一种基于硅基MEMS三维异构集成技术的T/R组件

基于硅基微电子机械系统(MEMS)三维异构集成工艺,设计并制作了用于相控阵天线系统的三维堆叠式Ku波段双通道T/R组件。该组件由两层硅基结构通过球栅阵列(BGA)植球堆叠而成,上下两层硅基封装均采用5层硅片通过硅通孔(TSV)、晶圆级键合工艺实现。组件集成了六位数控移相、六位数控衰减、串转并、电源调制、逻辑控制等功能,最终组件尺寸仅为15 mm×8 mm×3.8 mm。测试结果表明,在Ku波段内,该组件发射通道饱和输出功率大于24 dBm,单通道发射增益大于20 dB,接收通道增益大于20 dB,噪声系数小于3.0 dB。该组件性能好,质量轻,体积小,加工精确度高,组装效率高。

基于硅基MEMS工艺的快速控制反应镜制作

快速控制反应镜(以下简称快反镜)是光电精密跟踪系统中必不可少的组成部分,在消费电子、医疗、天文望远镜、激光通信等领域中有着广泛应用。基于硅基微电子机械系统(micro-electromechanical system,MEMS,)工艺制作微型快反镜,对于实现快反镜和跟踪系统的小型化、轻量化有重要意义。陈述了一款硅基快反镜的结构设计、工艺选择以及制作攻关过程。通过加工便利性、加工精度、加工可靠性与制作成本的综合分析比较,确定了MEMS深硅刻蚀工艺制作小型化快反镜可动结构技术思路。快反镜的制作中,通过“化面为线”的版图优化减少刻蚀面积解决了深硅刻蚀不匀问题,通过清洗方法的对比和择优解决了反射镜面表面清洁度问题,通过改变金属化方法解决了镜面的面形精度控制问题。测试结果表明,此款基于硅基MEMS工艺的小型化快反镜满足了设计和应用需求。

基于硅基MEMS三维集成技术的片式多波束发射前端

基于多波束发射前端的相控阵,具有波束灵活扫描和多目标同时通信的能力,是低轨互联网通信卫星的重要微波子系统。采用硅基MEMS三维异构集成技术,将多个微波单片集成电路MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)和硅基MEMS功分交叉网络等无源结构一体化集成,实现了一种K频段8波束32通道瓦片式相控阵发射前端。该器件由五个硅基封装模块堆叠而成,不同封装模块之间通过植球(金球凸点及铅锡焊球)的方式互连,内部通过TSV通孔技术实现垂直互连。为展示其性能,制备了19 GHz-21 GHz频段的样件,尺寸为16.25 mm×14.25 mm×6.3 mm。经测试,单通道发射增益≥18 dB,输入输出端口驻波≤2.0,同时具备6位数控移相和5位数控衰减功能。

基于硅基MEMS工艺的Ka波段四通道短砖式三维集成T/R微系统

基于硅基微电子机械系统(MEMS)工艺设计了一种Ka波段四通道短砖式三维集成T/R微系统,实现四通道收发及功率合成功能。器件每个通道具备6 bit数控移相、5 bit数控衰减、电源调制等功能。该T/R微系统由两层硅基MEMS模块堆叠而成,每层硅基模块内部异构集成多个单片微波集成电路(MMIC),内部采用硅通孔(TSV)实现垂直互连,层间采用植球互连,器件尺寸为18 mm×19.5 mm×3 mm。经测试,在33~37 GHz频段内,器件单通道饱和发射功率大于30 dBm,接收增益约为35 dB,噪声系数小于4.6 dB。器件兼顾高性能和高集成度,可应用于雷达相控阵系统。

硅基MEMS制造技术检测方法国际提案介绍

介绍了由我国提出的国际标准提案IEC?62047-25《硅基MEMS制造技术?微键合区剪切和拉压强度检测方法》的重要意义和主要技术内容。该标准对于微米级微小键合区的键合强度测量提供了通用、有效的方法。标准提出了拉压法和剪切法两种测试方法的测试流程。此外还介绍了MEMS理论基础、技术研究基础和国际上MEMS标准化的相关情况。

硅基MEMS标准体系研究

本文介绍了硅基MEMS标准化国内外发展状况,阐述了硅基MEMS标准体系在我国硅基MEMS标准化工作的中的意义,并说明了我国硅基MEMS标准体系框架的构成以及未来的标准研究内容。

硅基MEMS高性能发夹型交叉耦合滤波器

基于微电子机械系统(MEMS)体硅加工工艺,采用发夹型谐振结构,研制了一款新型带通滤波器。通过在滤波器馈电抽头上加入一段二次谐波频率处对应的1/4波长开路枝节,抑制了二次谐波;同时,在该滤波器非相邻谐振单元间引入一段中心频率处对应1/2波长线,形成了一种特殊的交叉耦合结构,从而在通带两侧添加了一对传输零点,提高了滤波器通带两侧近端的抑制能力。最终研制出的滤波器样品尺寸为6.4 mm×3.0 mm×0.5 mm。经探针测试,该滤波器1 dB带宽为16~18 GHz,中心频率处插入损耗为2.4 dB,在15 GHz处抑制为45 dB,19 GHz处抑制为47 dB,二次谐波抑制为46 dB,并且具有良好的一致性及电磁屏蔽性能。

基于MEMS三维异构集成技术的超宽带开关滤波限幅放大模块设计

本文采用硅基MEMS三维异构集成技术,完成了一种应用于通信系统中的超宽带开关滤波限幅放大模块的设计。该器件通过将多个硅基MEMS滤波器采用垂直叠层布局,实现了多路硅基MEMS滤波器与硅基封装基板的一体化三维集成,在保证设计性能的前提下,提高了模块的集成度,大大缩小了模块的体积。模块的最终尺寸为17 mm×19 mm×1.3 mm,仅为传统工艺下相同特性产品体积的几百分之一。经过测试,在0.8~12.1 GHz范围内,模块的增益为7~9 dB,端口回波损耗≤-12 dB,噪声系数为7~11 dB。

MEMS三维光刻技术的研究

微细加工技术是MEMS技术的核心技术,本文详细介绍了常用的MEMS三维加工工艺、应用现状和发展趋势,并提出了目前这些方法中存在的缺陷。

一种三维集成的Ku波段高功率T/R模块

基于硅基微电子机械系统(MEMS)三维(3D)异构集成工艺,设计并制作了用于相控阵天线系统的三维堆叠式Ku波段四通道高功率收发(T/R)模块。该模块由两层硅基封装堆叠而成,层间采用球栅阵列(BGA)植球堆叠,实现模块小型化;采用高低阻抗匹配建模,保证低损耗输出,采用导热垫加微流道散热板达到了良好的散热效果,实现模块高功率输出;对模块的微波垂直互连结构和散热进行建模和仿真。测试结果表明,在14~18 GHz内发射通道饱和输出功率大于40 dBm,接收通道增益大于21 dB,噪声系数小于3.5 dB,模块尺寸仅为14.0 mm×14.0 mm×3.3 mm。该模块在兼顾高集成度的同时性能指标得到了进一步提升。