一种模块化毫米波有源子阵制造技术

本发明专利技术公开了一种模块化毫米波有源子阵，从上往下依次为天线单元层、电源控制网络层、射频网络层，层与层之间采用半固化片和铜浆烧结工艺，形成铜浆烧结互联层，由垂直过孔连通，射频网络层采用表面挖腔工艺，将数个芯片组件贴装在射频网络层的表面，模块低频接口、模块射频接口、射频功分网络分布在各芯片组件之间，电源信号和控制信号通过模块低频接口的BGA球与外部互连，射频信号经模块射频接口的BGA球与外部互连。BGA球与外部互连。BGA球与外部互连。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化毫米波有源子阵


[0001]本专利技术属于微波阵列
，具体涉及一种层压制版技术。

技术介绍

[0002]相控阵天线模块化的发展，带来系统研制周期的缩短、研制成本的降低以及系统可维修性的增强。研制低成本、可扩展的有源子阵标准模组，以适应不同规模、不同应用、不同功能的设计和系统要求。
[0003]目前，为了适应不同的载体平台和天线规模，需要单独研制每一型相控阵天线系统，既增加了研制复杂性，也延长了研制周期。模块化的设计思想以一套硬件架构方案为基础，采用硬件配置和架构适用不同平台的装机条件，降低了系统研制的复杂度，缩短了研制周期。由于有源子阵的系列化和通用化，提高了可维修性，系统的构建成本也大幅降低。
[0004]但是，模块化的相控阵天线设计，主要应用在较低频段的系统中。毫米波有源子阵模块工作频段较高，模块式的设计难度较大，传统分离式设计加工、装配精度要求高，系统研制成本居高不下。面对日益广泛的毫米波相控阵天线技术应用需求，研制出系列化可扩展、高集成的低成本、标准化有源子阵模组，降低相控阵基础模块的使用难度，对推动相控阵技术的发展至关重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决现有技术存在的问题，提出了一种模块化毫米波有源子阵，为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案。
[0006]从上往下依次为天线单元层、电源控制网络层、射频网络层，层与层之间采用半固化片和铜浆烧结工艺，形成铜浆烧结互联层，由垂直过孔连通，射频网络层采用表面挖腔工艺，将数个芯片组件贴装在射频网络层的表面，模块低频接口、模块射频接口、射频功分网络分布在各芯片组件之间，电源信号和控制信号通过模块低频接口的BGA球与外部互连，射频信号经模块射频接口的BGA球与外部互连。
[0007]电源信号经模块低频接口输入电源控制网络层，向芯片组件提供2.5V/1.8V供电，控制信号经模块低频接口输入电源控制网络层，向芯片组件提供控制指令。
[0008]射频信号经模块射频接口和铜浆烧结互联层输入射频网络层，由射频功分网络等幅分配至各芯片组件，芯片组件的输出信号经射频网络层和垂直过孔，向天线单元层馈电。
[0009]射频网络层与芯片组件的底部处于同一平面，使芯片组件形成台阶式的封装结构，采用标准化贴装工艺装配子阵模块。
[0010]天线单元层采用相对介电常数为2.8、厚度为0.12mm的半固化片层压而成，包括相对介电常数为6.15、厚度为0.254mm的芯板一，相对介电常数为2.2、厚度为0.127mm的芯板二，相对介电常数为10.2、厚度为0.254mm的芯板三。
[0011]电源控制网络层采用M6材料4层压而成，厚度为0.42mm，射频网络层3采用CLTE材料层压而成，厚度为0.62mm。
[0012]本专利技术的有益效果：采用多层印制板层压工艺，将天线单元和T/R组件一体化设计，采用多层印制板垂直过孔工艺、背钻工艺、铜浆烧结工艺以及表面挖腔工艺，具有结构紧凑、高集成、无引线、一致性好、阵面可扩展的优点；将芯片组件表贴焊接在印制板，实现了印制板内部射频网络、波控网络、供电网络的集成互联，以及组件与天线的射频无引线互联，减少了射频连接器的使用，确保了组件与天线之间的互联一致性，减小尺寸，降低损耗；省去了各模块间的电缆组件以及连接器的使用，板内互联使得阵面走线变得整洁，装配和形式简单，印制板加工精度高，消除了盲插互联以及连接器本身带来的缺点，适合毫米波段使用；采用独特的台阶式封装天线设计和标准化贴装工艺，实现了子阵模块的二维拼接和再装配，适用于各种规模的天线阵面。
附图说明
[0013]图1是层压示意图，图2是表贴示意图，图3是芯片布局图。
[0014]附图标记：1
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天线单元层、2
