基于三维异构集成技术的X波段4通道收发模组

基于硅基微电子机械系统(MEMS)三维异构集成工艺,设计了一款适用于相控阵天线系统的三维堆叠4通道T/R模组。模组由3层功能芯片堆叠而成,3层功能芯片之间采用贯穿硅通孔(TSV)和球栅阵列实现电气互连;模组集成了6位数控移相、6位数控衰减、串转并、负压偏置和电源调制等功能,最终尺寸为12 mm×12 mm×3.8 mm。测试结果表明,在X波段内,模组的饱和发射输出功率为30 dBm,单通道发射增益可达27 dB,接收通道增益为23 dB,噪声系数小于1.65 dB。该模组性能优异,集成度高,适合批量生产。     

一种基于MEMS体硅工艺的三维集成T/R模块

采用微电子机械系统(MEMS)体硅三维异构集成技术,设计了一种应用于雷达的四通道瓦片式三维集成T/R模块.该模块由三层硅基封装堆叠而成,每层硅基封装内部腔体异构集成多个单片微波集成电路(M MIC),内部采用硅通孔(TSV)实现互连,层间通过焊球互连.模块最终尺寸为8 mm×8 mm×3.5 mm.装配完成后对该模块进行测试,测试结果表明,在34～36 GHz内,模块的饱和发射功率为21 dBm,单通道发射增益达到21 dB,接收增益为23 dB,接收噪声系数小于3.5 dB,同时具备6 bit数控移相和5 bit数控衰减等功能.该模块在4个通道高密度集成的基础上实现了较高的性能.     

基于MEMS技术的三维集成K波段四通道T/R微系统

为满足有源相控阵雷达小型化需求,基于微电子机械系统(MEMS)多层3D封装技术研制了一种超小尺寸K波段四通道T/R微系统。该器件结合高精度晶圆、微凸点、重布线层(RDL)、硅通孔(TSV)等先进封装技术,将功能芯片和硅片进行纵向堆叠,实现了异质异构的三维集成,具有限幅、低噪声放大、功率放大、5 bit数控衰减、6 bit数控移相、串并转换等功能。器件尺寸仅为10.3 mm×10.3 mm×3.88 mm,质量为1.1 g,体积、质量均减小至传统砖式模块的1/10。实测噪声系数3.29 dB,接收增益19.22 dB,发射输出功率22 dBm,功率一致性优于±0.6 dB。实测结果与仿真结果吻合,为T/R前端的小型化研究提供了参考。     

基于硅基MEMS工艺的Ka波段四通道短砖式三维集成T/R微系统

基于硅基微电子机械系统(MEMS)工艺设计了一种Ka波段四通道短砖式三维集成T/R微系统,实现四通道收发及功率合成功能。器件每个通道具备6 bit数控移相、5 bit数控衰减、电源调制等功能。该T/R微系统由两层硅基MEMS模块堆叠而成,每层硅基模块内部异构集成多个单片微波集成电路(MMIC),内部采用硅通孔(TSV)实现垂直互连,层间采用植球互连,器件尺寸为18 mm×19.5 mm×3 mm。经测试,在33～37 GHz频段内,器件单通道饱和发射功率大于30 dBm,接收增益约为35 dB,噪声系数小于4.6 dB。器件兼顾高性能和高集成度,可应用于雷达相控阵系统。     

X波段Si基片集成脊波导MEMS环行器

基于波导传输理论设计并制备了一款Si基片集成脊波导(RSIW)微电子机械系统(MEMS)环行器,该环形器以高阻硅作为衬底材料,采用高精度三维MEMS加工工艺制备而成。通过在基片集成波导(SIW)结构中添加脊梁结构,形成RSIW传输结构,使传输主模TE10模的截止频率比矩形波导TE10模的低,从而实现相同频率下更小的器件尺寸。同时,通过电磁仿真软件对射频匹配和磁场分布进行了精确的建模仿真,完成了Si基片集成脊波导MEMS环行器的仿真设计。制备了尺寸为6 mm×6 mm的环行器样品并进行了测试,结果验证了仿真设计的准确性,其工作频率为8～12 GHz,回波损耗大于20 dB,隔离度大于18 dB,插入损耗小于0.5 dB。实现优良微波特性的同时,相比于常规的SIW结构环行器尺寸缩小了20%左右。     

基于异构集成技术的相控阵T/R组件微系统

基于硅基微电子机械系统(MEMS)工艺和三维异构集成技术,研制了一款硅基X波段2×2相控阵T/R组件.该组件采用收发一体多功能芯片方案,将所有器件封装于两层硅基中.其中上层硅基集成了低噪声放大器、功率放大器、开关、电源调制驱动器和PMOSFET等芯片,下层硅基集成了多功能芯片、串/并转换芯片以及逻辑运算芯片;两层硅基封装之间通过植球进行堆叠.最终样品尺寸仅为20 mm×20 mm×3 mm.实测结果显示,在8～ 12 GHz内,该T/R组件饱和输出功率约为29 dBm,接收增益约为21 dB,接收噪声系数小于3 dB,在具备优良射频性能的同时实现了组件的小型化.     

