[发明专利]一种射频微系统三维封装外壳结构以及制作方法

说明书

本发明涉及一种射频微系统三维封装外壳结构以及制作方法，外壳本体采用BGA封装，外壳本体包括方型壳体，方型壳体包括陶瓷底座，在陶瓷底座内形成方形壳体的内腔，且内腔的开口未封闭；在陶瓷底座上固设焊环；在方型壳体内腔的四个侧壁上均设置若干层台阶；相邻两侧的台阶连接处布设垂直散热通道，相邻垂直散热通道之间通过散热连接材料连接；在内腔底面中心位置设置水平散热通道；在每层台阶上开设若干中心金属孔，在中心金属孔周围开设若干金属接地孔，且金属接地孔以中心金属孔的圆心作为中心分布；在中心金属孔、金属接地孔上均覆设焊盘；本发明具有集成度高、微波传输性能好、可实现垂直散热等方面的特点。

技术领域

本发明涉及一种射频微系统三维封装外壳结构以及制作方法，属于射频微系统封装领域。

背景技术

射频微系统组件三维封装技术主要应用于有源相控阵雷达系统，国内外在射频微系统组件的设计制造的技术路径基本一致；一般而言，射频微系统组件一般具备两种典型的封装形式：一是PCB配合金属壳体，这种形式制造难度较低，是一种比较传统的封装形式，该类封装形式一般尺寸大，对复杂结构的设计和生产构成瓶颈，应用受限，现阶段的应用较少；另一种是目前最常用的低温共烧陶瓷(LTCC)配合铝基复合金属材料壳体，LTCC基板的介质损耗低、硬度高，可以实现复杂的布线要求，具备实现多通道传输的条件，是目前国内外最常用的射频微系统组件封装形式，铝基复合金属材料壳体为LTCC基板提供信号输入输出通道、散热通道，机械支撑和受保护的工作环境，这种封装形式尺寸通常也比较大，有采用AlN基板、倒装单片微波集成电路(MMIC)、毛纽扣的形式实现射频微系统组件的封装，但毛纽扣需要较好的精确对位和组装，实用性不强，可靠性较低。

近年来，三维封装组件越来越受到重视，有报道在金属壳体内部通过LTCC基板本身的BGA结构实现多级LTCC基板的垂直堆叠，这种封装结构虽然在一定程度上减小了封装体积，但是需要依靠SMT同轴型接头将金属壳体内部微波信号传输出来，导致微系统整体封装体积仍然较大；同时垂直堆叠LTCC基板之间的散热问题是该领域一直存在的问题；传统方法是通过在金属壳体内部灌胶的方法解决垂直散热问题，但是受限于灌胶的热导率本身比较低，垂直散热效果并不理想。

随着现代雷达的性能指标越发严苛，射频微系统组件必须向着更高的集成度和小型化的方向发展；相比于LTCC技术，高温共烧陶瓷(HTCC)技术具备更高的可靠性、更低的成本，并且可实现更高的集成度与小型化；同时，基于HTCC技术的具有垂直散热通道和多层BGA焊盘面阵结构的射频微系统三维封装外壳可实现更丰富的封装形式，应用场景更为广阔；外形上通过设计多腔体多通道结构，可以省去金属壳体结构，实现射频微系统组件的进一步小型化；因此，基于HTCC的射频微系统三维封装技术将成为微系统封装领域未来发展的重要方向。

发明内容

本发明提供一种射频微系统三维封装外壳结构以及制作方法，是一种应用HTCC技术基础开发出来的射频微系统三维封装外壳，有效解决了背景技术中存在的问题，是一种集成度高、微波性能优良、散热性好的射频微系统三维封装外壳结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种射频微系统三维封装外壳结构，外壳本体采用BGA封装，前述的外壳本体包括方型壳体，方型壳体包括陶瓷底座，在陶瓷底座内形成方形壳体的内腔，且内腔的开口未封闭；

在陶瓷底座上固设焊环；

在方型壳体内腔的四个侧壁上均设置若干层台阶；

相邻两侧的台阶连接处布设垂直散热通道，相邻垂直散热通道之间通过散热连接材料连接；

在内腔底面中心位置设置水平散热通道；

在每层台阶上开设若干中心金属孔，在中心金属孔周围开设若干金属接地孔，且金属接地孔以中心金属孔的圆心作为中心分布；

在中心金属孔、金属接地孔上均覆设焊盘；