[发明专利]一种微波垂直互连陶瓷连接结构

说明书

本发明公开了一种微波垂直互连陶瓷连接结构，属于高密度组装领域，在陶瓷基体内设置有散热液体通道、电气信号通道和信号屏蔽通道，在陶瓷基体的上、下两个端面为平行设置且均设置有焊盘；每个电气信号通道的外围设置有多个信号屏蔽通道，多个信号屏蔽通道均与电气信号通道为平行设置；电气信号通道和信号屏蔽通道均贯通陶瓷基体的上、下两个端面，在与散热液体通道、电气信号通道和信号屏蔽通道位置对应处的焊盘上开设有对应的通孔。连接器内部集成了流体互连通道，可为多层堆叠结构提供散热用的微流通路。本发明在电气信号垂直互连的设计中加入了热管理内容，充分保障微波信号垂直互连的特性。

技术领域

本发明属于高密度组装领域，特别涉及一种用于多层电路陶瓷基板堆叠的微波垂直互连陶瓷连接结构。

技术背景

现代军、民用电子装备，尤其是机载、舰载、星载和车载等雷达和通讯系统，正在向小型化、轻量化、高工作频率、多功能、高可靠和低成本等方向发展，对组装和互连技术提出了越来越高的要求。随着相控阵体制在雷达和通讯等电子整机中的广泛应用，需要研制生产大量小型化、高密度、多功能微波组件。目前，小型化、高密度、三维结构、多功能微波组件微组装技术已成为国内外研究和应用的热点。

三维多芯片微波电路模块封装技术中最关键的难点是如何实现二维多芯片微波电路模块间的垂直互连工艺，即将上下二维微波电路模块的输入输出相互连接，并实现垂直方向的机械连接。微波电路模块中的垂直互连包括层问微波信号、电源及地之间的互连，既要保证微波信号的完整性，又要有结构简单的特点。

垂直互连技术是实现三维多层堆叠的微波和直流信号互连的重要方案，其在垂直方向(Z方向)上，实现不同多芯片组件或者基板的互连，可保证实现完整的电路功能，具有以下特点：1)垂直互连技术可以使设计师充分利用层间耦合效应实现特有的电路元件功能，扩展了电路设计的灵活性。2)垂直互连技术，特别是垂直微波互连技术，可减小微波电路的平面面积，元件面积与电路基板面积的比例可大于1。3)垂直微波互连技术，缩短了微波元件之间的互连长度，减小了寄生效应，可提升电路性能。

应用垂直互连技术实现多层堆叠实现电路模块小型化技术方案中，需要考虑以下三个方面的问题：1)垂直互连多层堆叠中的可靠性。垂直互连结构须具备一定的支撑保护能力，以保证垂直互连结构足够的物理可靠性。2)垂直互连结构须具备良好的微波信号传输能力，特别是在高频率电子系统应用中。垂直互连结构的微波传输特性是保证多层堆叠技术能否实现电路功能的重要影响因素。3)垂直互连结构要兼容多层堆叠系统中的热管理技术。多层堆叠技术固然实现了电路系统的高密度集成，但高功能密度引入的系统散热问题需要用系统的观念去解决。因此，在微波垂直互连结构设计中，需要考虑热管理问题。

目前，实现多层电路基板之间垂直互连的连接方式主要有球形互连，毛纽扣互连。

球栅阵列焊接是在基板的上下面都用焊料球进行垂直互连。其优点是消除了精细间距器件由于引线而引起的共平面度差和翘曲度的问题。缺点是由于BGA的多I/O端位于封装体的下面，其焊接质量的好坏不能依靠可见焊点的形状进行判断。工艺过程中易造成焊料堆积或空洞等缺陷，进而影响微波模块的性能。

毛纽扣这种弹性连接器作为连接器件实现无焊连接，具有良好的微波和直流连接性能，美日及国内一些学者己经在微波低频段取得一些成果，但是在微波高频段的应用还需要进一步完善。此外，毛纽扣实现垂直互连，还需要其他支撑结构实现两层基板之间的物理连接可靠性。

发明内容

本发明针对多层微波电路模块/基板的堆叠中的微波信号垂直互连问题，提出了一种微波垂直互连陶瓷连接结构。

本发明所采取的技术方案为：