三维集成微波组件技术:进展与展望

介绍了三维集成微波组件的典型集成架构及其特点,综述了三维集成微波组件基板技术、垂直互连及热设计等关键技术研究现状,对主要技术性能进行了对比分析。介绍了三维集成微波组件可靠性理论与技术研究进展及后续研究方向。分析了三维集成微波组件技术发展趋势,提出了重点技术攻关方向建议,并对三维集成微波组件技术发展和应用前景进行了预测。

超导-冷原子复合系统的研究进展

超导-冷原子复合系统因能够实现快速门操控、长寿命存储和光纤中长距离传输等特点,被认为是实现两台超导量子计算机光互联的最有潜力的复合体系之一.本文综述了近年来基于超导-冷原子复合系统实现两台超导量子计算机光互联的研究进展,包括超导芯片与冷原子相干耦合、微波光波相干转换和超导量子比特与量子转换器长程微波互联.对该复合量子系统的研究将为超导量子计算机之间的实用化光纤互联奠定物理和技术基础,有望在分布式超导量子计算机和杂化量子网络中获得广泛应用.

基于LTCC的半嵌入式BGA垂直互联结构设计

为满足有源相控阵雷达中发射/接收(T/R)组件的小型轻量化发展要求,提出了一种新型的垂直互联结构。从工艺优化的角度,结合低温共烧陶瓷(LTCC)可制作腔体的特性,用高频结构仿真器HFSS设计了半嵌入式球栅阵列(BGA)垂直互联结构,分析了半嵌入结构对垂直互联传输性能的影响。结果表明半嵌入式BGA垂直互联结构,在X波段回波损耗高于24 dB,插入损耗低于0.15 dB;在Ku波段,依然能实现回波损耗高于20 dB,插入损耗低于0.6 dB。该半嵌入式结构在优化工艺的同时,在X-Ku波段的较宽频段内可实现良好的微波传输性能。

LTCC微波多芯片组件中键合互连的微波特性

键合互连是实现微波多芯片组件电气互连的关键技术 ,键合互连的拱高、跨距和金丝根数对其微波特性具有很大的影响。本文采用商用三维电磁场软件HFSS和微波电路设计软件ADS对低温共烧陶瓷微波多芯片组件中键合互连的微波特性进行建模分析和仿真优化。

基于LTCC技术的三维集成微波组件

低温共烧陶瓷(LTCC)技术和三维立体组装技术是实现微波组件小型化、轻量化、高性能和高可靠的有效手段.本文研究实现了基于LTCC技术的三维集成微波组件,对三维集成微波组件的立体互连结构、三维集成LTCC微波电路的垂直微波互连、微波多芯片模块(MMCM)的垂直微波互连等关键技术进行了重点阐述.研制出的三维集成微波组件的体积和重量分别比传统的二维平面LTCC集成微波组件减小40%和38%,电气性能相当.

用于制造微波多芯片组件的LTCC技术

低温共烧陶瓷(LTCC)是实现微波多芯片组件(MMCM)的一种理想的组装技术,具有高集成密度、多种电路功能和高可靠性等技术优势。介绍了国内外应用于微波组件的LTCC技术发展现状,概述了LTCC的制造工艺流程,分析了其关键工艺难点,对LTCC基板电路的设计进行了详细阐述,并讨论了埋层电阻的设计和微带线和带状线间的垂直微波互联的方式。利用LTCC技术研制的微波多芯片组件,在现代雷达和通讯领域具有广泛的应用前景。

三维微波多芯片组件垂直微波互联技术

三维微波多芯片组件是新一代固态有源相控阵共形天线和智能蒙皮的核心部件。文章详细介绍了实现三维微波多芯片组件最关键的小型化、低插入损耗和高可靠的垂直微波互联技术,对采用毛纽扣结构的无焊接垂直微波互联和采用环氧树脂包封的垂直微波互联、微波传输结构进行了仿真和优化,研发出相应的制作工艺,实现了三维微波多芯片组件微小型化、大工作带宽、低插入损耗和高可靠垂直微波互联。

一种用于瓦片式T/R组件的垂直互连方式

在瓦片式T/R组件中,射频信号从内部腔体到外部辐射单元的垂直传输对于组件整体性能有着重要影响。为实现有效的垂直互连,提出了一种组件腔体内微带线经由偏置带状线、拟同轴过孔、锡球、盖板过孔与mini-SMP接头互连至辐射单元的方法。应用HFSS电磁场仿真软件对其进行了仿真优化,确定关键结构参数。采用所述互连方式加工了低温共烧陶瓷(LTCC)封装的瓦片式发射/接收(T/R)组件,测试结果表明该结构能够实现良好的垂直互连。

大功率微波均衡器的分析和优化设计

在对大功率行波管的均衡原理进行分析的基础上 ,设计制作了大功率微波均衡器 ,并应用互联网络子结构分析方法对其进行了优化设计。

多层微波集成电路中微带线层间互连仿真

针对多层微波集成电路设计的微带线层间互连问题,介绍了垂直通孔互连、垂直带条互连和层耦合过渡互连三种高性能的互连方法,并且采用三维电磁仿真软件HFSS对这三种互连结构进行了建模和仿真。仿真结果表明,垂直通孔互连和垂直带条互连在0.1~25 GHz的频宽范围内,回波损耗S11<-20 d B,插入损耗S21>-1 d B,互连性能优良,而层耦合过渡互连在20~68 GHz内回波损耗S11<-20 d B,插入损耗S21>-1 d B,具有在毫米波频段实现互连的潜力。