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电源控制网络层、3
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射频网络层、4
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芯片组件、5
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模块低频接口、6
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射频功分网络、7
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铜浆烧结互联层、8
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垂直过孔、9
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矩形贴片、10
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模块、11
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模块射频接口。
具体实施方式
[0015]以下结合附图对本专利技术的技术方案做具体的说明。
[0016]采用多层印制板工艺，从上往下依次为：天线单元层1、电源控制网络层2、射频网络层3，如图1所示。
[0017]电源信号和控制信号通过模块低频接口5的BGA球与外部互连：电源信号经模块低频接口5输入电源控制网络层2，向芯片组件4提供2.5V/1.8V供电，控制信号经模块低频接口5输入电源控制网络层2，向芯片组件4提供控制指令。
[0018]射频信号经模块射频接口11的BGA球与外部互连：射频信号经模块射频接口11和铜浆烧结互联层7，如图1所示，输入射频网络层3，经射频功分网络6，等幅分配至芯片组件4，芯片组件4的输出信号通过射频网络层3和垂直过孔8，向天线单元层1馈电。
[0019]射频网络层3采用表面挖腔工艺，将芯片组件4贴装在射频网络层3的表面，如图2所示，射频网络层3与芯片组件4的底部处于同一平面，使芯片组件4形成台阶式的封装结构，采用标准化贴装工艺装配模块10。
[0020]模块10采用多层印制板层压工艺，厚度为2.2mm，分布矩形贴片9，如图3所示。
[0021]天线单元层1采用相对介电常数为2.8、厚度为0.12的半固化片层压而成，包括：相对介电常数为6.15、厚度为0.254mm的芯板一，相对介电常数为2.2、厚度为0.127mm的芯板二，相对介电常数为10.2、厚度为0.254mm的芯板三。
[0022]电源控制网络层2共4层，采用M6材料层压而成，厚度为0.42mm。
[0023]射频网络层3通过CLTE材料层压而成，厚度为0.62mm。
[0024]天线单元层1、电源控制网络层2、射频网络层3采用相对介电常数为3.44、厚度为0.08mm的半固化片和铜浆烧结工艺层压而成。
[0025]上述作为本专利技术的实施例，并不限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化毫米波有源子阵，其特征在于，包括：从上往下依次为天线单元层、电源控制网络层、射频网络层，层与层之间采用半固化片和铜浆烧结工艺，形成铜浆烧结互联层，由垂直过孔连通，射频网络层采用表面挖腔工艺，将数个芯片组件贴装在射频网络层的表面，模块低频接口、模块射频接口、射频功分网络分布在各芯片组件之间，电源信号和控制信号通过模块低频接口的BGA球与外部互连，射频信号经模块射频接口的BGA球与外部互连。2.根据权利要求1所述的模块化毫米波有源子阵，其特征在于，所述电源信号和控制信号通过模块低频接口的BGA球与外部互连，包括：电源信号经模块低频接口输入电源控制网络层，向芯片组件提供2.5V/1.8V供电，控制信号经模块低频接口输入电源控制网络层，向芯片组件提供控制指令。3.根据权利要求1所述的模块化毫米波有源子阵，其特征在于，所述射频信号经模块射频接口的BGA球与外部互连，包括：射频信号经...

【专利技术属性】
技术研发人员：周浩，丁解，孙磊，王侃，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：