微波單元及其方法

2023-10-08 13:02:04 2

專利名稱：微波單元及其方法
技術領域：
本發明涉及一種微波単元，包括適於在表面貼裝裝置表面安裝器件，SMD，機器中自動組裝的母板主板及封裝封裝體。
背景技術：
商用微波產業的ー個目標是讓微波単元的大規模製造實現完全自動化。為了解決這個問題，在封裝封裝體中封裝封裝體MMIC(單片式微波集成電路)，這些封裝封裝體能在完全自動的表面貼裝裝置表面安裝器件機器(貼片機)中附接及焊接。這些封裝封裝體的ー個主要問題是難以有受控的匹配信號與進出封裝封裝體的接地路徑。例如 A. Bessemoulin、M. Parisot、P. Quentin、C. Saboureau> M. van Hei jningen、 J. Priday 的文章「Al-Watt Ku-band Power Amplifier MMIC using Cost-effectiveOrganic SMD Package (使用具成本效益的有機SMD封裝封裝體的I瓦Ku波段功率放大器MMIC) 」 (2004年，阿姆斯特丹，第34屆歐洲微波技術會議)提出一種微波有機SMD功率封裝封裝體。MMIC附接到加厚的緩動銅套(120 μ m)上，位於低成本8密耳R04003襯底中製成的腔內。電互連是通過金接合線實現的，金接合線將MMIC墊連接到封裝封裝體正面的饋電線，饋電線本身藉助於RF通路穿過封裝封裝體襯底連接到封裝封裝體弓丨線。在用蓋子蓋上之後，可通過例如回流焊接技術來安裝裝置。這種解決方案的一般原理是「保持小型」。第US6011692號美國專利涉及一種用於支撐ー個或ー個以上晶片以便於將其貼裝到電路板上的元件。晶片支撐元件包括導電導熱材料製成的韌性箔，及圍繞至少ー個晶片將與箔接觸的部位固定到箔的電介質材料製成的穩定框架。對於低功率應用，晶片支撐元件將構成一個完整的晶片模塊以供貼裝在電路板上。

發明內容
本發明實施例提供ー種微波單元，解決上述現有技術中的問題。ー種在表面貼裝裝置表面安裝器件SMD中將微波封裝封裝體(14)與母板主板
(12)互連的方法，其中所述母板主板經布置以用於承載除所述微波封裝封裝體(14)之外的電路，所述母板主板(12)及所述微波封裝體(14)及所述微波封裝封裝體(14)的信號路徑或層(102)對應位於同一平面內分別在單個平面中對準。其中所述母板主板及所述封裝封裝體的所述信號路徑或層分別通過連接組件
(16)互連，連接組件(16)包括平面導電錶面及焊接掩模(26)。其中所述母板主板及所述封裝封裝體的所述信號路徑或層分別與所述微波封裝封裝體中包含的MMIC或微波功率放大器(44)的信號路徑或層對準的信號路徑對應在一平面。其中所述母板主板中開設的開孔的輪廓的形狀適配於與所述微波封裝封裝體相適配的輪廓。其中通過銑削來切割所述母板主板中的所述孔所述開孔。
其中所述微波封裝封裝體包含散熱片(34)，且其中所述散熱片附接到所述微波封裝封裝體的接地層。其中所述散熱片及所述母板主板的所述孔開孔通過所述散熱片及所述母板主板的所述孔所述開孔提供傳熱，且其中所述傳熱大於操作期間來自所述微波封裝封裝體的在所述母板主板中的傳熱。其包括母板主板(12)及封裝封裝體(14)，適於在SMD機器中自動組裝，其特徵在於，連接組件(16)將所述母板主板(12)與所述封裝封裝體(14)互連且可用於在所述母板主板(12)上及所述封裝封裝體(14)上的相同層級上形成信號路徑，及在所述主板兩側(181，182)焊接有的與微帶適配的焊接夾焊接片(18)。