微波多芯片组件中垂直通孔互连的研究进展

随着微波多芯片组件密度的不断提高,微波互连的不连续性成为制约其整体性能的瓶颈。从垂直互连通孔入手,介绍了垂直通孔互连的矩阵束矩量法、时域有限差分法、边基有限元法以及微波网络模型法和CAD模型法,分析了这些方法已经取得的结果,并指出了这些方法的优缺点。通过比较分析,认为时域有限差分法和边基有限元法是分析互连通孔最有优势的方法。

基于LTCC的毛纽扣垂直互连技术研究

基于独立的二维LTCC微波模块间的垂直互连技术展开研究,设计两种毛纽扣微波垂直互连结构,分别为同轴型和三线型。通过三维电磁仿真软件HFSS对三线型毛纽扣垂直互连结构模型进行分析优化,并对相应工艺进行研究,完成两种毛纽扣垂直互连样品的制作。模型中选用的毛纽扣高度为3 mm,直径0.5 mm。两种毛纽扣互连样品测试结果均与仿真结果相符,在X波段内都具有良好的微波传输性能。

共面波导垂直互连结构的人工神经网络模型

垂直互连是三维微波和毫米波集成电路中的典型结构。本文采用人工神经网络模型模拟屏蔽共面波导的垂直互连结构 ,由时域有限差分法产生网络的训练和测试样本。

微波电路互联与制造技术

介绍微波电路CAD与优化、微波集成电路及其制造、微波互联材料与工艺、微波MEMS等微波电路互联与制造新工艺、新技术的国内外研究和发展动态。

微波无源器件的快速有限元全波分析

从电磁场有限元法出发,采用有限元撕裂对接法将大型复杂模型转化为若干个小型简单模型来进行分析,引入高阶传输条件和并行计算策略进一步提升了有限元撕裂对接法的性能。对基片集成波导和微带滤波器两种典型微波无源器件的S参数进行了仿真分析,数值结果表明了方法的正确性和有效性。

电路分析的时-频混合方法

随着高速集成电路及ＭＭＩＣ（微波单片集成电路）的发展，提出了对时－频混合表示电路进行分析的任务．本文用统一的观点考察了通常属于高速电路互连与封装分析、非线性电路稳态响应分析两个不同方面的混合分析问题，指出这类问题的实质是要求解一个时-频混合的电路方程，给出了求解这一方程的基本思路，阐明了现有的各种方法是如何从这一基本思路导出的．这可为认识这些方法的本质与联系，促进它们的应用与发展提供参考．此文还探讨了某些方法之间的相互借鉴，提出了若干新的想法．

微波多芯片组件中的微连接

实现微波多芯片组件(MCM)电气互连的微连接技术是MCM组装的关键技术。主要介绍微连接的三种基本方式丝焊键合、凸点倒装和载带贴装,侧重介绍了各连接方式的优势和连接形式并进行了分析。

基于垂直互连技术的上下变频多芯片模块

采用垂直互连技术研制了一种X波段上下变频多芯片模块,实现了微波单片集成电路和介质基板在三维微波互连结构中的平稳转换、保证了微波信号的有效传输。简要分析了垂直互连对微波传输的影响和解决方法,应用微波仿真软件建立了互联结构的三维电磁场模型,对垂直互连结构进行了仿真优化。实测结果和仿真结果吻合良好。最后在较小尺寸盒体内实现了上变频链路、下变频链路、电源管理、TTL检测四个功能。模块测试结果表明,下变频链路的变频增益大于51dB,噪声系数小于6dB,杂散抑制小于65dBc;上变频链路的变频增益大于9dB,1dB压缩点输出功率大于11dBm,杂散抑制小于55dBc;模块尺寸为80mm×42mm×15mm,达到了小型化设计要求。

微波倒装焊互连技术及特性分析

随着应用频率的提高,微波芯片与基板间的互连更多地采用了倒装焊。文中用HFSS(高频结构仿真器)有限元软件对凸点变换及倒装互连结构进行建模、仿真和优化,提取了凸点变换的等效集总电路模型,介绍了凸点制作工艺和倒装焊结构互连的微组装过程,并完成了试验样品的测试。最后,对微波倒装焊的前景进行了展望。

镀金铜带搭接方式对端口特性的影响研究

在航空、航天等场合,微波互联不仅要保证性能,更要保证可靠性,而镀金铜带搭接是较理想的互联方式。本文针对镀金铜带搭接对端口微波特性的影响开展研究。运用Ansoft HFSS进行建模与仿真,采用基于并联单枝节的匹配方式来改善端口驻波,且在此基础上研究引线高度、投影长度和铜带宽度三个参数对端口特性的影响。按照仿真优化的参数进行模块加工与装配。经测试,驻波等指标与仿真结果基本一致。