一种大功率LTCC微波组件散热结构及制造工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种大功率LTCC微波组件散热结构及制造工艺。散热结构包括散热底座、散热凸台、片材、开有直通孔的LTCC基板和金属盖板；至少一个散热凸台焊接在散热底座内；LTCC基板装配在与散热外壳内，且散热凸台对应地从LTCC基板上的直通孔内穿过，形成一暴露于LTCC基板外的上表面，可用于承载功率裸芯；散热凸台与直通孔之间形成的缝隙中由片材填充。本发明专利技术可有效提高大功率微波组件散热性能；大幅度减小射频组件的集成体积，降低微波信号传输寄生参数；大大提高LTCC基板利用率，降低生产制造成本。造成本。造成本。

【技术实现步骤摘要】
一种大功率LTCC微波组件散热结构及制造工艺


[0001]本专利技术涉及一种大功率LTCC微波组件散热结构及制造工艺。

技术介绍

[0002]射频电路散热问题一直是射电路工艺制造中必须要解决的主要问题。影响散热主要因素有：电路外壳材料、基板材料、功率芯片散热片材料、功率芯与散热片及其安装工艺、以及电路基板与外壳的装配结构等等。
[0003]目前用于射频电路的LTCC基板导热系数为2.0W/mK～2.5 W/mK，外壳材料有：硅铝合金（100 W/mK～180 W/mK）、钼铜合金（150 W/mK～200 W/mK）、钨铜合金（180 W/mK～260 W/mK）、不锈钢（10 W/mK～30 W/mK）。
[0004]通常大功率射频电路散热结构是：散热外壳与散热凸台一体结构，功率芯片贴装在散热凸台上，外围电路用高频电路板（罗杰斯板）拼接而成。这种结构，设计简单，散热性能好，适用于简单射频电路结构散热设计。但对于复杂多通道大功率射频电路，这种简单结构不能满足散热结构设计要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种大功率LTCC微波组件散热结构及制造工艺，可满足大功率射频电路的散热要求。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种大功率LTCC微波组件散热结构，包括散热底座、散热凸台、片材、开有直通孔的LTCC基板和金属盖板；至少一个散热凸台焊接在散热底座内；LTCC基板装配在与散热外壳内，且散热凸台对应地从LTCC基板上的直通孔内穿过，形成一暴露于LTCC基板外的上表面，可用于承载功率裸芯；散热凸台与直通孔之间形成的缝隙中由片材填充。
[0007]进一步地，所述LTCC基板上集成有微波元器件和非微波元器件。
[0008]进一步地，采用焊接或粘接方法将LTCC基板装配到散热外壳内。
[0009]进一步地，所述片材采用导热导电胶半烧结方法填充至散热凸台周围的缝隙。
[0010]进一步地，所述功率裸芯通过散热载片安装在散热凸台上表面。
[0011]进一步地，所述功率裸芯采用Au80Sn20焊料焊接在散热载片上。
[0012]进一步地，所述散热载片采用钼铜或钨铜材料。
[0013]进一步地，所述散热载片采用焊料共晶点≤183℃的焊料或导热导电胶半烧结到散热凸台。
[0014]进一步地，所述LTCC基板上通过SMT焊接工艺或导电胶粘片/键合工艺组装有非功率元器件。
[0015]一种大功率LTCC微波组件散热结构制造工艺，
将散热凸台焊接在散热底座内的底面上；开有直通孔的LTCC基板装配在散热外壳内，且散热凸台对应地从LTCC基板上的直通孔内穿过，形成一暴露于LTCC基板外的上表面；将片材填充在散热凸台与直通孔之间形成的缝隙中；功率裸芯焊接在散热载片上，散热载片焊接或烧结到散热凸台的上表面；通过SMT焊接工艺或导电胶粘片/键合工艺将非功率元器件组装到LTCC基板上；通过粘接胶粘接工艺、平行缝焊或激光焊工艺将金属盖板封盖在散热底座上。
[0016]本专利技术所达到的有益效果：1) 有效提高大功率微波组件散热性能；2）大幅度减小射频组件的集成体积，降低微波信号传输寄生参数；3）大大提高LTCC基板利用率，降低生产制造成本。
附图说明
[0017]图1a散热底座示意图；图1b散热凸台示意图；图1c薄片示意图；图1dLTCC基板示意图；图1e金属盖板示意图；图2散热外壳示意图；图3微波芯组一示意图；图4微波芯组二示意图；图5功率器件示意图；图6微波芯组三示意图；图7大功率LTCC微波组件爆炸图；图8制造工艺流程图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0019]本实施例中的大功率LTCC微波组件散热结构及制造工艺，包括：散热结构设计、关键工艺及材料选用要求等信息。
