一种采用毛纽扣的三层瓦片式TR组件的制作方法

一种采用毛纽扣的三层瓦片式tr组件
技术领域
1.本发明涉及微波技术领域，更具体地讲，涉及一种采用毛纽扣的三层瓦片式tr组件。


背景技术：

2.随着雷达、通信和电子战领域电子设备集成度的不断提高，它们对微波模块的体积要求越来越高，微波模块正逐渐由传统的二维平面集成向三维集成方向发展。在三维高密度集成技术基础上发展起来的瓦片式tr组件在减小体积和减轻重量方面具有不可比拟的优势。受限于体积和尺寸的限制，目前瓦片式组件多为单层结构或两层结构，相对于传统平面tr组件，电路功能相对简单，同时对芯片多功能化要求更高，设计更难。
3.目前三维瓦片式微波组件常采用bga或弹性连接器毛纽扣实现不同电路基板间微波信号的垂直传输，采用表贴式低频座或bga焊接的方式实现电源控制信号的垂直传输。bga通过在电路基板表面植球的方式进行互连，这种方式集成密度高，但不易于返修。毛纽扣连接器是一种类同轴结构，具有良好的微波传输特性，广泛用于三维微波组件垂直互连结构中，可以实现弹性接触式连接，易于拆卸返修。采用嵌入有毛纽扣垂直互连结构的金属支撑框架，实现不同电路基板之间微波信号、电源控制信号的垂直互连，通过金属支撑框架上的安装、限位设计，便于结构定位、拆卸。
4.组件对外接口采用焊盘互连时，模块射频传输方向尺寸虽大大减小，但装配复杂，同时需设计专门的测试夹具用于组件的调测。而采用表贴式低频座焊接在电路基板的方式，虽然对低频座焊接强度要求较高，但方便测试，易于系统集成。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是，提供一种采用毛纽扣的三层瓦片式tr组件。
6.本发明解决技术问题所采用的解决方案是：
7.一种采用毛纽扣的三层瓦片式tr组件，包括设置有安装槽的收发电路层、支撑架一、幅相控制层、支撑架二、功分合路层；
8.所述支撑架一、幅相控制层、支撑架二、功分合路层由下至上依次安装在安装槽内；
9.所述功分合路层包括安装在支撑架二上的上层电路基板、安装在上层电路基板上的金属盖板、穿过金属盖板且安装在上层电路基板上的焊接表贴式低频座件、以及安装在上层电路基板上且与上层电路基板连接的上端面射频绝缘子。
10.本发明采用三层结构，使组件有更多的空间来集成如幅相控制、电源管理和射频功分合路等电路；对外低频接口采用焊接表贴式低频座，无需设计专门的测试夹具来进行组件调测，性能可靠、装配测试方便快捷、集成密度高。
11.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现tr组件的接收低噪声放大和发射的功率放大功能；
12.所述收发电路层包括设置有安装槽的金属结构件、安装在金属结构件远离安装槽一侧的下端面射频绝缘子、安装在安装槽底部且与下端面射频绝缘子连接的下层电路基板、穿过下层电路基板且安装在金属结构件的金属载板、以及安装在金属载板上的功率芯片。
13.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现射频信号的垂直传输；
14.所述下端面射频绝缘子内集成有毛纽扣套件a，且其一端与下层电路基板连接。
15.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现tr组件的幅度相位控制和电源控制功能，并能够使得散热符合需求；
16.所述幅相控制层包括安装在支撑架一上的中间层电路基板、安装在中间层电路基板靠近支撑架一一侧的控制芯片件、以及安装在中间层电路基板靠近支撑架一一侧的射频芯片件。
17.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现对于中间层电路基板的支撑，并实现射频和电源控制信号连接；
18.所述支撑架一包括位于中间层电路基板与下层电路基板之间的结构支撑框架一、安装在安装槽底部且用于支撑中间层电路基板的连接件a；所述连接件a穿过结构支撑框架一且安装在金属结构件上。
19.在一些可能的实施方式中，
