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。

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。

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。

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。

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。

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。

基于LTCC的X波段四通道发射SiP模块

面向雷达相控阵系统应用,研制了一款X波段四通道发射封装内系统(SiP)模块。SiP模块采用低温共烧陶瓷(LTCC)基板,共28层,设计最小线宽为150μm,且内置埋阻。模块集成了驱动放大器、低噪声放大器(LNA)、幅相多功能等芯片,并将四功分器和交叉带状线网络设计于基板内部,提高了模块的集成度和通道间隔离度,采用内部互连的LTCC基板实现了多种有源器件和无源结构的三维集成。测试结果表明,在工作频率9~10.5 GHz,SiP模块单通道增益≥37 dB,输出功率可达24 dBm,通道间隔离度≥25 dB。SiP模块尺寸仅为20 mm×20 mm×2.65 mm,质量约3.35 g。实现了X波段多通道SiP模块的高性能、高集成度和小型化,可广泛应用于相控阵雷达的T/R组件中。

新型LTCC高隔离低插损3 dB 90°电桥设计

基于宽边耦合带状线结构,该文设计了一种基于低温共烧陶瓷(LTCC)技术的高隔离低插损3 dB 90°电桥。该电桥使用螺旋耦合线有效地减小了器件尺寸,同时以对称式结构建模更便于后期的优化调整。在宽边螺旋耦合带状线垂直方向引入一个伸入式可调隔离电容,极大地提高了该电桥的隔离度,使其可达27 dB,且插入损耗≤0.2 dB,较之传统的定向耦合器结构,其在提升性能的同时大幅减小了器件尺寸。对耦合线直角拐弯处的电场强度进行分析与优化,采用45°斜切的方式使拐角处的电场强度与直线处大致相等。对上接地金属板进行环形镂空处理,这将改善带内的幅度平衡度。该文设计的3 dB 90°电桥通带为0.96~1.53 GHz,插入损耗≤0.2 dB,幅度平衡度≤±0.7 dB,相位平衡度为90°±1°,隔离度≥27 dB,其具有良好的应用市场。

大尺寸LTCC焊接组件热变形特性的仿真研究

为了研究不同封装条件对低温共烧陶瓷(LTCC)基板封装焊接后残余热应力的影响,该文针对不同温变载荷下LTCC基板的热应力变形进行了仿真计算和实验测试,结果显示仿真计算与实验测试结果具有较好的一致性,验证了数值仿真用于LTCC基板封装焊接后残余热应力仿真的可行性。在此基础上对零膨胀合金底板和硅铝合金封装条件下3种典型工作温度对应的LTCC基板的热应力进行了仿真计算。结果表明,封装焊接后LTCC基板两侧边缘应力集中,中间残余应力小,呈翘曲状态,采用硅铝合金封装焊接的热应力小于零膨胀合金封装。

LTCC基板内嵌金属柱多层微流道技术

针对混合模块功率集成密度增加带来的热管理效率提升困难问题,开展了LTCC基板内嵌金属柱多层微流道结构设计、工艺制造与散热性能研究。结果显示多层微流道内嵌金属柱能有效提升LTCC基板热管理效率,对于典型发热功率15 W的热源,微流道工作时热源温度由175℃以上降低到80℃以内,为提升高集成密度模块热管理效率提供新思路与方法。

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。

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。

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。

一种解决LTCC基板焊接裂纹方法的研究

本文从原材料、生产工艺、焊接工艺3个方面,对LTCC基板在组装回流焊过程中QFN器件管脚产生裂纹的原因进行分析。结果表明,在管脚焊盘下设置通孔,能有效降低LTCC基板热应力,解决LTCC基板焊接裂纹问题,保证产品可靠性。

多芯片LTCC基板微通道进出口结构散热性能数值仿真分析

微通道结构作为多芯片低温共烧陶瓷(LTCC)基板的主流散热渠道,其相关结构因素如微通道流体进出口布局结构、流体进出口半径等会影响其散热性能。本文采用ANSYS有限元数值仿真软件建立多芯片LTCC射频组件三维有限元分析模型并进行热-流耦合分析,研究了微通道流体进出口布局结构、流体进出口半径、流体进口流速对组件散热的影响,并采用正交试验方法对不同结构因素的参数水平设计了9组模型,获取相应的温度数据并进行极差分析。试验结果表明,微通道流体进出口半径对多芯片LTCC射频组件散热性能影响程度最大,其次是微通道流体进出口布局结构,流体进水口流速的影响最小。在保持边界条件一致的情况下,进出口布局结构中“I”型布局结构散热效果最好,增大微通道流体进出口半径与流体进口处流速有助于提高组件的散热性能。

低温共烧陶瓷激光测厚系统设计与误差分析

基于提升低温共烧陶瓷(low temperature co-fired ceramic,LTCC)厚度的检测精度、测量效率和可溯源性的需求,设计一套LTCC激光测厚系统。针对测量精度难以满足需求的问题,对存在误差进行分析,采用厚度测量用调整夹具消除同轴度误差和线性度误差,优化设计结构降低倾角误差,循环传感器标定消除重复度误差,通过数据优化和滤波处理降低机械振动误差,提高了系统测量精度。与实际产品厚度数据对比,最终精度误差≤5μm,符合产品的应用要求,具有广阔的应用市场。