安装微波单片集成电路的衬底及微波通信发送器和收发器

具体实施方式

第一实施例

参照图1至6，描述了根据本发明第一实施例的安装MMIC的衬底。如图1所示，安装MMIC的衬底包括双金属箔电介质衬底2、MMIC1和金属底盘3。在图1中，为了描述方便起见，MMIC1被表示为与双金属箔电介质衬底2分离。MMIC1是表面安装高功率放大器并且设置在双金属箔电介质衬底2的一侧上。金属底盘3附着于双金属箔电介质衬底2的另一侧。图2是图1所示安装MMIC的衬底的局部放大剖面图。如图2所示，双金属箔电介质衬底2具有形成在电介质衬底2e两侧上作为金属箔图案的铜箔图案2c。双金属箔电介质衬底2具有其中排列了数个通孔2a的区域。MMIC1安装在这样的区域中。

图3是安装在双金属箔电介质衬底2表面上的MMIC1及其附近区域的放大图。图3中没有表示出金属底盘3。

MMIC1包括MMIC本体1a以及从MMIC本体1a的两侧延伸的端子1c。端子1c大致分为两组，即接地端子1c1和信号端子1c2。设置数个信号端子1c2以及数个信号图案2c2。尽管在图3中表示了四个信号端子和四个信号图案，端子和图案的数目不限于四个。接地图案2c1和信号图案2c2彼此电分离。接地端子1c1连接到接地图案2c1并且信号端子1c2连接到信号图案2c2。图4表示了图3结构的剖面。如图4所示，通过焊料9，每个端子1c连接到对应的铜箔图案2c。作为实例，图5表示了端子1c2和铜箔2c2的连接部分的横剖面。

为了解释端子1c、铜箔图案2c和通孔2a之间的二维位置关系，图6表示了没有MMIC本体1a的图3中结构的平面图。在图6中，被MMIC本体1a占据的区域用双点划线表示。如图6所示，在位于MMIC本体1a下面的接地图案2c1的区域、包括其位于接地端子1c1下面的区域中，排列了通孔2a。相反，在信号端子1c2下面的区域和信号图案2c2的区域中，未设置通孔2a。在如图2所示的通孔2a中，用金属箔覆盖通孔2a的内表面，并且在双金属箔电介质衬底2的前侧上的金属箔和在其后侧上的金属箔彼此电连接。此外，在每个通孔2a中填埋焊料以形成焊料填埋部分2b。由于接地端子1c1与双金属箔电介质衬底2的前表面接触，接地端子1c1电连接到在双金属箔电介质衬底2后表面上的铜箔图案2c。

根据这一实施例，MMIC1的接地端子1c1按顺序经由在双金属箔电介质衬底2前侧的铜箔图案2c连接到金属底盘3、通孔2a的焊料填埋部分2b以及在双金属箔电介质衬底2后侧的金属箔图案2c，即这些部分是彼此相连的金属。因此，通过这一金属路径，能够完成散热和到金属底盘3的接地。填充有金属的焊料填埋部分2b比电介质衬底2e具有明显高的热传导性。存在这样的焊料填埋部分2b显著改善了从双金属箔电介质衬底2的前侧向其后侧的热传导效率。由此能够改善作为高功率放大器的MMIC1的散热效率。

关于接地，由于能够经由在许多通孔2a中的焊料进行双金属箔电介质衬底2的前侧和后侧之间的电连接，减小了电阻，从而即使在数个GHz或更高的高频操作时，仍然能够稳定地完成操作。

在信号图案2c2的区域中，信号端子1c2和信号图案2c2电连接到通信信号。在这一区域中，未设置通孔2a，由此使包含在信号中的任何部件能够与在后侧上的例如接地图案2c1和铜箔图案2c的任何部件电隔离。

然而，如果能够与包含在接地中的任何部件保持电隔离，则可在信号图案的区域中设置通孔。在这种情况下，也可在通孔中填埋焊料从而以低电阻建立与双金属箔电介质衬底2的后侧的电连接。

优选地，铜箔图案2c镀金。镀金能够防止腐蚀并有助于提高厚度的精确度从而提供稳定的表面状态。当安装MMIC的衬底用于微波应用时，由于微波的趋肤效应，能量集中在铜箔图案2c的表面上。在这种情况下，稳定的表面状态使性能稳定。特别地，优选对双金属箔电介质衬底2两侧上的铜箔图案2c镀金。