20.所述结构支撑框架一包括安装在安装槽内且与连接件a连接的板一、安装在板一上且分别与下层电路基板和中间层电路基板连接的毛纽扣套件b；所述连接件a为两组且位于板一与安装槽的内侧壁之间。
21.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现射频和电源控制信号连接；
22.所述支撑架二包括安装在中间层电路基板与上层电路基板之间的结构支撑框架二、安装在结构支撑框架二上且与功分合路层连接的毛纽扣套件c。
23.在一些可能的实施方式中，
24.所述结构支撑框架二包括板二、安装在板二上且依次穿过板二、中间电路基板、结构支撑框架一与金属结构件连接的连接件b；所述毛纽扣套件c为两组，且位于结构支撑框架二与安装槽的内侧壁之间。
25.在一些可能的实施方式中，所述安装槽的截面呈t型结构，其大端设置在远离靠近功分合路层的一侧，包括用于安装下层电路基板、功率放大器芯片件、金属载板、支撑架一、幅相控制层、支撑架二、以及上层电路基板的小槽、以及用于安装金属盖板的大槽。
26.在一些可能的实施方式中，所述毛纽扣套件b和毛纽扣套件c的结构相同，包括设置有安装孔的介质支撑体、安装在安装孔内的毛纽扣、以及分别与毛纽扣两端同轴连接的固定帽。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果：
28.本发明能够有效的实现三维瓦片式组件内电路基板间射频信号和电源控制信号的高性能垂直传输；
29.本发明采用三层结构，使组件有更多的空间来集成如幅相控制、电源管理和射频功分合路等电路；
30.本发明对外射频接口采用含毛纽扣套件的射频绝缘子，便于调测过程中多次插
拔，对外低频接口采用焊接表贴式低频座，无需设计专门的测试夹具来进行组件调测；
31.本发明性能可靠、装配测试方便快捷、集成密度高。
附图说明
32.图1为本发明的位置关系示意图；
33.图2为本发明的结构示意图；
34.图3为本发明中毛纽扣套件的结构示意图；
35.其中：1、金属结构件；2、下端面射频绝缘子；3、下层电路基板；4、功率放大器芯片件；5、金属载板；6、结构支撑框架一；7、毛纽扣套件b；8、中间层电路基板；9、射频芯片件；10、控制芯片件；11、结构支撑框架二；12、上层电路基板；13、金属盖板；14、焊接表贴式低频座件；15、上端面射频绝缘子；16、连接件a；17、固定帽；18、毛纽扣；19、介质支撑体；20、连接件b。
具体实施方式
36.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。本技术所提及的"第一"、"第二"以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，"一个"或者"一"等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。在本技术实施中，“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个定位柱是指两个或两个以上的定位柱。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.下面对本发明进行详细说明。
38.如图1-图3所示：
39.一种采用毛纽扣的三层瓦片式tr组件，包括设置有安装槽的收发电路层、支撑架一、幅相控制层、支撑架二、功分合路层；
40.所述支撑架一、幅相控制层、支撑架二、功分合路层由下至上依次安装在安装槽内；
41.所述功分合路层包括安装在支撑架二上的上层电路基板12、安装在上层电路基板12上的金属盖板13、穿过金属盖板13且安装在上层电路基板12上的焊接表贴式低频座件14、以及安装在金属盖板13上且与上层电路基板12连接的上端面射频绝缘子15。
42.本发明采用三层结构，使组件有更多的空间来集成如幅相控制、电源管理和射频功分合路等电路；对外低频接口采用焊接表贴式低频座，无需设计专门的测试夹具来进行组件调测，性能可靠、装配测试方便快捷、集成密度高。
43.优选的，焊接表贴式低频座件14焊接于上层电路基板12的上表面，焊接后并用绝缘胶加固。
