微波多芯片组件失效模式及质量保证研究

微波多芯片组件是空间应用必不可少的核心技术装备,其可靠性是目前研究的重点和热点。介绍了微波多芯片组件过电应力损伤、自激振荡引起的组件功能异常、氢效应导致工作电流和增益下降,以及银迁移引起绝缘电阻下降这4种主要的失效模式,对每一种失效模式的机理进行分析并提出针对性质量保证措施,例如:进行电源容限和功率过激励试验分析微波组件实际最大额定工作条件防止过电应力损伤、进行不同工作条件下的稳定性测试提前识别是否存在自激振荡风险、对管壳进行除氢处理并选用耐氢能力高的芯片降低氢效应风险、在设计阶段合理地布线并对生产过程进行控制避免银迁移的发生,旨在提高微波组件的可靠性。

X波段四通道MMCM基板设计

低温共烧陶瓷(LTCC)是制作微波多芯片组件(MMCM)基板的理想材料。本文介绍了基于LTCC工艺的微波传输线、集成腔体、功分器和散热过孔的设计。对于多通道微波组件,采用带状传输线和腔体结构有利于实现通道间的高隔离度,集成功分器和浆料电阻有利于实现组件的小型化并可获得较好的微波性能,而矩阵散热过孔可以显著改善基板导热性能,满足小功耗器件的散热要求。

大尺寸微波多芯片组件微组装过程变形研究

文中针对大尺寸多通道高集成微波多芯片组件在微组装过程中的变形情况开展研究。结果表明:壳体焊接基板后,壳体底面向组件腔体方向内凹,最大变形量相当于底面厚度的6.9%;组件密封后,壳体底面向腔体内凹的程度减小,最大变形量相当于底面厚度的3.0%;精铣底面后,壳体平面度趋好,最大变形量不超过底面厚度的1.2%,满足组件安装和高效散热需求;组件机械开盖二次封盖后,壳体底面变形从向腔体内凹转变为向底面外凸,最大变形量小于底面厚度的1.5%。组件二次封盖后不再采取措施,组件安装和高效散热要求仍能得到保障。

基于毛纽扣的LTCC微波模块垂直互连技术

基于独立的二维LTCC微波模块间的垂直互连技术展开研究,采用了一种三线型毛纽扣微波垂直互连结构并使用三维电磁仿真软件HFSS对三线型毛纽扣垂直互连结构的模型进行分析与优化。通过对相应工艺的研究,制作了三线型毛纽扣垂直互连样品,其中毛纽扣的高度为3mm,直径为0.5mm。样品测试结果与仿真结果相符,在X波段插入损耗小于1.5dB,回波损耗大于15dB。

C波段全固态T/R组件设计

C波段星载合成孔径雷达(SAR)系统是应用于海洋目标监视的有力手段之一。基于T/R组件的有源相控天线可靠性高,成为现阶段星载SAR雷达的研究热点,其对T/R组件的需求特点包括:高效率、低功耗、重量轻、费用低、高幅度相位稳定性和高可靠性。文中介绍了最新研制的四通道C波段星载T/R组件,采用微波多芯片组件技术,T/R组件通道间距为1/4波长,其输出功率大于22W,噪声系数2.3dB,接收增益大于23dB,功率附加效率大于23%,重量小于200g。

基于HTCC的小型化下变频电路设计

下变频是超外差式接收机的核心电路之一。采用基于高温共烧陶瓷(HTCC)的微波多芯片模块(MMCM)的方式来设计下变频电路,可以实现电路的高度集成化和小型化。该电路在优化变频方案的前提下,内部布局合理,并且通过HFSS和ANSYS等多种仿真软件对电路的垂直转换进行优化,对二级安装后的热应力进行仿真,使各项指标均满足系统要求,并且使电路的可靠性和可制造性得到大幅度提高,可以满足在日渐有限的载荷、空间、功耗条件下实现高集成、小型化、低功耗多通道下变频电路的设计要求。

微波集成电路技术—回顾与展望

半个多世纪来 ,微波电路技术经历了从分立电路、两维微波集成电路、三维微波集成电路等阶段。在回顾这一发展历程后 ,介绍多层微波集成电路和三维微波集成电路。阐述其产生背景、关键技术及发展方向。文中将涉及微加工技术以及从直流至射频的多芯片全集成新概念。瞻望二十一世纪前景。

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。

微波多芯片组件中微量导电胶分配技术探讨

文章首先介绍了微波多芯片组件两种常见的封装结构形式及导电胶自动分配技术需求,并对接触式和无接触式导电胶点胶技术进行了论述,分析了它们各自的优缺点并对各项点胶参数进行了对比。然后,阐述了计量管式接触点胶技术以及需要研究的针头漏胶、点胶间隙确定以及基板表面状态对胶滴的影响三方面内容。紧接着阐述喷射式非接触点胶技术以及需要研究的空气阻力造成的胶滴飞溅问题。最后,提出计量管式接触点胶技术最适合腔体结构微波多芯片组件自动点胶。

一种宽带幅相一致变频组件的设计与实现

介绍了一种宽带幅相一致变频组件的设计思路并给出测试结果。该组件在6～18GHz工作频带内,幅度一致性≤±2.5dB,相位一致性≤±25°,噪声系数≤7dB。该变频组件采用了微波多芯片组件（MMCM）工艺,具有小型化、模块化、通用化的特点。

