基于LTCC工艺的YIG调谐滤波器小型化驱动器

提出了一种YIG调谐滤波器专用、基于低温共烧陶瓷(LTCC)工艺的小型化驱动器,其采用系统化封装SIP方案,体积缩小至常规小型化驱动器的1/4,以LTCC工艺技术制作的陶瓷基板为主载板、氮化铝基板为大功率元件载板,通过高密度SIP集成电容、电阻、集成电路裸芯的方式,实现驱动器的小型化。通过对基板特性分析、热源的计算与仿真、电流温度补偿,有效解决了小型化驱动器的电流温度漂移,使其电流温度漂移小于±0.5 mA,驱动器对YIG调谐器件(滤波器调谐灵敏度为20 MHz/mA)的频率温度漂移影响值小于±10 MHz,满足了YIG调谐器件的小型化驱动需求。

LTCC/LTCF多层片式器件自动建模技术

针对LTCC/LTCF多层片式器件设计效率低下的问题,提出采用IronPython脚本语言实现自动化的版图检查和仿真建模的技术。介绍了多层片式器件的设计流程,采用VS2013+PTVS编程平台,开发了基于IronPython的脚本程序控制ANSYS EM软件,实现自动导入版图文件和自动建模,重点介绍脚本流程和处理图层信息的关键算法。应用于LTCF微磁变压器、LTCC电感器、片式共模滤波器等多层片式结构器件的设计,可显著提升设计效率。

一种L波段新型LTCC滤波器的实现

基于滤波器技术指标,综合分析低温共烧多层陶瓷(LTCC)滤波器中集总、分布两种设计方案的优劣势,提出了一种集总元件和分布元件结合的电路,即两端电路采用集总元件,中间电路采用分布元件,并在建模中优化了元件特性。经过三维电磁软件仿真与工艺加工制作,发现该集总元件和分布元件结合的设计实现了L波段11%相对带宽下插入损耗3 dB以内,回波损耗20 dB以上,近端抑制60 dB以上,远端至X波段无明显寄生通带。测试结果、电路仿真结果和电磁场仿真结果一致性良好。

低温共烧铁氧体(LTCF)微磁变压器及其应用

针对传统绕线变压器体积大、高度高、可靠性低等问题,介绍了采用低温共烧铁氧体(LTCF)工艺实现的新型微磁变压器,可解决传统变压器发展遇到的诸多问题,大幅度降低体积,提高可靠性。典型应用于信号隔离、高电压电源、微小功率DC/DC电源等系统。重点讨论了LTCF微磁变压器应用于高电压电源时的输出电压、工作模式、吸收钳位电路设计等问题。

国产G200型LTCC生瓷带应用研究

为了推动低温共烧陶瓷(LTCC)生瓷带的国产化进程,同时系统深入地研究国产LTCC生瓷带的工艺加工性能和工程化应用,以进口LTCC浆料和自主研发的G200型LTCC生瓷带为研究对象,采用LTCC工艺制作测试基板,设计一系列应用验证实验方案,测试并研究G200型LTCC生瓷带的印刷精度、尺寸稳定性、烧结收缩率以及浆料共烧匹配性等关键性能。通过优化生瓷带的预热工艺、导体印刷等工艺参数,选择合适的基板放大系数及基板层数,使制作的LTCC基板产品达到实际应用要求。

基于对称型双谐振电路的LTCC温湿传感器

为了实现高温、恶劣环境下温度和湿度复合参数测量,设计了一种基于对称型双谐振电路的双参数传感器。该传感器采用了一种独特的对称型双谐振电路,可解决多参数间物理性串扰的难题。首先通过高频结构模拟器(HFSS)对传感器电场进行仿真,采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术对传感器进行制备,最后搭建温度和湿度平台测试并验证了传感器的可行性。测试结果表明,两个被测参数的谐振频率彼此完全独立、解耦,其中传感器的最高测试温度为500℃,随着温度的升高,温度灵敏度逐渐升高,在25~300℃、300~400℃和400~500℃范围内,温度灵敏度分别约为0.0116、0.0259和0.0493 MHz/℃,湿度灵敏度约为0.043 MHz/%RH,传感器对温度和湿度测量均表现出了良好的敏感特性。

一种大尺寸LTCC基板钎焊型铝硅金属外壳的设计

本文阐述了大尺寸LTCC基板钎焊型铝硅金属外壳设计的基本要点,并通过有限元分析和试验相结合的方式,论证了设计要点的合理性。研究结果表明,合理的设计应是限定激光封焊区域的宽度和深度,同时增加铝硅外壳钎焊区域的厚度。