44.上端面射频绝缘子15内部集成有毛纽扣套件d，焊接在金属盖板13上，与上层电路
基板12压接式连接，通过与上层电路基板12的垂直过渡，实现射频信号的垂直传输，减少射频级联和电路基板的掏腔。
45.本发明中的对外低频接口采用焊接表贴式低频座，焊接在上层电路基板12上表面，对应金属盖板13处设置为镂空结构，无需设计专门的测试夹具，调测和系统应用简单方便。
46.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现tr组件的接收低噪声放大和发射的功率放大功能；
47.所述收发电路层包括设置有安装槽的金属结构件1、安装在金属结构件1远离安装槽一侧的下端面射频绝缘子2、安装在安装槽底部且与下端面射频绝缘子2连接的下层电路基板3、穿过下层电路基板3且安装在金属结构件1的金属载板5、以及安装在金属载板5上的功率芯片。
48.优选的，金属盖板13与金属结构件1焊接，实现整个组件的气密封装。
49.具体的，功率芯片采用普通微组装工艺金锡焊接在高热导率的金属载板5上后，金属载板5再采用普通微组装工艺锡铅焊接在金属结构件1的底面上，实现良好散热，功率芯片可靠工作。
50.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现射频信号的垂直传输；
51.所述下端面射频绝缘子2内集成有毛纽扣套件a；所述毛纽扣套件a安装在射频绝缘子内且与下层电路基板3连接。
52.下端面射频绝缘子2内部集成毛纽扣套件a，焊接在金属结构件1上，与下层电路基板3压接式连接，通过与下层电路基板3的垂直过渡，实现射频信号的垂直传输，减少射频级联和电路基板的掏腔。下层电路基板3与下端射频绝缘子压接好后，粘接于金属结构件1底面。
53.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现幅度相位控制和电源控制功能，并能够使得散热符合需求；
54.所述幅相控制层包括安装在支撑架一上的中间层电路基板8、安装在中间层电路基板8靠近支撑架一一侧的控制芯片件10、以及安装在中间层电路基板8靠近支撑架一一侧的射频芯片件9。
55.优选的，中间层电路基板8装配于结构支撑框架一6上端面的卡槽处，通过结构支撑框架一6，与下层电路基板3实现射频和电源控制信号的连接。
56.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现对于中间层电路基板8的支撑，并实现射频和电源控制信号连接；
57.所述支撑架一包括位于中间层电路基板8与下层电路基板3之间的结构支撑框架一6、安装在安装槽底部且用于支撑中间层电路基板8的连接件a16；所述连接件a16穿过结构支撑框架一6且安装在金属结构件1上。
58.在一些可能的实施方式中，
59.所述结构支撑框架一6包括安装在安装槽内且与连接件a16连接的板一、安装在板一上且分别与下层电路基板3和中间层电路基板8连接的毛纽扣套件b7；所述连接件a16为两组且位于板一与安装槽的内侧壁之间，其与板一的进行连接对于板一进行支撑固定，毛纽扣套件b7位于两组连接件a16之间且安装在板一上。
60.具体的，每组连接件a16为两对，进而实现板一的固定。
61.优选的，板一与下层电路基板3、中间电路基板之间均存在间隙；
62.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现射频和电源控制信号连接；
63.所述支撑架二包括安装在中间层电路基板8与上层电路基板12之间的结构支撑框架二11、安装在结构支撑框架二11上且与功分合路层连接的毛纽扣套件c。
64.在一些可能的实施方式中，
65.所述结构支撑框架二11包括位于中间层电路基板8与上层电路基板12的板二、安装在板二上且一端依次穿过板二、中间电路基板、结构支撑框架一6与金属结构件1连接的连接件b20；所述毛纽扣套件c为两组，且位于结构支撑框架二11与安装槽的内侧壁之间。
66.优选的，板二与上层电路基板12、中间电路基板之间均存在间隙；
67.板一和板二的作用相同，主要用于对于毛纽扣套件b7或毛纽扣套件c的固定，并实现隔离屏蔽，连接不同层电路基板的作用；