接地墊(20)，可用於將所述封裝封裝體(14)與所述母板主板(12)對準，且在所述母板主板(12)上及所述封裝封裝體(14)上的相同層級上形成接地電平。 所述互連組件(16)包括設置在所述母板主板(12)與所述封裝封裝體(14)之間的氣隙(24)上的翼狀構件(22)，且可用於在連接區域中調整所述氣隙(24)，及覆蓋所述翼狀構件(22)的焊接掩模(26)，且可用於調整所述氣隙(24)區域處的電介質常數的平均值。所述連接組件(16)還包括焊接墊(28、29)，可用於將所述連接組件(16)連接到所述母板主板(12)及所述封裝封裝體(14)，且特徵在於所述焊接掩模(26)還可用於控制焊接點。所述連接組件(16)是由疊層製成的印刷電路板。所述連接組件(16)包括接合帶(30)，可用於連接所述母板主板(12)與所述封裝封裝體(14)，及翼狀構件(32)，設置在所述母板主板(12)與所述封裝封裝體(14)之間的氣隙(24)上，且可用於在所述連接區域中調整所述氣隙(24)。所述氣隙(24)具有傾斜的橫截面。所述的微波單元(10)，其特徵在於所述氣隙(24)具有臺階狀橫截面。所述的微波單元(10)，其特徵在於所述散熱構件(34)大部分位於所述封裝封裝體(14)上。所述散熱構件(34)是由銅製成的。所述的微波單元(10)，其特徵在於所述母板主板(12)包括接地層(36)，在所述接地層(36)上的電介質層(38)，及在所述電介質層(38)上的上部層(40)，其中所述接地層
(36)比所述上部層(40)厚。所述的微波單元(10)，其特徵在於所述封裝封裝體(14)包括附接單片式微波集成電路麗IC (44)的銀環氧樹脂層(42)。所述的微波單元(10)，其特徵在於所述微波單元(10)還包括可用於連接所述封裝封裝體(14)與MMIC (44)的接合帶(106)。所述微波單元優選包括主板、適於自動組裝在於表面安裝表面貼裝裝置表面安裝器件器件SMD中，SMD，機器中自動組裝的母板及封裝封裝體，。微波單元優選還包括連接組件，連接組件連接在母板主板與封裝封裝體之間，且可用於在母板主板還有封裝封裝體上在相同層級上形成信號路徑。此外，微波單元優選包括兩側焊接的微帶適配焊接夾焊接片。
根據本發明的本發明實施例的優選實施例的微波單元的優點是，信號電平在進出封裝封裝體時將具有不中斷的連續性。根據本發明的本發明實施例的一方面的另ー優點是，可自動組裝微波單元。如果微波單元還包括可用於將封裝封裝體與母板主板對準並在母板主板還有封裝封裝體上在相同層級上形成接地電平的接地墊，則可實現此背景下的另ー實例優點。因此，保證了良好的機械結構。此外，在封裝封裝體中也能更容易地實施銅片。根據微波單元的一個實施例，連接組件包括設置在母板主板與封裝封裝體之間的氣隙上的翼狀構件，且可用於調整連接區域中的氣隙。此外，根據此實施例，連接組件優選包括覆蓋翼狀構件的焊接掩模，且可用於調整氣隙區域處的電介質常數的平均值。因此，能實現組件與母板主板之間的信號連接的良好功能。此外，在此背景下的ー個優點是連接組件還包括可用於將連接組件連接到母板主板及封裝封裝體的焊接墊，而且焊接掩模也可用於控制焊接點。如果連接組件是由疊層製成的印刷電路板，PCB，則在此背景下可實現另ー優點。 根據微波単元的另ー實施例，連接組件包括接合帶，可用於連接母板主板與封裝封裝體，還包括設置在母板主板與封裝封裝體之間的氣隙上的翼狀構件，且可用於調整連接區域中的氣隙。根據微波単元的一個實施例，氣隙的橫截面是傾斜的。因此，即使在頻率較高吋，對信號特性的影響也會很低。根據微波単元的另ー實施例，氣隙的橫截面是階梯形的。因此，即使在頻率較高吋，對信號特性的影響也會很低。