晶圆级树脂基低成本W波段封装天线微系统

面向W波段探测与通信系统的小型化、低成本应用需求,本文采用晶圆级树脂基扇出型封装工艺,通过对有源封装天线集成架构、互连传输结构和天线阵列进行设计与仿真,设计了一款工作频率为94 GHz的封装天线微系统。该封装天线微系统集成了4×4磁电偶极子阵列天线和16通道幅相多功能射频芯片。通过Ansys HFSS全波仿真,系统波束扫描范围在E面≥±30°,H面≥±40°,在7.1 mm×8.3 mm×1.2 mm封装尺寸内实现了封装天线等效全向辐射功率≥39.1 dBm。该封装天线微系统具备规模扩展能力,可广泛应用于探测、通信以及安检等领域。

W频段封装天线阵列集成技术研究

以W频段封装天线(AIP)为研究对象,针对集成制造中的倒装精度差、一致性与成品率低等问题,从吸嘴材质、结构设计、焊盘预处理以及工艺曲线优化等方面开展研究,结合金相切剖结果评判封装天线集成制造效果。结果表明通过选用基于氧化铝材质的十字结构吸嘴、对焊盘表面进行等离子与汽相清洗、合适工艺参数曲线完成集成制造的封装天线的焊接空洞率≤5%,层间对准精度优于20μm,剪切强度≥60 MPa,实现了封装天线高精度、高可靠的集成制造。

毫米波相控阵封装天线电磁兼容仿真分析与设计

提出了一种毫米波相控阵封装天线的建模方法,通过商业仿真软件搭建了相控阵封装天线集数字、模拟和射频于一体的系统级仿真模型。基于此模型,分析了毫米波相控阵封装天线典型电磁兼容问题机理。此外,提出了相控阵封装天线电磁兼容设计的基本原则。原理样机试验和装机试飞验证了所提出的电磁兼容建模、仿真、分析和设计方法的有效性与正确性。

垂直互联结构的封装天线技术研究

封装天线(AiP)是一种能够实现低成本制备、高性能以及小体积天线的技术,在移动通信等领域有着广泛的应用。在扇出型晶圆级封装(FOWLP)中,采用通孔工艺能够实现电信号的垂直互连结构,助力AiP技术的发展。重点阐述了FOWLP工艺中硅通孔(TSV)、玻璃通孔(TGV)和塑封通孔(TMV)的制备方法,以及通过3种通孔技术实现的垂直互连结构在封装天线领域的应用。采用这3种垂直互连结构制备的封装天线能够实现三维集成,从而更进一步地缩小天线的整体封装体积。介绍了3种通孔的制备工艺,以及采用通孔技术的FOWLP工艺在封装天线领域的应用。明确了每一种垂直互连结构应用于AiP的优缺点,为FOWLP工艺在AiP领域中的技术开发和探索提供参考。

小型化汽车防撞雷达封装天线

基于汽车防撞雷达高精度、小型化和轻型化等要求,提出了一种应用于车载防撞雷达前端的新型片上天线设计。封装天线(AiP)技术为天线—芯片集成封装提供了一种解决方案,有助于减少设备尺寸,提高系统的封装密度。而天线的介质基板采用的硅基材料,可以实现小型化、高集成的AiP。借助于Ansoft-HFSS仿真软件进行建模与仿真,设计了此AiP,给出了其最佳参数与辐射性能,该天线的最佳尺寸为9000μm×5000μm×185μm。测量结果表明:AiP的中心频率为77.14 GHz,带宽为1.01 GHz,天线峰值增益为8.63 dBi,满足设计指标,可用于汽车防撞雷达片上防撞天线。

Ka频段卫通相控阵封装天线设计与实现

针对卫星通信对终端天线低剖面、低功耗、极化可变及发射控制等需求,采用平板相控阵架构、极化可变阵列、稀疏布阵等技术,研制了一台基于单板集成封装技术的Ka频段卫星通信相控阵天线。该天线满足高轨同步卫星宽带应用需求和适航符合性验证试验DO-160G要求,经长时间跑车和飞行试验,其性能优良,可靠性高。

毫米波相控阵封装天线技术综述

封装天线技术以天线与电路的高度融合集成为特征,紧密地将微电子技术和三维微纳集成工艺结合在一起,切合了相控阵天线高频化、小型化和低成本的发展需求。文中概述了封装天线技术在毫米波相控阵天线中的应用前景及其技术内涵,同时结合系统形态和工艺,梳理出毫米波相控阵封装天线的技术路线与关键技术,力图对其中涉及的封装架构、集成工艺、热管理、仿真和测试等方面进行阐述和总结,希望对毫米波相控阵封装天线的探索研究和工程化应用起到借鉴和推动作用。

