二維毫米波模塊間的射頻垂直連接電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于毫米波技術(shù)領(lǐng)域，基于毛紐扣的模塊間的射頻垂直連接電路，特別適用于可機(jī)械分離模塊之間的射頻連接。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信技術(shù)的發(fā)展，毫米波模塊在雷達(dá)天線等電子設(shè)備應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，毫米波模塊的體積越來越小，其集成度也越來越高。毫米波電子設(shè)備逐漸由傳統(tǒng)的二維組裝向三維空間立體組裝發(fā)展，三維空間立體組裝不可避免的要解決垂直互連問題。垂直互連是指設(shè)計三維模塊中的電源，接地及射頻信號時所需的互連。毫米波模塊中垂直互連的關(guān)鍵難點是實現(xiàn)各個獨立的毫米波二維多芯片電路模塊之間的射頻垂直互連，射頻垂直互連不但要求實現(xiàn)二維多芯片電路板組件與二維多芯片電路板組件之間射頻信號在垂直方向上以非常短的距離進(jìn)行高性能、高可靠傳輸，還需要具備可機(jī)械分離性能，以實現(xiàn)整個毫米波設(shè)備可方便的拆卸成為幾個獨立的模塊，以便降低設(shè)備維護(hù)成本，同時減小了體積重量。
[0003]傳統(tǒng)的毫米波模塊的射頻連接方式主要是基于插針和插孔的射頻同軸插座，這種連接方式的不足之處是占用體積大，對于多線路互連時，疊加的插座插拔力過大會嚴(yán)重的影響設(shè)備的裝配性。
[0004]二維毫米波組件常用的垂直互連方式主要有:BGA、Z向?qū)щ娔z和彈性連接器。BGA是通過在二維多芯片電路板組件表面種植BGA球的方式進(jìn)行垂直互連，這種方式的缺陷是耐受環(huán)境試驗?zāi)芰θ酰漕l傳輸性能差，且不具備反復(fù)拆卸的能力。Z向?qū)щ娛窃趦蓧K二維多芯片電路板組件之間填充僅在垂直方向上導(dǎo)電的導(dǎo)電膠，但其傳輸頻率較低，損耗大、而且維護(hù)性差?；诿~扣的彈性連接器可以實現(xiàn)彈性觸碰式連接，但在未得到支撐保護(hù)的情況下，毛紐扣受擠壓后有可能造成編制銅線散裂而失效，而且裝配時，毛紐扣容易脫出，影響裝配。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種可靠性更高、拆裝更方便的二維毫米波模塊間的射頻垂直連接電路。
[0006]本發(fā)明的上述目的可以通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):一種二維毫米波模塊間的射頻垂直連接電路，包括:上表面制有下陷盲槽的上、下模塊金屬結(jié)構(gòu)件、與上模塊金屬結(jié)構(gòu)件2上端電性接觸的上模塊二維多芯片電路板組件1、與下模塊金屬結(jié)構(gòu)件4上端電性接觸的下模塊二維多芯片電路板組件3和同軸連接器5，其中，毛紐扣53同軸連接采用了臺階圓柱體結(jié)構(gòu)的探針54作為同軸連接器5的內(nèi)導(dǎo)體，同軸連接器5的外圓絕緣層52軸肩臺階軸上套裝有外圈金屬套51，其特征在于:上模塊金屬結(jié)構(gòu)件2和下模塊金屬結(jié)構(gòu)件4之間通過螺裝或其它可拆卸方式固定，上模塊金屬結(jié)構(gòu)件2下端和下模塊二維多芯片電路板組件3上端壓力貼合;同軸連接器5焊接在上模塊金屬結(jié)構(gòu)件2中，實現(xiàn)上模塊二維多芯片電路板組件I和下模塊二維多芯片電路板組件3之間的垂直電路連接;毛紐扣53同軸連接采用了臺階圓柱體結(jié)構(gòu)的探針54，探針54小端高出外圓絕緣層52，觸碰下模塊二維多芯片電路板組件3。