此外，此背景下的ー個優點是，散熱片大部分是在封裝封裝體上。此背景下的另ー個優點是，散熱片是由銅製成的。此外，此背景下的ー個優點是，母板主板包括接地層、在接地層上面的電介質層及在電介質層上面的上部層，其中接地層比上部層厚。因此，母板主板上的熱分布將得到改善，而且將獲得MTBF (平均無故障時間)。如果封裝封裝體包括用於附接單片式微波集成電路，MMIC,的銀環氧樹脂層，則在此背景下可實現另ー優點。此外，在此背景下一個優點是微波單元還包括可用於連接封裝封裝體與匪IC的接合帶。請注意，本描述中使用的術語「包括」意在表示存在給定特性、步驟或組件，但不排除存在ー個或ー個以上其它特性、特徵、整體、步驟、組件或其群組。


現參照附圖詳細說明本發明的ー種微波組件，其中圖I是根據本發明的本發明實施例的微波單元的橫截面圖；圖2是根據本發明的本發明實施例的微波單元中包括的連接組件的第一實施例的側視圖；圖3A及圖3B分別是根據本發明的本發明實施例的微波單元中包括的連接組件的第二實施例的側視圖及俯視圖4是根據本發明的本發明實施例的微波單元中包含的氣隙的第一實施例的橫截面圖；圖5是根據本發明的本發明實施例的微波單元中包含的氣隙的第二實施例的橫截面圖；圖6A及圖6B分別是圖解說明根據本發明的本發明實施例的微波單元中包括的微帶適配焊接夾焊接片的俯視圖及側視圖；及圖7是圖解說明根據本發明的本發明實施例的微波單元中包括的焊接表面的較低層級的橫截面圖。
具體實施例方式背景技術段落中提到的2004年的SMD封裝封裝體解決方案的主要缺點是會從封裝封裝體中傳熱。必須在封裝封裝體中間的下面直接附加非常好的冷卻功能。另一個缺點是，這種封裝封裝體有頻率限制，因為信號從封裝封裝體下側的路徑是「之字形」的。問題在於，因為接地和信號平面與母板主板上的微帶結構不在相同層級上，所以在較高頻率及信號損失方面受到限制。通常，實際上限大概是40GHz。關於功率放大器封裝封裝體的散熱問題，這會產生具有層疊銅片的特殊印刷電路板，即所謂的「壓花」，可將封裝封裝體中的熱量散出。例如背景技術段落中簡述的第US6011692號美國專利中並未揭示或提出如何解決自動製造問題，及如何處理模塊/封裝封裝體與母板主板之間的微帶導體寬度不匹配問題。對於高功率應用，晶片支撐元件必須被固定到電路板，例如母板主板，上的散熱片。圖I揭示了根據本發明的本發明實施例的微波單元10的橫截面圖。微波單元10包括母板主板12及封裝封裝體14。微波單元10適於在表面貼裝裝置表面安裝器件，SMD，機器(圖中未包含)中自動組裝。圖I中還能明顯看出，微波單元10包括連接組件16，在這種情況下是兩個連接組件16，各自連接在母板主板12與封裝封裝體14之間。連接組件16可用於在母板主板12上及封裝封裝體14上都在相同層級上形成信號路徑102。此外，微波單元10還包括接地墊20，可用於將封裝封裝體14與母板主板12對準。接地墊20還可用於在母板主板12上及封裝封裝體14上都在相同層級上形成接地電平。圖I中還能明顯看出，母板主板12與封裝封裝體14之間存在氣隙24，且連接組件16設置在氣隙24上。母板主板12包括多個層，即也是機械載體的由玻璃環氧樹脂製成的多層PCB100、接地層36、電介質層38及上部層40。上部層40包括銅箔，上面塗布著例如Ni/Au或Ni/Pd/Au或Ag/Au。接地層36比上部層40厚。圖I中還能明顯看出，封裝封裝體14包括用於附接單片式微波集成電路，MMIC，44的銀環氧樹脂層42。層42下方是散熱構件34，由銅或黃銅製成，上面塗布著例如Ni/Au。