纳秒/皮秒激光加工CaSiO_(3) LTCC的可行性对比研究

围绕硅酸钙低温共烧陶瓷叠层基板难加工的问题,对比纳秒和皮秒激光加工对CaSiO_(3) LTCC的影响、激光作用后的成分以及不同激光参数下CaSiO_(3) LTCC的烧蚀特性,通过硬度变化评价两种激光加工的可行性。结果表明:两种激光加工后的区域皆呈现出粉末层及重铸层的叠加,重铸层产物均为CaSiO_(3),皮秒激光加工后的形貌优于纳秒加工后的形貌;纳秒和皮秒的烧蚀深度分别在97.2~442.6μm和161.7~461.7μm范围内,随激光功率的增加以及速度和填充间距的减小,烧蚀深度基本呈线性增加的趋势,激光功率是影响烧蚀深度的主要因素;皮秒激光作用后的表面粗糙度整体比纳秒激光更低,化学铣切后最小可达6.41μm;纳秒作用后表面热影响区硬度分别下降72.0%~77.2%,较皮秒激光加工更利于后续机加工处理。

基于LTCC技术的TR组件失效分析

对某Ku频段4通道TR组件在后续客户使用过程中出现的异常导通现象,进行故障定位。通过机理分析与各种检测手段,认为在电磁场、温度、湿度等综合应力作用下LTCC基板内部存在银离子迁移导致的绝缘电阻下降甚至短路等失效模式是造成该TR组件异常导通的根本原因。根据分析结果,提出改进措施。

Ka波段LTCC一体化集成基板的关键技术

Ka波段LTCC一体化集成基板由于工作频率高,对LTCC基板加工工艺和加工精度提出了更高的要求。通过对LTCC基板制造关键工艺的分析、改进和优化,实现了高精度高可靠的LTCC基板制造。通过Ka波段LTCC基板研发工艺和测试平台的建设,部分关键指标有所提高,满足了毫米波段产品的批量生产对产品一致性和可靠性的较高需求。

一种新型宽带小型化低损耗LTCC滤波器

根据滤波器技术要求,从原理层面将滤波器电路与数学公式相结合。通过广义切比雪夫函数确定了传输零点的频率再通过输入导纳公式确定了产生传输零点的元件取值,进而得到滤波电路。同时,证明了传输零点的添加不会改变通带特性。基于低温共烧多层陶瓷三维封装的工艺特性,对电路进行建模与分析,优化了滤波器电磁特性,最终得到封装尺寸为1206(3.2 mm×1.6 mm)的两款带通滤波器。滤波器30 dB矩形度(BW30dB/BW1dB)在1.75以内。低损耗的滤波器插入损耗在1.2 dB以内。高抑制的滤波器在1.68f0~2.5f0频率范围内,带外抑制在40 dB以上。该滤波器满足了无线通信系统对滤波器小型化、低损耗的要求。

基于压力辅助烧结方法改善LTCC基板翘曲的研究

低温共烧陶瓷(LTCC)基板普遍存在翘曲问题。由于不同材料和结构的LTCC基板的翘曲存在差异性,基于基板材料和结构方面改善翘曲的办法存在一定的局限性。提出1种新型的压力辅助烧结方法,该方法通过将耐高温压片和LTCC基板相结合,能够有效改善基板翘曲,同时满足基板的可靠性要求。不同厚度的耐高温压片能够平衡基板翘曲和扭曲之间的关系,从而确保LTCC基板形态稳定。压力辅助烧结方法为改善LTCC基板翘曲提供了新的思路。

LTCC基板微通道进出口布局结构散热性能仿真分析

微通道作为微集成系统的主流散热渠道,与其结构相关的多种因素会影响系统的散热性能,进而影响整个系统的正常工作。为研究微通道流体进出口布局结构对微系统散热性能的影响,采用ANSYS有限元数值仿真软件建立了一种采用LTCC基板的微波TR组件三维有限元模型,通过仿真分析研究了该组件微通道流体4种进出口布局结构的散热性能。研究结果表明,4种微通道流体进出口布局结构中通道内流体在进水口处的压强最大,在出水口处的压强最小;对角方式进出口布局结构中流体压强损失最大,流速、压强分布均匀性相对较差,中间方式进出口布局结构中微通道内流体的流速、压强分布相对其他3种较均匀,整体的压强损失最小。在边界条件一致、组件芯片功率相同的情况下,4种流体进出口布局结构仿真结果表明中间方式的微通道进出口布局结构整体热量分布较均匀,没有出现明显的热量集中现象,综合散热性能较好。

