專(zhuān)利名稱(chēng)：微波元件封裝的連接構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微波通訊的芯片封裝結(jié)構(gòu)。特別是適用于高頻回路的芯片封裝。
背景技術(shù)：
濾波器是微波通訊系統(tǒng)中的一個(gè)重要元件，它具有過(guò)濾噪聲、使通訊信號(hào)清晰的功用。使用高溫超導(dǎo)薄膜制成的濾波器，在微波頻段(1GHz，77K)時(shí)的阻抗(0.003mΩ)比傳統(tǒng)的金屬銅(3mΩ)小1000倍，因此具有很高的品質(zhì)因子(低阻抗)、低插入損失及高選擇性的特點(diǎn)，使在頻率需求日益增加的微波通訊中，得以充分發(fā)揮，解決頻率資源不足而衍生電波干擾的問(wèn)題。所以美、日等先進(jìn)國(guó)家分別已投入研發(fā)并開(kāi)始將高溫超導(dǎo)薄膜制成的濾波器應(yīng)用于無(wú)線通訊基地臺(tái)的接收系統(tǒng)上。
基地臺(tái)使用高溫超導(dǎo)濾波器之后，可有效抑制頻率外電波訊號(hào)之干擾，并充分利用有限頻率的資源，增加基地臺(tái)的覆蓋面積及降低噪聲的干擾，提高通話品質(zhì)；并可降低手機(jī)的發(fā)射功率，大幅減少電磁波輻射對(duì)人腦的影響，達(dá)到綠色環(huán)保的要求。超導(dǎo)濾波器是目前最能有效解決上述頻率資源不足而造成通訊品質(zhì)下降的方法之一。
微波帶(Microwave band)與微帶線(Microstrip line)是較常被使用的傳送線路(Transmission line)。而使用高溫超導(dǎo)薄膜制作的濾波器多為微帶線的平面結(jié)構(gòu)。所謂微帶線結(jié)構(gòu)即是在絕緣體基板A的材料上層鍍上超導(dǎo)薄膜，制作出濾波器的圖形微帶線B；下層同樣鍍上超導(dǎo)薄膜，作為接地層C(如圖1所示)。當(dāng)微波信號(hào)進(jìn)入時(shí)，微帶線B結(jié)構(gòu)可視為橫向電磁波，電波沿著上層超導(dǎo)薄膜濾波器與下層接地層C之間傳遞，而磁波則環(huán)繞在上層超導(dǎo)薄膜周?chē)?循環(huán)型的磁波)，為使電磁波訊號(hào)傳遞減少影響，用全波電磁仿真軟件EM進(jìn)行仿真時(shí)，在超導(dǎo)薄膜濾波器上面預(yù)先保留一空氣層高度，作為電磁波傳遞范圍。由于像在這樣的微帶線線路上，電磁波訊號(hào)傳遞時(shí)，在其周?chē)嬖谥姶挪ㄐ孤┑默F(xiàn)象(電磁波分布)，因此芯片中的微帶線與IC外部電路間的同軸傳輸線連接時(shí)，必須盡可能減少傳送型式不一致的情形發(fā)生(電磁波不是一定型態(tài)的波)，而造成電磁波能量損失。也因此在進(jìn)行芯片封裝的同時(shí)，其空間高度須符合原先計(jì)算仿真的空氣層高度，以降低傳送線路在途中對(duì)空間產(chǎn)生不必要的電磁波泄漏。此外像這種微帶線線路的上面是空氣，電波和磁波通過(guò)空氣和絕緣體基板A兩種不同的媒質(zhì)進(jìn)行傳遞，稱(chēng)為準(zhǔn)TEM型式(Quasi-Transverse Electromagnetic Mode)。
通?；錋上的微帶線輸入輸出線路(Input-output line)與外部導(dǎo)體(External lead)的同軸連接器(Coaxial connector)E接合時(shí)，根據(jù)不同的連接器型式有不同的接合方法；其中一種是為了減少連接器E內(nèi)的金屬細(xì)針(Center pin)E2長(zhǎng)度，而將含有螺絲固定孔的平板E1直接鑲?cè)虢饘俸凶?Metallic housing)D的側(cè)壁上(如圖2所示)。然而此種接合方式是先將連接器E的平板E1下端以螺絲固定在金屬盒子D的機(jī)構(gòu)側(cè)壁，接著將連接器內(nèi)的金屬細(xì)針E2以引線接合方式或焊接方式接合在芯片的微帶線上，完成接合后再將連接器E的平板E1上端以螺絲鎖在金屬盒子機(jī)構(gòu)的上蓋板，此時(shí)若機(jī)構(gòu)制作精密度不良或焊接作業(yè)產(chǎn)生問(wèn)題，則可能造成連接器的平板E1上的上螺絲固定孔與金屬盒子D的上蓋板螺絲孔位置無(wú)法完全吻合；而為了固定好連接器，連接器的平板上端可能因?yàn)閷⒙萁z鎖緊于金屬盒子機(jī)構(gòu)的上蓋板的同時(shí)造成連接器移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使連結(jié)器內(nèi)的金屬細(xì)針從已完成焊接在芯片的微帶線上脫離或接觸不良，容易形成電磁波傳遞的不連續(xù)現(xiàn)象。
