CN104868207A - 一种无源微带电路板背金方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种无源微带电路板背金方法，包括：a.提供待背金的无源微带电路板；b.设计用于对所述无源微带电路板进行背金的版图，所述版图的图形为该无源微带电路板中隔直电容线所在的区域；c.以所述版图为掩膜，对所述无源微带电路板进行背金；其中，背金区域为该无源微带电路板中除隔直电容线所在的区域以外的其他区域。本发明通过将微带线之间的接地底板即无源基板背金部分隔断，从而有效抑制微波信号的耦合效应，避免电路中引入更多的寄生参数，最终提高宽带微波功率模块性能。

Description

一种无源微带电路板背金方法

技术领域

本发明涉及微波电路领域，具体的，本发明涉及一种无源微带电路板背金方法。

技术背景

在雷达发射机系统、卫星通信以及各种通信导航电子战系统中，广泛采用微波宽带功率放大器。为了使电子战系统随时的迅速变换工作频率以达到克敌制胜的目的，要求系统的工作频率覆盖敌方电子系统的整个频率范围。宽带可款待工作是电子战系统的重要技术特点。雷达频段的电子站要求的工作带宽目前主要为1-18GHz，直到40GHz，将来扩展到100GHz以上。在对于多倍到十倍频程以上的带宽性能要求，微波混合集成电路是无能为力的，大多采用MMIC微波单片集成电路来完成，这就是超宽带微波功率模块制作，虽然使用MMIC使得器件的使用数量大大减少，但是由于各个电路元件互连引起的寄生效应、耦合效应以及微波的串扰，使得宽带电路的带宽性能以及稳定性能都受到限制，导致宽带微波功率模块性能遭遇瓶颈，难以有所提高。

目前当基于MMIC单片微波集成电路的宽带微波功率模块应用于微波频段时，由于高频率的微波信号与频率低的交流或直流信号有重大差别，存在由微波信号辐射所引起的一些耦合效应，并且随着频率的提高，这种效应对电路性能的影响将愈来愈大，使得宽带电路理论设计与实际调试的差距较大。

在宽带微波电路中，微带线作为元件相互之间的连接线，同时起到阻抗连接两级甚至多级微波单片集成电路的作用，需要完成电容的隔离，增益的叠加等任务。微带线由导体带、介质材料和底板三部分构成，底板通常接地以减小电磁场泄漏和微波信号辐射损失。虽然微带线的几何结构并不复杂，但是它的电磁场却是相当复杂。通常无源基板背面全部背金作为接地底板，但这样位于 电路元件两边的微带线接地底板将连接在一起，会引起微波信号的耦合效应，使得微波电路隔离度减小，引入电磁波的串扰。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种无源微带电路板背金方法，将微带线之间的接地底板即无源基板背金部分隔断，从而有效抑制微波信号的耦合效应，避免电路中引入更多的寄生参数，最终提高宽带微波功率模块性能。具体的，该方法包括：

a.提供待背金的无源微带电路板；

b.设计用于对所述无源微带电路板进行背金的版图，所述版图的图形为该无源微带电路板中隔直电容线所在的区域；

c.以所述版图为掩膜，对所述无源微带电路板进行背金；其中，背金区域为该无源微带电路板中除隔直电容线所在的区域以外的其他区域。

其中，所述无源微带电路板包括：

单片微波集成电路，用于实现无源微带电路板的电学功能；

微带线，用于连接相邻的单片微波集成电路；

无源基板，用于承载所述微带线；

隔直电容，用于消除单片微波集成电路之间的直流信号；

金属腔体，用于承载无源微带电路板中的各个部件。

其中，在步骤c中，对所述无源微带电路板进行背金的方法包括：

d.在所述无源微带电路板背面涂覆光刻胶；

e.以用于对所述无源微带电路板进行背金的版图为掩膜，将所述光刻胶图形化；

f.在所述无源微带电路板背面电镀金；

g.去除光刻胶。 

其中，在步骤e之后还包括步骤h：在所述无源微带电路板背面形成起镀层金属。

其中，形成起镀层金属的方法为溅射。

根据本发明提出的技术方案，有选择性的对微带线无源基板进行背金，将 微带线之间的接地底板即无源基板背金部分隔断，从而有效抑制微波信号的耦合效应，避免电路中引入更多的寄生参数，最终提高宽带微波放大模块的稳定性和功率特性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的一个实施例中无源微带电路板结构示意图；