优选地，对双金属箔电介质衬底2两侧上的铜箔图案2c镀以焊料，这样能提高以后在焊接工艺中应用的焊料的一致性。

优选地，在焊料填埋部分2b中的焊料为焊膏。使用这种焊料，基本仅通过用于安装部件的传统工艺，就可自动地形成焊料填埋部分2b。换言之，无需附加工艺，通过下述方法可用焊料填充通孔2a。

在焊接表面安装部件之前，通过丝网印刷将焊膏应用于将安装部件的双金属箔电介质衬底2的表面区域以及排列了通孔2a的区域。在安装表面安装部件时，存在将焊膏施加于将安装部件的区域的传统工艺。根据本发明，焊料还施加于排列了通孔2a的区域。

然后，通过机械装配工，在双金属箔电介质衬底2的前表面上放置每个部件。在这一阶段，还未附着金属底盘3。具有安装在其前表面上的部件的双金属箔电介质衬底2在回流槽中被处理。经过在回流槽中的高温，焊膏熔化使得安装部件被焊接到双金属箔电介质衬底2的前表面。焊料流入通孔2a中以形成焊料填埋部分2b。换言之，可以同时完成部件的焊接和焊料填埋部分2b的形成。在这之后，将金属底盘3附着于双金属箔电介质衬底2的后侧。

第二实施例

参照图7至9，描述了根据本发明第二实施例的安装MMIC的衬底。如图7所示，安装MMIC的衬底包括双金属箔电介质衬底2、MMIC1、金属底盘3和螺钉4。在图7中，为了描述方便起见，MMIC1被表示为与双金属箔电介质衬底2分离。螺钉4穿过双金属箔电介质衬底2以连接到金属底盘3。图8是螺钉4连接前的平面图。如图8所示，螺钉孔2d设置在双金属箔电介质衬底2的被MMIC本体1a占据的区域外部，并相对靠近MMIC本体1a。在接地图案2c1中设置螺钉孔2d。

如图9所示，螺钉4拧在螺钉孔2d中。螺钉4与MMIC1分开。

当拧紧螺钉4时，螺钉4被直接拧紧并固定到接地图案2c1。更优选地，如图9所示，使用金属垫圈10。在这种情况下，螺钉4穿过垫圈10且垫圈10夹在螺钉4的螺钉帽与双金属箔电介质衬底2之间。因此，能够防止随时间改变造成的螺钉4的松动。垫圈10可以与通孔2a重叠。

上述配置中的任何一种均允许螺钉4与作为附着于双金属箔电介质衬底2前侧的金属箔的接地图案2c1接触，直接接触或者仅经由垫圈10。

除以上讨论之外的其他部件与结构与参考第一实施例所描述的类似，不再重复对其的描述。

根据这一实施例，螺钉4通过在安装MMIC1的区域附近穿过双金属箔电介质衬底2到达金属底盘3而连接。因此，从MMIC1产生并传输到双金属箔电介质衬底2前侧上的铜箔图案2c的热量能够穿过除通孔2a的焊料填埋部分2b之外的螺钉4到达金属底盘3。由此，热量能够经由在热传导方面优于焊料填埋部分2b的螺钉4传导，从而能够使金属底盘3迅速地散热。当使用垫圈10时，仍能获得这一优点。由于垫圈10由金属制成，接地图案2c1所保持的热量能够经由垫圈10和螺钉4发散到金属底盘3。

关于接地，经由在直径上大于通孔2a的螺钉4的接地能够降低双金属箔电介质衬底2的前侧与后侧之间的电阻。因此，能够有效地完成接地。

尽管在这一实例中，螺钉孔2d设置在相应地两个位置，螺钉位置的数目不限于两个并且也可以使用至少一个螺钉。

第三实施例

参照图10和11，描述了根据本发明第三实施例的安装MMIC的衬底。如图10所示，安装MMIC的衬底包括双金属箔电介质衬底2、MMIC1、金属底盘3、散热板5和螺钉4。在图10中，为了描述方便起见，MMIC1被表示为与双金属箔电介质衬底2分离。散热板5与MMIC1的顶表面接触并且具有通孔以用于从中穿过螺钉4。散热板5优选由金属制成。螺钉4穿过散热板5被扣紧同时将散热板5压紧到MMIC1上，如图11的剖面图中所示。