一种基于LTCC技术的3 dB电桥设计与制作

针对当前通信系统对3 dB电桥等多种无源器件多频带和小型化等要求,利用低温共烧陶瓷(LTCC)工艺设计了一款具有新型结构的3 dB 90°电桥,采用蛇形和螺旋宽边耦合带状线的方式,实现了电桥的小型化和超宽带。通过软件ANSYS HFSS对电桥进行三维建模,并在LTCC工艺线加工制作,实际制作的电桥的测量结果与仿真结果几乎一致。研制的3 dB电桥的工作频率为1~2.7 GHz,尺寸为3.2 mm×1.6 mm×0.95 mm,相位不平衡度小于±5°,幅度不平衡度小于2 dB,带内插损小于2 dB,隔离度大于15 dB,输入电压驻波比小于1.5。

基于LTCC/LTCF的数控YIG调谐激励器设计与实现

基于LTCC/LTCF复合集成技术,对包含DC-DC电源变换电路的YIG调谐数字激励器进行集成化设计。电路基板由LTCC和LTCF两种材料复合层叠而成。通过Maxwell 3D软件进行仿真设计,利用LTCF材料的磁特性,在基板内集成了DC-DC电源所需的电感器,取代了高度较高的表贴式电感。将电感仿真结果导入Durst Graffy软件,与其它电路元件一起进行布局布线,实现了YIG激励器的平面化设计。最后,通过多次烧结工艺试验,成功实现了YIG激励器电路基板样品的制作。预计组装完成后,激励器高度将缩减到约原先PCB电路的44%。

LTCF/LTCC异质材料共烧EMI滤波器设计与制作

采用低温共烧陶瓷(LTCC)/低温共烧铁氧体(LTCF)相结合异质材料共烧工艺制作EMI滤波器,介绍了器件的设计、仿真方法、制作工艺与性能测试结果。通过介质材料掺杂改性和优化流延工艺,解决了异质材料低温共烧匹配技术难点,实现了LTCC/LTCF异质材料良好的共烧兼容特性。EMI滤波器性能分析和测试结果表明,器件具有高的插入损耗,可在宽频率范围内防止EMI噪声。

国产LTCC微波多层基板中的电阻埋置技术

国产埋置电阻浆料采用了具有自主知识产权的材料配方和制备工艺,其浆料粘度、触变性等与进口浆料相比存在差异。为探究国产埋置电阻浆料的工程应用前景,对其进行应用技术研究。首先介绍了埋置电阻浆料的性能以及埋置电阻工艺参数与电阻阻值之间的关系,然后通过50Ω负载电阻、π型衰减器和低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic,LTCC)微波多层基板验证了埋置电阻的性能。结果表明,通过设计优化和关键工艺参数控制,埋置电阻的阻值精度和微波性能能够满足X波段收/发(Transmit/Receive,T/R)组件技术要求,可以实现国产埋置电阻浆料的工程应用。

1.5~1.7 GHz小型化LTCC电桥的设计

采用低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic,LTCC)工艺技术,仿真设计了一款1.5~1.7 GHz的3 dB小型化LTCC电桥,芯片尺寸仅为2.04 mm×1.29 mm×1.16 mm。该电桥采用2条耦合阿基米德螺旋线的方式来实现,使得耦合层的结构及各项指标能够灵活调试,增加了频率调整的灵活性,同时采用双层平行耦合结构,未占用电桥XY平面的尺寸,实现了小型化。在工艺上,该结构采用半孔接触及接地代替了侧印,降低了工艺复杂性,利于批产的实现。该3 dB电桥电性能优异,插入损耗为0.6 dB,幅度不平衡度为±0.4 dB,相位不平衡度为±1°,回波损耗为-20 dB,隔离度为20 dB。

基于LTCC/LTCF工艺的小型化网络变压器设计

根据理论分析计算,结合磁芯内嵌技术、多线并绕传输线变压器理论,采用＂之＂字形布线方式实现网络变压器三维立体集成,使用商业软件HFSS建立低温共烧陶瓷（LTCC）/低温共烧铁氧体（LTCF）变压器结构模型,进行优化和仿真分析,采用新工艺流程完成小型化变压器加工制作。实测结果表明,在1～ 100MHz工作频率范围内,尺寸为15mm×11.1mm×2.2mm,开路电感≥180μH,插入损耗≤0.5d B,回波损耗≥18.6d B,共模-差模模式转换≥29d B,满足设计要求。

基于紫外激光清洗的LTCC基板铅锡可焊性研究

低温共烧陶瓷(LTCC)电路基板的焊接区与其他器件的钎焊强度及可靠性直接影响着整个组件的功能、性能一致性及可靠性。低温共烧陶瓷电路基板的可焊性差以焊盘表面玻璃相浮出最为常见。通过纳秒脉冲式紫外激光在1.32 W的平均功率、88 kHz的频率下清洗金铂钯焊盘,以降低焊盘表面玻璃相含量的方法来提高基板对铅锡焊料的耐焊性,保证产品钎焊的可靠性。