圖I中還圖示了焊料112、設置在MMIC 44上的頂蓋104及將麗IC 44連接到封裝封裝體14的接合線106。圖2中揭示了連接組件16的第一實施例的側視圖。圖2中揭示的側面是連接組件16的面朝母板主板12、氣隙24及封裝封裝體14的一側。(見圖I)。連接組件16包括設置在母板主板12與封裝封裝體14之間的氣隙24(見圖I)上的翼狀構件22。翼狀構件22可用於在連接區域中調整氣隙24。此外，連接組件16包括覆蓋翼狀構件22的焊接掩模26，且可用於調整氣隙區域處的電介質常數的平均值。圖2中還能明顯看出，連接組件16還包括焊接墊28、29，可用於將連接組件16連接到母板主板12及封裝封裝體14。此外，焊接掩模26還可用於控制焊接點。圖2中還掲示了疊層108。此連接組件16是能用來獲得MMIC 44與母板主板12之間的信號連接(見圖1，102)的良好功能的重要部分。在圖3A及圖3B中，分別掲示了連接組件16的第二實施例的側視圖及俯視圖。在此特定實施例中，連接組件16包括接合帶30，可用於連接母板主板12與封裝封裝體14。此外，連接組件16還包括設置在母板主板12與封裝封裝體14之間的氣隙24上的翼狀構件22。與第一實施例中一祥，翼狀構件22可用於在連接區域中調整氣隙24。圖3A中的虛線之間示意性掲示了接合帶30的所謂的翼狀部分。母板主板12與封裝封裝體14之間的氣隙24 —般應當非常短，而且對信號特性的影響很小。但是在高頻率時，這一點可能更為重要。問題的原因在於，氣隙24上的導體尺寸將更適於母板主板12及封裝封裝體14上的條件，因為電介質是由疊層設置的。此處，電介質常數大概是2. 3到3. 5。氣隙24中只有電介質常數Dk為I的空氣。如圖4及圖5中 所示，解決此問題的方法是用特殊的方式設計氣隙24。圖4中揭不了氣隙24的第一實施例的橫截面圖。在此實施例中，氣隙24的橫截面是傾斜的。需要指出的是，圖I及圖4中掲示的是相同或對應的橫截面，而在圖I中圖解說明成臺階。圖5中掲示了氣隙24的第二實施例的橫截面圖。在此特定實施例中，氣隙24具有臺階狀橫截面，需要指出的是，圖I及圖5中掲示的是相同或對應的橫截面。使用如圖4或圖5中所掲示而設計的氣隙24，且如果我們假設最差情況下空氣佔50%疊層佔50%，其中疊層的電介質常數Dk為3. 5，那麼結果將是Dk= (1+3. 5)/2 = 2. 25。這意味著電介質常數間的差異比圖I中掲示的情況要小。在圖6A及圖6B中掲示的是分別圖解說明根據本發明的本發明實施例的微波單元10中包括的微帶適配焊接夾焊接片18的俯視圖及側視圖。從圖6B中明顯看出，焊接夾焊接片18的兩側181及182經過焊接。還掲示了 MMIC 44及散熱構件34，此處是採用銅凸緣的形式。圖6A中還掲示了信號路徑102及偏壓路徑110。圖6A及圖6B中掲示的版本是我們提議的微波無線電版本。但是，根據無線電應用的情況，可使用多種類型的版本。對於無線電連結，通常最好在「向上」的方向上移熱，因為微波単元一直被Al屏蔽。此外，雙エ器通常也會附接到此屏蔽。圖中未掲示的基本無線電PA的版本可能會具有較大的金屬載體，並且設計成向下傳熱。圖7中掲示的是圖解說明根據本發明的本發明實施例的微波單元10中包括的焊接表面的較低層級的橫截面圖。圖7中掲示的是焊劑112，在SMD流線上組裝時必須通過自動管或手動來設置焊劑112。通常通過普通的PCB製造法來實施母板主板12，但微波疊層下面的接地的間隙除夕卜。但是，此間隙可用兩種不同方式來製造-如果疊層能經受的話，可使用雷射切割。-可使用接觸銑削。但是，接下來我們需要在微波疊層下方有70μ m的銅箔。