宽带低相噪频综SiP的多物理场综合仿真优化技术研究

发布时间：2020-10-19 07:25

　　 频率综合器一直是通讯、雷达系统中的重要组成部分。频率综合器的小型化和高性能是目前的研究趋势。相较于传统封装技术,系统级封装技术(SiP,System in Package)能够更好地满足现代产品对电子封装小型化的要求。多物理场耦合分析可以对体积减小带来的多物理场间的耦合效应进行预测,从而指导设计,提高设计可靠性。本文首先对频率综合器、SiP技术和多物理场分析在国内外的发展现状进行了调研和整理。介绍了常用的频率综合理论,分析了各种频率合成方式的优劣以及几种典型的混合频率合成方法,对锁相环的基本结构和原理进行了详细介绍。介绍了全波电磁分析原理、传热学的基础原理、应力作用原理等,以及频率综合器SiP所处的电磁—热—应力场间的耦合关系。在设计过程中,基于对频率综合器的指标分析,最终确定了大步进环加混频环的双环架构设计方案。针对频率综合器SiP集成密度大、物理工作环境复杂等特点,通过对多物理场间耦合关系的深入分析,基于有限元理论所构建的多物理场耦合分析方法和ANSYS软件建立的仿真模型,对频率综合器SiP的电磁兼容、散热及应力等一系列多物理场的可靠性问题进行了电磁-热-应力的耦合仿真分析。对散热结构设计进行分析研究,并针对频率综合器采用埋铜结构进行散热设计优化。最后进行实测,试验结果表明,频率综合器的输出频率4～6GHz;相位噪声优于-110dBc/Hz@10kHz;杂散在Span为1GHz内优于-90dBc。满足宽频带低相噪的指标要求。且频率综合器SiP在稳定状态下的温度与仿真结果之间的误差小于9%,电磁特性及应力也均满足限制条件,验证了所采用的多物理场耦合分析方法和建模仿真过程用于分析多物理场可靠性问题的准确性和可行性。
【学位单位】：中国电子科技集团公司电子科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN74
【部分图文】：

提出了将所有元器件埋置集成在基板内的概念，可以有效提高封装。?＿??卡尔斯鲁厄理工学院（Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ?Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ?ｏｆ?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＫＩＴ）与研发了一款用于短距离与速度探测的８ｘ８ｍｍ２的雷达ＳｉＰ。芯片到基ＰＷ馈线的连接的实现利用引线键合的方式。全球最大的半导体务供货商安靠科技与思科系统公司对９０ｘ９０?＿２超大型ＳｉＰ进行分析研宄了该ＳｉＰ的热稳定性［５］。??年，电子科技大学的袁野在硕士论文中介绍了电路系统的协同设念，提出了基于ＳｉＰ技术的Ｔ／Ｒ组件系统级协同设计方案，提出层复合媒质基板技术。对Ｔ／Ｒ组件进行电路设计、加工和调试，于ＳｉＰ技术的Ｘ波段Ｔ／Ｒ组件的设计［６］。??年，中国电子科技集团公司第２９所与江苏芯禾电子科技有限公司频单元ＳｉＰ。利用硅基集成无源器件，并使用倒装焊技术，在较小现有源芯片与ＩＰＤ器件的三维集成，实现了变频模块的微型化设计。技术分析研宄了各种因素对变频ＳｉＰ电性能与可靠性的影响［７］。??簾核多功能芯??

中国科学院的汪鑫、刘丰满等人提出了－种基于有的新型三维系统封装（ＳｉＰ）设计，如图１．４所（发射）和Ｋ波段（接收）的ＳｉＰ［９］。有机基板通过球块与两个不同频段的天线集成在一起。该系统把里，系统具有多频段、小型化、低轮廓、高增益Ｔ??’（１?▲?‘７Ｄ－?４?ｄ图１．３收发器模块３Ｄ示意图??国电子科技集团第五十八所的张荣臻、高娜燕等性陶瓷封装结构，基于产品的信号／电源完整性对型号数字信号处理系统的小型化［１（）］。如图１．５所并根据仿真结果对封装设计进行优化，使封装

?．??■■■■■■■■??图１．２模块实物图??２０１７年，中国科学院的汪鑫、刘丰满等人提出了－种基于有机基板堆叠的高??密度多芯片模块的新型三维系统封装（ＳｉＰ）设计，如图１．４所示。该模块是工??作在Ｋａ波段（发射）和Ｋ波段（接收）的ＳｉＰ［９］。有机基板通过球栅阵列（ＢＧＡ）??堆叠，将收发模块与两个不同频段的天线集成在一起。该系统把收发天线也集成??在了毫米波前端里，系统具有多频段、小型化、低轮廓、高增益的优势。??ＳＴ??’（“Ｖｓ＇、??１?▲?‘７Ｄ－?４?ｄ—??图１．３收发器模块３Ｄ示意图??２０１７年，中国电子科技集团第五十八所的张荣臻、高娜燕等人采用上下腔、??３Ｄ叠层的气密性陶瓷封装结构，基于产品的信号／电源完整性对陶瓷封装进行了??设计，实现了某型号数字信号处理系统的小型化［１（）］。如图１．５所示。对电性能进??行了仿真分析
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本文编号：2846904