60 GHz贴片天线用低温共烧陶瓷基板的微机械加工

60 GHz贴片天线用低温共烧陶瓷基板的微机械加工

内容简介：为有效提升60 GHz贴片天线及阵列的辐射带宽,提出利用微机械手段加工天线的低温共烧陶瓷(LTCC)基板.通过微切削方法在特定生瓷层上制作贯通结构,充填可挥发牺牲材料,完成基板叠压、烧结,待牺牲层升华排净后最终构成三维微结构.设计、制备了悬臂梁、围框结构和微管道等工艺样品.对天线设计电性能进行全波分析,并测试了微流道散热特性.实验结果表明:提出的方法成功解决了不同轴系各方向收缩率不一致、空腔塌陷等工艺问题,制作出的悬臂梁与围框尺寸高宽比达4∶1,总长为12 mm,总层厚为1.4 mm;内嵌微流道横截面为200 μm× 200 μm,长度达25 cm以上;内部光滑,基板表面贴装发热功率密度达2 W/cm2的功率器件时提供40 K以上的冷却能力;基板经过微机械加工后,天线的辐射带宽可从2.7 GHz增加到5.3 GHz,而增益的损失甚微.这些结果显示,用简单、低成本的微机械加工方法可在不显著增加制造成本的情况下有效扩增毫米波贴片天线的辐射带宽,为贴片天线阵中有源发射功率器件的设计和贴片天线的三维高密度集成提供了有效的技术支持.

作者：缪旻, 张小青, 姚雅婷, 沐方清, 胡独巍,

关键词：陶瓷微机械加工, 低温共烧陶瓷基板, 毫米波, 贴片天线,