基于LTCC工藝的微波毫米波SIP技術研究.pdf

1、SIP（系統(tǒng)級封裝）技術是將多個具有不同功能的無源電路、有源電路等封裝在一個殼體內(nèi)，成為可提供多種功能的單個標準封裝件，具備系統(tǒng)或者子系統(tǒng)功能。為了滿足不斷增加系統(tǒng)功能、縮小體積、減輕重量和降低成本的市場需求，SIP技術已逐漸成為封裝技術的發(fā)展趨勢。在微波毫米波頻段，SIP封裝尺寸變得越來越小，對SIP封裝的載體有了越來越高的要求。LTCC（低溫共燒陶瓷）工藝采用多層陶瓷疊壓燒結(jié)，高頻介質(zhì)損耗小，高溫穩(wěn)定性好，膨脹系數(shù)與集成電路接近易匹

2、配，容易與芯片集成，適合高低頻混合和數(shù)模一體化封裝。同時，LTCC工藝又是一種三維無源基板，可以滿足系統(tǒng)高密度布線和緊湊復雜的無源電路要求，能充分發(fā)揮大規(guī)模集成電路的性能優(yōu)勢。本文對基于砷化鎵（GaAs）工藝的多功能微波單片集成電路、多功能毫米波單片集成電路開展了理論研究和實驗研究，對基于LTCC工藝的無源電路、微波毫米波SIP封裝技術和基于矢量調(diào)制器（VM）的SIP封裝技術開展了深入研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對當前多功

3、能收發(fā)芯片（T/R芯片）輸出功率受限于砷化鎵（GaAs） FET開關功率容量小的問題，深入分析了FET開關在大功率條件下射頻功率容量的理論限制，提出了一種在不增加開關晶體管規(guī)模的前提下大幅度提高其功率容量的多功能T/R芯片電路結(jié)構。該電路采用功率放大器、低噪聲放大器和FET開關匹配電路一體化設計的方法，突破了多功能T/R芯片大功率輸出的技術難題，分別研制了兩款 Ku波段發(fā)射功率分別為2W、5W和一款 Ka波段發(fā)射功率0.5W的GaAs多

4、功能T/R芯片，并在GaAs pHEMT工藝上進行了實驗研究。⑵針對微波頻段氮化鎵（GaN）“內(nèi)匹配”功率放大器帶寬窄、增益低、調(diào)試敏感等問題，對GaN HEMT工藝和電路結(jié)構開展了研究。本文利用微波二端口網(wǎng)絡理論，從寬帶匹配的角度對大功率GaN器件進行了理論分析和優(yōu)化設計，并提出一種“預匹配”技術，大幅度拓展了GaN“內(nèi)匹配”功率放大器的帶寬，提高了增益，降低了調(diào)試敏感度；優(yōu)化設計了Ku波段輸出功率30W的GaN“內(nèi)匹配”寬帶大功率放

5、大器，并在GaN HEMT工藝上進行了實驗研究。⑶針對傳統(tǒng)T/R組件數(shù)字移相器芯片方案復雜、成本高、控制精度受限等問題，從VM基本理論出發(fā)，對T/R組件移相功能的相位控制特性進行了深入分析。本文提出在微波毫米波頻段T/R組件中采用VM進行幅度和相位控制的方案，并以GaAspHEMT工藝的Ku波段和Ka波段平衡式寬帶VM芯片為基礎，研制出Ku波段和Ka波段T/R組件，驗證了基于VM移相的T/R組件相位控制功能，并進行了實驗研究。⑷基于LT