的共振，這是因?yàn)椴捎昧似帘谓Y(jié)構(gòu)或一個(gè)包含有源元件的空腔結(jié)構(gòu)，使外部電路統(tǒng)一地包含在內(nèi)使之一體化和集成化，從而減少許多必須的安裝層。這就減小了模件的尺寸和造價(jià)。
本發(fā)明使先進(jìn)的MMIC技術(shù)可以用于迄今還不適合于組合成一體的無(wú)源元件，并實(shí)現(xiàn)了包括無(wú)源元件和連線(xiàn)的微波電路模件的大規(guī)模集成。
本發(fā)明還涉及包括以下結(jié)構(gòu)的集成微波電路模件一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中包含一個(gè)在中間層部分上部的介質(zhì)層，該中間層由作為元件裝配位置的空腔構(gòu)成，它用作射頻信號(hào)傳輸，半導(dǎo)體元件，如MMIC安裝在空腔內(nèi)并用導(dǎo)電板(空腔結(jié)構(gòu))復(fù)蓋已被清除的地表面部分。
一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中用導(dǎo)電板實(shí)現(xiàn)了密封，以防止所安裝的半導(dǎo)體單片受到來(lái)自外部(密封結(jié)構(gòu))的污染。
一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中在中間層部分有導(dǎo)線(xiàn)焊接區(qū)(元件安裝表面)，并通過(guò)許多VIA孔同下面的接地表面連接(以減小射頻阻抗)，VIA孔填充金屬以減少相對(duì)于下層的熱電阻，獲得有效熱輻射。一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中在正下方局部發(fā)熱部分，如在半導(dǎo)體單片的晶體管區(qū)設(shè)置VIA孔，使熱電阻減小(單片安裝結(jié)構(gòu)，熱VIA)。
一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中有許多導(dǎo)電層焊接區(qū)，它作為處于中間層部分的元件安裝表面與下面的接地層之間的交替電容器和接地焊接區(qū)，用連接在一起的電容器焊接區(qū)，通過(guò)VIA孔使接地表面與接地焊接區(qū)連在一起，構(gòu)成一迭層電容器，它作為安裝元件(安裝單片)的旁路電容器用，散射熱從側(cè)面穿過(guò)迭層電容器層焊接區(qū)，使熱電阻下降(電的和熱的旁路結(jié)構(gòu))。
一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中有極薄介質(zhì)層構(gòu)成的中間層部分，用該介質(zhì)層兩邊上的導(dǎo)體圖形連接在一起，電容耦合，因此構(gòu)成切割直流(DC)元件的傳輸線(xiàn)(RF電容器結(jié)構(gòu))。
一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中有一介質(zhì)層，它形成在上接地層上，有形成在上面的導(dǎo)體圖形，該導(dǎo)體圖形用作引線(xiàn)圖形以獲得電源供電線(xiàn)(DC導(dǎo)線(xiàn)結(jié)構(gòu))。
一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中，與內(nèi)層連接部分有焊接區(qū)，它與在焊接區(qū)正下方的接地層一起構(gòu)成一個(gè)作為旁路電容器的電容器，防止RF從內(nèi)層漏出。
一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中每個(gè)內(nèi)層都具有許多分布的小孔(空腔)，這些小孔是除去介質(zhì)而構(gòu)成的，以減小有效的介電常數(shù)(有效介電常數(shù)降低結(jié)構(gòu))。
一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中每層上的小孔在其位置上都是不同的，以防止重疊，從而提高了基片的機(jī)械強(qiáng)度。