图2(a)和2(b)为本发明提供的一个实施例中无源微带电路板中微带线结构示意图；

图3(a)和3(b)为本发明提供的一个实施例中无源微带电路板正面以及背面背金结构示意图；

图4(a)-4(f)为本发明提供的一个无源微带电路板背面背金流程图；

图5为本发明中的一个实施例中背金完成后所述无源基板电路板的俯视图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

本发明提出了一种无源微带电路板背金方法，将微带线之间的接地底板即无源基板背金部分隔断，从而有效抑制微波信号的耦合效应，避免电路中引入更多的寄生参数，最终提高宽带微波功率模块性能。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施例作详细描述。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和 处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

参考图1，图1为本发明提供的一个实施例中无源微带电路板结构示意图。如图1所示，所述无源微带电路板包括：单片微波集成电路103，用于实现无源微带电路板的电学功能；微带线105，用于连接相邻的单片微波集成电路；无源基板102，用于承载所述微带线；隔直电容104，用于消除单片微波集成电路之间的直流信号；金属腔体101，用于承载无源微带电路板中的各个部件。该无源微带电路板可用于任何宽带微波功率级连模块中。其中，单片微波集成电路103以及无源基板通过焊料焊接于金属腔体之上，隔直电容104通过导电胶黏附于微带线105中间达到隔离直流点的作用。导电胶将无源基板黏附在金属腔体101上，通过螺钉固定中。在微波链路中使用键合线将单片微波集成电路103与微带线105连接，最终成为串联结构。

如图2所示，其中，微带线105由导体带201、介质材料202和底板203三部分构成，底板通常接地以减小电磁场泄漏和微波信号辐射损失。通常无源基板电路板背面全部背金作为微带线的接地底板，如图2(a)所示，但这样位于电路元件两边的微带线接地底板将连接在一起，会引起微波信号的耦合效应，使得微波链路隔离度减小，形成电磁串扰，容易自激振荡。所以，本发明有选择性的对无源基板电路板进行背金，将微带线之间的接地底板即无源基板背金部分隔断，如图2(b)所示，从而有效抑制微波信号的耦合效应，避免电路中引入更多的寄生参数，最终提高宽带微波功率模块的稳定性能。

本发明无源微带电路板背金过程的具体设计流程如下：

1.根据指标要求选择合适的微波单片集成电路MMIC PA，主要是关注其输出功率、增益以及输入输出驻波等参数；根据指标要求选择微波链路拓扑结构，即采用串联结构，需要2级、3级甚至多级功率放大器达到指标要求；在本发明的一个实施例中，如图1所示，需要2级功率放大器。

2.根据所选择的微波宽带模块的拓扑结构使用AutoCAD工具设计无源基板的微波线电路板。

3.根据无源基板的微波线电路板的正面拓扑结构，有选择性的对无源基板的微波线电路板进行背金，即将微带线之间的接地底板区域不作背金处理，最终实现应用于宽带微波功率模块的无源基板微带线电路板背金方法。

4.测试分析。 

实验发现，在无源基板微带线电路板中，有选择性的对无源基板微带线电路板进行背金，将微带线之间的接地底板即电路印制板背金部分隔断，其结构如图3所示，即为与无源基板微带线电路板正面拓扑结构相对应的背金结构，对隔直电容所在的区域不作背金处理，可有效抑制微波信号的耦合效应，避免在电路中引入更多的寄生参数，最终提高宽带微波功率模块稳定性能。经实验验证，采用本发明所提出的背金方法，使微波宽带功率模块电路在DC－60GHz频段内均能稳定工作，无自激现象产生，满足了功率链路的增益叠加，实现了微波放大模块的性能。