[0007]作為優(yōu)選所述模塊包括二維多芯片電路板組件和金屬結(jié)構(gòu)件，金屬結(jié)構(gòu)件上端設(shè)計有下陷盲槽，二維多芯片電路板組件設(shè)置在下陷盲槽內(nèi)；
作為優(yōu)選，所述模塊的二維多芯片電路板組件與金屬結(jié)構(gòu)件錫焊或粘接在一起。
[0008]作為優(yōu)選，所述二維多芯片電路板組件為多層板結(jié)構(gòu)，射頻連接處表面制作有觸點焊盤，觸點焊盤為同軸結(jié)構(gòu)，所述觸點焊盤與同軸連接器5通過壓力觸碰連接。
[0009]作為優(yōu)選，所述二維多芯片電路板組件的內(nèi)部傳輸線為帶狀傳輸線結(jié)構(gòu)。
[0010]作為優(yōu)選，所述二維多芯片電路板組件正反地通過陣列金屬化通孔連接。
[0011]作為優(yōu)選，所述下模塊二維多芯片電路板組件3厚度比下模塊金屬結(jié)構(gòu)件4下陷盲槽深度多0.05?0.15mm;下模塊二維多芯片電路板組件3的上端表面為地，所述地通過壓力與上模塊金屬結(jié)構(gòu)件2下端貼合連接;下模塊二維多芯片電路板組件3的傳輸帶線在多層板結(jié)構(gòu)中間層。
[0012]作為優(yōu)選，所述探針54為臺階圓柱體，靠近毛紐扣53的探針一端54直徑與毛紐扣53直徑一致，探針另外一端直徑小;所述外圓絕緣層52內(nèi)部為臺階通孔，孔直徑與探針54的臺階圓柱形匹配，固定探針54和毛紐扣53;所述外圓絕緣層52外圓為臺階圓柱體，在探針54端的直徑小，套裝所述金屬套51。
[0013]作為優(yōu)選，所述外圓絕緣層52在毛紐扣53端的外徑取決于毛紐扣53直徑和絕緣層的介電常數(shù)，按50 Ω阻抗匹配;外圓絕緣層52在探針54端的外徑取決于探針54小端直徑和絕緣層的介電常數(shù)，按50 Ω阻抗匹配;所述金屬套51內(nèi)徑與外圓絕緣層52在探針54端的外徑一致，金屬套51外徑與外圓絕緣層52在毛紐扣53端的外徑一致。
[0014]作為優(yōu)選，為保證內(nèi)部垂直電路與二維多芯片電路板組件良好接觸，所述外圓絕緣層52的長度=探針54長度+毛紐扣53自由狀態(tài)下長度X80%。
[0015]作為優(yōu)選，所述上模塊金屬結(jié)構(gòu)件2設(shè)置有臺階通孔，大孔端在上模塊金屬結(jié)構(gòu)件2的下端，用以堆積焊料;所述臺階通孔的總長度與所述同軸連接器5的外圓絕緣層52長度相同；將所述同軸連接器5安裝入上模塊金屬結(jié)構(gòu)件2的臺階通孔中，同軸連接器5探針54端安裝在上模塊金屬結(jié)構(gòu)件2的下端;將所述同軸連接器5的外圈的金屬套51與所述上模塊金屬結(jié)構(gòu)件2的臺階通孔錫焊。
[0016]作為優(yōu)選，所述毛紐扣53為彈性可壓縮連接器，由表面鍍金的銅線均勻編制而成。
[0017]本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果:
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)良、可靠性高、插拔力小、體積小、易于安裝拆卸。通過二維多芯片電路板組件和基于毛紐扣的同軸連接器5之間的觸碰電連接，實現(xiàn)了二維毫米波模塊的三維垂直電氣互連；同軸連接器5中的探針54采用了臺階圓柱體結(jié)構(gòu)，外圓絕緣層52的通孔形狀與探針54匹配的結(jié)構(gòu)形式，可以防止毛紐扣53和探針54脫出；同軸連接器5未受壓力時，毛紐扣53全部安裝在外圓絕緣層52的通孔內(nèi)，探針54小端高出外圓絕緣層52用以觸碰其它模塊，可以保證毛紐扣53在受壓工作時，被限制在外圓絕緣層52的通孔內(nèi)，不會造成編制銅線散裂而失效;外圓絕緣層52套裝金屬套51，既可以阻抗匹配探針54小端，提高射頻傳輸性能，還可以用來焊接到金屬結(jié)構(gòu)件上，固定同軸連接器5，防止裝配及拆卸模塊時整個同軸連接器5脫出。