另一方面，具有微帶線結(jié)構(gòu)的微波元件固定在金屬盒子機(jī)構(gòu)的接合方式，一般是以焊接方式導(dǎo)通基板下層的超導(dǎo)材料接地層與金屬盒子。由于焊接作業(yè)多為人工進(jìn)行，有作業(yè)煩瑣、冗長(zhǎng)的問(wèn)題(例如加熱、清洗、...等)。而且焊接作業(yè)因作業(yè)員本身技術(shù)程度的不同，容易造成焊接的金屬量、加熱時(shí)間的差異，導(dǎo)致超導(dǎo)接地層與金屬盒子的內(nèi)壁接觸不良，而無(wú)法充份顯現(xiàn)接地層的功能，因此亦直接影響了電磁波傳遞的連續(xù)性。此外在接合位置處如果含有殘留焊接金屬量的渣，則在須更換芯片的情形下，容易造成芯片再連接的困難。請(qǐng)參考1992年3月13日的日本特許公開(kāi)平成第04-81102號(hào)專(zhuān)利案。
除此之外，在高頻動(dòng)作的元件，以焊接接合會(huì)產(chǎn)生等效電容的效應(yīng)，而引線接合法則會(huì)產(chǎn)生等效電感的效應(yīng)，但是這些寄生效應(yīng)因?yàn)檫^(guò)于復(fù)雜而無(wú)法在設(shè)計(jì)上預(yù)先做精確的估計(jì)，因此通常將其歸屬于整體誤差(如加工誤差、材料參數(shù)誤差等)。基于此，對(duì)為了減少芯片上的輸入輸出線路與外部線路的位置接合偏差及降低其等效電容或等效電感的效應(yīng)，以增加電磁波傳遞的連續(xù)性，進(jìn)而降低濾波器元件的噪聲的簡(jiǎn)易封裝連接機(jī)構(gòu)提供的需要即因應(yīng)而生。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種連接作業(yè)簡(jiǎn)單、連接可信度高的微波芯片封裝的連接結(jié)構(gòu)。其特別適用于高頻回路的濾波器封裝。本發(fā)明的封裝結(jié)構(gòu)除了可降低芯片與外部電路間的接合位置偏差外，還可減少焊接接點(diǎn)，降低因高頻所產(chǎn)生的不必要的寄生效應(yīng)，以減少電磁波傳遞的不連續(xù)性對(duì)濾波器元件所需的頻率響應(yīng)特性的影響。
本發(fā)明的元件封裝連接結(jié)構(gòu)，是經(jīng)過(guò)精密的機(jī)械加工，在金屬盒子的側(cè)壁上制作一固定片，將同軸連接器插入金屬盒子側(cè)壁的凹處時(shí)，使連接器上部的螺絲固定孔能簡(jiǎn)易地固定在此固定片上，而不需將上述連接器的上螺絲固定孔強(qiáng)制鎖在金屬盒子機(jī)構(gòu)的上蓋板上。換言之，在進(jìn)行芯片與外部電路間的接合及電磁波遮蔽的配置時(shí)，先將芯片置入于金屬盒子內(nèi)的凹槽，再以4.3mm厚的黃銅構(gòu)成的兩片內(nèi)凹形態(tài)壓板，先后置入于芯片的兩邊微微固定芯片，并利用螺絲將壓板固定于金屬盒子底座的同時(shí)，將芯片也固定在金屬盒子的底座，再將連接器固定在金屬盒子的側(cè)壁上，以引線接合法或焊接方式將連接器內(nèi)金屬細(xì)針(中心導(dǎo)體)接合在芯片的微帶線上。由于連接器是完全固定在金屬盒子的側(cè)壁后，才進(jìn)行與芯片的連接，因此芯片的微帶線與同軸連接器的金屬細(xì)針的連接可形成良好的作業(yè)接合，減少電磁波傳遞的不連續(xù)所造成的損失。之后，將板狀的金屬上蓋板蓋于金屬盒子上方的開(kāi)口部份，再鎖上螺絲，并連同內(nèi)凹狀的壓板將芯片一同固定于金屬盒子的底座，完成最后的固定連接。通過(guò)該機(jī)械接合加以固定芯片于金屬盒子的方式，可使芯片接地層與金屬盒子的內(nèi)壁接近面與面的接觸，實(shí)際達(dá)到接地效果。減少因焊接接合電磁波傳遞不連續(xù)的影響。同時(shí)并完成芯片上電磁波的遮蔽。
本發(fā)明的芯片封裝結(jié)構(gòu)可降低芯片與外部電路間，因阻抗不匹配現(xiàn)象(Impedance unmatching)所造成的回波損耗(Return loss)，而影響所需頻率響應(yīng)(Frequency response)特性。