一种基于硅基MEMS三维异构集成技术的T/R组件

基于硅基微电子机械系统(MEMS)三维异构集成工艺,设计并制作了用于相控阵天线系统的三维堆叠式Ku波段双通道T/R组件。该组件由两层硅基结构通过球栅阵列(BGA)植球堆叠而成,上下两层硅基封装均采用5层硅片通过硅通孔(TSV)、晶圆级键合工艺实现。组件集成了六位数控移相、六位数控衰减、串转并、电源调制、逻辑控制等功能,最终组件尺寸仅为15 mm×8 mm×3.8 mm。测试结果表明,在Ku波段内,该组件发射通道饱和输出功率大于24 dBm,单通道发射增益大于20 dB,接收通道增益大于20 dB,噪声系数小于3.0 dB。该组件性能好,质量轻,体积小,加工精确度高,组装效率高。     

X波段三维异构片式收发SiP模块设计

采用硅基三维异构集成技术,在极小的体积内,将多个微波单片集成电路(MMIC)和无源功分网络一体化集成,实现了一种X波段4通道片式收发系统级封装(SiP)。该SiP由2个体硅堆叠封装(PoP)而成,不同封装通过球栅阵列(BGA)方式互连,单层封装的内部腔体上下面均贴装芯片,封装内部采用硅通孔技术(TSV)实现垂直互连,SiP尺寸为14 mm×14 mm×3.2 mm。测试结果表明,在8~12 GHz内,SIP 4个通道的发射饱和输出功率≥30.5 dBm,接收增益≥24.5 dB,噪声系数≤3 dB,接收输入P_-1≥-26 dBm,同时具备6位数控移相和6位数控衰减功能,重量约1 g,可广泛用于微波收发系统。     

一种基于SIP技术的多通道L波段T/R组件设计

为了满足工程设计需求,提出一种基于系统级封装(System in Package,SIP)技术的多通道L波段收发组件设计方案,详细阐述其实现原理.SIP作为一种先进的系统集成与封装技术,是实现有源相控阵雷达收发(T/R)组件小型化、高密度化及高可靠性的重要途径.针对T/R组件关键技术指标进行设计分析,采用SIP技术进行...     

X波段微型片式T/R组件的设计方法

片式T/R组件是一种新集成形态的微波集成产品,由于采用了基板立体堆叠的三维立体集成方法,具有小、薄、轻的特点,主要应用于星载相控阵天线以及共形相控阵、智能蒙皮等新型电子系统.以X波段微型片式T/R组件设计研究为例,对此类新形态微波集成产品的实现方式进行了阐述.该组件通过采用基板立体堆叠的三维立体集成方法,能在20 mm...     

基于三维集成技术的Ku波段四通道T/R模块

基于三维集成技术研制了一款适用于表面贴装技术的Ku波段四通道T/R模块.模块内部设计成两层层叠结构,层间使用球栅阵列实现互连,仿真分析模块微波垂直互连结构、腔体谐振和散热模型,实现模块的小型化.模块集成了数控移相、数控衰减和串并转换等功能,由幅相控制多功能芯片、开关功率放大器芯片、限幅低噪声放大器和控制芯片构成.测试结果显示,在Ku波段内,单路发射通道饱和输出功率大于30 dBm,接收通道增益大于20 dB,噪声系数小于3.5 dB,模块尺寸为16 mm×16 mm×2.5 mm.     

高集成X波段收发SiP模块设计与实现

研制了一种高集成、高散热、多功能一体化微波收发系统级封装(SiP)模块。该SiP模块工作频率为8.5～10.5 GHz,内部集成高功率放大、功率限幅、低噪声信号放大和预选滤波等功能。采用高热导率AlN基材实现良好散热,并将滤波器设计于多层AlN内部,实现有源器件和无源结构的三维集成。测试结果表明,该SiP模块接收通道增益≥20 dB,限幅功率达到50 W,噪声系数≤2.8 dB;发射通道输出功率≥20 W。SiP模块尺寸仅为10 mm×10 mm×2.65 mm,质量约1 g,具有很好的滤波预选功能,可以广泛应用于T/R组件前端。     