一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中，多層基片的外周邊也用導(dǎo)體形成了金屬化層，以構(gòu)成一接地表面(在外周邊上的金屬化屏蔽結(jié)構(gòu))。
一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)有一金屬基體用于熱輻射和增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度。
這樣形成的微波電路模件設(shè)有用于連接外部電路的尾銷(xiāo)或向外伸出的類(lèi)似連接結(jié)構(gòu)，而用以下結(jié)構(gòu)替代，即在基板部分的背面帶一個(gè)凹槽部分(見(jiàn)圖10)，在凹槽部分中裝有不從背面伸出的連接端。模件使用的微波電路連接結(jié)構(gòu)有與上述連接端接觸的接觸件。
而且，根據(jù)本發(fā)明的另一種模式，除上述作用之外，還能用于連接集成微波電路模件和其他外部電路，具有接觸件的微波電路連接結(jié)構(gòu)彈性地推到模件的連接端。
下面將結(jié)合本發(fā)明的最佳實(shí)施例并參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的上述目的和其他目的，及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
圖1是常規(guī)的微波電路組件的透視圖;
圖2是顯示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)的部分部件分解透視圖;
圖3是圖2所示實(shí)施例的功能系統(tǒng)方框圖;
圖4是按本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)的部分?jǐn)嗝嫱敢晥D，用以說(shuō)明模件的層狀結(jié)構(gòu)和帶有有源元件的空腔結(jié)構(gòu);
圖5是按本發(fā)明的實(shí)施例中的發(fā)熱點(diǎn)位置與VIA孔之間的關(guān)系示意圖;
圖6是按本發(fā)明的實(shí)施例中的電流與熱同時(shí)散射結(jié)構(gòu)的示意圖;
圖7是按本發(fā)明的實(shí)施例中的具有用除去內(nèi)層里的介電體而構(gòu)成的小空腔的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖8是按本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的部分?jǐn)嗝娴耐敢晥D，用以說(shuō)明其連接結(jié)構(gòu)和構(gòu)形;
圖9是微波電路連接器的一部分的部分?jǐn)嗝娴姆糯髨D，用以說(shuō)明集成微波電路模件和微波電路連接器裝配在一起的情況;
圖10是按本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的微波電路模件的背面透視圖;
圖11是與圖9所示微波電路連接器類(lèi)似，但有一個(gè)附加的金屬基板的，微波電路連接器的一部分的部分?jǐn)嗝娴姆糯髨D;
圖12一個(gè)微波電路連接器的一部分的放大剖面圖，它用了一個(gè)彈簧圈，說(shuō)明要該連接器中集成微波電路模件與波導(dǎo)的連接狀態(tài);
圖13是一個(gè)與圖12所示類(lèi)似的微波電路連接器的一部分的部分剖面放大圖，與圖12有所不同的是，它有一個(gè)附加的金屬基板;
圖14是一個(gè)波導(dǎo)連接器的中心導(dǎo)體的部件分解透視圖;
圖15是作為按本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的微波電路連接器的一種改型結(jié)構(gòu)的放大剖面圖;
圖16是沿圖15中的A-A線(xiàn)的放大剖面圖;
圖17是作為本發(fā)明另一實(shí)施例的連接結(jié)構(gòu)示意圖，在該結(jié)構(gòu)中的集成微波電路模件與微波電路連接器以相反位置連接;
