基于LTCC/BCB的K波段放大器三维封装设计
发布时间：2020-12-06 18:52
由于尺寸、重量和功率等问题的限制,传统采用“砖式”组件的有源相控阵天线在直升机、无人机、导引头、小卫星等平台上应用时存在不足。收发组件作为有源相控阵天线的核心部件,其架构的选择很大程度上决定了相控阵天线的布局,是影响天线重量和尺寸的重要因素。与传统“砖式”组件采用平面集成相比,采用垂直互连结构的三维集成电路在小型化方面有着无与伦比的优势,通过研究放大器的三维集成封装设计对收发组件的小型化有着重要意义。LTCC(Low Temperature Cofire Ceramic,低温共烧陶瓷)技术有着三维立体布线、无源元件可埋置在基板内层,可预留空腔实现芯片埋置等特点,在微波电路三维集成设计中受到青睐。但是由于采用厚膜工艺实现印制图形,在毫米波频段电性能的一致性有所不足。而BCB(Benzocyclobutene,苯并环丁烯)因其低介电常数和低介质损耗,采用薄膜工艺可实现高精度布线,在毫米波频段应用具有优势。将LTCC与BCB相结合,优势互补,为进一步提升毫米波放大器的三维集成性能提供了可能。本文首先从微波传输理论入手,对LTCC传输线结构和垂直互连结构进行了研究。对基于LTCC和BCB的厚薄...
【文章来源】：中国电子科技集团公司电子科学研究院北京市
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１线性阵有源相控阵雷达示意图??达、、型和型，ＴＲ组
图１．１线性阵有源相控阵雷达示意图??随着有源相控阵雷达共形、隐身、轻型化和小型化等需求，传统的Ｔ／Ｒ组件??的单层结构封装形式已难以满足小型化、轻薄化的要求。因此，三维封装结构应??运而生，不同于传统的二维平面封装，三维封装技术可以充分利用横向和纵向空??间，采用层叠式结构，提高组件内电路密度，减小了组件体积，满足小型化要求??⑶。三维封装技术在传统的二维平面加工和封装技术的基础上，在垂直方向上增??加了封装，减小了整体封装体积，实现了高密度集成，如图１．２所示。相比较于??平面二维封装结构，三维封装结构的互连线长度较短，传输快，信号传输速率提??升大于４０％，同时三维封装具备很大的降低成本潜力，成熟的工艺约能降低成本??４５％左右；而且，三维封装可以实现异质集成，使得产品的结构以及功能更加优??良和多元化［６１。??
图１．３?ＬＴＣＣ表层微带线到中间层带状线的垂直通孔互连结构图??２０１１年，Ｘｉｎ?Ｗａｎｇ等人报道了一种小型化射频前端。该射频前端基于ＬＴＣＣ??技术，共有四个通道，包括一个发射通道和三个接收通道，实物如图１．４所示。??其工作频率为７９ＧＨｚ？８１ＧＨｚ，该射频前端输出功率大于８ｄＢｍ［１１）。??图１．?４?Ｘｉｎｇ?Ｗａｎｇ设计的收发射频前端??２０１３年，韩国研制了一款Ｔ／Ｒ组件，该组件采用ＬＴＣＣ技术实现小型化，如??图?１．５?所示，该?Ｔ／Ｒ?组件体积为?１７．８ｍｍｘｌ７．９ｍｍｘ０．７ｍｍ！１２）。??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]毫米波电路中腔体效应仿真设计[J]. 高炳西,齐登钢,吴博文,张丹,冯辉. 电子世界. 2018(09)
[2]Ka-K波段收发模块的3D系统级封装（SiP）设计[J]. 汪鑫,刘丰满,吴鹏,王启东,曹立强. 微电子学与计算机. 2017(08)
[3]基于BCB的薄膜多层基板在毫米波T/R组件中的应用[J]. 张兆华,崔鲁婧,李浩,王从香. 微波学报. 2017(01)
[4]LTCC技术简介及其发展现状[J]. 侯旎璐,汪洋,刘清超. 电子产品可靠性与环境试验. 2017(01)
[5]小型化层叠式三维T/R组件[J]. 万涛,王耀召. 太赫兹科学与电子信息学报. 2016(05)
[6]LTCC厚薄膜混合基板加工研究[J]. 党元兰,赵飞,唐小平,梁广华,卢会湘,严英占,刘晓兰. 电子工艺技术. 2016(02)
[7]基于MEMS技术的三维集成射频收发微系统[J]. 祁飞,杨拥军,杨志,汪蔚. 微纳电子技术. 2016(03)
[8]厚薄膜混合氮化铝多层基板技术研究[J]. 陈寰贝,梁秋实,刘玉根,王子良. 真空电子技术. 2015(04)
[9]基于LTCC的毛纽扣垂直互连技术研究[J]. 司建文,徐利,王子良. 电子与封装. 2015(06)
[10]一种基于LTCC技术毫米波垂直互连过渡结构设计[J]. 贾文强,陈建荣. 电子设计工程. 2015(10)
博士论文
[1]基于LTCC技术的微波毫米波收发组件研究[D]. 王正伟.电子科技大学 2012
[2]微波毫米波前端中的LTCC技术研究[D]. 王志刚.电子科技大学 2010
[3]微波毫米波LTCC关键技术研究[D]. 夏雷.电子科技大学 2008
硕士论文
[1]苯并环丁烯/POSS复合低介电材料及其性能研究[D]. 李胜宇.西南科技大学 2018
[2]小体积低功耗的北斗收发模块研究与设计[D]. 余华伟.东南大学 2018
[3]高密封装用BGA焊球制备工艺研究[D]. 李涛.河南科技大学 2017
[4]射频高效率功率放大器设计[D]. 廖兵兵.电子科技大学 2017
