一种双向散热的W波段封装天线及装配线的制作方法

本发明涉及w波段封装天线领域，具体为一种双向散热的w波段封装天线及装配线。

背景技术：

1、w 波段（75-110 ghz）作为毫米波频段的核心应用区间，凭借其波长短、带宽宽、分辨率高的优势，已广泛应用于5g毫米波通信、车载毫米波雷达、空天一体化探测、精密制导等高端电子系统。在w波段的二维密布相控阵天线的设计中，由于w波段的波长较短，导致天线阵元之间的间距小，天线阵元和tr芯片之间的布线密度高，设计加工难度大，对设计和工艺路线选择要求高。目前采用封装基板的工艺实现w波段高密度天线和多功能soc芯片的集成，具有集成度高、可生产性强等特点。

2、然而，w 波段的短波长特性导致天线阵元与tr芯片间的布线密度急剧提升（线宽/线距常低于50μm），传统封装方案难以兼顾集成度、气密性、散热性与信号完整性，具体表现在以下方面：

3、1、气密性失效风险：soc 芯片作为核心功能器件，其内部晶体管、金属互联线对空气中的氧气、水汽极为敏感，水汽渗透会导致金属布线氧化腐蚀、栅介质层击穿，氧气则会加速芯片封装界面的老化失效。现有方案中，soc 芯片通过smt工艺直接与封装基板互联，而有机封装基板本身存在微孔隙结构，吸湿性较高，无法形成有效气密屏障；即使采用金属外壳辅助封装，芯片与基板的互联界面、基板与外壳的装配间隙仍会成为水汽/氧气渗透通道，导致芯片长期工作稳定性差，难以满足军工、航天等极端环境下的可靠性要求。

4、2、散热效率不足的致命缺陷：w波段soc芯片的多功能集成导致功率密度显著提升，通常可达100-200w/cm²，远高于常规微波芯片。现有散热方案主要依赖 “芯片背面-软性导热材料-散热器” 的单向散热路径，但存在多重局限：其一、soc 芯片为脆性半导体材料，无法直接与刚性散热器接触，需通过导热硅胶、导热垫片等软性材料过渡，而这类材料的热导率仅为1-10w/(m・k)，大幅增加界面热阻；其二、高密度阵元排布使得芯片间距极小，散热器安装空间受限，进一步加剧局部热点聚集，最终导致芯片结温过高（超过 85℃），引发频率漂移、增益衰减、噪声系数恶化等问题，严重影响相控阵天线的波束指向精度与信号处理能力。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双向散热的w波段封装天线及装配线，用于解决现有技术的不足。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种双向散热的w波段封装天线，包括封装基板、soc芯片和金属盖板，所述封装基板的顶部开设有盲槽，所述soc芯片安装在盲槽内，所述soc芯片的底面设置有天线贴片，所述soc芯片的底面沉积有绝缘导热薄膜，所述绝缘导热薄膜包裹天线贴片，所述绝缘导热薄膜上连接有绝缘柱，所述绝缘柱中空设置，所述绝缘柱的内孔用于布置soc芯片的悬置微带线，所述悬置微带线从封装基板引出，所述绝缘柱用于支撑soc芯片呈悬空状态，所述盲槽内填充有液金材料，所述液金材料同时覆盖在soc芯片的顶面与底面，所述金属盖板安装在封装基板的顶面，用于密封盲槽。

3、进一步地，所述封装基板在对应绝缘柱的位置从上至下依次开设有大径孔与小径布线孔，所述绝缘柱插入大径孔内，且所述绝缘柱的直径大于小径布线孔的直径，所述悬置微带线从小径布线孔穿出，所述绝缘柱上固定套设有弹性密封体，所述弹性密封体接触在盲槽的内底壁上，所述封装基板的顶部开设有连通大径孔的注胶孔，用于在绝缘柱与大径孔之间填充密封胶。

4、进一步地，所述盲槽的侧壁开设有误差补偿槽，所述误差补偿槽内设置有补偿活塞，所述补偿活塞用于将误差补偿槽内的液金材料推入盲槽内，使液金材料接触金属盖板与封装基板。

5、进一步地，所述补偿活塞包括活塞螺纹杆、活塞盘和弹性套，所述封装基板的侧壁开设有连通误差补偿槽的螺纹孔，所述活塞螺纹杆螺纹适配于螺纹孔，且所述活塞螺纹杆的一端连接活塞盘，所述弹性套固定套设在活塞盘上，所述弹性套过盈适配在误差补偿槽内。

6、进一步地，所述封装基板的顶面围绕盲槽开设有密封槽，所述密封槽连通盲槽，所述盲槽与密封槽形成的台阶上开设有环形密封槽，所述环形密封槽内填充有玻璃粉浆，所述金属盖板装配在密封槽内，所述玻璃粉浆通过高温熔封在金属盖板与封装基板之间形成致密气密层。