圖18(a)和18(b)是按本發(fā)明的另一實(shí)施例的用作頂面連接的結(jié)構(gòu)透視圖，圖18(a)表示出在結(jié)構(gòu)中安裝有電路連接器的情況，圖18(b)表示結(jié)構(gòu)中沒(méi)安裝電路連接器的狀態(tài)。
現(xiàn)在，參考


本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
圖2所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的透視圖中，介電基片20焊在金屬基板21上，所說(shuō)的介電基片包括多層陶瓷或類(lèi)似物?；?0中包含這樣一些有源電路，如用MMICIC、晶體管、二極管構(gòu)成的電壓控制振蕩器(VCO)23，放大器(AMP)24，預(yù)定標(biāo)電路(PSC)25，混合器(MIX)26，可變衰減器(ATT)27，功率放大器，和檢波器(DFT)29，也包括這樣一些無(wú)源電路，如用帶線(xiàn)，微帶線(xiàn)和共平面線(xiàn)構(gòu)成的矢量耦合器(DC)30，帶通濾波器(BPF)31，和低通濾波器(LPF)32。這些電路相互電耦合或連接，用導(dǎo)電帽33屏蔽有源電路部件，由此構(gòu)成集成電路模件。圖2所示的模件中，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，沒(méi)有用于連接到外部去的向外伸出的尾銷(xiāo)，只有其內(nèi)有連接器結(jié)構(gòu)的模件的背面構(gòu)成的一個(gè)凹部。如圖10所示。將在后面詳細(xì)說(shuō)明的連接器結(jié)構(gòu)有一個(gè)加有彈簧的專(zhuān)用的連接銷(xiāo)，通過(guò)這種連接結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)組件與外部電路的連接。
圖3是圖2所示發(fā)明實(shí)施例的功能系統(tǒng)方框圖。該方框圖表示了微波發(fā)射機(jī)的一般結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在要說(shuō)明該部件的工作。在電壓控制振蕩器(VCO)23的輸出耦合到混合器(MIX)26之前用放大器(AMP)24放大。第一矢量耦合器(DC)30將放大器(AMP)24的輸出耦合至預(yù)定標(biāo)電路(PSC)25，在使該輸出輸入到頻率監(jiān)測(cè)端(PSC輸出)之前分頻。來(lái)自IF信號(hào)輸入端(IFIN)的中間頻率信號(hào)耦合至混合器26，用于頻率轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生一個(gè)耦合至帶通濾器(BPF)31的輸出，用以抑制不需要的頻率組分?？傂盘?hào)在耦合到功率放大器(PA)28放大之前耦合到可變衰減器(ATT)27用于電平控制。功率放大器(PA)28的輸出耦合到低通濾波器(LPF)23，用于抑制諧波頻率?？偟妮敵鐾ㄟ^(guò)第二矢量耦合器(DC)30，成為從RF信號(hào)輸出端(RF輸出)的輸出。部分輸出信號(hào)也耦合到檢波器(DET)29，成為從檢波信號(hào)輸出端(DET-V)來(lái)的電平監(jiān)測(cè)信號(hào)的輸出信號(hào)。
圖4示出了按本發(fā)明形成集成微波電路模件的層狀結(jié)構(gòu)和空腔結(jié)構(gòu)的方法的實(shí)例。電源和除射頻外的信號(hào)如偏移信號(hào)用的層狀結(jié)構(gòu)包括下層接地面40，中間RF信號(hào)層41和42。上層接地面43，和布線(xiàn)層44。
除去用于射頻信號(hào)傳輸?shù)闹虚g層上的介質(zhì)，構(gòu)成空腔部分60，用模片鍵合法將像MMIC這樣的有源功能元件45安裝在空腔內(nèi)，并用連接線(xiàn)46(或TAB技術(shù))將其連接到信號(hào)導(dǎo)條47或電源導(dǎo)條48上。