[5]基于LTCC技术的垂直互连微波传输特性研究[D]. 柳磊.西安电子科技大学 2015
[6]3mmLTCC收发组件技术研究[D]. 胡亮.电子科技大学 2015
[7]E类及逆E类射频功率放大器的研究[D]. 方智奇.南京理工大学 2014
[8]系统级封装多层堆叠键合技术研究[D]. 吕亚平.华中科技大学 2014
[9]集成化垂直互连的研究[D]. 罗鑫.西南交通大学 2012
[10]微波LTCC垂直通孔互连建模研究[D]. 张屹遐.电子科技大学 2012
本文编号：2901868
【文章来源】：中国电子科技集团公司电子科学研究院北京市
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１线性阵有源相控阵雷达示意图??达、、型和型，ＴＲ组
图１．１线性阵有源相控阵雷达示意图??随着有源相控阵雷达共形、隐身、轻型化和小型化等需求，传统的Ｔ／Ｒ组件??的单层结构封装形式已难以满足小型化、轻薄化的要求。因此，三维封装结构应??运而生，不同于传统的二维平面封装，三维封装技术可以充分利用横向和纵向空??间，采用层叠式结构，提高组件内电路密度，减小了组件体积，满足小型化要求??⑶。三维封装技术在传统的二维平面加工和封装技术的基础上，在垂直方向上增??加了封装，减小了整体封装体积，实现了高密度集成，如图１．２所示。相比较于??平面二维封装结构，三维封装结构的互连线长度较短，传输快，信号传输速率提??升大于４０％，同时三维封装具备很大的降低成本潜力，成熟的工艺约能降低成本??４５％左右；而且，三维封装可以实现异质集成，使得产品的结构以及功能更加优??良和多元化［６１。??
图１．３?ＬＴＣＣ表层微带线到中间层带状线的垂直通孔互连结构图??２０１１年，Ｘｉｎ?Ｗａｎｇ等人报道了一种小型化射频前端。该射频前端基于ＬＴＣＣ??技术，共有四个通道，包括一个发射通道和三个接收通道，实物如图１．４所示。??其工作频率为７９ＧＨｚ？８１ＧＨｚ，该射频前端输出功率大于８ｄＢｍ［１１）。??图１．?４?Ｘｉｎｇ?Ｗａｎｇ设计的收发射频前端??２０１３年，韩国研制了一款Ｔ／Ｒ组件，该组件采用ＬＴＣＣ技术实现小型化，如??图?１．５?所示，该?Ｔ／Ｒ?组件体积为?１７．８ｍｍｘｌ７．９ｍｍｘ０．７ｍｍ！１２）。??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]毫米波电路中腔体效应仿真设计[J]. 高炳西,齐登钢,吴博文,张丹,冯辉. 电子世界. 2018(09)
[2]Ka-K波段收发模块的3D系统级封装（SiP）设计[J]. 汪鑫,刘丰满,吴鹏,王启东,曹立强. 微电子学与计算机. 2017(08)
[3]基于BCB的薄膜多层基板在毫米波T/R组件中的应用[J]. 张兆华,崔鲁婧,李浩,王从香. 微波学报. 2017(01)
[4]LTCC技术简介及其发展现状[J]. 侯旎璐,汪洋,刘清超. 电子产品可靠性与环境试验. 2017(01)
[5]小型化层叠式三维T/R组件[J]. 万涛,王耀召. 太赫兹科学与电子信息学报. 2016(05)
[6]LTCC厚薄膜混合基板加工研究[J]. 党元兰,赵飞,唐小平,梁广华,卢会湘,严英占,刘晓兰. 电子工艺技术. 2016(02)
[7]基于MEMS技术的三维集成射频收发微系统[J]. 祁飞,杨拥军,杨志,汪蔚. 微纳电子技术. 2016(03)
[8]厚薄膜混合氮化铝多层基板技术研究[J]. 陈寰贝,梁秋实,刘玉根,王子良. 真空电子技术. 2015(04)
[9]基于LTCC的毛纽扣垂直互连技术研究[J]. 司建文,徐利,王子良. 电子与封装. 2015(06)
[10]一种基于LTCC技术毫米波垂直互连过渡结构设计[J]. 贾文强,陈建荣. 电子设计工程. 2015(10)
博士论文
[1]基于LTCC技术的微波毫米波收发组件研究[D]. 王正伟.电子科技大学 2012
[2]微波毫米波前端中的LTCC技术研究[D]. 王志刚.电子科技大学 2010
[3]微波毫米波LTCC关键技术研究[D]. 夏雷.电子科技大学 2008
硕士论文
[1]苯并环丁烯/POSS复合低介电材料及其性能研究[D]. 李胜宇.西南科技大学 2018
[2]小体积低功耗的北斗收发模块研究与设计[D]. 余华伟.东南大学 2018
[3]高密封装用BGA焊球制备工艺研究[D]. 李涛.河南科技大学 2017
[4]射频高效率功率放大器设计[D]. 廖兵兵.电子科技大学 2017
[5]基于LTCC技术的垂直互连微波传输特性研究[D]. 柳磊.西安电子科技大学 2015
[6]3mmLTCC收发组件技术研究[D]. 胡亮.电子科技大学 2015
[7]E类及逆E类射频功率放大器的研究[D]. 方智奇.南京理工大学 2014
[8]系统级封装多层堆叠键合技术研究[D]. 吕亚平.华中科技大学 2014
[9]集成化垂直互连的研究[D]. 罗鑫.西南交通大学 2012
[10]微波LTCC垂直通孔互连建模研究[D]. 张屹遐.电子科技大学 2012
本文编号：2901868
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