一种应用于12 GHz的AlN多层陶瓷外壳

以AlN材料为陶瓷基材,采用陶瓷绝缘子的射频传输端口结构及陶瓷焊球阵列封装形式,结合多层陶瓷加工工艺,设计并制备了一款可封装多个芯片的X波段AlN陶瓷外壳。采用应力仿真软件对外壳进行结构设计,利用电磁仿真软件对该外壳的射频端口进行仿真优化。采用微带线直接穿墙形式,设计了共面波导-带状线-共面波导的射频传输结构,并与陶瓷外壳进行一体化设计和制作。利用GSG探针对外壳样品进行测试,实测结果表明,在0~12 GHz频段内,外壳射频端口的插入损耗不小于-0.5 dB,回波损耗不大于-15 dB,AlN一体化外壳尺寸为10.25 mm×16.25 mm×4 mm,可广泛应用于高频高速信号一体化封装领域。     

一种20GHz0.65mm节距CQFP外壳

提出了一种应用频率达20 GHz的0.65 mm节距陶瓷四边引线扁平封装(CQFP)外壳,对高频信号的传输采用共面波导-垂直过孔-共面波导-引线的结构。对成型引线附近的阻抗不连续性进行了分析,通过信号传输引线的非等宽设计,改善了引线部位的阻抗突变,提高了信号的传输带宽。通过板级联合仿真和布线优化,将外壳应用频率提升至20 GHz。利用GSG探针对外壳样品进行测试,实测结果表明,该结构在DC～20 GHz插入损耗优于-1 dB,回波损耗不大于-15 dB。该CQFP外壳通过了机械和环境可靠性试验,可应用于高频高可靠封装领域。     

小节距CQFN外壳设计与加工工艺研究

基于高温共烧陶瓷（HTCC）技术,研制出0.4 mm节距的陶瓷四边无引线扁平外壳（CQFN）。采用有限元分析软件对外壳的结构可靠性进行仿真优化,优化结果表明外壳受到的应力小于陶瓷的抗弯强度;利用电磁仿真软件对外壳的高频传输性能进行仿真优化,通过优化侧面空心金属化过孔结构、空心过孔与接地共面波导的过渡结构等,实现整体传输路径50Ω阻抗匹配。利用矢量网络分析仪和探针台对制作的外壳进行了高频传输性能的测试,测试结果表明,在DC～26 GHz频段内,外壳射频端回波损耗小于15 dB,插入损耗小于0.5 dB。设计的外壳结构和射频端口传输模型可以有效地应用到其他高频CQFN封装外壳设计中。     

一种新型毫米波矩形波导-微带过渡结构

介绍了一种新颖的、适用于毫米波频段的矩形波导-微带过渡电路结构。该过渡电路具有插入损耗低、频带宽、重复性好的特性。其矩形波导E面相对于微带电路面,以及电磁信号传输方向的位置与脊波导-微带过渡相同。该过渡电路的微带线与波导的转换部分采用非接触式结构,并设计了可调节元件,从而在有一定加工误差的条件下改善其产品传输特性。利用高频仿真软件CST,在Ka频段进行了优化仿真,并对利用其优化值所设计的一对背靠背的电路实物进行了测试,在32～40 GHz的频率范围内,插入损耗小于2.36 dB,回波损耗大于7.22 dB;在整个Ka频段内,插入损耗小于3.49 dB。     

基于HTCC工艺的X波段小型化双面多腔体外壳的研制

基于高温共烧陶瓷(HTCC)工艺,利用共面波导和同轴线理论,设计了一款应用于X波段的双面多腔陶瓷外壳,以实现四通道T/R组件封装外壳的小型化、轻量化、低成本以及微波性能要求。首先,用HFSS软件对射频传输结构进行优化,其次利用HTCC工艺平台制作外壳样品,最后利用夹具、矢量网络分析仪和GSG探针测试微波传输性能。该外壳的微波性能测试结果为:X波段内,输出通道插入损耗≤0.7dB,回波损耗≥21.7dB;输入通道插入损耗≤1.18dB,回波损耗≥14.6dB。在考虑了测试基板和所键合金丝影响之后,测试结果与设计值吻合度较好。     