除去介電層露出的用以形成空腔60的上層接地面，用導(dǎo)電帽33復(fù)蓋并電屏蔽。在空腔之外的整個(gè)部分設(shè)置許多通孔(VIA孔)50，通過(guò)這些通孔使各個(gè)下層和上層40和43的接地面相互連接。因而能獲得減少模件中電路間耦合和減小與外部電路耦合的屏蔽作用。為降低電源線(xiàn)的阻抗，內(nèi)層中設(shè)置了一個(gè)疊層電容器(LC)52作為旁路電容器。
半導(dǎo)體單片安裝在位于中間層上的導(dǎo)體的單片安裝區(qū)53上，單片安裝區(qū)53通過(guò)許多VIA孔55連接到下層接地面40，從而使元件安裝接地面具有的RF阻抗有效地降低。VIA孔用金屬填充，以便提供一種能降低對(duì)低層熱輻射的熱阻的熱VIA結(jié)構(gòu)。
而且，如圖5所示，熱VIA結(jié)構(gòu)可以設(shè)置在正下方的局部發(fā)熱區(qū)56中，如半導(dǎo)體單片中的晶體管區(qū)內(nèi)，以便進(jìn)一步降低熱阻，增加熱輻射。而且，電路元件像半導(dǎo)體單片中的發(fā)熱量大，因此必須再次減小熱阻，可以除去最接近下部電路元件的結(jié)構(gòu)部分，允許電路元件直接安裝在基板21上，由此能提高熱輻射。
除了用半導(dǎo)體自身的保護(hù)薄膜保護(hù)之外，在半導(dǎo)體單片上涂復(fù)樹(shù)脂或類(lèi)似物實(shí)現(xiàn)像半導(dǎo)體單片45這樣的電路元件的保護(hù)。但是，除涂復(fù)樹(shù)脂之外，或不用樹(shù)脂，可以用導(dǎo)體帽33、如上述的，進(jìn)行密封，以實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體單片的保護(hù)。
而且，可以使用圖6所示的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中設(shè)置許多導(dǎo)體層區(qū)，作為在單片安裝區(qū)53與帶有連接在一起的電容器區(qū)61的下層接地層40之間的交替電容器和接地區(qū)61和62，并且接地面53與接地區(qū)62通過(guò)IA孔連接在一起，構(gòu)成疊層電容器。由于這種疊層電容器像旁路電容器一樣連接到安裝好的半導(dǎo)體單片45上，熱通過(guò)疊層電容器區(qū)61和63從側(cè)面擴(kuò)散，由此，使熱阻減小，以允許高頻電流和熱同時(shí)散射。
現(xiàn)在說(shuō)明信號(hào)耦合用布線(xiàn)結(jié)構(gòu)，射頻信號(hào)的耦合主要由中間層部分里的導(dǎo)體圖形完成。如圖4所示，中間部分內(nèi)的射頻信號(hào)層41和42之間設(shè)置了極薄的介質(zhì)層，用薄的介質(zhì)層兩個(gè)側(cè)面上的導(dǎo)電圖形構(gòu)成電容耦合，于是獲得了傳輸線(xiàn)，以閉鎖DC元件，由此，實(shí)現(xiàn)了有源電路之間的去耦。盡管在中間層內(nèi)都可以制成電源用布線(xiàn)和給每個(gè)有源器件提供信號(hào)用的布線(xiàn)，然而，具有已制成布線(xiàn)的其他介質(zhì)層是設(shè)置在上層接地層43上的，構(gòu)成導(dǎo)體圖形57作為布線(xiàn)用引線(xiàn)層。
由于導(dǎo)體圖形57的布線(xiàn)層放在多層基片的上表面上，其優(yōu)點(diǎn)是表面安裝器件可以連接到導(dǎo)體圖形57，以便構(gòu)成一部分電路。
此外，在制成的連接至內(nèi)層的連接部分可以設(shè)置區(qū)58，如圖4所示，由它與接地層正下部的區(qū)58一起構(gòu)成電容器。這樣構(gòu)成的電容器用作旁路電容器，以阻止射頻信號(hào)從內(nèi)層泄漏。
圖7更詳細(xì)地示出了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。如圖所示，除去介質(zhì)構(gòu)成許多小空腔71，所以這些小空腔分布在每層內(nèi)層中。該結(jié)構(gòu)能有效地減小介電常數(shù)，降低延遲時(shí)間和降低電路損耗。
此外，形成小空腔，使它們?cè)诿繉又械奈恢貌煌?，從而避免相互重疊，這就有可能提高基片的機(jī)械強(qiáng)度，并提高傳輸線(xiàn)的電氣均勻性。
