[发明专利]使用PCB空腔封装工艺的微波平面传感器

说明书

技术领域

本发明主要涉及可用于运动检测器中的微波收发器，例如用于安全行业中检测运动物体的多普勒雷达传感器。更具体地，本发明涉及微波平面收发器，其采用支撑板将微波电路封装以实现芯片在板上的设计，其中所有元件都是表面安装的。

背景技术

具有微波收发器的微波运动检测器能够在该运动检测器检测的区域内检测运动物体的存在，例如入侵者。

通常，该运动检测器向该检测区域发送微波信号，并且在运动物体通过监测区域时，该微波信号从这样的运动中反射回来(回波)并由于多普勒效应而被调制。当信号被运动物体反射时，该信号在频率上发生偏移。该频率上的偏移被称为多普勒效应且与目标的速度直接成正比。通常，当该物体直接向该传感器运动时，产生最大频率偏移，当该物体以90度垂直于该传感器的方向移动时，产生最小频率偏移。所有多普勒传感器使用该原理在该检测区域中检测运动物体。

传统上，将该微波传感器构造成具有空腔收发器来满足该传感器在高频带的操作需要，如K波段。在基于波导空腔的收发器中，从使用合适二极管的波导空腔振荡器处产生该微波信号，并且接收器具有相似波导结构从而接收反射的信号。由于复杂的组装和高功耗，已经开发了平面波导微波电路来替代该波导结构，特别是使用在民用领域的波导传感器。

但是，现有的微波平面传感器在它们的封装工艺和电磁屏蔽方面具有弊端。传统上，在该微波平面传感器中使用的微波电路通过金属铸造工艺或金属冲压工艺被屏蔽，其中每一种工艺都展现出不期望的弊端。

在该金属铸造工艺中，首先打破模具的初始花费不可避免，其通常是昂贵的。另外，由于焊接技术不适用于金属铸造这一事实，就需要利用导电粘合剂将该电路的金属元件物理地电连接到PCB板上。导电粘合剂由用于实现电连接的银膏组成，这又显著地使该粘合剂和整个传感器的费用提高。此外，该导电粘合剂的应用比较费力并需要具有一定熟练度的工人，除非使用指定的应用粘合剂的机器，该机器再次提高制作成本而且不能提供可用于不同设计工作的兼容性。另外，该金属铸造工艺需要在应用该导电粘合剂后的固化期，这导致制作的延长和低生产效率。最后，导电粘合剂所实现的连接的结构强度不令人满意，特别是在临界情况下使用该传感器时。因此，由于该连接的裂开引起的传感器故障可能发生。

在该金属冲压工艺中，由于在金属冲压准确度和精确度上的固有缺陷，传感器的临界几何参数无法保持一致性。但是，该设备元件在尺寸上的一致性和在不同元件之间位置关系的准确度起到了实施该传感器功能的临界作用，其中该传感器任意结构偏差会引起信号频率上的偏移，特别是在高频带。另外，为了便于金属冲压，一般采用软金属材料，其中使用软金属制作的薄壁来形成基本的封装结构，例如共振腔。因此，为增强该传感器的性能和扩展该传感器的应用而进一步在冲压部件上并入调谐结构是难于实现的。

此外，上述的工艺提出了另一个问题，即该传感器的微波电路不能令人满意地进行电磁屏蔽。因此，会产生环境信号的电磁干扰，其将影响该传感器的性能和可靠性。

实际上，在安全行业中使用的微波传感器通常固定在预定位置上，例如墙壁，从而扫描预定的覆盖区域。因此，一旦该传感器被固定在该墙壁上，传感器的检测范围是不变的。假如该传感器的应用环境需要调整该检测范围，就需要通过在壳体中重新安装该传感器以采取新的期望方向或者改变墙和传感器壳体之间的相对位置来改变该传感器和该墙壁之间的角度。此外，在某些情况中，检测角度必须根据该传感器的具体应用或多或少地进行调节，从而实现该传感器的最佳性能。因此，在调节该传感器检测角度的技术中期望避免复杂和费力的步骤。

因此，提供微波平面传感器是期望的和有益的，其能够通过排除带有银膏的导电粘合剂来节省制造成本。

因此，提供微波平面传感器是期望的和有益的，其能够提高电路的金属元件和PCB板之间连接的可靠性。

因此，提供微波平面传感器是期望的和有益的，其能够降低制作过程中所用的时间和降低生产线工人的熟练度需求，因而提高生产效率。

因此，提供微波平面传感器是期望的和有益的，其能够保持该传感器物理结构上几何一致性，因而提高该传感器的性能。

因此，提供微波平面传感器是期望的和有益的，其能够调谐或调整该传感器的检测角度，因而提供具有提高了适应性和兼容性的传感器。

因此，提供微波平面传感器是期望的和有益的，其能够为微波电路提供令人满意的电磁屏蔽，从而防止微波电路被微波电路周围的环境信号和噪声干扰。

发明内容