一种晶圆级封装的MEMS数控衰减器

设计实现了一种晶圆级封装的三位MEMS数控衰减器，工作频段DC～15 GHz，衰减范围0～35 dB，步进5 dB。衰减器采用MEMS工艺实现，信号传输采用共面波导（CPW）结构，6个直接接触式悬臂梁MEMS开关对称放置实现不同衰减量的切换，每个开关带有三个触点，电阻网络采用T型结构，整个衰减器实现晶圆级封装。测试结果显示，DC～15 GHz频段内实现了8个衰减态，衰减器插入损耗小于1.7 dB，回波损耗小于-15 dB，衰减平坦度小于±5%，功耗几乎为零。芯片尺寸为2.7 mm×2.7 mm×0.8 mm。     

用于太赫兹频段的矩形波导腔加工工艺北大核心

介绍了一种用于太赫兹频段的矩形波导腔的设计和加工工艺。利用Comsol Multiphysics软件对射频器件中心频率为0.4 THz时,横电波(TE10波)在矩形波导腔中的传播进行了仿真。仿真结果表明,波导口尺寸设计为0.56 mm×0.3 mm时,电磁波在该波导中的传输损耗较小,插入损耗S21接近-1 dB,回波损耗S11小于-30 dB。该结构利用牺牲层技术制备。采用SU-8环氧基负性光刻胶作为介质层,低转速多次旋涂AZ50XT形成牺牲层结构,制备出矩形波导腔结构。该波导腔结构内壁表面平整,侧壁垂直度为87.7°,上层结构和侧壁之间结合紧密,为实现波导腔结构的加工提供了一种新的途径。     

基于XeF_2硅刻蚀工艺的低阻硅衬底低损耗共面波导

在低阻硅(1~10Ω.cm)衬底上采用XeF2硅腐蚀工艺成功制备了长度为2 mm、结构尺寸为w/s=40/60μm间断悬浮和全悬浮两种结构的共面波导。SEM照片显示器件释放后的悬浮结构未出现粘附或破裂现象。通过WYKO三维形貌观察得到两种结构共面波导悬浮信号线最大翘曲量分别为10μm和16μm。微波性能测试结果表明两种悬浮结构共面波导在1~10 GHz频率范围内插入损耗分别低于4.5 dB/2 mm和3.2 dB/2 mm,远小于制作在低阻硅衬底上的普通共面波导插入损耗9.4 dB/2 mm;在1~3 GHz频率范围内插入损耗分别低于0.54 dB/2 mm和0.17 dB/2 mm,小于制作在高阻硅(1 400~1 500Ω.cm)衬底上普通共面波导的插入损耗0.55 dB/2 mm。     

FR4基板金属底板共面波导传输线阻抗特性研究

为了提高基于FR4基板的射频电路板天线端口阻抗匹配的性能,利用FDTD方法对基于FR4基板的金属底板共面波导传输线特性阻抗与端口回波损耗进行了计算.在理论分析的基础上,对FR4基板金属底板共面波导传输线进行了实际的加工,加工的基板厚度为1.5mm,中心导带分别为1mm、1.5mm和1.7mm,槽宽分别为0.2mm、0.3mm和0.4mm.利用矢量网络分析仪在1MHz～3GHz频段内对S11进行了测试,从测试结果可以看出,高频部分与理论计算结果比较一致,3种尺寸的金属底板共面波导传输线回波损耗均在-10dB以下,考虑加工误差与焊接工艺,第3种结构的阻抗匹配性能最好.     

一种Ka波段开槽波导空间功率合成器的设计

设计了一种结构简单,容易制造的开槽波导功率分配器/合成器。该合成器采用锥形微带线-波导的过渡结构,每路微带线传输部分由小腔体进行隔离。通过CST仿真软件,设计了一个中心频率为35GHz的Ka频段的功率合成器。仿真结果显示,该结构回波损耗小于-20dB时的带宽达近500MHz,且插入损耗小于0.1dB。可见,具有极低的插入损耗和较低的回波损耗。