此外，有一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中，多層基片的外圓周表面由用導(dǎo)體形成的金屬化層73構(gòu)成的接地表面形成，導(dǎo)體完全復(fù)蓋RF電路，因而進(jìn)一步提高屏蔽。而且，在多層基片20的下邊設(shè)置一金屬基板21，能有效地改善熱輻射特性并提高機(jī)械強(qiáng)度。
如上面所解釋的，按照本發(fā)明，可以大大地減少所必須的元件數(shù)量和連接所必須的連接線(xiàn)的數(shù)量，這兩個(gè)因素使模件的成本降低，并使射頻特性改善。
因此，能夠?qū)崿F(xiàn)令人滿(mǎn)意的屏蔽，減少電路之間的干擾和無(wú)益的共振并改善所需的性能。除此之外，還不需要任何特殊的屏蔽外殼，這有助于減少設(shè)備的體積。
由于外部電路也包括在一個(gè)統(tǒng)一的集成整體中這就有可能減少迄今仍然必需的裝配層的數(shù)量。
因此，本發(fā)明對(duì)于改善MMIC技術(shù)的集成技術(shù)有顯著作用，它不適于無(wú)源元件的組裝，盡管它適于有源電路集成。本發(fā)明有許多優(yōu)點(diǎn)，例如，減少電路尺寸，降低造價(jià)，這在工作上非常有益。
現(xiàn)在，詳細(xì)說(shuō)明將上述微波電路模件與外部電路連接所用的微波電路連接結(jié)構(gòu)。
由于上述的集成微波電路模件既沒(méi)有突出的接線(xiàn)柱也沒(méi)有引線(xiàn)，而僅將變成連接端的電極設(shè)置在基片背面。因此，模件與外部電路的連接需用具有與模件連接端能彈性接觸的接觸件的連接結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。集成微波電路模件沒(méi)有任何突出的接線(xiàn)柱或引線(xiàn)，它是一種非常容易制造的平板式結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的集成微波電路模件的特征是微波信號(hào)限制在多層陶瓷基片內(nèi)，除了連接外部電路所用的開(kāi)孔之外沒(méi)有任何電氣開(kāi)孔。用微波電路連接結(jié)構(gòu)連接與外部屏蔽的基片，微波電路連接結(jié)構(gòu)具有線(xiàn)或圖形結(jié)構(gòu)，它也是與外界屏蔽的，這就有可能不用任何屏蔽外殼，使微波電路的連接和安裝結(jié)構(gòu)具有小尺寸，而且非常簡(jiǎn)單。屏蔽外殼的尺寸大，并使裝配變的很復(fù)雜。就這點(diǎn)而言，假若不用任何屏蔽外殼能構(gòu)成微波電路將是非常有用的。
圖8是集成微波電路模件80和微波電路連接結(jié)構(gòu)81的部分剖面的透視圖。圖中標(biāo)號(hào)83是安裝板，全部微波電路安裝在該安裝板上，它可以用金屬或非金屬制造。在此所示的實(shí)例中，集成微波電路模件80的微波信號(hào)引出端的一個(gè)終端連接到波導(dǎo)84。而且，用波導(dǎo)突緣85連接外部電路。標(biāo)號(hào)86是波導(dǎo)連接終端，它通過(guò)彈性接觸連接到波導(dǎo)84。
集成微波電路模件可以使用其它具有相同結(jié)構(gòu)或類(lèi)似結(jié)構(gòu)的模件或者可以與常規(guī)的MIC(微波集成電路)，或裝在一密封管座的MMIC模件結(jié)合使用。圖8中，標(biāo)號(hào)82是包封在管座中的常規(guī)MIC。標(biāo)號(hào)87是DC和低頻信號(hào)接線(xiàn)柱。每個(gè)接線(xiàn)柱通過(guò)插孔連接器連接到印刷電路板口。標(biāo)號(hào)88是同軸連接件。
圖9是微波電路模件80的一部分和微波電路連接器81的一部分的放大圖。圖10是本發(fā)明的微波電路模件的背面透視圖。圖11所示的結(jié)構(gòu)與圖9所示結(jié)構(gòu)類(lèi)似，其差別僅僅是模件80除包括單一的多層陶瓷基片20外，還包括一個(gè)粘接上的金屬基板21，用以改善熱輻射性和提高機(jī)械強(qiáng)度。標(biāo)號(hào)90是帶線(xiàn)中心導(dǎo)體，它的一端連接或耦合到圖4所示的RF信號(hào)層41或42，它的另一端通過(guò)填充了導(dǎo)體的通孔92連接到連接端91。