键合线互连电路的优化设计

介绍了一种微波多芯片组件中芯片与传输线互连的键合线互连电路设计。采用低通滤波器方法设计的键合线互连电路结构,在键合线长度一定的情况下,能够显著提高键合线互连电路的频率响应。设计了一种基于3阶低通滤波器的键合线互连电路,将键合线的寄生电感融入了3阶低通滤波器中,改善了键合线互连电路的微波传输特性,提高了键合线互连电路的截止频率。采用微波电路设计软件和三维电磁场软件相结合的设计方法,对键合线互连电路的微波特性进行建模、分析,验证了这种电路设计方法的正确性。

一种微波MCM电路模拟的有效算法

微波ＭＣＭ电路由于频率高的特点使得时域电路模拟较为困难，一般必须使用大型计算机进行计算．针对这种特点提出一种有效的模拟方法——Ｙ参数综合法，即用微波网络理论对电路进行等效或使用辅助端口对电路进行频域分析，使模拟过程简化，计算量减小，并且更加适合计算机模拟．由于提高了计算效率，ＰＣ机即可胜任．计算实例表明。

微波多芯片组件CAD技术

MMCM(微波多芯片组件)是一门多学科协同设计的产品,其适应了目前电路高密度组装的要求。利用CAD技术可以减少微波多芯片组件盲目性的人工调试,缩短研制周期、减少研制成本,便于得到高指标。文中介绍了MMCM CAD的设计流程和具体的设计方法,对MMCM设计有一定的参考意义。

多芯片微波组件内部水汽含量控制研究

水汽是影响多芯片微波组件可靠性的一个重要因素。加强多芯片微波组件内部水汽含量的控制可有效提高组件的可靠性。通过分析多芯片微波组件内部水汽含量的影响因素,选择合适的封盖前烘烤工艺可以将组件内部水汽含量控制达到一个较低水平。

基于多芯片组装的紧凑型UQPSK调制倍频模块

介绍了一种高载波隔离度的S波段UQPSK调制倍频模块的设计技术。对UQPSK调制电路的设计流程进行了阐述,对影响最终指标的关键因素进行了分析。同时,介绍了如何在简化电路、缩小体积的前提下获得良好的综合性能以及如何分配各级器件指标。最终研制出具有高性能的S波段UQPSK调制倍频模块。

一种小型化超宽带变频组件的设计与实现

介绍了一种小型化超宽带变频组件的设计思路并给出测试结果。该组件在0.3~18 GHz工作频带内,噪声系数小于8 dB,杂散电平小于-45 dBc。采用微波电路设计软件ADS和三维电磁场软件HFSS对组件微波特性进行了仿真优化,结合微波多芯片组件(MMCM)工艺,具有小型化、模块化、通用化的特点。

基于多层板的多功能组件微波互联技术研究

为了解决多芯片组件高密度互联的难点,设计了一种基于复合多层板工艺的板间微波互联结构。优化后的多层互联结构在10GHz^20GHz范围内只比直通微带的插损大0.1dB,驻波比大0.3;而在30GHz^40GHz范围内只比直通微带的插损大0.3dB,驻波比大0.4,具备良好的微波特性。该多层互连结构具有工艺简单、成本低廉的优势,可以很好地解决组件高密度互联问题。

微系统技术现状及发展综述

电力电子产品系统逐渐向小型化、高度集成化的方向发展,微系统汇集了多门学科技术的创新与突破,无论在军事还是民用领域已有广泛的应用。本文详述了国内外微系统技术的现状和发展趋势,其技术创新点在于多功能芯片一体化、智能传感、异质集成、堆叠式系统级封装技术的突破和新型半导体材料的应用;文末总结了微系统技术发展的意义,并提出展望。

多芯片微波组件激光打标工艺研究

采用紫外激光在多芯片微波组件上实现了镀金盒体的标识。分析了图形处理和激光能量对打标的影响。研究表明,激光沟道叠加填充方式实现了图像的无缝隙打标,通过原点和精确阵列模具的设计保证了标记的位置精度在±0.1 mm以内;另外,试验数据表明打标的最佳激光能量为0.8 W,此时标识清晰,激光蚀刻的厚度仅为0.24μm,;标识后的组件经过48 h的盐雾试验,未发现组件表层有腐蚀现象,满足产品要求。

Ku波段功分放大3D-MCM设计

多芯片组件(three-dimensional multi-chip module,MCM)是微波产品的重要组成部分,其集成度的高低将直接影响到产品的小型化与轻量化。当前,军用领域绝大多数的MCM使用的还是传统的二维多芯片组件(2D-MCM)形式。为了实现更高的集成密度,MCM需要向三维多芯片组件(3D-MCM)方向发展。微波垂直互连工艺是3D-MCM的基础,是实现微波产品小型化与轻量化的关键技术,但在Ku波段微波信号的传输匹配上具有较大设计复杂度。在对3D-MCM仿真的基础上设计了一款Ku波段功分放大3D-MCM,与传统2D-MCM相比,在性能指标不变的情况下体积可缩小40%以上。