一般微波電介質38下方的接地層36隻有18 μ m,因為微波疊層大部分在兩側用18 μ m的銅焊接。在我們這種情況下，我們將需要一側為1811111,且另一側為70111]1。但如果使用較厚的70 ii m的Cu，將會改善微波板上的熱分布，而且能獲得MTBF。封裝封裝體14的想法是使用新版本的TAC-LAM-plus作為設計基礎。但是也可使用其它疊層。疊層的典型構造可為18 Pm Cu+100 u m PTFE+1-2mm Cu。大概的想法是具有「像晶片一樣厚的」疊層，因此當晶片穴受到雷射銑削並且附接了晶片時，晶片表面應當與封裝封裝體14上的電介質在相同層級上。在製造之前，對大部分由銅製成的載體進行預銑肖IJ。製造封裝封裝體14的過程可能會包含一個層疊步驟，許多雷射鑽孔/銑削步驟，且可能還包含兩個鍍銅步驟。用這種方式實施的本發明的本發明實施例的總體效應可概括如下-可具有高達至少80GHz的自動組裝封裝封裝體14。-甚至在大概2GHz下也比現有封裝封裝體的性能好。 -微波板比現有的結構簡單，因為大部分散熱結構將在封裝封裝體14上。-可針對一個晶片/MMIC而在封裝封裝體14中組裝MMIC。這意味著可在貼片機的幫助下組裝微波單元10。如果晶片斷裂，那麼當一個晶片使用一個封裝封裝體14時，便可焊除壞掉的組件，然後原位焊接一個新的。還可測試封裝封裝體14中的晶片。本發明不限於所描述的實施例。所屬領域的技術人員將顯而易見，在所附權利要求書的範圍內，許多不同的修改是可行的。
權利要求
1.一種在表面貼裝裝置表面安裝器件SMD中將微波封裝封裝體(14)與母板主板(12)互連的方法，其中所述母板主板經布置以用於承載除所述微波封裝封裝體(14)之外的電路，其特徵在於，所述母板主板(12)及所述微波封裝體(14)及所述微波封裝封裝體(14)的信號路徑或層(102)對應位於同一平面內分別在單個平面中對準。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述母板主板及所述封裝封裝體的所述信號路徑或層分別通過連接組件(16)互連，連接組件(16)包括平面導電錶面及焊接掩模(26)。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述母板主板及所述封裝封裝體的所述信號路徑或層分別與所述微波封裝封裝體中包含的MMIC或微波功率放大器(44)的信號路徑或層對準的信號路徑對應在一平面。
4.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述母板主板中開設的開孔的輪廓的形狀適配於與所述微波封裝封裝體相適配的輪廓。
5.根據權利要求4所述的方法，其中通過銑削來切割所述母板主板中的所述孔所述開孔。
6.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述微波封裝封裝體包含散熱片(34)，且其特徵在於，所述散熱片附接到所述微波封裝封裝體的接地層。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述散熱片及所述母板主板的所述孔開孔通過所述散熱片及所述母板主板的所述孔所述開孔提供傳熱，且其中所述傳熱大於操作期間來自所述微波封裝封裝體的在所述母板主板中的傳熱。
8.一種微波單元(10)，其包括母板主板(12)及封裝封裝體(14)，適於在SMD機器中自動組裝，其特徵在於，連接組件(16)將所述母板主板(12)與所述封裝封裝體(14)互連且可用於在所述母板主板(12)上及所述封裝封裝體(14)上的相同層級上形成信號路徑，及在所述主板兩側(181，182)焊接有的與微帶適配的焊接夾焊接片(18)。