5G毫米波有源阵列封装天线技术研究

提出了一种5G毫米波有源阵列封装天线。该阵列由8×16个微带天线单元组成,通过耦合式差分馈电,天线实现了宽带匹配和方向图高度对称特性。通过对天线与芯片进行合理布局,减小了芯片射频端口到天线子阵的馈电线损,提高了有源阵列天线的整体效率。测试结果表明,该阵列天线在工作频段为24.25~27.5 GHz的等效全向辐射功率(Equivalent Isotropic Radiated Power, EIRP)大于60 dBm,并且阵列波束扫描至±30°、±60°时的增益下降分别不超过0.6 dB、4.1 dB,具有良好的宽角度波束扫描特性。

用于5G通信的射频微系统与天线一体化三维扇出型集成封装

本文研究了一种用于5G通信的射频微系统与天线一体化三维扇出型集成封装技术.通过在玻璃晶圆上使用双面布线工艺,实现毫米波天线阵列的制作.将TSV转接芯片与射频芯片倒装焊在玻璃晶圆上,再用树脂材料进行注塑,将玻璃晶圆与异构芯片重构成玻璃与树脂永久键合的晶圆.减薄树脂晶圆面漏出TSV转接芯片的铜柱,在树脂表面上完成再布线.把控制、电源管理等芯片倒装焊在再布线形成的焊盘处,植上BGA焊球形成最终封装体.利用毫米波探针台对射频传输线的损耗进行测量,结果表明,1 mm长的CPW传输线射频传输损耗在60 GHz仅为0.6 dB.在玻璃晶圆上设计了一种缝隙耦合天线,天线在59.8 GHz的工作频率最大增益达到6 dB.这为5G通信的射频微系统与天线一体化三维扇出型集成提供了一个切实可行的解决方案.

大功率封装相控阵天线用金属封装外壳研制

提出了一种金属封装外壳,其由玻璃绝缘子、铝合金壳体和铝合金盖板组成,玻璃绝缘子金锡焊接到壳体上、盖板激光封焊到壳体上,以保证封装外壳的气密特性。该金属封装外壳采用类似陶瓷柱栅阵列(Ceramic column grid array,CCGA)的对外接口,支持自动化表贴工艺,具有高热导率特性,特别适用于大功率封装相控阵天线。对该金属封装外壳按封装相控阵天线的典型应用进行了仿真、加工、测试,结果表明,在0.5~18.0 GHz频带内,该金属封装外壳具有良好的驻波特性及传输性能,并具有高热导率特性。

2022年度十大天线技术进展

“十大天线技术进展”旨在遴选、记录天线领域的年度标志性成果。在广泛征集中国天线产学研界多位专家的意见后,整理出了2022年度十大天线技术进展,其中有九大天线技术来自中国。分别介绍了这些天线技术的技术特点和优势。认为在天线开发应用方面,中国后来居上。指出天线强则国家强,国家强则天线强。

封装技术在5G时代的创新与应用

5G时代的到来将通信系统的工作频段推入毫米波波段,这给毫米波器件的封装带来了挑战.5G系统需要将射频、模拟、数字功能和无源器件以及其他系统组件集成在一个封装模块中,这个要求恰恰体现了异质异构集成的特征.在所有的异质异构集成解决方案中,2.5D/3D系统级封装(System in Package,SiP)因其高度集成化被视为解决5G系统封装的重要突破口.文章以SiP为切入口,着重介绍了未来5G封装发展重点的2.5D/3D SiP技术以及目前备受瞩目的Chiplet技术.基于5G毫米波器件的系统级封装解决方案,探讨了适用于毫米波器件封装的基板材料以及SiP所需的先进封装技术.最后,针对5G天线模块的封装,介绍了片上天线和封装天线两种解决方案.