圖1為現(xiàn)有微帶線結(jié)構(gòu)的濾波器的前視斷面圖。
圖2為現(xiàn)有微帶線結(jié)構(gòu)的濾波器的側(cè)視斷面圖。
圖3A為本發(fā)明的金屬盒子結(jié)構(gòu)的俯視平面圖。
圖3B為圖3A沿A-A切線的平面剖視圖。
圖3C為圖3A沿B-B切線的平面剖視圖。
圖4A為本發(fā)明的壓板的前視平面剖視圖。
圖4B圖4A的俯視圖。
圖5A為本發(fā)明的濾波器芯片封裝結(jié)構(gòu)的前視平面剖視圖。
圖5B為圖5A的俯視平面圖。
圖中1金屬盒子4螺絲10底座 5微波芯片101內(nèi)空間6固定片11側(cè)壁 61螺孔12凹處 7連接器121螺孔 71平板13螺孔 A絕緣基板14斜面 B微帶線2壓板C接地層21通孔 D金屬盒子22缺口 E同軸連接器23斜面 E1平板3蓋板E2金屬細(xì)針
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的特征能明顯易懂，以下，以一實(shí)施例并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明所提供的封裝結(jié)構(gòu)包括有一金屬盒子1(如圖3A至圖3C所示)、二個(gè)壓板2(如圖4A至圖4B所示)、一蓋板3、一固定片6與一微波芯片5。所述的金屬盒子1的上方具有一內(nèi)空間101，該內(nèi)空間101的下面定義為底座10，在底座10上的適當(dāng)位置設(shè)置復(fù)數(shù)個(gè)螺孔13。內(nèi)空間101的相對(duì)兩側(cè)面最好形成為斜面14。金屬盒子1的相對(duì)兩個(gè)外表面分別設(shè)置一凹處12，該凹處12的底面則設(shè)置螺孔121。
參閱圖4A及圖4B所示，所述壓板2最好采用厚度為4.3mm的黃銅制成；在該壓板2的一側(cè)形成為對(duì)應(yīng)于所述金屬盒子1的斜面14的斜面23；相對(duì)于該斜面23的另一邊下方則設(shè)置一缺口21，該缺口21的高度幾乎等于所要組裝的芯片的厚度；在壓板2上、下面之間則設(shè)置數(shù)個(gè)貫穿的通孔22。
參閱圖5A所示，所述蓋板3以金屬材料制成，該蓋板3的相對(duì)兩側(cè)形成為具有對(duì)應(yīng)于金屬盒子1的兩側(cè)斜面14的斜度；蓋板3上也設(shè)有對(duì)應(yīng)于所述螺孔13位置的洞孔。
利用前述的元件，在進(jìn)行芯片與外部電路間的接合及電磁波遮蔽的組裝時(shí)，首先將芯片5置入金屬盒子1內(nèi)的底座10上的凹槽，再以二片壓板2先后置入于芯片5的兩邊，通過(guò)金屬盒子1的兩斜面14與壓板2的斜邊的導(dǎo)引作用，促使兩壓板2在放入金屬盒子1內(nèi)的過(guò)程中往彼此方向靠近，致使兩壓板2的相對(duì)應(yīng)一側(cè)的缺口21分別接觸于芯片5兩側(cè)的上面與端邊而微微固定芯片，再將連接器7的平板71套入金屬盒子1側(cè)壁外表面的凹處12內(nèi)，以及在金屬盒子1的內(nèi)側(cè)面設(shè)置一具有螺孔61的固定片6后，再以螺絲穿過(guò)連接器7的洞孔與凹處12底面的洞孔121而鎖入固定片6的螺孔61，然后以引線接合法或焊接方式將連接器內(nèi)的金屬細(xì)針(中心導(dǎo)體)接合于芯片5的微帶線上。而在進(jìn)行最后的組裝過(guò)程時(shí)，將板狀的金屬蓋板3覆蓋于金屬盒子1上方的開(kāi)口部份，并利用螺絲4穿過(guò)蓋板3的洞孔與壓板2的通孔22而鎖入底座10上的螺孔13，使得壓板2牢固地將芯片5固定于金屬盒子1的底座10上(如圖5A及圖5B所示)。通過(guò)此機(jī)械接合加以固定芯片在金屬盒子的方式，可使芯片接地層與金屬盒子的內(nèi)壁能接近面與面的接觸，實(shí)際達(dá)到接地效果，減少額外的磁場(chǎng)泄漏。同時(shí)并完成芯片上電磁波的遮蔽。減少因焊接接合電磁波傳遞不連續(xù)的影響。
由以上的例子可知，本發(fā)明的濾波器芯片封裝結(jié)構(gòu)除了可降低芯片與外部電路間的接合位置偏差的外，更可減少芯片的焊接接點(diǎn)，降低因高頻所產(chǎn)生不必要的寄生效應(yīng)，以減少電磁波傳遞的不連續(xù)性對(duì)濾波器元件所需的頻率響應(yīng)的影響，提高產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。