7、进一步地，所述金属盖板的边缘与封装基板之间形成封闭的焊接面，所述密封槽的侧壁开设有若干加固槽，所述加固槽穿过封装基板的顶面，所述加固槽内置入焊丝，所述焊丝在玻璃粉浆的熔封温度下熔化，用于使焊丝凝固后在金属盖板的侧面形成加固焊接面。

8、一种双向散热的w波段封装天线装配线，利用上述的一种双向散热的w波段封装天线，包括装配机柜，所述装配机柜沿w波段封装天线的装配方向依次设置有打胶机、液金灌装机、玻璃粉浆点胶机、焊丝置入机构和焊接手臂，所述打胶机通孔注胶孔向大径孔内填充密封胶，所述液金灌装机用于向盲槽内灌装液金材料，所述玻璃粉浆点胶机用于在环形密封槽内注入玻璃粉浆，所述焊丝置入机构向每个加固槽内置入焊丝，所述焊接手臂用于将金属盖板的边缘与封装基板焊接。

9、进一步地，所述焊丝置入机构包括升降柱、熔封板和送丝组件，所述熔封板固定在升降柱的底部，所述升降柱具有沿装配机柜高度方向移动的自由度，所述熔封板的底部嵌装有电加热板，所述熔封板的四个侧壁均设置有送丝组件，所述送丝组件包括定丝板、切丝板和送丝架，所述定丝板固定连接熔封板，所述定丝板上开设有多个供焊丝穿过的导向槽，所述定丝板远离熔封板的一端开设有切丝槽，所述切丝槽连通导向槽，所述切丝板滑动设置在切丝槽内，所述切丝板靠近导向槽的一端形成有刃口，所述送丝架固定在升降柱上，所述送丝架上转动设置有送丝轴，所述送丝轴上套装有多个焊丝卷盘，所述送丝架上安装有电机，所述电机的输出轴传动连接送丝轴。

10、进一步地，所述送丝组件还包括绕线轴，所述升降柱内设有绕线腔，所述绕线轴转动设置在绕线腔内，所述绕线轴的轴线竖直设置，所述切丝板的两端连接有弹簧，所述弹簧远离切丝板的一端连接定丝板，所述切丝板的中部连接有牵引线，所述牵引线活动穿过定丝板缠绕在绕线轴上，在所述牵引线的路径上设置多个定滑轮，用于对牵引线的移动进行导向，所述绕线腔内安装有切丝电机，所述切丝电机的输出轴连接有驱动齿轮，所述升降柱上套装有从动齿轮，所述从动齿轮通过齿轮组啮合驱动齿轮。

11、进一步地，装配机柜上安装有直线输送模组，所述直线输送模组的输送方向平行于w波段封装天线的装配方向，所述直线输送模组的滑座上安装有支撑底板，所述支撑底板上安装有中空工装体，所述封装基板被工装在中空工装体内，所述支撑底板在中空工装体的两侧均安装有电动推杆，所述电动推杆的伸缩轴连接有工装压板，所述中空工装体上开设有供工装压板穿出的工装口。

12、本发明的有益效果是：

13、1、采用液金材料同时包覆soc芯片顶面与底面，形成上下双向散热通道，摒弃了传统方案中导热硅胶、导热垫片等高阻软性过渡层，利用液金材料高热导率优势，将芯片工作产生的热量快速传导至金属盖板与封装基板；通过绝缘柱将soc芯片悬空设置，为底面液金材料预留充足填充空间，保证散热接触面积最大化；通过绝缘导热薄膜对soc芯片做电气绝缘，并通过绝缘柱保护悬置微带线进行布线，防止出现短路、腐蚀焊盘、废掉高频电路等问题，有效解决w波段高功率密度芯片局部热点聚集问题，抑制芯片结温过高，避免频率漂移、增益衰减等性能劣化问题，保障相控阵天线波束指向精度与信号处理稳定性。

14、2、通过在封装基板与金属盖板之间设置玻璃粉浆，玻璃粉浆高温熔封形成连续致密的气密层，并通过密封胶填充绝缘柱与大径孔之间的间隙，形成双重密封结构，彻底阻断外界氧气、水汽进入盲槽内部，解决了传统有机封装基板吸湿透气、装配间隙渗漏的问题，可有效避免芯片金属布线氧化腐蚀与栅介质击穿，使封装天线能够满足军工、航天等严苛环境下的长期稳定工作需求，大幅延长器件使用寿命。

15、3、液金材料灌入盲槽与误差补偿槽内，金属盖板焊接完成后，通过补偿活塞将误差补偿槽内的液金材料推入盲槽内，使液金材料接触金属盖板形成良好的热传递，从而在误差补偿槽的设置下能够降低液金材料填充的精度，降低对液金材料灌装设备的要求，使液金材料形成良好的热传递接触面。