基于分形结构的天线设计及天线-芯片一体化射频组件制造工艺

实现了一种基于分形结构的天线-芯片一体化射频组件的设计与制造,设计了基于4阶Hilbert曲线的分形电感和基于2阶Sierpinski三角形的天线结构,有效提高了集成模组中的空间利用率,实现了电子器件的小型化。天线结构可以通过馈电位置的变化实现辐射频点可调,最多可实现36GHz、50GHz、70.6GHz3个辐射频点,有助于实现灵活的应用场景。各辐射频点上的回波损耗大于25dB,最大辐射方向增益为11.93dB。为了实现分形天线和射频芯片的一体化集成,设计和实现了天线-芯片一体化射频组件架构与12英寸晶圆级嵌入式基板工艺。与现有的射频组件集成工艺相比,利用光刻工艺实现了天线-芯片垂直高密度互连,同时改善了系统的射频性能。

低轨卫星微波毫米波PCB的技术发展与应用

低轨卫星移动通信系统与地面5G移动通信系统相融合,以及未来的6G时代,将推动构建全域内无缝覆盖和全时接入的通信网络、实现空天地海一体化。卫星通信向微波毫米波频段演进已成为发展趋势,与此同时也面临着更大的挑战。本文从互联网的概念入手,介绍了目前国内外低轨卫星技术发展及其应用进展,梳理了低轨天上端与低轨地面端两类PCB产品,阐述了用于降低PCB重量的低密度发泡材料PMI(聚甲基丙烯酰亚胺)混压加工技术、相关高频高速材料选型加工及其非对称结构的板翘控制技术、毫米波封装天线与阵列天线技术研究等关键技术,希望对低轨卫星工程推广和相关PCB加工制造产生一定的积极意义。

毫米波天线集成技术研究进展

作为5G大规模多输入/多输出(MIMO)的技术支持,毫米波天线集成技术是实现高分辨数据流、移动分布式计算等应用场景的关键技术。讨论了封装天线(AiP)、片上天线(AoC)、混合集成等毫米波天线集成技术发展状况、关键技术及其解决方案,剖析了几种典型集成天线技术,分析了技术发展脉络,总结了5G毫米波集成天线一体化技术的发展趋势。

微型无线传感器内电小环天线设计

针对某微型智能传感器设计了一款工作在ISM 433.05~434.79 MHz频段的电小环天线。通过集总加载技术,并对尺寸优化,天线仅有尺寸18 mm×1 mm×13 mm(0.02λ×0.001λ×0.02λ,λ为434 MHz对应波长)。天线较小的体积可以与射频电路实现三维封装。通过集总加载的电容与电感调节阻抗匹配,仿真结果表明天线的-10d B带宽大于7 MHz(大于1%),辐射增益大于0.5 d Bi。对天线加工实物并测试,测试结果与仿真结果具有较好的一致性,测量带宽约4 MHz,并且辐射效率大于20%,方向图几乎是全向的。与传统ISM频段的433 MHz天线相比具有尺寸更小,结构简单,易调谐等特点,天线可应用于最新的可穿戴设备、微型传感器及无线智能硬件。

W波段64通道相控阵微系统设计与实现

相控阵微系统的主要特征是电路与天线的高度融合集成,将三维微纳集成技术和微电子技术紧密地结合在一起,切合相控阵高频化、小型化和低成本的发展需求。本文设计了一款W波段的封装天线相控阵微系统,该相控阵采用硅基三维集成的方式将T/R多功能芯片、天线阵列集成在一个微系统模块中,并详细介绍了基于硅工艺的多功能收发芯片设计和相控阵封装天线设计。给出了相控阵微系统的测试结果。该微系统具有高集成度、高性能、低成本的特点,可以为高速无线通信、高精度探测和成像等应用提供一个较优的技术路径。

应用于毫米波无线接收系统的高集成化LTCC AIP设计(英文)

介绍了一种基于低温共烧陶瓷工艺的新型高度集成毫米波无源接收前端,该前端由阵列天线、馈电网络和带通滤波器构成.上述无源器件以天线集成封装方式经过一体化设计,并应用于毫米波无线系统.首先,设计了2×2线极化空气腔阵列天线,通过采用新颖的内埋空气腔体结构,使天线最大增益提高了2.9 dB.其次,将具有双层谐振结构的三阶小型化发卡型带通滤波器和天线馈电网络进行一体化设计.该滤波器测试结果显示:插入损耗为1.9dB,3 dB相对带宽为8.1%(中心频率为34 GHz).最后将上述天线和滤波网络进行一体化设计,实现了三维无线接收前端.在集成结构中,通过采用金属柱栅栏抑制了寄生模式.测试结果显示天线最大增益可达14.3dB,通过集成滤波馈电网络,其阻抗带宽为2.8 GHz.该新型一体化集成前端系统具有良好的射频性能,可作为全集成无源前端应用于Ka波段无线系统中.