具体的背金流程如图4所示，首先，提供需要背金的无源基板微带线电路板401，并如图4(a)所示，将该无源基板微带线电路板的正面用掩膜402进行保护，避免其在背金过程中受到损伤和污染；其次，如图4(b)所示，在该无源基板微带线电路板背面涂覆光刻胶403，并将光刻胶403图形化。

具体的，将所述光刻胶图形化包括以下步骤：首先，设计用于对所述无源微带电路板进行背金的版图，所述版图的图形为该无源微带电路板中隔直电容线所在的区域；其次，将所述版图制为掩膜版，并以所述掩膜版对所述光刻胶4.3进行显影和刻蚀等步骤，将掩膜版上的图形转移至光刻胶上，如图4(c)所示；其中，光刻完成后，电路板401上未被光刻胶4.3覆盖的区域为该无源微带电路板中除隔直电容线所在的区域以外的其他区域。

接下来，在所述无源基板微带线电路板401背面形成起镀层金属404，如图4(d)所示；所述起镀层金属404的作用在于形成后续步骤中电镀金的种子层。其中，形成起镀层金属的方法为溅射。接下来，在所述无源微带电路板背面电镀金405，如图4(e)所示，在此过程中，由于光刻胶403的存在，被光刻胶403所覆盖的区域上的起镀层金属404和金405均形成于光刻胶403上方。最后，如图4(f)所示，去除光刻胶403，同时，位于所述的光刻胶403上方的起镀层金属404和金405也随之剥落，完成选择性背金。

图5为本发明中的一个实施例中背金完成后所述无源基板电路板的俯视图，可以看出，与现有技术不同的是，背金区域没有全部覆盖，而是选择性的覆盖电路板背部，暴露出隔直电容之间的接地底板。通过本发明提出技术方案，有 选择性的对无源基板电路板进行背金，将隔直电容之间的接地底板即无源基板的背金部分隔断，使微波宽带功率电路的隔离度得到显著提高，模块实现了2级电路甚至3级功率链路的级连，电路性能稳定，无自激现象产生，抑制微波信号的耦合效应，进而提高宽带微波功率模块的性能。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。

此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

Claims (5)

1.一种无源微带电路板背金方法，其特征在于，包括：

a.提供待背金的无源微带电路板；

b.设计用于对所述无源微带电路板进行背金的版图，所述版图的图形为该无源微带电路板中隔直电容线所在的区域；

c.以所述版图为掩膜，对所述无源微带电路板进行背金；其中，背金区域为该无源微带电路板中除隔直电容线所在的区域以外的其他区域。

2.根据权利要求1所述的无源微带电路板背金方法，其特征在于，所述无源微带电路板包括：

单片微波集成电路，用于实现无源微带电路板的电学功能；

微带线，用于连接相邻的单片微波集成电路；

无源基板，用于承载所述微带线；

隔直电容，用于消除单片微波集成电路之间的直流信号；

金属腔体，用于承载无源微带电路板中的各个部件。

3.根据权利要求1所述的无源微带电路板背金方法，其特征在于，在步骤c中，对所述无源微带电路板进行背金的方法包括：

d.在所述无源微带电路板背面涂覆光刻胶；

e.以用于对所述无源微带电路板进行背金的版图为掩膜，将所述光刻胶图形化；

f.在所述无源微带电路板背面电镀金；

g.去除光刻胶。

4.根据权利要求3所述的无源微带电路板背金方法，其特征在于，在步骤e之后还包括步骤h：在所述无源微带电路板背面形成起镀层金属。

5.根据权利要求4所述的无源微带电路板背金方法，其特征在于，形成起镀层金属的方法为溅射。