[0018]本發(fā)明提出的連接電路在O?38GHz的頻段范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的電氣傳輸性能，損耗小于0.8db，駐波小于1.6，并且在某毫米波電子設(shè)備中，經(jīng)過了振動、高低溫環(huán)境試驗，證明了本發(fā)明的可靠性。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明二維毫米波模塊間的射頻垂直連接電路結(jié)構(gòu)主剖視圖。
[0020]圖2為圖1所示實施實例中同軸連接器5結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0021]圖3為圖1所示實施實例中二維多芯片電路板組件剖視圖。
[0022]圖4為圖1所示實施實例中二維多芯片電路板組件表面觸碰焊點原理示意圖。
[0023]圖中:I上模塊二維多芯片電路板組件，2上模塊金屬結(jié)構(gòu)件，3下模塊二維多芯片電路板組件，4下模塊金屬結(jié)構(gòu)件，5同軸連接器，51外圈金屬套，52外部絕緣層，53毛紐扣，54探針。
【具體實施方式】
[0024]為了使本發(fā)明的目的和技術(shù)方案更加清楚明白，以下結(jié)合實施實例示意圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)該理解，此處所描述的具體實施實例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本說明書包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其它等效或者具有類似目的的替代特征加以替換。
[0025]參閱圖1圖2。在以下描述的實施例中，一種二維毫米波模塊間的射頻垂直連接電路，包括:上表面制有下陷盲槽的上、下模塊金屬結(jié)構(gòu)件、與上模塊金屬結(jié)構(gòu)件2上端電性接觸的上模塊二維多芯片電路板組件1、與下模塊金屬結(jié)構(gòu)件4上端電性接觸的下模塊二維多芯片電路板組件3和同軸連接器5，其中，毛紐扣53同軸連接采用了臺階圓柱體結(jié)構(gòu)的探針54作為同軸連接器5的內(nèi)導(dǎo)體，同軸連接器5的外圓絕緣層52軸肩臺階軸上套裝有外圈金屬套51，同軸連接器5焊接在上模塊金屬結(jié)構(gòu)件2中，實現(xiàn)上模塊二維多芯片電路板組件I和下模塊二維多芯片電路板組件3之間的垂直電路連接。上模塊金屬結(jié)構(gòu)件2和下模塊金屬結(jié)構(gòu)件4之間可以通過螺裝或其它可拆卸方式固定，上模塊金屬結(jié)構(gòu)件2下端和下模塊二維多芯片電路板組件3上端壓力貼合；同軸連接器5焊接在上模塊金屬結(jié)構(gòu)件2中，實現(xiàn)上模塊二維多芯片電路板組件I和下模塊二維多芯片電路板組件3之間的垂直電路連接;上模塊金屬結(jié)構(gòu)件2上端設(shè)置有下陷盲槽，上模塊二維多芯片電路板組件I通過焊接或者導(dǎo)電膠粘接在下陷盲槽內(nèi)，使上模塊二維多芯片電路板組件I底面和上模塊金屬結(jié)構(gòu)件2充分接觸，從而降低上模塊二維多芯片電路板組件I和上模塊金屬結(jié)構(gòu)件2之間接觸電阻和接觸熱阻。上模塊金屬結(jié)構(gòu)件2下端設(shè)置有臺階孔，所述同