除以上讨论之外的其他部件与结构与参考第一和第二实施例所描述的类似，不再重复对其的描述。

根据这一实施例，除结合第二实施例描述的效果之外，即经由螺钉4向金属底盘3有效散热和接地，能够实现从MMIC1更加有效散热的进一步的效果，因为热量能够通过散热板5从MMIC1的顶表面释放。从MMIC1的顶表面释放的热量传输到散热板5，从散热板5部分地消散到空气中，其余的热量经由螺钉4传输到金属底盘3。

尽管在这一实例中，通过两个螺钉4支撑散热板5，支撑散热板5的螺钉数目不限于两个，可以是至少一个的任何数目。此外，优选散热板5与MMIC1接触尽可能大的面积。散热板5不限于平板形状的散热板，而可以是任何不平的板或曲面板。

第四实施例

参照图12和13，描述了根据本发明第四实施例的安装MMIC的衬底。如图12所示，安装MMIC的衬底包括双金属箔电介质衬底2、MMIC1、金属底盘3和散热板6。在图12中，为了描述方便起见，MMIC1被表示为与双金属箔电介质衬底2分离。如图13所示，散热板6与MMIC1的顶表面接触。散热板6包括板部分6a和螺钉部分6b。板部分6a和螺钉部分6b形成为整体。散热板6优选由金属制成。螺钉部分6b穿过双金属箔电介质衬底2和金属底盘3。螺钉部分6b的前端从金属底盘3的后侧突出并且突出部分被螺母11抓紧。

除以上讨论之外的其他部件与结构与参考第一实施例所描述的类似，不再重复对其的描述。

根据这一实施例，除结合第二实施例描述的效果之外，即经由螺钉4向金属底盘3有效散热和接地，能够实现从MMIC1更加有效散热的进一步的效果，因为热量能够通过散热板6从MMIC1的顶表面释放。从MMIC1的顶表面释放的热量传输到散热板6的板部分6a，从板部分6a部分地消散到空气中，其余的热量经由螺钉部分6b传输到金属底盘3。

此外，由于散热板6由形成为整体的板部分6a和螺钉部分6b形成，螺钉的螺钉头不从板部分的顶部突出，从而降低了从双金属箔电介质衬底2的高度。

尽管在这一实例中设置了两个螺钉部分6b，散热板6的螺钉部分6b的数目不限于两个而可以是至少一个的任何数目。此外，整体的螺钉部分和结合第三实施例所示的分开的螺钉可以结合使用。另外，优选散热板6与MMIC1接触尽可能大的面积。板部分6a不限于平板形状，而可以是任何不平的板或曲面板。

第五实施例

参照图14，描述了根据本发明第五实施例的发送装置。这种发送装置用于微波通信中且仅用于发送。图14表示了发送装置的电路框图。在该发送装置中，经由中频放大器(IF amplifier)和带通滤波器、简称BPF的传输信号通过混频器被转化为在微波波段的高频信号。此外，转化为高频信号并经由激励放大器提供的传输信号通过MMIC高功率放大器进行功率放大。MMIC高功率放大器包括以上结合每个实施例描述的安装MMIC的衬底。

发送装置具有以上结合每个实施例描述的安装MMIC的衬底，使得发送装置能够有效的散热以用作可靠的发送装置。

第六实施例

参照图15，描述了根据本发明第六实施例的收发装置。这种收发装置用于微波通信中且用于发送/接收。即，该收发装置具有发送功能和接收功能。图15表示了该收发装置的电路框图。在这种收发装置中，传输信号通过与结合第五实施例描述的相同的路径被传输并通过MMIC高功率放大器进行功率放大。MMIC高功率放大器包括以上结合每个实施例描述的安装MMIC的衬底。

收发装置具有以上结合每个实施例描述的安装MMIC的衬底，使得收发装置能够有效的散热以用作可靠的收发装置。

尽管上述实施例均包括作为附着于电介质衬底两侧的金属箔的铜箔，金属箔可以是除铜之外的任何材料。

尽管已描述并具体说明了本发明，应清楚理解的是仅通过说明和实例来描述本发明，但本发明不限于这些说明和实例。本发明的主旨和范围仅由所附权利要求来限定。