微波毫米波三維高密度SIP技術(shù)研究.pdf

1、封裝作為半導(dǎo)體芯片的輔助手段，是實(shí)現(xiàn)高密度多樣化電子信息設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，目前采取的封裝手段和封裝方式越來(lái)越無(wú)法滿足系統(tǒng)使用要求，多功能、小型化、高集成度成為封裝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。采用三維集成技術(shù)，將多種不同尺寸、不同功能的有源或無(wú)源器件立體集成在同一封裝中從而構(gòu)成系統(tǒng)集成的系統(tǒng)級(jí)封裝(SystemInPackage)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其中微波毫米波領(lǐng)域的系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)更是國(guó)內(nèi)外研究前沿和熱點(diǎn)。
　　本文在廣泛

2、調(diào)研和跟蹤國(guó)內(nèi)外系統(tǒng)級(jí)封裝在微波毫米波領(lǐng)域研究動(dòng)態(tài)基礎(chǔ)上，結(jié)合小型化T/R組件應(yīng)用需求，利用LTCC多層基板研制出多種可應(yīng)用于機(jī)載、星載等領(lǐng)域的小型化T/R組件，體現(xiàn)了SIP技術(shù)在微波毫米波領(lǐng)域的巨大優(yōu)勢(shì)。
　　本文首先闡述了該項(xiàng)目的研究背景，回顧了系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，說(shuō)明了系統(tǒng)級(jí)封裝的概念和研究方法。針對(duì)系統(tǒng)級(jí)封裝急需解決的板內(nèi)垂直互連問(wèn)題進(jìn)行理論分析，電路設(shè)計(jì)、三維仿真和實(shí)驗(yàn)制作，解決了三維垂直傳輸中微波信號(hào)的不連

3、續(xù)性問(wèn)題，并利用該垂直互連電路改進(jìn)傳統(tǒng)的X波段T/R組件結(jié)構(gòu)，減小組件體積并簡(jiǎn)化了組件安裝方式。
　　針對(duì)系統(tǒng)級(jí)封裝三維立體集成要求，分別利用BGA和LGA技術(shù)設(shè)計(jì)完成兩種板間垂直互連方式，理論分析了兩種互連結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，提取了垂直互連結(jié)構(gòu)等效電路模型。針對(duì)衛(wèi)星通信線極化天線應(yīng)用背景，提出一種自調(diào)整線極化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用板間垂直互連結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并制造該種小型化雙輸出發(fā)射模塊，研究分析并設(shè)計(jì)了線極化天線所需模塊、子線陣及最終滿陣，并對(duì)該線

4、極化發(fā)射相控陣進(jìn)行遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，該相控陣性能良好，可通過(guò)電控自行調(diào)整線極化方向，可廣泛應(yīng)用于線極化衛(wèi)星通訊系統(tǒng)。針對(duì)毫米波高密度多通道集成T/R組件，將MMIC芯片埋置于LTCC腔體內(nèi)，設(shè)計(jì)完成兩種共面波導(dǎo)-帶狀線過(guò)渡結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多重腔體MMIC芯片間互連。利用砷化鎵工藝提出了一種新穎的測(cè)試方法，對(duì)毫米波無(wú)源結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確測(cè)試，并采用剝離技術(shù)對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)剝離，從而得到精確測(cè)試結(jié)果。最終利用LTCC技術(shù)研制完成多通道毫米波T

5、/R組件，測(cè)試結(jié)果表明，該毫米波組件體積小、集成度高、性能優(yōu)異，一致性較好。針對(duì)毫米波組件熱問(wèn)題，利用紅外熱成像分析儀對(duì)組件功率放大器進(jìn)行熱測(cè)試分析，同時(shí)采用熱仿真軟件Flotherm進(jìn)行熱仿真，仿真與測(cè)試結(jié)果表明該組件溫度可控，散熱良好，滿足系統(tǒng)使用要求。最后通過(guò)熱仿真軟件對(duì)不同大小、不同位置的通孔排布進(jìn)行研究，對(duì)小型化高密度組件的熱設(shè)計(jì)提供一定的思路和幫助。
　　本文針對(duì)三維集成組件進(jìn)行研究，將每一層封裝電路上下疊層安裝起來(lái)，