多層陶瓷基片80的底表面除引出端91附近區(qū)之外都用接地導(dǎo)體薄膜復(fù)蓋，引出端91用于連接外部電路，如說(shuō)明模件背面圖的圖10所示，微波電路連接器81包括一屏蔽外殼93，屏蔽外殼93中包含有接觸彈簧片(也作為中心導(dǎo)體)94，和支承彈簧94的絕緣支架95和96。用屏蔽蓋97使中心導(dǎo)體94與外部屏蔽，屏蔽蓋97屏蔽了屏蔽外殼93的開(kāi)孔，并且還用作連接到傳輸線(xiàn)外導(dǎo)體的導(dǎo)線(xiàn)。接觸彈簧片94與基片背面上的引出端91之間插入一活塞式接觸件98，它借助于設(shè)置在絕緣支承體95上的導(dǎo)向軸套在軸向滑動(dòng)，因此在引出端91與接觸彈簧片94之間能達(dá)到電氣連續(xù)。由于接觸彈簧片94的彎曲位移產(chǎn)生的力，給活塞式接觸件98一個(gè)接觸壓力，使活塞式接觸件98與引出端91從而與中心導(dǎo)體90接觸。
圖12和13是集成微波電路模件80的基片20上的微波引出端91與波導(dǎo)84之間的連接結(jié)構(gòu)的放大剖面圖。此，圖12中所示結(jié)構(gòu)與圖13中所示結(jié)構(gòu)也有差別，前者使用的是單一基片20，后者使用的是在基片20上粘接一個(gè)金屬基板21。
從圖9和11中已發(fā)現(xiàn)，基片20中的帶線(xiàn)中心導(dǎo)體90與基片表面20上的引出端91是經(jīng)填充了導(dǎo)體的通孔92相互連接的，對(duì)與波導(dǎo)4的連接來(lái)說(shuō)使用完全相同的結(jié)構(gòu)。唯一的差別是用了波導(dǎo)連接器100來(lái)代替微波電路連接器81。
現(xiàn)在要說(shuō)明波導(dǎo)連接器100的結(jié)構(gòu)。波導(dǎo)連接器100由介質(zhì)元件101和中心導(dǎo)體102構(gòu)成。介質(zhì)元件101的頂表面鄰接基片20的底表面、中心導(dǎo)體102包括一個(gè)外軸套104，一個(gè)內(nèi)軸套106和一個(gè)彈簧線(xiàn)圈108。內(nèi)軸套106是可滑動(dòng)地插入外軸套104中，彈簧線(xiàn)圈108安裝在兩個(gè)軸套中，使兩個(gè)軸套104和106軸向強(qiáng)制分開(kāi)。雖然中心導(dǎo)體102的構(gòu)成部分允許相互移動(dòng)或滑動(dòng)，但它們應(yīng)是電氣上的整體。因此，外軸套104形成了多個(gè)開(kāi)槽，如圖14所示，因此在兩個(gè)軸套之間獲得了令人滿(mǎn)意的電接觸，這種結(jié)構(gòu)使集成微波電路模件80與波導(dǎo)84之間容易相互連接。
上面詳細(xì)說(shuō)明了按本發(fā)明的微波電路連接結(jié)構(gòu)的最佳實(shí)施例，這些實(shí)施例的各種改型或開(kāi)發(fā)型都是可能的。圖15所示的結(jié)構(gòu)所采用的彈簧片中心導(dǎo)體120，它的每一端均有一個(gè)整體的接觸件120a。與上述實(shí)施例比較，該實(shí)施例包括較少的元件，而且傳輸線(xiàn)較少電中斷。圖16是圖15中沿A-A線(xiàn)的剖面圖，用于詳細(xì)說(shuō)明接觸部分。如圖中所示，彈簧片形的中心導(dǎo)體120的端部120b與集成微波電路模件80的微波引出端91彈性接觸。
其它的可能采用微波連接器的改型，在前述的實(shí)施例中，微波電路連接器81掩埋在電路安裝板83中。但是，在某些情況下不希望將，例如，波導(dǎo)電路或類(lèi)似物掩埋在安裝板83中。在這樣的情況下，如圖11所示，基片20中的中心導(dǎo)體90是通過(guò)通孔92導(dǎo)引到基片20頂表面上的微波引出端91。
圖18(a)和(18)b是頂表面連接系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例的透視圖。微波連接器81插入淺的凹槽或洼處150中定位，其每一個(gè)設(shè)置在帶微波引出端91的基片的頂表面作為中心，并加壓使其固定，凹槽150是定位裝置以獲得正確接觸連接并降低傳輸線(xiàn)的不連續(xù)性。