[0020]1、大功率LTCC微波组件散热结构及制造工艺特点1) 散热凸台与散热底座采用高温（焊料共晶点≥218℃）焊料焊接；2）LTCC 基板上大功率芯片安装区开有直通孔，LTCC基板与底座安装时，散热凸台从直通孔中穿过；3）功率芯片用Au80Sn20焊料焊接在用于散热的钼铜或钨铜载片上；4）带载片的功率芯片用低温焊料（焊料共晶点≤183℃）或导热导电胶半烧结到散热凸台上。
[0021]5）其它非功率元器件集成在LTCC基板正背面。
[0022]1.1 技术方案大功率微波组件散热结构包括：散热底座1、散热凸台2、薄片3、开有直通孔41的LTCC基板4和金属盖板5，见图1（微波组件爆炸图见图7）；散热凸台2与散热底座1采用高温焊料焊接（焊料共晶点≥218℃），形成散热外壳1-2，如图2所示；开有直通孔41的LTCC基板4上集成有小功率元件（包括微波元器件和非微波元器件）；采用焊接或粘接办法将LTCC基板4与散热外壳1-2装配到一起形成微波芯组一1-2-4，LTCC基板4上的直通孔大小位置与散热凸台2相配合，装配时，散热凸台2通过直通孔贯穿LTCC基板4，如图3所示；采用导热导电胶半烧结方法将微波芯组一1-2-4中散热凸台四周缝隙用薄片3填充，形成微波芯组二1-2-4-3，如图4所示；功率裸芯6用Au80Sn20焊料焊接在散热的钼铜或钨铜载片7上形成功率器件6-7，如图5所示；功率器件6-7用低温焊料（焊料共晶点≤183℃）或导热导电胶半烧结到微波芯组二1-2-4-3的散热凸台2上，形成微波芯组三，图6 所示；通过SMT焊接工艺或导电胶粘片/键合工艺将非功率元器件组装到LTCC基板4上；通过粘接胶粘接工艺或平行缝焊（或激光焊）等工艺将金属盖板5最后封盖在微波芯组三上。
[0023]如图8所示，本实施例中大功率LTCC微波组件散热结构制造工艺流程为：将散热凸台焊接在散热底座内的底面上；开有直通孔的LTCC基板装配在散热外壳内，且散热凸台对应地从LTCC基板上的直通孔内穿过，形成一暴露于LTCC基板外的上表面；将片材填充在散热凸台与直通孔之间形成的缝隙中；功率裸芯焊接在散热载片上，散热载片焊接或烧结到散热凸台的上表面；通过SMT焊接工艺或导电胶粘片/键合工艺将非功率元器件组装到LTCC基板上；通过粘接胶粘接工艺、平行缝焊或激光焊工艺将金属盖板封盖在散热底座上。
[0024]2、关键材料选用2.1 零部件材料选用1）散热底座：CE11（Si50%-Al50%，硅铝合金）或钼铜（MOCu）或钨铜（WCu）。
[0025]2）散热凸台：紫铜或钼铜（MOCu）或钨铜（WCu）。
[0026]3）功率裸芯、载片：钼铜（MOCu）或钨铜（WCu）。
[0027]4）LTCC基板：DUpont951或Ferro-A6或相当性能生瓷材料。
[0028]5）散热凸台周围填缝用的薄片3材料：厚度10μm～15μm紫铜片；6）盖板：铝4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大功率LTCC微波组件散热结构，其特征是，包括散热底座、散热凸台、片材、开有直通孔的LTCC基板和金属盖板；至少一个散热凸台焊接在散热底座内；LTCC基板装配在与散热外壳内，且散热凸台对应地从LTCC基板上的直通孔内穿过，形成一暴露于LTCC基板外的上表面，可用于承载功率裸芯；散热凸台与直通孔之间形成的缝隙中由片材填充。2.根据权利要求1所述的一种大功率LTCC微波组件散热结构，其特征是，所述LTCC基板上集成有微波元器件和非微波元器件。3.根据权利要求1所述的一种大功率LTCC微波组件散热结构，其特征是，采用焊接或粘接方法将LTCC基板装配到散热外壳内。4.根据权利要求1所述的一种大功率LTCC微波组件散热结构，其特征是，所述片材采用导热导电胶半烧结方法填充至散热凸台周围的缝隙。5.根据权利要求1所述的一种大功率LTCC微波组件散热结构，其特征是，所述功率裸芯通过散热载片安装在散热凸台上表面。6.根据权利要求5所述的一种大功率LTCC微波组件散热结构，其特征是，所述功率裸芯采用Au80Sn2...

【专利技术属性】
技术研发人员：周冬莲，金龙，何中伟，徐娟，
申请(专利权)人：中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心，
类型：发明
国别省市：