微波毫米波三維高密度SIP技術研究.pdf

1、封裝作為半導體芯片的輔助手段，是實現高密度多樣化電子信息設備的關鍵技術之一。隨著電子技術的飛速發(fā)展，目前采取的封裝手段和封裝方式越來越無法滿足系統使用要求，多功能、小型化、高集成度成為封裝技術的發(fā)展趨勢。采用三維集成技術，將多種不同尺寸、不同功能的有源或無源器件立體集成在同一封裝中從而構成系統集成的系統級封裝(SystemInPackage)技術應運而生，其中微波毫米波領域的系統級封裝技術更是國內外研究前沿和熱點。
　　本文在廣泛

2、調研和跟蹤國內外系統級封裝在微波毫米波領域研究動態(tài)基礎上，結合小型化T/R組件應用需求，利用LTCC多層基板研制出多種可應用于機載、星載等領域的小型化T/R組件，體現了SIP技術在微波毫米波領域的巨大優(yōu)勢。
　　本文首先闡述了該項目的研究背景，回顧了系統級封裝技術的國內外研究現狀，說明了系統級封裝的概念和研究方法。針對系統級封裝急需解決的板內垂直互連問題進行理論分析，電路設計、三維仿真和實驗制作，解決了三維垂直傳輸中微波信號的不連

3、續(xù)性問題，并利用該垂直互連電路改進傳統的X波段T/R組件結構，減小組件體積并簡化了組件安裝方式。
　　針對系統級封裝三維立體集成要求，分別利用BGA和LGA技術設計完成兩種板間垂直互連方式，理論分析了兩種互連結構設計方法，提取了垂直互連結構等效電路模型。針對衛(wèi)星通信線極化天線應用背景，提出一種自調整線極化拓撲結構，利用板間垂直互連結構設計并制造該種小型化雙輸出發(fā)射模塊，研究分析并設計了線極化天線所需模塊、子線陣及最終滿陣，并對該線

4、極化發(fā)射相控陣進行遠場方向圖測試，測試結果表明，該相控陣性能良好，可通過電控自行調整線極化方向，可廣泛應用于線極化衛(wèi)星通訊系統。針對毫米波高密度多通道集成T/R組件，將MMIC芯片埋置于LTCC腔體內，設計完成兩種共面波導-帶狀線過渡結構實現多重腔體MMIC芯片間互連。利用砷化鎵工藝提出了一種新穎的測試方法，對毫米波無源結構進行精確測試，并采用剝離技術對該結構進行參數剝離，從而得到精確測試結果。最終利用LTCC技術研制完成多通道毫米波T

5、/R組件，測試結果表明，該毫米波組件體積小、集成度高、性能優(yōu)異，一致性較好。針對毫米波組件熱問題，利用紅外熱成像分析儀對組件功率放大器進行熱測試分析，同時采用熱仿真軟件Flotherm進行熱仿真，仿真與測試結果表明該組件溫度可控，散熱良好，滿足系統使用要求。最后通過熱仿真軟件對不同大小、不同位置的通孔排布進行研究，對小型化高密度組件的熱設計提供一定的思路和幫助。
　　本文針對三維集成組件進行研究，將每一層封裝電路上下疊層安裝起來，