摘要：为有效提升60GHz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12mm,总层厚为1.4mm;内嵌微流道横截面为200μm×200μm,长度达25cm以上;内部光滑,基板表面贴装发热功率密度达2W/cm2的功率器件时提供40K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2.7GHz增加到5.3GHz,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。

摘要：随着系统级封装(SIP)所容纳的电子元器件和集成密度迅速增加,传统的散热方法(热通孔、风冷散热等)越来越难以满足系统级封装的热管理需求。低温共烧陶瓷(LTCC)作为常见的封装基板材料之一,设计并研制了三种内嵌于LTCC基板的微流道,其中包括直排型、蛇型和螺旋型微流道(高度为0.3mm,宽度分别为0.4,0.5和0.8mm)。通过数值仿真和红外热像仪测试相结合的方式分析了微流道网络结构、流体质量流量、雷诺数、材料热导率对内嵌微流道LTCC基板换热性能的影响,实验结果表明:当去离子水的流量为10mL/min,热源等效功率为2 W/cm^2时,直排型微流道的LTCC基板最高温度在3.1kPa输入泵压差下能降低75.4℃,蛇型微流道的LTCC基板最高温度在85.8kPa输入泵压差下能降低80.2℃,螺旋型微流道的LTCC基板最高温度在103.1kPa输入泵压差下能降低86.7℃。在三种微流道中,直排型微流道具有最小的雷诺数,在相同的输入泵压差下有最好的散热性能。窄的直排型微流道(0.4 mm)在相同的流道排布密度和流体流量时比宽的微流道(0.8mm)能多降低基板温度10℃。此外,提高封装材料的热导率有助于提高微流道的换热性能。