68.连接件b20主要用于对于板二、板一与金属载板5的固定；
69.优选的，本发明中的中间电路基板可以为一块、也可以为两块；其为一块时，设置用供连接件b20穿过的通孔；其为两块时，两块之间存在有供连接件b20穿过的间隙。
70.具体的，连接件a16、连接件b20均为螺钉，用于对于结构支撑框架一6、结构支撑框架二11进行支撑。
71.在一些可能的实施方式中，所述安装槽的截面呈t型结构，其大端设置在远离靠近功分合路层的一侧，包括用于下层电路基板3、功率放大器芯片件4、金属载板5、支撑架一、幅相控制层、支撑架二、以及上层电路基板12安装的小槽、以及用于安装金属盖板13的大槽。
72.在一些可能的实施方式中，所述毛纽扣套件b7和毛纽扣套件c的结构相同，包括设置有安装孔的介质支撑体19、安装在安装孔内的毛纽扣、以及分别与毛纽扣18两端同轴连接的固定帽17。
73.为了有效的避免支撑固定帽17和防止其脱落，所述安装孔包括毛纽扣安装孔、位于毛纽扣安装孔两端且同轴连接的固定帽17安装孔；所述固定帽17安装孔的直径小于毛纽扣安装孔的直径。
74.所述固定帽17呈t型结构，其大端与毛纽扣18连接且位于毛纽扣安装孔内，其小端贯穿固定帽17安装孔。
75.所述毛纽扣18为弹性连接器，采用表面镀金的铍铜丝绕制而成；当毛纽扣18处于初始状态下时，固定帽17远离毛纽扣18一端伸出安装孔的长度为0.3mm。即介质支撑体19的长度比两个固定帽17和毛纽扣18的长度之和小约0.6mm。
76.毛纽扣套件b7嵌在结构支撑框架一6，毛纽扣套件c嵌在结构支撑框架一6中，其中实现射频信号传输的毛纽扣套件b7与结构支撑框架一6起构成一个类同轴结构，实现射频信号传输的毛纽扣套件c与结构支撑框架二11构成一个类同轴结构。
77.所述介质支撑体19采用的材料是聚四氟乙烯，所对应安装孔设计有台阶，起到支撑固定帽17件的作用。
78.所述介质支撑体19的长度比固定帽17和毛纽扣18件的长度之和小约0.6mm。
79.所述毛纽扣18件为弹性连接器，由表面镀金的铍铜丝绕制而成。
80.优选的，下层电路基板3、中间层电路基板8、上层电路基板12均采用高密度陶瓷基板制成；下层电路基板3与下端面射频绝缘子2压接后，采用普通微组装工艺粘接于金属结构件1底面，中间层电路基板8与结构支撑框架一6中的毛纽扣套件b7压接后，上层电路基板12采用普通微组装工艺焊接在金属盖板13上后，与结构支撑框架二11中的毛纽扣套件c压接，不同层电路基板通过集成于结构支撑框架内的毛纽扣套件实现射频信号和电源控制信号的高性能可靠传输。
81.下端面射频绝缘子2、下层电路基板3、结构支撑框架一6中的毛纽扣套件、中间层电路基板8、结构支撑框架二11中的毛纽扣套件、上层电路基板12、表贴式低频座和上端面射频绝缘子15实现射频信号和电源控制信号在垂直方向上的高性能、高可靠传输。
82.进一步的，金属结构件1、结构支撑框架一6、结构支撑框架二11俊采用铝材料制成。
83.本发明中通过上端面射频绝缘子15和下端面射频绝缘子2，分别焊接在金属结构件1和金属盖板13上，与上层电路基板12、下层电路基板3表面的同轴焊盘压接式连接，再通过在上层电路基板12、下层电路基板3内的垂直过渡，实现射频信号的垂直传输；通过内嵌于结构支撑框架一6内的毛纽扣套件b7和内嵌于结构支撑框架二11内的毛纽扣套件c、与其所两端对应的上层电路基板12、中间层电路基板8、下层电路基板3表面的同轴焊盘压接式连接，实现射频信号从下层电路基板3上表面经由中间层电路基板8到上层电路基板12下表面的传输。
84.本发明同时采用三层结构，使组件有更多的空间来集成如幅相控制、电源管理和射频功分合路等电路。对外射频接口采用含毛纽扣套件d的上端面射频绝缘子15或含有毛纽扣套件a的上端面射频绝缘子15，便于调测过程中多次插拔，对外低频接口采用焊接表贴式低频座，无需设计专门的测试夹具来进行组件调测。所述瓦片式组件可通过不同温度梯度的焊接，实现整个组件的气密封装。
85.本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。