本發(fā)明的簡(jiǎn)單化(降低接合偏差)、高性能(減少焊接接點(diǎn)，增加可信度)濾波器芯片封裝結(jié)構(gòu)，特別適合于需高速度數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o(wú)線通訊基地臺(tái)接收系統(tǒng)中的濾波器。
雖然本發(fā)明依上述實(shí)例說(shuō)明，但并非據(jù)以限制本發(fā)明的范圍。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明的精神及特點(diǎn)的情況下，所作的各種修改均不脫離本發(fā)明的范圍。例如將微帶線線路改為共平面形線路(Coplanar line)等公知的平面結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種微波元件封裝的連接構(gòu)造，包括金屬盒子，其上面具有內(nèi)空間，該金屬盒子的側(cè)壁外表面具有凹處，該凹處設(shè)有貫穿的洞孔，所述金屬盒子的底座上面具有螺孔；固定片，設(shè)有對(duì)應(yīng)于所述金屬盒子的洞孔的螺孔，并且將該固定片設(shè)于所述金屬盒子的側(cè)壁內(nèi)面；芯片，其設(shè)在所述金屬盒子內(nèi)的底座上；壓板，其一側(cè)的下 方具有缺口，該缺口的高度幾乎等于所述芯片的厚度，該壓板設(shè)有上下貫穿的通孔，將二壓板置 于所述金屬盒子中，并使所述缺口接觸于所述芯片的相對(duì)兩端上面與側(cè)端；同軸連接器，其金屬細(xì)針連接固定于所述芯片；蓋板，具有對(duì)應(yīng)所述壓板的通孔的洞孔，該蓋板覆蓋于所述金屬盒子的內(nèi)空間上方并且接觸于所述壓板，通過(guò)螺絲穿過(guò)所述洞孔與壓板的通孔而鎖入所述金屬盒子的底座的螺孔，以將芯片固定于該金屬盒子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波元件封裝的連接構(gòu)造，其特征在于，所述金屬盒子的內(nèi)空間的相對(duì)兩側(cè)面形成為斜面，而且所述壓板的相對(duì)于所述缺口的一側(cè)為對(duì)應(yīng)于所述斜面的斜邊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波元件封裝的連接構(gòu)造，其特征在于，所述芯片的上層為超導(dǎo)薄膜的濾波器的微帶線圖形，下層為超導(dǎo)薄膜接地層。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用高溫超導(dǎo)薄膜制成微帶線結(jié)構(gòu)的濾波器芯片封裝結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的濾波器封裝結(jié)構(gòu)設(shè)有用來(lái)固定連接器的上部螺絲固定孔的固定片，使高頻同軸連接器插入金屬盒子側(cè)壁的凹處時(shí)得以固定。除了可降低芯片與外部電路間的接合位置偏差所造成的阻抗不匹配現(xiàn)象外，利用內(nèi)凹設(shè)計(jì)的壓板將芯片固定于金屬盒子的連接方式，除了增加芯片固定的穩(wěn)定度外，更可使芯片接地層與金屬盒子的內(nèi)壁呈現(xiàn)接近面與面的接觸，確實(shí)達(dá)到接地效果。本發(fā)明的封裝結(jié)構(gòu)同時(shí)可減少芯片的焊接接點(diǎn)，降低因高頻所產(chǎn)生不必要的寄生效應(yīng)，以減少電磁波傳遞的不連續(xù)性對(duì)濾波器元件所要的頻率響應(yīng)特性的影響，提高產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。
文檔編號(hào)H01P1/20GK1581568SQ0314962
公開(kāi)日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2003年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月1日
發(fā)明者楊錦成, 陳國(guó)鋕, 竺培圣, 鄭玄峰 申請(qǐng)人:超導(dǎo)國(guó)際科技股份有限公司