9.根據權利要求8所述的微波單元(10)，其特徵在於，所述接地墊(20)，可用於將所述封裝封裝體(14)與所述母板主板(12)對準，且在所述母板主板(12)上及所述封裝封裝體(14)上的相同層級上形成接地電平。
10.根據權利要求8或9所述的微波單元(10)，其特徵在於，所述互連組件(16)包括設置在所述母板主板(12)與所述封裝封裝體(14)之間的氣隙(24)上的翼狀構件(22)，且可用於在連接區域中調整所述氣隙(24)，及覆蓋所述翼狀構件(22)的焊接掩模(26)，且可用於調整所述氣隙(24)區域處的電介質常數的平均值。
11.根據權利要求10所述的微波單元(10)，其特徵在於，所述連接組件(16)還包括焊接墊(28、29)，可用於將所述連接組件(16)連接到所述母板主板(12)及所述封裝封裝體(14)，且特徵在於所述焊接掩模(26)還可用於控制焊接點。
12.根據權利要求11所述的微波單元(10)，其特徵在於，所述連接組件(16)是由疊層製成的印刷電路板。
13.根據權利要求8或9所述的微波單元(10)，其特徵在於，所述連接組件(16)包括接合帶(30)，可用於連接所述母板主板(12)與所述封裝封裝體(14)，及翼狀構件(32)，設置在所述母板主板(12)與所述封裝封裝體(14)之間的氣隙(24)上，且可用於在所述連接區域中調整所述氣隙(24)。
14.根據權利要求10到13中任一權利要求所述的微波單元(10)，其特徵在於，所述氣隙(24)具有傾斜的橫截面。
15.根據權利要求10到13中任一權利要求所述的微波單元(10)，其特徵在於，所述氣隙(24)具有臺階狀橫截面。
16.根據權利要求8到15中任一權利要求所述的微波單元(10)，其特徵在於，所述散熱構件(34)大部分位於所述封裝封裝體(14)上。
17.根據權利要求16所述的微波單元(10)，其特徵在於，所述散熱構件(34)是由銅製成的。
18.根據權利要求8到17中任一權利要求所述的微波單元(10)，其特徵在於，所述母板主板(12)包括接地層(36)，在所述接地層(36)上的電介質層(38)，及在所述電介質層(38)上的上部層(40)，其中所述接地層(36)比所述上部層(40)厚。
19.根據權利要求8到18中任一權利要求所述的微波單元(10)，其特徵在於，所述封裝封裝體(14)包括附接單片式微波集成電路MMIC (44)的銀環氧樹脂層(42)。
20.根據權利要求8到19中任一權利要求所述的微波單元(10)，其特徵在於，所述微波單元(10)還包括可用於連接所述封裝封裝體(14)與MMIC(44)的接合帶(106)。
全文摘要
本發明揭示一種微波單元(10)，包括適於在例如表面貼裝裝置表面安裝器件SMD機器中自動組裝的母板主板(12)及封裝封裝體(14)。所述微波單元(10)優選包括連接組件(16)，連接組件(16)將所述母板主板(12)與所述封裝封裝體(14)互連，且可用於在所述母板主板(12)及所述封裝封裝體(14)上在相同層級上形成信號路徑。此外，所述微波單元(10)優選包括用於焊接在兩側(181，182)的微帶適配焊接夾焊接片(18)。
文檔編號H05K7/20GK102714927SQ201080044033
公開日2012年10月3日 申請日期2010年12月23日 優先權日2009年12月31日
發明者彭特·馬迪伯格, 雷夫·貝裡斯泰特 申請人:華為技術有限公司