按照本發(fā)明，多個(gè)集成微波電路模件可以組裝成更大規(guī)模的微波電路，由此能得到信號(hào)耦合，這種微波電路穩(wěn)定，并具有令人滿(mǎn)意的射頻特性，(而，不連續(xù)性少);而且它是用接觸連接而不是用性能很不穩(wěn)定的焊接連接獲得的。
而且，除了上述的高性能和穩(wěn)定耦合之外，按照本發(fā)明的微波電路連接結(jié)構(gòu)，由于不用大而笨的屏蔽外殼，也不用任何電纜連接器，因而使電路體積大大地減小，就可能使像電子掃描天線(xiàn)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)模件以及微波和中波通信設(shè)備這樣的設(shè)備的體積大大減小。
用上述的連接和安裝結(jié)構(gòu)，很容易用新的模件替換有故障的模件。因而這對(duì)于在生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行模件替換有極大好處，而且，也對(duì)在使用中或在維修中心對(duì)模件修理有很大好處。而且由于連接性能的不穩(wěn)定性小，因此，只需對(duì)模件進(jìn)行機(jī)械性替換，而不需調(diào)整。
如上所述，盡管按本發(fā)明的微波電路連接和安裝結(jié)構(gòu)應(yīng)用于集成微波電路模件時(shí)最有效;但這不能限制它只應(yīng)用于這里所述的情形。
這里所述的發(fā)明實(shí)施例不能理解為是對(duì)發(fā)明的限制，那些在所附加的權(quán)利要求書(shū)中所要求保護(hù)的范圍內(nèi)所作的改變，從廣義上說(shuō)均不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和精神。
權(quán)利要求
1.一種集成微波電路模件(80)包括一個(gè)由多層介質(zhì)薄膜疊層構(gòu)成的介質(zhì)基片20，它包括底層、中間層和上層，所述的底層和所述的上層分別包括底層接地面(40)和上層接地面(43)，所述中間層包括射頻信號(hào)傳輸用射頻信號(hào)電路，它由至少一導(dǎo)電層(41、42)構(gòu)成，所述射頻信號(hào)電路包括有源電路元件和無(wú)源電路元件，它們相互連接構(gòu)成集成結(jié)構(gòu)；許多通孔(50)，它們沿所述射頻信號(hào)電路配置，這些通孔填充金屬，使所述上層接地面(43)與所述底層接地面(40)短路，所述射頻電路用所述通孔屏蔽；和元件安裝腔(60)，它設(shè)置在所述的中間層上，所述中間層有一部分介質(zhì)被除去，有源元件安裝在除去介質(zhì)的中間層部分，所述元件安裝腔用導(dǎo)本板件(33)復(fù)蓋。
2.按照權(quán)利要求1的集成微波電路模件，其特征在于所述的有源元件包括由微波單片集成電路、集成電路、晶體管或二極管構(gòu)成的電壓控制振蕩電路(23)，放大器(24)，預(yù)定標(biāo)器(25)，混合器(26)，可變衰減器(27)，功率放大器(28)和檢波器(29)，所述的無(wú)源電路元件包括用帶線(xiàn)、微帶線(xiàn)或共平面線(xiàn)構(gòu)成的定向耦合器(30)，帶通濾波器(31)和低通濾波器(32)。
3.按權(quán)利要求1的集成微波電路模件，其特征在于所述元件安裝腔(60)有在所述中間層上的元件安裝導(dǎo)體區(qū)(53)，所述元件安裝導(dǎo)體區(qū)由許多填充有金屬的熱通孔(55)連接到所述底層接地面(40)，以降低熱阻，提高相對(duì)于所述底層的熱輻射。
4.按權(quán)利要求3的集成微波電路模件，其特征在于所述的每個(gè)熱通孔(55)位于安裝在所述元件安裝區(qū)(53)上的所述有源電路元件的正下部的局部發(fā)熱區(qū)。
5.按照權(quán)利要求3的集成微波電路模件，其特征在于它包括多個(gè)位于所述元件安裝導(dǎo)體區(qū)(53)與所述底層接地區(qū)(40)之間的由導(dǎo)電層構(gòu)成的導(dǎo)電區(qū)，所述導(dǎo)電區(qū)是將作為電容器區(qū)(61)和作為接地區(qū)(62)交替配置的，所述電容器區(qū)(61)被連接在一起，所述接地區(qū)(62)，與所述底層接地面(40)。通過(guò)許多填充有金屬的熱通孔(63)分別連接在一起，形成用作旁路電容器的疊層電容器，以使元件安裝在所述元件安裝導(dǎo)體區(qū)(53)，并用于橫向熱擴(kuò)散，降低熱電阻。