基于硅基堆叠SIP技术的超宽带T/R组件

传统的超宽带T/R组件采用的是两维砖块式结构,体积和重量已不适应目前小型化、低剖面、易共形的相控阵天线要求。文中提出的基于硅基堆叠系统级封装(SIP)技术,将四通道的射频芯片高度集成在硅基介质基板上,将多层介质基板厚金压合,实现多层堆叠的三维封装。通过采用芯片多功能集成技术和超宽带射频信号的垂直互连技术,设计出三维堆叠的四通道超宽带T/R组件。T/R组件带宽为6 GHz～18 GHz,单通道的发射功率优于23 dBm,接收增益优于20 dB,可实现6位数控衰减及6位数控移相,尺寸仅有13.0 mm×13.0 mm×3.4 mm。该技术可以实现多通道超宽带T/R组件的SIP封装,有利于工程应用。     

一种大功率X波段T/R组件的设计

本文设计了一种大功率 T/R 组件,对其原理和方案进行了阐述,并对发射峰值功率、 接收增益和噪声系数等主要指标进行了计算。单通道可实现发射峰值功率 45.6 dBm,接收增益约 30 dB,噪声系数略大于 3 dB,为大功率 T/R 组件的设计提供一种参考。     

一种新颖的Ka频段T/R组件立体混合集成封装

介绍了一种新颖的Ka频段T/R组件立体混合集成封装.针对Ka频段T/R组件高频率和高密度的特点,提出了一种新颖的多层组装和双面密封的立体电路结构,采用软基片、FR-4等简单成熟工艺,实现了Ka频段M- MCM的混合集成.该封装具有集成度高、散热性好和可靠性高等特点,能够应用于Ka频段二维有源相控阵T/R子阵的工程研制.     

高集成度X波段1W单通道硅基三维集成器件

南京电子器件研究所基于自有的8寸硅基射频微系统工艺线,研制了一款工作在X波段输出功率1W的高集成度单通道硅基三维集成器件.该器件以高阻硅为原材料,结合TSV转接板、晶圆级键合、高密度RDL以及多层BGA POP等三维集成工艺技术,在8.5 mm × 8.5 mm × 3.0mm的体积内实现了GaAs多功能芯片、收发电源...     

一种基于Au-TiW触点的提高RF MEMS开关寿命的方法

针对基于Au-Au触点的射频微电子机械系统(RF MEMS)开关寿命低的问题,提出了一种高寿命RF MEMS开关的研制方法。对比Au与其他金属的硬度、杨氏模量以及方阻,最终选择性能优良的TiW金属作为新触点材料,其制备参数为溅射功率300 W,气压5 mTorr(1 mTorr=0.133 Pa),溅射时间1 568 s。设计了基于Au-TiW触点的RF MEMS开关工艺流程,给出了详细工艺参数,为进一步提高可靠性,设计了RF MEMS开关封装工艺流程并制作了封装样品。测试比较了基于Au-Au触点的RF MEMS开关与基于Au-TiW触点的RF MEMS开关的寿命与射频性能。结果表明,虽然基于Au-TiW触点的RF MEMS开关的射频性能有所降低,但开关寿命提高了两个数量级。该研究为提高RF MEMS开关的寿命提供了一种解决办法。     

毫米波三维异质异构集成技术的进展与应用

三维异质异构集成技术是实现电子信息系统向着微型化、高效能、高整合、低功耗及低成本方向发展的最重要方法,也是决定信息化平台中微电子和微纳系统领域未来发展的一项核心高技术。文章详细介绍了毫米波频段三维异质异构集成技术的优势、近年来的发展趋势以及面临的挑战。利用硅基MEMS光敏复合薄膜多层布线工艺可实现异质芯片的低损耗互连,同时三维集成高性能封装滤波器、高辐射效率封装天线等无源元件,还能很好地处理布线间的电磁兼容和芯片间的屏蔽问题。最后介绍了一款新型毫米波三维异质异构集成雷达及其在远距离生命体征探测方面的应用。     

一种L波段大功率T/R组件的设计

应用于舰载相控阵雷达上的L波段T/R组件,对小型化、高密度、大功率、高效率等方面提出了很高的要求,本文采用宽禁带半导体功率管实现发射功放,在1.3~1.5GHz频率范围内,实现了饱和输出功率大于500W,发射效率大于55%的四通道T/R组件.该T/R组件包含4个通道,共有4个发射支路,12个接收支路,满足实际应用中实现多路信号的接收.由于组件使用较多的裸芯片和封装器件,对工艺流程也做了简要介绍.组件测试结果表明组件满足各项指标要求.