6.按權(quán)利要求1的集成微微波電路模件，其特征在于包括形成在所述中間層上的薄介質(zhì)膜，在它的兩個(gè)相對(duì)邊上所述的薄介質(zhì)薄膜有導(dǎo)電圖形，構(gòu)成電容性耦合，由此構(gòu)成能閉鎖直流元件的傳輸線(xiàn)。
7.按權(quán)利要求1的集成微波電路模件，其特征在于還包括在所述上層上的布線(xiàn)層(57)、它們之間有一介質(zhì)層，位于所說(shuō)的布線(xiàn)層的導(dǎo)體區(qū)(58)，連接到所述中間層中的射頻信號(hào)電路;所述導(dǎo)電區(qū)(58)和所述上層接地面(43)在所述導(dǎo)體的正下方構(gòu)成電容器，以中斷從所述中間層泄漏射頻信號(hào)。
8.按權(quán)利要求1的集成微波電路模件，其特征在于包括焊接在所述介質(zhì)基片20上的金屬基板(21)，以便提高熱輻射和機(jī)械強(qiáng)度。
9.按權(quán)利要求1的集成微波電路模件，其特征在于、每層所述底層、中間層和上層除去各層上的介質(zhì)，在每層上形成分散的小空腔(71)。
10.按權(quán)利要求9的集成微波電路模件，其特征在于所述小空腔(71)在每一層上的位置是錯(cuò)開(kāi)的，以避免相互重迭。
11.按權(quán)利要求1的集成微波電路模件，其特征在于還包括連接端(91)，它與所述射頻信號(hào)電路耦合或連接，它淀積在所述介質(zhì)基片(20)的表面部分，但不從表面上伸出。它使之與外部電連接。
12.按權(quán)利要求11的集成微波電路模件，其特征在于還包括微波電路連接結(jié)構(gòu)(81)用于連接所述連接端(91)到其他外部電路的接線(xiàn)端(82、84)，所述微波連接結(jié)構(gòu)有接觸件，它彈性地推向所述連接端。
13.按權(quán)利要求12的集成微波電路模件，其特征在于所述接觸件包括活塞式導(dǎo)體柱(98)，用彈簧片導(dǎo)體(94)推向所述連接端(91)。
14.按權(quán)利要求12的集成微波電路模件，其特征在于所述接觸件包括外和內(nèi)導(dǎo)體軸套(104、106)，它們與包容在軸套中的彈簧件(108)套裝在一起。
15.按權(quán)利要求14的混合集成電路模件，其特征在于所述外導(dǎo)體軸套(104)在其圓周上有多個(gè)開(kāi)槽部分。
16.按權(quán)利要求12的集成微波電路模件，其特征在于所述接觸件由板簧(120)構(gòu)成，板簧(120)由接觸件(120a、120b)整體地構(gòu)成，導(dǎo)體彈簧元件將所述接觸件推向連接端(91)。
17.按權(quán)利要求13的集成微波電路模件，其特征在于所述彈簧片導(dǎo)體(94)和所述接觸件(98)被包含在屏蔽外殼(93、97)中。
全文摘要
一種集成微波電路模件(80)有介質(zhì)基片(20)它是由底層、中層和上層構(gòu)成的。底層和上層分別包括底層接地面(40)和上層接地面(43)，中間層包括由有源電路元件和無(wú)源電路元件構(gòu)成的射頻信號(hào)電路。沿著射頻信號(hào)電路配置有許多填充了金屬的通孔，用以短路上層接地面(43)和底層接地面(40)，以便屏蔽射頻電路。在中間層被除去介質(zhì)的部分上設(shè)置元件安裝空腔(60)，有源電路元件安裝在元件安裝空腔內(nèi)。
文檔編號(hào)H01L23/552GK1089396SQ93120709
公開(kāi)日1994年7月13日 申請(qǐng)日期1993年10月29日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月29日
發(fā)明者小杉勇平, 山本修, 和泉裕昭, 草光秀樹(shù), 大曲新一, 渡邊秀夫, 蓑輪芳夫 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社